CN112900145A - 一种超薄热升华转印纸及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及转印纸技术领域，具体涉及一种超薄热升华转印纸及其制备方法。所述超薄热升华转印纸包括原纸层、阻隔层和功能涂层，超薄热升华转印纸的总重不高于32g/m2；所述原纸层含有纸张硬挺剂；所述功能涂层含有生物基粉末。原纸层中纸张硬挺剂与功能涂层中生物基粉末接触，二者之间产生协同作用，增强功能涂层的牢固度。同时优选成膜优良的吸墨材料，无需添加粘性树脂，使功能涂层更易干燥，有利于设计车速提升，适用于不低于700m/min的设计车速进行机内一次成型的高速生产。同时本发明提供的超薄热升华转印纸还具有印花精度高、抗张强度佳、承载墨量大、不易渗透、不易形变、不易断纸等优点。

Description

一种超薄热升华转印纸及其制备方法
技术领域
本发明涉及转印纸技术领域，具体涉及一种超薄热升华转印纸及其制备方法。
背景技术
近年来，随着市场群体对于个性化、高效率化、绿色环保化、图案精度化等具有越来越高的要求，传统的印花技术已难以满足用户需求，以热升华转印纸为依托的数码印花技术受到了广泛关注并逐步快速发展。相对于传统印花技术，数码印花技术具有占地面积小，设备投入低、不受制版和订单量的限制、生产灵活，效率高、以及绿色环保等优点，可在布料、瓷器、金属、塑料等领域上广泛应用。同时，随着数码印花市场的快速增长，打印机技术更新换代加快，市场上主流的设备为普通头的多头打印机，如one pass 12头打印机大大的加快了单位时间内的产能，以EPSON S3200工业头为代表的多头工业打印机也正逐步普及。
随着打印机设备的更新换代和成本因素的考虑，纸张克重由60～80g降低至35～40g。纸张克重的降低导致制备的纸张抗张强度不佳、大墨量下，易打印渗透、起拱，收卷起时起皱或断纸，以及承印色彩不清晰、虚花等一系列问题。CN106494110A发明专利，由于超低克重的转印纸承印墨量小，出现易打印渗透、打印起拱，打印收卷起皱、转移率低而导致色彩还原性下降等问题。CN109367313A发明专利中对于35g热转印纸采用隔离剂改性聚乙烯醇与交联剂改善纸张的打印渗透和起拱问题，但在工业打印机使用时仍存在打印后收卷起皱，易拉断等问题，同时其热升华转印涂料中含有粘性树脂，而国内大部分工厂的造纸机设备机内干燥能力有限，不易干燥，使造纸机无法达到设计车速，产能不满，产生严重的浪费。
因此，需对现有技术进一步改善。
发明内容
有鉴于此，有必要针对上述的问题，提供一种超薄热升华转印纸及其制备方法，降低转印纸重量的同时，可以提高转印纸性能，使其满足造纸机设备的设计车速，更加适用于工业打印机高速生产，有效提高产能。
为实现上述目的，本发明采取以下的技术方案：
第一方面，本发明提供一种超薄热升华转印纸，包括原纸层、阻隔层和功能涂层，超薄热升华转印纸的总重不高于32g/m2；所述原纸层含有纸张硬挺剂；所述功能涂层含有生物基粉末。
进一步的，在上述超薄热升华转印纸中，所述纸张硬挺剂为含有羟基、酰胺基和/或羧基活性基团的双离子型高分子聚合物。
进一步的，在上述超薄热升华转印纸中，所述纸张硬挺剂为甲基丙烯磺酸钠、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、阴离子聚丙烯酰胺、乙二醛聚丙烯酰胺中的一种或多种。
优选的，在上述超薄热升华转印纸中，原纸层中纸张硬挺剂的质量百分含量至少为0.6％。
进一步的，在上述超薄热升华转印纸中，所述原纸层还包括针叶浆、阔叶浆、填料和助剂。
优选的，在上述超薄热升华转印纸中，原纸层中针叶浆的质量百分含量至少为15％。
优选的，在上述超薄热升华转印纸中，按质量份计，原纸层中浆料包括针叶浆20～30份、阔叶浆70～80份、纸张硬挺剂0.8～1.6份、填料12～18份、助剂2～3份。
进一步的，在上述超薄热升华转印纸中，所述阻隔层包括阻隔树脂、填料和助剂。
