CN113502688B - 一种转移印花纸及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及造纸领域，尤其是涉及一种转移印花纸及其制备方法。转移印花纸由纸浆原料经网部成型脱水和烘缸干燥后制得，其特征在于，所述纸浆原料包含如下重量份的原料：废纸再生浆：100～120份；阳离子改性填料：5～10份；所述阳离子改性填料为阳离子改性聚乙烯醇包覆改性得到造纸填料。本申请制得的转移印花纸具有优异的平滑度，同时不易掉毛掉粉，有利于提高转移后图案的清晰度和染料转移率。

Description

一种转移印花纸及其制备方法

技术领域

本发明涉及造纸领域，尤其是涉及一种转移印花纸及其制备方法。

背景技术

转印工艺分为热转印和冷转印，热转印是以热转移印花纸为转印基材，首先在转印纸上印刷所需的染料图案，再将转印纸与布料贴合，并通过施加一定温度和压力，使染料图案升华并转移到布料上，形成完整、鲜艳、层次感强的图案的过程。

热转印工艺简单、省时省力，且转印过程中无需用水，不产生废水、废气等污染，节能环保，因此在个性化服装、杯子、陶瓷等产品的制作中受到广泛应用。

发明人认为由于转移印花纸的平滑度较差，表面存在凹凸不平的结构，导致其在转印时受力不均，致使转印纸上的染料升华率不一致，不利于提高转印质量。

发明内容

为提高转移印花纸表面的平滑度，使转印纸各处的升华率更为均匀，进而提高转印质量，本申请提供一种转移印花纸及其制备方法。

第一方面，本申请提供一种转移印花纸，其由纸浆原料经网部成型脱水和烘缸干燥后制得，其特征在于，所述纸浆原料包含如下重量份的原料：

废纸再生浆：100～120份；

阳离子改性填料：5～10份；

所述阳离子改性填料为阳离子改性聚乙烯醇包覆改性得到造纸填料。

由于转移印花纸的原料是由报纸等回收废纸制得的纤维浆，该类纤维浆经多次碎浆打浆后，部分长纤维受到损伤并形成细小纤维，细小纤维在纸张脱水成型中容易流失，使得其留着率低，造成纸幅表面存在凹凸不平的微孔结构，进而使得转移印花纸各处的升华率不均匀。

本申请中通过在纸浆中添加阳离子改性填料，能够有效地提高纸张表面的平滑度，进而改善其转印性能。其原理可能在于，阳离子改性填料表面包覆的阳离子改性聚乙烯醇分子链上含有阳离子基团，和大量的羟基基团，利用阳离子基团能够与呈负电性的纸浆纤维形成静电吸附作用，而羟基基团能够与纤维表面的极性基团形成牢固的氢键吸附作用，形成空间稳定的体型结构。因此，阳离子改性填料能够填补于纤维之间的孔隙内，且阳离子改性填料能够通过氢键吸附作用与氢键作用同纸张纤维牢固连接，不易流失，从而以提高纸张的平滑度。同时，阳离子改性填料表面包覆的阳离子改性聚乙烯醇能够通过静电吸附作用与氢键作用吸附细小纤维，将细小纤维固着于纸张表面，减少其流失，进一步提高纸张的平滑度。

另外，由于油墨、染料与纸张表面存在张力，纸张在转印过程中其表面的填料与细小纤维容易剥离，致使承印物上的图案不清晰。本申请通过将填料与细小纤维牢固吸附在转印纸表面，能够有效减少转印过程中填料与细小纤维被剥离的现象。

孔隙结构的减少，还能够减少染料油墨向转印纸内部的渗透，降低转印纸上染料和油墨的残留，提高染料升华均匀性的同时，提高染料转移率，进而在承印物上形成清晰均匀且鲜艳的图案。

