图1 一步法工艺的工作原理示意图（图片来自KraussMaffei T echnologies GmbH）
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艺环保无污染，生产环境与注射成型车间相同，极大地节省了物流成本，减少了操作环节、生产占地空间及能耗。根据克劳斯玛菲的测算，在同样条件下，与喷涂工艺相比，使用ColorForm工艺的综合生产成本可降低30%。
一步法工艺不仅拥有成本优势，而且获得的涂层品质高，产品设计空间大、灵活性高。例如，涂层厚度均匀且可控，外观无缺陷，可以获得透明和各种彩涂层，包括金属漆效果、皮纹外观和软触感，以及各种花纹和几何图案等；产品设计允许在同一表面集成多种颜和不同的外观效果，以及具有真实外观和触感的3D表面造型、可设计的光泽度和表面自修复功能。另外，一步法工艺还可以非常便利地与IMD/ IML等膜片注射工艺相结合，把装饰薄膜和功能薄膜以及真木木皮等嵌入产品，使用高度透明的聚氨酯对产品表面施以双重模内修饰，令产品外观呈现相应的设计效果或功能，例如，彩丰富的外观、触控表面、背光、透光和氛围灯等效果，甚至目前备受关注的隐藏式开关设计也可以实现。
这些特性，也是一步法工艺与智能表面应用的基本契合点。随着智能表面在汽车和其他多个领域的应用越来越多，相信一步法工艺也会有更多的应用可能性和更大的发展空间。
聚氨酯和模内涂装工艺
聚氨酯材料（P U R）是聚酯多元醇或聚醚多元醇与异氰酸酯反应形成的聚合物。聚氨酯材料具有高度可设计的特性，依据使用的原料和配方，既可以是热固性材料，也可以是热塑性材料；既可以制成软泡、硬泡或
自结皮等发泡制品，也可以制成
非发泡的弹性体、纤维、涂料和
粘合剂等；与玻纤或碳纤亦或天
然纤维结合，可以制成强度高、
东营交警网
重量轻的复合材料。得益于优异
的使用性能和加工性能，聚氨酯
广泛地应用于含汽车在内的众
多细分市场。
反应注射成型，即RIM工
艺，是聚氨酯成型的一个重要途
径。与热塑性注射成型的物理过
程不同，RIM工艺的核心是两种
不含任何溶剂的液体组分通过化
学反应固化成型。在RIM工艺
中，多元醇和异氰酸酯这两种液
体组分首先在混合头内混合均匀，
然后从混合头射出，射出的低黏
度液体混合物经浇注口进入模具，
在模内发生化学反应并固化成型。
聚氨酯RIM成型工艺在汽车行业
的应用很多，典型的应用如方向
盘、座椅、头枕、仪表板及各种
类似真皮的包覆件等内饰件，各
种减振隔音的软泡制品如发动机
罩盖，各种线束、密封，以及保
险杠、扰流板等外饰部件。
与热塑性注射成型工艺的二
次注射过程相同，通过RIM工艺，
可以直接在模内实现聚氨酯与其
他基材或骨架材料的二次注射，
以复合成型为一个产品。利用聚
氨酯的高度可设计性及其他优异
性能，完全可以达到改善产品外
观或使用性能的目的。在汽车内
饰应用方面，一个经典的案例是
Recticel公司使用ROM（Reaction
injection OverMolding）工艺生
产的手套箱盖板。首先，将已成
型的注射骨架件定位于后模，合
模，并向由骨架与前模构成的模
腔内注入双组分的聚氨酯，待聚
北京到济南汽车
氨酯固化后开模完成模内涂装。
在此过程中，模腔的间隙定义了
聚氨酯涂层的厚度，前模表面的
皮纹定义了手套箱盖板的外观纹
理。采用ROM工艺制成的手套
箱盖板，其颜与车内其他内饰
件外观匹配，具有逼真的纹理和
质感以及舒适的软触感，外观极
具价值感。凭借聚氨酯材料出
的耐刮擦性，产品在整个生命周
期内都能保持始终如一的良好外奇瑞qqme怎么样
观。下面将要介绍的SkinForm
工艺，其技术基础与ROM工艺
相关。
如果在ROM工艺中使用透
明聚氨酯作为涂层材料，模具表
面作镜面抛光处理，则可以在产
品表面创造出高光透明的涂层效
果。这项应用被克劳斯玛菲称为
CCM (Clear Coat Molding) ，亨内
基称之为CLEARRIM，瑞士易硕
腾公司 (Isotherm AG) 则直接称之
为clear coat molding technology，
这也是本文重点介绍的一步法工
艺的技术基础。
CCM工艺的起源可以追溯
到20年前德国睿普公司（Rühl
Puromer GmbH，以下简称睿普）
同克劳斯玛菲共同开展的一个前
瞻性研发项目，最初的应用背景
是取代当时广泛用于汽车行业真
木内饰件的多道喷涂工艺，以便
为行业提供一个生产过程环保、
产品低VOC排放的新工艺。2001
年，研发成果首次在德国K 展上
成功展出，并很快开始尝试用于
量产项目。由模内反应性涂装工
艺形成的涂层，厚度均匀可控。
该生产工艺环保，良品率和生产
效率均明显高于多道喷涂工艺，
现已成为生产真木内饰件透明涂
