CN115820066B - 用于热转印喷墨打印的水性涂层涂料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于热转印喷墨打印的水性涂层涂料,其原料含以下组分:去离子水35~45份;水性吸墨树脂45~55份;消光及吸墨填料5~15份;增稠剂0.3~0.6份;防沉剂0.2~0.3份;润湿剂0.1~0.3份;消泡剂0.1~0.3份;成膜助剂1.0~4.0份;防腐剂0.1~0.3份;抗静电剂1~5份。该涂料为水性体系,用于生产热转印打印材料,涂料涂布在带有离型剂的PET膜上,直接用数码喷绘打印机打印,打印后的画面可使用热转印工艺转印到布料等目标材料上,相较于传统的溶剂型更加安全环保,成本低廉,且涂层墨水吸收性能好,打印不晕渗、不流墨,热转印效果佳,冷撕、热撕均能做到100%转印无墨水残留。
Description
技术领域
本发明涉及喷墨打印涂料技术领域,尤其涉及可用于热转印墨水打印技术,具体涉及一种用于热转印喷墨打印的水性涂层涂料及其制备方法和应用。
背景技术
随着数码喷墨打印技术和热转印技术的迅速发展,出现一种将数码喷墨打印技术与热转印技术相结合的热转印工艺,目前常用的一种热转印工艺是:先用数码喷绘打印机将图案打印在PET离型膜等基材上,然后将热熔粉撒在PET离型膜上,接着将多余的粉末清除干净,然后通过热压的方式将图样转烫到布料等目标材料上。为了使打印在PET离型膜上的墨水不会洇开,目前常用的手段是在生产PET离型膜时在PET基材上涂布一层吸墨涂层,使用带有吸墨涂层的PET离型膜作为打印材料,墨水在打印过程中即被吸墨涂层吸收而避免在材料上晕散。传统型的树脂涂料可以在离型层上较容易的涂布均匀,涂布难度较低,目前为了保证涂料在离型层上的涂布铺展性,主要采用溶剂型涂料,一般采用甲苯、丙酮为溶剂,甲苯、丙酮均为有机溶剂,有一定毒性,且易燃易爆,生产时存在安全隐患,该涂层原料不仅成本高,还因大量使用有机溶剂,生产安全性差,涂层有溶剂残留,不环保,并且涂层涂布时,涂料中的有机溶剂对PET膜上的离型剂会有一定影响,在转印时会出现图样离型不彻底而破坏图样等问题,这极大的影响了热转印技术的应用。而水性涂料表面张力较高,直接在离型层上涂布时铺展性差,需要通过加入合适的润湿剂和其它助剂的配合来解决此问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是,克服以上背景技术中提到的不足和缺陷,针对上述问题提供一种用于热转印喷墨打印的水性涂层涂料,以替代传统热转印材料溶剂型涂层用于生产热转印打印材料生产,且具有安全环保,成本低廉,铺展性好,涂层墨水吸收性能好的优点,用于热转印打印时不晕渗、不流墨,无墨水残留,热转印效果佳,冷撕、热撕均能做到100%转印。涂料涂布在带有离型剂的PET膜上,可以直接用数码喷绘打印机打印,打印后的画面可使用热转印工艺转印到布料等目标材料上,相较于传统的溶剂型更加安全环保。
为解决上述技术问题,本发明提出的技术方案为:
一种用于热转印喷墨打印的水性涂层涂料,按重量份数计,其原料包含以下组分:
去离子水35-45份;
水性吸墨树脂45-55份;
消光及吸墨填料5-15份;
增稠剂0.3-0.6份;
防沉剂0.2-0.3份;
润湿剂0.1-0.3份;
