专利名称：超低温气体辅助热塑/热固性复材表层剥漆的方法
技术领域：
本发明涉及剥除热塑性/热固性复合材料表层的不良著漆以便重新喷漆或烤漆的方法，尤指一种超低温气体辅助热塑/热固性复材表层剥漆的方法。
『复合材料』是为材料学上的一项新兴技术产物，其中又以热固性塑胶为基材制成的纤维强化热固性塑胶(Fiber Reinforced Thermosets，FRTS)以及以热塑性塑胶为基材所制成的纤维强化热塑性塑胶(Fiber ReinforcedThermoplastics，FRTP)最为常见，尤其是FRTP复材，更是具有不易破裂、比刚性高、耐腐性佳、使用寿命长以及质轻等多项优点，更是被广泛的应用于各项业界中，如新开发的航空用复材，以及利用复材制成的民生用的高尔夫球杆、自行车架及网球拍等休闲运动用品，对于这些制品所运用的复材而言，已经成为日后材料应用上的一项必然趋势。
而在各款热塑性或热固性复合材料制品(以下简称复材制品)中，为增进制品的美观度，通常会在制品的外表上施以喷或烤上一层塑胶类或环氧树脂类的漆料，以便加强质感与视觉效果，然知，该项喷漆、烤漆的作业条件相当严谨且对工作环境要求十分严苛，除了需有良好的加工技术外，同时还须配合在温度与湿度控制的工作环境下，才能加工出如镜面般光滑美观的高品质制品表面；然而在喷漆或烤漆加工过程中，难免都会造成一些著漆不佳的不良品，诸如漆面发生橘皮、雾面、起泡或色泽不一等现象的不良品，势必需要再次重新涂装上漆，但其表面原有的漆料是必须先行刮除，才能于再次进行喷漆、烤漆的加工后得到高品质的制品表面。
惟，以现有对刮漆的作业技术而言，却还停留在利用人工磨除复材表层漆料的作业模式，不但费时费力且对于制品上某些三维造型转折或小细缝之处，更是为人力所不及，迫使除漆工作效率无法提升，甚至无法控制复材表面与漆层间的磨耗深度，使得过度磨耗或磨耗不均等现象层出不穷，影响高精度复材制品所需高雅造型流线与总体品质的困扰一直无法获得妥善的克服。
本发明的目的是提供一种超低温气体辅助热塑/热固性复材表层剥漆的方法，特别是涉及针对表面涂覆有塑胶类或环氧树脂类的漆料的热塑性或热固性复材制品的剥漆作业而设计，藉由利用第一道超低温气体的急冷冲击作用，以及第二道研磨粒的喷撞刨刮作用，促使复材表面漆料在发生脆化现象的一瞬间，得以迅速的接受研磨粒的喷撞刨刮作用，以实现高效率自动剥漆。
本发明人乃有鉴于上述热塑/热固性复材制品在需要重新涂覆漆料时所遭遇到的剥漆困难等实情，加以研析后发现热塑性或热固性复材在常温环境下具有较佳的刚性，当其披覆上塑胶类或环氧树脂类漆料后，在常温下利用包括砂纸、砂轮或高压喷砂等外力研磨喷射工具来去除漆料是较为不易的，因此，本发明特别利用热塑或热固性复材以及塑胶类或环氧树脂类漆料在低温环境下会发生脆化的物理现象，因而使用超低温的氮气(N2)或二氧化碳气体(CO2)，作为第一道急冷冲击用的超低温气体，促使复材制品表层的漆料瞬间急冷后产生脆化，以利再利用研磨粒进行第二道喷撞刨刮作用，来对已脆化的复材表层漆料进行剥漆加工；其中，为能使一些具有三维外型的复材著漆层，在其外型细缝等较难研磨处的漆料亦能简易方便且不伤外观造型与结构强度的被剥除，在本发明所引用的第二道剥漆运作中，是采用气压喷射研磨粒的方式，使研磨粒与已脆化的表层漆料间，产生环周式的对撞刨刮研磨作用，以达剥除热塑/热固性复材制品表层的塑胶类或环氧树脂类漆料的目的。
其中，该研磨粒的选用是依复材表层漆料的厚度与所欲取得的复材表层的粗糙度来决定，通常可选用所需粒径的玻璃砂(SiO2，或玻璃珠)、金钢砂(SiC)、碳化硼(B4C)、三氧化二铝(AL2O3)，碳化钨(WC)……等等。
在实施第一道超低温氮气的急冷冲击作用时，该氮气的冲击温度是以介于-60～-190℃范围为最佳又以选用所需粒径范围在#80～#800的圆珠状研磨粒，施予4～7kg/cm2的喷砂压力，较利于喷撞刨刮剥漆后取得较为平整的复材表层粗糙度。
本发明所提供的这种超低温气体辅助热塑/热固性复材表层剥漆的方法，是利用将一欲剥漆的热塑性或热固性的复合材料(简称复材)制品传输接受第一道超低温气体的急冷冲击作用，使复材表层漆料瞬间发生脆化现象，随后再将复材制品传输至接受第二道研磨粒的喷撞刨刮作用，促使复材制品表层已脆化的漆料得以简易的被剥离，而可称为一种高效率自动剥漆的方法。
