一种薄膜合成纸用透明涂层涂料及其制备和应用的制作方法

1.本发明涉及一种薄膜合成纸用透明涂层涂料及其制备和应用。


背景技术：

2.合成纸(薄膜)作为包装材料时，为了让消费者可以看清内容物，就会要求涂层具有无色高透光的特性，其中透明涂层是保持其无色高透光特性的重要决定性因素之一。
3.而透明涂层在保持基膜的细腻外观条件下还要保证印刷油墨不易脱落。pp薄膜是最常用的合成纸基材，为非极性材料，多数丙烯酸乳液对其附着力差。薄膜制造商会在表面进行电晕处理，使原本非极性的表面产生羟基和羧基等极性基团，这种表面可以提高表面达因值，从而增强树脂附着力。另外，为了保证高透光性，通常使用tg较低的丙烯酸乳液，低tg还有利于印刷油墨的附着，但tg越低涂层的粘性越强，尤其在储运过程中容易出现包装粘连、图案模糊的情况。业内常用的解决方法是添加一定量的交联剂，如多氮丙啶类，其提高了树脂的交联度，还能够结合膜面的羧基，增强附着力，但是用量低时效果差，用量太高涂料容易凝胶，有效期不超过18h。
4.为了达到以上目的，常规的透明涂层合成纸通常使用两个涂层的结构：打底涂层一般为聚氨酯或低tg的丙烯酸乳液，可以提供较强的附着力，面涂层则使用tg较高的乳液从而达到较好的抗反粘效果，然而在较高温环境下使用时，上述方法极容易发生反粘、薄膜表面与涂层结合力不足、涂层与油墨结合力不足不能等问题。
5.因此，亟需一种能克服高温环境中发生反粘、薄膜表面与涂层结合力不足、涂层与油墨结合力不足不能等问题并且有高透性的薄膜。


