王增，徐鎮(zhèn)，黃凌玉

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汽車內(nèi)外飾設(shè)計(jì)用涂裝材料及其工藝研究進(jìn)展

王增1a,1b，徐鎮(zhèn)1a，黃凌玉2

（1.南昌大學(xué) a.機(jī)電工程學(xué)院 b.藝術(shù)與設(shè)計(jì)學(xué)院，南昌 330031； 2.南昌航空大學(xué) 藝術(shù)與設(shè)計(jì)學(xué)院，南昌 330063）

汽車保有量的快速增長(zhǎng)使得消費(fèi)者對(duì)汽車內(nèi)外飾設(shè)計(jì)的質(zhì)量要求不斷提高。汽車內(nèi)外飾設(shè)計(jì)用涂裝材料及其工藝作為影響內(nèi)外飾設(shè)計(jì)的重要因素，已經(jīng)成為當(dāng)前涂裝領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。為了更有效把握汽車內(nèi)外飾涂裝材料及工藝的發(fā)展規(guī)律和方向，滿足未來(lái)汽車內(nèi)外飾設(shè)計(jì)的應(yīng)用要求，綜述了近年汽車內(nèi)外飾設(shè)計(jì)用涂裝材料及其工藝的國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展。在涂裝材料方面，梳理了汽車內(nèi)外飾中常用的涂裝材料類型、性能、應(yīng)用特點(diǎn)與不足。重點(diǎn)分析了以聚氨酯、丙烯酸和氟碳為代表的內(nèi)飾涂裝涂料，著重研究了外部底漆、中涂漆和面漆等外飾涂料。在工藝方面，探討了汽車內(nèi)外飾涂裝各工藝的技術(shù)要求及現(xiàn)狀，展望了新工藝的研究動(dòng)態(tài)與前景。隨著環(huán)保政策的日趨嚴(yán)格及環(huán)保意識(shí)的不斷增強(qiáng)，汽車內(nèi)外飾設(shè)計(jì)用涂裝材料逐漸由溶劑型向改性水性型材料發(fā)展，涂裝工藝則由高污染和低效率往綠色化和智能化轉(zhuǎn)變。最后，從有助于增強(qiáng)消費(fèi)者使用體驗(yàn)角度，提出了未來(lái)汽車內(nèi)外飾涂裝材料及其工藝改進(jìn)的主要方向及具體策略。

汽車內(nèi)外飾；涂料；涂裝工藝

汽車涂裝材料往往集中了涂料行業(yè)的最新技術(shù)和前沿應(yīng)用，被視為衡量一個(gè)國(guó)家涂料水平的重要指標(biāo)。改革開放以來(lái)，我國(guó)的汽車涂料水平逐漸與世界接軌，汽車涂料市場(chǎng)日趨繁榮，但距離國(guó)際先進(jìn)水平仍然有較大差距[1-2]。我國(guó)已是世界上汽車產(chǎn)銷量最大、競(jìng)爭(zhēng)最為激烈的市場(chǎng)，汽車涂料及其工藝直接決定消費(fèi)者對(duì)汽車的審美和使用體驗(yàn)。為滿足消費(fèi)者日益多元化和個(gè)性化的要求，各汽車廠商紛紛加大了對(duì)汽車內(nèi)外飾設(shè)計(jì)用涂裝材料及工藝的研究。本文通過(guò)對(duì)該領(lǐng)域研究現(xiàn)狀及趨勢(shì)的梳理和分析，把握了汽車內(nèi)外飾涂裝材料及工藝的自身特點(diǎn)和內(nèi)在規(guī)律，總結(jié)了當(dāng)前存在的問(wèn)題及原因，并結(jié)合近年來(lái)涌現(xiàn)出的涂裝新材料和新工藝，闡述了未來(lái)滿足汽車內(nèi)外飾涂裝設(shè)計(jì)應(yīng)用要求的發(fā)展方向。