优选的，所述阳离子改性填料按照如下步骤制得：

S1-1:将聚乙烯醇于加热条件下充分溶解于水溶液中，并调节pH值至碱性，加入强氧化剂，使聚乙烯醇降解，冷却得到降解液；

S1-2:将降解液加热升温至70～90℃，调节pH值至8～9，加入阳离子化试剂，充分混合，冷却至室温，加入浓盐酸，混合均匀并反应1～2h，得到反应液；将反应液与丙酮和无水乙醇的混合溶液混合，过滤烘干得到阳离子改性聚乙烯醇；

S1-3:将阳离子改性聚乙烯醇溶解于水中，制得浓度为5～10％的阳离子改性溶液，再加入阳离子改性聚乙烯醇质量6～8倍的造纸填料，混合均匀，得到阳离子改性填料。

通过采用上述技术方案，在保障填料表面牢固包覆一层阳离子改性聚乙烯醇的同时，能够降低阳离子改性聚乙烯醇的粘度，降低纸幅脱水干燥过程中发生断纸的概率。其原因可能在于，由于聚乙烯醇是一种具有较强粘性的高聚物，其能够通过范德华力或氢键作用与填料产生紧密的粘接，实现填料的改性，促进纸张平滑度的提高。然而，在毛布脱水或烘缸干燥的过程中，纸幅均贴合于毛布表面或烘干表面进行脱水或烘燥时，因聚乙烯醇的添加可能会导致湿纸幅与毛布或烘干表面产生粘连，此时的湿纸幅强度不高，极易断裂，造成产线中断。

因此本申请中通过先对聚乙烯醇进行降解，再接枝阳离子基团，通过降低其聚合度，以降低其粘性，降低其对毛布或烘缸产生粘连的概率，从而降低断纸率。降解后的聚乙烯醇，其分子链变短，但是依然含有大量的羟基基团，依然能够与纤维形成良好的氢键作用，保障填料与纸张的连接强度。

优选的，所述阳离子化试剂采用乙醇胺、二甲胺与二乙胺中的一种。

上述阳离子化试剂均能够与聚乙烯醇发生取代反应，从而将阳离子基团引入聚乙烯醇分子链中，以保障阳离子改性填料与负电纤维的连接作用，减少填料和细小纤维的流失，进而改善转印纸表面的平滑度，最终，提高染料升华的均匀性。

优选的，所述造纸填料采用碳酸钙、滑石粉、二氧化钛和高岭土中的一种或几种。

采用上述填料均能够取得较好的填充作用，增强纸张的强度，提高纸张的平滑度，最终，提高染料升华的均匀性以及染料转移率。

优选的，所述造纸填料的粒度为-300目。

通过采用上述技粒度的填料，有利于促进纸张平滑度的提高。

优选的，所述强氧化剂为过氧化氢，所述过氧化氢与聚乙烯醇的质量比为1:(8～10)。

过氧化氢产生的羟基自由基能够促进聚乙烯醇的降解，降低聚乙烯醇的聚合度和粘性，降低断纸概率。然而，降解过度会导致其粘性不足以牢固吸附在纤维上，填料容易在脱水中流失，从而不利于提高纸张平滑度。因此，适当添加过氧化氢，能够在促进平滑度改善的同时，降低生产中的断纸率。

第二方面，本申请提供一种转移印花纸的制备方法，包括如下步骤：

S2-1:将阳离子改性填料与废纸再生将于高位箱中混合，经网部成型脱水得到湿纸幅；

S2-2:采用蒸汽对湿纸幅表面进行预热，然后对湿纸幅依次进行毛布脱水和烘缸干燥，得到干纸幅，经卷取得到转移印花纸。

通过采用上述技术方案，在毛布脱水前采用蒸汽对湿纸幅进行预热，一方面，能够降低阳离子聚乙烯醇的粘性，促进阳离子聚乙烯醇的流动，使得聚乙烯醇分子间形成交联的网络结构，将细小纤维与填料固定于网络结构中。另外，蒸汽预热能够降低水的粘性，促进纸幅脱水率的提高。

