เมื่อคุณเห็นรถยนต์ ความประทับใจแรกของคุณคงเป็นสีของตัวรถ ปัจจุบัน การมีสีรถที่สวยเงางามถือเป็นมาตรฐานพื้นฐานอย่างหนึ่งในการผลิตยานยนต์ แต่เมื่อกว่าร้อยปีที่แล้ว การทาสีรถไม่ใช่เรื่องง่าย และความสวยงามก็ลดลงมากเมื่อเทียบกับปัจจุบัน สีรถมีวิวัฒนาการมาจนถึงขนาดนี้ได้อย่างไร Surley จะมาเล่าประวัติการพัฒนาเทคโนโลยีการเคลือบสีรถให้คุณฟัง
สิบวินาทีในการทำความเข้าใจข้อความทั้งหมด:
1,แล็คเกอร์มีต้นกำเนิดในประเทศจีน ซึ่งฝ่ายตะวันตกเป็นผู้นำภายหลังการปฏิวัติอุตสาหกรรม
2. สีวัสดุพื้นฐานธรรมชาติแห้งช้า ส่งผลต่อประสิทธิภาพของกระบวนการผลิตยานยนต์ ดูปองต์คิดค้นสีแห้งเร็วสีไนโตร.
3, ปืนฉีดพ่นทดแทนแปรง ทำให้ฟิล์มสีสม่ำเสมอมากขึ้น
4, จากอัลคิดสู่อะคริลิกการแสวงหาความทนทานและความหลากหลายยังคงดำเนินต่อไป
5, จากการ “พ่น” สู่การ “เคลือบแบบจุ่ม”ด้วยการอาบน้ำแล็คเกอร์ การแสวงหาคุณภาพสีอย่างต่อเนื่องมาถึงขั้นตอนการฟอสเฟตและการชุบด้วยไฟฟ้าในปัจจุบัน
6. การแทนที่ด้วยสีน้ำเพื่อแสวงหาการอนุรักษ์สิ่งแวดล้อม
7. ในปัจจุบันและอนาคต เทคโนโลยีการทาสีจะพัฒนาไปอย่างเหนือจินตนาการมากขึ้นแม้ไม่มีสีก็ตาม.
บทบาทหลักของสีคือการต่อต้านความชรา
คนส่วนใหญ่มองว่าสีทาบ้านคือสีที่ช่วยให้สิ่งของมีสีสันสดใส แต่ในมุมมองของการผลิตในเชิงอุตสาหกรรม สีเป็นเพียงความต้องการรองลงมา โดยจุดประสงค์หลักคือการป้องกันสนิมและการป้องกันการเสื่อมสภาพ จากยุคแรกๆ ของการผสมไม้เหล็กกับไม้ สู่ตัวถังรถสีขาวบริสุทธิ์ในปัจจุบัน ตัวถังรถต้องการสีทาบ้านเพื่อเป็นชั้นป้องกัน ความท้าทายที่ชั้นสีทาบ้านต้องเผชิญ ได้แก่ การสึกหรอตามธรรมชาติ เช่น แสงแดด ทราย และฝน ความเสียหายทางกายภาพ เช่น การขูดขีด การเสียดสี และการชน และการกัดกร่อน เช่น เกลือและมูลสัตว์ ในการพัฒนาเทคโนโลยีการทาสี กระบวนการนี้ค่อยๆ พัฒนาผิวตัวถังให้มีประสิทธิภาพ ทนทาน และสวยงามมากขึ้นเรื่อยๆ เพื่อให้รับมือกับความท้าทายเหล่านี้ได้ดีขึ้น
แล็คเกอร์จากจีน
