本發(fā)明屬于激光熱轉(zhuǎn)印，具體涉及一種激光熱轉(zhuǎn)印用高性能碳帶及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、激光熱轉(zhuǎn)印是利用激光能量使碳帶上的特定層吸收熱量，引發(fā)物理或化學(xué)變化，從而將油墨或染料轉(zhuǎn)移到承印物上形成圖案的打印技術(shù)。激光熱轉(zhuǎn)印技術(shù)憑借其高精度、非接觸式打印等優(yōu)勢(shì)，在眾多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

2、在商業(yè)打印(如標(biāo)簽、票據(jù)打印)中，現(xiàn)有碳帶可能滿(mǎn)足高速打印需求，且打印圖案易磨損、褪色；在個(gè)性化定制打印(如定制禮品、裝飾畫(huà)打印)中，難以實(shí)現(xiàn)高色彩精度和豐富色彩層次的打印效果；在工業(yè)標(biāo)識(shí)打印中，對(duì)不同材質(zhì)承印物的附著力和耐腐蝕性不足。

3、目前提高碳帶性能的方法主要有：

4、1、改進(jìn)油墨配方，提高油墨的顯色性和轉(zhuǎn)移性，但可能導(dǎo)致油墨穩(wěn)定性下降或成本增加。

5、2、優(yōu)化碳帶基材，如選擇更高強(qiáng)度或更光滑的材料，但基材與其他層的兼容性可能受到影響。

6、3、調(diào)整涂層工藝，如改變涂布厚度或方式，但工藝復(fù)雜程度和成本也會(huì)相應(yīng)提高。

7、但是上述方法均有各自的缺點(diǎn)：

8、1、改進(jìn)油墨配方時(shí)，新成分可能與其他層發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，影響碳帶整體性能；提高顯色性的同時(shí)可能降低油墨在不同環(huán)境下的穩(wěn)定性；成本增加使產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力下降。

9、2、優(yōu)化基材可能無(wú)法同時(shí)兼顧與各涂層的良好結(jié)合以及滿(mǎn)足不同打印需求(如柔韌性與耐磨性)；基材性能改變可能需要對(duì)整個(gè)生產(chǎn)工藝進(jìn)行調(diào)整，增加生產(chǎn)成本和技術(shù)難度。

10、3、調(diào)整涂層工藝需精確控制多個(gè)參數(shù)，設(shè)備和工藝要求高；涂布厚度或方式改變可能導(dǎo)致涂層均勻性問(wèn)題，影響轉(zhuǎn)印質(zhì)量。

11、總體來(lái)說(shuō)，在傳統(tǒng)熱轉(zhuǎn)印技術(shù)中，常見(jiàn)碳帶存在轉(zhuǎn)印效率不高、圖案質(zhì)量欠佳(如清晰度低、色彩飽和度不足)、對(duì)承印物適應(yīng)性有限等問(wèn)題。因此，難以適用于激光熱轉(zhuǎn)印技術(shù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種激光熱轉(zhuǎn)印用高性能碳帶及其制備方法和應(yīng)用。本發(fā)明所提供的高性能碳帶可應(yīng)用于激光熱轉(zhuǎn)印，可實(shí)現(xiàn)高效、高質(zhì)量的轉(zhuǎn)印效果，并對(duì)不同承印物具有高的適應(yīng)性。

2、本發(fā)明所提供的技術(shù)方案如下：

3、一種激光熱轉(zhuǎn)印用高性能碳帶，包括依次設(shè)置的油墨層、光熱轉(zhuǎn)換層、脫模層和基材。該激光熱轉(zhuǎn)印用高性能碳帶可作為全轉(zhuǎn)印碳帶。

4、一種激光熱轉(zhuǎn)印用高性能碳帶，包括依次設(shè)置的熱升華染料層、光熱轉(zhuǎn)換層和基材。該激光熱轉(zhuǎn)印用高性能碳帶可作為熱升華碳帶。

5、上述技術(shù)方案所提供的激光熱轉(zhuǎn)印用高性能碳帶可應(yīng)用于激光熱轉(zhuǎn)印，可實(shí)現(xiàn)高效、高質(zhì)量的轉(zhuǎn)印效果，并適用于多種不同的承印物。

6、基材

7、材料與功能實(shí)現(xiàn)：選用厚度為6-12μm的透明薄膜作為基材，因其具有良好的機(jī)械強(qiáng)度、化學(xué)穩(wěn)定性、尺寸穩(wěn)定性和柔韌性。例如pet薄膜，其表面平整度高，有利于各涂層的均勻涂布，其在不同溫度和濕度環(huán)境下性能變化小，可確保碳帶在各種使用條件下的穩(wěn)定性。透明薄膜可選自聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯膜(pet)、聚丙烯膜、聚萘二甲酸乙二醇酯膜、聚乙烯膜、聚乙烯醇膜或聚甲基丙烯酸甲酯膜。

