热敏纸的功能与应用

热敏纸的功能与应用

11.1传真纸的开发热敏纸也被称为热敏记录纸、热敏复印纸和热敏传真纸。这是美国3m（最小英里）公司在1951年首次开发的。1.2计算机联网终端使用热敏纸的用途主要有以下几个方面:传真机、通讯、医疗、记测系统如心电图机、热工仪表、计算机联网终端打印、商标、签码(POS)等,其中以传真机的使用最多。随着信息技术高速发展,票据打印机技术和条形码技术得到广泛应用,热敏纸由于其独特性能、快速产生图像的优越性和方便的条形码标签,在条形码记录信息和票据打印领域方面得到快速增长1.3防热敏纸从功能上热敏纸可分为普通热敏纸和三防热敏纸。三防热敏纸是在热敏发色层上再涂一层保护层,以赋予三防热敏纸更好的防水、防油和防磨擦等性能,主要用于高端市场1.4热敏纸的显色原理1.4.1透明蜡面层的制备熔融透明型热敏纸显色原理是在黑色基底纸上,涂布一层不透明的蜡作表面层,经热笔作用,使不透明的蜡状材料熔融透明化,基纸底层的颜色显露出来而构成图像。1.4.2脂肪酸盐的制备金属化合物发色热敏纸显色原理是基于脂肪酸的重金属盐和还原剂共同混合,利用加热升温使脂肪酸盐熔融和还原剂反应,使重金属还原而游离显色。1.4.3显色剂与染色染料的制备无色染料型热敏纸显色原理是基于含有内脂环的无色染料与显色剂混合,在热的作用下,显色剂与无色染料受热熔融发生反应而发色。下面就无色染料型双组分热敏纸(下简称热敏纸)的生产与技术(从涂料组分、涂料配制、涂布等方面)作一些介绍。22.1纸顶涂时要加管理热敏纸顶涂热敏纸涂料分为底涂(又称预涂)涂料和面涂(热敏层)涂料,而“三防”热敏纸还要再加一道顶涂,部分热敏纸还在热敏纸的背面涂一层胶料,这一涂层叫背涂层。底涂的目的是为了提高纸的平滑度和提供隔热层,面涂是热敏纸的发色层,顶涂主要是提供热敏纸的防水、防油和防溶剂功能,背涂的目的主要是控制热敏纸的翘曲和渗透性能。2.2涂料成分2.2.1涂料固含量的影响底涂涂料主要由颜料(高岭土或煅烧高岭土)、胶黏剂(PVA和羧基丁苯胶乳)和少量助剂(分散剂、润滑剂等)组成,涂料的固含量根据不同的涂布方式而不同,一般控制在35%～55%,胶黏剂用量为12%～15%(对颜料)。其中底涂颜料使用煅烧高岭土居多,胶黏剂一般用PVA和羧基丁苯胶乳搭配使用,根据涂料黏度情况也可适当加少量羧甲基纤维素(CMC)进行调节。2.2.2表面活性剂的表面处理面涂涂料由发色剂(如无色染料)、显色剂(如双酚A)、胶黏剂、颜料及其他助剂(稳定剂、润滑剂等)等组成。创新热敏染料的制备方法,国外在热敏纸中的应用,主要考用于热敏纸的无色染料主要有结晶紫内酯(CVL)、荧烷类2-苯基-氨基-3-甲基-6-二乙氨基荧烷(ODB-2)和苯酰亚甲基蓝(BLMB)以及螺吡喃体系等。荧烷系染料是热敏染料的第三代产品,具有下列优点:(1)灵敏度高;(2)发色密度大;(3)稳定性好;(4)在荧烷母体上可引入不同取代基可得到不同颜色的热敏染料,尤其是人们最希望得到的直接发黑色的热敏染料。目前应用于热敏纸的无色染料较多的是荧烷类2-苯基-氨基-3-甲基-6-二乙氨基荧烷(ODB-2)。在热敏纸面涂涂料中,无色染料的用量约占面涂涂料总量(绝干计)的6%～9%。