TWI546402B - A method for the whole dry drawing of plastic substrate - Google Patents
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Description
本發明係有關於一種塑膠表面處理方法，尤其是指一種塑膠基材全乾法拉絲處理的方法。適合於衛浴、家電、汽車等零件的綠色環保表面處理領域。
現有的塑膠電鍍的拉絲常規工藝流程為：除油除蠟，粗化，活化，敏化，還原，化學鎳，電鍍焦銅，電鍍酸銅，電鍍鎳，然後進行拉絲，除油，活化，電鍍鉻或者最後PVD，其缺點是會產生大量的廢水和重金屬污染物。
中國專利200910135647.4公開一種仿銅效果好、銅金屬質感強、保光保色時間長且易規模化生產的金屬材表面仿銅拉絲工藝。1)金屬材表面常規化學預處理，使金屬表面潔淨和光滑平整；2)靜電噴塗含顏料的透明紅戶外粉末塗料或純透明戶外粉末塗料；3)以仿銅底色深灰藍色或黑色直紋的熱敏轉印紙進行熱轉印，獲得仿銅拉絲效果。
中國專利201110080260.0公開一種在工程塑膠表面實施仿金屬拉絲鍍膜的方法，其步驟包括：在塑膠母粒中加入顏料，進行染色處理；將塑膠坯件進行乾法清潔與活化；將塑膠坯件噴塗有色塗層；將工件進行拉絲，獲得拉絲紋路的表面；將工件進行乾法清潔與活化；將拉絲紋路的工件噴塗罩光面漆，即
完成在工程塑膠表面實施仿金屬拉絲鍍膜。
中國專利201010183049.5公開一種殼體的製作方法，包括以下步驟：提供一公模及一母模；利用化學藥劑對母模的表面進行咬花處理以使所述母模的表面形成咬花結構；對所述母模的表面進行拉絲處理以使所述母模的表面形成拉絲紋理；及利用所述公模及母模製作出具有咬花及拉絲效果的外殼。該發明中殼體的製作方法可製作出具有咬花及拉絲效果的外殼，製作流程簡單，且製作出的外殼上的圖案不易脫落。
本發明的目的在於針對現有的塑膠電鍍拉絲工藝中存在的缺點與不足，提供可以實現塑膠材料的鍍膜拉絲處理，沒有廢水排放，適應性較廣的一種塑膠基材全乾法拉絲處理的方法。
本發明包括以下步驟：1)對塑膠基材進行手工擦拭除油處理；2)在經過步驟1)處理的塑膠基材進行物理氣相沉積等離子體改性後，再進行大功率濺射沉積金屬層；3)對經過步驟2)處理的塑膠基材進行拉絲處理；4)對經過步驟3)處理的塑膠基材進行手工擦拭除塵除油處理；5)對經過步驟4)處理的塑膠基材進行物理氣相沉積等離子體輝光清洗後，再進行大功率濺射沉積金屬層；6)對經過步驟5)處理的塑膠基材進行噴塗底漆層和面漆層或者噴塗粉末塗料，實現塑膠基材的全乾法拉絲方法。
在步驟2)中，所述物理氣相沉積等離子體改性的工藝條件可為離子源電流0.3~0.6A，偏壓20~80V，占空比40%~80%，氬氣流速10~100SCCM，氧氣流速0~150SCCM，乙炔流速0~150SCCM，時間3~5min，以達到清潔活化極化基體表面之目的；所述大功率濺射沉積金屬層的工藝條件可為採用大功率中頻脈衝或者大功率直流電源，電源電流50~200A，電壓400~600V，沉積時間5~15min，偏壓20~80V，占空比40%~80%，氬氣流速60~200SCCM；所述金屬層可採用鋁金屬、銅金屬、鎳鉻合金、鉻金屬、鋯金屬、鈦金屬等中的至少一種；
在步驟3)中，所述拉絲處理，可採用自動或者人工的方式進行拉絲，拉絲機的轉速為200~800r/min，拉絲輪可為尼龍輪、飛翼輪、菜瓜布輪等中的至少一種。
