基于ABS基材的水披覆转印工艺应用研究

本文研究了底漆羟值、转印槽水温、活化韶光、工件入水角度及面漆硬度对水披覆效果的影响，对基于ABS基材的水披覆转印生产具有一定的辅导浸染。

廖勇 陈三林 倪雪辉

珠海格力电器株式会社

择要

Abstract

水披覆转印成型工艺具有大略、图案多样等特点，可极大提升产品视觉效果。
以空调行业中利用量较大的ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物，Acrylonitrile-Butadiene-Styrene copolymer）塑料为基材，研究了水披覆转印工艺在ABS基材上的运用，磋商了底漆羟值、转印槽水温、活化韶光、工件入水角度及面漆硬度等对水披覆效果的影响。
研究结果表明，当底漆树脂羟值含量为6～15mgKOH/g时，底漆与水披覆膜层间附着力及耐水煮性能较佳；当转印槽中水温为40～50℃、活化韶光为15～30s、工件入水角度为30～40时，水披覆转印图案效果最佳；当面漆硬度处于HB与F之间时，面漆耐水煮性能及层间附着力较佳。

关键词

Keywords

ABS基材；水披覆转印工艺；水温；附着力

DOI:10.19784/j.cnki.issn1672-0172.2022.03.004

0 弁言

水披覆转印技能是依赖水的压力，将聚乙烯醇（Polyvinyl Alcohol，PVA）膜上的油墨图案均匀转印到产品表面，同时使油墨与PVA材料分离[1-2]。
该工艺最大特点和上风是不仅适用于平面基材的装饰，也适用于曲面及凹面等不规则基材的装饰，同时还可以在塑料、金属、陶瓷、木材平分歧材质的产品上进行装饰[3-4]。
通过选择得当的图纹，可在产品表面得到如木纹、云石、翡翠等各种逼真的图案纹理效果[5]，因此具有较大运用代价。
目前水披覆转印工艺在汽车内饰件、电子产品上运用比较普遍[6]，在家电行业中有一定的运用，但在空调上的运用较少。
目前行业内对水披覆工艺中的油墨、PVA膜片及图案印刷研究较多，但对水披覆工艺详细参数的公开宣布较少。

在空调行业中ABS塑料运用较广[7]，常作为外不雅观及构造件，但ABS注塑件外不雅观相对单一，为丰富空调外不雅观，将水披覆转印工艺运用到空调行业中。
本文研究了水披覆转印工艺在ABS基材上的运用，磋商了底漆羟值、转印槽水温、活化韶光、工件入水角度及UV面漆硬度等对水披覆转印效果的影响。

1 实验部分

1.1 实验质料及仪器

质料：水披覆膜，型号I1309-F，广州学创化工有限公司；活化剂，型号S601，上海高鸣化工有限公司；底漆，型号K-1190，惠州飞凯化工有限公司；面漆，型号YX-1107，江门亿鑫化工有限公司。

仪器：实验室水喷柜，华纬设备有限公司；烘箱，FR-1210型，吴江吴越烘箱设备有限公司；UV固化机，UVA-322型，东莞心舟工业设备有限公司；水转印槽，东莞易红机器设备有限公司；洗濯设备，东莞益炜有限公司；静电喷枪，W101型，昆山大东扬自动扮装备有限公司；百格刀，3M胶带，秒表；水煮箱，DK-8AS型，上海合恒仪器设备有限公司。

1.2 工艺流程

水披覆工艺紧张流程如图1所示，个中前处理紧张是利用白电油撤除注塑件表面油污，并通过静电喷枪进行静电除尘，以担保基材与底漆之间具有良好的附着力，喷涂底漆紧张用于遮盖基材毛病并为水披覆转印油墨供应良好的附着；水披覆转印包含三个连续过程，即水披覆膜在水面上的延展、溶剂对转印膜层油墨的活化以及图案转印工序；喷涂面漆紧张用于保护转印图案不受毁坏。

图1 水披覆工艺流程图

1.3 水披覆实验过程

（1）底漆喷涂及固化

利用空气喷枪喷涂底漆，喷涂气压为0.35～0.55MPa，喷幅为4～10cm，喷涂间隔为（155）cm，喷涂膜厚为（152）m，喷涂结束后将样件置于60℃烘箱中烘烤20min。

