3.7 非金屬材料涂裝前表面預處理

3.7.1 工業用木材怎樣分類？

木材是工業上用途很廣的工程材料。木材通常以樹種和材料分類。按樹種可分為針葉樹類和闊葉樹類，木材按樹種分類見表3-71。

表3-71 木材按樹種分類

木材具有很多良好的性能，其主要優點是：質量輕，強度大，電絕緣性能好，導熱性低，且易于機械加工，可以釘著、榫接或膠接，具有一定的彈性，以及具備天然紋理、光澤和顏色等優點。

3.7.2 木材表面預處理需要解決的問題是什么？

木材的主要缺點是：容易吸水和失水，易燃燒，濕脹干縮，容易腐蝕和蟲蛀，機械性質異向異性，具有節疤裂紋彎曲等天然缺陷，且不同種類的木材材質差別很大，即使同種木材因生長環境不同，其材質也會有差別，甚至同一根樹干不同部位的材質也不可能完全相同。

為了獲得平整光滑、顏色均勻、花紋清晰、外表美觀的表面，需要對木材的表面進行表面預處理。木材表面預處理的內容主要有兩部分：

1）解決木材表面的天然缺陷及加工過程帶來的缺陷。例如表面的木毛刺、裂紋、蟲眼、傷痕、切削刀痕、進料積壓痕等。

2）解決木材表面清潔問題。例如木材表面的樹脂、色素、滲膠、手垢等。

3.7.3 木材的表面預處理工藝是什么？

1.干燥

對于木材基材，對涂料附著力影響最大的是含水率的多少。木材含水率高會使涂膜附著力差、起泡、開裂和脫落，必須對含水率進行嚴格的控制。涂漆前，應根據木材的用途將木材含水率控制在5%～14%之間。濕木材的干燥可采用自然干燥，即放在通風干燥處自然晾干，或放入低溫烘房進行強制烘干。

2.去除表面缺陷

木材在加工前有許多天然缺陷，如裂紋、腐蝕發霉、蟲眼、傷痕等，需采取一定的手段將其去除。

1）木材表面上大的裂縫、樹脂囊、蟲眼等可以采用與其纖維方向一致的同種木塊填塞。

2）小裂縫可用膩子填平。

3）木節處可以涂快干漆，以防止以后滲出樹脂。

4）已滲出的樹脂可用酸液或溶劑擦除。

加工好的木制品表面有很多的木質纖維，它們吸收水分或溶劑后，因潤濕膨脹而豎起來，形成毛刺，影響涂層的著色度、涂膜平整度，要及時去除。

一般的木制品經過幾次木砂紙打磨即可，對于表面質量要求較高的木制品，則應采取下列方法除掉毛刺：

1）水潤濕法。用清潔濕抹布，在木制品表面抹過，或在木制品上敷上濕的熱毛巾，使毛刺吸濕膨脹，干后木毛豎起，用細砂紙打磨。

2）涂蟲膠漆法。用質量分數10%蟲膠乙醇溶液或稀釋的硝基清漆涂于木制品表面，使毛刺豎起，干燥后即發脆，最后用細砂紙磨光。

3.去污物

木制品在加工過程中難免沾污一些油脂、膠劑，這些污物會嚴重影響涂飾著色的均勻和涂層的固化與附著力。可根據不同污物情況加以清除。例如，弄臟的表面可以采用砂磨法去除，油跡可以采用相應的溶劑清洗去除。

