汽車發(fā)光格柵的表面處理工藝

□ 劉智瑋

寧波四維爾工業(yè)有限責(zé)任公司 浙江寧波 315333

1 發(fā)光格柵概述

隨著經(jīng)濟(jì)與科技的發(fā)展,汽車也在不斷創(chuàng)新,從普通的出行工具轉(zhuǎn)變?yōu)榧鲂?、辦公、休閑、娛樂于一體的第三空間。為了營(yíng)造科技感,越來越多的車型選擇了發(fā)光格柵,通過點(diǎn)亮后不同的圖案展現(xiàn),不僅可以給人帶來炫麗的感覺,而且能彰顯品牌的獨(dú)特內(nèi)涵。發(fā)光格柵作為新產(chǎn)品,其特定發(fā)光效果的實(shí)現(xiàn)需要采用相應(yīng)的表面處理工藝。而不同的表面處理工藝,有不同的特點(diǎn)及作用。

2 雙色注塑

雙色注塑是一種將兩種不同材料注射到同一套模具,實(shí)現(xiàn)由兩種材料形成產(chǎn)品的成型工藝。為了實(shí)現(xiàn)發(fā)光格柵的發(fā)光效果,一般會(huì)采取雙色注塑。其中一色是透明材料,讓光能夠透過,如透明聚碳酸酯。另一色是黑色材料,填充不需要透光的區(qū)域,如黑色聚碳酸酯+丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物。雙色注塑有專用的雙色注塑機(jī),如圖1所示,分為螺桿平行式注塑機(jī)和螺桿垂直式注塑機(jī)兩類,區(qū)別是螺桿是平行布置還是垂直布置。平行式注塑機(jī)有兩套獨(dú)立作用的頂出機(jī)構(gòu),而垂直式注塑機(jī)只有一套頂出機(jī)構(gòu)。雙色注塑還需要雙色模具,按結(jié)構(gòu)可以分為型芯旋轉(zhuǎn)式、型芯后退式、推板旋轉(zhuǎn)式。其中,型芯旋轉(zhuǎn)式還可以分為分體式和連體式。分體式是裝在一臺(tái)注塑機(jī)上的兩副模具,連體式則只是一副模具。型芯旋轉(zhuǎn)分體式的應(yīng)用較為廣泛[1]。

目前,雙色注塑應(yīng)用于發(fā)光格柵主要考慮注塑機(jī)臺(tái)及模具配備,零部件供應(yīng)商可能需要做好相應(yīng)線體的改造,并且需要掌握相關(guān)工藝的技術(shù)人員。

3 激光雕刻

激光雕刻以數(shù)控技術(shù)為基礎(chǔ),以激光為媒介,在短時(shí)間內(nèi)激光能量高度集中,加工基材在激光照射下熔化、氣化,顯現(xiàn)想要的圖案、文字。激光雕刻可以分為點(diǎn)陣雕刻和矢量切割[2]。激光雕刻主要的工藝參數(shù)有電流強(qiáng)度、焦距、速度、有效矢量步長(zhǎng),共同控制激光雕刻的軌跡粗細(xì)和深淺、工藝時(shí)間。激光雕刻適用于多種基材,精準(zhǔn)度高,一致性好,耐磨性佳,安全可靠,快速便捷,節(jié)約環(huán)保。激光雕刻機(jī)如圖2所示,激光雕刻木板樣件如圖3所示。

目前激光雕刻用于發(fā)光格柵的新挑戰(zhàn)是需要在不同顏色的車身漆上進(jìn)行激光雕刻,而不同的顏色對(duì)激光的吸收率存在差異,可能出現(xiàn)雕刻不完全,圖案不夠清晰美觀,影響發(fā)光效果。

4 涂裝

涂裝是常見的工藝,目前在普通格柵及其它汽車裝飾件中有廣泛應(yīng)用,應(yīng)用于發(fā)光格柵同樣是為了提高格柵的耐候性、耐腐蝕性、耐刮擦性、美觀性等。傳統(tǒng)的涂裝工藝流程是三噴兩烘[3],如圖4所示,即底漆、烘干、色漆、面漆、烘干。其中,底漆的作用是增大涂層與基材的附著力,色漆的作用是上色,清漆的作用是提高耐候性、耐腐蝕性、耐刮擦性等。由于工藝耗能較大,揮發(fā)性有機(jī)物排放較大,發(fā)展出了三噴一烘,如圖5所示,即底漆、色漆、面漆、烘干。還發(fā)展出了兩噴一烘,即色漆、面漆、烘干。這些新工藝可以有效減少工藝流程,從而減少能源消耗和污染物排放。

