塑料件涂装及漆膜常见弊病处理

 

1　引言

随着塑料加工与改性技术的不断提高，塑料的应用领域迅速扩展，不同应用领域对塑料材质、表面装饰及粘接性能等要求日益增强。为了改善塑料表层外观、延长塑料使用寿命，需要对塑料进行涂装处理。但由于各种塑料原材料结构与组份不同，相应的表面性能也有明显差异，因而，适应不同领域的各种塑料表面处理技术与喷涂材料应运而生。

2    常用塑料件简介

2.1　塑料的定义

塑料是一种以树脂为主要成份，在一定温度和压力下造成一定形状，并在常温下能保持既定形状的高分子有机材料。

2.2　塑料的特性

（1）热塑性：加热到一定温度时可变软以至流动，冷却后有恢复其硬度机其它功能，这种功能是可逆的，可以反复进行。例如：聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚甲醛、聚碳酸酯，聚酰胺、丙烯酸类塑料，其它聚烯烃及其共聚物、聚砜、聚苯醚、氯化聚醚等都是热塑性塑料。热塑性树脂的分子链都是线形或带支链的结构，分子结构之间无化学链，因而具有加热时软化流动及冷却时变硬的特性。

（2）热固性：通过加热可以软化流动，当加热到一定温度时，会发生化学反应－－交联固化而变硬，此后再加热时，已不能再变软流动热，这种变化是不可逆的。塑料正是借用这种特性进行成形加工，利用第一次加热时的塑化流动，在压力下充满型腔，进而固化成为既定形状和尺寸的各类制品。

2.3　常用塑料类型

（1）丙烯氰（23%~41%），丁二烯（10%~30%）和苯乙烯（29%~60%）3种单体共聚而成的聚合物，简称“ABS”，具有色差醒目，耐热，坚固，耐溶剂性适中等特点，外表面可镀铬、镍等金属薄膜，可制做琴键、按钮、刀架、电视机外壳、伞柄等。

（2）聚乙烯塑料：简称“PE”，化学性能稳定，通常用于制做食品袋及各种容器，具有耐酸、耐碱及耐盐类水溶液侵蚀的特点，但不易用强碱性洗涤剂擦拭或浸泡。

（3）聚丙烯塑料：简称“PP”,无毒、无味、可以在100℃的沸水中浸泡而不变形，不损伤，常见的酸碱和有机溶剂对它几乎不起作用，多用于食品用具。

（4）聚苯乙烯塑料：简称“PS”，容易着色，透明性好，多用碱于制做灯罩、牙刷柄，玩具，电器零部件，耐酸碱腐蚀，但易溶于氯仿，二氯乙烯，橡胶水灯有机溶剂。.

（5）聚氯乙烯塑料：简称“PVC”，色泽鲜艳，耐腐蚀，牢固耐用，由于在制造过程中添加了增塑剂，抗老化剂等一些有毒辅助材料，故其产品一般不存放食品和药品类物质。

（6）尼龙塑料：简称“PA”，主要有PA6,PA66,PA1010等,。具有坚韧、牢固、耐磨、无毒等特点，但不可长期与酸碱接触，常用于制做梳子、牙刷、衣钩、扇骨、网袋绳、，水果外包装袋，添加玻璃纤维可以用于手机外壳等。

（7）聚碳酸酯：简称“PC”，具优良的综合性能,机械强度好,尤其是抗冲击性性,耐热耐候且具有自熄性等特点，常用于透明片材,建材,汽车.手机等。

（8）聚甲基丙烯酸甲酯：简称“PMMA”，俗称有机玻璃、亚克力等,具有优异的光学性能,透光性能与光学玻璃媲美,质轻,耐候性好,常用于仪器壳体,标志牌等透明度高的制品，例如电器显示保护膜等。

3　塑料表面处理

由于塑料的种类很多，并具有结晶性大，极性小，润湿性差，表面光滑等特点，为提高塑料涂层的附着力，减少漆膜表面缺陷，涂装前必须进行表面处理。

3.1常用塑料件的预处理方法

常用塑料件的预处理方法主要有：退火、脱脂、静电除尘、湿润和粗化处理。

（1）退火：塑料成形时易形成内应力，在涂装后应力集中处易开裂，一般可采用退火处理或整面处理来消除应力。退火处理是把塑料成形件加热到变形温度以下(以ABS为 例：一般加热温度为60是理骨点℃，保温2H)。为了减少设备投资，可采用整面处理的方法来改善表面的状况，整面处理的配方及工艺见表1。

