专利名称：用涂料装饰塑料组件的方法
技术领域：
本发明总体上涉及一种用涂料装饰塑料组件的方法。
背景技术：
塑料组件根据它们的用途通常有外观和耐用度的要求。例如，一种塑料装饰组件，如保险杠面板或仪表板，可以用油漆装饰并且有鲜映性(distinctness of image，DOI)和油漆附着力的要求。DOI是鲜艳度和光泽度的客观外观指标，其包括来自粗糙或不平的涂料表面的视觉效果，有时称为“桔皮(orange peel)”。DOI可以用如BYK-Gardner桔皮仪(BYK-Gardner wave-scan unit)检测。油漆附着力和DOI取决于塑料组件和油漆之间的界面的表面化学。
影响塑料组件表面化学的因素可以包括所用的塑料的类型，涂覆之前表面上的污染物，以及脱模剂的存在。表面化学也受刮、划或可以有效降低表面摩擦系数的加工用复合添加剂的影响。这些因素会影响塑料的总表面能。还有，表面能较低的塑料可能更难于涂覆，部分地缘于涂料对表面的不充分浸润，其可以导致“桔皮”和缺乏油漆附着力。
为了克服这些因素，可以在涂覆前对塑料表面进行预处理或者可以采用更精细的喷涂工艺。例如，利用闪速炉进行多步水性酸或碱化学冲洗处理可以用来除去脱模剂和污染物。可选择地，可使用具有强溶剂的塑料系统先使塑料表面膨胀，从而在塑料和漆膜间形成聚合物缠结。同样，在应用装饰漆前，可以使用氯化聚烯烃附着力促进剂(adhesion promoter，adpro)进行表面预处理。但是，强溶剂或氯化聚烯烃附着力促进剂的使用对经济和环境原因来说通常是不受欢迎的。
最近，真空等离子体处理已经被用于喷涂前增加塑料组件的表面能。这种方法通常消除或尽量减小进一步对表面预处理或更精细的喷涂工艺的需要。但是，这种方法可能需要较大的设备，包括进行低效率批处理步骤的真空室的开支。
需要一种可以避免这些不尽人意的后果的处理和涂覆塑料组件的方法和系统。
发明内容
本发明提供一种装饰塑料组件的方法，该塑料组件具有带初始表面能(initial surface energy)的外表面。用涂料装饰外表面的至少一部分。该方法包含固定塑料组件，其中该外表面的至少该部分定位在规定的公差内。用常压空气等离子体喷嘴等离子体处理该外表面的至少该部分，以使被处理部分的表面能大于初始表面能。将涂料施加在该外表面的至少该部分，其中该涂料具有实质上不超过该被处理部分的表面能的涂料表面能。然后使该涂料固化。
在另一实施例中，提供了一种装饰塑料组件的方法，该塑料组件具有带初始表面能的外表面和内表面。用涂料装饰外表面的至少一部分。该方法包含固定塑料组件。固定塑料组件包括将塑料组件安置于邻接该内表面的固定装置上。通过固定装置和该塑料组件上的多个定位特征将塑料组件相对于该固定装置定位。塑料组件由包括多个间隔分开的支承部件的固定装置支承，每个支承部件具有被设计成匹配邻接支承部件的内表面部分的接触表面。通过固定装置上的多个间隔分开的保持装置保持塑料组件，定位、支承和保持该塑料组件协同将该外表面的至少该部分定位在规定的公差内。该方法还包含等离子体处理该外表面的至少该部分大被处理部分的表面能约为38到72达因/cm范围。等离子体处理包括通过常压空气等离子体喷嘴将等离子流导至该外表面的至少该部分，该喷嘴位于距该外表面约2到20mm处。喷嘴以约50到600mm/s范围的速度沿一路径相对外表面移动，以产生覆盖该外表面的至少该部分的官能化聚合物层。该方法还包含将涂料施加到该外表面的至少该部分。该涂料具有约33到67达因/cm范围的涂料表面能。然后使该涂料固化。
图1是用于等离子体处理塑料组件的系统的透视图； 图2是用于等离子体处理系统的固定装置和耳轴的透视图； 图3是用于等离子体处理的具有塑料组件的固定装置和耳轴的透视图； 图4是用于等离子体处理塑料组件的系统的透视图； 图5是用于等离子体处理塑料组件的系统的侧视图； 图6是用于等离子体处理塑料组件的系统的平面图； 图7是用于等离子体处理塑料组件的系统的平面图； 图8是根据本发明的一个实施例的等离子体处理和涂覆塑料组件的流程图；以及 图9是根据本发明的另一个实施例的等离子体处理和涂覆塑料组件的流程图。
