เมื่อคุณเห็นรถยนต์ ความประทับใจแรกของคุณคงเป็นสีของตัวถัง ปัจจุบัน การมีสีรถที่เงางามสวยงามถือเป็นมาตรฐานพื้นฐานอย่างหนึ่งในการผลิตยานยนต์ แต่กว่าร้อยปีก่อน การทาสีรถยนต์ไม่ใช่เรื่องง่าย และความสวยงามก็ลดลงกว่าปัจจุบันมาก สีรถยนต์มีวิวัฒนาการมาไกลแค่ไหนในปัจจุบัน? เซอร์ลีย์จะมาเล่าประวัติความเป็นมาของเทคโนโลยีการเคลือบสีรถยนต์ให้คุณฟัง
สิบวินาทีเพื่อทำความเข้าใจข้อความเต็ม:
1,แล็กเกอร์มีต้นกำเนิดในประเทศจีน ซึ่งตะวันตกเป็นผู้นำหลังจากการปฏิวัติอุตสาหกรรม
2. สีวัสดุพื้นฐานธรรมชาติแห้งช้า ส่งผลต่อประสิทธิภาพของกระบวนการผลิตยานยนต์ ดูปองท์คิดค้นสีแห้งเร็วสีไนโตร.
3, ปืนฉีดพ่นแทนที่แปรงทาสี ทำให้ฟิล์มสีมีความสม่ำเสมอมากขึ้น
4, จากอัลคิดไปจนถึงอะคริลิกการแสวงหาความคงทนและความหลากหลายยังคงดำเนินต่อไป
5, ตั้งแต่การ “พ่น” ไปจนถึง “การเคลือบแบบจุ่ม”ด้วยการอาบน้ำแล็คเกอร์ การแสวงหาคุณภาพสีอย่างต่อเนื่องจึงมาถึงขั้นตอนการฟอสเฟตและการชุบด้วยไฟฟ้าในปัจจุบัน
6. การแทนที่ด้วยสีน้ำเพื่อแสวงหาการอนุรักษ์สิ่งแวดล้อม
7. ในปัจจุบันและอนาคต เทคโนโลยีการวาดภาพกำลังพัฒนาไปอย่างเหนือจินตนาการแม้ไม่มีสี.
บทบาทหลักของสีคือการต่อต้านความชรา
คนส่วนใหญ่มักมองว่าสีทาบ้านคือการเพิ่มสีสันให้ชิ้นงาน แต่ในมุมมองของการผลิตเชิงอุตสาหกรรม สีกลับเป็นเพียงความต้องการรองลงมา จุดประสงค์หลักคือการป้องกันสนิมและการป้องกันการเสื่อมสภาพ นับตั้งแต่ยุคแรกเริ่มของการผสมสีไม้กับเหล็ก ไปจนถึงตัวถังสีขาวบริสุทธิ์ในปัจจุบัน ตัวถังรถต้องการสีทาบ้านเป็นชั้นป้องกัน ความท้าทายที่ชั้นสีต้องเผชิญ ได้แก่ การสึกหรอตามธรรมชาติ เช่น แสงแดด ทราย และฝน ความเสียหายทางกายภาพ เช่น การขูดขีด การเสียดสี และการชน และการกัดกร่อน เช่น เกลือและมูลสัตว์ วิวัฒนาการของเทคโนโลยีการทาสีทำให้กระบวนการนี้ค่อยๆ พัฒนาผิวตัวถังรถให้มีประสิทธิภาพ ทนทาน และสวยงามมากขึ้น เพื่อรับมือกับความท้าทายเหล่านี้ได้ดียิ่งขึ้น
แล็คเกอร์จากจีน
