一种利用PVC膜对凹凸表面基材进行覆面的方法及应用与流程

本发明涉及一种pvc膜覆面技术，特别是涉及一种利用pvc膜对凹凸表面基材进行覆面的方法。

背景技术：

在家具产品上，为了使家具表面看起来有光泽、有花纹，会将pvc薄膜覆盖在产品表面，这个工艺工程称之为pvc膜覆面。目前这项技术，基本上都是通过正、负压机或真空吸塑机将平展的pvc膜加热软化后，利用真空泵产生的真空吸力将软化后的pvc膜吸塑于家具等凹凸基材表面，冷却后成型。

但是，由于凹凸基材表面并不是平整的，而是具有一些立体的造型或图案，导致pvc覆膜时经常会出现一些覆膜质量问题。以门板来说，在门板表面覆pvc膜时，一些立体造型的凸起和凹面处，pvc膜3容易出现起浮、花纹失真和沉余皱缩的问题。结合图1a所示，在凸起部1两侧的接角处11，pvc膜3出现了起浮现象，即原本应该服帖在接角处11的pvc膜3浮起。结合图1a所示，在凸起部1的顶部12，pvc膜3出现pvc膜的花纹发生形变、扭曲和泛白的问题。结合图1b所示，在凹面部2的底部21处，pvc膜3出现沉余皱缩的问题。这些问题都十分影响产品的美观，降低消费者的购买欲，造成产品质量不合格直至报废。

为此，本发明的目的是解决pvc膜覆面工艺中存在的三个技术问题：起浮问题、花纹失真、沉余皱缩的问题。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种利用pvc膜对凹凸表面基材进行覆面的方法，利用本发明的方法解决传统pvc膜覆面工艺中，在对具有立体图案或造型的凹凸基材表面进行覆面时所容易出现的起浮问题、花纹失真、沉余皱缩的问题。

本发明的技术方案包括：

一种利用pvc膜对凹凸表面基材进行覆面的方法，包括：

s1:选择适格的pvc膜，其选取方法为：

步骤①：在每一种pvc膜上分别截取多份试样，对每种pvc膜的各份试样测试在横向、45°偏轴和纵向三个方向的弹性延展值η横、η偏、η纵；

步骤②：计算被覆盖凹凸表面基材的表面积s，同时测量被覆盖的凹凸表面基材的投影面积s0，按照以下的公式计算满足生产需求的膜的弹性延展极限值η极：

步骤③：选择弹性延展值η横、η偏、η纵均大于该η极的pvc膜，作为覆面的适格材料；

s2:确定覆膜的温度和压力，并以该温度和压力条件将s1中选取的pvc膜覆在凹凸基材表面。

根据本发明的技术方案，其中，步骤①中，对每种pvc膜的各份试样测试在横向、45°偏轴和纵向三个方向的弹性延展值η横、η偏、η纵的方法为：

其中，测试η纵时，对面积为a0的试样在长度方向上进行拉伸，在到达试样的屈服应力时，停止拉伸，记录试样回弹收缩后恒定不变的面积a1，则：

其中，测试η横时，对面积为a0的试样在宽度方向上进行拉伸，在到达试样的屈服应力时，停止拉伸，记录试样回弹收缩后恒定不变的面积a2，则：

其中，测试η偏时，对面积为a0的试样在偏斜45°的方向上进行拉伸，在到达试样的屈服应力时，停止拉伸，记录试样回弹收缩后恒定不变的面积a3，则：

优选地，由于氯乙烯单体在聚合阶段存在局部聚合程度的差异，经过压延等成型工艺，造成膜在局部位置存在一定的性能差异。针对这一影响因素，本发明以对每种pvc膜进行多点、多位置取样、多次重复取样、求取平均值作为弹性延展值的测试结果，来降低膜性能稳定性差异带来的系统误差。

根据本发明的技术方案，其中，步骤①所述拉伸速度为10±5mm/min。

根据本发明的技术方案，其中，步骤①所述屈服应力是pvc试样材料内部所能发挥的最大应力，通过试样在拉伸过程中尚未出现花纹失真或轻微泛白之前的时刻，确定为到达试样的屈服应力。此时，pvc试样尚未发生过度形变、花纹失真而影响外观。

根据本发明的技术方案，其中，步骤s2中，确定覆膜的温度和压力的方法为：

根据以下公式确定覆膜的温度t和压力px，使覆膜时实际的覆膜压力px＜σ，优选为接近但小于σ，如px＝0.8～0.95σ；

拉伸强度

其中：a为与材料有关的特征常量，u0为断键过程活化能(kj/mol)，r为波尔兹曼常量，γ为与材料有关的特征常数，t为温度，单位为℃，所述拉伸强度(tensilestrength)是pvc膜由均匀塑性变形向局部集中塑性变形过渡的临界值，单位为mpa。

