CN103538386A - 快干型喷墨热升华转印介质及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种热升华转印介质及其制备方法，属于印染领域，该转印介质由基材和热升华复合胶料组成；热升华复合胶料覆盖在基材一侧，或者热升华复合胶料混合在基材内部；基材选自纸或膜；热升华复合胶料由具有任意孔隙率的吸附胶质、低吸附性填料、消泡剂和抗菌剂组成。本发明所使用的热升华复合胶料能够在保持足够转印率的前提下解决高速打印的干燥问题，甚至实现零秒干燥时间，为喷墨热升华转印纸/膜能够适应高速打印提供了可能。

Description

快干型喷墨热升华转印介质及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种热升华转印介质及其制备方法，使用这种介质可以用于印刷具有聚酯的织物和具有聚酯涂料的材料，特别是用于印刷聚酯纤维及聚酯与其它纤维的混合物，属于印染领域。

背景技术

通常的热升华印刷技术(喷墨印刷、胶版印刷、凹版印刷或丝网印刷等)是将图案先用含升华染料的油墨印刷在纸张上，再通过加热进行热升华转印，在转印过程中油墨中的可升华成份被转印至待印刷的表面上。在这个过程中，通常用于转印染料的温度是在170℃-220℃的温度范围之内。在油墨中染料的升华转印过程中，通过加热和加压的方式，小部分染料会留在纸张上，大部分可升华染料会从纸张上转印至织物上的程度被称作转印效率，简称转印率。

为了降低在转印过程中，非转印染料的量，在过去曾采取措施以改进转印率。这些措施之一是涉及将薄层(隔离层或阻挡层)涂覆至纸张的一面(即待印刷的一面)上，使得染料更容易地转印至基材上。在薄的阻挡层的作用下，防止油墨的染料过深地渗透至纸张中而影响升华染料的转印。

CN 1315906A公开了一种适合用于喷墨印刷的转印纸，在待印刷的一面上具有隔离层或阻挡层，其中该隔离层或阻挡层具有最多为100毫升/分钟的孔隙度。其中隔离层或阻挡层是以聚乙烯醇、羧甲基纤维素、藻酸盐、明胶或它们的混合物为主要成分。可含有高达15％的高岭土或滑石粉填料。

由于以往的用于喷墨印刷机印刷速度较慢，一般在20平方米/小时以下，基于薄涂层阻挡染料过深地渗透至纸张中而提高染料升华转印率原理的转印纸得到了广泛应用。但随着电子技术的高速发展，已有数百平方米/小时的喷墨印刷机问世，以往基于具有隔离层或阻挡层工作原理的喷墨转印纸及其产品已经不能适应，原因是薄的阻挡涂层阻挡了水性油墨中的水分吸收速度，导致干燥速度缓慢而不能正常地连续喷墨印刷。如果在薄的阻挡涂层里增加吸水材料，则同时会吸收墨水中的升华染料，使染料升华转印率降低，这种干燥速度与转印率互相制约的情况限制了基于具有隔离层或阻挡层工作原理的热升华转印纸不能适应高速喷墨印刷。

解决打印干燥速度的方法还有很多，比如采用外加热设备和强制风干，这样不仅提升干燥速度的效果有限，而且会使喷墨印刷机的能耗大幅增高，还会污染印刷环境的空气，所以应该研究从提升热升华转印介质的吸墨能力来提升印刷速度。

CN 1315906A公开的喷墨印刷转印纸强调了隔离层或阻挡层具有最多为100毫升/分钟的孔隙度，其中该但孔隙率低的涂膜层在阻挡墨水渗入纸张的同时，也延长了墨水中水分吸收的时间，使得干燥缓慢不能适应高速喷墨印刷。若使用高孔隙率但对墨水中的色素有合适的吸附性的物质，可以避免这种矛盾。一方面墨水中的水分可以快速被吸收，另一方面墨水中的色素分散颗粒被材料吸附而留在涂层的表层。这种吸附原理已经在一种叫柱层析的化学提纯方法中大量应用，当溶剂大量浇灌下流时，溶质能够吸附在柱材料上，而吸附原理在解决转印介质涂层对墨水的阻挡和干燥互相矛盾的问题上则是首次应用。若在造纸/膜过程中将一种吸附热升华染料的功能材料引入到基纸/膜中，不仅可以在不影响转印率的前提下将吸墨速度大幅提高，而且还会降低作为喷墨印刷耗材的转印纸/膜的生产成本。

