浅析PVC板材热转印技术

2014-10-25崔崇

上海塑料 2014年1期

崔崇

（宁夏大元股份有限公司大连分公司，辽宁大连116000）

0 前言

PVC板材是以PVC树脂为主料，辅以稳定剂、发泡剂、发泡调节剂、成核剂等各种功能添加剂，经过挤出成型的一种结皮发泡产品。板材的内外结皮质量高、硬度大，为产品提供了优良的表面质量及力学性能。产品的芯层为发泡层，赋予了产品良好的隔音、隔热性能，是一种替代木材的最佳材料。但不足的是，由于其表面颜色单调，影响美感，限制了应用范围［1］。为提高PVC板材市场占有率，必须增加PVC板材的花色品种，提高PVC板材色彩逼真度。如何解决以上问题，已成为众多PVC板材生产厂家的研究课题。

热转印是众多塑料表面装饰方法中的一种，具有生产效率高、装饰效果好等优点。热转印PVC板材表面装饰具有质地优异、图像丰富等优点，在装饰材料市场中的占有率正在上升。作者介绍了PVC板材热转印技术的生产原理与流程、生产设备、热转印膜、热转印工艺及热转印常见缺陷分析等。

1 热转印原理与生产工艺流程

转印是用各种印刷方式将图文印刷在涂胶纸或塑料薄膜的表面上，使用时贴在被装饰的物体表面，使图文转移到被装饰的表面而实现图文印刷的一种方法。按照转印方式，可分为压力转印法和热转印法。热转印是通过热转印膜一次性加热，将热转印上的装饰图案转印于被装饰建材表面上，形成优质饰面膜的过程。在热转印过程中，在热量和压力的共同作用下，使保护层及图案层从聚酯基片上分离，热熔胶使整个装饰层与基材永久胶合。

热转印机的工作原理，如图1所示。PVC板材在输送导辊的传动下，均匀通过热转印机的上下辊轮（上辊轮为通过动力驱动的回转橡胶辊，下辊轮为可自由回转的钢质托辊；上下辊轮表面的线速度相同，并且速度可以同步调整）；同时印有各种花纹图案的薄膜由导向柱导引，通过热转印机的橡胶辊；回转的橡胶辊通过加热系统加热到一定的温度。在一定的压力下，具有一定温度的回转橡胶辊把印有花纹图案的薄膜压向PVC板材，在上下辊轮的挤压下，薄膜上的花纹图案牢固地转印在PVC 板材上［2-3］。

图1 热转印机工作原理示意图

热转印生产工艺：

用裁膜机将热转印膜纸卷裁成所需尺寸。由于PVC板表面在生产过程中往往有划线、凹线、杂质等缺陷，需要事先处理干净。为了使转印膜上的图文更容易附着在PVC板，在转印前有时需要预热，预热温度80℃左右。在输送导辊的推力下，热转印膜与PVC板接触，凭借橡胶辊的热量和压力，转印膜的胶层被融合，贴到PVC板表面上；卸除压力，冷却后转印膜的基膜剥离，PVC板不断前进，同时热转印膜不断进给，整个PVC板热转印完成。再经过修补、检查，包装成品。热转印生产工艺流程图见图2。

图2 热转印生产工艺流程图

2 热转印机

热转印机是由表面清洗装置、传送装置、预热装置、热转印装置、转印膜收放装置5部分组成。按照可以转印承印物面的多少，即转印机头的数量，热转印机可分为单头、2头、3头、4头。国产热转印机价格比较便宜，但是由于起步比较晚，其生产效率比较低；国外热转机设计比较科学、生产效率高、生产稳定，但是价格比较高，是国产的几倍，甚至十几倍。以2头热转印机为例，该热转印机由意大利制造，总功率50kW，工作气动压力0.5 MPa，可转印产品最大尺寸为宽1 200mm、厚60 mm，长度最短不小于300mm。

