3D珠光效果熱轉印粉末涂料的研究
來源：福建萬安實業有限公司
發布時間： 2015-10-16 08:40:00
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摘要: 本文探討聚酯/TGIC體系中樹脂、蠟粉對轉印效果的影響，結合顯微鏡放大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珠光閃爍效果優于普通珠光在熱轉印粉末涂料。

 

 

1前言

20世紀40年代，粉末涂料作為一種環保型產品，以其在涂裝過程中無溶劑揮發、易回收、污染小等優點，給涂料發展帶來了新的機遇。隨著工藝條件的不斷改善以及市場要求的不斷提高，粉末涂料以其獨有的自動化高、生產效率高等優點，在近幾十年中取得了長足的進步。

轉印技術始于20世紀70年代，在90年代末引進我國，主要包括水轉印和熱轉印兩種工藝。熱轉印技術在加熱條件下通過熱升華墨水，把圖案色彩逼真的轉印到金屬、陶瓷、玻璃、塑料等材質上的一種工藝。近年來廣泛應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合而成，當光線照射到珠光顏料平整界面時，產生反射光和折射現象，它們之間相互干涉產生一種有立體感強的珠光色彩。珠光顏料因其光澤強、裝飾效果好、無毒、耐光、耐熱、化學穩定性好等優良特性，而使其應用極其廣泛，從汽車工業、涂料、塑料、皮革、油墨印刷、陶瓷到化妝品、玩具、橡膠、裝飾品等領域。3D珠光顏料因其具有良好的分散性和穩定性，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，若通過轉印技術將圖案滲入圖層40-60μm的內部，在保證轉印圖像色彩艷麗，層次清晰豐富，效果可與印刷相媲美的情況下，也保證了產品更加豐富的閃光效果。

早期的熱轉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，限制了轉印技術在粉末涂料的應用。聚酯/TGIC體系有著優良的耐候性和綜合性能，不僅滿足熱轉印的技術要求，而且因其成本較低，因此在轉印粉末涂料中的應用越來越廣泛。

 

2實驗部分

按配方設計要求稱取樹脂、顏填料、助劑等各種原材料，通過預混合、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。采用平板熱轉印技術將圖紋轉印到涂膜上，熱轉印條件為180s@200℃。

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

配方試驗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 配方試驗用聚酯樹脂的特性

 

3結果與討論

 

3.1樹脂酸值對轉印效果的影響

在轉印過程中交聯密度、固化程度和樹脂Tg是影響轉印效果的重要因素。本實驗選擇兩種高酸值聚酯樹脂進行試驗，其中NH-8081聚酯的Tg較高（約67℃）、NH-8001聚酯的Tg較低（約62℃），二者反應活性不同。實驗結果如表2所示：

表2聚酯樹脂特性對轉印效果的影響

 

實驗表明：酸值且高、樹脂交聯密度高的配方體系可以很好地解決熱轉印“撕紙”的問題，轉印出來的紋理清晰，且殘留在圖層上的印痕大大減少。如果單獨使用高酸值的樹脂，涂層流平效果不佳，當通過添加適量的反應活性適中的低酸值樹脂，可以適當調節流平效果，且轉印效果也得到改善。如果反應活性較低，可能存在固化不完全的問題，熱轉印往往出現很嚴重的粘紙現象。實驗發現，在保證涂層有較高的交聯密度的情況下，必須保證涂膜充分固化，才能得到滿意的轉印效果。

 

3.2蠟粉對木紋轉印的影響

在鋁型材粉末涂料配方中加入一定量的低分子量的蠟粉，可以改進涂層耐刮傷性、防結塊性和消光性。本實驗結合蠟粉的表面張力分析，研究了蠟粉對轉印效果的影響。實驗如表3。

表3 蠟粉用量對轉印效果的影響

試驗結果表明：熱轉印的過程中界面張力對涂膜轉印效果起到很重要的影響。蠟粉的表面的張力越小，轉印時的“撕紙”效果也越好，說明來自轉印紙或轉印膜產生粘紙的物質主要是親水性的物質。隨著蠟粉用量的增加，轉印粘紙現象明顯改善，轉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，可以有效的提高轉印粘紙和紋理效果。

3.3助劑對木紋轉印效果的影響

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，而且對轉印效果也產生很大的影響。試驗發現，流平劑用量減少，可以減少轉印過程中的粘紙現象；過度增加流平劑，因為流平劑在熔融固化過程中遷移到表面，導致表面聚集過度的低分子量的聚合物，轉印效果和粘紙現象就很明顯加重。潤濕促進劑對涂層表面影響甚小，對改善轉印效果影響不大。

 

3.4邦定溫度對珠光效果的影響

采用上面較為優異的樹脂轉印配方，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條件進行邦定。

表4 邦定溫度對涂膜熱轉印的影響

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，由于溫度達到玻璃化溫度之上，導致部分粉末膠化，影響粉末涂料的噴涂；當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良的抗磨、抗刮、防粘、和增加滑度等表面性能，而且也提高轉印過程中撕紙等技術問題。

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，結合表2蠟粉對轉印有較好的影響，少量蠟粉對轉印粉末涂料有利。


圖1 蠟粉對涂層邦定的影響（a：有蠟粉；b無蠟粉）

3.63D珠光與轉印效果的影響

圖2 加入珠光之后轉印效果板

(a:普通珠光；b：3D珠光；c：普通珠光轉印；d：3D珠光轉印)

從圖2c和2d可以看出，轉印技術可以將圖案可以滲入涂層內部，珠光顏料浮在轉印涂層表面，具有轉印圖像色彩艷麗，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 結語

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