8、表面處理方式：基材表面采用電暈處理，使表面達(dá)因值達(dá)到42-50，增強(qiáng)其與光熱轉(zhuǎn)換層的附著力。電暈處理時(shí)間為5-10秒，功率為1-3kw，處理后立即進(jìn)行下一步涂布操作，以防止表面污染影響附著力。

9、光熱轉(zhuǎn)換層

10、材料組成與功能實(shí)現(xiàn)：由碳納米管(質(zhì)量分?jǐn)?shù)8％-15％)、石墨烯(質(zhì)量分?jǐn)?shù)3％-8％)和丙烯酸樹(shù)脂粘結(jié)劑(質(zhì)量分?jǐn)?shù)77％-89％)組成。碳納米管和石墨烯具有優(yōu)異的吸光性能，能高效吸收激光能量并迅速轉(zhuǎn)化為熱能，為熱升華染料層或油墨層的升華或熔融提供熱量。丙烯酸樹(shù)脂粘結(jié)劑確保光熱轉(zhuǎn)換層與pet基材和熱升華染料層/油墨層之間的牢固結(jié)合，同時(shí)具有良好的柔韌性和耐熱性。該光熱轉(zhuǎn)換層整體呈黑色，進(jìn)一步提高了光熱效率。同時(shí)，碳納米管和石墨烯分別與丙烯酸樹(shù)脂粘結(jié)劑有良好的粘結(jié)性。

11、制備與涂布工藝：將碳納米管和石墨烯加入到含有適量分散劑(如聚乙烯吡咯烷酮，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為碳納米管和石墨烯總質(zhì)量的5％-10％)的有機(jī)溶劑(如n-甲基吡咯烷酮)中，超聲分散40-60分鐘，形成均勻分散液。然后將丙烯酸樹(shù)脂粘結(jié)劑溶解在上述分散液中，攪拌60-90分鐘，得到光熱轉(zhuǎn)換層涂料。采用凹版涂布機(jī)進(jìn)行涂布，涂布速度為100-200m/min，干燥溫度為70-90℃，涂布厚度控制在0.3-0.8μm。

12、熱升華染料層或油墨層

13、若為熱升華染料層，選用升華溫度在100-200℃的高性能熱升華染料，例如可購(gòu)買(mǎi)獲得的偶氮類(lèi)和蒽醌類(lèi)染料，其具有色彩鮮艷、色牢度高、粒徑小(0.05-0.3μm)且分布均勻的特點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)高分辨率和高色彩飽和度的打印效果。樹(shù)脂連接料為纖維素類(lèi)、聚氨酯樹(shù)脂、聚乙烯縮丁醛樹(shù)脂中的一種。樹(shù)脂與染料的比例為1：1～1：2。

14、若為油墨層，采用熱塑性聚氨酯樹(shù)脂(質(zhì)量分?jǐn)?shù)30％-45％)、顏料(如炭黑、有機(jī)顏料，質(zhì)量分?jǐn)?shù)15％-25％)、蠟類(lèi)添加劑(如聚乙烯蠟，質(zhì)量分?jǐn)?shù)10％-20％)和有機(jī)溶劑(如丁酮、甲苯，質(zhì)量分?jǐn)?shù)20％-30％)組成的油墨配方。熱塑性聚氨酯樹(shù)脂提供良好的附著力和柔韌性，顏料確保色彩呈現(xiàn)，蠟類(lèi)添加劑調(diào)節(jié)油墨的熔點(diǎn)和流動(dòng)性，有機(jī)溶劑便于油墨的涂布和干燥。

15、熱塑性聚氨酯樹(shù)脂也可替換為聚酯樹(shù)脂、聚酰胺樹(shù)脂。

16、添加劑及功能優(yōu)化：

17、熱升華染料層中可添加少量抗氧劑(如受阻酚類(lèi)抗氧劑，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為染料質(zhì)量的1％-3％)，防止染料在高溫轉(zhuǎn)印過(guò)程中氧化分解，也可防止長(zhǎng)時(shí)間存放過(guò)程中染料的分解，提高染料的穩(wěn)定性和使用壽命。

18、油墨層中添加分散劑(如高分子聚合物分散劑，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為顏料質(zhì)量的3％-6％)確保顏料均勻分散，流平劑(如有機(jī)硅流平劑，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為油墨總質(zhì)量的0.5％-1.5％)改善油墨層的表面平整度。

19、涂布參數(shù)與厚度控制：

20、熱升華染料層采用凹版涂布方式，涂布速度為100-200m/min，干燥溫度為70-90℃，厚度根據(jù)顏色需求控制在0.5-1.5μm(如青色0.8-1.2μm、品紅色0.6-1.0μm、黃色0.5-0.8μm)。

