CN103740291B - 一种预涂膜及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种预涂膜，包括：基材层、设置于基材层第一面上的上光防粘层和设置于基材层第二面上的预涂胶层。还公开了一种上述预涂膜的制备方法。本发明预涂膜，由于采用特殊聚合工艺得到的高固含多分散粒径苯丙复合乳液作为预涂胶层，有很好的粘接力，对各种打印技术特别是数码打印技术生产的印刷品有优异的粘结强度，可使覆膜后的压纹、轧线等击突工艺得以完美实现，同时，由于采用改性缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷作为上光防粘层，具有普适性强、高色彩饱和度、高亮度、高挺阔度、高平整度等优点，满足了日益多样的印刷品覆膜需求。

Description

一种预涂膜及其制备方法

技术领域

本发明涉及印刷覆膜领域，特别是涉及到一种可用于纸类印刷品覆膜的预涂膜及其制备方法。

背景技术

覆膜，即贴膜，就是将塑料薄膜涂上黏合剂，与纸类印刷品经加热、加压后使之黏合在一起，形成纸塑合一产品的加工技术。经覆膜的印刷品，由于表面多了一层薄而透明的塑料薄膜，表面更平滑光亮，从而提高印刷品的光泽度和牢度，图文颜色更鲜艳，富有立体感，同时更起到防水、防污、耐磨、耐摺、耐化学腐蚀等作用。

覆膜工艺主要有溶剂型即涂膜、水性即涂膜和预涂膜三种，其中溶剂型即涂膜因污染大且在生产过程中易发生火灾已经逐渐淘汰；水性即涂膜符合环保要求，覆膜强度高，但是在烘干过程中需要消耗大量的热能，同时受水分挥发速度限制复合速度慢，在复合过程中易产生气泡。预涂膜不需黏合剂加热干燥系统，大大简化覆膜程序，且操作十分方便，生产灵活性大，同时无溶剂气味，无环境污染。

由于预涂膜的优点，因此近年来，涉及预涂膜的研究工作一直很活跃。

中国专利200810224825.6（一种双向拉伸增黏预涂膜）提出一种双向拉伸增黏预涂膜及其加工工艺。该预涂膜包括基材、中间层和热熔胶层，特征是：基材是双向拉伸聚酯(BOPET)薄膜或双向拉伸聚丙烯(BOPP)薄膜，中间层是聚乙烯亚胺(PEI)，热熔胶层是乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)与乙烯-丙烯酸甲酯共聚物(EMA)构成的混合物。利用挤出复合生产线将中间层和热熔胶层依次均匀涂覆、复合在基材的一个表面上，得到双向拉伸增黏预涂膜。

中国专利200910225896.2（数码预涂膜）公开了一种数码预涂膜，其特征是：由基材层和热熔胶层组成，基材层和热熔胶层复合于一起，基材层为双向拉伸聚丙稀薄膜或双向拉伸聚酯薄膜；热熔胶层是经偶联处理的乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)、石油树脂的混合物，两者分别占热熔胶层的重量百分比例为：经偶联处理的乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)为85％～94％，石油树脂为6％～15％。

中国专利201110116059.3（高效环保预涂膜）公开了一种高效环保预涂膜，其特征是：主要由基材层(1)和热熔胶层(2)组成，基材层(1)和热熔胶层(2)复合于一起，基材层(1)为双向拉伸聚丙稀薄膜(BOPP)或双向拉伸聚酯薄膜(PET)；热熔胶层(2)是乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)混合物和乙烯丙烯酸共聚物(EAA)混合而成，两者分别占热熔胶层(2)的重量百分比例为：乙烯-醋酸乙烯酯混合物(EVA)75％～92％，乙烯丙烯酸共聚物(EAA)8％～25％。

