CN105802570A - 一种转印水基热熔胶粘剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种转印水基热熔胶粘剂及其制备方法，特别涉及一种用于电化铝的水基热熔胶粘剂(烫印背胶)及其制备方法。其由按重量份数计的如下组分组成：水性聚氨酯乳液：20～30；水性丙烯酸乳液：0～30；醋酸乙烯和丁烯酸共聚物水溶液：10～30；水性聚酯树脂水溶液：5～20；阴离子聚胺酯聚醇树脂水基分散体：3～15；水性聚烯烃附着力增强树脂：1～5；水性增粘树脂：2～5；去离子水：10～30；润湿流平剂：0～1，消泡剂：0～1，PH调节剂：0～1；采用水热碱溶法制备醋酸乙烯和丁烯酸共聚物水溶液，按照先后加料次序混合搅拌的方法制备本产品。本发明的产品为纯水基，环保安全，各项性能检测合格，完全能替代市场上同类溶剂型产品。

Description

一种转印水基热熔胶粘剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及功能性薄膜涂层产品，尤其涉及一种转印水基热熔胶粘剂及其制备方法，特别涉及一种用于电化铝的水基热熔胶粘剂（烫印背胶）及其制备方法。
背景技术
转印是一种特种的印刷技术，通常是通过转印膜利用热熔胶粘剂经热压的方法，将色彩图案转印到其它材料的表面上，完成由转印膜上的颜色图案转印到其它材料表面的过程。
这种类型的转印膜，通常有：1.电化铝：有镀铝层的热烫印箔、无镀铝层的颜料箔；2.转移印花膜：通常在膜或纸基材上印刷涂布颜色图案，通过胶粘剂将颜色图案转移到其它材料表面上的转印膜；3.热转印碳带（数码打印膜）：通过热转印打印机将膜上的颜色层打印到其它基材的表面，形成文字图案。
以上这些种类的转印膜，虽然在具体品种应用上有所不同，涂层结构也可以有所差别，但其共同之处是：在承载基膜上都必须涂有能受热软化的热熔胶粘层，以完成转印。
电化铝是应用得最为广泛的一种转印材料，广泛应用于印刷品表面装潢工艺。
制造电化铝的热熔胶粘层（俗称背胶），一直以来都是采用大量的有机溶剂作为基体溶剂制造，占到胶粘剂总重量的65～85%，市场上许多此类胶中含有大量的二甲苯、甲苯等，毒性很大，而且其相应配套的稀释剂也是有机溶剂，对空气造成严重的污染，影响操作人员的身体健康，生产安全和运输存在重大隐患。另外：溶剂在包装材料中的残留严重影响着消费者的健康，例如卷烟产品对包装材料中的有机溶剂VOCS的残留要求极高。近期由于雾霾等恶劣的大气污染灾害，包装印刷行业大量排放的有机溶剂(VOCS)严重污染大气环境，受到广泛关注，迫使国家环保部门等联合下发文件治理VOCS的排放。而且，目前市场上大多数的转印（烫印）胶都含有氯元素，因而限制了其在食品加工、医药领域及书籍烫金领域的应用，因而开发印刷包装行业的水基热熔胶粘剂成为一个急迫的问题。
水性烫印背胶，由于具有环保、安全、健康的优势，有很大的发展趋势，现有相关的专利，如：CN101805571A、CN101942285A和CN102199412A中的电化铝烫印胶都为水溶性体系，对环境具有环保性，但有的仍然需要醇醚类有机溶剂作为助溶剂，或者需要加有机成膜助剂，而不能实现完全水性化。在性能方面，由于水表面张力较大，目前水溶性烫印胶对低表面能材料的烫印性能不足，主要表现在：能够烫印的基材品种少、附着力较差、烫印清晰度不够、脆性大容易“飞金”、储藏稳定性差等等，诸如此类缺陷，造成市场上难有成熟规模化使用的水基转印（烫印）背胶。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术的缺陷，提供一种纯水基热熔胶粘剂，VOCS的排放达到最小化，对广泛的基材具有良好的转印（热烫印）性能和附着力，具有良好的转印烫印清晰度，柔韧性好（不会“飞金”），并且使用和储藏性能稳定，可规模化实际应用于转印烫印行业，特别是应用于电化铝的烫印。
