CN103397576A - 高吸墨量的热升华转印数码纸 - Google Patents
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Abstract
本发明属于转印纸领域，尤其涉及高吸墨量的热升华转印数码纸，包括基材纸，涂覆于基材纸表面的疏水层，涂覆于疏水层表面的吸墨层，吸墨层的上表面设有表面层。按重量计算，吸墨层为无机材料和阳离子聚丙烯酰胺纤维素互穿网络树脂的复合材料。其中，无机材料为多孔二氧化硅或多孔碳酸钙或多孔氧化铝一种或两种组合。疏水层为有机硅改性丙烯酸树脂。本发明设有的吸墨层中加入多孔二氧化硅或多孔碳酸钙或多孔氧化铝一种或两种组合的复合材料，其中固体的多孔结构能够迅速、充分的吸收染料分子，显著提高热升华转印数码纸的吸墨量。
Description
技术领域
本发明属于转印纸，尤其涉及高吸墨量的热升华转印数码纸。
背景技术
印染是染色、印花、后整理、洗水等加工方式的总称，我国印染对全球的服装行业有重要影响，但也产生巨量的废水与环境问题。2011年全国印染布的产量达593亿米，其中浙江省的产量达362亿米，占全国总量61.1%；紧随其后的是广东、江苏和福建。2012年我国生产印染布就达到600多亿米。随着绿色化学和个性化数码时代的来临，数码热转印技术正在快速发展。欧美国家的10-20%的印染布是采用数码热转印技术来实现的。近几年我国数码热转印技术发展迅速，对配套的设备和热升华转印数码涂布纸需求很大。
热转印是使用热转印设备将热转印纸上的图案和图像经过加热至180℃-230℃，转移印制在不同的材料介质上技术形式。早期，热转印技术应用在纺织印染业。随着时代的发展，应用领域不断增多。尤其是数码技术的出现和个性化消费观念的出现，使热转印技术的应用更加广泛，应用几乎涵盖了所有材料领域。如：化纤布料、皮革、陶瓷、石材、木材、玻璃、PVC和金属上都可以应用热转印技术转印精美的图案和图像，制作出精美的产品。
但是，现有技术中通常采用一层涂布生产热升华转印数码涂布纸，各分子之间相互饱和，致使吸墨量比较少，也有报道两层涂布但缺少功能的设计。有些热升华转印数码涂布纸中含有甘油，在高温转印的过程中，甘油随着染料一起转印到化纤布料、皮革、陶瓷表面而影响图案和图像的质量。此外，目前采用的热升华转印数码涂布纸技术中还存在的吸墨量少、干燥速度慢、重复使用率低、染料分子渗透到基材纸影响染料转印率等缺点。
发明内容
本发明目的是针对现有技术中的不足，提供了高吸墨量的热升华转印数码纸，具有以下优点：转印效果理想、能迅速吸墨、吸墨量充足、干燥时间短、不会污染到底纸、可重复使用、转印效率高。
为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决。
高吸墨量的热升华转印数码纸，包括基材纸，涂覆于基材纸表面的疏水层，涂覆于疏水层表面的吸墨层，吸墨层的上表面设有表面层。吸墨层按重量百分含量计算，组分及含量分别为：
阳离子聚丙烯酰胺纤维素互穿网络树脂 65-98%；
多孔二氧化硅或多孔碳酸钙或多孔氧化铝的一种或两种组合 2-35%。
热转印是使用热转印设备将热转印纸上的图案和图像加热至180℃-230℃时，染料分子升华转移印制在不同材料介质上的技术形式。本发明采用的吸墨层为阳离子聚丙烯酰胺纤维素互穿网络树脂。吸墨层吸收染料以后，阳离子聚丙烯酰胺纤维素互穿网络树脂会膨胀“兜住”染料，从而增大吸墨量。吸墨层含有多孔二氧化硅或多孔碳酸钙或多孔氧化铝一种或两种组合的复合材料，其中固体的多孔结构能够迅速、充分的吸收染料分子，显著提高热升华转印数码纸的吸墨量。本发明具有吸墨迅速、吸墨量充足、干燥时间短、转印效果理想、转印效率高等优点。此外，染料被疏水层隔离不进入底纸，因而本发明提供的高吸墨量的热升华转印数码纸可以重复使用。
