從刷子到機器人 汽車涂裝技術發展史

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大家從遠處看一輛車，第一印象就是它的車身顏色。漂亮有光澤的車漆是當今汽車制造的基本標準之一，但在一百多年前，給車身噴漆并不是一件容易的事，美觀程度遠不如今天。車漆是如何發展到今天的水平的？本期好色，我給大家講講車漆涂裝技術的發展歷史。

十秒鐘學習全文:

1.涂料起源于中國，工業革命后領先于西方；

2.天然底漆干燥速度慢，影響造車效率。杜邦發明了快干硝基漆。

3.噴槍代替刷子，漆膜更均勻；

4.從醇酸到丙烯酸，追求耐久性和多樣性；

5.用漆浴“浸涂”，用磷化、電泳追求漆面質量；

6.為了追求環保，更換水性涂料；

7.現在和未來，涂層技術越來越科幻，甚至不需要油漆。

油漆的主要功能是抗老化。

涂料的作用，大部分人的認知是賦予物體燦爛的色彩，但從工業制造的角度來看，色彩其實是次要需求，而防銹抗老化才是主要目的。從早期的鐵木結合到今天的純金屬白車身，車身都需要油漆作為保護層。

油漆層面臨的挑戰包括自然磨損，如日曬、風沙和雨水，物理損壞，如刮擦、摩擦和碰撞，以及侵蝕，如鹽和動物糞便。在涂裝技術的演進中，我們將逐步為車身開發出越來越高效、耐用、美觀的蒙皮，以更好地應對這些挑戰。

來自中國的涂料

漆器有著非常悠久的歷史。可恥的是，漆技術的領先地位在工業革命之前屬于中國。漆器的使用可以追溯到新石器時代。進入戰國后，工匠們從桐子中提取桐油，然后加入天然生漆制成調和漆。然而，漆器在當時是貴族的奢侈品。明朝建立后，朱元璋開始興辦官辦油漆業，油漆技術發展迅速。中國第一部繪畫技術書籍錄是由明代畫家黃誠編撰的。得益于技術的發展和國內外貿易，漆器在明代已經發展出成熟的手工業體系。

桐油漆是明代最精良的油漆，是造船業的關鍵。16世紀（查成交價|參配|優惠政策），西班牙學者門多薩在《大中華帝國史》中提到，中國船涂桐油的壽命是歐洲船的兩倍。

18世紀（查成交價|參配|優惠政策）中期，歐洲終于破解并掌握了桐油涂裝技術，歐洲涂料工業逐漸成型。桐油不僅用于油漆，也是其他行業的重要原料。至今仍被中國壟斷，成為兩次工業革命的重要工業原料。直到20世紀初，北美、南美移植的油桐樹形成規模，打破了中國原材料的壟斷地位。

解決緩慢干燥不再需要長達50天。

輪船、火車、馬車等交通工具總是在室外使用，在天氣惡劣的情況下，油漆自然是必須的。當汽車誕生時，油漆作為一種交通工具也是不可或缺的。20世紀初，亞麻籽油等天然底漆仍用于汽車制造。

就連剛開始生產線造車的福特，為了追求制造速度，也幾乎把日系黑漆用到了極致，因為干得最快，但畢竟還是屬于天然底漆，漆層還需要一個多星期才能干。

20世紀20年代，杜邦公司開發了一種快干硝基漆，讓汽車制造商喜笑顏開，不再需要這么長時間的油漆施工。

戰后，杜邦公司開始轉向以硝化纖維為基礎的非爆炸產品，以吸收戰爭期間建造的巨大產能設施。1921年，杜邦公司已經是硝酸鹽薄膜制造的領導者。1921年7月一個炎熱的星期五下午，杜邦薄膜廠的一名工人下班前在碼頭上留下了一桶硝酸棉纖維。周一早上，當我再次打開它時，我發現桶已經變成了一種清澈粘稠的液體，這是后來硝基漆的基礎。

1924年，杜邦公司開發了DUCO硝化纖維素漆，它是以硝化纖維素為主要原料，與合成樹脂、增塑劑、溶劑和稀釋劑混合而成。硝基漆最大的優點是干燥快。相比天然底漆需要一周甚至幾周時間才能干透，硝基漆只需要兩個小時就能干透，大大提高了涂裝速度。1924年，通用汽車幾乎所有的生產線都使用了杜科硝基漆。

硝基漆自然有缺點。如果在潮濕的環境中噴涂，涂層很容易變白，失去光澤。模塑涂料對石油基溶劑的耐腐蝕性很差。比如汽油會損壞漆面，加油時泄露的油氣會加速周圍漆面的老化。

用噴槍消除刷子，解決漆層不均勻。

涂料的強度和耐久性，除了涂料本身的特性外，通過涂裝方法也非常重要。噴槍的使用是繪畫技術史上的一個重要里程碑。1923年噴槍開始全面進入工業涂裝領域，1924年進入汽車工業。

因此，Devibis家族創立了專注于霧化技術的世界知名品牌devibiss。后來，艾倫·德維比斯博士的兒子湯姆·德維比斯使他父親的發明不再局限于醫學領域。他把原來的霧化器改造成噴槍進行噴漆。

