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电动车塑料件喷涂方法及工艺

发布时间:2021-05-14 08:37:59    浏览:62

  塑料加工和改性技术的不断提高,塑料的应用领域迅速扩展,随着电动车对轻量化、舒适性、和安全性要求的提高以及塑料具有的重量轻、手感好、成型工艺简单等优点的日益显现,使得电动车零部件塑料化的比例越来越大,常用的外饰塑料件种类有聚丙烯PP、ABS、PC、PA等几种。电动车塑料件涂装是利用化学和机械方法除去塑料件表面的脱模剂、异物、污物等,去除表面界膜阻力,提高附着力,并在其表面喷涂涂料,经干燥成膜并附着于塑料件表面,达到防护和装饰作用的过程。

  塑料件的喷涂工艺过程可分为两段,即前处理工段和喷涂工段。

  1.1 塑料件前处理

  塑料件在涂装时,必须进行表面处理,表面处理的目的:

  (1)提高塑料涂层的附着力,减少漆膜表面的缺陷;电动车塑料件结晶性大、极性小、表面光滑、润湿性差,直接喷涂会造成漆膜对基材的附着力很差,可通过表面处理的方法提高塑料件表面的表面张力,提高涂层的附着。

  (2)消除塑料件内应力,防止涂膜裂痕;塑料成型加工时,加工温度有时可达到70℃,在不均一的冷却过程中可能在制品的局部和表面产生残余应力,残余应力不利于涂料的润湿和涂层的附着。

  (3)清除表面污染物,防止涂膜产生缺陷;塑料为不良导体,易静电聚集粘附灰尘,同时,塑料件加工成型后,脱模剂或其他油污会转移到制品表面,严重影响涂层的附着和外观状态。

  因此,塑料件涂装前的预处理必不可少,常见的一般工艺为:消痕、除油、静电除尘、润湿和打磨粗化。

  退火处理可缓解塑料成型时的内应力,防止涂装后在应力集中处断开产生龟裂。

  擦油方法包括机械法和化学法,机械法主要有手工擦拭、火焰灼烧等,化学方法主要有溶剂清洗、低碱清洗剂清洗等。

  静电除尘:一般采用高压离子化空气流除去静电吸附的灰尘。

  润湿和粗化:铬酸、硫酸的混合溶液处理是比较简单、传统的工艺,使表面产生很多的极性基团,较好地提高涂膜附着力。火焰处理,采用压缩丙烷气为燃料,瞬间高温氧化,提高塑料基材的表面张力,增加与油漆的附着力。

  1.2 常见塑料件涂装方法

  电动车涂料的涂装方法以喷涂为主。塑料件的喷涂方式分为空气喷涂、静电喷涂、大容量低压空气喷枪(HVLP)以及高压无空气喷涂[1]。空气喷涂和静电喷涂是如今电动车涂装工厂最常用的涂装方法,下面重点介绍这两种喷涂方式。

  1.2.1 空气喷涂

  空气喷涂是利用压缩空气从空气帽的中心孔喷出,在涂料喷嘴前段形成负压区,使涂料容器中的涂料从涂料喷嘴喷出,并且即刻进入高速压缩空气流,涂料被微粒化、呈漆雾状飞向并附着在被涂物表面,涂料雾粒迅速积聚成连续的漆膜。

  空气喷涂是电动车涂装中最为广泛的方法,其优点:涂装效率高;适应性强,对各种涂料和各种材质、形状的工件都适应,不受场地限制;涂装效率高;涂料雾化充分;投资成本低;涂膜均匀美观。但涂料利用率低,一般只有50%~60%,小件只有15%~30%;飞散的漆雾造成作业环境恶劣,需要有良好的通风设备;对施工环境和施工参数(喷涂室工艺参数、油漆施工参数)要求较高。

  空气喷涂的主要要点为:

  (1)涂料雾化特性。涂料的雾化颗粒越细,雾化效果越好,涂膜的外观质量越好。当空气耗量与出漆量的比值较小时,提高空气耗量或降低出漆量,都将明显改善雾化效果。增加空气量可通过提高空气压力来实现,但要注意更大的空气压力会使漆雾飞散更严重。

  (2)出漆量。对于重力型喷枪,提高压缩空气压力对增大出漆量很有限,并受到雾化的限制,一般调整针阀来适当增加出漆量。

  (3)漆雾沉积量及膜厚均匀性。漆雾沉积量随喷涂距离的延长而降低,一般小型喷枪的喷涂距离为15~625px。喷距太远漆雾沉积量小涂膜薄而无光;太近漆膜沉积量大,漆膜厚而流挂。膜厚均匀性与喷枪移动速度有关系。喷枪应正对工件表面以30~1500px/s速度匀速移动。移动速度过快会产生露底,太慢会产生流挂,停顿0.1S时就会造成严重的流挂。喷雾图形一般中间厚、外围薄。

  (4)涂料粘度。涂料的粘度影响出漆量,黏度高,涂料喷出量小;反之,黏度低,涂料喷出量大。涂料黏度对雾化效果有影响,进而影响涂膜的平整度。施工时必须按照一定的稀释比例调制各自的喷涂粘度。同时,喷涂粘度受环境温度影响较大,因此要保持喷涂室内的温度恒定,以免温度较低时涂料粘度较高而雾化不良,造成漆膜不平整、外观差。

