淺析PVC板材熱轉(zhuǎn)印技術(shù)

崔 崇

（寧夏大元股份有限公司 大連分公司，遼寧 大連116000）

0 前言

PVC板材是以PVC樹脂為主料，輔以穩(wěn)定劑、發(fā)泡劑、發(fā)泡調(diào)節(jié)劑、成核劑等各種功能添加劑，經(jīng)過擠出成型的一種結(jié)皮發(fā)泡產(chǎn)品。板材的內(nèi)外結(jié)皮質(zhì)量高、硬度大，為產(chǎn)品提供了優(yōu)良的表面質(zhì)量及力學(xué)性能。產(chǎn)品的芯層為發(fā)泡層，賦予了產(chǎn)品良好的隔音、隔熱性能，是一種替代木材的最佳材料。但不足的是，由于其表面顏色單調(diào)，影響美感，限制了應(yīng)用范圍［1］。為提高PVC板材市場占有率，必須增加PVC板材的花色品種，提高PVC板材色彩逼真度。如何解決以上問題，已成為眾多PVC板材生產(chǎn)廠家的研究課題。

熱轉(zhuǎn)印是眾多塑料表面裝飾方法中的一種，具有生產(chǎn)效率高、裝飾效果好等優(yōu)點。熱轉(zhuǎn)印PVC板材表面裝飾具有質(zhì)地優(yōu)異、圖像豐富等優(yōu)點，在裝飾材料市場中的占有率正在上升。作者介紹了PVC板材熱轉(zhuǎn)印技術(shù)的生產(chǎn)原理與流程、生產(chǎn)設(shè)備、熱轉(zhuǎn)印膜、熱轉(zhuǎn)印工藝及熱轉(zhuǎn)印常見缺陷分析等。

1 熱轉(zhuǎn)印原理與生產(chǎn)工藝流程

轉(zhuǎn)印是用各種印刷方式將圖文印刷在涂膠紙或塑料薄膜的表面上，使用時貼在被裝飾的物體表面，使圖文轉(zhuǎn)移到被裝飾的表面而實現(xiàn)圖文印刷的一種方法。按照轉(zhuǎn)印方式，可分為壓力轉(zhuǎn)印法和熱轉(zhuǎn)印法。熱轉(zhuǎn)印是通過熱轉(zhuǎn)印膜一次性加熱，將熱轉(zhuǎn)印上的裝飾圖案轉(zhuǎn)印于被裝飾建材表面上，形成優(yōu)質(zhì)飾面膜的過程。在熱轉(zhuǎn)印過程中，在熱量和壓力的共同作用下，使保護層及圖案層從聚酯基片上分離，熱熔膠使整個裝飾層與基材永久膠合。

熱轉(zhuǎn)印機的工作原理，如圖1所示。PVC板材在輸送導(dǎo)輥的傳動下，均勻通過熱轉(zhuǎn)印機的上下輥輪（上輥輪為通過動力驅(qū)動的回轉(zhuǎn)橡膠輥，下輥輪為可自由回轉(zhuǎn)的鋼質(zhì)托輥；上下輥輪表面的線速度相同，并且速度可以同步調(diào)整）；同時印有各種花紋圖案的薄膜由導(dǎo)向柱導(dǎo)引，通過熱轉(zhuǎn)印機的橡膠輥；回轉(zhuǎn)的橡膠輥通過加熱系統(tǒng)加熱到一定的溫度。在一定的壓力下，具有一定溫度的回轉(zhuǎn)橡膠輥把印有花紋圖案的薄膜壓向PVC板材，在上下輥輪的擠壓下，薄膜上的花紋圖案牢固地轉(zhuǎn)印在PVC 板材上［2-3］。

