關鍵詞：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產品上得到了廣泛的應用，特別是在汽車領域的應用迅速擴展。為了提高產品的外觀，延長塑料件的使用壽命，需要根據不同的涂裝工藝及標準制定相應的檢測方法，從而滿足顧客對產品外觀的高標準要求。本文闡述了塑料件涂裝工藝、涂膜缺陷的防治及新工藝、新技術在塑料件涂裝中的應用。

　　2 塑料件機械損傷修補方法

　　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，一般需要對塑料件基體表面的缺損部位進行特殊修復處理，通常采用的方法是化學黏結劑黏結法。常用的黏結劑有2種：一種是以環氧樹脂或氨基甲酸乙酰為基體，與硬化劑混合調勻使用的黏結劑；另一種是以聚酯為基體，與硬化劑混合調勻使用的黏結劑。近年來，有超級膠聲譽之稱的氰基丙烯酸酯因其新穎的特性，被逐步應用于塑料的黏結。

　　2.1 塑料件表面劃痕和擦傷缺陷修補方法

　�、庞盟�或塑料清潔劑清洗待修理部位，并對結合表面進行除蠟、脫脂處理。

　�、茖⑺芰霞�加熱至20℃左右。

　�、菍⒋呋瘎﹪娭亮鸭y一側，然后再敷好黏結劑。

　�、葘�劃痕或裂紋的兩側按原位置對好并迅速壓緊，約1min后即可獲得良好的黏結效果。為了達到最大的黏結強度，一般黏結部位的硬化時間控制在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�細砂輪適當打磨開裂部位周邊約15mm的區域，然后對該部位的正反面進行徹底清洗并晾干。

　�、仁褂脟姛艋鹧嬖谛泵娌课徊粩嘁苿�，直至斜面略呈棕色為止。

　�、蓪�帶有強黏結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，動作要快，因為這種黏結劑在2～3min內會固化。

　�、颂畛渫戤呏敝劣不�1h后用粗細砂輪磨去表面的凸點，并清除修理部位的碎屑、灰塵等雜質；如出現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#砂紙進行最后的精磨，并適當清潔所需噴涂面。

　　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，噴涂底漆前必須對塑料件表面進行預處理，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，如果直接噴涂會使涂膜附著力變差，涂層易產生龜裂、起泡和脫落等問題，因此涂裝前必須進行脫脂處理。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、污物積累，造成槽液污物再次附著在塑料件表面，影響涂層質量，因此應加強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，易產生靜電效應，造成空氣中的細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、方便的傳統配方工藝，它能使塑料表面的濕潤性明顯提高。

　�、撇扇『�水性高分子的水系表調劑室溫噴淋工藝，處理時間為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，進氣壓力為0.05MPa（200～250L/min）、燃氣壓力為0.035MPa（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，時間應控制在10s以內，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

　　塑料件噴涂方式分手工空氣噴涂和自動噴涂。手工空氣噴涂是目前塑料件涂裝較為廣泛的噴涂方式，自動噴涂一般采用機器人、往復機等自動噴涂系統，但一次性投資較大，只適合生產量較大的流水線生產。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。

　　4.1 底漆噴涂

　　噴漆室手工噴涂區風速一般設定在0.4～0.5m/s，溫度控制在18～35℃，相對濕度控制在60%～70%，空氣潔凈度一般要求粒徑大于5μm的微粒數為零，粒徑小于5μm的微粒含量小于1.0×105個/L。若采用單罐供漆系統，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溶劑，若直接進入烘干室，就會因溶劑揮發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，涂料得以充分流平、展開。晾干時間、風速對流平效果影響較大，控制不當易產生流平不良、橘皮等涂膜缺陷。晾干時間一般控制在5～7min，風速一般為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間和提高涂層性能，同時要考慮到塑料件自身耐熱性能及易變形的特點。烘干溫度不宜過高，一般控制在80℃左右，烘干時間一般為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，有必要對底漆件的表面進行打磨處理，打磨材料一般采用1000#水砂紙，打磨有較大缺陷的工件時可先使用400#砂紙粗磨，再用1000#細砂紙細磨一遍。

