适合施胶法的新型数字热升华转移印花纸及其生产工艺的制作方法

1.本发明涉及新型数字热升华转移印花纸技术领域，具体涉及一种适合施胶法的新型数字热升华转移印花纸及其生产工艺。


背景技术：

2.由于数字热升华转移印花技术具有环保、高效、高精度、反应速度快等优点，符合现代市场客户的技术需求以及人类对环保的要求，正逐步替代污染大、制版繁琐、高投入的传统凹版印花工艺。预测，数字热升华转移印花市场规模，年均复合增长率高达20％，为提升可持续性和降低能源、资源消耗提供了有效的解决之道。作为传统印花的替代工艺，数字热升华转移印花技术目前已广泛用于服装、家纺、产业用纺织品等领域。毋庸置疑，数字热升华转移印花市场前景非常广阔。正逐步成为印染行业的新型主流技术。
3.现有热升华转移印花纸生产工艺主要分为造纸设备机内涂布或机外涂布机涂布两种工艺：一、传统造纸企业在造纸设备机内进行机内在线涂布，二、生产热升华转印原纸再进行涂布机涂布加工得到热升华转移印花纸，后经过分切、复卷、包装即得到成品。近几年由于数字热升华转移印花技术的高速发展，客户越来越对数字热升华转移印花纸的使用成本及性能、效率提出了更高的要求，国内外很多相关企业盲目跟风效仿，只求降低产品材料克重或降低涂布量来降低生产成本及客户销售单价，导致产品性能参差不齐，存在涂层不均匀、承载墨量不够导致的虚花、低转移率及图案不精细等各种问题，导致承印性能较差。公开号为cn108894053a中国发明专利公开了一种适合机内高速生产的热升华转移印花纸，其通过在原纸层中添加隔离层，然后采用造纸设备机内涂布工艺，涂覆涂料层，可以满足造纸设备运行车速提升以及产品承印性能上升的效果，但是该生产工程相对繁琐，添加隔离层后，其涂布成本也会有所增加，并不太适用于多数造纸设备。此外现有很多传统造纸设备，由于设备硬件投入时间较早，不太适合机内涂布工艺的方式进行数字热升华转移印花纸制造。同时造纸设备机内涂布工艺只能在纸张未完全干燥时，水份含量约在10％
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30％进行湿式涂布，其对纸张的吸水性、抗渗透、设计涂料的成膜性具有更高的要求。此外，国际上现有涂料配方技术，粘度过高、固含量偏低、且涂布量一般需要4
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8g，也很难满足造纸设备机内涂布工艺的运行参数要求与产品应用的理想性能需求。
4.因此，设计一种适合施胶法的新型数字热升华转移印花纸及其生产工艺，具有非常重要的意义。


技术实现要素：

5.有鉴于此，有必要针对上述的问题，设计一种适合施胶法的新型数字热升华转移印花纸及其生产工艺，采用施胶法工艺，制备得到的新型数字热升华转移印花纸具有更环保节能，生产成本低，产品克重低，产品承载墨量大，产品承印性能好等综合性能。
6.为实现上述目的，本发明采取以下的技术方案：
7.第一方面，本发明设计一种适合施胶法的新型数字热升华转移印花纸，包括背涂
层、原纸层和功能性涂层；所述功能性涂层位于原纸层表面，所述背涂层位于原纸层背面；原纸层由浆料形成，浆料包括中性胶或酸性胶、纤维素纸浆；功能性涂层由功能性化学品涂料形成，功能性化学品涂料包括吸墨材料和分散染料固着剂；背涂层由背涂涂料形成，所述背涂涂料为胶液或水。
8.进一步的，在上述适合施胶法的新型数字热升华转移印花纸中，所述中性胶为烷基烯酮二聚体、苯乙烯马来酸酐共聚物、烯基琥珀酸酐中的一种或多种。中性胶是含有多活性官能团的高分子物质，能与浆料中的羟基反应，形成牢固的共价键，使纸张具有一定的抗水和强度特性。
9.进一步的，在上述适合施胶法的新型数字热升华转移印花纸中，所述酸性胶为皂化松香胶、强化松香胶、分散松香胶中的一种或多种；在干燥过程中，松香胶与纤维中的羟基反应，产生化学键结合，具有良好的浆内施胶效果，其熟化时间短，生产运行中即获得较好抗水性能和强度。
10.所述纤维素纸浆为传统造纸领域常用的纤维素纸浆，包括植物纤维原材料或非植物纤维原材料，本发明不做特别限定。
11.进一步的，在上述适合施胶法的新型数字热升华转移印花纸中，所述浆料还包括增效剂，所述增效剂包含聚酰胺
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多胺
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环氧氯丙烷树脂、环氧氯丙烷
