CN1376747A - 纸基材激光全息图文成像涂料 - Google Patents

Abstract

纸基材激光全息成像涂料,根据纸基材及激光全息图文成像的特性,选用溶剂型的共聚单体物,经过合成形成一种共聚树脂涂料作为纸基材激光全息图文成像复制涂料,该溶剂型涂料又分为醇溶性全息涂料和水溶性全息涂料两大类别。其涂料成分都由主剂、助剂和溶剂等三个部分组成,主剂(成膜树脂)是涂料的成膜物质。以单体共聚合成树脂作为主剂,以水或醇类和醇醚类物质为溶剂,并加入适量助剂,经共聚反应和高速分散后过滤并形成水溶性或醇溶性全息涂料。

Description

纸基材激光全息图文成像涂料

本发明涉及一种激光全息图文成像及复制用涂料，特别是指用于印后纸基材上涂布用作承印全息图文涂层的涂料。

通常，作为激光全息图文成像复制是在具有热塑性的塑料膜或具有热塑性膜层的基材上进行的，然后再蒸镀金属层，并在金属层上印刷图案。而且全息成像与产品制造(印刷、成型)分别为两个独立过程，为了在印刷后显示出在纸塑铝复合制品上已获得的全息效果，需在金属层上采用透明油墨印刷(相当于金属印刷)，这不但要改变原有的印刷工艺，也大大提高了生产成本。而且由于这种成像方法是在塑料基材上进行的，所以仅限应用于塑料包装上，其应用范围很小，而实际应用得更多的是纸质包装制品。因而，在纸基材上进行激光全息图文成像已成了当今防伪技术的一个热门课题。特别是对于如何在印刷后的纸基材上进行激光全息图文复制更是一世界性的难题。由于纤维组织的原因，纸张表面本身并不能直接承印全息图文，而必须借助一层特殊的涂层；涂层的主要作用有两个：平整光洁纸张表面和承印全息图文。

涂层质量直接影响全息效果，涂料的选配是技术实施的关键技术之一。对涂层涂料的主要技术要求是：与纸张(油墨层)有足够的粘结牢度，优良的塑性变形特性(包括可变形和变形后的稳定性)，以及优良的理化性能和后加工适性。而至今尚未有一种适合于印后纸基材全息图文复制的涂料。因此极有待开发一种新的涂料。

现在，可供选择的涂料基本类型包括氧化聚合型涂料、溶剂聚合型涂料、热固化型涂料和光固化涂料等。上述各类涂料都有其自身的工艺优势：氧化聚合型涂料主要依靠空气中的氧发生聚合反应而干燥成膜，对干燥源要求不高，设备投资少；溶剂挥发型涂料依靠涂料中溶剂挥发干燥成膜，在涂布、干燥、成膜过程中具有较好的流平性，加工性能和适用范围宽；热固化型涂料依靠成膜树脂高分子结构中含有的活性官能基团和涂料中的催化剂遇热发生交联反应干燥成膜，固化快、生产效率高；光固化型涂料，通过涂料吸收辐射光能量后，涂料分子内部结构发生聚合反应干燥结膜，涂层的光泽度高，膜层的耐磨性、耐折性、耐热性能比较好。

本发明的目的是开发一种能适应于印后纸基材激光全息图文复制的纸基材激光全息成像涂料。该涂料既能平整光洁纸张表面，又能承印全息图文。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的，根据纸基材及激光全息图文成像的一些特性，选用溶剂型的共聚单体物，经过合成形成一种共聚树脂涂料作为纸基材激光全息图文成像复制涂料，该溶剂型涂料又分为醇溶性全息涂料和水溶性全息涂料两大类别。其涂料成分都由主剂、助剂和溶剂等三个部分组成，主剂(成膜树脂)是涂料的成膜物质，膜层的品质及理化性能，如光泽度、耐折性、后加工适性等均与主剂的选择有关。主剂可以以水性树脂为主剂，具有折光率高，能很好的承印全息图文，但涂膜较脆、抗水性较差。为此，又合成一种高固含量、较低黏度、柔韧性好、抗水性能十分优异水性乳液。将二者有机的结合起来、辅以助剂，制成一种高折光率、高光泽、耐磨、柔韧性、抗水性等综合性能优异，适应于纸张防伪、环保型全息涂料。主剂也可以以单体共聚合成树脂作为主剂，具有成膜性好、光泽度高、透明度高、耐磨、耐水、耐老化等一系列优良性能，而且适用性极强。

