非金属材料表面涂装工艺技术研究

　　王熙，王锐锋，王河坤
　　
　　（宝鸡市表面涂装协会，陕西宝鸡721003）
　　
　　摘要：主要介绍了使用国产涂料代替进口材料，涂装非金属工件的表面涂装新工艺，以提高非金属制品表面涂装的防护性和装饰性。
　　
　　关键词：非金属制品；表面涂装新工艺；原材料优选
　　
　　1引言
　　
　　非金属材料制品表面涂装工艺技术是近几年来发展较快的一种新技术。主要包括环氧玻璃钢表面涂装、聚氯乙烯、聚苯乙烯、ABS塑料制品等表面涂装，以提高非金属材料制品的表面防护性和装饰性。非金属材料制品表面涂装新工艺能够解决塑料制品及其它非金属材料制品在加工中出现的疵点、斑痕、缩孔、不耐划伤等缺陷。非金属材料制品表面涂装技术较多，主要是以原材料的性质和用途来选择喷涂材料及施工方法。由于国内的涂装设备、喷涂用原料等质量和技术问题，加工后的涂层外表面等级精度均达不到国外先进水平，使用进口设备、工具及原材料成本又较高（其费用高于国产的几十倍）。为了降低成本，推广使用国产设备、工具及原材料涂装非金属材料制品并使其表面精度达到国内先进水平，必须对喷涂材料、设备、工艺方法进行大量的试验工作。本文主要就丙烯酸聚氨酯双组分塑料专用涂料喷涂工艺及施工方法等方面进行的大量工艺试验，并对同类型涂料品种进行分析和工艺对比，找出相关规律，改进了喷涂工艺技术文件，并进行小批量的试生产。经过测试，各项技术指标均达到了产品设计要求的涂装精度，提高了非金属材料制品的表面防护性和装饰性。
　　
　　2喷涂材料
　　
　　丙烯酸聚氨酯塑料涂料是以丙烯酸树脂、异氰酸酯和羟基树脂为基料，加入各种填料、颜料、助剂、增韧剂等组成的双组分涂料。由于选用的异氰酸酯是一种脂肪族二异氰酸酯，它的稳定性好，在紫外线作用下不易分解，也不易发黄，它的热稳定性和耐碱性也比常用的芳香族异氰酸酯优良，是一种配制具有良好的耐候性和耐化学品性的聚氨酯涂料的理想固化剂。丙烯酸树脂的特点是色泽浅，有良好的化学稳定性，优异的户外耐候性和耐热性，与脂肪族聚异氰酸酯交联后，它的特性能够进一步发挥和提高。该涂料涂膜丰满、平整光亮、附着力强、硬度高（常温自干硬度为0.5～0.7；经60～70℃烘烤其硬度可提高到0.8左右），具有良好的耐磨性和耐冲击强度，耐化学品性优良，保光、保色性好。主要用于各类环氧玻璃钢裱糊制品，如军工产品盖、罩、天线等户外产品；各种塑料制品如手机外壳、计算机外壳面板、冰箱塑料装饰件、门把手、摩托车挡风板、空调塑料件等装饰。
　　
　　3施工技术要求
　　
　　⑴喷枪采用W-100-102G型高微粒化喷枪，此种枪雾化优良，使用压力为0.24MPa（普通型为0.3～0.5MPa），节约原漆30%左右，涂层均匀一致。使用普通喷枪易流挂、漆雾化性差，原材料浪费较大，涂料利用率只有70%左右。
　　
　　⑵对预喷涂工件，根据其底材的不同选择不同的溶剂，除去工件的油污、脱膜剂及其它杂质。
　　
　　⑶工作环境保持干净无灰尘，必须设有通风系统并在喷房中进行施工。
　　
　　⑷喷涂使用的压缩空气必须干燥无油、水，并经过二级或三级过滤。
　　
　　⑸操作工人需进行技术培训，熟练掌握喷涂工艺后持证上岗操作。
　　
　　4施工工艺
　　
　　4.1喷涂材料
　　
　　专用丙烯酸聚氨酯塑料专用涂料（双组分）、清漆、无光漆、半光漆、亮光漆及各种颜色漆，按用户及设计要求提供国家定型的合格产品；专用稀释剂、铝粉浆或珠光色浆等备用；工业用酒精、脱脂棉、各种型号的水砂纸等辅助材料；自干型硝基腻子或双组分原子灰。
　　
　　4.2喷涂工艺
　　
　　⑴待喷工件检验：按图纸要求进行自检，工件不许有变形、损伤、凹凸点。
　　
　　⑵喷涂前工件预处理：用汽油擦净工件表面的油污，再用脱脂棉蘸工业酒精擦净工件表面的脱膜剂，对有轻微划伤的工件表面用320#水砂纸打磨划伤处，至光滑为止。

