1. Schilderen
-Definitie: Schilderen is een algemene term voor handelingen die worden uitgevoerd om met verf een coating aan te brengen op het oppervlak van een object, ter bescherming, voor esthetische doeleinden, enz.
-Doel: Het doel van schilderen is niet alleen esthetisch, maar ook bescherming en, bijgevolg, verbetering van de productkwaliteit.
1) Bescherming: De meeste auto's zijn gemaakt van staalplaat, en wanneer een voertuig van staal is gemaakt, reageert dit met vocht of zuurstof in de lucht, waardoor roest ontstaat. Het belangrijkste doel van lakken is om het object te beschermen door roestvorming te voorkomen.
2) Esthetiek: De vorm van een auto bestaat uit verschillende soorten oppervlakken en lijnen, zoals driedimensionale oppervlakken, vlakke oppervlakken, gebogen oppervlakken, rechte lijnen en rondingen. Door zo'n complex gevormd object te beschilderen, ontstaat een kleurstelling die aansluit bij de vorm van de auto en tegelijkertijd de esthetiek ervan verbetert.
3) Verbetering van de verkoopbaarheid: Er zijn momenteel diverse soorten auto's op de markt, maar wanneer voertuigen met een uniforme vorm en dezelfde functie, bijvoorbeeld een tweekleurige lak, worden vergeleken, oogt de auto beter. De waarde ervan neemt toe. Het is dan ook een van de doelstellingen om de waarde van het product te verhogen door middel van lak. Daarnaast is de duurzaamheid van de carrosserie van auto's vereist vanwege de recente, snelle milieuveranderingen. Zo neemt bijvoorbeeld de vraag naar functionele lakken toe die schade aan de laklaag door zure regen en aantasting van de oorspronkelijke glans door autowasborstels voorkomen, waardoor de verkoopbaarheid verbetert.Afhankelijk van de kwaliteitseisen voor de coating worden zowel automatische als handmatige laktechnieken toegepast.
2. Samenstelling van de verfSamenstelling van verf: Verf is een stroperige vloeistof waarin de drie componenten pigment, hars en oplosmiddel gelijkmatig gemengd (gedispergeerd) zijn.
- Pigment: Een gekleurd poeder dat niet oplost in oplosmiddelen of water. Het verschil met kleurstoffen is dat pigmenten verspreid zijn als deeltjes die niet oplosbaar zijn in water of oplosmiddelen. De deeltjesgrootte varieert van enkele micrometers tot enkele tientallen micrometers. Bovendien bestaan er verschillende vormen, zoals cirkelvormig, staafvormig, naaldvormig en schilferig. Het is een poeder dat kleur (kleurkracht) en dekkracht (het vermogen om het oppervlak van een object te bedekken en te verbergen door ondoorzichtig te zijn) geeft aan de coatinglaag. Er zijn twee soorten: anorganische en organische pigmenten. Pigmenten, polijstpigmenten en vulpigmenten worden gebruikt om de uitstraling van de ondergrond te verbeteren. Kleurloze en transparante verven worden ook wel heldere verven genoemd wanneer de pigmenten niet tot de bestanddelen van de verf behoren.
Het wordt gebruikt om de coatinglaag meer glans te geven.
1) Functie van pigment
* Kleurpigmenten: geven kleur en dekkracht
Anorganische pigmenten: Dit zijn voornamelijk natuurlijke pigmenten zoals wit, geel en roodbruin. Het zijn metaalverbindingen zoals zink, titanium, lood, ijzer, koper, enz. Over het algemeen hebben ze uitstekende weerbestendigheid en hittebestendigheid, maar qua kleurintensiteit zijn ze niet zo goed als organische pigmenten. Als autolak wordt een anorganisch pigment op zich niet gebruikt. Bovendien worden pigmenten die schadelijke zware metalen zoals cadmium en chroom bevatten, momenteel niet gebruikt om milieuvervuiling te voorkomen.
Organisch pigment: Dit wordt geproduceerd door organische synthese via periodieke chemische reacties en is een stof die bestaat uit een metaalverbinding of zoals het in de natuur voorkomt. Over het algemeen is de dekkracht niet erg goed, maar omdat er een heldere kleur mee verkregen wordt, wordt het veel gebruikt voor het schilderen van levendige effen kleuren, metallic kleuren en micakleuren, bijvoorbeeld als lak voor de buitenkant van auto's.
