CN101549577B - 一种塑胶制品及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种塑胶制品及其制备方法。该制品包括塑胶基材(1)，其中，该塑胶基材(1)表面上从内到外依次附着有第一金属层(2)、底漆层(3)、第二金属层(4)和面漆层(5)。该塑胶制品的制备方法包括在塑胶基材(1)的表面依次形成第一金属层(2)、底漆层(3)、第二金属层(4)和面漆层(5)。本发明提供的塑胶制品具有优秀的附着力和平整的金属镜面效果。

Description

一种塑胶制品及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种塑胶制品及其制备方法。

背景技术

目前，表面镀膜技术被用来对塑胶制品表面进行处理，从而使其表面具有金属光泽和质感。目前的表面镀膜技术，如图1所示，是在塑胶产品6的表面覆着一层底漆层7，以提高镀膜层的附着力，在底漆层7上面覆着一层金属镀膜层8，然后在金属镀膜层8上覆着一层面漆层9，在可选的情况下，还可以在金属镀膜层和面漆层之间增加一个中漆层，从而提高镀膜层和面漆层的附着力。底漆层的存在可以提供金属膜层的附着力，铺平基材表面，使金属膜层获得镜面效果，并保护基材不受中漆层或面漆层的腐蚀，是金属膜层不会产生色差。然而，这种方法只适用于聚碳酸酯/丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物(PC/ABS)和聚碳酸酯(PC)这类易受溶剂腐蚀的基材。由于底漆层与尼龙加50％玻璃纤维、聚丙烯(PP)和聚乙烯(PE)这类耐溶剂基材的附着力差，因而使用普通的镀膜技术时效果并不理想。

为了改善尼龙加50％玻璃纤维、PP和PE基材与底漆附着力差的问题，现有技术中存在两种方案，即附着两层底漆或用等离子处理基材表面以改变物理化学性质。第一种方案中两层底漆虽然可以共同提高镀膜层的附着力，并保护基材不受中漆或面漆的溶剂腐蚀，但由于通常作为第一层底漆使用的超大分子量的树脂(重均分子量大于50000)的流动性差，其固化表面不平整，会引起第二层表面固化后表面不平整，成波纹状(即产生桔皮)，进而使使表面镀膜层不能获得平整的金属镜面效果。而第二种方案中，等离子处理后会增加基材表面的粗糙度，使底漆固化后表面不平整，成波纹状，也不能得到平整的金属镜面效果。

现有技术中还可以直接利用溅射镀在塑胶表面附着一层金属层，然后在金属层上形成面漆层。然而，由于塑胶基材的表面粗糙度较高，通过这种方法得到的制品外观性能较差。

发明内容

本发明的目的在于克服现有的以尼龙加50％玻璃纤维、聚丙烯(PP)和聚乙烯(PE)等为基材的塑胶制品的底漆层与基材的附着力不好或者表面不平整的缺点，提供一种膜层附着力和外观性能优秀的塑胶制品以及该制品的制备方法。

本发明提供了一种塑胶制品，该制品包括塑胶基材1，其中，该塑胶基材1表面上从内到外依次附着有第一金属层2、底漆层3、第二金属层4和面漆层5；其中，所述塑胶基材(1)为尼龙加50％玻璃纤维、聚丙烯或聚乙烯；所述第一金属层(2)的厚度为5-70纳米；所述底漆层(3)的厚度为5-30微米；所述第二金属层(4)的厚度为5-100纳米；所述面漆层(5)的厚度为5-25微米。

本发明提供了一种塑胶制品的制备方法，其中，该方法包括在塑胶基材1的表面依次形成第一金属层2、底漆层3、第二金属层4和面漆层5；其中，所述塑胶基材(1)为尼龙加50％玻璃纤维、聚丙烯或聚乙烯；所述第一金属层(2)的厚度为5-70纳米所述底漆层(3)的厚度为5-30微米；所述第二金属层(4)的厚度为5-100纳米；所述面漆层(5)的厚度为5-25微米；在形成第一金属层(2)之前，对塑胶基材(1)进行表面清洗；所述形成第一金属层(2)的方法为在惰性气体气氛下所使用的溅射镀法。

