一种碳纤维包覆室外健身器材的表面处理工艺的制作方法

本发明涉及一种室外健身器材的表面处理工艺，特别是一种碳纤维包覆室外健身器材的表面处理工艺。

背景技术：

目前，常见的表面处理有喷漆、表面镀金属、喷塑等方式。其中喷漆工艺工序复杂、生产周期长，在生产、运输、贮存以及施工过程中，溶剂的挥发会对环境造成严重污染，给操作人员带来身体伤害，且表面涂层寿命低，附着力、机械强度、耐腐耐磨能力均比较差，不适合户外使用。表面镀金属工艺成本高，涂层易磨损，容易形成局部碰伤，防腐性能差，生产过程中对环境造成一定的污染。

相比较喷漆与镀金属，表面喷塑工艺其生产工序简单，生产过程对环境无污染，产品涂层外观质量、附着力、机械强度、耐腐耐磨能力均要高出很多，但是在产品的相邻部件的连接处，依旧存在涂层容易断裂，剥落的现象。尤其是刚性部件与柔软零部件的连接，在柔软零部件受到外力作用而变形时，涂层断裂现象就更为严重。

室外健身器材中的笼式足球场地应用广泛，围网组件为其主要组成部分，表面处理一般采取静电喷涂工艺，围网中围网框架为刚性部件，网丝为柔软部件，网丝经常会受到球类冲击等外力作用而发生弹性形变，在形变过程中，网丝与围网框架连接处的表面塑粉便容易断裂、剥落。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种碳纤维包覆产品的工艺方法，适用于室外健身器材的表面处理阶段，以克服现有的工艺所造成的产品在使用阶段出现的涂层断裂，剥落的现象。

本方明的技术方案：一种碳纤维包覆室外健身器材的表面处理工艺，包含以下几个步骤：

步骤一、抛丸：对健身器材表面进行抛丸处理；

步骤二、脱脂除油：对健身器材表面进行脱脂除油处理；

步骤三、喷涂塑粉：将塑粉喷涂在健身器材件表面、相邻部件的连接处和焊接接头，塑粉厚度控制在40μm~70μm之间；

步骤四、碳纤维包覆：在喷涂塑粉后，缠绕碳纤维，缠绕时，依次采用顺时针或逆时针两个方向交叉缠绕，使碳纤维呈交叉的网状结构，相邻两圈平行间距不小于三倍的碳纤维宽度；

步骤五、二次喷涂塑粉：缠绕碳纤维后，再次喷涂塑粉，使塑粉总厚度达到80~140um；

步骤六、高温固化：最后置于高温固化炉中进行塑粉高温固化。

所述步骤一中，抛丸处理后表面处理等级达到sa3级。

所述步骤二中，脱脂除油处理采用的脱脂液浓度为3%～5wt%，ph值为9～10，脱脂溶液的温度为15°～45°，脱脂除油处理时间为20～40分钟。

所述步骤三中，喷涂的工艺参数如下：静电电压为90kv；空气压力为6bar～8.6bar；供粉压力为3kg/cm³～4kg/cm³。

所述步骤四中，所述的碳纤维的截面形状为扁平状。

所述步骤六中，高温固化温度为180°c~220°c，高温固化时间为10~15分钟。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明采用碳纤维包覆缠绕工件的方法，增加了表面产品表面塑粉的附着力，尤其是可以杜绝产品表面出现断裂和剥落，防止内部钢材锈蚀。除此而外还特别适合于柔软的钢丝等与强度较高的钢材的焊接结合处，可以有效防止因柔软部件的变形造成表面涂层的局部破撕裂。

附图说明

图1为本发明采用碳纤维包覆工件示意图。

图2为刚性部件与柔软部件焊接处碳纤维缠绕示意图。

图3为步骤三第一次喷涂后表面涂层结构示意图。

图4为步骤四中某一方向缠绕碳纤维间距示意图。

图5为步骤五第二次喷涂后表面涂层结构示意图。

附图标记中：1-刚性部件；2-柔软部件；3-碳纤维。

具体实施方式

通过试验判定，使用碳纤维包覆室外健身器材的表面处理工艺，使器材的表面涂层的外观、附着力、抗老化性能以及器材的抗拉强度均有很大的提高。下面结合实际生产和图例，以笼式足球围网的表面处理为例，对本发明做进一步详细描述。具体工序如下：

1工序：抛丸。将工件送入抛丸机，根据表面锈蚀程度进行选择抛丸时间，金属磨料使用金刚砂丸粒，丸粒直径为φ0.4～φ0.8mm。要求抛丸处理后表面处理等级达到sa3级，钢材表面达到无可见的污垢，氧化皮、铁锈和油漆涂层等附着物，工件表面显示均匀的金属色泽。

2工序：脱脂除油。检测各项参数：脱脂槽脱脂液浓度为3%～5%，ph值为9～10，脱脂溶液温度为15°～45°，脱脂时间根据油污比以及脱脂溶液温度确定，水洗槽的温度为15ºc～45ºc。将工件放入铁框，将铁筐使用天车吊入脱脂槽内进行除油操作，除油时间20分钟，将铁筐吊起，查看淋水中水流无分叉、分离现象后，将铁筐吊出脱脂槽，再吊入水洗槽中上下冲刷几次后吊出，放入指定工位进行晾干。

