CN113957747A - 一种热升华转移印花纸及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种热升华转移印花纸，由纸浆浆料经抄造制得，纸浆浆料包含如下质量份的原料：原料纤维：95～115份；改性蛭石粉：8～20份；增稠剂：3～8份；改性蛭石粉按照如下方法制得：S1‑1：将蛭石粉于硅烷偶联剂溶液中充分浸泡，得到硅烷偶联剂表面修饰的蛭石粉；S1‑2：将硅烷偶联剂表面修饰的蛭石粉加入乳化剂溶液中，再加入丙烯酸类单体，得预混液，然后于搅拌条件下，向预混液中滴加引发剂，充分反应得到反应液，经过滤干燥得到改性蛭石粉；所述丙烯酸类单体采用丙烯酸、甲基丙烯酸与甲基丙烯酸羟乙酯中的至少一种，蛭石粉与丙烯酸类单体的质量比为1:(15～20)。本申请制得的热升华转移印花纸可明显提高转印质量。

Description

一种热升华转移印花纸及其制备方法
技术领域
本发明涉及造纸领域，尤其是涉及一种热升华转移印花纸的制备方法。
背景技术
转移印花纸是热转印的媒介材料，在热升华转印工艺中，转印纸承载转印油墨印刷的文字或图案，并在受热、加压条件下将文字、图案转印到转移到承印物上。该印染工艺生产灵活，操作方便，且极为环保，转印过程中不产生废水、废气，节能环保。
转移印花纸通常以废旧报纸等废纸为原料，将其制成再生浆料后再重新抄造。在废纸碎浆、打浆的过程中，由于机械剪切作用，长纤维容易断裂，强度下降，且部分断裂严重的纤维将转变为细小纤维，致使抄造后制得的纸页孔隙率、透气度较高。进而在热升华转印过程中，导致部分升华的油墨渗入纸页的孔隙，部分油墨甚至会透过孔隙向原纸背面扩散，影响转印质量。
发明内容
为减少油墨向转印纸孔隙以及背面的渗透扩散，提高转印质量，本申请提供一种热升华转移印花纸及其制备方法。
第一方面，本申请提供一种热升华转移印花纸，其采用如下技术方案：
一种热升华转移印花纸，由纸浆浆料经网部成型、烘缸干燥与涂布工艺后制得，所述纸浆浆料包含如下质量份的原料：
原料纤维：95～115份；
改性蛭石粉：8～20份；
增稠剂：3～8份；
所述改性蛭石粉按照如下方法制备得到：
S1-1：将蛭石粉于硅烷偶联剂溶液中充分浸泡，得到硅烷偶联剂表面修饰的蛭石粉；
S1-2：将硅烷偶联剂表面修饰的蛭石粉加入乳化剂溶液中，分散均匀后加入丙烯酸类单体，得到预混液，然后于搅拌条件下，向预混液中滴加引发剂，充分反应得到反应液，经过滤干燥得到改性蛭石粉；
所述丙烯酸类单体采用丙烯酸、甲基丙烯酸与甲基丙烯酸羟乙酯中的至少一种，所述蛭石粉与丙烯酸类单体的质量比为1:(15～20)。
通过采用上述技术方案，蛭石粉可填充于纸浆纤维之间，起到抗渗作用，减少油墨的渗透和扩散。进行原位聚合改性后，将亲水性丙烯酸单体接枝于蛭石粉表面，能够进一步提高转印纸对油墨的抗渗作用。其原因可能在于：
利用原位聚合工艺,使丙烯酸类单体在蛭石粉表面或层间聚合，并利用丙烯酸类单体分子中含有的亲水基团，提高蛭石粉的亲水疏油作用，一方面能够改善蛭石的亲水性，促进其在纸浆中的分散，起到填充纤维孔隙的作用，抑制油墨的渗透；另一方面，蛭石受热后能够发生膨胀，在纸页抄造过程中，需要进行高温干燥，在该过程中，蛭石粉层状结构中的水分子受热转化为气体，层间压力增大，致使蛭石粉体积发生膨胀，起到更为突出的填充作用，从而使成型后的纸页孔隙结构更加微小，油墨不易渗透，使油墨尽可能的负载于转印纸涂层上，进而提高转印质量。
