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許井全
摘 要：本文介紹了應用于鋁型材上的熱轉印粉末涂料。對熱轉印工藝和粉末涂料配方設計進行了簡述，并對可能影響木紋紋理清晰度的制粉材料，進行了逐一摸底試驗。同時對影響熱轉印質量的因素也進行了分析探討。
關鍵詞：木紋熱轉印紙、膜；熱轉印粉末涂料；木紋清晰度；鋁型材
0 前言
粉末涂料，經常被稱作干性油漆，是一種環保友好的產品，可以提供更多品種和更多顏色。我們看到越來越多的行業、越來越多的領域應用粉末涂料。隨著鋁型材行業的飛速發展，應用于鋁型材上的粉末涂料已經成為一個專業分支，并逐漸取代電泳漆和氟碳漆。隨著轉印技術的出現，又使鋁型材專用粉末涂料更加豐富多彩。
鋁型材要求有高強的耐候性和裝飾性，因此，對鋁材都必須進行表面處理，鋁型材的表面處理主要是有機涂層處理，它包括粉末涂料噴涂、氟碳漆噴涂和木紋處理，而木紋處理也是在粉末涂料涂層上進行的。木紋處理技術又分為水轉印和熱轉印兩種，該技術自從90年代末期進入我國，近幾年來有著突飛猛進的發展。其主要特點是轉印圖像色彩鮮艷，層次豐富，其效果可與印刷相媲美，與印刷不同之處在于熱轉印是在高溫下使熱轉印油墨受熱升華，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，并可滲入到粉末涂料涂層內部40~60微米。所以，熱轉印產品經久耐用，圖案不會脫落、龜裂和褪色。不會因熱轉印而改變產品原有光澤度、耐磨性、耐候性、耐酸堿性等特性，熱轉印只是起到表面裝飾效果。整個熱轉印行業，現在基本上已經發展成完善的配套系統，包括粉末涂料、噴涂工藝、熱轉印機器、轉印紙和轉印膜的制造。
熱轉印技術的出現也給粉末涂料涂層提出了新的挑戰，它要求所用的粉末涂料，必須要與熱轉印紙、膜相匹配，才能得到良好的轉印效果。因此，探討粉末涂料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
熱轉印也稱為熱升華，是將人像、風景、木紋、大理石紋、立體浮雕等任意圖形，使用熱轉印油墨印在高精度紙上，再經過相應的熱轉印設備，在短時間內加熱到一定的溫度，把紙上的圖像、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，分別是木紋熱轉印紙和PET熱轉印膜。
木紋熱轉印紙、PET熱轉印膜均是利用加熱升華和滲透的原理來實現轉印裝飾的，但因二者在熱轉印時操作工藝和轉印設備上卻有所區別，使用PET熱轉印膜轉印的生產效率更高，且特別適合轉印異型或形狀復雜的鋁型材。
2．2 轉印施工工藝
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、成本低的簡單工序。
轉印工序為：
選基材→用木紋熱轉印紙或PET熱轉印膜緊包裹住基材→加熱轉印→表面清潔→檢驗→包裝。
2.2.1 應用熱轉印紙工藝
⑴ 工藝1（適用于大面積和異形基材）：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，對貼后送至烘箱烘烤（約180℃, ６分鐘左右）后，撕下熱轉印紙，表面清洗，即可將所要木紋或石紋已轉印至鋁型材上。
⑵ 工藝2（適用于大面積和異形基材）：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，用少量的耐高溫膠帶粘住紙接口（套上耐高溫的pet膠袋扎住、固定膠袋兩頭;從兩頭抽真空后，送至烘箱烘烤（約180℃,６分鐘左右）取下pet膠袋，撕下熱轉印紙，表面清潔，即可將所要木紋或石紋轉印至鋁型材上。
⑶ 工藝3（適用各種平面鋁型材）：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（約180℃，20秒左右） 撕下熱轉印紙，即可將所要木紋或石紋轉印至鋁材板上。
2.2.2 應用PET熱轉印膜工藝
工藝：（適用于大面積和異形鋁型材）取已噴涂好的鋁型材，將PET熱轉印膜正面對鋁型材的正面對貼，袋子將被轉印鋁型材包裹住，用超聲波封口機將PET轉印膜封成袋子，袋子的兩頭不封口，固定PET熱轉印膜袋子兩頭，從兩頭抽真空后，送至烘箱烘烤（約180℃,６分鐘左右）撕下PET熱轉印膜，即可將所要木紋或石紋轉印至鋁型材上。
