塑料表面处理工艺教案资料

塑料(sùliào)之表面处理第一页，共93页。第一部份喷漆(pēnqī)(Painting)现有厂商喷漆(pēnqī)制程简介批次式喷漆(pēnqī)线(BatchPaintingLine):喷枪采活动式连续式喷漆(pēnqī)线(ContinuousPaintingLine):喷枪采固定式第二页，共93页。喷漆(pēnqī)制程布局

第三页，共93页。喷涂线流线示意图第四页，共93页。涂料(túliào)的组成涂料构成四要素树脂(shùzhī)溶剂颜料其它添加剂第五页，共93页。涂料(túliào)用树脂的种类酸醇树脂?酚树脂胺基树脂?丙烯(bǐnɡxī)树脂环(碳)氧树脂?聚胺基甲酸乙酯矽氧树脂?氟树脂第六页，共93页。涂料(túliào)用颜料的种类涂料用颜料，让涂膜显现所想要的颜色主要分类如下(rúxià)：体质颜料著色颜料特殊颜料第七页，共93页。涂料(túliào)用助剂涂料中添加(tiānjiā)例如安定剂、分散剂、防沉剂等助剂；增加涂料的稳定性。第八页，共93页。稀释剂及用途(yòngtú)顾名思义就是要稀释(xīshì)涂料，使涂料稀释(xīshì)到可以作业的浓度并可以降低涂料的成本。第九页，共93页。稀释剂及用途(yòngtú)稀释剂主要用於稀释涂料中树脂，但由於树脂的种类不同，所以(suǒyǐ)稀释剂种类不同；主要成分有机溶剂中的酮类、酯类、醚酯类。利用有机溶剂各成分沸点的不同，乾燥速度也不同，可以制作成适合各种喷涂设备、作业方法及涂膜不同的表现。第十页，共93页。涂料(túliào)乾燥的种类挥发乾燥(利用稀释剂蒸发乾燥)融合乾燥(分子与分子因挥发而相聚合)氧化乾燥(不饱和脂肪酸与空气中氧结合(jiéhé))利用架桥反应而乾燥(利用架桥剂即所谓硬化剂形成架桥而硬化)紫外线硬化(不饱和聚脂类加入增感剂後由紫外线波长300～400nm照射後分子聚合而硬化)第十一页，共93页。作业条件之比较(bǐjiào)(一)膜厚通过测试规格所需之膜厚CASHEW10～15μmAKZONOBEL20～25μm大世纪20～25μm膜厚的增加会增加涂料(túliào)使用量，成本的增加第十二页，共93页。作业条件之比较(bǐjiào)(二)作业时乾燥时间及所使用涂料种类CASHEW60℃×20分压克力矽涂料AKZONOBEL80℃×40分PU系列涂料大世纪80℃×30分PU系列涂料乾燥时间的增长会使涂膜於(化学反应)进行高分子聚合反应中增加一些不确定变数(biànshù)，容易造成涂膜的聚合失败或涂膜不良的表现。第十三页，共93页。现有(xiànyǒu)机种在喷漆上所遇到的问题点(１)喷漆层过厚(２)喷漆粒子(lìzǐ)过粗(３)喷漆均匀度差(４)耐磨性差(５)喷漆有死角(６)喷漆底材的运用问题(７)喷漆影响材质的强度(８)喷漆表面的脏点第十四页，共93页。第二部分(bùfen)IMD(In-MoldDecoration)(模内射出装饰)所谓IMD即为模内射出装饰之统称(tǒngchēng)，目前依制程不同可分为IMF及IML两种，其概要程序如下：薄膜印刷(IMF,IMR)高压真空成型(IMF)精密3D裁切加工(IMF)薄膜射出成型加工(IMF,IMR)第十五页，共93页。IMF(In-MoldbyFilm)此制程是先将油墨印刷在一层厚度约0.18m/m的Film上(材质(cáizhì)为PC或PET)，经过forming之後，於射出机台上，靠著模具定位机构定位，在模内与基材一同成型。第十六页，共93页。IMF成形(chénɡxínɡ)步骤(一)PolycarbonateHardCoatLaminateLaminateRemove2ndsurfacelaminate第十七页，共93页。IMF成形(chénɡxínɡ)步骤(二)IMDFilmPrintgraphicsinks&drythoroughly第十八页，共93页。IMF成形(chénɡxínɡ)步骤(三)IMDFilmRemove1stsurfacelaminate第十九页，共93页。