一种具备优异耐候性的树脂碳带、制备方法及应用
文献发布时间：2024-04-18 19:53:33
技术领域
本发明涉及热转印印刷技术领域，具体涉及一种具备优异耐候性的树脂碳带、制备方法及应用。
背景技术
由于交通标识需要长期暴露在户外，应对各种不同环境，所以交通行业的印刷产品要求具备优异的耐候性，行业内常常选用热塑性丙烯酸树脂，但是热塑性丙烯酸树脂的耐候性以及耐溶剂性并非最佳，并且为了增加抗污性通常需要在丙烯酸树脂中加入有甲基机硅类或含氟助剂，但这些助剂的加入通常会影响碳带的转印效果。
从印刷方式的角度说，市面常用的印刷方式有丝网印刷、UV喷墨、热转印印刷，这些印刷方式中热转印印刷由于其较高的环保性和相对简单的工艺流程，近些年发展迅速。
针对交通标识要求要求高耐候性这一特殊需求，鉴于此，本发明提供一种具备优异耐候性的树脂碳带、制备方法及应用。需要说明的申请人已经申请了专利CN202111612885.7-一种用于交通印刷的耐汽油性的树脂碳带及其制备方法，及CN202111611831.9-一种可快速打印的热转印树脂碳带及其制备方法等多篇专利。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种具备优异耐候性的树脂碳带、制备方法及应用。目的是提供一种用于交通行业的基于热转印印刷的具备优异的耐候性的树脂碳带。本发明的耐候性的树脂碳带中的树脂采用有机硅-丙烯酸复合树脂，通过有机硅-丙烯酸复合树脂与固化剂一起使用时，形成的固化体系具有优异的耐候性，且与基材的附着性也相当优秀，同时透明度也很高，对逆反射系数影响较小，同时具有有机硅和丙烯酸的性能。
本发明为了解决上述技术问题，第一个目的是提供一种具备优异耐候性的树脂碳带，包括自上而下依次贴合的油墨层、离型层、基材及背涂层；
所述油墨层由油墨层涂料涂布而成，所述油墨层涂料包括以下重量份的组分：有机硅-丙烯酸复合树脂50-70份、颜料50-70份、分散剂5-15份、光稳定剂0-2.1份和固化剂2-3.5份，所述固化剂为含甲基的硅氧烷；
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：(甲基)丙烯酸系树脂50-70份、光稳定剂0.05-1.4份和蜡粉0.25-2.5份，所述(甲基)丙烯酸系树脂数均分子量(Mn)为10000-20000，玻璃化转变温度Tg为60-95。
本发明的有益效果是：采用有机硅-丙烯酸复合树脂，通过有机硅-丙烯酸复合树脂与固化剂一起使用时，形成的固化体系具有优异的耐候性，且与基材的附着性也相当优秀，同时透明度也很高，对逆反射系数影响较小，同时具有有机硅和丙烯酸的性能。使用本发明所述树脂碳带进行印刷时打印出来的产品，与目前交通行业上的丙烯酸或者是有机硅体系的印刷产品相比，耐候性能都更加优异，兼具两者的优点。其中，离型层在印刷完成后处在油墨层远离交通标识基底的一侧，主要起到帮助油墨层从基材上脱离的作用；所述背涂层的作用为传热防磨擦，保护打印头与打印基材。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，所述油墨层涂料包括以下重量份的组分：有机硅-丙烯酸复合树脂55-65份、颜料55-65份、分散剂7-15份、光稳定剂0.25-2.1份和固化剂2.5-3份；
所述离型层涂料包括以下重量份的组分：(甲基)丙烯酸系树脂55-65份、光稳定剂0.1-1份和蜡粉0.5-2份。
