CN110540798A - 一种注塑件的喷漆及其喷涂工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及涂料喷涂领域，更具体地说，它涉及一种注塑件的喷漆及其喷涂工艺。其技术方案要点是：所述底漆由以下质量分数的组分组成：水性聚氨酯树脂40%‑60%、填料25%‑34%、助剂1%‑3%、余量为水；所述面漆由以下质量分数的组分组成：水性硅丙树脂65%‑75%、色料5%‑10%、纳米胶体硅3%‑6%、交联剂0.5%‑1%、成膜助剂0.5%‑1.5%、增韧剂3%‑4%、紫外线吸收剂1%‑1.5%、余量为水。本发明具有以下有益效果：使用本发明的喷漆喷涂所得的注塑件漆膜硬度高、耐磨性好、耐划性好；本发明的喷漆能够较为方便地用于实际生产中。

Description

一种注塑件的喷漆及其喷涂工艺
技术领域
本发明涉及涂料喷涂领域，更具体地说，它涉及一种注塑件的喷漆及其喷涂工艺。
背景技术
注塑件是指由注塑机生产的各种注塑产品统称注塑件，包括各种包装，零件等。手机外壳是一种常见的注塑件。常见的注塑件硬度不高，外观颜色单调，手触质感单一、表面瑕疵，无法达到塑料制品应用领域对颜色多变、高硬、耐磨、质感细腻等及其它一些性能的要求，固需通过喷漆来改变其外表特性，使其达到实际使用的要求。常见喷漆塑料有ABS/PC/PP/尼龙/PC+ABS等。注塑件喷漆主要是通过全自动的注塑件喷涂生产线来进行加工生产，主要是将注塑件安装在夹具内，在移动装置的作用下移动到喷枪组位置，喷枪组对注塑件喷涂，喷涂好的注塑件将被送去固化，待喷漆完全固化后，将注塑件从夹具取下，即完成对注塑件的喷涂。
UV光固化是一种对喷漆固化的常见方法，较传统的挥发干燥具有速度快、提高生产效率的优点。同时使用UV光固化的涂料中的溶剂含量低或者不含溶剂，对环境危害小，且在较短时间内成膜能够为树脂固化形成的漆膜带来了更优良的性能(高光泽、耐化学腐蚀)。
但是现有技术中的UV喷漆普遍存在硬度不够，且不够耐磨，不耐划伤的情况。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种注塑件的喷漆，具有良好的硬度，且具有较好的耐磨性和较好的耐划性。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种注塑件的喷漆，包括底漆和面漆，所述底漆由以下质量分数的组分组成：水性聚氨酯树脂40％-60％、填料25％-34％、助剂1％-3％、余量为水；
所述面漆由以下质量分数的组分组成：水性硅丙树脂65％-75％、色料5％-10％、纳米胶体硅3％-6％、交联剂0.5％-1％、成膜助剂0.5％-1.5％、增韧剂3％-4％、紫外线吸收剂1％-1.5％、余量为水。
通过采用上述技术方案，底漆能够将注塑件上的不平整处均填平，且实现高度遮光，并将注塑件完全包裹，使得注塑件不会从内部开裂，韧性更强，并为面漆的喷涂提供良好的基面，能够提升面漆的附着力，底漆使用较多的填料一方面能够降低底漆的成本，另一方面用于填平注塑件的不平整处，助剂能够提升漆膜各方面的性能，以适应各种生产的需求。面漆添加纳米胶体硅使得面漆具有对抗紫外线的能力，提高面漆抗老化的性能，并增加面漆成膜后内部的结构强度。水性硅丙树脂是一种环保树脂，且成膜后具有较好的硬度和耐磨性，面漆。交联剂是能够在在成膜的过程中将相邻高分子长链之间连接起来，增强漆膜的结构强度，提升面漆的硬度和耐磨性。紫外线吸收剂能够与纳米胶体硅协同作用，增强面漆的耐紫外线的能力。成膜助剂可以使树脂的乳胶粒子溶胀变软，使得面漆具有更好的成膜性能。增韧剂主要是用于破坏水性硅丙树脂规整的晶型结构，以达到降低玻璃化温度(Tg)的效果，增强漆膜的韧性，以使漆膜获得更好的耐划伤性能。
