一种数码打印水转印膜及其制备方法
阅读说明：本技术 一种数码打印水转印膜及其制备方法 (Digital printing water transfer printing film and preparation method thereof ) 是由 钱婧 于 2020-12-19 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种数码打印水转印膜及其制备方法,涉及水转印膜技术领域。本发明数码打印水转印膜,以离型膜层作为基底进行负载,通过以PBT树脂为主成分与其他助剂在自由基引发剂过氧化苯甲酰的作用下发生聚合反应,耐热PVA膜层提高了水转印膜的平整度和耐热性,热压形成的光油层更加平整,避免油墨层打印时的无序扩散；该数码打印水转印膜能够展现良好平整的图案,而且耐热性、机械强度良好,保存寿命长。制备方法通过涂覆热压工艺得到层级结构,控制含湿量的同时确保每层结构的厚度和平整度,不仅可以确保良好的打印精度,而且能耗低、污染小,后续水转印操作稳定可控。(The invention provides a digital printing water transfer printing film and a preparation method thereof, relating to the technical field of water transfer printing films. According to the digital printing water transfer film, the release film layer is used as a substrate for carrying out loading, and the PBT resin is used as a main component to perform a polymerization reaction with other additives under the action of the free radical initiator benzoyl peroxide, so that the flatness and heat resistance of the water transfer film are improved by the heat-resistant PVA film layer, the gloss oil layer formed by hot pressing is smoother, and disordered diffusion of the ink layer during printing is avoided; the digital printing water transfer printing film can show good and smooth patterns, and is good in heat resistance and mechanical strength and long in storage life. The preparation method obtains the hierarchical structure through the coating hot pressing process, controls the moisture content and simultaneously ensures the thickness and the flatness of each layer of structure, thereby not only ensuring good printing precision, but also having low energy consumption and little pollution, and the subsequent water transfer printing operation is stable and controllable.)
技术领域
本发明涉及水转印膜技术领域，尤其涉及一种数码打印水转印膜及其制备方法。
背景技术
水转印技术广泛用于非平面物体的印刷，例如汽车方向盘、迎宾踏板、汽车内饰件、童车、玩具和工艺装饰品等。传统的水转印工艺首先制备聚乙烯醇（PVA）水溶膜，然后通过凹版印刷，将图案印刷到PVA膜上，然后再进行水转印。由于PVA膜非常的柔软，无法直接进行数码喷墨打印，因此需要进行凹版印刷或丝印，在印刷过程需要制造凹版或网线版；并且PVA膜具有较高的拉伸强度，印刷时容易导致PVA膜发生形变。
