CN109439262B - 一种pvc带胶膜用胶水及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于水性胶水领域，特别涉及一种PVC带胶膜用胶水及其制备方法，胶水按质量百分比组成为：水性聚氨酯分散体：60～70，水性微凝胶聚氨酯：30～40，水性消泡剂：0.1～0.5，水性无泡基材润湿剂：0.1～0.5，水性纳米二氧化硅：1～5，PH值调节剂：0.1～0.5。将PVC带胶膜胶水水性化，大幅降低VOC排放，减少其危害。采用高温自交联水性高分子树脂，大幅提高胶膜的耐热性和耐高温高湿性能，采用能形成微凝胶突起的水性胶，克服PVC带胶膜在垛码期间的粘连性，同时对各色UV胶印油墨形成稳定的不剥墨的粘着性。采用精密微凹涂布，精确控制胶层厚度，避免由于胶层厚度不均导致的剥离强度的波动。

Description

一种PVC带胶膜用胶水及其制备方法
技术领域
本发明属于水性胶水领域，特别涉及一种PVC带胶膜用胶水及其制备方法。
背景技术
随着PVC带胶膜在层压制卡或层压制板行业的使用越来越多，用于PVC带胶膜的溶剂型胶水也随之增加，其向大气中排放的VOC对环境的影响也逐渐增大。为了减少在涂布过程中产生杂质点等涂布缺陷，PVC带胶膜的涂布需要在无尘车间进行，所以在生产过程中的溶剂挥发完全靠排风系统排除。在一个相对密闭的空间产生大量的有机溶剂，会对车间工人的身体健康带来不良影响，对火灾的防范也带来很大的压力。为减少有机溶剂的排放，很多工厂投入很大资金建回收系统，不但建设费用高，运行成本也很高。此外，PVC带胶膜在出口到国外的运输过程中，夏天温度高的时候在集装箱中容易产生粘连，导致客户无法正常使用。
现有技术中，对PVC带胶膜的胶水进行水性化已有一定的研究，但与油性胶水相比水性胶水还存在耐高温高湿和剥离强度较差的技术问题。
发明内容
为了解决现有技术中溶剂型胶水排放的VOC对环境的影响，回收处理困难，运输过程中容易产生粘连，以及现有水性胶水耐高温高湿和剥离强度较差的技术问题。
本发明采用高温自交联水性高分子树脂(水性聚氨酯分散体)大幅提高胶膜的干燥速度，及胶水的耐高温高湿性能。采用水性微凝胶聚氨酯树脂形成突起，使得胶水在层压时容易排除空气，层压后不易形成气泡，从而克服了PVC 带胶膜在运输过程中的粘连性，同时水性微凝胶聚氨酯树脂在胶层中形成海岛结构，层压结束后可以降低胶层的收缩应力，从而带来稳定的不剥墨的剥离强度。采用精密微凹涂布，精确控制胶层厚度，避免由于胶层厚度不均导致的剥离强度的波动。
由于PVC带胶膜的维卡温度低，所以应该设计对PVC低温烘干附着力好的水性胶，且带胶膜的涂布烘干时间很短，所以水性胶应设计为能很快干燥，收卷。涂布的时候要求水性胶水为无泡或低泡，粘度稳定性好，否则会影响PVC 带胶膜的表面质量。此外，水性胶水的再溶性也很重要，否则容易堵塞网纹辊，通过调节胶水体系的PH值，使其再溶性得到提高。烘道温度也不能太高，否则会导致带胶膜的变形。
本发明带胶膜用胶水按质量百分比的组成如下：
Figure BDA0001844958440000021
上述所有组分之和等于100％。
其中，水性聚氨酯分散体为脂肪族水性自交联型聚氨酯树脂，优选为水性聚氨酯分散体BAYER U54；BAYER U54是活化温度为60-70℃的聚氨酯，可以在较低温度和PVC基材产生良好的附着力。
