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木纹转印产品耐候性浅析
来源:高徐必 | 发布时间:2018-5-15 | 浏览次数:

摘要:
本文简单介绍了木纹转印产品耐候性相关的主要因素,木纹转印底粉的耐候性、木纹转印膜/纸的耐候性、转印工艺对木纹转印产品耐候性的影响,并简单介绍了耐候性相关测试标准。

引言

    木纹转印产品因其环保性佳、木纹外观逼真、设计多样等优点,近年来发展迅速,在铝型材幕墙、门窗和全铝家居上都有着越来越广泛的应用,成为铝型材行业新的增长点之一。木纹转印产品在户外应用时,其耐候性能受湿度/水份、温度和阳光照射强度的影响,若耐候性能不佳,会产生褪色和光泽损失、开裂、剥落、粉化、起泡、机械的强度损失和物理降解。

    目前,国内市场户外用木纹转印产品的耐候性参差不齐,不利于耐候木纹转印市场的良性发展。本文从热转印的原理出发,从木纹转印底粉的耐候性、木纹转印膜/纸的耐候性、转印工艺和测试阐述其对木纹转印体系耐候性的影响。

1 热转印原理

    热转印是热升华原理的应用,油墨在温度变化的情况下固相与气相相互转变的过程,转变过程中不出现液态阶段。木纹热转印技术是通过高温及一定压力下,把转印膜/纸上的特殊配方油墨及印刷图案通过热升华原理转移到聚酯或聚氨酯涂层,冷却后脱去转印膜/纸后,油墨留在涂层里,形成纹理图案,与涂层颜色相互组合形成逼真的木纹效果。热转印工艺过程如下图所示:
 

 
2 木纹转印底粉耐候性

    木纹转印底粉的耐候性主要由底粉所用树脂决定。涂层聚合物的老化主要表现在光泽变化、颜色变化、开裂等方面。

2.1 涂层聚合物的光泽

    在光氧作用下,一部分聚合物分子链断裂,形成低分子量、亲水的物质,被水冲刷后,形成粗糙的表面。粗糙的表面使漫反射光线增多,镜面反射光线减少,表现为光泽的降低和光泽保持率下降。

    但需要指出的是,在一定条件下,这些低分子量物质会被水冲刷掉形成平滑的表面,镜面反射光线增多,此时也会表现为光泽和光泽保持率的上升。
 

 
2.2 涂层聚合物的黄变

    涂层聚合物老化后形成如酮等物质,这些物质吸收蓝光(435-480nm),从而反射出更多的黄光,使涂层聚合物发黄。
 

 
2.3 涂层聚合物开裂

    当涂层聚合物老化后,随着交联密度的变化,涂层的内应力会上升,涂层抵抗开裂的能力会下降,一旦内应力大于抵抗开裂的力,那么涂层就会出现开裂等问题。

    综上所述,在选用树脂时,应选用耐候性树脂。其中,耐候性树脂的分子量、交联密度、单体组成(酸和醇单体)都应遵循耐候的原则。

    木纹转印底粉耐候性应满足Qualicoat Class l / AAMA 2603 ,Qualicoat class 2 / AAMA 2604的相关老化要求。

3 转印膜/纸的耐候性

    转印用耐候木纹膜/纸其耐候要求应满足相关Qualideco Class l和Class 2的相关标准。其中,其老化性能按照ISO 16474-2氙灯老化标准进行测试1000小时,浅色的最大限值是2△E,深色最大限值的3△E。

    由于木纹纹理色差测量点难以100%固定,容易导致测试点偏移带来的色差测量误差较大。最终的判定标准应以灰度评定为标准,灰度值必须大于或等于4级灰值(ISO 105-A02)。
 

 
    进行木纹产品设计时,应使膜和底粉的颜色尽量相近。当膜和底粉的颜色差异过大时,可能会导致老化后,目视比色的灰卡等级小于4级。
 
4 转印工艺条件

    转印的工艺条件对木纹转印产品的耐候性至关重要,即使木纹转印产品使用了耐候底粉和耐候木纹膜/纸,仍不能保证木纹产品耐候性。木纹产品的耐候性还跟油墨的渗透深度相关。


 
    油墨的渗透深度跟转印温度相关,根据相关膜供应商提供的资料所示,当转印温度在160℃,油墨的渗透深度只有19μ当转印温度在180度时,油墨的渗透深度在53μ;而当转印温度在200度时,油墨的渗透深度达到107μ。
 

 
    考虑国际上比较通行的耐候木纹的转印温度为195度左右,因转印在短时间完成,所以一旦温度达到195度,转印就可以发生。

    但此时应注意,当转印炉内的工件比较多时会导致炉内温度比较低,应实时监控炉内温度,确保达到正确转印温度。

5 模拟户外暴晒的仪器设备和相关标准

5.1氙灯老化试验箱

    模拟户外老化的设备主要是氙灯老化试验箱,进行全波段的太阳光谱模拟。现在主要的氙灯设备供应商有Q-Lab和Atlas。
 

 
5.2 氙灯老化测试条件

    建材标准中使用最多的氙灯标准为ISO 16474-2 Paints and varnishes-Methods of exposure to laboratory light sources-part 2-Xenon Arc lamps,具体测试条件如下表所示:
 

 
5.3 开箱取板测试时间

    在涂层进行氙灯测试的过程中,开箱取板测试的时间选择非常重要。一般来讲,取板测试应在光照无喷淋(Dry)阶段进行,且干燥时间应至少在1个小时以上,否则涂层上水份尚未干燥完全,很难取得连续一致的测量结果。部分涉及到木纹转印产品耐候性的争议与测试光泽和颜色时,涂层上水份没有干燥完全有关。

5.4 UVA和UVB

    另外,UVA和UVB因其只模拟太阳光谱的紫外波段,非全太阳光谱模拟,破坏性较强,不适合作为模拟户外老化的设备。且没有任何相关历史数据表明,UVB和UVA跟户外老化有相关性。

6 结语

    随着社会逐渐步入老龄化和人们环保意识的提高,户外用产品的耐候性越来越成为产品最主要的性能指标。为了耐候木纹产品市场的良性发展,木纹转印产品相关供应商应通力合作,提供耐候木纹转印产品。
 
文/高徐必,于娜
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