CN113321981A - 一种哑光pp合成纸涂层用涂料、该涂料的制备及涂布方法 - Google Patents

一种哑光pp合成纸涂层用涂料、该涂料的制备及涂布方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种哑光PP合成纸涂层用涂料、该涂料的制备及涂布方法，包括以下重量配比的组分：填料40‑60份、树脂乳液40‑70份、防腐剂0‑0.1份、消泡剂0.05‑0.1份、分散剂0.4‑2份、润湿剂0.3‑1份、交联剂0‑3份和偶联剂0.5‑3份。该哑光PP合成纸涂层用涂料使用的偶联剂为硅烷偶联剂，可以在多种界面处形成化学键，提高树脂与填料、树脂与基膜之间的结合力，化学键的结合力远远强于分子间的作用力，使涂层附着力大大提高；无需预涂粘结层，减少工序并大大降低能耗；形成的涂层具有更好的耐水、耐溶剂、抗掉粉性能，且不影响印刷和碳带清晰度；可直接涂布于电晕过的PP薄膜涂布的涂料，无需涂布粘结层。

Description

一种哑光PP合成纸涂层用涂料、该涂料的制备及涂布方法
技术领域
本发明涉及一种哑光PP合成纸涂层用涂料、该涂料的制备及涂布方法。
背景技术
合成纸是一种新型的纸品，以PP、PET、PVC等热塑性薄膜为基础，涂 布各种功能涂层而成，与天然纤维素类的普通纸张相比，具有拉伸强度高、 抗撕裂、不透光、耐水、耐候、环保无污染等优势。合成纸品可以100％回收， 制造过程几乎没有任何污染物排出，因此应用空间不断扩大。目前的合成纸 主要应用于包装、广告、高级图书、墙纸等领域，其中最大的是广告喷绘占 比40％以上。
合成纸由两个主要部分构成，一是基膜，包括了上述的种类的塑料薄膜， 二是功能涂层。合成纸的制造即是在薄膜上使用辊涂的方式涂布功能涂料， 干燥后获得功能涂层。合成纸基膜提供机械性能和支撑，特定功能多由功能 涂层提供，比如印刷精美、平整、哑光、防滑、抗粘等。其中较为重要的是 印刷特性，要求涂层附着力好，油墨吸收性好。涂料的主要成分是无机填料、 树脂乳液以及少量各类助剂，填料多使用碳酸钙、高岭土、钛白粉等粉体实 现不透明和哑光，乳液则常用丙烯酸类的乳液。这些填料乳液本身对油墨的 吸收性较好，但在基膜上的附着力仅能通过树脂乳液实现。在PET、PVC等 极性较强的薄膜表面上，大部分的乳液均能通过自身的极性结合良好，附着 力较强。PP薄膜是最常用的合成纸基材，为非极性材料，多数丙烯酸乳液对 其不具有附着性。PP薄膜制造商会在PP表面进行电晕处理，使原本非极性 的表面产生羟基和羧基等极性基团，这种表面可以提高丙烯酸乳液的附着力， 但往往还是不够。
传统的电晕处理过的PP基膜表面与用丙烯酸乳液为主树脂制备的涂料结 合力不足，需要在PP合成纸上涂涂料前预涂一层粘结层，以此增加涂料层的 粘附力，但此也增加了工序和能耗。
发明内容
