编者按：近年来，为了减少汽车的燃油消耗量，由高性能塑料制成的轻质部件在汽车上的应用与日俱增。无疑，集功能性、环境兼容性和成本效益于一体的轻质塑料生产的汽车部件对于减轻汽车重量发挥着至关重要的作用。然而，这些还不足以满足汽车制造商们的需求。为了同时使汽车的外观通过视觉和触觉带给人们“令人愉悦”的第一印象，汽车制造商们正在寻求创新的涂层技术。
拜耳的专家们认为，至2014年，全球汽车市场对使用了涂层的塑料零件的需求量将增加近1倍。
涂层技术新趋势
1、“反面涂层”——全新的关键技术
为了将成本降至最低，目前的涂层技术发展趋势是，采用用于涂装单个塑料车体零件的离线工艺。拜耳近期开发的“双重固化涂层”就是有效节省涂层生产线投资成本的方法之一。此类涂层直接采用了软质薄膜技术。但有一点不同的是，为了在整个汽车寿命期间能够抵御恶劣气候和机械洗涤而造成的汽车部件的外表损伤，需要在车身部分采用硬质涂层。为此，需要在薄膜上涂上一层底漆和一层清漆。由于底漆和清漆只是在最初时发生部分固化，因此使薄膜在下一步的热成形中仍然具有足够的灵活性，而底漆则保持平滑而不会出现裂缝。在此基础上，就可以确保涂层能够采用UV辐射进行固化。这一重要的创新技术被称为“反面涂层”。在热成形薄膜之后，可采用热塑性塑料注塑或聚氨酯反应注射（RIM）成型的方法进行强化，其优点与软质薄膜相同。与其他涂层相比，拜耳的双重固化系统在使用中具有更经济、更快捷的优点，而且出现瑕疵的可能性更低。
2、“模内涂层”——显著节省时间与资金
拜耳的“模内涂层”（IMC）项目目前也正处于开发阶段。这是一项创新的“两步”技术，能够带来传统涂层方法所无法提供的优质“底漆”。第一步是通过RIM或注塑技术生产塑料部件，随后在第二步中，将反应双组分聚氨酯系统注入密闭的模具中，使材料在那里迅速固化，从而无须采用相对复杂的喷雾技术便能为模具中的零件迅速涂上功能性涂层或装饰性底漆。这一高效的生产工艺显著提高了生产率，实现了较短的生产循环周期。
除汽车工业外，IMC还可用于增强日常用品的表面触感，可应用的领域包括家用电器、通信技术、电子电气或运动休闲产品等。
3、“水基”环保涂层
拜耳还开发了具有环保特性的“水基双组分聚氨酯涂层系统”，此类系统主要包括木质或金属质感的涂层。与溶剂型系统相比，该系统能够带来同样令人满意的效果。如今，该系统也将应用于汽车OEM的生产线中。通过对该工艺所需的原材料进行测试，拜耳已经证实了此类原材料完全符合最新的欧盟环境指令以及汽车工业严格的质量要求，同时也迎合了消费者对于集现代化、环保、美观以及卓越性于一身的创新涂层的需求。
感官新体验——“柔滑触感”与“电致发光”
1、拥有柔滑触感的涂料——“天鹅绒的革命”
20世纪90年代，当拜耳创新的“柔触涂料”被开发出来后，曾被人们誉为是一场“天鹅绒的革命”。这种涂料柔软、温暖且具有天鹅绒般的触感，它远远领先于前几代聚合物，从总体上显著地改善了塑料的外观。这一基于Desmodur与Desmophen（用于含溶剂配方）以及Bayhydur和Bayhydrol（用于环保水基系统）的优质柔触聚氨酯涂料能够塑造出用户友好型表面，因此适用于诸多日常应用领域，这些应用也包括汽车的内饰，如控制台、把手、方向盘等。除了柔滑触感外，这款高级原材料还在耐磨性、抗划伤性以及安全性方面设立了新的标准，其低光泽抛光使得令人不适的反射不复存在。
