淺談汽車復合材料的涂裝
復合材料應用于汽車行業早始于1953年。55年來，復合材料在汽車行業中的應用保持著持續增長的發展勢頭，并且這種發展趨勢還將繼續。復合材料在汽車行業中的用量之所以會持續增長，是因為它具備了許多優異的性能，如：強度高、重量輕和耐腐蝕。此外，與鋁材和鋼材相比，其加工成本更低、設計靈活性更強，且更容易成型?？傊瑥秃喜牧鲜瞧囆袠I替代金屬材料的一個很好的可選項。然而，事實上，汽車制造領域其制作材料并沒有完全直接從金屬材料轉換到復合材料，尤其在大批量生產的汽車方面，復合材料的應用還很有限。這是因為，有許多和復合材料使用相關的技術問題仍然沒有很好地得到解決，其中包括準確的材料定性、生產、油漆、維修、與金屬材料的連接以及回收等問題。盡管近年來上復合材料的新材料、新工藝和新技術不斷涌現，從而在很大程度上使上述問題得到了改善，促進了復合材料在各類汽車中的廣泛應用，但不可否認的是，復合材料在汽車上的廣泛應用、特別是在汽車行業中真正意義上的廣泛應用，仍然存在應用技術方面的各類問題，需要我們去關注、研究、探討和實踐。
汽車復合材料的涂裝
在汽車工業中，車身的外表油漆質量是整車質量重要的指標之一，因為車身油漆表面不僅起到保護車廂不被腐蝕的作用，而且對美化外觀有著十分重要的影響。因此，盡管汽車主機廠承認復合材料與傳統的金屬相比具有種種優點，但是他們對復合材料經噴涂后的表面是否具有同金屬表面一樣的質量，仍持保留態度。事實上，復合材料在車身面板應用中遇到的一個大挑戰就是：復合材料經涂裝后產生的瑕疵。
現以在車身面板方面使用多的片狀模塑料SMC部件為例進行分析。SMC車身部件在涂裝后，一般會產生很多的表面瑕疵，如：針眼、氣孔、裂紋和氣泡等，尤其在車身面板的邊緣區域，氣泡問題較為嚴重。為了彌補這些缺陷，減少不合格產品率，提高部件的表面質量，目前國內生產廠家主要采用大量的涂裝后修補手段來加以改進，例如，在破泡、打磨、填膩子和拋光后，再按通常的涂裝工藝進行表面再涂裝。其結果是，雖然減少了不合格品率，但增加了大量的后修補工序和再涂裝工序，從而使生產成本大幅上升。另外，也限制了SMC在A級車身面板上的應用。
通常，SMC車身面板在涂裝后產生表面油漆瑕疵和起泡的原因，除材料本身的原因外，絕大部分要歸因于基質中的微小孔隙和微裂紋，而這些微小孔隙和微裂紋常常是在生產及搬運的過程中，因不注意人為形成的。例如，從部件的模壓到脫模再到除邊的過程，以及從部件的包裝到運輸的過程中，由于操作不慎導致部件邊緣處產生許多微裂紋。正是這些看似微不足道的微小孔隙和微裂紋，在油漆噴涂的過程中，會積聚空氣中的水分和油漆中的揮發性溶劑。當油漆后的SMC部件通過烘箱高溫烘烤時，水分和溶劑膨脹蒸發變成氣泡逸出，造成已噴完漆的部件表面起泡或氣泡破裂變成氣孔、針眼等油漆瑕疵。
就SMC部件在涂裝后產生表面瑕疵的問題，目前國外復合材料行業主要的解決辦法是消除微孔隙和微裂紋，以從根本上杜絕油漆的表面瑕疵，從而收到了很好的效果。其措施主要包括以下幾個方面：
1、生產高強度、高韌性SMC樹脂
近年來，美國AOC公司和Thyssenkrupp Budd 公司聯合開發出了新的SMC樹脂Atryl TCA。這種SMC樹脂強度高，生產出的部件可減少50%的表面波痕（與傳統的SMC表面相比），并增加了69%的韌性（與傳統的SMC樹脂相比），從而顯著地阻止了在脫模過程中及脫模后產生微裂紋的可能性，即使在重要的邊緣區域也不會產生。
2、加強模壓工藝控制，促進模具技術進步
通過改變SMC片材的加料方式和片材的鋪覆位置，增加材料的流動距離，以及在閉模過程中確保材料的均勻位移等措施，以達到減少SMC部件孔隙量的目的。另外采用PLC、 NCN控制的復合材料壓機，對不同部件的模壓工藝進行對應編程，以實現模壓工藝控制；采用激光定位儀對材料鋪覆進行正確定位等。對于大型或復雜零部件，采用真空輔助排氣模具，以在真空條件下進行模壓成型，從而可顯著降低甚至消除SMC多孔性缺陷。
3、開發新型底漆涂料和新型涂裝工藝
2003年，BASF公司針對SMC“油漆氣泡”難題，推出了DynaSealTM 紫外固化封孔劑，這種技術使得SMC部件在噴漆烘干前，通過紫外引發聚合反應對SMC表面進行封孔。在接下來的噴漆油漆固化中，這層紫外固化的封孔劑層可阻止SMC基體中吸收的揮發物逸出，從而避免了氣孔的產生。另外一種方法是模內涂層(IMC)，即SMC在模具內部完全固化后，注入一層液體的涂層材料，這層涂層材料在SMC的表面固化并填滿所有空隙，同時提供一層類似底漆的表面，防止了油漆氣泡的產生。
4、文明生產，文明搬運
SMC部件產生微裂紋，很大程度上是在部件從脫模到除邊的過程中，以及從包裝到運輸的過程中，因不文明的生產和搬運方式而造成的。因此，加強文明生產和文明搬運的教育至關重要。目前，國外己普遍實行了“產品不著地”的生產方式。通過大力推廣零件專用周轉箱（架）的物流形式，減少了搬運次數，避免了零件之間的相互碰撞，以杜絕人為因素造成的微裂紋。
以上介紹了國外從新材料、新工藝和新技術等方面著眼，從根源上解決汽車復合材料在涂裝方面不盡人意的缺陷的方法。這些方法消除了限制復合材料大規模應用的障礙，使復合材料車身面板能夠達到或超過傳統的鋼鐵材料的油漆質量。圖1所示為涂裝生產線中的SMC后廂蓋外板。