IMF成形(chénɡxínɡ)步骤(四)HOTAIRHOTAIRHOTAIRForming-Niebling第二十页，共93页。IMF成形(chénɡxínɡ)步骤(五)VacuumVacuumForming-Thermoforming第二十一页，共93页。IMF成形(chénɡxínɡ)步骤(六)(Optional)UVCuringUVLightAftercuringthehardcoatsurfaceisscratchresistant第二十二页，共93页。Film的材质(cáizhì)选用PC–最佳(zuìjiā)的底材PMMA-较易脆裂、但透明度较高Polyester-成形性及硬度均佳FormablePET–Furtherdevelopment第二十三页，共93页。使用(shǐyòng)PC的优缺点BenefitsClarityEaseofcutting/printingCompatibilitywithmouldingresinDisadvantagesFormprecision(±0.3mm)Flexibility(embossedswitches)NotinherentlyweatherableChemicalresistancePoorpencilhardness第二十四页，共93页。使用(shǐyòng)PMMA的优缺点BenefitsClarityGoodformingbehaviour(±0.15mm)ExcellentweatheringPencilhardnessDisadvantagesBrittle(cuttinghandlingproblems)PotentialadhesionproblemstoresinFormcanrelaxinmouldingtoolChemicalresistance第二十五页，共93页。使用(shǐyòng)FormablePET的优缺点BenefitsExcellentflexresistanceExcellentchemicalresistanceImprovedformability(formprecisionnotyetdetermined)DisadvantagesCostCompatibilitywithmouldingresinRelaxationinmouldLimitedsupplierchoiceNotyetcommercial第二十六页，共93页。铅笔(qiānbǐ)硬度测试比较PMMA最佳(zuìjiā)PET次之PC最差第二十七页，共93页。Stressv.Temp@100%Strain

-variouspolymers第二十八页，共93页。现有机种在IMF上所遇到(yùdào)的问题点．Film的定位问题．油墨选用的问题（shining、separate等….）．外观变化(biànhuà)性的问题．Forming的Diecut问题（毛边）．Forming抽深不能过深(建议小於0.5mm)．翘曲的问题第二十九页，共93页。IMR(In-MoldbyRoller)此制程是先以滚桶印刷方式，将film印制成一卷以roller方式运送。通常(tōngcháng)一卷长度大约是1000m，以一般LCDcover的大小来看，大约是65,000pcs。射出厂使用传统射出机搭配feeder做模内射出的动作。第三十页，共93页。IMR制程简介(jiǎnjiè)(一)印刷层(离型层、硬化层、油墨层、金属(jīnshǔ)蒸著层、结合层)Foil去除(qùchú)使用自动送料系统作定位点射出清洗、检验、包装1.选择薄膜2.印刷3.射出成型4.表面处理6.成品可作到有如相片般鲜艳的高画质表现第三十一页，共93页。IMR制程简介(jiǎnjiè)(二)第三十二页，共93页。IMR制程简介(jiǎnjiè)(三)第三十三页，共93页。使用IMR可能(kěnéng)发生的问题点耐磨性较差的问题曲面变化不能过大目前技术使用(shǐyòng)PC较不成熟第三十四页，共93页。