手提電腦塑料件涂料與涂裝的研制與應(yīng)用
1974年4月1日英特爾公司發(fā)布了其面向個(gè)人用戶的微處理器8080之后,個(gè)人計(jì)算機(jī)逐漸開始進(jìn)入辦公室及家庭中。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和多媒體技術(shù)的空前發(fā)展與大量應(yīng)用,現(xiàn)今,計(jì)算機(jī)已經(jīng)徹底改變我們的生活。計(jì)算機(jī)大小也從一個(gè)小實(shí)驗(yàn)室機(jī)器大到現(xiàn)在的桌上型液晶計(jì)算機(jī),手提電腦以及最流行、輕薄短小的小筆電,顏色也五花八門,尤其是手提電腦及小筆電,也像服飾或汽車一樣,每年都有不同的流行色彩花樣來吸引消費(fèi)者的眼球。
手提電腦(含小筆電)外殼的材質(zhì)主要為塑料、金屬兩種:
(1)塑料類:成本低,容易制造,成型主要靠對(duì)模具射出成型。用于手提電腦及小筆電的塑料有ABS、ABS+PC、PC、PP、NYLON、復(fù)合材料等。
(2)金屬類:主要是鑄造的鎂鋁合金、鋁合金,非鑄造的鎂鋁合金板、鈦合金及少部分部件使用不銹鋼。
采用塑料底材并噴涂涂料仍是主流。本文主要介紹手提電腦塑料件用涂料及其涂裝。
1 塑料材料特性
常見塑料材料特性:
ABS:丙烯酸、丁二烯和苯乙烯聚合而成。一般ABS樹脂的成分:A為25%~30%,B為25%~30%,S為50%~40%,比重1.07~1.15。其特點(diǎn)如下:
不透明,不均一;耐熱性不高,加工性好;遇熱變形溫度60~120℃,一般長期處于90℃以上環(huán)境溫度下就變形;具有較強(qiáng)的物理性能;耐候性差,不耐紫外線,長時(shí)間暴露在陽光下耐沖擊性降低;遇到溶劑會(huì)融化,但耐酸性和耐酒精性較好;燃燒時(shí)會(huì)產(chǎn)生異味;電氣性好;表面光澤高。ABS表面可以噴漆,印刷,真空鍍膜和繪畫,最適合用于3C產(chǎn)品。
PP(聚丙烯):比重為0.9~0.91。具有較強(qiáng)的物理性能,耐磨性良好,具有一定的耐熱性;在常溫下具有一定的耐沖擊性,而低溫(-5℃以下)下的耐沖擊性不佳;電氣特性、耐水性和耐化學(xué)性良好;燃燒會(huì)產(chǎn)生石油的氣味,黏著和印刷作業(yè)較困難;耐熱性良好,在無外力作用下,可以在150℃下長期使用,但在165℃左右會(huì)融化;耐寒性差,耐候性不好,高溫剛性不足,遇火容易燃燒。
PC(聚碳酸酯):比重為1.2。耐熱性好(100~150℃),可以在130℃下長期使用;低溫下的特性也很好,-180℃仍不易龜裂;電氣特性較好,不易變
形;外觀透明,耐候性好;在陽光直射下也很穩(wěn)定,加工時(shí)的氧化率較低;耐沖擊性較高;屬于無毒物質(zhì),具有耐弱酸性;具有耐高電壓性,適用于絕緣類產(chǎn)品;對(duì)有機(jī)溶劑的抵抗性較弱;耐彎曲疲勞強(qiáng)度較差,易產(chǎn)生應(yīng)力開裂現(xiàn)象;熱封性不良,不耐堿、酮、芳香族溶劑,在很多有機(jī)溶劑中產(chǎn)生膨脹,并導(dǎo)致應(yīng)力開裂。
ABS+PC:ABS與PC兩種塑料先共混,再熔融射出成型,兼具ABS與PC的特點(diǎn),常被用于手機(jī)、計(jì)算機(jī)及手提電腦的外殼。
復(fù)合材料:復(fù)合材料主要為ABS與PC或短玻纖共混合,再熔融射出成型,兼具ABS與PC的特點(diǎn),并具有抗撞擊、耐彎曲、抗重壓負(fù)荷等優(yōu)良機(jī)械性能。
