CN115071302B - 一种耐高温隐形碳带及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及转印材料技术领域，公开了一种耐高温隐形碳带，包括基膜和分别涂于基膜两侧的背涂层和热转印层，所述热转印层自内向外设有离型层和隐形油墨层，所述离型层和隐形油墨层之间设有耐热保护层，所述隐形油墨层包括85％‑90％连接树脂和10％‑15％隐形光谱材料。本发明提供的耐高温隐形碳带可应用于防伪标签上；本发明通过将隐形油墨层和耐热保护层配合，提高了转印后的转印印迹的耐高温性，使其可以应用于高温领域。
Description
技术领域
本发明涉及转印材料技术领域，具体地，涉及一种具有多重防伪功能的耐高温标签及其制备方法。
背景技术
碳带是一种将条码和文字等信息打印于标签上的专用色带。目前常用的碳带为热转印碳带，热转印碳带一般依次包括背涂层、基膜、离型层和隐形油墨层，其中，背涂层与热转印打印机的打印头直接接触，隐形油墨层直接与承印物直接接触，在打印时，打印头会瞬间放热，放出的热量通过背涂层和基膜传送至隐形油墨层，隐形油墨层受热熔化而被热印到承印物上，形成文字和图像等信息。由于碳带的性能不仅影响了打印头的使用寿命，还决定着打印的效果，因此关于如何提升热转印碳带性能的研究也越来越多。公开号为CN101665033A的专利公开了一种防伪条码打印碳带及其制备方法，该条码打印碳带融合了防伪油墨和热转印条码技术，增强了商品的保密性和安全性，但是该防伪条码打印碳带难以耐高温，无法用于高温领域。
发明内容
为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种耐高温隐形碳带。
本发明的另一目的是提供一种耐高温隐形碳带的制备方法。
一种耐高温隐形碳带包括基膜和分别涂于基膜两侧的背涂层和热转印层，所述热转印层自内向外设有离型层和隐形油墨层，所述离型层和隐形油墨层之间设有耐热保护层，所述隐形油墨层包括85％-90％连接树脂和10％-15％隐形光谱材料。
基膜是其它各层的载体，并决定热传导的性能，所述隐形油墨层用于打印并决定碳带的使用特性，所述耐热保护层用于保护转印后的隐形油墨层。
优选地，所述连接树脂包括所述连接树脂包括65％-85％热塑性树脂、15％-35％环氧树脂和环氧树脂潜固化剂。
优选地，所述热塑性树脂包括TPU树脂、聚酰胺树脂、聚酯树脂、石油树脂、EVA树脂中的一种或几种与热塑性有机硅树脂；所述环氧树脂潜固化剂为微粉化双氰胺。
优选地，所述热塑性树脂包括聚酯树脂和热塑性有机硅树脂，所述聚酯树脂和所述热塑性有机硅树脂之间的质量比为(7～9)：(1～3)；所述环氧树脂潜固化剂与环氧树脂的质量比为(6～8)：100。
优选地，所述环氧树脂潜固化剂为微粉化双氰胺，进一步优选地，所述微粉化双氰胺粒径为5微米。微粉化双氰胺释放反应活性与环氧树脂发生固化的温度一般为160℃以上。
优选地，所述保护层包括95-99％耐高温涂料和1-5％含环氧基硅烷偶联剂。
优选地，所述耐高温涂料由耐高温无机材料化合物加工而成，耐热温度为2000℃以上，其应具有极佳的透明性，并且具有隔热的性能。所述耐高温涂料可为北京志盛威华化工有限公司的ZS-322。经研究发现，大部分的耐高温涂料难以与本发明的隐形油墨层之间产生附着，并且柔韧性很差，而型号为ZS-322的耐高温涂不仅与隐形油墨层具有较好的附着，而且具有较好的柔韧性，不会影响碳带收卷。
优选地，所述含环氧基硅烷偶联剂为γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三乙氧基硅烷、2-(3、4环氧环己基)-乙基三乙氧基硅烷、2-(3、4环氧环己基)-乙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基甲基二乙氧基硅烷中的其中一种。
