Als je een auto ziet, is je eerste indruk waarschijnlijk de kleur van de carrosserie. Tegenwoordig is een mooie, glanzende lak een van de basisnormen voor autoproductie. Maar meer dan honderd jaar geleden was het lakken van een auto geen gemakkelijke taak, en was hij veel minder mooi dan nu. Hoe heeft autolak zich ontwikkeld tot wat het nu is? Surley vertelt je de geschiedenis van de ontwikkeling van autolakcoatingtechnologie.
Tien seconden om de volledige tekst te begrijpen:
1,Lakontstond in China, het Westen nam na de industriële revolutie het voortouw.
2. De natuurlijke basismateriaalverf droogt langzaam, wat de efficiëntie van het autoproductieproces beïnvloedt. DuPont heeft snel drogende verf uitgevonden.nitroverf.
3, Spuitpistolenvervangt penselen en zorgt voor een gelijkmatigere verflaag.
4, Van alkyd naar acryl, het streven naar duurzaamheid en diversiteit is een continu proces.
5, Van ‘spuiten’ naar ‘dipcoaten’met lakbad komt het continue streven naar de kwaliteit van verf nu neer op fosfateren en elektrodepositie.
6, Vervanging metverf op waterbasister bescherming van het milieu.
7. Nu en in de toekomst wordt de schildertechnologie steeds meer onvoorstelbaar,zelfs zonder verf.
De belangrijkste rol van verf is anti-veroudering
De meeste mensen zien verf als een manier om objecten briljante kleuren te geven, maar vanuit het oogpunt van industriële productie is kleur eigenlijk een secundaire behoefte; roest en verouderingsbestendigheid zijn de belangrijkste doelen. Vanaf de begindagen van de combinatie van ijzer en hout tot de puur metaalwitte carrosserie van vandaag, heeft de carrosserie lak nodig als beschermlaag. De uitdagingen waar de laklaag mee te maken krijgt, zijn natuurlijke slijtage zoals zon, zand en regen, fysieke schade zoals schrapen, schuren en botsen, en erosie zoals zout en dierlijke uitwerpselen. In de evolutie van de laktechnologie ontwikkelt het proces zich langzaam steeds efficiënter, duurzamer en mooier om de carrosserie beter aan deze uitdagingen te laten voldoen.
Lak uit China
Lak heeft een zeer lange geschiedenis en, schandelijk genoeg, behoorde de leidende positie in laktechnologie al vóór de Industriële Revolutie toe aan China. Het gebruik van lak gaat terug tot het Neolithicum, en na de periode van de Strijdende Staten gebruikten ambachtslieden tungolie, gewonnen uit de zaden van de tungboom, en voegden ze natuurlijke ruwe lak toe om een verfmengsel te maken, hoewel lak in die tijd een luxeartikel was voor de adel. Na de vestiging van de Ming-dynastie begon Zhu Yuanzhang met het opzetten van een overheidslakindustrie, en de verftechnologie ontwikkelde zich snel. Het eerste Chinese werk over verftechnologie, "Het Boek van de Schilderkunst", werd samengesteld door Huang Cheng, een lakmaker in de Ming-dynastie. Dankzij de technische ontwikkeling en de interne en externe handel had lakwerk zich in de Ming-dynastie ontwikkeld tot een volwassen handwerkindustrie.
De meest geavanceerde tungolieverf uit de Ming-dynastie was de sleutel tot de scheepsbouw. De zestiende-eeuwse Spaanse geleerde Mendoza vermeldde in "Geschiedenis van het Groot-Chinese Rijk" dat Chinese schepen die met tungolie waren behandeld twee keer zo lang meegingen als Europese schepen.
Halverwege de 18e eeuw kraakte en beheerste Europa eindelijk de technologie van tungolieverf, en de Europese verfindustrie kreeg geleidelijk vorm. De grondstof tungolie werd niet alleen gebruikt voor lak, maar ook een belangrijke grondstof voor andere industrieën, die nog steeds door China gemonopoliseerd waren. Het werd een belangrijke industriële grondstof voor de twee industriële revoluties tot begin 20e eeuw, toen de in Noord- en Zuid-Amerika getransplanteerde tungbomen vorm kregen en het Chinese grondstoffenmonopolie doorbrak.
