CN106245096B - 一种金属表面的三色图案电泳方法 - Google Patents

一种金属表面的三色图案电泳方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种金属表面的三色图案电泳方法，将热熔胶掩膜和遮蔽油墨结合，利用两者不同的去除方法来进行分区域的电泳，首先在未遮蔽区域电泳沉积第一颜色漆，接着通过热水或有机溶剂溶解并清洗等方式去除热熔胶掩膜，再在原热熔胶掩膜遮蔽区域电泳沉积第二颜色漆，然后通过碱超声清洗等方式去除遮蔽油墨并在原遮蔽油墨覆盖区域电泳沉积第三颜色漆，从而实现了三色电泳的工艺，可以形成三色图案，解决了现有技术所无法实现的问题，丰富了金属表面的装饰，扩展了应用范围。

Description

一种金属表面的三色图案电泳方法
技术领域
本发明涉及一种金属表面处理方法，特别是涉及一种金属表面的三色图案电泳方法。
背景技术
金属制品单调的金属色或单色漆表面已经无法满足人们对产品外观多样化的需求，因而在金属制品表面保护的同时，形成多彩的装饰性图案外观以制造装饰性产品、与其他部件风格统一的产品或者新颖美观的产品逐渐得到重视，其制作工艺也日益发展。
现有的图案外观制作方法包括表面喷涂涂料、热转印图案、印刷等，这些方式的油墨层与底漆是分开的，仅存在于产品表面而不穿透底漆，极易因磨损、腐蚀等而失去图案，尤其是在较严苛的使用环境中，例如卫浴产品的地漏、水龙头等长期处于潮湿、易腐蚀、常刷洗的环境中，其外观寿命更难以长久维持，保质期短，这极大的影响了其使用。
有鉴于此，电泳工艺逐渐得到重视。电泳工艺是以金属物表面为电极，依靠电场的作用使涂料在金属表面沉积形成漆膜的涂装方法，附着力强，不易受磨损，外观寿命长。目前有形成双色图案的电泳工艺，是通过涂覆油墨形成遮蔽层，在涂覆油墨的区域进行一次电泳后清洗掉油墨，再在原涂覆油墨区域进行二次电泳，两次电泳采用不同颜色的电泳漆，以形成多彩的外观。然而，由于遮蔽材料的限制，目前尚未有形成三色电泳图案的方法，这极大的限制了其应用。
发明内容
本发明提供了一种金属表面的三色图案电泳方法，其克服了现有技术所存在的不足之处。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种金属表面的三色图案电泳方法，包括以下步骤：
1)于金属表面第一区域涂覆遮蔽油墨并烘干固化，烘干固化温度为60℃～120℃，烘干固化时间为10～30min；
2)于金属表面第二区域通过加热粘附热熔胶掩膜，热熔胶掩膜的软化点为80℃～180℃，加热的温度不低于该热熔胶掩膜的软化点，热压压力为0.05-0.5kg/cm2，时间为10-120s；
3)对该金属表面进行一次电泳处理，于金属表面裸露的区域沉积第一漆层并对第一漆层进行固化，形成第一颜色区；
4)通过水或有机溶剂溶解并清洗的方式将该热熔胶掩膜从金属表面去除；
5)对该金属表面进行二次电泳处理，通过电泳在该第二区域沉积与第一漆层颜色相异的第二漆层并对第二漆层进行固化，形成与该热熔胶掩膜图案相应的第二颜色区；
6)通过碱清洗的方式该遮蔽油墨从金属表面去除；
7)对该金属表面进行三次电泳处理，通过电泳在该第一区域形成与第一漆层及第二漆层颜色相异的第三漆层并对第三漆层进行固化，形成与该遮蔽油墨图案相应的第三颜色区，从而形成三色图案。
优选的，所述热熔胶掩膜是由聚乙烯类热熔胶、聚丙烯类热熔胶、乙烯-乙酸乙烯共聚物热熔胶、聚酯类热熔胶、聚酰胺类热熔胶、聚氨酯类热熔胶、苯乙烯及其嵌段共聚物类热熔胶中的一种或其组合制成。
优选的，所述热熔胶掩膜由20％～65％聚乙烯醇、20％～50％基体树脂、3～25％增粘树脂、增塑剂10～50％、0～10％填料及2％～5％功能助剂组成，其中
