CN102504695A - 一种直接真空镀铝纸的电子束固化底涂层及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种直接真空镀铝纸的电子束固化底涂层及制备方法，属涂料技术领域。电子束固化底涂料的原料：脂肪族聚氨酯丙烯酸酯预聚物30～60份、环氧丙烯酸酯预聚物20～50份、活性稀释剂10～50份、颜料或填料5～20份、流平剂0.05～1.0份和消泡剂0.02～0.5份。电子束固化底涂层制备方法：按各原料质量份称取；将活性稀释剂搅拌升温，加颜料或填料，搅拌再加预聚物，加流平剂和消泡剂，过滤得直接真空镀铝纸用电子束固化底涂料；涂料用网线辊涂布于直接真空镀铝纸光面上，进行电子束固化制得直接真空镀铝纸的底涂层。本发明制备的底涂层平整性好，涂层致密，适宜进行直接真空镀铝，涂层制备方法节省能量，无溶剂挥发，无污染环境，较小固化空间，加工速度快，生产效率高。

Description

一种直接真空镀铝纸的电子束固化底涂层及其制备方法

 

技术领域

本发明涉及一种真空镀铝纸的电子束固化底涂层及其制备方法，属于涂料技术领域。

 

背景技术

真空镀铝纸由于其对水和空气的良好阻隔性能以及其对金属材料铝的消耗极少和可降解、可回收利用等特性，已成为一种新型环保材料，广泛应用于香烟、食品、医药等产品的包装。

真空镀铝纸的生产工艺分为转移镀铝法和直接镀铝法两种，也就是人们常说的转移纸和直镀纸。转移法生产过程中，需要以PET或BOPP薄膜为载体，首先在薄膜上涂覆一层涂料，再进行真空镀铝，之后与纸张复合，长时间固化后再将薄膜剥离，即将真空镀铝层转移到纸上得到转移纸。直镀法是将在纸基材上涂布了涂层的材料通过真空镀铝工艺在其表面直接进行镀铝的方法。直接真空镀铝纸产品与传统的复膜式或转移式镀铝纸产品相比，前者既节约了原材料的消耗，又解决了环境污染，因此，已成为一种新型的环保型包装材料，广泛用于烟、酒及各种高档纸包装的精包装。但传统的溶剂型或水性涂料其本身存在许多固有的缺陷和不足，就其应用于直接真空镀铝膜（底涂料）而言，缺点如下：

1）基材的预涂层（底涂层）需要采用在烘箱内进行热干燥固化处理，固化时间长，因此热效率低、能耗高，且生产效率低。

2）虽然通过工艺设计可以使直接真空镀铝纸的涂料的挥发性有机化合物（VOC）指标控制在标准要求的范围之内，但其本身所含有的挥发性有机化合物仍然对环境和消费者健康造成潜在的威胁。

3）涂层中不能完全挥发的溶剂（或水分子），在常压下可能看不出这些物质对涂层的副作用，但在真空升温环境下，将逐渐逸出，从而影响到镀膜质量和性能。

4）涂层的耐温性和致密性对镀铝质量影响较大，普通热塑性涂层在这方面有明显的劣势。

发明内容

本发明的目的就在于克服已有技术存在的不足，提供一种能够解决常规热塑性涂层存在的固化时间长、热效率低、能耗高、挥发性有机化合物对环境和消费者健康造成潜在威胁等问题的直接真空镀铝纸用电子束固化底涂层及其制备方法。

电子束固化是以电子束(EB)为辐射源，诱导经特殊配制的固含量为100%的反应性液体快速转变成固体的过程。

本发明是通过以下技术方案来实现的：（除非另有说明，本发明所采用的百分数均为质量百分数）                   

首先制备一种直接真空镀铝纸用电子束固化底涂料，然后将制得的涂料使用网线辊涂布于纸张上，经电子束固化后得到直接真空镀铝纸的电子束固化底涂层：

所述的直接真空镀铝纸用电子束固化底涂料，其特征在于含有以下质量份的原料：

脂肪族聚氨酯丙烯酸酯预聚物30～60份、环氧丙烯酸酯预聚物20～50份、活性稀释剂10～50份、颜料或填料5～20份、流平剂0.05～1.0份和消泡剂0.02～0.5份；

