免噴涂材料在汽車行業(yè)的應用

及愛強

摘 要：這篇文章敘述了免噴涂材料在汽車行業(yè)應用方面上所起到的作用，通過舉了一個關于某款汽車保險杠下護板的例子，研究探討出免噴涂聚丙烯（PP）復合材料可在汽車內外飾件應用方面上廣泛應用，這樣提供了一個模板可供許多汽車塑料件免噴涂進行設計，根據如今免噴涂材料實際應用于汽車行業(yè)中所顯露出現(xiàn)的弊端提出解決的辦法，這樣做給免噴涂及制作的廣泛使用指明了發(fā)展方向。

關鍵詞：免噴涂；汽車；內外飾；塑料

1 引言

縱觀當代時代的發(fā)展，汽車產業(yè)在持續(xù)的發(fā)展，由此零部件的開發(fā)使用因新材料、新技術的使用開展了新的發(fā)展前景。傳統(tǒng)的汽車內外飾塑料產品一般使用噴涂油漆的方法，這樣做不僅做法特別麻煩程序要求比較多，而且最重要的是會對環(huán)境造成了巨大的污染。然而新興起的免噴涂材料是將塑料原本的材料和金屬粉混合起來，直接了當的注塑就行了，此時制品可以一種噴涂外觀效果呈現(xiàn)在人們的面前?，F(xiàn)在有好多內外飾免噴涂件慢慢地作為噴涂件進入了市場。區(qū)別于傳統(tǒng)的噴涂件，免噴涂材料的使用在某種程度上將汽車內外飾件的成型工藝步驟簡單化，大大地提高了產品競爭力，擴寬了中國汽車塑料的發(fā)展前景。

2 免噴涂材料應用優(yōu)勢

2.1 降低成本

當今汽車行業(yè)的競爭隨著時代的發(fā)展越來越劇烈，現(xiàn)在每一個主機場面對的一個特別大的挑戰(zhàn)就是關于成本的使用。雖然免噴涂材料比一般產品貴10%，但汽車企業(yè)如果把該產品作為油漆的替代品的話，將會使汽車企業(yè)的成本下滑20%～ 30%；而且，免噴涂工藝與傳統(tǒng)的噴漆工藝相比所生產出的廢品的幾率大大降低，可實現(xiàn)100%回收再利用，使免噴涂材料的成本優(yōu)勢更加突出。

2.2 促進環(huán)保

汽車內外飾塑料件表面一般來說需要噴漆后再進行處理，油漆及噴漆過程中產生的有害氣體會對人及環(huán)境帶來不能預測的危害。然而免噴涂塑料制品就不需要通過后期修飾就可以表現(xiàn)出特殊的珠光、金屬光澤及絢麗色彩等理想中的外觀。并且，它的可回收性有利于落實所提倡的環(huán)保目標。

3 新型汽車對新材料的要求

社會在進步，我們的生活在改善，在法律法規(guī)、環(huán)境保護、資源合理使用等等許多外界因素的要求下，汽車的發(fā)展方向肯定是朝著節(jié)能、環(huán)保、安全、舒適的方向發(fā)展；與此同時，材料技術所起的作用也越來越顯露。

3.1 節(jié)能對汽車材料的要求

現(xiàn)在，輕質型車已經進入了產業(yè)化的局面，各大品牌車都已出混合動力車，其中就有寶馬、奔馳、沃爾沃等國外品牌，還有比亞迪秦、長城等國產品牌。美國在201 1年后的五年里，汽車的燃油從8 .6L/lOOkm，降低到6 6L/lOOkm，經濟增長30%。這種變化和美國的國家政策脫不了干系，燃油數據的改變和汽車生產、設計所使用的新材料、新技術有很大的聯(lián)系；與此同時，我國國務院發(fā)布了關于發(fā)布政府核準的的投資項目中強調淘汰落后產能，降低汽車燃油率。然而這些的實現(xiàn)都和汽車的材料密切相關的。

3.2 回收利用對汽車材料的要求

我國汽車行業(yè)發(fā)展越來越迅速，汽車的保有數量逐年增大，近六年來，我國的汽車需求量迅速增加；尤其是在2015年時，我國汽車的銷量直達2500萬輛。這也從側面可以看出，我國汽車保有量也有較大幅度的提高。根據不太準確的統(tǒng)計，在2015年，我國汽車的保有量達到1 6億左右。如果按照最近幾年的平均發(fā)展速度來進行推算的話，在2020年，我國汽車的保有量將最少上升到2億輛。從2013年5月1日開始，我國取消了私家車報廢年限，改為最多行駛60萬公里的時候強制報廢。通過現(xiàn)有車輛和保有量數據，汽車的報廢數量越來越多，在2020年將超過1400萬輛。為了達到保護環(huán)境的目的，汽車行業(yè)應該做好以下三點：①汽車產品使用環(huán)保型材料，例如容易降解、天然纖維復合材料等；②汽車廢舊材料回收，比如將廢舊的汽車當成鋁合金、鎂合金廢舊材料回收后，經過熔化、成型、熱處理等技術之后再利用；③減小汽車尾氣中有害成分的排放，并且及時對尾氣進行處理。

