免喷涂材料在汽车行业的应用

及爱强

摘 要：这篇文章叙述了免喷涂材料在汽车行业应用方面上所起到的作用，通过举了一个关于某款汽车保险杠下护板的例子，研究探讨出免喷涂聚丙烯（PP）复合材料可在汽车内外饰件应用方面上广泛应用，这样提供了一个模板可供许多汽车塑料件免喷涂进行设计，根据如今免喷涂材料实际应用于汽车行业中所显露出现的弊端提出解决的办法，这样做给免喷涂及制作的广泛使用指明了发展方向。

关键词：免喷涂；汽车；内外饰；塑料

1 引言

纵观当代时代的发展，汽车产业在持续的发展，由此零部件的开发使用因新材料、新技术的使用开展了新的发展前景。传统的汽车内外饰塑料产品一般使用喷涂油漆的方法，这样做不仅做法特别麻烦程序要求比较多，而且最重要的是会对环境造成了巨大的污染。然而新兴起的免喷涂材料是将塑料原本的材料和金属粉混合起来，直接了当的注塑就行了，此时制品可以一种喷涂外观效果呈现在人们的面前。现在有好多内外饰免喷涂件慢慢地作为喷涂件进入了市场。区别于传统的喷涂件，免喷涂材料的使用在某种程度上将汽车内外饰件的成型工艺步骤简单化，大大地提高了产品竞争力，扩宽了中国汽车塑料的发展前景。

2 免喷涂材料应用优势

2.1 降低成本

当今汽车行业的竞争随着时代的发展越来越剧烈，现在每一个主机场面对的一个特别大的挑战就是关于成本的使用。虽然免喷涂材料比一般产品贵10%，但汽车企业如果把该产品作为油漆的替代品的话，将会使汽车企业的成本下滑20%～ 30%；而且，免喷涂工艺与传统的喷漆工艺相比所生产出的废品的几率大大降低，可实现100%回收再利用，使免喷涂材料的成本优势更加突出。

2.2 促进环保

汽车内外饰塑料件表面一般来说需要喷漆后再进行处理，油漆及喷漆过程中产生的有害气体会对人及环境带来不能预测的危害。然而免喷涂塑料制品就不需要通过后期修饰就可以表现出特殊的珠光、金属光泽及绚丽色彩等理想中的外观。并且，它的可回收性有利于落实所提倡的环保目标。

3 新型汽车对新材料的要求

社会在进步，我们的生活在改善，在法律法规、环境保护、资源合理使用等等许多外界因素的要求下，汽车的发展方向肯定是朝着节能、环保、安全、舒适的方向发展；与此同时，材料技术所起的作用也越来越显露。

3.1 节能对汽车材料的要求

现在，轻质型车已经进入了产业化的局面，各大品牌车都已出混合动力车，其中就有宝马、奔驰、沃尔沃等国外品牌，还有比亚迪秦、长城等国产品牌。美国在201 1年后的五年里，汽车的燃油从8 .6L/lOOkm，降低到6 6L/lOOkm，经济增长30%。这种变化和美国的国家政策脱不了干系，燃油数据的改变和汽车生产、设计所使用的新材料、新技术有很大的联系；与此同时，我国国务院发布了关于发布政府核准的的投资项目中强调淘汰落后产能，降低汽车燃油率。然而这些的实现都和汽车的材料密切相关的。

3.2 回收利用对汽车材料的要求

我国汽车行业发展越来越迅速，汽车的保有数量逐年增大，近六年来，我国的汽车需求量迅速增加；尤其是在2015年时，我国汽车的销量直达2500万辆。这也从侧面可以看出，我国汽车保有量也有较大幅度的提高。根据不太准确的统计，在2015年，我国汽车的保有量达到1 6亿左右。如果按照最近几年的平均发展速度来进行推算的话，在2020年，我国汽车的保有量将最少上升到2亿辆。从2013年5月1日开始，我国取消了私家车报废年限，改为最多行驶60万公里的时候强制报废。通过现有车辆和保有量数据，汽车的报废数量越来越多，在2020年将超过1400万辆。为了达到保护环境的目的，汽车行业应该做好以下三点：①汽车产品使用环保型材料，例如容易降解、天然纤维复合材料等；②汽车废旧材料回收，比如将废旧的汽车当成铝合金、镁合金废旧材料回收后，经过熔化、成型、热处理等技术之后再利用；③减小汽车尾气中有害成分的排放，并且及时对尾气进行处理。

