3D珠光效果熱轉(zhuǎn)印粉末涂料的研究
來源：福建萬安實(shí)業(yè)有限公司
發(fā)布時間： 2015-10-16 08:40:00
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摘要: 本文探討聚酯/TGIC體系中樹脂、蠟粉對轉(zhuǎn)印效果的影響，結(jié)合顯微鏡放大100倍，從微觀表面分析邦定溫度、蠟粉對3D珠光效果的影響，得出3D珠光閃爍效果優(yōu)于普通珠光在熱轉(zhuǎn)印粉末涂料。

 

 

1前言

20世紀(jì)40年代，粉末涂料作為一種環(huán)保型產(chǎn)品，以其在涂裝過程中無溶劑揮發(fā)、易回收、污染小等優(yōu)點(diǎn)，給涂料發(fā)展帶來了新的機(jī)遇。隨著工藝條件的不斷改善以及市場要求的不斷提高，粉末涂料以其獨(dú)有的自動化高、生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn)，在近幾十年中取得了長足的進(jìn)步。

轉(zhuǎn)印技術(shù)始于20世紀(jì)70年代，在90年代末引進(jìn)我國，主要包括水轉(zhuǎn)印和熱轉(zhuǎn)印兩種工藝。熱轉(zhuǎn)印技術(shù)在加熱條件下通過熱升華墨水，把圖案色彩逼真的轉(zhuǎn)印到金屬、陶瓷、玻璃、塑料等材質(zhì)上的一種工藝。近年來廣泛應(yīng)用于裝飾性粉末涂層。

珠光顏料是指具有珍珠光澤的裝飾性顏料，是以云母、片狀石英、片狀氧化鋁或片狀玻璃粉末為基質(zhì)材料，在其表面包覆一層高折射率的金屬氧化物透明薄膜復(fù)合而成，當(dāng)光線照射到珠光顏料平整界面時，產(chǎn)生反射光和折射現(xiàn)象，它們之間相互干涉產(chǎn)生一種有立體感強(qiáng)的珠光色彩。珠光顏料因其光澤強(qiáng)、裝飾效果好、無毒、耐光、耐熱、化學(xué)穩(wěn)定性好等優(yōu)良特性，而使其應(yīng)用極其廣泛，從汽車工業(yè)、涂料、塑料、皮革、油墨印刷、陶瓷到化妝品、玩具、橡膠、裝飾品等領(lǐng)域。3D珠光顏料因其具有良好的分散性和穩(wěn)定性，粉末涂料中添加適量珠光顏料后就可以形成具有珠光效果的涂層，若通過轉(zhuǎn)印技術(shù)將圖案滲入圖層40-60μm的內(nèi)部，在保證轉(zhuǎn)印圖像色彩艷麗，層次清晰豐富，效果可與印刷相媲美的情況下，也保證了產(chǎn)品更加豐富的閃光效果。

早期的熱轉(zhuǎn)印粉末涂料主要以聚氨酯/異氰酸酯體系為主，但因固化劑價格過高，限制了轉(zhuǎn)印技術(shù)在粉末涂料的應(yīng)用。聚酯/TGIC體系有著優(yōu)良的耐候性和綜合性能，不僅滿足熱轉(zhuǎn)印的技術(shù)要求，而且因其成本較低，因此在轉(zhuǎn)印粉末涂料中的應(yīng)用越來越廣泛。

 

2實(shí)驗(yàn)部分

按配方設(shè)計要求稱取樹脂、顏填料、助劑等各種原材料，通過預(yù)混合、熔融擠出、粉碎、篩分,得到粉末涂料樣品。然后噴涂制備涂膜樣板。采用平板熱轉(zhuǎn)印技術(shù)將圖紋轉(zhuǎn)印到涂膜上，熱轉(zhuǎn)印條件為180s@200℃。

另外，按配方設(shè)計要求稱取樹脂、顏填料、助劑等各種原材料，通過預(yù)混合、熔融擠出、粉碎、篩分,得到粉末涂料底粉。調(diào)整邦定機(jī)的溫度和轉(zhuǎn)速，采用邦定法將珠光顏料和底粉混合，然后通過熱轉(zhuǎn)印工藝將圖案轉(zhuǎn)印到珠光涂膜上，熱轉(zhuǎn)印條件為180s@200℃。

配方試驗(yàn)所用樹脂有廣州擎天材料科技有限公司提供，聚酯材料特性見表1。

表1 配方試驗(yàn)用聚酯樹脂的特性

 

3結(jié)果與討論

 

3.1樹脂酸值對轉(zhuǎn)印效果的影響

在轉(zhuǎn)印過程中交聯(lián)密度、固化程度和樹脂Tg是影響轉(zhuǎn)印效果的重要因素。本實(shí)驗(yàn)選擇兩種高酸值聚酯樹脂進(jìn)行試驗(yàn)，其中NH-8081聚酯的Tg較高（約67℃）、NH-8001聚酯的Tg較低（約62℃），二者反應(yīng)活性不同。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表2所示：

表2聚酯樹脂特性對轉(zhuǎn)印效果的影響

 