แล็กเกอร์มีประวัติศาสตร์อันยาวนาน และน่าเสียดายที่ตำแหน่งผู้นำด้านเทคโนโลยีแล็กเกอร์กลับเป็นของจีนก่อนการปฏิวัติอุตสาหกรรม การใช้แล็กเกอร์มีมาตั้งแต่ยุคหินใหม่ และหลังยุคสงครามกลางเมือง ช่างฝีมือได้ใช้น้ำมันทังที่สกัดจากเมล็ดของต้นทังและเติมแล็กเกอร์ดิบธรรมชาติเพื่อผสมสี แม้ว่าในสมัยนั้นแล็กเกอร์จะเป็นสินค้าฟุ่มเฟือยสำหรับชนชั้นสูงก็ตาม หลังจากการสถาปนาราชวงศ์หมิง จูหยวนจางได้เริ่มจัดตั้งอุตสาหกรรมแล็กเกอร์ของรัฐบาล และเทคโนโลยีสีก็พัฒนาอย่างรวดเร็ว ผลงานชิ้นแรกเกี่ยวกับเทคโนโลยีสีของจีนคือ "The Book of Painting" ซึ่งรวบรวมโดยหวงเฉิง ช่างทำแล็กเกอร์ในสมัยราชวงศ์หมิง ด้วยการพัฒนาทางเทคนิคและการค้าทั้งภายในและภายนอก ทำให้เครื่องเขินได้พัฒนาระบบอุตสาหกรรมหัตถกรรมที่ก้าวหน้าในสมัยราชวงศ์หมิง
สีน้ำมันทังที่ล้ำสมัยที่สุดในสมัยราชวงศ์หมิงคือกุญแจสำคัญในการผลิตเรือ เมนโดซา นักวิชาการชาวสเปนในศตวรรษที่ 16 ได้กล่าวไว้ในหนังสือ "ประวัติศาสตร์จักรวรรดิจีนแผ่นดินใหญ่" ว่าเรือจีนที่เคลือบด้วยน้ำมันทังจะมีอายุการใช้งานยาวนานเป็นสองเท่าของเรือยุโรป
ในช่วงกลางศตวรรษที่ 18 ในที่สุดยุโรปก็ก้าวข้ามและเชี่ยวชาญเทคโนโลยีสีน้ำมันทัง อุตสาหกรรมสีในยุโรปจึงค่อยๆ ก่อตัวขึ้น น้ำมันทังเป็นวัตถุดิบสำคัญสำหรับอุตสาหกรรมอื่นๆ ซึ่งยังคงถูกผูกขาดโดยจีน และกลายเป็นวัตถุดิบสำคัญทางอุตสาหกรรมในช่วงการปฏิวัติอุตสาหกรรมทั้งสองครั้ง จนกระทั่งต้นศตวรรษที่ 20 เมื่อต้นทังที่ปลูกในอเมริกาเหนือและอเมริกาใต้เริ่มก่อตัวขึ้น ซึ่งถือเป็นการทำลายการผูกขาดวัตถุดิบของจีน
การอบแห้งใช้เวลาไม่เกิน 50 วันอีกต่อไป
ในช่วงต้นศตวรรษที่ 20 รถยนต์ยังคงผลิตโดยใช้สีธรรมชาติ เช่น น้ำมันลินสีด เป็นสารยึดเกาะ
แม้แต่ Ford ซึ่งเป็นผู้บุกเบิกสายการผลิตเพื่อสร้างยานยนต์ ก็ยังใช้สีดำของญี่ปุ่นเกือบสุดโต่งเพื่อให้ได้ความเร็วในการผลิต เนื่องจากสีดำแห้งเร็วที่สุด แต่ถึงอย่างไร สีนี้ก็ยังคงเป็นวัสดุพื้นฐานจากธรรมชาติ และชั้นสียังคงต้องใช้เวลาแห้งมากกว่าหนึ่งสัปดาห์
ในช่วงทศวรรษปี 1920 บริษัท DuPont ได้พัฒนาสีไนโตรเซลลูโลสแห้งเร็ว (หรือเรียกอีกอย่างว่าสีไนโตรเซลลูโลส) ซึ่งทำให้ผู้ผลิตรถยนต์ต้องยิ้ม เพราะไม่ต้องทำงานกับรถยนต์ที่มีรอบการพ่นสีที่ยาวนานอีกต่อไป