优选的，步骤S2-2的蒸汽预热的操作中，对湿纸幅一侧表面进行蒸汽预热，同时对湿纸幅另一侧表面进行真空抽吸，使蒸汽渗入纸幅中。

通过采用上述技术方案，利用真空抽吸作用，增加蒸汽的渗透效果，对纸幅表面及内部进行充分预热，促进网络结构的形成与脱水率的提高。

综上所述，本申请具有如下有益效果：

1、本申请中采用表面包覆有阳离子改性聚乙烯醇包覆的阳离子改性填料，将其填充并牢固吸附在转印纸表面的孔隙结构中，有效地改善了转印纸表面的平滑度，促进了染料升华率均匀性以及染料转移率的提高，从而有利于在承印物表面形成清晰、鲜艳的图案。

2、本申请中通过将聚乙烯醇降解，再将阳离子基团接枝于聚乙烯醇分子链上，得到阳离子改性聚乙烯醇，其包覆于填料表面，能够在提高纸张平滑度的同时，保障纸张生产的正常进行，降低断纸率。

3、本申请中通过采用蒸汽预热的方式，促进阳离子改性填料表面阳离子改性聚乙烯醇之间交联形成网络结构，促进其粘附牢度的进一步提高，降低转印过程中转印纸掉粉掉毛的现象。

具体实施方式

阳离子改性聚乙烯醇的制备例

制备例1，一种阳离子改性填料，按照如下步骤制备得到：

S1-1:将1㎏聚乙烯醇(聚合度为1750±50)加入9㎏的水溶液中，加热至92℃并搅拌30min，使得聚乙烯醇充分溶解，得到聚乙烯醇溶液，加入10％碳酸钠溶液并调节pH值至9，加入30wt％的过氧化氢共0.33㎏，分三次等量加入，使聚乙烯醇降解，冷却至室温(25℃)得到降解液；

S1-2:将10㎏降解液加热升温至80℃并保温，调节pH值至8，加入0.5㎏的乙醇胺(阳离子化试剂)，搅拌反应4h，冷却至室温，加入36.5％的浓盐酸0.8㎏，混合均匀，保持室温并继续反应1h，得到反应液；将反应液与30㎏丙酮和15㎏的无水乙醇的混合溶液混合，过滤洗涤，于60℃下烘干10h,得到阳离子改性聚乙烯醇；

S1-3:将1㎏阳离子改性聚乙烯醇溶解于11.5㎏水中，制得浓度为8％的阳离子改性溶液，再加入7㎏的碳酸钙(造纸填料)，搅拌0.5h，使阳离子改性溶液充分包裹于造纸填料表面，经过滤得到阳离子改性填料。

其中碳酸钙的粒度为400～500目。

制备例2，一种阳离子改性填料，按照如下步骤制备得到：

S1-1:将1㎏聚乙烯醇加入14㎏的水溶液中，加热至80℃并搅拌60min，使得聚乙烯醇充分溶解，得到聚乙烯醇溶液，加入10％碳酸钠溶液并调节pH值至10，加入30wt％的过氧化氢共0.4㎏，分4次等量加入，使聚乙烯醇降解，冷却至室温(25℃)得到降解液；

S1-2:将10㎏降解液加热升温至70℃并保温，调节pH值至9，加入0.5㎏的乙醇胺(阳离子化试剂)，搅拌反应5h，冷却至室温，加入36.5％的浓盐酸1㎏，混合均匀，保持室温并继续反应1h，得到反应液；将反应液与30㎏丙酮和12㎏的无水乙醇的混合溶液混合，过滤洗涤，于50℃下烘干12h,得到阳离子改性聚乙烯醇；

S1-3:将1㎏阳离子改性聚乙烯醇溶解于19㎏水中，制得浓度为5％的阳离子改性溶液，再加入6㎏的滑石粉(造纸填料)，搅拌1h，使阳离子改性溶液充分包裹于造纸填料表面，经过滤得到阳离子改性填料。

