涂装工艺设计

1、涂装工艺设计题目：洗衣机塑料表面的涂装工艺设计学院：环境与化学工程学院学号:1008030317姓名：操伟华指导教师：谭勇管秀荣赵春英完成日期：2013.6.26目录 TOC o 1-5 h z 1.绪论3 HYPERLINK l bookmark7 o Current Document A洗衣机PP塑料涂装的工艺设计321PP塑料特性322PP塑料的喷涂工艺流程42.2.1pp塑料用涂料配方42,2.2表面处理工艺52.2.3涂料施工63.2.4涂层的干燥固化72.2.5产品的检验及入库82.2.6涂装管理8土总结84.参考文献。8绪论塑料由于质轻、耐腐蚀、易加工、资源丰富等特点,逐步取代金

2、属、木材、 皮革等传统材料，广泛应用于国民经济各个领域和人们的日常生活中。随着塑料 制品的广泛应用,塑料表面的涂装已日益增多，因塑料制品成型加工时，会产生颜 色不均、色泽单调、花斑疵点等缺陷，还存在老化变脆、划痕、沾污、静电等问 题，用涂料涂装则可避免这些缺陷和问题，由于塑料的表面能较低,其涂层与塑料 基体的结合力成为制约塑料涂料发展的重大障碍。如何根据不同的塑料底材选择 不同配方的涂料？如何赋予塑料制品表面的阻燃性、耐溶剂性、导静电性等？如 何使涂层与塑料底材之间牢固地结合在一起？塑料制品涂装的目的与金属、木材等其他底材涂装并无原则上的区别，都是 满足塑料制品对保护、装饰和特殊功能性的要求，

3、达到延长使用寿命、美观、增 加塑料制品附加值的目的。但是与金属和木材底材涂装的不同之处在于，塑料制 品基本上不存在腐蚀问题，但同时出现了底材附着力差的问题。其次，塑料制品 由于化学结构、加工方法和组成的多样性，又决定了其表面状态的多样性，这就 增加了涂装中表面处理的难度。此外，塑料制品的品种繁多，既有大批量可上线 喷涂的品种，也有小批量适合手工操作的品种。这样就给喷涂设计和涂料选择带 来一定的困难。所以必须针对实际需要设计合理的喷涂工艺过程。随着高分子材料研究技术的不断发展，高分子合金取代部分钢材越来越多用 于工业产品，尤其是汽车、飞机、摩托车以及家用电器等产品的零部件大量的采 用聚合物合金来

4、制备。而这些商品的表面涂装美化则需要大量的特殊涂料，从而 促使塑料专用涂料的用量不断攀升，也促使聚烯烃涂料的应用研究不断发展，这 方面美、日走在前面，而中国还相对比较落后。随着世界范围内对VOC排放量限 制越来越严格，水溶性等环保型涂料将是涂料的发展方向。因此，环保型塑料涂 料将是未来涂料的一个重要组成部分。洗衣机pp塑料涂装的工艺设计pp塑料特性PP(Polypropylene)聚丙烯塑料，全部由具有非极性和憎水特性的烃单元组 成。PP塑料具有优良的机械性、绝缘性、抗化学腐蚀性和热稳定性，成本低廉， 易于加工成各种型材。从1984年起即成为全世界产量最大的五大塑料品种之一， 主要应用在包装、

5、电子、汽车工业以及一些尖端领域。但是PP塑料是一种结品度 较高的聚合物，分子排列规整、聚集态紧密、分子间作用力强，其表面与油漆、 油墨等含有极性官能团或极性成分的材料的层问附着力较差。为了使?塑料制品 表面涂层有良好的附着，一般生产企业在涂装前必须对其表面进行特殊表面预处 理，同时所使用的涂料的化学组成和配方也与其他塑料有所不同。聚烯烃塑料具有比重小、价格低、无毒、无味等优点，已广泛用于包括涂装等各领域。但是由于聚烯烃表面致密，无极性基团，表面张力低（如PP的表面张力 为31mN/ cm），很难满足涂料附着的需要（一般涂料可附着张力最低为37mN/ cm）。 为提高聚烯烃塑料产品的涂装性能，一

