CN111391531A - 一种数码喷墨打印水转印膜的制备方法、水转印膜及水转印方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种数码喷墨打印水转印膜的制备方法，包括如下步骤：第一步、制备水转印膜，a、在纸张一侧的表面上热压覆一层PET膜；b、在PET膜的侧面上涂布一层PVA水溶液形成PVA膜；c、调整纸张和PVA膜的湿度并热压平整纸张，然后在PVA膜的侧面上涂布一层聚氨酯光油形成聚氨酯光油层；d、调整纸张和PVA膜的湿度并热压平整纸张；第二步、打印图像层，通过电脑将需要转印的图像进行镜面翻转，通过喷墨打印将翻转后的图像打印至所述聚氨酯光油层上。本发明摆脱了传统水转印需要制版和印刷等复杂工艺，使得PVA膜能够适应于喷墨打印。本发明还公开了一种数码喷墨水转印膜以及水转印方法。

Description

一种数码喷墨打印水转印膜的制备方法、水转印膜及水转印 方法

技术领域

本发明涉及水转印技术领域，具体涉及一种数码喷墨打印水转印膜的制备方法、水转印膜及水转印方法。

背景技术

水转印技术广泛用于非平面物体的印刷，例如汽车方向盘、迎宾踏板、汽车内饰件、童车、玩具和工艺装饰品等的印刷。传统的水转印工艺首先制备聚乙烯醇（PVA）水溶膜，然后通过凹版印刷，将图案印刷到PVA膜上，然后再进行水转印。由于PVA膜非常的柔软，无法直接进行数码喷墨打印，因此需要进行凹版印刷或丝印，在印刷过程需要制造凹版或网线版；并且PVA膜具有较高的拉伸强度，印刷时容易导致PVA膜发生形变，因此会导致操作工艺复杂冗长，不适合高品质、小批量、花样多样化和个性化要求。

公布号为CN106394047A的中国专利公开了一种水转印工艺，在PET膜的一侧的表面上设置一图文层；在PET膜的一侧的表面的图文层上设置一层PVA膜；该申请通过先设置PET膜，然后在PET膜上印刷图文层，可以避免直接在PVA膜上印刷，但是仍然无法避免在印刷过程中需要制造凹版或网线版。

“水披覆转印的研究进展”，付翠霞，郝喜海，包装学报，第4卷第3期，第44~48页，2012年7月，该文章中为了使PVA膜能够适应于数字印刷，在PVA膜的背面粘贴聚丙烯珠光纸，解决PVA膜的延展问题，但是由于PVA膜本身佷柔软，具有较高的拉伸强度，变形率高，通过在背面粘贴纸张的方法，不容易把PVA膜铺平整，导致打印不顺畅，并且由于PVA膜极易溶于水，如果是水性数码喷墨打印，则打印时水性油墨中的水立刻会使PVA膜溶解，使打印图案的扩散，图案模糊，或使PVA膜破损，导致水转印失败，因此该方法不适合水性的数码喷墨打印。

“喷墨水转印纸特性分析”，张庆栋，今日印刷，第65~67页，2008年7月，该文章公开了一种喷墨水转印纸，包括基纸层、水溶性树脂涂层、防水成膜树脂层和防水喷墨接收层，该文章的方案为通过数码打印图案至上述水转印纸的防水喷墨层后，裁剪至需要的大小，将水转印纸放入水中后，水溶性树脂涂层吸水溶解，从而分离基纸层和印刷图案的薄膜，然后将防水成膜树脂层和喷有图案的防水喷墨接收层一同转移到工件表面，水溶性树脂这一面薄膜贴至承印物表面，油墨层在最外面一层，由于水溶性树脂涂层吸水溶解的过程是在水中进行的，这对水溶性树脂涂层的涂布精度要求非常高，若水溶性树脂涂层涂布不均匀会导致纸张与印刷图案的薄膜分离不彻底，从而影响后续水转印的质量；由于不是液体状态的油墨层直接转印到工件上，该方法无法对整个工件进行涂覆，而是裁剪成一定大小，并需要对图案在工件的位置进行调整，不容易获得对称的图案；防水喷墨接收层包括了粘合剂、固色剂、交联剂、胶粘增强剂、多孔吸墨颜料和分散剂，仅仅适合染料类型的水性喷墨打印，无法进行油性数码喷墨打印，配方复杂，工艺繁琐，效率低下。