圖1 熱轉(zhuǎn)印機工作原理示意圖

熱轉(zhuǎn)印生產(chǎn)工藝：

用裁膜機將熱轉(zhuǎn)印膜紙卷裁成所需尺寸。由于PVC板表面在生產(chǎn)過程中往往有劃線、凹線、雜質(zhì)等缺陷，需要事先處理干凈。為了使轉(zhuǎn)印膜上的圖文更容易附著在PVC板，在轉(zhuǎn)印前有時需要預(yù)熱，預(yù)熱溫度80℃左右。在輸送導(dǎo)輥的推力下，熱轉(zhuǎn)印膜與PVC板接觸，憑借橡膠輥的熱量和壓力，轉(zhuǎn)印膜的膠層被融合，貼到PVC板表面上；卸除壓力，冷卻后轉(zhuǎn)印膜的基膜剝離，PVC板不斷前進，同時熱轉(zhuǎn)印膜不斷進給，整個PVC板熱轉(zhuǎn)印完成。再經(jīng)過修補、檢查，包裝成品。熱轉(zhuǎn)印生產(chǎn)工藝流程圖見圖2。

圖2 熱轉(zhuǎn)印生產(chǎn)工藝流程圖

2 熱轉(zhuǎn)印機

熱轉(zhuǎn)印機是由表面清洗裝置、傳送裝置、預(yù)熱裝置、熱轉(zhuǎn)印裝置、轉(zhuǎn)印膜收放裝置5部分組成。按照可以轉(zhuǎn)印承印物面的多少，即轉(zhuǎn)印機頭的數(shù)量，熱轉(zhuǎn)印機可分為單頭、2頭、3頭、4頭。國產(chǎn)熱轉(zhuǎn)印機價格比較便宜，但是由于起步比較晚，其生產(chǎn)效率比較低；國外熱轉(zhuǎn)機設(shè)計比較科學(xué)、生產(chǎn)效率高、生產(chǎn)穩(wěn)定，但是價格比較高，是國產(chǎn)的幾倍，甚至十幾倍。以2頭熱轉(zhuǎn)印機為例，該熱轉(zhuǎn)印機由意大利制造，總功率50kW，工作氣動壓力0.5 MPa，可轉(zhuǎn)印產(chǎn)品最大尺寸為寬1 200mm、厚60 mm，長度最短不小于300mm。

熱轉(zhuǎn)印機各功能裝置以及技術(shù)參數(shù)如下：

（1）傳送裝置 膠皮導(dǎo)輥Φ70mm，傳送速度0～20m／min，功率1kW。

（2）清洗吸塵裝置 毛刷Φ80mm，負壓吸塵。

（3）預(yù)熱裝置 側(cè)面為電吹風(fēng)裝置，功率3 kW；正面為紅外線裝置，功率15kW。

（4）轉(zhuǎn)印裝置 由加熱裝置、橡膠輥以及驅(qū)動裝置組成。轉(zhuǎn)印溫度和速率由電腦控制，操作簡單。橡膠輥上下位置可以調(diào)節(jié)，側(cè)面橡膠輥傾斜度可以調(diào)節(jié)以滿足轉(zhuǎn)印的需要。

側(cè)面橡膠輥 外徑370mm，寬度60mm，膠層厚度24mm，加熱功率5kW。

正面橡膠輥 外徑370mm，寬度1 445mm，膠層厚度12mm，加熱功率19.2kW。

（5）收、放膜裝置 由行程開關(guān)控制。放膜裝置是被動裝置，收膜裝置是從動裝置，其速度可以調(diào)節(jié)。

（6）轉(zhuǎn)印膜導(dǎo)向裝置 側(cè)面為軸承裝置，機械控制；正面為電眼控制，以保障轉(zhuǎn)印暫停時熱轉(zhuǎn)印膜不被膠輥燙壞。

（7）風(fēng)冷卻裝置 由行程開關(guān)控制。轉(zhuǎn)印后用風(fēng)冷卻以保障基膜能順利剝離。

3 轉(zhuǎn)印膜

轉(zhuǎn)印膜是按照一定的印刷方式將彩色圖文印刷在基底層表面上的薄膜。一般由3～5層構(gòu)成。3層熱轉(zhuǎn)印膜由基底層、印刷層和膠黏層構(gòu)成；4層熱轉(zhuǎn)印膜由基底層、離型層、印刷層和膠黏層構(gòu)成；5層熱轉(zhuǎn)印膜由基底層、離型層、印刷層、膠黏層和熱熔膠粉層構(gòu)成［4-5］。圖2為5層轉(zhuǎn)印膜的示意圖。