为改善涂料的理化性能及加工特性，还需加入一些助剂，例如：为改善主剂树脂的成膜性，增加膜层内聚强度而加入固化剂；为降低涂料的表面张力，提高其流平性而加入的表面活性剂；为便于涂布操作及涂料的合成而加入的消泡剂；为提高膜层弹性、增强耐水、耐折性能而加入的增塑剂等。各类助剂用量一般不超过总量的4-9％，尽管助剂的用量比例小，但是，涂料的各项性能受其影响很大。

溶剂的主要作用是，分散、溶解主剂和助剂。本涂料以溶剂的溶解性、挥发性等项指标有较高的要求。涂料的毒性、气味、干燥、流平性等一些理化性能同溶剂的选用直接有关。

可供选择的溶剂主要有：芳香类(如甲苯、二甲苯)；醇类(如乙醇、丁醇、异丙醇、甲醇)；酯类(如乙酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸丁酯等)。

芳香类溶剂蒸发热量比较低，挥发速度快，溶解性能高，涂布中机器干燥装置不需要过高的温度和过长的距离即可满足工艺要求，但是该类溶剂毒性较大，长期使用会影响操作人员的健康，并且给环境带来一定污染；

酯类溶剂溶解性能好，挥发速度快，成本低，但是气味比较大；

醇类溶剂在溶解性能、挥发速度上都不及芳香类和酯类，但是在无毒、无味、无污染方面则有很大优势。

本发明采用溶剂挥发型单体共聚物作为主剂，以水或醇类和醇醚类物质为溶剂，并加入适量助剂，经共聚反应和高速分散后过滤并形成水溶性或醇溶性全息涂料。

其中，水溶性全息涂料技术特征是：选择水性树脂为主剂，具有折光率高，能很好的承印全息图文，但涂膜较脆、抗水性较差。为此：又合成一种高固含量、较低黏度、柔韧性好、抗水性能十分优异水性乳液。将二者有机的结合起来、辅以助剂，制成一种高折光率、高光泽、耐磨、柔韧性、抗水性等综合性能优异，适应于纸张防伪、环保型全息涂料。

醇溶性全息涂料技术特征是：选择折光率和透明度较高的单体树脂为共聚单体，并将硬单体、软单体、反应型单体合理匹配，再加入引发剂和共溶剂。严格控制反应条件，尽可能使聚合过程保持恒定的温度、引发剂浓度、单体浓度、溶剂浓度、并充入惰性气体保护，制得的共聚物平均分子量为80000-96000左右无色透明共聚合成树脂。再加入混配树脂(调整其柔韧性)、助剂、溶剂制成一种高折光率、高光泽、耐磨、柔韧性等综合性能优异，适应于纸张、塑料、皮革基材防伪全息涂料。

