CN105073278A - 可印刷辐射固化隔离涂层 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种可以使用常规柔性版印刷方法涂覆的用于涂覆在纸或纸板基底上的辐射固化隔离涂层组合物。所述涂层组合物包括一种或多种疏水性脂环族辐射固化单体、一种或多种醇官能蜡或甾醇和一种或多种其它疏水性蜡材料。与其它辐射固化组合物相比,将这些材料混合在一起降低涂层的MVTR,同时还产生改良、更高的光泽度。本发明还公开一种制造所述涂层组合物的方法和一种印刷所述涂层组合物的优选方法。

Description

可印刷辐射固化隔离涂层
相关申请的交叉引用
本申请要求2013年2月19日提交的美国临时专利申请号61/766,240的优先权。将所有申请以引用方式全部并入本文并且用于所有目的。
发明领域
本发明涉及可印刷辐射固化高光泽度隔离涂层组合物,特别是含有与所述脂环族单体和一种其它疏水性蜡材料组合的醇官能蜡或甾醇的隔离涂层组合物。
发明背景
包装应用中使用的纸和纸板材料需要隔离性质从而使包装内的干燥物品避免外部环境中的水分。用于纸基底的隔离涂层(已经在现有技术中描述)可以提供耐水性、耐油性或耐化学性。它们可以降低通过纸的水蒸汽传递速率。隔离涂层还可以防止通过基底的其它不希望的化学迁移。这些隔离涂层功能对于用于食品和非食品包装应用的许多纸包装应用来说是特别有用的。可能需要包装来避免在潮湿条件中水分进入干燥物品和粉末材料。相反地,一次性纸杯需要保持其液体含量。在一些情况下,在纸的制造过程期间涂覆的隔离涂层可能足以满足这些包装要求,但是这些涂层材料也具有限制,这是普遍理解的。例如,基于聚烯烃的蜡材料在涂在或层压在纸上时可以提供有效的隔离,但是这些蜡涂层具有低光泽度、高涂层重量,并且妨碍纸的再利用。在纸制造期间施加的隔离处理还可能不利地影响后续处理,如印刷、冲压或粘合纸包装。
现有技术也讲授了可以在通过胶板印刷、柔性版印刷、墨喷印刷或其它方式将油墨印刷到基底上之前或之后可以被涂覆在包装的选定区域的纸上有效可印刷隔离涂层的实例。本领域已知的这些隔离涂层可被制造为基于溶剂的涂层、水基涂层或100%固体涂层。在本领域众所周知,向涂层中加入具有疏水性、脂环族主链的材料可改善其固有的隔离性质,特别是通过降低水蒸气的渗透性(参见例如J.M.Oliver,D.S.Babcock,“InfluencesonBarrierPerformanceofUV/EBCuredPolymers”,RadTech2012TechnicalConference)。被认为有助于隔离材料中的脂环族材料的特性的因素是(a)含有脂环烃基的脂环族主链的疏水性(降低水蒸气溶解度),(b)在固化材料中达到的高交联密度(降低水蒸气扩散速率),和(c)具有低片段迁移率的刚性脂环主链结构(也降低渗透扩散速率)。
众所周知,可以向隔离涂层中并入疏水性蜡材料来提高耐水性以及降低水蒸气渗透性。然而,在讲授疏水性蜡材料的这种用途的现有技术中的方法没有解决在并入涂层组合物时伴随其使用的暗淡表面和低光泽度。辐射固化涂层的外观和光泽度是与疏水性蜡材料差的溶解度和结晶度相关的。蜡材料通常不能在涂层基质中形成溶液或均匀分散体。相容性差的蜡材料在涂层表面蓄积,它们在表面形成减少有助于光泽度的单向反射的晶体和无定形集合体。疏水性蜡材料的低折射指数也导致涂层光泽度的降低。
对于纸包装应用来说光泽度是辐射固化涂层的重要、非常希望的性质。具有高光泽度水平的透明涂层使下面的印刷图像显得更独特和多色。高光泽度是通过辐射固化涂层中的高固体水平实现的,可能接近100wt.%的非挥发性固体。高固体水平促进辐射固化涂层在纸表面上形成具有光滑表面的连续涂层的能力。对于一些与纸包装相关的应用来说,可能非常希望设计起隔离涂层和光泽度涂层双重作用的辐射固化涂层。加入疏水性蜡来降低涂层的MVTR迫使在隔离特性和光泽度之间产生折衷。
现有技术公开了包含水或有机溶剂的其它隔离涂层。这些其它涂层类型需要在印刷机上的干燥能力从而从印刷涂层除去水或溶剂。在一些地方,从印刷方法中的溶剂产生的挥发性有机化合物也受环境保护标准管理和限制。本发明的涂层中不存在水或挥发性固体是一种技术优势。一些包含水或有机溶剂的隔离材料在常规的柔性版印刷方法中也不能被涂覆在纸或纸板上,因为它们可能缺乏与柔性版印刷方法相容的适当的流变学或化学性质。本发明的涂层可以被选择性地涂覆在需要它的基底区域;而这些其它隔离材料必须均匀地涂覆在整个纸或纸板上。本发明的可印刷隔离涂层可以被涂覆在可能在纸包装的制作期间在基底表面上产生的印刷油墨或表面特征上。适印性是一个重要的技术优势。
现有技术还公开了热熔融隔离和熔融蜡隔离,这些不需要包含任何水或挥发性溶剂;然而,这些类型的涂层在室温下是固体材料。它们必须被加热到室温以上来熔融;因此,这些材料也不与常规的柔性版印刷方法相容。本发明的涂层保持液态直到被印刷到选定区域中的纸或纸板上并且通过光化学辐射固化之后。在纸上的热熔融和熔融蜡隔离还可能具有其它不足,如低光泽度、暗淡模糊的外观、粘附性差和打滑。
现有技术还公开了可以用作纸包装材料隔离层的层压聚乙烯薄膜;然而,层压过程将隔离膜均匀遍布在整个纸或纸板表面上。层压隔离膜不能在柔性版印刷方法中或通过任何其它预期的印刷方法选择性地涂覆在基底上。
现有技术中公开的一些隔离涂层包含卤化聚合物或卤化蜡。卤化涂层材料具有不希望的环境影响并且往往需要特殊的材料处置。本发明的涂层组合物不依赖任何卤化有机材料的使用。
本发明涉及可印刷辐射固化高光泽度隔离涂层组合物。本发明的主要技术优势在将涂层印刷到纸或纸板的油墨接受面上并且随后暴露于光化学辐射之后是可辨别的。用这种组合物印刷的基底获得其它常规辐射固化涂层不能实现的性质的组合,包括低MVTR和高光泽度。现有技术公开了其它可印刷辐射固化隔离涂层组合物,但是这些其它组合物当中没有一种声称印刷在纸上或纸板上具有低MVTR和高光泽度的组合。
本发明描述了用于纸包装的可印刷隔离涂层组合物,所述组合物包括以下组分:一种或多种疏水性、脂环族辐射固化单体;一种或多种醇官能蜡或甾醇;和一种或多种其它疏水性蜡。在被印刷和固化在纸或纸板的油墨接受面上之后,印刷的制品具有低的MVTR,并且由于醇官能材料,固化的表面具有改善和更高的光泽度。现有技术公开了辐射固化的其它可印刷隔离涂层组合物(例如WO2012/061704,公开了带有辐射固化隔离涂层的令包装(reamwrap)材料)。现有技术还公开了在隔离材料中使用的包含疏水性、脂环族、辐射固化单体的组合物(例如US2007/0117917和WO2006/107802描述了用于电子材料的隔离密封剂);因此在隔离材料中使用疏水性、脂环族单体通常是本领域已知的。在隔离涂层中使用疏水性蜡材料的通常也是已知的(例如US7915183,描述纸上的石蜡涂层)。本发明的意外发现是与脂环族单体和其它疏水性蜡材料组合的醇官能蜡或甾醇在纸上固化时产生具有改善、更高的光泽度的出色的隔离涂层。高光泽度是希望的性质,对于纸包装应用来说具有额外的好处,加入疏水性蜡材料通常降低光泽度。本发明公开了使用醇官能蜡或甾醇提高隔离涂层的光泽度。
发明概述
本发明提供一种涂层组合物,它包含:
(a)40%或更多的一种或多种疏水性脂环族单体;
(b)0.1%至10%的一种或多种醇官能蜡或甾醇;和
(c)0.1%至10%的一种或多种疏水性蜡材料,