消泡剂0.1-0.3份;
成膜助剂1.0-4.0份;
防腐剂0.1-0.3份;
抗静电剂1-5份。
优选的,所述水性吸墨树脂为水性有机硅改性纯丙合成乳液、水性自交联型丙烯酸合成乳液中的一种或多种的组合;所述水性有机硅改性纯丙合成乳液中有机硅接枝率为10%-20%,含有不饱和键;所述水性有机硅改性纯丙合成乳液是甲基丙烯酸甲酯与丙烯酸丁酯共聚物为主链,用含端乙烯基的硅氧烷低聚物接枝的接枝共聚物;
所述水性自交联型丙烯酸合成乳液为具有核壳结构的自交联丙烯酸乳液,其中含有1-5wt%双丙酮丙烯酰胺功能单体,交联剂为已二酰肼。此处设计思路是从常用丙烯酸乳液中选取一款具有一定墨水吸收性能,并且能耐高温,经过高温热压不变性黏连的乳液,相较于同样具有墨水吸收性能的纯丙乳液,有机硅改性的丙烯酸树脂具有更好的润湿成膜性能,耐高温性能和抗热回粘性能,自交联型丙烯酸乳液通过交联反应,可进一步提升涂膜的耐热性能,可适应高温热压,具有良好的热转印性能。
优选的,所述水性有机硅改性纯丙合成乳液、水性自交联型丙烯酸合成乳液的参数条件如下:乳液的玻璃化温度为5-35℃,固体含量为40-50%,不含有APEO。
优选的,所述消光及吸墨填料为二氧化硅、碳酸钙中一种或多种的组合,所述消泡剂为有机硅类消泡剂;所述润湿剂为有机硅类润湿剂,所述有机硅类润湿剂包括有机氟改性聚硅氧烷RB-811润湿剂;所述抗静电剂为BS-12;所述防沉剂为BLJ-60A,所述增稠剂为碱溶涨型增稠剂和/或聚氨酯缔合型增稠剂;所述成膜助剂为醇酯十二;所述防腐剂为卡松类防腐剂。
优选的,所述的水性涂层涂料按重量份数计,包含以下组分:去离子水40份、水性吸墨树脂43份、消光及吸墨填料10份、增稠剂0.4份、防沉剂0.2份、润湿剂0.2份、消泡剂0.1份、成膜助剂3.0份、防腐剂0.1份、抗静电剂3.0份。
基于总的发明构思,本发明还提供一种用于热转印的水性涂层涂料的制备方法,包括以下步骤:
(1)往去离子水中加入消光及吸墨填料搅拌混合,待分散均匀后加入增稠剂再次搅拌,待罐内物粘度稳定后加入一半消泡剂保持搅拌;
(2)将步骤(1)搅拌后的物料降低搅拌转速,边搅拌边依次加入水性吸墨树脂、成膜助剂、防沉剂、增稠剂、防腐剂、抗静电剂、润湿剂、剩余的消泡剂,得到热转印喷墨打印的水性涂层涂料。
优选的,步骤(1)中所述增稠剂为碱溶涨型增稠剂,所述碱溶涨型增稠剂的添加量为0.15-0.3份;步骤(2)中所述增稠剂为聚氨酯缔合型增稠剂,所述聚氨酯缔合型增稠剂的添加量为0.15-0.3份。
优选的,步骤(1)中所述搅拌混合的具体操作为:利用高速分散机以转速200-350r/min进行搅拌,待消光及吸墨填料完全润湿后,提高搅拌转速至2000-2500r/min,搅拌10-20min混合均匀;所述再次搅拌为保持转速2000-2500r/min,搅拌20-30min,所述加入消泡剂保持搅拌的时间为3-5min;
步骤(2)的具体操作为:降低搅拌转速至600-800r/min,边搅拌边加入吸墨树脂,搅拌时间为10-20min,再加入成膜助剂保持搅拌3-5min;保持搅拌转速不变,依次加入防沉剂、增稠剂,搅拌20-30min,加入防腐剂搅拌均匀,再加入抗静电剂,搅拌5-8min;最后加入润湿剂和消泡剂,保持搅拌5-8min。