开发时间(shíjiān)比较1.IML的薄膜,模具由日本(rìběn)或德国供应,时间较长但将逐渐以台湾制造取代,缩短开发时程2.2D/3D检讨,确认时可以决定交期之长短第三十五页，共93页。使用(shǐyòng)IMF的优点印刷为网印，变更artwork速度快（约一周）使用PC材质，适合latch等要求机械(jīxiè)强度的成品目前国内已有成熟的厂商，供货及机动性均不成问题第三十六页，共93页。使用(shǐyòng)IMF的缺点由於制程无连续性，产能无法明显提升由於film的材质为PC或PET，对於scratchtest较PMMA为差由於目前无法克服油墨问题，以致无法做出较具金属感的外观稍有控制不良，易造成film剥离(bōlí)的现象由於目前为”阶段性市场垄断”，致使成本(指UnitPrice)居高不下第三十七页，共93页。使用(shǐyòng)IMR的优点色彩变化丰富，无shining油墨剥离的问题(wèntí)连线式送料，可自动化，大大提高产能表面亦可依喜好不同，做局部咬花处理由於产能提高，单位成本亦下降，UnitPrice约为IMF之1/2第三十八页，共93页。使用(shǐyòng)IMR的缺点模具费昂贵(ángguì)，约IMF的2-3倍变更artwork的时间长，约需45工作天油墨的耐磨性较差目前film及印刷knowhow掌握在日本及德国手里，台湾只能射出，机动性差目前较成熟的技术只用PMMA材质，PC尚未成熟，仍面临一些技术上的问题第三十九页，共93页。目前(mùqián)国内厂商投入IMD状况(一)第四十页，共93页。目前(mùqián)国内厂商投入IMD状况(二)第四十一页，共93页。第三部份印刷(yìnshuā)(Printing)目前印刷制程应用在手机(shǒujī)制造上有以下数种：网印(Silkscreenprinting)移印(Movableprinting)热转印(Hotstamping)第四十二页，共93页。什么(shénme)是网印?网印的印刷历史可以追溯到远古时代，可能在还没文字产生时就有人(yǒurén)发明了这项技术，它的优点是实用，人们还可以重覆使用，并且操作简易。第四十三页，共93页。网版印刷(yìnshuā)的原理1.使用刮刀把油墨(yóumò)涂在网版上。2.再用刮胶以固定角度，将油墨(yóumò)平整的划向一边，此时油墨(yóumò)会依照网版制造时的图案，因渗透而印在被印物上，而且可以重覆印刷3.而印刷网版在洗版後还可以继续保存使用。第四十四页，共93页。什么(shénme)是移印?移印的原理是把所需印刷的图案先利用(lìyòng)照像制版的方法，把钢版制成凹版再经由特制矽胶印头转印在被印物上，并且可依产品的材质不同，调制专用的油墨，以使品质得到保证。第四十五页，共93页。移印的流程(liúchéng)1.由毛刷将油墨均匀覆盖在钢版上。2.由刮墨钢刀将多余油墨刮除。3.由印头下降到钢版将图案(túàn)内的油墨沾起。4.由印头移位下降至产品将图案(túàn)盖上。第四十六页，共93页。转印及烫金(tàngjīn)热印转写纸是从英文HEATTRANSFERPAPER翻译过来；原理是用热力把图案或花纹从胶膜或纸膜转印到工作表面。转印或烫印过程，只需对被印物烫印一次，便可把多种颜色图案转印在胶件上。这样可以减低(jiǎndī)胶件不良率。而烫金的原理与热转印雷同，最大不点为：热转印的图案是先印在胶模上。而烫金则是将图案刻在印头上。第四十七页，共93页。目前(mùqián)机种印刷曾发生之问题印刷字体位偏字体或窗框边缘(biānyuán)呈锯齿状印刷油墨溢出外框油墨附著性不良，百格测试不过(以字体与底色部分较受争议)第四十八页，共93页。第四部份咬花(Texture)咬花系指将所需花色以化学蚀刻的技术，将模仁(大多(dàduō)为母模面)进行蚀刻的动作。与其他部分较大的差异是，咬花是对模具的加工，而其他部分则是直接对半成品加工。第四十九页，共93页。