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二甲胺聚合物、聚丙烯酰胺、乙二醛、硫酸铝中的一种或多种。增效剂可以加快中性胶或酸性胶的熟化速度，改善纸张的初始强度，增加纸张的抗渗透性能、降低吸水性能。
12.进一步的，原纸的参数为：紧度＞0.6g/cm3；cobb吸水性：10
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25g/m2；抗张强度(纵向)：＞2.0kn/m；撕裂度(横向)：＞110mn；浸水伸缩性(横向)＜2.1％，透气度5
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15μm/pa.s，克重为15～35g/m2。
13.进一步的，在上述适合施胶法的新型数字热升华转移印花纸中，原纸层浆料中中性胶或酸性胶的添加量≥8kg/t原纸，增效剂≥0.1kg/t原纸。
14.进一步的，在上述适合施胶法的新型数字热升华转移印花纸中，原纸层浆料中还含有阳离子淀粉胶，阳离子淀粉胶≥8kg/t原纸。
15.进一步的，在上述适合施胶法的新型数字热升华转移印花纸中，功能性化学品涂料还包括填料和助剂。
16.进一步的，在上述适合施胶法的新型数字热升华转移印花纸中，所述吸墨材料包括但不限于羧甲基纤维素钠、羧甲基淀粉钠、小分子羟基化合物、瓜尔胶；所述小分子羟基化合物包括但不限于淀粉基改性胶乳、三羟基甲基丙烷、乙二醇、丙三醇、三羟甲基氨基甲烷、葡萄糖、果糖；所述分散染料固着剂为阳离子水溶性高聚物，包括但不限于季铵盐型阳离子水溶性高分子、聚酰胺
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多胺
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环氧氯丙烷树脂、芳香族磺酸盐缩聚物、聚二甲基二烯丙基氯化铵；所述填料包括氧化淀粉、燕麦原淀粉、酯化淀粉、交联淀粉、煅烧高岭土、轻质碳酸钙、钛白粉、二氧化硅中的一种或多种。所述助剂包括但不限于流平剂、杀菌剂、消泡剂中的一种或多种。
17.进一步的，在上述适合施胶法的新型数字热升华转移印花纸中，所述淀粉基改性胶乳为含羟基、核壳结构的改性淀粉，如pva改性淀粉胶乳、表氯醇改性淀粉胶乳、甲氧基
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聚乙二醇
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羧酸改性淀粉等。具有一定的空间网络结构，且粘度较低；具有一定的成膜性，能防止涂层下渗同时又具有良好的吸墨性，保证了施胶法工艺低涂布量下，产品能够满足墨
量的承载及使用需求。
18.进一步的，在上述适合施胶法的新型数字热升华转移印花纸中，所述吸墨材料还包括聚丙烯酰胺。其中聚丙烯酰胺的重均分子量为小于400万的超低分子量，羧甲基纤维素钠选择低粘度型号，同时小分子羟基化合物具有高固含量低粘度的特性，可以明显降低涂料体系粘度，三种原材料的选型，以降低功能性化学品涂料的粘度，提高固含量，增加涂料快干性能，方便施胶法的运行。
19.进一步的，在上述适合施胶法的新型数字热升华转移印花纸中，所述吸墨材料还包括聚乙烯醇。其中聚乙烯醇优选平均聚合度≥1600、分子量≥72000；以便更好的防止涂料渗透。
20.进一步的，在上述适合施胶法的新型数字热升华转移印花纸中，所述填料为煅烧高岭土与氧化淀粉的混合物。
21.进一步的，在上述适合施胶法的新型数字热升华转移印花纸中，按质量份计，功能性化学品涂料包括吸墨材料60～90份、分散染料固着剂0.5～20份、填料10～40份，助剂0.5～2份。
22.进一步的，在上述适合施胶法的新型数字热升华转移印花纸中，功能性化学品涂料固含量为10～30％，粘度≤1500mpa.s。
23.进一步的，在上述适合施胶法的新型数字热升华转移印花纸中，所述胶液为淀粉胶。
24.进一步的，在上述适合施胶法的新型数字热升华转移印花纸中，所述胶液为淀粉胶和聚乙烯醇。
25.优选的，在上述适合施胶法的新型数字热升华转移印花纸中，按重量份计，胶液包括淀粉胶80～90份、聚乙烯醇10～30份；胶液固含量为12～14％，粘度为30