本发明提供的塑胶制品具有优秀的附着力和平整的金属镜面效果。

附图说明

图1是常规塑胶制品的结构示意图；

图2是根据本发明的塑胶制品的结构示意图。

具体实施方式

如图2所示，本发明提供的塑胶制品包括塑胶基材1，其中，该塑胶基材1表面上从内到外依次附着有第一金属层2、底漆层3、第二金属层4和面漆层5。

所述塑胶基材1可以为常规的塑胶基材，优选为尼龙加50％玻璃纤维、聚丙烯(PP)和聚乙烯(PE)基材。

所述第一金属层2的厚度可以为5-70纳米，优选为10-50纳米。所述金属的种类没有特别限制，可以为各种可以在空气中稳定存在的固体金属中的一种或几种，优选为铝、铁、锡、锌、银、铟、金和镍中的一种或几种。

与现有技术相比，本发明的改进之处仅在于，在所述塑胶基材1和所述底漆层3之间还存在所述第一金属层2，其它均与现有技术相同，没有特别限制。

一般地，所述底漆层3的厚度可以为5-30微米，优选为8-20微米，是由本领域中被常规用作底漆的涂料组合物经固化后形成的材料层。所述涂料组合物含有成膜物质和溶剂，可选的情况下还可以含有颜料和添加剂。优选情况下，所述成膜物质可以为丙烯酸酯树脂，环氧丙烯酸酯树脂，聚酯丙烯酸酯树脂等。以涂料组合物的总重量为基准，成膜物质的含量为20-50重量％。

一般地，所述第二金属层4的厚度可以为5-100纳米，优选为20-70纳米。所述金属可以为铝、锡、锌、铟、和铟锡合金中的一种或几种。

一般地，所述面漆层5的厚度可以为5-25微米，优选为10-18微米，是由本领域中被常规用作面漆的涂料组合物经固化后形成的材料层。所述涂料组合物含有成膜物质和溶剂，可选的情况下还可以含有颜料和添加剂。优选情况下，所述成膜物质可以为丙烯酸酯树脂，环氧丙烯酸酯树脂，聚酯丙烯酸酯树脂等。以涂料组合物的总重量为基准，成膜物质的含量为20-50重量％。

可选的情况下，在第二金属层4和面漆层中间还有一个中漆层，所述中漆层的厚度可以为5-25微米，是由本领域中被常规用作中漆的涂料组合物经固化后形成的材料层。所述涂料组合物含有成膜物质和溶剂，可选的情况下还可以含有颜料和添加剂。优选情况下，所述成膜物质可以为聚氨酯树脂，改性聚氨酯树脂，环氧丙烯酸酯树脂，聚酯丙烯酸酯树脂等。以涂料组合物的总重量为基准，成膜物质的含量为20-50重量％。

所述涂料组合物含有的颜料、添加剂和溶剂没有特别限制，可以为常规的成份。一般地，颜料可以选自偶氮颜料、酞菁颜料、硝基颜料、亚硝基颜料中的一种或几种。添加剂可以包括流平剂，消泡剂，固化剂等中的一种或几种。溶剂可以包括甲苯，乙酸乙酯，环乙酮，乙二醇丁醚等中的一种或几种。以涂料组合物的总重量为基准，颜料的含量为0-5重量％，添加剂的含量为0-5重量％，溶剂为50-80重量％。

本发明提供了一种塑胶制品的制备方法，其中，该方法包括在塑胶基材1的表面依次形成第一金属层2、底漆层3、第二金属层4和面漆层5。

其中，形成第一金属层2、底漆层3、第二金属层4和面漆层5时使用的涂料组合物和所附着的各层的厚度均与上文所述相同，再此不再赘述。

形成第一金属层2的方法可以为溅射镀的方法。所述溅射镀的方法是物理气相沉积的一种技术，离子溅射镀膜是利用气体放电产生的正离子在电场的作用下的高速运动轰击作为阴极的靶，使靶材中的原子或分子逸出来而沉淀到被镀基材的表面，形成所需要的薄膜。溅射过程建立在辉光放电的基础上，即溅射离子都来源于气体放电。

本发明的溅射镀方法没有特别限制，如可以使用现有的各种磁控溅射离子镀设备，磁控溅射离子镀设备可以商购得到。所述磁控靶的结构已为本领域技术人员所公知，例如，磁控靶可以包括靶座和靶材，靶材安装在靶座上。所述靶座为磁体，所述磁体可以为现有的各种磁体，例如，可以为铁磁体、钕铁硼磁体中的一种或几种。