ในปี 1921 บริษัทดูปองต์ได้เป็นผู้นำในการผลิตฟิล์มภาพยนตร์ไนเตรต เนื่องจากหันมาใช้ผลิตภัณฑ์ที่ไม่ระเบิดซึ่งมีส่วนผสมของไนโตรเซลลูโลส เพื่อดูดซับกำลังการผลิตมหาศาลที่บริษัทสร้างขึ้นในช่วงสงคราม ในบ่ายวันศุกร์ที่อากาศร้อนอบอ้าวในเดือนกรกฎาคม ปี 1921 คนงานในโรงงานผลิตฟิล์มของดูปองต์ได้ทิ้งถังใยฝ้ายไนเตรตไว้ที่ท่าเรือก่อนจะเลิกงาน เมื่อเขาเปิดถังอีกครั้งในเช้าวันจันทร์ เขาพบว่าถังนั้นกลายเป็นของเหลวใสหนืด ซึ่งต่อมาจะกลายเป็นพื้นฐานของสีไนโตรเซลลูโลส ในปี 1924 บริษัทดูปองต์ได้พัฒนาสีไนโตรเซลลูโลส DUCO โดยใช้ไนโตรเซลลูโลสเป็นวัตถุดิบหลัก และเติมเรซินสังเคราะห์ สารพลาสติไซเซอร์ ตัวทำละลาย และทินเนอร์เพื่อผสมให้เข้ากัน ข้อดีที่สำคัญที่สุดของสีไนโตรเซลลูโลสคือแห้งเร็ว เมื่อเทียบกับสีพื้นธรรมชาติซึ่งใช้เวลาแห้งหนึ่งสัปดาห์หรือหลายสัปดาห์ สีไนโตรเซลลูโลสใช้เวลาแห้งเพียง 2 ชั่วโมง ทำให้การทาสีเร็วขึ้นอย่างมาก ในปีพ.ศ. 2467 สายการผลิตเกือบทั้งหมดของเจเนอรัลมอเตอร์ใช้สีไนโตรเซลลูโลส Duco
โดยธรรมชาติแล้ว สีไนโตรเซลลูโลสก็มีข้อเสียเช่นกัน หากพ่นในสภาพแวดล้อมที่มีความชื้น ฟิล์มสีจะขาวและสูญเสียความเงางามได้ง่าย พื้นผิวสีที่ขึ้นรูปมีความทนทานต่อการกัดกร่อนของตัวทำละลายที่ทำจากปิโตรเลียม เช่น น้ำมันเบนซิน ซึ่งอาจสร้างความเสียหายให้กับพื้นผิวสีได้ไม่ดี และก๊าซน้ำมันที่รั่วไหลออกมาระหว่างการเติมน้ำมันอาจเร่งการเสื่อมสภาพของพื้นผิวสีโดยรอบ
การเปลี่ยนแปรงเป็นปืนฉีดพ่นเพื่อแก้ปัญหาชั้นสีไม่สม่ำเสมอ
นอกจากคุณสมบัติของสีแล้ว วิธีการพ่นสียังมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อความแข็งแรงและความทนทานของพื้นผิวสี การใช้ปืนพ่นสีถือเป็นก้าวสำคัญในประวัติศาสตร์ของเทคโนโลยีการพ่นสี ปืนพ่นสีถูกนำมาใช้อย่างเต็มรูปแบบในอุตสาหกรรมการพ่นสีในปี พ.ศ. 2466 และเข้าสู่อุตสาหกรรมยานยนต์ในปี พ.ศ. 2467
ครอบครัวเดอวิลบิสส์จึงได้ก่อตั้งเดอวิลบิสส์ บริษัทชื่อดังระดับโลกที่เชี่ยวชาญด้านเทคโนโลยีการพ่นสี ต่อมา ทอม เดอวิลบิสส์ บุตรชายของอลัน เดอวิลบิสส์ ได้ถือกำเนิดขึ้น ทอม เดอวิลบิสส์ บุตรชายของดร.อลัน เดอวิลบิสส์ ได้นำสิ่งประดิษฐ์ของบิดาไปนอกวงการแพทย์ เดอวิลบิสส์ได้นำสิ่งประดิษฐ์ของบิดาไปนอกวงการแพทย์ และได้เปลี่ยนเครื่องพ่นสีต้นแบบให้กลายเป็นปืนพ่นสี
ในสาขาการพ่นสีอุตสาหกรรม แปรงกำลังกลายเป็นสิ่งล้าสมัยเนื่องจากปืนฉีดพ่นสี บริษัท DeVilbiss ดำเนินงานในด้านการทำให้เป็นละอองมานานกว่า 100 ปี และปัจจุบันเป็นผู้นำในด้านปืนฉีดพ่นสีอุตสาหกรรมและเครื่องพ่นละอองทางการแพทย์