所述脂肪族聚氨酯丙烯酸酯预聚物，其固体份100%，官能度为2～4，分子量（Mw）为2000～8000，粘度（涂-4杯，60℃）为60～120s；

所述的环氧丙烯酸酯预聚物，其固体份100%，官能度为2，分子量（Mw）为300～1200，粘度（涂-4杯，60℃）为20～80s；

所述活性稀释剂, 其选用1.6--己二醇二丙烯酸脂（HDDA）、三丙二醇二丙烯酸酯（TPGDA）、二丙二醇二丙烯酸酯（DPGDA）、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯（TMPTA）、新戊二醇二丙烯酸酯（NPGDA）、乙氧基乙氧基乙基丙烯酸酯（EOEOEA）、丙氧基化新戊二醇二丙烯酸酯（PO2-NPGDA）及丙烯酸异冰片酯（IBOA）中的一种或几种；

所述颜料或填料，其选用二氧化钛、滑石粉、云母粉、纳米碳酸钙及有机着色颜料中的一种或几种；

所述流平剂为BYK-359或性能相当的同类型流平剂，消泡剂为BYK-1790或性能相当的同类型消泡剂，均为100%的不挥发份。

上述直接真空镀铝纸用电子束固化底涂料，其有效成分为100%，粘度为(涂-4杯，25℃)60-120s，在纸张上的涂层厚度为2～8μm。

所述直接真空镀铝纸的电子束固化底涂层的制备方法，包括以下步骤：

（1）按所需各原料质量份称取原料备用；

（2）将活性稀释剂搅拌升温至50～60℃，加入颜料或填料，搅拌30min以上，分散均匀，再加入脂肪族聚氨酯丙烯酸酯预聚物、环氧丙烯酸酯预聚物，最后加入流平剂和消泡剂，搅拌均匀，过滤，即得到所需的直接真空镀铝纸用电子束固化底涂料；

（3）涂料的固化：

A、将上述得到的电子束固化底涂料升温至40-45℃，采用网线辊辊涂方式涂布于纸张上，控制涂布厚度2～8um；

B、涂布后的涂层进行电子束固化，电子束固化设备电压为100～200KV，辐射剂量为230000～27000kGy m/min，环境氧含量≤100ppm，得到直接真空镀铝纸的电子束固化底涂层。

本发明直接真空镀铝纸用电子束固化底涂料，经电子束辐射固化后，涂层与纸基材结合牢固，柔韧性好，涂层耐温性好，镀铝效果优良。

本发明直接真空镀铝纸用电子束固化底涂料的固化方法与传统的热固化相比，它有许多优越性： 如电子束固化涂料体系时，不产生挥发性有机化合物，无排放环境污染极小，固化对温度的要求低，可进行常温固化，减少了热应力，并具有快速高效的特点，反应完全，能耗低，可控性及工艺适应性强。固化产品性能优良，由于生产工艺加工不同，成本相比热固化成本可降低10%--20%，能耗可以节约或降低30%--50%，生产效率是热固化工艺的5—8倍以上。电子束固化是以电子束为辐射源,诱导经特殊配制的固含量为100%的应性液体快速转变成固体的过程，固化所需的能量范围为110—250kev，它以近似光速到达固化物质表面，不仅不受涂层颜色的限制，而且还能固化纸张或其他基材内部涂料和不透明基材(如铝箔)之间的粘合剂。因此，使用电子束固化的涂层材料技术，具有节省大量能量，无溶剂挥发，不污染环境，较小的固化空间，加工速度快，产量高等优点。

 

具体实施方式：

下面通过实施例对本发明的技术方案作进一步的详细说明，但实施例并不是对本发明的限定。

实施例1

（1）取活性稀释剂10份，预热至50～60℃，在低速搅拌下，慢慢加入颜料或填料14.5份，之后高速分散30～35min；然后，依次加入脂肪族聚氨酯丙烯酸酯预聚物30份、环氧丙烯酸酯预聚物20份，最后加入流平剂0.4份和消泡剂0.1份，搅拌均匀，过滤，得直接真空镀铝纸用电子束固化底涂料。

