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汽车制造

汽车制造业塑料的表面处理浅析(二)

星之球激光 来源:佳工机电网2012-07-04 我要评论(0 )   

基于上述要求,近年来塑料的表面处理技术日趋成熟,新的技术被越来越多地应用于汽车制造流程中,其作用已不仅仅是满足了涂装、植绒或粘接前的工艺要求,而是在一定程度...

 

 

基于上述要求,近年来塑料的表面处理技术日趋成熟,新的技术被越来越多地应用于汽车制造流程中,其作用已不仅仅是满足了涂装、植绒或粘接前的工艺要求,而是在一定程度上促进了汽车制造业对新材料的创新使用。

 

德国等离子处理技术有限公司(Plasmatreat)上海代表处对此解释说,由于大多数塑料材料的表面张力很低,因此过去的很多设计往往是迁就材料,只要在经过一定的表面处理后表面能达到了喷涂或粘接等工艺的要求,就优先考虑使用这种材料。近年来,成本和材料的使用特性等则日益成为产品设计的主导因素,从而使汽车制造商们开始将眼光投向了更多的塑料品种。目前,PP、PC、ABS、SMC、各种弹性体以及各种复合材料等已在汽车制造中得到了广泛应用。在这种情况下,不仅要处理好同一材料部件之间的相互粘接问题,还要解决好不同材料部件之间的相互粘接问题,而以往的表面处理方法显然难以满足这一加工制程的要求。

 

此外,伴随着环保型水性涂料对溶剂性涂料的大量取代,传统的表面处理方法同样受到了新方法的挑战。根据水性涂料的特点,如果经表面处理后的表面能只有40mN/m左右,则材料根本不能被水完全润湿。为了确保喷涂效果达到设计要求,此时高效的素材表面处理就显得十分重要。

 

就表面处理效果而言,目前所有的表面处理方法中,氟化处理的效果是最好的,它能使材料获得永久粘接力。但是,这种方法会产生大量的有害气体,对废气的处理成本令大多数汽车厂商难以接受。加之该技术的市场准入门槛较高,因此很少有厂商使用这种方法,除非是针对一些极高要求的应用。

 

值得欣慰的是,目前一些新的表面处理技术在处理效果、操作的经济性和环保性等方面为汽车制造商们提供了新的选择。例如,Europlasma公司推出的真空等离子处理技术就是一种既经济又环保的表面处理技术,并且经其处理后的部件表面可满足很多高标准的工艺要求。该技术是将一种环保型的处理气体导入到真空仓内,当仓内压力达到一定水平时,气体即在电磁放电的作用下转换成等离子。这些等离子可对三维工件表面进行均匀处理,从而使塑料制品的表面能得到明显提高。

 

测试表明,经真空等离子处理后的PE、PP、ABS和PBT+30%GF等材料的表面能分别由30mN/m、33mN/m、 35mN/m和35mN/m提高到了均大于68mN/m的水平。该技术采用的真空等离子设备实际上是一个承载箱,它有多处穿孔,活跃的等离子可由此穿过与工件表面发生反应。对于保险杠等大型汽车部件而言,一种带有自动门的大型真空等离子处理设备可一次同时处理6个保险杠,并且具有很强的可再现性。与火焰+底涂技术相比,该处理方法可使产品的合格率接近100%的水平,且成本仅为前者的1/3。

 

无独有偶,近年来,与真空等离子处理技术具有同样经济性、环保性及处理效果的另一种等离子表面处理技术,即Openair等离子表面处理技术也以其特有的优势而在欧洲的汽车制造业中盛行起来。由于该技术能够实现“在线”处理,因此减少了工艺步骤,避免了半成品的周转,从而最大程度地降低了成本,提高了良品率。

 

Openair等离子表面处理技术是10年前由德国的Plasmatreat公司首先提出并实现了商业化的应用。该技术的中文含义是“常压等离子表面处理技术”或者“大气压等离子表面处理技术”,在台湾,人们也称其为“大气压电浆技术”。常压等离子属于低温等离子的范畴,与同属低温等离子体系的真空等离子相比,其最大的区别是等离子体的产生是完全不同的。同时,这种常压等离子体对材料的处理是在普通的大气压条件下进行的,它不需要像真空等离子那样,一定要将被处理物放在一个密闭真空的柜体内进行处理。

 

另悉,利用Openair等离子表面处理技术对制品进行表面处理,其主要作用是表面的“精细”清洗和“高效”活化。清洗的目的在于去除表面静电、粉尘和油污杂质,通过这种精细化的处理,能够使制品表面得到彻底清洁,哪怕是很微小的粉尘颗粒或者是“嵌入”在表面孔隙结构中的油污都能够被彻底的清洗掉。活化的目的在于对塑胶材料的表面进行化学改性,增加其表面张力。当制品表面在经过“高效”活化处理后,其表面张力能够达到极高的水平,一般可达到72mN/m,这是能够被水完全润湿的表面能水平。与传统的表面处理工艺相比较,Openair等离子表面处理技术有其明显的工艺优势,具体而言主要包括:

 

1、不带电,可以处理各种材料和制品,包括金属或者带有电子元件的产品。

 

2、温度低,因此也非常适合应用于那些表面材料对温度敏感的制品。

 

3、不需要箱体,可以直接安装在生产线上。

 

4、只消耗空气和电,因此运行成本低,操作更安全。

 

5、不产生臭氧,没有化学污染物排放,符合环保规范的要求。

 

当然,该处理技术也有其局限性,比如对于非常复杂的、带有内凹形孔穴的表面,它的处理效果就不如真空等离子技术好。

 

目前,汽车及汽车零部件行业已成为Openair等离子表面处理技术最大的应用领域之一,从车灯、保险杠、挡风玻璃、车门、仪表盘和密封条到形形色色的汽车电子元件等,都有使用Openair常压等离子进行表面处理的成功案例。很多国际知名的汽车制造商通过引入该工艺技术,很好地解决了生产中的一些难题,例如:能够毫无顾忌地导入新材料,比如在车灯灯座或者车门上使用聚烯烃材料;进一步优化了制造工艺,使其更具环保性,如内饰件的水性涂装或者保险杠及车轮罩的免底涂作业等;提高了产品品质的可靠性,如汽车电子元件的耐环境封装;实现了工效的提高以及品质的工艺优化,如胶条的植绒以及玻璃的包边等等。

 

Openair常压等离子系统本身也随着应用要求的不断提高而不断得以进步。2008年,该公司还将推出新的5000系列产品。它除了保留LCM在线全过程等离子工艺监控等过程控制系统以外,还进一步增加了工艺设定的调整自由度,并且使系统对外界工况的适应性更加全面。此外,Openair常压等离子表面处理工艺还衍生出了一些新的工艺方法,比如PlasmaPlus等离子镀膜技术。利用这项技术,可以进行进一步的表面设计,也就是按照需要使表面具有“亲水”或“憎水”的特性。

 

作为一项新技术的推广者,该公司一直致力于将这项先进的表面处理技术与国内汽车制造企业的工艺优化和工艺革新结合起来。目前,国内已有多家汽车零部件制造商、手机产品代工商、橡胶制品加工企业以及包装材料加工企业成功地将这项技术导入到了他们的生产流程中,不仅帮助他们提升了产品的品级,增加了良品率,而且还降低了加工成本。当前,该公司正致力于扩大该技术在相关各界,包括制造企业、原料供应商以及研究院等的广泛应用,以期最大程度地发挥其效用。#p#分页标题#e#

 

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