EVOLUCI脫N de la Pintura Automotriz 馃搱

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Un poco de historia de la pintura automotriz

La pintura de nitrocelulosa fue altamente productiva, pero el recubrimiento final requer铆a ser pulido para lograr un alto brillo.

Los qu铆micos de la pintura en la d茅cada de 1930 se preguntaban si de alguna manera podr铆an encontrar un sistema aglutinante para la pintura que proporcionara tanto productividad como una apariencia brillante mejor que el de una resina de aceite natural.

Lo que result贸 de este trabajo fue el desarrollo del primer sistema de pintura alqu铆dalica.

Este fue el primer 芦pol铆mero禄 hecho para recubrimientos, ya que se sintetiz贸 usando tres mon贸meros: anh铆drido ft谩lico, glicerol y 谩cido linoleico.

De esta manera, la qu铆mica combin贸 mon贸meros sint茅ticos y productos naturales, proporcionando un sistema de resina de recubrimiento que proporcion贸 un rendimiento intermedio entre lacas sint茅ticas y aceites naturales.

Dado que esta tecnolog铆a proporcion贸 propiedades de pel铆cula sobresalientes, esta nueva pintura alqu铆dica se comercializ贸 por primera vez como una imprimaci贸n automotriz. Importante para la ciencia de los recubrimientos, tenga en cuenta que en este caso se eligi贸 una tecnolog铆a de resina para una capa de recubrimiento espec铆fica de un sistema de recubrimiento total, un concepto fundamental utilizado en recubrimientos hoy en d铆a.

Adem谩s, la qu铆mica alqu铆dica contin煤a como un pilar de la tecnolog铆a de recubrimiento actual.

La pintura automotriz en los A帽os 50

No fue hasta la d茅cada de 1950 que se produjo el siguiente avance importante en recubrimientos automotrices: el uso de Laca Acrilica termopl谩stica.

Rohm and Haas Co. hab铆a desarrollado un nuevo pol铆mero sint茅tico como reemplazo de vidrio a base de polimetacrilato de metilo, y la industria de los recubrimientos investig贸 si esa tecnolog铆a podr铆a usarse en recubrimientos.

Esta qu铆mica, por supuesto, se basa en la polimerizaci贸n controlada de varios mon贸meros acr铆licos, para obtener una resina de pol铆mero de peso molecular y temperatura de transici贸n v铆trea deseados.

Result贸 que la tecnolog铆a de resinas acr铆licas termopl谩sticas domin贸 el mercado de la capa superior automotriz en recubrimientos automotrices durante aproximadamente dos d茅cadas, desde la d茅cada de 1950 hasta la de 1970. La raz贸n de esto fue la excelente apariencia de la capa superior que se pod铆a obtener con estos acabados.

Acabados Metalicos con laca automotriz

Los pigmentos de efecto met谩lico proporcionan colores brillantes que mejoran la percepci贸n de la curvatura de la carrocer铆a. Estos pigmentos llevaron el estilo de color automotriz a un nuevo nivel.

Sin embargo, para lograr el m谩ximo efecto visual de los pigmentos met谩licos planos en forma de placa, los pigmentos deben alinearse paralelos a la superficie pintada. El perfil reol贸gico de una pintura de laca acr铆lica es perfecto para obtener este efecto: una baja viscosidad inicial (dados los bajos s贸lidos) para permitir que las escamas met谩licas se mantengan planas, y luego un r谩pido aumento de la viscosidad para mantener los copos en su lugar.

Esta tecnolog铆a de recubrimiento ten铆a tal ventaja para el estilo de color que, en la d茅cada de 1960, General Motors pint贸 pr谩cticamente todos los autom贸viles con capas de acabado de Laca Acrilica.

laca acrilica dupont
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laca acrilica ppg
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La PROTECCI脫N de la CARROCER脥A

La tecnolog铆a de la capa superior estaba mejorando constantemente para los sistemas de recubrimientos de autom贸viles, pero los autom贸viles a煤n ten铆an un problema importante: la oxidaci贸n de la carrocer铆a del autom贸vil.

