CN106929803A - 塑料镀膜生产设备及其生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种塑料镀膜生产设备及生产方法，所述生成设备包括输送底座和工件架，所述输送底座上依次设有底漆涂布固化室、真空镀膜室和面漆涂布固化室，所述工件架用于放置工件，所述工件架设在所述输送底座上，所述工件架在所述输送底座的带动下，依次通过所述底漆涂布固化室、真空镀膜室和面漆涂布固化室；所述生成方法在该生成设备中进行；本发明中的塑料镀膜生产设备，建立了UV底油‑固化——镀膜——UV面漆‑固化多工艺的全自动组合生产线，提供了一种降低生产成本、且多功能化镀膜的生产线；此外，通过工件架在输送底座上移动，可以在喷涂生产线与蒸发镀膜设备之间共用结构简单，使用更为方便，易于操作，节约成本。

Description

塑料镀膜生产设备及其生产方法
技术领域
本发明属于塑料加工技术领域，具体涉及一种塑料镀膜生产设备及生产方法。
背景技术
塑料具有质轻、性能优良、易成型，易加工等特点，应用范围非常广泛，是日常生活和国民经济各部门不可缺少的材料。真空镀膜技术应用于塑料表面，即真空镀膜装饰工艺，可以克服塑料表面缺乏金属光泽、表面硬度低、易老化等缺点，更能进一步扩大塑料的用途。近年来，消费者对于这类产品的外观要求越来越高，对真空镀膜装饰表面获得金属质感的同时，还对这类产品的表面光学性能、表面耐磨性和抗冲击等性能等提高提出了严苛的要求。
塑料制品装饰膜的PVD技术有两种：真空蒸发镀和磁控溅射镀。真空蒸发镀设备结构简单、操作简便并且生产效率高，是目前广泛采用的塑料件的镀膜技术。镀膜的工艺流程是：清洗脱脂——上架——涂底漆——固化——蒸发镀膜一涂面漆——固化——下架——检验。故当前对塑料件镀膜加工时需要使用不同的设备进行。由于存在多个工序，每个工序之间的周转需求必须配置场地、夹具、运输车辆、人员等，成本太高。同时由于工件在不同的工序中运输周转，会造成工件擦伤、脱落等造成报废，良率下降，成本上升。
发明内容
本发明旨在提供一种塑料镀膜生产设备及生产方法，该生产设备降低了生产成本、且实现了多功能化镀膜。
为了实现上述目的，本发明提供了一种塑料镀膜生产设备，包括输送底座和工件架，所述输送底座上依次设有底漆涂布固化室、真空镀膜室和面漆涂布固化室，所述工件架用于放置工件，所述工件架设在所述输送底座上，所述工件架在所述输送底座的带动下，依次通过底漆涂布固化室、真空镀膜室和面漆涂布固化室。
根据本发明，所述工件架包括至少一个可转动支架。
优选地，所述工件架包括两个可转动支架，所述两个可转动支架为两个对向转动支架。
根据本发明，所述输送底座包括输送基底和支撑座，所述支撑座设在所述输送基底上，所述可转动支架设在所述支撑座上，所述支撑座在所述输送基底的作用下，带动所述可转动支架依次通过底漆涂布固化室、真空镀膜室和面漆涂布固化室。
根据本发明，所述输送基底为传送带，所述支撑座设在所述传送带上。
根据本发明，所述输送基底为滑轨，所述支撑座通过转动轮与所述滑轨成滑动连接。
优选地，所述转动轮上还设有限位装置。
根据本发明，所述底漆涂布固化室包括底漆涂布腔室和与其连接的第一固化腔室，所述面漆涂布固化室包括面漆涂布腔室和与其连接的第二固化室；优选地，所述真空镀膜室的两侧设有可开/合真空锁。
作为优选，所述真空镀膜室的两侧通过气动控制开/合，方便工件架的顺利通过。
更优选地，所述底漆涂布固化室、真空镀膜室和面漆涂布固化室均通过升降装置与所述输送底座成升降活动连接；进一步优选地，所述升降装置上还设有翻转装置。
作为优选，所述塑料镀膜生产设备还包括控制机构，所述控制机构包括控制装置和自动加料装置，通过自动加料装置将工件装在工件架上，或从工件架上取下，通过控制机构控制工件架所处工位，从而使整个喷涂、固化和镀膜过程更为精确，进一步优选控制机构可为位置感应器；并通过自动加料装置将蒸发源加于真空镀膜室中，缩短生产节拍，提高生产效率。
