車を目にした時、まず最初に目にするのはボディカラーでしょう。今日では、美しく輝く塗装は自動車製造における基本基準の一つとなっています。しかし、100年以上前、車の塗装は容易な作業ではなく、今日ほど美しい仕上がりではありませんでした。車の塗装はどのようにして今日の姿へと進化したのでしょうか？Surleyが、自動車塗装技術の発展の歴史をご紹介します。
全文を理解するのに 10 秒かかります。
1,ラッカー中国で始まり、産業革命後は西洋が主導しました。
2、天然素材の塗料は乾燥が遅く、自動車製造プロセスの効率に影響を与えるため、デュポンは速乾性の塗料を発明しました。ニトロペイント.
3, スプレーガンブラシの代わりに使用することで、より均一な塗膜が得られます。
4, アルキドからアクリルへ耐久性と多様性の追求は継続しています。
5, 「スプレー」から「ディップコーティング」へ漆浴に始まり、リン酸塩処理、電着塗装へと塗料の品質を追求し続けています。
6、交換水性塗料環境保護を目指して。
7、現在そして将来、塗装技術は想像を超えるほどに進化しています。塗装なしでも.
塗料の主な役割は老化防止です
多くの人が塗装の役割を、鮮やかな色彩を与えることだと認識していますが、工業生産の観点から見ると、色彩は実際には副次的なものであり、主な目的は防錆と老化防止です。鉄と木を組み合わせた初期の時代から、今日の純金属の白いボディに至るまで、自動車のボディには保護層としての塗装が必要です。塗装層が直面する課題は、太陽、砂、雨などの自然摩耗、擦れ、摩擦、衝突などの物理的損傷、そして塩分や動物の糞などの侵食です。塗装技術の進化の中で、これらの課題をより良く満たすために、車体の表面は徐々により効率的で耐久性があり、美しいものへと進化しています。
中国産の漆
漆の歴史は非常に長く、残念ながら産業革命以前の中国では漆技術の主導的地位を占めていました。漆の使用は新石器時代にまで遡り、戦国時代以降は、桐の種子から抽出した桐油に天然の生漆を加えて塗料を調合していましたが、当時は漆は貴族の贅沢品でした。明朝成立後、朱元璋は官営漆産業の設立に着手し、漆技術は急速に発展しました。中国で最初の漆技術に関する書物である『画経』は、明朝の漆工であった黄承によって編纂されました。技術の発展と国内外の貿易のおかげで、漆器は明代に成熟した手工芸産業体系を築き上げました。
明朝の最も洗練された桐油塗料は、造船の鍵でした。16世紀のスペイン人学者メンドーサは、『大中華帝国史』の中で、桐油を塗った中国の船はヨーロッパの船の2倍の寿命を誇ったと述べています。
18世紀中頃、ヨーロッパはついに桐油塗料の技術を習得し、ヨーロッパの塗料産業が徐々に成熟していきました。原料の桐油は漆の原料としてだけでなく、他の産業の重要な原料でもありましたが、依然として中国が独占していました。そして、20世紀初頭、北米と南米に移植された桐の木が実を結び、中国の原料独占が崩れるまで、二度の産業革命の重要な工業原料となりました。
乾燥に50日もかかることはなくなりました
20 世紀初頭、自動車はまだ、結合剤として亜麻仁油などの天然ベースの塗料を使用して製造されていました。
自動車製造の生産ラインを開拓したフォードでさえ、製造速度を追求するために、最も早く乾く日本製の黒色塗料のみを極限まで使用していましたが、所詮は天然素材の塗料であり、塗料層が乾燥するには依然として1週間以上かかります。
1920 年代、デュポン社は速乾性のニトロセルロース塗料 (別名ニトロセルロース塗料) の開発に取り組みました。これにより自動車メーカーは、塗装サイクルが長くなる自動車の開発に取り組む必要がなくなり、喜ぶことができました。
