CN114045068A - 一种多色系手温可逆热变色热转印碳带及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请属于热转印印刷技术领域，具体涉及一种多色系手温可逆热变色碳带及其制备方法。该碳带由三部分构成，从上之下依次为：改性有机硅涂覆的背胶层、中间层，和最下层的离型层，离型层下为由可逆热变色油墨所形成的油墨层。本申请所提供热转印碳带产品，其油墨层表面平整、细腻光滑，应用后承印材质上的字迹不仅变色颜色多且变色灵敏度高、变色可逆性好，耐摩擦性能好，耐汗渍、和耐油脂污染，对于丰富热转印碳带种类，提高相关产品的包装印刷质量具有较好的应用价值。
Description
技术领域
本申请属于热转印印刷技术领域，具体涉及一种多色系手温可逆热变色碳带及其制备方法。
背景技术
现有技术中，市面通常使用的热转印碳带转印后其字迹颜色是固定不变的。因此，实际应用中，客户需要根据预设的字迹颜色挑选相应颜色的碳带进行印刷应用。另一方面，由于产品包装上的图案是静止的，只进行信息记录和展示，不存在与消费者互动，因此实际的消费体验中，消费者不能从产品包装上体会到互动的乐趣。而另一方面，基于颜色防伪的技术需要，提供一种具有颜色变化功能的热转印碳带显然也具有十分重要的技术意义。
研究表明，热致变色颜料目前有不可逆无机变色颜料、可逆无机变色颜料、可逆有机变色颜料、可逆液晶变色颜料等类别。其中无机变色颜料变色原理是颜料分子晶相变化或者失去结晶水从而引起颜色变化，这类材料特点为变色温度灵敏度低，持久性差且大多含有镍、镉等重金属，毒性大，不适宜应用在与皮肤接触的领域。可逆液晶变色颜料变色原理是由液晶分子的螺旋结构随温度变化进行伸长或缩短变化从而实现颜色变化。液晶型变色颜料在所有热变色材料中灵敏度最高，其价格较高，因而应用受限。有机可逆变色颜料变色原理是由电子转移而引起的氧化还原反应致使有机物化学结构发生改变，从而实现颜色转变。实际产品中，有机可逆变色材料通常使用微胶囊技术加工制备而成，这种微胶囊内部由变色染料、显色剂和溶剂三部分组成，外部是一种既不溶解也不熔融的透明外壳，但这种外壳需要避免变色材料被其他化学物质侵蚀，因而使用过程中避免破环这层外壳十分重要。
由于碳带转印后的字迹不可避免需要与人体或其他物体接触，因此，变色碳带开发的难点不仅在于合适的热致变色颜料类型的选择，还在于需要结合碳带应用场景特点，需要兼顾碳带转印后的字迹到耐摩擦、耐汗渍等技术要求。
发明内容
本申请目的在于提供一种多色系手温可逆热变色热转印碳带及其制备方法，从而为相关包装设计和防伪印刷奠定一定技术基础。
本申请所采取的技术方案具体说明如下。
一种多色系手温可逆热变色热转印碳带，由三部分构成，从上之下依次为：改性有机硅涂覆的背胶层，载体PET膜所形成的中间层，和最下层的离型层，离型层下为由可逆热变色油墨所形成的油墨层；
所述可逆热变色油墨，具体制备时，以重量分份数数计，物料组成为：
连结料聚氨酯-丙烯酸酯复合树脂乳液35~55份；
热致变色微胶囊10~30份；
填料云母粉1~3份；
防沉剂0.5~1.5份；
消泡剂0.5~1.5份；
流平剂0.2~0.5份；
水20~40份；
所述热致变色微胶囊具体例如采用金华市利进科技有限公司相关产品；所述微胶囊外壳材质一般为环氧树脂（或者说微胶囊外壳外部包覆有为环氧树脂层）；实际产品中，可采用不同热致变色微胶囊产品进行配比，以丰富颜色类型和适应不同的防伪变温需要；具体例如采用，等比例的黑色变蓝色和蓝色变紫色两种热致变色微胶囊的混合物；