咬花作业(zuòyè)流程模具入厂清洗模具(整块模仁清洗乾净)模具喷漆(保护(bǎohù)作用)晾乾(时间约6~8小时)修割胶带(欲咬花处割开)蚀刻咬花(控制时间及深度)喷砂(控制光泽度)第五十页，共93页。咬花拔模角度(jiǎodù)建议值第五十一页，共93页。目前机种咬花面曾发生(fāshēng)之问题拉花现象，不易脱模配合件花纹及光泽度不同所咬花纹规格(guīgé)与预期差异过大咬花不均匀第五十二页，共93页。第五部分(bùfen)电镀(Electroplating)电镀(electroplating)被定义为一种电沈积过程(electrodepos-itionprocess)，是利用电极(electrode)通过电流，使金属附著於物体表面上，其目的(mùdì)是在改变物体表面之特性或尺寸第五十三页，共93页。电镀(diàndù)的目的电镀的目的是在基材上镀上金属镀层(deposit)，改变基材表面性质或尺寸。例如赋予金属光泽美观、物品的防锈、防止磨耗、提高导电度、润滑性、强度、耐热性、耐候性、热处理之防止渗碳(shèntàn)、氮化、尺寸错误或磨耗之另件之修补。第五十四页，共93页。电镀(diàndù)的基本构成元素外部电路阴极(yīnjí)、或镀件(work)、挂具(rack)。电镀液(bathsolution)。阳极(anode)。镀槽(platingtank)加热或是冷却器(heatingorcollingcoil)第五十五页，共93页。非导体金属化方法(fāngfǎ)(MethodofMetalizingNonconductors)非导体金属化除了电镀(Electroplating)方法外还有如真空电镀(vacuummetalizing)、阴极溅射(jiànshè)法(cathodesputtering)及金属喷射法(metalspraying)。非导体电镀法须先将非导体表面形成导电化,其过程是将物件用机械或化学方法粗化(roughening)得到内锁表面(interlockingsurface)然後披覆上导电镀层第五十六页，共93页。电镀前处理(chǔlǐ)流程分类上架(依素材(sùcái)外观选择适合挂具)脱脂清洗(温度.浓度.时间)粗化(温度.浓度.时间)中和(温度.浓度.时间)水洗(自来水连续循环)敏化(温度.浓度.时间)水洗(自来水连续循环)活化(温度.浓度.时间)水洗(自来水连续循环)化学镍完成第五十七页，共93页。电镀(diàndù)处理流程(一)上架(选择合适挂具)超音波清洗(时间.电流)镀铜(温度.浓度.时间.电流.电压.大小)水洗(自来水连续循环)镀镍(温度.浓度.时间.电流.电压.大小.PH值)选择以下六种不同电镀镍层色泽及功能性半光泽镍?高流镍全光泽镍?微孔镍沙丁(shādīnɡ)镍(雾镍)?镍合金(古铜)第五十八页，共93页。电镀处理(chǔlǐ)流程(二)水洗镍层後可视颜色及功能性.镀以下四种不同色泽铬(装饰性)青铜(qīngtóng)感(青古铜)锡镍合金(黑镍)黄金(K金)纯水洗净烘乾OQC检验第五十九页，共93页。目前公司对塑胶件外观(wàiguān)的测试规范硬度测试(cèshì)(HardnessTest)黏著力测试(cèshì)(AdhesionTest)耐磨测试(cèshì)(AbrasionTest)抗化学测试(cèshì)(ChemicalResistanceTest)抗ＵＶ测试(cèshì)(UVTest)第六十页，共93页。硬度(yìngdù)测试负荷：１Ｋｇｆ作用角度：４５°使用器具(qìjù)：Mitsubishi2H铅笔合格标准：没有刮痕第六十一页，共93页。黏著力测试(cèshì)非破坏性测试测试方法：使用3M#595胶带5cm长度(chángdù)贴於表面後急拉合格标准：表面涂料成coating层不能被拉起破坏性测试测试方法：以刀片在表面划出方格(热固性1mm*1mm,热塑性2mm*2mm)，再用3M#595胶带贴上後急拉合格标准：可容许在方格中15%以下的涂料或coating层被移除第六十二页，共93页。