鏡面精加工層的表面處理的制作方法
【專利說明】
[0001] 相關(guān)申請的交叉參考
[0002] 本申請要求于2014年1月30日提交的美國臨時專利申請序列號61/965,421、 2014年1月30日提交的美國臨時專利申請序列號61/965,417、2014年1月30日提交的 美國臨時專利申請序列號61/965,420、2014年1月9日提交的美國臨時專利申請序列號 61/964, 586、2014年1月9日提交的美國臨時專利申請61/964, 584的權(quán)益，并將其公開通 過參考并入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本發(fā)明涉及一種形成在襯底上的鏡面精加工層，尤其涉及一種在襯底上形成鏡面 精加工層的預(yù)處理方法。
【背景技術(shù)】
[0004] 金屬或者塑料襯底上的鏡面精加工層是通過若干傳統(tǒng)的方法（諸如電鍍、真空沉 積和熱蒸發(fā)）來實現(xiàn)的。除了保護襯底和金屬感裝飾功能外，該鏡面精加工層還可以提供 其它性能或特性，諸如電或熱傳導(dǎo)性。然而，這些傳統(tǒng)的處理具有它們自身的缺點。
[0005] 電鍍，工業(yè)中最常用的表面處理，由于大量有毒的副產(chǎn)品和廢料而對環(huán)境有害。由 于復(fù)雜的后處理工序，因此整個過程將以高成本操作。這限制并阻礙了電鍍工業(yè)的進一步 發(fā)展。越來越多的國家通過許多政策禁止或限制電鍍工業(yè)。
[0006] 真空沉積和熱蒸發(fā)使用不能連續(xù)生產(chǎn)的昂貴的設(shè)備。該批量生產(chǎn)可使產(chǎn)量降低并 使產(chǎn)品不穩(wěn)定。在沒有執(zhí)行產(chǎn)品預(yù)處理和后處理的其它輔助方法的情況下，利用上述方法 的涂覆產(chǎn)品（尤其是塑料產(chǎn)品）的性能可能不夠好，諸如粘附性。
[0007] US20060135281公開了一種包括通過電化（電鍍）形成的細粒金屬層的涂層，其展 示了高硬度。US20060135282教導(dǎo)了具有2nm至5, OOOnm大小的小金屬材料晶粒的涂層。 中國專利申請CN1944710A公開了通過硝酸銀溶液與氨水和氫氧化鈉的反應(yīng)形成的鏡面狀 涂層。之后該涂層用硼氫化物顯影。CN101469427A教導(dǎo)了通過噴硝酸銀和酒石酸鉀以及氫 氧化鈉的溶液形成的銀鏡面。該涂層用亞硫酸鈉進行后處理。
[0008] 在上述專利申請中，電鍍方法仍用于這兩個美國發(fā)明，其不能解決廢料的高成本 和環(huán)境污染的問題。另外兩個發(fā)明僅僅報導(dǎo)了在沒有特殊改性情況下銀的傳統(tǒng)鏡面狀反 應(yīng)，這會導(dǎo)致銀鏡面狀涂層的不良粘附性和銀涂層的氧化問題。
[0009] 因此，存在還未得到滿足的對在襯底上形成具有良好粘附特性和低成本的鏡面精 加工層的需要。另外，可以以有效且環(huán)保的方式制造這種鏡面精加工層。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明開發(fā)了一種處理金屬或者塑料襯底以形成鏡面精加工層的方法。在改性襯 底表面情況的幾個預(yù)處理步驟之后，不管是金屬還是塑料材料，為了增加上面涂層的粘附 性，將使用示出有金屬外觀且光滑的具有裝飾功能的鏡面精加工層。將涂覆可變外涂層，以 保護下面的鏡面精加工層并實現(xiàn)色彩豐富的裝飾。所有涂層材料和處理步驟都是環(huán)保的， 且無需昂貴的設(shè)備。在沒有較大改變的情況下可以使用普通噴涂系統(tǒng)，這能實現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn) 以得到更多一致且穩(wěn)定的涂層產(chǎn)品，并增加產(chǎn)量。
