CN110735358B

CN110735358B - 一种覆膜热敏纸及其加工工艺

Info

Publication number: CN110735358B
Application number: CN201911016851.4A
Authority: CN
Inventors: 魏玉波; 杨南; 邓丽娟; 翟素慧; 吴森; 抄东枝
Original assignee: Jiaozuo Zhuoli Film Material Co ltd
Current assignee: Jiaozuo Zhuoli Film Material Co ltd
Priority date: 2019-10-24
Filing date: 2019-10-24
Publication date: 2022-06-03
Anticipated expiration: 2039-10-24
Also published as: CN110735358A

Abstract

本发明尝试通过覆膜技术解决现有热敏纸打印存在的问题，提供一种覆膜热敏纸及其加工工艺，所述覆膜热敏纸包括纸基以及涂布于所述纸基表面的热敏显色剂层，还包括薄膜层，且所述薄膜层的一侧涂布热敏染料层、另一侧涂布润滑层，且所述薄膜层以所述热敏染料层朝向所述热敏显色剂层的方式通过覆膜工艺复合于所述纸基的表面；本发明相较于现有的热敏纸，覆膜热敏纸表现出更高的爽滑性、耐刮擦性、耐物化腐蚀性、耐候耐久性、更小的热损伤，且无毒无尘，避免了对人体健康的安全隐患。

Description

一种覆膜热敏纸及其加工工艺

技术领域

本发明属于热转印及覆膜技术领域，具体涉及一种覆膜热敏纸及其加工工艺。

背景技术

当今世界处于信息时代，人类的信息量急剧增长，需要处理的信息与日俱增，这就要求有快速记录、贮存、检索分析等相匹配的手段。因此，信息记录材料显得尤为重要。诸如热敏纸、数字照相、感光树脂、激光记录等材料蓬勃发展。由于热敏记录方式没有烟雾气味，无噪音，解像率高，可作彩色复印，操作简单等特点，随着电子计算机终端技术和打印设备技术的发展，热敏记录已逐步取代其他传统方式，如心电图纸、热工仪器记录纸、商标、签码、ATM查询回单、购物小票等，广泛应用于商场、超市、银行、医院、机场等各个领域，且热敏打印纸不用消耗碳带、盒墨等，其在打印纸市场的占有份额越来越大，是打印纸市场发展的新趋势。

热敏打印纸一般分为三层，最底层为纸基，第二层为热敏涂层，第三层为保护层，主要影响其质量的为热敏涂层或保护层，如果热敏纸的热敏涂层不均匀，会导致打印时，颜色深浅不一，打印质量明显降低，而如果保护层不均匀，不仅会大大降低对热敏涂层的保护效果，甚至在打印过程中会出现保护层的细小颗粒脱落，进而摩擦打印机的热敏元件，导致对打印热敏元件的损伤等。此外，热敏涂层中含有双酚A等有毒物质，而日常生活中，人们难免要接触到热敏纸小票，因此也经常会与热敏涂层中的双酚A接触，对人体健康存在一定隐患。

覆膜是保护印刷品的一种快速而方便的途径，它将透明塑料薄膜与印刷品的一面或两面永久性地黏合，使印刷品耐摩擦且防水，不受空气中水汽和外界对它的侵蚀损坏。同时覆膜还可以提高印刷品上图像的色彩饱和度及对比度。覆膜后的印刷品表面光洁，总的来说，覆膜能够保护印刷品尽可能的不受褶皱、染色、粘脏、擦伤、油渍、手印及其他外界带来的物理或化学损害。若能将覆膜技术应用到热敏纸上，将有助于解决现有热敏纸的问题。

发明内容

本发明尝试通过覆膜技术解决现有热敏纸打印存在的问题，提供一种覆膜热敏纸及其加工工艺，相较于现有的热敏纸，覆膜热敏纸表现出更高的爽滑性、耐刮擦性、耐物化腐蚀性、耐候耐久性、更小的热损伤，且无毒无尘，避免了对人体健康的安全隐患。