Het drogen duurt niet langer dan 50 dagen
Begin 20e eeuw werden voor de productie van auto's nog natuurlijke basisverven gebruikt, zoals lijnolie, als bindmiddel.
Zelfs Ford, dat als eerste auto's aan een lopende band produceerde, gebruikte bijna tot het uiterste uitsluitend Japanse zwarte verf om de productiesnelheid te waarborgen. Deze verf droogt namelijk het snelst, maar het blijft een natuurlijke basisverf en de laklaag heeft nog steeds meer dan een week nodig om te drogen.
In de jaren twintig van de vorige eeuw werkte DuPont aan een snel drogende nitrocelluloseverf. Autofabrikanten waren daar erg blij mee, omdat ze niet langer aan auto's met zulke lange lakcycli hoefden te werken.
In 1921 was DuPont al toonaangevend in de productie van nitraatfilms voor filmproductie, omdat het overschakelde op niet-explosieve producten op basis van nitrocellulose om de enorme capaciteit die het tijdens de oorlog had opgebouwd, te benutten. Op een hete vrijdagmiddag in juli 1921 liet een arbeider in een DuPont-filmfabriek een vat nitraatkatoenvezels op de kade staan voordat hij van zijn werk vertrok. Toen hij het vat maandagochtend weer opende, ontdekte hij dat de emmer was veranderd in een heldere, stroperige vloeistof die later de basis zou vormen voor nitrocelluloseverf. In 1924 ontwikkelde DuPont DUCO-nitrocelluloseverf, waarbij nitrocellulose als belangrijkste grondstof werd gebruikt en synthetische harsen, weekmakers, oplosmiddelen en verdunners werden toegevoegd om het te mengen. Het grootste voordeel van nitrocelluloseverf is dat het snel droogt. In vergelijking met verf op natuurlijke basis, die een week of zelfs weken nodig heeft om te drogen, droogt nitrocelluloseverf slechts 2 uur, wat de verfsnelheid aanzienlijk verhoogt. in 1924 gebruikten bijna alle productielijnen van General Motors Duco nitrocelluloseverf.
Nitrocelluloseverf heeft natuurlijk ook nadelen. Bij gebruik in een vochtige omgeving wordt de film snel wit en verliest hij zijn glans. Het gevormde verfoppervlak is slecht bestand tegen corrosie door oplosmiddelen op basis van aardolie, zoals benzine, die het verfoppervlak kunnen beschadigen. Bovendien kan het oliegas dat tijdens het tanken lekt, de aantasting van het omliggende verfoppervlak versnellen.
Vervanging van kwasten door spuitpistolen om ongelijkmatige verflagen op te lossen
Naast de eigenschappen van de verf zelf, is ook de verfmethode van groot belang voor de sterkte en duurzaamheid van het te verven oppervlak. Het gebruik van spuitpistolen was een belangrijke mijlpaal in de geschiedenis van de verftechnologie. Het spuitpistool werd in 1923 volledig geïntroduceerd in de industriële verfindustrie en in 1924 in de auto-industrie.
De familie DeVilbiss richtte zo DeVilbiss op, een wereldberoemd bedrijf gespecialiseerd in vernevelingstechnologie. Later werd Alan DeVilbiss' zoon, Tom DeVilbiss, geboren. Dr. Alan DeVilbiss' zoon, Tom DeVilbiss, bracht de uitvinding van zijn vader verder dan alleen de medische wereld. DeVilbiss bracht de uitvindingen van zijn vader verder dan alleen de medische wereld en transformeerde de originele vernevelaar tot een spuitpistool voor het aanbrengen van verf.
In de industriële verfbranche worden kwasten snel overbodig door spuitpistolen. deVilbiss is al meer dan 100 jaar actief op het gebied van verstuiving en is nu marktleider op het gebied van industriële spuitpistolen en medische verstuivers.
