热转印标识牌性能评价方法的研究
2022-10-25李蓬烈钟济清杨子文
李蓬烈，钟济清，杨子文
（广州合成材料研究院有限公司，广东广州 510665）
近年来，热转印标识牌以其绿色环保、制作周期短、方便快捷、使用寿命长、造价低等优势迅速占领标识牌市场，逐渐取代陶瓷牌、铝合金、不锈钢牌等传统行业标识［1］，在电力系统的应用尤为广泛。热转印从生产到使用以及回收的整个过程都符合环境保护，对生态环境无害或危害极小，并利于资源的再生和回收。毋庸置疑，这种绿色标识的市场前景广阔，需求将会更大。
目前，国内对热转印标识牌的研究数据比较匮乏，相关的性能检测方法和评价标准还未完善，从而无法准确对热转印标识进行质量控制和性能评价。因此，通过研究热转印标识牌的性能评价方法，有利于引导生产企业提高产品质量，升级配方，促进我国热转印标识牌的发展。
1 试验部分
1.1 试验材料
随机搜集十家企业的热转印标识牌产品，编号为1～10。
1.2 试验设备
UTM4204 电子万能试验机：深圳市科比试验设备有限公司；QUV-Spray老化试验机：美国Q-Lab公司；BTH-80D恒温恒湿试验箱：东莞贝尔试验设备有限公司；PHH101高温试验箱：广州爱思佩克环境仪器有限公司；BGD523漆膜磨耗仪：广州标格达实验室仪器用品有限公司；FB224电子天平：上海舜宇恒平科学仪器有限公司； Q-FOG CCT-1100盐雾试验箱：美国Q-LAB公司；常温型胶带保持力试验机：东莞市科健检测仪器有限公司。
1.3 试验方法
1.3.1 高低温试验
依据GB/T 2423.22-2012《环境试验 第2部分：试验方法 试验N：温度变化》进行。
1.3.2 荧光紫外老化试验
依据GB/T 16422.3-2014《塑料 实验室光源暴露试验方法 第3部分：荧光紫外灯》进行。
1.3.3 耐磨性
依据GB/T 1768-2006《色漆和清漆 耐磨性的测定旋转橡胶砂轮法》进行。
1.3.4 抗酸性
依据GB/T 11547-2008《塑料 耐液体化学试剂性能的测定》进行。
1.3.5 耐化学试剂性
依据GB/T 11547-2008《塑料 耐液体化学试剂性能的测定》进行。
1.3.6 拉伸性能
依据GB/T 1040.3-2006《塑料 拉伸性能的测定 第3部分：薄膜和薄片的试验条件》进行。
1.3.7 粘结性能
依据GB/T 4851-2014《胶粘带持粘性的试验方法》进行。
1.3.8 耐中性盐雾
依据GB/T 10125-2012《人造气氛腐蚀试验 盐雾试验》中性盐雾试验进行。
1.3.9 耐溶剂性
取25mm×150mm的标识牌试样，粘贴在2.0厚的铝合金板上，制成耐溶剂性能试样。将试样浸没在乙醇（99.8%）溶剂中1min，到规定的时间后取出，室温下在通风处内干燥。
1.3.10 180 °剥离强度
依据GB/T 2792-2014《胶粘带剥离强度的试验方法》进行。
2 结果与讨论
2.1 10组样品性能测评
2.1.1 高低温试验
将热转印标识牌粘在不锈钢板上后放置在(-40±2)℃低温箱中冷冻72h，再将样品立即放入(80±2)℃恒温箱中热烘72h，试验后评价标识牌外观。10组样品的试验结果见表1。
表1 10组试样高低温试验结果Table 1 High and low temperature test results of 10 groups of samples
从表1可以看出，大部分试样没有明显变化，有3组试样有明显变色现象。其中，发生变色的部位一般出现在非字体的底色部位，这可能是标识牌中使用的高分子薄膜树脂材料受到温度的影响导致老化。
2.1.2 荧光紫外老化试验
荧光紫外老化试验条件为：UVA-340灯，辐照度0.76W/(m2·nm)，黑标温度 (60±3)℃ 光照 8h，黑标温度(50±3)℃冷凝4h。测试时间为3600h，每500h观察试样并记录其外观变化，评价样品标识是否完好，有无明显变色。10组样品的试验结果见表2，其中，“是”代表标识完好、无明显变色。从表2可以看出，标识牌荧光紫外老化后标识都还完好，只是部分产品会出现变色。1500h开始，有3组试样出现变色现象，3600h试验后有5组样品变色较明显，其中，字体的变色较轻，非字体的底色部位较易变色。热转印标识牌的变色可能是标识牌中使用的高分子薄膜树脂材料的老化造成的［2］。从整体来看，目前市场上的热转印标识牌具有较强的耐候性能。
2.1.3 耐磨性
将500g的CS-10橡胶砂轮刮擦热转印标识牌表面500r，观察标识有无明显脱色并计算质量损失。10组样品的试验结果见表3。
表3 10组试样耐磨性试验结果Table 3 Wear resistance test results of 10 groups of samples