　　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，色漆噴涂膜厚根據涂料的不同特性進行控制。金屬色漆膜厚一般為12～18μm，素色漆膜厚一般為25～35μm。噴漆工藝參數和底漆相同，底色漆噴涂后一般晾干5～7min再進入清漆噴漆室，在噴涂清漆前可對色漆表面的顆�；蜉^小的缺陷用1200#拋光片進行修磨，修磨平整后對所修部位用空氣補漆槍補噴色漆，處理完成后再進行清漆噴涂，清漆噴涂時各工藝參數和底漆相同。

　　5 塑料件常規檢測方法

　　塑料涂裝質量的檢測方法種類較多，可歸納為外觀檢測和性能檢測兩大類。外觀檢測主要檢測塑料件制品的顏色、鮮映性（DOI）、光澤等是否符合國家、行業或企業標準；性能檢測主要是對耐老化、涂層附著力、耐腐蝕等性能進行檢測。重點對塑料件常用老化測試方法做簡單介紹。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、雨水及細菌等的作用，引起其化學結構的破壞，使原有的優良性能喪失，這種現象通稱為老化。塑料老化的主要表現為外觀上的變色、失光、龜裂等，理化性能如力學性能、電性能改變等。其老化試驗大致可分為兩類：自然暴露老化試驗和人工加速老化試驗。

　　5.1 自然暴露老化試驗

　　自然暴露老化試驗是在自然環境條件下進行的老化試驗。塑料常用的方法有：①大氣暴露試驗：GB/T3681—2000（等效ISO877:1994）《塑料大氣暴露試驗方法》；GB/T17603—1998（等效采用ASTMD5272：1992）《光解性塑料戶外暴露試驗方法》。②在玻璃板過濾后的日光下間接暴露試驗：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方法》。自然暴露老化試驗比較接近實際使用環境，所做的耐候性評價較為可靠，人工氣候老化試驗的結果也要通過自然老化試驗來驗證，因而自然老化是一個基礎方法。但自然老化試驗速度慢，周期長，且受環境因素的影響大，因此其應用范圍有限，現在更多地是采用實驗室人工模擬加速老化試驗的方法。

　　5.2 人工老化試驗

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

　�、旁囼炃皽蕚�

　　試樣在試驗前應按實際使用的大致條件進行狀態調節，同時檢查試樣的外觀光澤、顏色等指標，并做好記錄；每組樣品應制備適當數量的一致性試樣（一般為4個），一個留存用作標準試樣，其余投入人工老化試驗；所有試樣應以適宜的方式作永久性標志，必要時試樣的邊緣涂以機械強度高的保護性涂料；試樣在準備過程中應確保漆膜表面潔凈無污物，可使用酒精進行清潔并戴一次性手套進行操作。

　�、乒庠催x擇

　　光源選擇的原則是人工光源的光譜特性應與導致材料老化破壞最敏感的波長相近，并結合試驗目的和材料的使用環境來綜合考慮。研究表明，日光的近紫外線區（300～400nm）波長范圍的輻射是引起塑料老化降解的主要因素。通常紫外輻射強度增大，材料的老化速率加快。因此，人工光源紫外區的能譜分布越接近太陽在此區間的譜線，光源的模擬性就越好�，F在國際上推薦3種光源：氙弧燈、碳弧燈、熒光紫外燈。

　�、窃囼灉囟仍O定

　　試驗溫度的設定，應以材料使用環境的最高氣溫為依據，通常選擇在50℃左右。氙燈黑板溫度的選擇應以材料在使用環境中材料表面的最高溫度為依據，一般多選擇在（63±3）℃。試樣輻照溫度不可過高，特別是對溫度敏感的材料。因為溫度過高，試驗結果可能不是因光照引起的老化，而是熱效應的結果。因此，氙燈老化時要注意防止試樣過熱；對于開放式碳弧燈而言，則要加強空氣流動，以免溫升過高。

