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　　關(guān)鍵詞：塑料件涂裝；表面處理；紫外光固化

　　1 引言

　　近年來塑料制品在工業(yè)產(chǎn)品上得到了廣泛的應(yīng)用，特別是在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用迅速擴(kuò)展。為了提高產(chǎn)品的外觀，延長塑料件的使用壽命，需要根據(jù)不同的涂裝工藝及標(biāo)準(zhǔn)制定相應(yīng)的檢測(cè)方法，從而滿足顧客對(duì)產(chǎn)品外觀的高標(biāo)準(zhǔn)要求。本文闡述了塑料件涂裝工藝、涂膜缺陷的防治及新工藝、新技術(shù)在塑料件涂裝中的應(yīng)用。

　　2 塑料件機(jī)械損傷修補(bǔ)方法

　　塑料件損傷一般總要波及到零件基體，造成基體表面出現(xiàn)劃痕、擦傷、裂紋、撕裂、刺穿等缺陷。為了提供光滑、平整的噴涂基面，一般需要對(duì)塑料件基體表面的缺損部位進(jìn)行特殊修復(fù)處理，通常采用的方法是化學(xué)黏結(jié)劑黏結(jié)法。常用的黏結(jié)劑有2種：一種是以環(huán)氧樹脂或氨基甲酸乙酰為基體，與硬化劑混合調(diào)勻使用的黏結(jié)劑；另一種是以聚酯為基體，與硬化劑混合調(diào)勻使用的黏結(jié)劑。近年來，有超級(jí)膠聲譽(yù)之稱的氰基丙烯酸酯因其新穎的特性，被逐步應(yīng)用于塑料的黏結(jié)。

　　2.1 塑料件表面劃痕和擦傷缺陷修補(bǔ)方法

　�、庞盟�或塑料清潔劑清洗待修理部位，并對(duì)結(jié)合表面進(jìn)行除蠟、脫脂處理。

　�、茖⑺芰霞�加熱至20℃左右。

　�、菍⒋呋瘎﹪娭亮鸭y一側(cè)，然后再敷好黏結(jié)劑。

　�、葘�劃痕或裂紋的兩側(cè)按原位置對(duì)好并迅速壓緊，約1min后即可獲得良好的黏結(jié)效果。為了達(dá)到最大的黏結(jié)強(qiáng)度，一般黏結(jié)部位的硬化時(shí)間控制在3～12h。

　　2.2 塑料件表面裂紋、撕裂和刺穿等缺陷修補(bǔ)方法

　�、挪捎镁哂谐�石蠟、油脂和硅樹脂功能的溶劑徹底清除損傷部位的污物。

　�、茖㈤_裂面3～5mm寬處磨削成斜面，表面盡可能粗糙，有利于貼合黏緊。

　�、怯镁�細(xì)砂輪適當(dāng)打磨開裂部位周邊約15mm的區(qū)域，然后對(duì)該部位的正反面進(jìn)行徹底清洗并晾干。

　�、仁褂脟姛艋鹧嬖谛泵娌课徊粩嘁苿�(dòng)，直至斜面略呈棕色為止。

　�、蓪�帶有強(qiáng)黏結(jié)劑的鋁箔和具有防潮功能的膠帶貼至斜面部位。

　�、视霉伟鍖⒒旌虾玫酿そY(jié)劑分兩步填充到裂縫中，首先填充縫隙底部，然后再將裂縫整體填平，動(dòng)作要快，因?yàn)檫@種黏結(jié)劑在2～3min內(nèi)會(huì)固化。

　　⑺填充完畢直至硬化1h后用粗細(xì)砂輪磨去表面的凸點(diǎn)，并清除修理部位的碎屑、灰塵等雜質(zhì)；如出現(xiàn)高低不平或針孔等缺陷，可按上述方法重新用填充劑填平。

　�、逃�400#砂紙進(jìn)行最后的精磨，并適當(dāng)清潔所需噴涂面。

　　3 塑料件噴漆前表面處理

　　為提高涂料在塑料件表面的附著力及改善塑料件的外觀，噴涂底漆前必須對(duì)塑料件表面進(jìn)行預(yù)處理，一般工藝流程為“脫脂→除塵→粗化”。

　　3.1 脫脂

　　由于塑料件表面沾有油污、手汗和脫模劑等污染物，如果直接噴涂會(huì)使涂膜附著力變差，涂層易產(chǎn)生龜裂、起泡和脫落等問題，因此涂裝前必須進(jìn)行脫脂處理。常用的脫脂方法是堿液清洗法，常見的脫脂劑配方及工藝見表1。
 