在步驟5)中，所述物理氣相沉積等離子體輝光清洗的工藝條件可為離子源電流0.3~0.6A，偏壓20~80V，占空比40%~80%，氬氣流速100~300SCCM，時間3~5min，以達到清潔基體表面之目的；所述大功率濺射沉積金屬層的工藝條件可為採用大功率中頻脈衝或者大功率直流電源，電源電流50~200A，電壓400~600V，沉積時間2~10min，偏壓20~80V，占空比40%~80%，氬氣流速60~200SCCM，氮氣流速0~200SCCM；所述金屬層可採用鋁金屬、鎳鉻合金、鉻金屬、鋯金屬、鈦金屬等中的至少一種。
在步驟6)中，所述噴塗底漆層和面漆層可以為紫外光固化(UV)漆、聚氨酯(PU)漆中的至少一種；噴塗方式為本領域技術人員所公知的方法，底漆層的厚度可為10~30μm；面漆層的厚度可為10~30μm；所述的噴塗粉末塗料的噴塗方式為本領域技術人員所公知的方法，粉末噴塗層的厚度
可為20~50μm，根據需要還可以在所述面漆中進行調色處理，調試出所需的顏色，所獲得全乾法拉絲效果可選自：拉絲鎳(BN)顏色：L*=72.7~75.7，A*=0.2~0.8，B*=6.2~8.0；拉絲不銹鋼(SS)顏色：L*=72~76，A*=0.2~0.8，B*=4.2~6；拉絲深鎳色(SL)顏色：L*=72~76，A*=0.2~0.8，B*=8.5~11；拉絲鎳噴漆(BNP)顏色：L*=70~78，A*=-0.5~1.5，B*=6~10；其中，L*表示黑白，0為黑色，100為白色，0~100之間為黑色；A*：正值表示紅色，負值表示綠色；B*：正值表示黃色，負值表示藍色。
與現有的塑膠基材電鍍拉絲相比，本發明具有以下優點：
1)對塑膠基材實施手工擦拭除油除汙，取代現有的超聲波除油等方式，可減少廢水的排放。
2)採用物理氣相沉積(PVD)大功率濺射技術，並依次實施PVD等離子體改性、濺射金屬層；取代傳統的電鍍的高濃度的鉻酸粗化、中和、敏化、還原、化學鎳、電鍍銅和電鍍鎳等工序，能夠滿足沒有廢水的排放的要求，以及這些有害物質對環境和人類的危害。
3)可採用真空鍍膜層進行最終顏色的調色，比採用在油漆中調色，生產工藝更穩定，而且良品率更高。
4)該全乾法拉絲流程處理出來的拉絲效果可以完全達到目前水電鍍的金屬層的拉絲效果，能夠完全滿足高端衛
浴客戶的需求。
本發明的全乾法拉絲效果可以完全與水電鍍的厚厚的金屬層的拉絲效果媲美。
實施例1 改性PP塑膠基材鍍膜拉絲處理
(1)對改性PP塑膠基材手工擦拭除油處理。
(2)大功率濺射沉積金屬層：
對經過步驟(1)處理的塑膠基材進行物理氣相沉積(PVD)金屬層，並依次進行物理氣相沉積等離子體改性，大功率濺射沉積金屬層；物理氣相沉積等離子體改性的工藝條件為離子源電流0.3A，偏壓20V，占空比80%，氬氣流速10SCCM，乙炔流速150SCCM；時間3min，以達到清潔活化極化基體表面之目的；大功率濺射沉積金屬層的工藝條件可為採用大功率直流電源，電源電流為200A，電壓為600V，沉積時間為5min，偏壓20V，占空比40%，氬氣流速60SCCM；沉積的金屬層為鋁。
(3)拉絲處理：
對經過步驟(2)處理的塑膠基材進行拉絲處理，採用人工的方式進行拉絲，拉絲機的轉速為200r/min；拉絲輪為菜瓜布輪。
(4)對經過步驟(3)處理的塑膠基材進行手工擦拭除塵除油處理。
(5)大功率濺射沉積金屬層：
