CN103382677B - 一种用于内衬纸涂布的高阻隔聚乙烯醇涂料及其制备方法 - Google Patents
一种用于内衬纸涂布的高阻隔聚乙烯醇涂料及其制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种用于内衬纸涂布的高阻隔聚乙烯醇涂料，所述涂料由含有下述重量含量的原料配比制成：聚乙烯醇12-16%，氨基树脂2.1-3.8%，催化剂0.01-0.015%，湿强度剂0.05-0.3%，木聚糖2-4%，防粘连剂0.1-0.25%，消泡剂0.005-0.01%，去离子水78-83%。本发明还提供一种用于内衬纸涂布的高阻隔聚乙烯醇涂料的制备方法。所述涂料直接涂布在45-80g/m2的内衬纸基材上，具有较好的附着力和阻隔性能，当涂布内衬纸在润湿或浸泡水后，其抗拉强度大于30%，经试用结果表明，涂布内衬纸完全可用于高速印刷机及包装机。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于内衬纸涂布的高阻隔聚乙烯醇涂料及其制备方法，属于新型高分子材料领域。
背景技术
卷烟内衬纸是包装于卷烟烟支和烟包小盒之间的纸张，主要有两种：压延铝箔复合内衬纸(以下简称“复合内衬纸”)和真空镀铝内衬纸，其作用主要是防潮、保持香味。由于复合内衬纸工艺简单，对卷烟包装设备的要求也较低，加之真空镀铝内衬纸目前存在包装的折叠精度不够，成本相对偏高等因素，目前国内烟草行业基本上都是采用复合内衬纸，而国外卷烟内衬纸基本上都是使用真空镀铝内衬纸。
虽然复合内衬纸应用于卷烟包装成型的可塑性强,上包装设备稳定性好，但铝箔层较厚，一般为7-9μm,对金属铝的消耗量很大，且在内衬纸复合加工过程中,需要使用含有苯类、醇类、酮类等挥发性有机溶剂的复合胶黏剂，既不易降解和回收利用，又环保性能差，不符合当前建设“资源节约型、环境友好型”社会的要求。而真空镀铝纸可加工性好，亮度高，铝层很薄，一般仅为0.025-0.035μm,容易降解,且加工过程中一般采用水性的辅助材料,无毒无害，一度成为国内外卷烟厂关注的焦点，但由于其镀铝层过薄：第一、对纸表面平整度要求极高，尤其是在转移过程中，因为纸表面平整度不够和转移胶的蠕动，使镀铝层致密性受到了破坏，其阻隔、防潮性能均低于铝箔复合内衬纸，使其作为内衬纸——延缓被包装物霉变速度，促进被包装物醇化，保持被包装物特有风格，提高被包装物品质等主要功能受到影响；第二、容易造成划伤，手印，脱铝，增加废品率。
基于传统内衬纸存在种种问题，人们在寻找解决方法的同时发明了一种无铝内衬纸，采用简单的涂布方式，在内衬纸基材上涂覆一层具有金属光泽的功能性涂料，经过压印后能够保持较好的外观，但该种内衬纸的涂层容易脱落，湿强度低于15%，阻隔性能较差，无法起到优良的防潮、保香作用。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种用于内衬纸涂布的高阻隔聚乙烯醇涂料及其制备方法，该种涂料直接涂布在45-80g/m2的内衬纸基材上，具有较好的附着力和阻隔性能，当涂布内衬纸在润湿或浸泡水后，其抗拉强度大于30%，经试用结果表明，涂布内衬纸完全可用于高速印刷机及包装机。本发明的一些实施方式采用以下技术方案：
一种用于内衬纸涂布的高阻隔聚乙烯醇涂料，所述涂料由含有下述重量含量的原料配比制成：聚乙烯醇12-16%，氨基树脂2.1-3.8%，催化剂0.01-0.015%，湿强度剂0.05-0.3%，木聚糖2-4%，防粘连剂0.1-0.25%，消泡剂0.005-0.01%，去离子水78-83%。
进一步的技术方案是，所述的湿强度剂为乙烯亚胺。
进一步的技术方案是，所述的聚乙烯醇为聚合度为1700-1900，所述聚乙烯醇的醇解度为99%。
进一步的技术方案是，所述的氨基树脂为甲醚化三聚氰胺树脂、甲醚化脲醛树脂的一种或两种任意组合。
进一步的技术方案是，所述的催化剂为柠檬酸、对甲苯磺酸、磷酸、马来酸的一种或多种任意组合。
