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ABS塑料制品表面前處理與涂裝工藝探討

時(shí)間:2019-11-25 03:40 閱讀:980 來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)

1.9.1 前言摩托車(chē)(踏板車(chē))外表裝飾件的80%以上是采用ABS塑料制品,因此其涂裝質(zhì)量直接影響摩托車(chē)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。本文對(duì)ABS塑料制品的前處理及涂裝工藝進(jìn)行介紹,分析探討由于ABS塑料材質(zhì)的特殊性而對(duì)其前處理及涂裝的一些特殊要求。1.9.2 表面特性ABS(丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三元共聚物)屬熱塑性樹(shù)脂類(lèi)塑料,具有較高的機(jī)械強(qiáng)度和良好的加工性能,但其硬度低,耐候、耐溶劑性差,可通過(guò)塑料表面的二次加工來(lái)改善。涂裝是塑料表面二次加工的重要方法之一。ABS塑料在涂裝時(shí)常出現(xiàn)附著效果不好、失光、麻點(diǎn)等問(wèn)題,其原因主要有,表面張力(小于100mN/cm),溶解度參數(shù)與涂料中樹(shù)脂、溶劑的溶解度參數(shù)差異較大,在成型時(shí)產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力易產(chǎn)生漆膜裂紋或降低涂層光澤等缺陷,表面易產(chǎn)生靜電和吸附灰塵,影響涂裝效果。1.9.3 表面前處理塑料表面的油污會(huì)極大地降低涂料的附著力,油污中含有脫膜劑(硬脂酸鹽、蠟、聚乙烯醇等)、助劑(增塑劑、防靜電劑、潤(rùn)滑劑、防老劑、防燃劑)、其他(潤(rùn)滑油、灰塵)等。1.9.3.1 處理方法(1)手工擦試法 這種處理方式勞動(dòng)強(qiáng)度大,通常應(yīng)用于產(chǎn)量低的情況。手工擦試弊病很多,由于人工的原因,導(dǎo)致質(zhì)量不穩(wěn)定,已擦臟的布會(huì)導(dǎo)致塑料表面再次污染,而且溶劑對(duì)操作者有害,污染環(huán)境。(2)溶劑蒸氣脫脂法 該方法能有效地除去表面的油污、脫膜劑、防靜電劑等弱界面層,使表面粗化多孔,從而提高涂料的附著力。但高溫作業(yè)不利于安全生產(chǎn)。(3)水溶液處理法 水溶液處理法尤其適合產(chǎn)量大、生產(chǎn)效率高的情況,這種處理方法具有質(zhì)量穩(wěn)定、環(huán)境危害輕、成本低、易操作等優(yōu)點(diǎn),正在逐漸取代上述兩種方法。1.9.3.2 工藝流程預(yù)脫脂→脫脂→一次水洗→二次水洗→去離子水洗→活化→吹干→水分烘干(70~75℃,15min)ABS塑料制品的前處理可以流水線生產(chǎn),各工序全部采用噴淋處理并通過(guò)懸鏈運(yùn)送,設(shè)備采用密封防塵室體結(jié)構(gòu)。1.9.3.2.1 脫脂一般采用含有表面活性劑的水系脫脂劑噴淋清洗,時(shí)間2~3min,噴射壓力20~30PSI,溫度45~55℃。脫脂配方含有磷酸鹽、硅酸鹽、表面活性劑、無(wú)機(jī)礦物質(zhì)等。脫脂劑在重復(fù)使用時(shí),槽液中的雜質(zhì)、污物積累,會(huì)造成塑料表面污物的再次附著,影響涂層質(zhì)量,因此應(yīng)加強(qiáng)槽液的過(guò)濾與更新管理。水系脫脂劑脫脂效果好、質(zhì)量穩(wěn)定,但其排放的廢水中含有磷。同時(shí)它是一種蝕產(chǎn)品,對(duì)低碳鋼材質(zhì)的槽體和設(shè)備內(nèi)部必須襯玻璃鋼,延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。針對(duì)上述兩點(diǎn),建議采用不銹鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)備和槽體,以增加設(shè)備的使用壽命,排放前廢水必須治理達(dá)標(biāo)后才能排放。 1.9.3.2.2 活化活化是采用含有水性高分子的水系表調(diào)劑來(lái)處理的工藝,可以采取室溫噴淋方式,時(shí)間1min,噴射壓力7~14PSI?;罨淖饔糜兄谌コ菜押魉乃芰媳砻孓D(zhuǎn)換為含親水基的表面,在塑料表面形成一層均勻的薄膜,厚度不超過(guò)5nm,但其改進(jìn)了涂料對(duì)塑料表面的潤(rùn)濕性和附著力?;罨笠脻崈舻膲嚎s空氣吹干,并在70~75℃烘干15min。1.9.3.3表面清潔度塑料表面處理后必須進(jìn)行其清潔度的檢查,以保證隨后的涂裝質(zhì)量。(1)觀察接觸角 在處理后的塑料表面滴上液滴,完全鋪展說(shuō)明處理效果好,接觸角小。(2)水浸潤(rùn)法 將處理后的塑料制品浸入水中,取出后觀察水膜的完整性。