CN113798148B - 一种abs塑料件涂装前处理工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种ABS塑料件涂装前处理工艺，在该工艺段即对所述ABS塑料件进行导电处理，使流出该工艺段的所述ABS塑料件表面接地电阻在10⁸Ω左右，满足静电喷涂的要求。实施该前处理工艺后，进入喷漆室的工件本身已经过导电处理，喷漆室系统可以按照全部机器人静电喷漆参数进行设计运行，解决上述因在喷漆室中设人工喷涂段引起的各种问题，达到减少材料消耗、节能减排的目的。而且还可使ABS和金属件可以共线进行机器人静电旋杯喷漆，节约设备投资。

Description

一种ABS塑料件涂装前处理工艺

技术领域

本发明涉及ABS塑料件涂装技术领域，特别涉及一种ABS塑料件涂装前处理工艺，本发明前处理工艺也适用于其它材质的塑料件静电喷漆的前处理。

背景技术

塑料作为汽车、摩托车、家电、办公设备的外饰件材料被广泛应用，特别是ABS塑料件，各式各样的外观造型设计，及其良好的涂漆性，已经成为摩托车的外饰件的主体。

ABS塑料件的漂亮装饰性涂层，完善的加工和涂装工艺技术是基础。随喷漆涂装工艺的发展，现今ABS涂装主要工艺流程如下：前处理(主要包括脱脂、清洗、表面活性处理和水分烘干)-喷漆涂装(主要包括静电消除、吹尘、喷漆和油漆固化)，具体如图1、2所示。

ABS塑料件是注塑成型，除极性小、润湿性差、表面光滑、表面张力大、绝缘等材料特性以外，表面有油污、手汗、脱膜剂，易产生静电。所以，前处理工艺段中常有表面活性处理，其有助于去除硬水，在塑料表面形成一层均匀的薄膜，把含憎水剂的塑料表面转换为含亲水剂的表面，改进涂料对塑料表面的润湿性和附着力。喷漆涂装工艺段喷漆前需要对工件进行静电消除和除尘，如图1、2所示，它们主要用于工件除尘，以避免影响油漆附着力和涂装质量。

以摩托车ABS件涂装生产为例，通常由专门的涂装前处理生产线和喷漆涂装生产线组成，其中前处理生产线设有喷淋通道、槽、泵阀和喷嘴，槽液加热系统，悬挂输送链，及其电气控制系统。喷漆涂装生产线设有喷漆室、排风系统、输送链、空调送风、以及喷漆机器人、往复机等喷漆设施设备。喷漆室尺寸取决于工艺和工艺参数、喷涂方法等，而喷漆室尺寸及喷涂方法直接决定喷漆工艺的能源消耗和废气排放。

在节能降耗和绿色生产的经济社会发展需求驱动下，机器人静电旋杯喷涂技术因其优异的节能减排效果得到了广泛应用。机器人静电旋杯喷漆的空调送风为0.2～0.25m/s，着漆率可达80％以上，而人工喷漆区域的空调送风量大于0.3～0.35m/s，也有很多喷漆室的空调送风设计值为0.4～0.5m/s，人工喷漆的着漆率约30％左右。可见，机器人静电旋杯喷漆能明显降低能源消耗，提高油漆利用率，减少材料消耗，减少排放。但因ABS塑料件的绝缘特性，无法直接采用机器人静电旋杯喷涂技术。

现有的解决方案是先在其表面喷涂一层导电底漆或导电剂，再采用机器人静电旋杯喷涂技术喷涂各种涂层，如色漆、面漆。ABS塑料件静电喷漆前的导电处理，业界主要采用人工空气喷涂的方式，在喷漆室前段设有人工喷涂段。人工喷涂不仅喷涂效率低、涂料消耗大、喷漆废气多，而且需要较大的空调送风量，这导致能源消耗大。另外，因喷漆室长度增加也会增加投资。当然，人工喷涂也增加了喷漆涂装工艺段的人力成本和防护消耗。也基于上述原因，ABS塑料件、金属件喷漆室不能完全共用设计，对于需要处理这两种不同材料喷涂的工厂，无疑会进一步增加能源消耗和成本投入。

发明内容

本发明的发明目的是，提供一种新型ABS塑料件涂装前处理工艺，该工艺的实施使喷漆室系统可以全部采用机器人静电喷漆参数进行设计运行，从而解决上述因在喷漆室中设置人工喷涂段引起的各种问题，达到减少材料消耗、节能减排的目的。

