Khi nhìn thấy một chiếc xe hơi, ấn tượng đầu tiên của bạn có lẽ là màu sắc của thân xe. Ngày nay, lớp sơn bóng đẹp là một trong những tiêu chuẩn cơ bản trong sản xuất ô tô. Nhưng hơn một trăm năm trước, việc sơn xe không hề dễ dàng, và kết quả cũng kém đẹp hơn nhiều so với hiện nay. Vậy sơn xe đã phát triển như thế nào để đạt đến trình độ như ngày nay? Surley sẽ kể cho bạn nghe lịch sử phát triển của công nghệ sơn phủ ô tô.
Mười giây để hiểu toàn bộ văn bản:
1,Sơn màiNguồn gốc từ Trung Quốc, sau cuộc cách mạng công nghiệp, nó đã trở thành xu hướng chủ đạo ở phương Tây.
2. Sơn gốc tự nhiên khô chậm, ảnh hưởng đến hiệu quả của quy trình sản xuất ô tô. DuPont đã phát minh ra loại sơn khô nhanh.sơn nitro.
3, Súng phun sơnThay thế cọ vẽ, giúp tạo ra lớp sơn phủ đều hơn.
4, Từ alkyd đến acrylicViệc theo đuổi tính bền vững và sự đa dạng vẫn đang tiếp diễn.
5, Từ phương pháp "phun sơn" đến phương pháp "nhúng phủ"Với phương pháp ngâm sơn mài, việc không ngừng theo đuổi chất lượng sơn được thể hiện qua quá trình phốt phát hóa và mạ điện.
6. Thay thế bằngsơn gốc nướcNhằm theo đuổi mục tiêu bảo vệ môi trường.
7. Hiện tại và trong tương lai, công nghệ hội họa ngày càng vượt xa sức tưởng tượng.ngay cả khi không có sơn.
Vai trò chính của sơn là chống lão hóa.
Hầu hết mọi người đều cho rằng sơn có tác dụng tạo màu sắc rực rỡ cho đồ vật, nhưng xét từ góc độ sản xuất công nghiệp, màu sắc thực chất chỉ là nhu cầu thứ yếu; mục đích chính là chống gỉ và chống lão hóa. Từ những chiếc xe sử dụng kết hợp sắt và gỗ cho đến những chiếc xe màu trắng tinh khôi ngày nay, thân xe cần lớp sơn bảo vệ. Lớp sơn phải đối mặt với nhiều thách thức như sự hao mòn tự nhiên do nắng, cát và mưa, hư hại vật lý như trầy xước, va chạm, và sự ăn mòn do muối và phân động vật. Trong quá trình phát triển công nghệ sơn, quy trình này đang dần được cải tiến để tạo ra những lớp sơn hiệu quả, bền bỉ và đẹp hơn cho thân xe, đáp ứng tốt hơn những thách thức này.
Sơn mài từ Trung Quốc
Nghề sơn mài có lịch sử rất lâu đời và, thật đáng tiếc, vị trí dẫn đầu về công nghệ sơn mài thuộc về Trung Quốc trước Cách mạng Công nghiệp. Việc sử dụng sơn mài có từ thời kỳ đồ đá mới, và sau thời Chiến Quốc, các nghệ nhân đã sử dụng dầu tung chiết xuất từ hạt cây tung và thêm sơn mài thô tự nhiên để tạo ra hỗn hợp sơn, mặc dù vào thời đó sơn mài là một mặt hàng xa xỉ dành cho giới quý tộc. Sau khi thành lập nhà Minh, Chu Nguyên Chương bắt đầu thiết lập ngành công nghiệp sơn mài của chính phủ, và 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 Hoàng Thành, một nghệ nhân sơn mài thời nhà Minh. Nhờ sự phát triển kỹ thuật và thương mại trong nước và quốc tế, đồ sơn mài đã phát triển một hệ thống công nghiệp thủ công hoàn thiện trong thời nhà Minh.
Loại sơn dầu tung tinh xảo nhất thời nhà Minh là chìa khóa cho việc đóng tàu. Học giả người Tây Ban Nha thế kỷ XVI, Mendoza, đã đề cập trong tác phẩm "Lịch sử Đại Trung Hoa" rằng những con tàu Trung Quốc được sơn bằng dầu tung có tuổi thọ gấp đôi so với tàu châu Âu.