(3)測(cè)定涂層附著力 采用《GB9286-88色漆和清漆漆膜的劃格試驗(yàn)法》,如果附著力差,排除了涂料、環(huán)境、人為操作等其他問(wèn)題,就可能是塑料表面未清洗干凈。1.9.4 涂裝由于塑料表面特殊結(jié)構(gòu),雖然通過(guò)表面前處理對(duì)塑料表面進(jìn)行改性,清除了弱界面層,活化塑料表面,增加了涂膜的附著力,但涂料的選擇、涂裝工藝和涂裝環(huán)境管理也會(huì)影響涂層質(zhì)量。1.9.4.1 涂料涂料的選擇須遵從"相似相溶原則",以保證ABS與涂料樹(shù)脂、溶劑的混溶性良好,使涂膜和塑料表面形成一個(gè)很薄的互溶層,增強(qiáng)粘著力。ABS涂裝多采用丙烯酸或聚氨酯涂料。為了獲得優(yōu)質(zhì)裝飾保護(hù)性涂層,一般用雙組分聚氨酯底漆噴涂2~3次,流平5min后,再濕碰濕噴涂雙組分聚氨酯面漆。ABS塑料表面溶解度參數(shù)約為9.6,而聚氨酯的溶解度參數(shù)約為10.0,丙烯酸的溶解度參數(shù)約為9.4,顯然,這兩種涂料體系與ABS底材的溶解度參數(shù)、表面張力匹配性較好,在ABS底材上具有良好潤(rùn)濕性和附著性。1.9.4.2 涂裝ABS制品的熱變形溫度為75~107℃,且ABS制品表面電阻高,易產(chǎn)生靜電,吸附灰塵,因此噴漆前一般都采用離子化空氣除塵。涂裝工藝流程:表面前處理的ABS制品→離子化空氣除塵→空氣噴涂底漆→流平5min→空氣噴涂面漆→流平10min→烘干(70~75℃,30min)。手工空氣噴涂工藝的涂裝效率只有20%~30%左右,涂料損失大,隨著塑料制品用量的大幅度提高,建議批量大的ABS塑料制品采取靜電噴涂工藝。靜電噴涂前必須先用離子化空氣除靜電(AS-20型延伸排列電離空氣除塵器靜電中和能力強(qiáng)),然后采用醇類(lèi)溶劑對(duì)其表面進(jìn)行導(dǎo)電性處理,降低其表面電阻,同時(shí),靜電噴涂要求嚴(yán)格控制涂料的電阻和粘度,通常涂料電阻值的最佳范圍在35~45MΩ,涂料的施工粘度較空氣噴涂低2s。采用靜電噴涂的涂裝效率可達(dá)到90%左右,涂裝效率計(jì)算公式值得注意的是,ABS塑料涂裝后,漆膜表面易產(chǎn)生細(xì)微裂紋,其原因很復(fù)雜,目前比較傾向于與塑料加工時(shí)產(chǎn)生的殘余內(nèi)應(yīng)力或是與溶劑揮發(fā)后表層體積收縮產(chǎn)生的應(yīng)力有關(guān)。塑料的臨界開(kāi)裂應(yīng)力與塑料的內(nèi)聚能、涂料用溶劑類(lèi)型、溶劑的揮發(fā)速度、溫度之間存在相互關(guān)系,溶劑揮發(fā)快,容易產(chǎn)生應(yīng)力,也就易產(chǎn)生裂紋。因此,在選用涂料溶劑時(shí),應(yīng)將高沸點(diǎn)和低沸點(diǎn)溶劑配比使用,同時(shí)應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)母稍锓绞?,控制溶劑的揮發(fā)速度,減少干燥過(guò)程中產(chǎn)生應(yīng)力。1.9.4.3 管理表面處理后的制品應(yīng)盡快涂裝,同時(shí)應(yīng)加強(qiáng)涂裝環(huán)境清潔度管理,采取適當(dāng)?shù)姆缐m措施,保證涂裝周?chē)h(huán)境的清潔度。(1)噴漆室除塵 一般每周檢查、清理噴漆室1次,保證噴漆室內(nèi)的風(fēng)速穩(wěn)定,靜電噴漆室風(fēng)速為0.2~0.3m/s。根據(jù)產(chǎn)量進(jìn)行定期的檢查、清理和更換噴漆室送、排風(fēng)系統(tǒng)內(nèi)的過(guò)濾材料。(2)烘干室除塵 每周對(duì)烘干室內(nèi)部進(jìn)行清掃,根據(jù)具體生產(chǎn)情況定期檢查、清理過(guò)濾器。(3)現(xiàn)場(chǎng)清潔 每天清理生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng),保證車(chē)間內(nèi)塵埃許可度控制在塵埃粒徑5μm以?xún)?nèi)、塵埃個(gè)數(shù)300個(gè)/cm3以下。1.9.4.4 ABS 涂層性能按照摩托車(chē)ABS塑料制品涂裝質(zhì)量要求,聚氨酯雙組分漆和丙烯酸漆能滿(mǎn)足ABS塑料制品的涂裝質(zhì)量要求,聚氨酯雙組分漆在硬度和耐候性方面更具有優(yōu)勢(shì),尤其適合高檔車(chē)型。聚氨酯雙組分漆和丙烯酸漆性能檢測(cè)結(jié)果比較見(jiàn)表1-9-1。1.9.5 結(jié)論ABS塑料制品涂裝雖已在摩托車(chē)行業(yè)得到廣泛應(yīng)用,但其前處理大部分注塑件加工家仍以手工擦拭與溶劑法結(jié)合使用,漆膜常出現(xiàn)開(kāi)裂、附著性差等問(wèn)題。對(duì)此,本文系統(tǒng)地介紹了ABS塑料制品涂裝前處理及涂裝的一些工藝要求,批量大的產(chǎn)品可以采取靜電噴涂工藝,提高涂裝效率,降低涂裝公害;建議高檔車(chē)型選用聚氨酯雙組分漆。

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