　　由于槽液雜質(zhì)、污物積累，造成槽液污物再次附著在塑料件表面，影響涂層質(zhì)量，因此應(yīng)加強(qiáng)槽液的過濾與更新管理。

　　3．2 靜電除塵

　　由于塑料制品是絕緣體，表面電阻一般在1013Ω以上，易產(chǎn)生靜電效應(yīng)，造成空氣中的細(xì)小灰塵因靜電作用而吸附于塑料件表面，因而采用普通空氣吹氣法很難吹凈。目前普遍采用的是高壓離子化空氣流吹氣法，以達(dá)到良好的除電、除塵效果。

　　3.3 濕潤和粗化

　�、陪t酸、硫酸混合液處理是比較簡單、方便的傳統(tǒng)配方工藝，它能使塑料表面的濕潤性明顯提高。

　　⑵采取含水性高分子的水系表調(diào)劑室溫噴淋工藝，處理時(shí)間為1min，噴射壓力控制在0.05～0.10MPa，活化的作用有助于除去硬水，把含憎水基的塑料表面轉(zhuǎn)換為含親水基的表面，從而在塑料表面形成一層均勻的薄膜，膜厚一般不超過5nm。

　�、腔鹧嫣幚恚翰捎脡嚎s丙烷氣作為燃料，進(jìn)氣壓力為0.05MPa（200～250L/min）、燃?xì)鈮毫��?.035MPa（6L/min）、混合后壓力為0.035MPa，火焰的有效處理長度為7~70mm，火焰表面溫度控制在1000~2000℃；為防止塑料件變形，時(shí)間應(yīng)控制在10s以內(nèi)，從而消除塑料表面層界膜阻力，增加塑料的表面能、浸潤性及涂層整體附著力。

　　4 常見塑料件涂裝工藝及控制要點(diǎn)

　　塑料件噴涂方式分手工空氣噴涂和自動(dòng)噴涂。手工空氣噴涂是目前塑料件涂裝較為廣泛的噴涂方式，自動(dòng)噴涂一般采用機(jī)器人、往復(fù)機(jī)等自動(dòng)噴涂系統(tǒng)，但一次性投資較大，只適合生產(chǎn)量較大的流水線生產(chǎn)。常見塑料件涂裝工藝為“底漆噴涂→底漆晾干→底漆烘干→底漆打磨→面漆噴涂”。簡單介紹常見塑料件涂裝工藝及控制要點(diǎn)。

　　4.1 底漆噴涂

　　噴漆室手工噴涂區(qū)風(fēng)速一般設(shè)定在0.4～0.5m/s，溫度控制在18～35℃，相對(duì)濕度控制在60%～70%，空氣潔凈度一般要求粒徑大于5μm的微粒數(shù)為零，粒徑小于5μm的微粒含量小于1.0×105個(gè)/L。若采用單罐供漆系統(tǒng)，則涂料的施工壓力控制在0.2～0.3MPa，霧化空氣壓力一般控制在0.5～0.6MPa。底漆采用2道噴涂，第一道閃干50s左右后噴涂第二道，膜厚控制在35～40μm。

　　4.2 底漆晾干

　　底漆噴涂后，濕涂膜中含有大量的有機(jī)溶劑，若直接進(jìn)入烘干室，就會(huì)因溶劑揮發(fā)過快而造成涂膜表面針孔、氣泡等缺陷。因此在底漆噴涂后必須晾干，在晾干過程中，伴隨著溶劑的揮發(fā)，涂料得以充分流平、展開。晾干時(shí)間、風(fēng)速對(duì)流平效果影響較大，控制不當(dāng)易產(chǎn)生流平不良、橘皮等涂膜缺陷。晾干時(shí)間一般控制在5～7min，風(fēng)速一般為0.2～0.3m/s。

　　4.3 底漆烘干

　　目前塑料件使用的底漆是雙組分的，有快干型和普通型2種，快干型底漆可自然指觸干，但普通型底漆施工后其自身不能自然快速固化，因而需要采取加熱固化的方法，目的是為了縮短涂料烘干時(shí)間和提高涂層性能，同時(shí)要考慮到塑料件自身耐熱性能及易變形的特點(diǎn)。烘干溫度不宜過高，一般控制在80℃左右，烘干時(shí)間一般為20～30min。

