本试验旨在利用冷热冲击试验箱评估金属印刷品在温度变化环境下的性能表现,包括但不限于印刷图案的附着力、色彩稳定性、金属基底与油墨的结合强度以及整体的物理性能变化等,为金属印刷品的质量控制和应用可靠性提供科学依据。
选取具有代表性的金属印刷品若干,涵盖不同的印刷工艺(如丝印、移印、烫印等)、油墨类型(如溶剂型、水性、UV 油墨等)以及金属基底材质(如铁、铝、不锈钢等)。确保样品表面印刷图案完整、清晰,无明显缺陷,且尺寸符合试验要求。在试验前,对样品进行编号,并记录其初始状态,包括外观、印刷图案质量、颜色参数等。
温度范围:能够实现低温至 -40℃及高温至 +150℃的温度变化。
温度转换时间:在 5 分钟内完成从高温到低温或从低温到高温的快速转换。
温度精度:控制温度偏差在 ±2℃以内,以确保试验温度的准确性和稳定性。
样品放置空间:试验箱内部空间应足够大,能够容纳多个样品,并保证样品周围的温度均匀性。同时,配备合适的样品夹具或托盘,以确保样品在试验过程中固定牢固,不受振动或位移的影响。
低温阶段:将试验箱温度设定为 -40℃,保持时间为 30 分钟。此低温环境模拟金属印刷品在寒冷气候下或低温储存、运输过程中的可能遭遇的条件,考察低温对印刷品的影响,如油墨的脆性增加、金属基底与油墨的收缩差异等。
高温阶段:温度设定为 +120℃,保持时间同样为 30 分钟。高温环境模拟金属印刷品在炎热环境下或高温工作条件下的情况,关注高温对油墨的化学稳定性、颜色变化以及与金属基底结合力的影响,如油墨的软化、挥发、氧化等。
循环次数:设定温度冲击循环次数为 [X] 次(例如 50 次或 100 次),通过多次循环来加速模拟金属印刷品在长期温度变化环境下的性能变化,以更全面地评估其可靠性和耐久性。
将金属印刷品样品固定在试验箱内的专用样品架上,确保样品安装平稳、垂直,且印刷面朝向易于观察和检测的方向。样品之间应保持适当的间距,以保证空气流通均匀,温度分布一致。对于不同形状和尺寸的样品,可采用合适的夹具或固定装置进行固定,避免在温度冲击过程中样品发生位移、碰撞或变形,从而影响试验结果的准确性。
对冷热冲击试验箱进行全面检查和校准,包括温度传感器的准确性校验、制冷系统和加热系统的功能测试、温度转换速率的验证等。确保试验箱各项性能指标符合试验要求,能够准确地实现设定的温度冲击模式。
使用高精度的颜色测量仪器(如分光光度计)、附着力测试设备(如划格法附着力测试仪)、显微镜等对金属印刷品样品的初始性能进行检测和记录。测量印刷图案的颜色参数(如 Lab 值),评估其初始色彩状态;进行附着力测试,确定油墨与金属基底的初始结合强度;通过显微镜观察印刷图案的微观结构,记录油墨层的厚度、均匀性以及与金属基底的界面情况等。
将准备好的金属印刷品样品按照规定的安装方式安装在冷热冲击试验箱内,并连接好必要的监测设备(如温度传感器,如果需要实时监测样品表面温度)。确保样品安装牢固,连接可靠,所有设备均能正常工作。
按照设定的温度冲击模式,启动冷热冲击试验箱。在试验过程中,实时监控试验箱内的温度变化情况,确保温度按照预定的曲线准确地在低温和高温之间快速转换。同时,通过观察窗口或使用远程监控设备定期观察样品的外观变化,记录是否出现印刷图案变色、油墨剥落、金属基底变形等异常现象。
在每个温度冲击循环结束后,暂停试验箱运行,取出部分样品进行性能检测。使用颜色测量仪器再次测量印刷图案的颜色参数,计算与初始颜色的色差(ΔE),评估颜色稳定性;重新进行附着力测试,对比与初始附着力的变化情况,判断油墨与金属基底结合强度的衰减程度;利用显微镜观察印刷图案的微观结构变化,如油墨层是否出现裂纹、起泡、与金属基底分离等现象。将检测结果详细记录下来,作为后续分析的依据。
