Khi nhìn thấy một chiếc ô tô, ấn tượng đầu tiên của bạn có lẽ là màu sắc của thân xe. Ngày nay, có một lớp sơn bóng đẹp là một trong những tiêu chuẩn cơ bản của ngành sản xuất ô tô. Nhưng hơn một trăm năm trước, sơn một chiếc ô tô không phải là một việc dễ dàng và nó còn kém đẹp hơn rất nhiều so với ngày nay. Sơn ô tô đã phát triển như thế nào để được như ngày nay? Surley sẽ kể cho bạn nghe lịch sử phát triển của công nghệ phủ sơn ô tô.
Mười giây để hiểu toàn văn:
1,sơn màicó nguồn gốc từ Trung Quốc, phương Tây dẫn đầu sau cuộc cách mạng công nghiệp.
2, Sơn chất liệu gốc tự nhiên khô chậm, ảnh hưởng đến hiệu quả của quá trình sản xuất ô tô, DuPont phát minh ra sơn khô nhanhsơn nitro.
3, Súng phunthay thế cọ vẽ, cho màng sơn đồng đều hơn.
4, Từ alkyd đến acrylic, việc theo đuổi độ bền và sự đa dạng đang diễn ra .
5, Từ "phun" đến "sơn nhúng"Với dung dịch sơn mài, việc liên tục theo đuổi chất lượng sơn giờ đây liên quan đến quá trình photphat và lắng đọng điện.
6, Thay thế bằngsơn gốc nướctrong việc theo đuổi việc bảo vệ môi trường.
7, Hiện tại và tương lai, công nghệ sơn ngày càng vượt xa sức tưởng tượng,ngay cả khi không sơn.
Vai trò chính của sơn là chống lão hóa
Hầu hết mọi người đều nhận thức được vai trò của sơn là tạo ra màu sắc rực rỡ cho các vật dụng, nhưng theo quan điểm sản xuất công nghiệp, màu sắc thực chất chỉ là nhu cầu thứ yếu; rỉ sét và chống lão hóa là mục đích chính. Từ những ngày đầu kết hợp sắt-gỗ cho đến thân xe màu trắng kim loại thuần khiết như ngày nay, thân xe cần được sơn như một lớp bảo vệ. Những thách thức mà lớp sơn phải đối mặt là sự hao mòn tự nhiên như nắng, cát và mưa, hư hỏng vật lý như trầy xước, cọ xát và va chạm, xói mòn như muối và phân động vật. Trong sự phát triển của công nghệ sơn, quy trình này đang dần phát triển các lớp da thân xe ngày càng hiệu quả, bền và đẹp hơn để đáp ứng tốt hơn những thách thức này.
Sơn mài từ Trung Quốc
Sơn mài có lịch sử rất lâu đời và đáng tiếc là vị trí dẫn đầu về công nghệ sơn mài lại thuộc về Trung Quốc trước Cách mạng Công nghiệp. Việc sử dụng sơn mài đã có từ thời đồ đá mới, và sau thời Chiến Quốc, các thợ thủ công đã sử dụng dầu tung chiết xuất từ hạt cây tung và thêm sơn mài thô tự nhiên để tạo thành hỗn hợp sơn, mặc dù vào thời điểm đó sơn mài được sử dụng rộng rãi. một món đồ xa xỉ dành cho giới quý tộc. Sau khi nhà Minh thành lập, Chu Nguyên Chương bắt đầu thành lập ngành sơn mài của chính phủ, công nghệ sơn phát triển nhanh chóng. Tác phẩm đầu tiên của Trung Quốc về công nghệ sơn, "Sách hội họa", được biên soạn bởi Huang Cheng, một nghệ nhân sơn mài thời nhà Minh. Nhờ sự phát triển kỹ thuật và thương mại trong và ngoài nước, đồ sơn mài đã phát triển một hệ thống công nghiệp thủ công hoàn thiện vào thời nhà Minh.
Loại sơn dầu tung tinh xảo nhất thời nhà Minh là chìa khóa để chế tạo tàu thuyền. Học giả Tây Ban Nha thế kỷ 16 Mendoza đã đề cập trong cuốn “Lịch sử Đế quốc Trung Hoa Đại lục” rằng tàu Trung Quốc phủ dầu trẩu có tuổi thọ gấp đôi tàu châu Âu.
