一种热敏纸及其制备方法与流程

本发明涉及造纸技术领域，特别是涉及一种热敏纸及其制备方法。

背景技术：

随着生活水平的提高，高档防水热敏纸的需求量不断增加，尤其是是在热敏标签、彩票等行业中。

现有技术中，热敏纸通常包括热敏层和保护层，保护层通过具有高成膜性能的交联剂和架桥剂在热敏层上形成致密的网络结构，以对热敏层进行保护，达到防止较为敏感的热敏层在恶劣环境条件下出现图文褪色的问题的目的。但是，在温度湿度异常的环境下，构成保护层中的网络结构的物质会继续交联，使得热敏纸与与其接触的表面发生粘连，给用户带来不便。

本申请的发明人在长期的研发过程中，发现现有的热敏纸无法在湿热环境下避免其他表面与保护层发生粘连，热敏纸的用户体验差。

技术实现要素：

本发明主要解决的技术问题是提供一种热敏纸及其制备方法，能够避免其他表面与涂料层直接接触，解决粘连问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种热敏纸。

其中，热敏纸包括：

依次设置的原纸层、底涂层、热敏层和保护层，其中，保护层包括涂料层和设置在涂料层中的阻隔剂颗粒，且阻隔剂颗粒至少部分凸出于涂料层的外表面。

为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种热敏纸的制备方法。

其中，方法包括：

提供一原纸；

在原纸上依次形成底涂层、热敏层和保护层，其中，保护层包括涂料层和设置在涂料层中的阻隔剂颗粒，且阻隔剂颗粒至少部分凸出于涂料层的外表面。

本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明通过在保护层上设置至少部分凸出于涂料层外表面的阻隔剂颗粒，使得与热敏纸接触的其他表面与保护层中的涂料层隔开，则在湿热环境下发生进一步交联的涂料层无法与与热敏纸直接接触的其他表面接触，能够避免热敏纸与其他表面发生粘连，有利于提高使用体验。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。其中：

图1是本发明一种热敏纸一实施方式的结构示意图；

图2是本发明一种热敏纸一实施方式的使用状态示意图；

图3是本发明一种热敏纸的制备方法一实施方式的流程示意图；

图4是图3中步骤s200一实施方式的流程示意图。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性的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。

参阅图1和图2，图1是本发明一种热敏纸一实施方式的结构示意图，图2是本发明一种热敏纸一实施方式的使用状态示意图，其中，该热敏纸100包括：依次设置的原纸层110、热敏层130和保护层140，其中，保护层140包括涂料层141和设置在涂料层141中的阻隔剂颗粒142，且阻隔剂颗粒142至少部分凸出于涂料层141的外表面。

本实施方式通过在保护层140上设置至少部分凸出于涂料层141外表面的阻隔剂颗粒142，使得与热敏纸100接触的其他表面200与保护层140中的涂料层141隔开，则在湿热环境下发生进一步交联的涂料层141无法与与热敏纸直接接触的其他表面200接触，能够避免热敏纸100与其他表面200发生粘连，有利于提高使用体验。

具体的，热敏纸100还可以包括设置在原纸层110与热敏层130之间的底涂层120，用于提高热敏纸100的面感。在本实施方式中，阻隔剂颗粒142的尺寸可以大于涂料层的厚度，也可以不大于涂料层的厚度。只要在热敏纸中，能够凸出于涂料层141的上表面即可。也即是说，在本发明的技术方案中，通过在保护层140中设置阻隔剂颗粒142，将现有技术中的其他表面200与热敏纸100的接触面由涂料层141的外表面的全部面积，转化为阻隔剂颗粒142凸出于涂料层141的部分面积，不仅接触面积变小，且接触面由在湿热环境下易发生交联反应的表面转化为较为稳定的表面，有利于热敏纸100在恶劣的环境下使用，能够更好的满足客户的需求。