對經過步驟(4)處理的塑膠基材依次進行物理氣相沉積等離子體輝光清洗後，再進行大功率濺射沉積金屬層；物理氣相沉積等離子體輝光清洗的工藝條件可為離子源電流0.3，偏壓20V，占空比80%，氬氣流速100SCCM，時間3min，以達到清潔基體表面之目的；大功率濺射沉積金屬層的工藝條件可為採用大功率中頻脈衝，電源電流200A，電壓600V，沉積時間2min，偏壓20V，占空比80%，氬氣流速60SCCM，氮氣流速60SCCM；沉積的金屬層氮化鋯金屬層。
(6)噴塗底漆和面漆：
對經過步驟5)處理的塑膠基材的進行噴塗紫外光固化(UV)底漆和UV面漆，採用自動噴槍進行噴塗，底漆噴塗的具體方法可為：噴鍍一層UV漆後(漆層厚10μm)，送入紅外線烘乾段，進行流平、烘乾(70℃×5min)，流平、烘乾後送入紫外線光固化段進行UV照射固化交聯(時間10s)，UV照射固化的能量為1000mJ/cm2，並在底漆中加入高耐蝕劑以提升PVD金屬層的耐蝕性。面漆噴塗的具體方法可為：噴鍍一層UV漆後(漆層厚30μm)，送入紅外線烘乾段，進行流平、烘乾(70℃×8min)，流平、烘乾後送入紫外線光固化段進行UV照射固化交聯(時間10s)，UV照射固化的能量為1500mJ/cm2。獲得拉絲鎳(BN)顏色。
參照衛浴的標準，對鍍膜拉絲產品進行以下測試標準進行測試：1.CASS(防腐蝕測試ASTM B368-09)-----8h；2.AASS(鹽霧測試ASTM G85-9)--------48h；3.冷熱迴圈測試(ASME A112.18.1-2005/CSA B125.
1-05)---4cycles；4.落砂測試(ASTM D968-09,Method A)-----12liter；5.水浸測試(ASTM D870-02)--------38±2℃×24h；6.耐化學性測試(ASTM D1308-02)--------Na OH 6mol/L；7.鉛筆硬度(ASTM D3363-05)----中華鋯筆2H；8.百割測試(ASTM D3359-09)------3B以上。
結果如下：1.CASS 8hOK；2.AASS 48h OK；3.冷熱迴圈測試OK；4.落砂測試OK；5.水浸測試OK，沒有顏色變化；6.耐化學性測試OK；7.鉛筆硬度中華鉛筆3H；8.百割測試5B。
產品的顏色採用美能達分光色差儀|色差計CM-2600d來測量LAB值，測量結果如下：L*=74.2,A*=0.35,B*=7.2。
實施例2 ABS塑膠基材鍍膜拉絲處理
(1)ABS塑膠基材手工擦拭除油處理。
(2)大功率濺射沉積金屬層：
對經過步驟(1)處理的塑膠基材進行物理氣相沉積(PVD)金屬層，並依次進行物理氣相沉積等離子體改性，大功率濺射沉積金屬層；物理氣相沉積等離子體改性的工藝條件為離子源電流0.6A，偏壓80V，占空比40%，氬氣流速10SCCM，氧氣流速150SCCM；時間5min，以達到清潔活化極化基體表面之目的；大功率濺射沉積金屬層的工藝條件可為採用大功率中頻脈衝電源，電源電流為50A，電壓為400V，沉積時間為15min，偏壓80V，占空比80%，氬氣流速200SCCM，沉積的金屬層為鎳鉻合金。
(3)拉絲處理：
對經過步驟(2)處理的塑膠基材進行拉絲處理，採用人工的方式進行拉絲，拉絲機的轉速為800r/min；拉絲輪為飛翼輪。
(4)對經過步驟(3)處理的塑膠基材的進行手工擦拭除塵除油處理。
(5)大功率濺射沉積金屬層：
