高清碳带打印用BOPET基膜的制备及性能研究.docx

? ? 高清碳带打印用BOPET基膜的制备及性能研究 ? ? 黄 剑 (安徽国风新材料股份有限公司，安徽合肥，230088) 热转印碳带是一种将条码和文字信息打印在标签上的专用碳带，一般由基膜、背涂层、油墨涂层三部分组成，在PET薄膜上一面涂上转印的可熔性油墨，一面涂上称之为背涂层的保护层。标签通过打印机的打印头和压轴时，通过热转印工艺，在热和压力作用下将油墨从碳带介质转印到纸张或薄膜标签上。 普通聚酯薄膜由于自身性能而存在着以下无法克服的弊端： (1)普通BOPET薄膜耐温一般为120—150℃，碳带长时间高速打印时，打印头温度升高，薄膜强度和热稳定性下降，使用过程中容易发生变形，且薄膜中高聚物降解产生的小分子析出物增多会污染、损坏打印头，减少打印头寿命和影响转印效果，无法满足高效率、高清晰度的打印需求。 (2)现有的碳带产品大多数是采用蜡或石油树脂作为油墨的主要连结料，分子结构中含有饱和烷烃或部分双键，不含极性或功能性基团，因此油墨与薄膜之间附着力粘接性能较差，易使油墨脱落或造成转印不良，出现模糊、毛边的现象。 本文通过配方和工艺优化，提高了薄膜表面粗糙度和薄膜耐温性，增加了油墨涂布效果，减少了高温打印时低分子物析出，同时提升了薄膜纵向拉伸强度等机械性能。聚酯基膜表面洁净、无明显缺陷和异物；涂布层墨色均匀，不产生白点、白条等，打印时墨色完整转移，打印字符清晰完美。 1 实验部分 1.1 主要原料 PET、FG620(特性粘度0.65dL/g，仪征化纤)；PEN(特性粘度0.74dL/g，日本帝人)；PET-PEN共聚酯、抗粘母料(自制)。 1.2 主要仪器及设备 1.3 薄膜的制备 将PET与添加剂母料在160℃干燥4—5h，按照一定的比例混合后，利用三层共挤流延膜设备将原料挤成片材，上、下表层添加PET和抗粘母料，芯层添加PET和PEN；螺杆挤出机温度270—285℃，模头温度275℃，螺杆转速为50r/min，铸片辊温度为25℃。 将片材按以下条件进行双向拉伸：MD方向预热温度为50—100℃，拉伸温度为103—110℃，拉伸倍数为4.1—4.3倍；TD方向预热温度为99—105℃，拉伸温度为110—125℃，拉伸倍数为3.8—4.1倍；热定型温度为225—240℃。 1.4 测试与表征 力学性能按GB/T 1040.3-2006《塑料拉伸性能的测定 第3部分:薄膜和薄片的试验条件》测试，温度(23±2)℃，相对湿度(50±10)%，拉伸速度(100±10)mm/min。热收缩率按GB/T 16958-2008《包装用双向拉伸聚酯薄膜》测试，温度(150±3)℃，时间30min。表面粗糙度和摩擦系数按GB/T 13542.2-2009《电气绝缘用薄膜 第2部分：实验方法》测试。 2 结果与讨论 2.1 高清晰度打印功能的实现 高清碳带打印用BOPET基膜功能层的配方设计是关键，普通PET抗粘母料，以无机物SiO2作抗粘连组分，表面活性高，粒子间易聚集成团，使薄膜表面抗粘分散性差，基膜表面局部凸起，表面粗糙度偏差大，膜材产品的表面平整性不良，造成油墨涂层与PET基膜之间的附着力差或油墨涂层厚度分布不均匀。 本文选择添加多孔球形硅基PET抗粘母料，选择合适粒径大小的粒子，控制粒子的添加量，解决二氧化硅凝聚对薄膜表面粗糙度的影响。相较于普通PET抗粘母料，SiO2经特殊硅烷偶联剂表面改性，降低了表面活性，有效提高了粒子的疏水性并改善了其在复合材料中的界面亲和性，减少了粒子间的聚集成团，薄膜表面硅分散更加均匀，还避免了基膜表面的局部重大凸起问题，改善了膜材产品的表面平整性，使基膜表面形成更多微观上的凹凸感，增加了PET基膜的比表面积，有利于油墨涂层的涂布，增加涂层与PET基膜之间的附着力，避免油墨脱落等问题。转印后油墨色泽鲜艳，着色强度高，边界清晰、完整。 图1 普通基膜(a)和本文基膜(b)表面抗粘分布和转印后效果 SiO2含量对薄膜表面粗糙度和摩擦系数有重大的影响。从图2中可以看出：随SiO2添加量增加，薄膜表面粗糙度显著增加，摩擦系数下降。当添加量由2000ppm增加到2800ppm时，薄膜表面粗糙度由0.085μm增加到0.172μm，摩擦系数由0.68降低至0.32；继续增大SiO2添加量，表面粗糙度增大趋势变缓，同时过量的SiO2易造成团聚，造成过滤器的堵塞，综合考虑选择2800ppm的SiO2添加量。 图2 SiO2添加量和表面粗糙度、摩擦系数的关系 2.2 薄膜力学性能和热稳定性的提高 基膜是碳带的载体，它的强度和热稳定性会直接影响碳带的延展性和使用范围。普通碳带选用的基膜力学性能和热性能较差，在张力的作用下，即使正常打印温度下也会出现碳带熔化断裂的现象，影响打印效率。 PEN是一种新型的PET同系聚酯