羟基安氏酯类用于热敏纸的显色剂主要有双酚A(BPA)、4-羟基苯甲酸苄酯(POB)、苯甲基对位苯、对羟基苯甲酸酯(PHBB)和对羟基安息酸苄醚(PHB)等。其中苯甲基对位苯价格昂贵,图像易于褪色;对羟基安息酸苄醚(PHB)成本高,耐光性和耐油性差;4-羟基苯甲酸苄酯(POB)发色所需的热量较低,但图像易产生白化现象;双酚A(BPA)的熔点相对较高,需加增感剂来降低双酚A的熔点,但因价格低而得到广泛应用。在热敏纸面涂涂料中,显色剂用量约为无色染料用量的2～2.5倍。增感剂的种类增感剂用于热敏纸主要作用是降低发色体系的熔点,同时起着使隐性染料与显色剂相互紧密接触,提高热敏层的发色灵敏度。常用的增感剂有四甲基二苯乙烷、对位苯甲基联二苯、苄基-2-萘基醚(BON)、对苯二酸二甲酯、乙二醇甲苯基醚等,目前最常用的增感剂是苄基-2-萘基醚(BON)。在热敏纸面涂涂料中,增感剂用量一般和显色剂的用量相当,约占面涂涂料总量(绝干计)的13%～18%。胶黏剂的种类用于热敏纸的胶黏剂要求:(1)有较强的黏结强度;(2)具有隔离发色剂、显色剂、颜料和稳定剂等的能力;(3)黏度性质稳定、流动性良好;(4)具有一定的防黏性和耐水性。热敏纸常用的胶黏剂有聚乙烯醇(PVA)、羧甲基纤维素(CMC)、变性淀粉、聚酯树脂和丙烯酸酯等,而目前用得最多的是聚乙烯醇(PVA)。胶黏剂用量一般为15%～20%(对涂料总量,绝干计),但胶黏剂在达到黏结要求的情况下要求用量越低越好。施工用颜料颜料在热敏纸中的作用是增加热敏纸的不透明度、平滑度以及防止熔融物黏附热打印头,颜料的粒径一般要求在0.75μm左右,用量一般占面涂涂料总量(绝干计)25%～40%,在达到发色度的情况下越多越好,常用的颜料有高岭土和碳酸钙。稳定剂的选择稳定剂用于热敏纸主要作用是防止热敏纸显色后图文出现重影,提高成色画面的耐光、耐水和耐油等性质,改善热敏纸的底色和图文的保存性。常用的稳定剂有丙烯酸锌、硬脂酸锌、环氧化合物和对酞酸二苯酰等。目前热敏纸用得较多的稳定剂是硬脂酸锌,其在热敏涂料中约占涂料总量(绝干计)的7%～10%。常用的润滑润滑剂在热敏纸中的作用是防止打印头被涂料黏结。常用的润滑剂一般为蜡状物质,如链烷烃石蜡、硬脂酸酰胺等。润滑剂在热敏纸中的用量一般为面涂涂料总量(绝干计)的6%～9%。2.2.3顶涂涂料组分热敏纸顶涂的目的是提供热敏纸的防水、防油和防溶剂功能。顶涂涂料由胶黏剂和少量颜料组成。胶黏剂用得较多的是聚乙烯醇(PVA)和丙烯酸胶乳,一般是聚乙烯醇和丙烯酸胶乳搭配使用,颜料用得最多的是二氧化硅。2.3涂料的制备2.3.1配制过程应注意的问题在这里重点介绍一下热敏纸面涂涂料的配制方法及配制过程中应注意的问题。热敏纸面涂涂料的配制含发色剂(ODB-2)的研磨、显色剂(双酚A)的研磨和增感剂(BON)的研磨。(1)染料odb-2研磨发色剂(ODB-2)+聚乙烯醇(PVA)+水(2)显色剂双酚a研磨显色剂(双酚A)+聚乙烯醇(PVA)+水(3)研磨剂bon增感剂(BON)+聚乙烯醇(PVA)+水2.3.2颜料分散水+颜料+助剂2.3.3调好涂料时要注意的问题颜料贮料罐+研磨后增感剂(BON)分散液配料过程中必须要注意的是:(1)发色剂与显色剂在研磨前不能相碰,不能放在一起研磨,但各自可以和增感剂(BON)一起研磨;(2)最终调好的涂料不能呈酸性,要偏碱性,pH值一般控制在7.5～8.5之间,酸性有利于发色,但不利于保存;(3)研磨温度不能超过70℃;(4)涂料在贮存过程中温度应不高于30℃。