其中,所述涂层组合物是可印刷的辐射固化隔离涂层组合物。
本发明还提供一种印刷方法,它包括将本发明的隔离涂层组合物印刷到纸或纸板基底上。
本发明还提供一种包含本发明的隔离涂层组合物的印刷的基底。
本发明还提供一种用于制造本发明的隔离涂层组合物的方法,所述方法包括将所述疏水性脂环族单体、所述醇官能蜡或甾醇和所述疏水性蜡材料一起加热至高达80℃的温度从而促进蜡组分掺合以及混合到所述涂层组合物中。
通过阅读以下更全面地描述的方法和配方的细节,本发明的这些和其它目的、优点和特征对本领域技术人员来说将会变得显而易见。
发明详述
定义
为了本发明的目的,术语“辐射”或“光化学辐射”是指来自辐射能量源的能量,如来自电子束源的高能电子或来自UV灯的紫外(UV)光。
术语“辐射固化”是指那些涂层至少包含一种或多种辐射固化单体。这些辐射固化涂层(或用于提供这些涂层的辐射固化涂层组合物)还可以包括其它任选的添加剂,例如,溶剂、稀释剂、流变改性剂、分散剂、表面活性剂、流平剂、光引发剂、蜡、光学增亮剂、抑制剂、稳定剂、消泡剂、脱气剂、反应性低聚物、反应性树脂、惰性树脂、填充剂等。
术语“辐射固化单体”通常是指能量可固化(例如,可聚合、可交联等)从而提供辐射固化聚合物的单体、低聚物等。用于本发明的涂层的辐射固化单体优选是疏水性、脂环族单体。
术语“脂环族”是指一类含有连接形成一个或多个脂肪族环的碳和氢原子的脂环族有机化合物。含有碳和氢原子的碳环结构可以是饱和或不饱和的,但是所述环结构优选不是苯环型或其它芳香族环系统。(参见Nic,M.;Jirat,J.;Kosata,B.,eds.(2006–)."Alicycliccompounds".IUPACCompendiumofChemicalTerminology)。
术语“醇官能蜡”是指粘性非挥发性液体或具有低软化温度的固态脂肪醇,它不溶于水。醇官能蜡的非限制性实例包括直链固态烷醇(如1-十六醇、1-十八醇或来自BakerHughes的Unilin醇)和醇官能支链聚烯烃(如VybarH-6175)。对本发明有用的醇官能蜡优选具有在大约100-300mgKOH/g范围内的羟基值。
术语“甾醇”是指属于多环烃的类固醇类的任何天然醇衍生物。甾醇含有四个彼此连接的环烷环的特征性结构。甾醇的非限制性实例包括胆固醇、麦角固醇、羊毛固醇、雌二醇、睾酮和环阿屯醇。
术语“隔离涂层”是指屏蔽环境湿气的涂层,即具有相对低的水蒸气透过率(MVTR),特别是在具有相对高的相对湿度(RH)的环境中(例如约65%或更高,更一般地是约80%或更高)。主要预期在本发明范畴内的隔离涂层是适于加印的透明、无色素涂层,但是还可以任选向隔离涂层组合物中并入颜料。
术语“疏水性”是指有机化合物具有较低水溶性或基于溶解度参数预期具有较低水溶性。溶解度参数可以直接通过实验测量或使用官能团贡献方法计算。
术语“疏水性蜡”通常是指粘性非挥发性液体或具有低软化温度的固体材料,它不溶于水。
术语“可印刷”是指可以选择性地涂覆从而在具有印刷接受面的纸或纸板基底上形成图像的材料。
术语“印刷接受面”是指能够吸附、吸收、摄取和接受等印刷油墨或涂层材料从而形成一个或多个印刷图像的表面。印刷接受层可以包括(例如)一种或多种基底颜料(例如,粘土、二氧化钛、碳酸钙、煅烧粘土等)、淀粉粘合剂、胶乳粘合剂、润滑剂(例如,硬脂酸钙)、光学增亮剂等。
术语“柔性版印刷”(也称为“柔印”)是指使用柔性凸板的印刷形式、技术、方法等。柔性版印刷方法也使用专门设计或雕刻的印辊(网纹辊),它具有包括多个用于接收和转移可印刷材料到印刷基底上的凹槽或单元的表面。柔性版印刷方法可以使用高流动性可印刷材料(例如,水基油墨)、专门设计的聚合物凸版印刷板和在印刷辊隙区域中的轻微压力。
术语“光泽度”是指纸在镜像角度反射一部分入射光的能力。光泽度可以以在设定角度从纸样品表面镜像反射的光量的测量结果为基准,例如,在60°,如使用BYKGardner微-TRI-光泽度单元在60°的入射角测定的60°光泽度的情况下。
术语“湿气渗透率”(MVTR)是指水分(水蒸气)通过或被传输通过材料、层、基底等的速率,以g/m2/天为单位。本文中用于测定MVTR的方法在ISO方法2528(但是在23℃和85%RH下测定)中使用Gardner渗透性试验杯(PO-2301)描述。温度和湿度是在Nor-lakeScientific试验室(ModelNSRI241WSW)中维持的。
术语“相对湿度”(RH)是指在一定温度下的给定体积空气中的水蒸气的实际量与在所述温度下假设所述空气环境水蒸气饱和时存在的水蒸气的最大量之间的百分比关系。本文中RH通常是在23℃测定的。
术语“纸基底”是指纤维基料,它可以由包含纸纤维等外加任何其它任选的造纸添加剂(例如,内部和/或外部纸上浆剂、填充剂、湿强剂、光学增亮剂等)的混合物、配料等形成、制造产生等。纸基底可以是连续纸卷、不连续的纸页等形式。
术语“包装”是指用于形成保护、携带、分配等产品(如一令纸、纸卷、食品、饮料等)的包装的术语。包装材料可以包括,例如,令包装、卷包装、封袋、容器(例如,用于食品或饮料)、盒子等。
术语“涂层重量”是指存在于涂层的纸基底或层的给定侧或表面的涂层或用于提供这些涂层的组合物的量。表面覆盖度可以用每平方米纸基底或层的组合物的克数(固体的)来定义(下文称为“gsm”)。
术语“油墨”是指墨喷印刷机、柔性版印刷机等使用的印刷机染料。术语油墨可以包括基于染料的油墨和/或基于颜料的油墨。基于染料的油墨包含可以是可溶于油墨介质的有机分子的染料。基于染料的油墨可以通过其用法分类,如酸性染料、碱性染料或直接染料,或通过其化学结构分类,如偶氮染料,根据-N=N-偶氮结构;重氮染料,根据重氮盐;醌亚胺染料,它是奎宁的衍生物,等。基于颜料的染料包含颜料,它是悬浮在油墨介质中的固体有色颗粒。颗粒可以包括有色矿物、沉淀染料、与载体颗粒连接的沉淀染料等。往往以液滴的形式使油墨分配、沉积、喷雾(等)在可印刷材料(例如,油墨接受层)上,随后在可印刷材料上干燥从而形成印刷图像。
术语“室温”是指室温的通常接受的含义,即,20℃至25℃的环境温度。
术语“基重”是指包含纸基底的材料(有或没有层或涂层)的纸张、纸卷等的克数。
本发明涉及用于纸或纸板的可以使用常规的柔性版印刷方法涂覆的辐射固化水蒸气隔离涂层的组合物。所述涂层组合物包括:(a)一种或多种疏水性脂环族辐射固化单体,(b)一种或多种醇官能蜡或甾醇,和(c)一种或多种疏水性蜡材料。醇官能材料和疏水性蜡材料优选都用于获得包括低MVTR和高涂层光泽度的性质组合。本申请还描述了形成所述隔离涂层组合物的制造方法。本发明还描述了使用柔性版印刷方法涂覆隔离涂层的方法。将这些材料掺在一起与其它辐射固化组合物相比可降低涂层的MVTR同时维持高光泽度。
优选地,按组合物的总重量计,在本发明的涂层组合物中的疏水性脂环族单体的量大于60wt.%,醇官能蜡或甾醇的量小于或等于5wt.%,并且其它疏水性蜡材料的量小于或等于5wt.%。
一般来讲,渗透物(例如水蒸气)通过隔离材料渗透的固有速率可以通过材料渗透率(P)来描述,即扩散项(D)和溶解度项(S)的乘积:P=DS。水蒸气在隔离层内的溶解度项(S)可以通过向隔离涂层组合物中引入疏水性材料来降低。扩散项(D)与隔离基质内的渗透物的迁移率相关。通过形成致密的交联聚合物网络,这个渗透物迁移率在辐射固化涂层内降低。此外,基底上的隔离涂层形成的总渗透隔离并不总是与交联聚合物网络的这些固有的材料性质直接相关。隔离的有效性还取决于涂层材料和下面的基底之间的相互作用。
