一种无墨打印纸及其制备方法与流程

1.本发明涉及热敏纸打印技术领域，具体而言，涉及一种无墨打印纸及其制备方法。


背景技术：

2.目前，无墨打印纸仅能快速打印出黑色图文，广泛应用于物流快递、标签、彩票、超市、银行等行业，但现有技术中的热敏涂料在室温或稍高温度下于潮湿状态中储存时出现快速褪色。而且在制作热敏涂料时工艺繁琐、耗材又污染环境。
3.为了解决上述问题，往往在无墨打印纸的表面增加一层辅助层，这些辅助层的作用往往根据需求的不同，分别起到耐磨防水等作用。
4.然而，在现有技术中，一般的辅助层为pvc膜等材质，功能比较单一，往往仅具有耐磨、防水这样基础的作用，如果需要进一步的耐溶剂、防紫外线、防褪色的功能，则需要再添加多层辅助层。这样不仅导致了成本增加，而且由于热敏打印纸是需要通过接触热源进行显色，而增加多层辅助层就会导致热传导速度慢、显色效果差等新的问题。
5.而即便是仅具有耐磨性，pvc的耐磨性也比较差，难以保证无墨打印纸在储存和运输中保持较高的稳定性。


技术实现要素：

6.本发明所要解决的技术问题是提供一种无墨打印纸及其制备方法。
7.本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
8.本发明提供一种无墨打印纸，包括纸基层和位于所述纸基层上的显色层，所述显色层由显色层溶液涂布在所述显色层上并烘干得到，所述显色层上设有保护层；所述保护层由保护层溶液涂布在所述显色层上并烘干得到；以质量百分数计，所述保护层的溶液由以下成分组成：10％-20％的丙烯酸树脂、2％-10％的填料、2％-5％的交联剂、2％-5％的紫外吸收剂、4％-10％的受阻胺光稳定剂，余量为水。
9.本发明还可以通过以下进一步技术方案实现：
10.进一步，所述填料为高岭土或硬脂酸锌，所述交联剂为聚丙烯酰胺-环氧氯丙烷，所述紫外吸收剂为巴斯夫tinuvin-1130。
11.进一步，所述保护层的厚度为1-4μm。
12.进一步，所述显色层包括高熔点热敏显色层和低熔点热敏显色层；所述高熔点热敏显色层位于所述纸基层上，所述低熔点热敏显色层位于所述高熔点热敏显色层上，所述保护层位于所述低熔点热敏显色层上；所述高熔点热敏显色层的成分中含有一种颜色的染料，所述低熔点热敏显色层的成分中含有另一种颜色的染料。
13.进一步，所述高熔点热敏显色层的成分中含有黑色染料，并且其熔点温度为150-170℃。
14.进一步，所述低熔点热敏显色层的成分中含有红色染料，并且其熔点温度为120-130℃。
15.进一步，所述高熔点热敏显色层和所述低熔点热敏显色层的成分中均含有抗紫外助剂。
16.进一步，所述高熔点热敏显色层的厚度为3～15μm，所述低熔点热敏显色层的厚度为3-5μm。
17.本发明还提供一种如上所述的无墨打印纸的制备方法，包括以下步骤：
18.分别制备所述显色层的溶液和所述保护层的溶液；在所述纸基纸基层上涂布所述显色层的溶液，并烘干，得到所述显色层；在所述显色层上涂布所述保护层的溶液，并烘干，得到所述保护层。
19.进一步，所述显色层包括高熔点热敏显色层和低熔点热敏显色层；所述显色层的溶液包括所述高熔点热敏显色层的溶液和所述低熔点热敏显色层的溶液；在所述纸基层上先涂布所述高熔点热敏显色层的溶液，并烘干，烘干温度为72～108℃，烘干时间为1～6min，得到所述高熔点热敏显色层；在所述高熔点热敏显色层上涂布所述低熔点热敏显色层的溶液，并烘干，烘干温度为48℃～72℃，烘干时间为1～6min，得到所述低熔点热敏显色层；在所述低熔点热敏显色层上涂布所述保护层的溶液后，烘干温度为48℃～72℃，烘干时间为1～3min，得到所述保护层。
20.本发明的有益效果在于：
21.1)本发明的无墨打印纸，通过在显色层上设置保护层，并且采用丙烯酸树脂及交联剂等成分，使保护层在涂布交联后，具有耐水、耐溶剂的作用。
22.2)本发明的无墨打印纸，保护层的成分中还含有填料，可以提高无墨打印纸的耐刮性。
23.3)本发明的无墨打印纸，抗紫外助剂和受阻胺光稳定剂还可以提高纸张图案的紫外耐候性能，也可改善纸张褪色泛黄的问题。
24.4)本发明的无墨打印纸，通过设置熔点不同的两层显色层，可以实现双色显色，使本发明的无墨打印纸能够打印丰富的图案。
25.5)本发明的无墨打印纸制备方法，具有步骤简单、易操作、环保、高效等优点。
附图说明
26.图1为本发明的无墨打印纸的结构示意图；
27.图2为本发明的实施例与对比例的紫外耐候性能测试结果示意图。
28.附图中，各标号所代表的部件列表如下：
29.1、纸基层；2、高熔点热敏显色层；3、低熔点热敏显色层；4、保护层。
具体实施方式