จากอัลคิดสู่อะคริลิก ทนทานและแข็งแกร่งยิ่งขึ้น
ในช่วงทศวรรษที่ 1930 สีเคลือบอัลคิดเรซิน หรือที่เรียกว่าสีเคลือบอัลคิด ได้ถูกนำมาใช้ในกระบวนการพ่นสีรถยนต์ ชิ้นส่วนโลหะของตัวถังรถยนต์จะถูกพ่นด้วยสีชนิดนี้ แล้วนำไปอบให้แห้งเพื่อสร้างฟิล์มสีที่ทนทานมาก เมื่อเทียบกับสีไนโตรเซลลูโลส สีเคลือบอัลคิดนั้นทาได้เร็วกว่า โดยใช้เวลาเพียง 2-3 ขั้นตอน เมื่อเทียบกับสีไนโตรเซลลูโลสที่ใช้เวลา 3-4 ขั้นตอน สีเคลือบไม่เพียงแต่แห้งเร็วเท่านั้น แต่ยังทนทานต่อตัวทำละลาย เช่น น้ำมันเบนซินอีกด้วย
อย่างไรก็ตาม ข้อเสียของสีเคลือบอัลคิดคือกลัวแสงแดด และเมื่อโดนแสงแดด ฟิล์มสีจะถูกออกซิไดซ์อย่างรวดเร็ว ทำให้สีซีดจางและหมองลงอย่างรวดเร็ว บางครั้งกระบวนการนี้อาจเกิดขึ้นภายในเวลาเพียงไม่กี่เดือน แม้จะมีข้อเสีย แต่เรซินอัลคิดก็ยังไม่หมดไปโดยสิ้นเชิง และยังคงเป็นส่วนสำคัญของเทคโนโลยีการเคลือบในปัจจุบัน สีอะคริลิกเทอร์โมพลาสติกปรากฏขึ้นในช่วงทศวรรษที่ 1940 ซึ่งช่วยปรับปรุงการตกแต่งและความทนทานของพื้นผิวได้อย่างมาก และในปี 1955 เจเนอรัลมอเตอร์สได้เริ่มทาสีรถยนต์ด้วยเรซินอะคริลิกชนิดใหม่ คุณสมบัติรีโอโลยีของสีนี้มีความโดดเด่นและจำเป็นต้องพ่นด้วยปริมาณของแข็งต่ำ จึงจำเป็นต้องพ่นหลายชั้น คุณสมบัติที่ดูเหมือนจะไม่เป็นประโยชน์นี้กลับกลายเป็นข้อได้เปรียบในขณะนั้น เพราะทำให้สามารถผสมเกล็ดโลหะลงไปในสารเคลือบได้ วานิชอะคริลิกถูกพ่นด้วยความหนืดเริ่มต้นที่ต่ำมาก ทำให้เกล็ดโลหะแบนราบลงเพื่อสร้างชั้นสะท้อนแสง จากนั้นความหนืดจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วเพื่อยึดเกล็ดโลหะให้อยู่กับที่ สีเมทัลลิกจึงถือกำเนิดขึ้น
เป็นที่น่าสังเกตว่าในช่วงนี้เทคโนโลยีสีอะคริลิกในยุโรปมีความก้าวหน้าอย่างฉับพลัน เป็นผลมาจากข้อจำกัดที่บังคับใช้กับประเทศฝ่ายอักษะในยุโรปหลังสงครามโลกครั้งที่ 2 ซึ่งจำกัดการใช้สารเคมีบางชนิดในการผลิตทางอุตสาหกรรม เช่น ไนโตรเซลลูโลส ซึ่งเป็นวัตถุดิบที่จำเป็นสำหรับสีไนโตรเซลลูโลส ซึ่งอาจนำไปใช้ผลิตวัตถุระเบิดได้ ด้วยข้อจำกัดนี้ บริษัทต่างๆ ในประเทศเหล่านี้จึงเริ่มมุ่งเน้นไปที่เทคโนโลยีสีเคลือบ และพัฒนาระบบสีอะคริลิกยูรีเทน เมื่อสีจากยุโรปเข้าสู่สหรัฐอเมริกาในปี พ.ศ. 2523 ระบบสีรถยนต์ของอเมริกายังคงห่างไกลจากคู่แข่งในยุโรป