发明内容

为了解决在水转印工艺过程中，PVA膜由于本身柔软无法直接进行数码喷墨以及解决上述油性和水性数码喷墨打印通用性等问题，本发明公开了一种数码喷墨打印水转印膜的制备方法，适合油性和水性喷墨打印，其具体技术方案如下：

第一步、制备水转印膜，a、在纸张一侧的表面上热压覆一层PET膜；b、在PET膜的侧面上涂布一层PVA水溶液形成PVA膜；c、调整纸张和PVA膜的湿度并热压平整纸张，然后在PVA膜的侧面上涂布一层聚氨酯光油形成聚氨酯光油层；d、调整纸张和PVA膜的湿度并热压平整纸张；

第二步、打印图像层，通过电脑将需要转印的图像进行镜面翻转，通过喷墨打印将翻转后的图像打印至所述聚氨酯光油层上。

在纸张上热压覆一层PET膜，然后在PET膜上涂布PVA膜，使PVA膜在纸张的衬托下不再具有高变形率，并且与PVA膜直接接触的是PET膜，方便后续水转印中PVA膜的分离；在PVA膜上涂布一层聚氨酯光油，一方面可以有效防止水转印时印刷图案无序扩散，另一方面在喷墨打印时，可以防止水性油墨中的水使PVA膜溶解破损降低打印精度。

进一步的，为了适应工业生产的要求，在制备水转印膜时，可以选用印刷用的大型卷纸，在水转印膜制备完毕后，可根据实际需求将制备好的水转印膜分切成所需的规格，从而提高生产效率。

进一步的，所述步骤b中PVA水溶液的涂布通过单螺杆泵或者熔体泵输送，并用精密模头流延涂布至PET膜的侧面上。PVA水溶液采用流延涂布工艺可以精确控制成型后PVA膜的厚度，提高后续水转印的精度。

进一步的，所述步骤c中，通过湿度调整槽将纸张和PVA膜的含水量调节至3%~9%。

进一步的，所述步骤d中，通过湿度调整槽将纸张和PVA膜的含水量调节至3%~9%。

进一步的,所述步骤c和步骤d的热压平整纸张的热压温度为60~100℃,分别采用压平辊热压0.1-60秒;

在PVA膜的制备过程中分别进行的两次湿度的调整和热压处理，步骤c的调整湿度以及后续热压处理是为了使纸张更加平整，提高后续PVA溶液涂布厚度精度；步骤d的调整湿度以及后续热压处理目的是控制纸张和PVA膜中的水分，保持PVA膜和纸的平整，防止卷翘而影响数码喷墨打印的精度。如果湿度太低，纸张和PVA膜容易卷曲，打印精度差，同时在水转印过程中，PVA膜吸水后四个边容易发生卷曲而不与水接触，导致印刷图案变形或者伸展倍率扩大等问题。如果湿度太高，纸张和PVA膜没有挺度，PVA膜与PET膜分离时容易拉伸变形变皱，水转印时会导致印刷图案变形或者伸展倍率扩大等问题。定义卷曲率为PVA膜没有浮在水面上的面积占整个膜的面积比例。

进一步的，所述步骤b中PVA水溶液的制备过程如下：向反应釜中加入水，然后依次加入可溶性淀粉、非离子表面活性剂、甘油和PVA-1788；将反应釜的温度慢慢升高至85~100℃，并搅拌至PVA-1788完全溶解，然后将反应釜的温度慢慢降低至80~95℃；另取烧杯并加入水和硼砂，待硼砂完全溶解后加入到反应釜中，并在反应釜中加入消泡剂搅拌0.5~1小时，停止搅拌，保持80~95摄氏度静置，直到反应釜中的气泡完全消掉。

