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鋁型材專用熱轉印粉末涂料

分類：技術文檔 　　　 來源：鹿德仕·昕威粉末涂料(佛山)有限公司 　　　發(fā)布時間：2023-08-12
摘要：本文介紹了應用于鋁型材上的熱轉印粉末涂料。簡述了熱轉印工藝和粉末涂料配方設計，并對影響木紋紋理清晰度的制粉材料進行了逐一摸底試驗。分析探討了影響熱轉印質量的因素。


1、概述
    
粉末涂料也被稱作干性油漆，是一種環(huán)境友好型產品，可以提供色彩和花樣繁多的粉末涂料品種。越來越多的行業(yè)、越來越多的領域開始應用粉末涂料。

隨著鋁型材行業(yè)的飛速發(fā)展，應用于鋁型材的粉末涂料已成為粉末涂料的專業(yè)分支，并逐漸取代電泳漆和氟碳漆。隨著轉印技術的出現(xiàn)，鋁型材專用粉末涂料品種更加豐富多彩。
    
鋁型材需要有超強的耐候性和裝飾性，因此鋁材表面處理是必需的。鋁型材的表面處理以有機涂層為主，包括粉末涂料噴涂、氟碳漆噴涂和木紋處理。

木紋處理是在粉末涂層表面進行的，分為水轉印和熱轉印兩種。熱轉印木紋技術從上世紀90年代末期進入我國，近幾年得到突飛猛進的發(fā)展。

該技術的主要特點在于轉印圖像色彩鮮艷，層次豐富，轉印效果可與印刷相媲美，與印刷技術的不同在于熱轉印是在高溫下使油墨受熱升華，能多色圖案一次成圖，無需套色，凝華后即形成色彩亮麗的圖案，并可滲入到粉末涂層40~60μm的內部。

所以熱轉印產品經久耐用，轉印圖案不會脫落、龜裂和褪色，不會因熱轉印處理而改變產品原有的光澤度、耐磨性、耐候性、耐酸堿性等。

熱轉印只是起到表面裝飾作用，現(xiàn)在已基本形成完善的熱轉印配套系統(tǒng)，包括粉末涂料、噴涂工藝、熱轉印設備、轉印紙和轉印膜的制造。
    
熱轉印技術的出現(xiàn)向粉末涂層技術提出了新的挑戰(zhàn)，它要求用于熱轉印的粉末涂料必須與熱轉印紙(膜)匹配，以保證獲得良好的轉印效果。

因此，探討粉末涂膜的熱轉印工藝和研究熱轉印粉末涂料的配方設計是十分必要的。

2、熱轉印技術
    
熱轉印也稱熱升華，是將人像、風景、木紋、大理石紋、立體浮雕等各種圖案，利用熱轉印油墨印制在高精度紙(膜)上，并采用熱轉印設備在短時間內將其加熱到設定溫度，使轉印紙上的圖案和色彩逼真地轉印到鋁型材等材質上的一種特殊工藝。

2.1轉印紙
    
轉印紙主要分兩種，即木紋熱轉印紙和PET熱轉印膜。這兩種材料均利用加熱升華和滲透原理實現(xiàn)轉印目的。

但二者在熱轉印時所用轉印設備和操作工藝有所不同，使用PET熱轉印膜轉印的生產效率更高，特別適合轉印異型鋁材或形狀復雜的鋁材。

2.2 熱轉印工藝
    
鋁型材熱轉印工藝是一個投入設備少，操作人員少，比水轉印生產效率高、成本低的簡單工藝。熱轉印工藝為：選基材→用木紋熱轉印紙或PET熱轉印膜緊緊包裹住基材→加熱轉印→表面清潔→檢驗→包裝。

2.2.1 熱轉印紙工藝
—適用于大面積和異形基材的工藝一：取已經噴涂好的鋁型材，用熱轉印專用膠水將熱轉印紙正面與鋁型材的正面對貼，送至烘箱烘烤(180℃，6min左右)，撕下熱轉印紙，清洗表面，得到轉印有木紋或石紋的鋁型材。
   
—適用于大面積和異形基材的工藝二：取已經噴涂好的鋁型材，將熱轉印紙正面與鋁型材的正面對貼，用少量耐高溫膠帶粘住紙接口，套上耐高溫的PET膠袋并扎緊；

固定膠袋兩端，從兩端抽真空，送至烘箱烘烤(180℃，6min左右)，取下PET膠袋，撕下熱轉印紙，清潔表面，即得到轉印有木紋或石紋的鋁型材。
    
—適用于各種平面鋁型材的工藝三：取已噴涂好的鋁型材，將熱轉印紙正面與鋁型材的正面對貼，用專用平板熱轉印機加熱(180℃，20s左右)，撕下熱轉印紙，得到轉印有木紋或石紋的鋁板材。