中国专利201210230157.4（通用型预涂膜）公开了一种通用型预涂膜，其包括依次结合在一起的基材、中间层、热熔胶层和增粘层，所述基材为双向拉伸塑料薄膜，其厚度为10～30μm，所述中间层为聚乙烯亚胺，根据基材可选择用或不用，使用时其厚度为0.01～0.03μm，所述热熔胶层的厚度为10～35μm，所述增粘层为具有热敏性或压敏性的水性胶粘剂，其厚度为0.01～0.08μm。

中国专利201210216424.2（预涂膜及该预涂膜的制备方法）提出一种预涂膜及该预涂膜的制备方法，该预涂膜包括：基材层，基材层包括：底材层，底材层为双向拉伸聚酯层、双向拉伸尼龙层或双向拉伸聚丙烯层；以及柔性涂层，柔性涂层设置在底材层的第一面上且由聚氨酯分散体和固化剂的混合物形成，

中间层，中间层设置在底材层的第二面上且由聚乙烯亚胺水溶液形成，热熔胶层，热熔胶层设置在中间层上且由EVA、EEA、EAA或EMA形成；和增粘层，增粘层设置在热熔胶层上且由改性丙烯酸乳液或改性聚氨酯酸乳液与助剂的混合物形成。由此，通过设置柔性涂层，预涂膜的表面具有柔软触感且增粘层不仅能够增强预涂膜与印刷品之间的粘结力，满足后续加工工序的要求，并且扩展了预涂膜的使用范围。

中国专利201310087741.3（一种用于纸塑复合的预涂膜及其制备方法）公开一种发明，用于纸塑复合的预涂膜，由依次连接的基材、底涂层和热熔胶层三层结构构成，所述基材为双向拉伸聚丙烯(BOPP)薄膜或双向拉伸聚酯（BOPET）薄膜，所述底涂层为聚乙烯亚胺（PEI），所述热熔胶层为乙烯-醋酸乙烯酯（EVA）。

可以看出，上述公开的多是采用热熔胶为预涂胶层的技术，热熔胶是由主黏树脂和增黏剂、调节剂等数种材料共混改性而成，因受技术、生产设备、原材料限制，使用过程中，温度控制不好将引起热熔胶内高分子聚合物的降解和交联，使覆膜表面不良，因此热熔胶为胶层的预涂膜只适用于一般产品，在有覆膜后的有压纹、轧线等击突工艺要求时，会出现起泡、爆线等缺陷。有的预涂膜胶体易与基材外表面黏合，造成卷取不良。由于胶层薄，且表面没经活化处理，故容易产生对印刷物附着力不足等缺陷。而且，由于热熔胶由数种材料混合而成，覆膜后透明度明显较水性即涂工艺差。

因此，在覆膜工艺中，虽然预涂膜大大简化覆膜程序，且操作十分方便，生产灵活性大，但是其上述存在的缺陷，使其在现阶段还难以超过水性即涂膜在覆膜工艺中的应用比例。如果借鉴水性即涂膜覆膜工艺中使用的水性苯丙乳液的优点，采用水性苯丙乳液作为预涂膜上的涂覆胶层，则可以综合二者的优点，既保持预涂膜使用便捷的优点，又避开热熔胶的内在缺陷，提高覆膜后产品的透明度和耐压纹性能。

但是，采用水性苯丙乳液作为预涂膜上的预涂胶层，有两个技术难点需要解决：

1、传统的水性苯丙乳液固含量一般不会超过55%，直接使用在预涂膜上，干燥困难，不但耗能高，而且加工效率低下，导致生产成本剧增，这也是困扰水性苯丙乳液在预涂膜上使用的最大障碍。

2、传统的水性苯丙乳液自交联干燥后，存在一定的自粘性，用于预涂膜上，在收卷后，会导致膜之间粘连影响使用。

发明内容

本发明的目的，就是为了解决上述问题而提供了一种预涂膜，该预涂膜采用水性苯丙乳液作为预涂胶层，该预涂胶层既保持普通预涂膜使用便捷的优点，又避开热熔胶的内在缺陷，提高覆膜后产品的透明度和耐压纹性能。