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60map.s。
26.第二方面，本发明设计一种适合施胶法的新型数字热升华转移印花纸的生产工艺，采用施胶法的方式将功能性化学品涂料涂覆在原纸层表面，将背涂涂料涂覆至原纸层的背面。
27.进一步的，施胶法的方式包括但不限于膜转移、计量施胶压榨、喷淋、浸涂等施胶工艺。
28.进一步的，上述适合施胶法的新型数字热升华转移印花纸的生产工艺，具体包括以下步骤：
29.步骤1：配制浆料和功能性化学品涂料；
30.步骤2：将浆料经过流浆箱、成型网、刮水板及压榨部脱水成型后，经烘缸修饰得到原纸层；
31.步骤3：在高速纸机内以施胶法的工艺方式将功能性化学品涂料涂覆到步骤2得到的原纸层表面，以施胶法的方式将背涂涂料涂覆到原纸层背面；
32.步骤4：对步骤3得到的产品在高速纸机内进行干燥、收卷；高速纸机外分切、复卷、包装；即得。
33.进一步的，上述适合施胶法的新型数字热升华转移印花纸的生产工艺步骤3中，功能性化学品涂料的施胶量为1.0～3g/m2。背涂涂料的施胶量为0.5～1.5g/m2。
34.本发明的有益效果为：
35.(一)本发明的适合施胶法的新型数字热升华转移印花纸，功能性化学品涂料体系固含量高、粘度低且稳定，同时施胶量很低，适合施胶法工艺。低施胶量保证了纸机的高速运行速度，并适合多种传统造纸设备生产。同时缩短了传统新型数字热升华转移印花纸的生产工艺，提高了生产效率，降低了成本，弥补了国际现有技术的空白。
36.(二)本发明的适合施胶法的新型数字热升华转移印花纸，原纸层中含有中性胶或酸性胶，与纤维素纸浆中的羟基反应，形成牢固的共价键，使纸张具有一定的抗水和强度特性；原纸层中还含有增效剂，可以加快中性胶的熟化速度，进一步改善了纸张的初始强度，使原纸层具有一定的抗水性以及较小的透气度，减少功能性化学品涂料的渗透，使功能性化学品涂料在涂覆后更好的成膜，减少了数字打印过程墨水的干燥、渗透问题，以及提高了转印工艺环节的生产效率。
37.(三)本发明的适合施胶法的新型数字热升华转移印花纸，吸墨材料选用聚丙烯酰胺、羧甲基纤维素钠、聚乙烯醇和小分子羟基化合物，吸墨性能优良、成膜性高，形成的功能性涂层不易渗透至原纸层，在超低涂布量下，能具有良好的油墨承载性，减少了由于墨水渗透导致的渗透虚花、低转移率及图案不精细等问题。同时，小分子羟基化合物属于亲水性物质，易在功能性涂层中迁移，能快速的吸收水分又不锁住水分，在生产过程中更易干燥，数字打印时具备快干特性；此外，部分小分子羟基化合物显弱阴离子性能，能与原纸层中的弱阳离子性的增效剂以及功能性涂层中的弱阳离子的分散染料固着剂发生化学络合，成膜更致密，为超低涂布量的施胶法工艺提供了可行性。
38.(四)本发明的适合施胶法的新型数字热升华转移印花纸功能性涂层中含有分散染料固着剂，为弱阳离子高分子物质，在数字打印中，能与阴离子类型的分散染料快速结合反应，形成具有一定耐水的络合物，使得在超低涂布量的施胶法下，防止墨水往原纸层中的渗透，且与墨水快速结合后，墨水无法扩散，使得图像精细度高，无边缘毛刺，同时由于分散染料固着剂具有阳离子性，对于煅烧高岭土、轻质碳酸钙有良好的防沉降效果，使涂料体系更加均一稳定。
39.(五)本发明的适合施胶法的新型数字热升华转移印花纸，原纸层背面涂覆背涂涂料形成的背涂层，有效避免新型数字热升华转移印花纸在使用过程中的翘曲及纤维脱落等掉毛问题。
附图说明
40.图1是本发明新型数字热升华转移印花纸的结构示意图；
41.图2是实施例1和对比例1～6制备的新型数字热升华转移印花纸的打印对比图；
42.图3是实施例1和对比例1～6制备的新型数字热升华转移印花纸的背透对比图；
43.图4是实施例1和对比例1～6制备的新型数字热升华转移印花纸的残留对比图；
44.图5是实施例1和对比例1～6制备的新型数字热升华转移印花纸的承印对比图。
具体实施方式
45.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案作进一步清楚、完整地描述。需要说明的是，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做
出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
46.实施例1
47.如图1所示，一种适合施胶法的新型数字热升华转移印花纸，包括背涂层、原纸层和功能性涂层；所述功能性涂层位于原纸层表面，所述背涂层位于原纸层背面；功能性涂层的克重为2g/m2，背涂层的克重为0.8g/m2；成品克重为35g/m2。