2.2.2 PET熱轉印膜工藝
該工藝適用于大面積和異形鋁材。工藝過程如下：取已噴涂好的鋁型材，將PET熱轉印膜正面與鋁型材的正面對貼。

用袋子將待轉印的鋁型材包裹住，用超聲波封口機將PET轉印膜封成袋子，袋子的兩端不封口，固定PET熱轉印膜袋的兩端，從兩端抽真空，送至烘箱烘烤(180℃，6min左右)，撕下PET熱轉印膜，得到轉印有木紋或石紋的鋁型材。

3 、熱轉印專用粉末涂料
    
鋁型材熱轉印工藝通常采用聚酯/TGIC型和聚氨酯型粉末涂料，這兩種體系的粉末涂料具有優(yōu)異的圖案轉移性能。

3.1 配方設計
    
所選用的聚酯樹脂軟化點應低一些，但玻璃化溫度(Tg)以80~110℃為宜。目前聚酯廠家根椐熱轉印特性，專門推出了熱轉印粉末涂料用的聚酯樹脂；
    
固化劑的加入量一定要足夠，可適量加入固化催化劑，保證涂膜固化完全，防止二次進爐時涂層出現(xiàn)回粘問題而不好撕紙；
    
流平劑不宜多加，但應保證涂料有好的流平性；
    
熱轉印粉末涂料的底粉遮蓋力不必太高，所以配方中鈦白粉可少加，但應保證涂層有好的豐滿度和鮮映度；
    
對比熱轉印紙或熱轉印膜的顏色時，要選取相同紋理、相同位置的對比樣，用相同的轉印條件、轉印在同一底色的基材上，在同一光源下作對比，直接采用未轉印前的紙樣或膜樣表面色作對比的結果不準確。

3.2 粉末涂料技術配方
    
聚氨酯型粉末涂料因成本問題，盡管具有諸多優(yōu)點，但目前市場上卻并不多見，大部分廠家仍以聚酯/TGIC型和聚酯/HAA型粉末涂料作為鋁型材專用的熱轉印粉末涂料。表1~3是3個型號的粉末涂料基本配方。

表1 戶外無光木紋粉末涂料配方及工藝條件

配方
原材料名稱
質量份
聚酯
600
XG665消光固化劑
140
TGIC固化劑
15
PV88
10
安息香
4
沉淀鋇
300
R-902
100
聚乙烯蠟
7
顏料
適量
固化及熱轉印條件
固化條件
200℃/10min
熱轉印條件
180℃/5min
60°光澤度
3%


表2 戶外高光木紋粉末涂料配方及工藝條件

配方
原材料名稱
質量份
聚酯
600
333固化劑
32
PV88
9
701
11
安息香
4
沉淀鋇
300
R-902
100
聚乙烯蠟
7
顏料
適量
固化及熱轉印條件
固化條件
200℃/10min
熱轉印條件
180℃/5min
60°光澤度
90%

 
表3 聚氨酯亞光木紋粉末涂料配方及工藝條件

配方
原材料名稱
質量份
羥基樹脂(高羥值)
200
羥基樹脂(低羥值)
460
B1530
310
流平劑
20
硫酸鋇
270
R902
240
其它助劑
30
顏料
適量
固化及熱轉印條件
固化條件
200℃/10min
熱轉印條件
180℃/5min
60°光澤度
6%


4、影響轉印紋理清晰度的因素

我們就配方成分對轉印紋理效果的影響進行了大量實驗，試驗結果如下：物理消光劑對木紋清晰度的影響見表4，聚酯樹脂/催化劑配伍對木紋清晰度的影響見表5。

填料加入量對木紋清晰度的影響見表6，不同品牌聚酯樹脂對木紋清晰度的影響見表7，羥烷基酰胺HAA固化劑對木紋清晰度的影響見8。

蠟粉對木紋清晰度的影響見表9，填料品種對木紋清晰度的影響見表10，流平劑對紋清晰度的影響見11，脫氣劑對木紋清晰度的影響見表12，鈦白粉填加量對木紋清晰度的影響見表13。

表4 物理消光劑對木紋清晰度的影響
圖片
注：優(yōu)-木紋清晰；良-木紋模糊；劣-木紋清晰度很差。
 
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從表4~13可以看出，消光劑對木紋紋理有一定的影響，加入量越大木紋紋理越不清晰；催化劑品種和添加量對木紋清晰度有很大影響；