Un avance importante de los recubrimientos en la d茅cada de 1970 resolvi贸 este problema: los cebadores de electrodeposici贸n, com煤nmente conocidos como 芦e-coat禄. El primer electrocoat automotriz fue un producto an贸dico desarrollado por el Dr. George Brewer en Ford alrededor de 1957. Sin embargo, hubo inconvenientes en la tecnolog铆a y PPG Industries introdujo el primer sistema cat贸dico de recubrimiento electr贸nico para carrocer铆as automotrices en 1973. Debido a que estos recubrimientos esencialmente detienen el cuerpo automotriz de oxidaci贸n, esta nueva tecnolog铆a de imprimaci贸n fue uno de los mayores avances en tecnolog铆a de recubrimientos automotrices.

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Las imprimaciones automotrices de electrorevestimiento modernas se aplican sumergiendo totalmente la carrocer铆a ensamblada en un tanque grande que contiene el revestimiento electr贸nico a base de agua, y el revestimiento se aplica mediante electrodeposici贸n cat贸dica.

Esto asegura una cobertura de casi el 100% de todas las superficies met谩licas por la imprimaci贸n. La qu铆mica del recubrimiento es un esmalte a base de agua a base de epoxi, un aducto de aminoalcohol e isocianato bloqueado, que se reticulan al hornear para formar un sistema de resina de epoxi-uretano ( Figura 3) . Esta tecnolog铆a de resina, combinada con la excelente cobertura proporcionada por la electrodeposici贸n, ofrece uno de los recubrimientos m谩s efectivos para la protecci贸n contra la corrosi贸n conocidos. Pr谩cticamente todos los autom贸viles usan la tecnolog铆a e-coat como la base de su sistema de recubrimiento hoy en d铆a.

 electrodeposici贸n
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Aunque e-coat proporciona una excelente protecci贸n contra la corrosi贸n, tiene dos puntos d茅biles para un sistema de recubrimiento automotriz: apariencia inadecuada y mala fotoestabilidad. Para remediar estos problemas, se desarrollaron nuevos imprimadores automotrices de esmalte en la d茅cada de 1980. Estas superficies de imprimaci贸n se dise帽aron para aplicarse al revestimiento electr贸nico curado para proporcionar una superficie m谩s lisa y mejorar la apariencia de la capa superior, a la vez que proporcionan opacidad para proteger los imprimadores de revestimiento electr贸nico de la degradaci贸n UV. Las superficies de imprimaci贸n a menudo proporcionaron una resistencia al impacto mejorada para reducir tambi茅n el astillado del revestimiento. La combinaci贸n de electrocoat m谩s imprimaci贸n-superficie proporcion贸 un sistema total de imprimaci贸n automotriz con excelente protecci贸n contra la corrosi贸n y una superficie sobresaliente para la capa superior. Eso puso en marcha el pr贸ximo gran avance en la tecnolog铆a de recubrimientos automotrices: capas base con capas transparentes.

Capa transparente y base color

Como se discuti贸 anteriormente, los recubrimientos automotrices de laca acr铆lica termopl谩stica, dada su excelente apariencia, fueron la capa superior automotriz m谩s utilizada en los a帽os 1950-70. Sin embargo, estos acabados de laca ten铆an un inconveniente significativo: ten铆an una durabilidad exterior d茅bil. Despu茅s de aproximadamente uno o dos a帽os de exposici贸n, los recubrimientos comenzar铆an a degradarse y se necesitaba un pulido para 芦devolver el brillo禄 a estos sistemas.

En la d茅cada de 1980, los fabricantes de autom贸viles solicitaban una mayor durabilidad para las capas superiores de autom贸viles, ya que los consumidores ahora esperaban que sus autom贸viles duraran al menos cinco a帽os, y quer铆an que el autom贸vil siguiera pareciendo cuando lo vieron por primera vez en la sala de exposici贸n. Al mismo tiempo, la Agencia de Protecci贸n Ambiental comenz贸 a promulgar nuevas regulaciones de compuestos org谩nicos vol谩tiles (COV) que limitaban la cantidad de solvente que una instalaci贸n automotriz pod铆a emitir a la atm贸sfera. El alto contenido de VOC y la d茅bil durabilidad de los recubrimientos de laca acr铆lica ya no eran aceptables en el mercado automotriz.

Entonces, 驴c贸mo lograron los formuladores de recubrimientos automotrices s贸lidos m谩s altos, mejor durabilidad y al mismo tiempo mejorar el aspecto del recubrimiento?