本发明的目的在于提供一种哑光PP合成纸涂层用涂料、该涂料的制备及 涂布方法，在原有的涂料体系内添加硅烷偶联剂，制成新型涂料，此种涂料 无需进行粘结层(底涂层)涂布，可直接涂布于电晕过的PP薄膜上，减少了 工序和能耗；以解决上述背景技术中提出的电晕处理过的PP基膜表面与用丙 烯酸乳液为主树脂制备的涂料结合力不足，需要在PP合成纸上涂涂料前预涂 一层粘结层，以此增加涂料层的粘附力，但此也增加了工序和能耗的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种哑光PP合成纸涂层用 涂料、该涂料的制备及涂布方法，包括以下重量配比的组分：填料40-60份、 树脂乳液40-70份、防腐剂0-0.1份、消泡剂0.05-0.1份、分散剂0.4-2份、润 湿剂0.3-1份、交联剂0-3份和偶联剂0.5-3份。
优选的，所述在该涂料的制作过程中还需要加入适量的稀释用水，所述 稀释用水包括去离子水或自来水，该稀释用水的重量份数在60—260份。
优选的，所述填料包括以下重量配比的组分：碳酸钙粉体30-63份、硫酸 钡粉体0-10份、水洗高岭土粉体0-40份、钛白粉2-10份和二氧化硅粉体0-5 份，所述碳酸钙粉体包括重质碳酸钙粉体与轻质碳酸钙粉体。
优选的，所述树脂乳液包括丙烯酸类树脂乳液、聚氨酯乳液其中的一种 或两种的组合。
优选的，所述丙烯酸类树脂乳液包括苯丙乳液、纯丙乳液、丁苯乳液、 醋丙乳液其中的一种或多种组合的混合乳液，所述丙烯酸类树脂乳液为苯丙 乳液、纯丙乳液和丁苯乳液的混合乳液时，其上三者的重量份数配比为70— 90苯丙乳液：10—20纯丙乳液：10—20丁苯乳液。
优选的，所述聚氨酯乳液由多异氰酸酯、二元或三元醇、含羧基的二元 或三元醇聚合而成。
优选的，所述多异氰酸酯包括但不限于HDI、XDI、IPDI，所述二元醇或 三元醇包括聚乙二醇、聚丙二醇、聚己二酸乙二醇酯二醇、1,3,5-三戊醇、新 戊二醇、聚己二酸新戊二醇酯其中的一种，所述含羧基的二元或三元醇包括 但不限于二羟甲基丙酸，其中一种重量配比为IPDI：聚己二酸新戊二醇酯： 二羟甲基丙酸＝8:4:1。
优选的，所述防腐剂包括但不限于噻唑啉类水性涂料防腐剂；所述消泡 剂包括但不限于聚硅氧烷类或聚醚多元醇类消泡剂；所述分散剂包括但不限 于聚丙烯酸钠、焦磷酸钠；所述润湿剂包括炔二醇类、聚醚硅氧烷类其中的 一种或两种的组合；所述交联剂包括聚氮丙啶、聚碳化二亚胺、聚异氰酸酯、 N-烷氧基甲基丙烯酰胺类、双丙酮丙烯酰胺类其中的一种或多种的组合；所 述偶联剂为具有以下结构的硅烷类偶联剂：通式为R-SiX3，其中R可以含有 一个或多个环氧基团、碳碳双键、氨基基团、酰胺基、异氰酸酯基团的链段， X可以是氯原子、溴原子、甲氧基、乙氧基、正丙氧基、甲氧基乙氧基等易 水解基团。
一种哑光PP合成纸涂层用涂料的制备及涂布方法，包括A和B两种制 备及涂布方法；
其中，A制备及涂布方法，包括以下步骤：
步骤(A1)、配料；准备44重量份的重质碳酸钙粉体、2重量份的硫酸 钡粉体、2.5重量份的钛白粉、1重量份的分散剂和0.5重量份的润湿剂；
步骤(A2)、搅拌混匀；另外准备200重量份的稀释用水，然后在搅拌 的状态下往200重量份的稀释用水中逐步加入步骤(A1)称量好的原料并持 续搅拌使各种分成能够混合均匀；
步骤(A3)、随后加入48重量份的树脂乳液继续搅拌均匀；
步骤(A4)、最后缓慢加入1.4重量份的偶联剂和0.05重量份的消泡剂， 并搅拌直至全体混合均匀，设定搅拌强度不低于500RPM；
步骤(A5)、对经过上述步骤(A1)-(A4)制备好的涂料进行过滤；
步骤(A6)、按照设定好的涂布量在PP基膜上定量涂布涂料；
