手提電腦塑料件涂料與涂裝的研制與應用

手提電腦塑料件涂料與涂裝的研制與應用

   1974年4月1日英特爾公司發(fā)布了其面向個人用戶的微處理器8080之后,，個人計算機逐漸開始進入辦公室及家庭中。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術和多媒體技術的空前發(fā)展與大量應用,，現(xiàn)今,，計算機已經(jīng)徹底改變我們的生活。計算機大小也從一個小實驗室機器大到現(xiàn)在的桌上型液晶計算機,，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,；具有較強的物理性能,；耐候性差，不耐紫外線,，長時間暴露在陽光下耐沖擊性降低,；遇到溶劑會融化，但耐酸性和耐酒精性較好,；燃燒時會產(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,、耐水性和耐化學性良好；燃燒會產(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,；對有機溶劑的抵抗性較弱；耐彎曲疲勞強度較差,，易產(chǎn)生應力開裂現(xiàn)象,；熱封性不良，不耐堿,、酮,、芳香族溶劑，在很多有機溶劑中產(chǎn)生膨脹,，并導致應力開裂,。

    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,，常被用于手機、計算機及手提電腦的外殼,。

    復合材料：復合材料主要為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,，并具有抗撞擊,、耐彎曲、抗重壓負荷等優(yōu)良機械性能,。

    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。

    加玻纖來強化機械性能,，如抗撞擊,，耐彎曲，耐重壓負荷等,。結(jié)晶性良好,，由于樹脂的凝聚力較強所以需要和PP一樣的處理方法。遇熱變形溫度：標準等級160℃,；透明等級146℃,；玻璃強化等級200℃以上；NYLON12：145℃,。

    2 塑料外觀缺陷及涂裝修補

    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,，因為模具設計,，供料，射出溫度,，模具溫度,，排氣等，會造成塑料件的缺陷,，因此噴漆前必須對塑料材料進行外觀品檢,，判定是退回，進行噴涂或允許進料修補,。

    在此引用韓國三星公司構件檢驗規(guī)格中針對塑料構件外觀缺陷的術語和定義,，使涂料工程師及技術服務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來彌補底材缺陷,。韓國三星公司針對塑料注塑構件外觀缺陷的術語和定義如下：

    熔接線/冷縫：注塑成型時因熔融的塑料流入模腔內(nèi)的銷子或中心周圍,，或因流入兩個以上流道，在合流時形成線狀顏色缺陷,，系由于冷材料流動結(jié)合導致,。

    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?shù)臏囟群图訅核隆?/p>

    縮水影/光影：注塑成型時,，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,，如果有空隙存在，則材料會流入空隙中形成毛邊,。

    黑點（異色點）：材料中混入異物,，表面上顯現(xiàn)出黑色點狀的現(xiàn)象。

    白化/打白：成型時因原材料上發(fā)生沖擊或部件脫離時因其它部位干涉及發(fā)生應力而導致局部出現(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痕狀態(tài)的現(xiàn)象,。

    色差：與基準顏色相比，因底材管理,、條件變動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)部進入的氣體孔或因收縮而形成的空洞的總稱。

    細裂紋：在注塑成型品表面因應力而引起的多處細紋狀的現(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?。翰考哪＞呙摮鰰r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

    塑料涂裝廠會對進料的塑料構件進行外觀品檢,，對于有缺陷的塑料構件進行判退或允許修補。一般修補方法主要是細砂紙打磨后,，對缺陷定點補噴涂或全面多補噴幾道底漆/面漆,。常用修補方法如下：

    （1）砂磨：對有缺陷的塑料，如熔合線用高目數(shù)砂磨紙進行砂磨或水磨,。

    （2）退火：對仍存有應力的塑料件事先進行退火處理,，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）補槍：對有缺陷處,，事先點噴或噴涂完后再補點噴。

    （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,。

    事實上，根據(jù)筆者經(jīng)驗,，要藉涂裝廠的事后修補改善塑料構件的缺陷,，其效率不高，應該從前段塑料成型階段去著手改善,。

    3 手提電腦塑料構件用涂料與特性

    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罩光漆這樣的一個工藝為主。細小構件也多采用僅噴1道單組分丙烯酸色漆的工藝,，手提電腦塑料底座內(nèi)部都會噴涂導電塑料漆,。應該來說，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。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）,，以改進水性漆硬度不足的缺點,，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,、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,。

    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式機械噴涂,。

    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、毛屑,、橘皮,，流平差，內(nèi)含氣泡等,。一般UV面漆很難重涂,，如果有砂點或毛屑，需對缺陷部位拋光打蠟,；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廢,。

    4.3 噴涂標準作業(yè)流程（SOP）

    手提電腦噴漆廠在真正量產(chǎn)前，工程部門工程師會先到噴漆線實際進行小量試漆與試噴,。如果由計算機公司RD/ID（工業(yè)設計工程師）選用的涂料經(jīng)幾次

    小量試漆無法達到色彩,、外觀要求，以及計算機公司內(nèi)部漆膜物化性能規(guī)范標準時,，則駐廠計算機公司RD可能更換其它涂料或更改此款手提電腦使用的涂料設計規(guī)范參數(shù),。工程部門工程師經(jīng)過小量試漆與試噴后，得到實際作業(yè)參數(shù),；結(jié)合涂料廠提供的涂料產(chǎn)品技術數(shù)據(jù),、手提電腦公司的涂膜設計與品檢規(guī)范去著手設計制訂噴涂標準作業(yè)流程（SOP），作為噴漆量產(chǎn)標準依據(jù),。手提電腦外殼上蓋（Top）SOP,。

    5 噴涂設備

    針對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等的模具設計制造，塑料射出成型,，噴涂,，印刷，外構件組裝等,。

    塑料手提電腦噴涂廠的塑料漆噴涂車間噴涂設備可分人工噴涂線,、自動往復式噴涂線、地軌噴涂線、旋涂噴涂線和機械手噴涂線,。手提電腦小塑料配件或小組件一般采用人工噴涂,、自動往復式噴涂或機械手噴涂。

    上蓋及中蓋等大件塑料件,，大多采用自動噴涂,。

    自動噴涂又分自動往復式噴涂、旋涂噴涂,、機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,。面對手提電腦市場的激烈競爭，上游手提電腦設計開發(fā)工程師也攪盡腦

    汁在外殼材質(zhì),、外觀,、功能、色彩上大費心思,。除了塑料材質(zhì)外,，其它材料也時時更新。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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