优选的，在上述超薄热升华转印纸中，按质量份计，阻隔层包括阻隔树脂60～80份、填料20～30份，助剂1～2份。
进一步的，在上述超薄热升华转印纸中，所述阻隔树脂包括端基改性的聚乙烯醇、共聚改性的聚乙烯醇、硅酮结构胶、聚酰胺聚脲树脂、脲醛树脂、烷基烯酮二聚体、苯乙烯马来酸酐共聚物、改性淀粉中的一种或多种；
优选的，在上述超薄热升华转印纸中，所述阻隔树脂为乙酰乙酰基改性的聚乙烯醇或衣康酸改性的聚乙烯醇。
进一步的，在上述超薄热升华转印纸中，所述生物基粉末包括木薯淀粉、氧化淀粉、燕麦原淀粉、酯化淀粉、醚化淀粉、交联淀粉中的一种或多种。
进一步的，在上述超薄热升华转印纸中，所述功能涂层还包括填料、油墨承载材料和助剂。
优选的，在上述超薄热升华转印纸中，按质量份计，所述功能涂层包括生物基粉末20～30份、填料10～20份、油墨承载材料50～70份、助剂1～2份。
进一步的，在上述超薄热升华转印纸中，所述油墨承载材料包括羧甲基纤维素钠、羧甲基淀粉钠、明胶、海藻酸钠、聚丙烯酸钠、聚丙烯酰胺或瓜尔胶中的一种或多种。
优选的，在上述超薄热升华转印纸中，所述油墨承载材料为聚丙烯酰胺和羧甲基淀粉钠的混合物。
进一步的，在上述超薄热升华转印纸中，所述填料包括滑石粉、钛白粉、高岭土、云母、轻质碳酸钙、二氧化硅中的一种或多种。
进一步的，在上述超薄热升华转印纸中，所述助剂包括但不限于杀菌剂、消泡剂、交联剂中的一种或多种。
优选的，在上述超薄热升华转印纸中，所述交联剂包括乙二醛、硫酸铝钾、氯化钙、硼砂、钛酸酯螯合物、氨基树脂、碳酸锆钾、碳酸锆铵、硅烷偶联剂中的一种或多种。
一种超薄热升华转印纸的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：按照上述超薄热升华转印纸组分配制原纸层浆料、阻隔层涂料和功能涂层涂料；
步骤2：将原纸层浆料经过流浆箱、成型网、刮水板及压榨部脱水成型后，经杨克缸修饰得到未施胶的原纸；
步骤3：在高速纸机内以辊式施胶的方式将阻隔层涂料涂覆到步骤2得到的原纸的内表层；
步骤4：在高速纸机内以机内涂布的方式将功能涂层涂料涂布在有阻隔层的原纸的上层；
步骤5：对步骤4得到的产品在高速纸机内进行干燥、压光、收卷；高速纸机外分切、复卷、包装；即得。
进一步的，在超薄热升华转印纸的制备方法中，步骤2中施胶量为1.5～2g/m2。
进一步的，在超薄热升华转印纸的制备方法中，步骤3中功能涂层的涂覆量为3～5g/m2。
进一步的，在超薄热升华转印纸的制备方法中，步骤3中的涂覆方式包括但不限于帘式、气刀、刮刀、棒式、膜转移、浸泡式中的一种或多种。
进一步的，在超薄热升华转印纸的制备方法中，高速纸机的车速为700m/min以上。
本发明的有益效果为：
(一)本发明提供的超薄热升华转印纸，具有印花精度高、抗张强度佳、承载墨量大、不易渗透、不易形变、不易断纸等优点，并且适用于不低于700m/min的设计车速进行机内一次成型的高速生产。
(二)本发明提供的超薄热升华转印纸的原纸层中含有纸张硬挺剂，在高速纸机干燥过程中，硬挺剂与纤维中的羟基形成大量的氢键，进一步的提高纸张抗张强度；同时硬挺剂为小分子物质，易迁移至功能涂层，与功能涂层中生物基粉末接触，硬挺剂中的多种活性基团与生物基粉末的电荷与孔隙形成物理络合，二者之间产生协同作用，使功能涂层附着的更加紧密。
(三)本发明中功能涂层中不需要额外添加粘性树脂增加牢固度，通过硬挺剂和生物基粉末之间物理协同作用即可保证功能涂层的牢固度；同时，无需添加粘性树脂，使功能涂层更易干燥，有利于设计车速提升，进一步增加产能。
(四)本发明中功能涂层中油墨承载材料采用聚丙烯酰胺与羧甲基淀粉钠时，吸墨性能更好，增加涂层的承载墨量，使纸张不易发生形变；聚丙烯酰胺与羧甲基淀粉钠具有较好的成膜特性，无需添加粘性树脂，使功能涂层涂料水分的挥发更快，涂层更易干燥，进一步提升设计车速，增加产能。
附图说明
图1为本发明中超薄热升华转印纸的结构示意图；
图2为实施例1和对比例1制备的转印纸水分挥发速率图；
图3为实施例1和对比例1制备的转印纸的背透性测试对比图；