步骤(A7)、利用风箱对涂布好涂料的PP基膜进行干燥以在其表面形成 涂层；
步骤(A8)、收卷整理；
其中，B制备及涂布方法，包括以下步骤：
步骤(B1)、准备100重量份稀释用水与44重量份的树脂乳液搅拌均匀，
步骤(B2)、然后加入14重量份的重质碳酸钙粉体、20重量份的轻质 碳酸钙粉体、12重量份的水洗高岭土、5重量份的钛白粉、1.5重量份的二氧 化硅、1.4重量份的分散剂和0.5重量份的润湿剂并搅拌至混合均匀；
步骤(B3)、最后缓慢加入1.2重量份的偶联剂和0.4重量份的交联剂再 次搅拌混合均匀，设定搅拌强度不低于700RPM；
步骤(B4)、对经过上述步骤(B1)-(B3)制备好的涂料进行过滤；
步骤(B5)、按照设定好的涂布量在PP基膜上定量涂布涂料；
步骤(B6)、利用风箱对涂布好涂料的PP基膜进行干燥以在其表面形成 涂层；
步骤(B7)、收卷整理。
优选的，所述步骤(A5)与步骤(B4)中过滤所用的过滤器均选用300 目过滤器，步骤(A6)与步骤(B5)中涂布量均在3-15g/m2，步骤(A7)与 步骤(B6)中风箱设定温度均为70-110℃，所述PP基膜为经过电晕处理的 PP薄膜。
与现有技术相比，本发明的优点与好处：
本发明使用的偶联剂为硅烷偶联剂，可以在多种界面处形成化学键，提 高树脂与填料、树脂与基膜之间的结合力，化学键的结合力远远强于分子间 的作用力，使涂层附着力大大提高；无需预涂粘结层(底涂)，减少工序并 大大降低能耗；形成的涂层具有更好的耐水、耐溶剂、抗掉粉性能，且不影 响印刷和碳带清晰度。可直接涂布于电晕过的PP薄膜涂布的涂料，无需涂布 粘结层。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种技术方案：一种哑光PP合成纸涂层用涂料，包括以下重 量配比的组分：填料40-60份、树脂乳液40-70份、防腐剂0-0.1份、消泡 剂0.05-0.1份、分散剂0.4-2份、润湿剂0.3-1份、交联剂0-3份和偶联剂 0.5-3份。
进一步的，在该涂料的制作过程中还需要加入适量的稀释用水，所述稀 释用水包括去离子水或自来水，该稀释用水的重量份数在60—260份
进一步的，填料包括以下重量配比的组分：碳酸钙粉体30-63份、硫酸 钡粉体0-10份、水洗高岭土粉体0-40份、钛白粉2-10份和二氧化硅粉体0-5 份，所述碳酸钙粉体包括重质碳酸钙粉体与轻质碳酸钙粉体。
进一步的，树脂乳液包括丙烯酸类树脂乳液、聚氨酯乳液其中的一种或 两种的组合。
进一步的，丙烯酸类树脂乳液包括苯丙乳液、纯丙乳液、丁苯乳液、醋 丙乳液其中的一种或多种组合的混合乳液，所述丙烯酸类树脂乳液为苯丙乳 液、纯丙乳液和丁苯乳液的混合乳液时，其上三者的重量份数配比为70—90 苯丙乳液：10—20纯丙乳液：10—20丁苯乳液，苯丙乳液最便宜，所以通常 都是用苯丙，纯丙耐候性更好，丁苯韧性好，醋丙硬度高且便宜，以上都是 根据需要进行调整的，只用一种也可以的。
进一步的，聚氨酯乳液由多异氰酸酯、二元或三元醇、含羧基的二元或 三元醇聚合而成，聚氨酯在整个配方中起增强粘性、增强油墨亲和性、减少 涂布横纹的作用。