所述靶材含有靶材物质，可以为单元素靶(即一个靶材中只含有一种靶材物质)或多元素靶(即一个靶材中含有多种靶材物质)，优选为单元素靶，靶材物质的纯度优选为大于99.9％。可以根据膜层的组成来选择靶材物质的种类，例如，当在基材上镀Ti时，靶材物质为Ti；当在基材上镀TiAl合金时，靶材物质为Ti和A1。靶材物质可以选自铜、镍、不锈钢、铬、铝和钛中的一种或几种。

所述基体材料可以围绕磁控靶转动，转速为0.5-10转/秒，优选为2.0-6.0转/秒。

所述溅射在惰性气体气氛下进行。所述惰性气体为不参与溅射反应的气体，例如可以为氦气、氩气和氮气中的一种或几种；所述惰性气体的用量只要使溅射时的压力达到0.1-1.5帕即可。可以先抽真空，使磁控溅射离子镀设备内的绝对压力达到2×10^-3帕至6×10^-3帕的范围内，然后再充入惰性气体，使磁控溅射离子镀设备内的绝对压力达到0.1-1.5帕。

镀膜的具体参数可以由本领域技术人员根据第一金属层的厚度确定，例如，在使用氮气时，氮气0-1000cm³/s，镀膜时间大于0至60s，镀膜功率为大于0至12kw，镀膜1-30次。

与现有技术相比，本发明的改进之处仅在于，在塑胶基材1上形成底漆层3之前，先在塑胶基材表面形成第一金属层2，其它步骤均与现有技术相同，没有特别限制。

一般地，在形成第一金属层2之前，应对塑胶基材1进行表面清洗。所述表面清洗的方法没有特别限制，为本领域技术人员所公知，例如将塑胶基材用超声波清洗，再用白电油擦洗，然后用酒精擦洗，从而除去表面的油污和灰尘。

形成底漆层3的方法没有特别限制，可以为本领域的常规方法，如可以使用喷涂的方法将涂料组合物覆着在所需涂覆的表面，经固化后形成含有成膜物质的材料层。所述喷涂是用涂胶枪把油漆喷涂在所需涂覆的表面上，具体操作参数可以由本领域技术人员根据需要轻易地确定。

形成第二金属层4的方法可以为真空蒸镀和溅射镀。所述真空蒸镀是在高真空下，通过金属细丝的蒸发和凝结，使金属薄层附著在塑胶表面。镀膜的参数可以由本领域技术人员根据需要轻易地确定，例如，以镀锡为例，真空度为10^-2-10^-4帕，优选10^-3帕，镀膜功率30-70％，优选49％，镀膜时间1-50s，优选16s，预熔功率20-60％，优选34％；预融时间1-30s，优选18s。使用溅射镀时，方法与上文所述覆着第一金属层2时的方法相同。具体操作参数可以由本领域技术人员根据需要轻易地确定。所述真空度是指实际压强。

形成面漆层5的方法没有特别限制，可以为本领域的常规方法，如可以使用喷涂的方法将涂料组合物覆着在所需涂覆的表面，经固化后形成含有成膜物质的材料层，具体操作参数可以由本领域技术人员根据需要轻易地确定。

可选的情况下，可以在第二金属层4和面漆层5之间形成中漆层，形成中漆层的方法没有特别限制，可以为本领域的常规方法，如可以使用喷涂的方法将涂料组合物覆着在所需涂覆的表面，经固化后形成含有成膜物质的材料层，具体操作参数可以由本领域技术人员根据需要轻易地确定。

根据本发明提供的方法，在形成底漆层3、面漆层5和中漆层之后，进行其它操作之前，还需对涂料组合物进行固化。固化的方法没有特别限制，可以为常规方法，如在50-80℃的温度下干燥5-20分钟，或在30-60℃的温度下预热3-10分钟后，通过2到6盏(每盏380瓦)UV灯照射固化，UV能量为400-1300mJ/cm²。

下面通过具体实施例对本发明做更详细的说明。

实施例1

本实施例用于制备本发明提供的塑胶制品A1，并测定其附着力及其外观性能。

(1)将尼龙加50％玻璃纤维(EMS GV-5H)用超声波清洗(3-5KW、1小时)，再用白电油(东泰DT-618)擦洗，然后用酒精(浓度：95％)擦洗。

(2)用UHS-360B(厂家：UHS)溅射镀膜设备，在氮气为270厘米³/秒、功率为4千瓦、镀膜时间为1秒的条件下在尼龙加50％玻璃纤维表面镀膜一次，在其表面覆着一层厚度为5纳米的铝金属层。