进一步的技术方案是，所述的防粘连剂为二氧化硅；所述的消泡剂为乙醇。
一种上述用于内衬纸涂布的高阻隔聚乙烯醇涂料的制备方法，依次包括以下步骤：
第一步，将聚乙烯醇加入去离子水中，在85～95℃的条件下搅拌1～2小时，使其完全溶解；
第二步，降温至65-70℃后，加入消泡剂、催化剂和占氨基树脂总重量三分之二的氨基树脂，在65-70℃条件下搅拌反应2-4小时；
第三步，降温至35-40℃后继续添加木聚糖及占氨基树脂总重量三分之一的氨基树脂，在35-40℃条件下搅拌反应0.5-1小时后反应完全；
第四步，添加湿强度剂、防粘连剂，在35-40℃条件下充分搅拌1-2小时后，静置，冷却，出料，制得所述用于内衬纸涂布的高阻隔聚乙烯醇涂料。
进一步的技术方案是，所述第一步和第二步中所述搅拌的转速为200～300转/分，所述第三步和第四步中所述搅拌的转速为500-800转/分。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
（1）通过在涂料中添加湿强度剂，不仅解决了内衬纸在涂布过程中遇水润湿后容易出现断纸的问题，也增强了涂布内衬纸在日后印刷或存放过程中的湿强度。湿强度即纸和纤维制品浸渍在水中规定时间后，在润湿状态下测得的机械强度。通常情况下，在不添加助剂时，纸张被润湿后其强度仅为干燥时强度的5%～10%，在用于食品或日用品包装时出现次品率较高。在添加了湿强度剂后，当涂布内衬纸在润湿或浸泡水后，其抗拉强度大于30%。
（2）通过在涂料中添加了木聚糖。木聚糖溶解后对纸张有极好的附着力，加入该成分可在不需预涂底胶的情况下，使涂层与内衬纸达到非常好的附着效果，不易脱涂层，使涂布工艺中省略了预涂底胶的工序，降低成本。木聚糖取自小麦或玉米的外壳或糠中，是一种天然多糖，具有一定的粘度及阻隔性。但由于木聚糖的结构中含有大量羟基，与聚乙烯醇面临相同问题，所以本方案中采用氨基树脂对聚乙烯醇和木聚糖都进行封闭羟基，待反应完全后，内衬纸涂布后的耐水性提高，克服了木聚糖在吸潮后附着力急剧下降的难题。
（3）本发明制得的用于内衬纸涂布的高阻隔聚乙烯醇涂料，在45-80g/m2内衬纸基材上进行涂布试验，涂层涂布量为1.0-5.0g/m2，下机固化后，对涂布内衬纸的附着力、湿强度、水蒸气透过量及空气透过量进行检测，其结果列入表1，参照表1中对比涂料1（专利申请：201210151850.2）、对比涂料2（专利申请：200710069548.1）在保持内衬纸基材、涂布量、涂布工艺等条件均相同的情况下得到的性能数据对比可知，使用本发明涂料涂布后的内衬纸湿强度增强，附着力极好，涂层未脱落，而对比涂料1、2涂布内衬纸的涂层附着力均很差，涂层脱落面积大于等于60%；水蒸气与空气透过量比上述两种对比涂料涂布内衬纸纸的阻隔性能明显增强至少2倍，本发明高阻隔型聚乙烯醇涂料涂布后的内衬纸水蒸气透过量为548-651g/m2·day，空气透过量为1580-1820ml/m2·day·Pa。
表1本发明高阻隔型聚乙烯醇涂料与对比涂料经涂布内衬纸基材后的性能对比
具体实施方式
下面结合实施例对发明作进一步的说明，但不是对本发明的限制。
实施例一
首先将12千克聚乙烯醇加入81.5千克去离子水中，开启搅拌，转速为200转/分，升温到85℃保持1.5小时，使其完全溶解；然后降温至65℃，加入0.01千克乙醇、0.005千克磷酸、0.01千克马来酸和2.2千克甲醚化三聚氰胺树脂，反应2小时；再次降温至38℃，并将搅拌速度提至800转/分钟，继续添加2.19千克木聚糖及1.6千克甲醚化三聚氰胺树脂，0.8小时后反应完全；最后添加0.235千克乙烯亚胺、0.25千克二氧化硅，充分搅拌2小时后，静置，冷却，出料。
在45g/㎡的内衬纸基材上进行涂布试验，涂层涂布量为1.5g/㎡，下机固化后，涂层未脱落，涂布纸张湿强度为30%，水蒸气透过量为602g/m2·day，空气透过量为1795ml/m2·day·Pa。
实施例二
