TWI669354B - Water-based paint for synthetic paper - Google Patents

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Abstract

本發明之一種用於合成紙之水性塗料，具有優良印刷性、耐水性，其組成包含吸墨球乳液、水性樹脂、無機吸墨材與架橋劑，其中水性樹脂作為模材之連續相，使吸墨材固定，並增加塗層與合成紙之密著；無機吸墨材為可吸墨之填充劑；架橋劑具有二個或以上之反應官能基，可與特殊單體反應。本發明塗層之物理特性具耐水性、耐擦傷、耐溶劑、塗層堅牢度佳，且具有優良的印刷性，可取代市售之合成紙用水性塗料。

Description

一種用於合成紙之水性塗料
本發明涉及塗料領域，特別是用於合成紙之水性塗料。
傳統印刷基材為木漿製紙，但其防水性差、易刮破，使用受限。因此，日本王子油化公司以聚烯烴合成紙取代木漿製紙，以聚丙烯之雙軸延伸薄膜為中間基材層，於其表面貼或塗佈含有無機鹽微細粉末之聚丙烯單軸延伸薄膜作為紙面層構成合成紙(日本特公昭46-40794號、日本特開昭56-141339號及日本特開昭56-118437號)。上述專利案製得的合成紙，雖具有防水、抗撕裂等優點，然而在印刷的過程吸墨性不甚理想，其因係塑膠表面無法吸附油墨，因此無法作為印刷介質。
為提高合成紙的凹版印刷性，日本特開昭50-10624號、特開昭50-161478號等案在其紙面上塗佈劑量在0.005~0.1g/m2之內的丙烯酸系共聚体或聚乙烯亞胺等之水溶液作為吸墨材；然而在印刷的過程中，油墨乾燥速度不甚理想，未能廣泛作為適用於書寫用、印刷用文化用紙。
本公司發明專利I487822，於聚丙烯合成紙之雙軸延伸製程中，利用碳酸鈣填充劑不規則構造，使其拉伸出具微細孔隙之合成紙基材，再以由壓克力樹脂8~20重量%，碳酸鈣20~60重量%，白土0.1~5重量%，二氧化鈦0.1~2重量%，水30~90%及抗靜電劑0~2%組成之紙面層處理劑，用凹版塗佈輪對塗佈素材膜片施以厚度10μm以下塗佈之紙面層塗料。所製得的合成 紙，因其紙面微細空孔量及空孔串聯程度與天然紙類產品極為接近，在4色印刷之油墨能完全乾燥的時間為10分鐘，而避免反印之印刷印墨外層乾燥時間為1分鐘以內使印刷作業完全與天然紙張相當。惟上之發明，其紙面易吸水導致塗層澎潤，對貼後容易互相沾黏，不易撕開造成印刷面被破壞。
塗層澎潤的主因為水性壓克力樹脂具有親水基團，其功能為穩定壓克力樹脂分散於水中，然而親水基卻導致降低樹脂耐水性，造成合成紙面耐水性差，且經酒精擦拭易掉粉等缺陷。因此合成紙需要一種兼顧耐水性、塗層堅牢度與油墨吸收特性的水性塗料。
在CN102848768A號專利中提到，在表面處理劑中添加氮丙啶交聯劑，雖可提升塗膜完整性，合成紙於印刷時不起粉，印刷牢固效果更好；惟其發明之合成紙，印刷後色彩飽和度較差，主因為壓克力樹脂吸墨性差，且不易滲透。因此，本發明之目的為開發印刷性與耐水性兼顧之合成紙用水性塗料。
本發明為一種水性塗料組合物，塗料中利用特殊吸墨球與無機吸墨材，改善合成紙印刷之吸墨速度與色彩飽和度，並搭配特定之水性壓克力與架橋劑，解決目前合成紙泡水易沾黏，不耐酒精、泡水後易擦傷、易掉粉等缺陷。塗佈之合成紙可用於凸版、凹版、網版印刷。基於全部組合物的總重量為100wt%，水性塗料組合物包含：(1)2~7wt%吸墨球乳液；(2)26~70wt%水性壓克力乳液；(3)26~70wt%無機吸墨材料； (4)0.5~3wt%水性交聯劑；所述之吸墨球乳液製程包括：(A)以甲基丙烯酸與甲基丙烯酸甲酯(MMA)比例1：2，加入丙烯酸丁酯(BA)，丙烯酸丁酯重量為甲基丙烯酸甲酯重量之6~8倍，然後加入陰離子乳化劑十二烷基硫酸鈉，乳化劑用量小於丙烯酸酯系單体重量之0.5%，進行乳化聚合反應，控制攪拌速度、滴加速度及時間，達到所希望之顆粒大小；(B)取(A)之乳液與甲基丙烯酸(MAA)單體及丙烯酸酯系單体，丙烯酸酯系單體為(A)乳液之1~5倍，丙烯酸酯系單體為前項乳液之1~4倍，並搭配上述配單體總量之0.1~2莫爾%乙二醇二甲基丙烯酸酯，進行乳化聚合；(C)取(B)之乳液與苯乙烯(SM)單體，進行乳化聚合，再加入氨水，形成粒徑均一之吸墨球乳液，其中(B)之乳液佔總固體含量重之8~9.8%。