本发明涉及在包括纸或纸板的基底上的隔离涂层组合物,其中所述基底具有至少一个露出的印刷接受面。印刷接受面通常是纸制造商已经用一些包含粘土或其它片状矿物质的粘合剂树脂涂层从而形成带有一定孔隙度的光滑、白色表面的表面。当涂覆在印刷接受面上时,因为一部分涂层材料被吸附在纸表面中的小孔内,所以隔离涂层组合物与这个表面相互作用。剩余部分的隔离涂层在所述表面上形成连续层。因此隔离涂层在纸或纸板上的有效性取决于在表面上的连续层的形成以及渗透和与印刷接受面材料的紧密结合。
在本发明的范畴内有一个发现,向辐射固化隔离涂层中引入醇官能蜡材料或甾醇的意外效果。醇官能材料在具有脂环族单体的辐射固化涂层组合物中形成溶液或均匀分散体。当印刷到纸或纸板上并且暴露于光化学辐射时,具有醇官能蜡或甾醇蜡的涂层获得高水平的光泽度。此外,当与其它疏水性蜡组合时,光照的印刷保持光泽度同时还获得低MVTR。醇官能材料和疏水性蜡材料的组合减少了辐射固化涂层中MVTR和光泽度之间的不希望的折衷。
疏水性、脂环族单体可以包括,例如,具有如下描述的一般结构式(I)的疏水性、脂环族醇的一种或多种丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯:
其中,R1是直链烷基、支链烷基或环烷基;R2是氢或甲基;x是0或1;并且y≥1。
在本发明的范畴内使用的疏水性、脂环族单体可以包括,例如如下说明的脂环族二醇的一种或多种丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯:
A)如下式(II)所示的被两个羟烷基取代的双环[2.2.1]庚烷,其中R3和R4各自独立地是直链烷基、支链烷基或环烷基。
式(II)的实例包括羟甲基双环[2.2.1]庚-2-基甲醇异构体(CAS3293-90-1)和双环[2.2.1]庚烷-2,6-二甲醇(CAS14180-15-5)。
B)其它如下式(III)所示的被两个羟甲基取代的双环[2.2.1]庚烷,其中R5是直链烷基、支链烷基或环烷基。
式(III)的实例包括双环[2.2.1]庚烷-2,3-二甲醇(CAS45849-05-6);双环[2.2.1]庚烷-2,2-二甲醇(CAS15449-66-8)和双环[2.2.1]庚烷-2,2-二甲醇,3-甲基-(CAS91140-01-1)。
C)如下式(IV)所示的被两个羟烷基取代的环己烷,其中R6和R7各自独立地是直链烷基、支链烷基或环烷基并且R8是氢原子或烷基。
式(IX)的实例包括1,1-环己烷二甲醇;1,2-环己烷二甲醇(CAS3971-29-7);1,3-环己烷二甲醇(CAS3971-28-6);1,4-环己烷二甲醇(CAS105-018-8);1,1-环己烷二甲醇,4-甲基-(CAS65172-49-8);1,1-环己烷二甲醇,2-甲基-(CAS66810-07-9)和特别混合的1,3-和1,4-环己烷二甲醇异构体,如来自DowChemical的UNOXOL二醇(CAS27193-25-5)。实例还包括任何羟甲基环己基丙-1-醇的已知异构体,如CAS109942-23-6、CAS109942-22-5、CAS442539-66-4和CAS875250-14-9。
D)如下式(X)所示的被两个羟烷基取代的三环癸烷、五环十五烷或七环二十烷,其中R9和R10各自独立地是直链烷基、支链烷基或环烷基;n是1或2;并且m是0或1。实例包括双(羟甲基)三环[5.2.1.02,6]癸烷(CAS26160-83-8);3,8-三环[5.2.1.02,6]癸烷二甲醇(CAS86282-89-5);4,8-双(羟甲基)三环[5.2.1.02,6]癸烷(CAS28132-01-6);4,7-甲醇-1H-茚-1,6-二甲醇,八氢-(CAS23808-06-2);和双(羟甲基)五环[6.5.1.13,6.02,7.09]十五烷。
E)其它饱和或不饱和脂环族二醇,如1,4-环己二醇(CAS556-48-9);1,3-环己二醇(CAS504-01-8);1,2-环己二醇(CAS931-17-9);3-甲基-1,2-环己二醇(CAS23477-91-0);3-环己烯-1,1-二甲醇(CAS2160-94-3);2-(3-羟基丙氧基)-环己醇;双环[2.2.1]庚烷-2,6-二醇(CAS14339-82-3);双环[2.2.1]庚烷-2,3-二醇(CAS14440-78-9);双环[2.2.1]庚烷-2,5-二醇(CAS5888-36-8);环十二烷二醇(CAS29996-45-0);和1,2-环戊二醇,三环[3.3.1.13,7]癸烷-1,3-二醇(CAS5001-18-3)。
F)环丁烷的醇衍生物,如2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁烷二醇(CAS3010-96-6)和1,2-环丁烷二乙醇(CAS98560-43-1)。
G)双(环己醇)化合物,如氢化双酚A(CAS80-04-6);4,4'-氧基双环己醇(CAS58738-69-5);4,4'-亚甲基双环己醇(CAS20178-33-0);和4,4'-磺酰基双环己醇(CAS58699-87-9)。
疏水性、脂环族单体还可以包括,例如,脂环族单官能醇的一种或多种丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯,如四氢糠醇;异冰片醇;二环戊二烯醇;环己醇;环戊醇;3-甲基-双环[2.2.1]庚烷-2-甲醇(CAS6968-75-8);三环[3.3.1.13,7]癸-1-醇(CAS768-95-6);和三环[3.3.1.13,7]癸-1-醇,3,5-二甲基-(CAS707-37-9)的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯。
疏水性脂环族单体还可以包括市售的任何那些已知的单官能单体,例如,来自HitachiChemical的那些:FA511-AS(二环戊烯基丙烯酸酯);FA512-AS(二环戊烯基氧乙基丙烯酸酯);FA512-AS(二环戊烷基丙烯酸酯);FA-512M和FA-512MT(二环戊烯基氧乙基甲基丙烯酸酯);和FA-513M(二环戊烷基甲基丙烯酸酯)。
疏水性、脂环族单体还可以包括,例如,已知的市售化合物,如SR833S(三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯);CD406(1,4-环己烷二甲醇二丙烯酸酯);CD401(1,4-环己烷二甲醇二甲基丙烯酸酯);CD421A(3,3,5-三甲基环己烷甲基丙烯酸酯);SR217,SR611(烷氧基化四氢糠基丙烯酸酯);CD535(二环戊二烯基甲基丙烯酸酯);SR506A(异冰片基丙烯酸酯);SR423A(异冰片基甲基丙烯酸酯);SR285(四氢糠基丙烯酸酯);SR203(四氢糠基甲基丙烯酸酯);SR531(环状三甲醇基丙烷缩甲醛丙烯酸酯);和所有来自Sartomer的材料。
