Plastik Ürünler için UV + PVD Vakum Kaplama: İşlem Ajanı Seçimi, UV Boya Bileşimi ve Püskürtme Sürecine Dair Kapsamlı Bir Kılavuz

Tüketici elektroniği, ev aletleri ve otomotiv iç mekanları gibi sektörlerde, plastik ürünlerin metalize dekorasyonuna olan talep giderek artmaktadır. UV kaplama ve PVD (Fiziksel Buhar Biriktirme) vakum kaplama kombinasyonu, çevre dostu, yüksek verimlilik ve güçlü metalik doku avantajları nedeniyle plastik yüzey metalizasyonu için ana akım çözüm haline gelmiştir. Bu sürecin özü, plastik malzemelerin özelliklerine göre işlem ajanlarının seçilmesi, UV metalik boyanın bileşiminin hassas bir şekilde düzenlenmesi ve standart püskürtme prosedürlerinin sıkı bir şekilde takip edilmesidir. Ancak bu üç unsurun sinerjisi sayesinde kaplama ile yüzey arasında güçlü yapışma, mükemmel bir metalik görünüm ve mükemmel dayanıklılık elde edilebilir.

I. Farklı Plastik Malzemeler için İşlem Ajanları ve Kimyasal İsimleri

Plastik malzemelerin yüzey polaritesi ve kristalinitesindeki farklılıklar, PVD kaplamaların yapışmasını doğrudan etkiler. Yüzey özelliklerini iyileştirmek için hedeflenmiş ön işlem ajanları gereklidir. Yapışma zorluğuna göre plastikler iki kategoriye ayrılabilir: kolay yapışan yüzeyler ve zor yapışan yüzeyler. İşlem ajanlarının ve kimyasal bileşimlerinin seçimi aşağıdaki gibidir:

(I) Kolay Yapışan Yüzeyler: Özel İşlem Ajanlarına Gerek Yoktur

ABS, PC ve ABS+PC alaşımları, PVD kaplama için en sık kullanılan kolay yapışan plastiklerdir. Bu malzemeler orta düzeyde yüzey polaritesine sahiptir ve moleküler yapılarındaki polar gruplar (ABS'deki nitril grupları ve PC'deki karbonat grupları gibi) geleneksel solvent bazlı kaplamalarla iyi bir bağ oluşturabilir. Gerçek üretimde, yağ, toz ve kalıntıları gidermek için yüzey temizliği için sadece etanol veya izopropanol yeterlidir ve ek özel işlem ajanlarına gerek yoktur. Düzenli UV astar formülasyonları, kararlı yapışma sağlayabilir.

(II) Zor Yapışan Yüzeyler: Özel İşlem Ajanları ve Kimyasal Bileşimleri

PP, PET, PA (naylon) ve cam elyaf takviyeli PC gibi malzemeler, düşük yüzey gerilimleri, yüksek kristaliniteleri veya inert grupları nedeniyle PVD kaplama yapışmasını sağlamak için özel işlem ajanları (Astarlar) ile yüzey modifikasyonu gerektirir.

1. PP (Polipropilen): Tipik bir polar olmayan plastik olarak, son derece düşük yüzey polaritesine sahiptir, bu nedenle özel klorlu PP polimer işlem ajanı (kimyasal adı: Klorlu Polipropilen Reçine Çözeltisi) kullanılması gerekir. Kimyasal bileşimi, klorlu polipropileni ana film oluşturan madde olarak alır, etil asetat ve toluen gibi karışık solventlerle desteklenir. Astar ile yüzey arasında bir bağ köprüsü oluşturmak için PP yüzeyinin polaritesini ve pürüzlülüğünü iyileştirir. Bu işlem ajanı, 0,87g/cm³ yoğunluğa ve yaklaşık 6,3℃ parlama noktasına sahip, şeffaf, hafif sarımsı bir sıvı olarak görünür, ev aletleri kasaları, BT ürünü plastik parçaları vb. vakum kaplama ön işlemi için uygundur.

2. PET (Polietilen Tereftalat): Pürüzsüz bir yüzeye ve yüksek kristaliniteye sahip olduğundan, poliüretan bazlı yapışma promotörü (kimyasal adı: Polyester Modifiye Poliüretan Reçine İşlem Ajanı) gerektirir. Ana bileşeni, keton solventleri (aseton gibi) ile birleştirilmiş, polyester modifiye bir poliüretan prepolimerdir ve PET yüzeyinde sonraki UV astarının yapışma gücünü artırmak için reaktif bir film oluşturabilir.

