近年來，為了減少汽車的燃油消耗量，由高性能塑料制成的輕質(zhì)部件在汽車上的應(yīng)用與日俱增。無疑，集功能性、環(huán)境兼容性和成本效益于一體的輕質(zhì)塑料生產(chǎn)的汽車部件對于減輕汽車重量發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。然而，這些還不足以滿足汽車制造商們的需求。為了同時使汽車的外觀通過視覺和觸覺帶給人們“令人愉悅”的第一印象，汽車制造商們正在尋求創(chuàng)新的涂層技術(shù)。

拜耳的專家們認(rèn)為，至2014年，全球汽車市場對使用了涂層的塑料零件的需求量將增加近1倍。

涂層技術(shù)新趨勢

1、“反面涂層”——全新的關(guān)鍵技術(shù)

為了將成本降至最低，目前的涂層技術(shù)發(fā)展趨勢是，采用用于涂裝單個塑料車體零件的離線工藝。拜耳近期開發(fā)的“雙重固化涂層”就是有效節(jié)省涂層生產(chǎn)線投資成本的方法之一。此類涂層直接采用了軟質(zhì)薄膜技術(shù)。但有一點(diǎn)不同的是，為了在整個汽車壽命期間能夠抵御惡劣氣候和機(jī)械洗滌而造成的汽車部件的外表損傷，需要在車身部分采用硬質(zhì)涂層。為此，需要在薄膜上涂上一層底漆和一層清漆。由于底漆和清漆只是在最初時發(fā)生部分固化，因此使薄膜在下一步的熱成形中仍然具有足夠的靈活性，而底漆則保持平滑而不會出現(xiàn)裂縫。在此基礎(chǔ)上，就可以確保涂層能夠采用UV輻射進(jìn)行固化。這一重要的創(chuàng)新技術(shù)被稱為“反面涂層”。在熱成形薄膜之后，可采用熱塑性塑料注塑或聚氨酯反應(yīng)注射（RIM）成型的方法進(jìn)行強(qiáng)化，其優(yōu)點(diǎn)與軟質(zhì)薄膜相同。與其他涂層相比，拜耳的雙重固化系統(tǒng)在使用中具有更經(jīng)濟(jì)、更快捷的優(yōu)點(diǎn)，而且出現(xiàn)瑕疵的可能性更低。

2、“模內(nèi)涂層”——顯著節(jié)省時間與資金

拜耳的“模內(nèi)涂層”（IMC）項(xiàng)目目前也正處于開發(fā)階段。這是一項(xiàng)創(chuàng)新的“兩步”技術(shù)，能夠帶來傳統(tǒng)涂層方法所無法提供的優(yōu)質(zhì)“底漆”。第一步是通過RIM或注塑技術(shù)生產(chǎn)塑料部件，隨后在第二步中，將反應(yīng)雙組分聚氨酯系統(tǒng)注入密閉的模具中，使材料在那里迅速固化，從而無須采用相對復(fù)雜的噴霧技術(shù)便能為模具中的零件迅速涂上功能性涂層或裝飾性底漆。這一高效的生產(chǎn)工藝顯著提高了生產(chǎn)率，實(shí)現(xiàn)了較短的生產(chǎn)循環(huán)周期。

除汽車工業(yè)外，IMC還可用于增強(qiáng)日常用品的表面觸感，可應(yīng)用的領(lǐng)域包括家用電器、通信技術(shù)、電子電氣或運(yùn)動休閑產(chǎn)品等。

3、“水基”環(huán)保涂層

拜耳還開發(fā)了具有環(huán)保特性的“水基雙組分聚氨酯涂層系統(tǒng)”，此類系統(tǒng)主要包括木質(zhì)或金屬質(zhì)感的涂層。與溶劑型系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)能夠帶來同樣令人滿意的效果。如今，該系統(tǒng)也將應(yīng)用于汽車OEM的生產(chǎn)線中。通過對該工藝所需的原材料進(jìn)行測試，拜耳已經(jīng)證實(shí)了此類原材料完全符合最新的歐盟環(huán)境指令以及汽車工業(yè)嚴(yán)格的質(zhì)量要求，同時也迎合了消費(fèi)者對于集現(xiàn)代化、環(huán)保、美觀以及卓越性于一身的創(chuàng)新涂層的需求。