30.以下结合附图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。
31.如图1所示，本发明的无墨打印纸，包括纸基层1和位于纸基层1上的显色层，显色层上设有保护层4；以质量百分数计，保护层4的溶液由以下成分组成：10％-20％的丙烯酸树脂、2％-10％的填料、2％-5％的交联剂、2％-5％的紫外吸收剂、4％-10％的受阻胺光稳定剂，余量为水。
32.本发明的通过在显色层上设置保护层4，并且采用丙烯酸树脂及交联剂等成分，使保护层4在涂布交联后，具有耐水、耐溶剂的作用。同时，保护层4的成分中还含有填料，可以提高无墨打印纸的耐刮性。另外，抗紫外助剂和受阻胺光稳定剂还可以提高纸张图案的紫外耐候性能，也可改善纸张褪色泛黄的问题。
33.优选的，填料为高岭土或硬脂酸锌，交联剂为聚丙烯酰胺-环氧氯丙烷，所述紫外吸收剂为巴斯夫tinuvin-1130。
34.优选的，保护层4的厚度为1-4μm；该厚度的保护层4具有良好的耐刮擦效果，可以防止过薄而导致刮擦穿透保护层4；同时，该厚度还能避免过厚而导致的影响显色、制备复杂等问题。
35.优选的，显色层包括高熔点热敏显色层2和低熔点热敏显色层3；高熔点热敏显色层2位于纸基层1上，低熔点热敏显色层3位于高熔点热敏显色层2上，保护层位于低熔点热敏显色层3上；高熔点热敏显色层2的成分中含有一种颜色的染料，低熔点热敏显色层3的成分中含有另一种颜色的染料。位于上层是低熔点热敏显色层3，下层是高熔点热敏显色层2。受热时，上层的低熔点热敏显色层3先显影，产生一种颜色。当温度继续升高至某个温度，高熔点热敏显色层2熔化，产生第二种颜色。
36.优选的，高熔点热敏显色层2的成分中含有黑色染料，并且其熔点温度为150-170℃；低熔点热敏显色层3的成分中含有红色染料，并且其熔点温度为120-130℃；在上述熔点温度范围内的黑色染料和红色染料，能够在不停的温度熔解显色。
37.优选的，高熔点热敏显色层2和低熔点热敏显色层3的成分中均含有抗紫外助剂；这样，高熔点热敏显色层2和低熔点热敏显色层3本身也具有一定的抗紫外线功能，可以进一步提高本发明的无墨打印纸的抗紫外线能力。
38.优选的，高熔点热敏显色层2的厚度为3～15μm，低熔点热敏显色层3的厚度为3-5μm；在上述厚度范围内，可以使该无墨打印纸具有良好的显色效果；具体而言，由于低熔点热敏显色层3位于高熔点热敏显色层2之上，因此，在提高温度时，为了使高熔点热敏显色层2能够快速显色，低熔点热敏显色层3的厚度设置为较薄，可以使热量能够迅速传导至高熔点热敏显色层2并使其显色。
39.优选的，本发明的无墨打印纸中，高熔点热敏显色层2的溶液包括质量比为1:1的高熔点感热油墨和显色剂油墨，低熔点热敏显色层3的溶液包括质量比为1:1的低熔点感热油墨和显色剂油墨。
40.优选的，高熔点热敏显色层2的溶液和低熔点热敏显色层3的溶液中还含有抗紫外助剂；抗紫外助剂的添加量为感热油墨和显色剂油墨总质量的0.5～1％。
41.其中，以质量百分数计，高熔点感热油墨由以下成分组成：2-10％的聚乙烯醇(pva)、5-15％的黑色染料、5-13％的分散剂、70-80％的水。
42.黑色染料的粒径范围为300-1000nm；黑色染料为二乙氨基荧烷类热敏染料。
43.以质量百分数计，低熔点感热油墨由以下成分组成：2-10％的聚乙烯醇(pva)、5-15％的红色染料、5-13％的分散剂、70-80％的水。
44.红色染料的粒径范围为300-500nm；红色染料为：红色三芳甲烷类染料、红色荧烷类染料、红色螺吡喃类染料、红色呋喃酮类染料、红色吡啶类染料、红色吩噻嗪类染料层中的一种。
45.以质量百分数计，显色剂油墨由以下成分组成：2-15％的热敏显色剂、5-15％的聚乙烯醇pva、3-12％的分散剂、70-80％的水、ph缓冲液1-2％；其中，热敏显色剂粒径范围为300-1000nm；热敏显色剂为双酚a、双酚s类显色剂，所述缓冲液nahco3/h2co3混合液。
46.上述两层显色层使用的分散剂可以为byk190、byk2012、byk3455中的一种。
47.本发明还提供一种制备上述无墨打印纸的方法，包括以下步骤：
48.1)分别制备显色层的溶液和保护层4的溶液；
49.其中，显色层的溶液的制备方法为，分别制备高熔点热敏显色层2的溶液和低熔点热敏显色层3的溶液。
50.具体而言，先根据上述配比分别混合高熔点感热油墨、低熔点感热油墨以及显色剂油墨的各组分，并进行研磨；之后按照1:1的比例将上述两种感热油墨分别与显色剂油墨混合，混合后添加抗紫外助剂。
51.2)用线棒在纸基纸基层1上涂布所述显色层的溶液，并烘干；
52.具体的，先在纸基层1上先涂布高熔点热敏显色层2的溶液，并烘干，烘干温度为72～108℃，烘干时间为1～6min。