本发明可以通过以下的技术方案来实现。
一种转印水基热熔胶粘剂及其制备方法，特别是涉及一种应用于电化铝烫印膜的纯水性烫印背胶及其制备方法，其特征在于，所使用的溶剂为去离子水，不添加有机溶剂和成膜助剂，其由按重量份数计的如下组分组成：
1)水性聚氨酯乳液：20～30，
2)水性丙烯酸乳液：0～30，
3)醋酸乙烯和丁烯酸共聚物水溶液：10～30，
4)水性聚酯树脂水溶液：5～20，
5)阴离子聚胺酯聚醇树脂水基分散体：3～15，
6)水性聚烯烃附着力增强树脂：1～5，
7)水性增粘树脂：2～5，
8)去离子水：10～30，
9)水性助剂：润湿流平剂：0～1，消泡剂：0～1，PH调节剂：0～1。
作为优选方案，所述的水性聚氨酯乳液为脂肪族水性聚氨酯分散体，固含量：25～55%，pH值6.0～9.0，最低热活化温度45～55℃，粘度（25℃）40～1500mPas。
作为优选方案，所述的水性丙烯酸乳液，为热固性丙烯酸乳液，固含量:30～50%,分子量：80000～200000g/mol，Tg:80～110℃，pH=8.5±0.5。
作为优选方案，所述的醋酸乙烯和丁烯酸共聚物水溶液，以纯水为溶剂，固含量:20%，树脂酸值为：35.0～45.0mgKOH/g，典型分子量：36000g/mol。
作为优选方案，所述的水性聚酯树脂水溶液，树脂优选为：分子量10000～15000g/mol，Tg：40～70℃，酸值：3～6mgKOH/g，羟值：5～15mgKOH/g。
作为优选方案，所述的阴离子聚胺酯聚醇树脂水基分散体，以纯水为溶剂，固含量：33%，粘度(23℃)为400mPas，PH值为9。
作为优选方案，所述的水性聚烯烃附着力增强树脂，为不含氯、不含烷基酚聚氧乙烯醚类化合物（APEO）的热塑性聚烯烃树脂，固含量：24%，pH=8,中和剂为胺，Tg<0℃。
作为优选方案，所述的水性增粘树脂为松香乳液，粘度(25℃)为300～20000mPas，固含量：30～60%，PH值5.0～8.5。
作为优选方案，所述的水性助剂中：润湿流平剂选取：炔二醇非离子表面活性剂,优选美国气体化学的Surfynol104E；消泡剂选取：水性有机硅类消泡剂，优选道康宁的DOWCORNING65；PH调节剂：优选氨水。
如前述的一种转印水基热熔胶粘剂及其制备方法，其制备包括如下步骤：。
1）在1号反应釜，开启搅拌器，搅拌速度80转/分钟，加入去离子水，加入氨水；然后加入固体醋酸乙烯和丁烯酸共聚物树脂，加热到45～98℃，直到固体物质全部反应溶解，制成固含量为20%的醋酸乙烯和丁烯酸共聚物水溶液，用容器装好密封备用；。
2）在2号反应釜，开启搅拌器，搅拌速度80转/分钟，依次加入去离子水，水性聚氨酯乳液，水性丙烯酸乳液，水性聚酯树脂水溶液，阴离子聚胺酯聚醇树脂水基分散体，水性聚烯烃附着力增强树脂，水性增粘树脂，充分搅拌1小时；。
3）在上述2号反应釜中，在搅拌速度80转/分钟下，依次加入：润湿流平剂，消泡剂，搅拌30分钟；。