1 汽車內(nèi)外飾設(shè)計(jì)用涂裝材料

由于汽車內(nèi)外飾涂裝基材的不同，使得內(nèi)外飾涂裝材料的類型和特征存在較大差異，因此本文從內(nèi)飾和外飾兩方面展開涂裝材料的介紹。

1.1 汽車內(nèi)飾設(shè)計(jì)用涂裝材料

現(xiàn)代汽車內(nèi)飾用基材的材料類型豐富，包括塑料、金屬、皮革、木材等。各種基材的材料屬性和適用范圍都存在差異，對(duì)內(nèi)飾設(shè)計(jì)用涂裝材料的選擇也大不相同，需要結(jié)合基材特點(diǎn)來(lái)靈活選擇。以適用范圍最廣的塑料為例，該材料質(zhì)輕且易加工，有較好的外觀裝飾效果和理化性能，受到廣大汽車設(shè)計(jì)人員的青睞。其中ABS塑料常用于制造儀表板及其元件、轉(zhuǎn)向柱外套、扶手等，聚氯乙烯塑料多用于制造側(cè)板、頂篷、地毯和窗框等，聚丙烯塑料被用于制造門內(nèi)板、空調(diào)出口、揚(yáng)聲器等。但塑料本身存在一些固有缺陷，如耐候性差。因此，要考慮通過(guò)噴涂恰當(dāng)?shù)耐垦b材料來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)塑料的保護(hù)，避免其直接受到外部腐蝕，并保證噴涂后的塑料具有良好的光澤度和觸感等視觸覺(jué)效果。所以，汽車內(nèi)飾涂裝材料不但要有一般涂料的耐腐蝕能力，還要擁有漂亮的外觀和柔順的手感來(lái)提高汽車產(chǎn)品的使用體驗(yàn)。下面介紹一些常見的內(nèi)飾設(shè)計(jì)用涂料。

1.1.1 聚氨酯涂料

聚氨酯全稱為聚氨基甲酸酯，分為雙組分聚氨酯涂料和單組分聚氨酯涂料。其中單組分聚氨酯涂料的性能沒(méi)有雙組分聚氨酯涂料全面，難以適應(yīng)汽車行業(yè)的高要求，而雙組分聚氨酯涂料具有機(jī)械性能優(yōu)良、固體含量較高、涂膜美觀、裝飾性能好等特性，這些綜合因素使得雙組分聚氨酯涂料在汽車內(nèi)飾涂料市場(chǎng)占據(jù)主要位置。如今大部分使用的雙組分聚氨酯涂料都為溶劑型，但溶劑型聚酯氨對(duì)環(huán)境的污染過(guò)大，這使得更為環(huán)保的水性聚氨酯涂料日益受到青睞。雙組分水性聚氨酯涂料不但具有一般聚氨酯涂料的特性，還具有良好的柔韌性和耐擦洗性[3]，其耐溶劑性能也已經(jīng)達(dá)到溶劑型柔感涂料的水平[4]，更能實(shí)現(xiàn)從橡膠到絲絨的豐富表面觸感。因此，該涂料成為汽車內(nèi)飾設(shè)計(jì)涂裝材料的首選。朱林宗[5]對(duì)原本水性聚氨酯涂料配方進(jìn)行改進(jìn)，制得具有良好光澤、豐滿度、觸感和鮮映性的水性聚氨酯涂料。該涂料用于ABS塑料內(nèi)飾件上，可使汽車內(nèi)飾具有更加優(yōu)良的外觀和觸感。

1.1.2 丙烯酸涂料

丙烯酸涂料是在傳統(tǒng)的丙烯酸樹脂基礎(chǔ)上，加入氯磺化聚乙烯橡膠、耐候顏填料和耐候添加劑等，經(jīng)先進(jìn)工藝制備而成的單組分自干性耐候防腐涂料，具有耐候性能好、防腐性能優(yōu)、裝飾性能強(qiáng)和便于施工等特點(diǎn)，非常適用于汽車內(nèi)飾涂裝。由于其基本性能優(yōu)良，以丙烯酸為基體的各種改進(jìn)水性涂料研究取得了較多進(jìn)展。例如萬(wàn)雪期等[6]制作的水性含氟丙烯酸涂料涂膜，優(yōu)化了丙烯酸的耐沾污性能。成綿江[7]研制的石墨烯水性丙烯酸涂料，改善了水性丙烯酸的防腐蝕能力。陳鑫[8]研發(fā)的納米氧化鋅改性水性丙烯酸涂料擁有優(yōu)異的抗紫外線和抗菌能力，且該材料涂層的拉伸強(qiáng)度、耐候性、硬度和耐磨擦性都有所增強(qiáng)。胡夢(mèng)[9]改進(jìn)的水性丙烯酸具有施工方便、價(jià)格低廉、光澤度和硬度高、防腐性能優(yōu)異的特點(diǎn)。M. L. Nobel 等[10]制備的水性納米復(fù)合材料具有良好的環(huán)保性能和固化膜剛度。以上研究聚焦于水性丙烯酸涂料的改進(jìn)，而旨在提高環(huán)保性和涂裝性的非水性丙烯酸涂料也受到了研究者的重視，如韓小可[11]制做的高固含量羥基丙烯酸涂料，提高了非水性丙烯酸的環(huán)保性能和涂裝性能。