6、般可以从3方面来解决：！对聚烯烃基材 进行表面处理；制备与聚烯烃基材粘结性好的涂料；#粗化基材表面。PP塑料的喷涂工艺流程塑料制品喷涂的工艺流程设计主要根据塑料用涂料、表面预处理、喷涂方法、 批量大小、喷涂工艺、喷涂对象等情况来进行。一般企业PP塑料制品的喷涂主要 采用间歇式空气喷涂。建议采用比较简单而实用的喷涂流程图。开始一上喷涂夹具座一装塑料制品一静电吹尘一化学溶剂擦拭一PP处理液擦拭产品包装入库一产品检验一煽炉干燥固化 一自动空气喷涂一静电吹尘结束PP塑料用涂料配方PP塑料的底漆应与底材有相似的分子结构和近似的溶解度参数【1】，同时 还应与面漆有良好的层间附着力。考虑到PP塑料制品表面的

7、特殊要求，需要配制 专用的涂料，底漆配方见下表1表1底漆配方质量份10-2030-4020-3010-205-1030-405-71.5-3.0原料丙烯酸聚合物氯化聚烯烃（cl含量26%）氯化聚烯烃（cl含量33%） 甲苯二甲苯乙酸乙酯环己胺有机和无机色粉聚丙烯的面漆选择的品种较多，主要根据使用要求、经济上的考虑及涂装要 求，可选用热塑性丙烯酸清漆，丙烯酸改性醇酸快干漆，以及聚氨酯涂料等。面 漆配方见表2。表2面漆配方质量份30-4020-3010-205-10原料丙烯酸聚合物氯化聚烯烃（cl含量65%） 氯化聚烯烃（cl含量33%） 甲苯20-3015-2520-25乙酸乙酯 乙酸丁酯 固化

8、剂表面处理工艺在涂装工艺中，没有哪一个步骤比表面预处理对涂膜的附着力影响更大。尤 其是PP塑料这样的高结晶度的聚合物材料，表面预处理是极其重要的工艺，只有 经过适当的表面预处理后，被涂塑料表面才得以改性和活化，才能与涂料有比较 好的附着力。选择相适应的喷涂工艺时必须考虑到表面预处理工艺技术的实用性和经济 性，同时由于近年来人们的环境保护意识日益增强，有的国家开始立法限制和禁 止有毒有害物质的使用和排放。因此，选择表面处理方法时还必须考虑到它们的 环境适应性，所以需要对表面预处理程序进行进一步优化，达到最经济、最环保。 对于PP塑料制品的表面预处理，可以采用采用化学溶剂和化学处理液擦拭两步混 合

9、处理法。1）化学溶剂擦拭将化学溶剂装入200 ml塑料酒精瓶中，用干净的防静电布轻压塑料瓶口，用 少量（每次大约5 ml）溶剂浸润防静电布。用沾有溶剂的防静电布擦拭已经静电吹 尘处理后的塑料制品，除去表面灰尘等杂物，得到一个清洁的塑料表面，并使表 面溶胀。擦拭后放置大约25 min才进行下一步。一般在连续生产中，停留时间 已经足够让溶剂在表面挥发，不必另外放置。建议采用的化学溶剂配方见表3。表3 pp用化学溶剂配方原料质量份 TOC o 1-5 h z 乙酸乙酯30-40乙酸丁酯40-50丙酮3-5表面活性剂10-20乳化剂2-4甲苯1-32）处理液擦拭将处理液装入200 m l塑料酒精瓶中，

10、用干净的防静电布轻压塑料瓶口，用少 量（每次大约5m1）处理液浸润防静电布。用沾有处理液的防静电布擦拭已经溶剂 处理后的塑料制品，使塑料表面活化、改性。擦拭后放置大约510 min才进行 下一步。一般在连续生产中，停留时问已经足够让处理液在表面挥发，不必另外 放置。化学处理液配方见表4。表4 pp用化学处理液配方原料质量份 TOC o 1-5 h z 氯化pp （cl含量 18%）30-40甲苯3-6乙酸乙酯20-25二氯乙烷30-40乙醇15-20涂料施工塑料制品表面经过化学溶剂和化学处理液两步混合处理后，进入喷涂室，进 行静电吹尘处理和整个喷涂作业。1）静电吹尘这是涂料施工前在喷漆室内进行