层的主流方法。CCM工艺的发展，
为克劳斯玛菲的ColorForm工艺
奠定了坚实的基础。
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图2 SkinForm产品表面具有真皮的外观和手感，兼顾产品外观品质与生产成本优势，与类似效果的工艺相比，是性价比最高的选择。从左至右：在2004 K展上展示的安全带扣罩板，在2007 K展上展示的Skoda车门内饰板，以及用于奔驰系列车型的三维头枕罩盖（图片来自Rühl Puromer GmbH）
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的用于快速颜切换的技术。每种颜单元被设计成带有独立混合头的移动模块，切换颜时，只需在不同的移动模块之间切换即可，这样，无需清洗料桶，就能便利地在线创造不同颜的彩涂层。同一时期，克劳斯玛菲也将演示的是一款工具箱的生产过程。如图4所示，工具箱表面的蓝高光部分是采用聚脲、通过反应性模内涂装工艺实现的。在2013年的K 展上，克劳斯玛菲展示的样件集成了
背光功能，通过使用黑涂层和透明涂层对上下两部分同时进行模内涂装，获得了精准清晰的表面分界线，令模具表面的精细结构和细节完美地复制到产品表面上。尽管涂层材料在模内流动时有分流和重新汇聚的行为，但最终获得的涂层依然均匀平整，无任何熔接痕和流痕。在2016年的K 展上，克劳斯玛菲采用当年推出的3组分混合头技术，演示生产了车门内饰板装饰条：浆作为独立的第三组分同在多个国际性展会上多次展示各clearmelt 工艺，以及相关的技术创新（如前瞻性的应用案例，应用也从内饰件扩展至外饰件，从单纯的装是多个厂家在不同展台同时献技，这也从另一个侧面折射出市场和业内对一步法工艺的认同不断提升，对后续的应用和发展充满了期待。2016年，瑞士Weidplas 公司开始使用ColorForm 工艺为量产的全标致3008 SUV 生产A 柱饰条，这一量产项目也为广东泰安模塑科技有限公司（以下简称泰安塑）决定在国内引入ColorForm 工艺和设备提供了积极的参考依据。在2019年的K 展上，伊之密携手德国Frimo 公司和GK CONCEPT 公司推出了低成本的一步法工艺公司也演示了一步法工艺与薄膜技术完美结合的单SkinForm 材料，设备的基本结构与普通发
泡机无异，产品对标对象是具有
真皮外观和软触感的表面。尽管
各种产品表面皮纹深浅和外观颜
可接受的负面影响。而一步法工艺使用的涂层材料为不发泡的聚氨酯，产品对标对象是高光表面，
何微小的气泡和表面瑕疵都无法
接受。为避免液体组分混入气泡，
料罐需要施以负压，设备通常配置小流量混合头，以助于注射过
程的模腔排气。同时，对计量精
度、混合效果、设备各个单独功
能环节及其整体稳定性的要求也
远高于普通发泡机。目前，可以
满足这些要求并已成功用于一步
法艺的设备屈指可数，主要
有亨内基的STREAMLINE 和
COLOURLINE 系列、克劳斯玛菲
的RimStar Flex 和 RimStar Nano
系列以及瑞士易硕腾公司的PSM
系列等。此外，由于使用一步
图3 clearmelt 工艺的应用案例，从左至右：在Engel-Symposium 2009活动期间生产的汽车内饰件，在2011年的德国FAKUMA 展会上展出的HMI 人机界面应用，在2017年的FAKUMA 展会上演示生产的SUV D 柱（图片来自ENGEL AUSTRIA GmbH ）
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图4 ColorForm应用案例，从左至右：在2010 K展上展示的工具箱，在2013 K展上展示的样件集成了背光功能，在2016 K展上展示的车门内饰板装饰条（图片来自KraussMaffei Technologies GmbH）
kia狮跑光表面，如果在加工过程中喷涂脱模剂，会影响表面光泽度，这是无法接受的。因此，适用于一步法工艺的涂层材料必须自带脱模功能，而高效可靠的自脱模功能，特别是在量产条件下的表现，又直接决定了使用一步法成型项目的成败。
一步法工艺，即注射成型与
模内涂装的一体化技术，涉及多
个以前互不关联的专业领域，除
了热塑性注射成型机和RIM设备
金杯勤务兵外，材料选择和模具技术也对项
目的成败起着至关重要的作用。
汽车润滑油设备、材料和模具这3个独立的
基本要素相互作用、相互影响，
有效合理的相互配合，是项目成
功的基本保障。
有关材料、模具和展望方面
的叙述，请见下一期的PT《现代
塑料》。
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