在耐高温涂料中加入含环氧基硅烷偶联剂，不仅可提高耐高温涂料的表干速度，并且由于含环氧基硅烷偶联剂的环氧基团由于具有亲油性而向靠近隐形油墨层的表面迁移，可在耐高温涂料与隐形油墨层的界面之间形成桥接作用，增强了耐高温涂料与隐形油墨层之间的界面作用。而在160℃以上的高温环境下达到环氧树脂潜固化剂的固化温度时，环氧树脂潜固化剂释放反应活性后，含环氧基硅烷偶联剂中的环氧基会与隐形油墨层的环氧树脂和环氧树脂潜固化剂发生一定程度上的接触，从而开环参与环氧树脂的固化，进而在隐形油墨层和耐高温层之间形成化学键。
优选地，所述背涂层为95％-99％的丙烯酸改性有机硅树脂和1％-5％的改性石墨烯形成的涂层。在有机硅改性聚氨酯树脂中加入改性石墨烯可赋予背涂层抗静电、散热性、耐热性等性能，能减少打印头磨损、减少静电产生和加强热传导。
优选地，所述隐形光谱材料为红外上转换荧光粉，所述红外上转换荧光粉的吸收峰值为980nm，为红外上转换绿荧光粉、红外上转换蓝紫荧光粉和红外上转换红荧光粉的其中一种。上述红外上转换荧光粉只在980nm峰值的红外线照射下发出荧光，因此其只在设有980nm红外线的专用设备发出荧光，在普通的红外仪的照射下不会发光。
优选地，所述离型层为99％-99.5％固体丙烯酸树脂和0.5％-1％聚四氟乙烯改性蜡形成的涂层。
优选地，所述基膜为PET薄膜。所述PET薄膜的厚度优选为4-5微米。
一种制备上述的耐高温隐形碳带的方法，包括如下步骤：
S1.在基膜的一面涂布背涂层，干燥后形成背涂层；
S2.在基膜的另一面涂布离型层，干燥后形成离型层；
S3.在离型层表面上涂覆耐热保护层，待表干后，涂覆隐形油墨层，烘干，得到耐高温隐形碳带。
本发明通过在连接树脂中加入环氧树脂潜固化剂，可使连接树脂在热转印后，在高温环境下使用时，达到环氧树脂潜固化剂的固化温度后，环氧树脂潜固化剂释放反应活性使环氧树脂进行后固化，使隐形油墨层具有交联网状结构，从而提高耐热性；同时含环氧基硅烷偶联剂中的环氧基团由于具有亲油性而向靠近隐形油墨层的表面迁移，而隐形油墨层受高温后会发生一定程度的软化，含环氧基硅烷偶联剂中的环氧基会与隐形油墨层的环氧树脂和环氧树脂潜固化剂发生一定程度上的接触，当环氧树脂潜固化剂释放反应活性使环氧树脂进行后固化时，含环氧基硅烷偶联剂的环氧基也会开环从而参与环氧固化的固化反应，进而在隐形油墨层和耐高温层之间形成化学键，不仅加强了隐形油墨层的耐热性，而且耐高温层能更进一步地保护隐形油墨层。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明通过在碳带中加入隐形光谱材料，使碳带转印后的印迹在可见光下不可见，通过专用的识别设备才能显示出信息，可应用于防伪标签上。另外本发明通过将隐形油墨层和耐热保护层配合，提高了转印后的转印印迹的耐高温性，使其可以应用于高温领域，大大拓宽了碳带的应用领域。
附图说明
图1为本发明提供的一种实施方式的耐高温隐形碳带的截面结构示意图；
其中，a为油墨层，b为耐热保护层，c为离型层，d为基膜，e为背涂层。
具体实施方式
为了使本技术领域人员更好理解本发明方案，下面对本发明进行更全面的描述。
下面结合实施例对本发明作进一步详细描述，但本发明的实施方式不限于此。除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。另外，关于本说明书中的“份”、“％”，除非特别说明，分别表示“质量份”、“质量％”。
本发明实施例中选用的原料型号和厂家信息如下：
热塑型有机硅树脂：型号为SH-9611，湖北隆胜四海新材料股份有限公司
聚酯树脂：型号为240，日本东洋纺
环氧树脂：型号为JER1055，日本三菱
耐高温涂料：型号为ZS-322，北京志盛威华化工有限公司
丙烯酸改性有机硅树脂：型号为SH-024，湖北隆胜四海新材料股份有限公司
红外上转换荧光粉：红外上转换绿荧光粉、红外上转换蓝紫荧光粉和红外上转换红荧光粉的其中一种，北京经略防伪科技发展有限公司。
聚四氟乙烯改性蜡：型号9610F，科莱恩
固体丙烯酸酯：型号B-890，帝斯曼
本发明实施例中的改性石墨烯的改性方法包括如下步骤：