　　4.4 底漆打磨

　　底漆噴涂過程中表面或多或少存在諸如顆粒、流掛、少漆等缺陷，為了給下道工序提供良好的涂層表面，有必要對(duì)底漆件的表面進(jìn)行打磨處理，打磨材料一般采用1000#水砂紙，打磨有較大缺陷的工件時(shí)可先使用400#砂紙粗磨，再用1000#細(xì)砂紙細(xì)磨一遍。

　　4.5 面漆噴涂

　　面漆噴涂采用濕碰濕工藝，先噴底色漆再噴清漆；底色漆采用單組分油漆，色漆噴涂膜厚根據(jù)涂料的不同特性進(jìn)行控制。金屬色漆膜厚一般為12～18μm，素色漆膜厚一般為25～35μm。噴漆工藝參數(shù)和底漆相同，底色漆噴涂后一般晾干5～7min再進(jìn)入清漆噴漆室，在噴涂清漆前可對(duì)色漆表面的顆�；蜉^小的缺陷用1200#拋光片進(jìn)行修磨，修磨平整后對(duì)所修部位用空氣補(bǔ)漆槍補(bǔ)噴色漆，處理完成后再進(jìn)行清漆噴涂，清漆噴涂時(shí)各工藝參數(shù)和底漆相同。

　　5 塑料件常規(guī)檢測(cè)方法

　　塑料涂裝質(zhì)量的檢測(cè)方法種類較多，可歸納為外觀檢測(cè)和性能檢測(cè)兩大類。外觀檢測(cè)主要檢測(cè)塑料件制品的顏色、鮮映性（DOI）、光澤等是否符合國家、行業(yè)或企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)；性能檢測(cè)主要是對(duì)耐老化、涂層附著力、耐腐蝕等性能進(jìn)行檢測(cè)。重點(diǎn)對(duì)塑料件常用老化測(cè)試方法做簡單介紹。塑料制品在使用、加工及貯存過程中，由于受到外界的各種因素，如光、氧、熱、輻射、臭氧、雨水及細(xì)菌等的作用，引起其化學(xué)結(jié)構(gòu)的破壞，使原有的優(yōu)良性能喪失，這種現(xiàn)象通稱為老化。塑料老化的主要表現(xiàn)為外觀上的變色、失光、龜裂等，理化性能如力學(xué)性能、電性能改變等。其老化試驗(yàn)大致可分為兩類：自然暴露老化試驗(yàn)和人工加速老化試驗(yàn)。

　　5.1 自然暴露老化試驗(yàn)

　　自然暴露老化試驗(yàn)是在自然環(huán)境條件下進(jìn)行的老化試驗(yàn)。塑料常用的方法有：①大氣暴露試驗(yàn)：GB/T3681—2000（等效ISO877:1994）《塑料大氣暴露試驗(yàn)方法》；GB/T17603—1998（等效采用ASTMD5272：1992）《光解性塑料戶外暴露試驗(yàn)方法》。②在玻璃板過濾后的日光下間接暴露試驗(yàn)：GB/T14519—1993（參照ISO877：1976）《塑料在玻璃板過濾后的日光下間接暴露試驗(yàn)方法》。自然暴露老化試驗(yàn)比較接近實(shí)際使用環(huán)境，所做的耐候性評(píng)價(jià)較為可靠，人工氣候老化試驗(yàn)的結(jié)果也要通過自然老化試驗(yàn)來驗(yàn)證，因而自然老化是一個(gè)基礎(chǔ)方法。但自然老化試驗(yàn)速度慢，周期長，且受環(huán)境因素的影響大，因此其應(yīng)用范圍有限，現(xiàn)在更多地是采用實(shí)驗(yàn)室人工模擬加速老化試驗(yàn)的方法。

　　5.2 人工老化試驗(yàn)

　　人工老化試驗(yàn)是指采用模擬和強(qiáng)化大氣環(huán)境中主要因素的一種人工加速老化試驗(yàn)方法，可以在較短的時(shí)間內(nèi)獲得近似常規(guī)大氣暴露的結(jié)果。這一方法模擬大氣環(huán)境中的陽光輻射、溫度、濕度、雨淋等條件作用的過程中發(fā)生的各種外觀或性能的變化情況。