具体实施例方式 本发明的具体实施方式
在此公开。但是应当知道，公开的实施方式仅仅是本发明的示例，并且可以各种不同的和可选择的方式实施。附图并非必定按比例绘制，有些附图能是放大或缩小的，以表示具体组件的细节。因此，公开于此的具体的结构和功能细节不应解释为限定性的，而仅仅是作为对权利要求和教导所属技术领域的技术人员实施本发明的代表性基本原理。
现在将对一种处理塑料组件的系统及一种用涂料装饰该塑料组件的方法的实施例进行说明。真空等离子体处理塑料组件被用于在涂覆前预处理组件的表面。这种工艺可以改变整个部件的表面并且能够使得面漆直接应用到塑料组件的表面而不使用底漆。这种表面处理方式的一个不利方面是主要局限于批处理，因为需要低压力室，在处理期间组件必需放置于内。对于大量应用，这种方法还是非常受限。
等离子体处理技术近来的发展已经产生一种称为常压空气等离子体(atmospheric-pressure air Plasma，APAP)的工艺。这种技术可改变塑料组件的表面为涂覆作准备，而不需要使用低压力室。被改变的表面源于官能化聚合物层的形成。更具体地，许多塑料具有由可能具有低表面能的非极性聚合物长链构成的表面化学。另外，这些表面还可以是化学非反应性的。例如，热塑性聚烯烃(TPO)、聚乙烯、和聚丙烯是非极性塑料的通常例子。极性聚合物如丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)和聚碳酸酯(PC)仍然可以从常压空气等离子体中受益，因为它们与其它非塑料底层相比仍然具有较低的表面能。另外，通常用于静电喷涂工艺的导电聚合物，例如，导电热塑性聚烯烃也可以从常压空气等离子体受益。官能化表面聚合物增加了表面能，能够使涂料浸润表面。涂料对表面的不充分浸润可以导致油漆附着力不足和由“桔皮”引起的不尽人意的鲜映性值。
发生在常压空气等离子体处理的塑料表面的一种官能化机制是表面聚合物上的铵、NOx、-OH和-NH官能团的氧化和/或加成。经过常压空气等离子体处理的表面聚合物的化学转化导致增强了的极性特性。涂料，例如粘合剂、漆、底漆和附着力促进剂，是典型地用极性聚合物配制的。当固体极性聚合物/塑料与液体极性涂料形成界面时，这两相间的表面张力被减到最少，使得液相更均匀地铺展到固相上并且浸润塑料表面。
申请人:已经发现在生产装置中如何将常压空气等离子体技术应用到塑料组件上作为涂覆前的适当表面处理。更具体地，申请人已经发现在给定的工艺窗口内使用常压空气等离子体时其可以在塑料组件的表面形成官能化聚合物层。然而，对许多能耐受尺寸不稳定性的塑料组件制造工艺来说，这种工艺窗口可能是非典型的。装置尺寸不稳定性通常是许多塑料的内在属性，这是由它们的相对低的弯曲模量和弯曲倾向造成的。当塑料组件是大曲线轮廓的装饰部件例如保险杠面板或仪表板时，尺寸不稳定性的问题尤其突出。因此，申请人需要确定如何桥接许多塑料组件内在具有的尺寸不稳定性和常压空气离子体处理需要的较高的精密度间的差距。
下面的试验说明本发明的至少一个实施例。根据下面表1中的参数矩阵用常压空气等离子体处理热塑性聚烯烃(TPO)保险杠面板。通过产生等离子流的常压空气等离子喷嘴实施常压空气等离子体处理。常压空气喷嘴是北美等离子体处理公司(Plasmatreat North American Incorporated)提供的Openair等离子喷嘴。
如表1中所示，试验使用7个面板。面板7是对照样品，其代表一种采用附着力促进剂涂料的非常传统的处理方法，该附着力促进剂涂料在面漆喷涂前施加和固化。另外六个面板采用冲洗处理或非冲洗处理与常压空气等离子体处理组合。常压空气等离子喷嘴以表中标示的速度相对于面板的外表面移动，同时等离子流被导向表面上。几个样品以100mm/秒的速度处理，其它的以300mm/秒的速度处理。常压空气等离子喷嘴也位于离面板表面约10mm处。冲洗的目的，有时称之为高压冲洗，是确定与等离子体处理工艺的效力相比，除去总污染物的严格程度。
