聚甲醛製件表面處理方法
2023-11-05 08:44:32 4
聚甲醛製件表面處理方法
【專利摘要】本發明公開一種聚甲醛製件表面處理方法，對聚甲醛製件表面粗化處理並破壞表面的結晶區後將粗化處理過的聚甲醛製件表面清洗後浸泡於酸液中進行酸表面處理，在聚甲醛製件表面形成連續的網狀微孔結構；本發明通過機械的粗化方式先對聚甲醛製件進行粗化處理，後利用酸液進行處理，在製件表面形成連續的網狀微孔結構，並通過網狀微孔結構使噴塗層或者電鍍層分子滲入孔中與聚甲醛本體形成一個固連整體，有效改善聚甲醛製品的表面附著性能，提高聚甲醛製品表面與塗料及電鍍材料之間的結合力，擴大聚甲醛的應用領域，延長聚甲醛製品的表面塗層或電鍍層的使用壽命。
【專利說明】聚甲醛製件表面處理方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種可用於聚甲醛製件表面處理方法，該表面處理方法可直接用於聚甲醛製件噴塗/電鍍的前期工藝，適用於對聚甲醛製件表面外觀有較高要求的聚甲醛應用領域，同時也可以解決聚甲醛難以噴塗/電鍍的問題。
【背景技術】
[0002]聚甲醛是一種高熔點、高密度、高結晶性的熱塑性工程塑料。與其他熱塑性工程塑料相比，其強度高，尺寸穩定性好，耐蠕變性、耐疲勞性、耐磨損性、耐化學藥品性和自潤滑性優越，是一類綜合性能非常優秀的熱塑性工程塑料，素有「賽鋼」的美稱，在工程塑料應用中具有不可替代的地位，已被廣泛應用於航空、汽車、精密儀器、電子電器、產業機械和建築等行業。
[0003]由於聚甲醛表面光滑、硬度高，結晶度高，表面極性基團少，表面能低，因此，聚甲醛製品表面塗裝困難；又由於聚甲醛不僅較高的硬度、強度與剛度，同時，聚甲醛製件表面存在結晶區與非結晶區，採用一般的粗化方法僅只能將其表面部分粗化，而並不能全部粗化，繼而導致電鍍過程中鈀活化困難，從而難以電鍍。並且，一般的粗化工藝對聚甲醛表面來說，粗化程度和粗化結構，均不能滿足電鍍或噴塗的需要，影響最終的工藝強度。
[0004]為解決上述問題，出現了將製件進行磨砂處理後在其磨砂表層噴塗一層可溶性水劑風乾後噴塗油漆，再通過移印、貼膜或局部噴塗的方法對噴塗油漆後的賽鋼料進行處理以得到細緻多變的圖案。由於此專利只是將聚甲醛製件表面粗化，然後通過可溶性水劑(中間層)將漆膜附著，並未能夠形成本專利所提到的聚甲醛製件表面所形成的一層網狀孔洞結構；並不是聚甲醛製件與油漆直接附著，工件的表面附著強度較低；同時，由於聚丙烯、二甲苯、異丙醇、正庚烷等有機溶劑作為中間層附著於製件表面，但經烘乾以後，溶劑揮發不僅增加了噴塗過程的生產成本，還會對環境造成較大的不良影響。
[0005]專利申請CN 102409320A公開了一種ABS塑料電鍍前的處理方法，其包括去應力、除油、粗化、中和等；其中粗化是在鉻酸-硫酸體系中直接進行的；由於引入了重金屬離子鉻，這對廢水處理與回收帶來了很大的隱患，同時還可以帶來一系列環保方面的問題；要求Cr03與硫酸的濃度均佔到了中處理液的30%以上，對實驗操作及工作環境要求較高；主要的是，該方法無法應用於聚甲醛表面電鍍或噴塗前處理，所得結果也實現不了發明目的。
[0006]因此需要一種用於聚甲醛電鍍或噴塗前處理的方法，有效改善聚甲醛製品的表面附著性能，提高聚甲醛制 品表面與塗料及電鍍材料之間的結合力，擴大聚甲醛的應用領域，延長聚甲醛製品的表面塗層或電鍍層的使用壽命。
【發明內容】
[0007]有鑑於此，本發明的目的在於提供一種聚甲醛製件表面處理方法，有效改善聚甲醛製品的表面附著性能，提高聚甲醛製品表面與塗料及電鍍材料之間的結合力，擴大聚甲醛的應用領域，延長聚甲醛製品的表面塗層或電鍍層的使用壽命。[0008]本發明的聚甲醛製件表面處理方法，包括下列步驟:
[0009]a.對聚甲醛製件表面粗化處理並破壞表面的結晶區；
[0010]b.將粗化處理過的聚甲醛製件表面清洗後浸泡於酸液中進行酸表面處理，在聚甲醛製件表面形成連續的網狀微孔結構；
[0011]c.酸表面處理後清水清洗並乾燥。
[0012]進一步，步驟a中，粗化處理的方式為噴砂處理，噴砂處理後在聚甲醛製件表面形成粗化層，粗化層的厚度為500nm — 500um ；
[0013]進一步，步驟b中，酸液為硫酸、鹽酸或硫酸與鹽酸的混合溶液，濃度為10%_30% ；
[0014]進一步，酸液為硫酸與鹽酸的混合溶液，按質量百分比硫酸10.1%—30.6%,鹽酸
0.5% — 1.4%，餘量的水；
[0015]進一步，步驟b中，酸表面處理的時間為5min — 30min，溫度為25°C—60°C ；
[0016]進一步，步驟b中，酸表面處理的時間為18min，溫度為40°C ；
[0017]進一步，步驟b中，網狀微孔結構的孔徑為IOOnm—IOum,微孔深度為500nm—50um ；
[0018]進一步，步驟a中，噴砂處理的噴砂沙粒的目數為45-150目，噴砂處理時間為5s-20so
[0019]本發明的有益效果:本發`明的聚甲醛製件表面處理方法，通過機械的粗化方式先對聚甲醛製件進行粗化處理，後利用酸液進行處理，在製件表面形成連續的網狀微孔結構，並通過網狀微孔結構使噴塗層或者電鍍層分子滲入孔中與聚甲醛本體形成一個固連整體，有效改善聚甲醛製品的表面附著性能，提高聚甲醛製品表面與塗料及電鍍材料之間的結合力，擴大聚甲醛的應用領域，延長聚甲醛製品的表面塗層或電鍍層的使用壽命。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]下面結合附圖對本發明進行進一步說明；
[0021]圖1為本發明的方法處理後的聚甲醛製件表面照片。
【具體實施方式】
[0022]本實施例的聚甲醛製件表面處理方法，包括下列步驟:
[0023]a.對聚甲醛製件表面粗化處理並破壞表面的結晶區；在粗化處理前進行必要的清洗潔淨，粗化處理可採用噴砂、刻蝕、電暈等機械處理方式，在此不再贅述，優選的為噴砂處理；
[0024]b.將粗化處理過的聚甲醛製件表面清洗後浸泡於酸液中進行酸表面處理，在聚甲醛製件表面形成連續的網狀微孔結構，如圖1所示；聚甲醛本身是一種結晶度很高的材料，與其他材料不同的是儘管其結晶度很高，但其表面仍存在結晶區與非結晶區，粗化處理與酸處理相結合，並為酸處理提供基層，即其表面形成了一層均勻的凹坑，根據所選砂粒粒徑的不同(目數)，其凹坑的深度略有差異並在一定範圍內可控；破壞了製件表面的結晶區，與酸溶液作用形成網狀微孔結構，同時由於凹坑的存在，增加了製件表面的表面積，在酸的作用下，可以使其凹坑的內表面形成立體的網狀結構層，更有利於塗層或電鍍金屬離子的附著；[0025]c.酸表面處理後清水清洗並乾燥。
[0026]本實施例中，步驟a中，粗化處理的方式為噴砂處理，噴砂處理後在聚甲醛製件表面形成粗化層，粗化層的厚度為500nm—500um ;通過對噴砂的砂粒粒度以及噴砂時間和噴砂強度進行控制，實現對粗化層厚度的控制，該厚度利於網狀微孔結構的形成並不影響製件本身的機械強度。
[0027]本實施例中，步驟b中，酸液為硫酸、鹽酸或硫酸與鹽酸的混合溶液，濃度為10%-30%;容易獲得並且成本較低，該濃度範圍不會對聚甲醛造成嚴重損壞且易於形成期望的表面特徵。