　　⑴試驗(yàn)前準(zhǔn)備

　　試樣在試驗(yàn)前應(yīng)按實(shí)際使用的大致條件進(jìn)行狀態(tài)調(diào)節(jié)，同時(shí)檢查試樣的外觀光澤、顏色等指標(biāo)，并做好記錄；每組樣品應(yīng)制備適當(dāng)數(shù)量的一致性試樣（一般為4個(gè)），一個(gè)留存用作標(biāo)準(zhǔn)試樣，其余投入人工老化試驗(yàn)；所有試樣應(yīng)以適宜的方式作永久性標(biāo)志，必要時(shí)試樣的邊緣涂以機(jī)械強(qiáng)度高的保護(hù)性涂料；試樣在準(zhǔn)備過程中應(yīng)確保漆膜表面潔凈無污物，可使用酒精進(jìn)行清潔并戴一次性手套進(jìn)行操作。

　�、乒庠催x擇

　　光源選擇的原則是人工光源的光譜特性應(yīng)與導(dǎo)致材料老化破壞最敏感的波長相近，并結(jié)合試驗(yàn)?zāi)康暮筒牧系氖褂铆h(huán)境來綜合考慮。研究表明，日光的近紫外線區(qū)（300～400nm）波長范圍的輻射是引起塑料老化降解的主要因素。通常紫外輻射強(qiáng)度增大，材料的老化速率加快。因此，人工光源紫外區(qū)的能譜分布越接近太陽在此區(qū)間的譜線，光源的模擬性就越好�，F(xiàn)在國際上推薦3種光源：氙弧燈、碳弧燈、熒光紫外燈。

　�、窃囼�(yàn)溫度設(shè)定

　　試驗(yàn)溫度的設(shè)定，應(yīng)以材料使用環(huán)境的最高氣溫為依據(jù)，通常選擇在50℃左右。氙燈黑板溫度的選擇應(yīng)以材料在使用環(huán)境中材料表面的最高溫度為依據(jù)，一般多選擇在（63±3）℃。試樣輻照溫度不可過高，特別是對(duì)溫度敏感的材料。因?yàn)闇囟冗^高，試驗(yàn)結(jié)果可能不是因光照引起的老化，而是熱效應(yīng)的結(jié)果。因此，氙燈老化時(shí)要注意防止試樣過熱；對(duì)于開放式碳弧燈而言，則要加強(qiáng)空氣流動(dòng)，以免溫升過高。

　�、认鄬�(duì)濕度設(shè)定

　　相對(duì)濕度對(duì)材料老化的影響因材料品種的不同而有所區(qū)別，相對(duì)濕度的設(shè)定應(yīng)以材料所在使用環(huán)境的年平均相對(duì)濕度為依據(jù)，通常選擇在50％～70%。

　�、山涤昊蚰�露周期選擇

　　降雨周期的選擇以自然氣候的降雨數(shù)據(jù)為依據(jù)。國際上降雨時(shí)間/不降雨時(shí)間多選18min/102min或12min/48min、3min/17min、5min/25min。但以凝露形式存在的水分對(duì)加速暴露試驗(yàn)可能影響更大，因此以明暗周期循環(huán)的暴露往往要規(guī)定凝露時(shí)間。

　�、瘦椪斩冗x擇

　　不同種類的塑料對(duì)光譜的吸收是有選擇性的，即有其特別敏感的光譜區(qū)。過高的輻照度并不一定能加速老化降解，反而可能造成意想不到的結(jié)果。因此，輻照度的選擇應(yīng)適宜。

　　6 塑料件涂裝常見漆膜弊病及防治方法

　　7 新工藝、新技術(shù)在塑料涂裝中的應(yīng)用

　　未來塑料涂裝發(fā)展具體表現(xiàn)為水性化、無毒化和功能化，特別是汽車及玩具用塑料涂裝在工藝簡易化、噴涂靜電化及涂料功能化等方面有著更高的要求。分別就未來涂裝新工藝、新技術(shù)在塑料涂裝中的應(yīng)用進(jìn)行簡單介紹。

　　7.1水性塑料涂料在汽車塑料件涂裝中的應(yīng)用

　　塑料在汽車上的應(yīng)用主要分為外裝飾、內(nèi)裝飾以及功能結(jié)構(gòu)件，前2者是塑料涂料的主要應(yīng)用領(lǐng)域，外裝件主要是塑料保險(xiǎn)杠�，F(xiàn)在國外已有塑料保險(xiǎn)杠用水性涂料，其品種有雙組分水性底漆、水性金屬底漆、水性實(shí)色漆、雙組分高光清漆等，性能與相應(yīng)的溶劑型塑料涂料相當(dāng)。我國的水性聚氨酯塑料涂料，其性能與相應(yīng)的溶劑型塑料涂料一樣完全可以達(dá)到檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。單組分水性聚氨酯涂料有良好的硬度、機(jī)械性能、柔韌性、耐化學(xué)品性及兼容性，主要用于柔感涂料、高彈性涂料等；雙組分聚氨酯涂料是在水性樹脂中添加水可分散固化劑、親水型固化劑和低黏度憎水型固化劑，主要特點(diǎn)是能在常溫下快速干燥、VOC低、耐水性及耐候性良好，并且具有良好的光澤及外觀。