技术实现要素：

6.为了解决上述问题，本发明提供的一种薄膜合成纸用透明涂层涂料及其制备和应用，在油墨亲和性好的低tg丙烯酸乳液中，添加高tg成分以提高耐高温反粘特性；在复合乳液涂料中添加偶联剂以解决涂层附着力差的问题。具体技术方案如下：
7.一种薄膜合成纸用透明涂层涂料，按各物料固体成分在绝干涂料中的重量分数，其具体由10-70％的高tg丙烯酸乳液，30-90％的低tg丙烯酸乳液，0-1％的防腐剂，0.1-1％的消泡剂，1-7％的交联剂和0.5～6％的偶联剂组成。
8.一种薄膜合成纸用透明涂层涂料制备方法，包括步骤如下：
9.s1：原材料：bopp薄膜、tg丙烯酸乳液、交联剂、偶联剂、防腐剂、消泡剂和水；
10.s2：涂料制备第一次混合：分别将tg丙烯酸乳液加热至98℃和15℃后，将二者混合，并不断搅拌，在搅拌过程中加入水，形成混合溶液；
11.s3：涂料制备第二次混合：让步骤s2中混合溶液保持搅拌状态，缓慢加入交联剂后继续搅拌30min后，在搅拌状态下缓慢加入偶联剂后继续搅拌30min后，添加防腐剂和消泡剂后补加水搅拌均匀，制成涂料；
12.s4：过滤：将步骤s3中涂料经过滤器过滤，制成透明涂层涂料。
13.优选的，所述步骤s1中tg丙烯酸乳液包括苯丙乳液、纯丙乳液、醋丙乳液等完全或不完全使用丙烯酸或甲基丙烯酸及其脂类聚合而成乳液，且98℃的tg丙烯酸乳液干重占总重的20份，15℃的tg丙烯酸乳液干重占总重的75份。优选的，所述步骤s1中偶联剂为硅烷偶联剂，其通式为r-six3，其中r可以含有一个或多个环氧基团、碳碳双键、氨基基团、酰胺基、异氰酸酯基团的链段，x可以是氯原子、溴原子、甲氧基、乙氧基、正丙氧基、甲氧基乙氧基等易水解基团。
14.优选的，所述步骤s1中交联剂为多氮丙啶类或聚碳化二亚胺的一种或两种混用，所述步骤s1中消泡剂为聚硅氧烷类或聚醚多元醇类消泡剂，所述步骤s1中交联剂、偶联剂、防腐剂和消泡剂分别占总干重的2份、2.5份、0.2份和0.3份。
15.优选的，所述步骤s3中过滤器过滤网为300目，所述步骤s3中补加水搅拌均匀过程中，加水为了控制固含量，且固含量控制在25份-30份之间。
16.一种薄膜合成纸用透明涂层涂料的应用方法，包括步骤如下：
17.s1：涂布：将bopp薄膜经在线电晕处理后，以所述透明涂层涂料为原材料，使用网纹辊和刮刀对bopp薄膜表面进行定量涂布，制成半成品；
18.s2：定型：将步骤s1中的半成品经过干燥风箱干燥后完成定型。
19.优选的，所述步骤s1中bopp薄膜经在线电晕使表面达因值需达到36dyn/cm以上，所述步骤s1中使用网纹辊和刮刀对bopp薄膜表面进行定量涂布，涂布干重量控制在0.5-2.5g/m2。
20.优选的，所述步骤s2中风干箱温度控制在70-100℃内。
21.本发明的有益效果是：本发明薄膜合成纸用透明涂层涂料及其制备和应用在生产时，当偶联剂加入水性涂料中，在加热或室温下水解，x被h取代；生成的硅羟基具有高活性，能够与羟基、羧基、氨基在室温或加热条件下发生反应，形成化学键，r基团则可以与羧基、羟基、氨基等具有活泼h的基团反应，形成化学键。与之反应的羧基和羟基可以是树脂上的，也可以是电晕后的膜上的。这样整个偶联剂分子起到了架桥和交联的作用，从而提高了树脂与基膜之间的结合力，保证涂层的牢固附着，并且整体采用高低温tg丙烯酸乳液混合的方法进行生产，低温tg丙烯酸乳液通常含有较长的亲油性侧链，可保证油墨亲和性，印刷时不会出现油墨和涂层结合不良的现象，高温tg丙烯酸乳液则用于提高涂层的抗反粘性，这样整体就可以克服高温环境中发生反粘、薄膜表面与涂层结合力不足、涂层与油墨结合力不足不能等问题。
具体实施方式
22.下面将结合具体实施方式，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述：
23.实施例：
24.一种薄膜合成纸用透明涂层涂料，按各物料固体成分在绝干涂料中的重量分数，其具体由10-70％的高tg丙烯酸乳液，30-90％的低tg丙烯酸乳液，0-1％的防腐剂，0.1-1％的消泡剂，1-7％的交联剂和0.5～6％的偶联剂组成。
25.一种薄膜合成纸用透明涂层涂料制备方法，包括步骤如下：
26.s1：原材料：bopp薄膜、tg丙烯酸乳液、交联剂、偶联剂、防腐剂、消泡剂和水；