4 汽车内外饰应用可行性分析

因为有许多不同于其他材料的特殊优势免喷涂材料慢慢地被应用于汽车导航仪面板、车门把手、前/后保险杠下护板以及行李架等内外饰塑料件。

4.1 方案概述

图1为某一款汽车保险杠下护板三维造型。原先是喷漆件，现在想使用新型免喷涂材料注塑，以此达到和喷漆效果差不多一样的并且具有明亮金属质感、性能优异的制品。

4.2 产品结构可行性分析

由于免喷涂材料中的金属粉可能在复杂造型结构处出现停滞不前、重叠等不良情况，因此在使用时尽可能的保持平整，加强、稳定结构尽量设计在零件边缘等对外观质量要求不太高的部分，并且目前有的数据满足免喷涂结构的基本要求。

4.3 材料的选择

免喷涂材料一般都是流动性和热稳定性都比较好的材料、而且耐刮擦和具有非常好的韧性和刚性。作为研究，免喷涂材料采用了生产成本低，综合力学性能好、无毒、质轻、耐腐蚀的聚丙烯（ PP）材料作为原材料，并加入一定比例的铝粉混合。

4.4 注塑工艺的选择

中等偏高的模温可以使塑料熔体持续保持比较强的流动性，提高了熔接线强度；中等偏低的料温可以阻止金属颜料降解和高温变色；中等的注射压力和分阶段的注射速度，可以保证成型件表面质量更加符合人们的要求。模具方面，正如图2所表示，采用冷/热混合流道系统，三个浇口按照顺序进胶以此来控制熔接线的分布，提高表观的质量。

经过结构可行性分析、材料选择、工艺参数的调整以及多轮试模的工作步骤，正如图3所表示，这样即可顺利地制作出和传统的喷漆件具有差不多一样的免喷涂零件。于此同时，制作好的免喷涂零件的尺寸稳定性、耐强日光辐照性能、耐刮擦性能等等都能达到人们的要求。而且，该制品粉碎后还可以根据一定的比例混合进后续注塑的原材料，实现回收再利用的环保目的。

当设计免喷涂产品时，还应该从产品结构、材料和注塑设备及工艺等许多领域上进行分析讨论全面考虑。因为汽车的产品结构决定了是否能使用免喷涂工艺，材料性能和注塑条件两个一起决定了免喷涂整体效果上的达成满意度。应该尽最大努力通过产品前期设计调节来达到减轻或者彻底消除隐藏于外观里面缺陷的目的。

5 存在的问题及应对措施

虽然和传统的喷漆件相比较，免喷涂件在很多方面都具有很大的优势，但免噴涂材料在一些方面也差强人意甚至达不到人们的要求：①成型的零件结构比较简单，造型的创意领域有很大的束缚；②成型的色彩不多样化；③部分低成本免喷涂材料零件的耐刮擦性能还没有达到主机厂的要求标准；④我国免喷涂模具技术自主研究比较落后，比不上外国新型免喷涂材料的技术。

综上所述，虽然免喷涂塑料产品在某些程度上能够促进国内涂料行业的发展，但是从汽车产品的质量方面来说，免喷涂塑料产品现在还不能满足市场需求。为此，产品工程师应该在开始设计工作前首先要集思广益地思考这种新型材料以及工艺使用的可行性。材料工程师和CAE工程师应该加倍努力去研制开发免喷涂材料、创建与之相应的材料库，以此能达到汽车行业的要求。模具相关工程师应致力于免喷涂专项模具及配套设备的适应性研发。材料工程师应该对外国的技术采取面对可行的技术方法积极学习的态度。

6 结语

与国外的汽车材料技术相比而言，我国的汽车材料技术还有很大的发展进步空间，但是到现在为止我们已经认识到汽车材料对环境还有能源方面上的影响，我们如今已积极跟随国家环保法律法规的步伐。在汽车产业随后的发展中，我们应该建立产、学、研相结合的体系，增大之间交流和沟通的力度，把基础技术的研究放在心上，看重对汽车材料方面的人才的培养，必须严格看重和外国的先进技术进行接轨。免喷涂材料有很大程度上符合了汽车内外饰零件的绿色设计和降成本需求。我相信加大对材料和工艺等相关技术的深入开发研究，免喷涂材料的使用前景将会越来越宽阔。