一种热转印水性油墨着色剂及其制备方法与流程

1.本发明属于印刷涂料技术领域，具体涉及一种热转印水性油墨着色剂及其制备方法。


背景技术：

2.热转印是图形印刷中的一种形式，是预先将所需要印刷的图层涂布于聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(pbt)、聚萘二甲酸乙二醇酯(pen)、聚乙烯(pe)、聚丙烯(pp)、聚乙烯醇(pva)等基材上制备成热转印色带，通过对色带进行加热及加压的方式将所需要的图案印刷在相应的载体之上的一种印刷工艺。目前，市面常见的热转印色带分为蜡基碳带、蜡基和树脂基混合碳带以及树脂基色带，其中，蜡基色带通常含有高百分比的蜡系原料，价格低廉，主要用于抵挡的纸质基材的打印。混合基色带含有高百分比的树脂成分原料，打印的图文具有高的防刮性和耐腐蚀性，但图文转印效果清晰度稍差；树脂基色带主要转印成分以树脂为原料，可以转印与多种基材之上，转印的图案具有较好的耐刮、耐溶剂性能，同时转印清晰度高，是热转印色带中的高端产品，相应的价格也高于以上两种色带。
3.基于以上三种色带在制备过程中大多采用溶剂型色浆，如丁酮、甲苯、二甲苯、丁酯、乙酸乙酯，因此市面上大多数热转印色带在生产过程中会释放出大量的有机溶剂，对环境造成严重的污染，以及对制备色带和研发色带的人员造成很大的伤害。近年来随着国家对环境保护的越来越重视，在部分行业中已限制可挥发物排放量要求。
4.因此，提出一种热转印水性油墨着色剂及其制备方法以解决现有技术中存在的不足。


技术实现要素：

5.本发明为了解决上述技术问题提供热转印水性油墨着色剂，在制备和使用过程中均不涉及有机溶剂，对人体和环境均无害，适用于热转印膜、热转印色带，具有耐刮、耐溶剂腐蚀等优点。
6.本发明解决上述技术问题的技术方案如下：热转印水性油墨着色剂包括由以下质量份数的原料组成：水性树脂胶粘剂40-80份、超细颗粒料1-50份、颜料10-20份和助剂0.1-2.5份。
7.本发明的原理说明：
8.着色剂中所使用的是水性树脂粘结剂具有好的成膜性能且于基材具有了的附着力，便于着色层中其他超细颗粒料和炭黑的附着，同时该类树脂的玻璃化温度在40-90℃之间，在加热后便于着色层的快速软化与需要转印的基材粘合，并具有较好的耐溶剂、耐刮性能；超细颗粒料的加入便于着色层在转印时的切边性，使转印图案在具有较好的清晰度，而且超细颗粒料的使用能够增加着色层的硬度，提升转印图案的耐刮性；颜料选取无极颗粒颜料，是着色层中主要起到显色作用的组分。另外，着色层中使用的助剂分别有流平剂、分
散剂和消泡剂，其中流平剂能够降低着色剂在涂布过程中的表面张力，及在水分挥发过程中保证膜面平整、光滑、均匀；分散剂主要提升颜料及超细颗粒料在研磨过程中不会发生聚集，便于分散并确保整体粒径趋于平稳；消泡剂的使用是由于水性树脂粘结剂在摇晃和涂布过程中易产生气泡，涂布时会导致涂布不均匀，而使用消泡剂能够显著降低气泡的产生，提升着色层涂布质量的稳定。
9.本发明的有益效果：
10.一、本发明选用水性体系材料制备包含水性高分子材料和无机纳米材料为原料，在制备和使用过程中均不涉及有机溶剂，对人体和环境均无害，是一种新型环保型材料；
11.二、本发明所制备的水性油墨着色剂在涂布时能够制备成单层、两层及多层结构的碳带，能够满足多种使用环境，并且生产方式更为简便；
12.三、本发明所制备的水性油墨着色剂具有良好的转印效果，并且所转印的图案清晰，具有耐刮、耐溶剂腐蚀等优点。
13.在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
14.进一步，所述水性树脂胶粘剂为水性丙烯酸树脂、水性聚氨酯树脂、水性乙烯基吡咯烷酮-乙酸乙烯酯共聚物、水性聚乙烯醇和水性蜡浆中的任意一种或任意两种以上的混合物。
15.有益效果：具有耐候性和耐溶剂性，耐水性优异，保光保色性好。
16.进一步，所述水性丙烯酸树脂中的丙烯酸类树脂的质量含量为10-40％，所述水性聚氨酯树脂中的聚氨酯树脂的质量含量为20-40％，所述水性乙烯基吡咯烷酮-乙酸乙烯酯共聚物中的乙烯基吡咯烷酮与乙酸乙烯酯比值在3:7-7:3，其质量含量为30-50％，所述水性聚乙烯醇的醇解度98-99％，所述水性蜡浆中的水性蜡乳液的质量含量为20-40％。
