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使用火焰等离子体表面处理的塑料轮罩喷漆方法
申请号	CN200710301919.4	申请日	2007-12-20	公开(公告)号	CN101357363B	公开(公告)日	2012-10-10
申请人	现代自动车株式会社; 起亚自动车株式会社;			发明人	全湖铎;
摘要	本发明涉及一种车辆外部塑料部件的喷漆方法，特别是涉及一种应用了火焰等离子体表面处理从而替代了传统的预处理和底漆工艺的喷漆办法。优选火焰等离子体表面处理使用下述参数作为变量：要导入至外部塑料注模制品上的空气/LPG或空气/LNG的气体混合比、等离子体源和外部塑料注模制品之间的距离、等离子体处理速率和气体混合量。
权利要求	1.一种车辆外部塑料部件的喷漆方法，其中不进行传统的预处理和底漆涂布工艺，通过使用要导入至外部塑料注模制品上的空气/LPG或空气/LNG的混合比、等离子体源和外部塑料注模制品之间的距离、等离子体处理速率和气体混合量作为变量来应用火焰等离子体表面处理，其中所述的空气/LPG的混合比为25︰1-30︰1，所述的距离为7-12厘米，所述的等离子体处理速率为25-55米/分钟，所述的气体混合量为600-800升/分钟，所述的空气/LNG的气体混合比小于25︰1。
说明书全文	使用火焰等离子体表面处理的塑料轮罩喷漆方法 [0001] 相关申请的交叉引用 [0002] 本申请要求于2007年7月30日提交的韩国专利申请第10-2007-0076126号的优先权和利益，该申请的全部公开内容引入本文中作为参考。技术领域 [0003] 本发明涉及一种车辆外部塑料部件的喷漆方法，特别是涉及一种应用了火焰等离子体表面处理的喷漆方法。背景技术 [0004] 从功能性和美观的角度，由塑料制成的车辆外部零件需要进行喷漆处理。 [0005] 代表性的外部塑料部件包括保险杠、轮罩和外后视镜外壳，它们通常是由聚烯烃(例如，聚丙烯)和尼龙制成的。 [0006] 这些塑料材料可以通过干涂料(dry coating)和喷漆进行功能性表面处理以改善耐气候性、抗磨损性、耐腐蚀性和外观质量。 [0007] 目前用于外部塑料部件喷漆的工艺包括用于去除制品表面上异物的预处理和用于改进制品和涂层之间附着力的底漆涂布工艺。 [0008] 更具体来说，这种用于外部塑料部件喷漆的方法包括下述步骤： [0009] 1)使用树脂将塑料部件注模成设计的形状和形态； [0010] 2)清洁注模塑料部件的表面(预处理)； [0011] 3)涂布底漆以提高部件和涂层之间的附着力，并使底漆干燥； [0012] 4)涂布底层油漆以表现所需的颜色，并使底层油漆干燥； [0013] 5)涂布清漆以保护底层油漆层，该清漆是透明的或含有光敏剂(去光剂)。 [0014] 底漆涂布在外部塑料部件的整个表面上，且底层油漆涂布在底漆层上。清漆涂布在底层油漆上，由此形成了三层。 [0015] 通过底层油漆的官能团和注模制品表面的官能团之间的结合形成了涂层。 [0016] 然而，在车辆的外部塑料喷漆部件中，例如，轮罩是由非极性的尼龙制成的，其显示与极性油漆的附着力不足。在这种情况下，涂布底漆以提高这些部件与极性油漆之间的附着力。 [0017] 为了在不进行底漆涂布工艺的情况下确保底层油漆和制品之间的附着力，需要提高注模制品的表面张力。 [0018] 实际上，通过使用尼龙材料而注模成型的轮罩制品的表面张力为大约35mN/m。这种水平的表面张力很容易由于注模制品表面和油漆之间的附着力不足而引起剥落。发明内容 [0019] 为克服上述问题，本发明人进行了大量的研究，并发现使用火焰等离子体表面处理可以省略传统的预处理和底漆涂布工艺。 [0020] 在一个方面，本发明提供了一种车辆外部塑料部件的喷漆方法，其中应用了火焰等离子体表面处理。可用于火焰等离子体表面处理的优选变量是：要导入至外部塑料注模制品上的空气/LPG或空气/LNG的气体混合比、等离子体源和外部塑料注模制品之间的距离、等离子体处理速率和气体混合量。 [0021] 在一个优选实施方式中，空气/LPG的气体混合比为大约25∶1-30∶1。 [0022] 在另一个优选实施方式中，距离为大约7-12厘米。 [0023] 在另一个优选实施方式中，等离子体处理速率为大约25-55米/分钟。 [0024] 在另一个优选实施方式中，气体混合量为大约600-800升/分钟。 [0025] 在另一个优选实施方式中，空气/LNG的气体混合比小于大约25∶1。 [0026] 要理解的是，本文所使用的术语“车辆”或“车辆的”或其他类似的术语通常包括：机动车辆，如包括运动型多功能车(SUV)的客车、公共汽车、卡车、各种商用车；包括各种小船和舰船的水运工具；航空器和类似物。 [0027] 本发明的其他方面讨论如下。具体实施方式 [0028] 下面对本发明进行了详细的描述。 [0029] 本发明涉及一种使用火焰等离子体表面处理的塑料轮罩喷漆方法。特别是，本发明涉及一种在车辆外部塑料部件中的尼龙轮罩的喷漆工艺中可省略传统的预处理和底漆涂布工艺的等离子体表面处理方法。 [0030] 等离子体，即，物质的第四态，是指当气态分子吸收一定水平的能量时其以带电粒子(阴离子、阳离子、自由基或电子)和电中性粒子(原子)存在的状态。 [0031] 这种等离子体以高度反应状态的形式存在，并与其他的物质迅速反应。固体表面可通过使用高度反应性的等离子体而进行化学改性。 [0032] 用于改善附着力的等离子体表面处理方法的例子包括化学蚀刻、电晕放电处理、电表面处理和火焰等离子体处理。其中最广泛应用的方法是火焰等离子体处理。 [0033] 火焰等离子体是处理塑料材料的有效方法，而且方便安装、操作和维护。而且，火焰等离子体能够对很大的表面积进行均匀的处理，并且不会产生有害的二次产物如臭氧。 [0034] 相反，当用火焰等离子体处理时，非极性尼龙表面被改性为极性状态，并在没有底漆涂层的情况下与底层油漆的极性官能团牢固地结合，从而能够在轮罩部件的喷漆工艺中省略传统的底漆涂布工艺。 [0035] 由于高温燃烧气体(大约1000-3000K)的作用，火焰等离子体将氧分子分解为氧自由基、离子和原子，并且含有C、N2、自由电子、正电荷和活化气体。 [0036] 而且，使用含有官能团如醚(R-O-C)、酯(R-C＝O-Or)、羧基(-COOH)和羟基(-OH)的等离子体进行处理提高了与含氧粒子的粘附力。 [0037] 通常，当表面张力增加时涂料的附着力增加。根据一个优选实施方式，为增加表面张力，空气/LPG的混合比、等离子体源和外部塑料注模制品之间的距离、等离子体处理速率和气体混合量可以用作变量。 [0038] 本发明中优选的火焰等离子体处理条件是：空气/LPG的混合比为大约25∶1-30∶1，等离子体源和部件之间的距离为大约7-12厘米，等离子体处理速率为大约 25-55米/分钟，且气体混合量为大约600-800升/分钟。 [0039] 要导入的气体是空气/LPG混合气体。当气体混合比小于25∶1时，表面改性度不足，因为氧含量极低而可能导致产生极性。当该比例高于30∶1时，气体的导入可能在机械上不稳定，从而降低了气体混合比的可靠性。 [0040] 此外，当等离子体源和部件之间的距离小于7厘米时，部件的表面可以因高温而损坏。当该距离大于12厘米时，由于等离子体表面处理程度不足，因此附着力和喷漆后对加压冲洗的耐受性也会不足。 [0041] 而且，当等离子体处理速率低于25米/分钟时，由于等离子体处理速率较慢，生产率可能下降。当该速率高于55米/分钟时，由于等离子体表面处理程度不足，附着力可能不足。 [0042] 而且，气体的混合量优选为600-800升/分钟之内。当该混合量小于600升/分钟时，表面处理可能不足。当该混合量大于800升/分钟时，碰撞动能转化为热能，可能引起急剧的温度升高，因为氧活性物种的密度会因内流增加而增加。因此，部件的表面可能被损坏。 [0043] 应该注意到，本发明并不限于由尼龙材料制成的轮罩，并且可以应用于任何的内部或外部塑料部件。 [0044] 同时，可以使用LNG来代替LPG。优选的空气/LNG的气体混合比为小于25∶1。LPG的主要成分是丁烷和丙烷，而LNG含有甲烷作为主要成分。考虑到烃含量的差异，LNG含量要被控制在相对较低的水平。 [0045] 实施例 [0046] 通过下述实施例更具体地描述本发明。本文中的实施例仅为了说明本发明，但不应该被认为是限制本发明要求保护的范围。 [0047] 实施例1-9 [0048] 在本文的喷漆工艺中使用购自德国Arcogas公司的燃烧炉和火焰处理装置。使用市售的LPG，通过使用吹风机供应空气。使用空气和气体混合装置来将空气和气体混合，混合气体供应至燃烧炉中。 [0049] 通过注模成型而制备的轮罩制品的表面处理采用购自Arcogas公司的等离子体装置，使用下述气体混合比、等离子体源和部件之间的距离、以及等离子体处理速率作为变量，在根据试验L9(34)的Taguchi设计的表1中的条件下进行： [0050] 气体混合比(空气∶LPG) 28∶1、26∶1和24∶1 [0051] 等离子体源和部件之间的距离 5厘米、7.5厘米和10厘米 [0052] 等离子体处理速率 30米/分钟、40米/分钟、50米/分钟[0053] 为确定等离子体表面处理的最佳条件，在每个实施例中使用表面张力测量用检测油墨来测量表面张力，其也用于欧洲(DIN，DeutschesInstitut fur Normung)和美国(ASTM D-2578)。 [0054] 对通过尼龙66注模成型而制备的轮罩制品，在表1中所示条件下进行等离子体表面处理以代替底漆喷漆。将底层油漆[UT5790-A-SPRINGSILVER，KCC]涂布至20到30微米的厚度，在室温下干燥5到10分钟。涂布清漆[UT5015-A-9000，KCC](30到40微米)，并在70℃下干燥30分钟，从而得到样品。 [0055] 表1 [0056] [0057] 比较例 [0058] 洗涤通过尼龙66注模成型而制备的轮罩制品，作为预处理。将底漆[RP143-GREY，KCC]涂布在制品上以增加制品和底层油漆之间的附着力，涂布的厚度为5到10微米，在室温下干燥5到10分钟。 [0059] 将底层油漆[UT5790-A-SPRINGSILVER，KCC]涂布到20到30微米的厚度，并在室温下干燥5到10分钟。将清漆[UT5015-A-9000，KCC]至30到40微米的厚度，并在70℃干燥30分钟，从而得到样品，其与目前在不使用火焰等离子体表面处理的大规模生产中获得的产品相同。 [0060] 检测例 [0061] 使用实施例和比较例中制备的样品，如下观察喷漆部件的特性。 [0062] 1)外观 [0063] 对在实施例和比较例中制备的试样的外观进行评价。当其显示很容易观察到的损坏如溶胀、剥落、裂开、针孔、气孔、异物、斑痕、油漆污染和桔皮样皱纹，则将试样评价为损坏。而且，如果提供的是具有下限的样品，则试样应该具有至少与该样品相同的质量。 [0064] 2)初始附着力 [0065] 在实施例和比较例中制备的每个试样上以2毫米的水平和垂直间隔分别划出11条交叉的划线(eleven cross-cuts)。用软毛刷清洁表面。以合适的宽度和长度预先将胶带牢固地粘贴在试样上，然后以90°的角度强行撕脱。计算剥离的格子数目。在总共100个格子中，剥离的格子数与附着力的优异性成反比。 [0066] 3)防水性 [0067] 在实施例和比较例中制备的试样在40±2℃的纯水中浸泡240小时，在室温下储存1小时，然后进行附着力试验。样品不应显示劣化如变色、褪色、溶胀、裂开、以及附着力和抗弯曲性下降。 [0068] 4)对加压冲洗的耐受性 [0069] 在实施例和比较例中制备的每个试样上以2毫米的水平和垂直间隔分别划出11

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