手提電腦塑料件涂料與涂裝的研制與應(yīng)用

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(lái)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(zhǎng)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(zhǎng)時(shí)間暴露在陽(yáng)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(wú)外力作用下，可以在150℃下長(zhǎng)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(zhǎng)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(yáng)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(wú)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(jiǎn)稱PA）：表面硬度高，耐潤(rùn)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(lái)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(guó)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(yǔ)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(lái)彌補(bǔ)底材缺陷。韓國(guó)三星公司針對(duì)塑料注塑構(gòu)件外觀缺陷的術(shù)語(yǔ)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(guò)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(guò)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(lái)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(chǎng)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(lái)說(shuō)，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(wú)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(jué)；（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(wú)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(wú)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(guò)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(yǔ)

    手提電腦使用的塑料涂料正向環(huán)保、水性化、無(wú)溶劑光固化涂料的方向發(fā)展。面對(duì)手提電腦市場(chǎng)的激烈競(jìng)爭(zhēng)，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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