上述之甲基丙烯酸甲酯及丙烯酸丁酯亦可選用丙烯酸酯系單体，包括丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸乙基己基酯單體之一種以上。
吸墨球乳液為壓克力微球，其粒徑以500~1100nm為佳，在(A)反應過程中的攪拌速度及乳化劑用量對粒徑有很大影響，加料方式控制滴加速度及時間，可達到所希望大小之粒徑。
所述之水性壓克力乳液，以下列主要單體乳化聚合而成：(全部反應單體的總重量為100wt%)(a)45~70wt %低Tg之丙烯酸酯類；(b)0.1~10wt %疏水性之含烷基之(甲基)丙烯酸酯；(c)10~45wt %疏水性含苯乙烯基之單體； (d)1~20wt %含羧基之(甲基)丙烯酸單體。
在本發明的塗料組合物中，因選用低Tg之丙烯酸酯類單体，使塗佈於合成紙上的塗膜具有優越的密著性。
另外，因含有疏水性含苯乙烯基之單體，利用高分子與水分子極性之差異，使塗佈於合成紙上的塗膜具有優異的泡水耐刮性。
另外，因含有羧基之(甲基)丙烯酸單體，分子鏈帶負電荷，可與無機粒子吸墨材(CaCO3)之正電荷結合，使無機粒子分散且穩固在樹脂塗膜中，使塗膜具有優異之耐刮性，不易掉粉。且因其羧基與架橋劑作用下，高分子形成網狀結構，改善合成紙泡水對貼後沾黏的缺陷。
各類單體選用如下：
(a)低Tg之丙烯酸酯類
塗膜的密著性主要來自低Tg單体的貢獻，合成紙之PP基材製造時，經由拉伸創造出微小空洞，降低合成紙比重。同時，水性塗料也可藉由此結構增加密著度(類似投錨原理)。因此，當樹脂之Tg越低，分子鏈段更容易遷移至孔洞中，達到投錨效果，進而增加塗膜之密著度。
低Tg單體包含：丙烯酸乙酯、丙烯酸正丙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸異丁酯、丙烯酸異辛酯所組成的群體的其中一種單獨使用或一種以上混合並用，其作用主要調整乳液樹脂結構，提供適當之玻璃轉移溫度(Tg)，促進塗膜與基材密著性。
(b)疏水性之含烷基之(甲基)丙烯酸酯
樹脂之親疏水特性可藉由親水性單體與疏水性單體之比例來調整，當樹脂越疏水，塗膜吸水率越低。如此，可避免水滲入塗膜中，造成 膜面瓦解。
含烷基之(甲基)丙烯酸酯可選用(甲基)丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸乙酯(EA)、(甲基)丙烯酸丙酯(PA)、丙烯酸正丁酯(BA)、(甲基)丙烯酸異丁酯(IBA)、(甲基)丙烯酸戊酯、(甲基)丙烯酸己酯、(甲基)丙烯酸庚酯、(甲基)丙烯酸辛酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯(2-HEA)、(甲基)丙烯酸正辛酯(OA)、(甲基)丙烯酸異辛酯(IOA)、(甲基)丙烯酸壬酯(NA)、(甲基)丙烯酸癸酯、(甲基)丙烯酸月桂酯(LA)、(甲基)丙烯酸十八酯、(甲基)丙烯酸甲氧基乙酯(MOEA)、正丁基-丙烯酸甲酯(n-BMA)、丙烯酸2-乙基己酯(2-EHA)及(甲基)丙烯酸乙氧基甲酯(EOMAA)等組成的群體之其中一種或兩種以上掺混使用。
(c)疏水性含苯乙烯基之單體
含苯乙烯基之單體可增加塗膜之內聚力與疏水性，可選自苯乙烯(SM)、甲基苯乙烯(MSM)、乙烯基甲苯等組成的群體之其中一種或兩種以上掺混使用。
