挤出塑料表面热转印金属膜产品技术总结.doc

技术总结鉴定材料之三挤出塑料表面热转印金属膜装饰产品产品开发技术总结合肥塑源新材料有限公司2005年10月挤出塑料表面热转印金属膜装饰产品潘正云、董海如、许超群、颜丙发、翁剑合肥塑源新材料有限公司（合肥 230088） 金木根绍兴四维塑胶工程有限公司（绍兴312000）摘要挤出塑料表面热转印金属膜装饰产品是将热转印膜印刷工艺应用到塑料挤出制品工艺中，采用网点印刷（分辨率在300dpi）将金属、不锈钢拉丝纹、木纹、大理石纹等图案印刷到pet、涤纶薄膜表面，再通过热转印一次转移到塑料挤出产品表面，制品成型后，转印层与塑料表面融为一体的高金属质感的（或木纹、大理石纹等）装饰产品，该工艺可装饰挤出制品表、侧、端面，可装饰圆弧、3600、异型面、锯齿面，并无缝连接、无需修边、整形和二次加工，制品耐用而逼真，该工艺可应用于abs、pvc、pp、pe、pc、pa、pmma、等多种塑料的挤出，塑料挤出热转印工业化连续生产，自动化程度高，生产效率高，制品表面永不褪色，附着力强，经久耐磨、耐水、耐溶剂、清洁剂、洗涤剂，耐热、冷热冲击、耐污染、耐氧化腐蚀，与电镀塑料、喷涂、油漆、油墨印刷、表面贴膜相比，无需投资设备、厂房，无环境污染，不需要废气、废水回收装置，是环保型高科技产品，符合国际无毒标准，是一种高商品附加值塑料产品，可广泛用于汽车、建材、高档电器、家具、五金挤出装饰中，极富装饰价值。关键词：塑料挤出、表面、热转印、金属化、工业化生产一、 前言在塑料的应用中，表面的外观非常重要，对所要求的表面外貌有一些是在塑料制品的加工过程中得到的，但大多数情况需要另外的加工步骤来改变表面，以满足产品对美观或某些功能方面的要求。通过装饰不仅增加美感，而且赋予塑料新的功能。塑料的表面装饰是一门跨行业的边缘科学，包括表面处理、涂料涂装、镀金属（化学工业）、印刷（印刷工业）和机械整饰（机械工业），涉及面广，但塑料装饰又是塑料制品生产过程中不可缺少的工序，与金属、木材及其它无机材料制品一样，塑料涂装、电镀、油漆、印刷其目的主要是起保护、装饰作用，改进制品的观赏性（表面着色赋予艺术性，造型金属质感，木纹、天然大理石纹掩弊底材的缺陷、调整表面光洁度），和表面改性（增加耐候、耐光性，提高表面硬度即耐划伤、耐擦伤性，有的还赋予表面特殊功能如；导电性、吸收电磁波等）。通过装饰可以极大地提高塑料制品的商品价值和附加值，经济合算，经济效益显著。目前，国内市场上对汽车、高档家电、家具、五金行业对塑料商品的技术性能和外观要求极高的领域，（初级塑料制品的颜色、外观不能满足要求）必须进行装饰涂装（利用高装饰性的单色、彩色、橘纹、珠光、有光或无光金属填料）。无论是涂装、油漆、油印还是电镀，塑料制品必须脱脂除静电表面导电液处理干燥静电涂装干燥。有的塑料材料还须多次涂底漆和罩光漆，电镀还需特殊的敏化和活化工艺。其工艺加工：1、流程复杂，过程控制难度大；2、厂房、设备耗资大；3、管理难度大（有机溶剂的易燃、易爆、中毒及预防，特殊有害物资的防护等），对安全和劳动卫生要求较严格；4、环境污染严重，同时工艺设计还要考虑废水、废气的回收。综合上述情况，我公司于2005年初提出和开发通过表面复膜来解决挤塑表面装饰，通过应用发现，同步挤出表面热复贴膜对有应力、弯曲装饰的挤出件使用时间一长，表面膜易起皱、开裂、起泡，因此吸取经验教训，开发热转印装饰。我们系统地开发了热转印金属膜装饰产品，及对塑料基材配方、挤出工艺、热转印温度、热转印材料、热转印原理进行了系统地研究，并对工装、工艺、配合、生产难关进行设计排难，制定了完整的工业化生产方案，生产出较高金属质感的挤出装饰塑料产品。