上述改進(jìn)丙烯酸涂料的各項(xiàng)性能均可很好地適用于汽車內(nèi)飾件的主要基材及其工藝要求，對(duì)增強(qiáng)汽車內(nèi)飾設(shè)計(jì)的裝飾性和親和力頗有助益。

1.1.3 氟碳涂料

氟碳涂料是指以氟碳樹脂為主要成膜物質(zhì)的涂料，由于氟碳樹脂中C—F鍵的鍵能大，使得其具有良好的耐候性、耐熱性、耐低溫性、耐化學(xué)藥品性和低摩擦性，因此在汽車內(nèi)外飾涂裝領(lǐng)域具有非常廣泛的應(yīng)用。楊景花[12]制備了納米二氧化鈦改性氟碳涂料，該材料的漆膜穩(wěn)定性良好，具有很強(qiáng)的光催化和自清潔能力，其涂層附著、耐洗刷、抗老化和耐鹽霧等性能都明顯得到提升，并可自行分解從內(nèi)飾件上揮發(fā)的有機(jī)物。潘云飛等[13]制做的新型高固體份常溫固化FPVE氟碳涂料具有優(yōu)異的防腐能力和鮮映性，適用于常接觸和需要較好外觀視覺(jué)效果且受光充足的內(nèi)飾基材的表面噴涂。

改進(jìn)氟碳涂料的水性氟碳漆的產(chǎn)品目前還不成熟，其保光性和硬度比溶劑型氟碳涂料差很多。但環(huán)保是大勢(shì)所趨，且水性氟碳涂料具有超強(qiáng)的耐候性和耐腐蝕性，可被用作長(zhǎng)效免維護(hù)的外用涂料，上述特性使其成為當(dāng)前水性涂料改進(jìn)研究的熱點(diǎn)之一。其中呂釗等[14]制作的水性氟碳面漆狀態(tài)穩(wěn)定，耐候性能良好并可常溫固化，對(duì)合金材質(zhì)的內(nèi)飾件涂裝有顯著效果。高潔[15]制備的水性碳納米復(fù)合溶劑型氟碳涂料具有良好的耐腐蝕、穩(wěn)定和耐沖擊性能，適用于合金和塑料內(nèi)飾件的表面涂裝。

1.2 汽車外飾設(shè)計(jì)用涂裝材料

汽車外飾的涂裝直接影響消費(fèi)者對(duì)整車外觀的視覺(jué)評(píng)價(jià)，是汽車外飾設(shè)計(jì)的重要考量因素。汽車外飾涂料不同于內(nèi)飾涂料之處在于，它噴涂附著的基材形狀單一且面積較大，沒(méi)有內(nèi)飾材料形狀的瑣細(xì)與繁雜性，一般會(huì)根據(jù)噴涂工藝的施工工序階段采用針對(duì)性的不同噴涂材料。因此，以下汽車外飾設(shè)計(jì)用涂裝材料按施工工序來(lái)予以介紹，包括汽車底漆、汽車中涂漆、汽車面漆三部分內(nèi)容。

1.2.1 汽車外部底漆

汽車底漆作為汽車外部基材表面噴涂的第一道漆，可形成保護(hù)基材的第一層漆膜。在性能要求上，除了需要與底材間具備足夠的附著力，與中涂漆或面漆間具備良好的兼容性及粘合力，還需擁有優(yōu)良的成膜性、防銹性、防腐性、耐鹽霧品性和環(huán)保性。研究者們已經(jīng)在這些性能方面進(jìn)行了卓有成效的探索，實(shí) 現(xiàn)了對(duì)底漆的材料改良。譚振等[16]研制的環(huán)保型汽車用水性環(huán)氧樹脂底漆有良好的成膜性能和環(huán)保性能。張紅素[17]制備的新型丙烯酸汽車底漆自動(dòng)沉積涂料具有良好的環(huán)保、耐鹽霧和防銹性能。周榮華等[18]制成的一次性直接噴涂汽車用聚丙烯塑料底漆具有耐腐性和耐鹽霧性能。王慶軍[19]等研發(fā)的高固體份環(huán)氧底漆具有環(huán)保和耐鹽霧性能。張理等[20]制作的水性雙組分環(huán)氧底漆具有高防腐和防鹽霧性能。