11、的最后一次静电吹尘，主要目的是清除塑料 制品表面的杂物，并消除表面静电。使用静电吹尘枪，利用高压空气消除塑料表 面静电，除去表面灰尘，创造一个清洁的被涂塑料表面。2）喷漆室喷漆室是提供涂装作业专用环境的设备，可根据要求控制环境温度、湿度、 照度、洁净度，保护操作者的安全卫生，有利于治理涂装作业的废物，减少环境 污染。为保证涂装质量，喷漆室一般要求温度在1825C范围内，相对湿度大约 为65%。根据涂装质量要求，洁净度等级为1 000100000级。照明不低于300 lx 时能保证操作时有良好的视野。空气运动方向应保证逸散漆雾与溶剂蒸气不污染 涂膜。一般企业PP塑料制品喷涂生产采用水幕帘式喷漆室

12、，水幕帘式的喷漆柜能 将喷涂的飞漆和溶剂蒸气迅速排除，并能收集99. 0%以上的漆雾，排风机和排 风管不积漆；喷漆房内有定向、均匀的风速，无死角，能保证操作工处于新鲜的 流动空气中，空气清洁无尘。喷漆区风速一般为0. 500. 60 m/s。3）喷漆一般企业采用自动化机器人喷涂，根据产品形状编辑IC卡，保持喷枪与被涂 物呈垂直、平行、稳定运行，喷枪距离被涂物面200300 mm，喷枪移动速度一 般设定在180mm/s；调漆的比例和烘烤温度根据供应商提供的参数，黏度是在 供应商提供的范围内根据喷漆房室内温度和湿度进行适当调整；保证涂料输调管 路无堵塞。喷枪口径为0. 81. 0 mm，枪空气压力

13、在0. 300. 35 MPa内调整， 使喷出漆雾雾化均匀、粗细适中。聚烯烃塑料涂料的主要类型及组合物【2】聚烯烃塑料涂料的制备首先是合成一种与底材粘结性优良的促进剂，然后与 其他物质混合配制成涂料。附着促进剂的性能严重影响着涂料的性能。根据附着 促进剂的不同，可将聚烯烃涂料分成两大类：一类是含有CP0 （氯化聚丙烯）附 着促进剂的涂料；另一类是不含CP0附着促进剂的涂料。含有CP0附着促进剂型的聚烯烃塑料涂料由于CP0与烯烃塑料基材在结构上有着很大相似性，因此，它们之间有着良 好的相容性。所以，通常采用改性的CP0作为涂料的粘结促进剂来制备聚烯烃塑 料涂料。改性剂中含有羟基、羧基、环氧基、羰

14、基等基团，通过改性接枝在CP0上， 从而配制出各种性能良好的聚烯烃塑料专用涂料。Maratami等用一种带有环氧官能基团的树脂和至少一种烯类单体接枝改性 的CP0,并与HardIOn 14ML、-甲基丙烯酰氧基三甲基硅氧烷、甲基丙烯酸异冰 片酯、甲基丙烯酸甲酯等制成的共聚物及其他有机溶剂混合，制备出一种附着性 优良、外观好、耐汽油、耐酸、耐候的聚烯烃塑料涂料。另外，他们又采用羟基、 环氧基或酸酐中的一种或多种去封端烯类单体接枝的氯化聚烯烃聚合物来制备 聚烯烃塑料涂料。该氯化聚烯烃占树脂总量的5%50%，聚合物中所需官能团基 的含量为 0 . 8 4 . 0m0I / kg。Merritt等通过

15、合成一种嵌段共聚物与氯化聚烯烃混合，制备了一种对烯烃 底材附着性良促进剂。如一种嵌段共聚物溶液可以这样配制：e-己内酯137. 7g、 二甲苯380 . 8g和辛酸锡3 . 2g，于145C反应2 . 5h制得。另外，彭金花等通 过选择合适的基料、溶剂和助剂，研制了一种无需经复杂的好的前处理即可用于 直接涂覆的PP塑料专用涂料。Ueda和Takauki等将羧酸改性的CPO树脂与自由基聚合的带羟基的不饱和 化合物进行接枝聚合反应，其中，聚烯烃树脂相对分子量1000 10000，氯含量 12% - 28%（w），#，$-不饱和羧酸或其酸酐接枝的含量1%10% （质量分数）。 所配制的涂料组合物对聚