Vào giữa thế kỷ 18, châu Âu cuối cùng đã tìm ra và làm chủ được công nghệ sản xuất sơn dầu tung, và ngành công nghiệp sơn châu Âu dần hình thành. Nguyên liệu dầu tung, ngoài việc được sử dụng để sản xuất 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 tung được trồng ở Bắc và Nam Mỹ phát triển mạnh, phá vỡ thế độc quyền nguyên liệu của Trung Quốc.
Thời gian sấy khô không còn lên đến 50 ngày nữa.
Vào đầu thế kỷ 20, ô tô vẫn được sản xuất bằng các loại sơn gốc tự nhiên như dầu hạt lanh làm chất kết dính.
Ngay cả Ford, hãng tiên phong trong dây chuyền sản xuất ô tô, cũng chỉ sử dụng sơn đen Nhật Bản gần như tuyệt đối để theo đuổi tốc độ sản xuất vì loại sơn này khô nhanh nhất, nhưng dù sao thì đó vẫn là loại sơn gốc tự nhiên, và lớp sơn vẫn cần hơn một tuần để khô hoàn toàn.
Vào những năm 1920, DuPont đã nghiên cứu một loại sơn nitrocellulose khô nhanh (hay còn gọi là sơn nitrocellulose) khiến các nhà sản xuất ô tô rất hài lòng, vì họ không còn phải thực hiện các chu kỳ sơn xe kéo dài nữa.
Đến năm 1921, DuPont đã là một trong những nhà sản xuất hàng đầu phim điện ảnh nitrate, khi chuyển sang sản xuất các sản phẩm không gây nổ gốc nitrocellulose để tận dụng tối đa công suất khổng lồ của các cơ sở sản xuất đã xây dựng trong thời chiến. Vào một buổi chiều thứ Sáu nóng nực tháng 7 năm 1921, một công nhân tại nhà máy phim của DuPont đã để quên một thùng sợi bông nitrate trên bến tàu trước khi tan ca. Khi mở thùng ra vào sáng thứ Hai, anh ta phát hiện ra rằng thùng đã biến thành một chất lỏng trong suốt, nhớt, sau này trở thành nguyên liệu cơ bản cho sơn nitrocellulose. Năm 1924, DuPont đã phát triển sơn nitrocellulose DUCO, sử dụng nitrocellulose làm nguyên liệu 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 gốc tự nhiên cần một tuần hoặc thậm chí nhiều tuần để khô, sơn nitrocellulose chỉ mất 2 giờ để khô, giúp tăng tốc độ sơn đáng kể. Năm 1924, hầu hết các dây chuyền sản xuất của General Motors đều sử dụng sơn nitrocellulose Duco.
Tất nhiên, sơn nitrocellulose cũng có những nhược điểm. Nếu phun trong môi trường ẩm ướt, lớp sơn sẽ dễ bị bạc màu và mất đi độ bóng. Bề mặt sơn có khả năng chống ăn mòn kém đối với các dung môi gốc dầu mỏ, chẳng hạn như xăng, có thể làm hỏng bề mặt sơn, và khí dầu rò rỉ trong quá trình tiếp nhiên liệu có thể đẩy nhanh quá trình xuống cấp của bề mặt sơn xung quanh.
Thay thế cọ vẽ bằng súng phun sơn để khắc phục tình trạng lớp sơn không đều.
Bên cạnh đặc tính của bản thân lớp sơn, phương pháp sơn cũng rất quan trọng đối với độ bền và độ chắc chắn của bề mặt sơn. Việc sử dụng súng phun sơn là một cột mốc quan trọng trong lịch sử công nghệ sơn. Súng phun sơn được đưa vào sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực sơn công nghiệp năm 1923 và trong ngành công nghiệp ô tô năm 1924.
Gia đình DeVilbiss đã thành lập DeVilbiss, một công ty nổi tiếng thế giới chuyên về công nghệ phun sương. Sau đó, con trai của Alan DeVilbiss, Tom DeVilbiss, ra 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 biến đổi thiết bị phun sương ban đầu thành súng phun sơn.