1.2.2 汽車外部中涂漆

汽車中涂漆也稱二道漿，是用于汽車底漆和面漆之間的涂料。在性能要求上，中涂漆需與上下涂層有良好的附著力和結(jié)合力，同時(shí)機(jī)械性能要好，以實(shí)現(xiàn)在特殊情況下保護(hù)面漆，還應(yīng)具有優(yōu)良的填平性和打磨性，以便打磨后能得到平整光滑的表面。目前中涂漆多為溶劑型[21]，由于存在不環(huán)保的固有劣勢(shì)，使得當(dāng)前有關(guān)中涂漆的研究更多集中在水性中涂漆的研發(fā)上。如鄭齊等[22]制備的水性飽和聚酯樹脂中涂漆具有優(yōu)異的填平性和打磨性。黃松[23]用多元醇和多元酸，通過(guò)熔融縮聚合成的飽和聚酯樹脂中涂漆具有很好的綜合性能。沈球旺等[24]以飽和聚酯樹脂A和苯代三聚氰胺甲醛樹脂為主要成膜物制備的中涂漆與底、面漆涂層的兼容性及綜合機(jī)械性能良好。這些新研制的水性中涂漆不但更環(huán)保，且性能更優(yōu)化，還能提高整體外飾涂裝的視覺(jué)效果，可為增強(qiáng)汽車外觀效果提供保證。

1.2.3 汽車外部面漆

汽車外部面漆是汽車外觀成形的最后一步，著重需要具有良好的光滑性、光澤度、透明度、鮮映度和耐候性等性能。為此，眾多研究者們對(duì)這些性能展開了積極研究。其中呂釗等[25]制備的氟碳面漆具有高耐候性和優(yōu)異的光澤度。周樹軍[26]制備的高固含低黏度聚氨酯面漆是使用E-10（叔碳酸縮水甘油脂）合成的聚酯預(yù)聚體改性丙烯酸樹脂，在保持了原有特性的基礎(chǔ)上，改善了丙烯酸樹脂的脆性，提高了汽車面漆的鮮映性和涂膜的力學(xué)性能。翟英雷等[27]用丙烯酸樹脂和三聚氰胺甲醛樹脂制備的面漆性能優(yōu)良且價(jià)格低廉，是追求性價(jià)比的理想面漆涂料。由于高裝飾性汽車面漆對(duì)汽車外部設(shè)計(jì)效果具有極其重要的影響，高裝飾性研究成為當(dāng)前汽車面漆涂裝的主要研究方向。王長(zhǎng)庚[28]研究發(fā)現(xiàn)，高固體份低黏度技術(shù)對(duì)提高汽車外觀裝飾性具有顯著作用，用E-10改性和合理的工藝條件制得的高固體份汽車面漆具有非凡的鮮映性和光澤度，能很好地滿足高檔汽車涂裝。

2 汽車內(nèi)外飾涂裝工藝現(xiàn)狀

汽車內(nèi)外飾的涂裝效果不僅受涂裝材料的影響，還與其涂裝工藝密切相關(guān)。涂裝工藝主要由基底材料表面性質(zhì)和涂料本身決定，由于汽車內(nèi)外飾的基底及涂裝材料存在較大差異，因此本文從內(nèi)飾和外飾兩方面進(jìn)行涂裝工藝分析。

2.1 汽車內(nèi)飾涂裝工藝

涂料附著在基料表面的能力與基料的本身性質(zhì)有著較大聯(lián)系。如今大部分的汽車內(nèi)飾件以塑料為基料，而塑料存在不易附著、濕潤(rùn)性低和易受熱變形等缺陷，因此，其涂裝工藝第一步是塑料表面的前處理，然后才是底漆和面漆涂裝。

2.1.1 塑料件表面前處理

塑料表面前處理的方法有溶劑處理法、化學(xué)處理法、等離子表面處理法和電暈處理法等[2]。其中溶劑處理法適用于形狀復(fù)雜的聚烯烴塑料材料，經(jīng)溶劑處理的聚烯烴表面粗糙度和潤(rùn)濕性有所改善，有助于形成具有獨(dú)特表面紋理的內(nèi)飾件以優(yōu)化外觀視覺(jué)效果[29]?；瘜W(xué)處理法適用于聚乙烯、聚苯乙烯和ABS樹脂，趙秋容等[30]通過(guò)在ABS塑料上進(jìn)行化學(xué)處理，使ABS塑料的粗糙度和潤(rùn)濕性都有較大改善。等離子表面處理法適用于聚乙烯復(fù)合塑料，劉楊等[31]利用低溫等離子技術(shù)對(duì)聚乙烯復(fù)合塑料進(jìn)行表面處理，使塑料表面粘合質(zhì)量得到改善，涂料更易于粘附。電暈處理法適用于塑料薄膜的表面處理，黃亞男[32]使用電暈處理聚丙烯塑料，改善了塑料薄膜的潤(rùn)濕性，并提高了表面粗糙度，除了讓涂料更易于粘附在塑料表面，還有助于設(shè)計(jì)出具有粗糙手感的內(nèi)飾件。

