CN102127277A

CN102127277A - 水溶液聚合物混合乳液以及涂布膜及其制备方法

Info

Publication number: CN102127277A
Application number: CN2010103004398A
Authority: CN
Inventors: 苗小胜
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-01-19
Filing date: 2010-01-19
Publication date: 2011-07-20

Abstract

本发明涉及一种水溶性聚合物混合乳液以及涂布膜及其制备方法。所述混合乳液包括水溶性聚合物乳液、粘结剂、附着力促进剂和表面处理剂，其中，所述水溶性聚合物乳液、粘结剂、附着力促进剂和表面处理剂之间的质量比100∶0.01～30∶0.001～5∶0.001～5。本发明应用水溶性聚合物混合乳液制备的涂布膜制品在达到或超过国家标准规定技术要求和使用要求的同时，可以在现有国内外普遍采用的涂布膜工艺基础上，省去定量涂布粘合附着剂及热风干燥的工序环节，可极大地降低涂布膜的生产成本，节约了能源及原材料，降低了生产工艺复杂程度，减轻了劳动强度，提高了生产效率，利于节能和环保。

Description

水溶液聚合物混合乳液以及涂布膜及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种水溶性聚合物混合乳液以及涂布膜及其制备方法。

背景技术

社会市场及现代工业企业生产的水溶性聚合物乳液涂料，如PVDC、PVA、EVOH、AC、EAA、PET等，在用于涂布制品生产中，能完全适应或者赋予改进制品一定特性及性能，必须做到与基础材料达到紧密衔接，接着牢固强度应该达到一定的要求，从而满足制品涂布膜适应各种不同性能领域、用途要求，因此，在水溶性聚合物乳液涂料应用涂布前，必须对被涂布的基础材料进行进行表面处理，增强其湿润张力，再在经过表面处理的基础材料表面涂布粘结剂，如粘合剂、附着促进剂、表面处理剂等，来达到涂布膜与基础材料的牢固结合。

目前，利用水溶性聚合物乳液进行涂布膜生产的涂布膜软包装材料，其生产工艺一般为：在基础材料如塑料薄膜或薄片上，经电晕处理定量均匀地涂布一层0.1g/m²～5g/m²的粘合剂，溶剂型粘合剂或水溶型粘合附着剂，粘合剂可以起到涂料层和聚合物基础材料层衔接附着紧密粘结的作用，再经热风干燥去除粘合剂中的溶剂，在其上面定量均匀涂布一层0.1g/m²～20g/m²水溶性聚合物乳液，在一定的工艺条件下，经红外处理和热风干燥使其结晶成膜，再经冷却缠绕催化加速其结晶定型，即成为功能性涂布膜。层间粘合剂的使用，其目的主要是解决基础材料与涂料之间的紧密结合，增强附着，提高剥离及热封强作用，有利于涂布膜生产，更适应制品包装的要求。现有技术的涂布膜包括基材材料层，设置于所述基材材料层上的粘结附着层，以及设置于所述粘结附着层上的聚合物混合乳液结晶涂布层。现有的涂布膜由于包括粘合剂形成粘结附着层，因此带来了使用粘合剂造成的生产成本的增加和材料的消耗，而且在热风干燥过程中如果残留溶剂不能完全消除，还会对涂布膜安全卫生性造成的隐患，增加了工艺生产工序和工艺复杂难度及操作人员生产劳动强度，提高了涂布膜的生产成本。

发明内容

本发明针对现有技术的涂布膜由于包括粘合剂形成粘结附着层，因此带来了使用粘合剂造成的生产成本的增加和材料的消耗，而且在热风干燥过程中如果残留溶剂不能完全消除，还会对涂布膜安全卫生性造成的隐患，增加了工艺生产工序和工艺复杂难度及操作人员生产劳动强度，提高了涂布膜的生产成本的不足，提供一种水溶性聚合物混合乳液以及涂布膜及其制备方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种水溶性聚合物混合乳液包括水溶性聚合物乳液、粘结剂、附着力促进剂和表面处理剂，其中，所述水溶性聚合物乳液、粘结剂、附着力促进剂和表面处理剂之间的质量比为100∶0.01～30∶0.001～5∶0.001～5。