为能再更加详述本发明，兹将列举实施图例详细说明如后附图的简单说明
图1是为本发明中被加工工件的剖示图。
图2是为本发明以氟化碳为例揭示其温度与伸长率间的性能曲线图。
图3是为本发明以醋酸纤维素为例揭示其伸张力与应力间的性能曲线图。
图4是为本发明以热可塑性树脂(HIPS)及聚乙烯苯(PS)为例显示其温度冲击力的作用曲线图。
图5是为本发明揭示超韧性塑性胶质材料的温度与冲击值间的关系曲线图。
图6是为本发明以低温液态氮气气体为例去作用热塑性材料所揭示的温度与破碎硬度间的关系曲线图。
图7是为本发明制法实施流程与环境装置的简示图。
图8是为揭示本发明图7中的A-A剖示图。
图9是为本发明利用研磨粒实施刨刮剥漆运作的局部放大剖示图。
附图中的标号说明工件1 复材11漆料12 表层13
腔室3悬吊架31喷气闸门32 喷砂闸门33氮气34 研磨粒35喷气嘴36 喷砂嘴37本发明所提供利用超低温气体辅助热塑/热固性复材表层剥漆的方法，是可分野出利用第一道超低温气体的急冷冲击作用，使复材表层漆料瞬间发生脆化现象，以及第二道研磨粒的喷撞刨刮作用，促使复材制品表层已脆化的漆料得以简易的被剥离，进而达到高效率自动剥漆的目的。
首先以强化热塑性纤维所制成的复材11表层披覆有塑胶类或环氧树脂漆料12的三维工件1作实施例(如图1所示)，来说明本发明的超低温气体辅助热塑/热固性复材表层剥漆法中的技术；其中包括强化热塑性纤维复材11以及塑胶类或环氧树脂类的漆料12，二者皆同属胶质类材料，它们在接受低温作用时所展现的特性，可由列举的氟化碳(Fluorocarbons)的TFE、FEP、CTFE三种胶质材料为例，它们在逐渐降温至零下低温过程中的伸长率(Elongation)变化，是呈现极大降幅现象(如图2所示)，换言之，热塑性纤维复材11以及塑胶类或环氧树脂类漆料12皆与图2中所示的三种氟化碳胶质类材料相同，一旦随着温度的下降即同步降低伸长率，且知，胶质类材料(包含复材11及漆料12)的伸长率愈低，即表示其愈易变脆；同时，以同属胶质材料的醋酸纤维素(Cellulose acetate)为例，在不同温度下的应力(Stress)与应变率(Strain)的性能变化中可知(如图3所示)，愈低于零下温度时，其伸张率愈低，且应力逐渐提高至硬脆状态；另外，藉由低温的冲击作用，亦可使同属胶质类材料的热塑性纤维复材11以及环氧树脂类漆料12的耐冲击值大幅降低；如图4所示，以胶质类材料的热可塑性树脂(HIPS)以及聚乙烯苯(PS)为例，当作用温度愈低时，其可承受的冲击力是下降至0.07ft-lbf左右而已；特别是原本具有较高耐冲击值的热可塑性树脂(HIPS)，当其作用温度下降至零下50℃(即-50℃)以下时，其耐冲击的能耐甚至呈现大幅下降的现象；同时并知，在低温作用下胶质类材料的耐冲击值愈低，即表示其愈脆，愈容易被外力所喷射剥除；此理亦可由本发明图5所示的三种超韧性塑性胶质材料，皆会随着作用温度的降低而一同降低其耐冲击值，同时如图6所示热塑性材料会随着利用低温氮气的降温作用而大幅降低其韧性(应变)；由此可见，唯有利用低温来对复材11及其表层所披覆的漆料12进行冲击作用，才有可能得到脆化漆料12的效果。
因此，使用第一道超低温气体来对该复材11表层的漆料12进行急冷冲击的作用，将是使复材11的表层13以及表层13上所披覆的漆料12瞬间立刻的被脆化的最佳方式。
然而在行使第一道脆化作用时所选用的气体，主要是以超低温氮气(N2)为最佳选择，其次亦可选择具有较低温能耐的二氧化碳气体(CO2)。
在实施本发明的方法时，必须在一腔室3内进行(如图7及图8所示)，可利用自外界设置一悬吊架31位移传输并进、出通过该腔室3，在腔室3的前段是可设置第一道环周式的喷气闸门32，以及在悬吊架31的后段设置第二道环周式的喷砂闸门33，且利用该悬吊架31来单点夹持该工件1，并位移载运工件1，以线速度方式进出于腔室3间，进行本发明的剥漆运作；其中该第一道喷气闸门32可对三维物型的工件1的环周表面喷流超低温氮气34，使超低温氮气34强制性的去对三维工件1表层的漆料12行使急冷冲击作用(配合图1所示)，甚而传导该低温至该工件1内复材11的表层13，使该漆料12完全脆化，并使该复材的表层13亦受到低温传导的影响而产生适度的脆化，然而该超低温氮气34的急冷冲击温度是以介于-60～190℃范围为最佳，如此一来，将使复材表层13上所披覆的漆料12产生脆化后易被外力所剥落的效果，亦即有助于利用后续第二道研磨粒的喷撞刨刮剥漆的运作。
