Revestimiento con vacío UV + PVD para productos plásticos: una guía completa para la selección de agentes de tratamiento, composición de pintura UV y proceso de pulverización

En industrias como la electrónica de consumo, los electrodomésticos y los interiores de los automóviles, la demanda de decoración metalizada de productos de plástico está creciendo cada vez más. The combined process of UV coating and PVD (Physical Vapor Deposition) vacuum coating has become the mainstream solution for plastic surface metallization due to its advantages of environmental friendlinessEl núcleo de este proceso radica en la selección de agentes de tratamiento basados en las características de los materiales plásticos,que regula con precisión la composición de la pintura metálica UVSólo a través de la sinergia de estos tres elementos se puede lograr una fuerte adhesión entre el recubrimiento y el sustrato, una apariencia metálica perfecta,y se logra una excelente durabilidad.

I. Agentes de tratamiento y sus nombres químicos para diferentes materiales plásticos

Las diferencias en la polaridad superficial y la cristalinidad de los materiales plásticos afectan directamente a la adhesión de los recubrimientos PVD. Se requieren agentes de pretratamiento específicos para mejorar las propiedades superficiales.Basado en la dificultad de adhesiónLos materiales plásticos se pueden dividir en dos categorías: sustratos de fácil adherencia y substratos de difícil adherencia.

(I) Substrato fácilmente adhesivo: no se requieren agentes de tratamiento especiales

Las aleaciones ABS, PC y ABS+PC son los plásticos de fácil adherencia más utilizados para el recubrimiento PVD. Estos materiales tienen polaridad superficial moderada,y los grupos polares en sus estructuras moleculares (como los grupos nitrílicos en ABS y los grupos carbonatos en PC) pueden formar una buena unión con los recubrimientos convencionales a base de disolventesEn la producción real, solo se necesita etanol o isopropanol para la limpieza de la superficie para eliminar el aceite, el polvo y no se requieren agentes de tratamiento especiales adicionales.Las formulaciones de primeras UV regulares pueden lograr una adhesión estable.

(II) Substratos difíciles de adherir: agentes de tratamiento especial y sus composiciones químicas

Materiales como el PP, el PET, el PA (nylon),y PC reforzados con fibra de vidrio requieren una modificación de la superficie con agentes de tratamiento especiales (primers) para garantizar la adhesión del revestimiento PVD debido a su baja tensión superficial, de alta cristalinidad, o grupos inertes.

1.PP (polipropileno): Como plástico típico no polar con una polaridad superficial extremadamente baja, requiere el uso deAgente especial para el tratamiento del polímero de PP clorado(nombre químico: Solución de resina de polipropileno clorado) Su composición química es el polipropileno clorado como sustancia principal de formación de película,con un contenido de nitrato de sodio superior o igual a 10%, pero no superior a 10% en pesoMejora la polaridad y la rugosidad de la superficie de PP para construir un puente de unión entre el primer y el sustrato.líquido ligeramente amarillo con una densidad de 0.87 g/cm3 y punto de inflamación de aproximadamente 6,3 °C, adecuado para el pretratamiento con vacío de las carcasas de electrodomésticos, piezas de plástico de productos informáticos, etc.

2.PET (tereftalato de polietileno): Con una superficie lisa y alta cristalinidad, requierePromotor de adhesión a base de poliuretanoSu principal componente es un prepolímero de poliuretano modificado con poliéster, combinado con disolventes cetónicos (como la acetona),que puede formar una película reactiva en la superficie del PET para aumentar la resistencia de adhesión del primer UV posterior.

3.PA (nylon): Debido a la presencia de enlaces amidas en su estructura molecular, es propenso a la absorción de agua, lo que conduce a una disminución de la adhesión del revestimiento.Agente de tratamiento de poliamida epoxi modificadaLos grupos epoxi de este agente de tratamiento pueden reaccionar químicamente con los grupos amino en la superficie del PA para formar enlaces químicos.con un efecto a prueba de humedad para garantizar la estabilidad del recubrimiento.