（2）水披覆转印

将水披覆膜在转印槽中铺展开，并用喷枪将活化剂喷涂于水披覆膜上使油墨活化，然后将喷涂完底漆的ABS工件以一定角度压入水中，使水披覆膜上的图案转印到工件上，并水洗工件表面，末了置于60℃烘箱中烘烤20min。

（3）面漆喷涂与固化

面漆喷涂膜厚为（202）m，其喷涂参数同底漆喷涂参数一样，喷涂结束后将样件在自然状态下流平2min，然后将样件置于60℃烘箱中预热5min，再放入UV固化机中固化，固化能量为800mJ/cm。

1.4 性能测试

（1）附着力测试

按GB/T 9286-2021《色漆和清漆划格试验》进行测试，测试结果0级为最佳，5级为最差。

（2）耐水煮测试

将样件于60℃水中煮6h，取出后用滤纸吸干表面的水份，立即不雅观察外不雅观，静置24h后进行附着力测试。

（3）溶解韶光测试

将水披覆膜裁剪成4cm4cm大小，并置于不同温度的水槽中进行溶解性测试，用秒表记录溶解的韶光。

2 结果与谈论

2.1 底漆对水披覆工艺性能的影响

底漆在水披覆工艺中紧张起到遮盖基材毛病并为水披覆转印油墨供应良好的层间附着力的浸染，同时底漆的好坏也影响到水披覆膜的耐水煮性能。
对不同羟值单组分底漆进行了层间附着力及耐水煮性能研究。

表1 底漆树脂对水披覆性能的影响

底漆树脂对水披覆性能的影响如表1所示，由表1可知，附着底漆树脂中羟值含量从2mgKOH/g逐步增大到20mgKOH/g时，底漆对水披覆油墨的层间附着力从1级增大到0级，表明底漆树脂羟值含量增加有利于提高底漆与水披覆油墨的层间附着力。
这是由于羟基为极性基团，这些极性基团与水披覆油墨之间形成相互浸染的吸附点，随着羟值增加，底漆树脂与水披覆油墨之间吸附点增加，分子间浸染力增加，从而使附着力增加。

水煮性能可以在一定程度上反响出涂层的湿热附着力，从表1可知，随着附着底漆树脂中羟值含量增加，水煮后的外不雅观稳定性涌现低落趋势，而水煮后附着力涌现先增加后减小的趋势。
这是由于羟基为亲水性极性基团，水分子透过底漆与羟基形成结合水，羟基含量越大形成结合水的能力越强，在外不雅观上终极涌现起泡征象，从而影响层间附着力，引起附着力低落，因此底漆树脂羟值在6～15mgKOH/g范围内较佳。

2.2 水温对水披覆膜性能的影响

2.2.1 水温对膜溶解韶光的影响

在水披覆工艺当中，水紧张起两个浸染，一是水溶性PVA膜片，二是供应足够的压力，使浮于水面上的油墨图案通过水的压力将图案完全、紧密贴合在工件上。
图2为水温对水披覆膜溶解性能的影响图，从图2可知，随着水温升高，水披覆膜溶解韶光变短，这是由于PVA膜为水溶性高分子，在水温升高时，水分子运动加剧，同时温度升高也使得高分子链段更加随意马虎伸展，二者共同浸染使PVA膜溶解韶光变短，当水温超过40℃时，PVA膜溶解韶光减少不明显，从生产效率及节能角度考虑，水温为40～50℃较佳。

图2 水温对水披覆膜溶解性能的影响

2.2.2 水温对水披覆效果的影响

水温对水披覆效果的影响如表2所示，由表可知，当水温低于35℃时，水披覆工序结束时工件表面涌现了PVA颗粒残留并有图案变形征象，这紧张是由于水温太低时，PVA膜不能很好地溶解于水中，故后期水洗工序无法彻底洗濯掉残留的PVA膜；其余因水温较低，PVA溶解韶光延长，使得油墨溶胀变形。
当水温高于60℃时水披覆图案涌现变形乃至分裂，这是由于高温水湿的环境下水分子运动加剧使PVA膜溶解过快，导致油墨层树脂受热的运动加剧而涌现图案变形乃至分裂。
因此水温掌握在40～50℃较适宜。