基体树脂为乙烯-醋酸乙烯共聚物、热塑性聚氨酯、乙烯-乙烯醇共聚物、乙烯-丙烯酸乙酯高聚物、聚丙烯酸乙酯、聚酰胺、聚酯中的一种或其组合，
增黏剂为松香、改性松香、液体松香、C5石油树脂、C9石油树脂、C5/C9共聚树脂、氢化甲撑茚树脂、氢化C9树脂、萜烯树脂、松香酯、氢化松香酯、氧茚树脂、萜烯树脂中一种或其组合，
填料为硫酸钡、滑石粉、空心微珠、二氧化钛、白炭黑、高岭土、云母粉中的一种或其组合，
增塑剂为甘油、乙二醇、二甘醇、三甘醇、四甘醇、丙二醇、丙三醇、己内酰胺、乙酰胺、聚乙二醇、三羟基甲基丙烷、邻苯二甲酸酯中的一种或其组合，
功能助剂为润滑剂、抗氧剂、粘度调节剂中一种或其组合。
优选的，步骤4)中，是将该热熔胶掩膜浸入有机溶剂中直至浸润并擦拭去除，该有机溶剂是丙酮、环己酮、醋酸、乙酸乙酯、丁酮、四氢呋喃、二氯甲烷、三氯乙烷、丙酸乙酯、乙酸丁酯、环己烷、N，N-二甲基乙酰胺、异丙醇、丁醇的一种或其组合。
优选的，骤4)中，是将该热熔胶掩膜浸入热水中使其溶解并清洗去除，该热水的温度为60℃～95℃，浸泡时间为10min～60min。
优选的，亦可在热水中加入适量二甲基亚砜、甘油等有机溶剂以及通过搅拌或者超声波加速清洗过程，热水优选的温度为80℃-95℃。
优选地，步骤6)中，是将遮蔽油墨浸入氢氧化钠溶液中进行超声波清洗去除，该氢氧化钠溶液的质量浓度为2％～15％，清洗时间为1～10min，温度为40℃～80℃。
优选地，步骤3)、步骤5)及步骤7)中，该电泳的固含量为5-15％，pH值为4-5，电压为45-55V，时间为20-50s，漆层厚度为5～30μm。
优选地，步骤3)、步骤5)及步骤7)中，所述固化是烘干固化，于130℃-180℃下固化20-40分钟；或所述固化是紫外固化，于60℃-90℃下烘干2-10分钟后于1500-2500mJ/cm2紫外光下固化。
优选地，该遮蔽油墨厚度为10～50μm，该热熔胶掩膜的厚度为20～150μm。
相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：
1.将热熔胶掩膜和遮蔽油墨结合，利用两者不同的去除方法来进行分区域的电泳，首先在未遮蔽区域电泳沉积第一颜色漆，接着通过热水或有机溶剂溶解并清洗等方式去除热熔胶掩膜，再在原热熔胶掩膜遮蔽区域电泳沉积第二颜色漆，然后通过碱超声清洗等方式去除遮蔽油墨并在原遮蔽油墨覆盖区域电泳沉积第三颜色漆，从而实现了三色电泳的工艺，可以形成三色图案，解决了现有技术所无法实现的问题，丰富了金属表面的装饰，扩展了应用范围。
2.热熔胶掩膜的原材丰富，制作简单，易于去除，适于实际应用。
3.形成的三色图案耐磨性、耐酸性盐雾腐蚀性能和水煮测试效果好，适于应用于潮湿易腐蚀，常刷洗等严苛的环境中，装饰效果好，外观寿命长。
4.采用热水溶解型热熔胶制成的掩膜可在热水中溶解去除，无需添加腐蚀性物质，对电泳漆无额外的破坏，保证了三色电泳漆的性能，同时热水溶解型热熔胶中的聚乙烯醇具有生物可降解性，对环境无危害，绿色环保。
以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明；但本发明的一种金属表面的三色图案电泳方法不局限于实施例。
附图说明
图1是本发明的工艺流程示意图。
具体实施方式
一种金属表面的三色图案电泳方法，通过热熔胶掩膜和遮蔽油墨结合实现了三色电泳的工艺。
请参考图1，以下以简单的三色图案来进行说明。首先在金属制品1的表面第一区域涂覆遮蔽油墨2并烘干。优选的，可以预先对金属制品表面进行抛光，镀铜、镀镍或其组合等预处理以便于后续电泳。遮蔽油墨为常规的油墨，例如环氧树脂油墨，涂覆的方法可以是丝网印刷、移印、喷涂等等以形成预设的图案，具体的，其厚度范围为10μm～50μm。烘干温度为60℃～120℃，烘干时间为10～30min，烘干后遮蔽油墨附着于金属制品表面并固化。