吸墨层为多孔二氧化硅或多孔碳酸钙或多孔氧化铝一种或两种组合和阳离子聚丙烯酰胺纤维素互穿网络树脂的复合物。阳离子聚丙烯酰胺纤维素互穿网络树脂为阳离子聚丙烯酰胺与纤维素衍生物形成的互穿网络树脂，由纤维素衍生物通过异氰酸酯与阳离子聚丙烯酰胺反应制得。其中，按照质量计算，纤维素衍生物为58%-75%；阳离子聚丙烯酰胺为20%-30%；异氰酸酯为5%-12%。吸墨层吸收染料以后，阳离子聚丙烯酰胺纤维素互穿网络树脂会膨胀“兜住”染料，从而增大吸墨量。
异氰酸酯为对苯二异氰酸酯或间苯二异氰酸酯。对苯二异氰酸酯和间苯二异氰酸酯，一个异氰酸酯基与纤维素衍生物结合，另一个异氰酸酯基与丙烯酸衍生物结合形成改性聚丙烯酰胺的纤维素羧酸钠互穿网络树脂。阳离子聚丙烯酰胺为阳离子化的聚丙烯酰胺均聚物、聚丙烯酰-丙烯酸羟乙酯共聚物中的一种或两种，如季铵盐类为N，N，N-三甲基-2-(2-甲基-1-氧代-2-丙烯基氧基)乙基氯化铵-丙烯酰胺共聚物，叔胺盐酸盐类为二甲氨基丙基丙烯酰胺盐酸盐-丙烯酰胺共聚物。纤维素为纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、羧甲基纤维素盐中的一种或者两种。
纤维素是地球上最古老、最丰富的天然高分子，是取之不尽用之不竭的天然可再生资源。纤维素应用于化学与工业始于一百六十多年前，是高分子化学诞生及发展时期的主要研究对象，纤维素及其衍生物的研究成果为高分子物理及化学学科的创立和发展作出了重大贡献。纤维素及其衍生物之间有空隙，空隙结构可以加大吸墨量，使产品具有强吸墨性，可以快速、充足的吸墨，大大缩短转印时间，并且提高生产效率。
作为优选，每平方米的基材纸上吸墨层的质量为4-10克。每平方米的基材纸上吸墨层的质量为4-10克时，吸墨时间短、吸墨迅速且充分。每平方米的基材纸上吸墨层的质量小于4克时，吸墨时间延长，吸墨速度变慢，且吸墨变得不充分。每平方米的基材纸上吸墨层的质量大于10克时，吸墨时间延长，吸墨速度变慢，且吸墨变得不充分。
作为优选，表面层为聚乙烯醇-醋酸乙烯酯共聚物或聚乙烯醇缩丁醛或聚乙烯醇的一种或两种组合。表面层为聚乙烯醇-醋酸乙烯酯共聚物或聚乙烯醇缩丁醛或聚乙烯醇的一种或两种组合，常温下有很强的透水能力传递给吸墨层；在高温条件下分子间氢键减少，表面层能够提供更大的空隙，染料分子从转印数码纸涂层材料中快速充分升华，转印效果理想。表面层具有以下优点：干燥时间短、转印效果理想、转印效率高、保持图文色彩鲜艳、经久耐用、不脱落、而且能够使吸墨层高效吸收染料分子与水。
作为优选，每平方米的基材纸上表面层的质量为2-4克。每平方米的基材纸上表面层的质量为2-4克时，常温下有很强的透水能力传递给吸墨层；在高温条件下分子间氢键减少，表面层能够提供更大的空隙，染料分子从转印数码纸涂层材料中快速充分升华，转印效果理想。每平方米的基材纸上表面层的质量小于2克时，在高温条件下，转印效果比较差。每平方米的基材纸上表面层的质量大于4克时，表面层太厚，转印数码纸吸收染料后的干燥时间变长；在高温条件下，分子之间的空隙增大的程度不足以提高染料分子的升华，转印效果比较差。
作为优选，疏水层为有机硅改性丙烯酸树脂。有机硅改性丙烯酸树脂亲水性一端排列在底纸一侧，疏水端排列在朝向吸墨层的一侧，有效防止染料分子直接与基材纸的结合，提高染料分子的热升华效果和染料分子转印效率。