不同廠家提供的聚酯所形成的木紋清晰度有所不同；填料用量對木紋清晰度也有影響，并非多多益善；HAA固化劑用量不同產生的木紋清晰度有一定差異；

但不同蠟粉品種對木紋紋理清晰度影響不大；選擇不同品種的硫酸鋇或碳酸鈣形成的木紋紋理清晰度也有所不同；

改變流平劑和脫氣劑的品種和用量對木紋紋理清晰度影響不大；不過鈦白粉用量對木紋清晰度的影響很大，用量不宜過多。

5、熱轉印質量問題及原因分析
    
熱轉印質量問題及原因分析見表14。

表14熱轉印質量問題及原因分析

質量問題
原因分析
熱轉印后不好脫紙或脫膜
1 被轉印基材的表面有質量問題，如不耐高溫，有粘紙或粘膜現(xiàn)象。
2 噴粉后被轉印基材表面的粉末涂層未完全固化，熱轉印時再次固化而回粘。
3 熱轉印膠水質量差，配比濃度及涂刷量不當直接影響脫紙效果。
4 建議在熱轉印膠水中適量加入離形劑(硅油)，可解決不好脫紙問題。
轉印后熱轉印紙(膜)易碎或變焦
轉印溫度太高或時間太長造成熱轉印紙(膜)過快老化所致。
同一種熱轉印紙(膜)轉印的產品有色差
1比色時未遵守“選取相同紋理、相同位置的對比樣，用相同的轉印條件、轉印在同一底色的基材上，在同一光源下作對比”原則。
2 轉印基材有色差。
3 轉印設備性能不穩(wěn)定。
4 熱轉印時未控制好轉印溫度和時間，通常轉印溫度為120~190℃，轉印溫度及時間與
轉印紋理顏色的深淺成正比。低于120℃時無法轉??；高于190℃時隨時間的延長，基材上轉印的紋理顏色變淺。
熱轉印后產品出現(xiàn)斑點或霧狀塊現(xiàn)象
1 被轉印基材表面原來就有斑點或霧狀塊。
2 被轉印基材表面不耐高溫，有粘紙或粘膜現(xiàn)象。
3 被轉印基材表面的粉末涂層未完全固化。
4 熱轉印膠水的質量差、配比濃度及涂刷量不當，正常的熱轉印膠水在經過高溫后會
自動揮發(fā)，不留痕跡。
5 如使用熱轉印膠水粘紙造成此現(xiàn)象，建議將已轉印的基材用清水擦洗干凈或再送至
烤箱作短暫烘烤以補救。
6 如使用熱轉印膜造成此現(xiàn)象，建議采用低濃度丙酮等有機溶劑擦洗以補救。
粉末涂層對轉印質量的影響
1被轉印基材表面質量不好直接影響轉印效果和耐候性，噴粉時應選用耐候性較好的粉末，通常為聚酯類，其次為聚氨酯類，噴涂厚度60μm以上。
2被轉印涂層的外觀效果(光滑度、光澤度、顏色)很重要，將直接影響基材轉印后的表面效果，若被轉印基材的表面為高光，轉印后的產品亦是高光。
產品表面色彩不均勻　
1轉印紙(膜)與鋁材表面未緊貼，烘烤時轉印紙翹起，或抽真空時管狀袋有漏氣現(xiàn)象。
2 烘箱內部的溫度場不均勻。
3 基材進烘箱的時間不同，致使基材表面有的部位轉印時間過長。
4 轉印膜涂膠后，膠水涂布不均勻，出現(xiàn)“飛膠(聚膠)”現(xiàn)象，使轉印紙不能完全緊貼于鋁型材上。


6、結束語
    
熱轉印技術在鋁型材上應用無疑給鋁型材專用粉末涂料帶來了無限生機，也豐富了粉末涂料的多姿多彩性。

很多粉末涂料生產廠都成立了專門的試驗研究隊伍和專門的生產車間，也出現(xiàn)了很多專業(yè)生產廠。這對開拓熱轉印技術促進鋁型材專用粉末涂料的發(fā)展發(fā)揮了積極作用。但是我們也看到撕紙問題困擾著一些廠家。

一些鋁型材粉末涂料噴涂廠在貼紙和抽真空工序中都很順利，但撕紙工序發(fā)生塞車現(xiàn)象，大部分員工都集結在撕紙和最后的表面清理工序。

如何讓撕紙工序簡單順暢，粉末涂料配方設計、粉末涂裝工藝均需要深入研究，木紋紙上的圖案及油墨質量也值得關注。


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