户外超耐候热转印木纹粉末涂料的研究与应用
分类：技术文档 来源： 发布时间：2023-06-15
摘要：本文介绍户外超耐候热转印木纹粉末涂料配方设计，转印工艺控制及转印纸/膜的选择与搭配。
粉末涂料作为一种新型的环境友好型产品，近年来在国内外发展迅猛，据涂料协会统计全国大大小小粉末涂料工厂多达4000多家。随着国家环保高压，越来越多的行业、越来越多的领域，正从传统的油漆喷涂转为粉末涂料喷涂。热转印木纹粉末涂料通过热转印工艺后，得到丰富多彩的图案，特别是仿真原木视觉效果，在家具、门、窗上应用拥有温暖而自然的视觉效果，相比实木更为环保，维护成本低，经久耐用，得到了客户的喜爱及认可。随着木纹热转印的发展，越来越多木纹型材应用于户外，强烈的紫外线时刻考验着热转印木纹粉末涂层的耐候品质，如何使得热转印木纹粉末涂料经久耐用成为睿智人持续研究的方向和永恒追求的目标。粉末涂料涂层在户外受水份、温度和阳光照射强度的影响，如果其耐候性能不佳，经过一段时间的使用会产生褪色和光泽损失、开裂、粉化、机械强度损失甚至剥落。由于聚酯/β-HAA体系热转印撕纸难问题截止目前为止仍旧没有很好解决，目前户外耐候热转印木纹粉末涂料主要还是聚酯/TGIC、聚酯/异氰酸酯型和氟碳体系。
对于老化测试的方法目前比较认可的是氙灯以及美国佛罗里达爆晒；标准有美国的AAMA2603/2064以及欧洲的QUALIDECO。
粉末涂层经过长时间使用，涂层聚合物的老化主要表现在涂层光泽的损失、颜色的变化、粉化开裂等方面。在光氧作用下，一部分聚合物分子链断裂，形成低分子量物质，被雨水冲刷后形成粗糙表面，表现为：光泽度降低，对颜填料保护不充分涂层褪色、粉化，甚至开裂等现象。这些需要指出的是，我们在做户外高低酸聚酯干混消光体系的时候会发现，这部分产品在使用一定时间内光泽反而会升高。这是由于高低酸聚酯干混消光体系本身表面粗糙，漫反射线多，在光氧作用下，形成的这些低分子量物质被雨水冲刷后反而形成平滑的表面，光泽上升。当然这一现象只是在特定的一段时间内出现，长期来看还是表现为光泽降低。可见树脂在热转印木纹粉末涂料的耐候性能中起到决定性作用。从表1可以看出以上树脂如果不做热转印都能满足目前行业内所说的十年户外耐候要求，但是做完热转印后显然树脂A和树脂B达不到QUALIDECO Class1要求。所以对于户外耐候热转印木纹粉末涂料配方设计的时候需采用底粉氙灯1000小时测试，其保光率仍能达到75％以上的聚酯。
从表1我们发现树脂C的保光率比树脂D的保光率差很多，但其颜色变化和树脂D差不多。这是由于不同树脂对转印油墨渗透的深度差异引起的。我们研究发现不同的酸值的树脂对转印油墨渗透的深度会有差异；同类型酸值的树脂，不同树脂厂家的牌号，油墨渗透深度都会有差异，酸值在20-35mgKOH/g之间的，油墨渗透深度在60-80μm；酸值在40mgKOH/g左右的，油墨渗透深度在50-60μm；酸值在50mgKOH/g，油墨渗透深度在40-60μm（以上研究基于转印温度200℃转印时长2分钟）。
在配方设计中，在耐候等级相同的前提下，尽量选择墨油渗透较深的树脂，转印纹理才会保护的更持久。
二氧化钛受到波长≤387.5nm的光（紫外光）照射时，价带的电子就会获得光子的能量而跃迁至导带，形成光生电子e﹣）；而价带中则相应地形成光生空穴(h+)。
由于金红石型的TiO2对氧的吸附能力较锐钛型的低，其耐候性能较好，目前钛白粉表面改性方式有：硅铝包膜、锆铝包膜等，其目的也是为了隔绝二氧化钛与紫外线的直接接触，减少二氧化钛与空气中氧气的接触，从而提高耐候性能。
非转印耐候粉末涂料配方设计时候除了上述众所周知的钛白粉类型选择金红石型的并做过包覆处理的，单在热转印耐候木纹粉末涂料中还需注意钛白粉的用量。
从表3中可以看出随着钛白粉含量的增加热转印后木纹产品变色等级反而增大，所以在做红酸枝、金橡木、樱桃木等这类产品时需严格控制钛白粉的含量，目前做耐候热转印木纹产品时白色的（钛白粉含量>18％）建议做白橡木之类产品。
转印的工艺条件对热转印木纹产品的耐候性至关重要，平常我们只发现不同的转印温度和转印时间，转印出来的颜色会不同！深入研究发现这些颜色的不一致是因为油墨热升华至涂层的多少及深浅决定的。从表4中我们可以看出随着转印温度的升高或转印时间的延长，油墨渗透深度加深。在做耐候热转印木纹产品时根据相关转印纸/膜供应商推荐转印温度如下：
很多人有这样一个误区，以为只要使用了耐候的底粉和耐候的木纹纸/膜，就能保证木纹产品耐候性，其实不然。由于木纹纹理色差测量点只要稍微偏差色差值会有巨大差异，使用色差仪去评定木纹产品颜色变化色差误差较大。最终绝大多数人认可的是以灰度评定为标准，灰度值≥4级灰值（ISO105-A02），为合格产品。
由于木纹产品的特殊性，我们在设计木纹产品时候，应使用转印纸/膜和转印底粉尽量接近，这样的木纹产品经久使用后目视褪色情况才会不至于非常明显。这里我们建议每款新设计的耐候木纹产品投入市场前，先进行氙灯老化测试，以确保用户对木纹产品的满意度。近几年得益于铝型材市场的高速发展，热转印粉末涂料产品以其逼真的装饰效果和艳丽的色彩，受到广大用户的喜爱，多彩的木纹色满足了消费者向往自然、舒适生活的追求。木纹转印工艺能使生产的木纹型材纹理清晰、立体感强，更能体现木纹的自然感觉，是替代木材的理想节能环保材料，符合当前倡导“以铝代木"的绿色环保概念。木纹系列粉末涂料在门窗行业也已广泛使用，在接下来的全铝家具也必将大发异彩，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，努力提高耐候木纹产品等级，为广大客户提供更多经久耐用的产品。
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