17.有益效果：在此范围内，能够保证水性树脂胶粘剂体系稳定，便于后期研磨加工。
18.进一步，所述超细颗粒料为二氧化钛胶乳、碳酸钙和滑石粉中的任意一种或任意两种以上的混合物。
19.有益效果：固体颗粒能够提升碳带的转印能力，保证转印图案的切边性和耐刮性。
20.进一步，所述二氧化钛胶乳中的二氧化钛的质量含量为10-30％。
21.有益效果：在此范围内，二氧化钛水胶乳体系稳定。
22.进一步，所述颜料为炭黑。
23.有益效果：来源广，成本低。
24.进一步，所述助剂为流平剂0.1-0.5份、分散剂0.1-1份和消泡剂0.5-1份。
25.有益效果：提升着色剂稳定稳定性，有利后续涂布加工。
26.进一步，所述流平剂为聚醚改性二甲基硅氧烷类，所述分散剂为byk-190，所述消泡剂为聚硅氧烷和憎水颗粒在聚乙二醇中的混合物。
27.有益效果：流平剂能降低涂料与底材之间的表面张力,使着色剂与底材具有良好的润湿性,改善着色剂的流动性；消泡剂降低水溶液的表面张力,防止泡沫形成；分散剂可平均分散无机颜料的固体颗粒，同时防止固体颗粒的沉降和凝聚。
28.本发明为实现上述目的之二提供一种热转印水性油墨着色剂的制备方法，包括以下步骤：
29.s1：取水性粘结剂40-80份搅拌均匀后，再和超细颗粒料取1-50份、炭黑10-20份、
流平剂0.1-0.5份、分散剂0.1-1.0份和消泡剂0.5-1份混合，混合均匀后加入去离子水、乙醇或异丙醇稀释25-40％的溶液，先通过低速搅拌，再高速搅拌至其中的颗粒料完全被水润湿后停止搅拌，得到混合液，备用；
30.s2：将步骤s1的混合液研磨得到水性油墨着色剂。
31.有益效果：采用上述制备方法制备得到的着色剂，材料包含水性高分子材料和无机纳米材料为原料，在制备和使用过程中均不涉及有机溶剂，对人体和环境均无害，是一种新型环保型材料；本发明所制备的水性着色剂在涂布时能够制备成单层、两层及多层结构的碳带，能够满足多种使用环境，生产方式简便；本发明所制备的水性着色剂具有所转印的图案清晰、耐刮、耐溶剂腐蚀等优点。
32.进一步，步骤s1的水性粘结剂搅拌速度为100-300r/min，搅拌时间为15-25min；低速搅拌的搅拌速度为100-150r/min，搅拌时间为15-25min；高速搅拌的搅拌速度为300-500r/min，搅拌时间为15-25min；步骤s2的研磨速度为2000-3000r/min，研磨时间为20-60min。
具体实施方式
33.以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
34.实施例1：
35.本实施例提供一种热转印水性油墨着色剂，包括由以下质量份数的原料组成：水性丙烯酸树脂50份、水性聚氨酯树脂20份、二氧化钛溶液20份、炭黑10份、流平剂0.1份、分散剂0.5份和消泡剂0.8份。
36.制备方法：
37.取质量含量为25％，ph值为7-9的水性聚丙烯酸树脂50份、取质量含量为25％、ph值为6-8的水性环氧树脂20份通过机械搅拌(260r/min，20min)混合均匀后制备成固含量为25％的水性胶粘剂溶液，然后加入二氧化钛的质量含量为20％,粒径3-20nm，ph值为7.5-9.5的二氧化硅水溶液、20份的炭黑、0.1份的聚醚改性二氧化硅氧烷流平剂、0.5份的byk-190分散剂、0.8份的byk-025消泡剂，最后加入8.3份的去离子水，低速搅拌20min，再高速搅拌至所有炭黑颗粒料均被润湿，再通过纳米研磨机(锆珠选用0.3mm-0.5mm)研磨40min，便可得到固含量为30％的水性油墨。
38.将制备好的着色剂涂布在具有背涂层和离型层的pet基材上，并至于105℃烘箱中加热1min，便可得到热转印碳带。
39.实施例2：
40.本实施例提供一种热转印水性油墨着色剂，包括
41.由以下质量份数的原料组成：水性丙烯酸树脂60份、水性聚氨酯树脂10份、二氧化钛溶液20份、炭黑11份、流平剂0.1份、分散剂0.5份和消泡剂0.9份。
42.制备方法：