圖2 5層轉(zhuǎn)印膜的示意圖

基底層為離型劑、油墨及膠黏劑涂布的載體，要求該載體耐溫、耐壓、拉伸變形小。

離型層是一層離型劑的涂層，在常溫下保持固體狀態(tài)，在一定的溫度下可熔化，與基底層的黏結(jié)力變小，能很快從基底層上脫離，無黏連剩余物。離型劑是完成印刷層從基底層上分離，向承印物表面轉(zhuǎn)移的關(guān)鍵。它要求具有良好的耐磨性，起到保護彩色油墨，降低紫外線的輻射強度，降低空氣中不利因素對油墨的侵襲，延長油墨使用期等作用，并能緩沖基材薄膜和印刷層的附著力。

膠黏層的基本性能是與承印物表面有較高的黏結(jié)力，保證印刷層與承印物表面結(jié)合牢固。該層膠黏劑必須與承印材料相匹配。不同的膠黏劑，由于化學(xué)成分的不同，與承印物的黏結(jié)力相差很大。應(yīng)根據(jù)不同的承印物進行選擇。

熱轉(zhuǎn)印產(chǎn)品表面的耐老化性能、耐磨性、耐蝕性等特性完全取決于轉(zhuǎn)印膜的質(zhì)量。由于市場上熱轉(zhuǎn)印膜的質(zhì)量差別比較大，因此，選擇合格的熱轉(zhuǎn)印膜是保障產(chǎn)品質(zhì)量的前提。一般不同廠家、不同批次的熱轉(zhuǎn)印膜使用前需要進行試驗鑒定。熱轉(zhuǎn)印膜的生產(chǎn)廠家中以德國KURZ公司和美國CFC公司比較著名。他們生產(chǎn)的熱轉(zhuǎn)印膜具有良好的耐老化性能、耐磨性和附著性能，且品種多樣。

4 熱轉(zhuǎn)印工藝

熱轉(zhuǎn)印技術(shù)的主要工藝參數(shù)有橡膠輥的溫度、PVC板材與轉(zhuǎn)印膜之間的壓力，以及PVC板材與轉(zhuǎn)印膜的相對速度等。

4.1 橡膠輥的溫度

在一定的壓力和一定的PVC板材牽引速度下，轉(zhuǎn)印膜與PVC板材熱轉(zhuǎn)印的溫度為一個確定值。當(dāng)壓力、PVC板材牽引速度或轉(zhuǎn)印膜品種變化時，轉(zhuǎn)印膜與PVC板材熱轉(zhuǎn)印的溫度將會發(fā)生變化，變化范圍從130～200℃。這就要求PVC板材在熱轉(zhuǎn)印過程中，橡膠輥表面必須能夠承受200℃以上的加熱溫度。

PVC板材熱轉(zhuǎn)印（PVC板材與轉(zhuǎn)印膜的黏結(jié)）的溫度對熱轉(zhuǎn)印的質(zhì)量具有決定性的影響。橡膠輥加熱溫度過高，會使轉(zhuǎn)印膜融化，甚至?xí)龎南鹉z輥；橡膠輥加熱溫度過低，轉(zhuǎn)印膜與PVC板材無法黏結(jié)。因此，對橡膠輥表面溫度應(yīng)嚴格控制。

4.2 PVC板材與轉(zhuǎn)印膜之間壓力

PVC板材與轉(zhuǎn)印膜之間壓力是指PVC板材在熱轉(zhuǎn)印時所承受的正壓力。正壓力過小，轉(zhuǎn)印膜與PVC板材之間有縫隙或橡膠輥與轉(zhuǎn)印膜、板材接觸不穩(wěn)定，使PVC板材與轉(zhuǎn)印膜之間熱轉(zhuǎn)印不牢固，熱轉(zhuǎn)印到PVC板材上的圖案就容易磨損掉；正壓力過大，可使PVC板材產(chǎn)生不可恢復(fù)的變形或使橡膠輥產(chǎn)生塑性蠕變，輕者影響產(chǎn)品質(zhì)量，重者會破壞橡膠輥或PVC板材。實際操作時，控制PVC板材與薄膜之間的壓力是通過控制橡膠輥和托輥之間的相對位移量來實現(xiàn)的。