Van alkyd naar acryl, duurzamer en sterker
In de jaren 30 werd alkydharslak, ook wel alkyd-emailverf genoemd, geïntroduceerd in het autolakproces. De metalen onderdelen van de carrosserie werden met dit type verf bespoten en vervolgens in een oven gedroogd tot een zeer duurzame verffilm. Vergeleken met nitrocelluloseverf zijn alkyd-emailverven sneller aan te brengen, met slechts 2 tot 3 stappen vergeleken met 3 tot 4 stappen voor nitrocelluloseverf. Emailverven drogen niet alleen snel, maar zijn ook bestand tegen oplosmiddelen zoals benzine.
Het nadeel van alkydlakken is echter dat ze bang zijn voor zonlicht. In zonlicht oxideert de verffilm versneld en vervaagt de kleur snel en wordt dof. Soms duurt dit proces zelfs slechts enkele maanden. Ondanks hun nadelen zijn alkydharsen nog niet volledig verdwenen en vormen ze nog steeds een belangrijk onderdeel van de huidige coatingtechnologie. Thermoplastische acrylverven verschenen in de jaren 40 en verbeterden de decoratieve eigenschappen en duurzaamheid van de afwerking aanzienlijk. In 1955 begon General Motors auto's te lakken met een nieuwe acrylhars. De reologie van deze verf was uniek en vereiste spuiten met een laag vastestofgehalte, waardoor meerdere lagen nodig waren. Deze schijnbaar nadelige eigenschap was destijds een voordeel, omdat het de mogelijkheid bood om metaalvlokken in de coating op te nemen. De acrylvernis werd gespoten met een zeer lage initiële viscositeit, waardoor de metaalvlokken konden worden afgevlakt tot een reflecterende laag. Vervolgens nam de viscositeit snel toe om de metaalvlokken op hun plaats te houden. Zo ontstond de metaalverf.
Het is vermeldenswaard dat deze periode een plotselinge vooruitgang in de acrylverftechnologie in Europa met zich meebracht. Dit was het gevolg van de beperkingen die na de Tweede Wereldoorlog aan de Europese Aslanden werden opgelegd. Deze beperkingen beperkten het gebruik van bepaalde chemische stoffen in de industriële productie, zoals nitrocellulose, een grondstof voor nitrocelluloseverf, die gebruikt kon worden voor de productie van explosieven. Door deze beperking begonnen bedrijven in deze landen zich te richten op emailverftechnologie en ontwikkelden ze een acrylurethaanverfsysteem. Toen Europese verven in 1980 hun intrede deden in de Verenigde Staten, waren Amerikaanse autolaksystemen verre van Europese concurrenten.
Geautomatiseerd proces van fosfateren en elektroforese voor het nastreven van geavanceerde verfkwaliteit
De twee decennia na de Tweede Wereldoorlog waren een periode van verbeterde kwaliteit van carrosseriecoatings. In die tijd hadden auto's in de Verenigde Staten, naast transport, ook de eigenschap om de sociale status te verbeteren. Autobezitters wilden daarom dat hun auto's er luxer uitzagen, wat vereiste dat de lak er glanzender en in mooiere kleuren uitzag.
Vanaf 1947 begonnen autofabrikanten metalen oppervlakken te fosfateren vóór het spuiten, om de hechting en corrosiebestendigheid van de lak te verbeteren. Ook de primer werd gewijzigd van spuiten naar dompelen, waarbij de carrosseriedelen in een plas verf worden gedompeld. Dit zorgt voor een gelijkmatigere en meer omvattende coating, waardoor ook moeilijk bereikbare plekken, zoals holle ruimtes, kunnen worden gespoten.
In de jaren 50 ontdekten autofabrikanten dat, hoewel de dipcoatingmethode werd gebruikt, een deel van de lak in het daaropvolgende proces nog steeds met oplosmiddelen werd weggespoeld, waardoor de effectiviteit van de roestpreventie afnam. Om dit probleem op te lossen, bundelde Ford in 1957 de krachten met PPG onder leiding van Dr. George Brewer. Onder leiding van Dr. George Brewer ontwikkelden Ford en PPG de elektrolytische coatingmethode die nu algemeen wordt gebruikt.