本发明进一步设置为：底漆中的助剂可以是流平剂、固化剂中的一种或两种混合。
通过采用上述技术方案，流平剂能够增加底漆的流平性，固化剂能够加速底漆的固化。
本发明进一步设置为：所述底漆的膜厚为8-12um，所述面漆的膜厚为18-22um。
通过采用上述技术方案，经过大量的试验证明，基于一般注塑件的平整度，在底漆膜厚在8-12um时，已经能够很好地将注塑件上的所有的不平整处填平，并且如若底漆膜厚过高，一方面浪费材料，增加成本，另一方面将会导致底漆的漆膜流平性降低，不能够为面漆提供良好的附着力。当面漆的膜厚在18-22um时，面漆具有较好的硬度和耐磨性能，在这样一个范围值内，是面漆最优选的漆膜厚度，若高于这个数值，面漆内部的结构强度将降低，反而达不到预期的效果，若低于这个数值，面漆因为不够厚，将不能抵御一般的划伤。
本发明进一步设置为：所述增韧剂由以下质量分数的组分制得，氯丙烯溶液(质量分数4％-10％)60％-80％、三乙胺7％-10％、氯化铵1％-3％、过氧化十二酰0.5％-1％；所述增韧剂的制取方法为，将全部的氯丙烯溶液和全部的氯化铵置入反应釜，升温至55℃，在低速搅拌下添加过氧化十二酰，1min-2min后，将1/3-1/2的三乙胺倒入反应釜，5min后，将1/3-1/2的三乙胺倒入反应釜，5min后，将剩余的三乙胺倒入反应釜，继续反应5min后，反应釜内液体即为增韧剂。
通过采用上述技术方案，反应所得产物为混合物，存在一定量的季铵盐，同时存在一定量的氯丙烯的聚合物，这样的混合物一方面能够破坏水性硅丙树脂的规整性，使得面漆的漆膜具有更好的韧性，同时，反应产生的大量的阳离子与漆膜中的色料结合，有助于色料的分散，使漆膜获得更均匀的色泽。
本发明进一步设置为：所述填料为云母粉、硅酸钙、三氧化二铝的一种或多种，且所述填料的粒径小于等于30μm。
通过采用上述技术方案，使用云母粉作为填料能够增强底漆的抗渗性，更好地保护和覆盖注塑件、硅酸钙的硅酸盐结构能够与面漆的硅丙树脂更牢固地结合，提升底漆与面漆结合时的附着力，三氧化二铝是一种廉价的填料具有良好的填充效果。
本发明进一步设置为：所述色料的粒径小于等于30μm。
通过采用上述技术方案，当色料的粒径小于等于30μm时，能够提升面漆的光泽度。
本发明进一步设置为：所述成膜助剂由以下质量分数的组分混合制备而得：丙二醇20％-25％、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇10％-20％、氯乙酸25％-30％、氢氧化钠5％-10％、异丁酸5％-15％，余料为水；具体制备方法为，将前述组分混合到反应釜中，加热至150℃，冷凝回流45min-60min即得。
通过采用上述技术方案，上述方法制得的成膜助剂，不仅能够帮助面漆成膜，还能与增韧剂协同作用帮助色料的分散，在该种成膜助剂和增韧的结合作用下，无需添加分散剂就能使色料均匀分散，有助于提升色彩的面漆漆膜色彩的均匀度，还有助于提升其光泽。
本发明的第二发明目的在于，提供一种一种注塑件的喷涂工艺，所喷涂出来的注塑件具有高硬度、耐划伤、耐磨等优良的性能。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种注塑件的喷涂工艺，包括以下步骤，
S1将需要喷涂的注塑件安装在注塑件喷涂生产线的夹具之中，用干净的棉布蘸静电稀料擦洗制品，每件擦洗2-3次；
S2使用静电除尘装置对注塑件进行除尘，其中，静电除尘装置的处理风量设置为10000-13000m3/h,风速为0.7-1.2m/s，电场数为3；
S3注塑件喷漆装置对注塑件进行喷涂底漆，其中喷枪与注塑件之间的间距为10-15cm，在喷涂时，注塑件正/反转频率分别为16.4HZ/18.5HZ，塑料件喷漆时的压力控制范围是2.5-3kg/cm2；