图4为实施例1和对比例1制备的转印纸的残留性测试对比图；
图5为实施例1和对比例1制备的转印纸的承印性测试对比图；
图6为实施例1和对比例1制备的转印纸的打印性测试对比图；
图7为实施例1和对比例1制备的转印纸的收卷性测试对比图；
图8为实施例1、对比例1和对比例2的转印纸功能涂层附着力测试对图；
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案作进一步清楚、完整地描述。需要说明的是，所描述的实施例仅仅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
如图1所示，一种超薄热升华转印纸，包括原纸层、阻隔层和功能涂层，超薄热升华转印纸的总重不高于32g/m2。
其中原纸层的克重为26g/m2，阻隔层的克重为2g/m2，功能涂层的克重为4g/m2。
其中，按质量份计，原纸层中浆料包括针叶浆25份、阔叶浆75份、纸张硬挺剂1份、填料15份、助剂2份；所述纸张硬挺剂为乙二醛聚丙烯酰胺。
其中，按质量份计，阻隔层包括阻隔树脂60份、填料20份，助剂2份；所述阻隔树脂为衣康酸改性聚乙烯醇与改性淀粉的混合物。
其中，按质量份计，功能涂层包括生物基粉末20份、填料20份、油墨承载材料70份、助剂2份。所述生物基粉末为氧化淀粉；所述油墨承载材料为聚丙烯酰胺与羧甲基淀粉钠的混合物。
其中，原纸层、阻隔层以及功能涂层中填料为高岭土；助剂为杀菌剂、消泡剂和交联剂的混合物。
按照上述原纸层、阻隔层以及功能涂层的组分和配比，采用如下步骤制备超薄热升华转印纸：
步骤1、分别配制原纸层浆料、阻隔层涂料和功能涂层涂料；
步骤2：将原纸层浆料经过流浆箱、成型网、刮水板及压榨部脱水成型后，经杨克缸修饰得到未施胶的原纸；
步骤3：在高速纸机内以辊式施胶的方式将阻隔层涂料涂覆到步骤2得到的原纸的内表层；施胶量为2g/m2。
步骤4：在高速纸机内以机内涂布的方式将功能涂层涂料涂布在有阻隔层的原纸的上层；涂覆量为5g/m2。
步骤5：对步骤4得到的产品在高速纸机内进行干燥、压光、收卷；高速纸机外分切、复卷、包装；高速纸机的车速为700m/min以上；即得。
实施例2
一种超薄热升华转印纸，包括原纸层、阻隔层和功能涂层，超薄热升华转印纸的总重不高于32g/m2。
其中原纸层的克重为26g/m2，阻隔层的克重为1g/m2，功能涂层的克重为4g/m2。
其中，按质量份计，原纸层中浆料包括针叶浆30份、阔叶浆70份、纸张硬挺剂1.6份、填料12份、助剂3份；所述纸张硬挺剂为乙二醛聚丙烯酰胺。
其中，按质量份计，阻隔层包括阻隔树脂80份、填料30份，助剂2份；所述阻隔树脂为衣康酸改性聚乙烯醇与改性淀粉的混合物。
其中，按质量份计，功能涂层包括生物基粉末30份、填料15份、油墨承载材料60份、助剂2份。所述生物基粉末为氧化淀粉；所述油墨承载材料为聚丙烯酰胺与羧甲基淀粉钠的混合物。
其中，原纸层、阻隔层以及功能涂层中填料为高岭土；助剂为杀菌剂、消泡剂和交联剂的混合物。
按照上述原纸层、阻隔层以及功能涂层的组分和配比，采用如下步骤制备超薄热升华转印纸：
步骤1、分别配制原纸层浆料、阻隔层涂料和功能涂层涂料；
步骤2：将原纸层浆料经过流浆箱、成型网、刮水板及压榨部脱水成型后，经杨克缸修饰得到未施胶的原纸；
步骤3：在高速纸机内以辊式施胶的方式将阻隔层涂料涂覆到步骤2得到的原纸的内表层；施胶量为1.5g/m2。
步骤4：在高速纸机内以机内涂布的方式将功能涂层涂料涂布在有阻隔层的原纸的上层；涂覆量为3g/m2。
步骤5：对步骤4得到的产品在高速纸机内进行干燥、压光、收卷；高速纸机外分切、复卷、包装；高速纸机的车速为700m/min以上；即得。
实施例3
一种超薄热升华转印纸，包括原纸层、阻隔层和功能涂层，超薄热升华转印纸的总重不高于32g/m2。
其中原纸层的克重为27g/m2，阻隔层的克重为1g/m2，功能涂层的克重为4g/m2。