制备例3～4，一种阳离子改性填料，与制备例1的区别在于，步骤S1-2中，阳离子化试剂分别采用二甲胺与二乙胺。

制备例5～6，一种阳离子改性填料，与制备例1的区别在于，步骤S1-3中，造纸填料分别采用二氧化钛和高岭土。

制备例7，一种阳离子改性填料，与制备例1的区别在于，步骤S1-3中，碳酸钙的粒度为200～300目。

制备例8，一种阳离子改性填料，与制备例1的区别在于，步骤S1-1中，加入的30wt％过氧化氢的质量为0.5㎏，即过氧化氢与聚乙烯醇的质量比大致为1:7。

制备例9，一种阳离子改性填料，与制备例1的区别在于，步骤S1-1中，加入的30wt％过氧化氢的质量为0.25㎏，即过氧化氢与聚乙烯醇的质量比大致为1:12。

制备例10，一种阳离子改性填料，与制备例1的区别在于，聚乙烯醇不进行降解，其制备操作步骤如下：

S1-1:向容器中加入环氧氯丙烷0.92㎏(10mol),然后滴加加入0.3㎏(3mol)的三乙胺，并于3h内滴加完毕，升温至60℃，搅拌反应4h,抽滤得到滤饼，滤饼经水洗、干燥后得到醚化剂；

S1-2:将1㎏聚乙烯醇加入9㎏的水溶液中，加热至92℃并搅拌30min，使得聚乙烯醇充分溶解，得到聚乙烯醇溶液；向聚乙烯醇溶液中加入0.5㎏的醚化剂和0.1㎏的氢氧化钠，升温至65℃，搅拌反应3h；反应结束后冷却至室温，再用无水乙醇洗涤、静置沉淀、抽滤、烘干至恒重后得到阳离子改性聚乙烯醇；

S1-3:将1㎏阳离子改性聚乙烯醇溶解于11.5㎏水中，制得浓度为8％的阳离子改性溶液，再加入7㎏的碳酸钙(造纸填料)，搅拌0.5h，使阳离子改性溶液充分包裹于造纸填料表面，经过滤得到阳离子改性填料。

制备例11，一种改性填料，与制备例1的区别在于，聚乙烯醇不进行阳离子改性，其制备步骤如下：

S1-1:将1㎏聚乙烯醇加入9㎏的水溶液中，加热至92℃并搅拌30min，使得聚乙烯醇充分溶解，得到聚乙烯醇溶液，加入10％碳酸钠溶液并调节pH值至9，加入30wt％的过氧化氢共0.33㎏，分三次等量加入，使聚乙烯醇降解，冷却至室温(25℃)得到降解液；

S1-2:向上述降解液中加入7㎏的碳酸钙(造纸填料)，搅拌0.5h，使阳离子改性溶液充分包裹于造纸填料表面，经过滤得到改性填料。

实施例

实施例1，一种转移印花纸，各原料组分的选择如表1所示，且按照如下方法制备得到：

S2-1:采用废报纸为原料，经碎浆、脱墨、过滤操作得到打浆度为40°SR的废纸再生浆，并将制备例1中制得的阳离子改性填料与废纸再生浆于高位箱中混合，经流浆箱布浆于长网纸机的网布上，纸张抄造定量为80g/㎡，再经振荡成型和真空脱水，得到干度为30％的湿纸幅；S2-2:通过蒸汽箱将100℃的蒸汽喷出于湿纸幅上表面进行预热，并使得湿纸幅下表面贴合于真空箱表面，于-0.08MPa的真空度下进行抽吸，使蒸汽从湿纸幅上表面向湿纸幅下表面方向渗透。然后使湿纸幅依次进行毛布真空脱水和烘缸干燥，烘缸温度为80～90℃，烘干后得到干纸幅，经卷取得到转移印花纸。

实施例2～3，一种转移印花纸，与实施例1的区别在于，各原料组分的选择如表1所示。

表1实施例1～3中转移印花纸原料组分的选择及其相应用量(㎏)