所述黑色变蓝色微胶囊产品，其变色温度临界点为31℃，31℃以下为黑色，高于31℃为蓝色；
所述蓝色变紫色微胶囊产品，其变色临界点温度为35℃，低于35℃颜色为蓝色，高于温度35℃颜色为紫色；
所述聚氨酯-丙烯酸酯复合乳液型号具体例如为AgiSyn 2421，其黏度一般为70-90Pa.s；
所述云母粉，其性能规格要求例如为：平均粒径3µm，弹性模量1505-2134MPa，耐热温度500-600℃，导热率0.41-0.67W.（m.K）；
所述防沉剂，具体例如采用：F02分散剂、德国毕克BYK-420、防沉剂8420等；
所述消泡剂，具体例如采用：赢创SURFYNOL 104PG-50、美国气体化学Dynol 607等；
所述流平剂，具体例如采用：EL-1006氟表面活性剂、埃夫卡 3777、HY 3777等；
所述背胶层，所用改性有机硅具体例如为有机硅改性聚碳酸酯聚氨酯树脂Silok1091R；
所述PET膜，具体例如为厚度4.6µm的日本东丽LUMIRROR X53；
所述离型层，具体配方例如为：1份美国杜邦EVA 40W，15份甲苯，15份丁酮，10份聚乙烯蜡PEW-0251。
所述多色系手温可逆热变色热转印碳带的制备方法，包括如下步骤：
（一）制备背胶层
首先，用甲苯将有机硅改性聚碳酸酯聚氨酯树脂稀释至固含量3%溶液，充分混匀15~20min；
随后，将上述溶液在PET膜上均匀涂布，室温下干燥后待用（或者放置在60℃烘箱中15~20min）；
（二）制备离型层
首先，将离型层相关物料溶解和混合均匀（将15份甲苯、15份丁酮、1份乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）60~70℃下先充分溶解和混合均匀，冷却至室温后再加入10份聚乙烯蜡，再研磨5~6h，激光粒度仪测混合液粒径D50 1.5~1.7µm为最佳，确保充分混合均匀）；
随后，在步骤（一）中所得PET膜的未涂有背胶层的一面，用涂布1.0~1.2µm厚离型层，放入60℃烘箱中干燥20~30min后，取出待用；
（三）制备色浆
首先，将流平剂置于水中，搅拌1~2h，确保充分溶解后作为助剂溶液；
随后，将云母粉、防沉剂、消泡剂加入到上述助剂溶液，充分搅拌2~3h，确保混合均匀（必要时，可配合研磨工艺进行研磨处理）；
最后，在上述混合均匀的液体体系中加入热致变色微胶囊，搅拌1~2h，混合均匀后作为色浆备用；
（四）制备油墨
将步骤（三）中所得色浆加入到聚氨酯-丙烯酸酯复合树脂乳液中，室温下搅拌2~3h，确保混合均匀后，所得即为制备油墨层所用油墨；
（五）制备碳带
按照现有技术，将步骤（四）中所得油墨均匀涂布在步骤（二）中所得PET膜中带有离型层的上面，油墨层厚度为1.0~1.2µm，室温下干燥后所得即为可逆热变色热转印碳带。
本申请中，基于印刷包装图案与消费者互动需要、以及基于防伪印刷需要，发明人开发设计了新的热转印碳带用可逆热变色油墨，该油墨变温温度较低，依赖于体温即可实现快速变色，具有耐化学性好、变色灵敏度高、复色时间短等技术优点，对于增加包装印刷品与消费者的趣味性、提高产品的防伪性具有较好的技术意义。另一方面，结合热转印后的字迹需具有耐摩擦、耐手汗的技术要求，发明人对于油墨配方进行了优化设计，确保转印后字迹具有优异的耐摩擦、耐手汗特性。