本发明还提供一种塑料镀膜生产设备的生产方法，包括以下步骤：
1)将工件置于工件架上，所述工件架在输送底座的作用下输送至底漆涂布固化室，将UV底漆喷涂在工件上，再进行固化，使工件表面形成一UV底漆膜层，得到带有UV底漆膜的工件；
2)然后所述带有UV底漆膜的工件在所述输送底座的作用下输送至真空镀膜室，于10-2～10-3Pa下进行真空镀膜，得到带有真空镀膜层的工件；
3)最后所述带有真空镀膜层的工件在所述输送底座的作用下输送至面漆涂布固化室，将与所述UV底漆配套的UV面漆喷涂在带有真空镀膜层的工件上，再进行固化，得到带有UV面漆层的镀膜工件，即得。
根据本发明，在步骤1)中，所述UV底漆于10℃～35℃，湿度为30％～80％下喷涂。
优选地，所述工件架在UV底漆喷涂过程中以5～20Hz的转速旋转，使工件表面形成一层致密的UV底漆膜层，从而能够填平工件表面的不平整，并阻止工件内物质的渗透。
更优选地，所述UV底漆膜层的厚度为5μm～25μm，能够保证后期真空镀膜层的附着力。
进一步优选地，固化5min～30min。
作为优选，所述带有UV底漆膜的工件在进行真空镀膜前，还包括将所述带有UV底漆膜的工件进行等离子体清洗的步骤。
根据本发明，在步骤2)中，进行真空镀膜时，先将蒸发源的加热温度控制为100℃～300℃，熔化10s～20s，再在500℃～1000℃下使其蒸发成气体分子状态附着在工件表面，在该温度条件下，能够使镀膜后的工件表面光学性能、表面耐磨性和抗冲击性能更好。
作为优选，蒸发源置于真空镀膜室底部，在两个转动支架同步轴向旋转中完成镀膜。
再优选地，所述工件架在进入底漆涂布固化室、真空镀膜室或面漆涂布固化室后，先在感应器的作用下停止自传，通过控制装置设定好相应的程序后，两个可转动支架再同时进行对向旋转。
在本发明的一个具体实施例中，可使用选自AL、Cu和Ni中的至少一种蒸发源进行真空镀膜，且在镀膜中通入气体进行等离子体表面改性，通入的气体可为Ar2或O2。
在本发明的一个具体实施例中，使用Ar2或O2以1kW～2kW的功率进行真空镀膜。
优选地，所述真空镀膜层的厚度为20nm～100nm，真空镀膜层在该厚度范围下，使镀膜后的工件表面光学性能、表面耐磨性和抗冲击性能更好。
更优选地，所述工件架在真空镀膜过程中以5～20Hz的转速旋转，能够使真空镀膜层比较均匀。
根据本发明，在步骤3)中，所述UV面漆层的厚度为10μm～30μm，UV面漆层在该厚度范围下，具有更好地保护作用，降低外界污染对真空镀膜层的影响。
优选地，固化5min～30min。
更优选地，所述工件架在UV面漆层喷涂过程中以5～20Hz的转速旋转，工件表面形成一层致密的UV面漆层，填平工件表面的不平整，并阻止外界物质的渗透。
上述工件为塑料工件，所述塑料工件的优选例可举出PC(聚碳酸酯)、PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)、PET(局对苯二甲酸乙二醇酯)、PS(聚苯乙烯)、ABS(丙烯晴-丁二烯-苯乙烯共聚物)等的板材或膜材。
本发明的有益效果：
本发明的塑料镀膜生产设备，建立了UV底油-固化——镀膜——UV面漆-固化多工艺的全自动组合生产线，提供了一种降低生产成本、且多功能化镀膜的生产线；此外，通过工件架在输送底座上移动，可以在喷涂生产线与蒸发镀膜设备之间共用的设计，结构简单，使用更为方便，易于操作，节约成本；并通过两个可转动支架在喷涂和镀膜的过程中不断对向自旋，能够使工件的表面修饰更为均匀；并通过两个可转动支架的设置，提高生产效率。
本发明的塑料镀膜的生产方法，将塑料工件装饰使其具有金属特质，并改变表面光学性能、表面耐磨性能和抗冲击性能等；多样化实现了塑料工件的效果多样化，且通过Ar/O2表面等离子体处理，增强材料表面的活化，加强了底漆-镀层-镀层-面漆间的结合力；此外，在镀膜过程中，通过将蒸发源的加热温度控制为100℃～300℃，熔化10s～20s，再在500℃～1000℃下，蒸发成气体分子状态使其有足够的能量附着在塑料工件表面。