　　 　　⑶刮腻子：对于表面有严重划伤及凹面缺陷的工件需用自干型双组分原子灰填平，干燥后用水砂纸（320#以上）打磨平滑后待喷漆；⑷配漆：丙烯酸聚氨酯塑料专用涂料（双组分）原漆与固化剂的质量比为5∶1，按工件用漆量准确称取原漆与固化剂，混合搅拌8～10min后，用160目铜丝网过滤，备用。
　　
　　⑸测试黏度：将过滤后的涂料加入专用稀释剂，搅拌均匀后，用涂4-杯测试涂料黏度，施工黏度为16～18s，测试好黏度后静置20min。
　　
　　⑹喷漆：喷涂压力为2.5～3.5MPa，视工件大小及复杂程度，先喷形状复杂面，再喷涂侧面及平面，喷枪与工件间的距离为350～400mm，走枪要均匀一致。对精度要求高的工件，要求喷2～3道面漆。
　　
　　⑺干燥：常温，表干30min，实干24h，保持室内干净无灰尘。也可以低温烘干，烘箱温度为（60±2）℃，烘干时间为7h左右。
　　
　　⑻清洁：将不需喷漆部位的飞漆用工业酒精擦洗干净，所有工件的螺纹孔内不许有漆。
　　
　　⑼检验：涂层精度要求按设计图纸进行检验。装饰性涂装按Ⅲ级以上标准要求进行。涂层表面平整、丰满，外表颜色保持基本一致。涂层不允许有挂流、漏底、发花等现象，附着力达1级，硬度为0.4～0.6，柔韧性达到1mm。涂层无明显的纤维状、颗粒状的杂质。不同批次的涂层，允许有轻微的色差，色差范围应控制在ΔE≤1。
　　
　　⑽采用塑料泡沫纸软包装，单件包装，数量较大时，采用专用纸箱包装。
　　
　　⑾周转、运输：在周转或运输工件时，必须轻拿轻放，不允许无状堆积，工件箱不许倒置堆放。
　　
　　5影响涂层质量的主要因素及解决方法
　　
　　⑴原材料及溶剂不配套时，涂层表面会出现起皱现象。这是由于溶剂溶解性强，将工件表面溶解，导致涂层出现皱纹状。应选择配套的原材料及微溶性溶剂，根据同性质的原材料选择同性质的溶剂和喷涂材料。
　　
　　⑵涂层漏底或流挂：涂层表面有时会出现漏底或流挂现象。这是因为喷涂时喷枪出漆量大，涂料黏度大，喷枪移动速度不均匀，容易导致流挂。涂料黏度小，喷枪移动速度快，会出现漏底现象。因此，喷涂时必须严格按工艺条件要求调好涂料黏度，喷枪要匀速运行，漆雾重叠幅度为1/3，对于形状复杂的工件，先喷涂复杂面，然后喷涂侧面及平面，使涂层均匀一致。

　　 　　⑶涂层颜色出现较明显的色差：色差问题是一个技术解决难度较大的质量问题，其主要因素是生产厂家不同批次的涂料本身无法保持颜色一致外，在施工中特别是浅颜色的涂料，在喷涂次数不同，涂层薄厚不匀等情况下，会导致涂层出现较明显的色差。出现上述质量问题时，应在采购原材料时要求生产厂家定点原材料采购，尽量杜绝原材料本身的色差，在施工时，一定要将涂料搅拌均匀、喷涂次数要基本一致，涂层厚度要均匀一致，应保持在20～25μm，外表涂层颜色应保持基本一致，无明显色差。
　　
　　6结语
　　
　　在近一年多的时间内，经过多次工艺试验，查阅了大量的有关技术资料，选择了不同底材的工件样板及不同品种的涂料进行了反复多次的工艺试验，测试了各种技术数据，并进行了对比试验，对样板和工件表面涂层上出现的技术问题不断进行完善喷涂工艺，并多次测定涂层的附着力和硬度等技术参数，与国外进口涂料涂层比较均达到了技术要求，现已代替了进口涂料，涂装的产品外表及技术达到国内先进水平，基本解决了非金属材料制品装饰性差及本身出现的缺陷，提高了产品外表防护和装饰精度。涂料现已应用于纺织电子产品、军用空调、电冰箱门把手、控制面板、门边框、装饰条、仪器仪表、洗衣机等产品上，给企业创造了一定的经济效益和社会效益。
　　
　　7存在问题
　　
　　任何先进的技术都不是十全十美的，非金属材料喷涂技术在实际应用中也存在着一定的技术质量问题，还需要进一步研究和解决，特别是对操作工人技术水平要求较高，由于是双组分涂料在8h内必须用完，否则将会自行固化，不能使用，造成原材料浪费。故要求必须培训操作工人，熟练掌握操作技术，配漆时一定要按材料定额计算涂料用量，以避免浪费。但平时操作中经常出现上述两种技术问题，所以还需不断地改进和完善此项涂装工艺。