疏水性、脂环族单体还可以包括,例如,其它已知的化合物,如2-丙烯酸,(3,4-二羟基环己基)甲基酯(CAS147321-05-9);2-丙烯酸,(5,6-二羟基双环[2.2.1]庚-2-基)甲基酯(CAS265660-22-8);三环[5.3.1.13,9]十二烷-2,8-二醇;2,5,8-三甲基-(CAS211101-94-9);[1,1'-双环已烷]-4,4'-二醇(CAS20601-38-1);三环[3.3.1.13,7]癸烷-1,3-二醇(CAS5001-18-3);1,4-萘二甲醇,十氢-(CAS10374-75-1);1,4:5,8-二甲醇萘-2-甲醇,十氢-6(或7)-羟基-(9CI)(CAS300561-00-6);1,4:5,8-二甲醇萘-2-甲醇,十氢-6(或7)-(2-羟基乙氧基)-(9CI)(CAS300560-99-0);2-丙烯酸,八氢-2,3-二羟基-4,7-甲醇-1H-茚-5-基酯(CAS247262-08-4);2-丙烯酸,八氢羟基-4,7-甲醇-1H-茚-1(或2)-基酯(9CI)(CAS217654-90-5);2-丙烯酸,2-甲基-,八氢-2,3-二羟基-4,7-甲醇-1H-茚-5-基酯(CAS247262-16-4);2-丙烯酸,2-甲基-,2-[(八氢-1,2-二羟基-4,7-甲醇-1H-茚-5(或6)-基)氧基]乙酯(9CI)(CAS140919-17-1);2-丙烯酸,2-[[八氢-1,2(或2,3)-二羟基-4,7-甲醇-1H-茚-5-基]氧基]乙酯(9CI)(CAS140919-18-2);1,1-环己烷二甲醇,2,4-二甲基(CAS201940-22-9);双环[2.2.1]庚烷-2,3-二醇,5-(羟甲基)(CAS211377-75-2);4,9:5,8-二甲醇-1H-苯[f]茚-1,3-二甲醇,十二氢-(9CI)(CAS177915-14-9);双环[2.2.1]庚烷-1,2-二醇(CAS194608-68-9);三环[5.3.1.13,9]十二烷-2,8-二醇,2,5,8-三甲基-(CAS211101-94-9);4,7-甲醇-1H-茚-5,6-二甲醇,3a,4,5,6,7,7a-六氢-(CAS171353-69-8);4,7-甲醇-1H-茚-5,6-二甲醇,八氢-(CAS171353-68-7);乙醇,2,2'-[[1,1'-双环已烷]-4,4'-二基双(氧基)]双-(9CI)(CAS158728-90-6);乙醇,2,2'-[亚甲基双(4,1-环己烷二基氧基)]双-(9CI)(CAS158728-89-3);三环[4.3.1.13,8]十一烷-2,7-二醇,2,7-二甲基-;双环[3.3.1]壬烷-2,6-二醇,2,6-二甲基-;三环[5.3.1.13,9]十二烷-2,8-二醇,2,8-二甲基-;双环[3.3.1]壬-3,7-二烯-2,6-二醇,2,6-二甲基-;1,4:5,8-二甲醇萘-2,3-二甲醇,十氢-(CAS37501-78-3);三环[4.3.1.13,8]十一烷-2,7-二醇,2,7-二乙基-;三环[5.3.1.13,9]十二-2-醇,2-甲基-8-亚甲基-;双环[3.3.1]壬-2-醇,2-甲基-6-亚甲基-;三环[4.3.1.13,8]十一烷-2,7-二醇,2,7-二乙基-,4,7-甲醇-1H-茚-1,3-二甲醇,八氢-(CAS101677-84-3);三环[5.3.1.13,9]十二烷-2,8-二醇,2,8-二甲基-(CAS105589-97-7);双环[3.3.1]壬烷-2,6-二醇,2,6-二甲基-(CAS95302-57-1);三环[4.3.1.13,8]十一烷-2,7-二醇,2,7-二甲基-,胆烷-3,7,24-三醇,24-乙酸酯,(3α,5β,7α)-(CAS81418-15-7);雄甾烷-17-甲醇,3-羟基-,α-乙酸酯,(3α,5β,17β)-(CAS81418-14-6);三环[4.3.1.13,8]十一烷-2,7-二醇,1,4:5,8:9,10-三甲醇蒽-2,3-二甲醇,十四氢-(CAS37501-79-4);胆烷-3,7,24-三醇,(3α,5β,7α)-(CAS23848-46-6);三环[3.3.1.13,7]癸烷-2,6-二醇(CAS25106-97-2);三环[3.3.1.13,7]癸烷-2,6-二醇,2,6-二乙基-(CAS25106-94-9);三环[3.3.1.13,7]癸烷-2,6-二醇,2,6-二甲基-(CAS25106-91-6);三环[3.3.1.13,7]癸烷-1,3-二醇,5,7-二甲基-(CAS10347-01-0);1,4:5,8-二甲醇萘-2-甲醇,1,2,3,4,4a,5,8,8a-八氢-(CAS7329-04-6);和双环[2.2.1]庚-5-烯-2,2-二甲醇(CAS6707-12-6)。
在一个优选实施方案中,疏水性脂环族单体是三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯或二环戊烯基单丙烯酸酯。
醇官能蜡的非限制性实例包括直链固态烷醇(如1-十六醇、1-十八醇或来自BakerHughes的Unilin醇)和醇官能支链聚烯烃(如VybarH-6175)。醇官能蜡材料的其它实例包括辛醇(1-辛醇)、2-乙基已醇、壬醇(1-壬醇)、癸醇(癸醇)、十一醇(十一醇)、月桂醇(十二醇)、十三醇(十三醇)、肉豆蔻醇(1-十四醇)、十五醇、棕榈油醇(顺-9-十六-1-醇)、十七醇、异硬脂醇、反油醇、油醇(顺-9-十八-1-醇)、亚油醇(9Z,12Z-十八二烯-1-醇)、十八烯亚油醇(9E,12E-十八二烯-1-醇)、亚麻醇(9Z,12Z,15Z-十八三烯-1-醇)、十八烯亚麻醇(9E,12E,15-E-十八三烯-1-醇)、蓖麻油醇(12-羟基-9-十八-1-醇)、十九醇、花生醇(1-二十醇)、二十一醇、二十二醇、瓢儿菜醇、二十四醇、蜡醇(1-二十六醇)、1-二十七醇、二十九醇、二十八醇(1-二十八醇)、1-二十九醇、蜂花醇、蜂蜡醇(1-三十醇)、1-三十二醇、三十四醇、和鲸蜡硬脂醇。
本发明的醇官能蜡的最优选的实例是VybarH-6175或某些直链醇,如1-十三醇、1-十六醇或1-十八醇。对本发明最有用的醇官能蜡具有在约100-300mgKOH/g范围内的羟基值。
在一个优选实施方案中,醇官能蜡或甾醇是直链固态烷醇或醇官能支链聚烯烃。
甾醇的非限制性实例包括胆固醇、麦角固醇、羊毛固醇、雌二醇、睾酮和环阿屯醇。
涂层组合物的疏水性蜡可以选自由以下组成的组:微晶蜡、石蜡、合成蜡、半结晶蜡、石油蜡、化学改性蜡、动物蜡、植物蜡、矿物蜡、直链饱和正烷烃、异链烷烃、环烷烃、正烷烃饱和烃、石蜡和微晶蜡混合物、Fisher-Tropsch蜡、聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、聚亚甲基蜡、化学改性蜡、聚α烯烃、蜡、聚乙烯-嵌段-聚乙二醇蜡、聚乙烯-嵌段-聚乙二醇和聚乙烯单醇蜡混合物、酰胺蜡(如硬脂酰胺、油酰胺或芥酸酰胺)、通过加成物形成、裂化反应和自由基反应化学改进的石蜡和其混合物。
用于本发明组合物的疏水性蜡的最优选的实例是熔点在大约40℃至50℃范围内的石蜡。