Vào giữa thế kỷ 18, châu Âu cuối cùng đã rạn nứt và làm chủ được công nghệ sơn dầu tung, ngành sơn châu Âu dần hình thành. Dầu trẩu nguyên liệu ngoài việc dùng làm sơn mài còn là nguyên liệu quan trọng cho các ngành công nghiệp khác, vẫn bị Trung Quốc độc quyền và trở thành nguyên liệu công nghiệp quan trọng cho hai cuộc cách mạng công nghiệp cho đến đầu thế kỷ 20, khi cây trẩu được trồng lại. ở Bắc và Nam Mỹ đã thành hình, phá vỡ thế độc quyền về nguyên liệu thô của Trung Quốc.
Việc sấy khô không còn mất tới 50 ngày
Vào đầu thế kỷ 20, ô tô vẫn được sản xuất bằng cách sử dụng các loại sơn nền tự nhiên như dầu hạt lanh làm chất kết dính.
Ngay cả Ford, hãng đi tiên phong trong dây chuyền sản xuất ô tô, cũng chỉ sử dụng sơn đen Nhật Bản gần như đến mức tối đa để theo đuổi tốc độ sản xuất vì nó khô nhanh nhất, nhưng xét cho cùng, nó vẫn là sơn chất liệu nền tự nhiên, và lớp sơn vẫn cần hơn một tuần để khô.
Vào những năm 1920, DuPont đã nghiên cứu loại sơn nitrocellulose khô nhanh (hay còn gọi là sơn nitrocellulose) khiến các nhà sản xuất ô tô mỉm cười khi không còn phải làm việc trên những chiếc ô tô có chu kỳ sơn dài như vậy.
Đến năm 1921, DuPont đã dẫn đầu trong lĩnh vực sản xuất phim ảnh chuyển động nitrat khi chuyển sang sản xuất các sản phẩm không nổ dựa trên nitrocellulose để hấp thụ các cơ sở công suất khổng lồ mà công ty đã xây dựng trong chiến tranh. Vào một buổi chiều thứ Sáu nóng nực vào tháng 7 năm 1921, một công nhân tại nhà máy phim DuPont đã để lại một thùng sợi bông nitrat trên bến tàu trước khi tan sở. Khi mở lại vào sáng thứ Hai, ông thấy chiếc xô đã biến thành một chất lỏng trong suốt, sền sệt mà sau này trở thành chất nền cho sơn nitrocellulose. Năm 1924, DuPont phát triển sơn DUCO nitrocellulose, sử dụng nitrocellulose làm nguyên liệu thô chính và thêm nhựa tổng hợp, chất làm dẻo, dung môi và chất pha loãng để pha trộn. Ưu điểm lớn nhất của sơn nitrocellulose là khô nhanh, so với sơn nền tự nhiên phải khô cả tuần, thậm chí vài tuần thì sơn nitrocellulose chỉ khô 2 giờ, giúp tăng tốc độ sơn lên rất nhiều. Năm 1924, hầu hết dây chuyền sản xuất của General Motors đều sử dụng sơn Duco nitrocellulose.
Đương nhiên, sơn nitrocellulose có nhược điểm của nó. Nếu phun ở môi trường ẩm ướt, màng sẽ dễ bị trắng và mất độ bóng. Bề mặt sơn hình thành có khả năng chống ăn mòn kém đối với các dung môi gốc dầu mỏ như xăng, có thể làm hỏng bề mặt sơn và khí dầu rò rỉ ra ngoài trong quá trình tiếp nhiên liệu có thể đẩy nhanh quá trình xuống cấp của bề mặt sơn xung quanh.
Thay cọ bằng súng phun để giải quyết lớp sơn không đều màu
Ngoài đặc tính của bản thân sơn, phương pháp sơn cũng rất quan trọng đối với độ bền và độ bền của bề mặt sơn. Việc sử dụng súng phun là một cột mốc quan trọng trong lịch sử công nghệ sơn. Súng phun được đưa vào lĩnh vực sơn công nghiệp vào năm 1923 và vào ngành công nghiệp ô tô vào năm 1924.
Do đó, gia đình DeVilbiss đã thành lập DeVilbiss, một công ty nổi tiếng thế giới chuyên về công nghệ nguyên tử hóa. Sau đó, con trai của Alan DeVilbiss, Tom DeVilbiss, chào đời. Con trai của Tiến sĩ Alan DeVilbiss, Tom DeVilbiss, đã đưa phát minh của cha mình vượt ra ngoài lĩnh vực y tế. DeVilbiss đã đưa những phát minh của cha mình vượt ra ngoài lĩnh vực y tế và biến chiếc máy phun ban đầu thành súng phun sơn.