本发明的发明目的通过如下技术方案实现：一种ABS塑料件涂装前处理工艺，其特征在于，在前处理工艺段即对所述ABS塑料件进行导电处理，使流出该工艺段的所述ABS塑料件表面接地电阻在10⁸Ω左右，满足静电喷涂的要求。

实施该前处理工艺后，进入喷漆室的工件本身已经过导电处理，喷漆室系统可以按照全部机器人静电喷漆参数进行设计运行，解决上述因在喷漆室中增设人工喷涂段引起的各种问题，达到减少材料消耗、节能减排的目的。

作为推荐方案，所述导电处理通过喷雾活性导电剂，对所述ABS塑料件进行活性导电处理实现，所述活性导电剂是具有改善ABS塑料件表面活性功能的导电剂，以同时调整所述ABS塑料件的表面活性和接地电阻。

推荐方案实质旨在将ABS塑料件喷漆涂装工艺段的导电处理移至涂装前处理工艺段，并通过喷涂具有改善表面活性功能的导电剂，将导电处理与涂装前处理工艺段中的表面活性处理进行融合，如所述前处理工艺采用如下流程：脱脂-清洗-活性导电处理-水分烘干，利用前处理表面活性工艺段进行ABS表面的活性和导电处理，缩短工艺流程和工艺时间的同时，以最小化成本，实现新工艺。

所述活性导电处理通过如下方式实现：在活性导电处理工艺段喷雾活性导电剂，形成雾区，ABS塑料件和挂具通过输送链从所述雾区经过，以雾浸方式实现活性导电处理。

涂装中的喷雾，是朝工件表面喷雾，工件外是废气。“雾浸”是区域内喷雾，喷雾的目的仅在于造雾，用雾浸工件，让工件和挂具表面全方位粘附导电剂雾。活性导电剂雾的等级远比“强浓雾”还要强，水平能见度低于米级。

作为上述推荐方案的技术拓展，为适应不同工件材质、工艺及材料、各种生产方式和发展预期，满足各类用户的需求，也可以选择采取如下工艺流程：脱脂-清洗-表面活性-导电处理-水分烘干，若是对已有生产线的技术改造，可选择在前处理设备与烘炉的连接段即防尘通道中设置导电处理工艺段。

所述活性导电剂的选配，需综合ABS塑料件表面活性和导电的工艺要求，即既要与ABS塑料件表面特性相配合，又要与其上层的油漆亦即底漆相配合。机器人静电旋杯喷涂采用水性漆。水的表面张力为72.8dyn/cm，以水为稀释剂的涂料界面张力也很大，展平性不好、产生缩孔等涂装缺陷和涂膜弊病通常由各涂层间的界面张力差异和梯度管理控制不佳引发。这就使得活性导电剂的界面张力成为一项极其重要的指标，以减少后续喷漆缺陷，保证涂装质量。一般导电剂的界面张力大约为17dyn/cm，水性漆的界面张力为20～27dyn/cm，与本工艺适配的活性导电剂界面张力与水性底漆的界面张力的差异控制在10％以内为佳。所以，对用于喷雾的活性导电剂(通常由活性导电剂原液加纯水稀释而成)，本发明作如下推荐：成分包括导电剂、水性漆溶剂、表面调整剂及稀释剂纯水，其界面张力与水性底漆的界面张力的差异在10％以内。

作为优选方式，活性导电处理工艺段采用二流体间断喷微雾方式，在工件表面形成一层活性导电剂雾化粘附层，包括工件与挂具连接处。活性导电处理工艺段，导电处理工艺时间0.5～2.5min，雾滴直径10um～100um。细小的雾滴形成微雾，有效降低其沉降速度，减少单位时间和单位面积的活性导电剂喷雾总量，提高活性导电剂的利用率。

对工件脱脂采用喷淋水洗脱脂，温度45～55℃，喷淋压力0.6～1kg/cm2，脱脂时间1～1.5min。

对工件清洗包括水洗和纯水洗，喷淋脱脂后，先进入水洗，喷淋压力0.6～0.8kg/cm2，清洗时间0.5～1min，经水洗后，进入纯水洗，喷淋压力0.6～0.8kg/cm2，清洗时间0.5～1min，为节约用水，纯水洗与水洗工艺连接成逆流，纯水洗的超标水逆流到水洗槽，作为水洗的供应水，以提高水的利用效率；在完成纯水洗后，进行沥水和吹水(积水部位采用吹水工艺)，工艺时间0.5～2min。