公布号CN111391531A的发明专利公开了一种数码喷墨打印水转印膜的制备方法，摆脱了传统水转印需要制版和印刷等复杂工艺，使得PVA膜能够适应于喷墨打印。但是经研究发现，该水转印膜进行水转印前产品的耐热性、机械强度有待改善，不利于延长保存寿命，制备工艺达不到简单可控的要求。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供了一种数码打印水转印膜及其制备方法。
本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：
本发明提供了一种数码打印水转印膜，包括由内到外依次设置的离型膜层、抗拉伸树脂膜层、耐热PVA膜层、光油层、油墨层；
所述抗拉伸树脂膜层由以下重量份的成分制备而成：PBT树脂35-48份、甲基丙烯酸羟丙酯12-16份、甲基丙烯酸0.8-2份、甲基丙烯酸异冰片酯0.6-1.2份、甲基丙烯酸缩水甘油酯0.5-1份、过氧化苯甲酰0.1-0.3份、乙酸乙酯160-200份。
本发明的数码打印水转印膜，包括从内到外的离型膜层、抗拉伸树脂膜层、耐热PVA膜层、光油层、油墨层，以离型膜层作为基底进行负载，通过以PBT树脂为主成分与其他助剂在自由基引发剂过氧化苯甲酰的作用下发生聚合反应，得到的大分子聚合物结构大大提高抗拉伸树脂膜层的机械强度、流延平整度、剥离性，耐热PVA膜层提高了水转印膜的平整度和耐热性，使得热压形成的光油层更加平整，避免油墨层打印时的无序扩散，因此，该数码打印水转印膜能够展现良好平整的图案，而且耐热性、机械强度良好，保存寿命长。
进一步的，所述PBT树脂的拉伸模量为1200MPa，屈服应力为32MPa。
进一步的，所述耐热PVA膜层由耐热PVA溶液涂覆干燥而成，耐热PVA溶液的制备方法如下：按照重量份，向反应釜中加入水45-60份，依次加入环糊精2-5份、聚氧乙烯脂肪醇醚0.5-3份、丙三醇0.3-2份，升温至96-100℃，加入PVA树脂18-30份，搅拌至完全溶解后，加入纳米二氧化硅粉末3-6份、聚二甲基硅氧烷0.05-0.2份，搅拌20-30min，85-90℃静置消泡即可。
本发明的耐热PVA膜层制备方法，环糊精的空穴结构对PVA树脂具有良好的包覆性，在分散剂丙三醇、非离子表面活性剂聚氧乙烯脂肪醇醚的作用下，PVA树脂粉末分散后被环糊精包覆，纳米二氧化硅粉末同时也被吸附，提高包覆结构的耐热性和强度，在消泡剂聚二甲基硅氧烷的作用下，环糊精空穴机构中的气泡被吸附除去，得到分散均匀的耐热PVA溶液。
进一步的，所述PVA树脂的粘度为22mPa·s，挥发分含量小于9%，灰分含量小于1%。
进一步的，所述光油层由以下重量份的成分混合制备而成：热塑性聚氨酯树脂35-45份、氯醋树脂30-40份、乙酸乙酯75-90份、异丙醇15-25份。
本发明还提供了上述数码打印水转印膜的制备方法，包括以下步骤：
S1、抗拉伸树脂膜层液制备：向反应釜中加入70-80%量的乙酸乙酯，再依次加入PBT树脂、甲基丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、70-80%量的过氧化苯甲酰，升温至90-100℃，搅拌2-3小时，加入剩余的乙酸乙酯、甲基丙烯酸、剩余的过氧化苯甲酰，升温至115-125℃，保温反应1-2小时，静置得到抗拉伸树脂膜层液；
S2、光油层液制备：将热塑性聚氨酯树脂与60-70%的乙酸乙酯、异丙醇在35-45℃混合搅拌均匀，得到热塑性聚氨酯树脂溶液；将氯醋树脂与30-40%的乙酸乙酯在30-40℃混合搅拌均匀，得到氯醋树脂溶液；热塑性聚氨酯树脂溶液与氯醋树脂溶液混合均匀得到光油层液；
S3、涂覆热压：在离型膜层的一侧表面上涂覆抗拉伸树脂膜层液，热压成型得到抗拉伸树脂膜层，在抗拉伸树脂膜层的表面涂覆一层耐热PVA溶液，热压得到耐热PVA膜层、光油层；
S4、喷墨打印：将需要打印的图像通过数码喷墨打印于光油层表面得到油墨层。
本发明数码打印水转印膜的制备方法，通过简单的涂覆热压工艺得到层级结构，控制含湿量的同时确保每层结构的厚度和平整度，不仅可以确保良好的打印精度，而且能耗低、污染小，使用时将抗拉伸树脂膜层与耐热PVA膜层剥离，油墨层朝上平铺在水槽中，光油层和耐热PVA膜层溶解成液体状，工件放入水槽后使油墨层转移至工件表面即可完成水转印。
进一步的，步骤S3热压成型时控制含湿量在5-8%，抗拉伸树脂膜层的厚度为15-25μm，耐热PVA膜层的厚度为10-20μm，光油层的厚度为5-12μm。
进一步的，步骤S4油墨层的厚度为10-20μm。
本发明的有益效果：