可以任选并入本发明组合物的其它辐射固化单体可以包括,例如,一种或多种:二丙二醇二丙烯酸酯;三丙二醇二丙烯酸酯;丁二醇二丙烯酸酯;己二醇二丙烯酸酯;烷氧基化己二醇二丙烯酸酯;三羟甲基丙烷三丙烯酸酯;烷氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯;二(三羟甲基丙烷三丙烯酸酯);丙三醇丙氧基三丙烯酸酯;五赤藻糖醇(pentaerythritrol)三丙烯酸酯;烷氧基化五赤藻糖醇三丙烯酸酯;二(五赤藻糖醇三丙烯酸酯);新戊二醇(neopentaglycol)二丙烯酸酯;烷氧基化新戊二醇二丙烯酸酯;二丙二醇二甲基丙烯酸酯;三丙二醇二甲基丙烯酸酯;丁二醇二甲基丙烯酸酯;己二醇二甲基丙烯酸酯;烷氧基化己二醇二甲基丙烯酸酯;三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯;烷氧基化三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯;二(三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯);丙三醇丙氧基三甲基丙烯酸酯;五赤藻糖醇三甲基丙烯酸酯;烷氧基化五赤藻糖醇三甲基丙烯酸酯;二(五赤藻糖醇三甲基丙烯酸酯);新戊二醇二甲基丙烯酸酯;烷氧基化新戊二醇二甲基丙烯酸酯;丙烯酸酯环氧树脂;双酚A的双丙烯酸酯(如双酚-A的二-(3-甲基丙烯酰氧基-2-羟丙基醚;双酚-A的二(2-甲基丙烯酰氧乙基醚;双酚-A的二-(3-丙烯酰氧基-2-羟丙基醚;双酚-A的二(2-丙烯酰氧乙基醚等);丙烯酸化聚氨基甲酸酯;丙烯酸化聚酯;和丙烯酸化聚醚等,例如,在2009年1月20日颁布的美国专利号7,479,511(Laksin等);2009年11月3日颁布的美国专利号7,612,122(Herlihy)中公开的,将其全部内容和公开内容在此以引用的方式并入本文。
可以任选并入本发明组合物的其它辐射固化单体可以包括,例如,一种或多种:氨基甲酸酯丙烯酸酯、脂肪族氨基甲酸酯丙烯酸酯、脂肪族氨基甲酸酯三丙烯酸酯/单体掺混物、与1,6-己二醇丙烯酸酯掺混的脂肪族氨基甲酸酯三丙烯酸酯、六官能氨基甲酸酯丙烯酸酯、硅化氨基甲酸酯丙烯酸酯、脂肪族硅化氨基甲酸酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、2-苯氧乙基丙烯酸酯、异冰片基丙烯酸酯、丙氧基化甘油基三丙烯酸酯、丙烯酸酯衍生物、甲基丙烯酸酯衍生物、丙烯酸酯衍生物和三丙二醇二丙烯酸酯等。
优选地,除了疏水性脂环族单体之外,本发明的涂层组合物包含最多40wt.%的一种或多种辐射固化单体、低聚物或树脂。
本发明的涂层组合物可以任选与一种或多种其它反应性或非反应性树脂组分掺混。这些任选的树脂可以用于改变组合物的特定性质,如韧性、柔性、与某些基底的粘性,或使固化期间或之后的重量损失最小化。这些其它树脂组分的量将根据应用、加工条件和隔离要求而变化,但是通常会在隔离涂层组合物的总树脂部分的1-40%的范围内。
如果通过紫外光固化,那么在本发明范畴内的辐射固化隔离涂层可以包括一种或多种光引发剂。用于本发明的辐射固化隔离涂层的光引发剂的选择是辐射固化领域技术人员熟知的。一般来讲,对于通过自由基机理固化的体系来说,可以使用I型(裂解)或II型(H夺取(abstraction))自由基光引发剂。可以使用小分子、聚合或可聚合光引发剂。对于许多应用来说,常见的裂解光引发剂(如CibaSpecialtyChemicals提供的那些)是有用的。另外,一类优选的光引发剂是聚合物-结合芳香酮或聚合II型光引发剂。这些体系不产生小分子光副产物,并且因此在UV固化时往往产生较少气味、放气和可提取组分。取决于使用的特定应用和树脂体系,这些体系可以需要或不需要光敏剂。
本发明的涂层可以任选与复合材料领域技术人员所知的其它有机或无机填充剂掺混。常见的填充剂包括但不限于石英粉、熔融二氧化硅、无定形二氧化硅、滑石粉、玻璃珠、石墨、炭黑、氧化铝、粘土、云母、蛭石、氮化铝和氮化硼。涵盖由银、铜、金、锡、锡/铅合金和其它合金组成的金属粉末和薄片。还可以使用有机填充剂粉末,如聚(四氯乙烯)、聚(氯三氟乙烯)和聚(偏氯乙烯)。还可以使用作为干燥剂或除氧剂的填充剂,包括但不限于,CaO、BaO、Na2SO4、CaSO4、MgSO4、沸石、硅胶、CaCI2和Al2O3
本发明的涂层组合物还可以任选包括助滑剂、助流剂、流平剂、抑制剂、二氧化硅、光学增亮剂、固化加速剂、消沫剂、脱气器、UV光稳定剂、UV吸收剂、颜料、染料、增粘剂或树脂。
本发明的涂层组合物可以使用适于制备柔性版印刷油墨和涂层的常规混合器将涂层成分(包括醇官能蜡或甾醇和疏水性蜡)掺混在一起来制造,所述设备是本领域技术人员已知的。最初将涂层成分掺混在一起之后,可以将组合物加热至优选不大于80℃的温度继续混合从而促进蜡组分更彻底地掺混和混合到涂层配方中形成均匀液体。疏水性蜡材料和醇官能材料优选各自具有小于80℃的低熔点。最优选地,疏水性蜡材料是熔点小于50℃的石蜡。
本发明的涂层组合物可以使用柔性版印刷方法印刷到纸或纸板上。这种印刷方法对隔离涂层组合物的物理性质施加了限制,因为组合物必须具有柔性版印刷需要的参数之内的流变性质和化学性质。这些要求通常是本领域技术人员已知的。隔离涂层组合物在25℃下在100s-1的粘度应该优选在50和2000cP范围内。组合物必须粘合在网纹辊的表面并且粘合在将印刷图像转移到基底的柔性版印刷板的表面。组合物的成分优选与印版材料相容以便不引起印版材料的溶胀、变形或降解。
在柔性版印刷方法的已知参数内,可以预期一些不同的印刷方法将隔离涂层印刷到纸包装基底上。纸包装基材材料可以以不连续纸页或板的形式或以连续纸卷的形式引入。在本发明的一个实施方案中,可以将隔离涂层在一次通过印刷机时印刷到纸基底的印刷接受面上并且在印刷之后立即通过光化学辐射固化。在这种方法中获得的隔离涂层的MVTR和光泽度取决于柔性版印刷单元的机械特性。具体来讲,高光泽度和低MVTR的成果推测使用的柔性版印刷系统具有单元体积足以向基底输送大约7gsm的涂层重量的网纹辊。柔性版印刷系统输送较低涂层重量也是可能的,但是可能不能在纸包装上形成光滑的连续涂层表面。
印刷到其它基底上也希望在本发明范畴内。其它可能的基底包括常用作包装材料的塑料薄膜,包括聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚异丁烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚偏氯乙烯、聚碳酸酯、聚酰胺、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氨基甲酸酯、聚酯(如聚对苯二甲酸乙二醇酯)、聚乳酸和聚羟基烷酸酯(如聚3-羟基丁酸酯)。
优选地,纸或纸板基底的基重在200-600克/平方米(gsm)范围内并且基底具有光滑的印刷接受面。
同样优选地,印刷的基底涂层重量在约1至40克/平方米(gsm)范围内,更优选约4至12gsm。
再优选地,本发明的印刷的纸或纸板基底的印刷面积具有100%的涂层覆盖水平,其MVTR降低至小于25%,更优选小于无涂层基底的MVTR的10%以下。
在本发明的另一个实施方案中,首先可以将印刷油墨印刷到基底上形成印刷图像。使用的油墨可以是平版胶印油墨、柔性版印刷油墨、喷墨油墨或本领域已知的任何其它类型的印刷油墨。随后可以将隔离涂层柔性版印刷在印刷的油墨上并且在印刷之后立即用光化学辐射固化。油墨和隔离涂层的涂覆可以在一次通过时完成或可以在多个阶段中完成。