作为优选，有机硅改性丙烯酸树脂为二甲基硅油改性的丙烯酸树脂或甲基乙基硅油改性的丙烯酸树脂或乙烯基硅油改性的丙烯酸树脂或甲基苯基硅油改性的丙烯酸树脂。有机硅改性丙烯酸树脂为二甲基硅油改性的丙烯酸树脂或甲基乙基硅油改性的丙烯酸树脂或乙烯基硅油改性的丙烯酸树脂或甲基苯基硅油改性的丙烯酸树脂时，亲水性一端排列在底纸一侧，疏水端排列在朝向吸墨层的一侧，有效防止染料分子直接与基材纸的结合，提高染料分子的热升华效果和染料分子转印效率。
作为优选，每平方米的基材纸上疏水层的质量为0.5-2克。每平方米的基材纸上疏水层的质量为0.5-2克时，亲水性一端排列在底纸一侧，疏水端排列在朝向吸墨层的一侧，防止染料分子进入基材纸的效果最好。每平方米的基材纸上疏水层的质量小于0.5克时，疏水层太薄，不足以抵御染料分子进入基材纸，基材纸上会浸入染料。每平方米的基材纸上疏水层的质量大于2克时，疏水层太厚，转印效果变差。
作为优选，吸墨层按重量百分含量计算，组分及含量分别为：
阳离子聚丙烯酰胺纤维素互穿网络树脂 90-97%；
多孔二氧化硅或多孔碳酸钙或多孔氧化铝一种或两种组合 3-10%。
阳离子聚丙烯酰胺纤维素互穿网络树脂为90-97%，同时多孔二氧化硅或多孔碳酸钙或多孔氧化铝一种或两种组合为3-10%时，高吸墨量的热升华转印数码纸，吸墨较快、吸墨量较充足、转印效果相对比较理想、转印效率高。
作为优选，吸墨层按重量百分含量计算，组分及含量分别为：
阳离子聚丙烯酰胺纤维素互穿网络树脂 96%；
多孔二氧化硅 4%。
阳离子聚丙烯酰胺纤维素互穿网络树脂为96%，同时多孔二氧化硅为4%时，高吸墨量的热升华转印数码纸，吸墨最快、吸墨量最充足、转印效果相对比较理想、转印效率高。
本发明设计的吸墨层含有多孔二氧化硅或多孔碳酸钙或多孔氧化铝一种或两种组合的复合材料，其中固体的多孔结构能够迅速、充分的吸收染料分子，显著提高热升华转印数码纸的吸墨量。本发明设计的疏水层以有机硅改性丙烯酸树脂为主要组分，亲水性一端排列在底纸一侧，疏水端排列在朝向吸墨层的一侧，有效防止染料分子直接与基材纸的结合，提高染料分子的热升华效果和染料分子转印效率。本发明转印过程中干燥时间短、转印效果理想、转印效率高、纸张不粘连、吸墨迅速、吸墨量充足、节约墨水，具有非常广泛的应用前景。
附图说明
图1为本发明高吸墨量的热升华转印数码纸的结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1
高吸墨量的热升华转印数码纸，包括基材纸1，涂覆于基材纸1表面的疏水层2，涂覆于疏水层2表面的吸墨层3，吸墨层3的上表面设有表面层4。
吸墨层3按重量百分含量计算，组分及含量分别为：
阳离子聚丙烯酰胺纤维素互穿网络树脂 65%；
多孔二氧化硅 35%。
表面层4为聚乙烯醇-醋酸乙烯酯共聚物。
疏水层2为二甲基硅油改性的丙烯酸树脂。
每平方米的基材纸1上吸墨层3的质量为4克。每平方米的基材纸1上表面层4的质量为2克。每平方米的基材纸1上疏水层2的质量为0.5克。
实施例2
高吸墨量的热升华转印数码纸，包括基材纸1，涂覆于基材纸1表面的疏水层2，涂覆于疏水层2表面的吸墨层3，吸墨层3的上表面设有表面层4。
吸墨层3按重量百分含量计算，组分及含量分别为：
阳离子聚丙烯酰胺纤维素互穿网络树脂 98%；
多孔碳酸钙 2%。
表面层4为聚乙烯醇缩丁醛。
疏水层2为甲基乙基硅油改性的丙烯酸树脂。
每平方米的基材纸1上吸墨层3的质量为10克。每平方米的基材纸1上表面层4的质量为4克。每平方米的基材纸1上疏水层2的质量为2克。
实施例3
高吸墨量的热升华转印数码纸，包括基材纸1，涂覆于基材纸1表面的疏水层2，涂覆于疏水层2表面的吸墨层3，吸墨层3的上表面设有表面层4。