本发明的有益效果是：本发明采用PVDC、PVA、AC、EAA、EVOH、PET等水溶性聚合物乳液涂料，在不改变水溶性聚合物乳液涂料原有特性的基础上，通过物理化学方法技术改进，定量添加辅助提高与基础材料附着、亲和、浸润、增强等助剂，进行共混改性处理，并按不同配合比进行添加、混合均匀，再应用于涂布膜的生产，经研究试验和测试结果显示，涂布膜制品在达到或超过国家标准规定技术要求和使用要求的同时，可以在现有国内外普遍采用的涂布膜工艺基础上，省去定量涂布粘合附着剂及热风干燥的工序环节，可极大地降低涂布膜的生产成本，节约了能源及原材料，降低了生产工艺复杂程度，减轻了劳动强度，提高了生产效率，利用节能和环保。

进一步，所述水溶性聚合物乳液包括以下乳液中的一种或几种：聚偏二氯乙烯乳液、聚乙烯醇乳液、乙烯-醋酸乙烯酯共聚乳液、乙烯-乙烯醇共聚乳液和丙烯酸乳液。

进一步，所述粘结剂包括以下粘结剂中的一种或几种：醇溶型聚氨酯粘合剂、水性丙烯酸粘合剂和水性聚氨酯粘合剂。

进一步，所述附着力促进剂包括以下附着力促进剂中的一种或几种：硅烷、钛酸盐、磷酸酯、胺、柠檬醛钠和酚醛树脂。

进一步，所述表面处理剂包括以下表面处理剂中的一种或几种：三乙醇胺、季胺盐、聚氧乙烯胺、高碳脂肪醇和蛋白质衍生物。

本发明还提供一个解决上述技术问题的技术方案如下：一种涂布膜由聚合物基础材料层和设置于聚合物基础材料层表面的聚合物混合乳液结晶涂布层构成，所述聚合物混合乳液结晶涂布层由水溶性聚合物混合物乳液结晶后制成，所述水溶性聚合物混合物乳液包括水溶性聚合物乳液、粘结剂、附着力促进剂和表面处理剂，其中，所述水溶性聚合物乳液、粘结剂、附着力促进剂和表面处理剂之间的质量比100∶0.01～30∶0.001～5∶0.001～5。

进一步，所述聚合物基础材料层的厚度为8微米～60微米。

进一步，所述聚合物混合乳液结晶涂布层的厚度为0.1微米～20微米。

进一步，所述聚合物基础材料层由以下材料中的任一种构成：双向拉伸聚丙烯薄膜、双向拉伸聚酯薄膜、双向拉伸尼龙薄膜、聚氯乙烯压延薄膜、玻璃纸、双向拉伸聚苯乙烯薄膜、双向拉伸聚酯镀铝薄膜、聚丙烯挤出流延成型薄膜、聚丙烯挤出吹塑薄膜、聚乙烯挤出流延成型薄膜、聚乙烯挤出吹塑薄膜、牛皮纸、铜版纸、压光纸或水松纸。

本发明还提供一个解决上述技术问题的技术方案如下：一种涂布膜的制备方法包括以下步骤：

步骤10：对聚合物基础材料层进行电晕处理，使聚合物基础材料的表面湿润张力达到38dyn/cm²以上；

步骤20：将水溶性聚合物混合乳液涂布于聚合物基础材料层的表面，并进行红外处理后，进行热风干燥，形成聚合物混合乳液结晶涂布层；

步骤30：将形成聚合物混合乳液结晶涂布层的聚合物基础材料层进行冷却至室温后，再依次进行收卷、熟化、裁切，检验，即可制成成品涂布膜。

附图说明

图1为本发明涂布膜制备方法的流程示意图；

图2为本发明涂布膜第一实施例的结构示意图；

图3为本发明涂布膜第二实施例的结构示意图；

图4为本发明涂布膜第三实施例的结构示意图；

图5为本发明涂布膜第四实施例的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

所述水溶性聚合物乳液涂料如PVDC-聚偏二氯乙烯乳液、EVOH-乙烯-聚乙烯醇共聚乳液、EAA-乙烯-醋酸乙烯酯共聚乳液、PVA-聚乙烯醇乳液、AC-丙烯酸乳液、PET-聚氨酯共聚乳液，在均匀搅拌下，逐步添加功能性适宜生产材料完成后在适量添加有利于促进与基础材料粘着牢固、附着力强的且与之相溶性适宜的附着增粘促进剂：如聚合物增粘剂、附着促进剂、表面处理剂等，并充分混合均匀。其具体实施过程为：在水溶性聚合物乳液涂料为适应涂布膜生产应用添加功能性如防静电爽滑、消泡、抗粘等基础上，在均匀搅拌混合状态下，根据实际要求，依次加入适量的粘结剂、附着力促进剂和表面处理剂，其成分为：水溶性聚合物乳液重量份∶粘结剂重量份∶附着力促进剂重量份∶表面处理剂重量份＝100∶0.01～30∶0.001～5∶0.001～5，进行缓慢添加充分混合，即为无需底涂粘结剂的水溶性聚合物涂布乳液。