水性微凝胶聚氨酯为主链聚碳酸酯改性聚酯型聚氨酯，优选为斯塔尔Relca PD-805；Relca PD-805的抗粘连性优异。
水性消泡剂优选为BYK024；
水性无泡基材润湿剂优选为TEGO500，TEGO500是非硅离子有机表面活性剂，不会影响粘结强度；
水性纳米二氧化硅优选为德国赢创水性纳米二氧化硅，能够增强胶层的内聚力和用于体系的增稠。
PH值调节剂优选为BASF DMEA，该材料对水性胶的活化期没有负面影响。
本发明所用的水性聚氨酯分散体和水性微凝胶聚氨酯树脂固含量40～50％，不含任何表面活性剂，表干快，耐候好，对PVC附着力好。由于在涂布烘干过程中为防止PVC变形，烘道温度不能过高，这就要求用于带胶膜胶水的水性聚氨酯分散体和其它类型水性微凝胶聚氨酯树脂必须要干的快，否则容易粘辊。
水性胶水的制备工艺过程如下：
先加入水性聚氨酯分散体和水性微凝胶聚氨酯，再加入水性消泡剂，水性无泡基材润湿剂，水性纳米二氧化硅，用PH值调节剂调节PH值7～8，过滤除去杂质颗粒和泡沫。
水性胶水的使用方法如下：
涂布前加入占水性聚氨酯分散体和水性微凝胶聚氨酯树脂总质量1～3％的水性异氰酸酯固化剂，用水稀释到涂布粘度17秒左右(涂4杯)，使用精密微凹涂布线进行涂布，控制胶层干膜厚度不低于3μ，烘道温度60-70℃，烘干时间 60秒。
有益效果：本发明通过对溶剂型PVC带胶膜胶水的水性化，大幅降低了VOC 的排放，减少对车间操作人员的危害，降低对环境的影响。通过采用高温自交联水性高分子树脂，大幅提高胶膜的耐热性和耐高温高湿性能，采用能形成微凝胶突起的水性胶，克服PVC带胶膜在垛码期间的粘连性，同时对各色UV胶印油墨形成稳定的不剥墨的粘着性。采用精密微凹涂布，精确控制胶层厚度，避免由于胶层厚度不均导致的剥离强度的波动。
本发明所用的水性聚氨酯分散体，水性微凝胶聚氨酯树脂和水性纳米二氧化硅相互产生协同效应，水性聚氨酯分散体主要提供较强的粘结性，水性微凝胶聚氨酯树脂和水性纳米二氧化硅起到补强和降低层压后胶层内应力的作用，使用过程中，加入固化剂进一步提高耐高温高湿和耐化学性。
具体实施方式
实施例1
Figure BDA0001844958440000041
上述所有组分之和等于100％。
制备及使用工艺过程：
先加入水性聚氨酯分散体和水性微凝胶聚氨酯，再加入水性消泡剂，水性无泡基材润湿剂，水性纳米二氧化硅，用PH值调节剂调节PH值7～8，过滤除去杂质颗粒和泡沫，得到水性胶水。涂布前加入占水性聚氨酯分散体和水性微凝胶聚氨酯树脂总质量1％的水性异氰酸酯固化剂，用水稀释到涂布粘度17秒左右(涂4杯)，即可使用。
干燥工艺：将水性带胶膜胶水用精密微凹涂布生产线涂布在PVC膜上，网纹辊目数选用120目，经过温度70℃的烘道中烘干，时间60秒，下线后60℃烘房再熟化24小时，然后冷却至室温进行性能测试。
实施例2
Figure BDA0001844958440000051
上述所有组分之和等于100％。
使用时再加入占水性聚氨酯分散体和水性微凝胶聚氨酯总质量1％的水性异氰酸酯固化剂。
使用方法及干燥工艺同实施例1。
实施例3
Figure BDA0001844958440000052
上述所有组分之和等于100％。
使用时再加入占水性聚氨酯分散体和水性微凝胶聚氨酯总质量1％的水性异氰酸酯固化剂。
使用方法及干燥工艺同实施例1。