目前涂裝在普通格柵中的應(yīng)用已經(jīng)比較成熟,但是發(fā)光格柵的出現(xiàn)提出了新的要求。主機(jī)廠希望格柵能夠匹配車身顏色,比如6至8種車身色,同時(shí)具備發(fā)光功能。這就對(duì)油漆提出了很高的要求,需要半透明的色漆,在不發(fā)光時(shí)格柵呈現(xiàn)車身色,發(fā)光時(shí)使光透過顯現(xiàn)圖案。但是目前還沒有半透明的色漆,所以想要通過油漆實(shí)現(xiàn)更多功能還有較長(zhǎng)一段路要走,需要主機(jī)廠和零部件供應(yīng)商推動(dòng)油漆供應(yīng)商一起研究、開發(fā)新油漆體系。

5 硬化涂層

硬化涂層涂在基材表面,能提高基材耐刮擦、耐候等性能,因漆面硬度可達(dá)2H,甚至3H,所以稱為硬化涂層。涂料分為熱固化型和紫外線固化型。熱固化型通過加熱使涂料固化,具有更好的耐刮擦性和耐候性,但需要底涂,能耗更高。紫外線固化型通過紫外線照射使涂料固化,不需要底涂,能耗比較低,但是耐刮擦性和耐候性相比熱固化型稍差一些。硬化涂層工藝主要是噴涂和淋涂。噴涂成本低,適用于復(fù)雜零件,可懸杯噴涂,但涂料利用率低。淋涂非常適合僅需單面涂裝的零件,涂料利用率高,但產(chǎn)線投資大,對(duì)零件結(jié)構(gòu)要求較高[4]。

目前硬化涂層廣泛應(yīng)用于汽車領(lǐng)域,如車大燈、外飾板、格柵、內(nèi)飾中控臺(tái)等,之后的發(fā)展方向是與其它工藝結(jié)合,如印刷、激光雕刻。硬化涂層在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用如圖6所示。

6 模內(nèi)裝飾

模內(nèi)裝飾指在模具內(nèi)部便可完成裝飾過程,是將傳統(tǒng)注塑成型技術(shù)與表面材料應(yīng)用技術(shù)相結(jié)合的一體化裝飾工藝技術(shù)[5]。目前較常見的模內(nèi)裝飾有模內(nèi)轉(zhuǎn)印、模內(nèi)鑲件注塑、嵌件注塑。

模內(nèi)轉(zhuǎn)印的特點(diǎn)是膜片最外層為離型膜,生產(chǎn)完成后產(chǎn)品與基膜分離,可以實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)、大批量連續(xù)生產(chǎn)。模內(nèi)轉(zhuǎn)印膜片結(jié)構(gòu)如圖7所示,模內(nèi)轉(zhuǎn)印工藝流程如圖8所示。

模內(nèi)鑲件注塑的特點(diǎn)是表面為一層硬化的透明薄膜,中間為印刷圖案層,背面為塑膠層,可以有效防止圖案被刮花,并且不易褪色[6]?；目梢允蔷蹖?duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚甲基丙烯酸甲酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚碳酸酯、聚碳酸酯+聚甲基丙烯酸甲酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物+聚甲基丙烯酸甲酯,汽車行業(yè)通常是應(yīng)用聚碳酸酯+聚甲基丙烯酸甲酯。 模內(nèi)鑲件注塑膜片結(jié)構(gòu)如圖9所示, 模內(nèi)鑲件注塑工藝流程如圖10所示。

嵌件注塑與模內(nèi)鑲件注塑基本一致,只是拉伸程度更高,基材通常為丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物+聚甲基丙烯酸甲酯,特點(diǎn)是在汽車行業(yè)應(yīng)用廣泛,膜片基本靠進(jìn)口。嵌件注塑膜片結(jié)構(gòu)如圖11所示。

隨著科技發(fā)展,還出現(xiàn)了新興工藝,如三維紋理模內(nèi)轉(zhuǎn)印,其膜片結(jié)構(gòu)如圖12所示。在手機(jī)行業(yè)研發(fā)中,這一工藝多用于仿玻璃、陶瓷質(zhì)感。另外,模內(nèi)電子新興工藝使傳統(tǒng)模內(nèi)注塑與柔性電路印刷結(jié)合,可實(shí)現(xiàn)觸摸、裝飾、照明等功能的整合,工藝流程如圖13所示。