含羧基的水溶性高分子对色素均有良好的吸附性能，常用作污水净化处理剂，但成膜后不利于打印干燥。在高分子材料中加入非水溶性粉末填料后，会使材料体系中的孔隙增加，从而可以使水分迅速吸收而具有良好的干燥功能。但复合材料整体的吸附性能不易过强，否则会降低热升华转印率。与高分子膜相比，分布其中的非水溶性粉末往往具有很大的比表面积，粉末的吸附能力对转印率有较大的影响，需要控制在一定范围内。

因此，需要选择一种合适的吸附热升华染料的功能复合材料，并且能够大量地在基纸/膜中分布，而不出现相分离现象，才能够适应制造这种工作原理的热升华转印介质。如果这种吸附热升华染料的材料既能够适应表面涂布，也能够适应混合在纸浆内部，则更具有应用的灵活性。

发明内容

本发明的目的是提供一种快干型热升华转印介质及其制备方法，使用这种热升华转印介质能够适应高速喷墨印刷，并且能够低成本生产。为达到这个目的，本发明采用如下技术方案：

一种快干型热升华转印介质，该转印介质由基材和一种吸附热升华染料的材料组成，吸附热升华染料的材料覆盖在基材侧面或者混合在基材内部，基材选自纸或膜，这种吸附热升华染料的功能材料由具有任意孔隙率的吸附胶质、低吸附性填料、消泡剂和抗菌剂组成。低吸附性填料在热升华复合胶料内的含量在60%以下时对热升华转印率的影响在±5%以内；转印介质在打印后的最少干燥等待时间为0秒。

所述的这种吸附热升华染料的材料选自对分散染料具有吸附性的水溶性高分子，如聚阴离子纤维素和聚阴离子淀粉。

所述的吸附热升华染料的材料中低吸附性填料选自非水溶性无机粉末和非水溶性有机粉末，如改性碳酸钙粉末、改性二氧化钛粉末、疏水纤维素粉末、疏水淀粉粉末和疏水聚丙烯酸树脂粉末。 

所述的吸附热升华染料的材料中低吸附性填料所占质量比例为10～90%。

为解决上述另一发明目的，本发明还提供了一种快干型热升华转印介质的制备方法，其包括如下步骤：(1) 提供基材；(2) 在基材上涂布吸附热升华染料的材料，形成覆设于基材上的功能材料涂层。

为解决上述另一发明目的，本发明还提供了一种快干型热升华转印介质的纸/膜内吸收法制备方法，其包括如下步骤：(1) 提供基材；(2) 使基材浸润吸附热升华染料的材料；(3) 通过挤压去除多余的吸附热升华染料的材料并烘干，形成基材与吸附热升华染料的材料一体化的复合介质。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

1.本发明将吸附原理应用于转印纸/膜中，所使用的热升华复合胶料能够在保持足够转印率的前提下解决高速打印干燥的问题，甚至实现零秒干燥时间，为喷墨热升华转印纸/膜能够适应高速打印提供可能。

2.本发明所使用的吸附热升华染料的材料能够使用两种不同的加工方法与基材复合。其中，将原纸浸润吸附热升华染料的材料的制备方法更能够适应低成本生产，使喷墨热升华转印纸能够在加工成本上与用于凹版印刷的热升华转印纸工艺接近，而传统的如CN 1315906A公开的喷墨印刷转印纸的制造成本是普通凹版印刷用转印纸制造成本的3倍以上。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术结合附图作简单地介绍，显而易见下面描述中的有关本发明的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为纸/膜表面涂布法所制备的转印纸结构示意图；