其中，所述粘结剂的作用是辅助提高水溶性聚合物与基础材料粘附的牢固度，附着力促进剂和表面处理剂的作用是为了激发促进附着作用的同时，阻抗缠绕过程中的反粘等效果，即防止包装膜收卷时，膜卷之间发生粘连的现象，让粘结剂完全固化后，增强粘附力和去除反粘效应。

采用水溶性聚合物混合乳液进行涂布膜生产过程前，在添加其适宜、抗粘、消除静电、滑爽、流平、消泡、自动包装、与其它材质复合、印刷、耐油、耐溶剂性基础下，根据涂布膜生产使用的具体基材、性能、用途、应用环境要求不同，为达更适宜的结合力，针对性地调整其更适宜的应用，一般方式为：

在匀速10转/分钟～300转/分钟的搅拌下，在水溶性聚合物乳液中添加粘结剂、附着力促进剂和表面处理剂的同时，还可以添加其它功能性助剂，如乳化剂和流平剂。乳化剂主要使粘结剂、附着力促进剂和表面处理剂与水性聚合物乳液均匀混合相容，不至于分离，悬浮或沉降，其添加的重量份和水溶性聚合物乳液重量份之比为0.1～15∶100。所述乳化剂可以为蔗糖脂肪酸脂、棕榈蜡或者蛋白酸钠等。流平剂主要是调整水性聚合物混合乳液表面张力，使其在基础材料上表面流动扩展，涂布均匀，以达到生产使用要求的合理粘着力，以达到生产使用要求的平整性，提高涂布膜产品质量，其添加的重量份和水溶性聚合物乳液重量份之比为0.01～10∶100。所述流平剂可以为共聚改性聚硅氧烷、烷基硫酸钠或者脂肪改性羟乙基纤维素等。

图1为本发明涂布膜制备方法的流程示意图。如图1所示，所述制备方法包括以下步骤：

步骤10：对聚合物基础材料层进行电晕处理，使聚合物基础材料的表面湿润张力达到38dyn/cm²以上。

一般聚合物材质为达良好附着，依据材质及用途，进行电晕处理值应使聚合物基础材料的表面湿润张力达到38dyn/cm²～58dyn/cm²。电晕处理是一种电击处理，它使承印物的表面具有更高的附着性。其原理是利用高频率高电压在被处理的塑料表面电晕放电(高频交流电压高达500V/m²～15000V/m²)，而产生低温等离子体，使塑料表面产生游离基反应而使聚合物发生交联.表面变粗糙并增加其对极性溶剂的润湿力-这些离子体由电击和渗透进入被印体的表面破坏其分子结构，进而将被处理的表面分子氧化和极化，离子电击侵蚀表面，以致增加承印物表面的附着能力。

步骤20：将水溶性聚合物混合乳液涂布于聚合物基础材料层的表面，并进行红外处理后，进行热风干燥，形成聚合物混合乳液结晶涂布层。

所述红外处理是在红外短波高频下于30度～250度，经0.1秒～30秒可以使水性聚合物混合乳液涂层中的水分快速挥发，所述热风干燥是在温度60度～220度，时间为1秒～300秒下进行干燥，可以促进水性聚合物混合乳液涂层内部溶剂充分挥发完全，以形成聚合物混合乳液结晶涂布层。所述水溶性聚合物混合乳液的制备方法包括：在匀速50转/分钟～300转/分钟的搅拌下，将粘结剂、附着力促进剂和表面处理剂和水溶性聚合物乳液混合均匀，所述水溶性聚合物乳液、粘结剂、附着力促进剂和表面处理剂之间的质量比100∶0.01～30∶0.001～5∶0.001～5。