接着，于金属表面第二区域通过加热粘附热熔胶掩膜3，热熔胶掩膜3的软化点为80℃～180℃，加热的温度不低于该热熔胶掩膜的软化点热压压力为0.05-0.5kg/cm2，时间为10-120s；。热熔胶掩膜3达到软化点具有一定的粘性，从而粘附于金属表面，冷却后固定。
热熔胶掩膜3可以是例如聚乙烯类热熔胶、聚丙烯类热熔胶、乙烯-乙酸乙烯共聚物热熔胶、聚酯类热熔胶、聚酰胺类热熔胶、聚氨酯类热熔胶、苯乙烯及其嵌段共聚物类热熔胶中的一种或其组合制成，优先选用基体树脂为中低分子量的热熔胶。
在一实施例中，热熔胶掩膜由20％～65％聚乙烯醇、20％～50％基体树脂、3～25％增粘树脂、增塑剂10～50％、0～10％填料及2％～5％功能助剂组成，其中
基体树脂为乙烯-醋酸乙烯共聚物、热塑性聚氨酯、乙烯-乙烯醇共聚物、乙烯-丙烯酸乙酯高聚物、聚丙烯酸乙酯、聚酰胺、聚酯中的一种或其组合，优选的为热塑性聚氨酯、聚酰胺，基体树脂的极性优选极性基团含量较高的树脂型号，基体树脂的分子量优选中等分子量的树脂或者中低分子量搭配的树脂体系。
增黏剂为松香、改性松香、液体松香、C5石油树脂、C9石油树脂、C5/C9共聚树脂、氢化甲撑茚树脂、氢化C9树脂、萜烯树脂、松香酯、氢化松香酯、氧茚树脂、萜烯树脂中一种或其组合，
填料为硫酸钡、滑石粉、空心微珠、二氧化钛、白炭黑、高岭土、云母粉中的一种或其组合，
增塑剂为甘油、乙二醇、二甘醇、三甘醇、四甘醇、丙二醇、丙三醇、己内酰胺、乙酰胺、聚乙二醇、三羟基甲基丙烷、邻苯二甲酸酯中的一种或其组合，优选的为丙三醇、己内酰胺、乙酰胺、聚乙二醇、三羟基甲基丙烷，更优选的为甘油/己内酰胺、甘油/聚乙二醇、甘油/乙酰胺、甘油/三羟基甲基丙烷。
功能助剂为润滑剂、抗氧剂、粘度调节剂中一种或其组合。
该热熔胶是热水溶解型热熔胶，通过调节聚乙烯醇的分子组分及结构可以调节其溶解温度和溶解速度，以控制其在60℃～95℃的热水中溶解。优选的，亦可在热水中加入适量二甲基亚砜、甘油等有机溶剂以及通过搅拌或者超声波加速清洗过程，热水优选的温度为80℃-95℃。
热水溶解型热熔胶掩膜在制作时，按照上述配比将称量好的增塑剂加入到一定量蒸馏水中搅拌均匀形成混合液，增塑剂总质量与水的质量比为1：5～1：20，再按照上述配比将聚乙烯醇在85℃～100℃下完全溶解于所述混合液中，搅拌均匀，静置片刻，真空除泡后进行干燥，干燥后得到增塑改性的聚乙烯醇片材，切片备用；按所述配比称量配料，将聚乙烯醇切片和配比中的其余物料进行熔融共混形成所述的热水溶解型热熔胶。
薄膜通过水切割、冲床冲切或者激光切割等方式形成预设的形状，优选的，其厚度范围是20μm～150μm。此外，热熔胶掩膜3亦可以是丝状，由热熔胶母粒通过喷丝或熔融纺丝等方式形成热熔胶丝，热熔胶丝通过弯绕、排布、梳理、编织等方式形成网状结构的掩膜；或热熔胶母粒通过低温粉碎形成粉末状结构并洒布或静电吸附于金属表面。根据实际需求，热熔胶可以形成各种形态及形状的掩膜，丰富多变，可控性强。
对金属表面进行一次电泳处理，通过阴极电泳于金属表面裸露的区域(即未被覆盖的区域)形成厚度为5-30μm的第一漆层4并对第一漆层4进行固化。电泳的固含量为5-15％，pH值为4-5，电压为45-55V，时间为20-50s。由于电泳是以金属本身为阴极进行沉积，不导电的热熔胶及油墨覆盖的区域不沉积，从而实现了区域式镀漆。对第一漆层的固化可以是紫外固化，于60℃-90℃下烘干2-10分钟后于1500-2500mJ/cm2紫外光下进行固化。此外，当采用软化温度较高的热熔胶时，固化是烘干固化，于120℃-180℃下固化20-40分钟。第一漆层4的电泳漆中添加有第一颜色的颜料，从而形成了第一颜色区。此外，亦可以通过阳极电泳来实现，在此不加以赘述。