[0011] 因此，本發(fā)明的第一方面在于給襯底提供多步預(yù)處理方法以形成鏡面精加工層。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明的實施方式，一種用于預(yù)處理用于形成鏡面精加工層的襯底的方法包 括：將第一材料放置在襯底上，其中第一材料包括第一環(huán)氧樹脂、第一流平劑、丁醇、丙酮、 雙丙酮醇、第一固化劑和2, 4, 6-三（二甲氨基甲基）苯酚；固化該第一材料；將第二材料 放置在固化的第一材料上，其中第二材料包括第二環(huán)氧樹脂、第二流平劑、2-甲基苯基縮水 甘油醚、雙丙酮醇、丁醇、第二固化劑和2, 4, 6-三（二甲氨基甲基）苯酚；固化該第二材料； 和在固化的第二材料上涂覆鏡面精加工層。
[0013] 優(yōu)選地，該方法還包括用混合溶劑沖洗固化的第二材料。
[0014] 優(yōu)選地，該方法還包括用氯化錫（II)和鹽酸的混合溶液處理固化的第二材料。
[0015] 優(yōu)選地，該襯底為金屬襯底或者塑料襯底。
[0016] 優(yōu)選地，該方法還包括通過將后處理材料放置在鏡面精加工層上來后處理鏡面精 加工層。
[0017] 本發(fā)明的第二方面在于提供一種在用本發(fā)明的方法制備的塑料或金屬襯底上形 成的鏡面精加工層。
【附圖說明】
[0018] 參考附圖，在下文中將更加詳細地描述本發(fā)明的實施方式，其中：
[0019] 圖1是示出根據(jù)本發(fā)明實施方式的在金屬/塑料襯底上制備鏡面精加工涂層的方 法步驟的流程圖。
【具體實施方式】
[0020] 在下面的描述中，作為優(yōu)選實例提出了形成在金屬/塑料襯底上的鏡面精加工層 和襯底的預(yù)處理方法的對應(yīng)實施方式。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的是，在不背離本發(fā) 明的范圍和精神的情況下可以進行包括附加和/或替換的修改?？梢允÷跃唧w細節(jié)以免使 本發(fā)明模糊不清；然而，該公開被撰寫成使本領(lǐng)域的技術(shù)人員在沒有過多實驗的情況下能 夠?qū)嵺`本文的教導(dǎo)。
[0021] 在該發(fā)明中，提供了處理塑料或金屬襯底以實現(xiàn)鏡面精加工層的整個過程，它不 僅能用于批量生產(chǎn)，例如浸漬，而且還能用于連續(xù)生產(chǎn)，例如自動化生產(chǎn)線中的噴涂。
[0022] 圖1是示出根據(jù)本發(fā)明實施方式的在金屬/塑料襯底上制備鏡面精加工涂層的方 法步驟的流程圖。在步驟11中，首先通過初始預(yù)處理預(yù)先處理襯底。對于金屬襯底，用砂紙 拋光該金屬襯底。之后，用水、洗潔精、丙酮和乙醇清洗該拋光的金屬襯底。對于塑料襯底， 可以使用等離子體處理、化學(xué)處理和/或物理處理來預(yù)處理該塑料襯底。在步驟12中，用第 一材料改性預(yù)處理襯底的表面以改善該襯底的粘附性。通過浸漬或噴涂將第一材料放置在 預(yù)處理襯底上，之后在烤箱中固化。該第一材料包括環(huán)氧樹脂（諸如E-51)、流平劑（諸如 8￥1(-36謂、丁醇、丙酮、雙丙酮醇）、固化劑（諸如了2-550和2,4,6-三（二甲氨基甲基）苯 酚）。在步驟13中，用第二材料改性預(yù)處理襯底的表面以改善鏡面精加工層的粘附性。通 過浸漬或噴涂將第二材料放置在固化的第一材料上，之后在烤箱中固化。該第二材料包括 環(huán)氧樹脂（諸如E-51)、流平劑（諸如BYK-361N、2-甲基苯基縮水甘油醚（CGE)、雙丙酮醇、 丁醇）、固化劑（諸如TZ-550和2, 4, 6-三（二甲氨基甲基）苯酚）。在步驟14中，用第三 材料改性預(yù)處理襯底的表面以增強鏡面精加工層的形成。用第三材料沖洗第二材料處理的 預(yù)處理襯底的表面。該第三材料是包含混合溶劑（諸如1 :1(體積比）的丙酮和乙醇）的 一種溶液。在步驟15中，用第四材料改性預(yù)處理襯底的表面以增強鏡面精加工層的形成。 將第四材料應(yīng)用在用第三材料處理的預(yù)處理襯底的表面上，之后在室溫下使其干燥。該第 四材料是包含氮化錫（II)和酸的混合物的一種溶液。在步驟16中，在該預(yù)處理襯底的表 面上涂覆鏡面精加工層。在步驟17中，實施用于鏡面精加工層的后處理。
[0023] 優(yōu)選地，塑料襯底包括丙烯腈丁二烯苯乙烯（ABS)、聚苯烯（PP)或聚碳酸酯（PC)， 且金屬襯底包括鐵、鋅、鋁、鎂或它們的合金。
[0024] 優(yōu)選地，將執(zhí)行在鏡面精加工層上放置透明或可變色材料（后處理材料）的步驟 以保護它或增加一些特殊功能，其可以通過浸漬或噴涂來產(chǎn)生，之后在烤箱中進行熱處理。