喷涂后，根据鲜映性(DOI)测试方法使用桔皮仪检测被处理的面板和对照面板的“桔皮”度。表2比较了采用质量检测系统(quality measurementsystem，QMS)值的外观提高量。结果显示，与对照样品相比，等离子体处理的被垂直油漆的表面和被水平油漆的表面平均提高22％和13％。
参照表3，根据表1中给出的参数矩阵对热塑性聚烯烃面板进行常压空气等离子体处理。对每个面板的切割面进行45分钟的燃油浸泡试验。结果显示等离子体处理过的热塑性聚烯烃没有油漆损失，传统的附着力促进剂工艺有15％的油漆损失。这里观察到的差异是由于传统的附着力促进剂涂料通过物理缠结过程结合到基板，而常压空气等离子体处理工艺是在官能化的表面和漆料之间产生共价化学键连接。物理缠结键对因燃油扩散到键合界面中引起断裂可能比共价键更敏感。
如表3中所示，面板1和2在等离子体处理前没有进行预冲洗处理，并且没有表现出因45分钟燃油浸泡试验(fuel soak test)产生的油漆附着损失或油漆的破坏。面板3和4，在等离子体处理前进行了预冲洗，也没有表现出因45分钟燃油浸泡试验产生的油漆附着损失或油漆的破坏。面板5和6，高压冲洗后接着进行等离子体处理，也没有表现出因45分钟燃油浸泡试验产生的油漆附着损失或油漆的破坏。表1(针对此具体的热塑性聚烯烃基板)中确定的工艺参数表现出被喷涂的保险杠面板的满意的视觉外观和耐用度结果。
表1常压空气等离子体处理试验矩阵 表2与传统的附着力促进剂相比采用常压空气等离子体的油漆外观提高 表345钟的汽油浸泡试验后的油漆移除结果 参照图1，其表示根据本发明的一个实施例提供的一种处理塑料组件的等离子体系统。塑料组件10具有外表面12和内表面14。塑料组件10可以由任何合适的塑料树脂材料，例如热塑性聚烯烃、热塑性弹性体(TPE)、聚酯、聚亚安酯、聚乙烯(PE)、聚碳酸酯(PC)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、导电聚合物或聚丙烯制成。塑料组件可以通过注射成型法、热成型法、凝塑成型法或任何其它合适的所属技术领域的技术人员公知的制造工艺制得。另外，塑料组件可以是大轮廓的组件，例如，保险杠面板或仪表板。可选择地，塑料组件可以是相对小的组件，例如壳体。
该系统包含至少一个总体上由标记16表示的固定装置。固定装置16可以由任何合适的结构和尺寸稳定的材料，如铝、钢铁、其它类型的金属或金属合金制成。可选择地，固定装置16可以由填充聚合物(filledpolymer)或组合物，如仁木(Ren-Wood)或环氧玻璃纤维(fiberglass-epoxy)制成。
该系统还包含至少一个产生等离子流22的常压空气等离子喷嘴20。等离子喷嘴和等离子流的细节在美国专利号6,800,336中第3栏第39行到第6栏第6行中阐明，其公开内容引用于此作为参考。也可以使用其它合适的所属技术领域的技术人员公知的常压空气喷嘴。
常压空气等离子喷嘴20沿着路径相对于外表面12移动。常压空气等离子喷嘴20将等离子流22导向至少一部分外表面12上产生覆盖官能化聚合物的表面区域。覆盖至少该部分的官能化聚合物层是由多个邻接的由常压空气喷嘴20相对于外表面12多次往返产生的区域生成的。例如，将要进行两种颜色装饰的保险杠面板，可以以这种方式进行等离子体处理。面板可以由预着色(pre-colored)或色母粒(molded-in-color)塑料树脂制成，使得形成单色面板。等离子体处理一部分外表面并且用第二种颜色仅油漆被处理的部分，可以形成被装饰的两色面板。另外，等离子体处理可以与硬或软膜中的任一者结合使用，以提高两色效果。可选择地，可以等离子体处理整个外表面12，然后再涂覆。