內(nèi)飾塑料件的表面前處理工藝與汽車內(nèi)飾設(shè)計(jì)有著密切的聯(lián)系，經(jīng)該工藝處理后，消費(fèi)者在接觸內(nèi)飾件時(shí)的手部觸感體驗(yàn)和操作舒適度將更好，汽車內(nèi)飾也會(huì)形成良好的外觀效果。

2.1.2 底、面漆涂裝

內(nèi)飾件基材經(jīng)前處理后，一般需在待噴涂部位噴上合適厚度的底漆，以保護(hù)表面不受污染，并增強(qiáng)面漆在內(nèi)飾件表面的粘合力。面漆噴涂工藝則要求在底漆表面噴涂1—3層面漆，以使汽車內(nèi)飾件具有理想的色彩、質(zhì)感和平整光滑的表面外觀。需要注意的是，某些特殊塑料基底材料不需要進(jìn)行底漆噴涂，例如以ABS塑料為基材的汽車內(nèi)飾件在用溶劑將表面進(jìn)行清洗后，可直接噴涂面漆。

目前，汽車內(nèi)飾件底漆的涂裝方法包括電泳涂裝、噴涂、刷涂、浸涂等，由于電泳涂裝更具有環(huán)保性，當(dāng)前汽車內(nèi)飾件的底漆噴涂使用較多的為電泳涂裝[33]，其具有涂裝效率高、涂膜質(zhì)量好的特點(diǎn)。面漆涂裝主要有手工空氣噴涂和自動(dòng)靜電噴涂。手工空氣噴涂具有涂層均勻和涂膜平滑美觀的特點(diǎn)，但是其涂料消耗大、生產(chǎn)效率低且施工環(huán)境差，而自動(dòng)靜電噴涂的涂料利用率高、生產(chǎn)效率高和施工環(huán)境好，因此研究者對(duì)于自動(dòng)靜電噴涂的研究更深入。如趙培[34]巧妙地利用了自動(dòng)靜電噴涂的涂飾質(zhì)量好、涂料利用率和效率高的特點(diǎn)，將噴霧粒子更好地沉積到塑料表面。韓鴻志[35]結(jié)合自動(dòng)靜電噴涂涂料霧化機(jī)理、噴涂參數(shù)優(yōu)化和軌跡規(guī)劃開發(fā)出的汽車涂裝工藝，實(shí)現(xiàn)了商用車車身噴涂的高品質(zhì)化。

2.2 汽車外飾涂裝工藝

汽車外飾涂裝工藝集中體現(xiàn)在車身涂裝。由于汽車車身大部分以鋼材為主，在鋼材制造過(guò)程中會(huì)粘上油污、灰塵并銹蝕，因此汽車外飾涂裝工藝第一步是涂裝前金屬表面的處理。完成前處理后，先通過(guò)電沉積工藝在外飾件基材表面鍍上防腐和防銹層，緊接著噴涂密封劑，最后，噴涂包含底涂層和透明涂層的面漆。此時(shí)，通過(guò)該工藝流程的完成，概念設(shè)計(jì)時(shí)的色彩、質(zhì)感、光澤度、光滑度和鮮映性等汽車外飾效果將得以完整展現(xiàn)。

2.2.1 前處理

汽車外飾涂裝的前處理工藝是先進(jìn)行基材的表面清潔，再通過(guò)脫脂、表面調(diào)節(jié)和磷化處理三個(gè)液體浸漬工藝去除焊接殘留物[36]。脫脂工藝是將基材浸漬在有機(jī)溶液中去除沖壓過(guò)程中遺留的表面油污。表面調(diào)節(jié)工藝是先在基材表面產(chǎn)生晶體生長(zhǎng)的成核點(diǎn)位磷酸鹽，以增加金屬表面上結(jié)晶核的數(shù)量，再通過(guò)增強(qiáng)后續(xù)磷酸序列的鍵合機(jī)制，使得游離酸蝕刻表面并釋放氫，最終以金屬磷酸鹽離子結(jié)晶形式沉淀在表面上，去除自然氧化膜。磷化處理采用惰性金屬磷酸鹽層工藝，加強(qiáng)了基底表面的耐腐蝕性[37]，在清潔和制備的金屬表面上沉積薄而致密的均勻轉(zhuǎn)換層，實(shí)現(xiàn)重新附著一層適合粘結(jié)的氧化膜，以提高基材的粘結(jié)性。