[0025] 因此，雖然金屬和塑料兩種襯底的表面具有不同特性，但是可將本發(fā)明的襯底預(yù) 處理方法應(yīng)用于這兩種襯底。該預(yù)處理方法能夠增強襯底和鏡面精加工層之間的粘附性。 在本發(fā)明中沒有使用有害且不環(huán)保的化學(xué)品。另外，用本發(fā)明的該方法制備的鏡面精加工 層提供了高的膜硬度、抗劃傷性和耐沖擊性。
[0026] 實例
[0027] 涂覆金屬和塑料襯底的過程主要包括預(yù)處理、放置功能涂覆和后處理。
[0028] 1.襯底的多步預(yù)處理
[0029] 由于兩種類型襯底的表面特性不同，因此對于金屬和塑料襯底，襯底的預(yù)處理也 是不同的。
[0030] 1)處理金屬襯底的主要步驟如下示出：
[0031] (1)表面拋光：分別用#240、#360和#800的砂紙拋光該金屬襯底。也可以使用振 動研磨機或者滾筒研磨機以用適當(dāng)?shù)难心ナ瘨伖庀嗤r底。對于軟金屬，諸如Al或Mg合 金，如果拋光不適宜，則可以跳過該步驟。
[0032] (2)襯底清洗：將該（拋光的）襯底浸入到DI水和洗潔精的混合物中。聲波降解 襯底超過30分鐘。使用流動的DI水逐一地沖洗樣品。再次通過超聲降解在1:1 (體積） 的丙酮和乙醇中清洗襯底超過30分鐘。用流動的乙醇沖洗襯底。在空氣中干燥它們。
[0033] (3)用材料1改性表面：通過浸漬或者噴涂將材料1放置在預(yù)處理襯底上，之后在 烤箱中固化。固化溫度可以根據(jù)襯底在80~150°C的溫度范圍內(nèi)變化至少10分鐘。通常， 低溫適合塑料襯底，高溫適合金屬襯底。材料1將用于改性襯底表面以實現(xiàn)上面涂層的良 好粘附性。
[0034] 材料1的實例是約IOg E-51、0.1 g BYK-361N、6g 丁醇、Ig丙酮、IOg雙丙酮醇、2g TZ-550和Ig 2, 4, 6-三（二甲氨基甲基）苯酚。通過在室溫中攪拌超過30分鐘將這些化 學(xué)品加入并混合在一起。如果必要，在超聲波浴中聲波降解混合物3分鐘。準(zhǔn)備好之后，應(yīng) 將材料1保存在室溫或者諸如5~10°C的低溫中。然而，一旦加入固化劑TZ-550，材料1 在室溫中應(yīng)該在2小時內(nèi)用完。
[0035] (4)用材料2改性表面：通過浸漬或者噴涂將材料2放置在涂有材料1的襯底上， 之后在烤箱中固化。固化溫度可以根據(jù)襯底在80~150°C的溫度范圍變化至少10分鐘。 通常，低溫適合塑料襯底，高溫適合金屬襯底。該材料2將用于改性表面特性以實現(xiàn)上面涂 層的良好粘附性。
[0036] 材料 2 的實例是約 22g E-51、0. 2g BYK-361N、2g GGE、12g 雙丙酮醇、8g 丁醇、5g TZ-550和Ig 2, 4, 6-三（二甲氨基甲基）苯酚。通過在室溫中攪拌超過30分鐘將這些化 學(xué)品加入并混合在一起。如果必要，在超聲波浴中聲波降解混合物3分鐘。準(zhǔn)備好之后，應(yīng) 將涂層材料2保存在室溫或者諸如5~10°C的低溫中。然而，一旦加入固化劑ΤΖ-550,材 料2在室溫中應(yīng)該在1小時內(nèi)用完。
[0037] 2)處理塑料襯底的主要步驟如下示出：
[0038] (1)等離子體處理：將等離子體襯底放入等離子室中，并使用等離子清洗機以高 水平處理它們至少20分鐘。
[0039] (2)化學(xué)處理：使用不同的化學(xué)品處理不同的塑料材料。實例是濃酸對ABS處理 5~7分鐘，或者高錳酸鉀的強氧化劑對PP在70°C處理24小時。
[0040] (3)物理處理：如果必要，可以在3. 2巴的條件下使用噴沙物理處理超過1分鐘。
[0041] (4)用材料1改性表面：通過浸漬或者噴涂將材料1放置在預(yù)處理襯底上，之后在 烤箱中進行熱處理。熱處理溫度可以根據(jù)襯底在80~150°C的溫度范圍內(nèi)變化至少10分 鐘。通常，低溫適合塑料襯底，高溫適合金屬襯底。材料1將用于改性襯底表面以實現(xiàn)上面 涂層的良好粘附性。
[0042] 材料1的實例是約IOg E-51、0.1 g BYK-361N、6g 丁醇、Ig丙酮、IOg雙丙酮醇、2g T