NYLON(聚酰胺,簡稱PA):表面硬度高,耐潤滑性較好,不易造成表面不均勻;耐化學(xué)性良好,耐油性好;耐沖擊性好;電氣特性及耐低溫特性良好。
加玻纖來強(qiáng)化機(jī)械性能,如抗撞擊,耐彎曲,耐重壓負(fù)荷等。結(jié)晶性良好,由于樹脂的凝聚力較強(qiáng)所以需要和PP一樣的處理方法。遇熱變形溫度:標(biāo)準(zhǔn)等級(jí)160℃;透明等級(jí)146℃;玻璃強(qiáng)化等級(jí)200℃以上;NYLON12:145℃。
2 塑料外觀缺陷及涂裝修補(bǔ)
2.1 塑料外觀缺陷
一般用于手提電腦的塑料件多為射出成型,因?yàn)槟>咴O(shè)計(jì),供料,射出溫度,模具溫度,排氣等,會(huì)造成塑料件的缺陷,因此噴漆前必須對(duì)塑料材料進(jìn)行外觀品檢,判定是退回,進(jìn)行噴涂或允許進(jìn)料修補(bǔ)。
在此引用韓國三星公司構(gòu)件檢驗(yàn)規(guī)格中針對(duì)塑料構(gòu)件外觀缺陷的術(shù)語和定義,使涂料工程師及技術(shù)服務(wù)人員更能了解塑料件底材的缺陷與產(chǎn)生原因,并用涂料美化遮蓋及涂裝技術(shù)來彌補(bǔ)底材缺陷。韓國三星公司針對(duì)塑料注塑構(gòu)件外觀缺陷的術(shù)語和定義如下:
熔接線/冷縫:注塑成型時(shí)因熔融的塑料流入模腔內(nèi)的銷子或中心周圍,或因流入兩個(gè)以上流道,在合流時(shí)形成線狀顏色缺陷,系由于冷材料流動(dòng)結(jié)合導(dǎo)致。
流痕:模腔內(nèi)流入熔融的塑料后,以流道為中心而發(fā)生的表面不同的粗壯線條色調(diào)現(xiàn)象,一般系由不當(dāng)?shù)臏囟群图訅核隆?/p>
縮水影/光影:注塑成型時(shí),由于成品本身或其肋(RIB)及柱(BOSS)等過厚,熔融的塑料在冷卻時(shí)產(chǎn)品表面出現(xiàn)凹陷的現(xiàn)象,一般系由厚度不均或冷卻太快而造成不同步冷卻所致。
毛邊/飛邊:也稱之為溢料,是指熔融材料在流入合模面時(shí),如果有空隙存在,則材料會(huì)流入空隙中形成毛邊。
黑點(diǎn)(異色點(diǎn)):材料中混入異物,表面上顯現(xiàn)出黑色點(diǎn)狀的現(xiàn)象。
白化/打白:成型時(shí)因原材料上發(fā)生沖擊或部件脫離時(shí)因其它部位干涉及發(fā)生應(yīng)力而導(dǎo)致局部出現(xiàn)發(fā)白的現(xiàn)象。
雜質(zhì)/異常物:材料中混入異常物質(zhì)顯現(xiàn)于表面或制品表面出現(xiàn)沾污現(xiàn)象。
龜裂/開裂:因內(nèi)部應(yīng)力或外部沖擊等發(fā)生的裂碎現(xiàn)象。
缺料/射料不足:因材料未充分加熱或因注塑壓力低而造成模腔內(nèi)材料未完全充填的注塑現(xiàn)象。
碰擦傷/痕:因局部受到外部的沖擊而在底材上有磕印或細(xì)痕狀態(tài)的現(xiàn)象。
色差:與基準(zhǔn)顏色相比,因底材管理、條件變動(dòng)等造成顏色差異或不同色感的現(xiàn)象。
氣泡/空洞:在較厚的注塑成型件內(nèi)部進(jìn)入的氣體孔或因收縮而形成的空洞的總稱。
細(xì)裂紋:在注塑成型品表面因應(yīng)力而引起的多處細(xì)紋狀的現(xiàn)象。
銀紋:在注塑成型品的表面出現(xiàn)的銀色條紋,因模溫低,原料含水或因異種材料混入造成。
剝離:在成型品的表層出現(xiàn)的類似脫漆的現(xiàn)象。