首先将14千克聚乙烯醇加入80.68千克去离子水中，开启搅拌，转速为300转/分，升温到95℃保持1.7小时，使其完全溶解；然后降温至68℃，加入0.008千克乙醇、0.003千克柠檬酸、0.007千克对甲苯磺酸和2千克甲醚化脲醛树脂，反应2.4小时；再次降温至38℃，并将搅拌速度提至500转/分钟，继续添加2千克木聚糖及0.8千克甲醚化脲醛树脂，0.5小时后反应完全；最后添加0.3千克乙烯亚胺、0.2千克二氧化硅，充分搅拌1.5小时后，静置，冷却，出料。
在45g/㎡的内衬纸基材上进行涂布试验，涂层涂布量为1.0g/㎡，下机固化后，涂层未脱落，涂布纸张湿强度为30%，水蒸气透过量为548g/m2·day，空气透过量为15800ml/m2·day·Pa。
实施例三
首先将13千克聚乙烯醇加入79.76千克去离子水中，开启搅拌，转速为230转/分，升温到88℃保持1小时，使其完全溶解；然后降温至66℃，加入0.005千克乙醇、0.005千克柠檬酸、0.007千克马来酸和0.5千克甲醚化三聚氰胺树脂、1.5千克甲醚化脲醛树脂，反应3小时；再次降温至40℃，并将搅拌速度提至700转/分钟，继续添加4千克木聚糖、0.3千克甲醚化三聚氰胺树脂、0.7千克甲醚化脲醛树脂，0.5小时后反应完全；最后添加0.1千克乙烯亚胺、0.12千克二氧化硅，充分搅拌1小时后，静置，冷却，出料。
在50g/㎡的内衬纸基材上进行涂布试验，涂层涂布量为2.2g/㎡，下机固化后，涂层未脱落，涂布纸张湿强度为35%，水蒸气透过量为580g/m2·day，空气透过量为1740ml/m2·day·Pa。
实施例四
首先将15千克聚乙烯醇加入80.47千克去离子水中，开启搅拌，转速为280转/分，升温到92℃保持1.3小时，使其完全溶解；然后降温至67℃，加入0.007千克乙醇、0.014千克马来酸和0.3千克甲醚化三聚氰胺树脂、1千克甲醚化脲醛树脂，反应3.2小时；再次降温至36℃，并将搅拌速度提至650转/分钟，继续添加2千克木聚糖、0.3千克甲醚化三聚氰胺树脂、0.7千克甲醚化脲醛树脂，0.7小时后反应完全；最后添加0.05千克乙烯亚胺、0.16千克二氧化硅，充分搅拌1.3小时后，静置，冷却，出料。
在70g/㎡的内衬纸基材上进行涂布试验，涂层涂布量为1.0g/㎡，下机固化后，涂层未脱落，涂布纸张湿强度为40%，水蒸气透过量为632g/m2·day，空气透过量为1700ml/m2·day·Pa。
实施例五
首先将16千克聚乙烯醇加入78千克去离子水中，开启搅拌，转速为220转/分，升温到95℃保持2小时，使其完全溶解；然后降温至68℃，加入0.01千克乙醇、0.01千克磷酸和0.7千克甲醚化三聚氰胺树脂、0.5千克甲醚化脲醛树脂，反应2.5小时；再次降温至37℃，并将搅拌速度提至750转/分钟，继续添加3.49千克木聚糖、0.5千克甲醚化三聚氰胺树脂、0.4千克甲醚化脲醛树脂，0.9小时后反应完全；最后添加0.29千克乙烯亚胺、0.1千克二氧化硅，充分搅拌1.1小时后，静置，冷却，出料。
在55g/㎡的内衬纸基材上进行涂布试验，涂层涂布量为5.0g/㎡，下机固化后，涂层未脱落，涂布纸张湿强度为45%，水蒸气透过量为623g/m2·day，空气透过量为1790ml/m2·day·Pa。
实施例六
首先将12.36千克聚乙烯醇加入83千克去离子水中，开启搅拌，转速为260转/分，升温到89℃保持1小时，使其完全溶解；然后降温至67℃，加入0.008千克乙醇、0.011千克柠檬酸和0.9千克甲醚化三聚氰胺树脂、0.4千克甲醚化脲醛树脂，反应3小时；再次降温至35℃，并将搅拌速度提至550转/分钟，继续添加2千克木聚糖、0.6千克甲醚化三聚氰胺树脂、0.3千克甲醚化脲醛树脂，1小时后反应完全；最后添加0.3千克乙烯亚胺、0.121千克二氧化硅，充分搅拌2小时后，静置，冷却，出料。
在60g/㎡的内衬纸基材上进行涂布试验，涂层涂布量为3.0g/㎡，下机固化后，涂层未脱落，涂布纸张湿强度为40%，水蒸气透过量为587g/m2·day，空气透过量为1610ml/m2·day·Pa。