4.去松脂

松木等木材富含松脂，它會影響涂膜附著力和顏色均勻性。目前，常用的去除松脂的方法有以下兩種：

（1）堿液清洗 先用質量分數為5%～6%的碳酸鈉溶液或質量分數為4%～5%的燒堿溶液清洗，使松脂皂化，而后再用刷子或海綿去除。

（2）溶劑清洗 采用丙酮、二甲苯等有機溶劑先將松脂溶解，再用刷子去除。

采用以上方法清除松脂后，應立即刷一道蟲膠漆封閉，以防止松脂再次滲出影響涂膜干燥。

5.漂白

為使木制品涂裝前表面顏色一致，通常可采用漂白的方法。具體操作如下：

（1）一般方法 取質量分數15%過氧化氫溶液100g，加5～7g工業氨水，潤濕木材表面，放2天即發白，不用漂洗可直接進行填孔涂漆。

（2）深色木材漂白 用質量分數為3%的漂白粉水溶液涂刷木材表面后，立即用60～70℃的質量分數為0.5%的乙酸水溶液反復涂刷至發白。

（3）深色硬雜木漂白 在相對濕度為95%的密封室內，燃燒硫黃產生二氧化硫氣體來漂白木材表面，該方法效果好，費用低。

（4）帶污跡木材漂白 先用質量分數為5%的氫氧化鈉水溶液涂在需漂白的部位，干后30min用質量分數為1%的乙酸水溶液中和，然后用溫水擦洗干凈。

6.著色

為了改善材料的天然顏色，需采用染料和顏料來進行染色或著色。染色可用水性、油性和醇類染色劑，它們的浸透性較強，能滲入與底材相當的深度，顏色透明。著色分顏料著色和色漿著色，它們的浸透性差，顏色缺乏透明性。油漆工使用的著色劑可以自行配制，也可以在市場上購買。著色劑可直接涂于木材表面，也可涂于涂層之間，應根據產品質量要求確定只涂底色還是在底色上涂漆后，再用染料溶液著色。

3.7.4 木材漂白時常用漂白劑及使用方法是什么？

木材常用的漂白劑的配方及使用方法見表3-72。

表3-72 木材常用的漂白劑的配方及使用方法

實際使用時，應注意以下事項：

1）防止漂白劑分解失效。

2）選用適當的配方。

3）漂白后應擦洗干凈。

4）漂白時應注意防腐蝕。

3.7.5 底材著色時常用著色劑的種類和特征有哪些？

底材著色劑的種類和特征見表3-73。

表3-73 底材著色劑的種類和特征

3.7.6 工業上常用的塑料如何分類？

常用的塑料分類方法有兩種：

1）按照塑料的應用范圍分：①通用塑料，是指產量大、價格低、通用性強，用途廣泛的塑料；②工程塑料，是指力學性能較好，可以代替金屬用作工程結構材料的一類塑料。

2）按照樹脂受熱時的特性分：①熱塑性塑料是由可以多次反復加熱仍具有可塑性的樹脂所制得的塑料，可以多次反復加熱重塑，其基本性能不變；②熱固性塑料是由受熱而能固化成不溶物質的樹脂所制得的塑料，它不能再加熱熔融重新制作其他制品。

3.7.7 工業上的常用塑料及其特性是什么？

常用塑料的特性見表3-74。

表3-74 常用塑料的特性

（續）

3.7.8 塑料制品進行表面預處理目的是什么？

塑料由于質輕、機械加工性能優良（較好的減摩、耐磨和自潤滑性能）及具有其他獨特的物理化學性能（對酸、堿、有機溶劑具有較高的耐腐蝕能力）而被廣泛使用。但通常塑料制品因結晶度大，極性小，且加工貯運過程中也存在污染，影響涂層與塑料的附著力。因此，涂裝前應進行基體調整和表面處理，才能獲得滿足要求的涂裝質量。

塑料制品進行表面處理的目的和作用內容如下：

（1）修理缺陷 其目的是通過打磨、涂底漆等表面處理過程，去除毛刺、針孔、裂縫等缺陷。

（2）除去表面靜電和灰塵 其目的是通過溶劑擦洗、高壓空氣吹干等表面處理，創造一個清潔的被涂塑料表面。

（3）封閉 其目的是通過涂底漆等表面處理過程，阻止塑料中增塑劑的遷移，保證涂膜的涂裝質量和塑料基材的性能不發生變化。

（4）清除脫模劑 其目的是通過溶劑擦洗、堿水洗等表面處理，消除塑料中對涂膜附著危害極大的和在塑料成型過程中添加的各種脫膜劑，使涂膜牢固附著。

（5）表面改性 其目的是通過打磨、表面活性劑處理、火焰處理、電處理等表面處理過程，使附著面積增大或使表面產生有利于涂膜附著的化學物質或化學鍵，增強涂膜的附著力。

3.7.9 塑料制品進行表面預處理的內容有哪些？

1.去應力

（1）用溶劑降低應力 其方法是在塑料表面噴涂適當的溶劑，使得高應力區在溶劑的作用下發生應力釋放，從而使得整個表面應力趨向均勻。常用溶劑的基本組成（質量分數）是：乙酸丁酯45%，乙酸乙酯25%，醇類15%，其他15%。

