Nell’industria automotive, l’utilizzo di materie plastiche è sempre più frequente in quanto tali materiali consentono di migliorare non solo l’aspetto funzionale dei veicoli, ma anche di raggiungere finiture più accattivanti e ricercate. In questo articolo, approfondiamo i motivi per i quali la plastica è sempre più frequentemente utilizzata nel settore automotive, perché viene verniciata e quali sono le varie fasi che compongono il ciclo di verniciatura.
Il principale mercato di destinazione dei componenti plastici verniciati è il settore dell’automotive. Negli ultimi anni, l’industria automobilistica ha assistito all’aumento esponenziale dell’utilizzo di materie plastiche nel processo di produzione di un veicolo in quanto dovuto, come vedremo in seguito, alle migliorie e benefici che tali materiali apportano su più fronti.
Oggi, si stima che circa il 25% di un veicolo sia costituito da materiali plastici verniciati e che tale percentuale sia destinata a crescere nel futuro prossimo. I motivi per i quali le materie plastiche vengono sempre più frequentemente utilizzate nel processo di produzione di svariati componenti sia per interno sia per esterno di un abitacolo sono molteplici. In primis, utilizzare materiali plastici consente di ridurre il peso di un veicolo: dato l’incremento delle dimensioni delle auto e delle configurazioni sempre più complesse, utilizzare un materiale leggero come la plastica contribuisce a ridurre il peso totale dell’abitacolo. Senza componenti in plastica, infatti, i veicoli di oggi sarebbero tra i 180 e i 300 kg più pesanti. Il tema della riduzione del peso di un veicolo è di grande rilevanza e oggetto di importanti studi ingegneristici in quanto ridurre la massa di un abitacolo significa ridurre il consumo di carburante e quindi le emissioni di CO2. Inoltre, le materie plastiche svolgono un ruolo molto importante soprattutto nella produzione di veicoli elettrici dove sono richiesti materiali leggeri in grado di fornire prestazioni a lungo termine e migliorare l’efficienza e la sicurezza dei veicoli.
I componenti in plastica sono utilizzati anche per ridurre l’utilizzo di altri materiali: ad esempio è possibile sostituire il vetro con il policarbonato per realizzare il parabrezza e i finestrini, offrendo migliore funzionalità, maggiore durata e resistenza agli urti. Anche il metallo in alcuni casi può essere sostituito con componenti plastici fornendo maggiore resistenza ai fenomeni corrosivi.
In termini di confort, i materiali plastici migliorano l’estetica degli interni, riducono il rumore e le vibrazioni, aumentando l’isolamento acustico dell’abitacolo.
Infine, in un settore in continua evoluzione e attento alle tendenze come quello automobilistico, le materie plastiche si prestano a progetti più complessi, grazie alla precisione che si può ottenere combinando la compatibilità di vari materiali e l'implementazione del processo di stampaggio a iniezione.
Perché si vernicia la plastica?
Fino agli anni ’70, le materie plastiche non erano sottoposte ad alcun processo di verniciatura in quanto non soggette a corrosione. I primi tentativi di applicare un prodotto verniciante sulla plastica riguardano alcuni particolari automotive after-market e componenti esterni della carrozzeria. Successivamente la verniciatura di componenti plastici si è estesa ad altri settori industriali quali motocicli, elettrodomestici, autotrasporti e accessori moda.
I motivi per cui le materie plastiche vengono verniciate riguardano sia aspetti estetici sia funzionali. Da un lato, applicare un prodotto verniciante su tale supporto consente di migliorare le proprietà meccaniche, incrementare la resistenza all’invecchiamento e la possibilità di accoppiamento con altri materiali. Infatti, soprattutto nell’industria automotive, si presenta la necessità di accoppiare componenti in metallo con parti in plastica, che per rispettare gli standard di qualità devono avere lo stesso aspetto e colorazione superficiale. Verniciando i componenti in plastica, è quindi possibile ridurre eventuali problemi di accoppiamento con altri materiali, quali appunto il metallo.
Per quanto riguarda l’aspetto estetico, applicare una vernice su un materiale plastico consente di ottenere effetti estetici non ottenibili con altre colorazioni in fase di stampaggio, particolari finiture o effetti tattili.
Il ciclo di verniciatura dei componenti in plastica per il settore automotive
Nonostante le materie plastiche siano utilizzate in svariati settori industriali, il principale mercato di destinazione della plastica verniciata è l’automotive. In una vettura ci sono infatti molte più parti in plastica verniciate di quante se ne possono immaginare – dagli esterni della carrozzeria, spesso in tinta scocca o a contrasto, ai fanali, griglie di areazione, mascherine griglia spoiler sino ai componenti interni come pulsanti e ancoraggi.
Prima di sottoporre un componente plastico al ciclo di verniciatura, è necessario preparare la superficie al trattamento, prima applicando mascherature se necessarie, poi procedendo con una fase di pulizia manuale, con straccio e alcool o con tecnologie a base di CO2 o getto di neve per eliminare eventuali residui di contaminanti provenienti dalle fasi di lavorazione precedente. I componenti in polipropilene richiedono inoltre un processo di flammatura che consente di rendere conduttiva la superficie del materiale plastico. Una volta preparata la superficie, il supporto plastico è pronto per essere verniciato. I cicli di verniciatura più diffusi per la verniciatura della plastica sono:
- mano unica;
- basecoat, topcoat e clearcoat;
- basecoat e smalto;
- fondo cotto e smalto;
- fondo cotto, basecoat e clearcoat.
Conclude il processo di verniciatura la cottura in forno di polimerizzazione.
Trattamenti PVD per il settore automotive
Come abbiamo evidenziato nei paragrafi precedenti, il settore automotive ha dimostrato la sua attenzione nei confronti della sostenibilità ambientale adottando materiali funzionali e che consentissero di ridurre l’uso di carburante e l’impronta di CO2 come le materie plastiche. Un’altra tecnologia utilizzata sempre più spesso nell’industria automotive che riesce a combinare sostenibilità, qualità e estetica è il PVD, acronimo di Physical Vapour Deposition.
La deposizione fisica da vapore è un processo che deposita un sottile film metallico, nell’ordine di pochi micron, che conferisce al substrato protezione dalla corrosione, dai graffi e dall’abrasione, e resistenza a raggi UV e solventi. Oltre a tali proprietà protettive e funzionali, il processo PVD è utilizzato anche per depositare film decorativi. In termini decorativi, il PVD rappresenta una valida alternativa alla cromatura galvanica – un processo a base di triossido di cromo o cromo esavalente, un composto chimico che è stato recentemente vietato dall’Unione Europea a causa degli effetti del potenzialmente pericolosi e nocivi sull’uomo.
L’industria dell’automotive sta facendo da apripista per l’impiego di questa tecnologia, utilizzata per il rivestimento non solo di particolari di pregio per gli interni auto, ma anche per i componenti esterni, come i cerchi in lega, dove il PVD può sostituire l’applicazione del basecoat colorato.
Il PVD consente anche di rispondere a due tematiche di grande interesse per il settore automotive: la costruzione leggera, che passa proprio dall’alleggerimento di tutti i componenti della vettura, e la mobilità elettrica, che richiede una gamma di colori che identificano la propulsione elettrica delle vetture (i verdi e gli azzurri). In questo senso, trattandosi di un film sottile disponibile in un’ampia gamma cromatica, il PVD contribuisce all’alleggerimento delle vetture, soddisfacendo al contempo la crescente domanda dell’industria con un’ampia gamma di finiture.
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