表1：整面处理配方及工艺

组成                质量份		工艺                  参 数
丙酮                    1水                      3		温度/℃                 室温处理时间/min            15～20

（2）脱脂：由于塑料见表面粘有油污、手汗和脱膜剂等，造成漆膜附着力变差，涂层易产生龟裂，起泡和脱落等问题，因此涂装前必须进行除油处理。以ABS塑料件为例：一般采用含有表面活性剂水系脱脂剂喷淋清洗，时间2~3min,喷射压力（1~2）×105Pa，温度45~55℃。脱脂剂在重复使用时，由于槽液中杂质和污物的积累，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。温度越高，除油速率越快，但温度太高会使表面活性剂分解，影响工件表面水洗，造成槽液寿命下降，脱脂常见配方及工艺见表2：

表2：脱脂常见配方及工艺

组分               参 数		工艺                参 数
氢氧化钠/g·L-1         50～70磷酸钠/g·L-1           20～30碳酸钠/g·L-1           10～20表面活性剂/g·L-1        5～10		温度/℃               50～60处理时间/min          10～15

（3）静电除尘：塑料制品是绝缘体，表面电阻一般在106Ω以上，易产生静电，造成空气中的细小灰尘因静电作用而吸附于表面。由于静电吸附的灰尘用一般吹气法除去十分困难，因而普遍采用高压离子化空气流达到除电、除尘效果。

（4）湿润和粗化：

·      铬酸、硫酸混合液处理是比较简单、方便的传统工艺，它能使塑料表面的湿润性明显提高；

·     采取含水性高分子的水系表调剂室温喷淋工艺：时间为1min，喷射压力为（0.5～1.0）×105Pa。活化的作用有助于去除硬水，把含憎水基的塑料表面转化为含亲水基的表面，从而在塑料件的表面形成一层均匀的薄膜，薄膜不超过5um。；

·     火焰处理：采用压缩丙烷气作为燃料，进气压力为0.5×105Pa（200～250L/min）、燃气压力为0.35×105Pa（6L/min）、混合后压力为0.35×105Pa，火焰的有效处理长度为7～70mm，从而提高塑料基材的表面张力与尤其的附着力（见图1）。
         

 

图1 塑料基材表面张力与油漆的附着力与油漆的附着力

3.2其它表面处理技术

光固化涂料应用于手机塑料件，许多手机外壳部件已采用工程塑料或者聚合物基附和材料，他们不仅需要涂料来改善其表面性质，还可以实现材料外观的美化。

聚碳酸酯具有易加工成型、质量轻、柔韧性强、不易破碎等特点，但它的表面强度不够，不耐刻画和刮擦，而且耐侯性差，易变黄，采用光固化涂料改善其表面性质，不仅可以大大节省涂装时间而且可使涂层有很好的耐擦性和长期耐侯性，。

4喷涂技术概要

    对于手机塑料件涂层而言，侧重于耐摩擦性，耐水性、耐手汗性、耐侯性及装饰性。塑料件喷涂方式一般为自动喷涂。

4.1底漆喷涂

喷涂室喷涂区风速一般设定为0.4～0.5m/s；工艺温度一般控制在18～30℃，该线喷漆室温冬季温度一般不低于18℃，夏季温度一般控制在30℃以下；相对湿度一般控制在5, 0%, 70%；喷漆室空气洁净度一般要求粒径大于5μm<, SP, style="FONT-SIZE: 9pt; COLOR: black; FONT-FAMILY: SimSun; mso-bidi-font-family: 新細明體; mso-font-kerning: 0pt; mso-fareast-language: ZH-CN" ang="ZH-CN" l, AN,>的微粒数为零，粒径小于5μm的微粒含量小于1×105个/L。采用单罐供漆系统，油漆施工压力一般控制在0.2～0.5Mpa，雾化空气压力一般控制在0.2～0.5 Mpa，底漆闪干1～2min，膜厚控制在4～10μm。

4.2底漆晾干

 底漆喷涂后，湿漆膜中含有大量的有机溶剂，若直接进入烘干室中烘烤，就会因为溶剂挥发过快而使漆膜表面出现针孔，气泡等缺陷。在晾干过程中，伴随着溶剂的挥发，油漆得以充分流平。晾干时间和风速对流平效果影响较大，控制不当易产生流平不良、橘皮等漆膜缺陷。晾干时间一般控制在1～2min，风速一般为0.2～0.3m/s.