3 鋁型材熱轉印專用粉末涂料
鋁型材熱轉印工藝應用聚酯/TGIC型和聚氨酯型粉末涂料都具有優異的圖案轉移性能。
3．1 鋁型材熱轉印專用粉末涂料配方設計
（1）選擇聚酯樹脂軟化點要低一些，但玻璃化溫度（Tg）在80-110℃為宜。根椐熱轉印特性，目前一些聚酯廠家，都有推出熱轉印粉末涂料專用聚酯樹脂；
（2）固化劑的加入量一定要足夠，也可適量加一些催化劑，保證一次固化完全，防止涂層在二次進爐時有回粘的現象，而不好撕紙；
（3）流平劑不應多加，但要有好的流平；
（4）熱轉印粉末涂料不要求底粉有太好的遮蓋力，所以鈦白粉要少加，保證涂層有好的豐滿度和鮮映度；
（5）通常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的方式，因直接采用未轉印前的紙樣或膜樣表面色作對比的方式會不準確。
3．2 熱轉印專用粉末涂料技術配方
由于聚氨酯型粉末涂料的成本問題，，盡管它的優點多多，目前市場上卻并不多見，大部分廠家都是以生產聚酯/TGIC型和聚酯/HAA型粉末涂料，來作為鋁型材專用熱轉印粉末涂料。下面是三個型號的粉末涂料基本配方。
3.2.1 戶外無光木紋粉末涂料配方
聚酯600，XG665消光固化劑140，TGIC固化劑1，PV88 10，安息香 4，沉淀鋇 300，R-902 100， 聚乙烯蠟 7，顏料適量；
熱固化條件：200℃/10min 熱轉印條件：180℃/5min 光澤度（60°）3%
3.2.2 戶外高光木紋粉末涂料配方
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。
熱固化條件：200℃/10min 熱轉印條件：180℃/5min 光澤度（60°）90%
3.2.3 聚氨酯亞光木紋粉末涂料配方
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。
熱固化條件：200℃/10min 熱轉印條件：180℃/5min 光澤度（60°）6%
4 影響紋理清晰度效果的因素
4.1 物理消光劑ki1099、SA206、3329對木紋清晰度的影響
物理消光劑ki1099、SA206、3329對木紋清晰度的影響見表1.從表1中可以看出，消光劑對木紋紋理有一定的影響，特別是加入量的多少，加入量越大木紋紋理越不清晰。
表1物理消光劑ki1099、SA206、3329對木紋清晰度的影響
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材料 |
1# |
2# |
3# |
4# |
5# |
6# |
7# |
8# |
9# |
|
Kil009 |
9 |
12 |
15 |
|
|
|
|
|
|
|
SA206 |
|
|
|
7 |
9 |
11 |
|
|
|
|
3329 |
|
|
|
|
|
|
8 |
10 |
12 |
|
結 論 |
優 |
良 |
劣 |
優 |
良 |
劣 |
優 |
優 |
良 |
注：“優”表示木紋清晰；“良”表示木紋模糊；“劣”表示木紋清晰度很差
4.2 6600A聚酯與催化劑搭配對木紋清晰度的影響
6600A聚酯與催化劑搭配對木紋清晰度的影響見表2。從表2結論中可以看出，催化劑的品種和添加量對木紋清晰度有很大影響。
4.3 填料加入量對木紋清晰度的影響
填料加入量對木紋清晰度的影響見表3.從表3結論中可以看出，填料的添加量對木紋清晰度也有影響，但并不是多多益善。
4.4 不同廠家的聚酯樹脂對木紋清晰度的影響
不同廠家的聚酯樹脂對木紋清晰度的影響見表4。從表4結論中可以看出，不同廠家的聚酯對木紋清晰度是有影響的。
4.5 羥烷基酰胺HAA固化劑對木紋清晰度的影響
羥烷基酰胺HAA固化劑對木紋清晰度的影響見表5.從表5結論中可以看出，HAA固化劑加入量對木紋清晰度有一點影響。
4.6 蠟粉對木紋清晰度的影響
蠟粉對木紋清晰度的影響見表6.從表6結論中可以看出，不同蠟粉品種對木紋紋理清晰度無多大的影響。
4.7 填料品種對木紋清晰度的影響
填料品種對木紋清晰度的影響見表7.從表7可以看出，選擇不同的硫酸鋇或碳酸鈣，對木紋
表2 6600A聚酯與催化劑搭配對木紋清晰度的影響
|
材料 |