可选的，阻隔剂颗粒142尺寸大于涂料层141的厚度，阻隔剂颗粒142为实心颗粒。在本实施方式中，由于其他表面200在与热敏纸100的接触的过程中二者会受到压力，也即在外力的作用下其他表面200会向靠近涂料层141的外表面的方向移动。为获得较好的阻隔效果，阻隔剂颗粒142尺寸大于涂料层141的厚度能够避免在其他表面200向涂料层外表面靠近的过程中，其他表面200与涂料层141的外表面接触。而实心颗粒能够提供更好对的耐压强度，进一步避免在其他表面200向涂料层141外表面靠近的过程中，其他表面200与涂料层141的外表面接触而发生粘连的问题，提高用户体验。

可选的，阻隔剂颗粒142为球形颗粒、立方体颗粒、棱柱颗粒或棱锥颗粒中的一种或以上的组合。阻隔剂颗粒142的形状和种类可以根据实际的生产过程及相应的热敏纸的使用环境进行确定。为了获得较好的阻隔效果，并进一步降低生产成本，阻隔剂颗粒142为球形颗粒。具体的，球形的对称性较好，不需要考虑凸出于涂料层的阻隔剂颗粒142的表面的性质对阻隔效果的影响；同时，球形颗粒的造粒工艺更加成熟，制造成本更低，有利于热敏纸100的推广应用。

具体的，阻隔剂颗粒142包括聚甲基丙烯酸甲酯颗粒，在本实施方式中，聚甲基丙烯酸甲酯的刚性好、在受压和/或受热的环境下不易发生形变、化学性质稳定且无毒无害。此外，聚甲基丙烯酸甲酯颗粒不会在参与交联剂和架桥剂之间的相互作用，不会影响空间网状热敏层保护结构的生成，有利于进一步提高热敏纸质量的可靠性。

进一步的，聚甲基丙烯酸甲酯颗粒的玻璃转化温度小于120摄氏度，进一步的，玻璃转化温度大于100摄氏度，小于120摄氏度，如，100摄氏度、105摄氏度、110摄氏度或119摄氏度等。在本实施方式中，热敏打印机在进行热敏打印的过程中，由于阻隔剂颗粒142的存在，会出现打印头与热敏纸100接触不良的问题。而玻璃转化温度是指非晶体的玻璃态与高弹态之间的转变温度，选择玻璃转化温度小于120摄氏度的聚甲基丙烯酸甲酯颗粒作为阻隔剂颗粒是因为在打印过程中，打印头的温度可达到120摄氏度以上，相应的，玻璃转化温度小于120摄氏度的聚甲基丙烯酸甲酯颗粒转变为高弹态，其在与打印头接触并受到打印头的压力时会发生弹性形变，提高打印头与热敏纸100的接触效率，使得热敏纸100在热敏打印机的打印的过程中不会因阻隔剂颗粒142尺寸较大与打印头接触不良。

更进一步的，为获得较好的阻隔效果，且不影响热敏纸的正常使用及外观形貌，同时阻隔剂颗粒142与涂料层141的连接足够紧密，阻隔剂颗粒142凸出于涂料层141外表面的高度应在合适的范围内，如，阻隔剂颗粒142凸出于涂料层141外表面的高度为阻隔剂颗粒142尺寸的10-50％，如，10％、20％、30％、40％或50％等。在一个实施方式中，聚甲基丙烯酸甲酯颗粒凸出于涂料层141外表面的高度为1-5微米，如，1微米、2微米、3微米、4微米或5微米等。当然，阻隔剂颗粒142的具体尺寸与涂料层141的厚度、阻隔剂的材料及热敏纸100的使用环境相关，还需根据实际情况进行设置，此处不做具体限制。

可选的，聚甲基丙烯酸甲酯颗粒为球形颗粒，其粒径为2-9微米。在本实施方式中，聚甲基丙烯酸甲酯颗粒的粒径可以为2-9微米，如，2微米、4微米、6微米、8微米或9微米等。

