1.消除应力
塑料制品成型后表面有残留应力,特别是注射成型的塑料制品残留应力较大,涂装时和溶剂、油脂等接触会发生开裂或细纹,影响涂膜质量。因此,涂装前必须先进行消除应力的处理,消除应力的方法有退火法和用溶剂清洗消除法。
(1) 退火法 退火法是将塑料加热到一定温度然后再缓慢降温,使塑料内部的应力得到释放。退火温度一般比塑料热变形温度低10℃。常用塑料的一些性能参数见下表。不过,塑料即使经过退火处理后,仍会留有残余应力。表面质量要求高的制品最好选用耐溶剂型良好的塑料制品。
图表 常用塑料及其性能
(2)溶剂清洗法 当塑料制品表面喷涂适当的溶剂后,在溶剂的作用下局部的高应力区会发生应力释放,塑料表面变得粗糙,从而使整个制品表面的应力变得均匀。一般使用溶剂的基本组成为:醋酸丁酯45%;醋酸乙酯2596;醇类溶剂15%;其他溶剂15%。
2.清除表面污物
塑料制品在成型过程中其表面往往黏附脱模剂(例如常用的有机硅油系脱模剂和硬脂酸类脱模剂)、机油、尘土等污物。这些污物如果不加清除即涂装涂料,则会影响涂膜的附着力。因而,涂装前应进行清除。清除的方法有溶剂清洗法、用中性或碱性清洗剂清洗或使用砂纸打磨等。
(1)使用溶剂清洗 使用溶剂清洗时一般将布浸渍溶剂后擦拭塑料制品表面,将油污擦除干净即可。使用的溶剂应不得对塑料制品造成侵蚀,且挥发速率应快。对于非结晶型的热塑性塑料,如溶剂和塑料的溶解度参数接近时,溶剂会对塑料表面产生溶解作用,因此应选用两者的溶解度参数差别大的溶剂。
一般来说,对溶剂敏感的塑料,如ABS塑料和聚苯乙烯塑料等,宜选用低级醇类溶剂,如乙醇、异丙醇或挥发性快的脂肪族溶剂,如乙烷、庚烷等作为清洗剂,而对于溶剂不敏感的塑料,如热固性塑料和结晶性高、表面活性低的聚烯烃类塑料,可用芳香烃类溶剂,如酮系溶剂(丙酮、甲基异丁基酮)等进行清洗。
(2)使用中性或碱性清洗剂进行清洗 中性或碱性清洗剂都能够用于清洗塑料表面的油污,如表面黏附的有机硅系脱模剂等。如果用中性清洗刺不能清洗干净时,可用2%的碳酸钠水溶液,在50℃时浸洗lOmin,即能够清洗干净。
(3)采用砂纸进行打磨 对于使用清洗剂不能够彻底清除的塑料表面,可以采用细砂纸打磨,然后再用中性或碱性清洗剂进行清洗。
3.消除静电
塑料制品容易带静电,因而表面容易吸附灰尘,影响涂膜的附着,涂装前应进行消除。消除的方法有:①通过静电装置使空气离子化,再用压缩空气将该离子化的空气吹向塑料表面,该法既能够清除静电又能够除尘;②在塑料制品表面涂刷防静电溶液(使用该法时不应对涂料的附着产生影响);③在制造塑料时添加防静电剂。
4.表面改性
塑料制品涂装涂料时,涂料与塑料表面的附着力是特别重要的问题,由于许多塑料结晶度大,与涂料的结合力低。因此,涂装前需要使用物理或化学的方法进行处理,改变其表面状态或性质,以提高涂膜的附着力。进行表面改性的方法有机械处理法,溶剂侵蚀法、化学氧化处理法、低温等离子体处理法、紫外线照射法和电晕处理等。
(1)喷砂处理法 采用高压喷砂时要使用带有棱角的磨料,在高压空气气流的冲击下,磨料磨蚀塑料表面,使塑料表面变得粗糙。该法的优点是能够获得所需要的粗糙度,使涂膜的附着力得到保证;缺点是嵌入塑料表面的微细颗粒难以清楚干净,而使表面变得过度粗糙。此法适宜于厚壁制品。
(2)溶剂侵蚀法 使用丙酮、环己酮等处理聚氯乙烯;使用三氯甲烷、酮类溶剂、酯类溶剂等处理聚碳酸酯塑料;使用某些脂肪烃和三氯乙烷等处理聚烯烃类塑料。
(3)化学氧化处理法将塑料制品浸入强氧化剂溶液中,使制品的表面生成C一O键,能够增强涂料与制品表面的结合力。强氧化剂溶液的配方和操作条件见表。
图表 强氧化剂溶液的配方和操作条件
(4)低温等离子体处理法 气体处于强磁场和非常高的温度下会形成含离子、电子和中子的等离子体,其中有温度高达数千摄氏度的平衡等离子体和低于550℃的非平衡等离子体。后者通常称为低温等离子体。使用高频波、微波等在13~1.33Pa的压力下产生的低温等离子体,作用到塑料表面时,由于电离状态的气体和紫外线等能量的作用,使塑料表面发生化学变化,能够提高塑料制品表
面的涂膜的附着力。对聚乙烯塑料,用氧等离子体、惰性气体等离子体处理的效果都好。对聚丙烯塑料,用氧等离子体处理的效果较好,而用惰性气体等离子体处理的效果不好。
(5)紫外线照射法 用高能量短波紫外线照射处理,能够使塑料表面生成极性基团,提高涂膜的附着力。对温度敏感的热理性塑料,可用低压水银灯110W的涡卷型低压水银灯,距离灯中心5cm处约为40℃,因低压水银灯功率低,根据用途,可使用涡卷型或管间隔小的灯,以增加对被处理物的照射量。为了提高处理效果,照射距离应尽量短。用低压水银灯照射热塑性塑料,照射约5min,效果就很好。对于聚丙烯、聚甲醛,照射时间短,效果不好。低密度聚乙烯接触芳香烃系溶剂后,如用紫外线照射5min,涂料附着性能更好。一般来说,用紫外线处理板状制品效果好,对形状复杂的效果不佳。操作时,应戴好防护眼镜,并必须有排气设施,以排除臭氧。
(6)电晕处理 该法也称电火花处理,是利用尖端型和狭缝型电极,因高电压使空气电离产生臭氧,臭氧使塑料表面发生氧化,增加极性,同时电场中产生动态电子,不断冲击塑料表面,增加表面粗糙度,提高涂膜的附着力。此法较适用于处理吹塑薄膜。