熱轉(zhuǎn)印標識牌性能評價方法的研究

李蓬烈，鐘濟清，楊子文

（廣州合成材料研究院有限公司，廣東廣州 510665）

近年來，熱轉(zhuǎn)印標識牌以其綠色環(huán)保、制作周期短、方便快捷、使用壽命長、造價低等優(yōu)勢迅速占領(lǐng)標識牌市場，逐漸取代陶瓷牌、鋁合金、不銹鋼牌等傳統(tǒng)行業(yè)標識［1］，在電力系統(tǒng)的應(yīng)用尤為廣泛。熱轉(zhuǎn)印從生產(chǎn)到使用以及回收的整個過程都符合環(huán)境保護，對生態(tài)環(huán)境無害或危害極小，并利于資源的再生和回收。毋庸置疑，這種綠色標識的市場前景廣闊，需求將會更大。

目前，國內(nèi)對熱轉(zhuǎn)印標識牌的研究數(shù)據(jù)比較匱乏，相關(guān)的性能檢測方法和評價標準還未完善，從而無法準確對熱轉(zhuǎn)印標識進行質(zhì)量控制和性能評價。因此，通過研究熱轉(zhuǎn)印標識牌的性能評價方法，有利于引導生產(chǎn)企業(yè)提高產(chǎn)品質(zhì)量，升級配方，促進我國熱轉(zhuǎn)印標識牌的發(fā)展。

1 試驗部分

1.1 試驗材料

隨機搜集十家企業(yè)的熱轉(zhuǎn)印標識牌產(chǎn)品，編號為1～10。

1.2 試驗設(shè)備

UTM4204 電子萬能試驗機：深圳市科比試驗設(shè)備有限公司；QUV-Spray 老化試驗機：美國Q-Lab 公司；BTH-80D 恒溫恒濕試驗箱：東莞貝爾試驗設(shè)備有限公司；PHH101 高溫試驗箱：廣州愛思佩克環(huán)境儀器有限公司；BGD523 漆膜磨耗儀：廣州標格達實驗室儀器用品有限公司；FB224 電子天平：上海舜宇恒平科學儀器有限公司； Q-FOG CCT-1100 鹽霧試驗箱：美國Q-LAB 公司；常溫型膠帶保持力試驗機：東莞市科健檢測儀器有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 高低溫試驗

依據(jù)GB/T 2423.22-2012《環(huán)境試驗 第2 部分：試驗方法 試驗N：溫度變化》進行。

1.3.2 熒光紫外老化試驗

依據(jù)GB/T 16422.3-2014《塑料 實驗室光源暴露試驗方法 第3 部分：熒光紫外燈》進行。

1.3.3 耐磨性

依據(jù)GB/T 1768-2006《色漆和清漆 耐磨性的測定旋轉(zhuǎn)橡膠砂輪法》進行。

1.3.4 抗酸性

依據(jù)GB/T 11547-2008《塑料 耐液體化學試劑性能的測定》進行。

1.3.5 耐化學試劑性

依據(jù)GB/T 11547-2008《塑料 耐液體化學試劑性能的測定》進行。

1.3.6 拉伸性能

依據(jù)GB/T 1040.3-2006《塑料 拉伸性能的測定 第3部分：薄膜和薄片的試驗條件》進行。

1.3.7 粘結(jié)性能

依據(jù)GB/T 4851-2014《膠粘帶持粘性的試驗方法》進行。

1.3.8 耐中性鹽霧

依據(jù)GB/T 10125-2012《人造氣氛腐蝕試驗 鹽霧試驗》中性鹽霧試驗進行。

1.3.9 耐溶劑性

取25mm×150mm 的標識牌試樣，粘貼在2.0 厚的鋁合金板上，制成耐溶劑性能試樣。將試樣浸沒在乙醇（99.8%）溶劑中1min，到規(guī)定的時間后取出，室溫下在通風處內(nèi)干燥。

1.3.10 180° 剝離強度

依據(jù)GB/T 2792-2014《膠粘帶剝離強度的試驗方法》進行。

2 結(jié)果與討論

2.1 10 組樣品性能測評

2.1.1 高低溫試驗

將熱轉(zhuǎn)印標識牌粘在不銹鋼板上后放置在(-40±2)℃低溫箱中冷凍72h，再將樣品立即放入(80±2)℃恒溫箱中熱烘72h，試驗后評價標識牌外觀。10 組樣品的試驗結(jié)果見表1。