本发明采用如下技术方案：

一种覆膜热敏纸，包括纸基以及涂布于所述纸基表面的热敏显色剂层，还包括薄膜层，且所述薄膜层的一侧涂布热敏染料层、另一侧涂布润滑层，且所述薄膜层以所述热敏染料层朝向所述热敏显色剂层的方式通过覆膜工艺复合于所述纸基的表面；所述纸基优选铜版纸。

优选地，所述热敏显色剂层由以下重量配比的原料制成：粘结剂10～20％、蜡35～55％、显色剂15-25％，余量为填料。

热敏显色剂层的作用在于提供打印时热敏染料的显色剂，并要求在加热打印时有较好的渗融性，本发明中，热敏显色层需要与所述薄膜层复合以实现对热敏纸的覆膜，在实验过程中检测发现：若粘结剂用量占比小于10％时，不利于热敏显色剂层与薄膜层进行覆和，而若用量占比大于20％，则会不利于热敏显色剂层在纸基上的附着，因此本发明选择粘结剂用量为10～20％；

优选地，所述热敏染料剂层由以下重量配比的原料制成：粘结剂30～50％、热敏染料35～45％、增感剂3～8％，余量为填料；

优选地，所述蜡为棕榈蜡、小烛树蜡、米糠蜡、褐煤蜡、聚乙烯蜡、沙索蜡、费托蜡、石蜡和微晶蜡中的一种或两种以上任意比例的混合物。

优选地，所述粘结剂为丙烯酸树脂、聚酯树脂、环氧树脂、EVA树脂、SBS树脂、松香树脂、SEBS树脂、醛酮树脂、石油树脂、聚氨酯树脂、聚苯乙烯树脂中的一种或两种以上任意比例的混合物。

所述热敏显色剂层和热敏染料层中，所述填料为碳酸钙、滑石粉、硅藻泥、钛白粉、高岭土等中的一种或两种以上任意比例的混合物；

所述热敏显色剂层中，所述的显色剂为双酚A、对位羟基苯甲酸及其酯类(PHBB、PHB)、水杨酸、2,4-二羟基苯甲酸或芳族砜等物质，

所述热敏染料层中，所述的热敏染料为苯酞类、吩嗪类、螺吡喃类以及荧烷类化合物，增感剂为苯磺酸酰胺类化合物；

优选地，所述热敏显色剂层由以下重量配比的原料制成：聚酯树脂10％、环氧树脂5％、石蜡35％、填料35％、显色剂15％；或者松香树脂8％、环氧树脂5％、米糠蜡35％、填料32％、显色剂20％。

优选地，所述热敏染料剂层由以下重量配比的原料制成：丙烯酸树脂20％、EVA树脂15％、热敏染料42％、填料15％、增感剂8％；或者醛酮树脂15％、石油树脂15％、热敏染料40％、填料22％、增感剂8％。

优选地，所述薄膜层为BOPET薄膜；所述薄膜层优选厚1.0-2.0μm的聚酯薄膜层，最佳优选厚1.5μm的聚酯薄膜，薄膜层的主要作用在于保护热敏纸不受褶皱、染色、粘脏、擦伤、油渍、手印及其他外界带来的物理或化学损害；保护打印设备不受热敏涂层污染或损失；保护打印内容不受水、酒精及溶剂侵蚀，保有高解像率、强耐刮擦性、持久的耐候性。

优选地，所述润滑层为改性水性有机硅树脂涂层。

所述的覆膜热敏纸的加工工艺，包括以下步骤：

(1)浆料制备

润滑层浆料：取改性水性有机硅树脂分散于水中，以质量比计，改性水性有机硅树脂：水＝3：7；

热敏染料层浆料：按配比取增感剂和粘结剂溶解于采用甲苯与丁酮的混合溶剂中，然后再加入热敏染料及填料并分散均匀，以质量比计，甲苯：丁酮：热敏染料层各物料质量加和＝4：3：3；

