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ABS塑料制品表面前處理與涂裝工藝探討
1.9.1 前言摩托車(踏板車)外表裝飾件的80%以上是采用ABS塑料制品，因此其涂裝質量直接影響摩托車的市場競爭力。本文對ABS塑料制品的前處理及涂裝工藝進行介紹，分析探討由于ABS塑料材質的特殊性而對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）屬熱塑性樹脂類塑料，具有較高的機械強度和良好的加工性能，但其硬度低，耐候、耐溶劑性差，可通過塑料表面的二次加工來改善。涂裝是塑料表面二次加工的重要方法之一。ABS塑料在涂裝時常出現附著效果不好、失光、麻點等問題，其原因主要有，表面張力（小于100mN/cm），溶解度參數與涂料中樹脂、溶劑的溶解度參數差異較大，在成型時產生的內應力易產生漆膜裂紋或降低涂層光澤等缺陷，表面易產生靜電和吸附灰塵，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、潤滑劑、防老劑、防燃劑）、其他（潤滑油、灰塵）等。1.9.3.1 處理方法（1）手工擦試法 這種處理方式勞動強度大，通常應用于產量低的情況。手工擦試弊病很多，由于人工的原因，導致質量不穩定，已擦臟的布會導致塑料表面再次污染，而且溶劑對操作者有害，污染環境。（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。但高溫作業不利于安全生產。（3）水溶液處理法 水溶液處理法尤其適合產量大、生產效率高的情況，這種處理方法具有質量穩定、環境危害輕、成本低、易操作等優點，正在逐漸取代上述兩種方法。1.9.3.2 工藝流程預脫脂→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，各工序全部采用噴淋處理并通過懸鏈運送，設備采用密封防塵室體結構。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、無機礦物質等。脫脂劑在重復使用時，槽液中的雜質、污物積累，會造成塑料表面污物的再次附著，影響涂層質量，因此應加強槽液的過濾與更新管理。水系脫脂劑脫脂效果好、質量穩定，但其排放的廢水中含有磷。同時它是一種蝕產品，對低碳鋼材質的槽體和設備內部必須襯玻璃鋼，延長設備的使用壽命。針對上述兩點，建議采用不銹鋼結構的設備和槽體，以增加設備的使用壽命，排放前廢水必須治理達標后才能排放。 1.9.3.2.2 活化活化是采用含有水性高分子的水系表調劑來處理的工藝，可以采取室溫噴淋方式，時間1min，噴射壓力7～14PSI。活化的作用有助于去除硬水，把含憎水基的塑料表面轉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5nm，但其改進了涂料對塑料表面的潤濕性和附著力。活化后要用潔凈的壓縮空氣吹干，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行其清潔度的檢查，以保證隨后的涂裝質量。（1）觀察接觸角 在處理后的塑料表面滴上液滴，完全鋪展說明處理效果好，接觸角小。（2）水浸潤法 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）測定涂層附著力 采用《GB9286-88色漆和清漆漆膜的劃格試驗法》，如果附著力差，排除了涂料、環境、人為操作等其他問題，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構，雖然通過表面前處理對塑料表面進行改性，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、涂裝工藝和涂裝環境管理也會影響涂層質量。1.9.4.1 涂料涂料的選擇須遵從"相似相溶原則"，以保證ABS與涂料樹脂、溶劑的混溶性良好，使涂膜和塑料表面形成一個很薄的互溶層，增強粘著力。ABS涂裝多采用丙烯酸或聚氨酯涂料。為了獲得優質裝飾保護性涂層，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約為9.6，而聚氨酯的溶解度參數約為10.0，丙烯酸的溶解度參數約為9.4，顯然，這兩種涂料體系與ABS底材的溶解度參數、表面張力匹配性較好，在ABS底材上具有良好潤濕性和附著性。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），然后采用醇類溶劑對其表面進行導電性處理，降低其表面電阻，同時，靜電噴涂要求嚴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到90%左右，涂裝效率計算公式值得注意的是，ABS塑料涂裝后，漆膜表面易產生細微裂紋，其原因很復雜，目前比較傾向于與塑料加工時產生的殘余內應力或是與溶劑揮發后表層體積收縮產生的應力有關。塑料的臨界開裂應力與塑料的內聚能、涂料用溶劑類型、溶劑的揮發速度、溫度之間存在相互關系，溶劑揮發快，容易產生應力，也就易產生裂紋。因此，在選用涂料溶劑時，應將高沸點和低沸點溶劑配比使用，同時應選擇適當的干燥方式，控制溶劑的揮發速度，減少干燥過程中產生應力。1.9.4.3 管理表面處理后的制品應盡快涂裝，同時應加強涂裝環境清潔度管理，采取適當的防塵措施，保證涂裝周圍環境的清潔度。（1）噴漆室除塵 一般每周檢查、清理噴漆室1次，保證噴漆室內的風速穩定，靜電噴漆室風速為0.2～0.3m/s。根據產量進行定期的檢查、清理和更換噴漆室送、排風系統內的過濾材料。（2）烘干室除塵 每周對烘干室內部進行清掃，根據具體生產情況定期檢查、清理過濾器。（3）現場清潔 每天清理生產現場，保證車間內塵埃許可度控制在塵埃粒徑5μm以內、塵埃個數300個/cm3以下。1.9.4.4 ABS 涂層性能按照摩托車ABS塑料制品涂裝質量要求，聚氨酯雙組分漆和丙烯酸漆能滿足ABS塑料制品的涂裝質量要求，聚氨酯雙組分漆在硬度和耐候性方面更具有優勢，尤其適合高檔車型。聚氨酯雙組分漆和丙烯酸漆性能檢測結果比較見表1-9-1。1.9.5 結論ABS塑料制品涂裝雖已在摩托車行業得到廣泛應用，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合使用，漆膜常出現開裂、附著性差等問題。對此，本文系統地介紹了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；建議高檔車型選用聚氨酯雙組分漆。