แล็กเกอร์มีประวัติศาสตร์ยาวนานและน่าเสียดายที่ตำแหน่งผู้นำในเทคโนโลยีแล็กเกอร์เป็นของจีนก่อนการปฏิวัติอุตสาหกรรม การใช้แล็กเกอร์ย้อนกลับไปไกลถึงยุคหินใหม่ และหลังจากยุครณรัฐ ช่างฝีมือใช้น้ำมันทังที่สกัดจากเมล็ดของต้นทังและเติมแล็กเกอร์ดิบธรรมชาติเพื่อทำส่วนผสมของสี แม้ว่าในเวลานั้นแล็กเกอร์จะเป็นสินค้าฟุ่มเฟือยสำหรับขุนนางก็ตาม หลังจากสถาปนาราชวงศ์หมิง จูหยวนจางเริ่มก่อตั้งอุตสาหกรรมแล็กเกอร์ของรัฐบาล และเทคโนโลยีสีก็พัฒนาอย่างรวดเร็ว ผลงานด้านเทคโนโลยีสีชิ้นแรกของจีนที่มีชื่อว่า "The Book of Painting" รวบรวมโดย Huang Cheng ซึ่งเป็นผู้ผลิตแล็กเกอร์ในราชวงศ์หมิง ด้วยการพัฒนาด้านเทคนิคและการค้าภายในและภายนอก ทำให้เครื่องเขินได้พัฒนาระบบอุตสาหกรรมหัตถกรรมที่เติบโตเต็มที่ในราชวงศ์หมิง
สีน้ำมันทังที่ล้ำสมัยที่สุดในสมัยราชวงศ์หมิงถือเป็นกุญแจสำคัญในการผลิตเรือ เมนโดซา นักวิชาการชาวสเปนในศตวรรษที่ 16 กล่าวถึงในหนังสือ "ประวัติศาสตร์จักรวรรดิจีนแผ่นดินใหญ่" ว่าเรือจีนที่เคลือบด้วยน้ำมันทังจะมีอายุการใช้งานยาวนานเป็นสองเท่าของเรือยุโรป
ในช่วงกลางศตวรรษที่ 18 ในที่สุดยุโรปก็แตกแยกและเชี่ยวชาญเทคโนโลยีของสีน้ำมันทัง และอุตสาหกรรมสีของยุโรปก็เริ่มเป็นรูปเป็นร่างขึ้นทีละน้อย น้ำมันทังเป็นวัตถุดิบที่ใช้ทำแล็กเกอร์ ยังเป็นวัตถุดิบสำคัญสำหรับอุตสาหกรรมอื่นๆ ที่ยังคงผูกขาดโดยจีน และกลายมาเป็นวัตถุดิบอุตสาหกรรมสำคัญสำหรับการปฏิวัติอุตสาหกรรมทั้งสองครั้งจนถึงต้นศตวรรษที่ 20 เมื่อต้นทังที่ปลูกในอเมริกาเหนือและใต้เริ่มเป็นรูปเป็นร่างขึ้น ซึ่งทำลายการผูกขาดวัตถุดิบของจีน
การอบแห้งใช้เวลาไม่เกิน 50 วันอีกต่อไป
ในช่วงต้นศตวรรษที่ 20 รถยนต์ยังคงผลิตโดยใช้สีพื้นธรรมชาติ เช่น น้ำมันลินสีด เป็นสารยึดเกาะ
แม้แต่ Ford ซึ่งเป็นผู้บุกเบิกสายการผลิตในการสร้างยานยนต์ยังใช้เพียงสีดำของญี่ปุ่นเกือบสุดโต่งเพื่อให้ได้ความเร็วในการผลิตเนื่องจากแห้งเร็วที่สุด แต่ถึงอย่างไร สีนี้ก็ยังคงเป็นวัสดุฐานธรรมชาติ และชั้นสียังคงต้องใช้เวลาแห้งมากกว่าหนึ่งสัปดาห์
ในช่วงทศวรรษที่ 1920 บริษัทดูปองต์ได้พัฒนาสีไนโตรเซลลูโลสที่แห้งเร็ว (หรือเรียกอีกอย่างว่าสีไนโตรเซลลูโลส) ซึ่งทำให้ผู้ผลิตรถยนต์ต้องยิ้ม เพราะไม่จำเป็นต้องทำงานกับรถยนต์ที่มีรอบการพ่นสีที่ยาวนานอีกต่อไป
