模內鏡面噴漆技術最新進展-----無流掛噴漆，生產周期不到一分鐘

鏡面噴漆的內外飾零件——注塑生產商經常會接到汽車行業和其它設計主導領域提出的這個要求。鏡面高光黑漆零件以及帶有清漆的高質感立體深度效果的外觀零件已成發展趨勢。另外，市場對高抗劃、抗UV以及耐鹽漬和特定化學品的塑料零件的需求也在增長。

標致3008是世界上首款采用創新性A柱飾板的量產SUV。長度超過一米的A柱飾板包含四個零件，其中兩個帶TPE密封元件的零件采用了一次注塑成型方法。另外兩個外觀零件采用了模具內鏡面反應性澆涂工藝。

在這種背景下，瑞士汽車供應商Weidplas數年前就開始探討到底什么生產工藝能夠經濟地生產滿足這些要求且品質一流的零件。Weidplas母公司Techniplas創新及技術副總裁Steffen Reuter記得，特別是關于鏡面噴漆，“那個時候，人們習慣使用傳統注塑方法生產零件，隨后對零件進行預處理以去除脫模劑殘留，然后再進行濕式噴涂。由于我們既缺乏必要的設備，也沒有實踐經驗，因此我們特地參加了K展，去搜尋替代方案?！盬eidplas團隊在一個展位上找到了答案，這個展位上的演示部件正是在旋轉注塑模板內用反應性聚脲漆澆涂的方法制造出來的。

來自克勞斯瑪菲的新興ColorForm技術，是一種采用Panadur油漆系統進行雙組分澆涂的注塑成型工藝，對于Steffen Reuter而言，它代表了正確的方向?！拔覀児澥×送顿Y新的濕式噴漆系統、復雜烘干工藝的成本，同時避免了因油漆流掛和表面橘皮造成的高次品率。”與油漆生產商Panadur協作，這家隸屬于克勞斯瑪菲的注塑成型工藝開發企業已與技術精湛的旋轉板模生產商 Hofmannc創新集團在展會上達成了合作協議。

這種強強聯合隨后就促成了該工藝的首次連續應用。在Steffen Reuter團隊的促進下，該工藝比原先設想的更為出色，特別是在自動化和加工周期方面。Reuter 希望通過全自動生產單元實現高光零件的一步法生產。在2014年制定的技術參數成為注塑成型單元的基礎，并在2016年底開始了標致新SUV3008 A柱飾板的連續生產。

從一開始，就讓Steffen Reuter和他的團隊引以為豪的是：由于采用了旋轉式模板技術，鎖模力為6500KN的小型注塑設備就可以加工1米長的零件。而且讓Weidplas的專家欣喜的是：克勞斯瑪菲所用的Panadur公司的反應性噴漆系統不需要脫模劑和溶劑，并且不需要昂貴的油或氣體去加熱就可瞬間固化。

雙組份油漆的反應固化

一分鐘左右即可生產出可裝車的左右一對A柱飾板的全自動單元令人印象深刻，一些工藝步驟既可以逐步進行，在有些情況下又可同時進行。首先，標致3008的A柱飾板左右件的下半部分和兩個上半部分一步注塑成型，同時，通過第二臺注塑機將TPE密封部分完成注塑包覆成型。然后模具打開并旋轉180°，進入鏡面澆涂模腔，并采用雙組份反應型漆對外觀部件進行鋼琴烤漆澆涂。

與此同時，下一對飾板在另一端的模具內進行注塑成型。模具打開后，六軸機器人取出部件并將它們放在料架上。隨后機器人按預定的程式一一去除澆口并將零件成對組裝。最后，將半成品飾板放到傳送箱中并被轉運到總裝配線上去。