热敏显色剂层浆料：按配比取蜡并进行加热熔融后，加入粘结剂，待粘结剂溶解完全后，再加入填料及显色剂并分散均匀，90℃～110℃保温备用；

(2)涂布润滑层：在薄膜层的一面涂布所述润滑层浆料，120℃条件下烘干，涂布量控制在0.01～0.2g/m²，优选0.1g/m²；

(3)涂布热敏染料层：在步骤(2)烘干后的薄膜层的另一面上涂布所述热敏染料层浆料，57～63℃条件下烘干，厚度控制在0.8～1.2μm；

由于热敏染料层主要用于打印显色和识别，因而对于其厚度要求也较为严格，当热敏染料层厚度小于0.8μm时，着色能力较低，可能导致无法识别；而当热敏染料层层厚度大于1.2μm时，会导致热敏显色剂层与热敏染料层渗透结合差，影响打印效果和覆膜效果；

(4)涂布热敏显色剂层：90℃～110℃的条件下，将所述敏显色剂层浆料均匀涂布在纸基的一面，35～45℃条件下烘干，厚度控制在0.5-1.0μm；

本发明对于热敏显色剂层厚度也有一定要求，当热敏显色剂层厚度小于0.5μm时，热敏显色剂含量较低，打印显色内容效果较差，不能起到信息记录作用，而当热敏显色剂层厚度大于1.0μm时，热敏显色剂层与薄膜层的结合力变差，易导致与覆膜层的自行剥离，因而热敏显色剂层最佳的厚度范围为0.5～1.0μm，此时会确保良好的产品质量和打印效果；

(5)复合：在55-65℃的条件下将纸基涂有热敏显色剂层的一面朝向所述薄膜层涂有热敏染料层的一面并进行复合，即得。

本发明的有益效果如下：

本发明提供一种覆膜热敏纸，将经特殊处理过的薄膜覆于经预处理纸基表面而得到的覆膜热敏纸。相较于通用型热敏纸，覆膜热敏纸是将凹版印刷工艺和覆膜工艺相结合，即将涂好热敏显色剂层的纸基通过覆膜工艺与一侧涂布热敏染料层、另一侧涂布润滑层的BOPET薄膜进行复合，同时利用热敏材料相关性能，规避因高温引起的热敏材料性能波动；而且本发明提供的覆膜热敏纸与通用型热敏纸的结构设计和使用性能也有所不同：覆膜热敏纸的结构设计为纸基、热敏显色剂层、热敏染料层、薄膜层和润滑层，而通用型热敏纸为纸基、热敏层和顶涂层，在使用性能上覆膜热敏纸表现为更高的爽滑性、耐刮擦性、耐物化腐蚀性、耐候耐久性、更小的热损伤，而且本发明通过将热敏技术和覆膜技术相结合，避免人体与有害热敏染料直接接触，无毒无尘，保护人体健康，同时满足了一些对打印内容有特殊保护的热敏打印要求，适用范围更广。

具体实施方式

为了使本发明的技术目的、技术方案和有益效果更加清楚，下面结合具体实施例对本发明的技术方案作出进一步的说明。

介绍具体实施例前，对本发明所提供的覆膜热敏纸的具体制备过程简要介绍如下：本发明所提供的覆膜热敏纸在结构上主要分为五层，分别为纸基、热敏显色剂层、热敏染料层、薄膜层、润滑层。制备时，通过网辊印刷的方式在纸基的一面涂布热敏显色剂层，在薄膜的一面涂布润滑层，在另一面涂布热敏染料层，再通过覆膜机将纸基涂有热敏显色剂层的一面与薄膜涂有热敏染料层的一面进行覆和制备而成。

需要说明的是，为便于比较和说明本发明所提供的覆膜热敏纸的具体技术效果，下述各实施例及对比例中，所采用的薄膜均为河南卓立膜材料股份有限公司所生产的一种1.5μm BOPET产品，所采用纸基为河南省江河纸业有限责任公司所提供的30μm铜版纸，所用填料均为滑石粉，所用增感剂均为1-羟基-2-萘甲酸苯酯(HNP)。所采用热敏染料均为荧烷系热敏染料，所选用显色剂均为双酚A

