1.消除應力
塑料制品成型后表面有殘留應力,特別是注射成型的塑料制品殘留應力較大,涂裝時和溶劑、油脂等接觸會發生開裂或細紋,影響涂膜質量。因此,涂裝前必須先進行消除應力的處理,消除應力的方法有退火法和用溶劑清洗消除法。
(1) 退火法 退火法是將塑料加熱到一定溫度然后再緩慢降溫,使塑料內部的應力得到釋放。退火溫度一般比塑料熱變形溫度低10℃。常用塑料的一些性能參數見下表。不過,塑料即使經過退火處理后,仍會留有殘余應力。表面質量要求高的制品最好選用耐溶劑型良好的塑料制品。
圖表 常用塑料及其性能
(2)溶劑清洗法 當塑料制品表面噴涂適當的溶劑后,在溶劑的作用下局部的高應力區會發生應力釋放,塑料表面變得粗糙,從而使整個制品表面的應力變得均勻。一般使用溶劑的基本組成為:醋酸丁酯45%;醋酸乙酯2596;醇類溶劑15%;其他溶劑15%。
2.清除表面污物
塑料制品在成型過程中其表面往往黏附脫模劑(例如常用的有機硅油系脫模劑和硬脂酸類脫模劑)、機油、塵土等污物。這些污物如果不加清除即涂裝涂料,則會影響涂膜的附著力。因而,涂裝前應進行清除。清除的方法有溶劑清洗法、用中性或堿性清洗劑清洗或使用砂紙打磨等。
(1)使用溶劑清洗 使用溶劑清洗時一般將布浸漬溶劑后擦拭塑料制品表面,將油污擦除干凈即可。使用的溶劑應不得對塑料制品造成侵蝕,且揮發速率應快。對于非結晶型的熱塑性塑料,如溶劑和塑料的溶解度參數接近時,溶劑會對塑料表面產生溶解作用,因此應選用兩者的溶解度參數差別大的溶劑。
一般來說,對溶劑敏感的塑料,如ABS塑料和聚苯乙烯塑料等,宜選用低級醇類溶劑,如乙醇、異丙醇或揮發性快的脂肪族溶劑,如乙烷、庚烷等作為清洗劑,而對于溶劑不敏感的塑料,如熱固性塑料和結晶性高、表面活性低的聚烯烴類塑料,可用芳香烴類溶劑,如酮系溶劑(丙酮、甲基異丁基酮)等進行清洗。
(2)使用中性或堿性清洗劑進行清洗 中性或堿性清洗劑都能夠用于清洗塑料表面的油污,如表面黏附的有機硅系脫模劑等。如果用中性清洗刺不能清洗干凈時,可用2%的碳酸鈉水溶液,在50℃時浸洗lOmin,即能夠清洗干凈。
(3)采用砂紙進行打磨 對于使用清洗劑不能夠徹底清除的塑料表面,可以采用細砂紙打磨,然后再用中性或堿性清洗劑進行清洗。
3.消除靜電
塑料制品容易帶靜電,因而表面容易吸附灰塵,影響涂膜的附著,涂裝前應進行消除。消除的方法有:①通過靜電裝置使空氣離子化,再用壓縮空氣將該離子化的空氣吹向塑料表面,該法既能夠清除靜電又能夠除塵;②在塑料制品表面涂刷防靜電溶液(使用該法時不應對涂料的附著產生影響);③在制造塑料時添加防靜電劑。
4.表面改性
塑料制品涂裝涂料時,涂料與塑料表面的附著力是特別重要的問題,由于許多塑料結晶度大,與涂料的結合力低。因此,涂裝前需要使用物理或化學的方法進行處理,改變其表面狀態或性質,以提高涂膜的附著力。進行表面改性的方法有機械處理法,溶劑侵蝕法、化學氧化處理法、低溫等離子體處理法、紫外線照射法和電暈處理等。
(1)噴砂處理法 采用高壓噴砂時要使用帶有棱角的磨料,在高壓空氣氣流的沖擊下,磨料磨蝕塑料表面,使塑料表面變得粗糙。該法的優點是能夠獲得所需要的粗糙度,使涂膜的附著力得到保證;缺點是嵌入塑料表面的微細顆粒難以清楚干凈,而使表面變得過度粗糙。此法適宜于厚壁制品。
(2)溶劑侵蝕法 使用丙酮、環己酮等處理聚氯乙烯;使用三氯甲烷、酮類溶劑、酯類溶劑等處理聚碳酸酯塑料;使用某些脂肪烴和三氯乙烷等處理聚烯烴類塑料。
(3)化學氧化處理法將塑料制品浸入強氧化劑溶液中,使制品的表面生成C一O鍵,能夠增強涂料與制品表面的結合力。強氧化劑溶液的配方和操作條件見表。
圖表 強氧化劑溶液的配方和操作條件
(4)低溫等離子體處理法 氣體處于強磁場和非常高的溫度下會形成含離子、電子和中子的等離子體,其中有溫度高達數千攝氏度的平衡等離子體和低于550℃的非平衡等離子體。后者通常稱為低溫等離子體。使用高頻波、微波等在13~1.33Pa的壓力下產生的低溫等離子體,作用到塑料表面時,由于電離狀態的氣體和紫外線等能量的作用,使塑料表面發生化學變化,能夠提高塑料制品表
面的涂膜的附著力。對聚乙烯塑料,用氧等離子體、惰性氣體等離子體處理的效果都好。對聚丙烯塑料,用氧等離子體處理的效果較好,而用惰性氣體等離子體處理的效果不好。
(5)紫外線照射法 用高能量短波紫外線照射處理,能夠使塑料表面生成極性基團,提高涂膜的附著力。對溫度敏感的熱理性塑料,可用低壓水銀燈110W的渦卷型低壓水銀燈,距離燈中心5cm處約為40℃,因低壓水銀燈功率低,根據用途,可使用渦卷型或管間隔小的燈,以增加對被處理物的照射量。為了提高處理效果,照射距離應盡量短。用低壓水銀燈照射熱塑性塑料,照射約5min,效果就很好。對于聚丙烯、聚甲醛,照射時間短,效果不好。低密度聚乙烯接觸芳香烴系溶劑后,如用紫外線照射5min,涂料附著性能更好。一般來說,用紫外線處理板狀制品效果好,對形狀復雜的效果不佳。操作時,應戴好防護眼鏡,并必須有排氣設施,以排除臭氧。
(6)電暈處理 該法也稱電火花處理,是利用尖端型和狹縫型電極,因高電壓使空氣電離產生臭氧,臭氧使塑料表面發生氧化,增加極性,同時電場中產生動態電子,不斷沖擊塑料表面,增加表面粗糙度,提高涂膜的附著力。此法較適用于處理吹塑薄膜。