[0028]本實施例中，酸液為硫酸與鹽酸的混合溶液，按質量百分比硫酸10.1%—30.6%,鹽酸0.5% — 1.4%，餘量的水；此處所選用硫酸，鹽酸為市售的濃硫酸與濃鹽酸，其純度分別為98%與37% ;採用硫酸和鹽酸的混合溶液且該比例的混合，將二種酸的特點進行中和，配合以適當的處理時間和處理溫度，適用於粗化處理的聚甲醛製件表面。
[0029]本實施例中，步驟b中，酸表面處理的時間為5min — 30min，溫度為25°C — 60°C ；適宜的處理時間和處理溫度並結合合適的酸配比可有效控制網狀微孔結構的大小和深度，並不至於不可控或出現局部機械性能的損失。
[0030]本實施例中，步驟b中，酸表面處理的時間為18min，溫度為40°C;本實施例的溫度和時間適用於前述範圍的酸配比，利用合理的處理時間，較好的控制網狀微孔結構，噴塗的塗層和電鍍的鍍層最終強度較高。 [0031]本實施例中，步驟b中，網狀微孔結構的孔徑為IOOnm — 10um，微孔深度為500nm—50um;合理配合噴砂以及酸處理的各項參數在上述範圍，所的孔徑以及孔深均為可控，此處的孔徑為同一孔的最大尺寸。
[0032]本實施例中，步驟a中，噴砂處理的噴砂沙粒的目數為45-150目，噴砂處理時間為5s-20s ;本實施例的噴砂參數能夠獲得合適的製件表面特徵，適合於後期的酸處理，為噴塗或電鍍打下較好的基礎。
[0033]以下為本發明的聚甲醛樹脂聚合物的製備實施例和比較例:
[0034]實施例一
[0035]本發明的聚甲醛製件表面處理方法，包括下列步驟:
[0036]a.對聚甲醛製件表面利用噴砂粗化處理並破壞表面的結晶區，噴砂沙粒的目數為45目，處理時間為20秒；檢測後，粗化層的厚度為570nm — 859nm ；
[0037]b.將粗化處理過的聚甲醛製件表面清洗後浸泡於酸液中進行酸表面處理，酸液為30%硫酸溶液，35°C條件下浸泡30min，在聚甲醛製件表面形成連續的網狀微孔結構；網狀微孔結構的孔徑為897nm — 10um，微孔深度為15um — 50um ；
[0038]c.酸表面處理後清水清洗並乾燥；
[0039]選用油漆為氨基類油漆進行噴塗處理後在140°C進行高溫固化40min，待漆膜乾燥後自然冷卻，測試其製件本身機械性能以及與漆膜的附著力情況(見表1和表2)。
[0040]實施例二
[0041]本發明的聚甲醛製件表面處理方法，包括下列步驟:
[0042]a.對聚甲醛製件表面利用噴砂粗化處理並破壞表面的結晶區，噴砂沙粒的目數為80目，處理時間為20秒；檢測後，粗化層的厚度為715nm—150um ；[0043]b.將粗化處理過的聚甲醛製件表面清洗後浸泡於酸液中進行酸表面處理，酸液為30%鹽酸溶液，50°C條件下浸泡30min，在聚甲醛製件表面形成連續的網狀微孔結構；網狀微孔結構的孔徑為565nm—995nm,微孔深度為995nm—17um ；
[0044]c.酸表面處理後清水清洗並乾燥；
[0045]選用油漆為氨基類油漆進行噴塗處理後在140°C進行高溫固化40min，待漆膜乾燥後自然冷卻，測試其製件本身機械性能以及與漆膜的附著力情況(見表1和表2)。
[0046]實施例三
[0047]本發明的聚甲醛製件表面處理方法，包括下列步驟:
[0048]a.對聚甲醛製件表面利用噴砂粗化處理並破壞表面的結晶區，噴砂沙粒的目數為45目，處理時間為10秒；檢測後，粗化層的厚度為550nm — 795nm ；
[0049]b.將粗化處理過的聚甲醛製件表面清洗後浸泡於酸液中進行酸表面處理，酸液為15%鹽酸溶液，30°C條件下浸泡30min，在聚甲醛製件表面形成連續的網狀微孔結構；網狀微孔結構的孔徑為320nm — 798nm，微孔深度為685nm — 955nm ；