感官新體驗(yàn)——“柔滑觸感”與“電致發(fā)光”

1、擁有柔滑觸感的涂料——“天鵝絨的革命”

20世紀(jì)90年代，當(dāng)拜耳創(chuàng)新的“柔觸涂料”被開發(fā)出來后，曾被人們譽(yù)為是一場“天鵝絨的革命”。這種涂料柔軟、溫暖且具有天鵝絨般的觸感，它遠(yuǎn)遠(yuǎn)領(lǐng)先于前幾代聚合物，從總體上顯著地改善了塑料的外觀。這一基于Desmodur與Desmophen（用于含溶劑配方）以及Bayhydur和Bayhydrol（用于環(huán)保水基系統(tǒng)）的優(yōu)質(zhì)柔觸聚氨酯涂料能夠塑造出用戶友好型表面，因此適用于諸多日常應(yīng)用領(lǐng)域，這些應(yīng)用也包括汽車的內(nèi)飾，如控制臺、把手、方向盤等。除了柔滑觸感外，這款高級原材料還在耐磨性、抗劃傷性以及安全性方面設(shè)立了新的標(biāo)準(zhǔn)，其低光澤拋光使得令人不適的反射不復(fù)存在。

這種柔觸聚氨酯涂料擁有許多顏色，也可作為效果涂料。此類涂料還可用于筆記本電腦、電話、醫(yī)療儀器和家用電器。然而，這種柔觸涂料需要借助于噴霧技術(shù)才能被應(yīng)用于三維模塑零件，因此客戶過去常常需要投資于價格不菲的涂料設(shè)備。

2、柔觸薄膜——“創(chuàng)新中的創(chuàng)新”

如今，拜耳正在為市場提供“創(chuàng)新中的創(chuàng)新”——一款基于熱成形聚碳酸酯（PC）薄膜（由Makrofol系列制成）和PC混合薄膜（由Bayfol系列制成）的柔觸薄膜系統(tǒng)。在經(jīng)由柔觸涂料（Bayhydur和Bayhydrol）涂裝后，能夠?qū)崿F(xiàn)柔觸“用戶界面”的低成本生產(chǎn)。該薄膜采用高壓成形（HPF）技術(shù)形成所需的形狀，在沖壓后，還可與熱塑性塑料一同進(jìn)行后注塑。其優(yōu)勢在于，用戶無須在柔觸薄膜應(yīng)用期間使用涂料生產(chǎn)線，從而避免了大量廢料的產(chǎn)生，高效的制造工藝能夠大大縮短生產(chǎn)周期。此外，在此類智能薄膜的反面還可進(jìn)行引人注目的裝飾。據(jù)介紹，拜耳將很快能夠大量提供此類薄膜，就如同創(chuàng)新材料Bayfol Softtouch與Makrofol Softtouch能以工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)制造一樣。據(jù)說，采用該技術(shù)的柔觸部件能夠持久地保持美麗的外觀和舒適的觸感。

除汽車制造商外，柔觸薄膜系統(tǒng)還深深吸引著其它的行業(yè)領(lǐng)域。因?yàn)閷τ谀切┎粌H需要外觀美麗還要求觸感舒適的應(yīng)用領(lǐng)域，此類系統(tǒng)均是理想之選。手機(jī)、MP3播放器、電動牙刷、剃須刀和吸塵器把手便是極好的例證。

3、電致發(fā)光薄膜——智能、易于注塑

2006年2月，拜耳在位于德國勒沃庫森的化工園區(qū)中成立了新興的全資子公司Lyttron Technology GmbH。這家公司以Makrofol為基礎(chǔ)材料生產(chǎn)的電致發(fā)光薄膜可滿足環(huán)境燈設(shè)計(jì)的市場需求。此類薄膜在通電時將一直發(fā)光，而該款新式電致發(fā)光薄膜的真正意義在于它們能夠注塑成任何形狀。這為很多行業(yè)，如汽車工業(yè)、手機(jī)、娛樂和建筑業(yè)提供了之前無法實(shí)現(xiàn)的設(shè)計(jì)可能性。它可使汽車儀表板發(fā)出柔和的燈光，分層的燈光既不會散發(fā)熱量，也不會令人感到刺眼。

