CN1206112C - 热转印色带及其制造工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种热转印色带及其制造工艺，其结构包括带基、油墨涂层和耐热背层，其中油墨涂层的材料包括蜡类粘合剂、树脂类粘合剂、着色剂和助剂，蜡类粘合剂的比例为70-80%、树脂类粘合剂的比例为7-12%、着色剂的比例为10%、助剂的比例为大于0小于8%制作时，将蜡类粘合剂、树脂类粘合剂、着色剂及助剂制作成油墨涂层浆料；油墨涂层浆料涂布在带基的表面，涂布量为每平方米2-5克；再将耐热背层材料涂布在带基的背面，涂布量为每平方米0.1-1克；最后烘干并裁切成所需尺寸。本发明的热转印色带具有分辨率高、打印清晰、抗磨损、抗潮湿、可以长期保存、适于高速打印等优点。

Description

热转印色带及其制造工艺

技术领域

本发明涉及打印技术用的记录材料，更具体地说，涉及一种高清晰度的热转印色带及其制造工艺。

背景技术

近年来，热转印色带(Thermal Transfer Ribbon以下简称TTR)的应用在迅速发展。采用TTR进行打印的优点是分辨率较高、打印的文字和图像清晰，而且在工作时不象其他打印机那样产生噪声，可以减少对环境的噪声污染。

TTR的应用范围很广，例如可用于工厂和商场打印货物名牌、标价、条形码等，也可用于交通部门打印火车票、飞机场的登机牌等，还可用于在办公室打印传真文件，所打印出来的传真文件不像普通传真纸那样易变黄或褪色，因而可以长期保存。此外，彩色TTR可以打印彩色证件照片，可以省去冲洗相片的繁琐过程。

为了便于对本发明的理解，下面简单介绍一下热转印打印机的工作原理。如图1所示，TTR是由塑料带基21、涂布在带基21上的油墨涂层22、以及带基21背面的耐热背层23所构成的。其中油墨涂层22的主要成分是粘合剂和分散在其中的着色剂。

在常温下，油墨涂层22为固态，粘附在塑料带基21表面。如图2所示，在打印时，热敏打印头10因通信号电流而升温，当热敏打印头被加热到一定温度时，TTR上与热敏打印头10接触部位的油墨涂层被熔化，在热敏打印头压力的作用下，这部分熔化的油墨涂层从带基21上剥离下来，转移到TTR下面接受打印的记录纸或其他记录介质材料30上，从而形成打印的文字或图像26，而未与热敏打印头10接触的其他部位的油墨涂层则仍然保留在TTR原来的部位。

根据热转印打印机的工作原理可知，对于其中的重要材料TTR，需要满足以下要求：

(1)、TTR的带基要具有较高的热稳定性，在热敏打印头的加热作用下不会由于软化而粘附或沾污热敏打印头；同时带基要薄，以利于在打印时加快油墨涂层的熔化，从而提高打印速度；

(2)、油墨涂层要有适当的熔融温度范围，低熔点的材料易于熔化而有利于快速热转移，但熔点过低时，油墨材料会强度不足，不抗磨损；反之，油墨材料熔点过高时，材料强度虽然提高，但在热打印时油墨涂层难于熔化，不易转移，不但使打印速度过慢，而且会降低热敏打印头的使用寿命；

(3)、油墨涂层与承接打印的记录介质材料之间的结合力以及油墨涂层材料本身的强度和物理化学性能要满足要求，必须使打印的字迹和图像具有抗磨损和抗潮湿的能力；

(4)、TTR的油墨涂层材料在熔化状态要有足够高的流动性，使得熔化的油墨涂层材料即使在普通的记录介质上也要有足够高的流平性，从而熔融状态的油墨涂层材料可以流入打印记录纸表面的坑凹之处，使凹坑处被油墨填满，则所形成的文字或图形边缘完整，清晰度高，从而有较高的分辨率。