Trong lĩnh vực sơn công nghiệp, cọ vẽ đang nhanh chóng trở nên lỗi thời bởi súng phun. deVilbiss đã làm việc trong lĩnh vực nguyên tử hóa hơn 100 năm và hiện là công ty dẫn đầu trong lĩnh vực súng phun công nghiệp và máy phun nguyên tử y tế.
Từ alkyd đến acrylic, bền hơn và chắc hơn
Vào những năm 1930, sơn men nhựa alkyd, hay còn gọi là sơn men alkyd, đã được đưa vào quy trình sơn ô tô. Các bộ phận kim loại của thân xe được phun loại sơn này sau đó sấy khô trong lò để tạo thành màng sơn rất bền. So với sơn nitrocellulose, sơn men alkyd thi công nhanh hơn, chỉ cần 2 đến 3 bước so với 3 đến 4 bước đối với sơn nitrocellulose. Sơn men không chỉ khô nhanh mà còn có khả năng chống lại các dung môi như xăng.
Tuy nhiên, nhược điểm của men alkyd là sợ ánh nắng, dưới ánh nắng mặt trời màng sơn sẽ bị oxy hóa với tốc độ nhanh và màu sắc sẽ sớm bị phai và xỉn màu, thậm chí quá trình này có thể chỉ diễn ra trong vài tháng. . Mặc dù có những nhược điểm nhưng nhựa alkyd vẫn chưa bị loại bỏ hoàn toàn và vẫn là một phần quan trọng trong công nghệ phủ ngày nay. Sơn acrylic nhiệt dẻo xuất hiện vào những năm 1940, cải thiện đáng kể tính trang trí và độ bền của lớp hoàn thiện, và vào năm 1955, General Motors bắt đầu sơn ô tô bằng loại nhựa acrylic mới. Tính lưu biến của loại sơn này là duy nhất và cần phải phun ở hàm lượng chất rắn thấp, do đó cần phải sơn nhiều lớp. Đặc tính tưởng chừng như bất lợi này lại là một lợi thế vào thời điểm đó vì nó cho phép đưa các mảnh kim loại vào lớp phủ. Lớp vecni acrylic được phun với độ nhớt ban đầu rất thấp, cho phép các mảnh kim loại được làm phẳng xuống để tạo thành một lớp phản chiếu, sau đó độ nhớt tăng lên nhanh chóng để giữ các mảnh kim loại ở đúng vị trí. Vì vậy, sơn kim loại đã ra đời.
Điều đáng chú ý là thời kỳ này chứng kiến sự tiến bộ đột ngột của công nghệ sơn acrylic ở châu Âu. Điều này xuất phát từ những hạn chế áp đặt đối với các quốc gia Trục Châu Âu sau Thế chiến thứ hai, hạn chế sử dụng một số vật liệu hóa học trong sản xuất công nghiệp, chẳng hạn như nitrocellulose, nguyên liệu thô cần thiết cho sơn nitrocellulose, có thể được sử dụng để chế tạo chất nổ. Với hạn chế này, các công ty ở các nước này bắt đầu tập trung vào công nghệ sơn men, phát triển hệ thống sơn acrylic urethane. Khi sơn châu Âu vào Hoa Kỳ vào năm 1980, hệ thống sơn ô tô của Mỹ còn kém xa các đối thủ châu Âu.
Quá trình photphat và điện di tự động để đạt được chất lượng sơn tiên tiến
Hai thập kỷ sau Thế chiến thứ hai là thời kỳ chất lượng sơn phủ cơ thể ngày càng được nâng cao. Vào thời điểm này ở Hoa Kỳ, ngoài phương tiện di chuyển, ô tô còn có thuộc tính nâng cao địa vị xã hội nên chủ xe muốn xe của mình trông cao cấp hơn, điều này đòi hỏi nước sơn phải sáng bóng hơn và màu sắc đẹp hơn.
Bắt đầu từ năm 1947, các hãng ô tô bắt đầu phosphat hóa bề mặt kim loại trước khi sơn, như một cách để cải thiện độ bám dính và khả năng chống ăn mòn của sơn. Lớp sơn lót cũng được thay đổi từ sơn phun sang sơn nhúng, nghĩa là các bộ phận thân xe được nhúng vào một vũng sơn, làm cho sơn đồng đều hơn và lớp phủ toàn diện hơn, đảm bảo cũng có thể sơn được những vị trí khó tiếp cận như các hốc. .
Vào những năm 1950, các công ty ô tô nhận thấy rằng mặc dù sử dụng phương pháp sơn nhúng nhưng một phần sơn vẫn bị rửa trôi trong quá trình tiếp theo bằng dung môi, làm giảm hiệu quả chống rỉ sét. Để giải quyết vấn đề này, năm 1957, Ford đã hợp tác với PPG dưới sự lãnh đạo của Tiến sĩ George Brewer. Dưới sự lãnh đạo của Tiến sĩ George Brewer, Ford và PPG đã phát triển phương pháp phủ định vị điện cực hiện đang được sử dụng phổ biến.