S4对进底漆进行IR固化，固化时温度为60℃-65℃，固化的时间为12-15min；
S5注塑件喷漆装置对注塑件进行喷涂面漆，其中喷枪与面漆的间距为12-17cm，在喷涂时，注塑件的正/反转频率分别为16.4HZ/18.5HZ，塑料件喷漆时的压力控制范围是2.8-3.3kg/cm2；
S6面漆预热流平，预热流平的温度为60-80℃，预热流平的时间为3-5min；
S7面漆UV固化，UV光能量为600-900mj/cm2，UV光固化的时间为10-15s；
S8将已经喷涂好且喷漆已经固化的注塑件从喷涂生产线的夹具之中拆卸下来。
通过采用上述技术方案，手工擦洗能够去除注塑件上大部分灰尘，而静电除尘进一步地将注塑件表面的灰尘清除，有利于后续喷漆的进行，在喷涂底漆和喷涂面漆时，注塑件的正/反转频率相同，且均为16.4HZ/18.5HZ，这样的设置，主要为了使底漆和面漆获得一样的均匀程度，更有利于面漆附着在底漆上。由于面漆需要喷涂更高的膜厚，所以相比于喷涂底漆时，有更高的喷涂压力。经试验证明，IR固化在固化温度60℃-65℃，固化的时间为12-15min时固化效果最好。而预热流平是为了提升面漆的流平性，避免挂流鱼眼等不良，预热流平时间不宜过长，一旦流平时间过长，将导致较多的树脂固化，将降低面漆的光泽度。根据生产经验，UV固化的时间为10-15s，UV光能量为600-900mj/cm2时，UV固化的效果最好，所得到的漆膜硬度高、耐磨性好且耐划性好。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
其一，使用本发明的喷漆喷涂所得的注塑件漆膜硬度高、耐磨性好、耐划性好；
其二，本发明的喷漆能够较为方便地用于实际生产中。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明进行详细描述。
首先需要说明的是，本发明配方中的纳米胶体硅选购自广州固铁新材料有限公司的产品好为GT-50的产品，本发明配方中的紫外线吸收剂选购自南京米阑化工有限公司的型号为UV-326、UV-327、UV-328、UV-329的产品，本发明配方中的其他物质，均为市面上普通市售产品。
实施例1
一种注塑件的喷漆，其特征在于，包括底漆和面漆，底漆的膜厚为8um，面漆的膜厚为18um。
底漆由以下质量分数的组分组成：水性聚氨酯树脂40％、填料34％、助剂2％、余量为水。制备时只需要简单地按照质量分数将水性聚氨酯树脂、填料、助剂和水在反应釜中搅拌均匀即可。前述的填料为云母粉、硅酸钙、三氧化二铝三者按照质量比1:1:1混合而得，且前述填料的需要研磨至粒径小于等于30μm。
面漆由以下质量分数的组分组成：水性硅丙树脂75％、色料5％、纳米胶体硅4％、交联剂1％、成膜助剂0.5、增韧剂4％、紫外线吸收剂1％、余量为水。前述的交联剂为硅烷偶联剂。前述的色料的粒径为22μm。前述的增韧剂由以下质量分数的组分反应制得：氯丙烯溶液(质量分数4％)80％、三乙胺10％、氯化铵1％、过氧化十二酰0.5％。前述的增韧剂的制取方法为，将全部的氯丙烯溶液和全部的氯化铵置入反应釜，升温至55℃，在低速搅拌下添加过氧化十二酰，1min-2min后，将1/3-1/2的三乙胺倒入反应釜，5min后，将1/3-1/2的三乙胺倒入反应釜，5min后，将剩余的三乙胺倒入反应釜，继续反应5min后，反应釜内液体即为增韧剂。
前述的成膜助剂由以下质量分数的组分混合制备而得：丙二醇20％、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇20％、氯乙酸25％、氢氧化钠10％、异丁酸10％，余料为水；具体制备方法为，将前述组分混合到反应釜中，加热至150℃，冷凝回流45min-60min即得。