这种柔触聚氨酯涂料拥有许多颜色，也可作为效果涂料。此类涂料还可用于笔记本电脑、电话、医疗仪器和家用电器。然而，这种柔触涂料需要借助于喷雾技术才能被应用于三维模塑零件，因此客户过去常常需要投资于价格不菲的涂料设备。
拜耳集团董事会主席沃纳 温宁先生和董事会成员，负责研究的Wolfgang Plischke博士展示了用于ZaZen概念车中不同的拜耳塑料
2、柔触薄膜——“创新中的创新”
如今，拜耳正在为市场提供“创新中的创新”——一款基于热成形聚碳酸酯（PC）薄膜（由Makrofol系列制成）和PC混合薄膜（由Bayfol系列制成）的柔触薄膜系统。在经由柔触涂料（Bayhydur和Bayhydrol）涂装后，能够实现柔触“用户界面”的低成本生产。该薄膜采用高压成形（HPF）技术形成所需的形状，在冲压后，还可与热塑性塑料一同进行后注塑。其优势在于，用户无须在柔触薄膜应用期间使用涂料生产线，从而避免了大量废料的产生，高效的制造工艺能够大大缩短生产周期。此外，在此类智能薄膜的反面还可进行引人注目的装饰。据介绍，拜耳将很快能够大量提供此类薄膜，就如同创新材料Bayfol Softtouch与Makrofol Softtouch能以工业化规模生产制造一样。据说，采用该技术的柔触部件能够持久地保持美丽的外观和舒适的触感。
除汽车制造商外，柔触薄膜系统还深深吸引着其它的行业领域。因为对于那些不仅需要外观美丽还要求触感舒适的应用领域，此类系统均是理想之选。手机、MP3播放器、电动牙刷、剃须刀和吸尘器把手便是极好的例证。
3、电致发光薄膜——智能、易于注塑
2006年2月，拜耳在位于德国勒沃库森的化工园区中成立了新兴的全资子公司Lyttron Technology GmbH。这家公司以Makrofol为基础材料生产的电致发光薄膜可满足环境灯设计的市场需求。此类薄膜在通电时将一直发光，而该款新式电致发光薄膜的真正意义在于它们能够注塑成任何形状。这为很多行业，如汽车工业、手机、娱乐和建筑业提供了之前无法实现的设计可能性。它可使汽车仪表板发出柔和的灯光，分层的灯光既不会散发热量，也不会令人感到刺眼。
凭借拜耳的支持，Bree开发出了采用内置发光薄膜的手提包，从而在2005年引起了市场强烈的轰动效应。同年，汽车业的梦想家Frank R. Rinderknecht所推出的“Rinspeed Senso”概念车也揭开了神秘的面纱，它同样采用了拜耳材料科技的这一“灯光”技术。在取得了这些成功之后，Lyttron即将与一系列客户携手，共同推出首批具体的项目。电致发光的“神奇薄膜”预计将于2007年春投产。
拜耳创新涂层技术应用解析
应用1：采用FIM工艺生产具有装饰性抛光效果的三维立体部件
在汽车内饰件上覆上柔软触感的涂层几乎已成为理所当然的事情。其通常的做法是：将具有柔软触感的涂层喷涂到三维的、注塑成型的部件表面上。然而，这种做法的最大问题是：常常会造成喷涂面积过大，不仅耗时而且造成极大的浪费。此外，由于涂层缺陷而导致的产品不合格率也相对较高。所有这些都意味着对喷涂单元的高成本投资和维修费用。
现在，拜耳提出的新的解决方案带来了极大的成本节约。其构思是：将由Bayhydrol 和Bayhydur聚氨酯原料制成的透明色、黑色、灰色或米色柔触涂层涂覆到透明的聚碳酸酯或聚碳酸酯合金薄膜上，然后采用薄膜嵌入成型注塑工艺（film insert molding，FIM）将薄膜覆在三维注塑零件的表面上。