1921年までに、デュポン社は硝酸塩映画フィルム製造のリーダーとなり、戦時中に建設した巨大な生産能力を吸収するため、ニトロセルロースをベースにした非爆発性製品に目を向けました。1921年7月の暑い金曜日の午後、デュポン社のフィルム工場の労働者が仕事から帰る前に硝酸塩綿繊維の入った樽を埠頭に置き去りにしました。月曜日の朝に再び開けてみると、バケツは透明で粘性のある液体に変わっていました。これが後にニトロセルロース塗料のベースとなります。1924年、デュポン社はニトロセルロースを主原料とし、合成樹脂、可塑剤、溶剤、シンナーを加えて混ぜ合わせたDUCOニトロセルロース塗料を開発しました。ニトロセルロース塗料の最大の利点は乾燥が速いことです。天然ベースの塗料は乾燥に1週間、場合によっては数週間かかるのに対し、ニトロセルロース塗料はわずか2時間で乾燥するため、塗装速度が大幅に向上しました。 1924年、ゼネラルモーターズのほぼすべての生産ラインでデュコ社のニトロセルロース塗料が使用されました。
当然のことながら、ニトロセルロース塗料には欠点もあります。湿気の多い環境で塗装すると、塗膜が白くなりやすく、光沢を失います。また、形成された塗膜はガソリンなどの石油系溶剤に対する耐腐食性が低く、塗装面を損傷する可能性があります。さらに、給油時に漏れるオイルガスは、周囲の塗膜の劣化を早める可能性があります。
塗装のムラを解決するためにブラシをスプレーガンに置き換える
塗料自体の特性に加え、塗装方法も塗膜の強度と耐久性に非常に重要です。スプレーガンの導入は塗装技術の歴史における重要なマイルストーンでした。スプレーガンは1923年に工業塗装分野に、1924年には自動車産業に本格的に導入されました。
こうしてデビルビス家は、霧化技術を専門とする世界的に有名な企業、デビルビス社を設立しました。その後、アラン・デビルビス博士の息子、トム・デビルビス博士が誕生しました。アラン・デビルビス博士の息子、トム・デビルビス博士は、父の発明を医療分野の枠を超え、オリジナルの霧化装置を塗装用スプレーガンへと進化させました。
工業塗装の分野では、ブラシは急速にスプレーガンに取って代わられつつあります。deVilbiss は 100 年以上にわたり噴霧化の分野で活動しており、現在では工業用スプレーガンと医療用噴霧器の分野のリーダーとなっています。
アルキドからアクリルへ、より耐久性と強度が向上
1930年代には、アルキド樹脂エナメル塗料（アルキドエナメル塗料とも呼ばれる）が自動車塗装工程に導入されました。車体の金属部分にこの塗料をスプレー塗装し、オーブンで乾燥させることで、非常に耐久性の高い塗膜を形成しました。ニトロセルロース塗料と比較すると、アルキドエナメル塗料は塗装が速く、ニトロセルロース塗料では3～4段階の工程が必要なのに対し、アルキドエナメル塗料はわずか2～3段階の工程で済みます。エナメル塗料は乾燥が速いだけでなく、ガソリンなどの溶剤にも耐性があります。
しかし、アルキドエナメルの欠点は、日光に弱いことです。日光にさらされると、塗膜は急速に酸化され、すぐに色あせて鈍くなります。このプロセスは、場合によってはわずか数か月で起こることがあります。これらの欠点にもかかわらず、アルキド樹脂は完全には使用されなくなり、今日のコーティング技術の重要な部分を占めています。1940年代に登場した熱可塑性アクリル塗料は、仕上げの装飾性と耐久性を大幅に向上させました。そして1955年、ゼネラルモーターズは新しいアクリル樹脂を使用して自動車の塗装を開始しました。この塗料のレオロジーは独特で、低固形分でスプレーする必要があり、そのため複数回の塗装が必要でした。この一見不利な特性は、当時は塗料に金属片を混入させることができたため、利点でした。アクリルワニスは、初期粘度が非常に低い状態でスプレー塗布され、金属片を平らにならして反射層を形成します。その後、粘度が急激に上昇し、金属片を固定します。こうしてメタリック塗料が誕生しました。
この時期にヨーロッパでアクリル塗料技術が飛躍的に進歩したことは特筆に値します。これは第二次世界大戦後、ヨーロッパ枢軸国に課された規制に端を発しています。この規制により、ニトロセルロース塗料の原料となるニトロセルロースなど、一部の化学物質の工業生産における使用が制限されました。ニトロセルロースは爆薬の製造に利用される可能性がありました。この規制を受け、これらの国の企業はエナメル塗料技術に注力し、アクリルウレタン塗料システムを開発しました。1980年にヨーロッパの塗料がアメリカに導入された当時、アメリカの自動車用塗料システムはヨーロッパの競合企業を大きく引き離していました。
