一种耐高温耐溶剂的热转印碳带及其制作方法与应用与流程

本发明涉及热转印材料，尤其是涉及一种耐高温耐溶剂的热转印碳带及其制作方法与应用。

背景技术：

1、热转印成像技术是应用热转印碳带将成卷的标签在条形码打印机上打印，其原理是通过加热后的打印头同热转印碳带接触，依靠热量和接触压力将碳带上的油墨转移到标签材料上。而热转印碳带作为热转印技术的关键核心材料，其质量不仅影响打印头的寿命，还关系到标签的打印效果。性能优良的碳带，不仅能够保护打印头，还可保证打印的准确性、适用性和耐久性。

2、目前，市场上碳带的结构主要由背涂层、基带和油墨层(热转印层)构成。背涂层，又称背胶层，它起到保护热敏打印头的作用，可以防止在热转印的高温加热过程中碳带的基带与热敏打印头粘连，从而延长热敏打印头的寿命；同时背涂层需要有良好的附着性，在打印机运行时受热敏头的刮擦而不至于脱落，最后，需要有良好的爽滑性，使碳带在转印过程中能够流畅快速划过热敏头，并且能够有效的降低噪音，目前市场上的背涂层很难做到三种性能兼具。

3、发挥碳带决定性价值的结构——油墨层，其是热转印碳带的核心，它决定着热转印碳带的使用特性，如抗化学腐蚀和防磨擦等性能，虽然现在已经有技术通过设置保护层以达到对转印后图案的保护作用，提高耐腐蚀、耐摩擦等性能，如专利cn111703226a公开了一种通用性强的树脂基热转印色带及其制备方法，但保护层设置仅停留在油墨层表面，保护层极易受损，难以达到较好的耐溶剂和耐磨标签打印性能。

技术实现思路

1、针对上述背景技术中的问题，本发明提供一种耐高温耐溶剂的热转印碳带，对背涂层、油墨层进行改性处理，提高碳带的耐高温、耐溶剂以及耐磨损等性能。

2、为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、一种耐高温耐溶剂的热转印碳带，包括自上而下依次贴合的油墨层、基材及背涂层；所述油墨层包括自上而下依次贴合的粘结层、着色层、保护层、离型层；

4、所述背涂层由背涂层涂料涂布而成，所述背涂层涂料包括以下重量份的组分：二甲基硅油20～30份、甲基mq硅树脂0.5～4份、有机硅改性滑石粉1～4份；

5、所述离型层由离型层涂料涂布而成，所述离型层涂料包括以下重量份的组分：eva树脂(乙烯-醋酸乙烯共聚物)2～6份、石油树脂2～6份、丙烯酸0.5～2份、巴西棕榈蜡18～26份、催化剂0.05～0.3份、聚乙二醇0.1～1份；

6、所述保护层由保护层涂料涂布而成，所述保护层涂料包括以下重量份的组分：(醋酸丁酸纤维素)cab树脂8～18份、丙烯酸系树脂20～35份、纳米二氧化硅0.5～2份、异氰酸酯封端的长链有机硅1～5份；

7、所述着色层由着色层涂料涂布而成，所述着色层涂料包括以下重量份的组分：三元氯醋树脂8～18份、丙烯酸系树脂20～35份、硅烷偶联剂2～6份、着色剂8～15份、分散剂1～2份、蜡浆0.1～1份。

8、树脂在离型层中起着粘结基材和保护层的作用，含量低涂层容易脱落，含量过高会导致离型效果差。eva与蜡混溶性好，粘结强度好；石油树脂脆性大，混溶性好，熔点低。蜡在离型层中起的作用是剥离着色层至基材上。巴西棕榈蜡具有硬度高，脆性好及脱模性优异的特点。这些树脂和蜡的特点刚好符合碳带的需求，因而选则这些树脂和蜡作为离型层原料。

9、保护层在pet上时可以避免着色层与离型层咬合，打印到标签上时又可以保护着色层，因此需要优秀的耐候性，耐化学性，耐水洗及耐磨性能，为了保证离型层与保护层不能咬合在一起故必须要具有快干性。cab和丙烯酸树脂的结合刚好能够满足需求，因而选则cab和丙烯酸树脂作为保护层原料。少量的纳米二氧化硅在保护层中起到增加耐磨性的作用。