53.优选的，烘干温度为90℃，烘干时间为3min。
54.再在高熔点热敏显色层2上涂布低熔点热敏显色层3的溶液，并烘干，烘干温度为48℃～72℃，烘干时间为1～6min。
55.优选的，烘干温度为60℃，烘干时间为3min。
56.3)在所述显色层上用3#线棒涂布所述保护层4的溶液，并烘干；烘干温度为48℃～72℃，烘干时间为1-3min。
57.优选的，烘干温度为60℃，烘干时间为2min。
58.以下通过实施例和对比例进行对比测试，以距离说明本方案的有益效果：
59.实施例1
60.本实施例的保护层4的成分及保护层4溶液的配制过程为：
61.称取28.72g丙烯酸树脂待用。用7.15克纯水稀释0.60g高岭土悬浊液，并将得到的悬浊液加入到盛有22.57克纯水的杯中混合。另取容器，用13.03克水稀释2.46克硬脂酸锌悬浊液，再将其加入上述高岭土悬浊液的容器中混合。另取容器，用12.39克纯水稀释3.1克聚丙烯酰胺-环氧氯丙烷(交联剂)悬浊液。将上述得到的各混合溶液加入丙烯酸树脂中混合，再加入3.35克紫外吸收剂巴斯夫tinuvin-1130和6.05克受阻胺光稳定剂tinuvin-123。搅拌30分钟即可得到保护层4的溶液。
62.本实施例中，高熔点热敏显色层2的溶液和低熔点热敏显色层3的溶液中的抗紫外助剂为感热油墨和显色剂油墨总质量的1％。
63.本实施例的高熔点感热油墨由以下成分组成：10％的聚乙烯醇(pva)、15％的黑色染料、5％的分散剂、70％的水。
64.黑色染料的粒径为1000nm；黑色染料为二乙氨基荧烷类热敏染料。
65.以质量百分数计，低熔点感热油墨由以下成分组成：2％的聚乙烯醇(pva)、5％的红色染料、13％的分散剂、80％的水。
66.红色染料的粒径为300nm；红色染料为：红色三芳甲烷类染料。
67.以质量百分数计，显色剂油墨由以下成分组成：15％的热敏显色剂、15％的聚乙烯
醇pva、3％的分散剂、75％的水、ph缓冲液2％；其中，热敏显色剂粒径范围为300nm；热敏显色剂为双酚a显色剂，缓冲液为nahco3/h2co3混合液。
68.上述两层显色层使用的分散剂为byk190。
69.本实施例中，保护层4的厚度为3μm，高熔点热敏显色层2的厚度为10μm，低熔点热敏显色层3的厚度为4μm。
70.对比例
71.未添加保护层4的无墨打印纸。
72.将上述实施例和对比例进行以下测试：
73.1)紫外耐候性能测试
74.紫外耐候性能测试通过紫外线加速老化机以“紫外光照10.5小时 紫外光照淋雨混合1.5小时”模式共12小时为一周期进行。然后通过色密度测试来表征褪色效果。
75.分别将实施例的无墨打印纸与对比例的无墨打印纸进行对比测试，无褪色记为a，轻微褪色记为b，肉眼可见的褪色记为c，难以辨识原色彩记为d，测试的结果如表1和图2所示：
76.表1实施例和对比例的紫外耐候性能测试
77.0h4h8h12h24h实施例aabbc对比例abbcd
78.结果表明有保护层4的实施例的打印纸的图像保留效果比对比例好。
79.2)防水、防溶剂及耐刮擦测试
80.防水测试方法：将适量水滴在已显色打印纸上，然后用无尘布包裹住1kg的砝码在有水的区域进行来回摩擦20下，观察打印纸图层表面受损情况。
81.防溶剂测试方法：将适量乙醇滴在空白打印纸上，然后用无尘布包裹住1kg的砝码在有水的区域进行来回摩擦20下，观察打印纸图层表面受损情况。
82.耐刮擦擦拭方法：用1元硬币在未显色纸张表面进行来回刮擦50下，观察纸张表面受损情况。
83.实施例和对比例的测试结果如表2所示：
84.表2实施例和对比例的测试结果
85.86.测试结果表明含有保护层的打印纸其防水防溶剂防刮擦效果均较对比案例效果好。
87.通过上述测试可以看出，本发明的无墨打印纸，在室温或稍高温度下于潮湿状态中具有长期保持颜色的效果，同时具有良好的耐刮擦、耐水和耐溶剂的优点，使其在储存和运输过程中具有良好的稳定性。
88.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“厚度”、“上”、“下”、等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
89.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
90.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。
91.以上所述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。