ABS塑料制品表面前处理与涂装工艺探讨

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欢迎访问e展厅 展厅 7 喷涂/清洗/表面工程展厅 PVD涂层设备, 电镀设备, 热镀锌设备, 超声波清洗机, 静电喷粉机, ... 1 前言 摩托车(踏板车)外表装饰件的80%以上是采用ABS塑料制品，因此其涂装质量直接影响摩托车的市场竞争力。本文对ABS塑料制品的前处理及涂装工艺进行介绍，分析探讨由于ABS塑料材质的特殊性而对其前处理及涂装的一些特殊要求。 2 表面特性 ABS（丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三元共聚物）属热塑性树脂类塑料，具有较高的机械强度和良好的加工性能，但其硬度低，耐候、耐溶剂性差，可通过塑料表面的二次加工来改善。涂装是塑料表面二次加工的重要方法之一。ABS塑料在涂装时常出现附着效果不好、失光、麻点等问题，其原因主要有，表面张力（小于100mN/cm），溶解度参数与涂料中树脂、溶剂的溶解度参数差异较大，在成型时产生的内应力易产生漆膜裂纹或降低涂层光泽等缺陷，表面易产生静电和吸附灰尘，影响涂装效果。 3 表面前处理 塑料表面的油污会极大地降低涂料的附着力，油污中含有脱膜剂（硬脂酸盐、蜡、聚乙烯醇等）、助剂（增塑剂、防静电剂、润滑剂、防老剂、防燃剂）、其他（润滑油、灰尘）等。 3.1 处理方法 （1）手工擦试法 这种处理方式劳动强度大，通常应用于产量低的情况。手工擦试弊病很多，由于人工的原因，导致质量不稳定，已擦脏的布会导致塑料表面再次污染，而且溶剂对操作者有害，污染环境。 （2）溶剂蒸气脱脂法 该方法能有效地除去表面的油污、脱膜剂、防静电剂等弱界面层，使表面粗化多孔，从而提高涂料的附着力。但高温作业不利于安全生产。 （3）水溶液处理法 水溶液处理法尤其适合产量大、生产效率高的情况，这种处理方法具有质量稳定、环境危害轻、成本低、易操作等优点，正在逐渐取代上述两种方法。 3.2 工艺流程 预脱脂→脱脂→一次水洗→二次水洗→去离子水洗→活化→吹干→水分烘干（70～75℃，15min） ABS塑料制品的前处理可以流水线生产，各工序全部采用喷淋处理并通过悬链运送，设备采用密封防尘室体结构。 3.2.1 脱脂 一般采用含有表面活性剂的水系脱脂剂喷淋清洗，时间2～3min，喷射压力20～30PSI，温度45～55℃。脱脂配方含有磷酸盐、硅酸盐、表面活性剂、无机矿物质等。脱脂剂在重复使用时，槽液中的杂质、污物积累，会造成塑料表面污物的再次附着，影响涂层质量，因此应加强槽液的过滤与更新管理。 水系脱脂剂脱脂效果好、质量稳定，但其排放的废水中含有磷。同时它是一种蚀产品，对低碳钢材质的槽体和设备内部必须衬玻璃钢，延长设备的使用寿命。针对上述两点，建议采用不锈钢结构的设备和槽体，以增加设备的使用寿命，排放前废水必须治理达标后才能排放。 3.2.2 活化 活化是采用含有水性高分子的水系表调剂来处理的工艺，可以采取室温喷淋方式，时间1min，喷射压力7～14PSI。活化的作用有助于去除硬水，把含憎水基的塑料表面转换为含亲水基的表面，在塑料表面形成一层均匀的薄膜，厚度不超过5nm，但其改进了涂料对塑料表面的润湿性和附着力。活化后要用洁净的压缩空气吹干，并在70～75℃烘干15min。 3.3表面清洁度 塑料表面处理后必须进行其清洁度的检查，以保证随后的涂装质量。 （1）观察接触角 在处理后的塑料表面滴上液滴，完全铺展说明处理效果好，接触角小。 （2）水浸润法 将处理后的塑料制品浸入水中，取出后观察水膜的完整性。 （3）测定涂层附着力 采用《GB9286-88色漆和清漆漆膜的划格试验法》，如果附着力差，排除了涂料、环境、人为操作等其他问题，就可能是塑料表面未清洗干净。 4 涂装 由于塑料表面特殊结构，虽然通过表面前处理对塑料表面进行改性，清除了弱界面层，活化塑料表面，增加了涂膜的附着力，但涂料的选择、涂装工艺和涂装环境管理也会影响涂层质量。 4.1 涂料 涂料的选择须遵从"相似相溶原则"，以保证ABS与涂料树脂、溶剂的混溶性良好，使涂膜和塑料表面形成一个很薄的互溶层，增强粘着力。ABS涂装多采用丙烯酸或聚氨酯涂料。为了获得优质装饰保护性涂层，一般用双组分聚氨酯底漆喷涂2～3次，流平5min后，再湿碰湿喷涂双组分聚氨酯面漆。ABS塑料表面溶解度参数约为9.6，而聚氨酯的溶解度参数约为10.0，丙烯酸的溶解度参数约为9.4，显然，这两种涂料体系与ABS底材的溶解度参数、表面张力匹配性较好，在ABS底材上具有良好润湿性和附着性。 4.2 涂装 ABS制品的热变形温度为75～107℃，且ABS制品表面电阻高，易产生静电，吸附灰尘，因此喷漆前一般都采用离子化空气除尘。涂装工艺流程： 表面前处理的ABS制品→离子化空气除尘→空气喷涂底漆→流平5min→空气喷涂面漆→流平10min→烘干（70～75℃，30min）。 手工空气喷涂工艺的涂装效率只有20%～30%左右，涂料损失大，随着塑料制品用量的大幅度提高，建议批量大的ABS塑料制品采取静电喷涂工艺。静电喷涂前必须先用离子化空气除静电（AS-20型延伸排列电离空气除尘器静电中和能力强），然后采用醇类溶剂对其表面进行导电性处理，降低其表面电阻，同时，静电喷涂要求严格控制涂料的电阻和粘度，通常涂料电阻值的最佳范围在35～45MΩ，涂料的施工粘度较空气喷涂低2s。采用静电喷涂的涂装效率可达到90%左右，涂装效率计算公式 值得注意的是，ABS塑料涂装后，漆膜表面易产生细微裂纹，其原因很复杂，目前比较倾向于与塑料加工时产生的残余内应力或是与溶剂挥发后表层体积收缩产生的应力有关。塑料的临界开裂应力与塑料的内聚能、涂料用溶剂类型、溶剂的挥发速度、温度之间存在相互关系，溶剂挥发快，容易产生应力，也就易产生裂纹。因此，在选用涂料溶剂时，应将高沸点和低沸点溶剂配比使用，同时应选择适当的干燥方式，控制溶剂的挥发速度，减少干燥过程中产生应力。 4.3 管理 表面处理后的制品应尽快涂装，同时应加强涂装环境清洁度管理，采取适当的防尘措施，保证涂装周围环境的清洁度。 （1）喷漆室除尘 一般每周检查、清理喷漆室1次，保证喷漆室内的风速稳定，静电喷漆室风速为0.2～0.3m/s。根据产量进行定期的检查、清理和更换喷漆室送、排风系统内的过滤材料。 （2）烘干室除尘 每周对烘干室内部进行清扫，根据具体生产情况定期检查、清理过滤器。 （3）现场清洁 每天清理生产现场，保证车间内尘埃许可度控制在尘埃粒径5μm以内、尘埃个数300个/cm3以下。 4.4 ABS 涂层性能 按照摩托车ABS塑料制品涂装质量要求，聚氨酯双组分漆和丙烯酸漆能满足ABS塑料制品的涂装质量要求，聚氨酯双组分漆在硬度和耐候性方面更具有优势，尤其适合高档车型。 5 结论 ABS塑料制品涂装虽已在摩托车行业得到广泛应用，但其前处理大部分厂家仍以手工擦拭与溶剂法结合使用，漆膜常出现开裂、附着性差等问题。对此，本文系统地介绍了ABS塑料制品涂装前处理及涂装的一些工艺要求，批量大的产品可以采取静电喷涂工艺，提高涂装效率，降低涂装公害；建议高档车型选用聚氨酯双组分漆。 (end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (10/23/2007)