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。隨著互聯網技術和多媒體技術的空前發展與大量應用，現今，計算機已經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；燃燒會產生石油的氣味，黏著和印刷作業較困難；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定，加工時的氧化率較低；耐沖擊性較高；屬于無毒物質，具有耐弱酸性；具有耐高電壓性，適用于絕緣類產品；對有機溶劑的抵抗性較弱；耐彎曲疲勞強度較差，易產生應力開裂現象；熱封性不良，不耐堿、酮、芳香族溶劑，在很多有機溶劑中產生膨脹，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合導致。

    流痕：模腔內流入熔融的塑料后，以流道為中心而發生的表面不同的粗壯線條色調現象，一般系由不當的溫度和加壓所致。

    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品表面出現凹陷的現象，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，表面上顯現出黑色點狀的現象。

    白化/打白：成型時因原材料上發生沖擊或部件脫離時因其它部位干涉及發生應力而導致局部出現發白的現象。

    雜質/異常物：材料中混入異常物質顯現于表面或制品表面出現沾污現象。

    龜裂/開裂：因內部應力或外部沖擊等發生的裂碎現象。

    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材料未完全充填的注塑現象。

    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的現象。

    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象。

    氣泡/空洞：在較厚的注塑成型件內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象。

    銀紋：在注塑成型品的表面出現的銀色條紋，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的類似脫漆的現象。

    拖拉印：部件從模具脫出時產生的拖拉引起的劃痕印的現象。

    氣紋：在注塑成型過程中因誤通氣而發生的變黑的流紋現象。

    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，以避免經噴涂或經烘烤后塑料材質發生龜裂。

    （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。

    （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，根據筆者經驗，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。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）無塵式作業車間，內設封閉式噴房（含烘箱及UV光固化烘箱）；（2）恒溫恒濕，尤其是UV噴房；（3）UV噴房排氣抽氣系統要好，不然固化膜易產生砂點、毛屑、橘皮，流平差，內含氣泡等。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 噴涂標準作業流程（SOP）

    手提電腦噴漆廠在真正量產前，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（工業設計工程師）選用的涂料經幾次

    小量試漆無法達到色彩、外觀要求，以及計算機公司內部漆膜物化性能規范標準時，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范參數。工程部門工程師經過小量試漆與試噴后，得到實際作業參數；結合涂料廠提供的涂料產品技術數據、手提電腦公司的涂膜設計與品檢規范去著手設計制訂噴涂標準作業流程（SOP），作為噴漆量產標準依據。手提電腦外殼上蓋（Top）SOP。

    5 噴涂設備

    針對3C產品的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 結語

    手提電腦使用的塑料涂料正向環保、水性化、無溶劑光固化涂料的方向發展。面對手提電腦市場的激烈競爭，上游手提電腦設計開發工程師也攪盡腦

    汁在外殼材質、外觀、功能、色彩上大費心思。除了塑料材質外，其它材料也時時更新。塑料涂料開發工程師也要不斷創新，以滿足用戶的要求。

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