　�、认鄬�濕度設定

　　相對濕度對材料老化的影響因材料品種的不同而有所區別，相對濕度的設定應以材料所在使用環境的年平均相對濕度為依據，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據為依據。國際上降雨時間/不降雨時間多選18min/102min或12min/48min、3min/17min、5min/25min。但以凝露形式存在的水分對加速暴露試驗可能影響更大，因此以明暗周期循環的暴露往往要規定凝露時間。

　�、瘦椪斩冗x擇

　　不同種類的塑料對光譜的吸收是有選擇性的，即有其特別敏感的光譜區。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果。因此，輻照度的選擇應適宜。

　　6 塑料件涂裝常見漆膜弊病及防治方法

　　7 新工藝、新技術在塑料涂裝中的應用

　　未來塑料涂裝發展具體表現為水性化、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、新技術在塑料涂裝中的應用進行簡單介紹。

　　7.1水性塑料涂料在汽車塑料件涂裝中的應用

　　塑料在汽車上的應用主要分為外裝飾、內裝飾以及功能結構件，前2者是塑料涂料的主要應用領域，外裝件主要是塑料保險杠�，F在國外已有塑料保險杠用水性涂料，其品種有雙組分水性底漆、水性金屬底漆、水性實色漆、雙組分高光清漆等，性能與相應的溶劑型塑料涂料相當。我國的水性聚氨酯塑料涂料，其性能與相應的溶劑型塑料涂料一樣完全可以達到檢測標準。單組分水性聚氨酯涂料有良好的硬度、機械性能、柔韌性、耐化學品性及兼容性，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用

　　傳統的3C2B（三噴二烘）塑料件涂裝工藝需要在噴涂底漆后進行烘干，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，但對底漆的要求較高，需要開發出適合于“濕碰濕”工藝、能快速干燥的底漆；目前3C1B工藝在國內已廣泛應用，其優點是一次性投資少、環保節能、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，按噴涂設備不同可分為高速旋轉霧化靜電噴槍和空氣輔助靜電噴槍2種。靜電旋杯噴涂相對于傳統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，降低企業的生產成本，同時減少VOC排放量及對環境的污染。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，為適應靜電噴涂，通常需要在塑料件上預先噴涂一層具有導電功能的底漆，同時要求工件接地良好。

　　7.4玩具塑料涂料無毒化

　　我國玩具標準化技術委員會召開的《玩具表面涂料技術條件》標準審定會及《氯乙烯塑料玩具兒童用品中鄰苯二甲酸增塑劑的檢測方法》標準審定會，規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了無毒玩具涂料產品。在一些功能性塑料玩具涂料里要控制多溴聯苯和多溴二苯醚的使用，這就需要涂料行業有關部門齊心協力，涂料配方設計師們精心設計，使我國新一代玩具用塑料涂料在安全、無毒、環保等方面上一個新的臺階。

　　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，則需對塑料表面進行功能性涂層防護�，F在塑料涂料已有阻燃、導電、抗靜電、殺菌、高裝飾性（如金屬閃光、珠光、隨角異色）等功能。隨著科學技術的不斷進步，一些新型產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展方向之一。

　　7.6塑料涂料UV固化

　　UV固化工藝是光化學反應最前沿的應用，通過一定強度的紫外光照射，瞬間固化油墨、涂料、膠等相關化學品。隨著科學技術的高速發展，UV固化所涉及的領域也將會更加廣泛。

　　8 結語

　　由于我國環保法律法規相對寬松，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。但與國外發達國家相比，我國在塑料涂裝標準及檢測方法上還需要進一步地深入研究，對涂裝過程中產生的問題還需要不斷地探索解決。