实施例1在喷涂时包括以下步骤：
S1将需要喷涂的注塑件安装在注塑件喷涂生产线的夹具之中，用干净的棉布蘸静电稀料擦洗制品，每件擦洗2-3次；
S2使用静电除尘装置对注塑件进行除尘，其中，静电除尘装置的处理风量设置为10000m3/h,风速为0.7m/s，电场数为3；
S3注塑件喷漆装置对注塑件进行喷涂底漆，其中喷枪与注塑件之间的间距为10cm，在喷涂时，注塑件正/反转频率分别为16.4HZ/18.5HZ，塑料件喷漆时的压力控制范围是2.5kg/cm2；
S4对进底漆进行IR固化，固化时温度为65℃，固化的时间为15min；
S5注塑件喷漆装置对注塑件进行喷涂面漆，其中喷枪与面漆的间距为15cm，在喷涂时，注塑件的正/反转频率分别为16.4HZ/18.5HZ，塑料件喷漆时的压力控制范围是2.8kg/cm2；
S6面漆预热流平，预热流平的温度为80℃，预热流平的时间为3min；
实施例2
本实施例与实施例1的区别在于，各配方的组分含量略有调整，喷涂时的一些工艺参数略有调整。具体区别如下：
底漆的膜厚调整为10um，面漆的膜厚调整为20um。
底漆中各组分的质量分数调整为：水性聚氨酯树脂50％、填料30％、助剂3％、余量为水。面漆各组分的质量分数调整为：水性硅丙树脂75％、色料5％、纳米胶体硅5％、交联剂0.5％-1％、成膜助剂0.5％-1.5％、增韧剂3％-4％、紫外线吸收剂1％-1.5％、余量为水。前述交联剂为海藻酸盐。
前述的色料的粒径为30μm。前述的增韧剂的质量分数调整为：氯丙烯溶液(质量分数10％)75％、三乙胺7％、氯化铵3％、过氧化十二酰0.5％，其制备方法不变。
前述的成膜助剂由以下质量分数的组分混合制备而得：丙二醇20％、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇20％、氯乙酸25％、氢氧化钠10％、异丁酸15％，余料为水；具体制备方法不变。
工艺参数的调整如下：
静电除尘装置的处理风量设置为13000m3/h,风速调整为1.2m/s；喷枪与注塑件之间的间距为12cm，塑料件喷漆时的压力调整为2.8kg/cm2；IR固化时温度为60℃，IR固化的时间调整为14min；喷枪与面漆的间距调整为15cm，在喷涂时，塑料件喷漆时的压力调整为3.0kg/cm2。
实施例3
本实施例与实施例1的区别在于，各配方的组分含量略有调整，喷涂时的一些工艺参数略有调整。具体区别如下：
底漆的膜厚调整为12um，面漆的膜厚调整为22um。
底漆中各组分的质量分数调整为：水性聚氨酯树脂45％、填料29％、助剂1％、余量为水。面漆各组分的质量分数调整为：水性硅丙树脂75％、色料5％、纳米胶体硅4％、交联剂1％、成膜助剂1.5％、增韧剂4％、紫外线吸收剂1.5％、余量为水。
前述的色料的粒径为18μm。前述的增韧剂的质量分数调整为：氯丙烯溶液(质量分数7％)68％、三乙胺10％、氯化铵3％、过氧化十二酰1％，其制备方法不变。
前述的成膜助剂由以下质量分数的组分混合制备而得：丙二醇25％、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇10％、氯乙酸30％、氢氧化钠5％、异丁酸5％，余料为水；具体制备方法为，将前述组分混合到反应釜中，加热至150℃，冷凝回流45min-60min即得。
工艺参数的调整如下：
静电除尘装置的处理风量设置为12000m3/h,风速调整为1.0m/s；喷枪与注塑件之间的间距为15cm，塑料件喷漆时的压力调整为3kg/cm2；IR固化时温度为63℃，IR固化的时间调整为13min；喷枪与面漆的间距调整为17cm，在喷涂时，塑料件喷漆时的压力调整为3.3kg/cm2。