本发明的另一个目的在于提供了一种上述预涂膜的制备方法。

本发明的目的是这样实现的：

本发明的一种预涂膜，包括：

基材层，所述基材层为双向拉伸聚丙烯薄膜层或双向拉伸聚酯薄膜层；

上光防粘层，所述上光防粘层设置于所述基材层的第一面上且由改性缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷溶液形成；

预涂胶层，所述预涂胶层设置于所述基材层的第二面上且由多分散粒径苯丙复合乳液形成，所述多分散粒径苯丙复合乳液的粒径分布范围为100-800nm，固含量大于70%；

上述的一种预涂膜，其中，所述改性缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷溶液的制备方法包括以下步骤：

(1)在容器中放入30重量份的1,4-二氧己环，于其中加入5重量份的质量浓度为30%聚亚乙基亚胺水溶液，充分混合均匀后，再在其中加入30重量份的缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷，在室温下搅拌反应5～6小时，得到改性缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷溶液；

(2)在步骤(1)中制得的改性缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷溶液中加5重量份的水、0.05重量份的盐酸，在室温下搅拌混合水解24h以上即得改性缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷溶液。

上述的一种预涂膜，其中，所述多分散粒径苯丙复合乳液的制备方法包括以下步骤：

(1)大粒径种子乳液的制备：先在反应器中依次投入10～15重量份的丙烯酸丁酯、5～10重量份的丙烯酸羟乙酯、160～190重量份的水、0.4～1.0重量份的非离子型乳化剂、0.005～0.015重量份的阴离子型乳化剂、0.05～0.20的重量份缓冲剂，加入0.6～0.8重量份的引发剂，使之引发聚合，在80℃下反应45min；再连续滴加由120-150重量份的苯乙烯、80～100重量份的甲基丙烯酸甲酯、3.0～9.O重量份的丙烯酸、50～70重量份的水、3～8重量份的可聚合型乳化剂A、0.04～0.08重量份的非离子型乳化剂、0.2～0.5重量份的引发剂，且经高速搅拌60min制得的预乳化单体溶液，维持反应温度为75℃，时间为240min，加料完毕后升温到80℃继续反应30min，得到大粒径种子乳液；

(2)多分散粒径苯丙复合乳液的制备：在步骤（1）制备大粒径种子乳液的反应器中，以步骤（1）制得的大粒径种子乳液为介质，向其中加入8.0～10.0重量份的可聚合型乳化剂B、1～1.5重量份的引发剂、1～1.5重量份的缓冲剂，先在90min内依次将100～120重量份的甲基丙烯酸甲酯、150～165重量份的丙烯酸丁酯、10～15重量份的丙烯酸加完后，升温到80℃反应30min后，再在30min内加完由4.0～8.0重量份的丙烯酸、0.2～0.4重量份的引发剂、70～85重量份的苯乙烯充分混合得到的溶液，加料完毕后升温至85℃，继续反应90min至反应完成，降温到室温过滤即得到多分散粒径苯丙复合乳液。

4.如权利要求3所述的一种预涂膜，其特征在于，所述非离子型乳化剂为壬基酚聚氧乙烯醚，所述阴离子型乳化剂为十二烷基苯磺酸钠，所述缓冲剂为碳酸氢钠，所述引发剂为过硫酸铵，所述可聚合型乳化剂A为烯丙基辛基酚聚氧乙烯醚,所述可聚合型乳化剂B为烯丙基丙基磺基琥珀酸双酯钠盐。

本发明还提供了一种上述预涂膜的制备方法，包括以下步骤：

（1）提供基材层，所述基材层为双向拉伸聚丙烯薄膜层或双向拉伸聚酯薄膜层；

（2）用辊涂法将改性缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷溶液涂覆于所述基材层的第一面上并烘干固化以形成上光防粘层；