27.s2：涂料制备第一次混合：分别将tg丙烯酸乳液加热至98℃和15℃后，将二者混
合，并不断搅拌，在搅拌过程中加入水，形成混合溶液；
28.s3：涂料制备第二次混合：让步骤s2中混合溶液保持搅拌状态，缓慢加入交联剂后继续搅拌30min后，在搅拌状态下缓慢加入偶联剂后继续搅拌30min后，添加防腐剂和消泡剂后补加水搅拌均匀，制成涂料；
29.s4：过滤：将步骤s3中涂料经过滤器过滤，制成透明涂层涂料。
30.具体的，所述步骤s1中tg丙烯酸乳液包括苯丙乳液、纯丙乳液、醋丙乳液等完全或不完全使用丙烯酸或甲基丙烯酸及其脂类聚合而成乳液，且98℃的tg丙烯酸乳液干重占总重的20份，15℃的tg丙烯酸乳液干重占总重的75份。
31.具体的，所述步骤s1中偶联剂为硅烷偶联剂，其通式为r-six3，其中r可以含有一个或多个环氧基团、碳碳双键、氨基基团、酰胺基、异氰酸酯基团的链段，x可以是氯原子、溴原子、甲氧基、乙氧基、正丙氧基、甲氧基乙氧基等易水解基团。
32.具体的，所述步骤s1中交联剂为多氮丙啶类或聚碳化二亚胺的一种或两种混用，所述步骤s1中消泡剂为聚硅氧烷类或聚醚多元醇类消泡剂，所述步骤s1中交联剂、偶联剂、防腐剂和消泡剂分别占总干重的2份、2.5份、0.2份和0.3份。
33.具体的，所述步骤s3中过滤器过滤网为300目，所述步骤s3中补加水搅拌均匀过程中，加水为了控制固含量，且固含量控制在25份-30份之间。
34.一种薄膜合成纸用透明涂层涂料的应用方法，包括步骤如下：
35.s1：涂布：将bopp薄膜经在线电晕处理后，以所述透明涂层涂料为原材料，使用网纹辊和刮刀对bopp薄膜表面进行定量涂布，制成半成品；
36.s2：定型：将步骤s1中的半成品经过干燥风箱干燥后完成定型。
37.具体的，所述步骤s1中bopp薄膜经在线电晕使表面达因值需达到36dyn/cm以上，所述步骤s1中使用网纹辊和刮刀对bopp薄膜表面进行定量涂布，涂布干重量控制在0.5-2.5g/m2。
38.具体的，所述步骤s2中风干箱温度控制在70-100℃内。
39.对比例1:
40.数据1为实施例生产出的成品；
41.数据2为现有的，采用聚氨酯或低tg的丙烯酸乳液作为打底涂层，采用tg较高的乳液为面涂层制成的薄膜。
42.选取相同面积的数据1和数据2成品，在二者表面用相同的打印机，印刷出相同字或图案，将二者固定于相同环境中，用相同型号的胶带，对二者相同位置，用相同的力度对其进行剥离测试，具体数据如下：
43.44.表1
45.对比例2:
46.数据1为实施例生产出的成品；
47.数据2为现有的，采用聚氨酯或低tg的丙烯酸乳液作为打底涂层，采用tg较高的乳液为面涂层制成的薄膜。
48.选取相同面积的数据1和数据2成品，将二者均分成5等分，模拟运输环境，分别将其置于不同温度下，观察情况，具体数据如下：
[0049][0050][0051]
表2
[0052]
对比例3:
[0053]
数据1为实施例生产出的成品；
[0054]
数据2为现有的，采用聚氨酯或低tg的丙烯酸乳液作为打底涂层，采用tg较高的乳液为面涂层制成的薄膜。
[0055]
分别选取四块相同面积的数据1和数据2成品，分别将其放置于高速柔版印刷上，选用单位印刷密度不同的图案或字体进行印刷，具体实验数据如下：
[0056][0057]
表3
[0058]
综合上表1至表3所述，发明薄膜合成纸用透明涂层涂料及其制备和应用在生产时，当偶联剂加入水性涂料中，在加热或室温下水解，x被h取代；生成的硅羟基具有高活性，能够与羟基、羧基、氨基在室温或加热条件下发生反应，形成化学键，r基团则可以与羧基、羟基、氨基等具有活泼h的基团反应，形成化学键。与之反应的羧基和羟基可以是树脂上的，也可以是电晕后的膜上的。这样整个偶联剂分子起到了架桥和交联的作用，从而提高了树
脂与基膜之间的结合力，保证涂层的牢固附着，并且整体采用高低温tg丙烯酸乳液混合的方法进行生产，低温tg丙烯酸乳液通常含有较长的亲油性侧链，可保证油墨亲和性，印刷时不会出现油墨和涂层结合不良的现象，高温tg丙烯酸乳液则用于提高涂层的抗反粘性，这样整体就可以克服高温环境中发生反粘、薄膜表面与涂层结合力不足、涂层与油墨结合力不足不能等问题。
[0059]
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