กระบวนการฟอสเฟตและอิเล็กโตรโฟรีซิสอัตโนมัติเพื่อให้ได้คุณภาพสีขั้นสูง
สองทศวรรษหลังสงครามโลกครั้งที่สองเป็นช่วงเวลาที่คุณภาพของสีเคลือบตัวถังรถยนต์ดีขึ้น ในช่วงเวลานี้ในสหรัฐอเมริกา นอกจากการขนส่งแล้ว รถยนต์ยังช่วยเพิ่มสถานะทางสังคมอีกด้วย เจ้าของรถยนต์จึงต้องการให้รถยนต์ของตนดูหรูหราขึ้น ซึ่งจำเป็นต้องให้สีรถดูเงางามและมีสีสันสวยงามมากขึ้น
ตั้งแต่ปี พ.ศ. 2490 เป็นต้นมา บริษัทรถยนต์เริ่มใช้ฟอสเฟตกับพื้นผิวโลหะก่อนการทาสี เพื่อเพิ่มการยึดเกาะและความทนทานต่อการกัดกร่อนของสี ต่อมาได้เปลี่ยนจากการเคลือบสีแบบสเปรย์เป็นการเคลือบแบบจุ่ม ซึ่งหมายความว่าชิ้นส่วนต่างๆ ของตัวถังจะถูกจุ่มลงในสี ทำให้สีมีความสม่ำเสมอและครอบคลุมมากขึ้น มั่นใจได้ว่าสามารถทาสีในบริเวณที่เข้าถึงยาก เช่น โพรงต่างๆ ได้
ในช่วงทศวรรษ 1950 บริษัทรถยนต์พบว่าถึงแม้จะใช้วิธีการเคลือบแบบจุ่ม (Dip Coating) แต่สีบางส่วนก็ยังคงถูกชะล้างออกไปด้วยตัวทำละลายในขั้นตอนต่อไป ซึ่งทำให้ประสิทธิภาพในการป้องกันสนิมลดลง เพื่อแก้ปัญหานี้ ในปี 1957 ฟอร์ดจึงร่วมมือกับ PPG ภายใต้การนำของ ดร. จอร์จ บริวเวอร์ ภายใต้การนำของ ดร. จอร์จ บริวเวอร์ ฟอร์ดและ PPG ได้พัฒนาวิธีการเคลือบแบบอิเล็กโทรดพอยต์ ซึ่งเป็นที่นิยมใช้กันทั่วไปในปัจจุบัน
ต่อมาในปีพ.ศ. 2504 ฟอร์ดได้ก่อตั้งโรงงานพ่นสีอิเล็กโทรโฟเรติกแบบอะโนดิกแห่งแรกของโลก อย่างไรก็ตาม เทคโนโลยีเริ่มแรกนั้นมีข้อบกพร่อง และในปีพ.ศ. 2516 PPG ได้เปิดตัวระบบพ่นสีอิเล็กโทรโฟเรติกแบบแคโทดิกที่เหนือกว่าและสารเคลือบที่สอดคล้องกัน
ทาสีให้ติดทนนานสวยงาม ลดมลภาวะสำหรับสีน้ำ
ในช่วงกลางถึงปลายทศวรรษ 1970 ความตระหนักรู้ด้านการประหยัดพลังงานและการปกป้องสิ่งแวดล้อมอันเป็นผลมาจากวิกฤตการณ์น้ำมันก็ส่งผลกระทบอย่างมากต่ออุตสาหกรรมสีเช่นกัน ต่อมาในช่วงทศวรรษ 1980 ประเทศต่างๆ ได้ออกกฎระเบียบใหม่เกี่ยวกับสารประกอบอินทรีย์ระเหยง่าย (VOC) ซึ่งทำให้สีเคลือบอะคริลิกที่มีปริมาณ VOC สูงและมีความทนทานต่ำไม่เป็นที่ยอมรับในตลาด นอกจากนี้ ผู้บริโภคยังคาดหวังว่าสีทาตัวจะติดทนนานอย่างน้อย 5 ปี ซึ่งจำเป็นต้องให้ความสำคัญกับความทนทานของสีเคลือบ