常压空气等离子喷嘴20(APAP喷嘴)可以位于距外表面12约2到20毫米(mm)处。APAP喷嘴20可以相对于外表面12以约50到600毫米每秒(mm/秒)范围的速度移动。例如，如果APAP喷嘴20以100mm/秒在一个方向上移动，并且位于固定装置16上的塑料组件10以100mm/秒的速度在相反的方向移动，则APAP喷嘴20相对于外表面12以约200mm/秒的速度移动。在至少一个实施例中，APAP喷嘴20位于距外表面12约5到15mm处，并且相对于外表面12以约250到350mm/秒范围的速度移动。
固定装置16可以移动。固定装置16可以被安装、粘附或耦接到载体24上。在至少一个实施例中，载体24具有用于沿表面移动的轮子26。载体24可以包括多个固定装置16。载件24可以例如是由链条驱动或动力传送系统部件，例如同轴系统。可选择地，载体24可以是高架传输系统(over-head conveyor system)部件。也可以使用其它合适的载体24构造。
该系统还可以包含至少一个将APAP喷嘴22定位到临近外表面12并且相对于外表面12沿着路径移动APAP喷嘴的自动机械30。自动机械30可以是，例如，能够相对于塑料组件10以复几何移动的6-轴线自动机械。可选择地，自动机械30可以具有较少的移动轴以相对于塑料组件10以较低的复几何定位喷嘴20。
该系统还可以包含可被安装到自动机械30上或任何合适的临近位置的位置传感器32。位置传感器32感应传感器32到等离子流22附近的外表面12的距离。传感器32确定表面12的位置并且将位置数据传送到APAP喷嘴20的控制器。例如，位置传感器32可以通过控制器连接自动机械30，其中与APAP喷嘴20的位置信息传递通过控制器和自动机械30实现。可选择地，位置传感器32可以与数控机床(CNC)轨架(rail gantry)装置连接，而该数控机床(CNC)轨架装置连接到APAP喷嘴。位置传感器32和APAP喷嘴20之间的位置信息传递可以通过数控机床轨架装置实现。位置传感器32可以是，例如，视觉传感器或接触外表面12的接触传感器。也可以使用其它合适的所属技术领域的技术人员公知的传感器。
参照图2，其表示根据本发明的一个实施例提供的等离子体处理系统的固定装置16的透视图。该固定装置16包括接触内表面14以支承塑料组件10的支承结构40。支承结构40可以由任何合适的结构和尺寸稳定的材料制成。例如，钢铁或铝会是合适的材料。可选择地，高填充聚合物如仁木也是合适的。
固定装置16还包括多个设在支承结构40上相对于固定装置16定位塑料组件10的定位特征42。例如，定位特征42可以是位于支承结构40上的插脚、销子或其它阳性特征，其可以被分别地匹配或对齐到塑料组件10提供的槽、孔或其它阴性特征。合适的2道(2-way)和4道(4-way)定位排列可以通过这些特征获得，以相对于固定装置16定位塑料组件10。可选择地，支承结构40的各种表面可以匹配或对齐内表面14以相对于固定装置16定位塑料组件10。也可以使用其它的所属技术领域的技术人员公知的定位特征。
固定装置16还包括多个设在支承结构40上将塑料组件10保持在固定装置16上的保持装置44。支承结构40、定位特征42和保持装置44一起将至少一部分外表面12定位到规定的公差内。在至少一个实施例中，规定的公差在约+/-5mm内。
保持装置44可以是连接真空源的吸盘。例如，吸盘可以被连续地串接到真空源或者可以被间歇地串接到真空源。在至少一个实施例中，固定装置16被设计为沿着具有多个停靠站的生产线移动。吸盘可以在每个停靠站被串接到真空源，但是当固定装置16沿着生产线移动时不串接到真空源。申请人已经发现吸盘可以在停靠站间被充分密封，以在移动时将塑料组件保持在固定装置16上。可选择地，保持装置44可以是可自动操作的夹钳或弹簧机械夹(spring-loaded mechanical clip)。另外，保持装置可以是通过插入和膨胀起作用或将一种装置扭缠到另外一种装置内的楔合装置。也可以使用其它合适的所属技术领域的技术人员公知的保持装置。