拖拉印:部件從模具脫出時(shí)產(chǎn)生的拖拉引起的劃痕印的現(xiàn)象。
氣紋:在注塑成型過程中因誤通氣而發(fā)生的變黑的流紋現(xiàn)象。
2.2 涂裝修補(bǔ)
塑料涂裝廠會(huì)對(duì)進(jìn)料的塑料構(gòu)件進(jìn)行外觀品檢,對(duì)于有缺陷的塑料構(gòu)件進(jìn)行判退或允許修補(bǔ)。一般修補(bǔ)方法主要是細(xì)砂紙打磨后,對(duì)缺陷定點(diǎn)補(bǔ)噴涂或全面多補(bǔ)噴幾道底漆/面漆。常用修補(bǔ)方法如下:
(1)砂磨:對(duì)有缺陷的塑料,如熔合線用高目數(shù)砂磨紙進(jìn)行砂磨或水磨。
(2)退火:對(duì)仍存有應(yīng)力的塑料件事先進(jìn)行退火處理,以避免經(jīng)噴涂或經(jīng)烘烤后塑料材質(zhì)發(fā)生龜裂。
(3)去毛邊:用美工刀及滾棒去除塑料的毛邊。
(4)補(bǔ)槍:對(duì)有缺陷處,事先點(diǎn)噴或噴涂完后再補(bǔ)點(diǎn)噴。
(5)咬底:換弱溶劑或更換合適材質(zhì)。
(6)重涂:藉重新噴涂提高膜厚與遮蓋力來遮蔽塑料本身的外觀缺陷。
事實(shí)上,根據(jù)筆者經(jīng)驗(yàn),要藉涂裝廠的事后修補(bǔ)改善塑料構(gòu)件的缺陷,其效率不高,應(yīng)該從前段塑料成型階段去著手改善。
3 手提電腦塑料構(gòu)件用涂料與特性
現(xiàn)在市場上一般的手提電腦與小筆電漆多是以1~2道雙組分PU面漆,或1道單組分丙烯酸底色漆+1道UV罩光漆這樣的一個(gè)工藝為主。細(xì)小構(gòu)件也多采用僅噴1道單組分丙烯酸色漆的工藝,手提電腦塑料底座內(nèi)部都會(huì)噴涂導(dǎo)電塑料漆。應(yīng)該來說,采用雙組分PU面漆的占多數(shù)。雙組分PU面漆可再細(xì)分為一般色漆、金屬色漆、罩光清漆及彈性柔感涂料(底漆+面漆)等,在此介紹UV光固化涂料與彈性柔感涂料。
3.1 UV光固化涂料
目前常用的涂裝體系是以溶劑型熱塑性丙烯酸為底漆,再噴涂UV透明清漆。一般底漆采用亮銀/銀色/深色系列,再罩UV清漆保護(hù)。也有亮銀底色漆或白色底色漆,再涂裝上各種色系清漆,最后罩光UV清漆。其配套體系見表1。隨著環(huán)保呼聲的提高,開始采用水性單組分丙烯酸底漆再罩UV清漆。
單組分水性丙烯酸底漆的硬度不佳,剛好配用UV固化涂膜高硬度的特性(一般要求硬度至少在2H以上),以改進(jìn)水性漆硬度不足的缺點(diǎn),因此,水性底漆外加硬度高、快速固化、無溶劑的UV固化清漆罩光,是最快、最環(huán)保的涂裝體系之一。
3.2 彈性柔感涂料
雙組分彈性柔感涂料是以特殊的彈性樹脂及專用的彈性粉(現(xiàn)大多已不再加彈性粉)配制而成的透明彈性涂料,其特點(diǎn)如下:(1)賦予涂膜彈性、柔軟皮革感覺;(2)耐刮傷性和附著力佳。彈性柔感涂料可廣泛用于手機(jī)、手提電腦、家電、音響、化妝品盒、汽車內(nèi)飾品等塑料件的涂裝。其物化性能與溶劑型涂料相當(dāng)。
4 手提電腦塑料件涂裝與SOP
4.1 手提電腦外殼塑料小配件(如推鈕/電源按鈕/燈銷等)涂裝一般不噴底漆,僅噴涂一道單組分丙烯酸面漆或雙組分PU面漆。采用人工噴漆或往復(fù)式機(jī)械噴涂。
其涂裝流程如下:
底材處理→用IPA(異丙醇)清洗→噴單組分丙烯酸面漆或雙組分PU面漆→烘干(60℃,30min)→質(zhì)量控制→強(qiáng)制干燥(60℃,120min以上)→包裝。