初步检测及应用效果表明，本申请所提供热转印碳带产品，其油墨层表面平整、细腻光滑，应用后承印材质上的字迹不仅变色颜色多且变色灵敏度高、变色可逆性好，耐摩擦性能好，耐汗渍、和耐油脂污染，对于丰富热转印碳带种类，提高相关产品的包装印刷质量具有较好的应用价值。
具体实施方式
下面结合实施例对本申请做进一步的解释说明。在介绍具体实施例前，就下述实施例中部分实验物料情况简要介绍说明如下。
聚氨酯-丙烯酸酯复合乳液AgiSyn 2421，帝斯曼公司产品，其黏度性能70-90Pa.s；
热致变色微胶囊，金华市利进科技实力公司产品，其产品评价粒径为3~5µm，微胶囊外壳外部包覆有环氧树脂层；
云母粉，深圳市广鑫源化工有限公司产品，产品平均粒经为3µm；
F02分散剂，购自广东启辰新材料科技有限公司；
Dynol 607炔二醇型非离子表面活性剂，美国气体化学公司产品；
EL-1006氟表面活性剂，购自东菀市易立安化工科技有限公司；
有机硅改性聚碳酸酯聚氨酯树脂Silok1091R，济宁棠邑化工有限公司产品；
甲苯，购自浙江润东新材料有限公司，纯度99.86%；
丁酮，南京润升石化有限公司产品；
汗渍测定项目用人工汗液购自深圳市江承仪器公司；
耐酒精及耐汗渍测定项目采用339耐磨耗试验机（上海高致精密仪器有限公司产品）进行测定。
实施例1
本实施例所提供的多色系手温可逆热变色热转印碳带，由三部分构成，从上之下依次为：改性有机硅涂覆的背胶层，载体PET膜所形成的中间层，和最下层的离型层，离型层下为由可逆热变色油墨所形成的油墨层；
所述可逆热变色油墨，具体制备时，以重量分份数数计，物料组成为：
聚氨酯-丙烯酸酯复合树脂乳液30份；
热致变色微胶囊20份（质量比，黑变蓝：蓝变紫=1:1）；
填料云母粉1份；
防沉剂F02分散剂0.5份；
消泡剂SP-20炔二醇型非离子表面活性剂0.6份；
流平剂EL-1006氟表面活性剂0.8份；
水25份。
具体制备时，包括如下步骤：
（一）制备背胶层
首先，用甲苯将有机硅改性聚碳酸酯聚氨酯树脂稀释至固含量3%溶液，混匀20min；
随后，用玻璃棒在PET膜上方均匀涂布，室温下干燥后待用。
（二）制备离型层
首先，向15份甲苯、15份丁酮中加入1份乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA），65℃下充分溶解，冷却至室温后再加入10份聚乙烯蜡，再加入60~70份玻璃珠以便充分研磨，研磨时间6h；激光粒度仪测混合液粒径D50 1.58µm；
随后，在步骤（一）中所得PET膜的未涂有背胶层的一面，用丝棒涂布1.1µm厚离型层，放入60℃烘箱中干燥25min，取出待用。
（三）制备色浆
首先，将流平剂置于水中，搅拌1h，确保充分溶解后作为助剂溶液；
随后，将云母粉、防沉剂、消泡剂加入到上述助剂溶液，搅拌并研磨2h，确保混合均匀（研磨后测其粒径D50 1.6µm左右）；
最后，在上述混合均匀的液体体系中加入热致变色微胶囊，搅拌1h，混合均匀后作为色浆备用。
（四）制备油墨
将步骤（三）中所得色浆加入到聚氨酯-丙烯酸酯复合树脂乳液中，室温下搅拌2h，确保混合均匀后（即静置后无分层现象），所得即为制备油墨层所用油墨；
（五）制备碳带
按照现有技术，将步骤（四）中所得油墨用丝棒涂布在步骤（二）中所得PET膜中带有离型层的上面，油墨层厚度为1.1µm，室温下干燥后所得即为可逆热变色热转印碳带。
