免噴涂材料在汽車行業(yè)的應(yīng)用

俞大象+劉倩倩

摘要：闡述了免噴涂材料在汽車行業(yè)應(yīng)用的優(yōu)勢，以某款汽車保險杠下護板為例，分析了免噴涂聚丙烯（PP）復(fù)合材料在汽車內(nèi)外飾件應(yīng)用的可行性，為更多汽車塑料件免噴涂設(shè)計提供參考，針對免噴涂材料目前在汽車行業(yè)實際應(yīng)用中存在的問題提出了應(yīng)對措施，對免噴涂材料及制件的普及應(yīng)用具有一定的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：免噴涂；汽車；內(nèi)外飾；塑料

中圖分類號：U466 文獻標識碼：A 文章編號：1674-9944（2017）2-0109-02

1 引言

隨著汽車產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，新材料、新技術(shù)的應(yīng)用為零部件的開發(fā)提供了新的思路。汽車內(nèi)外飾塑料產(chǎn)品通常采用油漆噴涂，不僅工序繁雜，對環(huán)境也造成了很大的污染。免噴涂材料是在塑料原材料中添加金屬粉，直接注塑即可使制品呈現(xiàn)噴涂外觀效果的材料。如今，一些內(nèi)外飾免噴涂件逐漸取代了噴漆件進入市場。免噴涂材料的應(yīng)用在一定程度上簡化了汽車內(nèi)外飾件的成型工藝，提升了產(chǎn)品競爭力，有益于中國汽車塑料的發(fā)展。

2 免噴涂材料應(yīng)用優(yōu)勢

2.1 降低成本

汽車行業(yè)競爭日益加劇，成本壓力給各個主機廠提出了新的挑戰(zhàn)。雖然免噴涂材料比一般產(chǎn)品貴10%，但汽車企業(yè)如果用該產(chǎn)品代替油漆，將會使汽車企業(yè)的成本下滑20%～30%[1]；另外，免噴涂工藝較之噴漆工藝廢品率低，可實現(xiàn)100%回收再利用[2]，使其成本優(yōu)勢愈發(fā)明顯。

2.2 促進環(huán)保

汽車內(nèi)外飾塑料件表面通常需噴漆后處理，油漆及噴漆過程中產(chǎn)生的有害氣體會對人及環(huán)境帶來不可預(yù)估的危害。而免噴涂塑料制品則無需后期修飾即可呈現(xiàn)特殊的珠光、金屬光澤及絢麗色彩等理想外觀。并且，其良好的可回收性進一步有助于環(huán)保戰(zhàn)略的有效實施。

3 汽車內(nèi)外飾應(yīng)用可行性分析

免噴涂材料以其獨特的優(yōu)勢被逐漸應(yīng)用于汽車導(dǎo)航儀面板、車門把手、前/后保險杠下護板以及行李架等內(nèi)外飾塑料件。

3.1 方案概述

圖1為某款汽車保險杠下護板三維造型。原為噴漆件，現(xiàn)嘗試采用新型免噴涂材料注塑，以期得到與噴漆效果一致的具有明亮金屬質(zhì)感、性能優(yōu)異的制品。

3.2 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)可行性分析

因免噴涂材料中的金屬粉可能在復(fù)雜造型結(jié)構(gòu)處產(chǎn)生滯留、重疊等情況，故應(yīng)用件需盡量平整，加強、固定結(jié)構(gòu)盡量設(shè)計在零件邊緣等對外觀質(zhì)量要求不高的區(qū)域，并且現(xiàn)有數(shù)據(jù)滿足免噴涂結(jié)構(gòu)基本要求。

3.3 材料的選擇

免噴涂材料的特性要求一般包括：流動性和熱穩(wěn)定性好、耐刮擦且具有優(yōu)異的韌性和剛性。PP、ABS、PC、ASA及PMMA等均可作為免噴涂材料的樹脂原料。作為研究，選用了生產(chǎn)成本低，綜合力學(xué)性能好、無毒、質(zhì)輕、耐腐蝕的聚丙烯（PP）材料[3]作為原材料，并加入一定比例的鋁粉混合。

3.4 注塑工藝的選擇

中等偏高的模溫能夠使塑料熔體保持較強的流動性，提高熔接線強度；中等偏低的料溫可以防止金屬顏料降解和高溫變色[2]；中等的注射壓力和分階段的注射速度，可以確保成型件表面質(zhì)量更加理想。

模具方面，如圖2所示，采用冷/熱混合流道系統(tǒng)，三個澆口順序進膠（熱流道時序控制閥G1在注射開始時處于打開狀態(tài)，G2和G3在注射1.6 s后開啟）來控制熔接線的分布，提高表觀質(zhì)量。同時，增加模溫機來調(diào)節(jié)模具溫度，保證零件呈現(xiàn)良好的表面質(zhì)量。