基于总的发明构思,本发明还提供一种水性涂层涂料在热转印工艺的应用,将所述水性喷墨打印的涂料涂布在PET离型膜上形成吸墨涂层,然后用数码喷绘打印机将图案打印在涂布有吸墨涂层的PET离型膜上,再通过热转印工艺将图案转印到目标材料上。
优选的,所述水性喷墨打印的涂料的涂布量为2-5g/m2;所述数码喷绘打印机采用的墨水是热转印墨水。
与现有技术相比,本发明的有益效果为:
1、本发明所提供的用于热转印喷墨打印的水性涂层涂料,以水为溶剂,发挥水性吸墨树脂与消光及吸墨填料协同作用,并在增稠剂、防沉剂、润湿剂、消泡剂、成膜助剂、防腐剂、抗静电剂等各种功能助剂的作用下,获得符合热转印喷墨打印所需的涂料。由于该涂料的溶剂为水,无需使用有机溶剂,体系不含有APEO,因此在环保性、生产安全性有较大的优势,且成本低廉。
2、该涂料所采用的吸墨树脂为有机硅改性纯丙合成乳液和水性自交联型丙烯酸合成乳液,使涂层能适用于热转印墨水打印,涂层具有良好的吸墨性、色彩还原性、耐水性及耐候性能,并且树脂具有热塑性,可用于热转印材料使用,相较于同样具有墨水吸收性能的纯丙乳液,有机硅改性的丙烯酸树脂具有更好的润湿成膜性能,耐高温性能和抗热回粘性能,自交联型丙烯酸乳液通过交联反应,可进一步提升涂膜的耐热性能,可适应高温热压,经过高温热压不变性黏连,具有良好的热转印性能;本发明所选择的消光及吸墨填料,能进一步提升涂层的吸墨快干性能和打印均匀性,涂布在透明PET膜上,涂层为半哑光磨砂效果,可防止材料收卷时发生黏连的问题,并且吸墨树脂和消光及吸墨填料共同作用进一步保证了转印时的画面色彩还原、鲜艳;所选择的润湿剂为有机氟改性聚硅氧烷RB-811润湿剂,可有效降低涂料的表面张力;此外,增稠剂、润湿剂和消泡剂的添加能保证涂布成品表观均匀、没有线条、气泡点,防沉剂防止填料沉淀,保证涂料储存稳定性,且PET是塑料膜,容易产生静电,加入抗静电剂防止因静电导致的薄膜打印时解卷粘连或者吸附在打印机上走料不顺畅,预防卡纸的问题,同时,各组分之间相互配合,优化了涂层涂料的涂布后的铺展性。
3、采用了本发明的水性环保涂料生产的热转印喷墨打印材料能达到热转印材料的使用要求,且具有数码喷墨打印画面解析度高的优点,在热转印喷墨打印材料的实际应用中,涂层涂料通过网纹涂布工艺可均匀涂布于带离型剂的PET膜上,生产热转印材料,成品材料用于喷墨打印机打印画面,打印后的画面通过热压的方式转印到布料等目标材料上,转印的画面色彩鲜艳,耐水抗老化,涂层墨水吸收性能好,打印不晕渗、不流墨,热转印效果佳,冷撕、热撕均能做到100%转印无墨水残留,是代替传统溶剂型热印材料的良好选择。
具体实施方式
除非另有定义,下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的,并不是旨在限制本发明的保护范围。
除非另有特别说明,本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
下述实施例中所用的水性有机硅改性纯丙合成乳液,是一款含有不饱和键,用端乙烯基的硅氧烷低聚物接枝改性的甲基丙烯酸甲酯与丙烯酸丁酯的共聚物,有机硅接枝率为10%-20%;所用的水性自交联型丙烯酸合成乳液为具有核壳结构的自交联丙烯酸乳液,其中功能单体为双丙酮丙烯酰胺(DAAM),含量为1-5%,交联剂为已二酰肼(ADH)。
实施例1:
一种用于热转印的水性喷墨打印的涂料,包含以下重量份的成分:去离子水40份、水性吸墨树脂(水性自交联型丙烯酸合成乳液)43份、消光及吸墨填料(二氧化硅)10份、增稠剂(碱溶涨型增稠剂0.2份,聚氨酯缔合型增稠剂0.2份)0.4份、防沉剂(BLJ-60A)0.2份、润湿剂(有机氟改性聚硅氧烷润湿剂RB-811)0.2份、消泡剂0.1份(有机硅类消泡剂)、成膜助剂(醇酯十二)3.0份、防腐剂(卡松类防腐剂)0.1份、抗静电剂(BS-12)3.0份。
实施例2:
一种用于热转印的水性喷墨打印的涂料,包含以下重量份的成分:去离子水40份、水性吸墨树脂(水性有机硅改性纯丙合成乳液15份,水性自交联型丙烯酸合成乳液25份)40份、消光及吸墨填料(二氧化硅8份,碳酸钙4份)12份、增稠剂(碱溶涨型增稠剂0.2份,聚氨酯缔合型增稠剂0.2份)0.4份、防沉剂(BLJ-60A)0.3份,润湿剂(有机氟改性聚硅氧烷RB-811润湿剂)0.3份、消泡剂(有机硅类消泡剂)0.3份、成膜助剂(醇酯十二)3.0份、防腐剂(卡松类防腐剂)0.2份、抗静电剂(BS-12)3.5份。
实施例3:
一种用于热转印的水性喷墨打印的涂料,包含以下重量份的成分:去离子水35份、水性吸墨树脂(水性有机硅改性纯丙合成乳液20份,水性自交联型丙烯酸合成乳液25份)45份、消光及吸墨填料(二氧化硅5份,碳酸钙5份)10份、增稠剂(碱溶涨型增稠剂0.2份,聚氨酯缔合型增稠剂0.2份)0.4份、防沉剂(BLJ-60A)0.2份,润湿剂(有机氟改性聚硅氧烷RB-811润湿剂)0.2份、消泡剂(有机硅类消泡剂)0.1份、成膜助剂(醇酯十二)4.0份、防腐剂(卡松类防腐剂)0.1份、抗静电剂(BS-12)5.0份。
实施例4:
一种用于热转印喷墨打印的水性涂层涂料的制备方法:包含以下步骤:①首先在生产罐加入去离子水,然后缓慢加入消光吸墨填料,再开启高速分散机,以转速300r/min进行搅拌,待消光吸墨填料完全润湿后,提高搅拌转速至2000r/min,搅拌15min,待填料分散均匀后,缓慢加入增稠剂(碱溶涨型增稠剂)0.2份,搅拌25min,待罐内物粘度稳定后,再加入消泡剂(有机硅氧烷乳液消泡剂)0.1份,保持搅拌3分钟;②降低搅拌转速至600r/min,边搅拌边加入吸墨树脂,搅拌时间约15min,再加入成膜助剂保持搅拌3min;③保持搅拌转速不变,依次加入防沉剂、增稠剂(聚氨酯缔合型增稠剂)0.2份,搅拌30min,④加入防腐剂搅拌均匀,再缓慢加入抗静电剂,搅拌5min;⑤最后加入润湿剂和消泡剂(SR-510聚醚改性聚二甲基硅氧烷)0.1份,保持搅拌5min;⑥检测、过滤、包装。制得的水性涂层涂料性能参数如表1所示。
表1:热转印喷墨打印的水性涂层涂料物性参数表
对比例1:
一种用于热转印的水性喷墨打印的涂料,对比例配方包含以下重量份的成分:去离子水40份、水性吸墨树脂(纯丙乳液,甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸三元共聚乳液,Tg值24.9℃,固含量45%)43份、消光及吸墨填料(二氧化硅)10份、增稠剂(碱溶涨型增稠剂0.2份,聚氨酯缔合型增稠剂0.2份)0.4份、防沉剂(BLJ-60A)0.2份、润湿剂(有机氟改性聚硅氧烷润湿剂RB-811)0.2份、消泡剂0.1份(有机硅类消泡剂)、成膜助剂(醇酯十二)3.0份、防腐剂(卡松类防腐剂)0.1份、抗静电剂(BS-12)3.0份。