将石墨烯粉体制成水性石墨烯浆料后加入乙醇进行超声分散，在80℃搅拌条件下，滴加KH570后反应3h，结束反应，将产物离心分离后干燥，制得改性石墨烯粉末，其中KH570与石墨烯粉体的质量比为0.5:1。
实施例1
基膜：厚度为4.3微米的PET薄膜；
背涂层：将5份改性石墨烯、95份丙烯酸改性硅树脂、1.9份KH550和稀释溶剂乙酸丁酯混合后进行高速分散，分散均匀后涂布于PET基膜上，涂布量为0.3g/m2,常温固化，形成背涂层；
离型层：将99份固体丙烯酸酯溶于乙酸乙酯配成溶液，加入1份聚四氟乙烯改性蜡混合均匀后，涂布于PET基膜的另一面，涂布量为0.6g/m2，干燥后形成离型层；
耐热保护层：将5份3-(2,3-环氧丙氧三甲氧基硅烷)(KH560)与95份耐高温涂料混合均匀后，涂覆于离型层的表面，涂布量为4g/m2，常温表干后形成耐热保护层；
隐形油墨层：将29.75份环氧树脂加入以1:1混合的乙酸乙酯和甲苯进行稀释，加入2.38份微粉化双氰胺进行高速搅拌分散得到混合液，然后将49.5份聚酯树脂加热溶解于以1:1混合的乙酸乙酯和甲苯中，溶解完成后，加入5.5份热塑型有机硅树脂搅拌均匀，冷却至室温后，加入15份红外上转换绿荧光粉和混合液进行高速分散，制成固含为20％的溶液，涂覆于表干后的耐热保护层表面上，涂布量为4.5g/m2，80℃烘干后收卷，得到的耐高温隐形碳带。
实施例2
背涂层：将0.25份改性石墨烯、4.75份丙烯酸改性硅树脂、0.1份KH550和95份除水溶剂混合均匀配成溶液，涂布于PET基膜上，涂布量为0.3g/m2,常温固化，形成背涂层；
离型层：将99.5份固体丙烯酸酯溶于乙酸乙酯配成溶液，加入0.5份聚四氟乙烯改性蜡混合均匀后，涂布于PET基膜的另一面，涂布量为0.6g/m2，干燥后形成离型层；
耐热保护层：将2份3-(2,3-环氧丙氧三甲氧基硅烷)(KH560)与98份耐高温涂料混合均匀后，涂覆于离型层的表面，涂布量为4g/m2，常温表干后形成耐热保护层；
隐形油墨层：将13.5份环氧树脂加入以1:1混合的乙酸乙酯和甲苯进行稀释，加入0.81份微粉化双氰胺进行高速搅拌分散得到混合液，然后将53.5份聚酯树脂加热溶解于以1:1混合的乙酸乙酯和甲苯中，溶解完成后，加入23份热塑型有机硅树脂搅拌均匀，冷却至室温后，加入10份红外上转换绿荧光粉和混合液进行高速分散，制成固含为20％的溶液，涂覆于表干后的耐热保护层表面上，涂布量为4.5g/m2，70℃烘干后收卷，得到耐高温隐形碳带。
实施例3
背涂层：将0.25份改性石墨烯、4.75份丙烯酸改性硅树脂、0.1份KH550和95份除水溶剂混合均匀配成溶液，涂布于PET基膜上，涂布量为0.3g/m2,常温固化，形成背涂层；
离型层：将99.5份固体丙烯酸酯溶于乙酸乙酯配成溶液，加入0.5份聚四氟乙烯改性蜡，涂布于PET基膜的另一面，涂布量为0.6g/m2,干燥后形成离型层；
耐热保护层：将4份3-(2,3-环氧丙氧三甲氧基硅烷)(KH560)与96份耐高温涂料混合均匀后，涂覆于离型层的表面，涂布量为4g/m2，常温表干后形成耐热保护层；
隐形油墨层：将22份环氧树脂加入以1:1混合的乙酸乙酯和甲苯进行稀释，加入2.38份微粉化双氰胺进行高速搅拌分散得到混合液，然后将46.8份聚酯树脂加热溶解于以1:1混合的乙酸乙酯和甲苯中，溶解完成后，加入11.4份热塑型有机硅树脂搅拌均匀，冷却至室温后，加入12份红外上转换绿荧光粉和混合液进行高速分散，制成固含为20％的溶液，涂覆于表干后的耐热保护层表面上，涂布量为4.5g/m2，70℃烘干后收卷，得到的耐高温隐形碳带。
对比例1
与实施例1的不同在于：本对比例无耐热保护层。
对比例2
与实施例1的不同在于：本对比例中的连接树脂不加入环氧树脂潜固化剂。
对比例3
与实施例1的不同在于：本对比例中的耐热保护层不加入KH560。
实施例5
将实施例1-3及对比例1-4中制备得到的耐高温隐形碳带安装于打印机上，并采用该打印机选择合适的打印温度打印在耐高温钢铁吊牌标签底材上，并对打印得到的耐高温标签进行防伪效果、转印效果、耐磨性和耐高温性等性能进行评价，评价结果如表1所示。各评价方法具体如下：