附图说明
图1为本发明的塑料镀膜生产方法流程图；
其中：
1.输送底座，101.滑轨，102.支撑座，103.转动轮，2.可转动支架，3.真空镀膜室，301.蒸发源；4.底漆涂布腔室，401.第一喷头，5.第一固化腔室，6.面漆涂布腔室，601.第二喷头，7.第二固化室。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，本发明实施例的塑料镀膜生产设备，包括输送底座1和工件架，输送底座1上依次设有底漆涂布固化室、真空镀膜室3和面漆涂布固化室，工件架于放置工件，工件架在输送底座1的带动下，依次通过底漆涂布固化室、真空镀膜室3和面漆涂布固化室。具体实施时，底漆涂布固化室包括底漆涂布腔室4和与其连接的第一固化腔室5，面漆涂布固化室包括面漆涂布腔室6和与其连接的第二固化室7；优选地，真空镀膜室3的两侧设有可开/合真空锁。
基于上述实施例，工件架包括至少一个可转动支架2。具体实施时，工件架包括两个可转动支架2，两个可转动支架为两个对向转动支架2。
基于上述实施例，输送底座1包括输送基底101和支撑座102，支撑座102设在输送基底101上，可转动支架2设在支撑座102上，支撑座102在输送基底101的作用下，带动可转动支架2依次通过底漆涂布固化室、真空镀膜室3和面漆涂布固化室。
基于上述实施例，输送基底101为传送带，支撑座102设在传送带上。
基于上述实施例，输送基底101为滑轨，支撑座102通过转动轮103与滑轨成滑动连接；优选地，转动轮103上还设有限位装置。
基于上述实施例，真空镀膜室3的两侧通过气动控制开/合，方便工件架的顺利通过。
基于上述实施例，塑料镀膜生产设备还包括控制机构，控制机构包括控制装置和自动加料装置，通过自动加料装置将工件装在工件架上，或从工件架上取下，通过控制机构控制工件架所处工位，从而使整个喷涂、固化和镀膜过程更为精确，进一步优选控制机构可为位置感应器；并通过自动加料装置将蒸发源301加于真空镀膜室中，缩短生产节拍，提高生产效率。
基于上述实施例，底漆涂布腔室4和面漆涂布腔室6中分别设有第一、二喷头401、601。
本发明的塑料镀膜生产设备，建立了UV底油-固化——镀膜——UV面漆-固化多工艺的全自动组合生产线，提供了一种降低生产成本、且多功能化镀膜的生产线；此外，通过工件架在输送底座上移动，可以在喷涂生产线与蒸发镀膜设备之间共用的设计，结构简单，使用更为方便，易于操作，节约成本；并通过两个可转动支架在喷涂和镀膜的过程中不断对向自旋，能够使工件的表面修饰更为均匀；并通过两个可转动支架的设置，提高生产效率。
以下以具体实施方式的形式对本发明进行进一步说明。
除非另有说明，本发明所使用的试剂均可商购获得。
实施例1
1)将塑料工件置于工件架上，工件架在输送底座的作用下输送至底漆涂布固化室，保持底漆喷涂腔室的温度为10℃，湿度为30％，将UV底漆喷涂在工件上，并且在喷涂过程中工件架在UV底漆喷涂过程中以5Hz的转速旋转；然后再固化5min，使工件表面形成一UV底漆膜层，UV底漆膜层的厚度为5μm，得到带有UV底漆膜的工件；
2)然后所述带有UV底漆膜的工件在所述输送底座的作用下输送至真空镀膜工室，将工件进行等离子体清洗后；先将Al蒸发源的加热温度控制为100℃，熔化10s，再在1000℃，10-2～10-3Pa下进行真空镀膜，使其蒸发成气体分子状态附着在工件表面，在真空镀膜过程中工件架以10Hz的转速旋转，得到带有真空镀膜层的工件，其中真空镀膜层的厚度为20nm；
3)最后所述带有真空镀膜层的工件在所述输送底座的作用下输送至面漆涂布固化室，将与所述UV底漆配套的UV面漆喷涂在带有真空镀膜层的工件上，再固化30min，得到带有UV面漆层的镀膜工件，即得，其中UV面漆层的厚度为10μm。