Trong lĩnh vực sơn công nghiệp, cọ vẽ đang nhanh chóng trở nên lỗi thời trước sự ra đời của súng phun sơn. deVilbiss đã hoạt động trong lĩnh vực phun sương hơn 100 năm và hiện là công ty hàng đầu trong lĩnh vực súng phun sơn công nghiệp và thiết bị phun sương y tế.
Từ alkyd đến acrylic, độ bền và độ chắc chắn cao hơn.
Vào những năm 1930, sơn men nhựa alkyd, thường được 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 và sau đó sấy khô trong lò để tạo thành một lớp 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 sơn men alkyd là chúng dễ bị ảnh hưởng bởi ánh nắng mặt trời. Dưới ánh nắng, màng sơn sẽ bị oxy hóa nhanh chóng, màu sắc sẽ nhanh chóng phai và trở nên xỉn màu, đôi khi quá trình này có thể chỉ diễn ra trong vài tháng. Mặc dù có những nhược điểm đó, nhựa alkyd vẫn chưa bị loại bỏ hoàn toàn và vẫn là một phần quan trọng của công nghệ sơn phủ hiện nay. Sơn acrylic nhiệt dẻo xuất hiện vào những năm 1940, cải thiện đáng kể tính trang trí và độ bền của lớp sơn hoàn thiện, và vào năm 1955, General Motors bắt đầu sơn ô tô bằng một loại nhựa acrylic mới. Đặc tính lưu biến của loại sơn này rất độc đáo và yêu cầu phun ở hàm lượng chất rắn thấp, do đó cần nhiều lớp sơn. Đặc điểm 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 sơn phủ. Sơn acrylic được phun với độ nhớt ban đầu rất thấp, cho phép các mảnh kim loại được làm phẳng để tạo thành một lớp phản chiếu, sau đó độ nhớt tăng nhanh để giữ các mảnh kim loại cố định. Như vậy, sơn kim loại ra đời.
Điều đáng chú ý là giai đoạn này chứng kiến sự tiến bộ đột ngột trong công nghệ sơn acrylic ở châu Âu. Điều này bắt nguồn từ những hạn chế áp đặt lên các nước phe Trục châu Âu sau Thế chiến II, hạn chế việc sử dụng một số hóa chất trong sản xuất công nghiệp, chẳng hạn như nitrocellulose, một nguyên liệu thô cần thiết cho sơn nitrocellulose, có thể được sử dụng để chế tạo thuốc nổ. Với những 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 thâm nhập thị trường Hoa Kỳ vào năm 1980, các hệ thống sơn ô tô của Mỹ còn kém xa so với các đối thủ châu Âu.
Quy trình tự động hóa phosphat hóa và điện di nhằm theo đuổi chất lượng sơn tiên tiến.
Hai thập kỷ sau Thế chiến II là thời kỳ chất lượng sơn phủ thân xe được nâng cao. Vào thời điểm đó ở Hoa Kỳ, ngoài chức năng vận chuyển, ô tô còn có đặc tính nâng cao địa vị xã hội, vì vậy chủ sở hữu xe muốn xe của mình trông sang trọng hơn, điều này đòi hỏi lớp sơn phải bóng bẩy hơn và có màu sắc đẹp hơn.
Bắt đầu từ năm 1947, các hãng xe bắt đầu xử lý bề mặt kim loại bằng phốt phát trước khi sơn, nhằm cải thiện độ bám dính và khả năng chống ăn mòn của sơn. Lớp sơn lót cũng được thay đổi từ phun sang nhúng, nghĩa là các bộ phận thân xe được nhúng vào bể sơn, giúp lớp sơn đều hơn và bao phủ toàn diện hơn, đảm bảo cả những vị trí khó tiếp cận như các khe hở cũng có thể được sơn.
Vào những năm 1950, các hãng xe nhận thấy rằng mặc dù phương pháp nhúng sơn được sử dụng, một phần sơn vẫn bị rửa trôi trong quá trình xử lý tiếp theo bằng dung môi, làm giảm hiệu quả chống gỉ. 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 mạ điện phân hiện đang được sử dụng phổ biến.