其中，按质量份计，原纸层中浆料包括针叶浆29份、阔叶浆72份、纸张硬挺剂1.5份、填料13份、助剂2份；所述纸张硬挺剂为甲基丙烯磺酸钠、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的混合物。
其中，按质量份计，阻隔层包括阻隔树脂80份、填料30份，助剂2份；所述阻隔树脂为乙酰乙酰基改性的聚乙烯醇与改性淀粉的混合物。
其中，按质量份计，功能涂层包括生物基粉末30份、填料15份、油墨承载材料60份、助剂2份。所述生物基粉末为燕麦原淀粉和酯化淀粉的混合物；所述油墨承载材料为聚丙烯酰胺与羧甲基淀粉钠的混合物。
其中，原纸层、阻隔层以及功能涂层中填料为滑石粉；助剂为杀菌剂、消泡剂和交联剂的混合物。
按照上述原纸层、阻隔层以及功能涂层的组分和配比，采用如下步骤制备超薄热升华转印纸：
步骤1、分别配制原纸层浆料、阻隔层涂料和功能涂层涂料；
步骤2：将原纸层浆料经过流浆箱、成型网、刮水板及压榨部脱水成型后，经杨克缸修饰得到未施胶的原纸；
步骤3：在高速纸机内以辊式施胶的方式将阻隔层涂料涂覆到步骤2得到的原纸的内表层；施胶量为1.5g/m2。
步骤4：在高速纸机内以机内涂布的方式将功能涂层涂料涂布在有阻隔层的原纸的上层；涂覆量为3g/m2。
步骤5：对步骤4得到的产品在高速纸机内进行干燥、压光、收卷；高速纸机外分切、复卷、包装；高速纸机的车速为700m/min以上；即得。
对比例1
市售的采用常规羧甲基纤维素钠(CMC)制备的转印纸(广东冠豪高新机内涂35g热升华转印纸)。
对比例2
原纸层中不添加纸张硬挺剂，其余组成、含量及制备方法均与实施例1相同。
实验数据
一、抗张强度、湿变形率、转移率测试
对实施例1～3和对比例1的转印纸进行抗张强度、湿变形、转移率测试。
抗张强度测试方法为GB/T 12914-2018纸和纸板抗张强度的测定-恒速拉伸法；
湿变形率的测试方法为取边长为20cm的正方形纸样，横、纵向各画一条直线，并量取直线的实际长度，平铺于有水的器皿中，放置1.5h后再量取线段的实际长度。湿变形率＝(变形后的长度-原始长度)/原始长度
转移率的测试方法为利用四色台式喷墨打印机，将四色(100％C、100％M、100％Y、100％K)色块图案打印在数码热升华转印纸上，干燥后，利用平板转印机将色块转印到白色100％涤纶布上，转印温度设定200℃，时间为30s。参照《GB/T 18722-2002印刷技术反射密度测量和色度测量在印刷过程控制中的应用》标准中反射密度的测量要求，利用爱色丽528型号的色密度计分别测试转印后布上的四色色块密度，即为转印色密度；分别测试转印后残留在纸上的四色色块的密度，即为残留色密度，对转印纸分别测试四种颜色色块图案的转移率后，取平均值。
转移率(％)＝转印色密度/(转印色密度+残留色密度)×100％
抗张强度、湿变形、转移率测试结果如表1所示。
表1、不同纸张的抗张强度、湿变形率、转移率测试数据
实施例1 实施例2 实施例3 对比例2
抗张强度(kN/m) 3.0 2.7 2.7 2.6
湿变形率 2.4 2.7 2.7 2.8
转移率(％) 85％ 85％ 85％ 78％
由表1可知，与对比例1相比，本发明实施例1中添加纸张硬挺剂有效的改善成品纸张的抗张强度，提升幅度为10％，能更好的适应张力较大的多头工业打印机，不易在打印、收卷阶段断裂。同时，本发明实施例1制备的转印纸具有更低的湿变形率和更高的转移率。
二、干燥速率测试
采用OUAUS奥豪斯卤素水分测定仪测量实施例1及对比例1制备的转印纸的水分挥发速率，水分挥发曲线如图2所示。图2中1为实施例1转印纸水分挥发曲线，2为对比例1转印纸水分挥发曲线。由图2可知，实施例1采用聚丙烯酰胺与羧甲基淀粉钠为油墨承载材料时，具有良好的成膜性，减少了粘性树脂的添加。涂料水分的挥发速率为对比例1中市售常规CMC配方的2倍，涂层更易干燥，在设备同等干燥能力的情况下，车速更快、产能更高，可以满足纸机内速度700m/min以上生产的涂料要求。
三、背透性、残留、承印、打印、收卷测试