In 1961 opende Ford de eerste anodische elektroforetische lakstraat ter wereld. De aanvankelijke technologie was echter gebrekkig, dus introduceerde PPG in 1973 een superieur kathodisch elektroforetisch coatingsysteem en bijbehorende coatings.
Verf om mooi te blijven om vervuiling te verminderen voor verf op waterbasis
Midden tot eind jaren 70 had het bewustzijn van energiebesparing en milieubescherming, veroorzaakt door de oliecrisis, ook een grote impact op de verfindustrie. In de jaren 80 voerden landen nieuwe regelgeving in voor vluchtige organische stoffen (VOS), waardoor acrylverfcoatings met een hoog VOS-gehalte en een geringe duurzaamheid onaanvaardbaar werden voor de markt. Bovendien verwachten consumenten dat de effecten van carrosserieverf minstens 5 jaar aanhouden, wat de duurzaamheid van de lakafwerking vereist.
Met de transparante laklaag als beschermlaag hoeft de binnenverf minder dik te zijn dan voorheen, slechts een extreem dunne laag is voldoende voor decoratieve doeleinden. Aan de laklaag worden bovendien UV-absorbers toegevoegd om de pigmenten in de transparante laklaag en de primer te beschermen, waardoor de levensduur van de primer en de kleurverf aanzienlijk wordt verlengd.
De verftechniek is aanvankelijk kostbaar en wordt over het algemeen alleen gebruikt op high-end modellen. Bovendien was de duurzaamheid van de blanke lak matig, waardoor deze al snel afbladderde en opnieuw gespoten moest worden. In het daaropvolgende decennium werkten de auto-industrie en de verfindustrie echter aan het verbeteren van de coatingtechnologie, niet alleen door de kosten te verlagen, maar ook door nieuwere oppervlaktebehandelingen te ontwikkelen die de levensduur van de blanke lak aanzienlijk verlengden.
De steeds verbazingwekkendere schildertechnologie
De toekomstige trend in coatings is een mainstream ontwikkelingstrend. Sommige mensen in de industrie geloven in technologie zonder te hoeven verven. Deze technologie is inmiddels doorgedrongen in ons leven en de behuizingen van alledaagse huishoudelijke apparaten maken al gebruik van deze technologie. De behuizingen krijgen de bijbehorende kleur nanometaalpoeder tijdens het spuitgietproces, waardoor ze direct worden gevormd met heldere kleuren en een metallic textuur. Ze hoeven dan helemaal niet meer te worden geverfd, wat de vervuiling door het verven aanzienlijk vermindert. Natuurlijk wordt het ook veel gebruikt in auto's, bijvoorbeeld voor sierlijsten, grilles, achteruitkijkspiegels, enz.
Een soortgelijk principe wordt gehanteerd in de metaalsector, waardoor metalen materialen die in de toekomst ongeverfd worden gebruikt, in de fabriek al een beschermlaag of zelfs een kleurlaag krijgen. Deze technologie wordt momenteel gebruikt in de lucht- en ruimtevaart en de militaire sector, maar is nog lang niet beschikbaar voor civiel gebruik en het is niet mogelijk om een breed scala aan kleuren aan te bieden.
SamenvattingVan kwasten tot pistolen tot robots, van natuurlijke plantaardige verf tot hightech chemische verf, van het streven naar efficiëntie tot het streven naar kwaliteit tot het streven naar milieuvriendelijkheid: de zoektocht naar laktechnologie in de auto-industrie is niet gestopt en de technologie wordt steeds geavanceerder. De spuiters die vroeger kwasten vasthielden en onder zware omstandigheden werkten, hadden niet verwacht dat de huidige autolak zo geavanceerd zou zijn en nog steeds in ontwikkeling is. De toekomst zal een milieuvriendelijker, intelligenter en efficiënter tijdperk zijn.
Plaatsingstijd: 20-08-2022