一次电泳后，将热熔胶掩膜3从金属表面去除并清洗金属表面以使第二区域裸露。在一实施例中，将金属表面的掩膜在有机溶剂中进行溶胀溶解并清除掉。有机溶剂是丙酮、环己酮、醋酸、乙酸乙酯、丁酮、四氢呋喃、二氯甲烷、三氯乙烷、丙酸乙酯、乙酸丁酯、环己烷、N，N-二甲基乙酰胺、异丙醇、丁醇等，通过相似相溶原理进行溶胀溶解清除。由于热熔胶为热塑性材料，而电泳漆经过高温固化或者紫外光固化后是热固性材料，在有机溶剂作用下，热塑性热熔胶发生溶胀，容易清除掉，而热固性电泳漆则基本上不发生溶胀。在另一实施例中，热熔胶掩膜3是热水溶解型热熔胶制成，将热熔胶掩膜3浸泡于热水中使其溶解并去除，该热水的温度为60℃～95℃，浸泡时间为10min～60min，亦可在水中加入适量二甲基亚砜、甘油等有机溶剂以及通过搅拌或者超声波加速清洗过程。在溶胀后，可以通过擦拭、刷洗等方式加速清洗过程。上述方法可迅速去除热熔胶遮蔽膜，清洗过程简单，无腐蚀性物质，对前道电泳漆无破坏作用，可以保证电泳漆的性能。其中，水溶解型热熔胶的聚乙烯醇是生物可降解高分子材料，在细菌和酶作用下，46天可降解75％，对环境无危害，绿色环保。上述处理方式不影响遮蔽油墨2的遮蔽效果。
接着，对金属表面进行二次电泳处理，通过电泳在第二区域沉积与第一漆层4颜色相异的第二漆层5并对第二漆层5进行固化，形成与热熔胶掩膜3图案相应的第二颜色区。电泳第二漆层5的工艺与第一漆层4类似，第二漆层5的厚度亦与第一漆层4相同。
二次电泳完成后，将遮蔽油墨2从金属表面去除，具体是将金属表面的遮蔽油墨2浸入碱液超声波水槽中，通过氢氧化钠溶液进行超声波清洗去除，氢氧化钠溶液的质量浓度为2％～15％，清洗时间为1～10min，温度为40℃～80℃。清洗后第一区域裸露。
对金属表面进行三次电泳处理，通过电泳在第一区域形成与第一漆层4及第二漆层5颜色相异的第三漆层6并对第三漆层6进行固化，形成与遮蔽油墨2图案相应的第三颜色区，从而形成三色图案。电泳第三漆层6的工艺与第一漆层4类似，第三漆层6的厚度亦与第一漆层4相同。举例来说，第一漆层4可以是红色，第二漆层5可以是白色，第三漆层6可以是蓝色，从而形成了三色电泳图案。
对本发明方法所得的制品进行测试，其结果如表1所示：
测试项目 测试条件 测试结果 传统标准
(A)酸性盐雾测试 >500H 外观10级 64H
(C)落砂冲击 >30L 镀层无磨穿 12L
(E)水浸65℃ 200H 外观10级 38℃*100H
(D)结合力(百割) / 5A
(B)冷热冲击循环 10个循环 外观10级 4个循环
(F)铅笔硬度(三菱) / 3H 2H
形成的三色图案表面的耐磨性、耐酸性盐雾腐蚀性和水煮测试等性能良好，具有持久的外观寿命，既具有装饰性，又能应用于较为严苛的环境中，例如厨卫等潮湿易腐蚀，常刷洗的环境。
上述实施例仅用来进一步说明本发明的一种金属表面的三色图案电泳方法，但本发明并不局限于实施例，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本发明技术方案的保护范围内。

Claims (10)

1.一种金属表面的三色图案电泳方法，其特征在于包括以下步骤：
1)于金属表面第一区域涂覆遮蔽油墨并烘干固化，烘干固化温度为60℃～120℃，烘干固化时间为10～30min；
2)于金属表面第二区域通过加热粘附热熔胶掩膜，热熔胶掩膜的软化点为80℃～180℃，加热的温度不低于该热熔胶掩膜的软化点，热压压力为0.05-0.5kg/cm2，时间为10-120s；