憑借拜耳的支持，Bree開發(fā)出了采用內(nèi)置發(fā)光薄膜的手提包，從而在2005年引起了市場強(qiáng)烈的轟動效應(yīng)。同年，汽車業(yè)的夢想家Frank R. Rinderknecht所推出的“Rinspeed Senso”概念車也揭開了神秘的面紗，它同樣采用了拜耳材料科技的這一“燈光”技術(shù)。在取得了這些成功之后，Lyttron即將與一系列客戶攜手，共同推出首批具體的項(xiàng)目。電致發(fā)光的“神奇薄膜”預(yù)計(jì)將于2007年春投產(chǎn)。

拜耳創(chuàng)新涂層技術(shù)應(yīng)用解析

應(yīng)用1：采用FIM工藝生產(chǎn)具有裝飾性拋光效果的三維立體部件

在汽車內(nèi)飾件上覆上柔軟觸感的涂層幾乎已成為理所當(dāng)然的事情。其通常的做法是：將具有柔軟觸感的涂層噴涂到三維的、注塑成型的部件表面上。然而，這種做法的最大問題是：常常會造成噴涂面積過大，不僅耗時而且造成極大的浪費(fèi)。此外，由于涂層缺陷而導(dǎo)致的產(chǎn)品不合格率也相對較高。所有這些都意味著對噴涂單元的高成本投資和維修費(fèi)用。

現(xiàn)在，拜耳提出的新的解決方案帶來了極大的成本節(jié)約。其構(gòu)思是：將由Bayhydrol 和Bayhydur聚氨酯原料制成的透明色、黑色、灰色或米色柔觸涂層涂覆到透明的聚碳酸酯或聚碳酸酯合金薄膜上，然后采用薄膜嵌入成型注塑工藝（film insert molding，FIM）將薄膜覆在三維注塑零件的表面上。

據(jù)拜耳的FIM專家Hans Braun介紹，這種方法對于那些正在使用FIM工藝、但還未配備柔觸涂層噴涂裝置或不愿投資該裝置的加工商而言是極為有利的?，F(xiàn)在這些加工商已基本認(rèn)可了這種成卷的、已涂覆有柔觸涂層的薄膜，經(jīng)使用后其效果也令人滿意。即將上市的新型薄膜被命名為“Makrofol Softtouch”和“ Bayfol Softtouch”。

采用FIM工藝和這種新型薄膜生產(chǎn)出的裝飾性三維立體零部件

FIM工藝的過程是：首先采用絲網(wǎng)印刷技術(shù)對塑料薄膜進(jìn)行裝飾性拋光，接著對其塑型、裁減，然后在其后部注入熱塑性樹脂并進(jìn)行加固。這樣便完成了一個高質(zhì)量的、具有裝飾性拋光效果的三維立體部件。據(jù)介紹，拜耳的這種新型柔觸薄膜可以通過高壓成型工藝（high-pressure forming process ，HPF）進(jìn)行冷塑或熱塑，并能夠保持其原有的拋光表面。

Braun介紹說，內(nèi)部測試以及模型優(yōu)化工序表明，經(jīng)上述方法處理的擁有柔觸表面的零部件比采用未上涂層的PC以及PC合金薄膜更耐磨，更能抵抗化學(xué)物質(zhì)，它可以使裝飾后的部件更經(jīng)久耐用。因此這種新型薄膜用于裝飾塑料零件的前景非常廣闊，可被應(yīng)用于汽車內(nèi)飾中的熱通風(fēng)孔、駕駛艙及儀表盤上的零部件。