实施例七
首先将15千克聚乙烯醇加入78.41千克去离子水中，开启搅拌，转速为250转/分，升温到90℃保持1.2小时，使其完全溶解；然后降温至67℃，加入0.005千克乙醇、0.015千克对甲苯磺酸和1.4千克甲醚化三聚氰胺树脂、0.5千克甲醚化脲醛树脂，反应2.2小时；再次降温至36℃，并将搅拌速度提至600转/分钟，继续添加3千克木聚糖、1.0千克甲醚化三聚氰胺树脂、0.4千克甲醚化脲醛树脂，0.9小时后反应完全；最后添加0.15千克乙烯亚胺、0.22千克二氧化硅，充分搅拌1.4小时后，静置，冷却，出料。
在80g/㎡的内衬纸基材上进行涂布试验，涂层涂布量为5.0g/㎡，下机固化后，涂层未脱落，涂布纸张湿强度为50%，水蒸气透过量为548g/m2·day，空气透过量为1820ml/m2·day·Pa。
尽管这里参照本发明的解释性实施例对本发明进行了描述，但并不用以限制本发明，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。例如：所述的氨基树脂为甲醚化三聚氰胺树脂、甲醚化脲醛树脂的一种或两种任意组合。所述的催化剂为柠檬酸、对甲苯磺酸、磷酸、马来酸的一种或多种任意组合。其中的任意组合是指在氨基树脂2.1-3.8%的重量配比的条件下甲醚化三聚氰胺树脂、甲醚化脲醛树脂可以任意配比，在催化剂0.01-0.015%重量配比的条件下柠檬酸、对甲苯磺酸、磷酸、马来酸可以任意两种或三种或四种组合配比。更具体地说，在本申请公开和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变型和改进外，对于本领域技术人员来说，本发明的功能和效果也将是明显的。
Claims (8)
1.一种用于内衬纸涂布的高阻隔聚乙烯醇涂料，其特征在于：所述涂料由含有下述重量含量的原料配比制成：聚乙烯醇12-16%，氨基树脂2.1-3.8%，催化剂0.01-0.015%，湿强度剂0.05-0.3%，木聚糖2-4%，防粘连剂0.1-0.25%，消泡剂0.005-0.01%，去离子水78-83%。
2.根据权利要求1所述一种用于内衬纸涂布的高阻隔聚乙烯醇涂料，其特征在于：所述的湿强度剂为乙烯亚胺。
3.根据权利要求1或2所述一种用于内衬纸涂布的高阻隔聚乙烯醇涂料，其特征在于：所述的聚乙烯醇为聚合度为1700-1900，所述聚乙烯醇的醇解度为99%。
4.根据权利要求3所述一种用于内衬纸涂布的高阻隔聚乙烯醇涂料，其特征在于：所述的氨基树脂为甲醚化三聚氰胺树脂、甲醚化脲醛树脂的一种或两种任意组合。
5.根据权利要求4所述一种用于内衬纸涂布的高阻隔聚乙烯醇涂料，其特征在于：所述的催化剂为柠檬酸、对甲苯磺酸、磷酸、马来酸的一种或多种任意组合。
6.根据权利要求5所述一种用于内衬纸涂布的高阻隔聚乙烯醇涂料，其特征在于：所述的防粘连剂为二氧化硅；所述的消泡剂为乙醇。
7.一种权利要求1、2或6所述用于内衬纸涂布的高阻隔聚乙烯醇涂料的制备方法，其特征在于：依次包括以下步骤：第一步，将聚乙烯醇加入去离子水中，在85～95℃的条件下搅拌1～2小时，使其完全溶解；
第二步，降温至65-70℃后，加入消泡剂、催化剂和占氨基树脂总重量三分之二的氨基树脂，在65-70℃条件下搅拌反应2-4小时；
第三步，降温至35-40℃后继续添加木聚糖及占氨基树脂总重量三分之一的氨基树脂，在35-40℃条件下搅拌反应0.5-1小时后反应完全；
第四步，添加湿强度剂、防粘连剂，在35-40℃条件下充分搅拌1-2小时后，静置，冷却，出料，制得所述用于内衬纸涂布的高阻隔聚乙烯醇涂料。
8.根据权利要求7所述一种用于内衬纸涂布的高阻隔聚乙烯醇涂料的制备方法，其特征在于：所述第一步和第二步中所述搅拌的转速为200～300转/分，所述第三步和第四步中所述搅拌的转速为500-800转/分。
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