* Roestwerend pigment: voorkomt roest
* Verdunningspigment: Hiermee kan een harde coatingfilm worden verkregen, die de afbraak van de coatingfilm voorkomt en de duurzaamheid verbetert.
- Hars: Een transparante vloeistof die de pigmenten met elkaar verbindt en glans, hardheid en hechting aan de coatinglaag geeft. Een andere naam is bindmiddel. De droogeigenschappen en duurzaamheid van de coatinglaag zijn sterk afhankelijk van de eigenschappen van de hars.
1) Natuurlijke hars: Deze wordt voornamelijk gewonnen of afgescheiden door planten en wordt gebruikt voor verfsoorten zoals oliehoudende vernis, lak en lak.
2) Synthetische hars: Dit is een algemene term voor harsen die door chemische reacties uit verschillende chemische grondstoffen worden gesynthetiseerd. Het is een organische verbinding met een zeer hoog moleculair gewicht in vergelijking met natuurlijke harsen. Synthetische harsen worden bovendien onderverdeeld in thermoplastische harsen (die zacht worden en smelten bij verhitting) en thermohardende harsen (die uitharden door een chemische reactie onder invloed van warmte en niet zacht worden of smelten, zelfs niet bij herverhitting na afkoeling).
- Oplosmiddel: Dit is een transparante vloeistof die de hars smelt, waardoor het pigment en de hars gemakkelijk mengen. Na het schilderen verdampt het, net als een verdunner, en blijft het niet achter op de verflaag.
Ckunstschilderij
1. Overzicht en definitie van verfVanuit het oogpunt van 'roestpreventie (antiroest)' en 'esthetische eigenschappen' hebben autolakken een rol gespeeld in het verbeteren van de verkoopbaarheid van auto's door de toepassing van de nieuwste technologieën. In de volgende kwaliteitscategorieën zijn lakken en coatingsystemen ontworpen om deze coatingeigenschappen op de meest economische manier te bereiken.
Verf is over het algemeen vloeibaar en heeft de eigenschap dat het op het oppervlak van het te coaten object wordt aangebracht en tijdens het droog- en uithardingsproces een continue film (coatinglaag) vormt. Afhankelijk van de fysische en chemische eigenschappen van de aldus gevormde coatinglaag, wordt het te coaten object roestwerend en plastisch gemaakt.
2. Het autolakprocesOm de gewenste coatingkwaliteit voor de auto op de meest economische manier te bereiken, worden het coatingproces en de coatingspecificaties vastgesteld, waarbij aan elke coatinglaag die in elk proces wordt verkregen, een belangrijke eigenschap wordt toegekend. Omdat de eigenschappen van de coatinglaag afhangen van de verwerkbaarheid van het proces, is de verf die in elk proces wordt gebruikt zo ontworpen dat de toegewezen hoofdfunctie, rekening houdend met de procesomstandigheden, maximaal wordt benut.Het aanbrengen van de verf wordt in de spuiterij streng gecontroleerd.
Het bovenstaande proces betreft een coatingsysteem met drie of vier lagen, dat het meest gebruikt wordt voor het coaten van carrosseriepanelen van auto's. De coatinglaag die in elk proces wordt gevormd, heeft de later te beschrijven functies en bepaalt de kwaliteit van de coating van auto's als een compleet coatingsysteem. Bij vrachtwagens en personenauto's wordt soms een coatingsysteem met twee lagen gebruikt, waarbij een tussenlaag wordt weggelaten. Ook bij luxe auto's is het mogelijk om een betere kwaliteit te bereiken door de tussenlaag of toplaag twee keer aan te brengen.
Recentelijk is er ook onderzoek gedaan naar en toepassing gevonden van een proces om de coatingkosten te verlagen door de midden- en toplaagprocessen te integreren.
- Oppervlaktebehandelingsproces: Dit verbetert de roestpreventie door de corrosiereactie van het metaal te onderdrukken en de hechting tussen de onderlaag (elektrodepositiefilm) en het materiaal (substraat) te versterken. Momenteel is zinkfosfaat het belangrijkste bestanddeel van de film en is de dompelbehandelingsmethode de meest gebruikte, waardoor onderdelen met complexe structuren voldoende behandeld kunnen worden. Met name bij kationische elektrodepositie worden metalen zoals Fe, Ni en Mn, naast Zn, in de coating gemengd om de corrosiebestendigheid verder te verbeteren.
