[发明专利]上漆前预处理纤维增强复合塑料的方法和在纤维增强复合塑料上涂覆漆层的方法

说明书

本发明涉及在上漆前预处理纤维增强复合塑料的方法。本发明还涉及在纤维增强复合塑料上涂覆漆层的方法。

关于改进表面性质以使其更易于涂覆处理或赋予其改进的粘附特性，已经知晓了多种不同方法。

第一种方法为在涂覆漆层前在纤维增强复合塑料上通过喷枪涂覆底漆。

该方法的主要缺陷在于，用于涂覆这些底漆的喷枪会承受相当大的磨损，并需要特殊的空气过滤器以包含不粘附喷涂物(overspray)。所有这些元件导致所述使用底漆方法的相当大的维护成本。此外，虽然存在几个基材/漆体系组合的例子，其中使用特定底漆以相当好的结果通过了一些粘附试验，但这类底漆极其昂贵。底漆的用量根据涂布器体系的类型和部件尺寸变化，例如1-2克/部件～6-8克/部件。对于在20小时/天的期间内的4000部件/小时的生产，每天2,800-20,000欧元的底漆成本是非常真实的。最后，在那些例子中底漆有时表现出边缘粘附效果，导致不稳定的结果，并且难于涂覆。

使用的其它方法为火焰处理和电晕处理。火焰处理的缺陷在于需要引导火焰通过每个部件的每个单独表面，这是一个繁琐和冗长的过程。电晕处理的缺陷在于只有二维技术。

在不同专利申请中还描述了其它方法。

在GB2053026中，公开了一种用于改进有机或无机基材性质的方法。该方法包括提供固体基材，将该基材的温度升至至少40℃，和使用冷等离子体处理该基材，以及如果需要，在加热该基材后使用涂料涂覆该基材的步骤。

然而，该方法首先是用于改进有机或无机基材的性质，而不是用于改进纤维增强复合塑料的性质。其次，额外的加热步骤是必要的，由此使得该方法更加成本高昂。

在EP0127149中，描述了一种用于改进表面性质(如热塑性树脂制品的亲水性、粘附敏感性、可印刷性等)的方法。该方法包括在将树脂保持在等于或高于其熔点或软化点温度的同时，使该热塑性树脂表面经真空等离子体处理。进一步地，将真空等离子体处理后的片状或薄膜形式的热塑性树脂随后与不同类型的其它材料层压，制备层压材料，所述层压材料在层间具有出乎预料的高粘结强度(adhesive bonding strength)。

该方法的缺陷在于将热塑性树脂制品保持在等于或高于其熔点或软化点的温度下。这更加昂贵，并具有导致复杂部件、复杂结构等变形的危险。

在US0679680中，描述了一种用于改性(例如，提供湿润性、增强油漆粘合)由聚合材料生产的制品或基材的至少一个表面的方法，包括在含有所述制品或基材的室中，将所述需要改性的表面在低温等离子体气体组合物中暴露足以改性所述表面的时间，其中所述气体组合物基本上由40-80mol％N₂O和20-60mol％CO₂的混合物组成。

在US5348632中，描述了等离子体处理工件表面的方法，以至少提高工件表面上漆的粘附，该工件基本由至少一种合成有机聚合物组成。所述工件在反应性气体的气氛中进行等离子体处理，处理时间选择为至少接近漆粘附/气体压力图表中的最大粘附。

然而，这两种方法均描述了对其它材料而不是纤维增强复合塑料的处理。复合塑料包含至少一种具有相当浓度的形成增强材料的非聚合物组分(例如，最小10wt％，实践中至少30wt％)。以US5348632为例，该方法更具体地用于聚丙烯(如车体)或其它聚烯烃或简单(plain)有机聚合物的大型汽车部件(≥1m)。

这类纤维增强复合材料越来越多地用于移动电话和其它个人数字助理(PDA)的外壳领域中。过去，这些产品主要由塑料如聚碳酸酯(PC)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)及这两种聚合物的共混物(PC/ABS)制造。多年以前，已经使用漆涂法来涂覆(涂漆)这类外壳的部分或全部表面。所述漆层通常由以硬质透明外涂层覆盖的不透明底涂层构成。

最近，存在使用纤维增强复合塑料(如聚酰胺)代替PC、ABS或PC/ABS共混物的一般趋势。典型的例子为玻璃纤维增强尼龙12。在这种复合塑料中使用高达55％的玻璃纤维。复合塑料以理想的方式将强度与弹性/韧性相结合。此外，其也由于其模塑性质而被选择。最后，由于目前大多数移动电话具有内置天线，因此对基质聚合物的选择由对于天线的性能指标(塑料外壳的屏蔽特性)决定。