目前，挤出pvc、abs热转印装饰条已成功地应用于三洋xqb-52-338s、xqb62-228、xqb65-5128洗衣机品牌及其它装饰件，其性能达到和超过制品的设计和使用要求，比一般的塑料涂装性能更优越。其成功的生产和应用为产品拓宽市场奠定了基础，其系统化应用和推广经济效益更加显著。二、 生产部分1、 原料规格：abs737、747 台湾奇美d120 镇江国亨pmma cm-205 台湾奇美mbs美国产asa美国产pvc s-1000 山东齐鲁石化上海氯碱化工厂金属膜 德国kurz金属膜 韩国产表面贴膜 上海自正工贸工司改性剂a 自配改性剂b 自配ps pg-33 镇江奇美2、 设备及模具sjsz-65平行双螺杆挤出机二套南京诚盟塑料机械厂 sj-65/2 5单螺杆挤出机组一套杭州宝丽泰设备有限公司gh200高速混合机一台张家港白熊机械pc30粉碎机一台张家港白熊机械料斗式干燥机两套张家港白熊机械sj30/25立式挤出机一套杭州宝丽泰设备有限公司otr100热转印机三组ce公司自制回转硅胶辊 若干自制回转铝合金托轮 若干盐雾试验箱一台xqg60338s挤出模具一套上海一名模具xqg625128挤出模具一套上海一名模具xqg65228挤出模具一套上海一名模具sykj-m-01挤出模具一套绍兴四维模具sykj-m-02挤出模具一套绍兴四维模具sykj-m-03挤出模具一套绍兴四维模具3、 生产配方 (!) : abs+asa+助剂a 90:7:3(2) : pvc 100 稳定剂 3.6 cpe 8 润滑剂 1.5 纳米碳酸钙 10 其它 3.(3) ps+助剂b 97:3 (4): pp、pe +改性剂 85：15 4、生产工艺 工艺条件abs、abs/tpe、ps系列制品：烘干901100c 2h；pmma、pc：烘干1101300c 8hb 生产流程抽真空+水冷却模头+定型模挤出混合烘干原料牵引风干切割转印*点面加热卷膜*对复杂面制品需要同步多阶段转印复膜c牵引速度 1.54.5m/分钟d真空度 0.60.7mpae转印温度200400f辊压及旋转0.5mpa5、 性能测试依据 qb/sykj 01-2005挤出塑料表面热转印金属膜装饰产品检测制品外观；耐摩擦、盐雾氧化、颜色老化性能。三、 结果与分析1、 型材挤出工艺参数(1) abs、abs/tpe、ps系列制品（表一）区号模头设定温度160165170175185180(2) pvc制品 （表二）区号模头设定温度130140155165180180(3) pp制品 （表三）区号模头设定温度140160180200210210(4) pe制品 （表四）区号模头设定温度115130145160175175(5) pmma制品 （表五）区号模头设定温度1801851902002302202、 挤出速度与转印温度工艺参数 在一定压力和牵引速度下，热转印的温度为一相对恒定值。随挤出速度、牵引速度发生变化，温度将响应调整。 （表六）牵引材料2m/min3m/min4.5m/minabs、abs/tpe、abs/mbs300310 c0340350 c0360370 c0pvc190200 c0210225 c0220235 c0ps280290 c0320330 c0340350 c0pp270280 c0300320 c0340350 c0pe250270 c0280290 c0310320 c03、 转印复膜机理将热挤出成型的塑料(abs、abs/tpe、pvc、pc、pa、ps等)板、管、（异）型材经牵引机牵引匀速通过热转印机上下辊轮( 上辊轮可通过加热系统加热且有动力驱动的回转硅胶辊,下辊轮为自由回转的铝合金或钢制托辊),在一定的温度、转动速度和压力下, 当转印膜在导向柱引导下通过均匀挤出的型材表面时,硅胶辊压贴转印膜在制品转印面，托轮在制品转印面的背面,在两轮挤压下, 转印膜上金属纹等图案牢固地转印到制品表面。