所述的脂肪族聚氨酯丙烯酸酯预聚物，其固体份100%，官能度为2～4，分子量（Mw）为2000～8000，粘度（涂-4杯，60℃）为60～120s；

所述的环氧丙烯酸酯预聚物，其固体份100%，官能度为2，分子量（Mw）为300～1200，粘度（涂-4杯，60℃）为20～80s；

所述的活性稀释剂为三丙二醇二丙烯酸酯（TPGDA）

所述的颜料或填料为滑石粉；

所述流平剂为BYK-359或性能相当的同类型流平剂，消泡剂为BYK-1790或性能相当的同类型消泡剂，均为100%的不挥发份。

（2）将上述得到的电子束固化底涂料升温至40-45℃，涂料用200目网线辊以600～1000米/分钟的涂布速度涂布于80g/m²的纸基材光面上，控制涂层厚度为3～5微米，涂布后的涂层以涂布车速进入电子束辐照室氮气保护下进行辐照固化，形成直接真空镀铝纸的电子束固化底涂层，辐照电压设定为150KV，辐照剂量为23000-27000KGym/min。

固化后形成电子束固化底涂层和纸基材结合牢固，表面光滑平整，适在涂层上进行直接真空镀铝。镀铝后铝层光泽度好。

实施例2

（1）取活性稀释剂50份，预热至50～60℃，在低速搅拌下，慢慢加入颜料或填料20份，之后高速分散40～50min；然后，依次加入脂肪族聚氨酯丙烯酸酯预聚物60份、环氧丙烯酸酯预聚物50份，最后加入流平剂0.1份和消泡剂0.05份，搅拌均匀，过滤，得直接真空镀铝纸用电子束固化底涂料。

所述的脂肪族聚氨酯丙烯酸酯预聚物，其固体份100%，官能度为2～4，分子量（Mw）为2000～8000，粘度（涂-4杯，60℃）为60～120s；

所述的环氧丙烯酸酯预聚物，其固体份100%，官能度为2，分子量（Mw）为300～1200，粘度（涂-4杯，60℃）为20～80s；

所述的活性稀释剂为1.6--己二醇二丙烯酸脂（HDDA）、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯（TMPTA），1.6--己二醇二丙烯酸脂（HDDA）与三羟甲基丙烷三丙烯酸酯（TMPTA）质量比为2：1；

所述的颜料或填料为滑石粉、二氧化钛、纳米碳酸钙，滑石粉、二氧化钛和纳米碳酸钙的质量比为12：6；2.

所述流平剂为BYK-359，消泡剂为BYK-1790，均为100%的不挥发份。

（2）将上述得到的电子束固化底涂料升温至40-45℃，涂料用200目网线辊以600～1000米/分钟的涂布速度涂布于80g/m²的纸基材光面上，控制涂层厚度为3～5微米，涂布后的涂层以涂布车速进入电子束辐照室氮气保护下进行辐照固化，形成直接真空镀铝纸的电子束固化底涂层，辐照电压设定为120KV，辐照剂量为23000-27000KGym/min。

固化后形成电子束固化底涂层和纸基材结合牢固，涂层丰满度好，表面光滑平整，适在涂层上进行直接真空镀铝。镀铝后铝层光泽度好。

实施例3

（1）取活性稀释剂35份，预热至50～60℃，在低速搅拌下，慢慢加入颜料或填料5份，之后高速分散40～50min；然后，依次加入脂肪族聚氨酯丙烯酸酯预聚物40份、环氧丙烯酸酯预聚物30份，最后加入流平剂1份和消泡剂0.5份，搅拌均匀，过滤，得直接真空镀铝纸用电子束固化底涂料。

所述的脂肪族聚氨酯丙烯酸酯预聚物，其固体份100%，官能度为2～4，分子量（Mw）为2000～8000，粘度（涂-4杯，60℃）为60～120s；

所述的环氧丙烯酸酯预聚物，其固体份100%，官能度为2，分子量（Mw）为300～1200，粘度（涂-4杯，60℃）为20～80s；

所述的活性稀释剂为三丙二醇二丙烯酸酯（TPGDA）、新戊二醇二丙烯酸酯（NPGDA）、乙氧基乙氧基乙基丙烯酸酯（EOEOEA）；三丙二醇二丙烯酸酯（TPGDA）、新戊二醇二丙烯酸酯（NPGDA）和乙氧基乙氧基乙基丙烯酸酯（EOEOEA）质量比为3：2：1；