4.3 PVC板材與轉(zhuǎn)印膜的相對速度

在溫度和壓力一定的情況下，轉(zhuǎn)印速率可以在一定的范圍內(nèi)變化［6］，如5～8mm／min。但是速率不可過慢，否則，承印物與橡膠輥的接觸時間過長，造成承印物變形、基膜剝離不掉等缺陷；速率也不可過快，否則，橡膠輥旋轉(zhuǎn)過快造成實際溫度過低，出現(xiàn)黏結(jié)強度不足等缺陷。

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以德國KURZ塑料用熱轉(zhuǎn)印膜、亞光木紋系列熱轉(zhuǎn)印膜轉(zhuǎn)印PVC板為例，熱轉(zhuǎn)印工藝，如表1所示。

表1 熱轉(zhuǎn)印工藝

5 熱轉(zhuǎn)印工藝常見缺陷分析

5.1 熱轉(zhuǎn)印附著力不足

熱轉(zhuǎn)印附著力不足可能由以下因素引起：

（1）熱轉(zhuǎn)印膜的熱熔膠熔融不好或與PVC板的親和力不好，熱轉(zhuǎn)印牢度則下降。

（2）熱轉(zhuǎn)印工藝參數(shù)不合適 熱轉(zhuǎn)印溫度過低，熱熔膠熔融不好，沒有達到最佳的黏結(jié)狀態(tài)。熱轉(zhuǎn)印壓力過??；速度過快等。

（3）PVC板材表面不干凈，使熱熔膠的黏結(jié)力下降。

（4）熱轉(zhuǎn)印橡膠輥硬度太低。

5.2 熱轉(zhuǎn)印時表面折皺

引起熱轉(zhuǎn)印時表面折皺的原因可能有：

（1）熱轉(zhuǎn)印膜本身有折皺。

（2）轉(zhuǎn)印壓力不均衡，管位受力不均，就會出現(xiàn)壓力偏差，產(chǎn)生折皺現(xiàn)象。

（3）熱轉(zhuǎn)印的橡膠輥有裂紋。

（4）熱轉(zhuǎn)印預(yù)熱溫度過高。

（5）張緊力太小或太大。

5.3 熱轉(zhuǎn)印圖案缺損

引起熱轉(zhuǎn)印圖案缺損的原因可能有：

（1）橡膠輥水平?jīng)]有調(diào)好，導(dǎo)致熱轉(zhuǎn)印壓力不均勻。

（2）氣源不穩(wěn)定引起壓力不穩(wěn)。

（3）熱轉(zhuǎn)印膜背膠不均勻。

（4）橡膠輥內(nèi)孔偏大，加熱后膨脹造成橡膠輥晃動偏心，轉(zhuǎn)印壓力不均勻。

（5）設(shè)備在轉(zhuǎn)印時不平穩(wěn)，使熱轉(zhuǎn)印膜和PVC表面有移動現(xiàn)象。

（6）PVC板表面不干凈，有油漬或灰塵。

6 結(jié)束語

熱轉(zhuǎn)印技術(shù)是塑料表面裝飾的一種新技術(shù)。采用該技術(shù)可增加PVC板材的花色品種，增強PVC板材色彩逼真度，提高PVC板材產(chǎn)品檔次。但是要獲得高質(zhì)量的熱轉(zhuǎn)印PVC板材，需選用合適的熱轉(zhuǎn)印機和熱轉(zhuǎn)印膜，同時還需優(yōu)化熱轉(zhuǎn)印工藝。

［1］ 段振云，鄭鵬，金嘉琦，等.材料覆膜原理的研究與設(shè)備的研制［J］.沈陽工業(yè)大學(xué)學(xué)報，2001，23（s1）：11-13.

［2］ 王家駒.PVC板材熱轉(zhuǎn)印機結(jié)構(gòu)設(shè)計［J］.河南機電高等專科學(xué)校學(xué)報，2008（1）：7-9.

［3］ 馬曉燕，顏紅俠.塑料裝飾［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.

［4］ 白松芳，侯文華.非紙張燙印技術(shù)面面觀［J］.廣東印刷，2005（2）：46-48.

［5］ 閆素齋.熱轉(zhuǎn)印技術(shù)［J］.網(wǎng)印刷，2001（6）：13-17.

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