Ford sau đó đã thành lập xưởng sơn điện di anốt đầu tiên trên thế giới vào năm 1961. Tuy nhiên, công nghệ ban đầu còn nhiều thiếu sót và PPG đã giới thiệu hệ thống sơn điện di catốt vượt trội và các lớp phủ tương ứng vào năm 1973.
Sơn bền đẹp để giảm ô nhiễm cho sơn gốc nước
Vào giữa đến cuối thập niên 70, nhận thức về tiết kiệm năng lượng và bảo vệ môi trường do cuộc khủng hoảng dầu mỏ mang lại cũng tác động rất lớn đến ngành sơn. Vào những năm 80, các quốc gia đã ban hành các quy định mới về hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (VOC), khiến thị trường không thể chấp nhận các loại sơn phủ acrylic có hàm lượng VOC cao và độ bền yếu. Ngoài ra, người tiêu dùng cũng kỳ vọng hiệu ứng sơn thân xe sẽ kéo dài ít nhất 5 năm, điều này đòi hỏi phải giải quyết được độ bền của lớp sơn hoàn thiện.
Với lớp sơn mài trong suốt làm lớp bảo vệ, lớp sơn màu bên trong không cần dày như trước mà chỉ cần một lớp cực mỏng cho mục đích trang trí. Chất hấp thụ tia cực tím cũng được thêm vào lớp sơn mài để bảo vệ các sắc tố trong lớp trong suốt và lớp sơn lót, giúp tăng đáng kể tuổi thọ của lớp sơn lót và sơn màu.
Kỹ thuật sơn ban đầu tốn kém và thường chỉ được sử dụng trên các mẫu cao cấp. Ngoài ra, độ bền của lớp sơn trong kém, dễ bong tróc và cần phải sơn lại. Tuy nhiên, trong thập kỷ tiếp theo, ngành công nghiệp ô tô và ngành sơn đã nỗ lực cải tiến công nghệ phủ, không chỉ bằng cách giảm chi phí mà còn bằng cách phát triển các phương pháp xử lý bề mặt mới hơn giúp cải thiện đáng kể tuổi thọ của lớp phủ trong.
Công nghệ sơn ngày càng tuyệt vời
Xu hướng phát triển chủ đạo của lớp phủ trong tương lai, một số người trong ngành tin rằng công nghệ không sơn. Công nghệ này đã thực sự thâm nhập vào cuộc sống của chúng ta, và vỏ của các thiết bị gia dụng hàng ngày đã thực sự sử dụng công nghệ không sơn. Vỏ thêm màu tương ứng của bột kim loại cấp nano trong quá trình ép phun, trực tiếp tạo thành vỏ có màu sắc rực rỡ và kết cấu kim loại, hoàn toàn không cần phải sơn, giúp giảm đáng kể ô nhiễm do sơn tạo ra. Đương nhiên, nó cũng được sử dụng rộng rãi trong ô tô, chẳng hạn như trang trí, lưới tản nhiệt, vỏ gương chiếu hậu, v.v.
Một nguyên tắc tương tự được sử dụng trong lĩnh vực kim loại, có nghĩa là trong tương lai, vật liệu kim loại được sử dụng không sơn sẽ đã có lớp bảo vệ hoặc thậm chí là lớp màu tại nhà máy. Công nghệ này hiện đang được sử dụng trong lĩnh vực hàng không vũ trụ và quân sự, nhưng nó vẫn chưa được sử dụng cho mục đích dân sự và không thể cung cấp nhiều loại màu sắc.
Bản tóm tắt: Từ cọ vẽ, súng đến robot, từ sơn thực vật tự nhiên đến sơn hóa học công nghệ cao, từ theo đuổi hiệu quả đến theo đuổi chất lượng đến theo đuổi sức khỏe môi trường, việc theo đuổi công nghệ sơn trong ngành ô tô vẫn chưa dừng lại, và trình độ công nghệ ngày càng cao. Những người thợ sơn từng cầm cọ và làm việc trong môi trường khắc nghiệt sẽ không ngờ rằng ngành sơn ô tô ngày nay đã quá tiên tiến và vẫn đang phát triển. Tương lai sẽ là một kỷ nguyên thân thiện với môi trường hơn, thông minh hơn và hiệu quả hơn.
Thời gian đăng: 20-08-2022