拉伸强度是pvc膜在静拉伸条件下的最大承载能力，表征材料最大均匀塑性变形的抗力，拉伸试样在承受最大拉应力之前，变形是均匀一致的，但超出该最大拉应力之后，pvc开始出现缩颈现象，即产生集中变形，这也是花纹失真和泛白产生的根本原因。

根据本发明的技术方案，其中，步骤s2中，当pvc膜厚度规格为0.14mm～0.20mm时，覆膜温度为160～220℃、模压为0.35～0.45mpa。

根据本发明的技术方案，其中，步骤s2中，覆膜的温度和压力条件为：当所用pvc膜的厚度规格为0.14mm～0.20mm的pvc吸塑膜时，夏季时温度170℃加热15s，冬季时温度200℃加热15s；真空压力-0.08mpa时间设置7s，模压压力为0.4mpa时间设置60s。

按照该工艺条件，pvc膜的覆面达到了99.2％的生产合格率，是一组普遍适用的压力与温度参数。

考虑到各地生产环境、生产设备、pvc膜等因素的差异，本发明可依据上述参数设置进行一定范围内的调整，通常有调节三种方法：(1)调节吸塑的压力；(2)调节吸塑的温度；(3)调节吸塑工艺过程的加热与加压时间。

根据本发明的技术方案，其中，在步骤s2中，对被覆面的凹凸基材表面具有凹面造型处，采用直径≤0.45mm超细针对将覆于该凹面造型的pvc膜进行扎孔，借助针孔实现排气，以解决凹凸表面基材的凹面处产生沉余皱缩的问题。

对pvc膜扎孔后，经吸塑处理后肉眼无法观察出原本孔径，不仅不会影响外观质量，还解决了pvc膜的沉余皱缩问题。

本发明还涉及所述利用pvc膜对凹凸表面基材进行覆面的方法，在门板的pvc膜覆面工艺中的应用。

本发明的技术效果在于：

本发明根据被覆面的凹凸基材表面造型特征，选择适格的pvc膜，使pvc膜具有满足需求的弹性延展值，缓解、减少在pvc膜在凹凸基材表面起浮、花纹失真的问题。

在一些实施例中，本发明还提供了确定覆膜过程中，温度和覆膜压力的确定方法，以最大限度地减少pvc覆膜花纹失真、泛白、局部集中严重变形造成的外观受损的问题。

在一些实施例中，本发明还提供了一组具有普遍适用性的覆膜工艺温度和压力条件，使pvc膜的覆面达到了99.2％的生产合格率。

在一些实施例中，本发明还提供了一种减少凹凸基材表面的凹面处pvc膜沉余皱缩的问题，通过在pvc膜上对应凹面处扎直径≤0.45mm的针孔，利用针孔排气，使吸塑完成后的产品外观质量符合美观的要求、肉眼观察不到瑕疵，并解决了pvc膜的沉余皱缩问题。相对于凹凸基材打孔排气，在pvc膜上扎孔排气显然更加简单高效，开孔工具有更多的选择且廉价，孔径也可以更加细小。

下面结合附图对本发明的方案和特点作进一步说明。

附图说明

图1a和图1b为现有pvc膜覆面时存在的技术问题的示意图。

图2为显示按照本发明的方法在门板上覆pvc膜的技术效果图片。

具体实施方式

据发明人深入研究分析，发现产生起浮现象的主要原因在于，在对凹凸基材表面进行pvc覆面时，加压压力或真空吸附不够，pvc膜的延展性较差(有pvc膜材料自身性能原因也有工艺温度控制不合理等原因)，pvc膜在覆面后又发生弹性收缩，导致出现起浮。产生花纹变形失真和泛白的问题，其主要原因在于，pvc的弹性延展性不够，外力作用大于膜的弹性区间，导致pvc自身发生严重的“局部集中”的塑性变形，致使pvc表面印制的花纹失真、局部泛白。产生凹面处沉余皱缩的主要原因在于，该凹面处与pvc膜所形成的密闭空间中的空气无法排出，产生气泡所导致。为此，本发明提出的解决思路为：选择适当的pvc膜，考虑膜覆膜出现的弹性收缩，控制适当的覆膜压力和温度，使膜的延展性与凹凸基材表面的立体造型设计相匹配，在覆膜过程中，控制应力拉伸不超出pvc膜的弹性区间，在不影响产品质量外观的前提下，对应凹面造型处设置排气孔。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种利用pvc膜对凹凸表面基材进行覆面的方法，包括：

s1:选择适格的pvc膜，其选取方法又包括步骤①～步骤③，详细说明如下。

步骤①：在每一种pvc膜上分别截取多份试样，对每种pvc膜的各份试样测试在横向、45°偏轴和纵向三个方向的弹性延展值η横、η偏、η纵。例如，对某款pvc膜进行弹性延展值η横、η偏、η纵的测试过程如下：