还需要说明的是，下述各实施例中配比均为质量配比。

下述实施例中，所涉及到的各原料及厂家信息列举如下：

增感剂：1-羟基-2-萘甲酸苯酯(HNP)，购自武汉海山科技有限公司；

热敏染料：荧烷热敏黑色CAS82137-81-3，购自宁波江北云彩文化用品有限公司；

显色剂：双酚A，购自攀花化学(上海)有限公司

填料：滑石粉BHS818，购自旭丰粉体

蜡：褐煤蜡、聚乙烯蜡(H102)、沙索蜡，购自上海合才化工原料有限公司；

石蜡、棕榈蜡(BLK-B 3#)、费托蜡(B-70)购自上海隆沙贸易发展有限公司；

米糠蜡(BLK-M 2#)、微晶蜡(BLK-W 80#)棕榈蜡小烛树蜡(BLK-X 1#)，均购自北京丽康伟业科技有限公司；

粘结剂：EVA树脂(18-3)、聚苯乙烯树脂(PG-22)、SBS树脂(T161B)、SEBS树脂，均购自青岛中新华美塑料有限公司；

丙烯树脂、聚酯树脂、聚氨酯树脂(PM-200)、松香树脂(138)，均购自河北顺至化工科技有限公司；

石油树脂(C9)、环氧树脂、醛酮树脂均购自济南澳兴化工有限公司；

改性水性有机硅树脂：KM-3951，购自信越化学工业株式会社。

下面对润滑层、热敏染料层和热敏显色剂层的具体制备方法简要介绍如下。

润滑层的制备：

将改性水性有机硅树脂与水一起混合搅拌均匀得到润滑层浆料(质量比计，改性水性有机硅树脂：水＝3：7)，然后采用凹版涂布机，在薄膜的一面涂布所述润滑层浆料，120℃下烘干，涂布量控制在0.1g/m²；

热敏染料层的制备：

热敏染料层中的粘结剂和增感剂，采用甲苯与丁酮的混合溶剂进行溶解，同时采用加热至65℃方式辅助溶解，溶解完全后，冷却后再加入热敏染料和填料，高速分散均匀，得到热敏燃料层浆料；其中以质量比计，甲苯：丁酮：固体料(热敏染料层各物料)＝4：3：3，然后采用凹版涂布机，在烘干后的薄膜的另一面上涂布热敏染料层浆料，60℃条件下烘干，厚度控制在0.8～1.2μm(具体厚度参见各实施例)。

热敏显色剂层制备：

热敏显色剂层中，蜡采用加热进行溶解，粘结剂直接投入溶解后的蜡中，溶解完全后，再加入填料及显色剂，高速分散均匀得到热敏显色剂层浆料，90℃～110℃保温备用；然后采用凹版涂布机，在90℃～110℃的条件下均匀涂布在纸基的一面，40℃条件烘干，厚度控制在0.5-1.0μm(具体厚度参见各实施例)。

实施例1～8

各实施例中具体物料配比情况如下表所示。

本发明在研究过程中，为得到热敏显色剂层和热敏染料层中所用物料的合适配比，通过调整各物料用量进行了一些对照试验，现选取部分典型的对照试验来作为对比例，具体如下：

对比例1与对比例2是针对热敏染料层中粘结剂占比情况所设置的对照，其中对比例1所设置粘结剂占比仅有25％(占比过低)，而对比例2粘结剂占比为52％(占比过高)；

对比例3与对比例4是针对热敏染料层中涂层厚度情况所设置对照，其中对比例3所设置涂层厚度仅有0.5(厚度过低)，而对比例4涂层厚度为1.5(厚度过高)；

对比例5与对比例6针对热敏显色剂层中显色剂占比情况进行设置，其中对比例5显色剂占比较低(占比10％)，对比例6显色剂占比较高(占比30％)；

对比例7与对比例8是针对热敏显色剂层中粘结剂物料占比情况所设置对照，其中对比例7中粘结剂占比较低(仅占5％)，对比例8中粘结剂占比较高(为25％)；

具体各对比例物料配比情况如下表所示。

需要说明的是，采用对比例所设置的配方的覆膜热敏纸与上述实施例1～8采用相同方法制备而成，各物料配比同样以质量配比计。

对比例1～8中具体物料配比情况如下表所示。

下面，对上述各实施例所制备的覆膜热敏纸，采用热敏打印机打印条码、字母和文字等，对其解像率进行实际检测；采用解码器对其识别性进行实际检测；采用耐磨试验机对其耐刮擦性及耐物化腐蚀性进行评价；采用紫外灯、烘箱及冰箱储存对其耐候耐久性能进行评价，采用剥离强度试验机进行覆和牢度测试。