据拜耳的FIM专家Hans Braun介绍，这种方法对于那些正在使用FIM工艺、但还未配备柔触涂层喷涂装置或不愿投资该装置的加工商而言是极为有利的。现在这些加工商已基本认可了这种成卷的、已涂覆有柔触涂层的薄膜，经使用后其效果也令人满意。即将上市的新型薄膜被命名为“Makrofol Softtouch”和“ Bayfol Softtouch”。
采用FIM工艺和这种新型薄膜生产出的装饰性三维立体零部件
FIM工艺的过程是：首先采用丝网印刷技术对塑料薄膜进行装饰性抛光，接着对其塑型、裁减，然后在其后部注入热塑性树脂并进行加固。这样便完成了一个高质量的、具有装饰性抛光效果的三维立体部件。据介绍，拜耳的这种新型柔触薄膜可以通过高压成型工艺（high-pressure forming process ，HPF）进行冷塑或热塑，并能够保持其原有的抛光表面。
Braun介绍说，内部测试以及模型优化工序表明，经上述方法处理的拥有柔触表面的零部件比采用未上涂层的PC以及PC合金薄膜更耐磨，更能抵抗化学物质，它可以使装饰后的部件更经久耐用。因此这种新型薄膜用于装饰塑料零件的前景非常广阔，可被应用于汽车内饰中的热通风孔、驾驶舱及仪表盘上的零部件。
应用2： RIM与注射模塑相结合的新型模内涂层工艺
拜耳开发出了一种新的涂层工艺，这是模内涂层工艺（in-mold coating process，IMC)的一种特殊变化形式。在与其合作伙伴共同进行的项目试验中，该工艺取得了令人满意的效果。其具体过程是：首先在模具的注射型腔中将零件注射成型，然后利用转台、旋转盘或推台将零件移至第二个空腔中，并注入双组分聚氨酯材料，闭合模具进行硫化以实现反应注射成型。这样便可以使注射模塑部件获得多功能的覆层或装饰性的表皮层。
拜耳聚碳酸酯业务单元的专家Rainer Protte介绍说，注射模塑的过程与双组分聚氨酯的硫化是同时发生的，因此该工艺有效地缩短了生产周期。注射模塑工艺与反应注射成型的结合意味着该技术具有很大的成本节约潜力，因为双组分聚氨酯系统在热塑性塑料模具中即可硫化，而无需再用一套模具。该新工艺的另一个优点是可以高质量地再现表面的精细颗粒，且质量上乘。因此，该技术在汽车业、电子工业的零部件表面涂覆应用领域具有很大的发展潜力。
新型模内涂层工艺 (IMC)可以为注射成型部件提供装饰性表面
与分离的喷涂生产线相比，因为无需将注射模塑组件运至喷涂线上，因此大大降低了组件被污染或被损坏的可能性，产品不合格率也因此而大大降低。这意味着利用新方法在热塑性材料基底上进行喷涂简化了物流过程，减少了对空间的占用，以及更低的投资费用。另外，由于不会出现超范围喷涂现象，因此其所节约的材料成本是相当可观的。与以往建立在生产线上的“开放式”的模内喷涂工艺相比，该新型“封闭式”模内喷涂工艺在成本方面更具优势。因为采用旧方法时，首先需要在注射模具的空腔表面喷上涂层，以使空腔内充满熔化物。由于需要不断连续地进行喷涂和注射模塑，因此周期也变得更长。
拜耳的涂料、粘合剂及密封胶业务单元的涂层专家Torsten Pohl说，在汽车内饰部件的应用方面，这种新型的模内喷涂工艺可以对小型工具箱的挡板、仪表板、一些精加工的附加部件等进行表面装饰性处理。当经过薄膜嵌入注塑（Film Insert Molding，FIM）加工后，还可制成极富光泽的装饰性表面。其它可应用该工艺的部件还包括：上过涂层的仪表板和反光镜外壳。