耐磨(naimó)测试测试方法：RCA测试机台，使用(shǐyòng)11/16“宽的带状白纸，每分钟17cycles荷重：175g合格标准：不见磨痕第六十三页，共93页。抗化学(huàxué)测试测试方法：酸性测试–55°C，曝露时间24,48,72小时硷性测试–60°C，曝露时间24,48,72小时合格标准(biāozhǔn)：表面经测试後无任何改变第六十四页，共93页。抗ＵＶ测试(cèshì)测试方法：在60°C，200小时的UV光照射(波长313nm)合格标准(biāozhǔn)：表面经测试後无任何改变第六十五页，共93页。行动电话塑料(sùliào)之表面处理技术第六十六页，共93页。摘要(zhāiyào)行动电话目前已成为个人之标准配备,其重要性已超越手表等之个人随身携带之对象,因而于产品之新技术开发及应用非常(fēicháng)之快,且新颖,于制程更加减少,产品可靠度高,更为满足求新求变之需求,全球厂商均全力投入开发新技术应用.在此专题即提出行动电话之塑料表面处理演进及不同之新技术.第六十七页，共93页。1.电镀,彩色电镀2.喷漆3.曲面(qūmiàn)印刷,水转印,热转印4.表面硬化5.InsertMolding(IML,IMD,IMF)制作(zhìzuò)工法第六十八页，共93页。最先为防止EMI(电磁干扰)及ESD(静电防护),于设计时以薄铝板或薄不锈钢板等,将产生干扰源或被干扰物以金属物质包覆隔离,以免影响其它电子组件之正常动作(dòngzuò).其缺点为包覆有其死角,且于曲面之产品利用板金折型有其困难点,因其缺点有开发者使用电镀技术应用于塑料表面,因电镀层为金属物质具有导电,电磁波之阻隔效果,更加有产品轻量化等之优点而大量使用于电子产品.最初之电镀材为使用电镀铜,电镀镍,而工法则有真空电镀,水电镀,真空溅镀,以上工法为其功能.并无法应用至外观,因其表面易产生氧化作用且表面粗糙并不适合于外观处.电镀(diàndù)Coating真空(zhēnkōng)溅镀水电镀第六十九页，共93页。电镀作业(zuòyè)流程(前处理)前处理(chǔlǐ)功能在于将原本不导电的塑料素材，变成导电的塑料素材，其作业流程如下塑料(sùliào)底材挂钓

整面脱脂(去除表面油污物)粗化使表面粗化中和除去及还原表面之铬酸

水洗回收

水洗水洗水洗敏化吸着PD-SV之错化物水洗加速化除去钖使PD活化水洗化学镍水洗完成第七十页，共93页。电镀作业(zuòyè)流程Processing第七十一页，共93页。彩色(cǎisè)电镀Colorcoating彩色电镀,采用水电镀方式,一切(yīqiè)作业均在水中进行,不怕灰尘、毛屑,因采用离子化电镀方式,可得均匀细腻良好的膜层,除了可提升商品价值外,可改善塑料之物理性质,(如耐湿、耐溶剂、油类、耐磨度)提高衡击性,增加抗张力,增加热变形温度,防止塑料腐蚀老化。此外,彩色电镀具备0ΩEMI功能,防止静电,手痕及PC板短路功能。第七十二页，共93页。彩镀作业(zuòyè)流程第七十三页，共93页。喷漆(pēnqī)Painting喷漆涂装为目前电子产品最为广泛应用技术,其创新及演进如下,当塑料材料尚未流行喷漆涂装时,塑料成型注重于成型之合胶线,但因受制于塑料之基本特性(tèxìng)虽有改善,但始终未尽理想,而有于素材表面轻喷涂同为素材颜色之涂料以解决流痕线及合胶线之问题.但其虽解决某些产品之问题,但确无法满足如行动电话如影随行之产品规格,而最早使用喷涂技术应用于产品线为行动电话大厂Nokia,技术经由另一厂商Motorola发扬光大,其定制规格而始全球制造商将之内部规则成为喷涂甚至使用其它非喷漆工法,亦适用其规格.塑料表面之涂装规格既由此得之.第七十四页，共93页。PUPainting喷漆喷涂因受制于塑料材质,而因应材质有不同底漆使其与素材紧密结合,之后再喷涂面漆,面漆为透明漆料两液型(化学反应型),主要为防止漆面受化学药剂,磨擦,刮伤作用.为能争取全球手机喷涂之用漆,全球漆厂掀起一场革命,使其开发之新漆种能附合喷涂规格且其价格具有优势之竞争力.