4）在上述2号反应釜中，搅拌速度80转/分钟，将上述1号反应釜中制造的醋酸乙烯和丁烯酸共聚物水溶液，加入2号反应釜中，搅拌30分钟；。
5）使用PH调节剂，调整上述2号反应釜产品的PH值，为7.5～8.5范围内；。
6）检测其它各项指标合格后，出料包装。
与现有技术相比，本发明具有如下显著的技术特征：。
1.本发明实现了真正意义上的水性化：完全以水为溶剂，不含任何有机助溶剂和成膜助剂，实现了VOCS排放的最小化。
2.本发明极大地拓展了此类水胶的使用范围：突破了以往水胶只能烫印一些纸类材料的严重局限，烫印基材十分广泛，适用于低表面能的较难烫印的基材，能够烫印大多数常见的基材：1）塑料薄膜基材，包括PP、PVC、PET、亚克力、ABS、PC、HIPS、PU、PE等薄膜；2）各类纸张（包括油墨纸和上光纸）：各类印刷油墨纸，特别是难烫的UV油墨等纸；各类上光油纸特别是难烫的UV光油纸；3）其它的材料：镀铝金银卡纸、光滑的皮革、竹木、适合各类镭射的烫印。
3.本发明的产品有别于现有产品：降低了起烫温度（烫印温度的适应性）、提高了烫印清晰度、增强了附着力、改善了胶层柔韧性（飞金）、提高了转移完整性、除去了氯元素，关键技术性能指标超过了市场要求。
具体实施方式
下面结合具体实施例，对本发明作进一步说明。
实施例1。
一种转印水基热熔胶粘剂及其制备方法，特别涉及一种用于电化铝的水基热熔胶粘剂（烫印背胶）及其制备方法，该方法包括以下原料及配比以及制备方法：。
原料及配比(重量份)：。
25份水性聚氨酯乳液、10份水性丙烯酸乳液、15份醋酸乙烯和丁烯酸共聚物水溶液、
10份水性聚酯树脂水溶液、8份阴离子聚胺酯聚醇树脂水基分散体、2份水性聚烯烃附着力增强树脂、3份水性增粘树脂、25.8份去离子水、水性助剂：0.5份润湿流平剂Surfynol104E、0.2份消泡剂DOWCORNING65、0.5份PH调节剂氨水；。
其中所选用的水性聚氨酯乳液为脂肪族水性聚氨酯分散体，固含量：25%，pH值6，最低热活化温度45℃，粘度（25℃）100mPas；。
其中所选用的水性丙烯酸乳液，为热固性丙烯酸乳液，固含量:30%,分子量：80000g/mol，Tg:80℃，pH=8.5；。
其中所选用的水性聚酯树脂水溶液，树脂：分子量10000g/mol，Tg：40℃，酸值：3mgKOH/g，羟值：5mgKOH/g；。
其中所选用的水性增粘树脂为松香乳液，粘度(25℃)为300mPas，固含量：30%，PH=5；。
制备方法：。
1）在1号反应釜，开启搅拌器，搅拌速度80转/分钟，按配方要求加入去离子水，加入氨水；然后加入固体醋酸乙烯和丁烯酸共聚物树脂，加热到60℃，直到固体物质全部反应溶解，制成固含量为20%的醋酸乙烯和丁烯酸共聚物水溶液，用容器装好密封备用；。
2）在2号反应釜，开启搅拌器，搅拌速度80转/分钟，按配方要求依次加入去离子水，水性聚氨酯乳液，水性丙烯酸乳液，水性聚酯树脂水溶液，阴离子聚胺酯聚醇树脂水基分散体，水性聚烯烃附着力增强树脂，水性增粘树脂，充分搅拌1小时；。
3）按配方要求在上述2号反应釜中，在搅拌速度80转/分钟下，依次加入：润湿流平剂，消泡剂，搅拌30分钟；。
4）在上述2号反应釜中，搅拌速度80转/分钟，按配方要求将上述1号反应釜中制造的醋酸乙烯和丁烯酸共聚物水溶液，加入2号反应釜中，搅拌30分钟；。
5）使用PH调节剂，调整上述2号反应釜产品的PH值为8.5；。
