一种兼具高油墨转移率和快油墨干燥速率的热升华转印纸涂料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及造纸技术领域，公开了一种兼具高油墨转移率和快油墨干燥速率的热升华转印纸涂料及其制备方法，该条包括纳米纤维素、羧甲基纤维素、改性高岭土、不溶性淀粉。本发明专利技术在涂料中添加纳米纤维素以大幅度提升纸张的油墨转移率，添加不溶性淀粉以大幅度提升油墨干燥速率，添加改性高岭土以有效改善纸张的油墨吸收性，同时纸张的表面强度性能也有一定程度的提升。

A heat sublimation transfer paper coating with high ink transfer rate and fast ink drying rate and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种兼具高油墨转移率和快油墨干燥速率的热升华转印纸涂料及其制备方法
本专利技术涉及造纸
，尤其涉及一种兼具高油墨转移率和快油墨干燥速率的热升华转印纸涂料及其制备方法。
技术介绍
热升华转印纸，是指在热升华转印过程中所用到的一种特殊纸张。具体使用过程是：将可升华的染料型油墨印刷在热升华转印纸上(印刷时图文为镜像反转形式)，再将印有图文的纸张与承印物叠合，在加热、加压的条件下，油墨升华为气态进入承印物内部，进而将图文转印到承印物上，完成转印。热升华转印纸是一种功能性的涂布纸，通过涂布涂料赋予纸张吸墨、隔离和离型3个基本功能。吸墨的功能是能较好地吸收喷墨印刷的油墨；隔离的功能是尽可能减少吸收的油墨向原纸纤维中渗透；离型的功能是油墨热升华完之后，纸张和承印介质之间能顺利剥离。为了同时满足这些性能，现有的传统做法普遍是先涂布底涂涂料(主要成分为碳酸钙、高岭土等无机物)形成隔离层，再涂布面涂涂料形成吸墨层，该层一般兼具有离型功能。这种做法需要进行两次涂布，工艺相对较复杂。此外，由于油墨转移率和油墨干燥速率这两个性能对涂层的要求是完全相反的。要达到高的油墨转移率，要求涂层的阻隔性越高越好，帮助热升华过程中油墨快速、高效地从涂层上转移到织物等材料上；要达到快的油墨干燥速率，要求涂层越开放越好，这样油墨中的水分等溶剂更易穿过面涂和底涂涂层，渗透和传导到原纸中，实现快速表干。通过传统双层涂布常常会顾此失彼，难以平衡热升华转印纸这两个关键应用性能。因此，需要简化并改进原有涂料的工艺和配方，以制备出高性能的热升华转印纸。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种兼具高油墨转移率和快油墨干燥速率的热升华转印纸涂料及其制备方法，本专利技术在涂料中添加纳米纤维素以大幅度提升纸张的油墨转移率，添加不溶性淀粉以大幅度提升油墨干燥速率，添加改性高岭土以有效改善纸张的油墨吸收性，同时纸张的表面强度性能也有一定程度的提升。本专利技术的具体技术方案为：一种兼具高油墨转移率和快油墨干燥速率的热升华转印纸涂料，包括以下质量百分数的原料：羧甲基纤维素49.0～79.9％，纳米纤维素0.1～1.0％，改性高岭土15～35％，不溶性淀粉5～15％。如
技术介绍
部分中所述，由于兼具高油墨转移率和快油墨干燥速率是相对矛盾的，因此现有技术中热升华转印纸的涂料难以兼具油墨转移率和油墨干燥速率这两方面的性能。而本专利技术利用上述涂料仅通过单层涂布，所得热升华转印纸的油墨转移率和油墨干燥速率能同时得到提升，克服了传统涂料工艺配方难以同时兼顾这两个关键应用性能的缺陷，并且可以达到改善热转印图像的品质、节约印花墨水、降低印花制造成本的目的。具体地，本专利技术通过在羧甲基纤维素中加入纳米纤维素、不溶性淀粉和改性高岭土制备热升华转印纸涂料。其中：利用羧甲基纤维素和纳米纤维素二者的协同作用提升纸张对油墨中染料微粒的隔离能力以及纸张的表面强度性能。具体原理为：纳米纤维素具有较高的结晶度和内聚能密度，其均一且具有纳米尺度的纤丝能形成密集复杂的网络结构，可极大地增强纸张对油墨中染料微粒的隔离能力，阻止染料微粒向纸张方向渗透，在转印时的高温作用下停留在纸张表面的染料微粒能被有效、迅速地转移到承印介质上，因此在提高油墨转移率方面的表现十分优异，同时由于纳米纤维素的羟基基团能够与羧甲基纤维素的羟基基团形成氢键结合，能有效提升纸张的表面强度性能。同时，本专利技术利用改性高岭土构造出具有更多微孔的涂层结构，改善纸张的油墨吸收性。目前国内的优质煅烧高岭土供应商越来越少，绝大部分依赖于进口，价格较高，且供货周期较长。本专利技术以普通的水洗高岭土作为原料，经过简单改性处理后应用在涂料中，帮助提高纸张的油墨吸收性。其原料来源广泛，且成本低，不需要依赖进口，适合在工厂推广应用。最后，本专利技术将不溶性淀粉与改性高岭土配合使用，可以构造出孔结构更丰富、且更疏松多孔的涂层结构。这主要是由于不溶淀粉的粒径几乎是改性高岭土的2-4倍。进一步地，不溶性淀粉还可以加快印刷时油墨中的水分等溶剂向原纸内部传导的速度，提高纸张的油墨干燥速率。在上述各因素协同作用下，应用本专利技术涂料的热升华转印纸涂料具有优异油墨转移率、油墨干燥速率、表面强度和油墨吸收性。本专利技术配方中各组分的配比是经过大量试验后而严格限定的，如果各组分的配比过高或过低都会对涂料流变性能、涂布机运行性能、成纸性能等其中的一方面或多方面带来不良的影响。例如：如羧甲基纤维素添加量过高，会出现油墨干燥速率变慢的问题，如过低则会出现涂层粘结强度不足以及油墨转移率降低的问题；如纳米纤维素添加量过高，则会恶化涂料的流变性能，降低涂布机的运行稳定性，严重时会导致刮痕条纹等纸病的产生；如改性高岭土的添加量过高，会降低油墨转移率，如过低则油墨吸收性会变差；如不溶性淀粉添加量过高，成纸的油墨吸收性也会变差，影响成纸的印刷效果和转印质量，过低则会降低油墨干燥速率。作为优选，所述纳米纤维素包括至少有一维尺寸为纳米级的纳纤化纤维素、纳米微晶纤维素、细菌纳米纤维素中的至少一种。本专利技术团队在试验中发现，虽然纳米纤维素能够带来诸多好处，但是在涂料中引入其的同时也会带来一些负面影响，例如涂料粘度升高并恶化涂料的流变性能，影响涂布机的运行稳定性。为了消除这一负面影响，本专利技术团队进行了进一步的研究。解决方案是将纳米纤维素在pH＞8的涂料体系中使用，如此不仅能避免上述问题的产生，而且还可以提高涂料的稳定性。作为优选，所述改性高岭土由水洗高岭土和阳离子淀粉或聚丙烯酰胺按质量比140-160∶1混合改性所得。水洗高岭土经过与阳离子淀粉或聚丙烯酰胺改性，会发生一定程度的凝集，产生多孔性的结构物，用以代替价格较为昂贵的煅烧高岭土。而且这种改性高岭土的机械磨耗值较煅烧高岭土低，对涂布机刮刀和烘缸的磨损相对较小。作为优选，所述不溶性淀粉为经过酯化、醚化或乙酰化处理的玉米淀粉或木薯淀粉。淀粉经过上述改性后，可进一步加快印刷时油墨中的水分等溶剂通过涂层向原纸内部传导的速度，提高纸张的油墨干燥速率。作为优选，所述羧甲基纤维素的取代度为0.8-1.0。本专利技术人在研究中发现，羧甲基纤维素的取代度也非常重要，羧甲基纤维素的取代度过低，溶解后溶液的粘度较高，很可能会恶化涂料的流变性；取代度过高，溶解后溶液的粘度过低，涂料的保水性会变差。一种热升华转印纸涂料的制备方法，包括如下步骤：1)溶解固体羧甲基纤维素：配制羧甲基纤维素溶液。2)改性高岭土的制备：先配制水洗高岭土分散液，加入水洗高岭土质量1/140-1/160的阳离子淀粉或聚丙烯酰胺，继续分散至混合均匀。3)不溶性淀粉分散液的制备：配制不溶性淀粉分散液，高速分散。4)纳米纤维素/羧甲基纤维素/改性高岭土/不溶性淀粉混合物的制备：依次将改性高岭土和不溶性淀粉分散液置于容器中，在4000～5000r/min搅拌混合20-40min，然后将转速降至800-1200r/min，先加入纳米纤维素水凝胶，再加入羧甲基纤维素溶液，最后补本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种兼具高油墨转移率和快油墨干燥速率的热升华转印纸涂料，其特征在于包括以下质量百分数的原料：羧甲基纤维素49.0~79.9%，纳米纤维素0.1~1.0%，改性高岭土15~35%，不溶性淀粉5~15%。/n