（2）退火去應力 其方法是控制溫度在塑料的熱變形溫度低10℃的溫度下，對塑料制品進行退火處理。

2.清除表面污物

常用的清洗方法如下：

1）溶劑清洗。

2）用中性或堿性清洗劑清洗。

3）砂紙打磨。

3.去靜電

去靜電的方法有：

1）在不影響涂層的粘附前提下，在塑料制品表面涂防靜電液。

2）壓縮空氣通過火花放電裝置使空氣離子化，再吹塑料表面，既能除塵又能除靜電。

3）在不影響涂層的粘附前提下，在塑料中添加防靜電劑，再制造成品。

4.表面改性

（1）機械處理法 其主要內容是使用帶有棱角的磨料在壓縮空氣推動下高速沖擊塑料制品表面，該種方法適用于厚壁制品。

（2）溶劑浸蝕法 即對不同的塑料用相應的有機溶劑來處理。例如用三氯甲烷、酮、酯、甲苯等處理聚碳酸酯塑料，用丙酮、環己酮、甲苯等處理聚氯乙烯，用某些脂肪烴、甲苯、三氯乙烷等處理聚烯烴塑料。

（3）化學氧化處理 其溶液配方及操作條件見表3-75。

表3-75 塑料制品化學氧化處理溶液配方及操作條件

（4）火焰處理 其方法是利用可燃氣體的氧化焰處理塑料制品的表面，通過增大塑料制品的表面粗糙度值和極性，提高涂層的附著力。在實際操作時，應保持空氣過量，保證火焰燃燒完全，同時火焰溫度應保持在1000～2500℃，處理時間盡量縮短。

（5）紫外線照射 其方法是利用高能量短波紫外線照射處理，使得塑料表面生產極性基因，提高涂層的附著力。紫外線處理適用于板狀制品，對形狀復雜的制品效果不佳。實際操作時應戴防護眼鏡，且應具有排氣設備，以排除臭氧。

（6）電暈處理 又稱電火花處理，其方法是利用尖端型和狹縫型電極，通過施加高電壓的方法使得空氣電離產生臭氧，通過臭氧使得塑料表面發生氧化，增加表面極性，同時通過電場中產生的動態電子沖擊塑料表面，增大表面粗糙度值，提高涂層的附著力。

（7）低溫等離子體處理 其方法是使用高頻率，微波等在13～133Pa的壓力下產生的低溫等離子體作用到塑料表面，通過電離狀態的氣體和紫外線等能量的作用，使塑料表面發生化學變化，提高涂層的附著力。實際使用時，應根據不同種類的塑料使用不同的等離子體：

1）對聚乙烯塑料，用氧等離子體、惰性氣體等離子體處理的效果好。

2）對聚丙烯塑料，用氧等離子體處理的效果較好，而用惰性氣體等離子體處理的效果不好。

（8）表面接枝 在塑料表面用接枝聚合反應，可以引入極性基團，改變表面化學結構，提高涂層的附著力。可采用觸媒法、氧化法、光照法或放射線法進行接枝反應。接枝法適用于表面極性小的聚烯烴和氟塑料。

3.7.10 橡膠材料如何分類？

橡膠根據來源一般分為天然橡膠和合成橡膠。橡膠的種類很多，按其結構類型分類見表3-76。

表3-76 橡膠的分類

3.7.11 橡膠材料進行表面預處理有哪些內容？

在涂裝過程中，由于橡膠其材料結構導致的表面特性（表面張力小）及加工方法等產生的表面狀態的多樣性和復雜性，使橡膠制品涂裝前的表面處理更加重要。

對橡膠材料進行表面處理的目的是提高涂層在其表面的附著力，其主要內容：

1）消除表面靜電，除去吸附的灰塵。

2）清除脫膜劑。

3）修理加工產生的表面缺陷。

4）增加表面積，提高表面粗糙度值。

3.7.12 橡膠材料表面預處理方法有哪些？

對橡膠材料通常采用的表面處理方法主要有機械打磨法、溶劑處理法、偶聯劑處理法、氧化法和等離子處理法等。

1.機械打磨法

機械打磨法是最經濟最簡單的橡膠表面處理方法之一。其主要方法內容是通過打磨將表面灰塵、老化的表面層、殘留在表面及滲出表面的脫模劑全部打磨掉。

通過采用不同粒度的砂布可使表面產生一定的粗糙度，提高了基材的表面積，使涂料有一定的錨固效果，從而提高涂層的附著力。

機械打磨法的缺點是產生一定量的橡膠粉粒，易形成二次污染，因此在打磨后一定要將表面用吸塵器或壓縮空氣吸吹干凈。

2.溶劑處理法

與機械打磨法一樣，溶劑處理法也是橡膠表面處理中最簡單和最有效的物理處理方法之一。處理時選擇適當的溶劑對底材表面處理質量至關重要，不同的橡膠材料可選擇不同的溶劑體系。例如：