表2 水温对水披覆效果的影响

2.3 活化韶光对水披覆效果的影响

活化剂紧张身分为二甲苯、甲苯、甲基异丁基酮的稠浊物，将其喷涂于转印膜上，其紧张浸染是将转印膜上的呈烘干状的油墨图案活化成溶胀状态，使图案保持完全性，从而使图案层与PVA分离[8]。
活化韶光对水披覆效果的影响如表3所示，由表可知，随着活化剂活化韶光的增加，转印图案呈现出图案不全—良好—变形的阶段性变革，这紧张是由于在活化韶光较短时，油墨层未充分软化溶胀，部分油墨与底漆之间无法充分润湿，导致图案不能完全转印到底漆上；随着活化韶光延长，油墨与底漆之间可以充分打仗并附着，从而图案较完全；但随着活化韶光进一步增加，油墨进一步膨胀而涌现纹路积压的征象，导致图案变形。
因此从图案效果上看，活化韶光为15～30s较佳。

表3 活化韶光水披覆效果影响

2.4 转印入水角度对水披覆效果的影响

入水角度是指工件缓慢入槽时工件与水平面的夹角，工件入水角度对水披覆效果影响较大。
工件转印入水角度对水披覆效果的影响如表4所示，由表可知，工件以较低入水角进行转印时，水披覆产品表面涌现局部纹变的征象，这紧张是由于入水角度太小，工件与水披覆膜在瞬间打仗面积较大，打仗界面的气泡被包覆而无法及时排出，后期进行烘干时气泡分裂而发生图案局部纹变；当入水角度增大时，打仗界面的气泡排出较快因而转印的图案效果较好；当入水角度进一步增加时，工件对水披覆膜的拉伸较大从而使图案变形。
因此入水角度掌握在30～45较佳。

表4 转印角度对水披覆效果的影响

2.5 面漆硬度对水披覆效果的影响

为保护转印图案不被毁坏，须要在转印层上喷涂一层透明的面漆作为保护层，为提高生产效率，选用UV光油进行工艺研究。
面漆硬度对水披覆性能影响如表5所示，由表可知，随着UV光油硬度增加，面漆与水披覆层附着力呈现低落的趋势，这是由于UV光油硬度与交联度有关，交联度越大硬度越高，光油中可自由旋转的极性分子链减少，与水披覆层油墨吸附点减小，从而导致附着力低落。
其余，随着UV光油硬度增加，水煮后附着力先增加后减小，水煮外不雅观依次呈现出起泡、正常和开裂的征象，这紧张是光油硬度较低时，交联密度较低，对水分子屏蔽浸染较小，从而涌现起泡问题；当UV光油硬度过大时，光油内应力较大而涌现水煮开裂问题，因此面漆硬度掌握在HB至F之间较佳。

表5 面漆硬度对水披覆性能影响

3 结论

水披覆转印工艺可极大提升空调外不雅观视觉效果，本文研究了水披覆转印工艺在ABS基材上的运用，磋商并剖析了底漆羟值、转印槽水温、活化韶光、工件入水角度及UV面漆硬度等对水披覆效果的影响，得出如下结论：

（1）随着底漆羟值含量增加，底漆与水披覆膜之间的附着力从1级提高至0级，水煮耐水性先提高后降落；羟值含量为6～15mgKOH/g时，层间附着力及耐水煮性能合格。

（2）随着水温增加，水披覆膜溶解韶光变短，同时转印膜图案发生形变；水温为40～50℃时，水披覆转印效果较好。

（3）活化韶光为15～30s时，水披覆转印效果较好。

（4）随着转印入水角度的增大，图案发生变形，转印入水角度为30～40时，水披覆转印效果较好。

（5）面漆硬度处于HB与F之间时，面漆耐水煮性能及层间附着力较佳。

参考文献

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（任务编辑：马冀圆）