2.3.4砂磨介质的选用常用于热敏涂料研磨的设备有球磨机、砂磨机和研磨机等,目前工厂用得较多的是砂磨机。砂磨机主要由筒体、分散器、分离器、砂磨介质和进料泵等组成,其中筒体配有冷却装置。砂磨介质从材质上分为金属(钢球、碳化钨球等)和非金属(玻璃球、瓷球、氧化锆球和人造玛瑙球等)两大类,目前用得较多的是非金属球。砂磨介质的直径一般在0.8～5.0mm,选用的原则是:粒度较粗,选用直径较大的介质,反之,选用直径较小的介质。砂磨介质的装填量一般为筒体有效容积的85%左右,具体应根据研磨涂料的出料温度适当增减,当出料温度过高时,应减少装填量,反之,应增加装填量。进料泵常用的有螺杆泵、齿轮泵和隔膜泵等。33.1按涂布机类型分热敏纸对温度比较敏感,而对压力不敏感。热敏纸的涂布可以采用刮刀(刮棒)、气刀和帘式涂布等涂布方式。速度(V≤500m/min)不高的涂布机,底涂层、热敏层和顶涂层的涂布可采用气刀与气刀、刮刀与气刀和刮刀与刮刀相结合的涂布方式。中等速度的涂布机,底涂层、热敏层和顶涂层的涂布一般采用刮刀与刮刀结合的涂布方式。高速度(V≥1000m/min)的涂布机,底涂层、热敏层和顶涂层的涂布一般采用刮刀与帘式涂布相结合的涂布方式。底涂涂料的固含量一般在35%～55%,涂布量一般控制在5～12g/m3.2结合的干燥方式热敏纸的干燥根据生产车速的不同,采用红外线干燥器、热风干燥器和烘缸干燥器相结合的干燥方式。目前多数热敏纸涂布机采用热风干燥器和烘缸干燥器结合的干燥方式,只有涂布机车速较快时才采用三者结合的干燥方式。另外热敏纸的干燥一般采用由高温到低温的干燥曲线,避免干燥后期因温度过高而导致热敏纸出现提前发色现象。3.3热敏纸压力热敏纸的压光应采用冷压光,平滑度要求在一定的范围内,平滑度过低,热敏记录头接触不好,热传导低,解像率差;过高,书写性差。4热敏纸的主要技术指标评价热敏纸质量主要有以下几个方面:(1)热敏纸的平滑度热敏纸的平滑度对图文的鲜明度及显色的灵敏度有直接影响。平滑度越高,发色密度就越高,适应能力也越强。这是因为纸的表面越光滑,传真机的热打印头就能与纸的涂料层越接近,热打印头的热量能越有效地传递到感热面,使药品熔融速度加快,显色反应迅速,传递图文的速度增加。热敏纸的平滑度一般要求高于300s。(2)热敏纸发色温度、发色速度和成色密度根据用途各类热敏纸有各自不同的标准和要求,如发色温度和发色速度等,除要达到满足用户机器正常运行的物理指标外,在图文要求上主要有:成色密度>1.20D,底色<0.10D(底色指不应发色的部分)。热敏纸的发色性能(发色温度、发色速度)反映了热敏记录纸的灵敏度和图像记录清晰度,是衡量热敏纸性能的一项重要指标。(3)热敏纸的保存性热敏纸的保存性(耐光性、耐热性和耐湿性)反映了热敏记录纸的图像稳定性,它们是衡量热敏纸性能的另外一项重要指标。热敏纸的耐光性是指打印纸样放置在日光灯箱中,保持光照度5000lux,100h后取出测试显色光密度值,要求图像保留率不小于85%。热敏纸的耐热性是指打印纸样放置在烘箱中,保持温度