为了适用于喷墨打印的要求，本发明还公开了一种数码喷墨打印水转印膜，其具体技术方案如下：

一种数码喷墨打印水转印膜，包括纸张、PET膜、PVA膜以及聚氨酯光油层，所述PET膜热压覆于纸张一侧的表面上，所述PVA膜涂布于PET膜的侧面上，所述聚氨酯光油层涂布于PVA膜的侧面上，所述聚氨酯光油层用于承载油墨层。以纸张作为基底使PVA膜跟随纸张不再具备延展性，由于纸张本身的硬度，使得PVA膜可以直接适用于数码喷墨，并且纸张可以是任意适合喷墨打印的纸张。

进一步的，所述聚氨酯光油层的成分包括热塑型聚氨酯树脂、氯醋树脂溶液、醋酸乙酯和异丙醇。

进一步的，所述PET膜的厚度为1~30微米，所述PVA膜的厚度为5~30微米，所述聚氨酯光油层的厚度为5~30微米。

进一步的，所述PET膜的厚度为1~10微米，所述PVA膜的厚度为10~20微米，所述聚氨酯光油层的厚度为5~15微米。

另外本发明还提供了一种数码喷墨打印水转印膜的水转印方法，具体包括如下步骤：

步骤一、分离PVA膜，将打印后的水转印膜上的PVA膜沿PET膜揭开，使PVA膜和PET膜完全分离

步骤二、活化PVA膜，将PVA膜打印有图像的一面朝上平铺至水槽中，待PVA膜吸水铺展平整后，喷涂活化剂，使PVA膜上的聚氨酯光油及油墨溶解成液体状态；

步骤三、水转印，将需要水转印的工件浸入水槽，使油墨在水压力的作用下转移到工件的表面上；

步骤四、清洗工件，将工件从水槽中取出并洗去工件表面残留的PVA树脂并烘干；

步骤五、喷涂保护层，在工件的表面喷涂保护光油，喷涂完成后进行加热或UV固化；

所述步骤五中的保护光油为UV光油或羟基丙烯酸树脂加异氰酸酯固化剂的双组分光油树脂。

有益效果：

1.本发明采用数码喷墨打印的方式进行印刷，摆脱了传统水转印技术中需要制备凹版或网线版的问题，缩短了水转印所需要的工艺流程，并且数码喷墨相对于凹版印刷具有操作方便，打印精度高，速度快，无污染、低能耗、灵活可变，可以根据需要随时调整打印图案和回报率高等优点；

2.本发明在制备水转印膜时，在纸张上热压覆一层PET膜，然后涂布PVA膜，以纸张作为基底可以使喷墨打印时，PVA膜依靠纸张而具有适应于喷墨打印的硬度，PVA膜和纸张之间通过PET膜分隔，PVA膜在流延时能够非常平整，使打印更加精确，并且分离PVA膜和PET膜时会非常的顺畅，不会使PVA膜产生变形而导致打印失败；

3.本发明在制备水转印膜时，在PVA膜上涂布一层聚氨酯光油层，并且将所要打印的图案喷墨打印在聚氨酯光油层上，避免水性油墨中的水直接与PVA膜接触而导致PVA膜的溶解，提高了数码喷墨打印的精度；

4.本发明在进行水转印时，通过活化剂将油墨层、聚氨酯光油层以及PVA膜溶解成液体状态，由于油墨与PVA膜之间存在聚氨酯光油层，可以防止图案无序扩散，并且在工件水转印完毕后聚氨酯光油层可以对图案进行保护。

附图说明

图1为本发明所提供的一种数码喷墨打印水转印膜制备方法的流程图；

图2为本发明所提供的一种数码喷墨打印后的水转印膜的结构示意图；

图3为本发明所提供的水转印方法的流程图。

附图标记：1-纸张；2-PET膜；3-PVA膜；4-聚氨酯光油层；5-油墨层。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