所涉及到的各机器型号及检测方法列举如下：

热敏打印机：Zebra 105SL按6inch/s速度以合适打印温度进行打印；

解码器：Hand&Held QC800；

剥离强度试验机：BLD-200N电子剥离试验机，以180°的角度剥离，剥离长度约100mm，剥离速度300mm/min；

耐磨试验机：DED-004-A确定耐刮磨的位置，固定待检测样本，以压力200N，速度60次/min、行程60mm进行摩擦测试，以摩擦后字迹开始模糊为结束；确定耐物化腐蚀测试的位置，固定待检测样本，以压力200N，速度60次/min、行程60mm分别进行耐酸碱、耐酒精、汽油摩擦测试，以摩擦后字迹开始模糊为结束；

紫外灯：将样本置于30W的紫外灯下120h；

烘箱及冰箱：将样本分别置于50℃烘箱及-20℃冰箱中120h。

热敏打印检测：打印内容清晰可见无残缺；紫外灯、冰箱及烘箱放置，打印内容清晰可见无残缺，优。

热敏打印机实际打印结果表明：在6IPS条件下，打印内容清晰、解像率高，耐刮擦、耐物化腐蚀性、耐候性及覆和牢度优异，具备可应用性。对解像识别率、刮擦性、物化腐蚀性、耐候耐久性和覆和牢度等性能的具体检测结果如下表所示。

从上表结果可以看出：实施例1～8由于各物料配比合适，因而各项性能均能满足检测要求，其中实施例7、实施例8在实际使用过程中，效果较好；而对比例由于物料配比不够合适，因而在部分性能检测中效果欠佳，不适于实际生产使用。

由以上可知，本发明提供的覆膜热敏纸，其润滑层、热敏染料层、热敏显色剂层进行了针对性设计优化，实验检测表明：本发明覆膜热敏纸产品具有较好的解像率和耐刮擦耐溶剂性能，同时较好的避免了涂层掉粉和打印头磨损现象发生。总体而言，本发明将覆膜技术与热敏纸技术相结合，不仅具有使用方便，环保无毒无污染和经济适用的特点，同时在性能上具有解像率高、耐刮擦性强、耐溶剂性、耐候性耐久性、噪音低、涂层无掉粉情况等优良特性，具有很好的推广应用价值。

需要说明的是，上述实施例仅是本发明的部分较优的技术方案，并非对于技术方案的穷举，本领域技术人员根据发明内容部分所描述内容，对于相关物料的选择及用量基于本领域常规方式进行适当选择和替换即可得到多种组合方式，而这些组合应当视为本发明技术方案的一部分，在此不再重复列举及说明。

Claims

1.一种覆膜热敏纸在提高热敏打印时解像识别效果及覆和牢固度中的应用，其特征在于，应用时，采用热敏打印方式，能够达到解像识别率大于等于99.99%，覆和牢度在32N以上；

所述覆膜热敏纸包括纸基以及涂布于所述纸基表面的热敏显色剂层，还包括薄膜层，且所述薄膜层的一侧涂布热敏染料层、另一侧涂布润滑层，且所述薄膜层以所述热敏染料层朝向所述热敏显色剂层的方式通过覆膜工艺复合于所述纸基的表面；

所述热敏显色剂层由以下重量配比的原料制成：粘结剂10~20%、蜡35~55%、显色剂15-25%，余量为填料；

所述热敏染料剂层由以下重量配比的原料制成：粘结剂30~50%、热敏染料35~45%、增感剂3~8%，余量为填料；

所述粘结剂为丙烯酸树脂、聚酯树脂、环氧树脂、EVA树脂18-3、SBS树脂T161B、松香树脂138、SEBS树脂、醛酮树脂、石油树脂C9、聚氨酯树脂PM-200、聚苯乙烯树脂PG-22中的一种或两种以上任意比例的混合物；