水溶性涂料的具体配方如下：

主剂

共聚乳液    200～400g    聚乙烯醇    100～300g

溶剂

乙二醇乙醚  100～200g    丁醇        100～300g

水          400～800g

助剂

流平剂      15～30g      消泡剂      10～20g

醇溶性涂料的配方如下：

主剂

单体共聚树脂100～400g    聚氨酯树脂  30～120g

溶剂

乙二醇乙醚  10～40g     丁醇         100～250g

助剂

流平剂      4～20g      增塑剂       3～20g

蜡粉        3～20g      消泡剂       3～8g

全息涂料的制作工艺步骤是：

一、单体共聚物的配制

(1)共聚单体经过过滤加入到单体配制器中，混合均匀后放入到滴加器中待用。

(2)引发剂投入到引发剂溶解器中溶解，放置分层、分水(如原料含水)，计算准确投入量，过滤后放入滴加器中备用。

(3)在反应釜空釜时通入惰性气体，预先赶走釜内的空气，然后按配方投入溶剂。

(4)将反应釜内通入惰性气体，开动搅拌，打开蒸气阀门加热，并打开冷凝器冷却水，在70-80℃时开始滴加单体及引发剂溶液(按经验速度，但速度必须均匀)，2-4h内滴完，滴加过程中尽量保持温度恒定。待升温至100℃左右，关闭蒸气，待反应物自然升温到110℃。

(5)单体加热完后，保温2-3h左右至转化率及粘度达到规定的指标。

(6)将反应完的单体共聚物出釜，自然冷却即成为所需的单体共聚物。

二、涂料的制备

将上述合成的单体共聚物及其它混配树脂(聚乙烯醇或聚氨酯树脂)加入到涂料制备釜中，加入溶剂(水或醇类和醇醚类物质)、助剂，然后升温至50-70℃左右，搅拌约20-45分钟、过滤、包装。

根据本发明所开发的全息涂料，具有优良的全息图文复制特性。其特征是：

(1)涂层可作为全息图像的记忆层，并可满足工业化大量复制的要求；

(2)可代替纸张上光油、兼有保护印刷表面的功能，具有表面平整、光滑、抗水、耐磨、耐化学性等优异的综合性能。

经湖南省情报所国际联机检索的结果表明，与国际同类产品比较，得到如下结论：

(1)环保型水溶性全息涂料属于国际首创。

(2)醇溶型全息涂料虽有相近的专利报道，但与其他涂料相比，本涂料具有更为优良的工艺特性。

下面将结合实施例对本发明作进一步的解释。

实施例一

组成成分：

主剂：共聚乳液    400g    聚乙烯醇    300g

溶剂：乙二醇乙醚  100g    丁醇        300g

水                800g

助剂：流平剂      15g     消泡剂      20g

具体配制工艺如下：

1、共聚乳液配制

(1)将共聚单体经过过滤加入到单体配制器中，混合均匀后放入到滴加器中待用。

(2)引发剂投入到引发剂溶解器中溶解，放置分层、分水(如原料含水)，计算准确投入量，过滤后放入滴加器中备用。

(3))在反应釜空釜时通入惰性气体，预先赶走釜内的空气，然后按配方投入溶剂。

(4)将反应釜内通入惰性气体，开动搅拌，打开蒸气阀门加热，并打开冷凝器冷却水，在70-80℃时开始滴加单体及引发剂溶液(按经验速度，但速度必须均匀)，2-4h内滴完，滴加过程中尽量保持温度恒定。待升温至100℃左右，关闭蒸气，待反应物自然升温到110℃。

(5)单体加热完后，保温2-3h左右至转化率及粘度达到规定的指标。

(6)将反应完的单体共聚物出釜，自然冷却即成为所需的单体共聚乳液。

2、全息涂料配制

将上述合成的树脂及其它混配树脂加入到涂料制备釜中，加入溶剂(水)、助剂，然后升温至95℃左右，搅拌约45分钟、过滤、包装，即成为水溶性全息涂料，适应于作为纸张防伪、环保型全息涂料。

实施例二

组成成分：

主剂：单体共聚树脂  400g    聚氨酯树脂    120g

溶剂：乙二醇乙醚    40g     丁醇          250g

助剂：流平剂        4g      增塑剂        20g

蜡粉                20g     消泡剂        3g

其中单体共聚树脂是由硬单体树脂200、软单体树脂100、反应型单体树脂100经共聚反应构成。

具体配制工艺如下：

1、单体共聚树脂配制

(1)将单体树脂经过过滤加入到单体配制器中，混合均匀后放入到滴加器中待用。

(2)引发剂投入到引发剂溶解器中溶解，放置分层、分水(如原料含水)，计算准确投入量，过滤后放入滴加器中备用。

(3)在反应釜空釜时通入惰性气体，预先赶走釜内的空气，然后按配方投入溶剂。

(4)将反应釜内通入惰性气体，开动搅拌，打开蒸气阀门加热，并打开冷凝器冷却水，在80℃时开始滴加单体及引发剂溶液(按经验速度，但速度必须均匀)，4h内滴完，滴加过程中尽量保持温度恒定。待升温至100℃左右，关闭蒸气，待反应物自然升温到110℃。