可选的，保护层140还包括：阻隔剂颗粒、填料、胶黏剂、架桥剂及润滑剂；其中，胶黏剂和架桥剂相互作用形成网状结构，保护热敏层；且需保证填料、润滑剂及阻隔剂颗粒不应参与交联剂和阻隔剂之间的相互作用。在一个实施方式中，其中，按照质量份数计算，填料为100份、胶黏剂为55～150份，如，55份、100份或150份等；架桥剂为4～30份，如，4份、15份或30份等；润滑剂为15～30份，如，15份、220份或30份等；阻隔剂颗粒142为3～13份，如，3份、8份或13份等。

进一步的，在保护层140中，填料包括：煅烧高岭土、轻质碳酸钙、片状瓷土、沙丁白、二氧化硅中的一种或以上的组合；胶黏剂包括：磷酸酯化淀粉、乙酰乙酰基变性聚乙烯醇、羧酸变性聚乙烯醇、完全醇解聚乙烯醇、羟基丙烯酸树脂中的一种或以上的组合；架桥剂包括：碳酸锆铵，环氧氯丙烷、聚氨酯类、乙二醛、异氰酸酯中的一种或是几种混合；润滑剂包括：硬脂酸钙、硬脂酸锌、石蜡中的一种或以上的组合。

可选的，填料的吸油度大于50g/100g，如，大于60g/100g、大于200g/100g或大于350g/100g等；胶黏剂的聚合度为1200～2000，如，1200、1800或2000等；润滑剂的粒径小于7微米，如，0.8-7.5微米、0.9-7微米或1-3微米等。当然，由于填料中不同原料结构不同，且相应的性质也不同，如，煅烧高岭土的吸油度为60g/100g以上，如，70g/100g、100g/100g或300g/100g等；轻质碳酸钙的吸油度为50g/100g以上，如，60g/100g、100g/100g或300g/100g等；二氧化硅的吸油度为350g/100g以上，如，400g/100g、600g/100g或800g/100g等；二氧化硅的粒径为1～3微米，如，1微米、2微米或3微米等。磷酸酯化淀粉的聚合度为1200～2000，如，1200、1800或2000等；乙酰乙酰基变性聚乙烯醇的聚合度为1200～2000，如，1200、1800或2000等；羧酸变性聚乙烯醇的聚合度为1200～2000，如，1200、1800或2000等；完全醇解聚乙烯醇的聚合度为1200～2000，如，1200、1800或2000等。硬脂酸钙的粒径为0.8～7微米，如，0.8微米、4微米或7微米等；硬脂酸锌的粒径为0.9～7.5微米，如，0.9微米、4微米或7.5微米等；石蜡的粒径为1～7微米，如，1微米、4微米或7微米等。

为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种热敏纸的制备方法。

请参考图3，图3是本发明一种热敏纸的制备方法一实施方式的流程示意图，其中，方法包括：

s100、提供一原纸。

在步骤s100中，原纸包括，尤其是封闭性能较好的纸，能够在湿热等恶劣环境下避免热敏层的涂料渗透到原纸上。具体的，所述原纸可以为包括机械浆的原纸，当然，所述原纸的种类可以根据相应的热敏纸的性能进行确定，此处不做具体限定。

s200、在原纸上依次形成热敏层和保护层，其中，保护层包括涂料层和设置在涂料层中的阻隔剂颗粒，且阻隔剂颗粒至少部分凸出于涂料层的外表面。

在步骤s200中，热敏层涂覆在原纸上，用于在升温时显示相应的内容；具体的，热敏层接收来自打印头的能量，发生氧化反应，呈现出所需的内容(文字或图形等)。保护层涂覆在热敏层上，在热敏层上形成致密的网络结构，以避免在恶劣的环境中，热敏层中显示的内容因褪色等原因而模糊不清。