(d)含羧基之(甲基)丙烯酸單體
塗佈液中含有比重高之無機吸墨材，使得塗液容易沉澱；且無機物與樹脂之相容性差，樹脂與無機吸墨材之間形成孔隙，進而降低樹脂與無機顆粒間之結合力。利用無機吸墨材(如碳酸鈣)之表面正電荷，與羧基之負電荷作用下，可增加樹脂與無機粒子的結合力。
另外，因水性樹脂具有親水性單體，泡水後樹脂塗膜易吸水澎潤，結構變鬆散造，對貼時兩塗佈面之高分子鏈段易互相纏繞造成沾黏。若利用分子設計，在高分子鏈上預留可架橋之羧基，經架橋後固定分子鏈 段，避免分子鏈互相纏繞造成沾黏。
含羧基之(甲基)丙烯酸可選用，如丙烯酸(AA)、甲基丙烯酸(MAA)、順丁烯二酸(MA)、反丁烯二酸(FA)、衣康酸(IA)、丁烯酸(BA)及馬來酸酐(MAH)等組成的群體之其中一種或兩種以上掺混使用。
乳化劑
乳化劑的選擇是乳化聚合最重要的一環，它將會影響到(1)聚合物分子量；(2)乳膠的顆粒大小；(3)塗膜的物性；及(4)乳液的安定性。本發明所使用的乳化劑加入時機分兩階段，第一階段起始乳化劑用量為總反應單體的1~2.3wt%，第二階段將總反應單體的1.0~2.5wt%乳化劑加入全部反應單體，製成預乳液，如此分兩階段加入乳化劑可促使乳化聚合更均勻，加速反應。
陰離子乳化劑：
反應型如愛迪科(ADEKA)的SR-10，三洋化成(SANYO CHEMICAL)的PC-10，中日合成(SINO-JAPAN CHEMICAL)的MS-2N，晉一化工(CHIN YEE CHEMICAL)的NOIGEN RN-20、RN-30、RN-50，旭懋化工(BIG SUN CHEMICAL)的SDBS95，清泰(CHINGTIDE)的Maxmul-6112，花王(KAO)的LATEMUL PS、LATEMUL ASK，及非反應型的聚益化學(JIUH-YI CHEMICAL)公司的NP6SF、SDS等。
非離子乳化劑：
反應型如清泰(CHINGTIDE)的5010，及非反應型中日合成(SINO-JAPAN CHEIMCAL)公司的E-950等。
水性樹脂合成之起始劑
乳化聚合所使用的起始劑大都為水溶性的，如H2O2、過硫酸鈉(Sodium Persulfate，Na2S2O8)，過硫酸銨(Ammomium Persulfate，(NH4)2S2O8)，過硫酸鉀(Potassium Persulfate，K2S2O8)、偶氮二異丁腈(Azobisisobutyronitrile，AIBN)等。所使用的還原劑有sodium bissulfite NaHSO3，sodium metabissulfite Na2S2O5，sodium hydrosulfite Na2S2O4-等。
水性塗料組合物
本發明之水性塗料組合物可做為合成紙之表面塗層，其組成為：(1)2~7wt%吸墨球乳液；(2)26~70wt%水性壓克力乳液；(3)26~70wt%無機吸墨材料；(4)0.5~3wt%水性交聯劑；
吸墨球乳液
吸墨球具有空心腔體，為本發明重點之一。印刷墨水藉由毛細管現象流至吸墨球之腔體，使色彩濃度提高，進而顯現高飽和色彩。吸墨球之平均直徑0.5~1.1μm為佳。
無機吸墨材料
由於碳酸鈣顆粒具多孔隙與高表面積等特性，除添加於塗料中可提高遮蔽性外，還可增加吸收墨水速度。
吸墨材料為本發明重點之一，利用碳酸鈣結合吸墨球乳液與水性壓克力乳液，可達到快速吸墨與高色彩飽和度的效果。碳酸鈣(CaCO3)之粒徑大小為1.2~5μm，藉由碳酸鈣具多孔隙與高表面積，提高吸收墨水速度。
另外，藉由吸墨球乳液具有腔體，墨水由塗層表面沿碳酸鈣間的孔隙導流至至吸墨球之腔體，提高單點之色彩濃度，因此提高印刷之色彩飽和度。吸墨球之平均直徑為0.5~1.1μm。為使本發明之吸墨材達到最佳填充比率，可藉由大粒徑之碳酸鈣(直徑1.2~5μm)與小粒徑之吸墨球乳液(0.5~1.1μm)進行混合，取得最佳堆積結構，以實現本發明的塗料組成物因達到最佳填充率而具有最佳色彩飽和度。
