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鋁型材專用熱轉(zhuǎn)印粉末涂料

分類：技術(shù)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(zhuǎn)印粉末涂料。簡述了熱轉(zhuǎn)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(zhuǎn)印質(zhì)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(chǎn)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(lǐng)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(zhuǎn)印技術(shù)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(zhuǎn)印和熱轉(zhuǎn)印兩種。熱轉(zhuǎn)印木紋技術(shù)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(shù)的主要特點在于轉(zhuǎn)印圖像色彩鮮艷，層次豐富，轉(zhuǎn)印效果可與印刷相媲美，與印刷技術(shù)的不同在于熱轉(zhuǎn)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(nèi)部。

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

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

因此，探討粉末涂膜的熱轉(zhuǎn)印工藝和研究熱轉(zhuǎn)印粉末涂料的配方設計是十分必要的。

2、熱轉(zhuǎn)印技術(shù)
    
熱轉(zhuǎn)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(zhuǎn)印油墨印制在高精度紙(膜)上，并采用熱轉(zhuǎn)印設備在短時間內(nèi)將其加熱到設定溫度，使轉(zhuǎn)印紙上的圖案和色彩逼真地轉(zhuǎn)印到鋁型材等材質(zhì)上的一種特殊工藝。

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

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

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

2.2.1 熱轉(zhuǎn)印紙工藝
—適用于大面積和異形基材的工藝一：取已經(jīng)噴涂好的鋁型材，用熱轉(zhuǎn)印專用膠水將熱轉(zhuǎn)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(zhuǎn)印紙，清洗表面，得到轉(zhuǎn)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(jīng)噴涂好的鋁型材，將熱轉(zhuǎn)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(zhuǎn)印紙，清潔表面，即得到轉(zhuǎn)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(zhuǎn)印紙正面與鋁型材的正面對貼，用專用平板熱轉(zhuǎn)印機加熱(180℃，20s左右)，撕下熱轉(zhuǎn)印紙，得到轉(zhuǎn)印有木紋或石紋的鋁板材。

2.2.2 PET熱轉(zhuǎn)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(zhuǎn)印膜正面與鋁型材的正面對貼。

用袋子將待轉(zhuǎn)印的鋁型材包裹住，用超聲波封口機將PET轉(zhuǎn)印膜封成袋子，袋子的兩端不封口，固定PET熱轉(zhuǎn)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(zhuǎn)印膜，得到轉(zhuǎn)印有木紋或石紋的鋁型材。

3 、熱轉(zhuǎn)印專用粉末涂料
    
鋁型材熱轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)印特性，專門推出了熱轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)印紙或熱轉(zhuǎn)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(zhuǎn)印條件、轉(zhuǎn)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(zhuǎn)印前的紙樣或膜樣表面色作對比的結(jié)果不準確。

3.2 粉末涂料技術(shù)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(zhuǎn)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(zhì)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(zhuǎn)印條件
固化條件
200℃/10min
熱轉(zhuǎn)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(zhì)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(zhuǎn)印條件
固化條件
200℃/10min
熱轉(zhuǎn)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(zhì)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(zhuǎn)印條件
固化條件
200℃/10min
熱轉(zhuǎn)印條件
180℃/5min
60°光澤度
6%


4、影響轉(zhuǎn)印紋理清晰度的因素

我們就配方成分對轉(zhuǎn)印紋理效果的影響進行了大量實驗，試驗結(jié)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(chǎn)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(zhuǎn)印質(zhì)量問題及原因分析
    
熱轉(zhuǎn)印質(zhì)量問題及原因分析見表14。

表14熱轉(zhuǎn)印質(zhì)量問題及原因分析

質(zhì)量問題
原因分析
熱轉(zhuǎn)印后不好脫紙或脫膜
1 被轉(zhuǎn)印基材的表面有質(zhì)量問題，如不耐高溫，有粘紙或粘膜現(xiàn)象。
2 噴粉后被轉(zhuǎn)印基材表面的粉末涂層未完全固化，熱轉(zhuǎn)印時再次固化而回粘。
3 熱轉(zhuǎn)印膠水質(zhì)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(zhuǎn)印膠水中適量加入離形劑(硅油)，可解決不好脫紙問題。
轉(zhuǎn)印后熱轉(zhuǎn)印紙(膜)易碎或變焦
轉(zhuǎn)印溫度太高或時間太長造成熱轉(zhuǎn)印紙(膜)過快老化所致。
同一種熱轉(zhuǎn)印紙(膜)轉(zhuǎn)印的產(chǎn)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(zhuǎn)印條件、轉(zhuǎn)印在同一底色的基材上，在同一光源下作對比”原則。
2 轉(zhuǎn)印基材有色差。
3 轉(zhuǎn)印設備性能不穩(wěn)定。
4 熱轉(zhuǎn)印時未控制好轉(zhuǎn)印溫度和時間，通常轉(zhuǎn)印溫度為120~190℃，轉(zhuǎn)印溫度及時間與
轉(zhuǎn)印紋理顏色的深淺成正比。低于120℃時無法轉(zhuǎn)??；高于190℃時隨時間的延長，基材上轉(zhuǎn)印的紋理顏色變淺。
熱轉(zhuǎn)印后產(chǎn)品出現(xiàn)斑點或霧狀塊現(xiàn)象
1 被轉(zhuǎn)印基材表面原來就有斑點或霧狀塊。
2 被轉(zhuǎn)印基材表面不耐高溫，有粘紙或粘膜現(xiàn)象。
3 被轉(zhuǎn)印基材表面的粉末涂層未完全固化。
4 熱轉(zhuǎn)印膠水的質(zhì)量差、配比濃度及涂刷量不當，正常的熱轉(zhuǎn)印膠水在經(jīng)過高溫后會
自動揮發(fā)，不留痕跡。
5 如使用熱轉(zhuǎn)印膠水粘紙造成此現(xiàn)象，建議將已轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)印質(zhì)量的影響
1被轉(zhuǎn)印基材表面質(zhì)量不好直接影響轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)印后的表面效果，若被轉(zhuǎn)印基材的表面為高光，轉(zhuǎn)印后的產(chǎn)品亦是高光。
產(chǎn)品表面色彩不均勻　
1轉(zhuǎn)印紙(膜)與鋁材表面未緊貼，烘烤時轉(zhuǎn)印紙翹起，或抽真空時管狀袋有漏氣現(xiàn)象。
2 烘箱內(nèi)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(zhuǎn)印時間過長。
4 轉(zhuǎn)印膜涂膠后，膠水涂布不均勻，出現(xiàn)“飛膠(聚膠)”現(xiàn)象，使轉(zhuǎn)印紙不能完全緊貼于鋁型材上。


6、結(jié)束語
    
熱轉(zhuǎn)印技術(shù)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(chǎn)廠都成立了專門的試驗研究隊伍和專門的生產(chǎn)車間，也出現(xiàn)了很多專業(yè)生產(chǎn)廠。這對開拓熱轉(zhuǎn)印技術(shù)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(jié)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(zhì)量也值得關(guān)注。


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