乘用车塑料内饰件水转印表面涂装技术
程为华 李国波 张国忠（奇瑞汽车股份有限公司 241009）
【摘 要】水转印是一项融合了复杂的化学及水压原理而形成的一种表面处理技术，此项技术主要是针对造型复杂的工件在一般传统印刷及热转印、移印、丝印等印刷过程中很难取得较好涂装效果而研发出来的一种革命性的表面处理技术，本文就一般乘用车塑料内饰件涂装生产线为例，浅谈水转印涂装工艺、设备及关键控制点。 【关键词】表面处理 转印 涂装
前 言
随着人们生活水平及物质需求的提高，转印涂装技术在各行业得到广泛应用，其独特的装饰效果和靓丽的外观备受人们的喜爱，特别是各种仿古图案及逼真纹理，几乎可以达到以假乱真，大大提高产品附价值。 一、水转印涂装简介： 1． 什么叫水转印涂装：
将中间载体薄膜上的图文采用相应的压力转移到承印物表面上的印刷方法，称为转印；根据压力的不同，转印可分为：水转印、热转印、气转印、丝网转印、低温转印；水转印是借助水的压力进行图案转移，而水转印涂装顾名思义是水转印与涂装两种工艺的完美组合；
水转印涂装又称曲面披覆涂装，最早问世于日本，它的原理是将图文层朝上的水性披覆转印膜平铺于转印水槽水面上，然后用活化剂在图文表面进行均匀地喷涂，促使图文层活化，此时披覆薄膜会自动溶解，并慢慢与载体薄膜自由分离，在水压作用下，将色彩纹路及图案均匀地转印于产品表面，经后道工序清洗及烘干后，再喷涂一层透明的清漆涂层（如图一）。 2． 水转印涂装适用范围：
（图一）
2.1 汽车用品：仪表板、出风口、控制盘、茶杯座、后视镜、拍档头、门内把手等；
2.2 电子产品：电话、音响、遥控器、鼠标、钟表、键盘、摄像头、电吹风等外壳； 2.3 居室用品：沙发、茶几、橱柜、吊灯、烟缸、花瓶、各种摆设艺术用品等； 2.4 运动器材：网球拍、高尔夫球杆、撞球杆、计时器、钓竿等；
2.5 日用精品：箱包装饰件、餐具柄、眼镜盒、钢笔、插笔筒、台历架、艺术相框、球拍、发饰、化妆笔、化妆盒等。
二、水转印涂装功能及其优缺点：
水转印涂装是一种新型的表面处理技术，该项技术不仅对曲面装饰的效果应付自如，而且能适用于不同的材质，加之图案、色泽生动活泼，因而广泛应用于各领域。
１．水转印涂装优点：
1.1不受产品形状的限制,即便复杂或者面积特大、超长、超宽的产品也能装饰； 1.2 材质的适用范围广（塑料、橡胶、水泥、金属、木材、石膏等）；
1.3 基本色样有数百种之多，如桃木、云石、翡翠纹路等披覆的产品，从某种意义上讲，该技术可作天然资源产品替代品； 1.4防水性好，不轻易褪色。 ２．水转印涂装缺点：
2.1 水转印膜的基材伸缩率非常高，很容易紧密地贴附于物体表面，在印刷和转印过程中，柔性的图文载体与承印物在接触时难免发生拉伸变形，造成实际转印到物体表面的图文难以达到逼真程度，为了避免这个缺点，设计时需要把水披覆转印膜上的图文设计成不具有规则造型，当变形后也不影响整体外观效果；
2.2 转印过程中,因操作不当容易造成转印膜破裂,需要后道工序补膜处理；
2.3 尽管水转印工艺本身危害不大，但水转印过程中有些化学物质对人体还是会造成一定伤害，主要是水转印设备的自动化程度不高，人工操作比例还比较大，这些都是水转印工艺目前面临的问题，当然这些问题也是从事工艺及设备技术人员共同探讨并持续改进的课题。 三、水转印涂装设备简介
水披覆转印涂装设备是完成水转印涂装工艺,实现产品亮丽外观的主要硬件设施，主要分为以下四大部份： 1．上膜设备