有益效果：

1)本发明在ABS塑料件涂装前处理工艺段即对工件进行导电处理，喷漆室也就无需设置人工喷涂导电涂层工位，相当于将导电处理从喷漆涂装工艺段移至涂装前处理工艺段，使得喷漆涂装系统可以按照全部机器人静电旋杯喷漆参数进行设计运行，可在不增加前处理设备的长度和能源消耗的情况下，减少ABS涂装工艺的流程环节，使ABS和金属件可以共线进行机器人静电旋杯喷漆，节约设备投资。另外，ABS喷漆涂装系统按照全部机器人静电旋杯喷漆参数进行设计运行，可有效提高ABS工件油漆着漆率，节约油漆消耗，大幅度较少废漆和VOC的排放，同时空调送风也可以减少三分之一以上，减少能源和电力消耗，并节约喷涂人力资源。再者，采用本发明前处理工艺，还能缩减ABS塑料件涂装工艺流程，省去静电消除和吹尘的工艺步骤，如图3所示。

2)本发明导电处理通过喷雾能增强工件表面活性的导电剂，与前处理工艺段原先的表面活性工艺融合，可利用前处理表面活性工艺段进行ABS表面的活性导电处理，从而以最小化成本，实现本发明新工艺。

附图说明

图1为常见ABS塑料件涂装工艺流程图；

图2为改良型ABS塑料件涂装工艺流程图；

图3为本发明优选实施例的ABS塑料件涂装工艺流程图；

图4为本发明另一优选实施例的ABS塑料件涂装工艺流程图；

图5为图3中活性导电处理工艺涉及的活性导电剂喷雾系统的结构示意图。

具体实施方式

下面以摩托车ABS塑料件涂装前处理工艺为例，对本发明进行进一步详细描述。

本实施例摩托车ABS塑料件涂装前处理工艺，其工艺流程如图3所示：脱脂-清洗-导电处理-水分烘干。

清洗包括水洗和纯水洗。

导电处理通过喷微雾方式对工件喷雾活性导电剂的方式实现。用于喷雾的活性导电剂，可选用胺盐化合物为主要导电成分，异丙醇为溶剂，纯水为稀释剂，加入具有润湿分散作用的醚类表面调整剂混配而成。对该活性导电剂，要求其不但能调整ABS塑料件的表面活性和接地电阻，而且界面张力要适配水性底漆。导电处理后的ABS塑料件表面接地电阻应在10⁸Ω左右，以满足机器人静电旋杯喷涂工艺要求。活性导电剂表面张力与水性底漆的表面张力的差异控制在10％以内，以减少后续喷漆缺陷，保证涂装质量。

对比图1、2中的现有涂装工艺和图3中的本实施例涂装工艺可知，本实施例的前处理工艺实则是将涂装工艺中的喷漆涂装工艺段里的导电处理(图1中的人工底漆实则为人工喷雾导电底漆，其将导电处理与底漆工艺合二为一，图2中的喷导电剂，即是对工件进行导电处理)移至到前处理工艺段，并通过喷雾能同时调整ABS塑料件表面活性和接地电阻的活性导电剂，与原本前处理工艺段中的表面活性处理工艺融合，从而在不增加前处理段的工艺流程甚至不增加前处理段的工艺时间的情况下，直接利用前处理表面活性工艺段进行ABS塑料件的活性和导电处理，以最小化成本，实现新工艺。

当然，ABS塑料件表面活性和导电处理也可以分开作为各自独立的工艺段，以适应各种工艺材料的差异，满足不同工艺流程和工艺材料的用户需求。如采用如下前处理工艺：脱脂-清洗-表面活性-导电处理-水分烘干，如图4，导电处理可根据现有设备条件适度更改调整得到，如将导电处理设置在前处理工艺设备与水分烘干炉之间的防尘连接通道内。用于导电处理的导电剂，导电材料优选胺盐，对ABS工件而言，溶剂一般选用醇和醚类溶剂，如异丙醇和丁醇。调配时，仍需要考虑ABS工件和底漆的适配性，不影响油漆附着力，电导率指标，特别需要注意界面张力，与底漆的界面张力差异小于10％。当然，也可选择上面的活性导电剂。

