详述!汽车内外饰设计用涂装材料及其工艺研究进展
前言
汽车涂装材料往往集中了涂料行业的最新技术和前沿应用,被视为衡量一个国家涂料水平的重要指标。改革开放以来,我国的汽车涂料水平逐渐与世界接轨,汽车涂料市场日趋繁荣,但距离国际先进水平仍然有较大差距。我国已是世界上汽车产销量最大、竞争最为激烈的市场,汽车涂料及其工艺直接决定消费者对汽车的审美和使用体验。
为满足消费者日益多元化和个性化的要求,各汽车厂商纷纷加大了对汽车内外饰设计用涂装材料及工艺的研究。本文通过对该领域研究现状及趋势的梳理和分析,把握了汽车内外饰涂装材料及工艺的自身特点和内在规律,总结了当前存在的问题及原因,并结合近年来涌现出的涂装新材料和新工艺,阐述了未来满足汽车内外饰涂装设计应用要求的发展方向。
汽车内外饰设计用涂装材料
由于汽车内外饰涂装基材的不同,使得内外饰涂装材料的类型和特征存在较大差异,因此以下从内饰和外饰两方面展开涂装材料的介绍。
汽车内饰设计用涂装材料
现代汽车内饰用基材的材料类型丰富,包括塑料、金属、皮革、木材等。各种基材的材料属性和适用范围都存在差异,对内饰设计用涂装材料的选择也大不相同,需要结合基材特点来灵活选择。以适用范围最广的塑料为例,该材料质轻且易加工,有较好的外观装饰效果和理化性能,受到广大汽车设计人员的青睐。
其中ABS塑料常用于制造仪表板及其元件、转向柱外套、扶手等,聚氯乙烯塑料多用于制造侧板、顶篷、地毯和窗框等,聚丙烯塑料被用于制造门内板、空调出口、扬声器等。但塑料本身存在一些固有缺陷,如耐候性差。因此,要考虑通过喷涂恰当的涂装材料来实现对塑料的保护,避免其直接受到外部腐蚀,并保证喷涂后的塑料具有良好的光泽度和触感等视触觉效果。
所以,汽车内饰涂装材料不但要有一般涂料的耐腐蚀能力,还要拥有漂亮的外观和柔顺的手感来提高汽车产品的使用体验。下面介绍一些常见的内饰设计用涂料。
聚氨酯涂料
聚氨酯全称为聚氨基甲酸酯,分为双组分聚氨酯涂料和单组分聚氨酯涂料。其中单组分聚氨酯涂料的性能没有双组分聚氨酯涂料全面,难以适应汽车行业的高要求,而双组分聚氨酯涂料具有机械性能优良、固体含量较高、涂膜美观、装饰性能好等特性,这些综合因素使得双组分聚氨酯涂料在汽车内饰涂料市场占据主要位置。
如今大部分使用的双组分聚氨酯涂料都为溶剂型,但溶剂型聚酯氨对环境的污染过大,这使得更为环保的水性聚氨酯涂料日益受到青睐。双组分水性聚氨酯涂料不但具有一般聚氨酯涂料的特性,还具有良好的柔韧性和耐擦洗性,其耐溶剂性能也已经达到溶剂型柔感涂料的水平,更能实现从橡胶到丝绒的丰富表面触感。
因此,该涂料成为汽车内饰设计涂装材料的首选。朱林宗对原本水性聚氨酯涂料配方进行改进,制得具有良好光泽、丰满度、触感和鲜映性的水性聚氨酯涂料。该涂料用于ABS塑料内饰件上,可使汽车内饰具有更加优良的外观和触感。
丙烯酸涂料
丙烯酸涂料是在传统的丙烯酸树脂基础上,加入氯磺化聚乙烯橡胶、耐候颜填料和耐候添加剂等,经先进工艺制备而成的单组分自干性耐候防腐涂料,具有耐候性能好、防腐性能优、装饰性能强和便于施工等特点,非常适用于汽车内饰涂装。由于其基本性能优良,以丙烯酸为基体的各种改进水性涂料研究取得了较多进展。例如万雪期等制作的水性含氟丙烯酸涂料涂膜,优化了丙烯酸的耐沾污性能。成绵江研制的石墨烯水性丙烯酸涂料,改善了水性丙烯酸的防腐蚀能力。
陈鑫研发的纳米氧化锌改性水性丙烯酸涂料拥有优异的抗紫外线和抗菌能力,且该材料涂层的拉伸强度、耐候性、硬度和耐磨擦性都有所增强。胡梦改进的水性丙烯酸具有施工方便、价格低廉、光泽度和硬度高、防腐性能优异的特点。M. L. Nobel 等制备的水性纳米复合材料具有良好的环保性能和固化膜刚度。以上研究聚焦于水性丙烯酸涂料的改进,而旨在提高环保性和涂装性的非水性丙烯酸涂料也受到了研究者的重视,如韩小可制做的高固含量羟基丙烯酸涂料,提高了非水性丙烯酸的环保性能和涂装性能。
上述改进丙烯酸涂料的各项性能均可很好地适用于汽车内饰件的主要基材及其工艺要求,对增强汽车内饰设计的装饰性和亲和力颇有助益。
氟碳涂料
氟碳涂料是指以氟碳树脂为主要成膜物质的涂料,由于氟碳树脂中C—F键的键能大,使得其具有良好的耐候性、耐热性、耐低温性、耐化学药品性和低摩擦性,因此在汽车内外饰涂装领域具有非常广泛的应用。
杨景花制备了纳米二氧化钛改性氟碳涂料,该材料的漆膜稳定性良好,具有很强的光催化和自清洁能力,其涂层附着、耐洗刷、抗老化和耐盐雾等性能都明显得到提升,并可自行分解从内饰件上挥发的有机物。潘云飞等制做的新型高固体份常温固化FPVE氟碳涂料具有优异的防腐能力和鲜映性,适用于常接触和需要较好外观视觉效果且受光充足的内饰基材的表面喷涂。
改进氟碳涂料的水性氟碳漆的产品目前还不成熟,其保光性和硬度比溶剂型氟碳涂料差很多。但环保是大势所趋,且水性氟碳涂料具有超强的耐候性和耐腐蚀性,可被用作长效免维护的外用涂料,上述特性使其成为当前水性涂料改进研究的热点之一。
其中吕钊等[14]制作的水性氟碳面漆状态稳定,耐候性能良好并可常温固化,对合金材质的内饰件涂装有显著效果。高洁[15]制备的水性碳纳米复合溶剂型氟碳涂料具有良好的耐腐蚀、稳定和耐冲击性能,适用于合金和塑料内饰件的表面涂装。
汽车外饰设计用涂装材料
汽车外饰的涂装直接影响消费者对整车外观的视觉评价,是汽车外饰设计的重要考量因素。汽车外饰涂料不同于内饰涂料之处在于,它喷涂附着的基材形状单一且面积较大,没有内饰材料形状的琐细与繁杂性,一般会根据喷涂工艺的施工工序阶段采用针对性的不同喷涂材料。因此,以下汽车外饰设计用涂装材料按施工工序来予以介绍....
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