进一步，所述有机硅-丙烯酸复合树脂为由重量比为(3-4)：(6-7)的聚硅氧烷和丙烯酸化学性结合的封端结构(有机硅-丙烯酸复合树脂为DIC株式会所的产品，产品名：有机硅-丙烯酸复合树脂水性分散体CERANATE WSA-1070)，pH为7.5-8.5；所述颜料无机颜料和/或有机颜料；所述固化剂为γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅氧烷；所述光稳定剂包括水杨酸酯类、苯酮类、苯并三唑类和三嗪类紫外线吸收剂中的一种或两种以上；所述分散剂包括含羧基的聚合物有机溶剂溶液、改性聚硅氧烷溶液、阴离子表面活性剂、高分子量羧酸有机溶液、电中性聚酰胺与聚酯混合物的有机溶液、电中性聚羧酸铵盐、高分子量羧酸与改性聚硅氧烷的混合物有机溶液、聚氨酯的有机溶液等；所述(甲基)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；所述蜡粉包括巴西棕榈蜡、PE蜡、EVA蜡中的一种或两种以上。
进一步，所述基材为透明柔性塑料膜；
所述背涂层包括酯改性有机硅树脂、丙烯酸改性有机硅树脂、聚乙烯醇缩乙醛系树脂、聚乙烯醇缩丁醛系树脂中的一种或两种以上。
进一步，所述透明柔性塑料膜包括聚丙烯(PP)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚乙烯(PE)、聚乙烯醇(PVA)或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。其中优选PET。
所述无机颜料包括氧化物、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；
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，多环颜料包括蒽醌、靛族、喹吖啶酮、二恶嗪；
所述离型层涂料、油墨层涂料、背涂层涂料还包括流平剂0.1-1份、消泡剂0.1-1份。
进一步，所述油墨层的厚度为0.5-1.5μm；所述离型层的厚度为0.5-2μm；所述基材的厚度为4-25μm；所述背涂层的厚度为0.2-1.0μm。
进一步，所述油墨层的厚度为0.8-1.2μm；所述离型层的厚度为0.5-1.5μm；所述基材的厚度为4-10μm；所述背涂层的厚度为0.5-0.8μm。
本发明的第二个目的是提供一种具备优异耐候性的树脂碳带的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：备液：
油墨层涂料：将有机硅-丙烯酸复合树脂溶于丁酮和甲苯溶剂中，然后加入颜料、分散剂、光稳定剂，搅拌混合后，最后加入固化剂，制成油墨层涂料，备用；
离型层涂料：将丙烯酸树脂溶于丁酮和甲苯溶剂中，然后加入光稳定剂和蜡粉，搅拌混合后，制成离型层涂料，备用；
背涂层涂料：将聚氨酯改性有机硅树脂、丙烯酸改性有机硅树脂、聚乙烯醇缩乙醛系树脂、聚乙烯醇缩丁醛系树脂一种或两种以上溶于丁酮和甲苯溶剂中，搅拌混合后，制成背涂层涂料，备用；
S2：打电晕；
提供一基材，在所述基材的相对的两个表面上打上电晕；
S3：涂布；
将步骤S1制得的背涂层涂料涂布在步骤S2的所述基材其中一个表面上，然后烘干形成背涂层，待用；
将步骤S1制得的离型层涂料涂布在所述背涂层远离所述基材的一面上，然后烘干形成离型层，待用；
将步骤S1制得的油墨层涂料涂布在所述离型层远离所述基材的一面上，然后烘干形成油墨层，即得到具备优异耐候性的树脂碳带。
采用上述方案的有益效果是：通过本发明提供的制备方法，能够高效快速的完成具备优异耐候性的树脂碳带的制备。
进一步，一种具备优异耐候性的树脂碳带的制备方法，步骤S3中，采用凹版涂布或狭缝涂布背涂层涂料，述烘干温度为50-100℃，烘干时间40-60s；采用的凹版涂布或狭缝涂布离型层涂料，所述烘干温度为50-100℃，烘干时间40-60s；采用凹版涂布或狭缝涂布油墨层涂料，所述烘干温度为40-100℃，烘干时间为1-4h。
本发明的第三个目的是提供一种具备优异耐候性的树脂碳带的应用，所述树脂碳带用于热转印交通基材。
使用上述树脂碳带在交通基材表面完成打印后的层结构为：白色反光膜、在白色反光膜表面的油墨层、在油墨层表面远离白色反光膜一侧的离型层。