实施例4
Figure BDA0001844958440000061
上述所有组分之和等于100％。
使用方法及干燥工艺同实施例1。
实施例5
Figure BDA0001844958440000062
上述所有组分之和等于100％。
使用工艺过程：
先加入水性聚氨酯分散体和水性微凝胶聚氨酯，再加入水性消泡剂，水性无泡基材润湿剂，水性纳米二氧化硅，用PH值调节剂调节PH值7～8，过滤除去杂质颗粒和泡沫，得到水性胶水。涂布前加入占水性聚氨酯分散体和水性微凝胶聚氨酯树脂总质量3％的水性异氰酸酯固化剂，用水稀释到涂布粘度17秒左右(涂4杯)，即可使用。
使用方法及干燥工艺同实施例1。
对比实施例1
Figure BDA0001844958440000071
上述所有组分之和等于100％。
使用工艺过程：
先加入水性聚氨酯分散体，再加入水性消泡剂，水性无泡基材润湿剂，水性纳米二氧化硅，用PH值调节剂调节PH值7～8，过滤除去杂质颗粒和泡沫，得到水性胶水。涂布前加入占水性聚氨酯分散体质量分数1％的水性异氰酸酯固化剂，用水稀释到涂布粘度17秒左右(涂4杯)，即可使用。
干燥工艺：将水性带胶膜胶水用精密微凹涂布生产线涂布在PVC膜上，网纹辊目数选用120目，经过温度70℃的烘道中烘干，时间60秒，下线后60℃烘房再熟化24小时，然后冷却至室温进行性能测试。
对比实施例2
Figure BDA0001844958440000072
上述所有组分之和等于100％。
工艺过程：
先加入水性聚氨酯分散体和水性微凝胶聚氨酯，再加入水性消泡剂，水性无泡基材润湿剂，水性纳米二氧化硅，用PH值调节剂调节PH值7～8，过滤除去杂质颗粒和泡沫。涂布前加入上述水性聚氨酯分散体和水性微凝胶聚氨酯树脂质量分数1％的水性异氰酸酯固化剂，用水稀释到涂布粘度17秒左右(涂4杯)，即得水性带胶膜胶水。
干燥工艺：将水性带胶膜胶水用精密微凹涂布生产线涂布在PVC膜上，网纹辊目数选用120目，经过温度70℃的烘道中烘干，时间60秒，下线后60℃烘房再熟化24小时，然后冷却至室温进行性能测试。
对比实施例3
Figure BDA0001844958440000081
上述所有组分之和等于100％。
使用工艺过程：
先加入水性聚氨酯分散体和水性微凝胶聚氨酯，再加入水性消泡剂，水性无泡基材润湿剂，水性纳米二氧化硅，用PH值调节剂调节PH值7～8，过滤除去杂质颗粒和泡沫，得到水性胶水。涂布前加入占水性聚氨酯分散体和水性微凝胶聚氨酯树脂总质量5％的水性异氰酸酯固化剂，用水稀释到涂布粘度17秒左右(涂4杯)，即可使用。
干燥工艺：将水性带胶膜胶水用精密微凹涂布生产线涂布在PVC膜上，网纹辊目数选用120目，经过温度70℃的烘道中烘干，时间60秒，下线后60℃烘房再熟化24小时，然后冷却至室温进行性能测试。
对比实施例4
Figure BDA0001844958440000091
上述所有组分之和等于100％。
制备工艺同实施例1。
干燥工艺：将水性带胶膜胶水用精密微凹涂布生产线涂布在PVC膜上，网纹辊目数选用160目，经过温度70℃的烘道中烘干，时间60秒，下线后60℃烘房再熟化24小时，然后冷却至室温进行性能测试。
对比实施例5
Figure BDA0001844958440000092
上述所有组分之和等于100％。
制备工艺同实施例1。