目前市售的某些热转印色带，有些产品质量较差，例如TTR上的油墨涂层易于剥落，打印的字迹和图像比较模糊、清晰度不够，打印的文字和图像耐磨损性能较差、容易因受磨损或受潮湿而变模糊等等。尤其是当采用非专用纸张接受打印时，上述现象更为明显。此外，有些TTR油墨涂层的熔点不适合一般的热转印打印机，不但减慢打印速度，也影响热敏打印头的使用寿命。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有热转印色带的上述缺陷，提出了一种新的TTR油墨涂层配方和制造工艺。

本发明的热转印色带包括带基、涂布在所述带基表面的油墨涂层、以及涂布在所述带基背面的耐热背层，所述油墨涂层的材料包括粘合剂、着色剂和助剂，其特征在于，所述粘合剂包含蜡类及树脂类粘合剂，在所述油墨涂层中，所述蜡类粘合剂的比例为40-80％、所述树脂类粘合剂的比例为5-35％、所述着色剂的比例为5-25％、所述助剂的比例为0.1-10％。

在本发明所述的热转印色带中，所述蜡类粘合剂的熔点为50-110℃；所述树脂类粘合剂的软化温度为60-130℃、固化温度为30-70℃。

在本发明所述的热转印色带中，所述蜡类粘合剂可从天然蜡、动植物蜡及合成蜡中选择两种以上，每一种蜡在油墨涂层中所占的比例为10-50％。

在本发明所述的热转印色带中，所述树脂类粘合剂可采用热塑性合成树脂，可从聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚醋酸乙烯、聚乙烯醇、乙烯-醋酸乙烯共聚物、氯乙烯-醋酸乙烯共聚物、氯乙烯-醋酸乙烯-乙烯醇三元共聚物、环氧树脂、聚酰胺树脂、聚氨酯树脂、石油树脂、聚酮树脂、聚苯乙烯以及苯乙烯-丁二烯橡胶中选择一种或多种。

在本发明所述的热转印色带中，所述耐热背层可以是耐热的硅树脂或聚氨酯材料。

在本发明所述的热转印色带中，所述带基为采用尼龙、醋酸纤维、聚酯、聚酰胺或聚乙烯制成的塑料薄膜，其厚度为3-6微米。

本发明的热转印色带的制造工艺包括以下步骤：

(1)、选取厚度为3-6微米的塑料薄膜作为带基；

(2)、取比例为40-80％的蜡类粘合剂、5-35％的树脂类粘合剂、5-25％的着色剂以及0.1-10％的助剂，制作油墨涂层浆料；

(3)、在带基的表面涂布所述油墨涂层浆料，涂布量为每平方米2-5克；

(4)、在带基的背面涂布耐热背层，涂布量为每平方米0.1-1克；

(5)、烘干并裁切成所需尺寸。

在所述步骤(2)中，可以制成三种类型的油墨涂层浆料，其一是采用甲苯、酮类、环己烷及溶剂汽油制成混合溶剂，将蜡类粘合剂和树脂类粘合剂溶解于其中，再加入着色剂和助剂，配制成溶剂型油墨涂料浆料；其二是将蜡类粘合剂和树脂类粘合剂进行乳化，再加入着色剂和助剂，配制成乳液型油墨涂料浆料；其三是将蜡类粘合剂和树脂类粘合剂加热进行熔化，再加入着色剂和助剂，配制成熔融状油墨涂料浆料。

采用本发明的TTR油墨涂层配方和制造工艺所生产的TTR具有以下优点：打印的图像具有较高的分辨率，打印的文字和图像清晰；所打印的文字和图像与承接打印的记录介质有高的结合力，因而具有抗磨损和抗潮湿的能力，不易因磨损或受潮湿而变模糊，因而可以长期保存；在高速打印时仍然具有良好的打印效果，从而可以提高打印的工作效率。

附图说明

图1是与热敏打印头接触的热转印色带在打印前的放大示意图；

图2是与热敏打印头接触的热转印色带在打印时的放大示意图。

具体实施方式

下面我们详细介绍本发明转印色带的配方和制造工艺过程。

一、转印色带所用的材料

从图1中可知，TTR主要由带基21和油墨涂层22两部分构成，下面分别讨论两部分材料的构成及选择依据。

1、带基

作为TTR的带基材料，必须在150-250℃的温度范围内不软化，厚度较薄，以利于热传导。因此可从尼龙、醋酸纤维、聚碳酸酯、聚乙稀、聚丙稀、聚酰胺、聚酯等多种塑料薄膜中进行选择。但是，从材料的软化点、张力强度以及热传导性能等多种因素来考虑，以厚度为2-10微米的聚酯(PET)薄膜为宜，厚度为3-6微米的聚酯薄膜最适合做TTR的带基。