试样制备：gb/t1040.3-2006规定中1b型哑铃状，试样面积为500mm²：标距长度为50mm±0.5mm，窄平行部分宽度为10mm±0.2mm。按照这个方法制备3组试样，分别以横向、45°偏轴、纵向三个方向各取一组试样，每组5条相邻1b型哑铃状试样。

试样测试条件：在温度为23℃±2℃、湿度为50％±10％标准环境和正常偏差范围内调节时间不少于4h。

尺寸测量：测量每个试样的宽度和厚度，测出初始距离(标距)。宽度精确至0.1mm，厚度精确至0.02mm，标距精确至0.1mm。记录每个试样宽度和厚度的最大值和最小值，并确保其在相应材料标准的允差范围内。计算每个试样宽度和厚度的算术平均值，以便用于其他计算，测试结果保留三位有效数字。

测试过程：将试样放到夹具中，务必使试样的长轴线与试验机的轴线成一条直线。当使用夹具对中销时，为得到准确对中，应在紧固夹具前稍微绷紧试样，然后平稳而牢固地夹紧夹具，以防止试样滑移。采用试验速度(空载)为10±5mm/min，记录试样出现峰值应力(弹性极限或屈服点)承受的负载(拉力.n)及与之对应的收缩后稳定不变的标线间距、试样的宽度，此操作最好采用能得到完整应力/应变曲线的自动记录系统。

测试结果：测试数据采用如下公式计算：

测试η纵时，对面积为a0的试样在长度方向上进行拉伸，在到达试样峰值应力时，停止拉伸，记录试样回弹收缩后恒定不变的长度和宽度，计算面积a1，则纵向拉伸弹性延展值：

测试η横时，对面积为a0的试样在宽度方向上进行拉伸，在到达试样峰值应力时，停止拉伸，记录试样回弹收缩后恒定不变的长度和宽度，计算面积a2，则横向拉伸弹性延展值：

测试η偏时，对面积为a0的试样在偏斜45°的方向上进行拉伸，在到达试样峰值应力时，停止拉伸，记录试样回弹收缩后恒定不变的面积a3，则45°偏轴拉伸弹性延展值：

其中，由于在横向、45°偏轴、纵向三个方向上每组都取了5个试样，因此每个方向上可分别得到5个计算值，对5个计算值求取平均值，从而得到弹性延展值η横、η偏、η纵的测试值。以下将以这些不用方向上的弹性延展值η横、η偏、η纵的测试值作为参考，确定该款pvc膜是否符合生产所需求。其中45°偏轴方向的弹性延展值对应曲线造型的拉伸弹性变形能力。

其中，在测试试样的弹性延展值η横、η偏、η纵时，试验机的拉伸速度为10±5mm/min，在该拉伸速度下，能使试样从常态到屈服状态保留相对合理的反应时间，pvc膜试样的拉伸强度保持稳定、且断裂伸长率可保持在平均值，而拉伸强度决定了何时到达试样的峰值应力，因此，在测试试样的弹性延展值时，拉伸速度10±5mm/min为最合理的选择。

优选地，由于氯乙烯单体在聚合阶段存在局部聚合程度的差异，经过压延等成型工艺，造成膜在局部位置存在一定的性能差异。针对这一影响因素，需要对每种pvc膜进行多点、多位置取样、多次重复取样、求取平均值作为弹性延展值的测试结果，来降低膜性能稳定性差异带来的系统误差。因此，所述在横向、45°偏轴、纵向三个不同方向上的每组5个试样，最好是取自于一张pvc膜的不同部位或位点。