表1 10 組試樣高低溫試驗結(jié)果Table 1 High and low temperature test results of 10 groups of samples

從表1 可以看出，大部分試樣沒有明顯變化，有3組試樣有明顯變色現(xiàn)象。其中，發(fā)生變色的部位一般出現(xiàn)在非字體的底色部位，這可能是標識牌中使用的高分子薄膜樹脂材料受到溫度的影響導致老化。

2.1.2 熒光紫外老化試驗

熒光紫外老化試驗條件為：UVA-340 燈，輻照度0.76W/(m2·nm)，黑標溫度(60±3)℃光照8h，黑標溫度(50±3)℃冷凝4h。測試時間為3600h，每500h 觀察試樣并記錄其外觀變化，評價樣品標識是否完好，有無明顯變色。10 組樣品的試驗結(jié)果見表2，其中，“是”代表標識完好、無明顯變色。從表2 可以看出，標識牌熒光紫外老化后標識都還完好，只是部分產(chǎn)品會出現(xiàn)變色。1500h 開始，有3 組試樣出現(xiàn)變色現(xiàn)象，3600h 試驗后有5 組樣品變色較明顯，其中，字體的變色較輕，非字體的底色部位較易變色。熱轉(zhuǎn)印標識牌的變色可能是標識牌中使用的高分子薄膜樹脂材料的老化造成的［2］。從整體來看，目前市場上的熱轉(zhuǎn)印標識牌具有較強的耐候性能。

表2 10 組試樣熒光紫外老化試驗結(jié)果Table 2 Fluorescent UV aging test results of 10 groups of samples

2.1.3 耐磨性

將500g 的CS-10 橡膠砂輪刮擦熱轉(zhuǎn)印標識牌表面500r，觀察標識有無明顯脫色并計算質(zhì)量損失。10 組樣品的試驗結(jié)果見表3。

表3 10 組試樣耐磨性試驗結(jié)果Table 3 Wear resistance test results of 10 groups of samples

從表3 可以看出，有6 組試樣經(jīng)過耐磨性試驗后，標識出現(xiàn)明顯的脫色，全部試樣的質(zhì)量減輕不高于10mg。觀察樣品表面可發(fā)現(xiàn)，出現(xiàn)脫色的主要是油墨印刷部位，可能是部分產(chǎn)品的油墨在紙張上的滲透不夠到位，油墨與紙面結(jié)合的牢固性略有不足，難以抵抗來自橡膠砂輪的機械力，從而導致物理破壞。此外，紙張的耐磨性較好，不會出現(xiàn)明顯的質(zhì)量減輕現(xiàn)象。

2.1.4 抗酸性

將試樣浸泡在pH=4 的HCl 溶液中168h，環(huán)境溫度23℃，試驗后觀察標識牌外觀變化情況。10 組樣品的試驗結(jié)果見表4。

表4 10 組試樣抗酸性試驗結(jié)果Table 4 Acid resistance test results of 10 groups of samples

從表4 可以看出，抗酸性試驗168h 后，10 組試樣變化均不明顯，熱轉(zhuǎn)印標識牌抗酸性較好。標識牌中使用的高分子薄膜樹脂和油墨具有較強的耐酸性能。

2.1.5 耐化學試劑性

將試樣浸泡在10% 的HCl 溶液中168h，環(huán)境溫度23℃，試驗后觀察標識牌外觀變化情況，10 組樣品的試驗結(jié)果見表5。

表5 10 組試樣耐化學試劑性試驗結(jié)果Table 5 Chemical resistance test results of 10 groups of samples

從表5 可以看出，大部分試樣在10%的HCl 溶液中能保持相對穩(wěn)定的狀態(tài)，其中有3 組試樣出現(xiàn)變色現(xiàn)象，變色的部位主要出現(xiàn)在字體即油墨，可能是部分產(chǎn)品使用的油墨在10% 的HCl 溶液中，色淀性顏料分子結(jié)構(gòu)改變，導致變色。

2.1.6 拉伸性能

裁取25mm×150mm 的熱轉(zhuǎn)印標識試樣5 個，拉伸速度50mm/min，標距50mm，記錄拉伸強度和斷裂標稱應(yīng)變。10 組樣品的試驗結(jié)果見表6。