图2为纸/膜内吸收法方法所制备的转印纸结构示意图；

图3为不同吸附材料的热升华转印率示意图；

图4为疏水纤维素粉末使用量和喷墨印刷干燥速度的关系曲线图；

图5为不同吸附材料对墨水吸附能力差别的示意图；

图6为不同低吸附性材料的吸附性能的示意曲线。

具体实施方式

以下将结合附图所示的各实施例对本发明进行详细描述。但这些实施例并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施例所做出的结构、方法或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。

参图1与图2所示，本发明提供了一种快干型热升华转印介质，其中，该转印介质由基材1与升华复合胶料2组成；热升华复合胶料2覆盖在基材1一侧，或者热升华复合胶料2混合在基材1内部；基材1选自纸或膜；热升华复合胶料2的功能材料由具有任意孔隙率的吸附胶质、低吸附性填料、消泡剂和抗菌剂组成。

特别的，所述的热升华复合胶料2中吸附胶质选自对分散染料具有吸附性的水溶性高分子，所述水溶性高分子包括聚阴离子纤维素、或聚阴离子淀粉、或羧甲基海藻盐。

特别的，所述的热升华复合胶料2中低吸附性填料选自非水溶性无机粉末和非水溶性有机粉末，所述非水溶性无机粉末和非水溶性有机粉末包括改性碳酸钙粉末、或改性二氧化钛粉末、或疏水纤维素粉末、或疏水淀粉粉末、或疏水聚丙烯酸树脂粉末。 

具体的，所述的热升华复合胶料中低吸附性填料所占质量比例为10-90%。

本发明提供了一种制备前述快干型热升华转印介质的方法，其特征在于所述制备方法包括如下步骤：(1) 提供基材1；(2) 在基材1上涂布热升华复合胶料2，形成覆设于基材1上的功能材料涂层。

本发明还提供了另一种制备前述快干型热升华转印介质的方法，其特征在于所述制备方法包括如下步骤：(1) 提供基材1；(2) 使基材1浸润热升华复合胶料2，挤压去除多余的胶料并烘干，形成基材1与功能材料一体化的复合介质。

下面结合实施例对本发明作进一步描述：

实施例一

一种快干型热升华转印介质，包括基纸、以及覆设于基纸上的吸附热升华染料的材料； 

具体如下：配置吸附热升华染料的材料水性胶液，该水性体系中含有5%的羧甲基淀粉钠、5%的纤维素粉末和0.1%的聚丙烯酸钠；在90g/m²的基纸上涂布该水性胶液，干燥后即制成本实施例所述的快干型热升华转印纸。

实施例二

一种快干型热升华转印介质，包括基纸、以及分布在基纸中的功能材料胶料物质；

具体如下：配置功能材料水性胶液，该水性体系中含有20%的羧甲基淀粉钠、15%的纤维素粉末和0.1%的聚丙烯酸钠；该水性胶液置于造纸机的表面施胶机组，使热的原纸吸收水性胶液，在造纸机组上直接生产得到50～140g/m²的快干型热升华转印纸。

以下结合具体实验数据来描述本发明所提供的快干型热升华转印介质：

图3为不同粉末作为吸附材料的热升华转印率示意图。其中，A1、B1、C1、D1样品中，转印纸涂层中分别含20%碳酸钙和80%羧甲基淀粉钠、20%二氧化硅和80%羧甲基淀粉钠、20%疏水纤维素粉末和80%羧甲基淀粉钠、20%高岭土和80%羧甲基淀粉钠；A2、B2、C2、D2样品中，转印纸涂层中分别含60%碳酸钙和40%羧甲基淀粉钠、60%二氧化硅和40%羧甲基淀粉钠、60%疏水纤维素粉末和40%羧甲基淀粉钠、60%高岭土和40%羧甲基淀粉钠。从图中可以发现，只有疏水纤维素粉末可以基本不影响热升华转印率，而其它所用吸附性填料对转印率影响过大而难以大量使用。