（六）检测碳带打印后字迹变色性能及耐性
将所制备的碳带用ZEBRA 105SLPlus条码打印机打印PET标签后，以检测评估打印后字迹的变色性能及字迹的耐摩擦、耐汗渍性能指标。
（1）字迹变色性能
字迹变色性能检测方法：
将打印后的标签分别放入设定温度为25℃、28℃、31℃、34℃、37℃的恒温烘箱内，观察和记录字迹颜色由黑色变蓝色临界温度34℃和蓝色变紫色临界温度37℃条件下变色情况；另外，将标签贴在分别设置如下表1所示温度的恒温水浴缸上，同时用CS-420色差仪检测颜色情况。实验过程中，分别做六组对照实验，并求变色温度及平均变色时间作为最终结果值；另外，颜色发生变化后，将标签撕下后自然冷却至室温，再求平均复色时间。
具体变色所需温度、平均变色时间及平均复色时间测定情况下如下表1、表2所示。
表1，黑色变蓝色所需温度、平均变色时间及平均复色时间
表2，黑色变蓝色并最终变紫色所需温度、平均变色时间及平均复色时间
注：由于物料体系不同，产品整体变温情况与热致变色微胶囊产品本身变温性能参数是不一致的。表中“0”表示没有变色。
上述结果表明，本实施例所提供的碳带产品，打印后在PET标签上的字迹变色温度情况为：黑色变蓝色所需温度为大约为33℃左右，变色时间大约为32s，而变色后复色时间大约为38s；蓝色变紫色温度大约为37℃左右，黑色变蓝再变紫色总变色时间为34s左右，复色时间则为39s左右。也即，实际应用中，基于环境温度与人体温度特点，即可较好实现变色和复色，且颜色变化和恢复时间较短，从而有利于进行快速的防伪识别。
（2）耐摩擦性能评估
耐摩擦性能评估时，使用5135 ABRASER耐磨仪进行检测；检测方法为：使用5135ABRASER耐磨仪进行摩擦，用条码等级检测仪Auto-Optic测试条码等级直至等级为C级停止，记录次数，重复6次，计算平均值。
测定结果表明，耐摩擦次数可达50次；表现出较好的耐摩擦效果。
（3）耐汗渍评估
耐汗渍评估时，利用pH=6.5的人工汗液，使用339耐磨耗试验机、负重1000g进行检测。检测方法为：使用DED-004-A耐摩擦试验机、负重1000g进行检测，用条码等级检测仪Auto-Optic测试条码等级直至等级为C级停止，记录次数，重复6次，计算平均值。
测定结果表明，耐手汗次数可达65次，表现出较好的耐汗渍效果。
实施例2
本实施例所提供碳带产品，其制备方法同实施例1，仅就油墨配方调整如下：
聚氨酯-丙烯酸酯复合树脂乳液60份；热致变色微胶囊20份（质量比，黑变蓝：蓝变紫=1:1）；
填料云母粉2份；
防沉剂F02分散剂0.8份；
消泡剂炔二醇型非离子表面活性剂0.6份；
流平剂EL-1006氟表面活性剂0.3份；
水37份。
将本实施例所制备的碳带打印PET标签后，对其打印后字迹的变色性能及字迹的耐摩擦、耐汗渍等性能检测方法同实例一，检测结果如下：
黑色变蓝色温度为33℃，变色时间为36.2s，复色时间40.5s；蓝色变紫色温度为37℃，变色时间为37.7s，复色时间41.6s。耐摩擦次数为240次；耐手汗次数257次。
从上述实施例1、2对比结果可知，聚氨酯-丙烯酸酯复合树脂乳液份数对变色温度的影响较小，但对于变色时间、耐摩擦、耐汗渍等性能指标具有一定影响。为此，参考实施例2中配方（下表中，除去聚氨酯-丙烯酸酯外，其他物料比例与实施例2中物料比例相同），仅调整聚氨酯-丙烯酸酯复合树脂乳液比例，以对相关性能指标进行测定，结果如下表3所示。