上述对比例与实施例1的区别,在于选用的吸墨树脂类型不同。
对比例2:
一种用于热转印的水性喷墨打印的涂料,包含以下重量份的成分:去离子水40份、水性吸墨树脂(水性自交联型丙烯酸合成乳液)43份、消光及吸墨填料(二氧化硅)10份、增稠剂(碱溶涨型增稠剂0.2份,聚氨酯缔合型增稠剂0.2份)0.4份、防沉剂(BLJ-60A)0.2份、润湿剂(炔二醇润湿剂)0.2份、消泡剂0.1份(有机硅类消泡剂)、成膜助剂(醇酯十二)3.0份、防腐剂(卡松类防腐剂)0.1份、抗静电剂(BS-12)3.0份。
上述对比例与实施例1的区别在于加入的润湿剂种类不同
对比例3:
一种用于热转印的水性喷墨打印的涂料,包含以下重量份的成分:去离子水43份、水性吸墨树脂(水性自交联型丙烯酸合成乳液)43份、消光及吸墨填料(二氧化硅)10份、增稠剂(碱溶涨型增稠剂0.2份,聚氨酯缔合型增稠剂0.2份)0.4份、防沉剂(BLJ-60A)0.2份、润湿剂(有机氟改性聚硅氧烷润湿剂RB-811)0.2份、消泡剂0.1份(有机硅类消泡剂)、成膜助剂(醇酯十二)3.0份、防腐剂(卡松类防腐剂)0.1份。
上述对比例与实施例1的区别在于未加入抗静电剂。
将实施例1、实施例2、实施例3配方按照实施例4工艺制得的热转印喷墨打印的水性涂层涂料和对比例1、对比例2、对比例3按照实施例4工艺制得的涂料,用10#线棒涂布在带有硅油离型层的PET透明膜上,置于80度烘箱中,烘烤30-60s,待完全干燥即得到热转印膜手工涂样,对样进行测试,得到测试结果如表2所示:
表2:手工涂样的部分实施例与对比例热转印喷墨打印的热转印膜性能
说明:
抗静电性测试方法:
测试环境设定:温度:10℃,湿度:30%,将测试样张及打印机放置于测试环境24h,然后进行打印测试,取10张热转印膜进行连续打印,观察走纸是否顺畅、是否有黏连情况。
对比例2由于涂布性能不合格,无法得到涂膜完整的热转印膜,无法进行其他打印性能测试数据。
实施例5:
一种用于热转印喷墨打印的水性涂层涂料的应用:
将实施例1、实施例2、实施例3配方按照实施例4工艺制得的热转印喷墨打印的水性涂层涂料,使用网纹辊涂布的方式,涂布于75μm透明PET离型薄膜上,涂布烘道温度设定为80-120℃,涂布机速为100m/min,涂布干胶克重4±1g/m2,干胶厚度8±3μm,烘干收卷后得到热转印膜,对该工艺生产的热转印膜进行测试,使用国产喷墨打印机及国产天威热转印墨水打印,热转印温度130-160℃,热压时间8-15s,测试结果如表3所示:
表3:部分实施例与对比例热转印喷墨打印的热转印膜性能
本发明的涂料可用喷墨打印机打印画面,转印的画面色彩鲜艳,表观优秀,光泽度好,吸墨性好,冷撕、热撕热转印转移率均可达到100%。
Claims (7)
1.一种用于热转印喷墨打印的水性涂层涂料,其特征在于,按重量份数计,其原料包含以下组分:
去离子水35-45份;
水性吸墨树脂45-55份;
消光及吸墨填料5-15份,所述消光及吸墨填料包括二氧化硅、碳酸钙中一种或多种的组合;
增稠剂0.3-0.6份;
防沉剂0.2-0.3份;