上膜设备包含放膜设备及流膜设备，属于两个独立的驱动电机，主要完成水披覆转印膜湿润、活化及转印薄膜向产品表面的转移,上膜设备实际上是一个具有恒温控制功能的水箱，水箱材料一般采用不锈钢制作
（图二） 而成（如图二）；
全自动的上膜设备可实现机械手操作，不仅大大提高生产效率，同时降低人工操作的繁琐程序，稳定转印膜外观质量。 2．水洗设备
水洗设备由水池、高压喷嘴、排风机及输送装置构成，输送装置完成产品的输送，水池及高压喷嘴则用于产品表面残余薄膜的清洗，一般水洗设备制造成流水线形式，满足批量生产（如图三）。 3．烘干设备
（图三）
烘干设备有两种形式：生产线式和单机柜式。单机柜式常用于产品打样过程的干燥，而流水线
式则用于大规模批量生产，流水线烘干设备有输送装置、加热装置、供排风装置等构成（如图四），设计时要求满足产品从进入烘干单元后到终端输出时能彻底干燥；
（图四）
随着UV喷涂技术的迅猛发展， UV的环保优势和更加优越的物理化学性一直为水转印领域所关注，如使用UV喷涂技术时，烘干方式必须采用UV烘干生产线。 4．喷涂设备
喷涂设备用于在产品转印面进行清漆喷涂，全自动的喷漆设备不仅可以稳定漆膜外观质量，而且还减少了溶剂等对喷涂人员的健康危害。 四、水转印涂装工艺及关键控制点：
工艺流程：表面处理→喷底漆→烘干→打磨→放膜→活化→转印→水洗→烘干→罩光→固化 1． 表面处理：
1.1 塑料成型时易形成内应力，造成涂装后应力集中处开裂，一般可采用退火处理，退火处理是把
塑料成型件加热到热变形温度以下,然后按规定时间进行保温（以ABS为例：一般加热温度60℃，保温2h）；
1.2 塑料表面沾有油污、手汗和脱模剂等污染物，如果直接涂漆会造成漆膜附着力变差，涂层易产
生龟裂、起泡和脱落等问题，因此涂装前必须进行除油处理,一般采取异丙醇或其它溶剂擦试；
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1.3 塑料表面电阻一般在10Ω以上，极易产生静电效应，造成空气中的细小灰尘因静电作用而吸附
于塑料表面，一般采用高压离子化空气流对塑料件表面进行除电、除尘处理。 2． 喷底漆：
喷漆室手工喷涂区风速一般设定在0.4～0.5m/s，工艺温度一般控制在18～35℃，相对湿度一般控制在60～70%，油漆施工压力控制在0.2～0.3Mpa，雾化空气压力一般控制在0.5～0.6Mpa，底漆采用两道喷涂，膜厚控制在15～25um左右； 3． 底漆烘干：
为了避免溶剂挥发过快造成涂膜表面桔皮、针孔、气泡等缺陷，需要晾干5～7min才能进入烘干室，烘烤温度不宜过高，一般控制在40℃左右，烘烤时间15～20min； ４．底漆打磨：
烘干后，底漆表面或多或少存在油漆缺陷，为了提供良好的转印面，有必要对底漆进行打磨处理，打磨材料一般采用1000号水砂纸，打磨较大缺陷时可先使用400号砂纸粗磨，再用1000号细砂纸细磨一遍；
５．放膜（膜的延展）：
将转印膜剪好后平放于上膜设备的水表面，当薄膜吸水后会与水形成完全平整的贴合状态，自由地漂浮于水面上，由于水的表面张力，油墨层也会均匀地平铺于水面上；
要求放膜速度与流膜速度保持一致，避免转印膜拉伸变形，一般放膜及流膜变频均设定在：20～30Hz，水槽水温控制在25±5℃，要求水槽中的水保持足够洁净，以免转印面污染后造成颗粒缺陷； ６．活化：
