多功能彩色墨粉及其制备方法和热转移印花的方法

本申请是2017年8月29日提交的题为“多功能彩色墨粉及其制备方法和热转移印花的方法”的申请号为CN201710757635.X的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明属于打印机、复印机墨粉领域和数码印花技术领域，具体地，涉及一种即能够用于正常办公彩色输出，又能够用于在合成纤维及其混纺织物、陶瓷、玻璃、塑料等材料表面进行热转移印花的多功能彩色墨粉及其制备方法和热转移印花的方法。

背景技术

彩色墨粉(又称彩色碳粉)是彩色激光打印、彩色数码复印所需的关键耗材，且随着办公设备自动化及信息技术的发展，使得彩色输出耗材的市场占有率越来越大。彩色墨粉主要由粘结树脂、着色剂、电荷调节剂以及各种添加剂等组成。目前，墨粉制备方法主要分为干式物理法(亦称熔融粉碎法)和湿式化学法(悬浮聚合、乳液聚合、细乳液聚合等)两大类型。其中，物理法由于其工艺成熟，操作参数相对稳定，目前仍是我国工业化生产墨粉的主要方法。

彩色墨粉通常使用无机或有机颜料作为着色剂，具有良好的遮盖力，而且色谱广而齐全，色光鲜艳，但其不溶于水、树脂和有机溶剂，对纤维没有亲和力，不具有热升华性能。分散染料则是一种微溶于水，能够在水中借分散剂作用而呈高度分散状态的染料，色谱全、品种多。更重要的是，分散染料具有良好的升华性能，使其能够应用于热转移印花。分散染料能够通过自身的升华扩散作用迅速进入织物内部完成固色定影。

我国纺织工业正向着以数字化、智能化、柔性化、精细化、服务化、清洁生产、绿色制造等为特征的方向发展。其中，推广节能、少水、减排等清洁生产技术的应用，建设绿色工厂、实现清洁生产、生产绿色产品、构建从原料、生产到消费的绿色供应链，是印染行业今后的工作重中之重。目前尽管无水少水的喷墨印花技术发展迅速，但由于这项技术自身存在的喷印速率慢、墨水价格昂贵、喷嘴容易堵塞等弊病，还难以实现大规模的推广应用，导致以网印等为代表的具有生产周期长、高能耗、污水排放量大等特点的传统印花方式仍然在纺织品印花生产中占据相当高的比例。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的缺点，扩宽静电印刷技术的应用范围，提供一种多功能激光打印机、复印机用彩色墨粉。该墨粉能够利用着色剂中的颜料，使其具有普通彩色输出的功能，还能够利用着色剂中的分散染料的热升华性质，通过热转移印花技术，将图案转移到纺织品、陶瓷器具、金属板材、玻璃等基材上，实现多功能、多用途。此外，基于静电复印技术的多功能彩色墨粉，能够部分替代喷墨墨水，大幅提高打印速度，印花快速灵活，机器维护方便，印花过程清洁环保，这对纺织印染企业甩掉污染大户帽子，彻底改变当前纺织印染企业生产面貌，具有重大意义。

本发明的另一个目的在于提供上述多功能彩色墨粉的制备方法。

本发明的再一个目的是提供一种多功能彩色墨粉在相应基材上进行数码热转移印花的方法。

本发明的这些以及其它目的将通过下列详细描述和说明来进一步体现和阐述。

本发明是通过如下技术方案实现的：

本发明的多功能彩色墨粉，由按质量百分含量计的以下组分组成：树脂67～96％、分散染料1～8％、颜料1～8％、蜡1～7％、电荷调节剂0.1～4％、纤维溶胀剂0.05～2％、外部添加剂0.2～4％。

进一步的，本发明的多功能彩色墨粉，由按质量百分含量计的以下组分组成：树脂75～92％、分散染料2～7％、颜料1～5％、蜡2～6％、电荷调节剂0.5～3％、纤维溶胀剂0.1～1.5％、外部添加剂0.5～3％。

