戶外超耐候熱轉印木紋粉末涂料的研究與應用
分類：技術文檔 來源： 發(fā)布時間：2023-06-15
摘要：本文介紹戶外超耐候熱轉印木紋粉末涂料配方設計，轉印工藝控制及轉印紙/膜的選擇與搭配。
粉末涂料作為一種新型的環(huán)境友好型產(chǎn)品，近年來在國內外發(fā)展迅猛，據(jù)涂料協(xié)會統(tǒng)計全國大大小小粉末涂料工廠多達4000多家。隨著國家環(huán)保高壓，越來越多的行業(yè)、越來越多的領域，正從傳統(tǒng)的油漆噴涂轉為粉末涂料噴涂。熱轉印木紋粉末涂料通過熱轉印工藝后，得到豐富多彩的圖案，特別是仿真原木視覺效果，在家具、門、窗上應用擁有溫暖而自然的視覺效果，相比實木更為環(huán)保，維護成本低，經(jīng)久耐用，得到了客戶的喜愛及認可。隨著木紋熱轉印的發(fā)展，越來越多木紋型材應用于戶外，強烈的紫外線時刻考驗著熱轉印木紋粉末涂層的耐候品質，如何使得熱轉印木紋粉末涂料經(jīng)久耐用成為睿智人持續(xù)研究的方向和永恒追求的目標。粉末涂料涂層在戶外受水份、溫度和陽光照射強度的影響，如果其耐候性能不佳，經(jīng)過一段時間的使用會產(chǎn)生褪色和光澤損失、開裂、粉化、機械強度損失甚至剝落。由于聚酯/β-HAA體系熱轉印撕紙難問題截止目前為止仍舊沒有很好解決，目前戶外耐候熱轉印木紋粉末涂料主要還是聚酯/TGIC、聚酯/異氰酸酯型和氟碳體系。
對于老化測試的方法目前比較認可的是氙燈以及美國佛羅里達爆曬；標準有美國的AAMA2603/2064以及歐洲的QUALIDECO。
粉末涂層經(jīng)過長時間使用，涂層聚合物的老化主要表現(xiàn)在涂層光澤的損失、顏色的變化、粉化開裂等方面。在光氧作用下，一部分聚合物分子鏈斷裂，形成低分子量物質，被雨水沖刷后形成粗糙表面，表現(xiàn)為：光澤度降低，對顏填料保護不充分涂層褪色、粉化，甚至開裂等現(xiàn)象。這些需要指出的是，我們在做戶外高低酸聚酯干混消光體系的時候會發(fā)現(xiàn)，這部分產(chǎn)品在使用一定時間內光澤反而會升高。這是由于高低酸聚酯干混消光體系本身表面粗糙，漫反射線多，在光氧作用下，形成的這些低分子量物質被雨水沖刷后反而形成平滑的表面，光澤上升。當然這一現(xiàn)象只是在特定的一段時間內出現(xiàn)，長期來看還是表現(xiàn)為光澤降低。可見樹脂在熱轉印木紋粉末涂料的耐候性能中起到?jīng)Q定性作用。從表1可以看出以上樹脂如果不做熱轉印都能滿足目前行業(yè)內所說的十年戶外耐候要求，但是做完熱轉印后顯然樹脂A和樹脂B達不到QUALIDECO Class1要求。所以對于戶外耐候熱轉印木紋粉末涂料配方設計的時候需采用底粉氙燈1000小時測試，其保光率仍能達到75％以上的聚酯。
從表1我們發(fā)現(xiàn)樹脂C的保光率比樹脂D的保光率差很多，但其顏色變化和樹脂D差不多。這是由于不同樹脂對轉印油墨滲透的深度差異引起的。我們研究發(fā)現(xiàn)不同的酸值的樹脂對轉印油墨滲透的深度會有差異；同類型酸值的樹脂，不同樹脂廠家的牌號，油墨滲透深度都會有差異，酸值在20-35mgKOH/g之間的，油墨滲透深度在60-80μm；酸值在40mgKOH/g左右的，油墨滲透深度在50-60μm；酸值在50mgKOH/g，油墨滲透深度在40-60μm（以上研究基于轉印溫度200℃轉印時長2分鐘）。