2.2.2 電沉積工藝

經(jīng)過(guò)前處理后，電沉積工藝用于在基材表面鍍一層保護(hù)基材不被磨損和腐蝕的沉積層。近年來(lái)，眾多學(xué)者聚焦于該工藝的改進(jìn)研究。如李智等[38]研發(fā)了一種CeO2納米粒子金屬陶瓷復(fù)合電沉積工藝，該工藝可提高沉積層的耐磨和耐腐蝕性能。王云強(qiáng)[39]研究出的超臨界石墨烯脈沖復(fù)合電沉積工藝可在金屬基材表面形成耐磨性能優(yōu)良的石墨烯沉積層。范暉等[40]通過(guò)對(duì)射流電沉積工藝進(jìn)行優(yōu)化，使得金屬基材表面沉積層的微觀結(jié)構(gòu)逐漸致密，從而增強(qiáng)基材的耐磨性。

2.2.3 防銹工藝

防銹工藝是一種在電沉積工藝基礎(chǔ)上采取的非基材表面噴涂工藝，具體為使用聚氯乙烯和聚酯氨等密封劑進(jìn)行接縫密封，以防止金屬基材銹蝕。當(dāng)前，密封劑主要應(yīng)用在門、行李箱、擋板、金屬部件及輪胎等結(jié)構(gòu)的接縫處，以避免空氣和水進(jìn)入內(nèi)部，腐蝕基材。除了防銹，在最新有關(guān)密封劑的研究中，聚氯乙烯和聚酯氨作為阻尼涂層的密封劑被嘗試用于車身底部區(qū)域，用于防噪和減震。王丙龍等[41]以丙二醇和甘油為混合起始劑，合成一種新型汽車密封劑用聚醚多元醇，這種聚醚多元醇反應(yīng)活性更穩(wěn)定，并可與二苯基甲烷二異氰酸酯反應(yīng)合成聚氨酯預(yù)聚體密封劑。該密封劑具有優(yōu)良的防噪和減震性能，能為消費(fèi)者提供更為舒適的乘車環(huán)境。

2.2.4 面漆工藝

面漆工藝是汽車外飾涂裝工藝的最后一步，該工藝一般采用濕碰濕法，在短暫閃蒸后將透明涂料噴涂到底涂層，然后在烘箱中將涂料固化。該工藝過(guò)程往往會(huì)由于設(shè)備故障、金屬表面性質(zhì)和工藝流程的問(wèn)題造成面漆出現(xiàn)表面縮孔、桔皮和起泡等外觀缺陷。濕碰濕法需要專用的空氣處理系統(tǒng)，其過(guò)濾和涂層設(shè)備特性決定了涂層操作的整體效率和涂層質(zhì)量。因此，有研究者從設(shè)備優(yōu)化角度展開了面漆工藝優(yōu)化的研究。如張殿平等[42]通過(guò)一系列實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證在輕卡涂裝線上出現(xiàn)面漆縮孔是由于壓縮空氣氣管老化和打磨設(shè)備潤(rùn)滑不夠造成的，并從改進(jìn)工藝和管理流程角度提出了解決類似問(wèn)題的思路。結(jié)合金屬表面性質(zhì)來(lái)改進(jìn)面漆工藝具有顯著效果。劉士海[43]通過(guò)分析面漆橘皮的產(chǎn)生機(jī)理，發(fā)現(xiàn)鋼板粗糙度和車身面漆橘皮的產(chǎn)生存在重要關(guān)聯(lián)，并進(jìn)一步提出可以從金屬色漆的膜厚、黏度以及慢干流平劑的補(bǔ)加量等方面防止出現(xiàn)橘皮。工藝流程的優(yōu)化對(duì)面漆工藝的優(yōu)化也具有重要意義，其中劉漢功[44]通過(guò)分析閃干時(shí)間、漆膜厚度、溶劑揮發(fā)量等因素，查找并歸納了水性雙組分聚氨酯面漆起泡的原因。這些研究表明，通過(guò)上述面漆工藝的改良，可有效預(yù)防面漆噴涂時(shí)易形成的缺陷，提高汽車面漆涂膜的外觀裝飾性能，為汽車外飾設(shè)計(jì)涂裝工藝的持續(xù)優(yōu)化提供方向。