La respuesta es el siguiente paso de avance en el cambio que ocurri贸 en los recubrimientos automotrices: tecnolog铆a de capa base m谩s capa superior de esmalte transparente. Ahora, en lugar de una capa superior de una sola capa, los formuladores dise帽aron un sistema de dos capas que consiste en una capa base que conten铆a los pigmentos para proporcionar efectos de color, seguido de una capa de recubrimiento de pol铆mero transparente que proteg铆a la capa base.

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Tanto la capa base como la capa transparente eran esmaltes, que se basaban en resinas acr铆licas hidroxifuncionales reticuladas .

Este nuevo concepto de capas finales de esmalte de capa base / capa transparente ten铆a muchas ventajas:

1. Se logr贸 un contenido reducido de solvente dado el bajo peso molecular de las resinas acr铆licas hidroxifuncionales y el reticulante de melamina de baja viscosidad.

2. El recubrimiento curado a una alta densidad de reticulaci贸n en el horneado para proporcionar mejores propiedades.

3. La capa de capa base Color 煤nica permiti贸 el uso de pigmentos de efecto a煤n m谩s por los estilistas de color.

4. La capa de capa transparente fue formulada para proporcionar una mejor apariencia y la m谩xima protecci贸n para el sistema de recubrimiento a continuaci贸n.

Estos sistemas de capa base y la capa transparente lograron un equilibrio de propiedades previamente inalcanzable para el sistema de recubrimiento automotriz, proporcionando una apariencia visual sorprendente y una durabilidad a largo plazo.

Base agua en pintado automotriz

En la d茅cada de 1990, se produjo otro desarrollo importante en la formulaci贸n de recubrimientos para autom贸viles: el uso de capas base a base de agua. La qu铆mica de estas capas base puede variar desde acr铆licos y poli茅steres reducibles con agua hasta l谩tex acr铆licos y dispersiones de poliuretano, pero el factor com煤n es el uso del agua como uno de los principales componentes vol谩tiles. Por lo general, el motivo para usar tecnolog铆a a base de agua es obtener VOC m谩s bajos y reducir la huella ambiental del proceso de recubrimiento, pero ese no es el 煤nico beneficio de usar capas base a base de agua en autom贸viles. Resulta que las capas base automotrices a base de agua, dados sus s贸lidos formulados m谩s bajos y sus perfiles reol贸gicos 煤nicos, a menudo pueden proporcionar una apariencia mejorada y efectos met谩licos. Por lo tanto, de alguna manera,

En las 煤ltimas dos d茅cadas, tambi茅n se han desarrollado recubrimientos automotrices que utilizan muchas nuevas qu铆micas de reticulaci贸n. Las capas transparentes han sido el foco de estas nuevas qu铆micas, por lo que adem谩s de los sistemas originales de resina acr铆lica / melamina, ahora hay sistemas acr铆lico / silano / melamina, 谩cido / epoxi, carbamato / melamina y acr铆lico / isocianato. Se pueden lograr nuevas propiedades importantes para las capas transparentes con estas nuevas qu铆micas de reticulaci贸n, como una mejor apariencia y durabilidad, una mejor resistencia al grabado 谩cido y resistencia al rayado y al desgaste.

El 煤ltimo cambio importante en la tecnolog铆a de recubrimientos automotrices ocurri贸 en la d茅cada de 2000, y este avance se centr贸 en la eficiencia del proceso. En la t铆pica planta de ensamblaje automotriz, la operaci贸n de pintura puede ocupar hasta la mitad del espacio de toda la instalaci贸n, representa aproximadamente el 40% del costo de capital de una planta de ensamblaje, utiliza el 80% de la energ铆a y produce la gran mayor铆a de CO 2 y emisiones de COV! Los fabricantes OEM han pedido a los proveedores de pintura que encuentren una manera de reducir esta huella y el costo de aplicar el sistema de recubrimiento. Esto ha requerido que los formuladores de pintura desarrollen recubrimientos que se puedan aplicar de manera m谩s eficiente, en menos pasos y con un menor requerimiento de energ铆a.