目前模內(nèi)裝飾應(yīng)用于發(fā)光格柵的一個(gè)方向是隱藏式發(fā)光格柵,不發(fā)光時(shí)格柵匹配車身色,發(fā)光時(shí)顯現(xiàn)預(yù)定圖案。模內(nèi)裝飾在內(nèi)飾中已有比較成熟的應(yīng)用,如儀表板。將模內(nèi)裝飾應(yīng)用于發(fā)光格柵,主要考慮膜片的耐候性、耐刮擦性、耐沖擊性等。

7 印刷

印刷是復(fù)制圖案與文字的工藝,從雕版印刷術(shù)發(fā)展至今已有數(shù)十種印刷工藝,其中與汽車行業(yè)相關(guān)的有水轉(zhuǎn)印、熱燙印、移印、絲網(wǎng)印刷等。

水轉(zhuǎn)印工藝流程如圖14所示。將彩色紋路圖案印刷在特殊化學(xué)處理的披覆薄膜或水轉(zhuǎn)印紙上,平送至水的表面,利用水壓將圖案均勻轉(zhuǎn)印至產(chǎn)品表面,披覆薄膜或水轉(zhuǎn)印紙則自動(dòng)溶解于水中。待產(chǎn)品清洗、烘干后,再涂上一層透明保護(hù)涂層即可[7]。水轉(zhuǎn)印的特點(diǎn)為可適用于任何材質(zhì)表面,因不能定位,圖案以無循環(huán)或小循環(huán)居多。水轉(zhuǎn)印目前主要應(yīng)用于內(nèi)飾,如儀表板、中控臺(tái)等。

熱燙印借助一定的壓力與溫度,應(yīng)用裝在燙印機(jī)上的模板,使印刷品和燙印箔在短時(shí)間內(nèi)合壓,將轉(zhuǎn)印層按燙印模板的圖文轉(zhuǎn)印至被燙材料的表面[8]。熱燙印常用電化鋁燙印箔,具有華麗美觀、色澤鮮艷、使用方便的特點(diǎn)。燙印箔結(jié)構(gòu)如圖15所示。燙印可分為:① 平燙平,即平面印模燙印平面;② 圓燙平,即硅橡膠輥燙印平面;③ 圓燙圓,即硅橡膠輥燙印圓弧面。目前在普通格柵上應(yīng)用較多的是平燙平,工藝比較成熟,不足的是凹凸不平的大面燙印效果不佳。燙印機(jī)如圖16所示。

移印采用鋼、銅或熱塑性塑料凹版,利用硅橡膠材料制成的曲面移印頭,將凹版上的油墨蘸到移印頭的表面,向承印物表面壓一下,即可印出圖案、文字[9]。移印的特點(diǎn)是在小面積凹凸面、弧面上有良好的印刷效果。移印機(jī)如圖17所示。移印所用油墨分為單組分、雙組分、烤干型、氧化型、紫外線固化型、升華型等,特點(diǎn)見表1。不同油墨有不同特點(diǎn)和使用要求。移印目前主要應(yīng)用于內(nèi)飾,如溫控面板、音響面板、擋把等。

表1 移印油墨特點(diǎn)

絲網(wǎng)印刷應(yīng)用絲網(wǎng)印版圖文部分可透油墨,非圖文部分不透油墨的原理,在絲網(wǎng)印版一端倒入油墨,用刮板對(duì)印版上的油墨施加一定壓力,同時(shí)向印版另一端勻速移動(dòng),油墨在移動(dòng)中被刮板從圖文部分的網(wǎng)孔中擠壓到承印物上[10]。絲網(wǎng)印刷如圖18所示,特點(diǎn)為適用于曲面,可使用多種油墨,方便,成本低,附著力強(qiáng),耐旋光。絲網(wǎng)印刷目前應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域,如線路板、模內(nèi)裝飾和膜片裝飾圖案、汽車儀表盤等。

隨著時(shí)代發(fā)展,主機(jī)廠和客戶對(duì)格柵有更多的個(gè)性化要求,如定制圖案、智能表面,對(duì)此,印刷是較好的選擇。

8 結(jié)束語

隨著技術(shù)發(fā)展,所介紹的表面處理工藝在未來會(huì)更加成熟地應(yīng)用于發(fā)光格柵,而且必定是多種工藝相結(jié)合。同時(shí),人們會(huì)對(duì)發(fā)光格柵提出新的需求,也會(huì)不斷嘗試新的工藝,如已經(jīng)在發(fā)光車標(biāo)上應(yīng)用的物理氣相沉積,進(jìn)而持續(xù)帶來耳目一新的感覺。