进一步的，多异氰酸酯包括但不限于HDI、XDI、IPDI，所述二元醇或三 元醇包括聚乙二醇、聚丙二醇、聚己二酸乙二醇酯二醇、1,3,5-三戊醇、新 戊二醇、聚己二酸新戊二醇酯其中的一种，所述含羧基的二元或三元醇包括 但不限于二羟甲基丙酸，芳香族异氰酸酯也可以用，但是由于芳香族异氰酸 酯具有强烈的黄变，故一般不使用芳香族，业内合成聚氨酯都是保证异氰酸 酯基团：醇羟基团大约1:1的，只要原料固定，配比就是固定的，配比跟着 原料种类走，比较好的是聚酯多元醇和IPDI合成的，常用的配比重量比为 IPDI：聚己二酸新戊二醇酯：二羟甲基丙酸＝8:4:1，综合性能是比较好的， 聚己二酸新戊二醇酯属于这种聚合物缩略叫法，都是羟基结尾的聚合物，属 于聚酯多元醇。
进一步的，防腐剂包括但不限于噻唑啉类水性涂料防腐剂，是业内常用 类型，水溶性好、防腐效果好、抗菌范围广、涂层不发花；所述消泡剂包括 但不限于聚硅氧烷类或聚醚多元醇类消泡剂；所述分散剂包括但不限于聚丙 烯酸钠、焦磷酸钠；所述润湿剂包括炔二醇类、聚醚硅氧烷类其中的一种或 两种的组合；业内常用聚醚硅氧烷便宜但是易出现鱼目异常，聚醚多元醇较 贵，效果也差一些，但涂层不会出问题，业内常用聚醚硅氧烷便宜，炔二醇 效果更好，所述交联剂包括聚氮丙啶、聚碳化二亚胺、聚异氰酸酯、N-烷氧 基甲基丙烯酰胺类、双丙酮丙烯酰胺类其中的一种或多种的组合，可有效提 高交联度、抗水性、抗溶剂性、抗反粘性；所述偶联剂为具有以下结构的硅 烷类偶联剂：通式为R-SiX3，其中R可以含有一个或多个环氧基团、碳碳双 键、氨基基团、酰胺基、异氰酸酯基团的链段，X可以是氯原子、溴原子、甲 氧基、乙氧基、正丙氧基、甲氧基乙氧基等易水解基团。当偶联剂加入水性 涂料中，在加热或室温下水解，X被H取代；生成的硅羟基具有高活性，能够 与羟基、羧基、氨基在室温或加热条件下发生反应，形成化学键，R基团则可 以与羧基、羟基、氨基等具有活泼H的基团反应，形成化学键；与之反应的 羧基和羟基可以是树脂上的，可以是填料上的，也可以是电晕后的PP膜上的； 这样整个偶联剂分子起到了架桥和交联的作用，涂层附着程度明显提高可以 在多种界面处形成化学键，提高树脂与填料、树脂与基膜之间的结合力，化 学键的结合力远远强于分子间的作用力，使涂层附着力大大提高；无需预涂 粘结层(底涂)，减少工序并大大降低能耗；形成的涂层具有更好的耐水、 耐溶剂、抗掉粉性能，且不影响印刷和碳带清晰度；可直接涂布于电晕过的 PP薄膜涂布的涂料，无需涂布粘结层；本发明中所涉及的粘结层通常为低Tg 的丙烯酸树脂、丁苯胶乳或松香树脂单一或混合乳液。
一种哑光PP合成纸涂层用涂料的制备及涂布方法，包括A和B两种制备 及涂布方法：
其中，A制备及涂布方法，包括以下步骤：
步骤(A1)、配料；准备44重量份的重质碳酸钙粉体、2重量份的硫酸 钡粉体、2.5重量份的钛白粉、1重量份的分散剂和0.5重量份的润湿剂；
步骤(A2)、搅拌混匀；另外准备200重量份的稀释用水，然后在搅拌 的状态下往200重量份的稀释用水中逐步加入步骤(A1)称量好的原料并持 续搅拌使各种分成能够混合均匀；
步骤(A3)、随后加入48重量份的树脂乳液继续搅拌均匀；
步骤(A4)、最后缓慢加入1.4重量份的偶联剂和0.05重量份的消泡剂， 并搅拌直至全体混合均匀，设定搅拌强度不低于500RPM；
步骤(A5)、对经过上述步骤(A1)-(A4)制备好的涂料进行过滤；