2、油墨涂层材料：

涂布在TTR的带基上的油墨涂层中的主要材料是粘合剂和着色剂，并加入少量助剂。

2-1、粘合剂

粘合剂在TTR的油墨涂层中的作用包括：将着色剂粘合在一起，并将其粘合在塑料薄膜上；热打印时粘合剂熔化，并将着色剂一起转移到承接打印的记录介质上；在记录纸或其他记录介质上，粘合剂的作用是将着色剂粘结在记录介质的表面上。

因此对于粘合剂有以下几点要求：具有适当的熔点或软化点范围；在加热熔化后具有低粘度，高流动性，即有较高的熔融指数(Melting Index)，在接受打印的纸上有高的流平性，以保证打印的字迹和图形清晰；粘合剂和TTR带基有适当的粘结强度，要保证油墨涂层在常温下不会从塑料薄膜上脱落；但又要求油墨涂层被加热熔化时易于从带基上剥离干净；保证油墨涂层与接受打印的纸张或其他记录介质材料之间有高的粘结强度，使熔化的油墨涂层容易从TTR带基上转移到打印纸的表面上，并且在冷却和固化后所打印的字迹和图形具有高的牢度，不易被磨损而变模糊。

上述要求有些是相互矛盾的，因而很难寻找一种粘合剂能够完全满足上述多种要求。例如，要求一种粘合剂在熔融状态下具有低的粘度时，则这种低粘度的粘合剂就很难对记录介质材料具有高的粘结强度。为了做到同时满足上述多种要求，需要在油墨涂层配方中加入多种粘合剂，使它们之间性能互补，各取所长，以达到充分满足前述各种要求的目的。本发明中所采用的粘合剂材料包括蜡和树脂。

2-1-1蜡类

选蜡作为TTR油墨涂层的粘合剂，是因它易于熔化，熔化的蜡具有较低的粘度，即有高的熔融指数，可以提高熔化油墨涂层的流平性，因而提高打印字迹和图形的清晰度。目前可以采用的蜡有以下几大类，

天然蜡，包括石蜡、褐煤蜡、E-蜡、O-蜡、微晶蜡以及地蜡；

动植物蜡，包括巴西棕榈蜡、甘蔗蜡、紫胶蜡、虫白蜡、蜂蜡以及米糠蜡；

合成蜡，包括聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡以及合成酰胺蜡。

在蜡的选择上，要求蜡的熔点范围为50-110℃，可以选用两种以上的蜡，每种蜡在油墨涂层中所占的比例为10-50％，蜡的总量在油墨涂层中所占的比例为40-80％。

2-1-2、树脂类

采用蜡作为粘合剂来制作TTR时，尽管有打印的字迹和图像清晰和打印速度高的优点；但打印的字迹和图像不牢，抗磨损能力差，易变模糊。为了弥补蜡的上述弱点，在TTR的油墨涂层配方中加入一定比例的热塑性合成树脂粘合剂，可以提高TTR油墨涂层的粘结能力，增加打印字迹和图形的牢度和抗磨损能力，从而改进TTR的打印效果。适合的热塑性的合成树脂粘合剂包括聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚醋酸乙烯、聚乙烯醇、乙烯-醋酸乙烯共聚物、氯乙烯-醋酸乙烯共聚物、氯乙烯-醋酸乙烯-乙烯醇三元共聚物、环氧树脂、聚酰胺树脂、聚氨酯树脂、石油树脂、聚酮树脂、聚苯乙烯以及苯乙烯-丁二烯橡胶等。

在树脂的选择上，要求所选用的热塑性树脂粘合剂的软化点温度范围为60-130℃，固化温度为30-70℃，在高于树脂熔点30℃的温度下，粘度要低。在合成树脂的选择上要注意它与蜡的相溶性。可以选择一种或两种以上的合成树脂，各种树脂在TTR的油墨涂层中所加入的重量比例为5-35％。