支承结构40可以包括多个间隔分开的支承部件46。支承部件46可以每个都具有接触表面48，该接触表面48设计成与邻接支承部件46的内表面14匹配。
支承部件46可以是间隔分开的，以实质上支承和定位塑料组件10，使得至少外表面12部分被定位到规定的公差内。例如，支承部件46间的合适的100到300mm间隔可以被用于将热塑性聚烯烃保险杠面板的外表面12定位到+/-2mm的公差内。
即使在固定装置16移动过程中，至少外表面12部分被实质上保持在规定的公差内。例如，如图6和7中所示，固定装置16可以被安装到传输系统作为线型或环形生产线的一部分。可选择地，如图2-5所示，固定装置16可以被安装到绕轴线旋转的耳轴上。另外，固定装置16可以包括辊或轮子以便沿表面移动。
参照图2-5，该系统还可以包含在预定位置62被连接到固定装置16的主耳轴60。主耳轴60绕着主轴线64旋转。
固定装置16还可以包括多个设置在支承结构40上的力传感器70。每个觉传感器70可被设计成在塑料组件10被放置到固定装置16上时传送信号。在至少一个实施例中，力传感器70是接触传感器，其在塑料组件10接触到接触传感器时传送信号。其它合适的所属技术领域的技术人员公知的力传感器70也可以被用于感应部件施加的力。
至少一个保持装置44，例如夹钳或吸盘，可以响应力感应器70的信号自动地将塑料组件10保持在固定装置16上。力感应器70可以设在支承结构40上，使得塑料组件10被加载到固定装置16上时，保持装置44自动地将整个塑料组件10保持在固定装置16上。
固定装置16还可以包括被设置在支承结构40上的组件存在传感器72。组件存在传感器72响应塑料组件被放置到固定装置16上而传送信号。在至少一个实施例中，APAP喷嘴20响应该信号将等离子流22导向组件10。除非APAP喷嘴20收到信号，等离子流22将不会被产生或导向组件10。组件存在传感器72可以是光或接触型传感器。其它合适的传感器也可以被用于检测部件的存在。
参照图2和3，其表示带有塑料组件10的固定装置16和APAP喷嘴20。塑料组件10被置于固定装置16上并且被支承部件46支承。支承部件46与定位特征42和保持装置44一起将至少一部分外表面12定位到规定的公差内。固定装置在等离子体处理工艺中移动时外表面的位置一直保持。
APAP喷嘴20与主耳轴60一起沿着路径相对于外表面12移动。APAP喷嘴20沿着路径将等离子流22导向外表面，以形成官能化聚合物层。
参照图4和5，其表示处理塑料组件10的等离子体系统还包含围绕第二主轴线86旋转的第二主耳轴84。该系统还可以包含围绕位于负载位置90和处理位置92间的第二轴82旋转的第二耳轴80。主耳轴60和84可以被连接到第二耳轴80上旋转。在至少一个实施例中，主耳轴60和84在径向相对的位置被安装到第二耳轴80，以围绕第二轴线82旋转。第二轴线82实质上平行于第一主轴线64和第二主轴线86。
塑料组件10在负载位置90被放置到固定装置16上。塑料组件10可以通过手动或任何合适的自动程序被放置到固定装置16上。当组件10在处理位置92内时塑料组件10接受等离子体处理，在外表面12上形成官能化聚合物层。壁和分隔板94可用于在负载位置90和处理位置92之间形成物理边界，以形成受保护的处理室。
该系统还可以包含轨架总成100和102。轨架总成将APAP喷嘴120和122定位到接近外表面12，并相对于外表面12移动APAP喷嘴120和122。