43.将上述固含量为25％的水性丙烯酸树脂称取60份，固含量为30％水性乙烯基吡咯烷酮-乙酸乙烯酯共聚物称取10份，加入2份去离子水，将两者混合均匀通过机械搅拌设定搅拌速度为260r/min，搅拌20min，则获得固含量为25％的水性胶粘接备用，再加入20份的
固含量为20％的二氧化钛溶液、11份的炭黑、0.1份的聚醚改性二氧化硅氧烷流平剂、0.5份的byk-190分散剂、0.9份的byk-025消泡剂，最后加入10.5份的去离子水，低速搅拌20min，再高速搅拌至所有炭黑颗粒料均被润湿，再通过纳米研磨机(锆珠选用0.3mm-0.5mm)研磨40min，便可得到固含量为30％的水性着色剂。
44.将制备好的着色剂涂布在具有背图层和离型层的pet基材上，并至于105℃烘箱中加热1min，便可得到热转印碳带。
45.实施例3：
46.本实施例提供一种热转印水性油墨着色剂，包括
47.由以下质量份数的原料组成：水性丙烯酸树脂60份、水性聚氨酯树脂10份、水性聚乙烯醇5份、二氧化钛溶液25份、炭黑11份、流平剂0.1份、分散剂0.5份和消泡剂0.9份。
48.制备方法：将上述固含量为25％的水性丙烯酸树脂称取55份，固含量为30％水性聚氨酯树脂称取10份，固含量为30％水性聚乙烯醇称取5份，加入3份去离子水，将两者混合均匀通过机械搅拌设定搅拌速度为260r/min，搅拌20min，则获得固含量为25％的水性胶粘接备用，再加入25份的固含量为20％的二氧化钛溶液、13份的炭黑、0.2份的聚醚改性二氧化硅氧烷流平剂、0.6份的byk-190分散剂、0.8份的byk-025消泡剂，最后加入13.3份的去离子水，低速搅拌20min，再高速搅拌至所有炭黑颗粒料均被润湿，再通过纳米研磨机(锆珠选用0.3mm-0.5mm)研磨40min，便可得到固含量为30％的水性着色剂。
49.将制备好的着色剂涂布在具有背图层和离型层的pet基材上，并至于105℃烘箱中加热1min，便可得到热转印碳带。
50.实施例4：
51.本实施例提供一种热转印水性油墨着色剂，包括
52.由以下质量份数的原料组成：水性丙烯酸树脂45份、水性蜡乳液2份、水性聚乙烯醇13份、碳酸钙2份、滑石粉1份、炭黑11份、流平剂0.4份、分散剂0.8份和消泡剂0.7份。
53.制备方法：将上述固含量为25％的水性丙烯酸树脂称取45份，固含量为35％水性巴西棕榈蜡乳液称取10份，固含量为25％水性聚乙烯醇称取13份，加入0.8份去离子水，将两者混合均匀通过机械搅拌设定搅拌速度为260r/min，搅拌20min，则获得固含量为25％的水性胶粘接备用，再加入2份的碳酸钙、1份的滑石粉、10份的炭黑、0.4份的聚醚改性二氧化硅氧烷流平剂、0.8份的byk-190分散剂、0.7份的byk-025消泡剂，最后加入24.6份的去离子水，低速搅拌20min，再高速搅拌至所有炭黑颗粒料均被润湿，再通过纳米研磨机(锆珠选用0.3mm-0.5mm)研磨40min，便可得到固含量为30％的水性着色剂。
54.将制备好的着色剂涂布在具有背图层和离型层的pet基材上，并至于105℃烘箱中加热1min，便可得到热转印碳带。
55.实施例5：
56.本实施例提供一种热转印水性油墨着色剂，包括
57.由以下质量份数的原料组成：水性乙烯基吡咯烷酮-乙酸乙烯酯共聚物40份、水性蜡乳液15份、二氧化钛溶液30份、滑石粉4份、炭黑16份、流平剂0.3份、分散剂0.7份和消泡剂0.8份。
58.制备方法：将上述固含量为30％的水性乙烯基吡咯烷酮-乙酸乙烯酯共聚物称取40份，固含量为35％水性巴西棕榈蜡乳液称取10份，加入14份去离子水，将两者混合均匀通
过机械搅拌设定搅拌速度为260r/min，搅拌20min，则获得固含量为25％的水性胶粘接备用，再加入25份的固含量为20％的二氧化钛溶液、4份的滑石粉、16份的炭黑、0.3份的聚醚改性二氧化硅氧烷流平剂、0.7份的byk-190分散剂、0.8份的byk-025消泡剂，最后加入29.4份的去离子水，低速搅拌20min，再高速搅拌至所有炭黑颗粒料均被润湿，再通过nm研磨机(锆珠选用0.3mm-0.5mm)研磨40min，便可得到固含量为30％的水性着色剂。
59.将制备好的着色剂涂布在具有背图层和离型层的pet基材上，并至于105℃烘箱中加热1min，便可得到热转印碳带。