（3）用辊涂法将多分散粒径苯丙复合乳液涂覆于所述基材层的第二面上并烘干固化以形成预涂胶层，冷却后得到预涂膜。

上述的一种预涂膜的制备方法，其中，步骤（2）中的烘干固化温度为150～160℃。

上述的一种预涂膜的制备方法，其中，步骤（3）中的烘干固化温度为130～140℃。

本发明预涂膜在基材第一面涂覆上光防粘层，第二面涂覆预涂胶层。

上光防粘层由经过改性的缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷溶液形成，该改性缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷溶液不但可防止苯丙乳液自交联干燥后的自粘性带来的粘连问题，而且，在覆膜后，上光防粘层位于覆膜产品的最外表面，有一定的光泽性和硬度，可以大幅提高美观度和表面耐磨性；

预涂胶层由通过特殊共聚工艺制备的多分散粒径苯丙复合乳液形成，该多分散粒径苯丙复合乳液粒径分布宽、固含量大于70%，不但粘结力高，干燥后透明度高，而且，由于固含量高，可以在150℃以下干燥，耗能低，可实现高速涂膜，加工效率高，生产成本低，解决了困扰水性苯丙乳液在预涂膜上使用的最大难题。

附图说明

图1是根据本发明实施例的预涂膜的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合实施例，对本发明作进一步说明。

实施例1

请参阅图1，本发明预涂膜包括：

基材层1，该基材层1为双向拉伸聚丙烯薄膜层或双向拉伸聚酯薄膜层；

上光防粘层2，该上光防粘层2设置于基材层1的第一面上且由改性缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷溶液形成；

预涂胶层3，该预涂胶层3设置于所述基材层的第二面上且由多分散粒径苯丙复合乳液形成，所述多分散粒径苯丙复合乳液的粒径分布范围为100-800nm，固含量大于70%。

本发明预涂膜的制备方法，包括以下步骤：

一、提供基材层1，基材层1为双向拉伸聚丙烯薄膜层或双向拉伸聚酯薄膜层；

二、改性缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷溶液的制备：

(1)在容器中放入30重量份的1,4-二氧己环，于其中加入5重量份的质量浓度为30%聚亚乙基亚胺水溶液，充分混合均匀后，再在其中加入30重量份的缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷，在室温下搅拌反应5～6小时，得到改性缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷溶液；

(2)在步骤二(1)中制得的改性缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷溶液中加5重量份的水、0.05重量份的盐酸，在室温下搅拌混合水解24h以上即得改性缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷溶液。

本实施例制备的改性缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷溶液，其各项性能如下：微黄色透明液体，可溶于有机溶剂，不溶于水，粘度60±5mpa.s。

三、用辊涂法将改性缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷溶液涂覆于基材层1的第一面上并烘干固化以形成上光防粘层2；其中，改性缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷溶液涂覆后的烘干固化温度为150～160℃。

四、多分散粒径苯丙复合乳液的制备：

(1)大粒径种子乳液的制备：先在反应器中依次投入10重量份的丙烯酸丁酯、8重量份的丙烯酸羟乙酯、170重量份的水、0.6重量份的壬基酚聚氧乙烯醚、0.01重量份的十二烷基苯磺酸钠、0.1的重量份碳酸氢钠，加入0.65重量份的过硫酸铵，使之引发聚合，在80℃下反应45min；再连续滴加由150重量份的苯乙烯、90重量份的甲基丙烯酸甲酯、6重量份的丙烯酸、60重量份的水、4重量份的烯丙基辛基酚聚氧乙烯醚、0.04重量份的壬基酚聚氧乙烯醚、0.3重量份的过硫酸铵，且经高速搅拌60min制得的预乳化单体溶液，维持反应温度为75℃，时间为240min，加料完毕后升温到80℃继续反应30min，得到大粒径种子乳液；