4.3底漆烘干

   塑料件使用的底漆有两种：单液型和双液型。底漆可以自然指触干，但普通型施工后其自身不能快速自然固化，因而需要采取加热固化的方法，其目的是为了缩短涂层的干燥时间和提高涂层的性能，同时要考虑到塑料件自身耐热性能及易变形的特点，烘干温度不宜过高，一般控制在60-80℃左右，时间控制在15～30min。
4.4面漆喷涂

面漆喷涂工艺参数和底漆相同，烘烤条件需根据不同的面漆采用不同的烘烤条件。

在塑料件涂装施工过程中或施工成膜后，会因各方面原因产生多种涂抹缺陷，本文对缺陷产生的最主要的几种原因进行分析并提出处理方法。

5.1缩孔现象

   当表面张力较高的涂料涂覆于表面自由能较低的底材上，也就是涂料表面张力过大时，容易造成涂料对底材的润湿性不良、接触角变大，使涂料保持球状倾向而裸露出被涂面。

另外，一些低表面张力的小颗粒或小液滴等杂物很容易在湿膜中产生一个局部的表面张力差，随着涂层的流动及溶剂的挥发，表面压力差增大，继续流动及溶剂的挥发增大了粘度，阻碍了流动，最终形成凹下的缩孔。

5.1.1产生原因
   （1）环境因素：①周围使用了有机硅类或蜡等物质，涂装环境空气不洁净（有灰尘、漆雾等）；②涂装环境温度过低，湿度过高。
   （2）设备、机器原因：①调漆工具及设备不洁净；②涂装工具、工作服、手套不干净。

（3）涂装作业时的原因：①底材脱脂不良，有水、油，遮蔽胶带的胶、灰尘、肥皂、打磨灰等异物附着；②旧涂膜打磨不完全，存在针孔、凹陷等缺陷；③涂膜过厚。

（4）材料导致的原因：①所用材料表面的张力偏低，流动性差，释放气泡性差本身对缩孔的敏感性打大；②所用涂料混入了水、油等；③混入了异种涂料或使用了两种树脂不兼容的涂料。

5.1.2处理方法
 （1）加强塑料件喷涂前的表面处理，防止油污造成的漆膜不良现象；
 （2）检查压缩空气质量，防止空气油水分离不彻底；
 （3）检查烘干炉内设备状况，防止因烘箱滴油造成污染；
 （4）避免两种树脂不兼容。
 （5）通过添加助剂来降低表面张力，促进湿膜流平；
 （6）在涂装车间，无论是设备，工具还是生产用的辅助材料，绝对不能带有对油漆有害的物质，尤其是硅酮。

5.2橘皮现象

橘皮5.2.1产生原因
 （1）在喷涂过程中，由于溶剂挥发太快，湿膜粘度急剧增加，使流平变得困难而产生橘皮。要求根据环境温度或季节变化来选择合适的稀释剂，例如聚氨酯涂料的稀释剂有冬用和夏用之分；
 （2）塑料工件温度太高，使溶剂瞬间挥发，湿膜来不及流平。
 （3）喷涂是出漆量太小或喷涂距离太远，表面沉积涂膜太薄，流平变得困难；
 （4）喷枪雾化不良，漆雾颗粒过大也产生橘皮；
 （5）喷涂距离太近，虽然膜厚有利于流平，但压缩空气的冲击力使厚涂膜产生更大的橘皮，反而使流平性变差；
 （6）涂料黏度过大时，涂料雾化性和湿膜流平性都较差；
 （7）环境湿度偏高或闪干时间不足就进入烘烤间；
 （8）喷涂室内空气流速太快，使湿膜溶剂快速挥发而难以流平；
 （9）底材粗糙易造成短波橘皮；