图4为疏水纤维素粉末使用量和喷墨印刷干燥速度的关系曲线图。其中，纵坐标为胶料中疏水纤维素粉末重量百分比，横坐标为喷墨印刷后转印纸表面墨水干燥时间。

从图中可以发现，转印纸涂层中含有60%左右的疏水纤维素粉末，可获得较高的喷墨印刷干燥速度，可实现在4分钟内。增加疏水纤维素粉末的使用量，甚至可以得到“零秒干燥”的转印纸。因此，可以根据用户的要求控制干燥速度。

图5为不同吸附材料对墨水吸附能力差别的示意图。其中，A为0.25g二氧化硅粉末在2%浓度的50 ml黑色热升华墨水中放置10分钟，溶液和粉末的颜色强度；B为0.25g疏水纤维素粉末在2%浓度的50 ml黑色热升华墨水中放置10分钟，溶液和粉末的颜色强度。

从图中可以发现，对热升华转印率影响较大的二氧化硅粉末吸附色素能力极强，而对热升华转印率影响很小的疏水纤维素粉末吸附能力很弱。

图6为不同吸附性填料的吸附性能的示意曲线。其中，横坐标为吸附性填料的使用量，纵坐标为溶液吸光度值。吸光度值测定方法为：将0.25g粉末在2%浓度的50 ml黑色热升华墨水中放置10分钟，对溶液进行测定。

图中曲线进一步揭示了吸附性填料对转印率影响程度和其本身吸附能力的关系。吸附性填料对转印率影响程度从大到小顺序为二氧化硅>高岭土>疏水纤维素粉末。图六中可以拟合直线的斜率绝对值表征填料的吸附能力，从大到小分别为二氧化硅（0.0532）>高岭土（0.0276）>疏水纤维素粉末（0.0004）。可以发现，斜率绝对值越大的吸附性填料对墨水吸附能力越弱，对热升华转印率影响就越小。

结合图3、图4、图5、图6可以发现：疏水淀粉在复合胶料内的含量在60%以下时对热升华转印率基本无影响。

应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其它实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种快干型热升华转印介质，其特征在于，该转印介质由基材和热升华复合胶料组成；热升华复合胶料覆盖在基材一侧，或者热升华复合胶料混合在基材内部；基材选自纸或膜；热升华复合胶料由具有任意孔隙率的吸附胶质、低吸附性填料、消泡剂和抗菌剂组成。

2.如权利要求1所述的快干型热升华转印介质，其特征在于，所述的热升华复合胶料中吸附胶质选自对分散染料具有吸附性的水溶性高分子，所述水溶性高分子包括聚阴离子纤维素、或聚阴离子淀粉、或羧甲基海藻酸钠。

3.如权利要求1所述的快干型热升华转印介质，其特征在于，所述的热升华复合胶料中低吸附性填料选自非水溶性无机粉末和非水溶性有机粉末，所述非水溶性无机粉末和非水溶性有机粉末包括改性碳酸钙粉末、或改性二氧化钛粉末、或疏水纤维素粉末、或疏水淀粉粉末、或疏水聚丙烯酸树脂粉末。

4.如权利要求1所述的快干型热升华转印介质，其特征在于，所述的热升华复合胶料中低吸附性填料所占质量比例为10%至90%。

5.一种制备权利要求1所述的快干型热升华转印介质的方法，其特征在于所述制备方法包括如下步骤：(1) 提供基材；(2) 在基材上涂布热升华复合胶料，形成覆设于基材上的功能材料涂层。

6.一种制备权利要求1所述的快干型热升华转印介质的方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：(1) 提供基材；(2) 使基材浸润热升华复合胶料，挤压去除多余的热升华复合胶料并烘干，形成基材与功能材料一体化的复合介质。

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