21、油墨層通過(guò)凹版涂布，涂布速度為100-200m/min，干燥溫度為60-80℃，厚度為0.5-3μm。

22、脫模層

23、脫模層為當(dāng)顏色供給為油墨層時(shí)設(shè)置。

24、材料與功能實(shí)現(xiàn)：由聚四氟乙烯微粉(質(zhì)量分?jǐn)?shù)5％-10％)、二氧化硅納米顆粒(質(zhì)量分?jǐn)?shù)3％-6％)和聚酯樹(shù)脂(質(zhì)量分?jǐn)?shù)84％-92％)組成。聚四氟乙烯微粉提供優(yōu)異的脫模性能，降低碳帶在轉(zhuǎn)印過(guò)程中的剝離力，防止油墨或染料殘留；二氧化硅納米顆粒增強(qiáng)脫模層的硬度和耐磨性，同時(shí)改善其表面粗糙度，有利于油墨或染料的轉(zhuǎn)移；聚酯樹(shù)脂作為粘結(jié)劑，保證脫模層與油墨層之間的良好結(jié)合。

25、聚四氟乙烯微粉可替換為其他低摩擦系數(shù)的材料，如氮化硼。

26、二氧化硅納米顆粒可替換為不同類(lèi)型的填料，如碳酸鈣納米顆粒。

27、制備與涂布工藝：將聚四氟乙烯微粉和二氧化硅納米顆粒加入到聚酯樹(shù)脂溶液(聚酯樹(shù)脂溶解在甲苯和丁酮混合溶劑中，質(zhì)量比為1:1-2:1)中，使用高速攪拌器在1500-2500rpm下攪拌30-60分鐘，制成脫模層涂料。采用凹版涂布機(jī)涂布，涂布速度為100-200m/min，干燥溫度為60-80℃，厚度控制在0.1-0.3μm。

28、作為全轉(zhuǎn)印碳帶時(shí)，本發(fā)明提供的制備方法包括以下步驟：依次制備基材、脫模層、光熱轉(zhuǎn)換層和油墨層。

29、作為熱升華碳帶時(shí)，本發(fā)明提供的制備方法包括以下步驟：依次制備基材、光熱轉(zhuǎn)換層和熱升華染料層。

30、本發(fā)明還提供了激光熱轉(zhuǎn)印用高性能碳帶的應(yīng)用，可采用紫外光、可見(jiàn)光或紅外光為激光源。激光熱轉(zhuǎn)印可直接采用現(xiàn)有的激光熱轉(zhuǎn)印。

31、本發(fā)明中：

32、光熱轉(zhuǎn)換層、脫模層和保護(hù)層的合理組合，協(xié)同提高碳帶的綜合性能。

33、各層材料的選擇，如光熱轉(zhuǎn)換層中的碳納米管和石墨烯組合、油墨層或染料層中的高性能成分、脫模層中的特殊添加劑以及保護(hù)層與脫模層結(jié)合的設(shè)計(jì)，確保激光熱轉(zhuǎn)印高效、高質(zhì)量的轉(zhuǎn)印效果，以及對(duì)不同承印物高的適應(yīng)性。

34、涂布工藝和參數(shù)控制，確保各層厚度均勻、性能穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)高效的激光能量吸收、油墨或染料轉(zhuǎn)移以及對(duì)碳帶的保護(hù)。

35、本發(fā)明包括如下有益效果：

36、1、轉(zhuǎn)印效率方面，本發(fā)明通過(guò)優(yōu)化光熱轉(zhuǎn)換層材料和結(jié)構(gòu)，使其能更高效地吸收激光能量并傳遞給油墨或染料層，相比現(xiàn)有技術(shù)提高了30％-50％的轉(zhuǎn)印效率，可滿(mǎn)足高速打印需求；

37、2、圖案質(zhì)量方面，高清晰度得益于精細(xì)的油墨或染料配方、均勻的涂布工藝以及保護(hù)層對(duì)激光能量的精確控制，使線(xiàn)條邊緣更清晰，圖案細(xì)節(jié)更豐富，清晰度比現(xiàn)有技術(shù)提高20％-30％；高色彩飽和度來(lái)自于優(yōu)質(zhì)的染料或顏料選擇、添加劑的合理使用以及各層之間的良好協(xié)同作用，色彩表現(xiàn)更鮮艷、真實(shí)，色彩飽和度比現(xiàn)有技術(shù)提高15％-25％；

38、3、承印物適應(yīng)性方面，多種材料組成的脫模層和優(yōu)化的油墨或染料配方，增強(qiáng)了碳帶與不同材質(zhì)承印物的附著力，在紙張、塑料、皮革等承印物上均表現(xiàn)出良好的附著力和耐摩擦性能，大大拓寬了碳帶的應(yīng)用范圍。