实施例4
本实施例与实施例1的区别在于，各配方的组分含量略有调整，喷涂时的一些工艺参数略有调整。具体区别如下：
底漆的膜厚调整为11um，面漆的膜厚调整为19um。
底漆中各组分的质量分数调整为：水性聚氨酯树脂60％、填料34％、助剂3％、余量为水。面漆各组分的质量分数调整为：水性硅丙树脂75％、色料5％、纳米胶体硅6％、交联剂1％、成膜助剂1.5％、增韧剂4％、紫外线吸收剂1％、余量为水。
前述的色料的粒径为25μm。前述的增韧剂的质量分数调整为：氯丙烯溶液(质量分数6％)80％、三乙胺10％、氯化铵3％、过氧化十二酰1％，其制备方法不变。
前述的成膜助剂由以下质量分数的组分混合制备而得：丙二醇25％、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇20％、氯乙酸25％、氢氧化钠10％、异丁酸15％，余料为水；具体制备方法不变。
工艺参数的调整如下：
静电除尘装置的处理风量设置为11000m3/h,风速调整为0.9m/s；喷枪与注塑件之间的间距为14cm，塑料件喷漆时的压力调整为2.9kg/cm2；IR固化时温度为62℃，IR固化的时间调整为14min；喷枪与面漆的间距调整为16cm，在喷涂时，塑料件喷漆时的压力调整为3.1kg/cm2。
实施例5
本实施例与实施例1的区别在于，各配方的组分含量略有调整，喷涂时的一些工艺参数略有调整。具体区别如下：
底漆的膜厚调整为8-12um，面漆的膜厚调整为18-22um。
底漆中各组分的质量分数调整为：水性聚氨酯树脂40％-60％、填料25％-34％、助剂1％-3％、余量为水。面漆各组分的质量分数调整为：水性硅丙树脂65％-75％、色料5％-10％、纳米胶体硅3％-6％、交联剂0.5％-1％、成膜助剂0.5％-1.5％、增韧剂3％-4％、紫外线吸收剂1％-1.5％、余量为水。
前述的色料的粒径为30μm。前述的增韧剂的质量分数调整为：氯丙烯溶液(质量分数4％-10％)60％-80％、三乙胺7％-10％、氯化铵1％-3％、过氧化十二酰0.5％-1％，其制备方法不变。
前述的成膜助剂由以下质量分数的组分混合制备而得：丙二醇20％-25％、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇17％、氯乙酸29％、氢氧化钠8％、异丁酸9％，余料为水；具体制备方法不变。
工艺参数的调整如下：
静电除尘装置的处理风量设置为13000m3/h,风速调整为1.1m/s；喷枪与注塑件之间的间距为11cm，塑料件喷漆时的压力调整为2.6kg/cm2；IR固化时温度为60℃，IR固化的时间调整为12min；喷枪与面漆的间距调整为13cm，在喷涂时，塑料件喷漆时的压力调整为2.9kg/cm2。
为体现本发明的有益效果，特别设置一定量的对比例。
对比例1
对比例1与实施例1的区别在于，成膜助剂采用市售的酯醇十二。
对比例2
对比例2与实施例1的区别在于，不添加增韧剂。
将实施例1-5与对比例1-2送检，检验结果下表：
表1
具体说明：对于上述测试的测试标准分别为：
1.铅笔硬度法进行测试。
2.使用GCMS(气相色谱质谱联用仪)按ZEK.01.2.08测试。
3.参照GB24613测试标准。
4.擦洗10000次观察是否露底。
5.用五指刮擦测试仪测试。
6.依据GB/T1733中甲法来测定耐水性。
7.使用60度光泽器来测试光泽。
8.在漆膜表面取30个点，测定这30个点的颜色是否均匀。
根据实施例1-5和对比例1进行对比，可以发现在不添加分散剂的情况下，只采用普通市售成膜助剂不能够使得色料均匀分散，导致漆膜光泽度下降，且色泽不均匀，且一定程度上降低了漆膜的耐磨性。