本发明通过在保护层上设置至少部分凸出于涂料层外表面的阻隔剂颗粒，使得与热敏纸接触的其他表面与保护层中的涂料层隔开，则在湿热环境下发生进一步交联的涂料层无法与热敏纸直接接触的其他表面接触，能够避免热敏纸与其他表面发生粘连，有利于提高使用体验。

进一步的，原纸与热敏层之间还设有底涂层，底涂层用于提高纸张的面感，具体包括底涂层填料和底涂层胶黏剂。底涂层填料为轻质碳酸钙、二氧化硅、煅烧高岭土、片状白土、中空塑性颜料中的一种以上；底涂层胶黏剂为丁苯胶乳乳液、苯乙烯丙烯酸树脂乳液、淀粉乳液、聚乙烯醇乳液、丙烯酸树脂乳液中的一种或两种以上的混合物。

更进一步的，阻隔剂颗粒尺寸大于涂料层厚度，颗粒为实心颗粒。阻隔剂颗粒为球形颗粒、立方体颗粒、棱柱颗粒或棱锥颗粒中的一种或以上的组合。阻隔剂颗粒包括聚甲基丙烯酸甲酯颗粒，聚甲基丙烯酸甲酯颗粒凸出于保护层的高度为1-5微米。聚甲基丙烯酸甲酯颗粒为球形颗粒，其粒径为2-9微米。根据权利要求1的热敏纸，其特征在于，聚甲基丙烯酸甲酯颗粒的玻璃转化温度小于120摄氏度。相应的技术细节和技术好处已经在前文进行了详细阐释，此处不再赘述。

可选的，请参考图4，图4是图3中步骤s200一实施方式的流程示意图，方法具体包括步骤：

s210、将填料分散至一定浓度，再添加胶黏剂，架桥剂，润滑剂和阻隔剂，搅拌一段时间得到混合物，同时调整混合物的ph至预设范围，得到保护层涂料。

在步骤s210中，按照质量份数计算，填料为100份，填料的分散度为30～60％，如，30％、40％、50％或60％等。胶黏剂的用量为55～150份，如，55份、100份或150份。架桥剂的用量为4～30份，如，4份、15份或30份等；润滑剂的用量为15～30份，如，15份、220份或30份等；阻隔剂的用量为3～13份，如，3份、8份或13份等。搅拌时间为30～60分钟，如，30分钟、45分钟或60分钟等。ph的范围为6～9，如，6、7、8或9等。

s220、采用涂布的方式将保护层涂料涂布在热敏层上，形成保护层。

在步骤s220中，使用涂布机在原纸上涂布热敏涂料后，再在热敏涂层表面使用计量棒、刮刀、帘式等涂布方式中的一种或以上的组合涂布保护层涂料，且涂布量为1.5～4.0g/m²，之后进行干燥卷取，得到热敏纸产品。当然，在涂布热敏层涂料之前，还包括使用涂布机在原纸上涂布底涂层涂料，以提高纸张的面感。

下面通过具体的实施例对本发明的技术方案进行详细阐述。

实施例一：

保护层涂料的配制：100份煅烧高岭土(吸油度65g/100g)分散至40％浓度，再依次添加100份完全醇解聚乙烯醇(聚合度1700)，5份乙二醛，17份硬脂酸锌(粒径4μm)、5份聚甲基丙烯酸甲酯(玻璃转化温度为105℃同时粒径为5.5μm)，搅拌45分钟混合成固含量12％的涂料，同时调整涂料ph至6.5。

热敏纸张涂布：使用涂布机在原纸上涂布底涂层涂料和热敏层涂料后，再在热敏涂层表面涂布3.0g/m²的保护层涂料，之后进行干燥卷取，得到热敏纸1。

实施例二

保护层涂料的配制：100份轻质碳酸钙(吸油度60g/100g)分散至40％浓度，再依次添加100份羟基丙烯酸树脂，10份异氰酸酯，17份硬脂酸锌(粒径4μm)、3份聚甲基丙烯酸甲酯(玻璃转化温度为105℃同时粒径为4.0μm)，搅拌45分钟混合成固含量19％的涂料，同时调整涂料ph至7.5。