1）丁苯橡膠、氯丁橡膠和天然橡膠可采用甲苯、二甲苯或200#溶劑汽油等溶劑。

2）聚氨酯橡膠和丁基橡膠一般采用甲乙酮、丙酮、二氯乙烷等溶劑處理。

同時為了達到良好的處理結果，采用混合溶劑也是一種有效的方法。

3.偶聯劑處理法

在橡膠表面采用偶聯劑處理法，其主要操作內容是通過使用帶有極性基團的偶聯劑，在涂料和橡膠底材間建立連接的橋梁，從而達到增加涂層附著力的目的。

偶聯劑處理法在涂料和膠粘劑工藝中應用廣泛。必須注意的是，使用偶聯劑處理方法時，常常通過化學方法（如酸浸漬）使橡膠表面產生可與偶聯劑反應的羥基、羧基、氨基等活性基團，然后方可進行偶聯劑表面處理。因此，偶聯劑法處理會大大增加涂裝施工成本，實際選用時應合理選擇。

4.氧化處理法

氧化處理法的主要內容是通過氧化等反應（用火焰或強氧化劑對橡膠表面進行氧化處理，如硫酸、硝酸或次氯酸等）在橡膠底材表面引入極性基因（如羥基、羧基及羰基等），從而增加橡膠表面的極性，改進涂料對底材表面的潤濕性，提高涂層的附著力；同時通過對橡膠表面侵蝕，產生多孔性結構，也進一步增加涂層的附著力。

用氧化處理方法時，應特別注意處理液的組成、處理溫度、時間等條件，而且由于不同的制品、不同的涂料要求不同，需進行優化試驗確定。因此，經處理過的表面應盡快進行涂裝，避免由于長時間放置后表面失去活性；更不得用手去接觸已處理過的表面。

5.等離子處理方法

等離子體方法，又稱電處理方法，其基本操作內容是用射頻能量的離子化氣體，在低壓下于密封腔中對橡膠表面進行處理，使橡膠表面產生氨基、羥基等活性基團，通過顯著降低橡膠表面潤濕接觸角，同時使得橡膠表面產生微觀打毛的效果，從而大大提高涂料的附著力。

根據等離子處理方法產生等離子體的方式不同及表面處理方法不同，又分為輝光放電處理法、等離子體噴槍表面處理法、等離子表面聚合物處理法和電暈處理法等。等離子體表面處理法的特點是效率高，可連續化生產，但對大件物體使用這種方法，目前工藝上還有一些困難。

3.7.13 墻體材料的表面預處理內容有哪些？

墻體材料表面處理的原則是：創造一個清潔、干燥、中性、平整的基體面。

1.混凝土、水泥及水泥砂漿材料的表面處理

混凝土、水泥及水泥砂漿材料的特點是干燥速度慢、吸水率高、表面粗糙、堿性強，因此一般處理步驟如下：

1）脫脂，用溫堿水或清洗劑去除表面油脂等污物，然后用清水清洗干凈。

2）表面清潔，用硬毛刷或者鋼絲刷去除表面泛堿物、灰漿和其他疏松物質。

3）控制pH值，采用酸洗或酸蝕的方法控制其pH值小于8。

4）消光處理，通過打磨、酸蝕或者涂刷處理液的方法使得表面變粗糙，提高涂層附著力。

5）空隙處理，根據使用環境的不同，選擇合理的材料將混凝土等表面的氣穴和孔洞填平。室外和潮濕環境用水泥或有機膩子填平，室內干燥環境可以用石膏或聚合物膩子填平。

2.磚、石類材料的表面處理

磚、石類材料的特點是多孔、滲透性強，且基層中的堿和可溶性鹽分容易析出，因此一般處理步驟如下：

1）脫脂。

2）表面清潔。

3）打磨。

4）修補，用膩子等修補孔洞、裂縫等缺陷。

3.石灰、石膏材料的表面處理

石灰、石膏材料的表面處理的一般步驟如下：

1）表面清潔。

2）修補，可用石灰∶石膏=1∶2的混合物對小裂縫進行修補和用于表面平整，用水泥∶砂∶石灰=1.5∶7∶0.1的混合物對大裂縫和孔洞進行修補。

3）中和（控制pH值），先用質量分數15%的磷酸刷洗，擱置10min后再用清水清洗干凈。

4.石棉水泥材料的表面處理

石棉水泥材料的一般處理步驟如下：

1）表面清潔。

2）修補，用有機膩子或質量分數為10%的乳膠的水泥進行修補。