所述的颜料或填料为纳米碳酸钙；

所述流平剂为BYK-359，消泡剂为BYK-1790，均为100%的不挥发份。

（2）将上述得到的电子束固化底涂料升温至40-45℃，涂料用200目网线辊以600～1000米/分钟的涂布速度涂布于80g/m²的纸基材光面上，控制涂层厚度为2～4微米，涂布后的涂层以涂布车速进入电子束辐照室氮气保护下进行辐照固化，形成直接真空镀铝纸的电子束固化底涂层，辐照电压设定为140KV，辐照剂量为23000-27000KGym/min。

固化后形成电子束固化底涂层和纸基材结合牢固，涂层透明度好，表面光滑平整，适在涂层上进行直接真空镀铝。镀铝后铝层光泽度好。

Claims (8)

1.一种直接真空镀铝纸的电子束固化底涂层，其特征在于制备直接真空镀铝纸的电子束固化底涂层的涂料含有以下质量份的原料：

脂肪族聚氨酯丙烯酸酯预聚物30～60份、环氧丙烯酸酯预聚物20～50份、活性稀释剂10～50份、颜料或填料5～20份、流平剂0.05～1.0份和消泡剂0.02～0.5份。

2.按照权利要求1所述一种直接真空镀铝纸的电子束固化底涂层，其特征在于所述涂料的原料脂肪族聚氨酯丙烯酸酯预聚物，其固体份为100%，官能度为2～4，分子量（Mw）为2000～8000，粘度（涂-4杯，60℃）为60～120s。

3.按照权利要求1所述一种直接真空镀铝纸的电子束固化底涂层，其特征在于所述涂料的原料环氧丙烯酸酯预聚物，其固体份为100%，官能度为2，分子量（Mw）为300～1200，粘度（涂-4杯，60℃）为20～80s。

4.按照权利要求1所述一种直接真空镀铝纸的电子束固化底涂层，其特征在于所述涂料的原料活性稀释剂是选用1.6--己二醇二丙烯酸脂（HDDA）、三丙二醇二丙烯酸酯（TPGDA）、二丙二醇二丙烯酸酯（DPGDA）、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯（TMPTA）、新戊二醇二丙烯酸酯（NPGDA）、乙氧基乙氧基乙基丙烯酸酯（EOEOEA）、丙氧基化新戊二醇二丙烯酸酯（PO2-NPGDA）及丙烯酸异冰片酯（IBOA）中的一种或几种。

5.按照权利要求1所述一种直接真空镀铝纸的电子束固化底涂层，其特征在于所述涂料的原料颜料或填料是选用二氧化钛、滑石粉、云母粉、纳米碳酸钙及有机着色颜料中的一种或几种。

6.按照权利要求1所述一种直接真空镀铝纸的电子束固化底涂层，其特征在于所述涂料的原料流平剂为BYK-359或性能相当的同类型流平剂，消泡剂为BYK-1790或性能相当的同类型消泡剂，均为100%的不挥发份。

7.按照权利要求1所述一种直接真空镀铝纸的电子束固化底涂层，其特征在于制备直接真空镀铝纸的电子束固化底涂层的涂料有效成分为100%，粘度为(涂-4杯，25℃)60-120s，在纸张上的涂层厚度为2～8μm。

8.权利要求1-7中任一权利要求所述直接真空镀铝纸的电子束固化底涂层的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）按所需各原料质量份称取原料备用；

（2）将活性稀释剂搅拌升温至50～60℃，加入颜料或填料，搅拌分散30min以上，再加入脂肪族聚氨酯丙烯酸酯预聚物、环氧丙烯酸酯预聚物，最后加入流平剂和消泡剂，过滤，即得到所需的直接真空镀铝纸用电子束固化底涂料；

（3）涂料的固化工艺：

A、将上述得到的电子束固化底涂料升温至40-45℃，采用网线辊辊涂方式涂布于直接真空镀铝的底纸上，控制涂布厚度2～8um；

B、涂布后的涂层进行电子束固化，电子束固化设备电压为100～200KV，辐射剂量为230000～27000kGy m/min，环境氧含量≤100ppm，得到直接真空镀铝纸的电子束固化底涂层。