步骤(A6)、按照设定好的涂布量在PP基膜上定量涂布涂料；
步骤(A7)、利用风箱对涂布好涂料的PP基膜进行干燥以在其表面形成 涂层；
步骤(A8)、收卷整理；
其中，B制备及涂布方法，包括以下步骤：
步骤(B1)、准备100重量份稀释用水与44重量份的树脂乳液搅拌均匀，
步骤(B2)、然后加入14重量份的重质碳酸钙粉体、20重量份的轻质碳 酸钙粉体、12重量份的水洗高岭土、5重量份的钛白粉、1.5重量份的二氧化 硅、1.4重量份的分散剂和0.5重量份的润湿剂并搅拌至混合均匀；
步骤(B3)、最后缓慢加入1.2重量份的偶联剂和0.4重量份的交联剂 再次搅拌混合均匀，设定搅拌强度不低于700RPM；
步骤(B4)、对经过上述步骤(B1)-(B3)制备好的涂料进行过滤；
步骤(B5)、按照设定好的涂布量在PP基膜上定量涂布涂料；
步骤(B6)、利用风箱对涂布好涂料的PP基膜进行干燥以在其表面形成 涂层；
步骤(B7)、收卷整理。
进一步的，步骤(A5)与步骤(B4)中过滤所用的过滤器均选用300目 过滤器，步骤(A6)与步骤(B5)中涂布量均在3-15g/m2，步骤(A7)与步 骤(B6)中风箱设定温度均为70-110℃，所述PP基膜为经过电晕处理的PP 薄膜。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而 言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行 多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限 定。

Claims (10)

1.一种哑光PP合成纸涂层用涂料，其特征在于：包括以下重量配比的组分：填料40-60份、树脂乳液40-70份、防腐剂0-0.1份、消泡剂0.05-0.1份、分散剂0.4-2份、润湿剂0.3-1份、交联剂0-3份和偶联剂0.5-3份。
2.根据权利要求1所述的一种哑光PP合成纸涂层用涂料，其特征在于：在该涂料的制作过程中还需要加入适量的稀释用水，所述稀释用水包括去离子水或自来水，该稀释用水的重量份数在60—260份。
3.根据权利要求1所述的一种哑光PP合成纸涂层用涂料，其特征在于：所述填料包括以下重量配比的组分：碳酸钙粉体30-63份、硫酸钡粉体0-10份、水洗高岭土粉体0-40份、钛白粉2-10份和二氧化硅粉体0-5份，所述碳酸钙粉体包括重质碳酸钙粉体与轻质碳酸钙粉体。
4.根据权利要求1所述的一种哑光PP合成纸涂层用涂料，其特征在于：所述树脂乳液包括丙烯酸类树脂乳液、聚氨酯乳液其中的一种或两种的组合。
5.根据权利要求4所述的一种哑光PP合成纸涂层用涂料，其特征在于：所述丙烯酸类树脂乳液包括苯丙乳液、纯丙乳液、丁苯乳液、醋丙乳液其中的一种或多种组合的混合乳液，所述丙烯酸类树脂乳液为苯丙乳液、纯丙乳液和丁苯乳液的混合乳液时，其上三者的重量份数配比为70—90苯丙乳液：10—20纯丙乳液：10—20丁苯乳液。
6.根据权利要求4所述的一种哑光PP合成纸涂层用涂料，其特征在于：所述聚氨酯乳液由多异氰酸酯、二元或三元醇、含羧基的二元或三元醇聚合而成。