- Elektrodepositiecoating (elektrodepositieprimer van het kationtype): De bodemlaag heeft voornamelijk een roestwerende functie. Naast uitstekende roestwerende eigenschappen heeft kationische elektrodepositieverf op basis van epoxyhars de volgende voordelen voor autobodemlagen: ① Er vindt geen uitloging van de met zinkfosfaat behandelde film plaats tijdens het elektrodepositieproces. ② Remmend effect op corrosiereacties dankzij de basiciteit van de harsstructuur. ③ Uitstekende roestwerende eigenschappen dankzij het hechtingsvermogen door de hoge alkalibestendigheid van de epoxyhars.
1) Voordelen van kationische elektrodepositie
Zelfs complexe vormen kunnen worden voorzien van een gelijkmatige filmdikte.
* Uitstekende interne penetratie in complexe onderdelen en verbindingen.
* Automatisch schilderen
* Eenvoudig onderhoud en beheer van de lijn.
* Goede verwerkbaarheid met verf.
* Een gesloten UF-waterwassysteem kan worden toegepast (minder verfverlies en minder vervuiling van het afvalwater).
* Laag oplosmiddelgehalte en lage luchtvervuiling.
Het is verf op waterbasis, dus er is weinig brandgevaar.
2) Kationische elektrodepositieverf: Over het algemeen is dit een polyaminohars die wordt verkregen door primaire tot quaternaire aminen toe te voegen aan een epoxyhars. Deze wordt geneutraliseerd met zuur (azijnzuur) om hem wateroplosbaar te maken. Bovendien vindt de uitharding van de coating plaats via een urethaan-crosslinkingreactie met geblokkeerd isocyanaat als uithardingsmiddel.
3) Verbetering van de werking van elektrodepositieverf: Deze verf wordt wereldwijd gebruikt als grondlaag voor auto's, maar onderzoek en ontwikkeling zijn er continu op gericht om niet alleen de corrosiebestendigheid van de gehele auto te verbeteren, maar ook de kwaliteit van de laklaag zelf.
* Roestpreventiefunctie/beschermende laag
Ga ervoor. Absoluut goede coatingeigenschappen, penetratieweerstand van voegen, afschilferingsweerstand.
Jij. Roestwerende staalplaat eigenschappen (waterafstotende hechting, draaiweerstand)
Ja. Uitharding bij lage temperatuur (verbeterde roestbestendigheid van rubberen onderdelen, enz.)
* Cosmetische functie/decoratief
Ga verder. Coatingeigenschappen van de ruwheid van de staalplaat (draagt bij aan verbetering van de gladheid en glans, enz.).
jij. Vergelingsweerstand (remming van vergeling van de witte toplaag)
- Tussenlaag: De tussenlaag speelt een ondersteunende rol bij het maximaliseren van de roestwerende functie van de grondlaag (elektrodepositie) en de hechtfunctie van de toplaag, en heeft als functie het verbeteren van de verfkwaliteit van het gehele verfsysteem. Bovendien draagt het aanbrengen van de tussenlaag bij aan het verminderen van coatingdefecten, omdat het de onvermijdelijke defecten van de grondlaag (krassen, stofophoping, enz.) in het eigenlijke verfproces gedeeltelijk bedekt.
De tussenlaagverf is een type verf dat olievrije polyesterhars als basis gebruikt en deze uithardt door toevoeging van melaminehars en, meer recent, urethaan (Bl). Om de afbladderingsweerstand te verbeteren, wordt tegenwoordig soms een afbladderingsprimer nat-in-nat aangebracht in de tussenlaag.
1) Duurzaamheid van de tussenlaag
* Waterbestendigheid: lage absorptie en voorkomt blaarvorming
* Afsplinteringsbestendigheid: Absorbeert de impactenergie wanneer de steen wordt gegooid en vermindert de schade aan de coating, wat leidt tot geluidsoverlast en het ontstaan van corrosie.
* Weerbestendigheid: Minder aantasting door UV-straling en voorkomt afbladderen van de toplaag bij blootstelling aan de buitenlucht.
2) Pleisterfunctie van de tussenlaag
* Onderlaagwerking: Draagt bij aan het egaliseren van het afgewerkte buitenoppervlak door de oneffenheden van de elektrodepositielaag te bedekken.