(3)以Cashew Vm8000作为底漆涂料，在上述步骤(2)得到的铝金属层上喷涂底漆涂料，使用在45℃的温度下预热5分钟后，通过4盏功率为380的UV灯照射固化，UV能量为1200mJ/cm²，厚度为10微米的底漆层。

(4)使用TS1200ZZM(腾胜)的真空蒸镀设备在上述步骤(3)得到的底漆层上，在真空度为10^-2帕的条件下，蒸镀一个厚度为40-50内米的铝金属层。

(5)以Cashew Km9000作为中漆涂料，在上述步骤(4)得到的铝金属层上喷涂中漆涂料，在70℃的温度下干燥15分钟，形成厚度为4微米的中漆层。

(6)以Cashew 7302作为面漆涂料，在上述步骤(5)得到的中漆层上喷涂面漆涂料，使用在50℃的温度下预热3分钟后，通过UV灯照射固化，UV能量为1200-1300mJ/cm²，得到厚度为10微米的面漆层，得到塑胶制品A1。

外观性能：用台阶仪(VEECO)的测试结果作为标准，它通过探针检测物体表面的粗糙度，精度达到0.01微米，其输出的曲线越接近直线，物体表面的平整度越好，并按照其平整度，分为好，一般和差三个等级，结果如表1所示。

测定附着力：用刀片按1mm的距离，割10×10个小方格，割痕要求划破所有涂层达到底材。用3M 610胶布贴紧100个小方格，等待5分钟，然后将胶布与底材表面成45度角撕开。观察100个小方格被撕开的面积与100个小方格全部面积的比。测定结果如表1所示。

实施例2

本实施例用于制备本发明提供的塑胶制品A2，并测定其附着力和外观性能。

按照与实施例1相同的方式制备塑胶制品A2，不同之处在于在步骤(2)中用锌代替铝形成厚度为40纳米的锌金属层，没有形成所述中漆层。

得到塑胶制品A2，并按照与实施例1相同的方式测定其附着力和外观性能。

实施例3

本实施例用于制备本发明提供的塑胶制品A3，并测定其附着力和外观性能。

按照与实施例1相同的方式制备塑胶制品A3，不同之处在于使用PP(BASF 1120HX)代替尼龙加50％玻璃纤维，在步骤(2)中用镍代替铝形成厚度为50纳米的镍金属层。

得到塑胶制品A3，并按照与实施例1相同的方式测定其附着力和外观性能。

实施例4

本实施例用于制备本发明提供的塑胶制品A4，并测定其附着力和外观性能。

按照与实施例1相同的方式制备塑胶制品A4，不同之处在于使用PE(BASF 436EWU)代替尼龙加50％玻璃纤维，在步骤(2)中用银代替铝形成厚度为45纳米的银金属层。

得到塑胶制品A4，并按照与实施例1相同的方式测定其附着力和外观性能。

对比例1

本对比例用于制备不含有金属层1的塑胶制品B1，并测定其附着力和外观性能。

按照与实施例1相同的方式制备塑胶制品B1，不同之处在于没有在塑胶基材的表面覆着铝金属层，而是直接喷涂底漆层，得到塑胶制品B1，并按照与实施例1相同的方式测定其附着力和外观性能。

对比例2

本对比例用于制备含有两层底漆层的塑胶制品B2，并测定其附着力和外观性能。

按照与实施例1相同的方式制备塑胶制品B2，不同之处在于在塑胶基材的表面先喷涂一层厚度为16±4微米的底漆层(PU漆：Cashew PAG100)代替铝金属层，得到塑胶制品B2，并按照与实施例1相同的方式测定其附着力和外观性能。

对比例3

本对比例用于制备塑胶制品表面经等离子处理的塑胶制品B3，并测定其附着力和外观性能。

按照与对比例1相同的方式制备塑胶制品B3，不同之处在于在喷涂底漆之前，先用德国等离子公司生产的发生器FG3002和等离子枪RD1004结合使用对塑胶基材进行等离子处理，电压280-320V，气压3-4个大气压，枪距15-20mm，得到塑胶制品B3，并按照与实施例1相同的方式测定其附着力和外观性能。