實(shí)驗(yàn)表明：酸值且高、樹脂交聯(lián)密度高的配方體系可以很好地解決熱轉(zhuǎn)印“撕紙”的問題，轉(zhuǎn)印出來的紋理清晰，且殘留在圖層上的印痕大大減少。如果單獨(dú)使用高酸值的樹脂，涂層流平效果不佳，當(dāng)通過添加適量的反應(yīng)活性適中的低酸值樹脂，可以適當(dāng)調(diào)節(jié)流平效果，且轉(zhuǎn)印效果也得到改善。如果反應(yīng)活性較低，可能存在固化不完全的問題，熱轉(zhuǎn)印往往出現(xiàn)很嚴(yán)重的粘紙現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在保證涂層有較高的交聯(lián)密度的情況下，必須保證涂膜充分固化，才能得到滿意的轉(zhuǎn)印效果。

 

3.2蠟粉對木紋轉(zhuǎn)印的影響

在鋁型材粉末涂料配方中加入一定量的低分子量的蠟粉，可以改進(jìn)涂層耐刮傷性、防結(jié)塊性和消光性。本實(shí)驗(yàn)結(jié)合蠟粉的表面張力分析，研究了蠟粉對轉(zhuǎn)印效果的影響。實(shí)驗(yàn)如表3。

表3 蠟粉用量對轉(zhuǎn)印效果的影響

試驗(yàn)結(jié)果表明：熱轉(zhuǎn)印的過程中界面張力對涂膜轉(zhuǎn)印效果起到很重要的影響。蠟粉的表面的張力越小，轉(zhuǎn)印時的“撕紙”效果也越好，說明來自轉(zhuǎn)印紙或轉(zhuǎn)印膜產(chǎn)生粘紙的物質(zhì)主要是親水性的物質(zhì)。隨著蠟粉用量的增加，轉(zhuǎn)印粘紙現(xiàn)象明顯改善，轉(zhuǎn)印圖案的紋理清晰度下降。因此，選擇合適蠟粉并控制其用量，可以有效的提高轉(zhuǎn)印粘紙和紋理效果。

3.3助劑對木紋轉(zhuǎn)印效果的影響

流平劑的作用通過降低涂料的熔融粘度，提高熔體流動性，受熱遷移到涂層，得到流平較好的涂層。流平劑的用量不僅影響流平效果，而且對轉(zhuǎn)印效果也產(chǎn)生很大的影響。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，流平劑用量減少，可以減少轉(zhuǎn)印過程中的粘紙現(xiàn)象；過度增加流平劑，因?yàn)榱髌絼┰谌廴诠袒^程中遷移到表面，導(dǎo)致表面聚集過度的低分子量的聚合物，轉(zhuǎn)印效果和粘紙現(xiàn)象就很明顯加重。潤濕促進(jìn)劑對涂層表面影響甚小，對改善轉(zhuǎn)印效果影響不大。

 

3.4邦定溫度對珠光效果的影響

采用上面較為優(yōu)異的樹脂轉(zhuǎn)印配方，在不添加填料的情況下，通過熔融擠出過程制備透明粉末涂料，分按表4條件進(jìn)行邦定。

表4 邦定溫度對涂膜熱轉(zhuǎn)印的影響

從表4可以得出：邦定溫度對珠光的效果影響很大，邦定溫度小于粉末玻璃化溫度時，粉末顆粒軟化不夠，表面吸附力小，表面吸附的珠光顏料也少；邦定溫度過高時，由于溫度達(dá)到玻璃化溫度之上，導(dǎo)致部分粉末膠化，影響粉末涂料的噴涂；當(dāng)溫度略低于玻璃化溫度時，粉末軟化很好，表面粘附的珠光顏料較多，邦定效果相應(yīng)提高

 

3.5蠟粉對珠光效果的影響

通常情況下在粉末中都加入一定的蠟粉，這樣不僅可以為粉末提供優(yōu)良的抗磨、抗刮、防粘、和增加滑度等表面性能，而且也提高轉(zhuǎn)印過程中撕紙等技術(shù)問題。

圖1a是加入一定量蠟粉的涂膜珠光效果，可以看出，蠟粉作為一種低分子量聚合物，在固化過程中遷移到粉末表面，影響邦定粉末涂料的珠光效果。圖1b表明，不加蠟粉對透明性及珠光效果影響很大。因此，結(jié)合表2蠟粉對轉(zhuǎn)印有較好的影響，少量蠟粉對轉(zhuǎn)印粉末涂料有利。


圖1 蠟粉對涂層邦定的影響（a：有蠟粉；b無蠟粉）

3.63D珠光與轉(zhuǎn)印效果的影響

圖2 加入珠光之后轉(zhuǎn)印效果板

(a:普通珠光；b：3D珠光；c：普通珠光轉(zhuǎn)�。�d：3D珠光轉(zhuǎn)印)

從圖2c和2d可以看出，轉(zhuǎn)印技術(shù)可以將圖案可以滲入涂層內(nèi)部，珠光顏料浮在轉(zhuǎn)印涂層表面，具有轉(zhuǎn)印圖像色彩艷麗，層次清晰豐富的效果。圖2a和2b兩組圖說明，普通珠光顏料的閃爍效果不及3D珠光顏料的效果，圖2a中普通珠光是平鋪圖層之中，沒有閃爍效果，3D珠光顏料閃爍效果較佳。

 

4 結(jié)語

隨著市場對熱轉(zhuǎn)印技術(shù)的發(fā)展不斷要求，尤其是珠光材料在粉末涂料的應(yīng)用給粉末涂料帶來了新的機(jī)遇，豐富了粉末涂料的應(yīng)用多彩性。通過改進(jìn)轉(zhuǎn)印粉末涂料的配方以及3D珠光邦定技術(shù)的提高，可以滿足市場日益變化和增長的需要。