将活化剂均匀地喷洒于转印薄膜表面，此时薄膜会慢慢被破坏并溶解，由于油墨的抗水性，油墨层开始呈现游离状态，此时油墨非常容易变形，为了避免该问题，要求活化剂喷涂后20~40秒内，迅速进入转印阶段；
活化剂是一种以芳香烃为主的有机混合溶剂，能够迅速溶解并破坏聚乙烯醇，但不会损坏图文层，活化剂喷涂必须适量，如过多易造成流膜及膜纹错乱，过少转印膜层易脱落； ７．转印：
将需要水转印的物品呈45度角缓慢入槽，然后沿其轮廓逐渐贴近水转印薄膜，图文层会在水压的作用下慢慢转移到产品表面，转印过程中，承印物与水披覆膜的贴合速度要保持均匀，避免薄膜皱褶而使图文不美观，原则上讲，应保证图文适当的拉伸，尽量避免重叠，特别是结合处，如重叠过多，会给人以杂乱的感觉；
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水温是影响转印质量的重要参数，水温过低，可能会使基材薄膜的溶解性下降；过高又容易对图文造成损害，引起图文变形，转印水槽一般采用自动温控装置，将水温控制在规定的工艺范围内，对于形状比较简单、统一的大批量工件，也可用专用的水转印设备代替手工操作，如圆柱体工件，可以将其固定在转动轴上，让薄膜表面转动而使图文层转印到产品表面； ８．水洗：
将工件从水槽中取出，此时在转印槽的尾部稍停2至3秒左右，并左右轻轻晃一下，将残膜晃去，然后再进入自动清洗机，注意水压不能太大，否则容易对转印的图文造成破坏，一般要求水温40±5℃，水枪空气压力：5.5±0.5kg/cm2； ９．烘干：
为增强图文层对环境的抵抗性，需要对洗净后的转印面脱水干燥，只有当水分完全蒸发后，转印图文才会与承印面紧密地结合在一起； １０． 罩光（清漆喷涂）：
喷涂区域风速设定0.4～0.5m/s，油漆粘度20～30秒,具体粘度需要根据喷房温度变化来做适当调整,喷涂压力一般控制在0.2～0.3Mpa，雾化空气压力一般控制在0.4～0.5Mpa，清漆膜厚控制在30～40um；
１１． 彻底固化：
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烘干温度不宜过高，防止工件受热变形，一般炉温设定在65C～70C,烘干时间不低于3小时，确保整体膜层彻底干燥,最终形成光泽度高，致密坚硬的图文保护层。
结 语：
目前，虽然水转印涂装在工艺及配套硬件上存在一些不足，但未来发展空间及市场潜力却是非常巨大的，因为人们除了对使用的产品有较高功能要求外，也对其个性化的外观提出了更苛刻的要求，为此，这就需要工艺技术及设备人员共同探讨，深入研究，为加快实现环保节能型水转印涂装技术做出贡献。
注：①为Ultraviolet 紫外线的英文单词缩写。
作者简介：
程为华，男，现任奇瑞汽车涂装二车间涂装工程师，联系方式：电话：0553-5923925，15855995759，传真：0553-5922669，EMAIL：chengweihua1@mychery.com admin@ss369.net；
李国波，男，2003年毕业于吉林大学，现任奇瑞汽车有限公司涂装二车间主管 张国忠，男，1997年毕业于合肥工业大学，现任奇瑞汽车轿车公司副总经理。
参考文献
[1] 程为华. 涂装学院[M].安徽涂装网 http://www.ss369.net
乘用车塑料内饰件水转印表面涂装技术
