1 引言

    隨著汽車產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，新材料？新技術的應用為零部件的開發(fā)提供了新的思路。汽車內外飾塑料產(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。免噴涂材料的應用在一定程度上簡化了汽車內外飾件的成型工藝，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%；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，使其成本優(yōu)勢愈發(fā)明顯。

    2.2 促進環(huán)保

    汽車內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 汽車內外飾應用可行性分析

    免噴涂材料以其獨特的優(yōu)勢被逐漸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。

    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感？性能優(yōu)異的制品。

    3.2 產(chǎn)品結構可行性分析

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

    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。

    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；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1.6s后開啟）來控制熔接線的分布，提高表觀質量。同時，增加模溫機來調節(jié)模具溫度，保證零件呈現(xiàn)良好的表面質量。

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

    經(jīng)過結構可行性分析？材料選擇？工藝參數(shù)的調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。

    正向設計免噴涂產(chǎn)品時，也需要從產(chǎn)品結構？材料和注塑設備及工藝等方面進行綜合考慮。因為產(chǎn)品結構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)品前期設計調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成型的零件結構簡單，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自主研究落后，高光免噴涂模具技術是綠色制造模具的重要發(fā)展方向。

    總之，雖然免噴涂塑料產(chǎn)品在一定程度上會充斥國內涂料行業(yè)的發(fā)展，但是從汽車產(chǎn)品的質量方面來說，免噴涂塑料產(chǎn)品還不能滿足市場需求。為此，產(chǎn)品工程師應在設計之初積極考慮該新型材料及工藝應用的可行性。材料工程師和CAE工程師應努力研發(fā)免噴涂材料？建立相應的材料庫，以期達到汽車行業(yè)的標準。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)。同時，各領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的理念，最終實現(xiàn)科技改善生活的偉大目標。

    5 結語

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

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責任編輯：殷鵬飛

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