对复杂的挤出制品，可通过转动各热转印机的角度（0180），一次同步实现对所有不同要求制品的转印。（见热转印工艺示意图）4、 热转印材料热转印材料（膜）一般由载体（pet薄膜、涤纶）、脱膜层、面漆层（内表层含金属）、油墨层、底漆层、热熔胶层组成。（1） 载体 主要为聚脂、聚碳酸脂或涤纶薄膜。它力学性能、耐化学性能、热稳定性优良。（2） 脱膜层主要由各种腊构成，受热后便于分离，也称分离层。高透明、高光泽、色浅、阻隔印刷油墨对pet膜的附着性能，又能与油墨有良好的亲和性，更需优秀的耐磨性.（3） 面漆层主要为透明层,起保护作用。 对高金属质感的产品，需利用金属在高度真空的条件下加热，使金属汽化蒸发到面漆层的内表面上。金属泊有铝、银、铜、锌等材料。对有金属丝纹或不锈钢拉丝纹，还需多层结构加工。该项技术，目前只有德国具备。（4） 油墨层主要采用网点印刷(分辨率达到3000),各种图案丰富多彩。因其要经过瞬间高温,必须保证不退色,不发粘.要与塑料基材附着度牢,保证转印后加工工序顺利进行.（5） 热熔胶层主要有热熔胶粘剂，当其熔胶温度t=140200时，就会迅速熔融，被活化粘附在制品表面。冷却时即将装饰层（含融化层、底漆层、印刷层、镀层、保护层）牢固地粘附在制品表面。热熔胶层耐磨擦，附着力强。既有瞬间热融效果，又要有优秀的附着力，并与油墨配合良好。目前市场上转印材料种类多，质量良莠不齐。材料质量直接影响转移加工效果的好坏。根据我们应用经验，金属膜和图案的转移是否彻底，除了温度和接触时间外，分离层-油墨-粘附层的配伍性是个关键因素。若转印材质差，图案在制品表面不上色，有麻点、过渡网点缺陷等问题。（表七）转印膜材料厚度 德国 其它国家及地区转印膜厚0.02mm0.0350.05mm转印层0.0050.01mm0.0150.02mm挤塑表面热转印时，通过生产发现，其加工是连续化转印，技术难度更大。加工过程中，受温度、压力、速度、时间影响很敏感，对转印膜转印的要求也很高；膜本身的安全卫生性，如重金属含量等，特别是对出口产品加工，欧美地区的法律法规标准要求很苛刻。因此，我公司在开发挤出塑料表面热转印金属膜装饰产品时，对产品的定位、技术加工起点较高，因此，选择的转印材料要求也高，基本采用德国产品。5、 工艺分析（1） 转印工装的调整与配合对挤出塑料表面的热转印，由于制品形状不一、复杂程度不一样，需要工装主体可上下、左右移动、圆周旋转。根据挤塑制品形状特点来调整形状不同的硅胶辊压制膜表面使其贴合在挤塑制品上，对塑件表面进行转印。同时工装还需高精度的光电传感和送膜、卷膜控制。对曲、端、背面、圆及异型制品需附加特殊配件来完成转印。（2） 对挤出模具的要求热转印需要合理的温度、压力、速度，还要求挤出制品的表面质量，如表面粗糙度、表面的厚度偏差要求很严格，若型材表面有划痕、拉纹、凹凸不平、尺寸不稳定、曲线部分过度不圆滑，则转印后制品表面不光洁、光亮、麻点多，剥离强度也达不到要求。通过挤出表面贴膜、热转印等模具的制作，我们采用模具钢1326用线切割慢走丝加工，可使模具表面粗糙度达到20-30m，厚度偏差小于0.1mm，这样制得的转印产品表面剥离强度大于等于1n/mm2（3） 对压力的要求挤出塑料型材与转印膜之间的压力是指塑料型材在热转印时，所承受的正压力，正压力过小转印膜与型材之间有缝隙或回转硅胶辊与膜、型材接触不稳定，将使转印层不牢固即转印层剥离强度不够，图案呈现花斑状，容易磨掉；正压力过大，可使挤塑制品产生不可恢复的变形或使硅胶辊产生塑性蠕变，轻者影响产品质量，重会破坏硅胶辊轮。