　　7.23C1B工藝在塑料件涂裝中的應(yīng)用

　　傳統(tǒng)的3C2B（三噴二烘）塑料件涂裝工藝需要在噴涂底漆后進(jìn)行烘干，而3C1B（三噴一烘）工藝則取消了底漆噴涂后的烘干及打磨等輔助工藝，但對(duì)底漆的要求較高，需要開發(fā)出適合于“濕碰濕”工藝、能快速干燥的底漆；目前3C1B工藝在國內(nèi)已廣泛應(yīng)用，其優(yōu)點(diǎn)是一次性投資少、環(huán)保節(jié)能、降低涂裝成本。

　　7.3塑料涂料噴涂靜電化

　　靜電噴涂施工方法適用于溶劑型和水性涂料，按噴涂設(shè)備不同可分為高速旋轉(zhuǎn)霧化靜電噴槍和空氣輔助靜電噴槍2種。靜電旋杯噴涂相對(duì)于傳統(tǒng)的空氣噴槍噴涂可以將涂料的利用率提高25%～40%，從而有效減少涂料的消耗，降低企業(yè)的生產(chǎn)成本，同時(shí)減少VOC排放量及對(duì)環(huán)境的污染。由于普通塑料件具有良好的絕緣性，表面電阻通常大于1013Ω，造成靜電荷的積累，為適應(yīng)靜電噴涂，通常需要在塑料件上預(yù)先噴涂一層具有導(dǎo)電功能的底漆，同時(shí)要求工件接地良好。

　　7.4玩具塑料涂料無毒化

　　我國玩具標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)召開的《玩具表面涂料技術(shù)條件》標(biāo)準(zhǔn)審定會(huì)及《氯乙烯塑料玩具兒童用品中鄰苯二甲酸增塑劑的檢測(cè)方法》標(biāo)準(zhǔn)審定會(huì)，規(guī)定我國的玩具用塑料涂料必須選用盡量避開含鉛、銻、砷、鋇、鎘、鉻、汞、硒等重金屬元素的顏料。上海造漆廠在去年下半年開發(fā)了無毒玩具涂料產(chǎn)品。在一些功能性塑料玩具涂料里要控制多溴聯(lián)苯和多溴二苯醚的使用，這就需要涂料行業(yè)有關(guān)部門齊心協(xié)力，涂料配方設(shè)計(jì)師們精心設(shè)計(jì)，使我國新一代玩具用塑料涂料在安全、無毒、環(huán)保等方面上一個(gè)新的臺(tái)階。

　　7.5塑料涂料功能化

　　塑料制品可替代金屬、木材、皮革等材料。要使塑料制品全方位地替代以上材料，則需對(duì)塑料表面進(jìn)行功能性涂層防護(hù)�，F(xiàn)在塑料涂料已有阻燃、導(dǎo)電、抗靜電、殺菌、高裝飾性（如金屬閃光、珠光、隨角異色）等功能。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，一些新型產(chǎn)品的問世也將需要新穎高附加值的功能性塑料涂料與之配套，功能性塑料涂料將成為塑料涂料的重要發(fā)展方向之一。

　　7.6塑料涂料UV固化

　　UV固化工藝是光化學(xué)反應(yīng)最前沿的應(yīng)用，通過一定強(qiáng)度的紫外光照射，瞬間固化油墨、涂料、膠等相關(guān)化學(xué)品。隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，UV固化所涉及的領(lǐng)域也將會(huì)更加廣泛。

　　8 結(jié)語

　　由于我國環(huán)保法律法規(guī)相對(duì)寬松，3C1B涂裝工藝的低能耗、低改造投資、低VOC排放量仍然有很大的吸引力。但與國外發(fā)達(dá)國家相比，我國在塑料涂裝標(biāo)準(zhǔn)及檢測(cè)方法上還需要進(jìn)一步地深入研究，對(duì)涂裝過程中產(chǎn)生的問題還需要不斷地探索解決。