對經過步驟(4)處理的塑膠基材依次進行物理氣相沉積等離子體輝光清洗後，再進行大功率濺射沉積金屬層；物理氣相沉積等離子體輝光清洗的工藝條件可為離子源電流0.6，偏壓80V，占空比40%，氬氣流速300SCCM，時間5min，以達到清潔基體表面之目的；大功率濺射沉積金屬層的工藝條件可為採用大功率直流電源，電源電流200A，電壓400V，沉積時間10min，偏壓80V，占空比40%，氬氣流速200SCCM，沉積的金屬層鎳鉻合金金屬層。
(6)噴塗底漆和面漆：
對經過步驟5)處理的塑膠基材的進行噴塗聚氨酯漆(PU)底漆和聚氨酯漆(PU)面漆，採用自動噴槍進行噴塗，底漆噴塗的具體方法可為：噴鍍一層聚氨酯(PU)漆後(漆層厚30μm)，送入紅外線烘乾段，進行流平、烘乾(60℃×120min)，並在底漆中加入高耐蝕劑以提升PVD金屬層的耐蝕性。面漆噴塗的具體方法可為：噴鍍一層聚氨酯(PU)漆後(漆層厚10μm)，送入紅外線烘乾段，進行流平、烘乾(60℃×60min)。獲得拉絲不銹鋼(SS)顏色。
參照衛浴的標準，對鍍膜拉絲產品進行以下測試標準進行測試：1.CASS(防腐蝕測試ASTM B368-09)-----8h；
2. AASS(鹽霧測試ASTM G85-9)--------48h；3.冷熱迴圈測試(ASME A112.18.1-2005/CSA B125.1-05)---4cycles；4.落砂測試(ASTM D968-09,Method A)-----12liter；5.水浸測試(ASTM D870-02)--------38±2℃×24h；6.耐化學性測試(ASTM D1308-02)--------NaOH6mol/L；7.鉛筆硬度(ASTM D3363-05)----中華鉛筆2H；8.百割測試(ASTM D3359-09)------3B以上。
結果如下：1.CASS 8hOK；2.AASS 48h OK；3.冷熱迴圈測試OK；4.落砂測試OK；5.水浸測試OK，沒有顏色變化；6.耐化學性測試OK；7.鉛筆硬度中華鉛筆3H；8.百割測試5B。
產品的顏色採用美能達分光色差儀|色差計CM-2600d來測量LAB值，測量結果如下：L*=75.6，A*=0.25，B*=5.3。
實施例3 改性尼龍塑膠基材鍍膜拉絲處理
(1)改性尼龍塑膠基材手工擦拭除油處理。
(2)大功率濺射沉積金屬層：
對經過步驟(1)處理的塑膠基材進行物理氣相沉積(PVD)金屬層，並依次進行物理氣相沉積等離子體改性，大功率濺射沉積金屬層；物理氣相沉積等離子體改性的工藝條件為離子源電流0.4A，偏壓60V，占空比60%，氬氣流速50SCCM，氧氣流速50SCCM；時間5min，以達到清潔活化極化基體表面之目的；大功率濺射沉積金屬層的工藝條件可為採用大功率中頻脈衝電源，電源電流為100A，電壓為500V，沉積
時間為10min，偏壓40V，占空比60%，氬氣流速100SCCM，沉積的金屬層為銅。
(3)拉絲處理：
對經過步驟(2)處理的塑膠基材進行拉絲處理，採用人工的方式進行拉絲，拉絲機的轉速為600r/min；拉絲輪為飛翼輪。
(4)對經過步驟(3)處理的塑膠基材進行手工擦拭除塵除油處理。
(5)大功率濺射沉積金屬層：
對經過步驟(4)處理的塑膠基材依次進行物理氣相沉積等離子體輝光清洗後，再進行大功率濺射沉積金屬層；物理氣相沉積等離子體輝光清洗的工藝條件可為離子源電流0.4，偏壓20V，占空比80%，氬氣流速100SCCM，時間3min，以達到清潔基體表面之目的；大功率濺射沉積金屬層的工藝條件可為採用大功率中頻脈衝，電源電流70A，電壓480V，沉積時間5min，偏壓50V，占空比50%，氬氣流速100SCCM，氮氣流速60SCCM；沉積的金屬層為鉻金屬層。