吸墨层3按重量百分含量计算，组分及含量分别为：
阳离子聚丙烯酰胺纤维素互穿网络树脂 68%；
多孔氧化铝 32%。
表面层4为聚乙烯醇。
疏水层2为乙烯基硅油改性的丙烯酸树脂。
每平方米的基材纸1上吸墨层3的质量为4.1克。每平方米的基材纸1上表面层4的质量为3克。每平方米的基材纸1上疏水层2的质量为1克。
实施例4
高吸墨量的热升华转印数码纸，包括基材纸1，涂覆于基材纸1表面的疏水层2，涂覆于疏水层2表面的吸墨层3，吸墨层3的上表面设有表面层4。
吸墨层3按重量百分含量计算，组分及含量分别为：
阳离子聚丙烯酰胺纤维素互穿网络树脂 96%；
多孔二氧化硅 4%。
吸墨层3为阳离子聚丙烯酰胺纤维素互穿网络树脂。
表面层4为聚乙烯醇-醋酸乙烯酯共聚物和聚乙烯醇；且按质量计算，聚乙烯醇-醋酸乙烯酯共聚物和聚乙烯醇各占50%。
疏水层2为甲基苯基硅油改性的丙烯酸树脂。
每平方米的基材纸1上吸墨层3的质量为9.9 克。每平方米的基材纸1上表面层4的质量为3.5克。每平方米的基材纸1上疏水层2的质量为1.5克。
实施例5
高吸墨量的热升华转印数码纸，包括基材纸1，涂覆于基材纸1表面的疏水层2，涂覆于疏水层2表面的吸墨层3，吸墨层3的上表面设有表面层4。
吸墨层3按重量百分含量计算，组分及含量分别为：
阳离子聚丙烯酰胺纤维素互穿网络树脂 80%；
多孔二氧化硅 20%。
表面层4为聚乙烯醇-醋酸乙烯酯共聚物和聚乙烯醇；按重量计算，聚乙烯醇-醋酸乙烯酯共聚物和聚乙烯醇各占50%。
疏水层2为甲基苯基硅油改性的丙烯酸树脂。
每平方米的基材纸1上吸墨层3的质量为6.6克。每平方米的基材纸1上表面层4的质量为2.8克。每平方米的基材纸1上疏水层2的质量为1.9克。
实施例6
高吸墨量的热升华转印数码纸，包括基材纸1，涂覆于基材纸1表面的疏水层2，涂覆于疏水层2表面的吸墨层3，吸墨层3的上表面设有表面层4。
吸墨层3按重量百分含量计算，组分及含量分别为：
阳离子聚丙烯酰胺纤维素互穿网络树脂 68%；
多孔二氧化硅 19%；
多孔碳酸钙 13%。
表面层4为聚乙烯醇缩丁醛和聚乙烯醇；按重量计算，聚乙烯醇缩丁醛和聚乙烯醇各占50%。
疏水层2为二甲基硅油改性的丙烯酸树脂。
每平方米的基材纸1上吸墨层3的质量为5.8克。每平方米的基材纸1上表面层4的质量为2.8克。每平方米的基材纸1上疏水层2的质量为0.6克。
实施例7
高吸墨量的热升华转印数码纸，包括基材纸1，涂覆于基材纸1表面的疏水层2，涂覆于疏水层2表面的吸墨层3，吸墨层3的上表面设有表面层4。
吸墨层3按重量百分含量计算，组分及含量分别为：
阳离子聚丙烯酰胺纤维素互穿网络树脂 96%；
多孔二氧化硅 3%；
多孔碳酸钙 1%。
表面层4为聚乙烯醇-醋酸乙烯酯共聚物和聚乙烯醇；且按质量计算，聚乙烯醇-醋酸乙烯酯共聚物为30%，聚乙烯醇为70%。
疏水层2为二甲基硅油改性的丙烯酸树脂。
每平方米的基材纸1上吸墨层3的质量为5.2克。每平方米的基材纸1上表面层4的质量为2.2克。每平方米的基材纸1上疏水层2的质量为0.6克。
实施例8
高吸墨量的热升华转印数码纸，包括基材纸1，涂覆于基材纸1表面的疏水层2，涂覆于疏水层2表面的吸墨层3，吸墨层3的上表面设有表面层4。
吸墨层3按重量百分含量计算，组分及含量分别为：
阳离子聚丙烯酰胺纤维素互穿网络树脂 79%；
多孔二氧化硅 6%；
多孔碳酸钙 15%。
表面层4为聚乙烯醇-醋酸乙烯酯共聚物和聚乙烯醇；且按质量计算，聚乙烯醇-醋酸乙烯酯共聚物为10%，聚乙烯醇为90%。
疏水层2为二甲基硅油改性的丙烯酸树脂。