應(yīng)用2： RIM與注射模塑相結(jié)合的新型模內(nèi)涂層工藝

拜耳開發(fā)出了一種新的涂層工藝，這是模內(nèi)涂層工藝（in-mold coating process，IMC)的一種特殊變化形式。在與其合作伙伴共同進(jìn)行的項(xiàng)目試驗(yàn)中，該工藝取得了令人滿意的效果。其具體過程是：首先在模具的注射型腔中將零件注射成型，然后利用轉(zhuǎn)臺、旋轉(zhuǎn)盤或推臺將零件移至第二個空腔中，并注入雙組分聚氨酯材料，閉合模具進(jìn)行硫化以實(shí)現(xiàn)反應(yīng)注射成型。這樣便可以使注射模塑部件獲得多功能的覆層或裝飾性的表皮層。

拜耳聚碳酸酯業(yè)務(wù)單元的專家Rainer Protte介紹說，注射模塑的過程與雙組分聚氨酯的硫化是同時發(fā)生的，因此該工藝有效地縮短了生產(chǎn)周期。注射模塑工藝與反應(yīng)注射成型的結(jié)合意味著該技術(shù)具有很大的成本節(jié)約潛力，因?yàn)殡p組分聚氨酯系統(tǒng)在熱塑性塑料模具中即可硫化，而無需再用一套模具。該新工藝的另一個優(yōu)點(diǎn)是可以高質(zhì)量地再現(xiàn)表面的精細(xì)顆粒，且質(zhì)量上乘。因此，該技術(shù)在汽車業(yè)、電子工業(yè)的零部件表面涂覆應(yīng)用領(lǐng)域具有很大的發(fā)展?jié)摿Α?/SPAN>

新型模內(nèi)涂層工藝 (IMC)可以為注射成型部件提供裝飾性表面

與分離的噴涂生產(chǎn)線相比，因?yàn)闊o需將注射模塑組件運(yùn)至噴涂線上，因此大大降低了組件被污染或被損壞的可能性，產(chǎn)品不合格率也因此而大大降低。這意味著利用新方法在熱塑性材料基底上進(jìn)行噴涂簡化了物流過程，減少了對空間的占用，以及更低的投資費(fèi)用。另外，由于不會出現(xiàn)超范圍噴涂現(xiàn)象，因此其所節(jié)約的材料成本是相當(dāng)可觀的。與以往建立在生產(chǎn)線上的“開放式”的模內(nèi)噴涂工藝相比，該新型“封閉式”模內(nèi)噴涂工藝在成本方面更具優(yōu)勢。因?yàn)椴捎门f方法時，首先需要在注射模具的空腔表面噴上涂層，以使空腔內(nèi)充滿熔化物。由于需要不斷連續(xù)地進(jìn)行噴涂和注射模塑，因此周期也變得更長。

拜耳的涂料、粘合劑及密封膠業(yè)務(wù)單元的涂層專家Torsten Pohl說，在汽車內(nèi)飾部件的應(yīng)用方面，這種新型的模內(nèi)噴涂工藝可以對小型工具箱的擋板、儀表板、一些精加工的附加部件等進(jìn)行表面裝飾性處理。當(dāng)經(jīng)過薄膜嵌入注塑（Film Insert Molding，FIM）加工后，還可制成極富光澤的裝飾性表面。其它可應(yīng)用該工藝的部件還包括：上過涂層的儀表板和反光鏡外殼。

據(jù)介紹，新工藝中使用的雙組分聚氨酯涂層是基于拜耳的Desmodur 和 Desmophen等生產(chǎn)的低粘度系統(tǒng)。它們可以迅速硫化，易于粉碎，能夠很好地與Desmopan熱塑性聚氨酯材料、?？寺【厶妓狨ヒ约案鞣N各樣的PC合金，如Bayblend和Makroblend等相粘著。除此以外，這種涂層不含有任何溶劑，因此最大程度地降低了排放量。