（1）本发明数码打印水转印膜，以离型膜层作为基底进行负载，通过以PBT树脂为主成分与其他助剂在自由基引发剂过氧化苯甲酰的作用下发生聚合反应，提高抗拉伸树脂膜层的机械强度、流延平整度、剥离性，耐热PVA膜层提高了水转印膜的平整度和耐热性，使得热压形成的光油层更加平整，避免油墨层打印时的无序扩散；该数码打印水转印膜能够展现良好平整的图案，而且耐热性、机械强度良好，保存寿命长。
（2）本发明数码打印水转印膜的制备方法，通过涂覆热压工艺得到层级结构，控制含湿量的同时确保每层结构的厚度和平整度，不仅可以确保良好的打印精度，而且能耗低、污染小，后续水转印操作稳定可控。
附图说明
图1为本发明数码打印水转印膜的结构示意图；
图2为本发明数码打印水转印膜的制备方法流程图。
图中：1、离型膜层；2、抗拉伸树脂膜层；3、耐热PVA膜层；4、光油层；5、油墨层。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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作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。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。
实施例1
如图1-2所示，本实施例的一种数码打印水转印膜，包括由内到外依次设置的离型膜层1、抗拉伸树脂膜层2、耐热PVA膜层3、光油层4、油墨层5。
其中，抗拉伸树脂膜层由以下重量份的成分制备而成：PBT树脂43份、甲基丙烯酸羟丙酯15份、甲基丙烯酸1.4份、甲基丙烯酸异冰片酯0.9份、甲基丙烯酸缩水甘油酯0.8份、过氧化苯甲酰0.16份、乙酸乙酯185份。PBT树脂的拉伸模量为1200MPa，屈服应力为32MPa。
耐热PVA膜层由耐热PVA溶液涂覆干燥而成，耐热PVA溶液的制备方法如下：按照重量份，向反应釜中加入水53份，依次加入环糊精4份、聚氧乙烯脂肪醇醚1.8份、丙三醇0.9份，升温至98℃，加入PVA树脂25份，搅拌至完全溶解后，加入纳米二氧化硅粉末4份、聚二甲基硅氧烷0.12份，搅拌25min，87℃静置消泡即可。PVA树脂的粘度为22mPa·s，挥发分含量小于9%，灰分含量小于1%。
光油层由以下重量份的成分混合制备而成：热塑性聚氨酯树脂40份、氯醋树脂35份、乙酸乙酯83份、异丙醇23份。
上述数码打印水转印膜的制备方法，包括以下步骤：
S1、抗拉伸树脂膜层液制备：向反应釜中加入75%量的乙酸乙酯，再依次加入PBT树脂、甲基丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、75%量的过氧化苯甲酰，升温至96℃，搅拌2.5小时，加入剩余的乙酸乙酯、甲基丙烯酸、剩余的过氧化苯甲酰，升温至123℃，保温反应1.6小时，静置得到抗拉伸树脂膜层液；
S2、光油层液制备：将热塑性聚氨酯树脂与65%的乙酸乙酯、异丙醇在42℃混合搅拌均匀，得到热塑性聚氨酯树脂溶液；将氯醋树脂与35%的乙酸乙酯在36℃混合搅拌均匀，得到氯醋树脂溶液；热塑性聚氨酯树脂溶液与氯醋树脂溶液混合均匀得到光油层液；
S3、涂覆热压：在离型膜层的一侧表面上涂覆抗拉伸树脂膜层液，热压成型得到抗拉伸树脂膜层，在抗拉伸树脂膜层的表面涂覆一层耐热PVA溶液，热压得到耐热PVA膜层、光油层；热压成型时控制含湿量在5-8%，抗拉伸树脂膜层的厚度为20μm，耐热PVA膜层的厚度为16μm，光油层的厚度为8μm。
S4、喷墨打印：将需要打印的图像通过数码喷墨打印于光油层表面得到油墨层，油墨层的厚度为16μm。
实施例2
如图1-2所示，本实施例的一种数码打印水转印膜，包括由内到外依次设置的离型膜层1、抗拉伸树脂膜层2、耐热PVA膜层3、光油层4、油墨层5。
其中，抗拉伸树脂膜层由以下重量份的成分制备而成：PBT树脂46份、甲基丙烯酸羟丙酯14份、甲基丙烯酸1.8份、甲基丙烯酸异冰片酯1份、甲基丙烯酸缩水甘油酯0.9份、过氧化苯甲酰0.25份、乙酸乙酯190份。PBT树脂的拉伸模量为1200MPa，屈服应力为32MPa。
耐热PVA膜层由耐热PVA溶液涂覆干燥而成，耐热PVA溶液的制备方法如下：按照重量份，向反应釜中加入水55份，依次加入环糊精4.6份、聚氧乙烯脂肪醇醚2.6份、丙三醇1.4份，升温至99℃，加入PVA树脂25份，搅拌至完全溶解后，加入纳米二氧化硅粉末5份、聚二甲基硅氧烷0.15份，搅拌28min，87℃静置消泡即可。PVA树脂的粘度为22mPa·s，挥发分含量小于9%，灰分含量小于1%。