根据实施例1-5和对比例2进行对比，可以知道不添加增韧剂同样不能使漆膜中的色料良好地分散，达不到色泽度均匀的效果，最重要的是，不添加增韧剂时，虽然涂膜的硬度足够，但是不耐划，涂膜在变硬的同时也变得更脆，没有解决本发明的发明目的。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种注塑件的喷漆，其特征在于，包括底漆和面漆，
所述底漆由以下质量分数的组分组成：水性聚氨酯树脂40%-60%、填料25%-34%、助剂1%-3%、余量为水；
所述面漆由以下质量分数的组分组成：水性硅丙树脂65%-75%、色料5%-10%、纳米胶体硅3%-6%、交联剂0.5%-1%、成膜助剂0.5%-1.5%、增韧剂3%-4%、紫外线吸收剂1%-1.5%、余量为水。
2.根据权利要求1所述的一种注塑件的喷漆，其特征在于：所述底漆的膜厚为8-12um，所述面漆的膜厚为18-22um。
3.根据权利要求1所述的一种注塑件的喷漆，其特征在于，所述增韧剂由以下质量分数的组分反应制得：氯丙烯溶液（质量分数4%-10%）60%-80%、三乙胺7%-10%、氯化铵1%-3%、过氧化十二酰0.5%-1%；所述增韧剂的制取方法为，将全部的氯丙烯溶液和全部的氯化铵置入反应釜，升温至55℃，在低速搅拌下添加过氧化十二酰，1min-2min后，将1/3-1/2的三乙胺倒入反应釜，5min后，将1/3-1/2的三乙胺倒入反应釜，5min后，将剩余的三乙胺倒入反应釜，继续反应5min后，反应釜内液体即为增韧剂。
4.根据权利要求1所述的一种注塑件的喷漆，其特征在于：所述填料为云母粉、硅酸钙、三氧化二铝的一种或多种，且所述填料的粒径小于等于30μm。
5.根据权利要求1或3所述的一种注塑件的喷漆，其特征在于：所述色料的粒径小于等于30μm。
6.根据权利要求3所述的一种注塑件的喷漆，其特征在于，所述成膜助剂由以下质量分数的组分混合制备而得：丙二醇20%-25%、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇10%-20%、氯乙酸25%-30%、氢氧化钠5%-10%、异丁酸5%-15%，余料为水；具体制备方法为，将前述组分混合到反应釜中，加热至150℃，冷凝回流45min-60min即得。
7.一种注塑件的喷涂工艺，其特征在于包括以下步骤，
S1将需要喷涂的注塑件安装在注塑件喷涂生产线的夹具之中，用干净的棉布蘸静电稀料擦洗制品，每件擦洗2-3次；
S2使用静电除尘装置对注塑件进行除尘，其中，静电除尘装置的处理风量设置为10000-13000 m3/h,风速为0.7-1.2 m/s，电场数为3；
S3注塑件喷漆装置对注塑件进行喷涂底漆，其中喷枪与注塑件之间的间距为10-15cm，在喷涂时，注塑件正/反转频率分别为16.4HZ/18.5HZ，塑料件喷漆时的压力控制范围是2.5-3kg/cm2；
S4对进底漆进行IR固化，固化时温度为60℃-65℃，固化的时间为12-15min；
S5注塑件喷漆装置对注塑件进行喷涂面漆，其中喷枪与面漆的间距为12-17cm，在喷涂时，注塑件的正/反转频率分别为16.4HZ/18.5HZ，塑料件喷漆时的压力控制范围是2.8-3.3kg/cm2；
S6面漆预热流平，预热流平的温度为60-80℃，预热流平的时间为3-5min；
S7面漆UV固化，UV光能量为600-900mj/cm2，UV光固化的时间为10-15s；
S8将已经喷涂好且喷漆已经固化的注塑件从喷涂生产线的夹具之中拆卸下来。
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