5.2.2处理方法

（1）降低涂料稀释剂的挥发速率或添加流平剂，以改善涂料的流平性；

（2）降低涂料黏度；
（3）选择合适的压缩空气压力，选择出漆量和雾化性能良好的喷涂工具，使涂料达到良好的雾化；

（4）一次喷涂膜厚增加，改善漆膜流动性；

（5）降低喷涂环境温度和风速，减慢溶剂挥发速率；

（6）降低被涂物表面的温度；

（7）通过现场环境来调整合适的喷涂速率及喷涂距离；

（8）严格按供应商的施工规范进行对稀，并采用带恒温装置的喷涂设备。

5.3咬底现象

咬底现象是一种底漆层被咬起而脱离底材表面，产生皱纹、胀起、起泡等现象。

现象是涂装过程中常见又较难克服的问题，影响因素众多。

5.3.1产生原因,

（1）底材塑件在注塑时压力不足导致塑件局部密度不一致，存在一定的内压力，而涂料中有,机溶剂的极性和溶解力较强时，涂料中的强溶剂会浸入塑料底材内，出现咬底现象；

（2）底漆层未彻底干透；

（3）面漆溶剂溶解力太强或底漆层耐溶解性差；

（4）面漆喷涂太湿太厚。

5.3.2处理方法

（1）改变涂料体系，选择合适的底面漆工艺和材料；

（2）加强烘烤，保证底漆干透；

（3）适当调整面漆的稀释剂，剔除对底漆溶胀的强溶剂；

（4）对易咬起的配套涂层，先在底涂层上薄薄喷涂一层面漆，等稍干后再喷涂；

（5）在涂装过程中，先将底材容易咬底的部位薄薄喷涂一遍，再将此处和另外部位一同涂覆成均匀的涂膜，可大大减弱咬底现象。

5.4针孔现象

针孔是指涂膜表面类似被针尖刺过的小孔，如同皮革毛孔，孔径大约0.1mm，喷涂罩光清漆时针孔现象尤为突出。

5.4.1产生原因

（1）清漆树脂或其它颜填料加工细度不够，内部存在杂质；

（2）溶剂挥发过快，且用量较多；

（3）涂料表面张力过大，黏度高，流动性差，气泡释放困难；

（4）被涂覆塑料件未冷却，闪干时间过短，使湿膜中的溶剂急剧蒸出；

（5）涂膜喷涂太厚且表干过快；

（6）作业环境温湿度太高，或有水分带入涂料中；

（7）闪干不充分，烘烤升温过快；

（8）涂料长时间搅拌，形成无数细微空气泡；

（9）颜料分散不良。

5.4.2处理方法

（1）改善涂料性能、提高涂料的针孔极限；

（2）添加挥发慢的溶剂或降低涂料施工黏度，使湿漆膜的表干减慢；

（3）加强管理、避免混入杂质；

（4）改善涂装环境、设定合适的涂装温度、湿度、风速等条件；

（5）提高喷涂操作的熟练程度，注意正确的喷涂手法、走枪速度和枪距，保持均一、合适的漆膜厚度；

（6）升温时应缓慢，避免溶剂急速挥发；

（7）降低被涂物的温度和提高洁净度，清除被涂物面的小孔。

5.5露底现象

露底现象是由于漏喷、喷涂太薄或涂料遮盖力差而使被涂面未涂漆或未盖住底色的一种漆膜缺陷。

5.5.1产生原因

（1）涂料遮盖力差，色漆颜料分低，铝粉漆中铝粉的含量过低；

（2）涂料使用前，沉降的颜料未被搅起或搅拌不充分，造成遮盖力下降；

（3）涂料稀释过程中未按照施工工艺说明进行对稀，对得太稀或喷涂的湿膜太薄；

（4）膜厚不均匀，为按照正常喷涂手法进行喷涂；

（5）底面漆色调反差太大，对于金属闪光漆，由于底色漆喷涂太薄。

5.5.2处理方法

（1）调整涂料性能，增加面漆对底涂的遮蔽性；

（2）使用前和涂装过程中充分搅拌均匀；

（3）适当提高施工黏度或增加喷涂次数，增加漆膜厚度；

（4）加强操作人员培训，保持合适的喷涂速度、喷涂距离、涂装次序及涂装次数；