原有噴漆件和免噴涂制件在結(jié)構(gòu)、材料和注射工藝參數(shù)的對比分析如表1所示。

經(jīng)過結(jié)構(gòu)可行性分析、材料選擇、工藝參數(shù)的調(diào)整以及多輪試模工作，如圖3所示，成功試制出與原噴漆件外觀相差無幾的免噴涂零件。同時，免噴涂零件的尺寸穩(wěn)定性、耐強日光輻照性能、耐刮擦性能等均能滿足要求。并且，該制品粉碎后可以按一定比例摻雜進后續(xù)注塑的原材料，實現(xiàn)回收再利用。

正向設(shè)計免噴涂產(chǎn)品時，也需要從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、材料和注塑設(shè)備及工藝等方面進行綜合考慮。因為產(chǎn)品結(jié)構(gòu)決定了能否采用免噴涂工藝，材料性能和注塑條件共同決定了免噴涂宏觀效果的達成滿意度。盡量通過產(chǎn)品前期設(shè)計調(diào)整來達到弱化或消除潛在外觀缺陷的目的。

4 存在的問題及應(yīng)對措施

雖然免噴涂件與噴漆件相比具有較大的優(yōu)越性，但其在某些方面的表現(xiàn)還不盡如人意：①成型的零件結(jié)構(gòu)簡單，造型面的創(chuàng)意受到限制；②成型的色彩單一，尚不能支持豐富油漆色彩效果內(nèi)外飾件的開發(fā)；③部分低成本免噴涂材料零件的耐刮擦性能尚不能滿足主機廠的企業(yè)標準；④模流分析軟件尚不能支持免噴涂材料的CAE前期分析驗證；⑤我國免噴涂模具技術(shù)自主研究落后，高光免噴涂模具技術(shù)是綠色制造模具的重要發(fā)展方向[4]。

總之，雖然免噴涂塑料產(chǎn)品在一定程度上會充斥國內(nèi)涂料行業(yè)的發(fā)展，但是從汽車產(chǎn)品的質(zhì)量方面來說，免噴涂塑料產(chǎn)品還不能滿足市場需求[1]。為此，產(chǎn)品工程師應(yīng)在設(shè)計之初積極考慮該新型材料及工藝應(yīng)用的可行性。材料工程師和CAE工程師應(yīng)努力研發(fā)免噴涂材料、建立相應(yīng)的材料庫，以期達到汽車行業(yè)的標準。模具相關(guān)工程師應(yīng)致力于免噴涂專項模具及配套設(shè)備的適應(yīng)性研發(fā)。同時，各領(lǐng)域人員需加強溝通合作，樹立全套方案實現(xiàn)汽車塑料件綠色化研究[5]的理念，最終實現(xiàn)科技改善生活的偉大目標。

5 結(jié)語

免噴涂材料極大地滿足了汽車內(nèi)外飾零件的綠色設(shè)計和降成本需求。相信隨著材料和工藝等相關(guān)技術(shù)的深入開發(fā)研究，免噴涂材料會有更廣闊的應(yīng)用空間。

參考文獻：

[1]佚 名.塑料行業(yè)呼喚免噴塑料產(chǎn)品問世[J]. 塑料制造， 2015（40）：51.

[2]黎澤順， 劉 鵬.高光無痕技術(shù)的研究進展[C]∥中國染料工業(yè)協(xié)會.2015年全國塑料著色與色母粒學(xué)術(shù)交流會論文集.成都：中國染料工業(yè)協(xié)會， 2015：16～19.

[3]袁海兵.鋁顏料在免噴涂聚丙烯復(fù)合材料中的應(yīng)用研究[J]. 廣東化工， 2013（40）：38～39.

[4]佚 名.高光免噴涂模具技術(shù)成為綠色制造的重要發(fā)展方向 [J]. 模具工業(yè)， 2015（41）：4.

[5]張友根. 全套方案實現(xiàn)汽車塑料件綠色化的研究[J]. 現(xiàn)代塑料加工應(yīng)用， 2013（25）：58～60.

Application of Spray-free Material in Automotive Industry

Yu Daxiang， Liu Qianqian

（Jiangling Motors Co，，Ltd.，Nanchang，Jiangxi 330008，China）

Abstract： This paper introduced the advantages of spray-free materials application in automotive industry. Taking the automobile bumper as an example， the feasibility of application in auto interior and exterior decoration of polypropylene composites was analysed， which provided reference for more automotive plastic spray-free design. It pointed out the existing problems and countermeasures in the practical application， and guideline was provided for the popularization and application of the spray-free materials.

Key words： spray-free ； automobile； interior and exterior decoration； plastic