6）检测其它各项指标合格后，出料包装。
实施例2。
一种转印水基热熔胶粘剂及其制备方法，特别涉及一种用于电化铝的水基热熔胶粘剂（烫印背胶）及其制备方法，该方法包括以下原料及配比以及制备方法：。
原料及配比(重量份)：。
30份水性聚氨酯乳液、0份水性丙烯酸乳液、20份醋酸乙烯和丁烯酸共聚物水溶液、
5份水性聚酯树脂水溶液、10份阴离子聚胺酯聚醇树脂水基分散体、4份水性聚烯烃附着力增强树脂、4份水性增粘树脂、26份去离子水、水性助剂：0.3份润湿流平剂Surfynol104E、0.5份消泡剂DOWCORNING65、0.2份PH调节剂氨水；。
其中所选用的水性聚氨酯乳液为脂肪族水性聚氨酯分散体，固含量：35%，pH值7，最低热活化温度48℃，粘度（25℃）300mPas；。
其中所选用的水性聚酯树脂水溶液，树脂优选为：分子量11000g/mol，Tg：45℃，酸值：4mgKOH/g，羟值：7mgKOH/g；。
其中所选用的水性增粘树脂为松香乳液，粘度(25℃)为600mPas，固含量：40%，PH值为6；。
制备方法：。
同实施例1。
实施例3。
一种转印水基热熔胶粘剂及其制备方法，特别涉及一种用于电化铝的水基热熔胶粘剂（烫印背胶）及其制备方法，该方法包括以下原料及配比以及制备方法：。
原料及配比(重量份)：。
20份水性聚氨酯乳液、20份水性丙烯酸乳液、10份醋酸乙烯和丁烯酸共聚物水溶液、
15份水性聚酯树脂水溶液、5份阴离子聚胺酯聚醇树脂水基分散体、3份水性聚烯烃附着力增强树脂、2份水性增粘树脂、24.2份去离子水、水性助剂：0.2份润湿流平剂Surfynol104E、0.3份消泡剂DOWCORNING65、0.3份PH调节剂氨水；。
其中所选用的水性聚氨酯乳液为脂肪族水性聚氨酯分散体，固含量：40%，pH值7.5，最低热活化温度50℃，粘度（25℃）600mPas；。
其中所选用的水性丙烯酸乳液，为热固性丙烯酸乳液，固含量:40%,分子量：100000g/mol，Tg:90℃，pH=8.5；。
其中所选用的水性聚酯树脂水溶液，树脂优选为：分子量12000g/mol，Tg：50℃，酸值：5mgKOH/g，羟值：9mgKOH/g；。
其中所选用的水性增粘树脂为松香乳液，粘度(25℃)为1200mPas，固含量：45%，PH值为6.5；。
制备方法：。
同实施例1。
实施例4。
一种转印水基热熔胶粘剂及其制备方法，特别涉及一种用于电化铝的水基热熔胶粘剂（烫印背胶）及其制备方法，该方法包括以下原料及配比以及制备方法：。
原料及配比(重量份)：。
23份水性聚氨酯乳液、5份水性丙烯酸乳液、30份醋酸乙烯和丁烯酸共聚物水溶液、
20份水性聚酯树脂水溶液、3份阴离子聚胺酯聚醇树脂水基分散体、5份水性聚烯烃附着力增强树脂、3份水性增粘树脂、10.5份去离子水、水性助剂：0.15份润湿流平剂Surfynol104E、0.15份消泡剂DOWCORNING65、0.2份PH调节剂氨水；。
其中所选用的水性聚氨酯乳液为脂肪族水性聚氨酯分散体，固含量：45%，pH值8，最低热活化温度52℃，粘度（25℃）900mPas；。
其中所选用的水性丙烯酸乳液，为热固性丙烯酸乳液，固含量:45%,分子量：150000/mol，Tg:95℃，pH=8；。
其中所选用的水性聚酯树脂水溶液，树脂优选为：分子量13000g/mol，Tg：55℃，酸值：6mgKOH/g，羟值：10mgKOH/g；。