ในปี 1921 บริษัทดูปองต์เป็นผู้นำในการผลิตฟิล์มภาพยนตร์ไนเตรต เนื่องจากบริษัทหันมาใช้ผลิตภัณฑ์ที่ไม่ระเบิดซึ่งมีส่วนผสมของไนโตรเซลลูโลสเพื่อดูดซับกำลังการผลิตขนาดใหญ่ที่บริษัทสร้างขึ้นในช่วงสงคราม ในบ่ายวันศุกร์ที่อากาศร้อนอบอ้าวในเดือนกรกฎาคม 1921 พนักงานของโรงงานฟิล์มของดูปองต์ได้ทิ้งถังใยฝ้ายไนเตรตไว้ที่ท่าเรือก่อนจะออกจากงาน เมื่อเขาเปิดถังอีกครั้งในเช้าวันจันทร์ เขาพบว่าถังนั้นกลายเป็นของเหลวใสหนืด ซึ่งต่อมาจะกลายเป็นพื้นฐานของสีไนโตรเซลลูโลส ในปี 1924 บริษัทดูปองต์ได้พัฒนาสีไนโตรเซลลูโลส DUCO โดยใช้ไนโตรเซลลูโลสเป็นวัตถุดิบหลัก และเติมเรซินสังเคราะห์ สารเพิ่มความเหนียว ตัวทำละลาย และทินเนอร์เพื่อผสมสี ข้อดีที่ใหญ่ที่สุดของสีไนโตรเซลลูโลสคือสีแห้งเร็ว เมื่อเทียบกับสีรองพื้นธรรมชาติซึ่งใช้เวลาแห้งหนึ่งสัปดาห์หรือหลายสัปดาห์ สีไนโตรเซลลูโลสใช้เวลาแห้งเพียง 2 ชั่วโมง ทำให้ความเร็วในการทาสีเพิ่มขึ้นอย่างมาก ในปีพ.ศ. 2467 สายการผลิตเกือบทั้งหมดของ General Motors ใช้สีไนโตรเซลลูโลส Duco
โดยธรรมชาติแล้ว สีไนโตรเซลลูโลสมีข้อเสียอยู่บ้าง หากฉีดพ่นในสภาพแวดล้อมที่มีความชื้น ฟิล์มสีจะเปลี่ยนเป็นสีขาวและสูญเสียความเงางามได้ง่าย พื้นผิวสีที่เกิดขึ้นจะมีความต้านทานการกัดกร่อนต่ำต่อตัวทำละลายที่ทำจากปิโตรเลียม เช่น น้ำมันเบนซิน ซึ่งอาจทำลายพื้นผิวสีได้ และก๊าซน้ำมันที่รั่วไหลออกมาในระหว่างการเติมน้ำมันอาจเร่งการเสื่อมสภาพของพื้นผิวสีโดยรอบ
การเปลี่ยนแปรงทาสีเป็นปืนฉีดพ่นเพื่อแก้ปัญหาชั้นสีไม่สม่ำเสมอ
นอกจากคุณลักษณะของสีแล้ว วิธีการพ่นสียังมีความสำคัญมากต่อความแข็งแรงและความทนทานของพื้นผิวสี การใช้ปืนพ่นสีถือเป็นก้าวสำคัญในประวัติศาสตร์ของเทคโนโลยีการพ่นสี ปืนพ่นสีถูกนำมาใช้ในสาขาการพ่นสีในอุตสาหกรรมอย่างเต็มรูปแบบในปี 1923 และในอุตสาหกรรมยานยนต์ในปี 1924
ครอบครัว DeVilbiss จึงได้ก่อตั้ง DeVilbiss ซึ่งเป็นบริษัทที่มีชื่อเสียงระดับโลกที่เชี่ยวชาญด้านเทคโนโลยีการพ่นละออง ต่อมา Tom DeVilbiss บุตรชายของ Alan DeVilbiss ก็ถือกำเนิดขึ้น Tom DeVilbiss บุตรชายของ Dr. Alan DeVilbiss ได้นำสิ่งประดิษฐ์ของบิดาไปนอกขอบเขตของการแพทย์ DeVilbiss ได้นำสิ่งประดิษฐ์ของบิดาไปนอกขอบเขตของการแพทย์และแปลงเครื่องพ่นละอองดั้งเดิมให้กลายเป็นปืนฉีดพ่นสำหรับการพ่นสี
ในสาขาการพ่นสีอุตสาหกรรม แปรงกำลังจะกลายเป็นสิ่งที่ล้าสมัยโดยปืนฉีดพ่น DeVilbiss ดำเนินงานในสาขาการพ่นละอองมาเป็นเวลากว่า 100 ปี และปัจจุบันเป็นผู้นำในด้านปืนฉีดพ่นอุตสาหกรรมและเครื่องพ่นละอองทางการแพทย์