润湿剂0.1-0.3份,所述润湿剂包括有机硅类润湿剂,所述有机硅类润湿剂包括有机氟改性聚硅氧烷RB-811润湿剂;
消泡剂0.1-0.3份;
成膜助剂1.0-4.0份;
防腐剂0.1-0.3份;
抗静电剂1-5份;
所述水性吸墨树脂为水性有机硅改性纯丙合成乳液、水性自交联型丙烯酸合成乳液中的一种或多种的组合;所述水性有机硅改性纯丙合成乳液中有机硅接枝率为10%-20%,含有不饱和键;所述水性有机硅改性纯丙合成乳液是以甲基丙烯酸甲酯与丙烯酸丁酯共聚物为主链,用含端乙烯基的硅氧烷低聚物接枝的接枝共聚物;所述水性自交联型丙烯酸合成乳液为具有核壳结构的自交联丙烯酸乳液,其中含有1-5wt%双丙酮丙烯酰胺功能单体,交联剂为已二酰肼;所述水性有机硅改性纯丙合成乳液、水性自交联型丙烯酸合成乳液的参数条件如下:乳液的玻璃化温度为5-35℃,固体含量为40-50%,不含有APEO。
2.根据权利要求1所述的水性涂层涂料,其特征在于,所述消泡剂包括有机硅类消泡剂;所述抗静电剂包括BS-12;所述防沉剂包括BLJ-60A,所述增稠剂包括碱溶涨型增稠剂和/或聚氨酯缔合型增稠剂;所述成膜助剂包括醇酯十二;所述防腐剂包括卡松类防腐剂。
3.一种如权利要求1-2中任意一项所述的用于热转印喷墨打印的水性涂层涂料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)往去离子水中加入消光及吸墨填料搅拌混合,待分散均匀后加入增稠剂再次搅拌,待罐内物粘度稳定后加入一半消泡剂保持搅拌;
(2)将步骤(1)搅拌后的物料降低搅拌转速,边搅拌边依次加入水性吸墨树脂、成膜助剂、防沉剂、增稠剂、防腐剂、抗静电剂、润湿剂、剩余的消泡剂,得到热转印喷墨打印的水性涂层涂料。
4.根据权利要求3所述的制备方法,其特征在于,步骤(1)中所述增稠剂为碱溶涨型增稠剂,所述碱溶涨型增稠剂的添加量为0.15-0.3份;步骤(2)中所述增稠剂为聚氨酯缔合型增稠剂,所述聚氨酯缔合型增稠剂的添加量为0.15-0.3份。
5.根据权利要求3所述的制备方法,其特征在于,步骤(1)中所述搅拌混合的具体操作为:利用高速分散机以转速200-350r/min进行搅拌,待消光及吸墨填料完全润湿后,提高搅拌转速至2000-2500r/min,搅拌10-20min混合均匀;所述再次搅拌为保持转速2000-2500r/min,搅拌20-30min,加入消泡剂保持搅拌的时间为3-5min;
步骤(2)的具体操作为:降低搅拌转速至600-800r/min,边搅拌边加入吸墨树脂,搅拌时间为10-20min,再加入成膜助剂保持搅拌3-5min;保持搅拌转速不变,依次加入防沉剂、增稠剂,搅拌20-30min,加入防腐剂搅拌均匀,再加入抗静电剂,搅拌5-8min;最后加入润湿剂和消泡剂,保持搅拌5-8min。
6.一种如权利要求1-2中任意一项所述的水性涂层涂料在热转印工艺的应用,其特征在于,将所述水性涂层涂料涂布在PET离型膜上形成吸墨涂层,然后用数码喷绘打印机将图案打印在涂布有吸墨涂层的PET离型膜再通过热转印工艺将图案转印到目标材料上。
7.根据权利要求6所述的应用,其特征在于,所述水性涂层涂料的涂布量为2-5g/m2;所述数码喷绘打印机采用的墨水是热转印墨水。
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