4.PC reforzado con fibra de vidrio: La adición de fibra de vidrio reduce la adhesión superficial del material, lo que requiereAgente de acrílico modificado para el tratamiento del acrílico con agente de acoplamiento silano(nombre químico: Agente de tratamiento de resina acrílica modificada con γ-aminopropiltrietoxicilano).Los grupos alkoxínicos del agente de acoplamiento silano hidrolizan y se unen con los grupos hidroxilo en la superficie de la fibra de vidrio, mientras que la resina acrílica es compatible con el primer UV, formando un sistema de unión estable "agente de tratamiento de sustrato-primer".

II. Composición del núcleo de la pintura UV para diferentes colores metálicos

El núcleo de la pintura metálica UV es lograr una textura metálica a través de la disposición orientada de pigmentos metálicos,combinado con un sistema de resina curable por UV para garantizar las propiedades mecánicas y la resistencia al clima del recubrimientoLa diferencia de composición entre los diferentes colores metálicos radica principalmente en el tipo y la proporción de pigmentos metálicos, mientras que el sistema de resinas se basa principalmente en acrilatos.Las composiciones específicas son las siguientes::

(I) Pintura UV plateada

La pintura UV plateada es el revestimiento metálico más utilizado, con componentes centrales depolvo de aluminio en escamas(pigmento) yOligómeros/monómeros de acrilatoEl polvo de aluminio tiene un tamaño de partícula de 10-30 μm y una estructura escamosa, que representa el 8,6%-12% del contenido sólido.Forma un brillo metálico plateado al reflejar la luz a través de una disposición orientadaEl sistema de resina incluye oligómeros de acrilato de poliuretano y monómeros de triacrilato de trimetilolpropano (TMPTA),combinado con fotoiniciadores a base de óxido de acilfosfina (TPO) (para resolver el efecto de blindaje de los pigmentos metálicos sobre la luz UV de longitud de onda corta), complementado con aditivos tales como niveladores y antioxidantes.con un contenido de sólido de construcción de aproximadamente el 38% y una viscosidad de 15 mPa.s (25 °C).

(II) Pintura UV dorada

El pigmento de la pintura UV dorada esPolvo de aleación de cobre-zinco(comúnmente conocido como polvo de oro), y el aglutinante es similar al de la pintura UV plateada.un contenido de zinc del 8% al 12% produce un color dorado rojizoEl contenido de zinc entre el 20% y el 30% da como resultado un color dorado verdoso, y la proporción intermedia da un color dorado rojizo-verde.el polvo de oro tiene un tamaño de partícula de 800 mallas y está revestido en la superficie con un tensioactivo para mejorar la compatibilidad con la resinaEl sistema de resina utiliza resina acrílica/poliuretano de alta transparencia para garantizar que el brillo metálico del polvo de oro no se oculte,y absorbedores UV se añaden para mejorar la resistencia al clima y evitar la decoloración después de un uso prolongado.

(III) Pintura UV de armas de fuego

Usos de pintura UV para armas de fuego (color metálico gris oscuro)Pigmentos compuestos de polvo de níquel y de polvo de grafito, con una composición química de polvo de níquel (tamaño de partícula 20-40μm) y polvo de grafito (tamaño de partícula 5-10μm) en una relación de masa de aproximadamente 3:1El sistema de resina selecciona oligómeros de acrilato epoxi, que presentan tanto dureza como adhesión.El fotoiniciador es un sistema compuesto de acetofenona y TPO para garantizar el curado profundo del revestimientoEsta formulación forma un efecto de pistola tranquilo a través de la reflexión metálica del polvo de níquel y la absorción de la luz del polvo de grafito, adecuado para piezas decorativas de alta gama.

