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塑料漆复层涂装龟裂的防治

作者:东莞市创昇化工有限公司 刘鹏威  发布时间:2014-5-21  浏览次数:1168

 

       摘要:在干冷天气下塑料制品复层涂装热塑性丙烯酸塑料漆,涂膜容易产生网状龟裂,严重影响产品的质量。通过对塑料漆原配方添加适量助剂或选择使用部分高沸点强溶剂可以防治这种不良现象的产生。

  一、前言

  对装饰性要求较高的塑料制品如摩托车塑料件、玩具、茶具等往往采用多层喷涂、多层烘烤的方法涂装工件。特别是摩托车闪光透明红塑料件,涂膜由底漆、铝粉漆、透明红及罩光清漆四层组成(有些厂家略去底漆层),成品丰满、光亮、细腻,给人以一种柔和、舒适感,增添了商品的吸引力。近年来,经济南轻骑摩托车厂、广州五羊摩托车厂、南方动力公司等生产厂家反映,在气温较高时这种复层涂装比较稳定,但在寒冷、干燥的冬天涂膜容易起裂甚至龟裂,给生产厂家的经济效益带来了严重影响,为此,我们深入到用户进行了解,以广州五羊摩托车厂为试点反复进行试验,通过对原配方的改良解决了涂膜龟裂的问题。

  二、试验部分

1、配方调整

①在原配方里添加适量增塑剂,用量以不明显降低涂膜硬度为止,搅拌均匀。

②在原配方里代用部分较高沸点强溶剂,用量以不咬塑料工件为止,搅拌均匀。

配方见表1
表1

组分

原配方

试验①

试验②

树脂A

60

60

60

树脂B

15

15

15

环氧树脂

5

5

5

表面活性剂

1

1

1

颜料或铝粉

适量

适量

适量

混合溶剂

20

20

10

增塑剂

——

5

——

高强溶剂

——

——

10

  其中,树脂A、树脂B为热塑性丙烯酸树脂,颜料或铝粉用量以达到遮盖力要求为止(清漆配方没有颜料或铝粉部分)。

2、施工工艺(以广州五羊摩托车厂生产线为例)

  ABS塑料工件→底白层①→铝粉漆层②→透明红漆层③→罩光清漆层④→成品。
  烘烤条件:50~60℃×30分钟。
  干冷天气喷涂环境:温度≤10℃、湿度≤50%。

3、实验结果

①涂膜性能测试结果见表2

表2

检测项目

原配方

实验①

实验②

光泽(%)

90

90

91

硬度(铅笔法)

>H

>H

>H

附着力(划格法)

100/100

100/100

100/100

  其他性能均无不良变化.

②原配方在以上环境下复层喷涂塑料工件,漆膜产生网状龟裂,实验①、实验②无不良现象发生,成品合格。

  三、讨论部分
  塑料制品采用多层喷涂、多层烘烤的方法涂装热塑性丙烯酸塑料漆,由于外层湿涂膜与次里层的干涂膜处于不同的相态,ABS塑料工件与涂膜材料也不同,当它们一起低温(50~60℃)烘烤、一起出炉降温时,每层的涂膜各自结晶冻结成膜及塑料工件收缩就彼此产生了内聚应力,应力差的存在也就影响着树脂高分子链的形态。在温度较高时高分子内能增加,高分子链活性提高,漆膜变得相应的较软、较韧,在应力作用下就有利于克服高分子链段运动所形成的势垒,分子链不易断裂,涂膜也就不易起裂了。但相反地,在干燥、寒冷的冬天温度下降,高分子内能减小,分子链活性下降,漆膜相应地变得较硬、较脆,不利于克服链段运动所形成的势垒,强度值增加而断裂伸长率减小,在相同应力作用下就容易使高分子链断裂,涂膜表现为龟裂。
  应力的存在引起深膜高分子链的形变,应力—应变的关系可用图表近似地由三段直线组成(如图1所示),第一段直线OC线为普弹形变,应力增长很快而应变增加很少。第二段直线cd线应力已足以克服晶格能,结晶会发生溶解,链段产生运动。第三段直线dt线随着应力的增大,分子间或微晶间发生位移,甚至产生分子链断裂,导致材料受到破坏,使涂膜发生龟裂。因此,要解决塑料漆复层涂装龟裂的问题就可以从提高涂膜的抗拉伸强度和减小涂膜与塑料工件、涂膜与涂膜之间的应力差入手。对于硬脆材料,小分子量的增塑剂掺入能起到提高强度的作用,因而在不明显影响涂膜硬度的情况下配方里添加适量增塑剂,增大σ,可防止在一定应力差下涂膜起裂。另外,塑料漆在不“咬底”的情况下代用部分高强溶剂使外面湿涂层在一定程度上溶解次里层干膜涂层或塑料底材,使里外层更接近于同一相态,减小塑料底材与涂膜、涂膜与涂膜彼此间在烘烤降温成膜过程中所形成的应力差,当应力小于rd时就可达到防治龟裂的目的。
图1
 

  四、结语
  寒冷、干燥天气复层涂装产生龟裂也可从选用高强度的热塑性丙烯酸树脂、恒温涂装、升温烘烤等方法解决,但在实际应用中都存在着一定的局限性。如换用树脂引起硬度、耐候性下降等其他性能的变化,恒温涂装需投资改良设备,升温烘烤有破坏塑料工件的危险。所以,使用添加助剂、选用溶剂的方法既简单方便又不引起漆膜性能的不良变化,更快捷、更有效地解决了问题。

                                                                      发表于《武汉化工》

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