7.根据权利要求6所述的一种哑光PP合成纸涂层用涂料，其特征在于：所述多异氰酸酯包括HDI、XDI或IPDI其中的一种，所述二元醇或三元醇包括聚乙二醇、聚丙二醇、聚己二酸乙二醇酯二醇、1,3,5-三戊醇、新戊二醇、聚己二酸新戊二醇酯其中的一种，所述含羧基的二元或三元醇包括二羟甲基丙酸。
8.根据权利要求1所述的一种哑光PP合成纸涂层用涂料，其特征在于：所述防腐剂包括噻唑啉类水性涂料防腐剂；所述消泡剂包括聚硅氧烷类或聚醚多元醇类消泡剂；所述分散剂包括聚丙烯酸钠或焦磷酸钠其中的一种；所述润湿剂包括炔二醇类、聚醚硅氧烷类其中的一种或两种的组合；所述交联剂包括聚氮丙啶、聚碳化二亚胺、聚异氰酸酯、N-烷氧基甲基丙烯酰胺类、双丙酮丙烯酰胺类其中的一种或多种的组合；所述偶联剂为具有以下结构的硅烷类偶联剂：通式为R-SiX3，其中R可以含有一个或多个环氧基团、碳碳双键、氨基基团、酰胺基、异氰酸酯基团的链段，X可以是氯原子、溴原子、甲氧基、乙氧基、正丙氧基、甲氧基乙氧基等易水解基团。
9.基于权利要求1—8任一项所述的一种哑光PP合成纸涂层用涂料的制备及涂布方法，其特征在于：包括A和B两种制备及涂布方法：
其中，A制备及涂布方法，包括以下步骤：
步骤(A1)、配料；准备44重量份的重质碳酸钙粉体、2重量份的硫酸钡粉体、2.5重量份的钛白粉、1重量份的分散剂和0.5重量份的润湿剂；
步骤(A2)、搅拌混匀；另外准备200重量份的稀释用水，然后在搅拌的状态下往200重量份的稀释用水中逐步加入步骤(A1)称量好的原料并持续搅拌使各种分成能够混合均匀；
步骤(A3)、随后加入48重量份的树脂乳液继续搅拌均匀；
步骤(A4)、最后缓慢加入1.4重量份的偶联剂和0.05重量份的消泡剂，并搅拌直至全体混合均匀，设定搅拌强度不低于500RPM；
步骤(A5)、对经过上述步骤(A1)-(A4)制备好的涂料进行过滤；
步骤(A6)、按照设定好的涂布量在PP基膜上定量涂布涂料；
步骤(A7)、利用风箱对涂布好涂料的PP基膜进行干燥以在其表面形成涂层；
步骤(A8)、收卷整理；
其中，B制备及涂布方法，包括以下步骤：
步骤(B1)、准备100重量份稀释用水与44重量份的树脂乳液搅拌均匀，
步骤(B2)、然后加入14重量份的重质碳酸钙粉体、20重量份的轻质碳酸钙粉体、12重量份的水洗高岭土、5重量份的钛白粉、1.5重量份的二氧化硅、1.4重量份的分散剂和0.5重量份的润湿剂并搅拌至混合均匀；
步骤(B3)、最后缓慢加入1.2重量份的偶联剂和0.4重量份的交联剂再次搅拌混合均匀，设定搅拌强度不低于700RPM；
步骤(B4)、对经过上述步骤(B1)-(B3)制备好的涂料进行过滤；
步骤(B5)、按照设定好的涂布量在PP基膜上定量涂布涂料；
步骤(B6)、利用风箱对涂布好涂料的PP基膜进行干燥以在其表面形成涂层；
步骤(B7)、收卷整理。
10.根据权利要求9所述的一种哑光PP合成纸涂层用涂料的涂布方法，其特征在于：步骤(A5)与步骤(B4)中过滤所用的过滤器均选用300目过滤器，步骤(A6)与步骤(B5)中涂布量均在3-15g/m2，步骤(A7)与步骤(B6)中风箱设定温度均为70-110℃，所述PP基膜为经过电晕处理的PP薄膜。
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