(6)噴塗底漆和面漆：
對經過步驟(5)處理的塑膠基材進行噴塗聚氨酯漆(PU)底漆和UV面漆，採用自動噴槍進行噴塗，底漆噴塗的具體方法可為：噴鍍一層聚氨酯(PU)漆後(漆層厚20μm)，送入紅外線烘乾段，進行流平、烘乾(70℃×90min)，並在底漆中加入高耐蝕劑以提升PVD金屬層的耐蝕性。面漆噴塗的具體方法可為：噴鍍一層UV漆後(漆層厚20μm)，送入紅外線烘乾段，進行流平、烘乾(70℃×8min)，流平、烘乾後送入紫外線光固化段進行UV照射固化交聯(時間10s)，UV照射固化的
能量為1200mJ/cm2。並在面漆中進行調色，調出拉絲鎳的噴漆(BNP)顏色。
參照衛浴的標準，對鍍膜拉絲產品進行以下測試標準進行測試：1.CASS(防腐蝕測試ASTM B368-09)-----8h；2.AASS(鹽霧測試ASTM G85-9)--------48h；3.冷熱迴圈測試(ASME A112.18.1-2005/CSA B125.1-05)---4cycles；4.落砂測試(ASTM D968-09,Method A)-----12liter；5.水浸測試(ASTM D870-02)--------38±2℃×24h；6.耐化學性測試(ASTM D1308-02)--------Na OH 6mol/L；7.鉛筆硬度(ASTM D3363-05)---中華鉛筆2H；8.百割測試(ASTM D3359-09)------3B以上。
結果如下：1.CASS 8hOK；2.AASS 48h OK；3.冷熱迴圈測試OK；4.落砂測試OK；5.水浸測試OK，沒有顏色變化；6.耐化學性測試OK；7.鉛筆硬度中華鉛筆3H；8.百割測試5B。
產品的顏色採用美能達分光色差儀|色差計CM-2600d來測量LAB值，測量結果如下：L*=74.6,A*=0.45,B*=9.8。
實施例4 改性尼龍塑膠(添加重量比40%玻璃纖維，可耐高溫180℃)基材鍍膜拉絲處理其處理方式前面5步驟與實施例2一樣，只是在第6步驟改為噴塗粉末塗料，採用自動噴槍進行噴粉，然後在170℃溫度下烘烤50min。
參照衛浴的標準，對鍍膜拉絲產品進行以下測試標準進行測試：
1.CASS(防腐蝕測試ASTM B368-09)-----8h；2.AASS(鹽霧測試ASTM G85-9)--------48h；3.冷熱迴圈測試(ASMEA112.18.1-2005/CSA B125.1-05)---4cycles；4.落砂測試(ASTM D968-09,Method A)-----12liter；5.水浸測試(ASTM D870-02)--------38±2℃×24h；6.耐化學性測試(ASTM D1308-02)--------NaOH 6mol/L；7.鉛筆硬度(ASTM D3363-05)---中華鉛筆2H；8.百割測試(ASTM D3359-09)------3B以上。
結果如下：1.CASS 8hOK；2.AASS 48h OK；3.冷熱迴圈測試OK；4.落砂測試OK；5.水浸測試OK，沒有顏色變化；6.耐化學性測試OK；7.鉛筆硬度中華鉛筆3H；8.百割測試5B。
產品的顏色採用美能達分光色差儀|色差計CM-2600d來測量LAB值，測量結果如下：L*=74.2,A*=0.45,B*=5.9。
Claims (7)