在至少一个实施例中，自动机械110和112被可移动地连接到轨架总成100和102。在这样的结构中，自动机械110和112与轨架总成100和102一起将APAP喷嘴120和122定位到接近外表面12，并相对于外表面12沿着路径移动APAP喷嘴120和122。可选择地，轨架总成100和102可以直接定位和移动APAP喷嘴120和122而不需要自动机械110和112。在另外一个实施例中，自动机械110和112可以是固定的，并且可以用于定位和移动APAP喷嘴120和122而不需要轨架总成100和102。
参照图6，其表示根据本发明的一个实施例的等离子体处理塑料组件10的系统。多个固定装置16可以沿着线型等离子体处理系统150连续地移动。在至少一个实施例中，固定装置16在移动线152上的多个停靠站停止。多个停靠站可以包含用于在位置间移动固定装置16的刻度盘台。
多个自动机械30可以被设置在移动线152附近。自动机械30可以相对于塑料组件10的外表面12定位和移动APAP喷嘴20，并且用等离子流22处理外表面12。
参照图7，其表示等离子体处理塑料组件10的系统的一个可选实施例。多个固定装置16可以连续地沿着环形等离子体处理系统160移动。环形系统160可以具有负载区域162和卸载区域164。塑料组件10在负载区域162被定位到固定装置16上。在负载162和卸载区域164之间可以设置多个自动机械30。自动机械30可以相对于外表面12定位和移动APAP喷嘴20，用等离子流22处理它们，以形成官能化聚合物层。被处理的塑料组件10可以在卸载区域164被移走，并被转运到涂覆线166上，其涂料被施加到塑料组件10时移动。
参照图8，其表示根据本发明的一个实施例的等离子体处理和涂覆塑料组件的方法。塑料组件具有含初始表面能的外表面。至少一部分外表面要用涂料装饰。涂料可以是漆或底漆，其可以随后涂覆底色漆、面漆和/或清漆。漆定义广泛并且包括1K和2K系统、溶剂和水基系统、聚合物和/或预聚物系统、附着力促进剂已将其它合适的所属技术领域的技术人员公知的用于涂覆塑料的漆。可选择地，涂料可以是用于将装饰层压板、板条和/或其它合适的增强材料结合到塑料组件的粘合层。粘合层可以是液体或固体，例如是，转印胶膜(transfer film adhesive)。在至少一个实施例中，塑料组件的一部分内表面是等离子体处理的，其中并且粘附有粘合层。
该方法还包含在200处固定塑料组件使至少一部分外表面实质上位于规定的公差内。该方法还包含在202处等离子体处理要进行处理的表面部分，以使表面能增加到大于初始表面能的水平。等离子体处理用APAP喷嘴完成。
等离子体处理还可以包括在204处应用APAP喷嘴将等离子流导向表面部分上。等离子流可以在外表面上产生单块的官能化聚合物。等离子体处理还可以包括在206处相对于外表面在路径内移动APAP喷嘴，以生成具有多个块的官能化聚合物层，这些多块官能化聚合物层在喷嘴相对于外表面的多次往返中生成。
该方法还包含在208处将涂料施加到外表面部分上。涂料可以被喷射、静电喷射、散射、层叠或以所属技术领域的技术人员公知其它合适的方法施加。
涂料具有实质上不超过被处理部分的表面能的表面能。在至少一个实施例中，被处理的表面能范围为约38到72达因/cm。更具体地，涂料表面能的范围可以为约33到67达因/cm。在至少一个实施例中，涂料表面能小于被处理部分的表面能。在至少一个实施例中，涂料表面能至少比被处理部分的表面能小5达因/cm。
该方法还包含在210处固化涂料。固化定义广泛，包括聚合、涂料反应物的化学转化、烘干、结合或任何其它涂料的物理或化学转化。
在至少一个实施例中，塑料组件外表面上可能有被损坏的固化漆，例如磨损或损伤。通过APAP喷嘴对外表面上的损伤区域进行等离子体处理作为外表面重新喷漆前的预处理可以提供一种用于修复损伤区域的合适方法。
在另一个实施例中，塑料组件在外表面上可以有脱模剂。脱模剂可以是例如硬脂酸盐、烃、脂肪酸或硅基化合物。可选择地，脱模剂可以是用于减少表面摩擦系数的刮痕剂或光滑剂。处理过程中，脱模剂可以被等离子流汽化。