光油层由以下重量份的成分混合制备而成：热塑性聚氨酯树脂43份、氯醋树脂38份、乙酸乙酯86份、异丙醇22份。
上述数码打印水转印膜的制备方法，包括以下步骤：
S1、抗拉伸树脂膜层液制备：向反应釜中加入72%量的乙酸乙酯，再依次加入PBT树脂、甲基丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、76%量的过氧化苯甲酰，升温至98℃，搅拌2.8小时，加入剩余的乙酸乙酯、甲基丙烯酸、剩余的过氧化苯甲酰，升温至123℃，保温反应1.6小时，静置得到抗拉伸树脂膜层液；
S2、光油层液制备：将热塑性聚氨酯树脂与66%的乙酸乙酯、异丙醇在43℃混合搅拌均匀，得到热塑性聚氨酯树脂溶液；将氯醋树脂与34%的乙酸乙酯在38℃混合搅拌均匀，得到氯醋树脂溶液；热塑性聚氨酯树脂溶液与氯醋树脂溶液混合均匀得到光油层液；
S3、涂覆热压：在离型膜层的一侧表面上涂覆抗拉伸树脂膜层液，热压成型得到抗拉伸树脂膜层，在抗拉伸树脂膜层的表面涂覆一层耐热PVA溶液，热压得到耐热PVA膜层、光油层；热压成型时控制含湿量在5-8%，抗拉伸树脂膜层的厚度为22μm，耐热PVA膜层的厚度为18μm，光油层的厚度为11μm。
S4、喷墨打印：将需要打印的图像通过数码喷墨打印于光油层表面得到油墨层，油墨层的厚度为16μm。
实施例3
如图1-2所示，本实施例的一种数码打印水转印膜，包括由内到外依次设置的离型膜层1、抗拉伸树脂膜层2、耐热PVA膜层3、光油层4、油墨层5。
其中，抗拉伸树脂膜层由以下重量份的成分制备而成：PBT树脂46份、甲基丙烯酸羟丙酯15份、甲基丙烯酸1.6份、甲基丙烯酸异冰片酯0.7份、甲基丙烯酸缩水甘油酯0.8份、过氧化苯甲酰0.25份、乙酸乙酯190份。PBT树脂的拉伸模量为1200MPa，屈服应力为32MPa。
耐热PVA膜层由耐热PVA溶液涂覆干燥而成，耐热PVA溶液的制备方法如下：按照重量份，向反应釜中加入水58份，依次加入环糊精4.5份、聚氧乙烯脂肪醇醚2.3份、丙三醇1.5份，升温至100℃，加入PVA树脂27份，搅拌至完全溶解后，加入纳米二氧化硅粉末5.2份、聚二甲基硅氧烷0.16份，搅拌28min，89℃静置消泡即可。PVA树脂的粘度为22mPa·s，挥发分含量小于9%，灰分含量小于1%。
光油层由以下重量份的成分混合制备而成：热塑性聚氨酯树脂43份、氯醋树脂38份、乙酸乙酯86份、异丙醇24份。
上述数码打印水转印膜的制备方法，包括以下步骤：
S1、抗拉伸树脂膜层液制备：向反应釜中加入78%量的乙酸乙酯，再依次加入PBT树脂、甲基丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、73%量的过氧化苯甲酰，升温至97℃，搅拌2.3小时，加入剩余的乙酸乙酯、甲基丙烯酸、剩余的过氧化苯甲酰，升温至122℃，保温反应1.8小时，静置得到抗拉伸树脂膜层液；
S2、光油层液制备：将热塑性聚氨酯树脂与60-70%的乙酸乙酯、异丙醇在35-45℃混合搅拌均匀，得到热塑性聚氨酯树脂溶液；将氯醋树脂与30-40%的乙酸乙酯在30-40℃混合搅拌均匀，得到氯醋树脂溶液；热塑性聚氨酯树脂溶液与氯醋树脂溶液混合均匀得到光油层液；
S3、涂覆热压：在离型膜层的一侧表面上涂覆抗拉伸树脂膜层液，热压成型得到抗拉伸树脂膜层，在抗拉伸树脂膜层的表面涂覆一层耐热PVA溶液，热压得到耐热PVA膜层、光油层；热压成型时控制含湿量在5-8%，抗拉伸树脂膜层的厚度为23μm，耐热PVA膜层的厚度为14μm，光油层的厚度为10μm。
S4、喷墨打印：将需要打印的图像通过数码喷墨打印于光油层表面得到油墨层，油墨层的厚度为15μm。
对比例1
本对比例与实施例1的区别在于，抗拉伸树脂膜层液由PBT树脂与乙酸乙酯混合而成。
对比例2
本对比例与实施例1的区别在于，耐热PVA溶液中未添加纳米二氧化硅粉末。
性能测试
按照行业标准BB/T 0551-2017对实施例1-3、对比例1-2制备的数码打印水转印膜进行热收缩率、拉伸强度的测试，具体结果见下表：
项目
热收缩率/%
拉伸强度/MPa
实施例1
2.8
158
实施例2
3.2
155
实施例3
3.6
152
对比例1
5.3
128
对比例2
5.8
134
从上表可以看出，本发明实施例制备的数码打印水转印膜热收缩率较小、拉伸强度较高，说明耐热性和抗拉伸性能优于对比例，延长了保存寿命。
需要说明的是，在本文中，如若存在第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
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