优选的，所述丙烯酸类单体采用质量比为1:(2～4)的丙烯酸和甲基丙烯酸羟乙酯。
通过采用上述技术方案，丙烯酸分子与甲基丙烯酸羟乙酯分子上分别含有羧基和羟基等亲水基团，通过原位聚合将其接枝于蛭石粉上，能够有效提高蛭石粉的分散性和亲水疏油效果，从而减少油墨向转印纸孔隙及背面的渗透和扩散，提高转印质量。
另外，改性后的蛭石粉，其表面的聚合物分子链中含有羟基基团，其一方面能够与纤维表面的羟基基团交联；另一方面能够使不同蛭石粉之间形成交联或与纤维表面的羟基交联键合。进而能够提高蛭石粉与纤维以及蛭石粉与蛭石粉间的连接，起到更好的填充作用，不易出现掉毛掉粉的现象，保障转印纸的抗油墨渗透效果。
优选的，所述硅烷偶联剂采用乙烯基三甲氧基硅烷或乙烯基三乙氧基硅烷。
本申请中，于原位聚合前，将硅烷偶联剂修饰、附着于蛭石粉表面，以增加其进行原位聚合的反应位点，提高蛭石粉的改性效果，提高其亲水抗油效果。
优选的，所述蛭石粉的粒径为300～400目。
通过采用上述技术方案，采用上述粒径范围的蛭石粉，其抗油墨渗透效果较好。在纸页成型过程中，其能够填充于纸页纤维的孔隙之间；而在纸页烘干干燥过程中，纤维间的孔隙留有供改性蛭石粉膨胀的空间，从而起到优异的填充和抗渗作用，最终，有利于提高转印质量。
优选的，所述增稠剂为羟乙基纤维素与海藻酸钠中的至少一种。
通过采用上述技术方案，羟乙基纤维素和海藻酸钠溶解于水中后发生溶胀，能够起到增稠效果，从而稳定改性蛭石粉，减少其沉淀，促进其分散。同时，由于其分子中均含有较多的羟基基团，能够吸附连接纸浆纤维，尤其是细小纤维，从而促进细小纤维的留着，减少纸页成型后的纤维间孔隙。最终，抑制油墨的渗透和扩散。
优选的，所述原料纤维由质量比为(80～95):(12～15):(3～5)的再生纸浆、针叶木硫酸盐浆、阳离子黏胶纤维组成。
通过采用上述技术方案，再生纸浆中纤维经多次重复利用，在机械剪切的作用下其长度及强度均有所下降，细小纤维含量多，导致纸页中孔隙率较高，抗渗性与热性较差，容易掉毛掉粉，不利于提高转印质量。本申请中通过加入针叶木硫酸盐浆、阳离子黏胶纤维，能够显著的提高纸页的强度、耐热性，同时，减少掉毛掉粉现象，改善纸页的孔隙率，提高抗油墨渗透作用。
针叶木浆纤维长度较长，强度高、韧性好，将其与再生纸浆混合，有助于提高纸业的强度。黏胶纤维是以天然纤维为原料经湿法纺丝制得，其具有较高的强度、湿模量，耐热性高于木纤维，将其与再生纸浆混合，有助于提高转印纸的耐热性；另外，本申请采用阳离子改性的黏胶纤维，其能够对在水中呈负电性的木纤维，尤其是细小纤维起到良好的吸附作用，从而提高细小纤维的留着率，进而改善纸页的孔隙率，有利于提高转印质量。
第二方面，本申请提供一种热升华转移印花纸的制备方法，其包括如下步骤：
S2-1:将增稠剂与改性蛭石粉于高位箱中加入原料纤维中进行混合，经网部成型、真空脱水后得到湿纸幅；
S2-2:湿纸幅依次进行毛布脱水、一次干燥、涂布、二次干燥和轧光后得到干纸幅，经卷取得到转移印花纸。
通过采用上述技术方案，制备得到的热转印纸，其孔隙率较低，油墨不易渗透进入纸页纤维的孔隙或纸页背面，有效提高油墨的转移率，提高转印质量。
优选的，步骤S2-2中，一次干燥的温度为85～95℃，干燥后纸页水分含量为10～20％；二次干燥温度为150～170℃，干燥后水分含量＜0.5％。