在另外一个实施例中，该方法还包含至少高压冲洗外表面部分。高压冲洗可以在等离子体处理外表面之前或之后实施。
在另外一个实施例中，塑料组件是注模部件，并且包括与注模合模线(molds parting line)相对应的毛边(flash)。等离子流被用于除去来自塑料组件的毛边。可选择地，毛边可以通过机械方法除去。
参照图9，其表示根据本发明的另一个实施例提供的等离子体处理和涂覆塑料组件的方法的流程图。塑料组件具有外表面和内表面。至少一部分外表面被涂料装饰。该方法包含在220处固定塑料组件。固定塑料组件包括在222处将塑料组件放置到与内表面接合的固定装置上。在224处，通过设在固定装置和塑料组件上的多个定位特征相对于固定装置定位塑料组件。在226处，通过固定装置支承塑料组件，其中固定装置包括多个间隔分开的支承部件。每个支承部件被设计为与邻接支承部件的一部分内表面匹配。在228处，通过设在固定装置上的多个间隔分开的保持装置保持塑料组件。固定装置定位、支承和保持塑料组件，以将外表面需要的部分定位到规定的公差内。
该方法还包含在240处至少等离子体处理外表面部分，使被处理的表面能范围为约38到72达因/cm。等离子体处理包括在242处通过APAP喷嘴将等离子流导向组件部分。APAP喷嘴位于离选择的部分约2到20mm处。等离子流在外表面上产生单个区域的官能化聚合物。在244处，APAP喷嘴沿着路径相对于外表面以约50到600mm/秒范围的速度移动，形成多个区域的官能化聚合物层，该官能化聚合物层由喷嘴相对于外表面多次往返生成。官能化聚合物至少覆盖被选择的部分。
该方法还包含在250处将涂料施加到被选择的部分。该涂料具有约33到67达因/cm范围的涂料表面能。接下来在260处固化涂料。
在至少一个实施例中，塑料组件具有低于38达因/cn的初始表面能。在至少另一个实施例中，APAP喷嘴位于距外表面5到15mm处，并且APAP喷嘴和外表面以约250到350mm/秒范围的速度彼此相对移动。
尽管对本发明的实施例已经进行了说明和阐述，但并不说这些实施例说明和阐述了本发明所有可能的形式。说明书中的语言用于描述而非限制，并且应当知道可以作出各种改变而并不脱离本发明的精神和保护范围。
权利要求
1.一种装饰具有外表面的塑料组件的方法，该外表面带初始表面能，其中用涂料装饰该外表面的至少一部分，该方法包含
固定该塑料组件，其中在规定的公差内定位该外表面的至少该部分；
用常压空气等离子体喷嘴等离子体处理该外表面的至少该部分，以使被处理部分的表面能大于该初始表面能；
将涂料施加到该外表面的至少该部分，其中该涂料具有实质上不超过该被处理部分的表面能的涂料表面能；以及
使该涂料固化。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于等离子体处理包括
通过喷嘴将等离子流导至该外表面的至少该部分；以及
在路径上彼此相对移动该喷嘴和该外表面以产生官能化聚合物层，其中该官能化聚合物层覆盖该外表面的至少该部分。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于该喷嘴位于距该外表面的该部分约2至20mm处。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于该喷嘴与响应与该等离子流最近的该外表面的视觉制导传感器位置通信。
5.如权利要求3所述的方法，其特征在于该喷嘴与邻近与该等离子流最近的该外表面的接触传感器位置通信。
6.如权利要求2所述的方法，其特征在于当该塑料组件包括位于该外表面上的脱膜剂时，该等离子流使该脱膜剂蒸发。