48.其中，所述原纸层由浆料形成，浆料为纤维素纸浆、添加量为8kg/t原纸的阳离子淀粉胶、添加量为8kg/t原纸的烷基烯酮二聚体和添加量为0.15kg/t原纸的聚酰胺
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多胺
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环氧氯丙烷树脂。所述纤维素纸浆为传统造纸领域常用的纤维素纸浆，如针叶浆：乌针、布针、北木、月亮、银星等；阔叶浆：绿叶、金鱼、布阔、阿尔派等。
49.其中，功能性涂层由功能性化学品涂料形成，按质量份计，功能性化学品涂料包括吸墨材料83份、填料15份，分散染料固着剂5份、助剂1份；所述吸墨材料按质量份计为80份聚丙烯酰胺、20份羧甲基纤维素钠、2份的聚乙烯醇和三羟基甲基丙烷10份。功能性涂层固含量为25％，粘度1500mpa.s。所述分散染料固着剂为季铵盐型阳离子水溶性高分子；所述填料为煅烧高岭土、氧化淀粉；所述助剂为流平剂、杀菌剂、消泡剂的混合物。
50.其中，背涂层由背涂涂料形成，按质量份计，所述背涂涂料为淀粉胶90份、聚乙烯醇10份；背涂层胶液固含量为12％，粘度35map.s。
51.上述适合施胶法的新型数字热升华转移印花纸采用如下生产工艺制备：
52.步骤1：配制浆料和功能性化学品涂料；
53.步骤2：将浆料经过流浆箱、成型网、刮水板及压榨部脱水成型后，经烘缸修饰得到原纸层；
54.步骤3：在高速纸机内以施胶法工艺将功能性化学品涂料涂覆到步骤2得到的原纸层表面，以施胶法工艺将胶液涂覆到原纸层背面；
55.步骤4：对步骤3得到的产品在高速纸机内一次进行干燥、收卷；高速纸机外分切、复卷、包装；即得。
56.实施例2
57.一种适合施胶法的新型数字热升华转移印花纸，包括背涂层、原纸层和功能性涂层；所述功能性涂层位于原纸层表面，所述背涂层位于原纸层背面；功能性涂层的克重为2.5g/m2，背涂层的克重为0.5g/m2；成品克重为35g/m2。
58.其中，所述原纸层由浆料形成，浆料为纤维素纸浆、添加量为10kg/t原纸的阳离子淀粉胶、添加量为10kg/t原纸烷基烯酮二聚体和添加量为0.2kg/t原纸的环氧氯丙烷
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二甲胺聚合物。所述纤维素纸浆同实施例1。
59.其中，功能性涂层由功能性化学品涂料形成，按质量份计，功能性化学品涂料包括吸墨材料90份、填料9份、分散染料固着剂1份、助剂1份；所述吸墨材料按质量份计为75份羧甲基纤维素钠、25份羧甲基淀粉钠、1份聚乙烯醇和三羟甲基氨基甲烷15份。功能性涂层固含量为20％，粘度1100mpa.s。所述填料为氧化淀粉；所述分散染料固着剂为聚酰胺
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多胺
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环氧氯丙烷树脂；所述助剂为流平剂、杀菌剂、消泡剂的混合物。
60.其中，背涂层由背涂涂料形成，按质量份计，所述背涂涂料为淀粉胶85份、聚乙烯醇15份；背涂层胶液固含量为13％，粘度38map.s。
61.上述适合施胶法的新型数字热升华转移印花纸的生产工艺同实施例1。
62.实施例3
63.一种适合施胶法的新型数字热升华转移印花纸，包括背涂层、原纸层和功能性涂层；所述功能性涂层位于原纸层表面，所述背涂层位于原纸层背面；功能性涂层的克重为1g/m2，背涂层的克重为0.5g/m2；成品克重为35g/m2。
64.其中，所述原纸层由浆料形成，浆料为纤维素纸浆、添加量为10kg/t原纸的阳离子淀粉胶、添加量为11kg/t原纸的烷基烯酮二聚体和添加量为0.3kg/t原纸的环氧氯丙烷
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二甲胺聚合物。所述纤维素纸浆同实施例1。
65.其中，功能性涂层由功能性化学品涂料形成，按质量份计，功能性化学品涂料包括吸墨材料80份、填料9份，分散染料固着剂3份、助剂0.5份；所述吸墨材料按质量份计为50份羧甲基纤维素钠和淀粉基改性胶乳25份、聚乙烯醇5份。功能性涂层固含量为25％，粘度1100mpa.s。所述填料为氧化淀粉；所述分散染料固着剂为季铵盐型阳离子水溶性高分子；所述助剂为流平剂、杀菌剂、消泡剂的混合物。