将导电处理前置后，由于进入喷漆室的工件本身已经过导电处理，所以喷漆室系统可以按照全部机器人静电旋杯喷漆工艺参数进行设计运行。ABS喷漆涂装系统按照全部机器人静电旋杯喷漆参数进行设计运行，可有效提高ABS工件油漆着漆率，节约油漆消耗，大幅度较少废漆和VOC的排放，同时空调送风也可以减少三分之一以上，减少能源和电力消耗，并节省人工。当然，也使得ABS塑料件和金属件可以共线进行静电喷漆，节约设备投资。而采用活性导电处理，还可在不增加前处理设备的长度甚至能源消耗的情况下，减少ABS塑料件涂装工艺的流程环节，使其流程环节(排除上下件)由图1中的11个，图2中的12个，减少到图3中的9个：脱脂-清洗-(活性)导电处理-水分烘干-机器人静电旋杯底漆-机器人静电旋杯色漆-机器人静电旋杯面漆-烘干固化。

图3中新型ABS涂装工艺可以省去静电消除和吹尘工艺段，这是因为，经新型涂装前处理工艺生产的工件，经历表面活性导电处理，表面不会出现静电堆积、吸尘问题，工件表面接地电阻在10⁸Ω左右，所以，后续也就无需特别设置静电消除和吹尘环节。

在上面实施例中，微雾活性导电剂，采用了二流体间歇广角喷微雾的方式，依据连续输送链所挂工件的位置和面积，设定喷微雾开始时间和喷微雾持续时间，微雾充满活性导电处理工艺段，形成雾区，ABS塑料件和挂具通过输送链从所述雾区经过，让工件和挂具表面全方位粘附导电剂雾，以雾浸方式实现活性导电处理。该方式不仅能解决ABS塑料件接地电阻问题，使接地电阻满足静电喷漆要求，而且可进一步降低活性导电剂的消耗，减少废液量的产生，从而进一步控制成本。

上述前处理工艺的各工艺段的工艺参数推荐如下：

脱脂环节：推荐采用喷淋水洗脱脂，温度45～55℃，喷淋压力0.6～1kg/cm2，脱脂时间1～1.5min。

清洗环节：ABS塑料件喷淋脱脂后，进入水洗，喷淋压力0.6～0.8kg/cm2，清洗时间0.5～1min，经水洗后，进入纯水洗，喷淋压力0.6～0.8kg/cm2，清洗时间0.5～1min，为节约用水，推荐纯水洗与水洗工艺连接成逆流，纯水洗的超标水逆流到水洗槽，作为水洗的供应水，以提高水的利用效率；完成纯水洗后，沥水和吹水(积水部位采用吹水工艺)，工艺时间0.5～2min。

活性导电处理环节：采用喷微雾的方式，导电处理工艺时间0.5～2.5min，保证工件所有表面和挂具表面均匀沾染雾化的活性导电剂即可。导电剂雾滴直径范围推荐10um～100um。细小的雾滴，可有效降低导电剂雾滴的沉降速度，减少单位时间的导电剂喷雾总量，从而进一步提高导电剂的利用率。

优选项：活性导电剂原液以纯水稀释后，电导率控制在150us/cm以下，界面张力控制在20～25dyn/cm，与底漆的界面张力差小于10％为佳。

活性导电处理环节通过气雾分离，分离10um以上雾滴，分离出的空气循环利用，二流体喷微雾的超量空气通过气液分离予以排放，保持平衡，循环空气以小于0.01～0.05m/s风速为宜，雾滴分离后的液体在前处理通道内，集中回收环保处理。

虽然活性导电处理采用喷雾方式在本发明中较为推荐，但不排除特殊工件的喷淋和自动浸泡等方式。

图5公开的为一种用于上述实施例中活性导电剂喷雾的系统，其包括8个喷雾喷嘴1，8个喷雾喷嘴1分左右两列，分别设置在前处理通道内的左右侧，相邻喷雾喷嘴1之间等间距设置，两列间上下错置，两列在整个导电处理工艺段长度上近似均布。喷雾喷嘴1采用T型安装方式，适应狭窄空间使用，便于全方位调节位置和角度。喷雾喷嘴1选用的为二流体微雾喷嘴，属于微雾小流量广角扇形喷雾喷嘴，雾滴平均粒径为20～100um，角度为110°，流量低于25CC/min，约为1L/h。每个喷雾喷嘴1的供液管路均为独立设置，并分别配备可调式流量计2。

二流体微雾喷嘴的供气管路，空气通过空气处理三联件14(指过滤器、减压阀和油雾器)处理后，分成两路，两路分别与两列喷雾喷嘴1的供气管路的总管相连。最终供给喷雾喷嘴的干燥压缩空气必需符合喷涂质量要求。图中的15为供气电磁阀，其下方为与其并联的手动阀旁通支路。图5中的供液电磁阀13设置结构与供气电磁阀15类似，在此不再赘述。