3 汽車內(nèi)外部設(shè)計(jì)用涂料和工藝的發(fā)展趨勢(shì)

3.1 汽車內(nèi)外飾設(shè)計(jì)用涂料的發(fā)展趨勢(shì)

溶劑型涂料在涂裝時(shí)不可避免地會(huì)產(chǎn)生大量的VOC污染，而目前政府環(huán)保政策日趨嚴(yán)格，消費(fèi)者環(huán)保意識(shí)不斷增強(qiáng)，在此背景下，更具環(huán)保性的水性涂料受到眾多研究者的青睞。研究者力求在現(xiàn)有水性涂料優(yōu)異性能的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步改善水性涂料的力學(xué)、硬度、耐候和穩(wěn)定等性能。其中王海峰等[45]制備的環(huán)氧樹脂改性水性聚氨酯涂料具有良好的力學(xué)性能。樊小麗[46]制備的雙組分水性聚氨酯汽車面漆選用含羥基丙烯酸酯乳液與水性異氰酸酯固化劑進(jìn)行交聯(lián)固化和改性，可增強(qiáng)漆面的環(huán)保和綜合機(jī)械性能?？祱@等[47]制備的有機(jī)硅改性水性聚酯氨乳液擁有耐候性優(yōu)良、穩(wěn)定性持久和無(wú)污染的優(yōu)點(diǎn)。由于汽車內(nèi)外飾設(shè)計(jì)對(duì)涂層本身有如高彩度、高光澤度以及優(yōu)良質(zhì)感的外觀裝飾性要求，因此針對(duì)涂料的外觀裝飾效果的研究也正在興起。如黃梅菊[48]制備的水性丙烯酸酯清漆具有良好的外觀裝飾性，給汽車外觀帶來(lái)全新的視覺(jué)效果。

3.2 汽車內(nèi)外飾設(shè)計(jì)用涂料工藝的發(fā)展趨勢(shì)

當(dāng)前，汽車涂料工藝還處在不斷發(fā)展與完善的進(jìn)程中，不可避免地存在一些問(wèn)題。其中一個(gè)重要問(wèn)題在于噴涂過(guò)程中只有50%~60%的霧化涂料能覆蓋到汽車表面，其他霧化涂料會(huì)擴(kuò)散到空氣中，并帶來(lái)嚴(yán)重的環(huán)境污染。除此之外，絕大部分汽車涂裝仍然采用傳統(tǒng)的手工操作工藝流程，存在效率低、消耗高等問(wèn)題。為此，楚紹華[49]開發(fā)設(shè)計(jì)的涂裝工藝參數(shù)智能調(diào)控系統(tǒng)已經(jīng)成功投入某汽車制造公司的涂裝生產(chǎn)線，智能化的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了噴涂參數(shù)和工藝過(guò)程的優(yōu)化，顯著提升了噴涂效率并降低了能耗，所采用的綠色環(huán)保的水性3B1C工藝（中途、色漆、清漆三道油漆一起噴涂，一次烘干）也較大程度地降低了VOC的產(chǎn)生，具有良好的環(huán)保效果[50]。由此可見，汽車涂裝工藝研究正朝著智能化和綠色化的方向邁進(jìn)。

另外，提高汽車內(nèi)外飾外觀設(shè)計(jì)效果開展的涂料工藝研究也正在不斷深化。其中汽車等離子表面技術(shù)不僅可以讓汽車設(shè)計(jì)者設(shè)計(jì)迷人的外觀，還具有提高駕駛樂(lè)趣、低排放、高可靠性等優(yōu)勢(shì)[51]。其中司先鋒等[52]采用等離子噴涂技術(shù)制備涂層，研究了不同參數(shù)下涂層的性能，結(jié)果表明隨著等離子噴涂功率的增加，涂層的光學(xué)性能有了明顯改善，這對(duì)于汽車內(nèi)外飾的外觀性能有較大提高。因此等離子噴涂技術(shù)具有一定的研究?jī)r(jià)值。