60.对比例1：
61.具体配方如下：
62.水性丙烯酸树脂80份、二氧化钛溶液20份、炭黑23份、分散剂0.6份。
63.制备方法：将上述固含量为25％的水性丙烯酸树脂称取80份，再加入20份的固含量为20％的二氧化钛溶液、23份的炭黑、0.6份的byk-190分散剂，最后加入35份的去离子水，低速搅拌20min，在高速搅拌至所有炭黑颗粒料均被润湿，再通过纳米研磨机(锆珠选用0.3mm-0.5mm)研磨40min，便可得到固含量为30％的水性着色剂。
64.将制备好的着色剂涂布在具有背图层和离型层的pet基材上，并至于105℃烘箱中加热1min，便可得到热转印碳带。
65.对比例2：
66.具体配方包含如下：
67.水性聚乙烯醇20份、水性乙烯基吡咯烷酮-乙酸乙烯酯共聚物65份、碳酸钙4份、炭黑18份、分散剂0.8份、消泡剂0.5份。
68.制备方法：将上述固含量为40％的水性聚乙烯醇称取80份，固含量为30％水性乙烯基吡咯烷酮-乙酸乙烯酯共聚物称取10份，加入25份的去离子水，通过机械搅拌设定搅拌速度为260r/min，搅拌20min，则获得固含量为25％的水性胶粘接备用，再加入20份的固含量为20％的二氧化钛溶液、23份的炭黑、0.6份的byk-190分散剂，最后加入35份的去离子水，低速搅拌20min，再高速搅拌至所有炭黑颗粒料均被润湿，再通过纳米研磨机(锆珠选用0.3mm-0.5mm)研磨40min，便可得到固含量为30％的水性着色剂。
69.将制备好的着色剂涂布在具有背图层和离型层的pet基材上，并至于105℃烘箱中加热1min，便可得到热转印碳带。
70.对比例3：
71.具体配方如下：
72.水性聚氨酯树脂60份、水性蜡乳液20份、滑石粉4份、炭黑17份、流平剂0.5份。
73.制备方法：将上述固含量为25％的水性聚氨酯树脂称取60份，固含量为35％水性蜡乳液称取20份，加入8份的去离子水，通过机械搅拌设定搅拌速度为260r/min，搅拌20min，则获得固含量为25％的水性胶粘接备用，再加入4份滑石粉、17份的炭黑、0.5份的聚醚改性二甲基硅氧烷，最后加入35.5份的去离子水，低速搅拌20min，再高速搅拌至所有炭黑颗粒料均被润湿，再通过nm研磨机(锆珠选用0.3mm-0.5mm)研磨40min，便可得到固含量为30％的水性着色剂。
74.将制备好的着色剂涂布在具有背图层和离型层的pet基材上，并至于105℃烘箱中加热1min，便可得到热转印碳带。
75.进一步获取人转印水性油墨的贮存性、图像形成性、成膜性能对水性油墨本身及所制备的碳带进行检测。
76.(1)贮存性测试
77.将制备的水性着色剂至于10ml量筒中，并用表现膜进行封口防止水分的挥发，静置放置6个月观察有无分层。
78.(2)膜面测试
79.通过投射式电子显微镜放大200倍对着色层进行观测，查表面有无漏涂、气孔、气孔等问题。表面有漏涂并出现着色剂的大面积的聚集则表面明着色剂的流平性能较差，反之则较好。
80.(3)图像形成性检测
81.印测试选用的基材为市面比较常见哑银纸，选择打印的图案为条形码，打印测试设备选用zebra打印机并固定打印浓度为20％，打印速度选用17.7cm/s。转印完成后通过韦博斯根条码检测仪flexhite dpm对转印图像进行检测。评判方式：(1)转印没有问题，检测器评判标准为a；(2)轻微产生拖尾转印评价为b；(3)转印性能不足评价为f，不合格。测试结果，如下表1。
82.表1
83.项目稳定性膜面图像形成性实施例1不分层平整无气孔a实施例2不分层平整无气孔a实施例3不分层平整无气孔a实施例4不分层平整无气孔a实施例5不分层平整无气孔a对比例1不分层有气孔及团聚b对比例2不分层有团聚f对比例3分层有气孔f
84.由实施例1-5和对比例1-3的数据可以看出，本技术的碳带的稳定性和流平性好，膜面平整无气孔，图案清晰，不存在掉带和掉墨现象。
85.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
86.以上仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。