在本发明的另一个实施方案中,可以将隔离涂层组合物在纸基底的印刷接受面上印刷两次以上,在两次以上通过印刷机中完成,并且隔离涂层层可以在每次通过期间印刷之后立即进行光化学辐射。在这个实施方案中,所述涂层组合物用于在基底上形成多层隔离。如果柔性版印刷单元不能在一次通过中向基底输送足够的涂层重量,或者如果希望更强的隔离性质(与多个层有关),可能需要在一个以上层中向基底涂覆隔离涂层的处理。
在本发明的一个优选实施方案中,在一次通过具有两个以上柔性版印刷单元的印刷机期间在纸基底的印刷接受面上印刷两次以上隔离涂层。在第一个柔性版印刷单元中隔离涂层作为润湿基底表面的底涂层印刷在基底上。在第二个或随后的印刷单元中隔离涂层印刷在基底上提供外涂层层。在涂覆第二个外涂层之前,可以将第一底涂层暴露于或不暴露于光化学辐射中间站(inter-station)。最优选地,不将第一底涂层暴露于光化学辐射中间站,并且只是在通过第二个柔性版印刷单元之后使双层印刷的隔离涂层暴露于光化学辐射。
在本发明的另一个实施方案中,可以在一次通过印刷机期间将隔离涂层组合物印刷在基底的印刷接受面上,并且也可以在单独通过印刷机期间将隔离涂层印刷在基底的另一侧上。如果是纸卷的形式,那么在这个过程中使用的基底材料需要重绕从而露出另一侧。如果是不连续页的形式,基底材料需要翻转过来。通过这种过程形成的印刷材料的MVTR取决于在基底另一侧上的两种隔离涂层的组合效应。
表1展示由于柔性版印刷方法中的差异而出现的光泽度和MVTR的不同表现数值的范围。所述隔离涂层组合物包含1%VybarH-6175、1%低熔点石蜡、1%BYK361N流平剂、4.9%Irgacure754光引发剂、4.9%OmniradTPO-L光引发剂和其余87.2%的SartomerSR833S脂环族单体。印刷是使用带有10.2bcm网纹辊的Flexiproof100进行的。所述基底是具有大约400gsm基重的白色衬里粗纸板(基底B,下面描述)。
表1-不同柔性版印刷方法中的光泽度和MVTR结果
MVTR是使用Gardner渗透性试验杯(PO-2301)在23℃的温度和85%的相对湿度下测定的。温度和湿度是在Nor-lakeScientific试验室(ModelNSRI241WSW)中维持的。试验按照ISO2528进行。试验的露出样品面积是25cm2。检测的所有样品隔离涂层面朝杯的外侧并且无涂层面朝内。在样品和螺旋顶盖之间的杯盖中放置一个透明聚合物垫圈。在金属固定环下面放置一个黑橡胶垫圈。每个杯的内部都含有干燥剂。由穿过5个点的杯重量相对时间的线性图的斜率计算MVTR。每个试验的持续时间大约是70小时。曲线自始至终显示出优良的线性。防护层是使用Flexiproof100UV实验室打样(proofing)单元制备的。打样单元的速度是17米/min。使用与打样单元连接的灯将防护层暴露于紫外光下。所述灯具有200W/cm峰值功率和310-370nm的波长范围。每个防护层的照射在200-400mJ/cm2范围内。Flexiproof产生的防护层的报告光泽度是在机器方向(平行于压印滚筒上的纸板页的移动方向)中测定的光泽度。
在本发明的另一个优选实施方案中,隔离涂层组合物在柔性版印刷单元的贮器中循环,并且在温度高于室温(优选高于隔离涂层中含有的疏水性蜡材料的熔点)的印刷单元内加热所述组合物。如果使用的疏水性蜡是熔点在40℃和50℃范围之间的低熔点石蜡,那么可以在使用加热滚筒、加热水套或其它不难设计的加热方法的单元中维持这种适度温热的温度。
虽然本发明的辐射固化涂层优选使用柔性版印刷方法印刷,但是也可以改变它们的粘度和流变学以便在其它涂层方法中使用,例如,凹版印刷、翻转辊、级联、幕涂、槽、绕线棒、喷雾等。
已经详细描述了本发明,包括其优选实施方案。然而,应理解,本领域技术人员在研究本公开之后可以在本发明上做出属于本发明的范围和精神的改进和/或改良。
以下实施例说明本发明的特定方面,在任何方面都不希望限制其范围并且不应该这样理解。
实施例
以下实施例说明本发明的特定方面,在任何方面都不希望限制其范围并且不应该这样理解。
以下表格显示并入举例说明本发明的隔离涂层的所有原材料的重量百分数。所述涂层用于在纸或纸板页上制造实验室验证。将所有成分以50-100g实验室规模批次加在一起。通过搅拌将成分掺混在一起。包含醇官能蜡材料和疏水性蜡材料的组合物通过在对流烘箱中在80℃加热掺混的成分大约一小时进一步处理。随后从烘箱中移除组合物,将包括熔融或部分熔融的固体材料的成分通过搅拌进一步掺混在一起从而制备透明均匀的液体。
表2-5中总结的实施例是使用线绑杆(购自TestingMachines,Inc的#1K-棒)在板的油墨接受面上通过拉下液体涂层材料制备的。防护层的紫外光照射是用H灯泡在RPC工业UV处理器上进行的。UV照射是使用PowerPuck计量器测定的,把UV-A、UV-B、UV-C和可见光照射的和加起来。照射在200-400mJ/cm2范围内。UV照射是在没有氮气层下进行的。防护层的电子束照射是在AEBE束固化单元上进行的。E束照射是使用维持氧含量低于400ppm的氮气层进行的。给予的辐射能量是30kGy。基底通过固化单元的移动速率是50ft./min。加速电压是100kV。
以下纸或纸板基底用于制备表2-5中的实施例的防护层:基底A是基重是大约400gsm的白色衬里粗纸板;基底B是基重是大约400gsm的白色衬里粗纸板;在涂覆可印刷辐射固化隔离涂层之前无涂层的基底具有以下MVTR值:基底A:大约600g/m2天;基底B:大约800g/m2天。
光泽度和MVTR值是从通过将各种涂层组合物涂覆到一张纸或纸板上制备的防护层获得的。将涂层涂覆在纸或纸板的油墨接受面上。纸板基底的油墨接受面是均匀白色、粘土涂层表面。光泽度是使用BYKGardner微-TRI-光泽度单元以60°的入射角测定的。报告的光泽度值是平行记录的测量结果的平均值,并且垂直于使用K-棒进行的下拉的方向。MVTR是使用Gardner渗透性试验杯(PO-2301)在23℃的温度和85%的相对湿度下测定的。温度和湿度是在Nor-lakeScientific试验室(ModelNSRI241WSW)中维持的。试验按照ISO2528进行。试验的露出样品面积是25cm2。检测的所有样品隔离涂层面朝杯的外侧并且无涂层面朝内。在样品和螺旋顶盖之间的杯盖中放置一个透明聚合物垫圈。在金属固定环下面放置一个黑橡胶垫圈。每个杯的内部都含有干燥剂。由穿过5个点的杯重量相对时间的线性图的斜率计算MVTR。每个试验的持续时间大约是70小时。曲线自始至终显示出优良的线性。
实施例1(发明):
使用三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯制备透明隔离涂层(SR833S购自SartomerCorporation)。将VybarH-6175(购自BakerHughes)和石蜡(购自Aldrich,Cat.#327204)两者以2.0wt.%的合计含量混在一起。添加两种光引发剂,Irgacure754和OmniradTPO。还添加流平剂BYK-361N和固化抑制剂Genorad16。在大约55℃的温度将这种组合物涂到基底A上并且立即固化。由这种涂层组合物制成的固化的防护层作为低MVTR值组合较高光泽度水平的例子与比较实施例2(不包含醇官能材料)对比。在本发明范畴内的组合物的固化防护层还比比较实施例3(包含脂环族单体但是没有蜡或醇官能材料)的防护层具有更低的MVTR。所述防护层还比比较实施例4(不包含脂环族单体)的防护层具有低得多的MVTR(参见表2)。