4 總結(jié)和展望

在綠色和個(gè)性化消費(fèi)觀念深入人心的背景下，汽車內(nèi)外飾涂裝材料和工藝面臨新的發(fā)展機(jī)遇與挑戰(zhàn)。其中，汽車內(nèi)飾涂料中溶劑型涂料的污染高，不如水性涂料環(huán)保，于是，眾多學(xué)者的研究主要聚焦在向水性涂料中加入特殊物質(zhì)實(shí)現(xiàn)改性。汽車外飾涂料的發(fā)展則表現(xiàn)為底漆向環(huán)保、防腐蝕和耐鹽霧發(fā)展；中涂漆向耐磨性和高機(jī)械性能發(fā)展；面漆向高裝飾性和耐候性發(fā)展，且系統(tǒng)探索三者關(guān)聯(lián)性以提升外飾涂料綜合性能的研究趨勢(shì)正在涌現(xiàn)。從整體上看，研究綠色環(huán)保、高裝飾性、高實(shí)用性的涂料是目前主要的研究方向，其中對(duì)水性聚氨酯、水性丙烯酸、水性氟碳涂料的研究還需進(jìn)一步深化，而圍繞底漆、中涂漆和面漆的綜合性研究也顯得愈發(fā)重要和迫切。

為解決不同基材的表面處理問(wèn)題，正在加強(qiáng)對(duì)特殊基材表面前處理工藝的探索，底、面漆涂裝工藝表現(xiàn)為從手工噴涂向電泳和靜電等自動(dòng)噴涂發(fā)展。汽車外飾涂裝的前處理工藝朝著更好實(shí)現(xiàn)金屬表面清潔的液體浸漬工藝方向發(fā)展，電沉積工藝不斷向增強(qiáng)基材的耐磨和耐腐蝕性目標(biāo)邁進(jìn)，防銹工藝正深入研究具有更優(yōu)良防音和減震性能的密封劑，面漆工藝則從設(shè)備、金屬表面性質(zhì)和工藝流程方面實(shí)現(xiàn)自我改良。隨著技術(shù)的進(jìn)步，內(nèi)外飾涂裝的各工藝流程都涌現(xiàn)出各種新型的工藝技術(shù)和方法，并且逐漸向高品質(zhì)、高效率的智能化和低污染、低消耗的綠色化方向發(fā)展。

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Research Progress in Coating Materials and Processes of Automobile Interior and Exterior Design

1a,1b,1a,2

(1. a. School of Mechanical and Electrical Engineering, b. School of Art and Design, Nanchang University, Nanchang 330031, China; 2. School of Art and Design, Nanchang Hangkong University, Nanchang 330063, China)

The rapid growth of car ownership makes consumers have increasingly higher requirements on the quality of automobile interior and exterior design. As an important factor affecting interior and exterior design, automotive interior and exterior coating material and process have become a research hotspot in the field of coating. In order to grasp the development law and direction of automotive interior and exterior coating materials and processes more effectively and meet the application requirements of automotive interior and exterior design in the future, the work summarized the research progress of coating materials and processes for automotive interior and exterior design in recent years at home and abroad. In terms of coating materials, the types, properties, application characteristics and deficiencies of coating materials commonly used in automotive interior and exterior were sorted out. The interior coatings represented by polyurethane, acrylic, and fluorocarbon were analyzed, and exterior coatings including exterior primers, intermediate finishes and topcoats were studied. In terms of process, the technical requirements and application status of the main automobile interior and exterior coating processes were discussed, and the research trends and prospects of the new process were forecasted. With the increasingly strict environmental policy and environmental awareness of the continuous enhancement, the coating materials for automotive interior and exterior design were gradually developing from solvent-based to modified water-based materials, while the coating process was changing from high pollution and low efficiency to green and intelligence. Finally, from the perspective of helping to enhance the consumer experience, the main directions and specific strategies for future improvement of automotive interior and exterior materials and processes were proposed.

automotive interior and exterior; coating; coating process

2018-11-20；

2019-01-25

WANG Zeng (1983—), Male, Doctoral candidate, Lecturer, Research focus: design quality management.

黃凌玉（1984—），女，碩士，副教授，主要研究方向?yàn)楣I(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)。郵箱：27112148@qq.com

TQ63

A

1001-3660(2019)06-0338-08

10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2019.06.041

2018-11-20；

2019-01-25

2018年南昌大學(xué)校級(jí)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃資助項(xiàng)目（201802381）

2018 Nanchang University Innovation and Entrepreneurship Training Program Funding Project (201802381)

王增（1983—），男，博士研究生，講師，主要研究方向?yàn)樵O(shè)計(jì)質(zhì)量管理。

HUANG Ling-yu (1984—), Female, Master, Associate professor, Research focus: industrial product design. E-mail: 27112148@qq.com