10、三元氯醋应用于涂料中可以起到耐化学、腐蚀性、耐酒精性，增加对基材的附着力的作用。它用丙烯酸树脂改性之后可增进硬度、光泽和保光性。这样可以保证油墨的着色力，耐磨性，耐化学等优秀性能，因而选用三元氯醋和丙烯酸树脂做为着色层原料。

11、进一步地，所述有机硅改性滑石粉是由甲基硅烷或甲氧基硅烷类偶联剂改性处理后的滑石粉，所述偶联剂包括3-(2-氨基乙胺)丙基甲基二甲氧基硅烷、3-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷、三氟丙基三氯硅烷、(溴甲基)三甲基硅烷、三氯甲基硅烷。

12、利用硅烷偶联剂的si-键能与滑石粉表面活泼的羟基发生反应，缩合生成si-o健，大大增强了滑石粉与二甲基硅油的相容性。

13、进一步地，所述异氰酸酯封端的长链有机硅是由长链有机硅与异氰酸酯按照1:(0.1～0.6)的质量比进行乳化反应，在长链有机硅的端部引入异氰酸酯基团制备而成，所述长链有机硅采用4000～4400g/mol的聚二甲基硅氧烷，所述异氰酸酯采用4,4'-二环己基甲烷二异氰酸酯(hmdi)。

14、进一步地，所述丙烯酸系树脂包括甲基丙烯酸甲酯、丙烯腈、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸异丁酯中的一种或两种以上。

15、进一步地，所述着色剂包括无机颜料与有机颜料，所述无机颜料包括碳黑、氧化物、铬酸盐、硫酸盐、硅酸盐、硼酸盐、钼酸盐、磷酸盐、钒酸盐、铁氰酸盐、氢氧化物、硫化物和金属中的一种或两种以上；

16、所述有机颜料包括偶氮颜料、酞菁颜料、多环颜料和芳甲烷系颜料的一种或两种以上。

17、进一步地，所述基材包括聚丙烯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)、聚乙烯、聚乙烯醇或聚甲基丙烯酸甲酯。

18、进一步地，所述油墨层的厚度为1.0～3.5μm；所述基材的厚度为4～25μm；所述背涂层的厚度为0.2～1.0μm。

19、本发明的另一目的在于，提供如上所述的耐高温耐溶剂的热转印碳带的制作方法，包括如下步骤：

20、(1)着色层制备：按照由15～30％的树脂和60～70％溶剂、8～10％着色剂、1～2％分散剂与0.1～1％蜡浆的构成比例，先向反应釜中添加三元氯醋树脂、丙烯酸系树脂、硅烷偶联剂、分散剂、蜡浆，再加入有机溶剂，搅拌使其混合均匀，然后向其中加入着色剂，高速搅拌分散，充分的润湿着色剂，再将混合好的浆料均匀地引入砂磨系统内进行分级研磨，获得细度满足生产所需的油墨；

21、(2)背涂层制备：先将二甲基硅油、甲基mq硅树脂、有机硅改性滑石粉材料以及有机溶剂置入料桶中初步混合，搅拌均匀，然后放入反应釜中使其加热交联，最后通过超声过程强化，使交联物更均匀的分散在有机溶剂之中，从而获得生产所用的背涂液；

22、(3)离型层制备：先取三分之一至二分之一分量的巴西棕榈蜡与丙烯酸加入反应釜内，于60～80℃条件下搅拌混合均匀后，加入催化剂搅拌反应1～2h，之后加入eva树脂、石油树脂与聚乙二醇，并在搅拌下加入余下的巴西棕榈蜡，分散均匀后进行压缩冷冻，冷冻完全后在-5℃的冷冻条件下进行纳米研磨，制备得到蜡粉的悬浮溶液；

23、采用超低温冷冻研磨技术获得均匀、超细的树脂和蜡颗粒，实现油墨的均匀分布和良好的附着能力，从而保证标签打印的清晰度和油墨的耐磨性；

24、(4)保护层制备：按照由20～40％的树脂和60～80％溶剂的比例，向反应釜中加入cab树脂、丙烯酸系树脂、异氰酸酯封端的长链有机硅和有机溶剂进行混合，再加入纳米二氧化硅进行球磨分散，得到保护层涂布液；

25、(5)粘结层制备：按照由15～25％的树脂、70～80％溶剂和3～5％蜡浆的构成向反应釜中按比例加入聚氨酯树脂与有机溶剂，高速搅拌使其充分溶解混合，再加入相应比例的蜡浆，通过研磨系统研磨分散，保证蜡浆均匀分布在溶液中，最后加入少量的附着力促进剂分散均匀；