实施例2(比较):
制造透明隔离涂层,按以上实施例1描述的相同方式在纸板上获得固化的防护层。所述涂层组合物只包含石蜡,省掉醇官能蜡,添加的水平为2wt.%。在大约55℃的温度将这种组合物涂到基底A上并且立即固化。这个实施例中产生的防护层与在本发明的范畴之内制备的实施例1的防护层相比光泽度更低并且MVTR值更高(参见表2)。
实施例3(比较):
制造透明隔离涂层,按以上实施例1描述的相同方式在纸板上获得防护层。所述涂层组合物包含脂环族单体,但是它既不包含添加的石蜡也不包含醇官能材料。在室温下将这种组合物涂到基底A上并且立即固化。所述防护层的MVTR比使用在本发明的范畴之内的涂层组合物制备的实施例1的防护层的MVTR显著更高(参见表2)。
实施例4(比较):
按以上实施例1描述的相同方式检测示范一般的辐射固化透明加印清漆(varnish)的组合物。这种涂层包含适合在应用于纸包装的透明UV固化加印清漆中使用的常规的反应性丙烯酸酯单体和常规的反应性低聚物。所述组合物不包含脂环族丙烯酸酯单体,没有疏水性蜡,没有醇官能蜡,并且没有甾醇。所述组合物包含光引发剂、抑制剂和流平剂。在室温下将这种组合物涂到基底A上并且立即固化。由这种常规的加印清漆制成的防护层的MVTR比使用在本发明的范畴之内的涂层组合物制备的防护层的MVTR高得多(参见表2)。
表2*-实施例1-4的固化隔离涂层防护层的MVTR和光泽度。
*用#1K-棒下拉(Draw-downs)。UV照射
表3显示在本发明范畴内的电子束固化涂层的实施例。
实施例5(发明):
使用三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯制备透明隔离涂层(SR833S购自SartomerCorporation)。以2.0wt.%的合计水平将1-十六醇(购自Sigma-Aldrich)和石蜡(Ross118/125)两者混在一起。还添加流平剂BYK-361N。在室温下将这种组合物涂到基底A上并且立即固化。由这种涂层组合物制成的固化的防护层作为低MVTR值组合较高光泽度水平的例子与比较实施例6对比。由这种涂层组合物制成的固化的防护层也具有比比较实施例7(只包含脂环族单体和醇官能材料)更低的MVTR。由这种涂层组合物制成的固化的防护层也具有比比较实施例8(不包含脂环族单体)低得多的MVTR(参见表3)。
实施例6(比较):
制造透明隔离涂层,按以上实施例5描述的相同方式在纸板上获得固化的防护层。所述涂层组合物只包含2.0wt.%水平的疏水性石蜡,省掉醇官能材料。在室温下将这种组合物涂到基底A上并且立即固化。这个实施例中产生的防护层具有比使用在本发明范畴内的涂层组合物制备的实施例5的防护层更低的光泽度(参见表3)。
实施例7(比较):
制造透明隔离涂层,按以上实施例5描述的相同方式在纸板上获得防护层。所述涂层组合物只包含2.0wt.%水平的脂环族单体和醇官能材料,省掉疏水性石蜡。在室温下将这种组合物涂到基底A上并且立即固化。所述防护层的MVTR值比使用在本发明的范畴之内的涂层组合物制备的实施例5的防护层的MVTR更高(参见表3)。
实施例8(比较):
按以上实施例5描述的相同方式检测示范一般的辐射固化透明加印清漆的组合物。这种涂层包含适合在应用于纸的透明电子束固化加印清漆中使用的常规的反应性丙烯酸酯单体和常规的反应性低聚物。所述组合物不包含脂环族丙烯酸酯单体,没有疏水性蜡,没有醇官能蜡,也没有任何甾醇。由这种常规的加印清漆制成的防护层的MVTR值比使用在本发明的范畴之内的涂层组合物制备的实施例5的防护层的MVTR显著更高(参见表3)。
表3*-实施例5-8的电子束固化隔离涂层防护层的MVTR和光泽度。
*用#1K-棒下拉。E束照射条件:30kGy,50fpm,电压100kV。
以下表4展示包含醇官能蜡或甾醇的在本发明范畴内的涂层的其它实施例。
实施例9(发明):
使用三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯制备透明隔离涂层(SR833S购自SartomerCorporation)。以4.0wt.%的合计水平将1-十三醇和石蜡(Ross118/125)两者混在一起。添加两种光引发剂,Irgacure754和OmniradTPO。还添加流平剂BYK-361N和固化抑制剂Genorad16。在室温下将这种组合物涂到基底A和B上并且立即固化。由这种涂层组合物制成的防护层作为高光泽度和低MVTR的例子与比较实施例13比较(参见表4)。
实施例10(发明):
制造透明隔离涂层,按以上实施例9描述的相同方式在纸板上获得防护层。以4.0wt.%的合计水平将1-十六醇和石蜡(Ross118/125)两者混在一起。在室温下将这种组合物涂到基底A和B上并且立即固化。由这种涂层组合物制成的防护层作为高光泽度和低MVTR的例子与比较实施例13比较(参见表4)。
实施例11(发明):
制造透明隔离涂层,按以上实施例9描述的相同方式在纸板上获得防护层。以4.0wt.%的合计水平将1-十八醇和石蜡(Ross118/125)两者混在一起。在室温下将这种组合物涂到基底A和B上并且立即固化。由这种涂层组合物制成的防护层作为高光泽度和低MVTR的例子与比较实施例13比较(参见表4)。
实施例12(发明):
制造透明隔离涂层,按以上实施例9描述的相同方式在纸板上获得防护层。以4.0wt.%的合计水平将胆固醇和石蜡(Ross118/125)两者混在一起。在室温下将这种组合物涂到基底A和B上并且立即固化。由这种涂层组合物制成的防护层作为高光泽度和低MVTR的例子与比较实施例13比较(参见表4)。
实施例13(比较):
制造透明隔离涂层,按以上实施例9描述的相同方式在纸板上获得防护层。使用三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯(SR833S)和石蜡(Ross118/125)以4.0wt.%的水平制备隔离涂层,省掉任何醇官能材料。在大约55℃的温度将这种组合物涂到基底A和B上并且立即固化。由这种涂层组合物制成的防护层具有比发明实施例9-12的防护层更高的MVTR和更低的光泽度(参见表4)。
表4*-使用实施例9-13的其它醇官能蜡或甾醇的隔离涂层防护层的MVTR和光泽度。
*用#1K-棒下拉。
表5展示包含其它脂环族单体的在本发明范畴内的涂层的实施例。
实施例14(发明):
使用两种脂环族单体、三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯(SR833S)和环己烷二甲醇二丙烯酸酯(CHDMDA)制造透明隔离涂层。使用的CHDMDA单体是由SartomerCD406制备的环己烷二甲醇二丙烯酸酯异构体的均匀透明溶液,是通过将所述固体材料按压穿过过滤器从而把它与液体部分分开制备的。将VybarH-6175(购自BakerHughes)和石蜡(Ross118/125)两者以4.0wt.%的合计水平混在一起。添加两种光引发剂,Irgacure754和OmniradTPO。还添加流平剂BYK-361N和固化抑制剂Genorad16。在室温下将这种组合物涂到基底A和B上并且立即固化。由这种涂层组合物制成的防护层作为高光泽度和低MVTR的例子与比较实施例15比较(参见表5)。