2-2、着色剂

在TTR油墨涂层中选用的着色剂，可以采用无机颜料、有机颜料、或染料，或几种兼用。选用的着色剂应保证颜料的分散性良好，为此要注意颜料的颗粒度，细小的颗粒有利于颜色的加深，但过细的颗粒难于分散均匀；另外要求着色剂具有良好的化学稳定性，不易分解。

着色剂的加入量会影响打印字迹和图像的色泽，通常着色剂的加入比例为油墨涂层固含量的5-25％。

用于制作黑色TTR时，着色剂可以选用碳黑、石墨、醇溶黑、油溶黑、直接黑、黑色颜料浆等；而制作彩色TTR时，可以选用酞菁蓝、永固红、永固黄等颜料。

2-3、助剂

除了粘合剂和着色剂等主要成分而外，在配方中要加入适当比例的分散剂、抗静电剂、消泡剂等助剂。

二、配方工艺和涂布工艺

1、油墨涂层配方

本发明中，将TTR油墨涂层的熔点确定在60-90℃范围内，这一温度范围对于大多数目前市售的热转印打印机是适合的；再考虑到TTR对于熔化油墨的粘度和抗磨损能力的要求，本发明中TTR油墨涂层的配方比例见下表1。

         表1-热转印色带油墨涂层中各种材料的含量范围

No	材料种类	在热转印色带油墨涂层中的含量(％)
			1	着色剂	5-25
2	蜡类	50-80
			3	合成树脂类	5-35
4	各种助剂	0.1-10

本发明中，黑色油墨涂层的配方比例见下表2，表中包括三个实施例，其中碳黑、聚乙烯蜡和助剂的比例分别保持10％、10％和8％，其余各项略有变化。

             表2-黑色热转印色带油墨涂层配方

No	材料种类	在热转印色带油墨涂层中的含量范围(％)
					实施例一	实施例二	实施例三

1	碳黑	10	10	10
					2	巴西棕榈蜡	45	35	30
3	石蜡	20	27	30
					4	聚乙烯蜡	10	10	10
5	EVA树脂	7	10	12
					6	各种助剂	8	8	8
合计		100	100	100

本发明中，彩色油墨涂层的配方比例见下表3，其中给出红、黄、蓝色油墨涂层的配方。

            表3-彩色热转印色带油墨涂层配方

No	材料种类	在热转印色带油墨涂层中的含量(％)
					红色带	黄色带	蓝色带
		1	永固红	10				/	/
2	永固黄				/	10	/
		3	酞菁蓝	/				/	10
4	巴西棕榈蜡				45	45	45
		5	褐煤蜡	10				10	10
6	石蜡				15	15	15
		7	聚乙烯蜡	10				10	10
8	EVA树脂				10	10	10
		合计		100				100	100

2、涂料的制备和涂布工艺

2-1、浆料的制备

根据上述TTR的油墨涂层配方，所选用的包括蜡和树脂在内的粘合剂材料，可以制成三种类型的浆料。

其一是溶剂型浆料，采用甲苯、酮类、环己烷、溶剂汽油等形成的混合溶剂，溶解蜡和合成树脂，而后配制成油墨涂料；

其二是乳液型浆料，采用蜡和树脂的乳化液制备油墨涂料，其最大的优点是可以避免有机溶剂对于环境的污染，蜡和树脂的乳液可以从市场采购，或采用适当的乳化过程将蜡或树脂材料在水中进行乳化；

其三是熔融状浆料，将蜡和树脂等粘合剂材料在加热下进行熔化，加入着色剂和助剂，直接进行涂布，这种方法的优点是不需要有机溶剂，也不需要乳化过程，可以避免环境污染，过程简便。

无论采用哪一种工艺，都要通过球磨机、沙磨机等设备，使着色剂在粘合剂的溶液或乳液中或熔融液中进行充分的分散，使之形成均匀的油墨浆料，而后在涂布机上进行涂布。

2-2、背层和油墨涂层的涂布

为了提高塑料带基的耐热性能，防止在打印时塑料薄膜受热软化而粘接热敏打印头，在塑料带基的背面要涂布一个耐热层，如图1所示，这一耐热层通称背层23。背层所采用的材料包括硅树脂、聚氨酯等，涂布量为每平方米0.1-1克。

