Als je een auto ziet, is je eerste indruk waarschijnlijk de kleur van de carrosserie. Tegenwoordig is een mooie, glanzende laklaag een van de basiseisen voor de auto-industrie. Maar meer dan honderd jaar geleden was het lakken van een auto geen gemakkelijke klus en zag het er veel minder mooi uit dan nu. Hoe heeft autolak zich ontwikkeld tot wat het nu is? Surley vertelt je de geschiedenis van de ontwikkeling van autolaktechnologie.
Tien seconden om de volledige tekst te begrijpen:
1,LakHet is ontstaan in China en werd na de industriële revolutie door het Westen overgenomen.
2. Verf op basis van natuurlijke materialen droogt langzaam, wat de efficiëntie van het productieproces in de automobielindustrie beïnvloedt. DuPont heeft daarom een sneldrogende verf uitgevonden.nitroverf.
3, SpuitpistolenVervangt kwasten en zorgt voor een gelijkmatigere verflaag.
4, Van alkyd naar acrylHet streven naar duurzaamheid en diversiteit is een continu proces.
5, Van "spuiten" naar "dompelcoaten"De voortdurende zoektocht naar de hoogste verfkwaliteit, die nu voortduurt van het lakbad tot fosfatering en elektrodepositie, is nu een belangrijk onderdeel geworden.
6. Vervanging doorverf op waterbasisin het streven naar milieubescherming.
7. Nu en in de toekomst zal de schildertechnologie steeds verder de verbeelding te boven gaan.zelfs zonder verf.
De belangrijkste functie van verf is het tegengaan van veroudering.
De meeste mensen denken dat verf dient om objecten een schitterende kleur te geven, maar vanuit het oogpunt van industriële productie is kleur eigenlijk een secundaire behoefte; roest- en verouderingspreventie zijn de belangrijkste doelen. Van de vroege dagen van ijzer-houtcombinaties tot de spierwitte carrosserieën van vandaag, heeft de carrosserie van een auto een beschermende laag nodig. De uitdagingen waar de verflaag mee te maken krijgt, zijn natuurlijke slijtage door zon, zand en regen, fysieke schade door krassen, wrijving en botsingen, en erosie door zout en uitwerpselen van dieren. In de evolutie van de verftechnologie worden steeds efficiëntere, duurzamere en mooiere verflagen voor de carrosserie ontwikkeld om deze uitdagingen beter aan te kunnen.
Lak uit China
Lak heeft een zeer lange geschiedenis en, beschamend genoeg, was China vóór de Industriële Revolutie de koploper in de laktechnologie. 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 natuurlijke, onbewerkte lak toe om een verfmengsel te maken, hoewel lak in die tijd een luxeartikel was voor de adel. Na de stichting van de Ming-dynastie begon Zhu Yuanzhang met de oprichting van een staatslakindustrie en ontwikkelde de verftechnologie zich snel. Het eerste Chinese werk over verftechnologie, "Het Boek van de Schilderkunst", werd samengesteld door Huang Cheng, een lakmaker uit de Ming-dynastie. Dankzij de technische ontwikkeling en de binnenlandse en buitenlandse handel ontwikkelde de lakindustrie zich in de Ming-dynastie tot een volwaardig ambachtelijk systeem.
De meest verfijnde tungolieverf uit de Ming-dynastie was de sleutel tot de scheepsbouw. De zestiende-eeuwse Spaanse geleerde Mendoza vermeldde in zijn "Geschiedenis van het Groot-Chinese Rijk" dat Chinese schepen die met tungolie waren behandeld, een tweemaal zo lange levensduur hadden als Europese schepen.
Halverwege de 18e eeuw slaagde Europa er eindelijk in de technologie van tungolieverf te beheersen, en de Europese verfindustrie kreeg geleidelijk vorm. De grondstof tungolie, die niet alleen voor lak werd gebruikt, was ook een belangrijke grondstof voor andere industrieën. De productie ervan was nog steeds in handen van China, maar het werd een belangrijke industriële grondstof voor de twee industriële revoluties tot het begin van de 20e eeuw. Toen de tungbomen in Noord- en Zuid-Amerika werden geïntroduceerd, werd het Chinese monopolie op deze grondstof doorbroken.
Het droogproces duurt niet langer tot 50 dagen.
Aan het begin van de 20e eeuw werden auto's nog steeds gemaakt met natuurlijke basisverven zoals lijnolie als bindmiddel.
Zelfs Ford, dat als eerste auto's in de lopende band produceerde, gebruikte bijna uitsluitend Japanse zwarte lak om de productiesnelheid te verhogen, omdat deze het snelst droogt. Het blijft echter een verf op natuurlijke basis, en de verflaag heeft nog steeds meer dan een week nodig om te drogen.
In de jaren twintig werkte DuPont aan een sneldrogende nitrocelluloseverf, wat autofabrikanten blij maakte omdat ze niet langer auto's met zulke lange lakcycli hoefden te onderhouden.