* Oplosmiddelbestendigheid: Door het zwellen en oplossen van de tussenlaag ten opzichte van het oplosmiddel van de toplaag te onderdrukken, wordt een hoog contrast en een hoogwaardige uitstraling verkregen.
* Kleuraanpassing: De tussenlaag is meestal grijs, maar sinds kort is het mogelijk om een toplaag met een lage dekkracht aan te brengen door deze te kleuren (kleursealer).
3) Tussenliggende verf
*Eisen voor de tussenlaag: afbladderingsbestendigheid, basisdekking, hechting aan de elektrodepositiefilm, gladheid, geen lichtverlies, hechting aan de toplaag, weerstand tegen lichtvervaging
- Toplaag: De belangrijkste functie van de toplaag is het bieden van cosmetische eigenschappen en het beschermen en behouden ervan. Kwaliteitsaspecten zijn onder andere kleur, oppervlaktegladheid, glans en beeldkwaliteit (het vermogen om het beeld van een object in de coatinglaag duidelijk te laten oplichten). Daarnaast moet de toplaag de esthetiek van de auto gedurende lange tijd beschermen en behouden.
- Toplaag: De belangrijkste functie van de toplaag is het bieden van cosmetische eigenschappen en het beschermen en behouden ervan. Kwaliteitsaspecten zijn onder andere kleur, oppervlaktegladheid, glans en beeldkwaliteit (het vermogen om het beeld van een object in de coatinglaag duidelijk te laten oplichten). Daarnaast moet de toplaag de esthetiek van de auto gedurende lange tijd beschermen en behouden.
1) Toplaag: Kleuren worden geclassificeerd op basis van de pigmentbasis die in de verf wordt gebruikt en worden grotendeels onderverdeeld in mica-kleuren, metallic kleuren en effen kleuren, afhankelijk van of er vlokpigmenten zoals aluminiumpoeder worden gebruikt.
* Uiterlijke kwaliteit: gladheid, glans, levendigheid, landgevoel
* Duurzaamheid: behoud van glans en bescherming, kleurverandering, vervaging
* Hechting: Hechting bij hercoating, hechting bij tweekleurige coatings, hechting met medium
* Oplosmiddelbestendigheid
* Chemische bestendigheid
* Functionele eigenschappen: bestand tegen autowassen, bestand tegen zure regen, bestand tegen afbladderen
2) Milieuvriendelijke verf
* Hoog vaste stofgehalte: Dit is een verf met een hoog vaste stofgehalte die voldoet aan de VOC-regelgeving (vluchtige organische stoffen) en is een type verf waarbij de hoeveelheid organische oplosmiddelen wordt verminderd. De verf kenmerkt zich door een uitstekend grondgevoel en het gebruik van hars met een laag moleculair gewicht.
* Verf op waterbasis: Dit is een verfsoort die de hoeveelheid organische oplosmiddelen minimaliseert en water (zuiver water) als verdunner gebruikt. Kenmerkend is dat een voorverwarmingsinstallatie (IR-voorverwarming) nodig is om water te verdampen tijdens het verfproces. Daarom is aanpassing van de installatie noodzakelijk. Ook is voor verf op waterbasis een elektrode-spuitpistool vereist.
3) Functionele verf
* CCS (Complex Crosslinking System, verf met complexe dwarsverbindingen): Dit is een type urethaan- (isocyanaat-) of silaan-hars waarbij een deel van de melaminehars, die in het acryl/melamine-harsysteem gevoelig is voor zure regen, is vervangen, waardoor de zuurbestendigheid en krasbestendigheid worden verbeterd.
* NCS (New Crosslinking System, New Crosslinking Type Paint): Verf op basis van niet-melamine, gemaakt door middel van zuur-epoxyharding op acrylhars. Het heeft een uitstekende zuurbestendigheid, krasbestendigheid en vlekbestendigheid.
- Verwerkbaarheid van de toplaag: Om op economische wijze een goede reproduceerbaarheid van de gewenste toplaag te verkrijgen, is een goede verwerkbaarheid van de verf (verstuiving, vloeiing, poriënvorming, gladheid, enz.) essentieel. Hiervoor is het belangrijk om het viscositeitsgedrag tijdens het meerlaagse proces van lakken tot bakken en uitharden te optimaliseren. Ook de omgevingsomstandigheden in de spuitcabine, zoals temperatuur, luchtvochtigheid en windsnelheid, zijn belangrijke factoren.