步骤②：计算被覆盖凹凸表面基材的表面积s，同时测量被覆盖的凹凸表面基材的投影面积s0，按照以下的公式计算满足生产需求的膜的弹性延展极限值η极：

s为被pvc膜覆盖的基材的表面积，可以根据铣削造型的截面曲线线段长度和保持此造型的长度来计算，例如，使用软尺来测量铣削造型的截面曲线线段长度为35.36mm，而该铣削造型保持的长度为l,则s＝35.36·lmm²，该铣削造型的截面曲线线段的投影长度为34.00mm，则该铣削造型对应的平面投影面积s0＝34.00·lmm²，该铣削造型相对投影平面的变化率为4.06％，即弹性延展极限值η极为4.06％。

除上述计算表面具有立体造型的凹凸表面基材的表面积的方法外，还可以采用其他方法测量如门板等被覆膜的表面积s。

步骤③：选择弹性延展值η横、η偏、η纵均大于该η极的pvc膜，作为覆面的适格材料。

在选择覆面用的pvc膜是否满足要求时，条件是：当步骤①的测试结果“纵向拉伸弹性延展值η纵”、“横向拉伸弹性延展值η横”和对应曲线造型的弹性拉伸的“45°偏轴拉伸弹性延展值η偏”都高于覆面的弹性延展极限值η极时，该款pvc膜才是适格的覆面膜，可用于下一步的覆面工艺中。

s2:确定覆膜的温度和压力，并以该温度和压力条件将s1中选取的pvc膜覆在凹凸基材表面。

在选取的pvc膜的弹性伸展值与凹凸基材表面的造型需求相匹配的前提下，根据pvc材料的力学性能、温度特性，结合实际覆膜生产压力与温度，以产品出现起浮现象的不良率小于1％作为解决起浮问题的依据。

优选地，本发明在确定覆膜的具体工艺参数时，具体是根据以下公式确定步骤s2覆膜的温度条件t和压力px的，具体使覆膜时实际的覆膜压力px＜σ，σ为温度t时某pvc膜的拉伸强度：

拉伸强度

其中：a为与材料有关的特征常量，u0为断键过程活化能(kj/mol)，r为波尔兹曼常量，γ为与材料有关的特征常数，t为温度，单位为℃，所述拉伸强度(tensilestrength)是pvc膜由均匀塑性变形向局部集中塑性变形过渡的临界值，单位为mpa。

在上述条件下，px＜σ，可保持pvc膜具有完整的外观，花纹保真度高，不出现泛白的现象，即使pvc膜处于均匀的塑性变形而不是严重的“局部集中”变形，因为这将导致花纹失真。但是，其覆膜压力也不能过小，否则易在对凹凸基材表面进行pvc覆面时，加压压力或真空吸附不够，导致出现起浮的问题。因此，优选使实际覆膜处理时，px接近但小于σ，如px＝0.8～0.95σ。

根据上述确定覆膜温度和压力的原则，本发明提供了一组具有普遍适用性的覆膜压力和温度条件，即：当所用pvc膜的厚度规格为0.14mm～0.20mm的pvc吸塑膜时，夏季时温度170℃加热15s，冬季时温度200℃加热15s；真空压力-0.08mpa时间设置7s，模压压力为0.4mpa时间设置60s。按照该工艺条件，pvc膜的覆面达到了99.2％的生产合格率,满足覆面产品出现起浮现象的不良率小于1％的预期目的。

根据以上思路和方法，江山欧派门业股份有限公司，将本发明的方法应用到门板的pvc膜覆面工艺中。经过计算分析，生产中选取的pvc膜为弹性延展值η横、η偏、η纵均大于等于7.21％(如选用金丝柚)，厚度规格为0.15～0.16mm的吸塑膜。使用设备：tm2680-c型真空异型热压机，山东泰安展鸿木业机械有限公司。吸塑覆膜的条件为：温度200℃加热15s；真空压力-0.08mpa时间设置7s，模压压力为0.4mpa时间设置60s。

门板做pvc膜覆面处理前后的产品见图2所示。左侧为未覆面之前，右侧为覆面完成后在库房放置5天的照片。其中，图2照片的椭圆圈出的部分，凹面造型处易出血沉余皱缩的部位，在吸塑覆膜时，采用直径0.45mm超细针对将覆于该凹面造型的pvc膜进行扎孔，借助针孔实现排气，解决了凹凸表面基材的凹面处产生沉余皱缩的问题，且表面用肉眼看不到针孔瑕疵。相对于凹凸表面基材打孔排气，在pvc膜上扎孔排气显然更加简单高效，开孔工具有更多的选择且廉价，孔径也可以更加细小。而参见图2照片的大圆圈出的部分，门板放置5天后，在凸起造型顶部无泛白现象，而且在凸起造型的接角处也没有起浮的问题，覆膜效果非常理想。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。