10# |
11# |
12# |
13# |
14# |
15# |
|
CY168 |
0．9 |
1．2 |
1．5 |
|
|
|
|
SA316 |
|
|
|
0．3 |
0．5 |
0．7 |
|
結 論 |
劣 |
良 |
優 |
劣 |
良 |
優 |
表3填料加入量對木紋清晰度的影響
|
材料 |
16# |
17# |
18# |
|
W-44HB硫酸鋇 |
80 |
100 |
120 |
|
結 論 |
劣 |
良 |
優 |
表4 不同廠家的聚酯樹脂對木紋清晰度的影響
|
材 料 |
19# |
20# |
21# |
22# |
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A廠聚酯樹脂 |
210 |
|
|
|
|
B廠聚酯樹脂 |
|
210 |
|
|
|
C廠聚酯樹脂 |
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|
210 |
|
|
D廠聚酯樹脂 |
|
|
|
210 |
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結 論 |
優 |
劣 |
優 |
劣 |
表5 羥烷基酰胺HAA固化劑對木紋清晰度的影響
|
材 料 |
23# |
24# |
25# |
26# |
27# |
|
HAA固化劑 |
11 |
13 |
15 |
17 |
19 |
|
結 論 |
優→劣：25#→26#→27#→24#→23# |
表6 蠟粉對木紋清晰度的影響
|
材 料 |
28# |
29# |
30# |
|
821蠟 |
1 |
|
|
|
M1#蠟 |
|
0。3 |
|
|
3920蠟 |
|
|
1 |
|
結 論 |
優 |
優 |
優 |
表7 填料品種對木紋清晰度的影響
|
材 料 |
31# |
32# |
33# |
34# |
35# |
|
1#硫酸鋇 |
150 |
|
|
|
|
|
2#硫酸鋇 |
|
150 |
|
|
|
|
3#硫酸鋇 |
|
|
150 |
|
|
|
沉淀硫酸鋇 |
|
|
|
150 |
|
|
501碳酸鈣 |
|
|
|
|
150 |
|
結 論 |
優→劣：34#→32#→31#→35#→33# |
紋理清晰度有一定的影響。
4.8 流平劑對紋清晰度的影響
流平劑對紋清晰度的影響見表8.從表8結論中可以看出，不同品種的流平劑和加入量對木紋清晰度的影響不是太大。
4.9 脫氣劑對木紋清晰度的影響
脫氣劑對木紋清晰度的影響見表9.從表9結論中可以看出，脫氣劑的品種和添加量對木紋清晰度的影響不是太大；
4.10 鈦白粉填加量對木紋清晰度的影響
鈦白粉填加量對木紋清晰度的影響。從表10結論中可以看出，鈦白粉的加入量對木紋清晰度的影響很大，應少加一些。
以上十種材料對熱轉印粉末涂料木紋清晰度的影響結論，是通過試驗和生產實踐中得出的，受生產工藝和試驗條件的限制，同時又受到所選材料的質量差異影響，因此，所顯示的結論并不一定完全正確，僅供參考。
表8 流平劑對紋清晰度的影響
|
材 料 |
36# |
37# |
38# |
39# |
|
PV88 |
4 |
5 |
|
|
|
208通用型 |
|
|
20 |
25 |
|
結 論 |
優 |
優 |
優 |
優 |
表9 脫氣劑對木紋清晰度的影響
|
材 料 |
40# |
41# |
42# |
43# |
|
安息香 |
0 |
1．2 |
|
|
|
脫氣劑 |
|
|
2 |
3 |
|
結 論 |
優 |
優 |
優 |
優 |
表10鈦白粉填加量對木紋清晰度的影響
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材 料 |
44# |
45# |
46# |
|
902鈦白粉 |
5% |
10% |
20% |
|
結 論 |
優 |
良 |
劣 |
5 熱轉印質量問題的原因分析
熱轉印質量問題的原因分析見表11。
表11 熱轉印質量問題的原因分析
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質量問題 |
原 因 分 析 |