66.其中，背涂层由背涂涂料形成，按质量份计，所述背涂涂料为淀粉胶85份、聚乙烯醇15份；背涂层胶液固含量为13％，粘度38map.s。
67.上述适合施胶法的新型数字热升华转移印花纸的生产工艺同实施例1。
68.实施例4
69.一种适合施胶法的新型数字热升华转移印花纸，功能性涂层中不含有三羟基甲基丙烷，其余结构、组成及制备方法同实施例1。
70.对比例1
71.市售的新型数字热升华转移印花纸(杭州华大海天35g/m2)。
72.对比例2
73.市售的新型数字热升华转移印花纸(韩国hansol paper 55g/m2)
74.对比例3
75.市售的新型数字热升华转印纸(荷兰coldhove papier 45g/m2)
76.对比例4
77.一种适合施胶法的新型数字热升华转移印花纸，原纸层中不含有聚酰胺
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多胺
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环氧氯丙烷树脂，其余结构、组成及制备方法同实施例1。
78.对比例5
79.一种适合施胶法的新型数字热升华转移印花纸，原纸层中不含有烷基烯酮二聚体，其余结构、组成及制备方法同实施例1。
80.对比例6
81.一种适合施胶法的新型数字热升华转移印花纸，配方组份中不添加分散染料固着剂，其余结构、组成及制备方法同实施例1。
82.实验数据
83.一、将上述实施例以及对比例制备的新型数字热升华转移印花纸纸张进行测试，测试结果如表1所示。其中企业标准的四色平均转移率(％)、打印干燥速度以及图像精度的测试方法分别为：
84.四色平均转移率(％)的测试方法为：用四色打印机打印特定的测试图像；包含四色，即色块蓝1(100％c、0％m、0％y、0％k)；色块红2(0％c、100％m、0％y、0％k)；色块黄3
(0％c、0％m、100％y、0％k)；色块黑4(0％c、0％m、0％y、100％k)；
85.待干燥后，置于平板烫机下进行转印(温度：220℃；时间20s；转印布料为白色100％涤塔夫75d)；参照《gb/t 18722
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2002印刷技术反射密度测量和色度测量在印刷过程控制中的应用》标准中反射密度的测量要求，利用爱色丽528型号的色密度计分别测试转印后布上的四色色块密度，即为转印色密度；分别测试转印后残留在纸上的四色色块的密度，即为残留色密度，对转印纸分别测试四种颜色色块图案的转移率后，取平均值；本文献中转移率为四色平均转移率。
86.转移率(％)＝转印色密度/(转印色密度+残留色密度)
×
100％
87.打印干燥速度的测试方法为：打印特定的测试图像(c、m、y、k四色黑，总喷墨量为250％)，打印完成后用秒表开始计时，然后用1kg的铁棒来回滚动一次，观测位于测试图案上方的卫生纸的黏脏(吸附墨水黑度的情况)情况，直至不在黏脏，并记录时间。
88.图像精度的测试方法为：打印特定的测试图像(总喷墨量为400％)，然后用100带刻度的放大镜，对比最左侧黑色与深红色交接处，两色混色毛刺的距离；判断标准：高精度：≤100μm；中等精度,100μm～500μm；低精度：≥500μm。
89.表1
[0090][0091]
二、将实施例1和对比例1～6的转印纸进行打印测试，结果如图2～图5所示。其中图2是实施例1和对比例1～6制备的新型数字热升华转移印花纸的打印对比图；图3是实施例1和对比例1～6制备的新型数字热升华转移印花纸的背透对比图；图4是实施例1和对比例1～6制备的新型数字热升华转移印花纸的残留对比图；图5是实施例1和对比例1～6制备的新型数字热升华转移印花纸的承印对比图。由图2～图5可知，相对于对比例1～6，本发明实施例1的转印纸具有更大的墨水承载量，在高墨量没有墨水渗透情况，且具有更佳的图像
精度，经平板压烫机压烫后，纸张上残留更少，布料承印颜色鲜艳；
[0092]
同时由表1可以，实施例1具有更好的抗张强度、抗撕裂性；同时改善了翘曲问题。
[0093]
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。