  1.2.2 静电喷涂

  静电喷涂是对涂料雾化装置施加负高电压,被涂工件接地为正电极,在涂料雾化装置与被涂工件之间形成一个高压放电电场,使雾化的涂料在静电吸引下,被有效地吸附在带正电荷的被涂工件上。

  静电喷涂最大的优点是:涂料利用率高,对于有些工件能高达80%以上;漆雾飞散少,较大程度地改善作业环境;涂膜外观好,效率高,适合自动化的大批量生产。静电涂装是目前电动车简易款车架涂装方法之一;但静电涂装对涂料、溶剂以及工件的导电性等有特殊要求,操作安全性规定严格。

  静电喷涂雾化方法可分为离心力静电雾化、空气静电雾化、液压静电雾化,分别利用离心力(2000~4000r/min)、压缩空气、对涂料施加高压(一般为10MPa)对涂料进行雾化,其中运用最广泛的是离心力静电雾化。静电旋杯雾化是离心力静电雾化中利用最广泛的一种,旋杯采用空气透平驱动,带电荷工作时可达到30000~70000r/min,当涂料送到高速旋转的旋杯上时,由于旋杯的离心作用,涂料在旋杯内伸展成薄膜,并获得巨大的加速度向旋杯边缘运动,在离心力和强电场的双重作用下破碎成为极细的带电荷的雾滴。同时,旋杯的杯口尖锐作为放电极,有很高的电子密度,使涂料容易荷电。但是静电旋杯雾化在喷涂各种效应颜料组成的金属漆时,无法表现出效应颜料特有的丰富多彩的颜色变化效果,颜色沉闷单调。为了解决这一问题,现在的电动车涂装厂在色漆及面漆的涂装时基本上选择静电旋杯雾化加空气雾化喷涂的喷涂工艺,利用静电旋杯雾化喷涂的高上漆率提供一层起到遮盖作用的色漆涂层(60%~80%),利用第二道的空气雾化喷涂(40%~20%)提供优秀的颜色效应。

  影响静电喷涂的主要因素:

  涂料电阻一般在100MΩ·cm以上,阻抗大的涂料在静电喷涂时荷电率很低。因此,用于静电喷涂的涂料需要用丙二酮醇等极性溶剂来提高涂料的导电性,使涂料阻抗减小到5~50MΩ·cm。导电性较好的涂料,电荷消失速度太快,静电压上不去。

  1.2.3 HVLP喷涂

  HVLP是指喷涂设备或喷枪的传递效率(即油漆利用率)必须高于65%,喷嘴处空气出口压力等于或小于10PSI(0.68×105Pa)的喷涂设备。

  HVLP能够极大地减少飞雾及过喷,降低油漆及溶剂的排放量、大大节约油漆用量,是一种环保型的喷涂技术。

  1.2.4 高压无气喷涂

  高压无气喷涂是利用将涂料增压到210kg/cm2.使涂料喷出时雾化成极细小的微粒,直接喷射到被涂物表面的一种喷涂方式。喷涂时无空气混入,漆雾反弹飞散的现象较空气喷涂少,降低了涂料消耗,但涂料雾化粒子较粗,雾化液滴一般为70~150μm,比空气喷涂的雾化粒子20~50μm大三倍,所以涂膜外观质量差,不适宜装饰性薄涂层喷涂施工,比较适用于喷涂粘度较高的涂料,如高档内墙用涂料的施工。

  不同的喷涂方法各有优缺点,实际工作中应根据喷涂场地、工件形状、涂装质量等实际情况综合考虑。

  1.3 常见塑料件喷涂工艺

  1.3.1 底漆喷涂

  如BYH-D01系列双组份溶剂型底漆,膜厚控制在15±5μm,涂装粘度20±2S/DIN4mm Cup/20℃。喷涂后,湿膜中含有大量的溶剂,如直接进入烘干室,就会因溶剂挥发过快造成漆膜气泡、针孔等缺陷,需要进行晾干流平。闪干时间、闪干温度、风速对流平效果影响较大。控制不当会产生流平不良、橘皮等涂膜缺陷。流平时间7~10min,温度23~25℃,风速一般为0.2~0.3m/s。流平后进入烘房进行高温固化,烘烤温度一般为60~80℃,时间为15~30min。

  1.3.2  面漆喷涂

  面漆喷涂分为两种,一种是湿碰湿的色、清漆喷涂,另一种是直接面漆喷涂。至于近两年才逐步使用的水性涂料涂装工艺则采用色漆喷涂烘干后再喷涂清漆的工艺。

  第一种方式色漆一般采用单组份色漆,单组份金属色漆膜厚一般为10~16μm,涂装粘度14-18S/DIN4mm Cup/20℃;而单组份素色漆膜厚一般为24~32μm,涂装粘度16-20S/DIN4mm Cup/20℃。喷涂后室温流平闪干约7min,直接进入清漆喷涂室,清漆膜厚控制一般为30±5μm,涂装粘度16-18S/DIN4mm Cup/20℃。喷涂后室温流平闪干5~10min,进入清漆烘房,烘烤温度一般为80℃,时间为25-35min。

  第二种方式是单涂层面漆喷涂,面漆系溶剂型双组份,膜厚一般控制为30±5μm,涂装粘度16~19S/DIN4mm Cup/20℃,喷涂后室温流平晾干5~10min,进入清漆烘房,烘烤温度般为80℃,时间为30min。