实施例2
1)将塑料工件置于工件架上，工件架在输送底座的作用下输送至底漆涂布固化室，保持底漆喷涂腔室的温度为20℃，湿度为50％，将UV底漆喷涂在工件上，并且在喷涂过程中工件架在UV底漆喷涂过程中以15Hz的转速旋转；然后再固化20min，使工件表面形成一UV底漆膜层，UV底漆膜层的厚度为5μm，得到带有UV底漆膜的工件；
2)然后所述带有UV底漆膜的工件在所述输送底座的作用下输送至真空镀膜工室，将工件进行等离子体清洗后；先将Cu蒸发源的加热温度控制为200℃，熔化15s，再在800℃，10-2～10-3Pa下进行真空镀膜，使其蒸发成气体分子状态附着在工件表面，在真空镀膜过程中工件架以20Hz的转速旋转，得到带有真空镀膜层的工件，其中真空镀膜层的厚度为50nm；
3)最后所述带有真空镀膜层的工件在所述输送底座的作用下输送至面漆涂布固化室，将与所述UV底漆配套的UV面漆喷涂在带有真空镀膜层的工件上，再固化10min，得到带有UV面漆层的镀膜工件，即得，其中UV面漆层的厚度为30μm。
实施例3
1)将塑料工件置于工件架上，工件架在输送底座的作用下输送至底漆涂布固化室，保持底漆喷涂腔室的温度为35℃，湿度为80％，将UV底漆喷涂在工件上，并且在喷涂过程中工件架在UV底漆喷涂过程中以18Hz的转速旋转；然后再固化30min，使工件表面形成一UV底漆膜层，UV底漆膜层的厚度为25μm，得到带有UV底漆膜的工件；
2)然后所述带有UV底漆膜的工件在所述输送底座的作用下输送至真空镀膜工室，将工件进行等离子体清洗后；先将Ni蒸发源的加热温度控制为300℃，熔化20s，再在500℃，10-2～10-3Pa下进行真空镀膜，使其蒸发成气体分子状态附着在工件表面，且在镀膜过程中通入Ar2作为反应气体，进行工件的等离子体表面处理，在真空镀膜过程中工件架以18Hz的转速旋转，得到带有真空镀膜层的工件，其中真空镀膜层的厚度为100nm；
3)最后所述带有真空镀膜层的工件在所述输送底座的作用下输送至面漆涂布固化室，将与所述UV底漆配套的UV面漆喷涂在带有真空镀膜层的工件上，再固化10min，得到带有UV面漆层的镀膜工件，其中，UV面漆层的厚度为20μm，即得。
对比例1
按照实施例1方法将塑料工件镀膜，不同的为在步骤1)中，UV底漆于40℃，湿度为25％下喷涂。
对比例2
按照实施例1方法将塑料工件镀膜，不同的为在步骤1)中，工件架在UV底漆喷涂过程中以25Hz的转速旋转，UV底漆膜层的厚度为30μm。
对比例3
按照实施例1方法将塑料工件镀膜，不同的为在步骤2)中，进行真空镀膜时，先将蒸发源的加热温度控制为90℃，熔化25s，再在450℃下使其蒸发成气体分子状态附着在工件表面；得到的镀膜后的工件的真空镀膜层的厚度为105nm。
对比例4
按照实施例1方法将塑料工件镀膜，不同的为在步骤2)中，在镀膜过程中未通入气体进行等离子体表面改性。
将本发明实施例1-3与对比例1-4制得的镀膜塑料工件，及现有技术中塑料工件通过5％的NaOH溶液测试其防腐蚀性，结果发现实施例1-3得到镀膜塑料工件未腐蚀，而对比例1-4得到的塑料镀膜工件略有腐蚀，而现有技术中的塑料工件腐蚀比较严重。
此外，将实施例1-3得到的镀膜塑料工件和对比例1-4得到的金属箔装饰材料的安装结构在安装的当天贴附在室内墙壁上，连续六个月，每隔两个月观察一次，记录其外观，结果如下表所示：
表1