但因其技术之困难度并非想象之轻易,目前紧有两大厂其漆品附合此规格,一为日本CashewASCOAT及法国AKZONOBELEgyptian可以通过测试,但其底漆(basecoating)技术略有不同法国AKZONOBELEgyptian因欧洲对于环保规格较严而为一液型非反应型可于微生物反应槽被分解,而日本系列之底漆为两液型但具有快干之特性喷涂容易而较受喷涂厂之使用.即便如此其它(qítā)漆厂亦寻求其它(qítā)管道,市场上90%以上之换壳面板均为其它(qítā)漆厂涂料所瓜分因其不能达到也无法达到规格而转战战场,但其获利并未必比两大品牌漆厂低.第七十五页，共93页。UVPainting另一方面另类喷涂技术正于研发中,虽未被手机三大厂承认中但其产品以于市场中可以看见,为UVCOATTING相较前段介绍之PUCOATTING最大不同为其面漆为UV紫外线照射才能达硬化但其硬化速度只需30分钟较PU硬化反应需七天,来得有效率但其目前(mùqián)尚有其困难其表面无法达到PU类似金属之感觉,相信在厂商之不断创新开发不久将来即可见到.第七十六页，共93页。曲面(qūmiàn)印刷,水转印,热转印曲面印刷最早應用於汽車之飾板,如核桃木紋之中央控制面板,門把飾板,其利用印刷將木紋或其他紋飾印刷於一PVC薄膜,利用PVC之高可塑性將其表面印刷紋路轉印於塑膠材質上,於轉印素材噴塗適當媒介以利油膜附著,經高溫烘烤完成成品,但其因工件大容易於表面產生皺折,印刷良品不高,而開發利用水壓之平均壓力,治具簡易而以水轉印取代之,目前之水轉印技術為日本傳入,但及表面易因薄膜拉伸而使紋路變粗,第二代之水轉技術為克服此缺點由臺灣廠商(正清國際)發展出可得細緻紋路,更新穎但其表面抗耐磨,及抗化學性均無法達到,世界(shìjiè)級大廠為能使其機殼能有更換性而發展出熱轉印技術,有名之例子為瑞典易利信(ERICSSON)所推出之热转印水转印第七十七页，共93页。表面(biǎomiàn)硬化HardCoating表面硬化之技术一为喷涂硬化层及使用化学药剂将成品浸泡烘干硬化,以手机大厂使用之方式为前者,一般使用之状况为透明窗口因其表面为外观及可视于LCD而要求其表面具防刮及硬度,表面耐磨为RCA50CYCLES,硬度需于铅笔测试3H以上,以喷涂技术于PC之塑材将无法达到,而必需使用压克力(PMMA)材质(cáizhì)才能达3H以上硬度,其表面喷涂为类似PUCOATTING之面漆硬化层.但以化学药剂将成品浸泡烘干其化学药剂为一硅化物,此工法大大降低硬化成本亦即国内业者开发之替代法,其缺点为其表面易沾油污表面经硬化后非为光滑而有毛细现象,且表面印刷油膜不易附着,成品之不良率亦随之升高.第七十八页，共93页。IML(InsertMoldingLabel)IML,IMF其原理均相同,分别于制程上之加工上不同,其基材及表面PC薄膜材质应用并无太大差异,其制作(zhìzuò)过程如下图所示.模内印刷技术为最近之两三年之技术.第七十九页，共93页。IMF(InsertMoldingForming)IML,IMF其原理均相同,分别于制程上之加工上不同,其基材及表面PC薄膜材质应用并无太大差异,IMF(PC-FILM经由热室法或真空FORMING成型后于射出模具一体成型)但成品(chéngpǐn)所受限制还相当多,期待将来有更新之技术解决IMF

KEYPADIMF

COVER第八十页，共93页。IMD(InsertMoldingDeliver)IMD其原理为将表面外观印刷于一薄膜利用此薄膜于成品模内成型时,同时印刷油墨转印于透明基材上,再经由UV照射灯照射使UV印刷层硬化具有3H之硬度及表面耐磨一次达成,因其薄膜之表面处理具有多样性,金色银色等之金属特殊颜色可以利用真空蒸着技术(jìshù)附着于薄膜上再转印于成品上,技术(jìshù)性高目前全世界只有日本SHNISHA及德国CURWZ拥有此工法之专利技术(jìshù).IMD

LENS+IMFKEYPAD第八十一页，共93页。Processing-Stage1Po