较好的是，本发明的多功能彩色墨粉，由按质量百分含量计的以下组分组成：树脂80～92％、分散染料4～7％、颜料1～3％、蜡2～5％、电荷调节剂0.5～2％、纤维溶胀剂0.5～1.5％、外部添加剂1～2％。

在本发明的多功能彩色墨粉中，所述的树脂是苯乙烯系树脂、丙烯酸系树脂、苯乙烯-丙烯酸系共聚合树脂、聚乙烯、聚丙烯等聚烯烃系树脂、氯乙烯系树脂、聚酯系树脂、聚酰胺系树脂、聚氨酯系树脂、聚乙烯醇系树脂、乙烯基醚系树脂、N-乙烯基系树脂，苯乙烯-丁二烯树脂等热塑性树脂。这些树脂之中，从着色剂的分散性、色调剂的带电性和定影性方面考虑，较好的是聚酯树脂或苯丙树脂，可以单独使用一种，也可以混合使用；当混合使用聚酯树脂或苯丙树脂时，二者的混合重量比为1～5：5～1，较好的是1～3：3～1。

树脂在墨粉中起到粘接剂的作用，保证着色剂在打印物表面牢固附着。

其中，苯丙树脂，即苯乙烯丙烯酸类树脂，是苯乙烯与丙烯酸类单体的共聚物，可选择如：日本三井化学株式会社或张家港威迪森化学有限公司生产的苯丙树脂，这些树脂的软化点在110～150℃，玻璃化温度在50～70℃，分子量分布在0.5万～20万。

其中，适宜的聚酯树脂是使用醇成分和羧酸成分缩聚乃至共聚得到的制品，可选择如：日本DIC株式会社或邯郸市顶新碳粉树脂有限公司生产的聚酯树脂，这些树脂的软化点在110～140℃，玻璃化温度在50～70℃，重均分子量为1万～20万。聚酯树脂具有较低的软化点，可以满足彩色激光打印机的低温定影要求，且可利用混和聚酯树脂，提升树脂的综合表现。例如使用无定形聚酯树脂容易获得低温定影性，结晶型聚酯树脂具有良好的耐久性，并能够提高墨粉的光泽度，两者混合使用可以提高墨粉的综合性能，更好的满足打印设备的技术要求。

在本发明的多功能彩色墨粉中，所述的分散染料选自分散黄、分散红、分散蓝、分散黑中的一种或几种，分散黄可采用C.I.分散黄23、C.I.分散黄42、C.I.分散黄51、C.I.分散黄54、C.I.分散黄60、C.I.分散黄64、C.I.分散黄65、C.I.分散黄82、C.I.分散黄98、C.I.分散黄119、C.I.分散黄160、C.I.分散黄211中的一种及以上；分散红可采用C.I.分散红4、C.I.分散红22、C.I.分散红55、C.I.分散红59、C.I.分散红60、C.I.分散红86、C.I.分散红146、C.I.分散红152、C.I.分散红177、C.I.分散红191、C.I.分散红277、C.I.分散红302中的一种及以上；分散蓝可采用C.I.分散蓝14、C.I.分散蓝20、C.I.分散蓝28、C.I.分散蓝35、C.I.分散蓝56、C.I.分散蓝60、C.I.分散蓝72、C.I.分散蓝73、C.I.分散蓝77、C.I.分散蓝334、C.I.分散蓝336、C.I.分散蓝359、C.I.分散蓝366中的一种及以上；分散黑可采用以上分散黄、分散红、分散蓝索引号中的两种及以上配制。

在本发明的多功能彩色墨粉中，所述的颜料可以是无机颜料或有机颜料，也可以是其组合，黄色颜料可以是C.I.颜料黄74、C.I.颜料黄93、C.I.颜料黄155、C.I.颜料黄180、C.I.颜料黄185等；品色颜料可以是C.I.颜料红31、C.I.颜料红122、C.I.颜料红150、C.I.颜料红184、C.I.颜料红185、C.I.颜料红57：1、C.I.颜料红238、C.I.颜料红269等；青色颜料可以是C.I.颜料蓝15：1、C.I.颜料蓝15：3、C.I.颜料蓝15：4等；颜料黑可以是炭黑、磁铁矿等。