7.如权利要求2所述的方法，其特征在于该喷嘴和该外表面以约50至600mm/s范围的速度彼此相对移动。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于被处理部分的表面能在约38到72达因/cm的范围内，该涂料表面能在约33到67达因/cm的范围内。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于该塑料组件具有内表面，该等离子体处理步骤包括等离子体处理该内表面的至少一部分，该施加涂料步骤包括将粘合层施加到该内表面的该部分。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于该涂料表面能小于该被处理部分的表面能。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于该涂料表面能至少比该被处理部分的表面能小5达因/cm。
12.如权利要求1所述的方法，其特征在于还包含高压冲洗该外表面的至少该部分。
13.如权利要求1所述的方法，其特征在于该外表面的该部分具有损坏的装饰涂层，该方法用于修复该损坏的装饰涂层。
14.如权利要求1所述的方法，其特征在于该规定的公差为+/-5mm以内。
15.一种装饰具有外表面和内表面的塑料组件的方法，其中用涂料装饰该外表面的至少一部分，该方法包含
固定该塑料组件，包括
将该塑料组件置于邻接该内表面的固定装置上；
通过固定装置和该塑料组件上的多个定位特征相对于该固定装置定位该塑料组件；
通过固定装置支承该塑料组件，其中该固定装置包括多个间隔分开的支承部件，每个支承部件具有被设计成与邻接支承部件的内表面的一部分匹配的接触表面；以及
通过固定装置上的多个间隔分开的保持装置保持该塑料组件，其中定位、支承和保持该塑料组件协同将该外表面的至少该部分定位在规定的公差内；
等离子体处理该外表面的至少该部分，使被处理部分的表面能为大约38到72达因/cm范围；其中等离子体处理包括
通过常压空气等离子体喷嘴将等离子流导至该外表面的至少该部分，该喷嘴位于距该外表面的该部分约2到20mm处；以及
以约50到600mm/s范围的速度沿路径彼此相对移动该等离子喷嘴和该外表面，以产生官能化聚合物层，其中该官能化聚合物层覆盖该外表面的至少该部分；
将涂料施加到该外表面的至少该部分，其中该涂层具有约33到67达因/cm范围的涂料表面能；以及
使该涂料固化。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于该规定的公差为+/-5mm以内。
17.如权利要求16所述的方法，其特征在于该塑料组件具有小于38达因/cm的初始表面能，该喷嘴位于距该外表面约5到15mm处，并且以约250到350mm/s范围的速度相对于该外表面移动。
18.如权利要求15所述的方法，其特征在于该保持装置为自动启动的夹钳，其中至少一个夹钳响应来自设置于该固定装置上用于在定位步骤探测该塑料组件的力传感器的信号。
19.如权利要求15所述的方法，其特征在于该保持装置为与真空源连接的吸盘，其中至少一个吸盘响应来自设置于该固定装置上用于在定位步骤探测该塑料组件的力传感器的信号。
20.如权利要求15所述的方法，其特征在于该等离子体处理步骤包括移动该固定装置，其中在移动过程中该外表面的至少该部分保持在规定的公差内。
全文摘要
本发明提供一种装饰塑料组件的方法，该塑料组件具有带初始表面能的外表面。用涂料装饰该外表面的至少一部分。该方法包含固定该塑料组件。该外表面的至少该部分实质上定位在规定的公差内。用常压空气等离子喷嘴等离子体处理至少该部分，以使被处理部分的表面能大于该初始表面能。将涂料施加在该外表面的至少该部分，其中该涂料具有实质上不超过该被处理部分的表面能的涂料表面能。然后使该涂料固化。
文档编号B05D7/02GK101199965SQ20071019909
公开日2008年6月18日 申请日期2007年12月12日 优先权日2006年12月12日
发明者安·斯特拉西亚, 拉里·P·哈克, 约瑟夫·沃尔特·霍鲁布卡, 托马斯·默里 申请人:福特全球技术公司