3)对该金属表面进行一次电泳处理，于金属表面裸露的区域沉积第一漆层并对第一漆层进行固化，形成第一颜色区；
4)通过热水或有机溶剂溶解并清洗的方式将该热熔胶掩膜从金属表面去除；
5)对该金属表面进行二次电泳处理，通过电泳在该第二区域沉积与第一漆层颜色相异的第二漆层并对第二漆层进行固化，形成与该热熔胶掩膜图案相应的第二颜色区；
6)通过碱清洗的方式该遮蔽油墨从金属表面去除；
7)对该金属表面进行三次电泳处理，通过电泳在该第一区域形成与第一漆层及第二漆层颜色相异的第三漆层并对第三漆层进行固化，形成与该遮蔽油墨图案相应的第三颜色区，从而形成三色图案。
2.根据权利要求1所述的金属表面的三色图案电泳方法，其特征在于：所述热熔胶掩膜是由聚乙烯类热熔胶、聚丙烯类热熔胶、乙烯-乙酸乙烯共聚物热熔胶、聚酯类热熔胶、聚酰胺类热熔胶、聚氨酯类热熔胶、苯乙烯及其嵌段共聚物类热熔胶中的一种或其组合制成。
3.根据权利要求1所述的金属表面的三色图案电泳方法，其特征在于：所述热熔胶掩膜由20％～65％聚乙烯醇、20％～50％基体树脂、3～25％增粘树脂、增塑剂10～50％、0～10％填料及2％～5％功能助剂组成，其中
基体树脂为乙烯-醋酸乙烯共聚物、热塑性聚氨酯、乙烯-乙烯醇共聚物、乙烯-丙烯酸乙酯高聚物、聚丙烯酸乙酯、聚酰胺、聚酯中的一种或其组合，
增粘树脂为松香、改性松香、C5石油树脂、C9石油树脂、C5/C9共聚树脂、氢化甲撑茚树脂、氢化C9树脂、松香酯、氢化松香酯、氧茚树脂、萜烯树脂中一种或其组合，
填料为硫酸钡、滑石粉、空心微珠、二氧化钛、白炭黑、高岭土、云母粉中的一种或其组合，
增塑剂为甘油、乙二醇、二甘醇、三甘醇、四甘醇、丙二醇、己内酰胺、乙酰胺、聚乙二醇、三羟基甲基丙烷、邻苯二甲酸酯中的一种或其组合，
功能助剂为润滑剂、抗氧剂、粘度调节剂中一种或其组合。
4.根据权利要求1至3任一项所述的金属表面的三色图案电泳方法，其特征在于：步骤4)中，是将该热熔胶掩膜浸入有机溶剂中直至浸润并擦拭去除，该有机溶剂是丙酮、环己酮、醋酸、乙酸乙酯、丁酮、四氢呋喃、二氯甲烷、三氯乙烷、丙酸乙酯、乙酸丁酯的一种及其组合。
5.根据权利要求3所述的金属表面的三色图案电泳方法，其特征在于：步骤4)中，是将该热熔胶掩膜浸入热水中使其溶解并清洗去除，该热水的温度为60℃～95℃，浸泡时间为10min～60min。
6.根据权利要求5所述的金属表面的三色图案电泳方法，其特征在于：通过向所述热水中添加适量二甲基亚砜或甘油、搅拌热水或超声波震动热水加速所述热熔胶掩膜的清洗过程。
7.根据权利要求1所述的金属表面的三色图案电泳方法，其特征在于：步骤6)中，是将遮蔽油墨浸入氢氧化钠溶液中进行超声波清洗去除，该氢氧化钠溶液的质量浓度为2％～15％，清洗时间为1～10min，温度为40℃～80℃。
8.根据权利要求1所述的金属表面的三色图案电泳方法，其特征在于：步骤3)、步骤5)及步骤7)中，该电泳的固含量为5-15％，pH值为4-5，电压为45-55V，时间为20-50s，漆层厚度为5～30μm。
9.根据权利要求1所述的金属表面的三色图案电泳方法，其特征在于：步骤3)、步骤5)及步骤7)中，所述固化是烘干固化，于120℃-180℃下固化20-40分钟；或
所述固化是紫外固化，于60℃-90℃下烘干2-10分钟后于1500-2500mJ/cm2紫外光下固化。
10.根据权利要求1所述的金属表面的三色图案电泳方法，其特征在于：该遮蔽油墨的厚度为10～50μm，该热熔胶掩膜的厚度为20～150μm。
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