据介绍，新工艺中使用的双组分聚氨酯涂层是基于拜耳的Desmodur 和 Desmophen等生产的低粘度系统。它们可以迅速硫化，易于粉碎，能够很好地与Desmopan热塑性聚氨酯材料、模克隆聚碳酸酯以及各种各样的PC合金，如Bayblend和Makroblend等相粘着。除此以外，这种涂层不含有任何溶剂，因此最大程度地降低了排放量。
同样地，拜耳还采用低排量的聚氨酯原料Crelan 和Bayflex，利用该新型模内涂层工艺在注射成型部件的基底上涂上至少厚1mm的装饰性聚氨酯层，从而使塑件表面具有舒适的触感和迷人的外表。据介绍，通常应在原料中使用脂肪族异氰酸酯，因为它能保证不褪色的聚氨酯系统不会变黄。拜耳聚氨酯业务单元RRIM团队的开发人员Andreas Klein解释说：“由于耐光性能好，因此我们可以生产出浅色的RIM表皮，从而能够满足消费者对汽车内饰明亮色彩的需求。”尽管目前该团队主要集中于小型部件装饰表皮的研究上，但他们表示该技术在大型组件如扶手、门镶条等部件的装饰表皮应用方面也同样具有很大的潜力。而为中央控制台提供涂有防滑抛光的碟子则是另一类可能的潜在应用领域。据说这种表皮还可减轻由于塑料零件互相摩擦所造成的刺耳难听的噪音。
应用3：用于复杂部件的聚氨酯喷涂系统
通过与德国棱镜技术产品有限公司Overath共同合作，拜耳用其Multitec聚氨酯喷涂系统开发出了车顶蓬、挡泥板、仪表盘以及车门内装饰衬板的模型。其中开发出的车顶蓬是专为警车而研制的，它能够容纳车顶灯和扩音器设备。拜耳的聚氨酯专家Marc Schütze先生强调说：“Multitec短纤维聚氨酯喷涂系统可以大大降低如警车顶蓬这样的模型制品的生产成本，即便在中小批量生产中也是如此。”
Multitec短纤维喷涂聚氨酯系统可用于生产各种高度复杂的部件
据Marc Schütze先生介绍，根据汽车部件的不同要求，可以采取不同的处理方法。例如对于挡泥板而言，采用的是传统的涂层方法进行A类抛光处理，而对于顶蓬，则采用具有独创金属效果的凝胶涂层进行抛光。
在这些产品模型的开发中，首先将来自德国Halberstedt的Harzlack有限公司的无苯乙烯凝胶涂层涂于模型上，然后无需闪蒸便紧接着将玻璃纤维增强的Multitec聚氨酯喷涂系统涂在模型上。由于两种涂层都含有活性聚氨酯，因此确保了彼此之间的紧密粘合，这种方式进一步降低了闪耀的金属部件的生产成本。
使用了Multitec聚氨酯喷涂系统开发出的另一模型是设计大胆新颖的仪表盘。在该仪表盘的开发过程中采用了Prisma提供的技术。首先，在这个模型上使用了凝胶涂层，并用Multitec聚氨酯喷涂系统加以强化 ；然后取下仪表盘，由德国K?nig Lackierfachbetrieb Dessau有限公司为其进行喷涂，最终使其外观具有皮质质感，同时还为其加装了特别的手柄。
据介绍，Multitec聚氨酯喷涂系统的主要成分是异氰酸酯和两种多羟基化合物，它可以实现各种不同的反应速度。当该聚氨酯系统被喷涂在带有切割玻璃纤维的敞口铸型部件上时，无须退火，仅短短几分钟部件即可硬化，且硬度可得到增强，稳定性也更好。由于无须退火，因此与传统的利用玻璃纤维强化塑料的生产方法相比，Multitec聚氨酯喷涂系统更加节能，且在所有配件的生产过程中都无须添加苯乙烯以及任何溶剂。这也就是说，Multitec聚氨酯喷涂系统在“经济性与生态性”的良好相容方面是一个成功的典范。
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