所述基础材料包括以下任一种：BOPP：10微米～60微米厚度的双向拉伸聚丙烯薄膜；BOPET：8微米～60微米厚度的双向拉伸聚酯薄膜；BOPA：10微米～60微米厚度的双向拉伸尼龙薄膜；PVC：20微米～250微米厚度的聚氯乙烯压延薄膜片；PT：15微米～60微米厚度的玻璃纸；PS：20微米～250微米厚度的双向拉伸聚苯乙烯薄膜；PET·AL：8微米～60微米厚度的双向拉伸聚酯镀铝薄膜；CPP：20微米～120微米厚度的挤出流延(吹塑)聚丙烯薄膜；PE：20微米～120微米厚度的挤出(流延)吹塑薄膜；纸：20克～200克的牛皮纸、铜版纸、压光纸和水松纸

所述粘结剂包括以下粘结剂中的一种或几种：醇溶型聚氨酯粘合剂、水性丙烯酸粘合剂和水性聚氨酯粘合剂。

所述水溶性聚合物乳液包括以下乳液中的一种或几种：聚偏二氯乙烯乳液、聚乙烯醇乳液、乙烯-醋酸乙烯酯共聚乳液、乙烯-乙烯醇共聚乳液和丙烯酸乳液。

所述附着力促进剂包括以下附着力促进剂中的一种或几种：硅烷、钛酸盐、磷酸酯、胺、柠檬醛钠和酚醛树脂。

所述表面处理剂为阴离子表面活性剂或者非离子表面活性剂，其可以为以下表面处理剂中的一种或几种：三乙醇胺、季胺盐、聚氧乙烯胺、高碳脂肪醇和蛋白质衍生物。

下面以三个实施例对本发明涂布膜做进一步详细的描述。

实施例一

将聚偏二氯乙烯乳液、水性聚氨酯胶粘剂、硅烷和三乙醇胺以质量比100∶10∶2∶1搅拌混合均匀，其中，搅拌的速度为50转/分钟，从而形成水溶性聚合物混合乳液，将所述水溶性聚合物混合乳液涂布于双向拉伸聚丙烯薄膜表面，所述双向拉伸聚丙烯薄膜经过电晕处理后，其表面湿润张力达到38dyn/cm²以上，再依次进行红外处理和热风干燥后，冷却至室温后，在双向拉伸聚丙烯薄膜表面形成聚合物混合乳液结晶涂布层，再依次进行收卷、熟化、裁切，检验，即可制成成品涂布膜。

实施例二：

将丙烯酸乳液、醇溶型聚氨酯粘合剂、磷酸酯和高碳脂肪醇以质量比100∶15∶3∶1.5搅拌混合均匀，其中，搅拌的速度为100转/分钟，从而形成水溶性聚合物混合乳液，将所述水溶性聚合物混合乳液涂布于聚氯乙烯压延薄膜表面，所述聚氯乙烯压延薄膜经过电晕处理后，其表面湿润张力达到48dyn/cm²，再依次进行红外处理和热风干燥后，冷却至室温后，在双向拉伸聚丙烯薄膜表面形成聚合物混合乳液结晶涂布层，再依次进行收卷、熟化、裁切，检验，即可制成成品涂布膜。

实施例三：

将乙烯乙烯醇共聚乳液、水性丙烯酸粘合剂、柠檬醛钠和聚氧乙烯胺以质量比100∶2∶0.01∶3搅拌混合均匀，其中，搅拌的速度为150转/分钟，从而形成水溶性聚合物混合乳液，将所述水溶性聚合物混合乳液涂布于双向拉伸聚丙烯薄膜表面，所述双向拉伸聚丙烯塑薄膜经过电晕处理后，其表面湿润张力达到58dyn/cm²，再依次进行红外处理和热风干燥后，冷却至室温后，在双向拉伸聚丙烯薄膜表面形成聚合物混合乳液结晶涂布层，再依次进行收卷、熟化、裁切，检验，即可制成成品涂布膜。

图2为本发明涂布膜第一实施例的结构示意图。如图2所示，所述涂布膜包括聚合物基础材料层201和聚合物混合乳液结晶涂布层202，所述聚合物混合乳液结晶涂布层202设置于聚合物基础材料层201的上表面或者下表面。

图3为本发明涂布膜第二实施例的结构示意图。如图3所示，所述涂布膜包括聚合物基础材料层301、第一聚合物混合乳液结晶涂布层302和第二聚合物混合乳液结晶涂布层303，所述第一聚合物混合乳液结晶涂布层302和第二聚合物混合乳液结晶涂布层303分别设置于聚合物基础材料层301的上表面和下表面。