干燥工艺：将水性带胶膜胶水用精密微凹涂布生产线涂布在PVC膜上，网纹辊目数选用120目，经过温度80℃的烘道中烘干，时间60秒，下线后60℃烘房再熟化24小时，然后冷却至室温进行性能测试。
对以上实施例和对比例中制备的PVC带胶膜进行性能测试，具体测试方法如下：
附着力：用百格刀在产品表面以1mm间隔上下左右划出百格，静止90±30秒，用810胶带测试，施压3次，以90度方向瞬间拉起，表面脱漆≤5％。
层压剥离强度：用PVC带胶膜与UV胶印好的PVC印刷料进行层压，热压温度 130-150℃，压力≥8MPa,时间25min冷压温度≤25℃，压力≥8MPa时间15min,用剥离强度测试仪测试剥离强度。
层压后变形性：用千分尺测试层压前后的变形量。
抗粘连性：将10cm×10cm规格的带胶膜100张按顺序(带胶面朝向一致) 堆叠，堆垛荷重10Kg/10cm2，温度60℃连续放置6天后，确认其粘连状态。
耐高温高湿后的剥离强度：把层压好的产品放入高温高湿箱中75℃/95％的湿度120小时后取出，室温静置24小时后用剥离强度测试仪测试剥离强度。
带胶膜的雾度：目视观测是否带胶膜面是否清澈透明。
性能测试结果如表1所示。
表1
Figure BDA0001844958440000111
从以上各实施例和对比实施例的测试结果可以看出，对比实施例1由于没有加入水性微凝胶聚氨酯，导致有剥墨现象，剥离强度下降。对比实施例2的剥离强度虽然较好，但由于水性聚氨酯的结晶性较高，导致带胶膜胶层的雾度增加，影响层压后产品的清澈度。对比实施例3加入了过多的交联剂，提高了层压时胶层的热活化温度，导致剥离强度下降。对比实施例4采用160目网纹辊涂布，胶层厚度变薄后剥离强度也有所下降，对比实施例5虽然性能指标也较好，但下线后由于烘道温度较高PVC膜的热变形较大，影响后面的分卷切片工序。综合来看本发明各实施例制得的胶水的综合性能比较好，均符合PVC带胶膜的要求。所以在本发明权利要求书规定的胶水质量百分比范围内均可选用。

Claims (3)

1.一种PVC带胶膜用胶水，其特征在于：所述胶水按质量百分比组成如下：
水性聚氨酯分散体 60~70
水性微凝胶聚氨酯 30~40
水性消泡剂 0.1~0.5
水性无泡基材润湿剂 0.1~0.5
水性纳米二氧化硅 1~5
PH值调节剂DMEA 0.1~0.5；
上述所有组分之和等于100%；
所述水性聚氨酯分散体为水性聚氨酯分散体BAYER U54；
所述水性微凝胶聚氨酯为主链聚碳酸酯改性聚酯型聚氨酯；
所述PVC带胶膜用胶水的使用方法为：在所述的胶水中加入占水性聚氨酯分散体和水性微凝胶聚氨酯树脂总质量1~3%的异氰酸酯固化剂，用水稀释到涂布粘度为涂4杯，使用精密微凹涂布线进行涂布，控制胶层干膜厚度不低于3μ，烘道温度60-70℃，烘干时间60秒。
2.如权利要求1所述的PVC带胶膜用胶水，其特征在于：所述水性聚氨酯分散体和水性微凝胶聚氨酯树脂固含量为40~50%。
3.一种如权利要求1所述的PVC带胶膜用胶水的制备方法，其特征在于：所述制备方法为：先加入水性聚氨酯分散体和水性微凝胶聚氨酯，再加入水性消泡剂，水性无泡基材润湿剂，水性纳米二氧化硅，用PH值调节剂调节PH值至7~8，过滤除去杂质颗粒和泡沫，得到PVC带胶膜用胶水。
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