热转印机各功能装置以及技术参数如下：

（1）传送装置胶皮导辊Φ70mm，传送速度0～20m／min，功率1kW。

（2）清洗吸尘装置毛刷Φ80mm，负压吸尘。

（3）预热装置侧面为电吹风装置，功率3 kW；正面为红外线装置，功率15kW。

（4）转印装置由加热装置、橡胶辊以及驱动装置组成。转印温度和速率由电脑控制，操作简单。橡胶辊上下位置可以调节，侧面橡胶辊倾斜度可以调节以满足转印的需要。

侧面橡胶辊外径370mm，宽度60mm，胶层厚度24mm，加热功率5kW。

正面橡胶辊外径370mm，宽度1 445mm，胶层厚度12mm，加热功率19.2kW。

（5）收、放膜装置由行程开关控制。放膜装置是被动装置，收膜装置是从动装置，其速度可以调节。

（6）转印膜导向装置侧面为轴承装置，机械控制；正面为电眼控制，以保障转印暂停时热转印膜不被胶辊烫坏。

（7）风冷却装置由行程开关控制。转印后用风冷却以保障基膜能顺利剥离。

3 转印膜

转印膜是按照一定的印刷方式将彩色图文印刷在基底层表面上的薄膜。一般由3～5层构成。3层热转印膜由基底层、印刷层和胶黏层构成；4层热转印膜由基底层、离型层、印刷层和胶黏层构成；5层热转印膜由基底层、离型层、印刷层、胶黏层和热熔胶粉层构成［4-5］。图2为5层转印膜的示意图。

图2 5层转印膜的示意图

基底层为离型剂、油墨及胶黏剂涂布的载体，要求该载体耐温、耐压、拉伸变形小。

离型层是一层离型剂的涂层，在常温下保持固体状态，在一定的温度下可熔化，与基底层的黏结力变小，能很快从基底层上脱离，无黏连剩余物。离型剂是完成印刷层从基底层上分离，向承印物表面转移的关键。它要求具有良好的耐磨性，起到保护彩色油墨，降低紫外线的辐射强度，降低空气中不利因素对油墨的侵袭，延长油墨使用期等作用，并能缓冲基材薄膜和印刷层的附着力。

胶黏层的基本性能是与承印物表面有较高的黏结力，保证印刷层与承印物表面结合牢固。该层胶黏剂必须与承印材料相匹配。不同的胶黏剂，由于化学成分的不同，与承印物的黏结力相差很大。应根据不同的承印物进行选择。

热转印产品表面的耐老化性能、耐磨性、耐蚀性等特性完全取决于转印膜的质量。由于市场上热转印膜的质量差别比较大，因此，选择合格的热转印膜是保障产品质量的前提。一般不同厂家、不同批次的热转印膜使用前需要进行试验鉴定。热转印膜的生产厂家中以德国KURZ公司和美国CFC公司比较著名。他们生产的热转印膜具有良好的耐老化性能、耐磨性和附着性能，且品种多样。

4 热转印工艺

热转印技术的主要工艺参数有橡胶辊的温度、PVC板材与转印膜之间的压力，以及PVC板材与转印膜的相对速度等。

4.1 橡胶辊的温度

在一定的压力和一定的PVC板材牵引速度下，转印膜与PVC板材热转印的温度为一个确定值。当压力、PVC板材牵引速度或转印膜品种变化时，转印膜与PVC板材热转印的温度将会发生变化，变化范围从130～200℃。这就要求PVC板材在热转印过程中，橡胶辊表面必须能够承受200℃以上的加热温度。

PVC板材热转印（PVC板材与转印膜的黏结）的温度对热转印的质量具有决定性的影响。橡胶辊加热温度过高，会使转印膜融化，甚至会烧坏橡胶辊；橡胶辊加热温度过低，转印膜与PVC板材无法黏结。因此，对橡胶辊表面温度应严格控制。

4.2 PVC板材与转印膜之间压力

PVC板材与转印膜之间压力是指PVC板材在热转印时所承受的正压力。正压力过小，转印膜与PVC板材之间有缝隙或橡胶辊与转印膜、板材接触不稳定，使PVC板材与转印膜之间热转印不牢固，热转印到PVC板材上的图案就容易磨损掉；正压力过大，可使PVC板材产生不可恢复的变形或使橡胶辊产生塑性蠕变，轻者影响产品质量，重者会破坏橡胶辊或PVC板材。实际操作时，控制PVC板材与薄膜之间的压力是通过控制橡胶辊和托辊之间的相对位移量来实现的。

4.3 PVC板材与转印膜的相对速度

在温度和压力一定的情况下，转印速率可以在一定的范围内变化［6］，如5～8mm／min。但是速率不可过慢，否则，承印物与橡胶辊的接触时间过长，造成承印物变形、基膜剥离不掉等缺陷；速率也不可过快，否则，橡胶辊旋转过快造成实际温度过低，出现黏结强度不足等缺陷。

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以德国KURZ塑料用热转印膜、亚光木纹系列热转印膜转印PVC板为例，热转印工艺，如表1所示。