一种数码喷墨打印水转印膜的制备方法，包括如下步骤：

第一步、制备水转印膜，a、在纸张一侧的表面上热压覆一层PET膜；b、在PET膜的侧面上涂布一层PVA水溶液形成PVA膜；c、调整纸张和PVA膜的湿度并热压平整纸张，然后在PVA膜的侧面上涂布一层聚氨酯光油形成聚氨酯光油层；d、调整纸张和PVA膜湿度并热压平整纸张；

第二步、打印图像层，通过电脑将需要转印的图像进行镜面翻转，通过喷墨打印将翻转后的图像打印至所述聚氨酯光油层上。

在上述水转印膜的制备过程中，纸张能够使在数码喷墨过程中，PVA膜具有数码喷墨所需要的硬度，在纸张上先热压覆一层PET膜，PET膜的化学成分为聚对苯二甲酸乙二醇酯，然后再在PET膜上涂布PVA水溶液，形成PVA膜，PVA水溶液的涂布采用单螺杆泵或者熔体泵输送，并用精密模头流延涂布至PET膜的侧面上，通过上述过程形成的PVA膜非常平整，使得后续打印更加精确。

所述的PVA水溶液的制备过程如下：首先将水投入至反应釜中，然后依次向反应釜中投入可溶性淀粉、非离子表面活性剂、甘油、PVA-1788；将反应釜的温度慢慢升高至95~100℃，并搅拌至PVA-1788完全溶解，然后将反应釜的温度慢慢降低至80~95℃；另取烧杯并加入水和硼砂，待硼砂完全溶解后加入到反应釜中，并在反应釜中加入消泡剂搅拌0.5~1小时，最后保持80~95摄氏度静置，直到反应釜中的气泡完全消掉。上述各成分按质量分数计算，比例为：15~30%的PVA-1788，0.25~5%的可溶性淀粉，0.1~5%的甘油，0.1~3%的非离子表面活性剂，0.005~2%的硼砂，0.01~1%的消泡剂，其余的为水。所述PVA-1788指的是聚合度为1700、醇解度为88%的聚乙烯醇。

在上述水转印膜的制备过程中，在PVA膜上继续涂布一层聚氨酯光油层，待到打印图像层时，通过电脑将镜面翻转后的图像喷墨打印至聚氨酯光油层上，聚氨酯光油层隔开了PVA膜和油墨，有效防止油墨中的水将PVA膜溶解，提高了喷墨打印的精度。

为了防止PVA膜中的含水量过高溶解PVA膜，提高后续打印的精度，所述步骤c和步骤d中湿度的调整均是通过湿度调整槽进行调整，并且将含水量调整为3%~9%。为了保证PVA膜的平整度，进行了步骤c和步骤d的热压平整纸张时，分别采用压平辊对纸张进行热压，热压的温度为60~100℃，热压的时间为0.1-60秒。

在上述水转印膜的制备过程中，选择纸张时，可以选择适合喷墨打印的大型卷纸，待到水转印膜制备完成时，可以根据图案或工件的规格或需求对纸张进行分切，从而大大提高在工业生产中的效率。

实施例2

与实施例1不同之处在于，PVA水溶液的各组分含量进一步优选，按质量分数计比例如下：18.5%的PVA-1788，0.9%的可溶性淀粉，0.4%的甘油，0.3%的非离子表面活性剂，0.01%的硼砂，0.1%的消泡剂，其余的为水。所述PVA-1788指的是聚合度为1700、醇解度为88%的聚乙烯醇。

实施例3

对实施例1中步骤c和步骤d的湿度调整部分设置多个实验组，使PVA膜经过两次湿度调整后的含水量不同，从而验证PVA膜含水量对转印的影响。选取部分试验数据，得到如下表所示的结果：

表1 PVA膜含水量及转印结果

基膜的含水率（%）	基膜的平整度	转印基膜的卷曲率（%）	转印适应性
				2.3	较差	38	图案变形很大
2.8	较差	32	有变形，图案模糊
				3.5	基本没有变形	15	图案清晰，没有变形
4.2	没有变形	11	图案清晰，没有变形
				10.3	严重变形	45	无法转印
12.7	严重变形	57	无法转印