实施例4，一种转移印花纸，与实施例1的区别在于，步骤S2-1中，采用制备例2制得的阳离子改性填料。

实施例5，一种转移印花纸，与实施例1的区别在于，步骤S2-1中，采用制备例3制得的阳离子改性填料。

实施例6，一种转移印花纸，与实施例1的区别在于，步骤S2-1中，采用制备例4制得的阳离子改性填料。

实施例7，一种转移印花纸，与实施例1的区别在于，步骤S2-1中，采用制备例5制得的阳离子改性填料。

实施例8，一种转移印花纸，与实施例1的区别在于，步骤S2-1中，采用制备例6制得的阳离子改性填料。

实施例9，一种转移印花纸，与实施例1的区别在于，步骤S2-1中，采用制备例7制得的阳离子改性填料。

实施例10，一种转移印花纸，与实施例1的区别在于，步骤S2-1中，采用制备例8制得的阳离子改性填料。

实施例11，一种转移印花纸，与实施例1的区别在于，步骤S2-1中，采用制备例9制得的阳离子改性填料。

实施例12，一种转移印花纸，与实施例1的区别在于，步骤S2-1中，采用制备例10制得的阳离子改性填料。

实施例13，一种转移印花纸，与实施例1的区别在于，步骤S2-2中不进行蒸汽预热，具体操作如下：

S2-2:使湿纸幅依次进行毛布真空脱水和烘缸干燥，烘缸温度为80～90℃，烘干后得到干纸幅，经卷取得到转移印花纸。

对比例

对比例1，一种转移印花纸，与实施例1的区别在于，原料组分中采用等量制备例11制得的改性填料替代制备例1制得的阳离子改性填料。

对比例2，一种转移印花纸，与实施例1的区别在于，原料组分中采用等量的碳酸钙替代制备例1制得的阳离子改性填料。

对比例3，一种转移印花纸，与实施例1的区别在于，原料组分中不添加阳离子改性填料。

性能检测试验

试验1：转移印花纸表面平滑度测试试样制备：于各实施例与对比例制得的转移印花纸上裁取60mm*60mm的纸样10张作为检测试样。

试验方法：按照GB/T 456-2002《纸和纸板平滑度的测定(别克法)》中的规定进行测试，其原理是将纸放在玻璃板上,施加特定压力产生半真空,从而吸人空气并使空气通过接触表面,测量真空度在规定范围内变化所需的时间(s)。每组试样测量10次，正反面各5次，并取其平均值，测量结果如表2所示。

试验2：转移印花纸表面填料与细小纤维粘附牢度测试试验方法：参照GB/T13217.7-2009中的检测方法，将透明胶带粘贴在转移印花纸正面(光滑面)上，在胶粘带压滚机上往返滚压3次，放置5min，将试样夹在A盘上露头的胶带固定在B盘上，然后A盘以1m/s的速度旋转，揭开胶带。

再用宽20mm的半透明毫米格纸覆盖在胶带上，分别数出半透明毫米格纸覆盖的总格数(A1)和含有填料或细小纤维的格数(A2)，按照(A1-A2)/A1×100％计算得到粘附牢度，每组试样测量5次，并取其平均值，测试结果如表2所示。

表2试验1与试验2测试结果

试验3：转移印花纸生产断纸率测试试验方法：对实施例1、实施例10～13在15天生产过程中的断纸次数进行统计，统计结果如表3所示。

表3转移印花纸生产断纸率测试结果

试验结果分析：

(1)结合实施例1～13和对比例1～3并结合表2可以看出，实施例1～13中采用了表面包覆有阳离子改性聚乙烯醇的填料，而对比例1中的填料表面包覆有聚乙烯醇，对比例1中的填料表面未包覆其他物质，对比例3中未采用填料。最终，相比对比例1～33制得的转移印花纸，实施例1～13制得的转移印花纸具有更为优异的平滑度和粘附牢度，进而有利于提高转印质量，在承印物上形成清晰、鲜艳的图案。

上述现象的原因可能在于，阳离子改性填料具有填充作用，能够填充其转印纸表面凹凸不平的孔隙结构，从而提高其平滑度。同时，造纸填料表面包覆的阳离子改性聚乙烯醇能够通过静电吸附作用与氢键作用与废纸再生浆的纤维形成牢固连接，克服造纸填料易流失，留着率低的问题。另外，造纸填料表面包覆的阳离子改性聚乙烯醇还能够通过静电吸附作用与氢键作用吸附废纸再生浆中的细小纤维，将细小纤维固着于纸张表面，进一步减少孔隙结构，提高纸张的平滑度。