在本发明的多功能彩色墨粉中，所述的蜡可以是聚丙烯蜡、聚乙烯蜡、马来酸酐改性聚乙烯蜡、共聚烯烃蜡、石蜡、氧化石蜡、微晶蜡等碳氢化合物蜡、二十二酸二十二酯、十八酸十八酯、巴西棕榈蜡、蜜蜡等天然系蜡、油酸酰胺或硬脂酸酰胺等高级脂肪酸酰胺，熔点在110～160℃，蜡在墨粉定影过程中主要起到“离型剂”的作用，防止墨粉粘在定影辊上。

所述的电荷调节剂是苯胺黑类、季铵盐类、三苯甲烷类、金属水杨酸络合物、金属偶氮络合物中的一种或多种，电荷调节剂主要起调节墨粉带电量，实现墨粉的显影功能，确保图像的稳定性。

所述的纤维溶胀剂是一些简单的烃类、酚类物质，可以是邻苯基苯酚、联苯、对苯二甲酸二甲酯及其混合物，可以单独使用一种，也可以使用二种的混合物，如混合使用，重量比为1～2：2～1，纤维溶胀剂的作用是提高纤维对染料的吸收，从而一定程度上控制染料的扩散速率，提高图案的精细度。此外，由于染料和颜料的混和，为了保证正常打印时彩色输出的色彩还原力，使颜料充分展色，则染料量不宜过多，而染料量的降低又影响到转移率和转印后的色深度。加入纤维溶胀剂后，纤维溶胀剂本身能够与纤维及染料分子产生直接性，能够帮助染料更多的溶解，并将染料分子带到纤维表面，增加染料在纤维表面的浓度，从而提高染料的转移率，保证转印后图案的色深度。

所述的外部添加剂为疏水二氧化硅或二氧化钛，可以单独使用，也可以混合使用，如混合使用，重量比为1～5：1～2，外部添加剂能够改善彩色墨粉的流动性和带电性。

本发明的多功能彩色墨粉的制备方法，包括以下步骤：

(1)按配方配比，将树脂、分散染料、颜料、蜡、电荷调节剂、纤维溶胀剂混合均匀，形成混合物A；

(2)混合物A经过混炼机熔融混合后，混炼温度在80～170℃，可保证物料结构在不被破坏的情况下且能够充分熔融混和，冷却压片形成片料，所述片料再经过机械粉碎至粒径在1～2mm；

(3)经过机械粉碎的片料，进入气流粉碎机(压力0.5～1MPa，频率20～50Hz)、超细粉碎分级系统(转速10000～15000rpm，风量20～100Nm

(4)将所述分级品与所述外部添加剂混和后，在搅拌速率为20～50m/s的条件下进行搅拌2～10min后，得到彩色墨粉。

本发明的多功能彩色墨粉在相应基材上进行数码热转移印花的方法，包括如下步骤：

(1)将需要转印在纺织品或其他基材上的图文通过图形处理软件进行镜像处理；

(2)以正常的打印流程在纸上进行打印；

(3)将打印纸上有图案的一面与需要转印的基材贴合，并放入热转印设备中；

(4)调整设备的转印温度180～230℃，转印时间10～120s，压力依据不同基材进行适当调节后进行热转印，得到成品。

在本发明的多功能彩色墨粉在相应基材上进行数码热转移印花的方法中，所述的承印基材可以是纺织品也可以是其他基材，其中，纺织品可以是合成纤维及其混纺织物，其他基材可以是陶瓷、金属、玻璃、塑料等材质。所述的打印纸可以是普通静电复印纸，也可以是热转印纸以及其他适于打印和转印的纸张，所述的转印设备可以是平板烫画机、烫杯机以及能够实现热转印功能的其他设备。