卷曲率为基膜没有浮在水面上的面积占整个膜的面积比例。控制膜的卷曲率在25%以下是有必要的。

实施例4

为了适用于喷墨打印的要求，本发明还公开了一种数码喷墨打印水转印膜，其具体技术方案如下：

一种数码喷墨打印水转印膜，包括纸张、PET膜、PVA膜以及聚氨酯光油层，所述PET膜热压覆于纸张一侧的表面上，所述PVA膜涂布于PET膜的侧面上，所述聚氨酯光油层涂布于PVA膜的侧面上，所述聚氨酯光油层用于承载油墨层。以纸张作为基底使PVA膜跟随纸张不再具备延展性，由于纸张本身的硬度，使得PVA膜可以直接适用于数码喷墨，并且纸张可以是任意适合喷墨打印的纸张。

进一步的，所述聚氨酯光油层的成分包括热塑型聚氨酯树脂、氯醋树脂溶液、醋酸乙酯和异丙醇。

进一步的，所述PET膜的厚度为1~30微米，所述PVA膜的厚度为5~30微米，所述聚氨酯光油层的厚度为5~30微米。

实施例5

作为实施例3的进一步优选，所述PET膜的厚度为1~10微米，所述PVA膜的厚度为10~20微米，所述聚氨酯光油层的厚度为5~15微米。

实施例6

另外本发明还公开了一种数码喷墨打印水转印膜的水转印方法，其具体步骤如下：

步骤一、分离PVA膜，将打印后的水转印膜上的PVA膜沿PET膜揭开，使PVA膜和PET膜完全分离

步骤二、活化PVA膜，将PVA膜打印有图像的一面朝上平铺至水槽中，待PVA膜吸水铺展平整后，喷涂活化剂，使PVA膜上的聚氨酯光油及油墨溶解成液体状态；

步骤三、水转印，将需要水转印的工件浸入水槽，使油墨在水压力的作用下转移到工件的表面上；

步骤四、清洗工件，将工件从水槽中取出并洗去工件表面残留的PVA树脂并烘干；

步骤五、喷涂保护层，在工件的表面喷涂保护光油，喷涂完成后进行加热或UV固化；

所述步骤五中的保护光油为UV光油或羟基丙烯酸树脂加异氰酸酯固化剂的双组分光油树脂。

将打印好的水转印膜沿PVA膜和PET膜分离，在将PVA膜以打印有图案的一篇朝上放入水槽并加入活化剂，当PVA膜浸入水中时，在水的作用下PVA膜溶解，但是聚氨酯光油并不溶于水，因此加入活化剂使聚氨酯光油成为液体状态，聚氨酯光油一方面可以有效防止在水转印过程中油墨无序扩散，使得水转印后的图案更加清晰、完整；另一方面可以在工件水转印完成后对图案进行保护。

所述聚氨酯光油的成分包括热塑性聚氨酯树脂、氯醋树脂、醋酸乙酯以及异丙醇，所述聚氨酯光油在配比时采用的是30%的热塑性聚氨酯树脂溶液、20%的氯醋树脂溶液、醋酸乙酯和异丙醇，具体的比例按质量分数计如下表：

表1聚氨酯光油成分表

原材料名称	最佳含量%	范围%
			30%的热塑性聚氨酯树脂溶液，粘度最优800mPas，范围100-2000	45	20-60
20%的氯醋树脂溶液	40	20-60
			醋酸乙酯	5	0-30
异丙醇	10	0-30
			∑=	100	100

其中，30%的热塑性聚氨酯树脂溶液指的是质量分数为30%的热塑性聚氨酯树脂、50%的醋酸乙酯和20%的异丙醇的混合溶液；20%的氯醋树脂溶液指的是质量分数为20%的氯醋树脂和80%的醋酸乙酯的混合溶液。

所述活化剂的成分包括环己酮、乙二醇乙醚醋酸酯、783慢干水、醋酸丁酯以及异丙醇。具体的比例按质量分数计如下表：

表2 活化剂成分表

原材料名称	最优含量%	范围%
			环己酮	10	1-25
乙二醇乙醚醋酸酯	10	1-25
			783慢干水	15	1-35
醋酸丁酯	50	余量
			异丙醇	15	1-35
∑=	100	100