(2)结合实施例1和实施例10～12并结合表2、表3可以看出，相比实施例1，实施例10中的阳离子改性填料表面包覆的阳离子改性聚乙烯醇制备过程中，加入的用于降解聚乙烯醇的过氧化氢较多，而实施例11加入的过氧化氢较少，实施例12中未对聚乙烯醇进行降解，仅接枝了阳离子基团。最终，实施例1中制得的转移印花纸具有优异的平滑度，同时填料与细小纤维的粘附牢度较高，不易掉毛掉粉，且不易发生断纸现象。

上述现象的原因可能在于，经过降解后的聚乙烯醇，其聚合度与粘度下降，生产过程中不易与脱水毛布或烘缸缸面产生粘连，导致断纸。同时，降解后的聚乙烯醇依然具有大量的羟基，能够与纸浆纤维形成氢键吸附，并且其流动性增加，接枝的阳离子基团增加，因此能够保持与纸浆纤维的静电吸附作用，使得阳离子该性填料能够牢固的吸附在纸张孔隙结构内，提高其平滑度且不易掉毛掉粉。

但过度降解会导致其粘性急剧下降，导致填料与细小纤维粘附牢度的急剧下降，造成掉毛掉粉现象以及平滑度的下降。

(3)结合实施例1和实施例13并结合表2可以看出，相比实施例13，实施例1中采用蒸汽预热，有助于提高阳离子改性填料与细小纤维的粘附牢度。其原因可能在于，蒸汽预热有助于降低水和阳离子改性聚乙烯醇的粘度，促进其流动，使得填料表面包覆的阳离子改性聚乙烯醇之间相互交联形成稳定的网络结构，从而进一步提高填料与细小纤维的粘附牢度。

本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (5)

1.一种转移印花纸，由纸浆原料经网部成型脱水和烘缸干燥后制得，其特征在于，所述纸浆原料包含如下重量份的原料：

废纸再生浆：100～120份；

阳离子改性填料：5～10份；

所述阳离子改性填料按照如下步骤制得：

S1-1:将聚乙烯醇于加热条件下充分溶解于水溶液中，并调节pH值至碱性，加入强氧化剂，使聚乙烯醇降解，冷却得到降解液；

S1-2:将降解液加热升温至70～90℃，调节pH值至8～9，加入阳离子化试剂，充分混合，冷却至室温，加入浓盐酸，混合均匀并反应1～2h，得到反应液；将反应液与丙酮和无水乙醇的混合溶液混合，过滤烘干得到阳离子改性聚乙烯醇；

S1-3:将阳离子改性聚乙烯醇溶解于水中，制得浓度为5～10%的阳离子改性溶液，再加入阳离子改性聚乙烯醇质量6～8倍的造纸填料，混合均匀，得到阳离子改性填料；

所述转移印花纸的制备方法包括如下步骤：

S2-1:将阳离子改性填料与废纸再生将于高位箱中混合，经网部成型脱水得到湿纸幅；

S2-2:采用蒸汽对湿纸幅一侧表面进行预热，同时对湿纸幅另一侧表面进行真空抽吸，使蒸汽渗入纸幅中；然后对湿纸幅依次进行毛布脱水和烘缸干燥，得到干纸幅，经卷取得到转移印花纸。

2.根据权利要求1所述的一种转移印花纸，其特征在于，所述阳离子化试剂采用乙醇胺、二甲胺与二乙胺中的一种。

3.根据权利要求1所述的一种转移印花纸，其特征在于，所述造纸填料采用碳酸钙、滑石粉、二氧化钛和高岭土中的一种或几种。

4.根据权利要求3所述的一种转移印花纸，其特征在于，所述造纸填料的粒度为-300目。

5.根据权利要求1所述的一种转移印花纸，其特征在于，所述强氧化剂为过氧化氢，所述过氧化氢与聚乙烯醇的质量比为1:(8～10)。