所述蜡为棕榈蜡BLK-B 3#、米糠蜡、沙索蜡和石蜡中的一种或两种以上任意比例的混合物；

所述填料为滑石粉BHS-818AS；

热敏显色剂层中，显色剂为双酚A；

热敏染料层中，热敏染料为荧烷热敏黑色CAS82137-81-3，增感剂为1-羟基-2-萘甲酸苯酯HNP；

所述润滑层为改性水性有机硅树脂KM-3951涂层；

所述薄膜层为BOPET薄膜，薄膜层厚度为1.5μm；

所述覆膜热敏纸通过如下步骤制备得到；

（1）浆料制备：润滑层浆料：取改性水性有机硅树脂分散于水中，以质量比计，改性水性有机硅树脂：水=3：7；

热敏染料层浆料：按配比取增感剂和粘结剂溶解于采用甲苯与丁酮的混合溶剂中，然后再加入热敏染料及填料并分散均匀，以质量比计，甲苯、丁酮及热敏染料层各原料总和的配比为4：3：3；

热敏显色剂层浆料：按配比取蜡并进行加热熔融后，加入粘结剂，待粘结剂溶解完全后，再加入填料及显色剂并分散均匀，90℃~110℃保温备用；

（2）涂布润滑层：在薄膜层的一面涂布所述润滑层浆料，115℃~125℃条件下烘干，涂布量控制在0.01~0.2g/m²；

（3）涂布热敏染料层：在步骤（2）烘干后的薄膜层的另一面上涂布所述热敏染料层浆料，烘干，厚度控制在0.8~1.2µm；

（4）涂布热敏显色剂层： 90℃~110℃的条件下，将所述敏显色剂层浆料均匀涂布在纸基的一面，烘干，厚度控制在0.5-1.0µm；

（5）复合：在55-65℃的条件下将纸基涂有热敏显色剂层的一面朝向所述薄膜层涂有热敏染料层的一面并进行复合，即得。

2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述热敏显色剂层由以下重量配比的原料制成：聚酯树脂 10%、环氧树脂 5%、石蜡 35%、填料 35%、显色剂 15%，厚度为1.0µm；所述热敏染料剂层由以下重量配比的原料制成：丙烯酸树脂 20%、EVA树脂 15%、热敏染料 42%、填料 15%、增感剂 8%，厚度为1.2µm。

3.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述热敏显色剂层由以下重量配比的原料制成：松香树脂 8%、环氧树脂 5%、米糠蜡 35%、填料 32%、显色剂 20%，厚度为0.7µm；所述热敏染料剂层由以下重量配比的原料制成：醛酮树脂 15%、石油树脂 15%、热敏染料 40%、填料 22%、增感剂 8%，厚度为0.7µm。

4.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述纸基为30μm铜版纸；步骤（2）中涂布量为0.1g/m²。

5.一种覆膜热敏纸，其特征在于，采用热敏打印方式时，所述覆膜热敏纸能够提高解像识别效果及覆和牢固度，能够达到解像识别率大于等于99.99%，覆和牢度在32N以上；

所述填料为滑石粉BHS-818AS；

热敏显色剂层中，显色剂为双酚A；

所述润滑层为改性水性有机硅树脂KM-3951涂层；

所述薄膜层为BOPET薄膜，薄膜层厚度为1.5μm；

所述覆膜热敏纸通过如下步骤制备得到；

6.根据权利要求5所述的覆膜热敏纸，其特征在于，所述热敏显色剂层由以下重量配比的原料制成：聚酯树脂 10%、环氧树脂 5%、石蜡 35%、填料 35%、显色剂 15%，厚度为1.0µm；所述热敏染料剂层由以下重量配比的原料制成：丙烯酸树脂 20%、EVA树脂 15%、热敏染料42%、填料 15%、增感剂 8%，厚度为1.2µm。

7.根据权利要求5所述的覆膜热敏纸，其特征在于，所述热敏显色剂层由以下重量配比的原料制成：松香树脂 8%、环氧树脂 5%、米糠蜡 35%、填料 32%、显色剂 20%，厚度为0.7µm；所述热敏染料剂层由以下重量配比的原料制成：醛酮树脂 15%、石油树脂 15%、热敏染料40%、填料 22%、增感剂 8%，厚度为0.7µm。

8.根据权利要求5所述的覆膜热敏纸，其特征在于，所述纸基为30μm铜版纸；步骤（2）中涂布量为0.1g/m²。