其中所选用的水性增粘树脂为松香乳液，粘度(25℃)为5000mPas，固含量：50%，PH=7；。
制备方法：。
同实施例1。
实施例5。
一种转印水基热熔胶粘剂及其制备方法，特别涉及一种用于电化铝的水基热熔胶粘剂（烫印背胶）及其制备方法，该方法包括以下原料及配比以及制备方法：。
原料及配比(重量份)：。
28份水性聚氨酯乳液、15份水性丙烯酸乳液、25份醋酸乙烯和丁烯酸共聚物水溶液、
8份水性聚酯树脂水溶液、6份阴离子聚胺酯聚醇树脂水基分散体、3份水性聚烯烃附着力增强树脂、4份水性增粘树脂、9.8份去离子水、水性助剂：0.4份润湿流平剂Surfynol104E、0.4份消泡剂DOWCORNING65、0.4份PH调节剂氨水；。
其中所选用的水性聚氨酯乳液为脂肪族水性聚氨酯分散体，固含量：50%，pH值8.5，最低热活化温度53℃，粘度（25℃）1000mPas；。
其中所选用的水性丙烯酸乳液，为热固性丙烯酸乳液，固含量:48%,分子量：180000g/mol，Tg:100℃，pH=8.5；。
其中所选用的水性聚酯树脂水溶液，树脂优选为：分子量14000g/mol，Tg：60℃，酸值：6mgKOH/g，羟值：13mgKOH/g；。
其中所选用的水性增粘树脂为松香乳液，粘度(25℃)为10000mPas，固含量：55%，PH=7.5；。
制备方法：。
同实施例1。
实施例6。
一种转印水基热熔胶粘剂及其制备方法，特别涉及一种用于电化铝的水基热熔胶粘剂（烫印背胶）及其制备方法，该方法包括以下原料及配比以及制备方法：。
30份水性聚氨酯乳液、30份水性丙烯酸乳液、10份醋酸乙烯和丁烯酸共聚物水溶液、
5份水性聚酯树脂水溶液、7份阴离子聚胺酯聚醇树脂水基分散体、1份水性聚烯烃附着力增强树脂、3份水性增粘树脂、13.25份去离子水、水性助剂：0.25份润湿流平剂Surfynol104E、0.25份消泡剂DOWCORNING65、0.25份PH调节剂氨水；。
其中所选用的水性聚氨酯乳液为脂肪族水性聚氨酯分散体，固含量：55%，pH值9，最低热活化温度55℃，粘度（25℃）1500mPas；。
其中所选用的水性丙烯酸乳液，为热固性丙烯酸乳液，固含量:50%,分子量：200000g/mol，Tg:110℃，pH=8；。
其中所选用的水性聚酯树脂水溶液，树脂：分子量15000g/mol，Tg：70℃，酸值：6mgKOH/g，羟值：15mgKOH/g；。
其中所选用的水性增粘树脂为松香乳液，粘度(25℃)为20000mPas，固含量：60%，PH=8.5；。
以上实施例测试结果如表1和表2所示。
烫印测试参数：温度:可烫温度；压力:0.4～1mpa；时间:0.5～2秒；烫金版:铜版；上胶量：1.0～1.5g/m2（干基）；烫印基材：表1中是UV油墨纸。表2中如所列基材。
表1：实施例烫印效果一览表：。
表2：实施例在各种基材上的烫印效果一览表：。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (10)

1.一种转印水基热熔胶粘剂及其制备方法，特别涉及一种用于电化铝的水基热熔胶粘剂（烫印背胶）及其制备方法，其特征在于，所使用的溶剂为去离子水，不添加有机溶剂和成膜助剂，其由按重量份数计的如下组分组成：
水性聚氨酯乳液：20～30,
水性丙烯酸乳液：0～30,
醋酸乙烯和丁烯酸共聚物水溶液：10～30,
水性聚酯树脂水溶液：5～20,
阴离子聚胺酯聚醇树脂水基分散体：3～15,