每平方米的基材纸1上吸墨层3的质量为7.8克。每平方米的基材纸1上表面层4的质量为3.9克。每平方米的基材纸1上疏水层2的质量为1.8克。
实施例9
高吸墨量的热升华转印数码纸，包括基材纸1，涂覆于基材纸1表面的疏水层2，涂覆于疏水层2表面的吸墨层3，吸墨层3的上表面设有表面层4。
吸墨层3按重量百分含量计算，组分及含量分别为：
阳离子聚丙烯酰胺纤维素互穿网络树脂 69%；
多孔二氧化硅 19%
多孔氧化铝 12%。
表面层4为聚乙烯醇-醋酸乙烯酯共聚物和聚乙烯醇；且按质量计算，聚乙烯醇-醋酸乙烯酯共聚物为80%，聚乙烯醇为20%。
疏水层2为二甲基硅油改性的丙烯酸树脂。
每平方米的基材纸1上吸墨层3的质量为9.9克。每平方米的基材纸1上表面层4的质量为3.9克。每平方米的基材纸1上疏水层2的质量为0.6克。
基材纸1为天然纤维素为主要成分的纸。
实施例10
高吸墨量的热升华转印数码纸，包括基材纸1，涂覆于基材纸1表面的疏水层2，涂覆于疏水层2表面的吸墨层3，吸墨层3的上表面设有表面层4。
吸墨层3按重量百分含量计算，组分及含量分别为：
阳离子聚丙烯酰胺纤维素互穿网络树脂 91%；
多孔氧化铝 9%。
表面层4为聚乙烯醇-醋酸乙烯酯共聚物。
疏水层2为二甲基硅油改性的丙烯酸树脂。
每平方米的基材纸1上吸墨层3的质量为4.2克。每平方米的基材纸1上表面层4的质量为2.1克。每平方米的基材纸1上疏水层2的质量为0.9克。
基材纸1为天然纤维素为主要成分的纸。
总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。
Claims (9)
1.高吸墨量的热升华转印数码纸，包括基材纸（1），涂覆于基材纸（1）表面的疏水层（2），涂覆于疏水层（2）表面的吸墨层（3），吸墨层（3）的上表面设有表面层（4），其特征在于：吸墨层（3）按重量百分含量计算，组分及含量分别为：
阳离子聚丙烯酰胺纤维素互穿网络树脂 65-98%；
多孔二氧化硅或多孔碳酸钙或多孔氧化铝一种或两种组合 2-35%。
2.根据权利要求1所述的高吸墨量的热升华转印数码纸，其特征在于：每平方米的基材纸（1）上吸墨层（3）的质量为4-10克。
3.根据权利要求1所述的高吸墨量的热升华转印数码纸，其特征在于：表面层（4）为聚乙烯醇-醋酸乙烯酯共聚物或聚乙烯醇缩丁醛或聚乙烯醇一种或两种组合。
4.根据权利要求3所述的高吸墨量的热升华转印数码纸，其特征在于：每平方米的基材纸（1）上表面层（4）的质量为2-4克。
5.根据权利要求1所述的高吸墨量的热升华转印数码纸，其特征在于：疏水层（2）为有机硅改性丙烯酸树脂。
6.根据权利要求5所述的高吸墨量的热升华转印数码纸，其特征在于：有机硅改性丙烯酸树脂为二甲基硅油改性的丙烯酸树脂或甲基乙基硅油改性的丙烯酸树脂或乙烯基硅油改性的丙烯酸树脂或甲基苯基硅油改性的丙烯酸树脂。
7.根据权利要求5所述的高吸墨量的热升华转印数码纸，其特征在于：每平方米的基材纸（1）上疏水层（2）的质量为0.5-2克。
8.根据权利要求1所述的高吸墨量的热升华转印数码纸，其特征在于：吸墨层（3）按重量百分含量计算，组分及含量分别为：
阳离子聚丙烯酰胺纤维素互穿网络树脂 90-97%；
多孔二氧化硅或多孔碳酸钙或多孔氧化铝一种或两种组合 3-10%。
9.根据权利要求8所述的高吸墨量的热升华转印数码纸，其特征在于：吸墨层（3）按重量百分含量计算，组分及含量分别为：
阳离子聚丙烯酰胺纤维素互穿网络树脂 96%；
多孔二氧化硅 4%。
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