In 1921 was DuPont al een leider in de productie van nitraatfilms voor de bioscoop, omdat het bedrijf overstapte op nitrocelluloseproducten zonder explosieven om de enorme capaciteit van de fabrieken die het tijdens de oorlog had gebouwd te benutten. Op een hete vrijdagmiddag in juli 1921 liet een werknemer van een DuPont-filmfabriek een vat met nitraatkatoenvezels op de kade staan voordat hij naar huis ging. Toen hij het vat maandagochtend weer opende, ontdekte hij dat de inhoud 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 al binnen 2 uur, waardoor het schilderen aanzienlijk sneller verloopt. In 1924 gebruikten vrijwel alle productielijnen van General Motors Duco nitrocelluloseverf.
Nitrocelluloseverf heeft natuurlijk ook nadelen. Bij gebruik in een vochtige omgeving wordt de verflaag snel wit en verliest hij zijn glans. Het gevormde verfoppervlak is slecht bestand tegen corrosie door oplosmiddelen op aardoliebasis, zoals benzine, die het verfoppervlak kunnen beschadigen. Ook de olie die vrijkomt tijdens het tanken kan de aantasting van het omliggende verfoppervlak versnellen.
Het vervangen van kwasten door spuitpistolen om ongelijkmatige verflagen te verhelpen.
Naast de eigenschappen van de verf zelf, is ook de verfmethode van groot belang voor de sterkte en duurzaamheid van het verfoppervlak. Het gebruik van spuitpistolen was een belangrijke mijlpaal in de geschiedenis van de verftechnologie. Het spuitpistool werd in 1923 volledig geïntroduceerd in de industriële verfsector en in 1924 in de automobielindustrie.
De familie DeVilbiss richtte zo DeVilbiss op, een wereldberoemd bedrijf gespecialiseerd in vernevelingstechnologie. Later werd Alan DeVilbiss' zoon, Tom DeVilbiss, geboren. Tom DeVilbiss, de zoon van dr. Alan DeVilbiss, bracht de uitvinding van zijn vader verder dan de medische sector. DeVilbiss transformeerde de oorspronkelijke vernevelaar tot een spuitpistool voor het aanbrengen van verf.
In de industriële schilderkunst raken kwasten snel verouderd door spuitpistolen. deVilbiss is al meer dan 100 jaar actief op het gebied van verneveling en is nu marktleider in industriële spuitpistolen en medische vernevelaars.
Van alkyd naar acryl, duurzamer en sterker.
In de jaren dertig werd alkydharslak, ook wel alkydlak genoemd, geïntroduceerd in het autospuitproces. De metalen onderdelen van de carrosserie werden met dit type lak bespoten en vervolgens in een oven gedroogd om een zeer duurzame laklaag te vormen. In vergelijking met nitrocelluloseverf is alkydlak sneller aan te brengen, met slechts 2 tot 3 stappen tegenover 3 tot 4 stappen voor nitrocelluloseverf. Lak droogt niet alleen snel, maar is ook bestand tegen oplosmiddelen zoals benzine.
Het nadeel van alkydlakken is echter dat ze gevoelig zijn voor zonlicht. In zonlicht oxideert de verflaag versneld, waardoor de kleur snel vervaagt en dof wordt. Soms kan dit proces zelfs al binnen enkele maanden plaatsvinden. Ondanks deze nadelen zijn alkydharsen niet volledig verdwenen en vormen ze nog steeds een belangrijk onderdeel van de hedendaagse 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 gehalte aan vaste stoffen, waardoor meerdere lagen nodig waren. Deze ogenschijnlijk nadelige eigenschap bleek destijds een voordeel, omdat het de toevoeging van metaalvlokken aan de coating mogelijk maakte. De acrylvernis werd gespoten met een zeer lage initiële viscositeit, waardoor de metaalvlokken werden platgedrukt tot een reflecterende laag. Vervolgens werd de viscositeit snel verhoogd om de metaalvlokken op hun plaats te houden. Zo werd metallic lak geboren.
Het is opmerkelijk dat deze periode een plotselinge vooruitgang in de acrylverftechnologie in Europa liet zien. Dit kwam voort uit de beperkingen die na de Tweede Wereldoorlog aan de Europese Asmogendheden werden opgelegd, waardoor het gebruik van bepaalde chemische materialen in de industriële productie, zoals nitrocellulose – een grondstof voor nitrocelluloseverf, die gebruikt kon worden voor de productie van explosieven – werd beperkt. Door deze beperking begonnen bedrijven in deze landen zich te richten op emailverftechnologie en ontwikkelden ze een acryl-urethaanverfsysteem. Toen Europese verven in 1980 de Verenigde Staten binnenkwamen, waren de Amerikaanse autolaksystemen nog lang niet zo geavanceerd als hun Europese concurrenten.
Geautomatiseerd fosfaterings- en elektroforeseproces voor het bereiken van een geavanceerde verfkwaliteit.