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种数码喷墨打印水转印膜的制备方法，其特征在于：

第一步、制备水转印膜，a、在纸张一侧的表面上热压覆一层PET膜；b、在PET膜的侧面上涂布一层PVA水溶液形成PVA膜；c、调整纸张和PVA膜的湿度并热压平整纸张，然后在PVA膜的侧面上涂布一层聚氨酯光油形成聚氨酯光油层；d、调整纸张、PVA膜的湿度并热压平整纸张；

第二步、打印图像层，通过电脑将需要转印的图像进行镜面翻转，通过喷墨打印将翻转后的图像打印至所述聚氨酯光油层上。

2.根据权利要求1所述的一种数码喷墨打印水转印膜的制备方法，其特征在于：所述步骤b中PVA水溶液的涂布通过单螺杆泵或者熔体泵输送，并用精密模头流延涂布至PET膜的侧面上。

3.根据权利要求1所述的一种数码喷墨打印水转印膜的制备方法，其特征在于：所述步骤c中，通过湿度调整槽将纸张和PVA膜的含水量调节至3%~9%。

4.根据权利要求1所述的一种数码喷墨打印水转印膜的制备方法，其特征在于：所述步骤d中，通过湿度调整槽将纸张和PVA膜的含水量调节至3%~9%。

5.根据权利要求1所述的一种数码喷墨打印水转印膜的制备方法，其特征在于：所述步骤b中PVA水溶液的制备过程如下：向反应釜中加入水，然后依次加入可溶性淀粉、非离子表面活性剂、甘油和PVA-1788；将反应釜的温度慢慢升高至85~100℃，并搅拌至PVA-1788完全溶解，然后将反应釜的温度慢慢降低至80~95℃；另取烧杯并加入水和硼砂，待硼砂完全溶解后加入到反应釜中，并在反应釜中加入消泡剂搅拌0.5~1小时，停止搅拌，保持80~95摄氏度静置，直到反应釜中的气泡完全消掉。

6.一种采用权利要求1~5任一项所述方法制备的数码喷墨打印水转印膜，其特征在于：包括纸张、PET膜、PVA膜以及聚氨酯光油层，所述PET膜热压覆于纸张一侧的表面上，所述PVA膜涂布于PET膜的侧面上，所述聚氨酯光油层涂布于PVA膜的侧面上，所述聚氨酯光油层用于承载油墨层。

7.根据权利要求6所述的一种数码喷墨打印水转印膜，其特征在于：所述聚氨酯光油层的成分包括热塑型聚氨酯树脂、氯醋树脂溶液、醋酸乙酯和异丙醇。

8.根据权利要求6所述的一种数码喷墨打印水转印膜，其特征在于：所述PET膜的厚度为1~30微米，所述PVA膜的厚度为5~30微米，所述聚氨酯光油层的厚度为5~30微米。

9.根据权利要求8所述的一种数码喷墨打印水转印膜，其特征在于：所述PET膜的厚度为1~10微米，所述PVA膜的厚度为10~20微米，所述聚氨酯光油层的厚度为5~15微米。

10.一种采用如权利要求6所述数码喷墨打印水转印膜的水转印方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、分离PVA膜，将打印后的水转印膜上的PVA膜沿PET膜揭开，使PVA膜和PET膜完全分离；

步骤二、活化PVA膜，将PVA膜打印有图像的一面朝上平铺至水槽中，待PVA膜吸水铺展平整后，喷涂活化剂，使PVA膜上的聚氨酯光油及油墨溶解成液体状态；

步骤三、水转印，将需要水转印的工件浸入水槽，使油墨在水压力的作用下转移到工件的表面上；

步骤四、清洗工件，将工件从水槽中取出并洗去工件表面残留的PVA树脂并烘干；

步骤五、喷涂保护层，在工件的表面喷涂保护光油，喷涂完成后进行加热或UV固化；

所述步骤五中的保护光油为UV光油或羟基丙烯酸树脂加异氰酸酯固化剂的双组分光油树脂。

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