本发明公开的彩色墨粉及其应用技术，除了继续保持其办公图文打印输出功能外，还为合成纤维以及陶瓷、玻璃、金属、塑料等材料，提供了一种新型印花方法。它一方面继承了数码喷墨印花的优势，如无筛网制版和色浆调制工序，图案不受颜色数目或网版套数限制，不受织物类别与幅宽限制，图案数据数字化，图案印制精美，占地面积小，作业灵活，适合小批量、多品种、多花色生产，印花过程基本无污染；另一方面，避免了当前数码喷墨印花墨水价格昂贵、喷嘴容易堵塞、设备维护和维修成本高、对打印作业环境要求高等弊病，更适合印染企业的规模化生产及个性化定制的需要。

本发明与现有技术相比，有益效果如下：

(1)本发明的多功能彩色墨粉，除了能够实现普通彩色墨粉的正常打印效果外，还能够提供纺织品和其他基材如陶瓷、金属和塑料上的热转移印花，扩宽了静电复印技术的应用范围。

(2)本发明的多功能彩色墨粉，性能稳定，生产工艺成熟，生产过程安全环保，适合产业化生产。

(3)本发明的多功能彩色墨粉，能够使用普通静电复印纸进行热转移印花，与喷墨打印必须使用专用转印纸相比，纸张成本低，使用更便利。

(4)本发明的多功能彩色墨粉，打印作业快速、打印灵活，印花过程无污水排放，清洁环保，设备运行环境要求低，故障率低，维护成本低。

在本发明中，如非特指，所有的量、份均为质量单位，所有的原料、设备均可以从市场购得。

具体实施方式

下文将结合具体实施例对本发明的技术方案做更进一步的详细说明。应当理解，下列实施例仅为示例性地说明和解释本发明，而不应被解释为对本发明保护范围的限制。凡基于本发明上述内容所实现的技术均涵盖在本发明旨在保护的范围内。