在配方設計中，在耐候等級相同的前提下，盡量選擇墨油滲透較深的樹脂，轉印紋理才會保護的更持久。
二氧化鈦受到波長≤387.5nm的光（紫外光）照射時，價帶的電子就會獲得光子的能量而躍遷至導帶，形成光生電子e﹣）；而價帶中則相應地形成光生空穴(h+)。
由于金紅石型的TiO2對氧的吸附能力較銳鈦型的低，其耐候性能較好，目前鈦白粉表面改性方式有：硅鋁包膜、鋯鋁包膜等，其目的也是為了隔絕二氧化鈦與紫外線的直接接觸，減少二氧化鈦與空氣中氧氣的接觸，從而提高耐候性能。
非轉印耐候粉末涂料配方設計時候除了上述眾所周知的鈦白粉類型選擇金紅石型的并做過包覆處理的，單在熱轉印耐候木紋粉末涂料中還需注意鈦白粉的用量。
從表3中可以看出隨著鈦白粉含量的增加熱轉印后木紋產(chǎn)品變色等級反而增大，所以在做紅酸枝、金橡木、櫻桃木等這類產(chǎn)品時需嚴格控制鈦白粉的含量，目前做耐候熱轉印木紋產(chǎn)品時白色的（鈦白粉含量>18％）建議做白橡木之類產(chǎn)品。
轉印的工藝條件對熱轉印木紋產(chǎn)品的耐候性至關重要，平常我們只發(fā)現(xiàn)不同的轉印溫度和轉印時間，轉印出來的顏色會不同！深入研究發(fā)現(xiàn)這些顏色的不一致是因為油墨熱升華至涂層的多少及深淺決定的。從表4中我們可以看出隨著轉印溫度的升高或轉印時間的延長，油墨滲透深度加深。在做耐候熱轉印木紋產(chǎn)品時根據(jù)相關轉印紙/膜供應商推薦轉印溫度如下：
很多人有這樣一個誤區(qū)，以為只要使用了耐候的底粉和耐候的木紋紙/膜，就能保證木紋產(chǎn)品耐候性，其實不然。由于木紋紋理色差測量點只要稍微偏差色差值會有巨大差異，使用色差儀去評定木紋產(chǎn)品顏色變化色差誤差較大。最終絕大多數(shù)人認可的是以灰度評定為標準，灰度值≥4級灰值（ISO105-A02），為合格產(chǎn)品。
由于木紋產(chǎn)品的特殊性，我們在設計木紋產(chǎn)品時候，應使用轉印紙/膜和轉印底粉盡量接近，這樣的木紋產(chǎn)品經(jīng)久使用后目視褪色情況才會不至于非常明顯。這里我們建議每款新設計的耐候木紋產(chǎn)品投入市場前，先進行氙燈老化測試，以確保用戶對木紋產(chǎn)品的滿意度。近幾年得益于鋁型材市場的高速發(fā)展，熱轉印粉末涂料產(chǎn)品以其逼真的裝飾效果和艷麗的色彩，受到廣大用戶的喜愛，多彩的木紋色滿足了消費者向往自然、舒適生活的追求。木紋轉印工藝能使生產(chǎn)的木紋型材紋理清晰、立體感強，更能體現(xiàn)木紋的自然感覺，是替代木材的理想節(jié)能環(huán)保材料，符合當前倡導“以鋁代木"的綠色環(huán)保概念。木紋系列粉末涂料在門窗行業(yè)也已廣泛使用，在接下來的全鋁家具也必將大發(fā)異彩，為了耐候木紋產(chǎn)品市場的良性發(fā)展，木紋轉印產(chǎn)品相關供應商應通力合作，努力提高耐候木紋產(chǎn)品等級，為廣大客戶提供更多經(jīng)久耐用的產(chǎn)品。
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