ด้วยชั้นเคลือบแล็กเกอร์ใสเป็นชั้นป้องกัน สีทาภายในจึงไม่จำเป็นต้องหนาเหมือนแต่ก่อน เพียงใช้ชั้นบางๆ เพื่อการตกแต่งเท่านั้น นอกจากนี้ ยังมีการเติมสารดูดซับรังสียูวีลงในชั้นเคลือบแล็กเกอร์เพื่อปกป้องเม็ดสีในชั้นเคลือบใสและไพรเมอร์ ช่วยยืดอายุการใช้งานของไพรเมอร์และสีได้อย่างมาก
เทคนิคการพ่นสีในช่วงแรกนั้นมีค่าใช้จ่ายสูงและโดยทั่วไปจะใช้กับรถรุ่นไฮเอนด์เท่านั้น นอกจากนี้ ความทนทานของสารเคลือบใสก็ต่ำ ไม่นานก็จะหลุดลอกและต้องพ่นสีใหม่ อย่างไรก็ตาม ในทศวรรษต่อมา อุตสาหกรรมยานยนต์และอุตสาหกรรมสีได้ร่วมกันพัฒนาเทคโนโลยีการพ่นสี ไม่เพียงแต่ลดต้นทุนเท่านั้น แต่ยังพัฒนาวิธีการเคลือบผิวแบบใหม่ที่ช่วยยืดอายุการใช้งานของสารเคลือบใสได้อย่างมาก
เทคโนโลยีการทาสีที่น่าตื่นตาตื่นใจยิ่งขึ้น
กระแสหลักของเทคโนโลยีการเคลือบสีในอนาคตกำลังมาแรง ผู้คนในอุตสาหกรรมบางส่วนเชื่อว่าเทคโนโลยีนี้แทรกซึมเข้ามาในชีวิตประจำวันของเรา และเปลือกของเครื่องใช้ในบ้านก็ใช้เทคโนโลยีนี้เช่นกัน เปลือกของเครื่องใช้ในบ้านทั่วไปจะเติมสีผงโลหะระดับนาโนลงในกระบวนการฉีดขึ้นรูป ทำให้เปลือกมีสีสันสดใสและเนื้อสัมผัสแบบเมทัลลิกโดยตรง ไม่จำเป็นต้องทาสีอีกต่อไป ช่วยลดมลภาวะจากการทาสีได้อย่างมาก นอกจากนี้ เปลือกยังถูกนำไปใช้อย่างแพร่หลายในรถยนต์ เช่น คิ้ว กระจังหน้า เปลือกกระจกมองหลัง เป็นต้น
หลักการเดียวกันนี้ถูกนำมาใช้ในอุตสาหกรรมโลหะ ซึ่งหมายความว่าในอนาคตวัสดุโลหะที่นำมาใช้โดยไม่ทาสีจะมีชั้นป้องกันหรือแม้แต่ชั้นสีอยู่แล้วในโรงงาน ปัจจุบันเทคโนโลยีนี้ถูกนำมาใช้ในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศและการทหาร แต่ยังห่างไกลจากการใช้งานสำหรับพลเรือน และยังไม่สามารถตอบสนองความต้องการด้านสีที่หลากหลายได้
สรุป:ตั้งแต่แปรงไปจนถึงปืนไปจนถึงหุ่นยนต์ ตั้งแต่สีจากพืชธรรมชาติไปจนถึงสีเคมีไฮเทค จากการแสวงหาประสิทธิภาพไปจนถึงการแสวงหาคุณภาพและการรักษาสุขภาพสิ่งแวดล้อม การแสวงหาเทคโนโลยีการพ่นสีในอุตสาหกรรมยานยนต์ยังคงดำเนินต่อไปอย่างไม่หยุดยั้ง และระดับของเทคโนโลยีก็สูงขึ้นเรื่อยๆ ช่างพ่นสีที่เคยถือแปรงและทำงานในสภาพแวดล้อมที่โหดร้ายคงไม่คาดคิดว่าสีรถยนต์ในปัจจุบันจะก้าวหน้าและยังคงพัฒนาต่อไปได้มากขนาดนี้ อนาคตจะเป็นยุคที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม ชาญฉลาด และมีประสิทธิภาพมากขึ้น
เวลาโพสต์: 20 ส.ค. 2565