高度な塗装品質を追求するためのリン酸処理と電気泳動の自動化プロセス
第二次世界大戦後の20年間は、ボディコーティングの品質が向上した時期でした。当時のアメリカでは、自動車は移動手段としてだけでなく、社会的地位の向上にも寄与していました。そのため、自動車所有者はより高級感のある外観を望み、より光沢のある美しい色の塗装が求められました。
1947年以降、自動車メーカーは塗装前に金属表面にリン酸塩処理を施すようになりました。これは、塗料の密着性と耐腐食性を向上させるためです。プライマーもスプレー塗装からディップ塗装に変更されました。ディップ塗装とは、ボディ部品を塗料の層に浸すことで、より均一でより広範囲に塗装できる塗装方法であり、空洞などの届きにくい箇所にも塗装できるようになりました。
1950年代、自動車メーカーは、ディップコーティング法を用いても、後工程の溶剤処理で塗料の一部が洗い流され、防錆効果が低下することに気づきました。この問題を解決するため、1957年、フォードはジョージ・ブリューワー博士のリーダーシップの下、PPG社と提携しました。ジョージ・ブリューワー博士のリーダーシップの下、フォードとPPG社は現在広く使用されている電着塗装法を開発しました。
フォードは 1961 年に世界初の陽極電気泳動塗装工場を設立しました。しかし、当初の技術には欠陥があったため、PPG は 1973 年に優れた陰極電気泳動コーティング システムと対応するコーティングを導入しました。
水性塗料の汚染を減らし、美しさを長持ちさせる塗料
1970年代半ばから後半にかけて、石油危機を契機とした省エネと環境保護への意識の高まりが、塗料業界にも大きな影響を与えました。1980年代に入ると、各国で揮発性有機化合物（VOC）に関する新たな規制が施行され、VOC含有量が高く耐久性の低いアクリル塗料は市場で受け入れられなくなりました。さらに、消費者はボディペイントの仕上がりに少なくとも5年の持続を求めており、塗装仕上げの耐久性への配慮が求められていました。
透明ラッカー層を保護層として用いることで、内部のカラー塗料は従来ほど厚く塗る必要がなくなり、装飾目的であれば極めて薄い層で済みます。また、ラッカー層には紫外線吸収剤が配合されており、透明層とプライマーの顔料を保護し、プライマーとカラー塗料の寿命を大幅に向上させます。
この塗装技術は当初コストが高く、通常は高級車にしか採用されていませんでした。また、クリアコートの耐久性が低く、すぐに剥がれ落ちて再塗装が必要でした。しかし、その後10年間、自動車業界と塗料業界はコーティング技術の改良に取り組み、コスト削減だけでなく、クリアコートの寿命を劇的に向上させる新しい表面処理の開発にも取り組みました。
ますます驚異的な塗装技術
将来、コーティングが主流の発展トレンドになると、業界関係者の中には無塗装技術を信じる人もいます。この技術は既に私たちの生活に浸透しており、日用品から家電製品まで、あらゆる製品の外装に無塗装技術が採用されています。これらの外装は、射出成形工程でナノレベルの金属粉末を適切な色に添加することで、鮮やかな色と金属質感を持つ外装を直接成形し、塗装の必要がなくなり、塗装による環境汚染を大幅に削減しています。もちろん、自動車のトリム、グリル、バックミラー外装などにも広く使用されています。
金属分野でも同様の原理が応用されており、将来的には、塗装なしで使用される金属材料に、工場で既に保護層、あるいは着色層が施されることになります。この技術は現在、航空宇宙分野や軍事分野で利用されていますが、民生用途への展開には程遠く、幅広い色彩を提供することは不可能です。
まとめ：筆から銃、ロボット、天然植物塗料からハイテク化学塗料まで、効率の追求から品質の追求、そして環境衛生の追求まで、自動車業界における塗装技術の追求は止まることなく、技術レベルはますます高まっています。かつて筆を持ち、過酷な環境で作業していた塗装工たちは、今日の自動車塗料がこれほど進歩し、今もなお発展を続けているとは想像もしていなかったでしょう。未来は、より環境に優しく、インテリジェントで効率的な時代となるでしょう。
投稿日時: 2022年8月20日