从表3可以看出，有6组试样经过耐磨性试验后，标识出现明显的脱色，全部试样的质量减轻不高于10mg。观察样品表面可发现，出现脱色的主要是油墨印刷部位，可能是部分产品的油墨在纸张上的渗透不够到位，油墨与纸面结合的牢固性略有不足，难以抵抗来自橡胶砂轮的机械力，从而导致物理破坏。此外，纸张的耐磨性较好，不会出现明显的质量减轻现象。
2.1.4 抗酸性
将试样浸泡在pH=4的HCl溶液中168h，环境温度23℃，试验后观察标识牌外观变化情况。10组样品的试验结果见表4。
表4 10组试样抗酸性试验结果Table 4 Acid resistance test results of 10 groups of samples
从表4可以看出，抗酸性试验168h后，10组试样变化均不明显，热转印标识牌抗酸性较好。标识牌中使用的高分子薄膜树脂和油墨具有较强的耐酸性能。
2.1.5 耐化学试剂性
将试样浸泡在10%的HCl溶液中168h，环境温度23℃，试验后观察标识牌外观变化情况，10组样品的试验结果见表5。
表5 10组试样耐化学试剂性试验结果Table 5 Chemical resistance test results of 10 groups of samples
从表5可以看出，大部分试样在10%的HCl溶液中能保持相对稳定的状态，其中有3组试样出现变色现象，变色的部位主要出现在字体即油墨，可能是部分产品使用的油墨在10%的HCl溶液中，色淀性颜料分子结构改变，导致变色。
2.1.6 拉伸性能
裁取25mm×150mm的热转印标识试样5个，拉伸速度50mm/min，标距50mm，记录拉伸强度和断裂标称应变。10组样品的试验结果见表6。
表6 10组试样拉伸性能试验结果Table 6 10 Sets of tensile properties test results
从表6可以看出，有6组试样的断裂标称应变高于210%，9组试样在150%及以上，有9组样品的拉伸强度高于20MPa。从整体来看，试样具有较强的抗拉力和延展性，高分子材料的优势尤其突出。
2.1.7 粘结性能
将热转印标识牌在2kg/0.02m2的条件下保持264h，观察试样有无发生移位和变形，10组样品的试验结果见表7。
表7 10组试样粘结性能试验结果Table 7 10 Groups of sample bonding performance test results
从表7可以看出，9组样品未发生位移、无变形，只有1组样品发生位移，热转印标识牌背胶的粘结性能良好，能满足使用要求。
2.1.8 耐中性盐雾试验
将热转印标识牌试样进行96h的中性盐雾试验，观察外观变化情况，10组样品的试验结果见表8。
表8 10组试样中性盐雾试验结果Table 8 Neutral salt spray test results of 10 groups of samples
从表8可以看出，10组试样都具有较强的耐腐蚀性，热转印标识牌受盐雾环境的影响不明显，油墨和纸张的分子结构稳定。
2.1.9 耐溶剂性能
将试样浸没在乙醇（99.8%）溶剂中1min后干燥观察试样变化情况，10组样品的试验结果见表9。
表9 10组试样耐溶剂性试验结果Table 9 Solvent resistance test results of 10 groups of samples
从表9可以看出，10组试样耐溶剂性能良好，可能是热转印标识牌使用的是耐醇类溶剂较好的色淀性颜料，也可能是厂家在制作工艺上对热转印标识牌表面进行特殊的处理，形成保护机制，从而解决标识牌的耐溶剂不适性。
2.1.10 180 °剥离强度
将热转印标识牌按标准进行180°剥离强度试验，记录剥离强度，10组样品的试验结果见表10。
表10 10组试样180°剥离强度试验结果Table 10 180° Peel strength test results of 10 groups of samples
从表10可以看出，5号试样的剥离强度最好，达到9.4N/cm，9号最差，大部分试样在4～6 N/cm之间，试样间的剥离强度差异较小。
2.2 结果讨论
根据各项测评试验结果可以看出，耐高低温和荧光紫外老化试验后主要表现是变色，特别是非油墨印刷部位，标识牌中使用的高分子薄膜树脂材料会受到温度和光的影响；耐磨性主要表现是油墨的脱色，油墨与纸张的牢固性受较强的机械力影响；耐化学试剂性主要表现在油墨印刷部位的变色，部分色淀性颜料在化学试剂中结构不稳定；10个测评项目中，抗酸性、粘结性能、中性盐雾和耐溶剂性这4个测试项目变化不明显。
3 结语
我国生产热转印标识牌工艺趋于成熟，产品普遍能满足使用要求，不过，今后企业可重点研究非油墨印刷部位的耐候性能和油墨的耐磨性，攻破技术壁垒，进一步提高产品质量。目前，关于热转印标识牌的产品质量检测方法有待进一步完善，综合考虑各方面的因素，建立一套更加准确评价产品质量的方法，形成标准文件，可为生产企业和检测机构提供技术指标参考，保障产品质量。