前面我们分析了热转印工作原理（从图中可以看出），热转印膜与型材之间的压力产生是靠回转硅胶辊轮与回转铝合金托轮相对运动实现的，对不同的截面转印可调整胶辊轮与托轮的方向来对压轮印面，因转印面微电脑控制，设有高精度的光电传感器和自动送膜控制，因此调整压力需要：1) 控制硅胶辊与托轮之间的相对位移量；2) 控制转印温度，温度高，塑料表面软易转印，需要的压力小；转印温度低，需压力大；3) 制品的厚薄不同所要求的压力也不同；4) 制品异型、圆弧面所要求的压力大，平直面压力小；5) 压力测定是靠压力传感器来进行测量的。通过生产总结，在转印温度达到要求后，压力0.5mpa进即能达到转印要求。（4） 转印速度对转印层的影响转印时，转印速度是由挤出生产速度确定的，不同的塑料基材、制品米重的大小、不同的截面挤出速度是不一样的，一般情况下sj65/25挤出生产线速度控制在25m/min，这就要求转印速度应满足25m/min的变化。热转印时，型材与转印膜在粘合时，应相对静止，两者粘合时速度一致，从转印膜与型材在粘合点面的受力状态分析，粘接时受三个力的影响。一个是牵引机产生的对型材和薄膜的牵引力；一个是在硅胶辊和托辊的挤压下由硅胶辊对型材面施加的正压力；一个是由硅胶辊回转产生的对型材和薄膜的拉力。牵引力主要作用在型材上，拉力主要作用在薄膜上，如这两种力不相等，必然会使型材与薄膜在粘合点附近产生推力或拉力。从热转印过程分析，型材与薄膜之间稍有拉力，可使薄膜在热转印过程中表面张紧，有利于提高转印质量但拉力过大或产生推力，会使薄膜产生皱褶或拉断，严重影响转印质量。在生产过程中，在温度、压力、牵引速度一定的情况下，通过调整硅胶辊的回转速度尽量与牵引线速度同步，保证转印质量。（5） 硅胶辊与托轮对转印层的影响硅胶辊与托轮之间的良好配合是控制转印效果的关键因素之一，直接影响：a、辊压的均匀性；b、硅胶辊压膜的角度、面积；c、压印。通过对平面、端面、曲面、异型面的工业化生产热转印，得出一整套的配合方法如下。因此 ，转印前要仔细研究制品的构造、截面、形状、受力状态，转印机的旋转角度、方向，使两辊轮达到最佳配合。（6） 硅胶辊的温度与控制硅胶辊表面必须能够承受2000c以上的高温，硅胶辊轮的温度对热转印的质量具有决定性的影响。温度过高会使薄膜融化，甚至烧坏辊轮；温度过低，转印层与塑料无法粘结。因此，在挤出生产过程中，辊表面温度（t0c）控制要精确。在热转印过程中，炽热的硅胶辊与常温下（或带预加热）型材要进行热交换，硅胶辊的表面温度在交换过程中会降低，为确保转印质量，要对辊的表面温度进行连续化控制，使其近似恒定值。（7） 复杂制品转印工艺的设计与调整对圆或复杂截面的制品不能一次完成转印，需要多台转印设备在不同方向（角度）对制品的平面、曲面、异型面或锯齿面多次转印。1) 一次送膜对制品进行不同面、不同角度的转印，如小于1800圆弧、凹凸曲面、弓形等；2) 多次送同一规格型号的膜对制品不同面、不同角度的进行无缝粘接转印。如方形、三角形、圆或其它多面转印的异型制品；3) 多次送不同规格、不同型号的膜（如：亮银、铝合金、不锈钢等），对制品不同面、不同角度进行组合、拼接线条、叠加转印，更具立体装饰效果。因此，对复杂截面的制品的转印需考虑上述加工特点外，还要精心设计硅胶辊和托轮的配合、转印机的放置角度、各转印面方向、角度的自然配合。（8） 转印工艺对不同制品材料的要求因制品使用的范围和用途不一，要求的塑料原料也不尽相同。不同的塑料基材，其分子极性不一样，要选择与之匹配的热转印材料和加工工艺。 （表八）材料加工工艺转印材料pp、pe水冷pp、pe型转印膜pa真空+水冷pa型转印膜abs、p