在利用第二道环周式的喷砂闸门33来对已脆化的工件1上的漆料12及其复材表层13进行第二道研磨粒35的强压喷撞刨刮运作时，必须依照该三维工件1外型上的漆料12厚度、轮廓细缝大小与曲度等条件来选择使用适当珠粒粒径大小、形状及体积的研磨粒35，促使工件1表面包括细缝上的漆料12皆能完全被磨抛刮除，以及利于控制工件1被除漆后的表面粗糙度；其中，研磨粒35是可依工件1表面需求的粗糙度而选用诸如玻璃砂(SiO2，或玻璃珠)、金钢砂(SiC)、碳化硼(B4C)、三氧化二铝(Al2O3)、碳化钨(WC)…等等，通常以选用所需粒径范围在#80～#800的圆珠状研磨粒35，以及喷砂压力调在4～7kg/cm2左右最为合适，即可使被剥漆后的复材11表层利于取得较为平整的粗糙度(如图9所示)。
对待剥漆的三维工件1而言，在上述利用第一道喷气闸门32喷流供应的超低温氮气34的冲击速度、利用第二道喷砂闸门33喷流供应的喷撞刨刮速度，以及在腔室3中利用位移式悬吊架31载料进行脆化与剥漆运作的速度等，皆应依照工件1所使用的复材11与漆料12的材质、厚度以及低温脆化温度、研磨粒的质料与粒度、喷砂压力、速度、时间…等等来取得最适当的调整匹配；且，上述第一道喷气闸门32与第二道喷砂闸门33内是可使用喷气嘴36及喷砂嘴37，来分别控制超低温氮气34与研磨粒35对工件1冲击对撞的速度。
其中在腔室3内进行第一道脆化与第二道剥漆作用时的间距是愈近愈好，以利接受超低温气体急冷冲击后仍保持有低伸长率、低耐冲击值暨硬脆的漆料12与复材表层13间，能瞬间接受研磨粒35的喷撞刨刮研磨作用，而达到高效率自动剥漆的目的。
综上所述，本发明在了解热塑性及热固性复材与环氧树脂类漆料等均属低温易脆的特性后，再结合喷砂研磨的技术，使能运用于复材制品工件表层剥漆的加工作业上，取代现有人工抛磨的技术，事实上早已备具新颖的高度创造性，于是依法提请发明专利。
权利要求
1.一种超低温气体辅助热塑/热固性复材表层剥漆的方法，是针对表面涂覆有塑胶类或环氧树脂类的漆料的热塑性或热固性复材工件进行自动剥漆的方法，其特征是该方法包含有以一线速度传输工件通过一腔室内，先进行第一道超低温氮气的急冷冲击作用，脆化工件上的漆料及复材表层，接续进行第二道研磨粒的喷撞刨刮作用，迅速的剥除工件上的脆化漆料，并取得除漆后工件的复材表层的所需粗糙度。
2.根据权利要求1所述的超低温气体辅助热塑/热固性复材表层剥漆的方法，其特征是在实施第一道超低温氮气的急冷冲击作用时，该氮气的冲击温度是以介于-60～-190℃范围为最佳。
3.根据权利要求1所述的超低温气体辅助热塑/热固性复材表层剥漆的方法，其特征是在实施第一道超低温氮气的急冷冲击作用时，亦可使用低温的二氧化碳气体来取代氮气。
4.根据权利要求1所述的超低温气体辅助热塑/热固性复材表层剥漆的方法，其特征是在实施第二道研磨粒的喷撞刨刮作用时，是可选用所需粒径大小及形状的玻璃砂(SiO2，或玻璃珠)、金钢砂(SiC)、碳化硼(B4C)、三氧化二铝(Al2O3)、碳化钨(WC)。
5.根据权利要求1所述的超低温气体辅助热塑/热固性复材表层剥漆的方法，其特征是是以选用所需粒径范围在#80～#800的圆珠状研磨粒，施予4～7kg/cm2的喷砂压力为佳。
全文摘要
一种超低温气体辅助热塑/热固性复材表层剥漆的方法,是包含将一欲剥漆的热塑性或热固性的复合材料(简称复材)制品传输接受第一道超低温气体的急冷冲击作用,使复材表层漆料瞬间发生脆化现象,随后再将复材制品传输至接受第二道研磨粒的喷撞刨刮作用,促使复材制品表层已脆化的漆料得以简易的被剥离,进而成为一种高效率自动剥漆的方法。
文档编号C09D9/00GK1260370SQ9910004
公开日2000年7月19日 申请日期1999年1月8日 优先权日1999年1月8日
发明者曾绍谦 申请人:曾绍谦