Panadur 公司的涂裝與ColorForm工藝實現了一體化，為高光澤、啞光、深色和淺色效果的部件提供了設計的自由。

在能夠批量穩定地生產合格零件之前，所有的開發合作伙伴必須解決很多細節問題。油漆中納米顆粒的存在使得修改泵體成為必須，以避免進行雙組份油漆噴涂時汽蝕損壞泵體。因為聚脲可以自由流動，所以模具生產商也必須找到密封噴漆模腔的方法。據Panadur公司CEO Thomas Moch博士介紹，“在第一次批量生產時，我們不得不使雙組分聚脲漆保持極高的流體一致性，特別是當面板長度達一米左右，寬度將近3厘米時，另外澆涂厚度僅有0.5毫米。”為了避免氣泡或可見條紋，在噴涂模腔里必須從頂點澆涂。

與濕涂相比的優勢

必須在多胺和異氰酸酯這兩種組分混合后，使雙組分聚脲涂料在噴涂模腔內均勻分布在整個長度上?！叭绻推嵴扯忍?，在噴涂模腔被完全涂滿之前油漆就開始固化了?！?br/>
Steffen Reuter和他的團隊并沒有選擇回避，這展現了塑料加工商Weidplas的實力?！皩崿F比濕式噴涂更快速、更可靠地生產高光零件的夢想是我們強大的動力。我們看到ColorForm工藝與聚脲澆涂相結合的這種新方法有很多優勢，這些優勢主要體現在設計自由度、噴漆質量和工藝工程。在品質方面，它展現了優異的光學效果、耐化學性和更好的機械性能。同時即便在極小的圓角和邊緣處，也可以獲得均勻的噴漆厚度?！?br/>
此外，與濕式噴涂相比，較厚的油漆厚度使得小劃傷通過簡單的拋光打磨即可修復，特別是外飾件。至于工藝技術，幾乎完全自動化的一步法工藝從開始注塑到可裝配零件放到轉運設備上，整個過程不到一分鐘。待噴漆零件無需前處理、無噴漆和烘干系統、無廢氣凈化、不使用溶劑、不需無塵室，也沒有昂貴的二次加工。“然而Colorform工藝和聚脲涂料為設計師提供了更多的設計自由度才是決定性的因素，”Steffen Reuter說。Thomas Moch補充道，“原則上，該工藝同樣也允許不同的油漆厚度，例如在脆弱的邊緣?！?br/>
為設計提供更大自由度的技術

Reuter尤其將設計自由度看作該工藝能夠在市場立足的清晰信號?！半妱踊妥詣玉{駛這兩大趨勢將改變市場。汽車生產商傳統的核心競爭力已不能滿足未來的市場，他們必須為新的趨勢留出空間，如電池續航里程和內外飾設計。”

即便是鏡面金屬表面效果和抗菌表面也可以通過耐受性聚脲來實現。PC+ABS和ASA體系都可以作為基體材料 。

特別是在汽車領域，用聚脲澆涂熱塑性塑料零件具有多種優勢。高光澤表面可以與相鄰的啞光或有紋理的表面形成無縫的銜接。這種表面不僅抗刮傷能力強，耐候性和抗紫外光性能好，并且對各種化學品、汗漬和其它腐蝕性物質不太敏感。另外任意尺寸甚至細微的文字、標牌符號及裝飾性元素作為啞光部分嵌入到高光澤表面。同樣，文字、標牌符號也可做成啞光背景上外凸的高光澤元素?！叭绻氖峭该骰虬胪该骶酆衔镒⑺艹尚停踔凉鈱W效果也可集成到零件上。”克勞斯瑪菲戰略產品管理負責人Jochen  Mitzler介紹道。

Steffen Reuter指出，“如果設計師想進一步挖掘利用塑料加工工藝令人驚嘆的可能性，就必須和我們密切合作?！盧euter也正在考慮澆涂腔體幾何形狀的邊界條件，以便在部件設計過程中給客戶提供重要的參考，Weidplas在它的技術研發中心（TCC）為初步測試和開發項目搭建了一個平臺。