除非另有说明，以下实施例中使用的原料和试剂均为市售商品，或者可以通过已知方法制备。

实施例1

本发明中黑色墨粉的制备包括如下步骤：

(1)按表1中配方配比，将聚酯树脂、苯丙树脂、分散黑、炭黑、蜡、电荷调节剂、纤维溶胀剂混合均匀，形成混合物A；

(2)所述混合物A经过混炼机(混炼温度100℃)熔融混合后，冷却压片形成片料，所述片料再经过机械粉碎至粒径在1～2mm；

(3)经过机械粉碎的片料，进入气流粉碎机(压力0.9MPa,频率45Hz)、超细粉碎分级系统(转速14000rpm，风量80Nm

(4)将所述分级品与所述外部添加剂混和后，在搅拌速率为30m/s的条件下进行搅拌10min后，得到黑色墨粉。

黄、红、蓝墨粉的制备：

采用上述黑色墨粉的制备工艺，分别用表1中相应牌号的分散黄和颜料黄、分散红和颜料红、分散蓝和颜料蓝替换分散黑和炭黑，可分别得到黄、红、蓝三色墨粉。

本发明的彩色墨粉，可在涤纶上进行热转移印花，具体步骤如下：

(1)使用Photoshop软件将需要转印在涤纶上的图文进行镜像处理；

(2)按正常的打印流程在纸上进行打印；

(3)将纸上有图案的一面和涤纶贴合，并放入热转印设备中；

(4)调整压烫设备的转印温度220℃、转印时间30s，压力调大，进行热转印，得到成品。

实施例2

本发明中黑色墨粉的制备包括如下步骤：

(1)按表1中配方配比，将聚酯树脂、苯丙树脂、分散黑、炭黑、蜡、电荷调节剂、纤维溶胀剂混合均匀，形成混合物A；

(2)所述混合物A经过混炼机(混炼温度130℃)熔融混合后，冷却压片形成片料，所述片料再经过机械粉碎至粒径在1～2mm；

(3)经过机械粉碎的片料，进入气流粉碎机(压力0.7MPa,频率35Hz)、超细粉碎分级系统(转速12000rpm，风量40Nm

(4)将所述分级品与所述外部添加剂混和后，在搅拌速率为50m/s的条件下进行搅拌5min后，得到黑色墨粉。

黄、红、蓝墨粉的制备：

采用上述黑色墨粉的制备工艺，分别用表1中相应牌号的分散黄和颜料黄、分散红和颜料红、分散蓝和颜料蓝替换分散黑和炭黑，可分别得到黄、红、蓝三色墨粉。

本发明的彩色墨粉，可在锦纶上进行热转移印花，具体步骤如下：

(1)使用AdobeAcrobat软件将需要转印在锦纶上的图文进行镜像处理；

(2)按正常的打印流程在转印纸上进行打印；

(3)将转印纸上有图案的一面和需要转印的基材贴合，并放入热转印设备中；

(4)调整压烫设备的转印温度230℃、转印时间15s，压力适中，进行热转印，得到成品。

实施例3

本发明中黑色墨粉的制备包括如下步骤：

(1)按表1中配方配比，将聚酯树脂、苯丙树脂、分散黑、炭黑、蜡、电荷调节剂、纤维溶胀剂混合均匀，形成混合物A；

(2)所述混合物A经过混炼机(混炼温度150℃)熔融混合后，冷却压片形成片料，所述片料再经过机械粉碎至粒径在1～2mm；

(3)经过机械粉碎的片料，进入气流粉碎机(压力0.8MPa，频率40Hz)、超细粉碎分级系统(转速13000rpm，风量60Nm

(4)将所述分级品与所述外部添加剂混和后，在搅拌速率为40m/s的条件下进行搅拌8min后，得到黑色墨粉。

黄、红、蓝墨粉的制备：

采用上述黑色墨粉的制备工艺，分别用表1中相应牌号的分散黄和颜料黄、分散红和颜料红、分散蓝和颜料蓝替换分散黑和炭黑，可分别得到黄、红、蓝三色墨粉。

本发明的彩色墨粉，可在涤棉上进行热转移印花，具体步骤如下：

(1)使用Photoshop软件将需要转印在涤棉上的图文进行镜像处理；

(2)按正常的打印流程在纸上进行打印；

(3)将纸上有图案的一面和涤纶贴合，并放入热转印设备中；

(4)调整压烫设备的转印温度210℃、转印时间45s，压力调大，进行热转印，得到成品。

实施例4

本发明中黑色墨粉的制备包括如下步骤：

(1)按表1中配方配比，将聚酯树脂、苯丙树脂、分散黑、炭黑、蜡、电荷调节剂、纤维溶胀剂混合均匀，形成混合物A；

(2)所述混合物A经过混炼机(混炼温度170℃)熔融混合后，冷却压片形成片料，所述片料再经过机械粉碎至粒径在1～2mm；

(3)经过机械粉碎的片料，进入气流粉碎机(压力0.5MPa，频率30Hz)、超细粉碎分级系统(转速11000rpm，风量20Nm

(4)将所述分级品与所述外部添加剂混和后，在搅拌速率为20m/s的条件下进行搅拌10min后，得到黑色墨粉。

黄、红、蓝墨粉的制备：

采用上述黑色墨粉的制备工艺，分别用表1中相应牌号的分散黄和颜料黄、分散红和颜料红、分散蓝和颜料蓝替换分散黑和炭黑，可分别得到黄、红、蓝三色墨粉。

本发明的彩色墨粉，可在维纶上进行热转移印花，具体步骤如下：

(1)使用AdobeAcrobat软件将需要转印在维纶上的图文进行镜像处理；

(2)按正常的打印流程在转印纸上进行打印；

(3)将转印纸上有图案的一面和需要转印的基材贴合，并放入热转印设备中；

(4)调整压烫设备的转印温度205℃、转印时间50s，压力适中，进行热转印，得到成品。

表1 实施例1～4各组分的具体配比(％)

以上，对本发明的实施方式进行了说明。但是，本发明不限定于上述实施方式。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。