表6 10 組試樣拉伸性能試驗結(jié)果Table 6 10 Sets of tensile properties test results

從表6 可以看出，有6 組試樣的斷裂標稱應(yīng)變高于210%，9 組試樣在150% 及以上，有9 組樣品的拉伸強度高于20MPa。從整體來看，試樣具有較強的抗拉力和延展性，高分子材料的優(yōu)勢尤其突出。

2.1.7 粘結(jié)性能

將熱轉(zhuǎn)印標識牌在2kg/0.02m2的條件下保持264h，觀察試樣有無發(fā)生移位和變形，10 組樣品的試驗結(jié)果見表7。

表7 10 組試樣粘結(jié)性能試驗結(jié)果Table 7 10 Groups of sample bonding performance test results

從表7 可以看出，9 組樣品未發(fā)生位移、無變形，只有1 組樣品發(fā)生位移，熱轉(zhuǎn)印標識牌背膠的粘結(jié)性能良好，能滿足使用要求。

2.1.8 耐中性鹽霧試驗

將熱轉(zhuǎn)印標識牌試樣進行96h 的中性鹽霧試驗，觀察外觀變化情況，10 組樣品的試驗結(jié)果見表8。

表8 10 組試樣中性鹽霧試驗結(jié)果Table 8 Neutral salt spray test results of 10 groups of samples

從表8 可以看出，10 組試樣都具有較強的耐腐蝕性，熱轉(zhuǎn)印標識牌受鹽霧環(huán)境的影響不明顯，油墨和紙張的分子結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。

2.1.9 耐溶劑性能

將試樣浸沒在乙醇（99.8%）溶劑中1min 后干燥觀察試樣變化情況，10 組樣品的試驗結(jié)果見表9。

表9 10 組試樣耐溶劑性試驗結(jié)果Table 9 Solvent resistance test results of 10 groups of samples

從表9 可以看出，10 組試樣耐溶劑性能良好，可能是熱轉(zhuǎn)印標識牌使用的是耐醇類溶劑較好的色淀性顏料，也可能是廠家在制作工藝上對熱轉(zhuǎn)印標識牌表面進行特殊的處理，形成保護機制，從而解決標識牌的耐溶劑不適性。

2.1.10 180°剝離強度

將熱轉(zhuǎn)印標識牌按標準進行180° 剝離強度試驗，記錄剝離強度，10 組樣品的試驗結(jié)果見表10。

表10 10 組試樣180° 剝離強度試驗結(jié)果Table 10 180° Peel strength test results of 10 groups of samples

從表10 可以看出，5 號試樣的剝離強度最好，達到9.4N/cm，9 號最差，大部分試樣在4～6 N/cm 之間，試樣間的剝離強度差異較小。

2.2 結(jié)果討論

根據(jù)各項測評試驗結(jié)果可以看出，耐高低溫和熒光紫外老化試驗后主要表現(xiàn)是變色，特別是非油墨印刷部位，標識牌中使用的高分子薄膜樹脂材料會受到溫度和光的影響；耐磨性主要表現(xiàn)是油墨的脫色，油墨與紙張的牢固性受較強的機械力影響；耐化學試劑性主要表現(xiàn)在油墨印刷部位的變色，部分色淀性顏料在化學試劑中結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定；10 個測評項目中，抗酸性、粘結(jié)性能、中性鹽霧和耐溶劑性這4 個測試項目變化不明顯。

3 結(jié)語

我國生產(chǎn)熱轉(zhuǎn)印標識牌工藝趨于成熟，產(chǎn)品普遍能滿足使用要求，不過，今后企業(yè)可重點研究非油墨印刷部位的耐候性能和油墨的耐磨性，攻破技術(shù)壁壘，進一步提高產(chǎn)品質(zhì)量。目前，關(guān)于熱轉(zhuǎn)印標識牌的產(chǎn)品質(zhì)量檢測方法有待進一步完善，綜合考慮各方面的因素，建立一套更加準確評價產(chǎn)品質(zhì)量的方法，形成標準文件，可為生產(chǎn)企業(yè)和檢測機構(gòu)提供技術(shù)指標參考，保障產(chǎn)品質(zhì)量。