实施例15(比较):
制造透明隔离涂层,按以上实施例14描述的相同方式在纸板上获得防护层。所述涂层组合物只包含4.0wt.%水平的疏水性石蜡,省掉醇官能蜡。在室温下将这种组合物涂到基底A和B上并且立即固化。由这种涂层组合物制成的防护层具有比发明实施例14更高的MVTR值和更低的光泽度(参见表5)。
实施例16(发明):
使用两种脂环族单体、三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯(SR833S)和二环戊烯基单丙烯酸酯(购自HitachiChemical的FA511-AS)制造透明隔离涂层。将VybarH-6175(购自BakerHughes)和石蜡(Ross118/125)两者以2.0wt.%的合计水平混在一起。添加两种光引发剂,Irgacure754和OmniradTPO。还添加流平剂BYK-361N和固化抑制剂Genorad16。在室温下将这种组合物涂到基底A上并且立即固化。由这种涂层组合物制成的防护层作为高光泽度和低MVTR的例子与比较实施例17比较(参见表5)。
实施例17(比较):
制造透明隔离涂层,按以上实施例16描述的相同方式在纸板上获得防护层。所述涂层组合物只包含2.0wt.%水平的疏水性石蜡,省掉醇官能材料。在室温下将这种组合物涂到基底A上并且立即固化。由这种涂层组合物制成的防护层具有比发明实施例16更高的MVTR值和更低的光泽度(参见表5)。
表5*-使用实施例14-17的其它脂环族单体的MVTR和光泽度隔离涂层防护。
*用#1K-棒下拉在基底1上。
将本文中引用的所有参考文献在此以引用的方式全部并入本文以达到所有目的。
虽然本发明已经参考其特定实施方案进行了描述,但是本领域技术人员应理解,可以进行各种改变以及可以进行等价物替换而不脱离本发明的真实精神和范畴。此外,为了使特定的场合、材料、物质的组合物、方法、方法步骤或步骤适应本发明的目的、精神和范围,可以进行许多改进。希望所有这些改进都在本发明的范畴内。

Claims (29)

1.一种涂层组合物,所述涂层组合物包含:
(a)40%或更多的一种或多种疏水性脂环族单体;
(b)0.1%至10%的一种或多种醇官能蜡或甾醇;和
(c)0.1%至10%的一种或多种疏水性蜡材料,
其中,所述涂层组合物是可印刷的辐射固化隔离涂层组合物。
2.如权利要求1所述的涂层组合物,其中所述疏水性脂环族单体具有根据式(I)的化学结构:
其中,R1选自由以下组成的组:直链烷基、支链烷基和环烷基;
R2是氢或甲基;
x是0或1;并且
y≥1。
3.如权利要求1所述的涂层组合物,其中所述疏水性脂环族单体具有选自由以下组成的组的化学结构:如下的式(II)、式(III)、式(IV)和式(V):
其中,R3和R4各自独立地选自由以下组成的组:直链烷基、支链烷基和环烷基,
其中,R5选自由以下组成的组:直链烷基、支链烷基和环烷基,
其中,R6和R7各自独立地选自由以下组成的组:直链烷基、支链烷基和环烷基;并且
R8是氢原子或烷基,
其中,R9和R10各自独立地选自由以下组成的组:直链烷基、支链烷基或环烷基;
n是1或2;并且
m是0或1。
4.如权利要求1所述的涂层组合物,其中所述疏水性脂环族单体是三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯或二环戊烯基单丙烯酸酯。
5.如前述权利要求中任一项所述的涂层组合物,其中所述醇官能蜡或甾醇具有在100-300mgKOH/g范围内的羟基值。
6.如前述权利要求中任一项所述的涂层组合物,其中所述醇官能蜡或甾醇是直链固态烷醇或醇官能支链聚烯烃。
7.如前述权利要求中任一项所述的涂层组合物,其中所述疏水性蜡材料是石蜡。
8.如前述权利要求中任一项所述的涂层组合物,所述涂层组合物在25℃下在100s-1时具有在50和2000cP之间的粘度。
9.如前述权利要求中任一项所述的涂层组合物,其中按所述组合物的总重量计,疏水性脂环族单体的量大于60wt.%,醇官能蜡或甾醇的量小于或等于5wt.%,并且其它疏水性蜡材料的量小于或等于5wt.%。
10.如前述权利要求中任一项所述的涂层组合物,所述涂层组合物还包含最多40wt.%的不同于所述疏水性脂环族单体的一种或多种辐射固化单体、低聚物或树脂。
11.如前述权利要求中任一项所述的涂层组合物,所述涂层组合物还包含一种或多种在紫外光存在下引发辐射固化单体的聚合的光引发剂。
12.一种印刷方法,所述方法包括将前述权利要求中任一项所述的隔离涂层组合物印刷到纸或纸板基底上。
13.如权利要求12所述的印刷方法,其中所述印刷方法是柔性版印刷。
14.如权利要求12所述的印刷方法,其中所述纸或纸板基底的基重在200-600克/平方米(gsm)范围内并且所述基底具有平滑的印刷接受面。
15.如权利要求13和14所述的印刷方法,所述方法还包括通过光化学辐射使印刷的涂层组合物固化。
16.如权利要求12至15中任一项所述的印刷方法,其中印刷的基底涂层重量在约1至40克/平方米(gsm)范围内。
17.如权利要求12至16中任一项所述的印刷方法,其中印刷的基底涂层重量是约4至12gsm。
18.如权利要求12-17中任一项所述的印刷方法,其中所述隔离涂层是一次通过印刷机印刷到所述纸基底上并且通过光化学辐射固化的。
19.如权利要求12-17中任一项所述的印刷方法,其中在将油墨印刷在所述基底上形成印刷图像之后就立即在一个印刷过程中将所述隔离涂层加印到所述油墨和所述纸基底的印刷接受面上。
20.如权利要求12-17中任一项所述的印刷方法,其中涂覆油墨和隔离涂层是在多个印刷过程中进行的。
21.如权利要求19和20所述的印刷方法,其中印刷油墨是平版胶印油墨或柔性版印刷油墨。
22.如权利要求12-21中任一项所述的印刷方法,其中所述隔离涂层是以两个以上的层印刷的并且所述隔离涂层是在每个印刷过程之后通过光化学辐射固化的。
23.如权利要求12-21中任一项所述的印刷方法,其中所述隔离涂层是通过使用在印刷机轴向上一个放在另一个前面的两个柔性版印刷单元在两个层中涂覆所述涂层组合物而在单次印刷期间以两个以上的层印刷的。
24.如权利要求23所述的印刷方法,其中在轴向的两个层中涂覆的所述隔离涂层只是在通过第二柔性版印刷单元之后被暴露于光化学辐射。
25.一种柔性版印刷方法,其中如权利要求1至11中任一项所述的隔离涂层组合物在一次通过所述印刷机期间被印刷在基底的印刷接受面上,并且所述隔离涂层在单独通过所述印刷机期间被印刷在所述基底的另一侧上。
26.一种包括权利要求1至11中任一项所述的隔离涂层组合物的印刷基底。
27.如权利要求26所述的印刷基底,其中在纸或纸板基底上具有100%水平的涂层覆盖的印刷面积具有降低至小于无涂层基底的MVTR的25%的MVTR。
28.如权利要求27所述的印刷基底,其中在纸或纸板基底上具有100%水平的涂层覆盖的印刷面积具有降低至小于无涂层基底的MVTR的10%的MVTR。
29.一种用于制造如权利要求1至11中任一项所述的隔离涂层组合物的方法,所述方法包括将所述疏水性脂环族单体、所述醇官能蜡或甾醇和所述疏水性蜡材料一起加热至高达80℃的温度从而促进蜡组分掺合以及混合到所述涂层组合物中。
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