在涂布热转印色带的油墨涂层时，在把油墨浆料经充分的分散之后，可以在刮刀式、反转辊涂式、凹板式或挤压式涂布机进行涂布。油墨涂层的厚度要适当控制，以每平方米塑料薄膜上涂2-5克为宜。在采用溶剂法或乳液法制备的浆料涂布时，涂好的色带在50-100℃的烘干道内烘干之后，收卷并裁切成一定的宽度。

利用上述配方和配制油墨浆料工艺所涂布的热转印色带，可以在60-80℃的温度范围内，以每秒钟50-250毫米(相当于2-10英寸/秒)的速度进行打印，即使在一般的纸上进行打印，所打印的条形码或传真文件，字迹和图形清晰，分辨率高，具有抗磨损的能力。

Claims (9)

1、一种热转印色带，

包括带基、涂布在所述带基表面的油墨涂层、以及涂布在所述带基背面的耐热背层；

所述油墨涂层的材料包括粘合剂和着色剂；

所述粘合剂包含蜡类及树脂类粘合剂；

其特征在于，在所述油墨涂层中还包括助剂，所述助剂是分散剂、抗静电剂、以及消泡剂中的一种或多种；所述助剂在油墨涂层中的重量比例大于0小于8％。

2、根据权利要求1所述的热转印色带，其特征在于，所述蜡类粘合剂的比例为70-80％、所述树脂类粘合剂的比例为7-12％、所述着色剂的比例为10％；所述蜡类粘合剂的熔点为50-110℃；所述树脂类粘合剂的软化温度为60-130℃、固化温度为30-70℃。

3、根据权利要求2所述的热转印色带，其特征在于，所述蜡类粘合剂可从天然蜡、动植物蜡及合成蜡中选择两种以上，每一种蜡在油墨涂层中所占的比例为10-50％。

4、根据权利要求2所述的热转印色带，其特征在于，所述树脂类粘合剂可采用热塑性合成树脂，可从聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚醋酸乙烯、聚乙烯醇、乙烯-醋酸乙烯共聚物、氯乙烯-醋酸乙烯共聚物、氯乙烯-醋酸乙烯-乙烯醇三元共聚物、环氧树脂、聚酰胺树脂、聚氨酯树脂、石油树脂、聚酮树脂、聚苯乙烯以及苯乙烯-丁二烯橡胶中选择一种或多种。

5、根据权利要求1所述的热转印色带，其特征在于，所述耐热背层可以是耐热的硅树脂或聚氨酯材料。

6、根据权利要求1-5中任一项所述的热转印色带，其特征在于，所述带基为采用尼龙、醋酸纤维、聚酯、聚酰胺或聚乙烯制成的塑料薄膜，其厚度为3-6微米。

7、一种热转印色带的制造工艺，其特征在于，包括以下步骤：

(1)、选取厚度为3-6微米的塑料薄膜作为带基；

(2)、取蜡类粘合剂、树脂类粘合剂、着色剂、以及助剂，制作油墨涂层浆料，其中，所述助剂是分散剂、抗静电剂、以及消泡剂中的一种或多种；所述助剂在油墨涂层中的重量比例大于0小于8％；

(3)、在带基的表面涂布所述油墨涂层浆料，涂布量为每平方米2-5克；

(4)、在带基的背面涂布耐热背层，涂布量为每平方米0.1-1克；

(5)、烘干并裁切成所需尺寸。

8、根据权利要求7所述的制造工艺，其特征在于，所述蜡类粘合剂的比例为70-80％、所述树脂类粘合剂的比例为7-12％、所述着色剂的比例为10％；所述蜡类粘合剂的熔点为50-110℃；所述树脂类粘合剂的软化温度为60-130℃、固化温度为30-70℃。

9、根据权利要求7所述的制造工艺，其特征在于，在所述步骤(2)中，将蜡类粘合剂和树脂类粘合剂进行乳化，再加入着色剂和助剂，配制成乳液型油墨涂料浆料。

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