PSA在早期階段已意識到澆涂的優勢

A柱飾板的兩個外觀部分從旋轉模板中出來的時候就帶有鋼琴鏡面高光效果，并且油漆厚度是均勻的，即便在半徑和邊緣處也是如此，良品率幾乎達100%。盡管生產周期不到一分鐘，但這種只在外觀部分噴涂的雙組分油漆脫模后就已經充分固化。飾板背面的部件還在注塑模具內時，就與外觀部件焊接在了一起。每分鐘都有一對由兩部分組成的帶有密封唇邊的零件完成組裝、焊接在一起并裝入裝運箱中。

Steffen Reuter從一開始就支持這個項目，并帶領著背景各異的開發團隊研發出了這種不僅技術巧妙，同時經濟前景廣闊的解決方案。

“不管怎么說，我們的客戶都希望我們可以為汽車內外飾提供更好更具吸引力的外觀零件。對此我們很少收取額外的費用。不過還是獲得了額外的收獲，比如功能集成給負責創新的董事會成員更多壓力。直接注塑單元加工完成的配有指示燈和地面燈并要特別抗刮擦的外后視鏡外殼就是一個很好的實例?！?br/>
 “雙組分反應型涂料因成分的原因，比傳統濕法涂料貴，只有通過工藝優勢才能平衡成本壓力?！?Thomas Moch在總結優勢時說道，“A柱飾板的涂層厚度均勻，脫模以后即呈現鏡面效果。幾乎100%的良品率，不需要二次加工就可放到組裝線上。用克勞斯瑪菲高度自動化的機器人單元和旋轉板模一步法進行生產，使得Weidplas能夠以正常的市場價格，提供功能更好、光學品質更好的成型零件。”Steffen Reuter又為優勢清單添加了一筆，道，“反應型涂料不含溶劑，涂料在注塑模具中時，不會發生過涂現象。并且是一種沒有任何氣體排放的高能效高、環保型工藝?！?br/>
聚脲——瞬間固化，無需催化劑

潛在用戶總是會問，怎么可能這么快，還在模具內就固化而不需要外部加熱。Moch的回答是，“反應型胺基與異氰酸酯基的存在使得主要組分多胺和異氰酸酯的瞬間反應成為可能。我們的聚脲因此可以在熱塑性塑料澆涂后瞬間固化并實現脫模?！?Reuter也表示，他一開始對成品部件是否能夠在不使用脫模劑的情況下，真正很容易脫模表示懷疑。“我們對聚脲涂料在液態下發黏但卻能在瞬間固化，使澆涂部件從模具中脫出時沒有絲毫發黏感到非常驚訝?！?/p>

反應型涂料的兩種組分分別在儲料桶和模具混料頭之間循環。在注塑模具中涂層的雙組分高光澤體系部件的整個生產周期不到一分鐘， A柱飾板上下兩部分零件的切邊和超聲焊接時間也包括在內。

負責模具制造的Hofmann創新集團報告說，配混后聚脲的高流動性極具挑戰。這種雙組分涂料必須以水一樣的粘度泵送到注塑模具的涂布腔中。因此，模具生產商和Weidplas一起合作，共同開發了設計方案，以確保將聚脲無泡沫地分布在腔體內，并且不需要增加鎖模壓力，同時速度足夠快以確保聚脲不會從模具中溢出。“為了實現這個目標，澆涂零件的形狀也必須進行優化，”克勞斯瑪菲的Jochen Mitzler說道。他同時也明確指出，必須逐步獲得不同幾何形狀部件的進一步經驗、收集更多工藝參數。根據Mitzler的說法，“采用反應型涂料進行模內噴漆的潛力如此之大，是值得去完成這個學習積累的步驟的?！?br/>
SteffenReuter大膽預測，這種創新在不久的將來會有變得更加可行?！巴ㄟ^我們新的生產技術，我們很快就能夠生產出看上去像黃銅或青銅的零件。并且可能生產出具有閃光效果、表面抗刮擦性能優良，甚至能抗菌的高品質涂料?！币虼?，進一步的創新已經在研究中。