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熱轉印后，出現不好脫紙或脫膜現象的原因 |
被轉印基材的表面有質量問題，如不耐高溫，有粘紙或粘膜現象等。
在噴粉后，被轉印基材表面的噴粉層未完全固化，致使在熱轉印時再次固化。
如使用了熱轉印膠水，熱轉印膠水的質量、配比濃度及涂刷量等因素都會直接影響到脫紙。
如使用了熱轉印膠水，建議可在熱轉印膠水中適當加入離形劑（又稱硅油），即可解決不好脫紙的現象。 |
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熱轉印后出現熱轉印紙或熱轉印膜易碎或變焦現象 |
通常是轉印烘烤的溫度太高或時間太長而造成熱轉印紙或熱轉印膜過快老化所致。
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同一種熱轉印紙或熱轉印膜產生轉印產品的色差
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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”的比色條件。轉印基材有色差。轉印設備性能不穩定。
熱轉印加工時，未控制好轉印時的溫度和時間，通常轉印溫度在120℃～190℃間時，轉印溫度及時間與轉印紋理顏色的深淺成正比關系，否則，低于120℃的轉印溫度時,無法轉印；高于190℃的轉印溫度時，會隨著時間的推移，逐漸使已轉印至基材上紋理的顏色變淺。 |
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粉末涂料涂層對轉印質量的影響 |
轉印產品基材。表面質量的好壞，會直接影響到最后轉印產品的轉印效果和耐候性，噴粉時，要選用耐候性較好的粉末，通常為聚酯類，其次為聚氨酯類，噴涂的厚度為60µm以上。
被轉印涂層的外觀效果很重要，如光滑度、光澤度、顏色等，均會直接影響到基材轉印后的表面效果，如果被轉印基材的表面是高光面，轉印后的產品亦是高光的。 |
表11 熱轉印質量問題的原因分析（續）
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質量問題 |
原 因 分 析 |
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熱轉印后，產品出現斑點或霧狀塊的現象 |
被轉印基材的表面原來就有斑點或霧狀塊。
被轉印基材的表面不耐高溫，有粘紙或粘膜現象。
被轉印基材表面的噴粉層未完全固化。
如使用了熱轉印膠水，熱轉印膠水的質量、配比濃度及涂刷量等因素都會造成此現象，正常的熱轉印膠水在經過高溫后會自動揮發，不留痕跡。
如使用了熱轉印膠水粘紙造成此現象，應視實際情況，建議可采取將已轉印的基材用清水擦洗或再送至烤箱作短暫烘烤的方式來補救。
如使用了熱轉膜造成此現象，建議可采用低濃度的丙酮等有機溶劑擦洗的方式來補救。 |
產品表面色彩不均勻或有深有淺的原因
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轉印紙或轉印膜與的表面接觸未緊貼或不充分，如烘烤時，轉印紙有翹起，或抽真空時，管狀袋有漏氣等現象。
烘箱里不同位置的溫度不相同或不均勻。
基材進烘箱時，不同位置不是同一時間進箱的，致使基材有的部位相對其它部位轉印的時間長。
轉印涂膜涂膠后，膠水不能均勻涂上，出現“飛膠（聚膠）”的現象，使轉印紙不能完全緊貼于鋁型材上。 |
6 結語
熱轉印技術在鋁型材上的應用,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專門的研究試驗隊伍和專門的生產車間，也出現了很多專業生產廠。這些對開拓熱轉印技術促進鋁型材專用粉末涂料的發展，起到了積極作用。但是，我們也看到撕紙問題也在困擾著一些廠家。我到過一些鋁型材粉末涂料噴涂廠，鋁型材的貼紙和抽真空工序都很順暢，但撕紙工序就顯得塞車，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起來，粉涂料的配方設計方面要探討，粉末涂料的涂裝工藝要研究，木紋紙上的圖案油墨質量也值得關注。 | 