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En la actualidad, existen muchos procesos nuevos en las plantas automotrices que cumplen con estos criterios. Como ejemplo, Figura 5compara un diagrama de un proceso t铆pico de sistema de pintura de imprimaci贸n / pintura de acabado automotriz versus el proceso de recubrimientos m谩s reciente que Ford ha implementado en muchas de sus plantas de ensamblaje. El proceso t铆pico para una imprimaci贸n a base de agua, una capa base a base de agua y un sistema de capa transparente a base de solvente incluye dos hornos de horno y un flash calentado, todo lo cual requiere tiempo y energ铆a. Compare eso con el nuevo proceso 鈥3-Wet鈥 en Ford, donde se aplica una imprimaci贸n a base de solvente, una capa base a base de solvente y una capa transparente a base de solvente una despu茅s de la otra, y se realiza un solo horneado despu茅s de la aplicaci贸n de las tres capas del sistema de recubrimientos. Este m茅todo de aplicaci贸n 3-Wet reduce la huella de la l铆nea de recubrimientos, acorta el tiempo total del proceso de pintura y ahorra costos de energ铆a. Interesantemente La mayor parte del ahorro de energ铆a proviene de la eliminaci贸n de la cabina de imprimaci贸n, no del horno de imprimaci贸n. El movimiento de hasta varios cientos de miles de pies c煤bicos por minuto de aire acondicionado (temperatura y humedad) a trav茅s de una cabina de pintura consume mucha m谩s energ铆a que el gas natural utilizado para calentar un horno. Otros fabricantes de autom贸viles han introducido otros procesos 芦compactos禄 y utilizan nombres como B1 / B2 o 3 capas 1 horneado. Todos eliminan esencialmente la cabina de imprimaci贸n y el horno independientes, lo que resulta en ahorros significativos sin comprometer la calidad. Claramente, estos cambios en el proceso de aplicaci贸n requieren una reformulaci贸n del sistema de recubrimiento de imprimaci贸n / capa superior para tolerar los procesos h煤medo sobre h煤medo.

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El movimiento de hasta varios cientos de miles de pies c煤bicos por minuto de aire acondicionado (temperatura y humedad) a trav茅s de una cabina de pintura consume mucha m谩s energ铆a que el gas natural utilizado para calentar un horno. Otros fabricantes de autom贸viles han introducido otros procesos 芦compactos禄 y utilizan nombres como B1 / B2 o 3 capas 1 horneado. Todos eliminan esencialmente la cabina de imprimaci贸n y el horno independientes, lo que resulta en ahorros significativos sin comprometer la calidad.

Claramente, estos cambios en el proceso de aplicaci贸n requieren una reformulaci贸n del sistema de recubrimiento de imprimaci贸n / capa superior para tolerar los procesos h煤medo sobre h煤medo. El movimiento de hasta varios cientos de miles de pies c煤bicos por minuto de aire acondicionado (temperatura y humedad) a trav茅s de una cabina de pintura consume mucha m谩s energ铆a que el gas natural utilizado para calentar un horno. Otros fabricantes de autom贸viles han introducido otros procesos 芦compactos禄 y utilizan nombres como B1 / B2 o 3 capas 1 horneado. Todos eliminan esencialmente la cabina de imprimaci贸n y el horno independientes, lo que resulta en ahorros significativos sin comprometer la calidad. Claramente, estos cambios en el proceso de aplicaci贸n requieren una reformulaci贸n del sistema de recubrimiento de imprimaci贸n / capa superior para tolerar los procesos h煤medo sobre h煤medo. lo que resulta en ahorros significativos sin comprometer la calidad. Claramente, estos cambios en el proceso de aplicaci贸n requieren una reformulaci贸n del sistema de recubrimiento de imprimaci贸n / capa superior para tolerar los procesos h煤medo sobre h煤medo. lo que resulta en ahorros significativos sin comprometer la calidad. Claramente, estos cambios en el proceso de aplicaci贸n requieren una reformulaci贸n del sistema de recubrimiento de imprimaci贸n / capa superior para tolerar los procesos h煤medo sobre h煤medo.

Es interesante notar que comenc茅 esta historia de la tecnolog铆a de recubrimientos para autom贸viles con una discusi贸n sobre el desarrollo de un nuevo recubrimiento para mejorar la productividad de la pintura negra de Henry Ford, y ahora, un siglo despu茅s, los 煤ltimos avances en tecnolog铆a de recubrimientos para autom贸viles han regresado a centr谩ndose en ese objetivo.

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