(2)多分散粒径苯丙复合乳液的制备：在步骤四（1）制备大粒径种子乳液的反应器中，以步骤四（1）制备得到的大粒径种子乳液为介质，向其中加入8.0重量份的烯丙基丙基磺基琥珀酸双酯钠盐、1.5重量份的过硫酸铵、1.5重量份的碳酸氢钠，先在90min内依次将120重量份的甲基丙烯酸甲酯、150重量份的丙烯酸丁酯、12重量份的丙烯酸加完后，升温到80℃反应30min后，再在30min内加完由6重量份的丙烯酸、0.2重量份的过硫酸铵、75重量份的苯乙烯充分混合得到的溶液，加料完毕后升温至85℃，继续反应90min至反应完成，降温到室温过滤即得到多分散粒径苯丙复合乳液。

本实施例制备的多分散粒径苯丙复合乳液，其各项性能如下：乳白色水性分散体，不分层，无沉淀，无结皮，搅拌后呈均匀状态；粘度：450±50mpa.s；固含量：72±1%。

五、用辊涂法将多分散粒径苯丙复合乳液涂覆于基材层1的第二面上并烘干固化以形成预涂胶层3，冷却后得到预涂膜；其中，多分散粒径苯丙复合乳液涂覆后的烘干固化温度为130～140℃。

本实施例制备的预涂膜，由于使用特殊聚合工艺得到的高固含多分散粒径苯丙复合乳液作为预涂胶层，有很好的粘接力，对各种打印技术特别是数码打印技术生产的印刷品有优异的粘结强度，可使覆膜后的压纹、轧线等击突工艺得以完美实现，同时，由于在基材层的第一面涂覆改性缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷作为上光防粘层，具有普适性强、高色彩饱和度、高亮度、高挺阔度、高平整度等优点，满足了日益多样的印刷品覆膜需求。

实施例2

实施例2基本与实施例1相同，不同点是多分散粒径苯丙复合乳液的制备，包括以下步骤：

(1)大粒径种子乳液的制备：先在反应器中依次投入15重量份的丙烯酸丁酯、5重量份的丙烯酸羟乙酯、180重量份的水、0.4重量份的壬基酚聚氧乙烯醚、0.015重量份的十二烷基苯磺酸钠、0.2的重量份碳酸氢钠，加入0.8重量份的过硫酸铵，使之引发聚合，在80℃下反应45min；再连续滴加由130重量份的苯乙烯、100重量份的甲基丙烯酸甲酯、3重量份的丙烯酸、70重量份的水、8重量份的烯丙基辛基酚聚氧乙烯醚、0.08重量份的壬基酚聚氧乙烯醚、0.2重量份的过硫酸铵，且经高速搅拌60min制得的预乳化单体溶液，维持反应温度为75℃，时间为240min，加料完毕后升温到80℃继续反应30min，得到大粒径种子乳液；

(2)多分散粒径苯丙复合乳液的制备：在步骤（1）制备大粒径种子乳液的反应器中，以步骤（1）制备得到的大粒径种子乳液为介质，向其中加入9重量份的烯丙基丙基磺基琥珀酸双酯钠盐、1重量份的过硫酸铵、1.5重量份的碳酸氢钠，先在90min内依次将100重量份的甲基丙烯酸甲酯、160重量份的丙烯酸丁酯、10重量份的丙烯酸加完后，升温到80℃反应30min后，再在30min内加完由4重量份的丙烯酸、0.2重量份的过硫酸铵、70重量份的苯乙烯充分混合得到的溶液，加料完毕后升温至85℃，继续反应90min至反应完成，降温到室温过滤即得到多分散粒径苯丙复合乳液。

本实施例制备的多分散粒径苯丙复合乳液，其各项性能如下：乳白色水性分散体，不分层，无沉淀，无结皮，搅拌后呈均匀状态；粘度：430±50mpa.s；固含量：71±1%。

以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变型，因此所有等同的技术方案也应该属于本发明的范畴，应由各权利要求所限定。

Claims (6)

1.一种预涂膜，其特征在于，包括：

基材层，所述基材层为双向拉伸聚丙烯薄膜层或双向拉伸聚酯薄膜层；

上光防粘层，所述上光防粘层设置于所述基材层的第一面上且由改性缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷溶液形成；