4.2 手提電腦外殼塑料主件(如底座/顯示屏邊框/機(jī)座上蓋/底座等)涂裝手提電腦外殼塑料主件主要使用雙組分聚氨酯涂料、柔感涂料及光固化涂料3種,較少采用單組分丙烯酸涂料。下面以光固化涂料及彈性柔感涂料涂裝工藝為例,其流程如圖1及圖2所示。
UV光固化涂裝基本要求:(1)無塵式作業(yè)車間,內(nèi)設(shè)封閉式噴房(含烘箱及UV光固化烘箱);(2)恒溫恒濕,尤其是UV噴房;(3)UV噴房排氣抽氣系統(tǒng)要好,不然固化膜易產(chǎn)生砂點(diǎn)、毛屑、橘皮,流平差,內(nèi)含氣泡等。一般UV面漆很難重涂,如果有砂點(diǎn)或毛屑,需對(duì)缺陷部位拋光打蠟;或返工后重噴,但效果不是十分理想。一般小件塑料件噴漆,尤其是噴UV漆后漆膜有缺陷就直接報(bào)廢。
4.3 噴涂標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)流程(SOP)
手提電腦噴漆廠在真正量產(chǎn)前,工程部門工程師會(huì)先到噴漆線實(shí)際進(jìn)行小量試漆與試噴。如果由計(jì)算機(jī)公司RD/ID(工業(yè)設(shè)計(jì)工程師)選用的涂料經(jīng)幾次
小量試漆無法達(dá)到色彩、外觀要求,以及計(jì)算機(jī)公司內(nèi)部漆膜物化性能規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)時(shí),則駐廠計(jì)算機(jī)公司RD可能更換其它涂料或更改此款手提電腦使用的涂料設(shè)計(jì)規(guī)范參數(shù)。工程部門工程師經(jīng)過小量試漆與試噴后,得到實(shí)際作業(yè)參數(shù);結(jié)合涂料廠提供的涂料產(chǎn)品技術(shù)數(shù)據(jù)、手提電腦公司的涂膜設(shè)計(jì)與品檢規(guī)范去著手設(shè)計(jì)制訂噴涂標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)流程(SOP),作為噴漆量產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)。手提電腦外殼上蓋(Top)SOP。
5 噴涂設(shè)備
針對(duì)3C產(chǎn)品的OEM噴涂廠分噴粉及噴漆兩種,也有噴漆及噴粉在同一噴涂廠但在不同噴涂線的。
噴漆廠也分噴金屬烤漆線及噴塑料漆線。較大的電子OEM廠除噴涂外,還承包上游客戶,如三星,LG等的模具設(shè)計(jì)制造,塑料射出成型,噴涂,印刷,外構(gòu)件組裝等。
塑料手提電腦噴涂廠的塑料漆噴涂車間噴涂設(shè)備可分人工噴涂線、自動(dòng)往復(fù)式噴涂線、地軌噴涂線、旋涂噴涂線和機(jī)械手噴涂線。手提電腦小塑料配件或小組件一般采用人工噴涂、自動(dòng)往復(fù)式噴涂或機(jī)械手噴涂。
上蓋及中蓋等大件塑料件,大多采用自動(dòng)噴涂。
自動(dòng)噴涂又分自動(dòng)往復(fù)式噴涂、旋涂噴涂、機(jī)械手臂噴涂及地軌噴涂。
6 結(jié)語
手提電腦使用的塑料涂料正向環(huán)保、水性化、無溶劑光固化涂料的方向發(fā)展。面對(duì)手提電腦市場的激烈競爭,上游手提電腦設(shè)計(jì)開發(fā)工程師也攪盡腦
汁在外殼材質(zhì)、外觀、功能、色彩上大費(fèi)心思。除了塑料材質(zhì)外,其它材料也時(shí)時(shí)更新。塑料涂料開發(fā)工程師也要不斷創(chuàng)新,以滿足用戶的要求。
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