对比例4

本对比例用于制备表面仅附着有金属层、中漆层和面漆层的塑胶制品B4，并测定其附着力和外观性能。

在尼龙加50％玻璃纤维表面使用UHS-360B(厂家：UHS)溅射镀膜设备，在氮气为270厘米³/秒、功率为4千瓦、镀膜时间为1秒的条件下在尼龙加50％玻璃纤维表面镀膜一次，在其表面覆着一层厚度为5纳米的铝金属层。然后以Cashew Km9000作为中漆涂料，在上述得到的铝金属层上喷涂，在80℃的温度下干燥10分钟，得到厚度为4微米的中漆层。再以Cashew 7302作为面漆涂料，在上述得到的中漆层上喷涂，在40℃的温度下预热5分钟后，通过2盏功率为380瓦的UV灯照射固化，UV能量为1200mJ/cm²，厚度为10微米的面漆层，得到塑胶制品B4。

并按照与实施例1相同的方式测定其附着力和外观性能。

表1

实施例编号	样品编号	附着力(％)	外观性能
				实施例1	A1	＜5	好
实施例2	A2	＜5	好
				实施例3	A3	＜5	好
实施例4	A4	＜5	好
				对比例1	B1	100	好
对比例2	B2	＜5	差
				对比例3	B3	＜5	一般
对比例4	B4	＜5	差

从表1所示的结果可以看出，本发明根据本发明的方法制得的塑胶制品的表面层不仅具有优秀的附着力，并且具有平整的金属镜面外观效果，外观性能良好。

Claims (8)

1.一种塑胶制品，该制品包括塑胶基材(1)，其特征在于，该塑胶基材(1)的表面上从内到外依次附着有第一金属层(2)、底漆层(3)、第二金属层(4)和面漆层(5)；

其中，所述塑胶基材(1)为尼龙加50％玻璃纤维、聚丙烯或聚乙烯；

所述第一金属层(2)的厚度为5-70纳米；所述底漆层(3)的厚度为5-30微米；所述第二金属层(4)的厚度为5-100纳米；所述面漆层(5)的厚度为5-25微米。

2.根据权利要求1所述的塑胶制品，其中，所述第一金属层为铝、铁、锡、锌、银、铟、金和镍中的一种金属或几种金属的合金。

3.根据权利要求1所述的塑胶制品，其中，所述第二金属层(4)为铝、锡、锌和铟中的一种金属或几种金属的合金。

4.根据权利要求1所述的塑胶制品，其中，所述塑胶基材的表面还附着有中漆层，该中漆层位于所述第二金属层(4)和面漆层(5)之间，厚度为5-25微米，该中漆层含有成膜物质。

5.一种塑胶制品的制备方法，其特征在于，该方法包括在塑胶基材(1)的表面依次形成第一金属层(2)、底漆层(3)、第二金属层(4)和面漆层(5)；

其中，所述塑胶基材(1)为尼龙加50％玻璃纤维、聚丙烯或聚乙烯；

所述第一金属层(2)的厚度为5-70纳米，所述底漆层(3)的厚度为5-30微米；所述第二金属层(4)的厚度为5-100纳米；所述面漆层(5)的厚度为5-25微米；

在形成第一金属层(2)之前，对塑胶基材(1)进行表面清洗； 

所述形成第一金属层(2)的方法为在惰性气体气氛下所使用的溅射镀法。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述溅射镀法包括将铝、铁、锡、锌、银、铟、金和镍中的一种或几种金属溅射在所述塑胶基材(1)的表面，形成厚度为5-70纳米的金属材料层。

7.根据权利要求5所述的方法，其中，所述形成底漆层(3)的方法为喷涂法，该喷涂法包括在第一金属层(2)上形成厚度为5-30微米的、含有成膜物质的材料层；所述形成第二金属层(4)的方法为真空蒸镀法或溅射镀法，该真空蒸镀法或溅射镀法包括将铝、锡、锌、铟和铟锡合金中的一种金属或几种附着在底漆层(3)上，形成厚度为5-100纳米的材料层；所述形成面漆层(5)的方法为喷涂法，该喷涂法包括在第二金属层(4)上形成厚度为5-25微米的、含有成膜物质的材料层。

8.根据权利要求5所述的方法，其中，在第二金属层(4)和面漆层(5)之间，还形成中漆层，形成该中漆层的方法为喷涂法，该喷涂法包括在第二金属层(4)上形成厚度为5-25微米的、含有成膜物质的材料层。 

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