技术特征：
1.一种薄膜合成纸用透明涂层涂料，其特征在于：按各物料固体成分在绝干涂料中的重量分数，其具体由10-70％的高tg丙烯酸乳液，30-90％的低tg丙烯酸乳液，0-1％的防腐剂，0.1-1％的消泡剂，1-7％的交联剂和0.5～6％的偶联剂组成。2.一种薄膜合成纸用透明涂层涂料制备方法，其特征在于：包括步骤如下：s1：原材料：bopp薄膜、tg丙烯酸乳液、交联剂、偶联剂、防腐剂、消泡剂和水；s2：涂料制备第一次混合：分别将tg丙烯酸乳液加热至98℃和15℃后，98℃的为高tg丙烯酸乳液，15℃的为低tg丙烯酸乳液，将二者混合，并不断搅拌，在搅拌过程中加入水，形成混合溶液；s3：涂料制备第二次混合：让步骤s2中混合溶液保持搅拌状态，缓慢加入交联剂后继续搅拌30min后，在搅拌状态下缓慢加入偶联剂后继续搅拌30min后，添加防腐剂和消泡剂后补加水搅拌均匀，制成涂料；s4：过滤：将步骤s3中涂料经过滤器过滤，制成透明涂层涂料。3.根据权利要求2所述的薄膜合成纸用透明涂层涂料制备方法，其特征在于：所述步骤s1中tg丙烯酸乳液为完全或不完全使用丙烯酸或甲基丙烯酸及其脂类聚合而成乳液，且该乳液包括但不局限于苯丙乳液、纯丙乳液、醋丙乳液，所述步骤s2中形成混合溶液时，其中98℃的tg丙烯酸乳液干重占总重的20份，15℃的tg丙烯酸乳液干重占总重的75份。4.根据权利要求2所述的薄膜合成纸用透明涂层涂料制备方法，其特征在于：所述步骤s1中偶联剂为硅烷偶联剂，其通式为r-six3，其中r为含有一个或多个环氧基团、碳碳双键、氨基基团、酰胺基、异氰酸酯基团的链段，x为易水解基团，且易水解基团包括但不局限于氯原子、溴原子、甲氧基、乙氧基、正丙氧基和甲氧基乙氧基。5.根据权利要求2所述的薄膜合成纸用透明涂层涂料制备方法，其特征在于：所述步骤s1中交联剂为多氮丙啶类或聚碳化二亚胺的一种或两种混用，所述步骤s1中消泡剂为聚硅氧烷类或聚醚多元醇类消泡剂，所述步骤s1中交联剂、偶联剂、防腐剂和消泡剂分别占总干重的2份、2.5份、0.2份和0.3份。6.根据权利要求2所述的薄膜合成纸用透明涂层涂料制备方法，其特征在于：所述步骤s3中过滤器过滤网为300目，所述步骤s3中补加水搅拌均匀过程中，加水为了控制固含量，且固含量控制在25份-30份之间。7.一种薄膜合成纸用透明涂层涂料应用方法，其特征在于：采用权利要求2-6制成透明涂层涂料，具体步骤如下：s5：涂布：将bopp薄膜经在线电晕处理后，以所述透明涂层涂料为原材料，使用网纹辊和刮刀对bopp薄膜表面进行定量涂布，制成半成品；s6：定型：将步骤s1中的半成品经过干燥风箱干燥后完成定型。8.根据权利要求7所述的薄膜合成纸用透明涂层涂料的应用方法，其特征在于：所述步骤s1中bopp薄膜经在线电晕使表面达因值需达到36dyn/cm以上，所述步骤s1中使用网纹辊和刮刀对bopp薄膜表面进行定量涂布，涂布干重量控制在0.5-2.5g/m2。9.根据权利要求7所述的薄膜合成纸用透明涂层涂料的应用方法，其特征在于：所述步骤s2中风干箱温度控制在70-100℃内。

技术总结
本发明公开了一种薄膜合成纸用透明涂层涂料及其制备和应用，包括步骤如下：S1：原材料：BOPP薄膜、Tg丙烯酸乳液、交联剂、偶联剂、防腐剂、消泡剂和水；S2：涂料制备第一次混合：分别将Tg丙烯酸乳液加热至98℃和15℃后，将二者混合，并不断搅拌，在搅拌过程中加入水，形成混合溶液；S3：涂料制备第二次混合：让步骤S2中混合溶液保持搅拌状态，缓慢加入交联剂后继续搅拌30Min后，在搅拌状态下缓慢加入偶联剂后继续搅拌30Min后，添加防腐剂和消泡剂后补加水搅拌均匀，制成涂料；整体可以克服高温环境中发生反粘、薄膜表面与涂层结合力不足、涂层与油墨结合力不足不能等问题。油墨结合力不足不能等问题。


技术研发人员：王道力 孙辉 王林 唐宏磊
受保护的技术使用者：江苏万宝瑞达高新技术有限公司
技术研发日：2023.05.18
技术公布日：2023/8/16