De twee decennia na de Tweede Wereldoorlog waren een periode van toenemende kwaliteit van autolakken. In die tijd hadden auto's in de Verenigde Staten, naast een functie als vervoermiddel, ook de eigenschap de sociale status te verhogen. Autoeigenaren wilden daarom dat hun auto's er luxueuzer uitzagen, wat betekende dat de lak glanzender en in mooiere kleuren moest zijn.
Vanaf 1947 begonnen autofabrikanten metalen oppervlakken te fosfateren vóór het lakken, om de hechting en corrosiebestendigheid van de verf te verbeteren. Ook de primer werd vervangen van spuiten naar dompelcoaten, wat betekent dat de carrosseriedelen in een bad met verf worden ondergedompeld. Dit zorgt voor een gelijkmatigere en dekkendere coating, waardoor ook moeilijk bereikbare plekken, zoals holtes, kunnen worden gelakt.
In de jaren vijftig ontdekten autofabrikanten dat, hoewel de dompelcoatingmethode werd gebruikt, een deel van de verf tijdens het daaropvolgende proces met oplosmiddelen werd weggespoeld, waardoor de roestpreventie minder effectief werd. Om dit probleem op te lossen, bundelde Ford in 1957 de krachten met PPG onder leiding van Dr. George Brewer. Onder zijn leiding ontwikkelden Ford en PPG de elektrodepositiecoatingmethode die nu algemeen wordt gebruikt.
Ford richtte vervolgens in 1961 's werelds eerste anodische elektroforetische lakstraat op. De aanvankelijke technologie was echter gebrekkig, en PPG introduceerde in 1973 een superieur kathodisch elektroforetisch coatingsysteem en bijbehorende coatings.
Verf die lang mooi blijft en de vervuiling vermindert (voor verf op waterbasis)
Halverwege de jaren 70 had het toegenomen bewustzijn van energiebesparing en milieubescherming als gevolg van de oliecrisis ook een grote impact op de verfindustrie. In de jaren 80 voerden landen nieuwe regelgeving in met betrekking tot vluchtige organische stoffen (VOC's), waardoor acrylverf met een hoog VOC-gehalte en een lage duurzaamheid onacceptabel werd voor de markt. Bovendien verwachten consumenten dat de lak van hun auto minstens 5 jaar meegaat, wat de duurzaamheid van de verflaag noodzakelijk maakt.
Door de transparante laklaag als beschermlaag hoeft de binnenste kleurverf minder dik te zijn dan voorheen; voor decoratieve doeleinden is slechts een zeer dunne laag nodig. Aan de laklaag worden ook UV-absorbers toegevoegd om de pigmenten in de transparante laag en de primer te beschermen, waardoor de levensduur van de primer en de kleurverf aanzienlijk wordt verlengd.
De laktechniek was aanvankelijk kostbaar en werd over het algemeen alleen toegepast op topmodellen. Bovendien was de duurzaamheid van de blanke lak gering; deze bladderde snel af en moest opnieuw worden gespoten. In het daaropvolgende decennium werkten de auto-industrie en de lakindustrie echter aan de verbetering van de coatingtechnologie, niet alleen door de kosten te verlagen, maar ook door nieuwe oppervlaktebehandelingen te ontwikkelen die de levensduur van de blanke lak aanzienlijk verlengden.
De steeds verbazingwekkendere schildertechnologie
De belangrijkste ontwikkelingstrend in toekomstige coatings is volgens sommigen in de industrie de technologie zonder verf. Deze technologie is al doorgedrongen in ons dagelijks leven; de behuizingen van alledaagse huishoudelijke apparaten maken er al gebruik van. Tijdens het spuitgietproces wordt de bijbehorende kleur van metaalpoeder op nanoniveau toegevoegd, waardoor direct een behuizing met een heldere kleur en metallic textuur ontstaat. Verf is dus niet meer nodig, wat de vervuiling door verf aanzienlijk vermindert. Uiteraard wordt deze technologie ook veelvuldig toegepast in de auto-industrie, bijvoorbeeld voor sierlijsten, grilles en behuizingen van achteruitkijkspiegels.
Een vergelijkbaar principe wordt toegepast in de metaalsector. Dit betekent dat metalen materialen die in de toekomst niet geverfd hoeven te worden, al in de fabriek voorzien zullen zijn van een beschermende laag of zelfs een kleurlaag. 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 nog niet mogelijk om een breed scala aan kleuren aan te bieden.
SamenvattingVan kwasten tot spuitpistolen tot robots, van natuurlijke plantaardige verf tot hightech chemische verf, van het streven naar efficiëntie tot het streven naar kwaliteit en het streven naar milieuvriendelijkheid: de ontwikkeling van verftechnologie in de auto-industrie is nooit gestopt en het technologieniveau wordt steeds hoger. Schilders die vroeger met kwasten werkten in ruwe omstandigheden, hadden nooit verwacht dat de autolak van vandaag de dag zo geavanceerd is en zich nog steeds verder ontwikkelt. De toekomst zal een milieuvriendelijker, intelligenter en efficiënter tijdperk zijn.
Geplaatst op: 20 augustus 2022