16、烯烃附着性好，并与分散有颜料的树脂相容性好，且耐 汽油及耐湿性优良。而Ueda和Takeharu等则将氯含量50%的CPO与由CPO和自 由基聚合的单体制成的共聚物及丙烯酸聚合物（相对分子量为3000 - 400000） 混合，制备出一种可以直接用于未预处理的塑料底材上且附着性良好的涂料；或 CPO与可自由基聚合单体（RM）接枝并与带有自由基团的环氧丙烷的聚合物共混， 配成溶剂型涂料，同样可用于未经预处理的聚烯烃模件，且附着性良好。还可用 丙酸酯类单体与氯化聚烯烃在一元醇介质中共聚合，用其制备的涂料对底材和面 漆均有良好的附着性，且耐汽油和耐水性好。不含CPO型的聚烯烃塑料涂料不含CPO的与含

17、有CPO的聚烯烃塑料涂料相比，对PP、PE基材的粘接性能 相对来说较差。因此，需要在涂料基质中多一些特殊的官能团结构，以增加涂层 与基材的结合能力。Tsuchino等以多元醇树脂及多元异氤酸酯树脂为基料，制备了适合汽车塑 料部件涂覆的底色漆和清面漆。Oslowski等则用含丙烯酸酯和/或醇酸树脂基 料的气溶胶作涂料，另外也可添加少量CPO进一步改善其性能。孙逸等21通 过合成双戊烯为种子，并在此骨架上引入一定比例的甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁 酯及苯乙烯，增加基料结构中的“枝叉”，以适应聚烯烃这种特殊表面的塑料。Kano等通过环氧丙烯酸酯类单体与丙烯酸酯醚类单体光引发聚合，制备了 一种对聚烯烃、聚

18、酯、聚丙烯酸酯、玻璃、聚碳酸酯等膜材料均有良好的附着性 的涂料。Mitsui等23则用，#-不饱和二元羧酸和丙烯共聚物共聚，并以 芳烃C5 - 9脂环烃作溶剂，制备了聚酰胺和聚酯、聚烯烃的专用涂料。这里选用的是含有CPO附着促进剂型的聚烯烃塑料涂料。涂层的干燥固化塑料制品涂装过程中，固化设备和工艺占有重要地位。如果对各种涂料的烘 十温度和烘干时间掌握不准确、烘干设备设计不合理，都不能使涂层性能得到充 分发挥。所以干燥固化工序应当根据涂料对干燥固化条件的要求选择并配备适当 的设备，保证在规定的时间和温度下涂层充分固化形成高质量漆膜。对于一些特 殊的涂料及涂装尚需根据底材的热变形温度进行调整。4.

19、1涂层固化的的方法干燥方法可分为自然干燥、烘干和辐射固化三类。自然干燥是指在自然条件下，利用空气对流使溶剂蒸发、氧化聚合或与固化剂反 应成膜，适用于挥发性涂料、气干性涂料和固化剂固化型涂料等白干性涂料，它 们的干燥质量受环境条件影响很大。烘干分为低温烘干（温度低于100 oC）、中温 烘干（100150C）和高温烘干（温度高于150C）。低温烘干主要是对自干性涂料 实施强制干燥或对耐热性较差的材质表面涂膜进行干燥，干燥温度通常在60。 80 r，使自干性涂料固化时间大幅度缩短，以满足工业化流水线生产作业方式。 中温烘干主要用于缩合聚合反应固化成膜的涂料。当温度过高时，涂膜发黄，脆 性增大，此类

20、涂料的最佳固化温度在120140C之间。根据加热固化的方式，烘干又可分为热风对流、远红外线热辐射及热风对流 加辐射三种方式。热风对流式固化利用风机将热源产生的高温空气引入烘干室， 并在烘干室内循环，从而使被涂物对流受热。热风对流加热均匀、温度控制精度 高，适用于高质量涂层，不受工件形状和结构复杂程度影响，所以该方式应用很 广泛。但该方式热效率低，设备庞大，占地面积大。热辐射加热通常使用红外线、 远红外线辐射到物体后，直接吸收转换成热能，使底材和涂料同时加热，热效率 高，不需要大量的循环风，烘干室短，占地面积小，但温度不均匀，只适用于简 单的工件。一般企业PP塑料制品喷涂后涂层固化选用低温干燥方法，温度在6575C 之间。加热固化的方式采用热风对流，产品在车架上自然流平后推人煽妒中固化。 在自然流平区最好设置空调系统和空气过