3. PA (Naylon): Moleküler yapısında amid bağlarının bulunması nedeniyle, su emilimine yatkındır ve bu da kaplama yapışmasının azalmasına yol açar. epoksi modifiye poliamid işlem ajanı (kimyasal adı: Epoksi Uçlu Poliamid Reçine Çözeltisi) gerektirir. Bu işlem ajanındaki epoksi grupları, kimyasal bağ oluşturmak için PA yüzeyindeki amino grupları ile kimyasal olarak reaksiyona girebilirken, aynı zamanda kaplama stabilitesini sağlamak için neme dayanıklı bir etkiye sahiptir.

4. Cam Elyaf Takviyeli PC: Cam elyaf eklenmesi, malzemenin yüzey yapışmasını azaltır ve silan bağlama ajanı modifiye akrilik işlem ajanı (kimyasal adı: γ-Aminopropiltrietoksisilan Modifiye Akrilik Reçine İşlem Ajanı) gerektirir. Silan bağlama ajanının alkoksi grupları hidrolize olur ve cam elyaf yüzeyindeki hidroksil grupları ile bağlanırken, akrilik reçine UV astarı ile uyumludur ve kararlı bir "yüzey-işlem ajanı-astar" bağlama sistemi oluşturur.

II. Farklı Metalik Renkler için UV Boyanın Temel Bileşimi

UV metalik boyanın özü, metalik pigmentlerin yönlendirilmiş düzenlemesi yoluyla metalik bir doku elde etmek, kaplamanın mekanik özelliklerini ve hava direncini sağlamak için bir UV kürlenebilir reçine sistemi ile birleştirilmesidir. Farklı metalik renkler arasındaki bileşimdeki farklılık, esas olarak metalik pigmentlerin türü ve oranıyla ilgilidir, reçine sistemi ise esas olarak akrilatlara dayanır. Spesifik bileşimler aşağıdaki gibidir:

(I) Gümüş UV Boya

Gümüş UV boya, en yaygın kullanılan metalik kaplamadır ve pul pul alüminyum tozu (pigment) ve akrilat oligomerleri/monomerleri (bağlayıcı) temel bileşenlerine sahiptir. Alüminyum tozu, 10-30μm parçacık boyutuna ve pul pul bir yapıya sahiptir ve katı içeriğin %8,6-%12'sini oluşturur. Yönlendirilmiş düzenleme yoluyla ışığı yansıtarak gümüş metalik bir parlaklık oluşturur. Reçine sistemi, poliüretan akrilat oligomerleri ve trimetilolpropan triakrilat (TMPTA) monomerleri, asilfosfin oksit (TPO) bazlı foto başlatıcılarla (metalik pigmentlerin kısa dalga boylu UV ışığı üzerindeki koruyucu etkisini çözmek için) birleştirilir, tesviye ajanları ve antioksidanlar gibi katkı maddeleri ile desteklenir. Solvent, yüksek uçuculuğa sahip bir keton veya ester solventtir, yaklaşık %38'lik bir yapı katı içeriğine ve 15mPa.s (25℃) viskoziteye sahiptir.

(II) Altın UV Boya

Altın UV boyanın pigmenti bakır-çinko alaşım tozu (yaygın olarak altın tozu olarak bilinir) ve bağlayıcı, gümüş UV boyaya benzerdir. Altın tozunun rengi, bakır-çinko oranına göre belirlenir: %8-%12 çinko içeriği kırmızımsı altın rengi, %20-%30 çinko içeriği yeşilimsi altın rengi verir ve ara oran kırmızımsı-yeşil altın rengi verir. Pratik formülasyonlarda, altın tozu 800 mesh parçacık boyutuna sahiptir ve reçine ile uyumluluğu artırmak için bir yüzey aktif madde ile kaplanmıştır ve katı içeriğin %10-%15'ini oluşturur. Reçine sistemi, altın tozunun metalik parlaklığının gizlenmemesini sağlamak için yüksek şeffaflığa sahip akrilik/poliüretan reçine kullanır ve uzun süreli kullanımdan sonra renk bozulmasını önlemek için UV emiciler eklenir.

(III) Kurşuni UV Boya

Kurşuni (koyu gri metalik renk) UV boya, nikel tozu ve grafit tozu kompozit pigmentlerikullanır ve kimyasal bileşimi, yaklaşık 3:1 kütle oranında nikel tozu (parçacık boyutu 20-40μm) ve grafit tozu (parçacık boyutu 5-10μm) olup, katı içeriğin toplam %12-%18'ini oluşturur. Reçine sistemi, hem sertliğe hem de yapışmaya sahip epoksi akrilat oligomerleri seçer. Foto başlatıcı, kaplamanın derin kürlenmesini sağlamak için aseto fenon ve TPO'nun bir kompozit sistemidir. Bu formülasyon, nikel tozunun metalik yansıması ve grafit tozunun ışık emilimi yoluyla sakin bir kurşuni etki oluşturur ve üst düzey dekoratif parçalar için uygundur.

