ABS 塑料制品表面前處理與涂裝工藝探討[習(xí)題教學(xué)]

1、ABS 塑料制品表面前處理與涂裝工藝探討摘要 介紹了ABS 塑料制品的表面處理及涂裝工藝，分析探討了由于ABS 塑料材質(zhì)的特殊表面特征而對(duì)其前處理及涂裝的一些特殊要求。關(guān)鍵詞 ABS 塑料；表面處理；涂裝工藝。Abstract ABS plastic products, surface treatment and coating process, analysis of ABS plastic material due to the special surface characteristics and its pre-treatment and coating of some special

2、 requirements. Key words ABS Plastic; surface; coating process. 塑料材料因其質(zhì)輕、價(jià)廉、耐腐蝕性優(yōu)越，傳熱導(dǎo)電性差、制造方便、易壓制成形狀復(fù)雜的器件等優(yōu)點(diǎn)在工業(yè)產(chǎn)品、家用電器外殼、醫(yī)務(wù)用品、電子元件等方面上得到廣泛的應(yīng)用。但塑料制品成型加工時(shí)會(huì)產(chǎn)生顏色不均、色澤單調(diào)、花斑疵點(diǎn)等缺點(diǎn)。且易產(chǎn)生老化變脆、劃痕、沾污、靜電等問(wèn)題。涂裝涂料可以避免上述缺點(diǎn)和問(wèn)題。有如下作用：掩蓋其加工成型中的缺陷； 改善外觀裝飾性和優(yōu)良質(zhì)感，如光澤、印刷文字、圖案、金屬或木質(zhì)感等；賦予特殊性能，如耐劃傷、耐候性、耐光性、阻燃性、耐溶劑性、耐藥品性、防靜電

3、、抗菌等性能； 降低成本，同時(shí)對(duì)塑料制品進(jìn)行表面涂飾,提高了其附加值。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 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、耐候性較差、耐溶劑性差，可通過(guò)塑料表面的二次加工來(lái)改善，而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100 mN/ 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

4、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。2 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，產(chǎn)生龜裂、起泡或脫落，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；塑料是絕緣體，易產(chǎn)生靜電吸附灰塵，影響涂裝外觀質(zhì)量。為了提高涂料在塑料表面的附著力和減少塑料涂層上的缺點(diǎn)，涂裝前必須對(duì)塑料進(jìn)行表面前處理。2. 1 處理方法(1) 手工擦拭法 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。手工擦拭弊病很多，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

5、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。(4)退火處理法 消除表面應(yīng)力和改變結(jié)晶性最常用、最有效的方法在成型過(guò)程中，不均一的冷卻可能在局部或表面產(chǎn)生殘余應(yīng)力或局部結(jié)晶化，它們都不利于涂料的潤(rùn)濕和涂層的附著，在溶劑處理前先進(jìn)行退火處理以除去殘余應(yīng)力，可更好的降低裂紋發(fā)生。 (5)表面活性劑 清除表面灰塵，遷移至表面的助劑、表面加工劑

6、等，它除去無(wú)機(jī)雜質(zhì)更方便、更容易，而溶劑處理除去油脂類更有效。(6)底涂處理法 底漆和面涂互補(bǔ)：底漆缺乏美觀，耐侯性差，面漆易被底材吸收，填充性不好，附著力差。附著力好，對(duì)基體有良好的粘結(jié)力，無(wú)特殊破壞作用下，不易脫落；有較好填充性和打磨性，經(jīng)打磨后，在一定程度上能填充基體表面細(xì)微缺陷；有較好耐溶劑性，涂底漆后絕大多數(shù)都是要涂面漆的，這就要求底漆干透后能抵抗面漆中強(qiáng)溶劑不被咬起；底漆與面漆有很好的結(jié)合力，借助面漆中的溶劑能輕度重溶底漆表面，使底、面漆之間有一層微溶銜接層，以提高結(jié)合力。 2. 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(7075 ，15 min)ABS 塑

7、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)。2. 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23 min ，噴射壓力2030 PSI ，溫度4555 。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)它是一種低侵蝕產(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

8、壽命，排放前廢水必須治理達(dá)標(biāo)后才能排放。2. 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1 min ，噴射壓力714 PSI。活化的作用有助于去除硬水，把含憎水基的塑料表面轉(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)5 nm ，但其改進(jìn)了涂料對(duì)塑料表面的潤(rùn)濕性和附著力。活化后要用潔凈的壓縮空氣吹干，并在7075 烘干15 min。2. 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

9、,取出后觀察水膜的完整性。(3) 測(cè)定涂層附著力采用GB 9286 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。3 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。3. 1 涂料涂料的選擇須依據(jù)塑料的特殊性能和使用要求，對(duì)涂料選擇應(yīng)遵循如下原則： 基材塑料選擇適當(dāng)?shù)某赡の飿?shù)脂體系和溶劑體系，涂料對(duì)塑料基材既要具有良好的附著力，又不能過(guò)分溶蝕塑料表面，將表面能、極性、電荷、結(jié)晶度、溶解度參數(shù)考慮進(jìn)去；涂料應(yīng)滿

10、足特定使用條件下的性能要求，如物理性能、化學(xué)性能和光電性能等；根據(jù)涂裝方法和涂裝工藝對(duì)涂料進(jìn)行選擇；最佳的性能/ 價(jià)格比；符合環(huán)境保護(hù)的有關(guān)要求。最重要的是必須遵從“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。3. 2 涂裝ABS 制品的熱變形溫度為75107 ,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：表面前處理后的ABS 制品離子化空氣除塵空氣噴涂底漆流平5 min 空氣噴涂面漆流平10 min 烘干(7075 ，30 min) 。手工空氣噴涂工藝的涂裝效率只有20 %

11、30 %左右，涂料損失大，隨著塑料制量的大幅度提高，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(AS220 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3545 M ，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:3. 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，保證涂裝周圍環(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. 20. 3 m/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)，保證車間內(nèi)塵埃許可度控制在塵埃粒5m以內(nèi)、塵埃個(gè)數(shù)300 個(gè)/ cm3 以下。4 結(jié)論ABS 塑料制品涂裝雖已在工業(yè)產(chǎn)品、家用電器外殼、醫(yī)務(wù)用品、電子元件、摩托車行業(yè)等得到廣泛的應(yīng)用，但其前處理大部分廠