从上述表1可以看出，本发明的实施例3由于在特定的温度，湿度，和其他参数范围内进行镀膜，喷涂UV底漆和面漆，并且在真空镀膜的过程中进行了等离子体表面改性，得到的塑料镀膜工件在连续一年的使用测试中一直没有损坏；而实施例1和2用于未进行等离子体表面改性，在使用一年后产生了不同程度的损坏；相比对比例1-4由于未在本申请的温度，湿度，和其他参数范围内进行镀膜，喷涂UV底漆和面漆在使用6个月后产生了不同程度的损坏，且使用1年后工件的外观更为差；而现有技术中的塑料工件在使用三个月后就开始有损坏。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种塑料镀膜生产设备，其特征在于，包括输送底座和工件架，所述输送底座上依次设有底漆涂布固化室、真空镀膜室和面漆涂布固化室，所述工件架用于放置工件，所述工件架设在所述输送底座上，所述工件架在所述输送底座的带动下，依次通过所述底漆涂布固化室、真空镀膜室和面漆涂布固化室。
2.根据权利要求1所述的塑料镀膜生产设备，其特征在于，所述工件架包括至少一个可转动支架；优选地，所述工件架包括两个可转动支架，所述两个可转动支架为两个对向转动支架。
3.根据权利要求2所述的塑料镀膜生产设备，其特征在于，所述输送底座包括输送基底和支撑座，所述支撑座设在所述输送基底上，所述可转动支架设在所述支撑座上，所述支撑座在所述输送基底的作用下，带动所述可转动支架依次通过底漆涂布固化室、真空镀膜室和面漆涂布固化室。
4.根据权利要求3所述的塑料镀膜生产设备，其特征在于，所述输送基底为传送带，所述支撑座设在所述传送带上。
5.根据权利要求3所述的塑料镀膜生产设备，其特征在于，所述输送基底为滑轨，所述支撑座通过转动轮与所述滑轨成滑动连接；优选地，所述转动轮上还设有限位装置。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的塑料镀膜生产设备，其特征在于，所述底漆涂布固化室包括底漆涂布腔室和与其连接的第一固化腔室，所述面漆涂布固化室包括面漆涂布腔室和与其连接的第二固化室；优选地，所述真空镀膜室的两侧设有可开合真空锁；更优选地，所述底漆涂布固化室、真空镀膜室和面漆涂布固化室均通过升降装置与所述输送底座成升降活动连接；进一步优选地，所述升降装置上还设有翻转装置。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的塑料镀膜生产设备的生产方法，包括以下步骤：
1)将工件置于工件架上，所述工件架在输送底座的作用下输送至底漆涂布固化室，将UV底漆喷涂在工件上，再进行固化，使工件表面形成一UV底漆膜层，得到带有UV底漆膜的工件；
2)然后所述带有UV底漆膜的工件在所述输送底座的作用下输送至真空镀膜室，于10-2～10-3Pa下进行真空镀膜，得到带有真空镀膜层的工件；
3)最后所述带有真空镀膜层的工件在所述输送底座的作用下输送至面漆涂布固化室，将与所述UV底漆配套的UV面漆喷涂在带有真空镀膜层的工件上，再进行固化，得到带有UV面漆层的镀膜工件，即得。
8.根据权利要求7所述的塑料镀膜生产设备的生产方法，其特征在于，在步骤1)中，所述UV底漆于10℃～35℃，湿度为30％～80％下喷涂；优选地，所述工件架在UV底漆喷涂过程中以5～20Hz的转速旋转；更优选地，所述UV底漆膜层的厚度为5μm～25μm；进一步优选地，固化5min～30min。
9.根据权利要求7或8所述的塑料镀膜生产设备的生产方法，其特征在于，在步骤2)中，进行真空镀膜时，先将蒸发源的加热温度控制为100℃～300℃，熔化10s～20s，再在500℃～1000℃下使其蒸发成气体分子状态附着在工件表面；优选地，所述真空镀膜层的厚度为20nm～100nm；更优选地，所述工件架在真空镀膜过程中以5～20Hz的转速旋转；还优选地，在真空镀膜的过程中通入Ar2或O2进行等离子体表面改性。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的塑料镀膜生产设备的生产方法，其特征在于，在步骤3)中，所述UV面漆层的厚度为10μm～30μm；优选地，固化5min～30min；更优选地，所述工件架在UV面漆层喷涂过程中以5～20Hz的转速旋转。
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