（5）底漆的颜色尽可能和面漆的颜色接近。

5.6铝粉漆色调不均匀

铝粉闪光漆是具有奇特装饰效果的高装饰性涂料，对施工工艺要求非常高，施工不当容易出现色调不均匀、闪光效果差等缺陷。

5.6.1产生原因

（1）金属闪光涂料中铝粉含量太低，遮盖力较差，涂料的成膜能力差；

（2）涂膜的表干时间太长，造成铝粉流纹；

（3）底色漆喷涂太薄或者漏喷；

（4）底色喷涂太厚，且涂膜薄厚不均匀；

（5）“湿碰湿”工艺的间隔时间太短；

（6）喷涂时空气压力太小，涂料雾化不良或空气压力太大，使片状铝粉变形；

（7）喷涂时操作人员走枪方式不对或喷涂不均匀；

（8）喷涂时候所用的稀释剂溶解力太弱。
5.6.2处理方法

（1）使用分散助剂加强颜料分散，增加颜料分散后的稳定性；

（2）选用合适的稀释剂；

（3）调整涂料合适的施工黏度；

（4）加强操作人员培训，确保喷涂膜厚均一；

（5）使用溶解力强的稀释剂。

5.7附着力差

涂膜附着力或层间结合力很差，造成局部甚至是全部涂膜剥落的一种漆膜缺陷。

5.7.1产生原因

（1）喷涂前底材处理不当，表面残留油污、水或脱膜剂，或有色金属未进行适宜的表面处理；

（2）底材表面太光滑；

（3）底涂层放置太久，重涂间隔周期太长或涂层烘烤过度，影响自身附着力和层间结合力；

（4）旧涂膜表面未打磨直接在涂漆；

（5）底、面涂料不配套，造成层间结合力差；

（6）底漆涂层含有硅油类助剂、表面张力过低，影响重涂涂膜的浸湿结合；

（7）塑料表面的预涂底漆品种选用不当。

5.7.2处理方法

（1）彻底处理底材表面；

（2）对于光滑的喷涂表面，喷涂前需进行适当的打磨处理；

（3）合理选择配套的底面漆，一般要求底层漆膜和面漆漆膜的硬度、伸缩性接近；

（4）改进涂料的户外耐候性、耐温变性等性能；

（5）加强涂装控制，按标准施工工艺施工，控制适当的膜厚，减少漆膜弊病，减少重涂次数。

5.8涂膜光泽低

喷涂的涂膜干燥后光泽度很低或涂装后不久出现光泽下降、雾状朦胧现象。

5.8.1产生原因

（1）涂料中树脂之间、树脂与助剂之间混容性差，涂膜雾浊而失光；

（2）颜料分散不良，涂料细度差或色漆的颜料体积浓度较高，树脂含量低；

（3）溶剂的溶解性差；

（4）底材粗糙多孔，对涂料吸收量大；

（5）底涂层粗糙不平整或打磨用的砂纸太粗；

（6）烘房内空气污浊或烘烤温度过高而失光；

（7）面漆或罩光清漆喷涂得太薄；

（8）面漆或罩光清漆未干就抛光修饰；

（9）湿喷涂环境湿度过高，溶剂挥发过程中有水汽凝结于涂膜表面造成漆膜发白。

5.8.2处理方法

（1）改善涂料性能，避免出现失光现象；

（2）选择合适的稀释剂，调整合适的施工黏度；

（3）增加底面涂料的配套性，以消除底层对面漆的吸收；

（4）细心打磨（砂纸型号及打磨方法），消除被涂面的粗糙度；

（5）加强操作人员培训，注意施工次序，减少漆雾的产生及附着；

（6）补漆后充分干燥再抛光处理；

（7）控制最佳的涂装条件（温度最好保持在20-30℃；相对,湿度最好小于70%）。

6结语

由于塑料质量轻，耐蚀性优越，易加工成各种形状的制品，在产品结构上可代替部分有色金属和轻金属，因而在手机外壳上得到广泛应用。为了进一步延长塑料的使用寿命，降低塑料的涂装成本，从而需要涂装技术人员深入现场，不断改进，真正从工艺上为塑料涂装提供更节约、更可靠的涂装技术。