26、(6)涂布处理：

27、6.1)传输辊带动基材膜保持匀速运动，利用固定辊和网线辊先在基材一面涂布背涂液，以温度120～130℃、速度210～300m/min的条件进行烘干；

28、6.2)然后在基材的另外一面依次涂布离型层、保护层、着色层并烘干，其中离型层的涂布密度为0.6～0.8g/m2，保护层的涂布密度为0.4～0.6g/m2，着色层的涂布密度为1.2～1.5g/m2，最后涂布粘结层、烘干、收卷，粘结层的涂布密度为0.4～0.6g/m2。

29、先涂布背涂液，直接以高温快速烘干，再涂布热转印油墨，杜绝了小分子游离态的有机硅的迁移到热转印油墨表面的现象，提升产品的合格率和打印品质。

30、进一步地，所述有机溶剂包括苯类溶剂、酮类溶剂和醚类溶剂中的至少一种；优选地，包括甲苯、二甲苯、丁酮、醋酸甲酯、甲醚和乙醚中的至少一种或两种及以上的混合溶液。

31、本发明的第三个目的在于，提供如上所述的一种耐高温耐溶剂的热转印碳带在热转印领域中的应用。

32、背涂层的技术创新点：硅树脂具有与硅橡胶相似的结构，同样是以si-o键为主链的聚合物，硅树脂侧基只有甲基与苯基，因此该树脂不仅易溶于背涂液中，也与二甲基硅油有良好的相容性。通过加入甲基mq型硅树脂，可以在一定程度上减弱主链发生解扣式降解反应的可能性。将硅树脂的网状结构引入到硅橡胶体系当中，提高了硅橡胶体系的交联密度，破坏了硅橡胶的螺旋结构，减少了在高温、水、硅羟基或残存催化剂存在下容易发生的解扣式主链降解反应(如图2所示的反应式)的机率,进而达到补强的效果，从而提高耐热性。

33、同时滑石粉因其呈层状的结晶构造，具有易分裂成鳞片的趋向和特殊的滑润性，添加至背胶层中有助于提高涂层的爽滑性，降低转印时的噪音以及对转印头的损伤，且滑石粉具有良好的耐火性、光泽度，有助于提高涂层的耐高温性能以及涂层光亮度；另外，在根据需求在背胶液内添加相应的颜料时，滑石粉优良的润滑分散稳定作用可以防止颜料颗粒沉降，提高颜料分散均匀性，从而提高热转印碳带的美观效果。

34、油墨层的技术创新点：

35、离型层中，由于eva具有可进一步反应的羟甲基基团，巴西棕榈蜡中苯环上的羟基活性也较高，故加入丙烯酸作为交联介质，eva、巴西棕榈蜡上的羟基分别与丙烯酸上的羧基进行酯化反应，同时巴西棕榈蜡中苯环上的羟基和eva树脂中的羟基进行脱水缩合反应，三者形成均匀分散且相互搭接的交联涂层，对于难于粘接的材料如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚酯等薄膜具备良好的粘接性。

36、在保护层内引入长链有机硅，降低涂层表面张力，提高疏水性，在涂层固化时有机硅的活性基团与丙烯酸树脂的羟基反应，形成相互交联的涂层结构，保护层可实现对着色层的保护作用，同时在热转印过程中，由于热能赋予长链更高的活动能量，致使涂层内部分子间结合力减弱，部分有机硅分子链向保护层与着色层的界面迁移，在热能作用下保护层内有机硅长链上的异端酸酯与着色层内的丙烯酸树脂的活性基团在涂层界面处发生反应，在界面处形成交联程度更高的涂层结构，即便保护层上部受到磨损，依旧可以达到对转印后图案的保护，提升转印后图案的耐溶剂、耐磨性能。

37、与现有技术相比，本发明的技术效果如下：

38、1)本发明碳带的背涂层中引入有机硅改性的滑石粉，提高涂层的爽滑性、耐高温性能以及涂层光亮度，对打印头具有保护性，保护打印头。

39、2)本发明碳带的保护层中引入可与着色层中物质发生反应的活性基团封端的长链有机硅，提高涂层的交联程度，达到较好的耐溶剂和耐磨标签打印性能。

40、3)本发明碳带的离型层具有良好的粘结性能，可适用于多种粘结基材，应用范围更广。