表3，聚氨酯-丙烯酸酯复合树脂乳液对碳带打印性能、字迹变色性能及耐性的影响
注：实验过程中，水浴温度为38℃，字迹由蓝变紫色为瞬间变色，由此统计的是两次色变所需总时间。
从上表结果可以看出，过高氨酯-丙烯酸酯复合树脂乳液含量时，尽管耐摩擦、耐汗渍性能有进一步提升，但打印后打印质量是明显降低的，因此，综合而言，氨酯-丙烯酸酯复合树脂乳液最佳使用份数55份，此时，黑色变蓝色温度为33℃，蓝色变紫色温度为37℃，打印后字迹变色时间36.5s，字迹耐摩擦次数215次，字迹耐手汗次数239次。
Claims (6)
1.一种多色系手温可逆热变色热转印碳带，其特征在于，该碳带由三部分构成，从上之下依次为：改性有机硅涂覆的背胶层、中间层，和最下层的离型层，离型层下为由可逆热变色油墨所形成的油墨层；
所述可逆热变色油墨，具体制备时，以重量分份数数计，物料组成为：
聚氨酯-丙烯酸酯复合树脂乳液35~55份；
热致变色微胶囊10~30份；
填料云母粉1~3份；
防沉剂0.5~1.5份；
消泡剂0.5~1.5份；
流平剂0.2~0.5份；
水20~40份。
2.如权利要求1所述多色系手温可逆热变色热转印碳带，其特征在于，所述热致变色微胶囊，采用等比例的黑色变蓝色和蓝色变紫色两种热致变色微胶囊的混合物。
3.如权利要求1所述多色系手温可逆热变色热转印碳带，其特征在于，所述聚氨酯-丙烯酸酯复合乳液型号具体为AgiSyn 2421；
所述云母粉，平均粒径3µm；
所述防沉剂，具体采用：F02分散剂、德国毕克BYK-420或防沉剂8420；
所述消泡剂，具体采用：赢创SURFYNOL 104PG-50或美国气体化学Dynol 607；
所述流平剂，具体采用：EL-1006氟表面活性剂、埃夫卡 3777或HY 3777。
4.如权利要求1所述多色系手温可逆热变色热转印碳带，其特征在于，所述背胶层，涂布有有机硅改性聚碳酸酯聚氨酯树脂Silok1091R；所述PET膜，具体为厚度4.6 µm的日本东丽LUMIRROR X53。
5.如权利要求1所述多色系手温可逆热变色热转印碳带，其特征在于，所述离型层，具体配方为：1份EVA 40W，15份甲苯，15份丁酮，10份聚乙烯蜡PEW-0251。
6.权利要求1~5任一项所述多色系手温可逆热变色热转印碳带的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（一）制备背胶层
将改性有机硅稀释后，均匀涂布在PET膜上，干燥后待用；
（二）制备离型层
将离型层相关物料溶解和混合均匀后，涂布在步骤（一）中所得PET膜的未涂有背胶层的一面，干燥后备用；
（三）制备色浆
首先，将流平剂置于水中，充分溶解后作为助剂溶液；
随后，将云母粉、防沉剂、消泡剂加入到上述助剂溶液，充分搅拌确保混合均匀；
最后，在上述混合均匀的液体体系中加入热致变色微胶囊，混合均匀后作为色浆备用；
（四）制备油墨
将步骤（三）中所得色浆加入到聚氨酯-丙烯酸酯复合树脂乳液中，确保混合均匀后，所得即为制备油墨层所用油墨；
（五）制备碳带
将步骤（四）中所得油墨均匀涂布在步骤（二）中所得PET膜中带有离型层的上面，油墨层厚度为1.0~1.2µm，干燥后所得即为可逆热变色热转印碳带。
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