[0050]c.酸表面處理後清水清洗並乾燥；
[0051]選用油漆為氨基類油漆進行噴塗處理後在140°C進行高溫固化40min，待漆膜乾燥後自然冷卻，測試其製件本身機械性能以及與漆膜的附著力情況(見表1和表2)。
[0052]實施例四
[0053]本發明的聚甲醛製件表面處理方法，包括下列步驟:`[0054]a.對聚甲醛製件表面利用噴砂粗化處理並破壞表面的結晶區，噴砂沙粒的目數為80目，處理時間為15秒；檢測後，粗化層的厚度為705nm — 120um ；
[0055]b.將粗化處理過的聚甲醛製件表面清洗後浸泡於酸液中進行酸表面處理，酸液為10%鹽酸溶液，30°C條件下浸泡30min，在聚甲醛製件表面形成連續的網狀微孔結構；網狀微孔結構的孔徑為102nm — 714nm，微孔深度為498nm — 985nm ；
[0056]c.酸表面處理後清水清洗並乾燥；
[0057]選用油漆為氨基類油漆進行噴塗處理後在140°C進行高溫固化40min，待漆膜乾燥後自然冷卻，測試其製件本身機械性能以及與漆膜的附著力情況(見表1和表2)。
[0058]實施例五
[0059]本發明的聚甲醛製件表面處理方法，包括下列步驟:
[0060]a.對聚甲醛製件表面利用噴砂粗化處理並破壞表面的結晶區，噴砂沙粒的目數為45目，處理時間為5秒；檢測後,粗化層的厚度為499nm—698nm ；
[0061]b.將粗化處理過的聚甲醛製件表面清洗後浸泡於酸液中進行酸表面處理，酸液按質量百分比:硫酸30.6%，鹽酸1.4%，水68%，此處所選用硫酸，鹽酸為市售的濃硫酸與濃鹽酸，其純度分別為98%與37% ;30°C條件下浸泡15min，在聚甲醛製件表面形成連續的網狀微孔結構；網狀微孔結構的孔徑為721nm—3um,微孔深度為995nm—37um ；
[0062]c.酸表面處理後清水清洗並乾燥；
[0063]選用油漆為氨基類油漆進行噴塗處理後在140°C進行高溫固化40min，待漆膜乾燥後自然冷卻，測試其製件本身機械性能以及與漆膜的附著力情況(見表1和表2)。
[0064]實施例六
[0065]本發明的聚甲醛製件表面處理方法，包括下列步驟:[0066]a.對聚甲醛製件表面利用噴砂粗化處理並破壞表面的結晶區，噴砂沙粒的目數為150目，處理時間為20秒；檢測後，粗化層的厚度為119um — 502um ；
[0067]b.將粗化處理過的聚甲醛製件表面清洗後浸泡於酸液中進行酸表面處理，酸液按質量百分比:硫酸10.1%，鹽酸0.5%，水89.4%，45°C條件下浸泡15min，在聚甲醛製件表面形成連續的網狀微孔結構；
[0068]c.酸表面處理後清水清洗並乾燥；網狀微孔結構的孔徑為597nm — 998nm，微孔深度為 438nm—885nm ；
[0069]選用油漆為氨基類油漆進行噴塗處理後在140°C進行高溫固化40min，待漆膜乾燥後自然冷卻，測試其製件本身機械性能以及與漆膜的附著力情況(見表1和表2)。
[0070]下列為比較例:
[0071]比較例一
[0072]將注塑好的聚甲醛製件進行噴砂處理，選擇噴砂沙粒的目數為60目，處理時間為lmin，之後用水清洗烘乾後將製件進行表面噴塗處理，選用油漆為氨基類油漆；之後在140°C進行高溫固化40min，待漆膜乾燥後自然冷卻，測試其製件本身機械性能以及與漆膜的附著力情況(見表1和表2)。
[0073]比較例二
[0074]將注塑好的聚甲醛製件清洗，去除製件表面的雜質，將製件放入硫酸和鹽酸的混合溶液中(硫酸:鹽酸:水=25%:5%:70%)在45°C下浸泡15min ;用水清洗烘乾後將製件進行表面噴塗處理，選用油漆為氨基類油漆；之後在140°C進行高溫固化40min，待漆膜乾燥後自然冷卻，測試其製件本身機械性能以及與漆膜的附著力情況(見表1和表2)。