1) Viscositeit van de hars: moleculair gewicht, compatibiliteit (oplosbaarheidsparameter: SP-waarde)
2) Pigment: olieabsorptie, pigmentconcentratie (PWC), grootte van de gedispergeerde deeltjes
3) Additieven: viscositeitsmiddel, egalisatiemiddel, schuimremmer, kleurscheidingsremmer, enz.
4) Uithardingssnelheid: concentratie van functionele groepen in de basishars, reactiviteit van het verknopingsmiddel
Daarnaast heeft de dikte van de coatinglaag een grote invloed op het uiteindelijke uiterlijk van de toplaag. Recentelijk maakt een structureel viskeus middel zoals microgel het mogelijk om zowel vloei- als egaliserende eigenschappen te bereiken, en het uiteindelijke uiterlijk wordt verbeterd door een dikkere coatinglaag aan te brengen.
- Weerbestendigheid van de toplaag: Hoewel auto's aan diverse omgevingen worden blootgesteld, wordt de toplaag blootgesteld aan licht, water, zuurstof, hitte, enz. Hierdoor kunnen diverse ongunstige verschijnselen optreden die de esthetiek aantasten.
1) Optische verschijnselen
* Vermindering van glans: De gladheid van het oppervlak van de coatinglaag neemt af en de diffuse reflectie van licht vanaf het oppervlak neemt toe. De samenstelling van de hars is belangrijk, maar ook het pigment speelt een rol.
* Verkleuring: De kleurtint van de initiële coating verandert door veroudering van het pigment of de hars in de coatinglaag. Voor automobieltoepassingen dient het meest weerbestendige pigment te worden gekozen.
2) mechanische verschijnselen
* Scheuren: Scheuren ontstaan in de oppervlaktelaag of de gehele coatinglaag als gevolg van veranderingen in de fysische eigenschappen van de coatinglaag door foto-oxidatie of hydrolyse (verminderde rek, hechting, enz.) en interne spanning. Dit komt met name voor in een transparante metallic coatinglaag. Naast het aanpassen van de fysische eigenschappen van de coatinglaag door de samenstelling van de acrylhars te optimaliseren, is het aanbrengen van een uv-absorber en een antioxidant effectief.
* Afbladderen: De coatinglaag laat gedeeltelijk los als gevolg van een verminderde hechting van de coatinglaag of een afname van de reologische eigenschappen, en door de werking van externe krachten zoals opspattend water of trillingen van stenen.
3) chemisch fenomeen
* Vervuiling door vlekken: Als roet, insectenresten of zure regen zich hechten aan het oppervlak van de coatinglaag, raakt het onderdeel bevlekt en ontstaan er vlekken. Het is dan noodzakelijk om een krasbestendig en alkalibestendig pigment en hars aan te brengen. Een van de redenen waarom een blanke laklaag op de metallic lak wordt aangebracht, is om het aluminiumpoeder te beschermen.
- Toekomstige uitdagingen voor de toplaag: Esthetiek en design worden steeds belangrijker voor het verbeteren van de commerciële eigenschappen van auto's. Naast de uiteenlopende eisen en veranderingen in materialen zoals kunststoffen, is het noodzakelijk om te voldoen aan maatschappelijke eisen zoals de verslechtering van het milieu waaraan auto's worden blootgesteld en de vermindering van luchtvervuiling. In deze context worden diverse toplagen voor de auto van de volgende generatie overwogen.
Laten we de typische autolakprocessen eens nader bekijken en zien waar warmte- en massaoverdracht belangrijke toepassingen zijn. Het algemene lakproces voor auto's is als volgt.
① Voorbehandeling
② Elektrodepositie (grondlaag)
③ Afdichtingsverf
④ Onderlaag
⑤ Wasverf
⑥ Anti-afschilferingsprimer
⑦ Primer
⑧ Toplaag
⑨ Defecten verwijderen en polijsten
Het productieproces van een auto duurt ongeveer 20 uur, waarvan 10 uur, oftewel de helft, besteed wordt aan de hierboven beschreven processen. De belangrijkste processen zijn de voorbehandeling, de elektrodepositie (grondlaag), de primerlaag en de toplaag. Laten we ons op deze processen concentreren.
Geplaatst op: 08-11-2022