จากอัลคิดสู่อะคริลิก ทนทานและแข็งแกร่งยิ่งขึ้น
ในช่วงทศวรรษที่ 1930 สีเคลือบอัลคิดเรซิน หรือที่เรียกว่าสีเคลือบอัลคิด ได้ถูกนำมาใช้ในกระบวนการพ่นสีรถยนต์ โดยพ่นชิ้นส่วนโลหะของตัวรถด้วยสีประเภทนี้ จากนั้นจึงนำไปอบให้แห้งเพื่อสร้างฟิล์มสีที่ทนทานมาก เมื่อเปรียบเทียบกับสีไนโตรเซลลูโลสแล้ว สีเคลือบอัลคิดจะทาได้เร็วกว่า โดยใช้เวลาเพียง 2 ถึง 3 ขั้นตอนเท่านั้น เมื่อเทียบกับสีไนโตรเซลลูโลสที่ใช้เวลา 3 ถึง 4 ขั้นตอน สีเคลือบไม่เพียงแห้งเร็วเท่านั้น แต่ยังทนต่อตัวทำละลาย เช่น น้ำมันเบนซินอีกด้วย
อย่างไรก็ตาม ข้อเสียของเคลือบอัลคิดคือกลัวแสงแดด และเมื่อโดนแสงแดด ฟิล์มสีจะเกิดออกซิเดชันในอัตราที่เร็วขึ้น และสีจะซีดจางลงในไม่ช้า บางครั้งกระบวนการนี้อาจใช้เวลาเพียงไม่กี่เดือน เรซินอัลคิดแม้จะมีข้อเสีย แต่ก็ยังไม่ได้ถูกกำจัดออกไปโดยสิ้นเชิง และยังคงเป็นส่วนสำคัญของเทคโนโลยีการเคลือบในปัจจุบัน สีอะคริลิกเทอร์โมพลาสติกปรากฏขึ้นในช่วงทศวรรษปี 1940 ซึ่งช่วยปรับปรุงการตกแต่งและความทนทานของพื้นผิวได้อย่างมาก และในปี 1955 เจเนอรัลมอเตอร์สก็เริ่มทาสีรถยนต์ด้วยเรซินอะคริลิกชนิดใหม่ คุณสมบัติการไหลของสีนี้มีความเป็นเอกลักษณ์เฉพาะตัวและจำเป็นต้องพ่นด้วยปริมาณของแข็งที่ต่ำ ดังนั้นจึงต้องพ่นหลายชั้น ลักษณะที่ดูเหมือนไม่เป็นประโยชน์นี้กลับเป็นข้อได้เปรียบในสมัยนั้น เนื่องจากช่วยให้สามารถรวมเศษโลหะลงในการเคลือบได้ แล็กเกอร์อะคริลิกถูกพ่นด้วยความหนืดเริ่มต้นที่ต่ำมาก ทำให้สามารถรีดเศษโลหะให้แบนราบเพื่อสร้างชั้นสะท้อนแสง จากนั้นความหนืดจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วเพื่อยึดเศษโลหะให้อยู่กับที่ สีเมทัลลิกจึงถือกำเนิดขึ้นมา
ที่น่าสังเกตก็คือ ช่วงเวลาดังกล่าวเป็นช่วงที่เทคโนโลยีสีอะคริลิกในยุโรปมีความก้าวหน้าอย่างกะทันหัน ซึ่งเป็นผลมาจากข้อจำกัดที่บังคับใช้กับประเทศฝ่ายอักษะในยุโรปหลังสงครามโลกครั้งที่ 2 ซึ่งจำกัดการใช้สารเคมีบางชนิดในการผลิตทางอุตสาหกรรม เช่น ไนโตรเซลลูโลส ซึ่งเป็นวัตถุดิบที่จำเป็นสำหรับสีไนโตรเซลลูโลส ซึ่งอาจใช้ทำวัตถุระเบิดได้ ด้วยข้อจำกัดนี้ บริษัทต่างๆ ในประเทศเหล่านี้จึงเริ่มมุ่งเน้นไปที่เทคโนโลยีสีเคลือบ โดยพัฒนาระบบสีอะคริลิกยูรีเทน เมื่อสีในยุโรปเข้าสู่ตลาดสหรัฐอเมริกาในปี 1980 ระบบสีรถยนต์ของอเมริกาอยู่ห่างไกลจากคู่แข่งในยุโรปมาก