同樣地，拜耳還采用低排量的聚氨酯原料Crelan 和Bayflex，利用該新型模內(nèi)涂層工藝在注射成型部件的基底上涂上至少厚1mm的裝飾性聚氨酯層，從而使塑件表面具有舒適的觸感和迷人的外表。據(jù)介紹，通常應(yīng)在原料中使用脂肪族異氰酸酯，因?yàn)樗鼙ＷC不褪色的聚氨酯系統(tǒng)不會變黃。拜耳聚氨酯業(yè)務(wù)單元RRIM團(tuán)隊(duì)的開發(fā)人員Andreas Klein解釋說：“由于耐光性能好，因此我們可以生產(chǎn)出淺色的RIM表皮，從而能夠滿足消費(fèi)者對汽車內(nèi)飾明亮色彩的需求?！北M管目前該團(tuán)隊(duì)主要集中于小型部件裝飾表皮的研究上，但他們表示該技術(shù)在大型組件如扶手、門鑲條等部件的裝飾表皮應(yīng)用方面也同樣具有很大的潛力。而為中央控制臺提供涂有防滑拋光的碟子則是另一類可能的潛在應(yīng)用領(lǐng)域。據(jù)說這種表皮還可減輕由于塑料零件互相摩擦所造成的刺耳難聽的噪音。

應(yīng)用3：用于復(fù)雜部件的聚氨酯噴涂系統(tǒng)

通過與德國棱鏡技術(shù)產(chǎn)品有限公司Overath共同合作，拜耳用其Multitec聚氨酯噴涂系統(tǒng)開發(fā)出了車頂蓬、擋泥板、儀表盤以及車門內(nèi)裝飾襯板的模型。其中開發(fā)出的車頂蓬是專為警車而研制的，它能夠容納車頂燈和擴(kuò)音器設(shè)備。拜耳的聚氨酯專家Marc Schütze先生強(qiáng)調(diào)說：“Multitec短纖維聚氨酯噴涂系統(tǒng)可以大大降低如警車頂蓬這樣的模型制品的生產(chǎn)成本，即便在中小批量生產(chǎn)中也是如此?！?/SPAN>

Multitec短纖維噴涂聚氨酯系統(tǒng)可用于生產(chǎn)各種高度復(fù)雜的部件

據(jù)Marc Schütze先生介紹，根據(jù)汽車部件的不同要求，可以采取不同的處理方法。例如對于擋泥板而言，采用的是傳統(tǒng)的涂層方法進(jìn)行A類拋光處理，而對于頂蓬，則采用具有獨(dú)創(chuàng)金屬效果的凝膠涂層進(jìn)行拋光。

在這些產(chǎn)品模型的開發(fā)中，首先將來自德國Halberstedt的Harzlack有限公司的無苯乙烯凝膠涂層涂于模型上，然后無需閃蒸便緊接著將玻璃纖維增強(qiáng)的Multitec聚氨酯噴涂系統(tǒng)涂在模型上。由于兩種涂層都含有活性聚氨酯，因此確保了彼此之間的緊密粘合，這種方式進(jìn)一步降低了閃耀的金屬部件的生產(chǎn)成本。

使用了Multitec聚氨酯噴涂系統(tǒng)開發(fā)出的另一模型是設(shè)計(jì)大膽新穎的儀表盤。在該儀表盤的開發(fā)過程中采用了Prisma提供的技術(shù)。首先，在這個模型上使用了凝膠涂層，并用Multitec聚氨酯噴涂系統(tǒng)加以強(qiáng)化 ；然后取下儀表盤，由德國K?nig Lackierfachbetrieb Dessau有限公司為其進(jìn)行噴涂，最終使其外觀具有皮質(zhì)質(zhì)感，同時還為其加裝了特別的手柄。

據(jù)介紹，Multitec聚氨酯噴涂系統(tǒng)的主要成分是異氰酸酯和兩種多羥基化合物，它可以實(shí)現(xiàn)各種不同的反應(yīng)速度。當(dāng)該聚氨酯系統(tǒng)被噴涂在帶有切割玻璃纖維的敞口鑄型部件上時，無須退火，僅短短幾分鐘部件即可硬化，且硬度可得到增強(qiáng)，穩(wěn)定性也更好。由于無須退火，因此與傳統(tǒng)的利用玻璃纖維強(qiáng)化塑料的生產(chǎn)方法相比，Multitec聚氨酯噴涂系統(tǒng)更加節(jié)能，且在所有配件的生產(chǎn)過程中都無須添加苯乙烯以及任何溶劑。這也就是說，Multitec聚氨酯噴涂系統(tǒng)在“經(jīng)濟(jì)性與生態(tài)性”的良好相容方面是一個成功的典范。

（轉(zhuǎn)載）