(5)单体加热完后，保温2h左右至转化率及粘度达到规定的指标。

(6)将反应完的单体共聚物出釜，自然冷却即成为所需的单体共聚物。

2、全息涂料的制备

将上述合成的单体共聚物及其它混配树脂(聚乙烯醇或聚氨酯树脂)加入到涂料制备釜中，加入溶剂(水或醇类和醇醚类物质)、助剂，然后升温至50-70℃左右，搅拌约20-45分钟、过滤、包装。

Claims (4)

1、纸基材激光全息图文成像涂料，其特征在于：所述的涂料是采用溶剂挥发型单体共聚物作为主剂，以水或醇类和醇醚类物质为溶剂，并加入适量助剂，经共聚反应和高速分散后过滤形成的。

2、如权利要求1所述的纸基材激光全息图文成像涂料，其特征在于：所述的溶剂挥发型单体共聚物为共聚乳液，所述的主剂还包括聚乙烯醇，所述的溶剂为水和乙二醇乙醚及丁醇，所述的助剂为流平剂和消泡剂，所构成的涂料为水溶性涂料，其组成配方如下：

主剂

共聚乳液    200～400g    聚乙烯醇    100～300g

溶剂

乙二醇乙醚  100～200g    丁醇        100～300g

水          400～800g

助剂

流平剂      15～30g     消泡剂       10～20g

3、如权利要求1所述的纸基材激光全息图文成像涂料，其特征在于：所述的溶剂挥发型单体共聚物为单体共聚树脂，所述的主剂还包括聚氨酯树脂，所述的溶剂为乙二醇乙醚和丁醇，所述的助剂为流平剂、增塑剂、蜡粉、和消泡剂，所构成的涂料为醇溶性涂料，其组成配方如下：

主剂

单体共聚树脂  100～400g  聚氨酯树脂  30～120g

溶剂

乙二醇乙醚   10～40g   丁醇      100～250g

助剂

流平剂       4～20g    增塑剂    3～20g

蜡粉         3～20g    消泡剂    3～20g

4、如权利要求1或2或3所述的纸基材激光全息图文成像涂料的制

作工艺，其特征在于：所述涂料的具体配制工艺如下：单体共聚物的配制(A)共聚单体经过过滤加入到单体配制器中，混合均匀后放入到    滴加器中待用。(C)引发剂投入到引发剂溶解器中溶解，放置分层、分水(如原料含水)，计算准确投入量，过滤后放入滴加器中备用。(D)在反应釜空釜时通入惰性气体，预先赶走釜内的空气，然后按配方投入溶剂。(E)将反应釜内通入惰性气体，开动搅拌，打开蒸气阀门加热，并打开冷凝器冷却水，在70-80℃时开始滴加单体及引发剂溶液(按经验速度，但速度必须均匀)，2-4h内滴完，滴加过程中尽量保持温度恒定。待升温至100℃左右，关闭蒸气，待反应物自然升温到110℃。(F)单体加热完后，保温2-3h左右至转化率及粘度达到规定的指标。(G)将反应完的单体共聚物出釜，自然冷却即成为所需的单体共聚物。涂料的制备

将上述合成的单体共聚物及其它混配树脂(聚乙烯醇或聚氨酯树脂)加入到涂料制备釜中，加入溶剂(水或醇类和醇醚类物质)、助剂，然后升温至50-70℃左右，搅拌约20-45分钟、过滤、包装。