通过采用上述技术方案，一次干燥采用交底的温度，是为了保障纸页的干燥率，便于涂布；二次干燥的温度相对较高，有利于纸页中改性蛭石粉的膨胀，从而将纤维间的孔隙进一步填充堵塞，以抑制油墨的扩散。
综上所述，本申请具有如下有益效果：
1、本申请中，通过采用原位聚合，将亲水性的丙烯酸类单体接枝于蛭石粉层间与表面，得到具有亲水疏油效果的改性蛭石粉；然后使改性蛭石粉填充于纸页纤维之间的孔隙中，从而有效抑制了转印油墨向纸页内部或背面的渗透和扩散，从而有利于提高油墨向承印物的转移率，改善转印质量。
2、本申请中，通过采用丙烯酸和甲基丙烯酸羟乙酯，在提高改性蛭石粉亲水疏油效果的同时，能够增强蛭石粉与纤维之间的连接，减少掉粉掉毛现象，进而促进转印效果的提高。
3、本申请中，通过将涂布后的干燥温度设置为150～170℃，有利于纸页上负载的改性蛭石粉受热膨胀，从而起到更好的抗油墨渗透效果。
具体实施方式
原料和/或中间体的制备例
制备例1，一种改性蛭石粉，按照如下步骤制备得到：
S1-1：将1㎏的蛭石粉与15L质量浓度为2％的乙烯基三乙氧基硅烷(硅烷偶联剂)溶液混合，该硅烷偶联剂溶液的溶剂由质量比为9:1的水和乙醇混合得到；搅拌30min后，过滤得到硅烷偶联剂表面修饰的蛭石粉；
S1-2：将硅烷偶联剂表面修饰的蛭石粉加入3wt％的聚氧乙烯单月桂酸酯的水溶液(乳化剂)中，搅拌10min,分散均匀,然后加入4㎏丙烯酸和12kg甲基丙烯酸羟乙酯，搅拌10min得到预混液，然后于搅拌条件下，向预混液中加入0.8㎏引发剂，升温至75℃并保温，反应3h；得到反应液，降至室温出料，过滤干燥至恒重，得到改性蛭石粉。
其中，蛭石粉的粒径为300～400目。
制备例2，一种改性蛭石粉，按照如下步骤制备得到：
S1-1：将1㎏的蛭石粉与20L质量浓度为3％的乙烯基三甲氧基硅烷(硅烷偶联剂)溶液混合，该硅烷偶联剂溶液的溶剂由质量比为95:5的水和乙醇混合得到；搅拌30min后，过滤得到硅烷偶联剂表面修饰的蛭石粉；
S1-2：将硅烷偶联剂表面修饰的蛭石粉加入5wt％的聚氧乙烯单月桂酸酯的水溶液(乳化剂)中，搅拌10min,分散均匀,然后加入4㎏丙烯酸和16kg甲基丙烯酸羟乙酯，搅拌10min得到预混液，然后于搅拌条件下，向预混液中加入0.6㎏引发剂，升温至80℃并保温，反应4h；得到反应液，降至室温出料，过滤干燥至恒重，得到改性蛭石粉。
制备例3～7，一种改性蛭石粉，与制备例1的区别在于，丙烯酸类单体的选择及其用量如表1所示。
表1、制备例1中丙烯酸类单体的选择及其用量(㎏)
Figure BDA0003317820420000041
实施例
实施例1，一种热升华转移印花纸，各原料组分的选择及其相应用量如表2所示，且按照如下步骤制备得到：
S2-1:将增稠剂与改性蛭石粉于高位箱中加入原料纤维中进行混合，经网部成型、真空脱水后得到湿纸幅；
S2-2:湿纸幅依次进行毛布压榨脱水、一次干燥、涂布、二次干燥和轧光后得到干纸幅，经卷取得到转移印花纸；其中，一次干燥的温度为90±2℃，干燥后纸页湿度为15±1％；二次干燥温度为165±2℃。
实施例2～6，一种热升华转移印花纸，与实施例1的区别在于，各原料组分的选择及其相应用量如表2所示。
表2、实施例2～6中转移印花纸原料的选择及其相应用量(㎏)
Figure BDA0003317820420000051