本系统中喷雾导电剂采用间歇喷雾，通过气路电磁阀控制系统对喷雾喷嘴的控制，实现对喷雾时间的自动控制和调节。

本系统配置有液体加压供送装置2套，互为备用，主要包括供液槽8、加压供送泵10、减压阀5、背压阀6、缓冲器3，以及液位显示和检测报警装置9。供液槽8用于调配存放活性导电剂，按每班一次加药的频次配置供液槽8的储液量。加压供送泵10建议选用塑料气动隔膜泵，流量与喷雾总量匹配即可，优选电动不锈钢叶片泵，该泵流量小，扬程高。液体压力建议设置为2～4kg/cm2。2套液体加压供送装置均配置单向阀11，避免互相干扰。2套液体加压供送装置的转换依据其液位显示和检测报警装置9的检测结果。液位显示和检测报警装置9不但有直观显示并附有标尺，标尺可以协助活性导电剂的配置，当液位低于设置位时，自动报警并自动启动备用加压供送装置。

上述加压供送装置的管路上还配置有压力检测结构，电接点压力表12具有压力检测，高低压报警功能，以确保系统器材损坏时，可以及时发现，及时避免非正常生产的出现。

本系统还配置有电导率表4，对导电剂进行实时在线检测，并对人工配置导电剂实时监控，避免人工操作失误所产生的批量不合格问题。导电剂的电导率控制在130～150us/cm范围内。

每个供液槽8还配置搅拌机7，优选气动搅拌机，搅拌速度为50～200rpm，搅拌机在运行时为自动控制，与整套系统的操作运行为一体，也可以手动控制，便于人工配液时通过手动阀控制压缩空气的通断进行搅拌操作。

本系统中的加压供送泵10、背压阀6、缓冲器3、减压阀5构成一个稳压系统，可很好的维持液压的稳定。

上面实施例仅为本发明的优选实施方式，本发明的保护范围以其权利要求书为准。在本发明的启示下，本领域技术人员所作出的不需要付出创造性劳动的改动，如涂装前处理工艺阶段在采用本发明导电处理工艺的基础上，刻意的增加一些对工件表面导电性和活性影响(这里的影响是指减弱)不大的操作环节等，均应落入本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种ABS塑料件涂装前处理工艺，其特征在于，在前处理工艺段即对所述ABS塑料件进行导电处理，使流出该工艺段的所述ABS塑料件表面接地电阻满足静电喷涂的要求；

所述导电处理通过如下方式实现：在导电处理工艺段喷雾水性导电剂，形成雾区，ABS塑料件和挂具通过输送链从所述雾区经过，以雾浸方式实现导电处理。

2.根据权利要求1所述的ABS塑料件涂装前处理工艺，其特征在于，所述导电处理通过喷雾活性导电剂，对所述ABS塑料件进行活性导电处理实现，所述活性导电剂是具有改善ABS塑料件表面活性功能的导电剂。

3.根据权利要求2所述的ABS塑料件涂装前处理工艺，其特征在于，用于喷雾的活性导电剂，成分包括导电剂、水性漆溶剂、表面调整剂及稀释剂，界面张力与水性底漆的界面张力的差异在10％以内。

4.根据权利要求3所述的ABS塑料件涂装前处理工艺，其特征在于，用于喷雾的活性导电剂，选择胺盐化合物为导电剂，异丙醇为溶剂，纯水为稀释剂，并选择醚类表面调整剂。

5.根据权利要求2或3或4所述的ABS塑料件涂装前处理工艺，其特征在于，所述前处理工艺采用如下流程：脱脂-清洗-活性导电处理-水分烘干。

6.根据权利要求1或2或3或4所述的ABS塑料件涂装前处理工艺，其特征在于，所述前处理工艺采用如下流程：脱脂-清洗-表面活性-导电处理-水分烘干。

7.根据权利要求2或3或4所述的ABS塑料件涂装前处理工艺，其特征在于，活性导电处理工艺段采用二流体间断喷微雾方式。

8.根据权利要求7所述的ABS塑料件涂装前处理工艺，其特征在于，活性导电处理工艺段，导电处理工艺时间0.5～2.5min,雾滴直径10μm ～100μm 。

9.根据权利要求1或2或3或4所述的ABS塑料件涂装前处理工艺，其特征在于，所述导电处理设置在前处理设备与水分烘干炉的连接段即防尘通道中。

Images