- 一種塑膠基材全乾法拉絲處理的方法，包括以下步驟：1)對塑膠基材進行手工擦拭除油處理；2)在經過步驟1)處理的塑膠基材進行物理氣相沉積等離子體改性後，再進行大功率濺射沉積金屬層；3)對經過步驟2)處理的塑膠基材進行拉絲處理；4)對經過步驟3)處理的塑膠基材進行手工擦拭除塵除油處理；5)對經過步驟4)處理的塑膠基材進行物理氣相沉積等離子體輝光清洗後，再進行大功率濺射沉積金屬層；6)對經過步驟5)處理的塑膠基材進行噴塗底漆層和面漆層或者噴塗粉末塗料，實現塑膠基材的全乾法拉絲方法；其中在步驟2)中，所述物理氣相沉積等離子體改性的工藝條件為離子源電流0.3~0.6A，偏壓20~80V，占空比40%~80%，氬氣流速10~100SCCM，氧氣流速0~150SCCM，乙炔流速0~150SCCM，時間3~5min；其中在步驟2)中，所述大功率濺射沉積金屬層的工藝條件為採用大功率中頻脈衝或者大功率直流電源，電源電流50~200A，電壓400~600V，沉積時間5~15min，偏壓20~80V，占空比40%~80%，氬氣流速60~200SCCM，以及；其中在步驟2)中，所述金屬層採用鋁金屬、銅金屬、鎳鉻合金、鉻金屬、鋯金屬、鈦金屬中的至少一種。
- 如申請專利範圍第1項所述的一種塑膠基材全乾法拉絲處理的方法，其中在步驟3)中，所述拉絲處理是採用自動或者人工的方式進行拉絲，拉絲機的轉速為200~800r/min，拉絲輪為尼龍輪、飛翼輪、菜瓜布輪中的至少一種。
- 如申請專利範圍第1項所述的一種塑膠基材全乾法拉絲處理的方法，其中在步驟5)中，所述物理氣相沉積等離子體輝光清洗的工藝條件為離子源電流0.3~0.6A，偏壓20~80V，占空比40%~80%，氬氣流速100~300SCCM，時間3~5min。
- 如申請專利範圍第1項所述的一種塑膠基材全乾法拉絲處理的方法，其中在步驟5)中，所述大功率濺射沉積金屬層的工藝條件是採用大功率中頻脈衝或者大功率直流電源，電源電流50~200A，電壓400~600V，沉積時間2~10min，偏壓20~80V，占空比40%~80%，氬氣流速60~200SCCM，氮氣流速0~200SCCM。
- 如申請專利範圍第1項所述的一種塑膠基材全乾法拉絲處理的方法，其中在步驟5)中，所述金屬層採用鋁金屬、鎳鉻合金、鉻金屬、鋯金屬、鈦金屬中的至少一種。
- 如申請專利範圍第1項所述的一種塑膠基材全乾法拉絲處理的方法，其中在步驟6)中，所述噴塗底漆層和面漆層是紫外光固化漆或聚氨酯漆；底漆層的厚度為10~30μm；面漆層的厚度為10~30μm。
- 如申請專利範圍第1項所述的一種塑膠基材全乾法拉絲 處理的方法，其中在步驟6)中，所述的噴塗粉末塗料的噴塗方式的條件為：粉末噴塗層的厚度為20~50μm，根據需要還可以在所述面漆中進行調色處理，調試出所需的顏色，所獲得全乾法拉絲效果可選自：拉絲鎳(BN)顏色：L*=72.7~75.7，A*=0.2~0.8，B*=6.2~8.0；拉絲不銹鋼(SS)顏色：L*=72~76，A*=0.2~0.8，B*=4.2~6；拉絲深鎳色(SL)顏色：L*=72~76，A*=0.2~0.8，B*=8.5~11；拉絲鎳噴漆(BNP)顏色：L*=70~78，A*=-0.5~1.5，B*=6~10；其中，L*表示黑白，0為黑色，100為白色，0~100之間為黑色；A*：正值表示紅色，負值表示綠色；B*：正值表示黃色，負值表示藍色。
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