附图说明
图1为本发明具备优异耐候性的树脂碳带的结构图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1-油墨层，2-离型层，3-基材，4-背涂层。
具体实施方式
以下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。
实施例1
本实施例涉及一种具备优异耐候性的树脂碳带，包括自上而下依次贴合的油墨层、离型层、基材及背涂层；详见表1，
所述油墨层由油墨层涂料涂布而成，所述油墨层涂料中，有机硅-丙烯酸复合树脂为由重量比为3：6的聚硅氧烷和丙烯酸化学性结合的封端结构，pH为7.5-8.5；颜料为偶氮颜料；分散剂为改性聚酯类的有机溶液；光稳定剂为水杨酸酯类；固化剂为γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅氧烷；
所述离型层由离型层涂料涂布而成，所述离型层涂料中，(甲基)丙烯酸系树脂为甲基丙烯酸甲酯；光稳定剂为水杨酸酯类；蜡粉为巴西棕榈蜡；所述(甲基)丙烯酸系树脂数均分子量(Mn)为20000，玻璃化转变温度Tg为60。
本实施例涉及的一种具备优异耐候性的树脂碳带的制备方法，包括如下步骤：
S1：备液：
油墨层涂料：将有机硅-丙烯酸复合树脂溶于丁酮和甲苯溶剂中，然后加入颜料、分散剂、光稳定剂，搅拌混合后，最后加入固化剂，制成油墨层涂料，备用；
离型层涂料：将(甲基)丙烯酸系树脂溶于丁酮和甲苯溶剂中，然后加入光稳定剂和蜡粉，搅拌混合后，制成离型层涂料，备用；
背涂层涂料：将聚氨酯改性有机硅树脂、丙烯酸改性有机硅树脂、聚乙烯醇缩乙醛系树脂、聚乙烯醇缩丁醛系树脂一种或两种以上溶于丁酮和甲苯溶剂中，搅拌混合后，制成背涂层涂料，备用；
S2：打电晕；
提供一基材，在所述基材的相对的两个表面上打上电晕；
S3：涂布；
将步骤S1制得的背涂层涂料涂布在步骤S2的所述基材其中一个表面上，然后烘干形成背涂层，待用；
将步骤S1制得的离型层涂料涂布在所述背涂层远离所述基材的一面上，然后烘干形成离型层，待用；
将步骤S1制得的油墨层涂料涂布在所述离型层远离所述基材的一面上，然后烘干形成油墨层，即得到具备优异耐候性的树脂碳带。
步骤S3中，采用凹版涂布或狭缝涂布背涂层涂料，述烘干温度为100℃，烘干时间60s；采用的凹版涂布离型层涂料，所述烘干温度为100℃，烘干时间60s；采用凹版涂布或狭缝涂布油墨层涂料，所述烘干温度为100℃，烘干时间为2h。
得到备优异耐候性的树脂碳带后使用基于热转印的印刷机将油墨层和离型层打印至白色反光膜表面并进行耐候性测试。
实施例2
本实施例与实施例1相比，离型层中(甲基)丙烯酸系树脂70份，其余与对比文件1相同。详见表1。
得到备优异耐候性的树脂碳带后使用基于热转印的印刷机将油墨层和离型层打印至白色反光膜表面并进行耐候性测试。
实施例3
本实施例与实施例1相比，所述油墨层涂料中，有机硅-丙烯酸复合树脂为由重量比为4：7的聚硅氧烷和丙烯酸化学性结合的封端结构，pH为7.5-8.5；颜料为偶氮颜料；所述(甲基)丙烯酸系树脂Mn为10000，Tg为95，其余与对比文件1相同。详见表1。
得到备优异耐候性的树脂碳带后使用基于热转印的印刷机将油墨层和离型层打印至白色反光膜表面并进行耐候性测试。
实施例4
本实施例与实施例1相比，所述油墨层涂料中，有机硅-丙烯酸复合树脂为由重量比为3.5：6.5的聚硅氧烷和丙烯酸化学性结合的封端结构；颜料为酞菁颜料；离型层的厚度为0.6μm；其余与对比文件1相同。详见表1。
得到备优异耐候性的树脂碳带后使用基于热转印的印刷机将油墨层和离型层打印至白色反光膜表面并进行耐候性测试。
实施例5
本实施例与实施例1相比，离型层中蜡粉为1份，其余与对比文件1相同。详见表1。
得到备优异耐候性的树脂碳带后使用基于热转印的印刷机将油墨层和离型层打印至白色反光膜表面并进行耐候性测试。