III. UV + PVD Vakum Kaplama için UV Püskürtme Süreci

UV püskürtme, plastik ön işlem ve PVD kaplamayı birbirine bağlayan önemli bir bağlantıdır. Kaplama kalitesini ve sonraki kaplama etkilerini sağlamak için yapı parametrelerinin ve işlem adımlarının sıkı bir şekilde kontrol edilmesi gerekir. Tam süreç dört aşamadan oluşur: ön işlem, püskürtme, tesviye ve kürleme, aşağıda ayrıntılı olarak açıklanmıştır:

(I) Ön İşlem Aşaması

1. Yüzey Temizliği: Plastik yüzeyden yağ, toz ve kalıp ayırıcı kalıntılarını gidermek için temizleme ortamı olarak etanol veya izopropanol ile bir ultrasonik temizleyici kullanılır. Temizleme süresi 3-5 dakikadır ve sıcaklık yaklaşık 40℃'de kontrol edilir.

2. İşlem Ajanı Kaplama: Zor yapışan yüzeyler için, 8-10g/ kaplama miktarı ile bir elektrostatik püskürtme tabancası kullanılarak özel bir işlem ajanı püskürtülür.㎡ ve 3-5μm film kalınlığı. Püskürtmeden sonra, solventin tamamen buharlaşmasını sağlamak için 50-60℃'de 3-5 dakika kızılötesi kurutma yapılır.

(II) UV Astar Püskürtme

1. Kaplama Parametreleri: %40-%55 katı içeriğe, 10-12s (NK-2# kap, 25℃) viskoziteye sahip özel bir PVD UV astarı seçilir ve solventler esas olarak ketonlardan ve esterlerden oluşur.

2. Püskürtme İşlemi: 0,3-0,5MPa püskürtme basıncı ve iş parçasına 15-20cm mesafede bir pistonlu püskürtme tabancası kullanılır. 40-50g/ kaplama miktarı ile 1-2 kat eşit olarak uygulayın.㎡ ve 15-25μm hedef film kalınlığı.

3. Tesviye İşlemi: Püskürtmeden sonra, iş parçasını püskürtme izlerini ortadan kaldırmak ve pürüzsüz bir kaplama sağlamak için oda sıcaklığında 5-8 dakika veya 60℃'de 3 dakika kızılötesi tesviye için bir tesviye odasına yerleştirin.

4. UV Kürleme: 400-800mj/cm² kürleme enerjisine sahip bir cıva lambası kürleme makinesi kullanılır. Kürlemeden sonra, kaplama sertliği yapışmadan 2H'nin üzerine çıkar.

(III) UV Orta Kat Püskürtme (İsteğe Bağlı)

Yüksek yüzey pürüzlülüğü gerektiren ürünler için, ek bir UV orta kat işlemine ihtiyaç vardır. Orta kat, %15-%30 katı içeriğe sahiptir ve yüksek uçuculuğa sahip solventler kullanır. Püskürtmeden sonra, film kalınlığı 5-8μm'dir. 50-70℃'de 3-5 dakika kızılötesi kurutmadan sonra, küçük kusurları doldurmak ve yüzey düzlüğünü iyileştirmek için 300-500mj/cm² enerjide UV kürleme yapılır.

(IV) UV Metalik Boya Püskürtme

1. Kaplama Hazırlığı: Metalik pigmentlerin homojen dağılımını sağlamak için kullanmadan önce UV metalik boyayı tamamen karıştırın. Pigment çökelmesini önlemek için az miktarda çökelme önleyici madde eklenebilir.

2. Püskürtme Parametreleri: 0,2-0,3MPa basınç ve 15-20g/ kaplama miktarı ile düşük basınçlı püskürtme uygulanır.㎡. Sarkmayı önlemek için 2-3 ince kat uygulayın.

3. Tesviye ve Kürleme: Püskürtmeden sonra, 3-5 dakika tesviye edin, ardından kaplamanın tamamen kürlenmesini ve metalik pigmentlerin iyi yönlendirilmiş düzenlemesini sağlamak için 500-800mj/cm² enerjide UV kürleme yapın.

(V) UV Üst Kat Püskürtme (Koruyucu Kaplama)

Son koruyucu kaplama olarak, UV üst kat aşınma direnci, kimyasal direnç ve parlaklığa sahip olmalıdır. %45-%60 katı içeriğe ve 15-40μm film kalınlığına sahip yüksek şeffaflığa sahip bir UV şeffaf kaplama seçilir. Püskürtmeden sonra, 60℃'de 5-8 dakika kızılötesi tesviye yapılır, ardından 600-1200mj/cm² enerjide UV kürleme yapılır. Kürlenmiş üst kat, 300'den fazla döngü için RCA aşınma testini geçebilir ve kaynar su direnç testi (80℃, 60 dakika) ve nem direnç testi (80℃, 96 saat, %95 bağıl nem) gereksinimlerini karşılar.