防伪效果：耐高温标签的印迹在普通日光照射下不可见，在专用识别仪器下清晰可见，即为合格。
转印效果：采用专用识别仪器对耐高温标签进行照射，目测印迹情况，印迹清晰可见，即为合格。
耐高温性：将耐高温标签放入高温烘箱内，将高温烘箱升温至350℃，保温12h，保温结束后，冷却至室温，采用专用识别仪器对耐高温钢铁吊牌标签进行检测照射，目测印迹情况，当印迹清晰可见，即为合格；将耐高温钢铁吊牌标签继续放入马弗炉升温至700℃，保温60s，保温结束后，冷却至室温，采用专用识别仪器对耐高温钢铁吊牌标签进行检测照射，目测印迹情况，当印迹清晰可见，即为合格。
耐磨性：采用耐摩擦试验机，施加荷重500g，使用钢丝绒摩擦头对耐高温钢铁吊牌标签进行摩擦，用专用识别仪器照射标签，当耐高温标签表面的字迹开始模糊后结束摩擦，摩擦次数大于100次即为合格。
表1
由表1可知，使用本实施例1-3得到的碳带打印得到的耐高温标签具有良好的防伪性、耐高温性和耐耐磨性。对比例1与实施例1相比，对比例1无耐热保护涂层，隐形油墨层直接暴露于高温环境下，虽然环氧树脂在高温下发生固化，提高了隐形油墨层的耐高温性，但是缺少了耐热保护涂层使其无法承受700℃的高温，耐磨性也下降；对比例2与实施例1相比，对比例2的连接树脂中未加入环氧树脂潜固化剂，环氧树脂无法交联固化，导致隐形油墨层无交联结构，使其耐热性变差，但是由于加入了耐热保护涂层，大大增加了耐热持久性；对比例3与实施例1相比，对比例与实施例1相比，耐热保护涂层上未加入含环氧基硅烷偶联剂，导致耐热保护涂层与隐形油墨层之间的界面无法产生化学键，使耐热保护涂层在700℃超高温的环境下与隐形油墨层之间的附着变差，使耐高温钢铁吊牌标签的耐热性变差。
上述实施例为本发明较佳的实现方案，除此之外，本发明还可以其它方式实现，在不脱离本发明构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种耐高温隐形碳带，包括基膜和分别涂于基膜两侧的背涂层和热转印层，所述热转印层自内向外设有离型层和隐形油墨层，其特征在于，所述离型层和隐形油墨层之间设有耐热保护层，所述隐形油墨层包括85%-90%连接树脂和10%-15%隐形光谱材料；
所述连接树脂包括65%-85%热塑性树脂、15%-35%环氧树脂和环氧树脂潜固化剂；
所述耐热保护层包括95%-98%耐高温涂料和2%-5%含环氧基硅烷偶联剂；
所述热塑性树脂包括聚酯树脂和热塑性有机硅树脂，所述聚酯树脂和所述热塑性有机硅树脂之间的质量比为（7~9）：（1~3）；所述环氧树脂潜固化剂与环氧树脂的质量比为（6~8）：100；
所述背涂层为95%-99%的丙烯酸改性有机硅树脂和1%-5%的改性石墨烯形成的涂层。
2.根据权利要求1所述的耐高温隐形碳带，其特征在于，所述含环氧基硅烷偶联剂为γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三乙氧基硅烷、2-（3、4环氧环己基）-乙基三乙氧基硅烷、2-（3、4环氧环己基）-乙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基甲基二乙氧基硅烷中的其中一种。
3.根据权利要求1所述的耐高温隐形碳带，其特征在于，所述隐形光谱材料为红外上转换荧光粉，所述红外上转换荧光粉的吸收峰值为980nm；所述红外上转换荧光粉为红外上转换绿荧光粉、红外上转换蓝紫荧光粉和红外上转换红荧光粉的其中一种。
4.根据权利要求1所述的耐高温隐形碳带，其特征在于，所述离型层为99%-99.5%固体丙烯酸树脂和0.5%-1%聚四氟乙烯改性蜡形成的涂层。
5.一种制备权利要求1-4任一项所述的耐高温隐形碳带的方法，包括如下步骤：
S1.在基膜的一面涂布背涂层，进行干燥；
S2.在基膜的另一面涂布离型层，进行干燥；
S3.在离型层上涂覆耐热保护层，待表干后，涂覆隐形油墨层，干燥后收卷，得到的耐高温隐形碳带。
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