III. Proceso de pulverización UV para revestimiento UV + PVD con vacío

La fumigación UV es un eslabón clave que conecta el pretratamiento de plásticos y el recubrimiento PVD.Se requiere un control estricto de los parámetros de construcción y las etapas del proceso para garantizar la calidad del revestimiento y los efectos posteriores del revestimiento.El proceso completo incluye cuatro etapas: pretratamiento, fumigación, nivelación y curado, según se detalla a continuación:

(I) Etapa de pretratamiento

1.Limpieza del sustrato: Se utiliza un limpiador ultrasónico con etanol o isopropanol como medio de limpieza para eliminar los residuos de aceite, polvo y agentes liberadores de moho de la superficie del plástico.y la temperatura está controlada a unos 40°C.

2.Revestimiento con agente de tratamiento: Para los sustratos difíciles de adherir, se pulveriza un agente de tratamiento especial con una pistola de pulverización electrostática con una cantidad de recubrimiento de 8-10 g/En m2y un espesor de película de 3-5 μm. Después de la pulverización, se realiza un secado infrarrojo a 50-60 °C durante 3-5 minutos para garantizar la evaporación completa del disolvente.

(II) Pulverización de primeras UV

1.Parámetros del revestimiento: Se selecciona un primer UV PVD especial con un contenido sólido del 40% al 55%, una viscosidad de 10-12s (taza NK-2#, 25°C) y disolventes compuestos principalmente de cetonas y ésteres.

2.Operación de pulverización: Se utiliza una pistola de pulverización recíproca con una presión de pulverización de 0,3-0,5 MPa y a una distancia de 15-20 cm de la pieza de trabajo.En m2y un espesor de película objetivo de 15-25 μm.

3.Tratamiento de nivelación: Después de rociar, colocar la pieza en una sala de nivelación durante 5-8 minutos a temperatura ambiente o nivelación infrarroja a 60°C durante 3 minutos para eliminar las marcas de rociado y garantizar un revestimiento suave.

4.Curado por rayos UV: Se utiliza una máquina de curado con lámpara de mercurio con una energía de curado de 400-800mj/cm2.

(III) Pulverización UV en la capa media (opcional)

Para los productos que requieren una rugosidad superficial alta, se necesita un proceso de capa media UV adicional. La capa media tiene un contenido sólido del 15% al 30% y utiliza disolventes de alta volatilidad.el espesor de la película es de 5-8 μmDespués del secado por infrarrojos a 50-70°C durante 3-5 minutos, se realiza el curado UV a una energía de 300-500mj/cm2 para cubrir pequeños defectos y mejorar la planitud de la superficie.

(IV) Pulverización de pintura metálica UV

1.Preparación del revestimiento: Antes de usar, se debe agitar completamente la pintura metálica UV para garantizar una dispersión uniforme de los pigmentos metálicos.

2.Parámetros de pulverización: La pulverización a baja presión se adopta con una presión de 0,2-0,3 MPa y una cantidad de recubrimiento de 15-20 g/l.En m2Aplique 2-3 capas delgadas para evitar la flacidez.

3.Nivelación y curado: Después de la pulverización, nivelar durante 3-5 minutos, luego realizar un curado UV con una energía de 500-800mj/cm2 para garantizar el curado completo del revestimiento y una buena disposición orientada de los pigmentos metálicos.

(V) Pulverización de la capa superior UV (recubrimiento protector)

Como recubrimiento protector final, la capa superior UV debe tener resistencia al desgaste, resistencia química y brillo.Se selecciona una capa transparente UV de alta transparencia con un contenido sólido del 45% al 60% y un grosor de película de 15-40 μm.Después de la fumigación, se realiza una nivelación infrarroja a 60°C durante 5-8 minutos, seguida de un curado UV a una energía de 600-1200mj/cm2.y cumplir los requisitos del ensayo de resistencia al agua hirviendo (80°C), 60 minutos) y prueba de resistencia a la humedad (80°C, 96 horas, humedad relativa del 95%).