温度监测:通过试验箱自带的温度监测系统,每隔 5 分钟记录一次试验箱内的温度数据,包括设定温度、实际温度以及温度波动范围等。绘制温度随时间变化的曲线,以验证试验箱的温度控制精度和温度转换速率是否符合要求。同时,在样品表面选取若干个关键点,使用粘贴式温度传感器(如有必要)实时监测样品表面在温度冲击过程中的温度变化情况,了解样品实际所承受的温度应力分布,确保样品表面温度与试验箱内环境温度的一致性。
外观变化记录:在每次观察样品外观时,使用相机拍摄样品的整体外观照片和局部放大照片,记录印刷图案的颜色变化、光泽度变化、油墨剥落区域及程度、金属基底的变形或腐蚀情况等详细信息。对于出现的任何异常现象,应及时在照片上进行标注,并在记录表格中描述其特征、出现的时间和位置等。同时,采用目视观察结合简单的测量工具(如卡尺、放大镜等),对样品的尺寸变化、表面平整度变化等进行定量或定性的记录。
性能检测数据记录:将每次对样品进行颜色测量、附着力测试和显微镜观察得到的数据,按照样品编号和测试时间顺序详细记录在试验数据表中。包括颜色参数(Lab 值、色差 ΔE)、附着力等级、油墨层厚度变化、微观结构特征描述等内容。对于数据的异常变化,应进行特别标注和分析,可能的情况下,记录相关的环境因素(如温度、湿度等)和试验操作细节,以便后续查找原因。
试验完成后,将所有金属印刷品样品从试验箱中取出,放置在室温环境下自然冷却至室温,并保持一段时间(例如 24 小时),使其性能稳定。然后,对样品进行全面的最终性能检测和外观检查。
使用与试验前相同的检测设备和方法,对样品的颜色、附着力、微观结构等性能进行再次测量和观察。对比试验后与试验前的数据,分析各项性能指标的变化情况,评估金属印刷品在经过冷热冲击试验后的综合性能变化程度和可靠性。例如,计算平均色差、附着力下降幅度的统计值,总结微观结构变化的类型和规律等。
对试验后样品的外观进行详细评估,除了观察印刷图案的明显变化外,还应检查金属基底是否出现氧化、腐蚀、生锈等现象,以及这些现象对印刷品整体质量的影响。对于出现严重性能退化或外观损坏的样品,应进行进一步的分析,如采用化学成分分析(如 EDS 能谱分析)等方法,探究其失效的原因和机理。
色差(ΔE):根据相关行业标准或客户要求,确定可接受的色差范围。一般来说,对于金属印刷品,色差 ΔE ≤ 3 时,颜色变化在视觉上较难察觉,可认为颜色稳定性较好;当 ΔE 在 3 - 6 之间时,颜色变化可能在一定程度上被观察到,但仍在可接受范围内;当 ΔE > 6 时,颜色变化明显,可能会影响产品的外观质量和视觉效果,视为不合格。
颜色均匀性:观察印刷图案在整个样品表面的颜色分布是否均匀。在试验后,不应出现局部颜色明显加深或变浅、色斑、色晕等现象。如果存在颜色不均匀性,可采用色差仪在不同位置进行多点测量,评估颜色差异的程度和范围,并根据实际情况判断其是否符合质量要求。
附着力等级:采用划格法或其他合适的附着力测试方法,对试验前后的金属印刷品进行附着力测试,并按照标准评级。例如,划格法附着力测试可分为 0 - 5 级,0 级表示切割边缘完全平滑,无一格脱落;1 级表示在切口交叉处有少许涂层脱落,但交叉切割面积受影响不能明显大于 5%;2 级表示在切口交叉处和 / 或沿切口边缘有涂层脱落,受影响的交叉切割面积明显大于 5%,但不能明显大于 15%;以此类推,5 级表示涂层沿切割边缘大碎片剥落,和 / 或在格子不同部位上部分或全部剥落,受影响的交叉切割面积大于 35%。一般要求试验后附着力等级不低于初始等级的一级,即如果初始附着力为 1 级或 0 级,试验后附着力不应低于 2 级;如果初始附着力为 2 级,试验后附着力不应低于 3 级等,以确保油墨与金属基底之间仍保持足够的结合强度。