4 汽車內外飾應用可行性分析

因為有許多不同于其他材料的特殊優(yōu)勢免噴涂材料慢慢地被應用于汽車導航儀面板、車門把手、前/后保險杠下護板以及行李架等內外飾塑料件。

4.1 方案概述

圖1為某一款汽車保險杠下護板三維造型。原先是噴漆件，現(xiàn)在想使用新型免噴涂材料注塑，以此達到和噴漆效果差不多一樣的并且具有明亮金屬質感、性能優(yōu)異的制品。

4.2 產品結構可行性分析

由于免噴涂材料中的金屬粉可能在復雜造型結構處出現(xiàn)停滯不前、重疊等不良情況，因此在使用時盡可能的保持平整，加強、穩(wěn)定結構盡量設計在零件邊緣等對外觀質量要求不太高的部分，并且目前有的數據滿足免噴涂結構的基本要求。

4.3 材料的選擇

免噴涂材料一般都是流動性和熱穩(wěn)定性都比較好的材料、而且耐刮擦和具有非常好的韌性和剛性。作為研究，免噴涂材料采用了生產成本低，綜合力學性能好、無毒、質輕、耐腐蝕的聚丙烯（ PP）材料作為原材料，并加入一定比例的鋁粉混合。

4.4 注塑工藝的選擇

中等偏高的模溫可以使塑料熔體持續(xù)保持比較強的流動性，提高了熔接線強度；中等偏低的料溫可以阻止金屬顏料降解和高溫變色；中等的注射壓力和分階段的注射速度，可以保證成型件表面質量更加符合人們的要求。模具方面，正如圖2所表示，采用冷/熱混合流道系統(tǒng)，三個澆口按照順序進膠以此來控制熔接線的分布，提高表觀的質量。

經過結構可行性分析、材料選擇、工藝參數的調整以及多輪試模的工作步驟，正如圖3所表示，這樣即可順利地制作出和傳統(tǒng)的噴漆件具有差不多一樣的免噴涂零件。于此同時，制作好的免噴涂零件的尺寸穩(wěn)定性、耐強日光輻照性能、耐刮擦性能等等都能達到人們的要求。而且，該制品粉碎后還可以根據一定的比例混合進后續(xù)注塑的原材料，實現(xiàn)回收再利用的環(huán)保目的。

當設計免噴涂產品時，還應該從產品結構、材料和注塑設備及工藝等許多領域上進行分析討論全面考慮。因為汽車的產品結構決定了是否能使用免噴涂工藝，材料性能和注塑條件兩個一起決定了免噴涂整體效果上的達成滿意度。應該盡最大努力通過產品前期設計調節(jié)來達到減輕或者徹底消除隱藏于外觀里面缺陷的目的。

5 存在的問題及應對措施

雖然和傳統(tǒng)的噴漆件相比較，免噴涂件在很多方面都具有很大的優(yōu)勢，但免噴涂材料在一些方面也差強人意甚至達不到人們的要求：①成型的零件結構比較簡單，造型的創(chuàng)意領域有很大的束縛；②成型的色彩不多樣化；③部分低成本免噴涂材料零件的耐刮擦性能還沒有達到主機廠的要求標準；④我國免噴涂模具技術自主研究比較落后，比不上外國新型免噴涂材料的技術。

綜上所述，雖然免噴涂塑料產品在某些程度上能夠促進國內涂料行業(yè)的發(fā)展，但是從汽車產品的質量方面來說，免噴涂塑料產品現(xiàn)在還不能滿足市場需求。為此，產品工程師應該在開始設計工作前首先要集思廣益地思考這種新型材料以及工藝使用的可行性。材料工程師和CAE工程師應該加倍努力去研制開發(fā)免噴涂材料、創(chuàng)建與之相應的材料庫，以此能達到汽車行業(yè)的要求。模具相關工程師應致力于免噴涂專項模具及配套設備的適應性研發(fā)。材料工程師應該對外國的技術采取面對可行的技術方法積極學習的態(tài)度。

6 結語

與國外的汽車材料技術相比而言，我國的汽車材料技術還有很大的發(fā)展進步空間，但是到現(xiàn)在為止我們已經認識到汽車材料對環(huán)境還有能源方面上的影響，我們如今已積極跟隨國家環(huán)保法律法規(guī)的步伐。在汽車產業(yè)隨后的發(fā)展中，我們應該建立產、學、研相結合的體系，增大之間交流和溝通的力度，把基礎技術的研究放在心上，看重對汽車材料方面的人才的培養(yǎng)，必須嚴格看重和外國的先進技術進行接軌。免噴涂材料有很大程度上符合了汽車內外飾零件的綠色設計和降成本需求。我相信加大對材料和工藝等相關技術的深入開發(fā)研究，免噴涂材料的使用前景將會越來越寬闊。