3工序：喷涂塑粉。检查设备状态，确认参数：静电电压为90kv；空气压力为6bar～8.6bar；供粉压力：3kg/cm³～4kg/cm³，将工件输送至粉房进行静电喷涂，并使塑粉厚度控制在40μm~70μm之间。该工序喷涂后表面涂层的构成如图3所示。

4工序：碳纤维包覆。将需要缠绕零部件送入缠绕装置，使用扁平截面形状的碳纤维丝进行缠绕，碳纤维缠绕的相邻两圈平行间距不小于三倍的碳纤维宽度，并依次按顺时针或逆时针两个方向缠绕，使碳纤维交叉成网状包覆在工件连接处表面。表面包覆后的产品外观如图1和图2所示。

5工序：二次喷涂喷塑。将各组件部件再次输送到喷粉房的喷枪位置进行喷涂作业，在已经喷涂一层塑粉和缠绕过碳纤维的工件表面再喷涂一层塑粉，使塑粉厚度达到80~140um。该工序喷涂后表面涂层的构成如图5所示。

6工序：高温固化

将喷涂好的工件输送到固化炉，加热到预定的温度，一般为180°c~220°c，并保温相应的时间，一般为10~15分钟，使粉末固化。要求固化后的工件涂层总厚度为80~140μm，涂层硬度不低于2h，附着力不低于2级，外表面光滑平整、色泽均匀、结合牢固，无起皮脱落、漏涂、锈蚀、裂痕以及较明显的流痕、花斑、结点、针孔、麻点、起皮。

实施例

对一笼式足球围网做表面处理，具体步骤如下：

步骤一、抛丸

检查笼式足球围网框架等部件表面无凹凸变形，焊缝无气孔、沙眼、焊道、焊瘤、飞溅物等，工件均打磨清理干净，焊接结构件无缺陷；

对机加工面及孔使用专用防护装置加以防护，保证吊装和抛丸过程不损伤机加工面；

将围网框架等部件送入抛丸机，抛丸时间40分钟（正反转各20分钟）；

将工件内部存留的金属磨料、灰尘等用除油去湿过的压缩空气吹干净；

检验各零部件表面无可见的油脂、污垢，氧化皮、铁锈和油漆涂层等附着物，表面显示均匀的金属色泽，符合gb/t8923《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》规定的表面处理等级的sa3级。

步骤二、脱脂除油

检测脱脂溶液温度：35℃，脱脂溶液ph值：9~10，工件油污比：≤10%，水洗槽温度35℃；

将工件放入铁框，将铁筐使用天车吊入脱脂槽内进行除油操作，除油时间20分钟；

将铁筐吊起，查看除油状况：淋水中水流无分叉、分离现象；

将铁筐吊出脱脂槽，再吊入水洗槽中上下冲刷几次后吊出晾干。

步骤三、喷涂塑粉

检查所有设备均处于正常状态，确认参数：静电电压：90kv，空气压力：8.6bar，供粉压力：4kg/cm³，输送链速度5m／min；

将围网各组件部件通过输送链输送到喷粉房的喷枪位置进行喷涂作业。

步骤四、碳纤维包覆

将围网框架与网丝输送到碳纤维缠绕装置，选用强度t300，单丝数量6k的截面形状为扁平状的碳纤维，将碳纤维与立柱底部成45°，保证相邻两圈碳纤维距离为200μm开始缠绕，缠绕方向为顺时针，均匀缠绕在立柱与网丝的连接部位；

反方向（逆时针）以相同参数再次缠绕，缠绕完成后，碳纤维成均匀的交叉网状分布在立柱与网丝的连接部位。

步骤五、二次喷涂喷塑

将各组件部件再次输送到喷粉房的喷枪位置进行喷涂作业，在已经喷涂一层塑粉和缠绕过碳纤维的工件表面再喷涂一层塑粉。

步骤六、固化

将喷涂好的围网组件输送到固化炉，温度设定在为220°c，保持15分钟，使粉末固化。

步骤七、检验

外观：外表面光滑平整、色泽均匀、结合牢固，无起皮脱落、漏涂、锈蚀、裂痕，无明显的流痕、花斑、结点、针孔、麻点、起皮等缺陷；

涂层厚度：涂层总厚度130μm；

涂层硬度：2h；

涂层强度：将围网表面用干燥的软布擦净后，置于工作台上，并使其与工作台接触吻合、检测无晃动现象，检测各部件之间连接无晃动、错位现象；将冲击器垂直竖立于被检部位，以头部镶有φ12mm钢球，外径为φ17mm全质量为100g的重锤，在内径为φ19mm的冲击器导管内按1000mm高度自由垂直落下，对涂饰层进行落体冲击，将冲击器从围网上移去，检验被冲击部位涂饰层均无剥落和裂纹情况，在同上一检测位置相距不小于100mm的位置处，重复进行3次同样的检验，3次检验被冲击部位涂饰层均无剥落和裂纹情况；

附着力：按gb/t9286-1998《色清和漆清漆膜的画格实验》的要求，相互垂直方向的切割数各为6、切割间距为2mm的规定，直接在围网组件的被测表面进行检验,检验结果根据gb/t9286-1998中的第8章的规定表示附着力为1级。

涂饰层耐候性能：按gb/t1865-2009《色清和漆清人工气候老化和人工辐射曝露滤过的氙弧辐射》的规定进行检验，经过800h人工加速的耐老化试验后，按照gb/t1766-2008《色清和色漆涂层老化的评级方法》进行评定，结果显示为装饰性综合老化性能等级的1级。