【技术特征摘要】
1.一种兼具高油墨转移率和快油墨干燥速率的热升华转印纸涂料，其特征在于包括以下质量百分数的原料：羧甲基纤维素49.0~79.9%，纳米纤维素0.1~1.0%，改性高岭土15~35%，不溶性淀粉5~15%。


2.如权利要求1所述的热升华转印纸涂料，其特征在于，所述纳米纤维素包括至少有一维尺寸为纳米级的纳纤化纤维素、纳米微晶纤维素、细菌纳米纤维素中的至少一种。


3.如权利要求1或2所述的热升华转印纸涂料，其特征在于，所述涂料在使用时调节体系pH＞8。


4.如权利要求1所述的热升华转印纸涂料，其特征在于，所述改性高岭土由水洗高岭土和阳离子淀粉或聚丙烯酰胺按质量比140-160:1混合改性所得。


5.如权利要求1所述的热升华转印纸涂料，其特征在于，所述不溶性淀粉为经过酯化、醚化或乙酰化处理的玉米淀粉或木薯淀粉。


6.如权利要求1所述的热升华转印纸涂料，其特征在于，所述羧甲基纤维素的取代度为0.8-1.0。


7.一种如权利要求1-6之一所述热升华转印纸涂料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
1）溶解固体羧甲基纤维素：配制羧甲基纤维素溶液；
2）改性高岭土的制备：先配制水洗高岭土分散液，加入水洗高岭土质量1/140-1/160的阳离子淀粉或聚丙烯酰胺，继续分散至混合均匀；
3...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄小雷，王立军，李坤，徐昊天，姚献平，莫紫玥，
申请(专利权)人：浙江杭化新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33