在工業涂裝領域，刷子很快被噴槍淘汰。DeVilbiss致力于霧化領域已有100多年的歷史，現在是工業噴槍和醫用霧化器領域的領導者。

從醇酸到丙烯酸，更耐用更堅固。

20世紀30年代，醇酸樹脂磁漆出現，簡稱醇酸磁漆，并被引入汽車涂裝工藝。將這種涂料噴涂在車身的金屬部件上后，在烘干箱中烘干，可以形成耐久性非常高的漆膜。與硝基漆相比，醇酸磁漆速度更快，只需要2-3步，而硝基漆需要3-4步。搪瓷涂料不僅干燥快，而且耐汽油等溶劑。

但是醇酸磁漆的缺點是怕日曬。在陽光下，漆膜會加速氧化，顏色很快就會褪色暗淡。有時，這個過程甚至可以在短短幾個月內完成。醇酸樹脂雖然有缺點，但還沒有完全消除，至今仍是涂料技術的重要組成部分。

熱塑性丙烯酸涂料出現于20世紀40年代，大大提高了涂料表面的裝飾性和耐久性。1955年，通用汽車開始用新的丙烯酸樹脂油漆汽車。這種涂料的流變性能獨特，需要低固含量噴涂，因此需要多層噴涂。這個似乎是缺點的特性在當時是一個優點，因為它允許金屬薄片添加到涂層中。丙烯酸清漆噴涂后的初始粘度很低，可以使金屬箔變平形成反射層，然后粘度迅速增加，固定金屬箔。于是，金屬漆誕生了。

值得一提的是，在這一時期，歐洲在丙烯酸涂料技術方面取得了快速進步。這源于二戰后對歐洲軸心國的限制，限制了一些化學材料在工業制造中的使用，比如硝化纖維素涂料所需的硝化纖維素，可以用來制造炸藥。

在這種限制下，這些國家的企業開始專注于搪瓷涂層技術，并開發了丙烯酸聚氨酯涂層系統。1980年歐洲涂料進入美國時，美國汽車涂料體系與歐洲對手相差甚遠。

磷化和電泳促進自動化，開始追求油漆質量。

二戰后的20年是車身涂裝質量提升的時期。這個時候，在美國，除了交通之外，汽車還具有提高社會地位的屬性，所以車主都希望自己的汽車看起來更高檔，這就要求車漆看起來更加閃亮多彩。

1947年，汽車公司開始在噴涂前對金屬表面進行磷化處理，以提高油漆層的附著力和耐腐蝕性。底漆也由噴涂改為浸涂，即將身體部位浸入漆池中，更加均勻全面，保證空空腔等難以觸及的地方也能涂裝。

20世紀50年代，車企發現雖然采用了浸涂法，但在隨后的工藝中，部分油漆被溶劑沖走，降低了防銹效果。為了解決這個問題，1957年，福特和PPG在喬治·布魯爾博士的領導下，開發了常用的電泳涂裝方法。

隨后，1961年，福特建立了世界上第一個陽極電泳涂裝車間。然而，最初的技術有缺陷。1973年，PPG公司引進了更好的陰極電泳涂裝系統和相應的涂料。

油漆要耐用美觀，減少污染，更換水性油漆。

20世紀70年代中后期，石油危機帶來的節能環保意識也對涂料行業產生了很大影響。20世紀80年代，各國頒布了新的揮發性有機化合物法規，使得VOC含量高、耐久性弱的丙烯酸涂料無法被市場接受。此外，消費者還希望車身的漆面效果至少能保持五年，這就需要解決漆面的耐久性問題。

有了透明漆層作為保護層，內色漆就不需要像以前那么厚了，只能用極薄的一層來裝飾。漆層中還加入了UV吸收劑，保護透明層和底漆中的顏料，大大提高了底漆和色漆的使用壽命。

這種涂裝技術的初期成本比較高，一般只在高檔車上使用。同時，透明漆層的耐久性相對較差，很快就會剝落，需要重新上漆。然而，在接下來的十年里，汽車行業和涂料行業不僅通過努力改進涂層技術降低了成本，還開發了更新的表面處理劑，大大提高了透明層的使用壽命。

越來越神奇的繪畫技術

今天，繪畫技術變得越來越科幻。我們經常可以看到一些精彩的人體彩繪，比如華麗的漸變體，這是人工噴涂完全達不到的技術水平。比如2021年廣州車展亮相的寶馬X6（查成交價|參配|優惠政策）特別版，就有一種特殊的Vantablack VBx2涂層，被譽為世界上最黑的黑色，能吸收99%以上的可見光。

未來，有業內人士認為無涂層技術是主流發展趨勢。事實上，這項技術已經滲透到我們的生活中。事實上，免噴涂技術已經用于日常家電外殼。在注塑過程中，在外殼中加入相應顏色的納米級金屬粉末，直接形成顏色艷麗、具有金屬質感的外殼，完全不需要噴漆，大大減少了噴涂帶來的污染。自然，汽車也被廣泛使用，如裝飾條、格柵、后視鏡外殼等。

同樣的原理也適用于金屬領域，也就是說未來不用噴涂的金屬材料，出廠時已經有了保護層甚至是彩色層。目前這項技術應用于航空航天和軍事領域，但離民用還很遠，無法提供多變的顏色。

總結:

從刷子到噴槍再到機器人，從天然植物漆到高科技復合漆，從追求效率到追求品質到追求環保健康，汽車行業對涂裝技術的追求從未停止，科技化程度越來越高。曾經在惡劣環境下用刷子工作的油漆工，絕對想不到今天的車漆如此先進，還在發展。未來將是一個更加環保、智能、高效的時代。