[0075]比較例三`
[0076]將注塑好的聚甲醛製件清洗，去除製件表面的雜質；將製件進行表面噴塗處理，選用油漆為氨基類油漆；之後在140°C進行高溫固化40min，待漆膜乾燥後自然冷卻，測試其製件本身機械性能以及與漆膜的附著力情況(見表1和表2)。
[0077]將以上實施方案中所得到的聚甲醛製件進行力學性能測試，其測試標準、樣片規格及測試數據如下所示:
[0078]表1經處理後的聚甲醛樣片力學性能測試數據表
測試項目~拉伸強度斷裂伸長率I彎曲強度I彎曲模量I缺□衝擊強
__(MPa) (%)__(MPa)__(MPa)度(KJ/m2)
_檢測標準 _ ISO 527ISO 527 " ISO 178 ~ ISO 178ISO 179 —
_實施例一 5529 " 90 — 26005.0 一
_ 實施例二 — 5428 " 88 — 26005.0 —
實施例三—5530 " 85 — 25504.9—
實施例四 _ 54_ 30 — 85 — 25504.8 一
3施例五—54"29 ~84 ~25805.0
_實施例六 5328 _ 86 — 25504.8 一
飛匕較例一 —5730 " 88 — 26005.2 一
-比較例二 —5730 — 90 — 26005.4 —
-比較例三 I 58I 31 I 90 丨 26005.5
[0080]針對以上所實施方案中所得到的聚甲醛製件，通過噴塗油漆依據國家標準GB/T9286-1998對製件與漆膜的附著力進行測試
[0081]表2經處理後的聚甲醛樣片附著力測試
[0082]
【權利要求】
1.一種聚甲醛製件表面處理方法，其特徵在於:包括下列步驟: a.對聚甲醛製件表面粗化處理，破壞表面的結晶區； b.將粗化處理過的聚甲醛製件表面清洗後浸泡於酸液中進行酸表面處理，在聚甲醛製件表面形成連續的網狀微孔結構； c.酸表面處理後清水清洗並乾燥。
2.根據權利要求1所述的聚甲醛製件表面處理方法，其特徵在於:步驟a中，粗化處理的方式為噴砂處理，噴砂處理後在聚甲醛製件表面形成粗化層，粗化層的厚度為500nm—500umo
3.根據權利要求2所述的聚甲醛製件表面處理方法，其特徵在於:步驟b中，酸液為硫酸、鹽酸或硫酸與鹽酸的混合溶液，濃度為10%-30%。
4.根據權利要求3所述的聚甲醛製件表面處理方法，其特徵在於:酸液為硫酸與鹽酸的混合溶液，按質量百分比硫酸10.1%—30.6%，鹽酸0.5% — 1.4%，餘量的水。
5.根據權利要求4所述的聚甲醛製件表面處理方法，其特徵在於:步驟b中，酸表面處理的時間為5min — 30min，溫度為25°C—60°C。
6.根據權利要求5所述的聚甲醛製件表面處理方法，其特徵在於:步驟b中，酸表面處理的時間為18min，溫度為40°C。
7.根據權利要求6所述的聚甲醛製件表面處理方法，其特徵在於:步驟b中，網狀微孔結構的孔徑為IOOnm—IOum,微孔深度為500nm—50um。
8.根據權利要求4所述的聚甲醛製件表面處理方法，其特徵在於:步驟a中，噴砂處理的噴砂沙粒的目數為45-150目，噴砂處理時間為5s-20s。
【文檔編號】B05D3/10GK103757677SQ201310624744
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2013年11月29日 優先權日:2013年11月29日
【發明者】陳浩, 張紅偉, 樊鈸 申請人:雲南雲天化股份有限公司