กระบวนการอัตโนมัติของการฟอสเฟตและอิเล็กโตรโฟเรซิสเพื่อให้ได้คุณภาพสีขั้นสูง
สองทศวรรษหลังสงครามโลกครั้งที่สองเป็นช่วงเวลาที่คุณภาพของสีเคลือบตัวถังรถยนต์ดีขึ้น ในช่วงเวลานี้ ในสหรัฐอเมริกา นอกจากการขนส่งแล้ว รถยนต์ยังมีคุณสมบัติในการยกระดับสถานะทางสังคมอีกด้วย ดังนั้น เจ้าของรถจึงต้องการให้รถของตนดูหรูหราขึ้น ซึ่งจำเป็นต้องให้สีรถดูเงางามและมีสีสันสวยงามมากขึ้น
ตั้งแต่ปี 1947 เป็นต้นมา บริษัทผลิตรถยนต์เริ่มใช้ฟอสเฟตกับพื้นผิวโลหะก่อนทาสี เพื่อเพิ่มการยึดเกาะและความต้านทานการกัดกร่อนของสี นอกจากนี้ สีรองพื้นยังเปลี่ยนจากสเปรย์เป็นสีเคลือบแบบจุ่ม ซึ่งหมายความว่าชิ้นส่วนของตัวถังจะถูกจุ่มลงในสระสี ทำให้สีสม่ำเสมอมากขึ้นและเคลือบได้ทั่วถึงมากขึ้น ช่วยให้ทาสีในจุดที่เข้าถึงยาก เช่น โพรงได้
ในช่วงทศวรรษปี 1950 บริษัทผลิตรถยนต์พบว่าแม้จะใช้วิธีการเคลือบแบบจุ่ม แต่ส่วนหนึ่งของสีก็ยังคงถูกชะล้างออกไปด้วยตัวทำละลายในขั้นตอนต่อไป ทำให้ประสิทธิภาพในการป้องกันสนิมลดลง เพื่อแก้ปัญหานี้ ในปี 1957 บริษัท Ford จึงร่วมมือกับ PPG ภายใต้การนำของ Dr. George Brewer ภายใต้การนำของ Dr. George Brewer บริษัท Ford และ PPG ได้พัฒนาวิธีการเคลือบแบบ Electrodeposition ซึ่งใช้กันทั่วไปในปัจจุบัน
ต่อมาในปีพ.ศ. 2504 ฟอร์ดได้ก่อตั้งโรงงานพ่นสีอิเล็กโทรโฟเรติกแบบอะโนดิกแห่งแรกของโลก อย่างไรก็ตาม เทคโนโลยีในระยะเริ่มแรกนั้นมีข้อบกพร่อง และในปีพ.ศ. 2516 พีพีจีจึงได้แนะนำระบบพ่นสีอิเล็กโทรโฟเรติกแบบแคโทดิกที่เหนือกว่าพร้อมทั้งสารเคลือบที่สอดคล้องกัน
ทาสีสวยติดทนนาน ลดมลภาวะ สำหรับสีน้ำ
ในช่วงกลางถึงปลายทศวรรษ 1970 ความตระหนักรู้ด้านการประหยัดพลังงานและการปกป้องสิ่งแวดล้อมที่เกิดจากวิกฤติน้ำมันยังส่งผลกระทบอย่างมากต่ออุตสาหกรรมสีอีกด้วย ในช่วงทศวรรษ 1980 ประเทศต่างๆ ได้ออกกฎหมายเกี่ยวกับสารประกอบอินทรีย์ระเหยง่าย (VOC) ฉบับใหม่ ซึ่งทำให้สีเคลือบอะคริลิกที่มีปริมาณ VOC สูงและมีความทนทานต่ำไม่เป็นที่ยอมรับในตลาด นอกจากนี้ ผู้บริโภคยังคาดหวังว่าเอฟเฟกต์ของสีทาตัวจะคงอยู่ได้อย่างน้อย 5 ปี ซึ่งจำเป็นต้องแก้ไขปัญหาความทนทานของสีเคลือบ