改性蛭石粉采用制备例1制得的改性蛭石粉；阳离子黏胶纤维获自山东富辉纺织，其平均长度为38mm，纤度为1.33dtex；羟乙基纤维素获自湖北兴恒业，其摩尔取代度(MS)为1.4-2.4；海藻酸钠获自湖北兴恒业，CAS号为9000-71-9。
实施例7，一种热升华转移印花纸，与实施例1的区别在于，改性蛭石粉采用制备例2制得的改性蛭石粉。
实施例8，一种热升华转移印花纸，与实施例1的区别在于，改性蛭石粉采用制备例3制得的改性蛭石粉。
实施例9，一种热升华转移印花纸，与实施例1的区别在于，改性蛭石粉采用制备例4制得的改性蛭石粉。
实施例10，一种热升华转移印花纸，与实施例1的区别在于，改性蛭石粉采用制备例5制得的改性蛭石粉。
实施例11，一种热升华转移印花纸，与实施例1的区别在于，改性蛭石粉采用制备例6制得的改性蛭石粉。
实施例12，一种热升华转移印花纸，与实施例1的区别在于，改性蛭石粉采用制备例7制得的改性蛭石粉。
实施例13，一种热升华转移印花纸，与实施例1的区别在于，二次干燥的温度为155±2℃。
实施例14，一种热升华转移印花纸，与实施例1的区别在于，二次干燥的温度为140±2℃。
实施例15，一种热升华转移印花纸，与实施例1的区别在于，二次干燥的温度为175±2℃。
对比例
对比例1，一种热升华转移印花纸，与实施例1的区别在于，纸浆浆料中采用等量的蛭石粉替代改性蛭石粉。
对比例2，一种热升华转移印花纸，与实施例1的区别在于，纸浆浆料中采用等量和等粒径的碳酸钙替代改性蛭石粉。
对比例3，一种热升华转移印花纸，与实施例1的区别在于，纸浆浆料中不添加增稠剂。
性能检测试验
试验1：转移印花纸转印质量测试
试验方法：(1)采用装有热转印墨水(品红)的打印机预上述制实施例与对比例制得的转移印花纸上打印测试图案，并通过压烫机于220℃下转印至涤纶面料上。
(2)参照GB/T18722-2002《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》中的规定，使用反射密度计，对转印后的转移印花纸背面的光反射密度以及涤纶面料转印面的光反射密度，每组测量5次，取其平均值，测量结果如表3所示。
表3、热升华转移印花纸转印质量测试结果
Figure BDA0003317820420000061
Figure BDA0003317820420000071
试验结果分析：
首先，需要说明的是，反射光密度越高，表示物体表面颜色越深，反射光通量大。故上述转印纸背面光发射密度越小，则一定程度上可表示渗透至转印纸背面的油墨越少；而涤纶面料光发射密度越高，则表明油墨转移率高，转印质量好。
(1)结合实施例1～15和对比例1～3并结合表3可以看出，采用改性蛭石粉能够明显提高转印质量。其原因可能在于，蛭石粉经原位聚合改性后，其形成以蛭石粉颗粒为内核，以亲水性丙烯酸聚合物为外层的核壳结构，从而有效提高蛭石粉在纸浆中的分散性，使其均匀地填充于纸页纤维间的孔隙中。当纸页进行高温烘干时,蛭石粉层间的水分子受热蒸发形成水蒸气，蛭石粉层间间距增大，从而促使蛭石粉膨胀，将纤维间的间隙进一步填充堵塞，起到抗油墨渗透作用。
另外，由于改性蛭石粉表面的丙烯酸聚合物中含有较多的亲水性基团。能够有效提高改性蛭石粉的疏油作用，起到更为优异的抗油墨渗透作用。进而提高转印质量。