油墨剥落面积:对于附着力下降较为明显的样品,可通过目视观察或使用图像分析软件测量油墨剥落的面积占整个印刷图案面积的比例。通常情况下,油墨剥落面积不应超过印刷图案总面积的 [具体百分比](例如 10%),否则视为不合格。
油墨层裂纹和起泡:通过显微镜观察,检查印刷图案的油墨层是否出现裂纹或起泡现象。裂纹的长度、宽度和密度应进行定量或定性的描述和评估。一般来说,不允许出现贯穿整个油墨层的裂纹或大面积的密集裂纹;对于起泡现象,同样要记录起泡的数量、大小和分布情况。少量的微小气泡(直径小于 [具体尺寸] mm,且数量较少,不影响整体外观和性能)可能在一定程度上是可接受的,但如果出现大量的大气泡(直径大于 [具体尺寸] mm)或气泡导致油墨层与金属基底分离,则视为不合格。
油墨与金属基底的界面结合情况:观察油墨层与金属基底之间的界面在试验后是否发生明显的分离或弱化现象。在显微镜下,应检查界面是否平整、紧密,有无间隙或空洞形成。如果发现界面出现明显的分层、剥离或其他异常情况,表明油墨与金属基底的结合强度受到了严重影响,可能会导致印刷品的性能下降和使用寿命缩短,需要进一步分析原因并评估其对产品质量的影响程度。
变形评估:使用量具(如卡尺、千分尺、平整度测量仪等)对金属印刷品的尺寸和形状进行测量,对比试验前后的数据,评估金属基底是否发生变形。对于平面金属印刷品,重点关注其平整度的变化;对于有特定形状或结构的金属制品,测量关键尺寸的变化量。一般要求尺寸变化量在允许的公差范围内,例如对于平面度要求较高的金属印刷板材,平整度变化不应超过 [具体数值] mm(根据具体产品要求确定);对于尺寸精度要求严格的金属零件,关键尺寸的变化不应超过设计尺寸的 [具体百分比](例如 ±0.1%)。如果金属基底变形超出了允许范围,可能会影响印刷品的后续加工和使用,甚至导致产品报废。
氧化和腐蚀评估:观察金属基底在试验后是否出现氧化、生锈或腐蚀现象。对于容易氧化的金属(如铁、铝等),检查表面是否有氧化层形成,颜色是否发生变化(如铁的氧化会导致表面变红褐色);对于可能发生腐蚀的环境(如存在腐蚀性气体或液体的情况下),观察金属表面是否有腐蚀痕迹、蚀坑或剥落现象。可以采用目视观察结合化学分析方法(如点滴试验、成分分析等)对氧化和腐蚀程度进行评估。如果金属基底出现明显的氧化或腐蚀,不仅会影响产品的外观质量,还可能降低其机械性能和使用寿命,因此需要根据实际情况判断是否符合质量标准。
试验报告应包括以下内容:
试验目的、样品信息(包括金属印刷品的种类、规格、印刷工艺、油墨类型、金属基底材质、样品数量等)、试验设备型号和参数、试验条件及参数设置的详细描述。
试验前金属印刷品样品的初始性能检测数据,包括颜色参数、附着力测试结果、微观结构观察描述以及金属基底的尺寸和外观等信息。
试验过程中的温度监测数据和曲线、样品外观变化的照片记录、性能检测数据(颜色测量、附着力测试、微观结构观察等)以及相应的时间节点和循环次数。
按照试验结果评估标准对金属印刷品在冷热冲击试验后的颜色变化、附着力变化、微观结构变化和金属基底变化进行评估的结果和结论。明确指出样品在各项性能指标上是否符合要求,对于不符合要求的项目,详细分析其原因和可能产生的影响。
对试验过程中出现的异常情况及处理方法进行记录和总结。包括样品在试验过程中是否出现异常的外观变化、性能突变或设备故障等情况,以及针对这些情况所采取的应急措施和后续的分析处理结果。
根据试验结果提出的关于金属印刷品质量改进和工艺优化的建议和措施。例如,针对颜色稳定性差的问题,建议调整油墨配方或优化印刷工艺参数;对于附着力下降的情况,考虑改进金属表面预处理方法或选择更合适的油墨与金属基底组合;对于金属基底易变形或氧化腐蚀的问题,提出相应的材料改进或防护措施等。
试验人员、试验日期和其他相关信息。