预涂胶层，所述预涂胶层设置于所述基材层的第二面上且由多分散粒径苯丙复合乳液形成，所述多分散粒径苯丙复合乳液的粒径分布范围为100-800nm，固含量大于70％；

所述多分散粒径苯丙复合乳液的制备方法包括以下步骤：

(1)大粒径种子乳液的制备：先在反应器中依次投入10～15重量份的丙烯酸丁酯、5～10重量份的丙烯酸羟乙酯、160～190重量份的水、0.4～1.0重量份的非离子型乳化剂、0.005～0.015重量份的阴离子型乳化剂、0.05～0.20的重量份缓冲剂，加入0.6～0.8重量份的引发剂，使之引发聚合，在80℃下反应45min；再连续滴加由120-150重量份的苯乙烯、80～100重量份的甲基丙烯酸甲酯、3.0～9.0重量份的丙烯酸、50～70重量份的水、3～8重量份的可聚合型乳化剂A、0.04～0.08重量份的非离子型乳化剂、0.2～0.5重量份的引发剂，且经高速搅拌60min制得的预乳化单体溶液，维持反应温度为75℃，时间为240min，加料完毕后升温到80℃继续反应30min，得到大粒径种子乳液；

(2)多分散粒径苯丙复合乳液的制备：在步骤(1)制备大粒径种子乳液的反应器中，以步骤(1)制得的大粒径种子乳液为介质，向其中加入8.0～10.0重量份的可聚合型乳化剂B、1～1.5重量份的引发剂、1～1.5重量份的缓冲剂，先在90min内依次将100～120重量份的甲基丙烯酸甲酯、150～165重量份的丙烯酸丁酯、10～15重量份的丙烯酸加完后，升温到80℃反应30min后，再在30min内加完由4.0～8.0重量份的丙烯酸、0.2～0.4重量份的引发剂、70～85重量份的苯乙烯充分混合得到的溶液，加料完毕后升温至85℃，继续反应90min至反应完成，降温到室温过滤即得到多分散粒径苯丙复合乳液，

所述可聚合型乳化剂A为烯丙基辛基酚聚氧乙烯醚,所述可聚合型乳化剂B为烯丙基丙基磺基琥珀酸双酯钠盐。

2.如权利要求1所述的一种预涂膜，其特征在于，所述改性缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷溶液的制备方法包括以下步骤：

(1)在容器中放入30重量份的1,4-二氧己环，于其中加入5重量份的质量浓度为30％聚亚乙基亚胺水溶液，充分混合均匀后，再在其中加入30重量份的缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷，在室温下搅拌反应5～6小时；

(2)在步骤(1)中制得的改性缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷溶液中加5重量份的水、0.05重量份的盐酸，在室温下搅拌混合水解24h以上即得改性缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷溶液。

3.如权利要求1所述的一种预涂膜，其特征在于，所述非离子型乳化剂为壬基酚聚氧乙烯醚，所述阴离子型乳化剂为十二烷基苯磺酸钠，所述缓冲剂为碳酸氢钠，所述引发剂为过硫酸铵。

4.一种如权利要求1至3任一项所述的预涂膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)提供基材层，所述基材层为双向拉伸聚丙烯薄膜层或双向拉伸聚酯薄膜层；

(2)用辊涂法将改性缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷溶液涂覆于所述基材层的第一面上并烘干固化以形成上光防粘层；

(3)用辊涂法将多分散粒径苯丙复合乳液涂覆于所述基材层的第二面上并烘干固化以形成预涂胶层，冷却后得到预涂膜。

5.如权利要求4所述的一种预涂膜的制备方法，其特征在于，步骤(2)中的烘干固化温度为150～160℃。

6.如权利要求4所述的一种预涂膜的制备方法，其特征在于，步骤(3)中的烘干固化温度为130～140℃。