(2)结合实施例1和实施例8～12并结合表3可以看出，采用甲基丙烯酸羟乙酯与丙烯酸作为原位聚合的单体，所制得的改性蛭石粉有利于进一步提高转印质量。其原因可能在于，丙烯酸分子中含有羧基基团，其聚合于蛭石粉表面或层间，有利于提高蛭石粉的亲水疏油效果；而甲基丙烯酸羟乙酯中含有羟基基团，羟基基团能够与纤维表面的羟基交联键合，从而起到连接作用，增强改性蛭石粉在纸页上的牢固度，从而减少掉粉掉毛现象的发生，发挥更好的抗油墨渗透作用。
(3)结合实施例1和实施例13～15并结合表3可以看出，涂布后采用150～170℃的温度对纸页进行干燥，有利于保障热升华转移印花纸的转印质量，且低于或超出该温度均无法取得较佳的效果。其原因可能在于，再上述温度范围内，蛭石粉可发生一定的膨胀，起到更好的抗渗作用。但高于该温度，容易使纤维强度破坏，且容易粘缸，造成掉粉掉毛现象，反而增加纸页孔隙率，降低其抗油墨渗透效果，从而不利于提高转印质量。
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 (8)

1.一种热升华转移印花纸，由纸浆浆料经网部成型、烘缸干燥与涂布工艺后制得，其特征在于，所述纸浆浆料包含如下质量份的原料：
原料纤维：95～115份；
改性蛭石粉：8～20份；
增稠剂：3～8份；
所述改性蛭石粉按照如下方法制备得到：
S1-1：将蛭石粉于硅烷偶联剂溶液中充分浸泡，得到硅烷偶联剂表面修饰的蛭石粉；
S1-2：将硅烷偶联剂表面修饰的蛭石粉加入乳化剂溶液中，分散均匀后加入丙烯酸类单体，得到预混液，然后于搅拌条件下，向预混液中滴加引发剂，充分反应得到反应液，经过滤干燥得到改性蛭石粉；
所述丙烯酸类单体采用丙烯酸、甲基丙烯酸与甲基丙烯酸羟乙酯中的至少一种，所述蛭石粉与丙烯酸类单体的质量比为1:(15～20)。
2.根据权利要求1所述的一种热升华转移印花纸，其特征在于，所述丙烯酸类单体采用质量比为1:(2～4)的丙烯酸和甲基丙烯酸羟乙酯。
3.根据权利要求1所述的一种热升华转移印花纸，其特征在于，所述硅烷偶联剂采用乙烯基三甲氧基硅烷或乙烯基三乙氧基硅烷。
4.根据权利要求1所述的一种热升华转移印花纸，其特征在于，所述蛭石粉的粒径为300～400目。
5.根据权利要求1所述的一种热升华转移印花纸，其特征在于，所述增稠剂为羟乙基纤维素与海藻酸钠中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的一种热升华转移印花纸，其特征在于，所述原料纤维由质量比为(80～95):(12～15):(3～5)的再生纸浆、针叶木硫酸盐浆、阳离子黏胶纤维组成。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的一种热升华转移印花纸的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S2-1:将增稠剂与改性蛭石粉于高位箱中加入原料纤维中进行混合，经网部成型、真空脱水后得到湿纸幅；
S2-2:湿纸幅依次进行毛布脱水、一次干燥、涂布、二次干燥和轧光后得到干纸幅，经卷取得到转移印花纸。
8.根据权利要求7所述的一种热升华转移印花纸的制备方法，其特征在于，步骤S2-2中，一次干燥的温度为85～95℃，干燥后纸页水分含量为10～20%；二次干燥温度为150～170℃，干燥后水分含量＜0.5%。
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