ด้วยชั้นแล็กเกอร์ใสเป็นชั้นป้องกัน สีภายในจึงไม่จำเป็นต้องหนาเหมือนแต่ก่อน เพียงแค่ชั้นบางๆ เพื่อใช้ตกแต่งเท่านั้น นอกจากนี้ ยังมีการเติมสารดูดซับรังสี UV ลงในชั้นแล็กเกอร์เพื่อปกป้องเม็ดสีในชั้นใสและไพรเมอร์ ทำให้สีรองพื้นและสีมีอายุการใช้งานยาวนานขึ้นอย่างมาก
เทคนิคการทาสีในช่วงแรกนั้นมีค่าใช้จ่ายค่อนข้างสูงและมักใช้กับรุ่นไฮเอนด์เท่านั้น นอกจากนี้ ความทนทานของแล็คเกอร์เคลือบก็ไม่ดี และในไม่ช้าแล็คเกอร์ก็จะหลุดลอกและต้องทาสีใหม่ อย่างไรก็ตาม ในทศวรรษต่อมา อุตสาหกรรมยานยนต์และอุตสาหกรรมสีได้พยายามปรับปรุงเทคโนโลยีการเคลือบ ไม่เพียงแต่ลดต้นทุนเท่านั้น แต่ยังพัฒนาวิธีการเคลือบพื้นผิวแบบใหม่ที่ช่วยยืดอายุการใช้งานของแล็คเกอร์เคลือบได้อย่างมาก
เทคโนโลยีการทาสีที่น่าตื่นตาตื่นใจเพิ่มมากขึ้น
กระแสหลักของการพัฒนาการเคลือบในอนาคต ผู้คนในอุตสาหกรรมบางส่วนเชื่อว่าเทคโนโลยีที่ไม่ต้องทาสี เทคโนโลยีนี้ได้แทรกซึมเข้ามาในชีวิตของเราแล้ว และเปลือกของเครื่องใช้ในบ้านในชีวิตประจำวันได้ใช้เทคโนโลยีที่ไม่ต้องทาสี เปลือกจะเพิ่มสีที่สอดคล้องกันของผงโลหะระดับนาโนในกระบวนการฉีดขึ้นรูป ทำให้เปลือกมีสีสันสดใสและเนื้อสัมผัสเป็นโลหะโดยตรง ซึ่งไม่จำเป็นต้องทาสีอีกต่อไป ช่วยลดมลพิษที่เกิดจากการทาสีได้อย่างมาก โดยธรรมชาติแล้ว ยังใช้กันอย่างแพร่หลายในรถยนต์ เช่น แผงตกแต่ง กระจังหน้า เปลือกกระจกมองหลัง เป็นต้น
หลักการเดียวกันนี้ใช้ในภาคส่วนโลหะ ซึ่งหมายความว่าในอนาคต วัสดุโลหะที่ใช้โดยไม่ทาสีจะมีชั้นป้องกันหรือแม้แต่ชั้นสีที่โรงงานแล้ว เทคโนโลยีนี้ใช้ในภาคส่วนอวกาศและการทหารในปัจจุบัน แต่ยังคงห่างไกลจากการใช้งานในพลเรือน และไม่สามารถนำเสนอสีต่างๆ ได้มากมาย
สรุป:จากแปรงไปจนถึงปืนไปจนถึงหุ่นยนต์ จากสีจากพืชธรรมชาติไปจนถึงสีเคมีไฮเทค จากการแสวงหาประสิทธิภาพไปจนถึงการแสวงหาคุณภาพและการแสวงหาสุขภาพสิ่งแวดล้อม การแสวงหาเทคโนโลยีการทาสีในอุตสาหกรรมยานยนต์ไม่ได้หยุดนิ่ง และระดับของเทคโนโลยีก็สูงขึ้นเรื่อยๆ ช่างทาสีที่เคยถือแปรงและทำงานในสภาพแวดล้อมที่รุนแรงคงไม่คิดว่าสีรถยนต์ในปัจจุบันมีความก้าวหน้าและยังคงพัฒนาต่อไป อนาคตจะเป็นยุคที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากขึ้น ชาญฉลาดขึ้น และมีประสิทธิภาพมากขึ้น
เวลาโพสต์ : 20 ส.ค. 2565