图4为本发明涂布膜第三实施例的结构示意图。如图4所示，所述涂布膜包括聚合物基础材料层401、印刷油墨层402和聚合物混合乳液结晶涂布层403，所述聚合物混合乳液结晶涂布层403设置于印刷油墨层402表面上，所述印刷油墨层402设置于聚合物基础材料层401的表面。所述印刷油墨层主要作用为装潢彰显个性、说明以及指导内容产品的特性。

图5为本发明涂布膜第四实施例的结构示意图。如图5所示，所述涂布膜包括聚合物基础材料层501、第一油墨印刷层502、第二油墨印刷层503、第一聚合物混合乳液结晶涂布层504和第二聚合物混合乳液结晶涂布层505，所述第一聚合物混合乳液结晶涂布层504设置于第一油墨印刷层502的上表面，所述第一油墨印刷层502设置于聚合物基础材料层501的上表面，所述第二聚合物混合乳液结晶涂布层505设置于第二油墨印刷层503的下表面，所述第二油墨印刷层503设置于聚合物基础材料层501的下表面。本实施例根据实际需要增加第一油墨印刷层502或第二油墨印刷层503，即可任意删减一层，只保留第一油墨印刷层502或第二油墨印刷层503，或者第一油墨印刷层502和第二油墨印刷层503共用。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种水溶性聚合物混合乳液，其特征在于，所述混合乳液包括水溶性聚合物乳液、粘结剂、附着力促进剂和表面处理剂，其中，所述水溶性聚合物乳液、粘结剂、附着力促进剂和表面处理剂之间的质量比为100∶0.01～30∶0.001～5∶0.001～5。

2.根据权利要求1所述的水溶性聚合物混合乳液，其特征在于，所述水溶性聚合物乳液包括以下乳液中的一种或几种：聚偏二氯乙烯乳液、聚乙烯醇乳液、乙烯醋酸乙烯酯共聚乳液、乙烯乙烯醇共聚乳液和丙烯酸乳液。

3.根据权利要求1所述的水溶性聚合物混合乳液，其特征在于，所述粘结剂包括以下粘结剂中的一种或几种：醇溶型聚氨酯粘合剂、水性丙烯酸粘合剂和水性聚氨酯粘合剂。

4.根据权利要求1所述的水溶性聚合物混合乳液，其特征在于，所述附着力促进剂包括以下附着力促进剂中的一种或几种：硅烷、钛酸盐、磷酸酯、胺、柠檬醛钠和酚醛树脂。

5.根据权利要求1所述的水溶性聚合物混合乳液，其特征在于，所述表面处理剂包括以下表面处理剂中的一种或几种：三乙醇胺、季胺盐、聚氧乙烯胺、高碳脂肪醇和蛋白质衍生物。

6.一种涂布膜，其特征在于，所述涂布膜由聚合物基础材料层和设置于聚合物基础材料层表面的聚合物混合乳液结晶涂布层构成，所述聚合物混合乳液结晶涂布层由权利要求1至5中任一一种水溶性聚合物混合乳液结晶后制成。

7.根据权利要求所述的涂布膜，其特征在于，所述聚合物基础材料层的厚度为8微米～60微米。

8.根据权利要求所述的涂布膜，其特征在于，所述聚合物混合乳液结晶涂布层的厚度为0.1微米～20微米。

9.根据权利要求6所述的涂布膜，其特征在于，所述聚合物基础材料层由以下材料中的任一种构成：双向拉伸聚丙烯薄膜、双向拉伸聚酯薄膜、双向拉伸尼龙薄膜、聚氯乙烯压延薄膜、玻璃纸、双向拉伸聚苯乙烯薄膜、双向拉伸聚酯镀铝薄膜、聚丙烯挤出流延成型薄膜、聚丙烯挤出吹塑薄膜、聚乙烯挤出流延成型薄膜、聚乙烯挤出吹塑薄膜、牛皮纸、铜版纸、压光纸或水松纸。

10.一种涂布膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

步骤10：对聚合物基础材料层进行电晕处理，使聚合物基础材料的表面湿润张力达到38dyn/cm2以上；

步骤20：将如权利要求1至5中任一种水溶性聚合物混合乳液涂布于聚合物基础材料层的表面，并进行红外处理后，进行热风干燥，形成聚合物混合乳液结晶涂布层；