水性聚烯烃附着力增强树脂：1～5,
水性增粘树脂：2～5,
去离子水：10～30,
水性助剂：润湿流平剂：0～1，消泡剂：0～1，PH调节剂：0～1。
2.根据权利要求1所述的一种转印水基热熔胶粘剂及其制备方法，作为优选方案，所述的水性聚氨酯乳液为脂肪族水性聚氨酯分散体，固含量：25～55%，pH值6.0～9.0，最低热活化温度45～55℃，粘度（25℃）40～1500mPas。
3.根据权利要求1所述的一种转印水基热熔胶粘剂及其制备方法，作为优选方案，所述的水性丙烯酸乳液，为热固性丙烯酸乳液，固含量:30～50%,分子量：80000～200000g/mol，Tg:80～110℃，pH=8.5±0.5。
4.根据权利要求1所述的一种转印水基热熔胶粘剂及其制备方法，作为优选方案，所述的醋酸乙烯和丁烯酸共聚物水溶液，以纯水为溶剂，固含量:20%，树脂酸值为：35.0～45.0mgKOH/g，典型分子量：36000g/mol。
5.根据权利要求1所述的一种转印水基热熔胶粘剂及其制备方法，作为优选方案，所述的水性聚酯树脂水溶液，树脂：分子量10000～15000g/mol，玻璃化温度40～70℃，酸值3～6mgKOH/g，羟基5～15mgKOH/g。
6.根据权利要求1所述的一种转印水基热熔胶粘剂及其制备方法，作为优选方案，所述的阴离子聚胺酯聚醇树脂水基分散体，以纯水为溶剂，固含量：33%，粘度(23℃)为400mPas，PH值为9。
7.根据权利要求1所述的一种转印水基热熔胶粘剂及其制备方法，作为优选方案，所述的水性聚烯烃附着力增强树脂，为不含氯、不含烷基酚聚氧乙烯醚类化合物（APEO）的热塑性聚烯烃树脂，固含量：24%，pH=8,中和剂为胺，Tg<0℃。
8.根据权利要求1所述的一种转印水基热熔胶粘剂及其制备方法，作为优选方案，所述的水性增粘树脂为松香乳液，粘度(25℃)为300～20000mpas，固含量：30～60%，PH值5.0～8.5。
9.根据权利要求1所述的一种转印水基热熔胶粘剂及其制备方法，作为优选方案，润湿流平剂为炔二醇非离子表面活性剂，优选美国气体化学的Surfynol104E；消泡剂：水性有机硅类消泡剂，优选道康宁的DOWCORNING65；PH调节剂：优选氨水。
10.根据权利要求1所述的一种转印水基热熔胶粘剂及其制备方法，其制备方法，包括如下步骤：
1）在1号反应釜，开启搅拌器，搅拌速度80转/分钟，加入去离子水，加入氨水；然后加入固体醋酸乙烯和丁烯酸共聚物树脂，加热到45～98℃，直到固体物质全部反应溶解，制成固含量为20%的醋酸乙烯和丁烯酸共聚物水溶液，用容器装好密封备用；
2)在2号反应釜，开启搅拌器，搅拌速度80转/分钟，依次加入去离子水，水性聚氨酯乳液，水性丙烯酸乳液，水性聚酯树脂水溶液，阴离子聚胺酯聚醇树脂水基分散体，水性聚烯烃附着力增强树脂，水性增粘树脂，充分搅拌1小时；
3)在上述2号反应釜中，在搅拌速度80转/分钟下，依次加入：润湿流平剂，消泡剂，搅拌30分钟；
4)在上述2号反应釜中，搅拌速度80转/分钟，将上述1号反应釜中制造的醋酸乙烯和丁烯酸共聚物水溶液，加入2号反应釜中，搅拌30分钟；
5)使用PH调节剂，调整上述2号反应釜产品的PH值，为7.5-8.5范围内；
6)检测其它各项指标合格后，出料包装。
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