热敏纸张涂布：使用涂布机在原纸上涂布底涂层涂料和热敏层涂料后，再在热敏涂层表面涂布2.5g/m²的保护层涂料，之后进行干燥卷取，得到热敏纸2。

实施例三

保护层涂料的配制：100份片状瓷土分散至50％浓度分散液，再依次添加100份羧酸变性聚乙烯醇(聚合度1750)，2份碳酸锆铵，12份环氧氯丙烷，8份硬脂酸锌(粒径0.9μm)，8份石蜡(粒径1.0μm)、3份聚甲基丙烯酸甲酯(玻璃转化温度为105℃同时粒径为3.5μm)，搅拌45分钟混合成固含量15％的涂料，同时调整涂料ph至6.8。

热敏纸张涂布：使用涂布机在原纸基材上涂布底涂层涂料和热敏层涂料后，再在热敏涂层表面涂布1.5g/m²的保护层涂料，之后进行干燥卷取，得到热敏纸3。

实施例四

保护层涂料的配制：100份片状瓷土分散至50％浓度分散液，再依次添加100份羧酸变性聚乙烯醇(聚合度1750)，2份碳酸锆铵，12份环氧氯丙烷，8份硬脂酸锌(粒径0.9μm)，8份石蜡(粒径1.0μm)、3份聚甲基丙烯酸甲酯(玻璃转化温度为110℃同时粒径为3.5μm)，搅拌45分钟混合成固含量15％的涂料，同时调整涂料ph至6.8。

热敏纸张涂布：使用涂布机在原纸基材上涂布底涂层涂料和热敏层涂料后，再在热敏涂层表面棒涂布1.5g/m²的保护层涂料，之后进行干燥卷取，得到热敏纸4。

实施例五

保护层涂料的配制：100份片状瓷土分散至50％浓度分散液，再依次添加100份羧酸变性聚乙烯醇(聚合度1750)，2份碳酸锆铵，12份环氧氯丙烷，8份硬脂酸锌(粒径0.9μm)，8份石蜡(粒径1.0μm)、3份聚甲基丙烯酸甲酯(玻璃转化温度为120℃同时粒径为8μm)，搅拌45分钟混合成固含量15％的涂料，同时调整涂料ph至6.8。

热敏纸张涂布：使用涂布机在原纸基材上涂布底涂层涂料和热敏层涂料后，再在热敏涂层表面涂布1.5g/m²的保护层涂料，之后进行干燥卷取，得到热敏纸5。

对比例

保护层涂料的配制：100份片状瓷土分散至50％浓度分散液，再依次添加100份羧酸变性pva(聚合度1750)，12份环氧氯丙烷，17份硬脂酸锌(粒径0.9μm)，搅拌45分钟混合成固含量15％的涂料，同时调整涂料ph至7.0。

热敏纸张涂布：使用涂布机在原纸上涂布底涂层涂料和热敏层涂料后，再在热敏涂层表面涂布1.5g/m²的保护层涂料，之后进行干燥卷取，得到热敏纸0。

表1，本发明制备的热敏纸与现有热敏纸粘连性质对比表

从表1中可知，在上述过程中，与热敏纸的保护层接触的其他表面为热敏纸的背面，也即原纸；在成卷存放一周后，热敏纸与其他表面的剥离轻松，且未发生粘连，表明本发明制备的热敏纸防粘连效果较好。

综上，本发明公开了一种热敏纸及其制备方法，该热敏纸包括：依次设置的原纸层、热敏层和保护层，其中，保护层包括涂料层和设置在涂料层中的阻隔剂颗粒，且阻隔剂颗粒至少部分凸出于涂料层的外表面。通过上述方式，本发明能够避免其他表面与涂料层直接接触，解决粘连问题。

以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。