实施例6
本实施例与实施例1相比，油墨层中γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅氧烷为2.66份，所述(甲基)丙烯酸系树脂Mn为10000，Tg为95，其余与对比文件1相同。详见表2。
得到备优异耐候性的树脂碳带后使用基于热转印的印刷机将油墨层和离型层打印至白色反光膜表面并进行耐候性测试。
实施例7
本实施例与实施例1相比，油墨层中有机硅-丙烯酸复合树脂为70份，γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅氧烷为2.66份，所述(甲基)丙烯酸系树脂Mn为10000，Tg为95，其余与对比文件1相同。详见表2。
得到备优异耐候性的树脂碳带后使用基于热转印的印刷机将油墨层和离型层打印至白色反光膜表面并进行耐候性测试。
实施例8
本实施例与实施例1相比，油墨层中颜料为70份，γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅氧烷为2.66份，所述(甲基)丙烯酸系树脂Mn为10000，Tg为95，其余与对比文件1相同。详见表2。
得到备优异耐候性的树脂碳带后使用基于热转印的印刷机将油墨层和离型层打印至白色反光膜表面并进行耐候性测试。
实施例9
本实施例与实施例1相比，γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅氧烷为2.66份，所述(甲基)丙烯酸系树脂Mn为10000，Tg为95，油墨层厚度为0.8μm，其余与对比文件1相同。详见表2。
得到备优异耐候性的树脂碳带后使用基于热转印的印刷机将油墨层和离型层打印至白色反光膜表面并进行耐候性测试。
实施例10
本实施例与实施例1相比，所述(甲基)丙烯酸系树脂Mn为10000，Tg为95，其余与对比文件1相同。详见表2。
得到备优异耐候性的树脂碳带后使用基于热转印的印刷机将油墨层和离型层打印至白色反光膜表面并进行耐候性测试。
表1实施例1-5中油墨层、离型层、基材及背涂层中成分及用量
表2实施例1-5中油墨层、离型层、基材及背涂层中成分及用量
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对比例1
使用和实施例3一样的离型层和背涂层配方、涂布厚度、涂布方式、印刷方式，但是将油墨层中的树脂换成普通丙烯酸树脂。
对比例2
使用和实施例3一样的油墨层和背涂层配方、涂布厚度、涂布方式及印刷方式，但是不涂离型层。
对比例3：
实施例3中油墨层树脂换成普通丙烯酸树脂，并且不涂离型层。
实验例
通过印刷时是否有掉块、转印时是否粘碳带、切边性好不好等现象来对碳带的印刷效果进行评价，根据道路交通反光膜国家标准：GB/T18833-2012。结果详见表3至5。
通过以下方式对样品的耐候性进行评价：
(1)使用氙灯老化试验箱1800小时，观察其表面是否出现褶皱、起泡、开裂等现象；
(2)使用氙灯老化试验箱1800小时，测量加速老化后其逆反射系数剩余百分比；
(3)使用氙灯老化试验箱1800小时，测量加速老化前后的色差值。
表3实施例1至5性能对比表
表4实施例6至10性能对比表
表5对比例1至3性能对比表
综上所述，采用有机硅-丙烯酸复合树脂，通过有机硅-丙烯酸复合树脂与固化剂一起使用时，形成的固化体系具有优异的耐候性，且与基材的附着性也相当优秀，同时透明度也很高，对逆反射系数影响较小，同时具有有机硅和丙烯酸的性能。使用本发明所述树脂碳带进行印刷时打印出来的产品，与目前交通行业上的丙烯酸或者是有机硅体系的印刷产品相比，耐候性能都更加优异，兼具两者的优点。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。