התכונה הייחודית של טלאים מודפסים סובלימציה נעוצה בהדפסה שאינה-על פני השטח שלהם. במקום פשוט להדפיס את הדפוס על פני השטח, הם משתמשים בהעברת חום כדי לאפשר למולקולות צבע לחדור לסיבים, ולהשיג אינטגרציה עמוקה של הדפוס והבד. תהליך זה מסתמך על התכונות הפיזיקוכימיות של סובלימציה תרמית, העובר מעבר פאזה ונדידה מולקולרית ממוצק לגז ובחזרה למוצק בטמפרטורה גבוהה. זה מביא לצבעים שהם לא רק מרהיבים אלא גם עמידים בפני דהייה וקילופים לאורך זמן.
העיקרון מתחיל בבחירת דיו סובלימציה. דיו זה משתמש בעיקר בצבעים שיכולים להפוך ישירות ממוצק לגז בטמפרטורות ספציפיות, בדרך כלל לפזר צבעים, בעלי מבנים מולקולריים יציבים ורווית צבע גבוהה. במהלך הייצור, הדפוס המעוצב מודפס תחילה על נייר טרנספר מיוחד באמצעות דיו סובלימציה. בשלב זה, הצבע נשאר על הנייר כחלקיקים מוצקים, והמתאר המלא של הגרפיקה גלוי לעין בלתי מזוינת. נייר ההעברה לא רק נושא את התבנית אלא גם שולט בקצב שחרור וכיוון הדיו דרך הציפוי שלו במהלך לחיצה בחום, ומונע אידוי מוקדם או אובדן פוקוס בדיפוזיה.
שלב לחיצת החום הוא הליבה של המנגנון כולו. כאשר נייר ההעברה והמצע מוזנים לתוך מכבש חום או מכבש חם, הציוד מפעיל טמפרטורה ולחץ מתאימים-בדרך כלל בין 190 ל-210 מעלות צלזיוס-ושומר על טמפרטורה זו לתקופה מסוימת. הטמפרטורה הגבוהה גורמת לצבע על נייר ההעברה לספוג במהירות חום ולהתבצע סובלימציה לגז. מונעות על ידי הלחץ והחום, מולקולות הצבע הגזי חודרות למרווחים הזעירים בין סיבי המצע, ומתפזרות לאורך פני הסיבים והנקבוביות הפנימיות. מכיוון שהשרשרות המולקולריות של סיבי פוליאסטר עשירות באתרים שיכולים להיקשר לצבע, הצבע הגזי נספג במגע עם הסיבים ומתעבה מחדש למוצק, ובכך ננעל בתוך מבנה הסיבים. תהליך זה דומה ל"שתילת" הצבע לתוך הסיבים, במקום פשוט "לצביע" עליו.
תכונות החומר של המצע קובעות את איכות אפקט הסובלימציה. סיבי פוליאסטר, בשל המבנה המולקולרי הקומפקטי והזיקה החזקה שלהם לצבעים מפוזרים, הם מצעים אידיאליים; סיבים טבעיים כגון כותנה, חסרי אתרי קשירה מתאימים, מקשים על חדירת הצבעים ביעילות, וכתוצאה מכך דפוסים הנוטים לצוף או להתקלף. לכן, בד הבסיס לטלאים מודפסים סובלימציה עשוי ברובו מ-100% פוליאסטר או מתערובת פוליאסטר גבוהה- כדי להבטיח שמולקולת הצבע מפוזרת באופן שווה ומקובעת היטב לאחר כבישה חמה.
לאחר כבישה חמה, נייר ההעברה נפרד מבד הבסיס, והדוגמה הועברה לחלוטין לתיקון. במהלך תהליך הקירור, הצבע מקובע בתוך הסיבים ויוצר מבנה יציב עם יציבות צבע קרובה לזה של בד הבסיס עצמו. גם לאחר כביסה, שפשוף או כיפוף חוזרים ונשנים, הדפוס אינו נוטה להיסדק או לדהות מכיוון שהצבע כבר אינו מחובר רק למשטח- אלא מתקיים יחד עם הסיבים.
העיקרון של טלאים מודפסים סובלימציה הוא לנצל את הסובלימציה והעיבוי מחדש של צבעים תחת בקרת טמפרטורה מדויקת והתאמת חומרים, מה שהופך את העיצוב השטוח לחלק נושם של הבד, מה שמאפשר לחוויה החזותית והמישוש להישאר תוססת לאורך זמן ועם השימוש.