Năm 1961, Ford thành lập xưởng sơn điện di anot đầu tiên trên thế giới. Tuy nhiên, công nghệ ban đầu còn nhiều thiếu sót, và năm 1973, PPG đã giới thiệu hệ thống sơn điện di catot ưu việt hơn cùng các loại sơn phủ tương ứng.
Sơn bền đẹp, giảm thiểu ô nhiễm nhờ sử dụng sơn gốc nước.
Vào giữa đến cuối những năm 70, nhận thức về tiết kiệm năng lượng và bảo vệ môi trường do khủng hoảng dầu mỏ mang lại cũng đã tác động lớn đến ngành công nghiệp sơn. Đến những năm 80, các quốc gia ban hành các quy định mới về hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (VOC), khiến cho các loại sơn acrylic có hàm lượng VOC cao và độ bền kém không thể chấp nhận được trên thị trường. Thêm vào đó, người tiêu dùng cũng kỳ vọng hiệu quả của sơn phủ thân xe phải kéo dài ít nhất 5 năm, điều này đòi hỏi phải giải quyết vấn đề 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, chỉ cần một lớp cực mỏng để trang trí. Chất hấp thụ tia UV cũng được thêm vào lớp sơn mài để bảo vệ các sắc tố trong lớp trong suốt và lớp sơn lót, giúp kéo dài đáng kể tuổi thọ của lớp sơn lót và lớp sơn màu.
Kỹ thuật sơn này ban đầu rất tốn kém và thường chỉ được sử dụng trên các mẫu xe cao cấp. Hơn nữa, độ bền của lớp sơn phủ trong suốt rất kém, nó sẽ nhanh chóng bị bong tróc và cần phải sơn lại. Tuy nhiên, trong thập kỷ tiếp theo, ngành công nghiệp ô tô và ngành công nghiệp sơn đã nỗ lực cải tiến công nghệ sơn phủ, không chỉ bằng cách giảm chi phí mà còn bằng cách phát triển các phương pháp xử lý bề mặt mới giúp cải thiện đáng kể tuổi thọ của lớp sơn phủ trong suốt.
Công nghệ vẽ tranh ngày càng tuyệt vời
Xu hướng phát triển chủ đạo của lớp phủ trong tương lai, một số người trong ngành tin rằng đó là công nghệ không cần sơn. Công nghệ này thực sự đã thâm nhập vào cuộc sống của chúng ta, và vỏ của các thiết bị gia dụng hàng ngày đã sử dụng công nghệ không cần sơn. Vỏ được thêm màu tương ứng của bột kim loại nano trong quá trình ép phun, trực tiếp tạo thành vỏ có màu sắc rực rỡ và kết cấu kim loại, không cần phải sơn nữa, giảm đáng kể ô nhiễm do sơn gây ra. Tất nhiên, nó cũng được sử dụng rộng rãi trong ô tô, chẳng hạn như viền trang trí, lưới tản nhiệt, vỏ gương chiếu hậu, v.v.
Nguyên tắc tương tự được sử dụng trong ngành kim loại, có nghĩa là trong tương lai, các vật liệu kim loại được sử dụng mà không cần sơn sẽ có sẵn 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 vẫn còn xa mới có thể ứng dụng trong dân sự, và hiện chưa thể cung cấp nhiều màu sắc khác nhau.
Bản tóm tắtTừ cọ vẽ đến súng phun sơn đến robot, từ sơn gốc thực vật tự nhiên đến sơn hóa chất công nghệ cao, từ việc theo đuổi hiệu quả đến việc theo đuổi chất lượng đến việc theo đuổi sức khỏe môi trường, việc theo đuổi công nghệ sơn trong ngành công nghiệp ô tô vẫn không ngừng nghỉ, và trình độ công nghệ ngày càng được nâng cao. Những người thợ sơn từng cầm cọ và làm việc trong môi trường khắc nghiệt sẽ không ngờ rằng sơn ô tô ngày nay đã tiên tiến đến vậy và vẫn đang tiếp tục 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 bài: 20/08/2022