将实施例1和对比例1的转印纸分别进行背透性、残留、承印、打印、收卷测试。测试结果分别为图3～7所示。图3～7中a为实施例1的转印纸，b为对比例1的转印纸。由图3～7可知，实施例1制备的转印纸无渗透点，图案承印色泽鲜艳，无渗透虚花，且打印无形变，收卷齐整。
四、功能涂层附着力测试
对实施例1、对比例1以及对比例2的转印纸测试功能涂层的附着力。测试方法为采用3M SCOTCH胶带贴附于纸张的正面，用2kg铁棒压实，静置2min后，撕扯，观察胶带上附粘附涂料颗粒。测试结果如图8所示。图8中a为实施例1制备的转印纸，b为对比例1制备的转印纸，c为对比例2制备的转印纸。由图8可知，与不添加纸张硬挺剂的对比例2相比，实施例1中添加纸张硬挺剂与功能涂层中与生物基粉末形成协同作用，明显增强了涂层的附着力，胶带上无粘附的涂料颗粒。与对比例1市售的采用常规羧甲基纤维素钠(CMC)转印纸相比，实施例1中即使不含有粘性树脂，其涂层的附着力依旧良好，效果更优。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种超薄热升华转印纸，包括原纸层、阻隔层和功能涂层，超薄热升华转印纸的总重不高于32g/m2；其特征在于，所述原纸层含有纸张硬挺剂；所述功能涂层含有生物基粉末。
2.根据权利要求1所述的超薄热升华转印纸，其特征在于，所述纸张硬挺剂为含有羟基、酰胺基和/或羧基活性基团的双离子型高分子聚合物。
3.根据权利要求3所述的超薄热升华转印纸，其特征在于，所述纸张硬挺剂为甲基丙烯磺酸钠、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、阴离子聚丙烯酰胺、乙二醛聚丙烯酰胺中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的超薄热升华转印纸，其特征在于，所述原纸层还包括针叶浆、阔叶浆、填料和助剂。
5.根据权利要求1所述的超薄热升华转印纸，其特征在于，所述阻隔层包括阻隔树脂、填料和助剂；所述阻隔树脂包括端基改性的聚乙烯醇、共聚改性的聚乙烯醇、硅酮结构胶、聚酰胺聚脲树脂、脲醛树脂、烷基烯酮二聚体、苯乙烯马来酸酐共聚物、改性淀粉中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的超薄热升华转印纸，其特征在于，所述生物基粉末包括木薯淀粉、氧化淀粉、燕麦原淀粉、酯化淀粉、醚化淀粉、交联淀粉中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的超薄热升华转印纸，其特征在于，所述功能涂层还包括填料、油墨承载材料和助剂。
8.根据权利要求7所述的超薄热升华转印纸，其特征在于，所述油墨承载材料包括羧甲基纤维素钠、羧甲基淀粉钠、明胶、海藻酸钠、聚丙烯酸钠、聚丙烯酰胺或瓜尔胶中的一种或多种。
9.根据权利要求4～8任意一项所述的超薄热升华转印纸，其特征在于，所述填料包括滑石粉、钛白粉、高岭土、云母、轻质碳酸钙、二氧化硅中的一种或多种；所述助剂包括乙二醛、硫酸铝钾、氯化钙、硼砂、钛酸酯螯合物、氨基树脂、碳酸锆钾、碳酸锆铵、硅烷偶联剂中的一种或多种。
10.一种超薄热升华转印纸的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：按照权利要求1～9任意一项所述超薄热升华转印纸组分配制原纸层浆料、阻隔层涂料和功能涂层涂料；
步骤2：将原纸层浆料经过流浆箱、成型网、刮水板及压榨部脱水成型后，经杨克缸修饰得到未施胶的原纸；
步骤3：在高速纸机内以辊式施胶的方式将阻隔层涂料涂覆到步骤2得到的原纸的内表层；
步骤4：在高速纸机内以机内涂布的方式将功能涂层涂料涂布在有阻隔层的原纸的上层；
步骤5：对步骤4得到的产品在高速纸机内进行干燥、压光、收卷；高速纸机外分切、复卷、包装；即得。
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