水性交聯劑
本發明所使用之水性交聯劑具有二個或二個以上之反應性官能基，包括水性異氰酸酯系化合物(isocyanate)、水性環氧系化合物(epoxy)及氮丙啶(aziridine)系化合物，可與反應型單體架橋，如羧酸基、或羧酸基單體，其中以氮丙啶系化合物為最理想交聯劑，可選自DSM公司出品CX-100(含有三個氮丙啶官能基)。
塗料之製備
本發明之水性塗料製作方式為：將水與架橋劑混合均勻後，加入水性壓克力乳液並同時攪拌，再加入吸墨球與無機吸墨材混合均勻，之後使用200目濾網過濾。
塗佈厚度約為5微米，實驗室以線棒進行塗佈，再以95度烘箱乾燥，之後成品再進行塗層密著性、對貼沾黏性、耐酒精性、耐擦等物性測試。
本發明與同類產品相比，具有顯著特點。塗層的密著性、耐沾黏性、耐溶劑性、耐擦傷性有較大程度的提高。
由於壓克力單體中含有甲基丙烯酸甲酯與丙烯酸丁酯，具有氫 鍵，增加高分子間作用力，大幅提升塗層堅牢度，並加強與無機吸墨材的黏結力。
由於塗料中含有反應型架橋劑，成膜後形成高分子網狀結構，大幅提高塗層的耐水性與耐酒精性，消除泡水沾黏與易擦傷等問題。
由於塗料中含有吸墨乳液及吸墨材，提升吸附油墨性能，提高印刷品質。
【實施例】
以下實施例詳細指述本發明的製備，但本發明不受實施例限制。
【預製吸墨球乳液】
首先合成吸墨球乳液，如下步驟：取20克甲基丙烯酸(MAA)、40克甲基丙烯酸甲酯(MMA)、280克丙烯酸丁酯(BA)，倒入含60克去離子水、1.5克十二烷基苯磺酸鈉之瓶內，並高速攪拌成混合液(I)。將2000克去離子水及60.4克前述之混合液(I)加入反應釜內，攪拌並加熱至78℃。另取60克去離子水溶解5克過硫酸銨起始劑，倒入反應釜開始反應。半小時後，將剩餘之混合液(I)以1.5小時滴加完成，並持續反應4小時。最後，製得pH=2.3，平均粒徑170nm，固體含量13.5%之乳液A。
將175克乳液A及1700克去離子水加入反應釜內，攪拌並加熱至80℃。另取490克甲基丙烯酸、210克甲基丙烯酸甲酯、7克乙二醇二甲基丙烯酸酯與3100克去離子水，並高速攪拌成混合液(II)，並以3小時速度滴加入反應釜，同時另取70克去離子水溶解8.4克過硫酸銨起始劑以3.5小時速度滴加入反應釜，混合液(II)滴加完成後，維持80℃續反應2小時。製得pH=2.3，平均粒徑324nm，固體含量12.5%之乳液B。
將1350克乳液B及2200克去離子水加入反應釜內，攪拌並加熱至80℃。另取1000克苯乙烯、24克乙二醇二甲基丙烯酸酯及3克十二烷基硫酸鈉，並高速攪拌成混合液(III)，並以3小時速度滴加入反應釜，同時另取300克去離子水溶解10克過硫酸銨起始劑以3.5小時速度滴加入反應釜，混合液(II)滴加完成後，維持80℃續反應1小時。之後升溫至90℃，加入150克9.3%氨水，降溫至86℃，恆溫2小時候，降至室溫，過濾除去凝結物，製得pH=9.5，平均粒徑856nm，固體含量24.4%之吸墨球乳液。
【預製水性壓克力乳液】如表1所示
製造例1：
將乳化劑SDS0.7克加入裝有110克去離子水的反應釜，持續攪拌並升溫至攝氏75℃。另取30克去離子水、56克丙烯酸丁酯(BA)、5克甲基丙烯酸甲酯(MMA)、36克苯乙烯(ST)、5克丙烯酸(AA)、4克乳化劑SDS，並高速攪拌成混合液(IV)。取前述混合液(IV)10克加入反應釜，維持75℃攪拌。同時取10克去離子水溶解0.4克偶氮二異丁腈(AIBN)起始劑加入反應釜開始反應。10分鐘後，開始滴加剩餘之混合液(IV)，滴加時間為4小時。滴加結束後，持續反應2小時。反應結束後，經200目濾網過濾得到水性壓克力乳液1。
製造例2：
反應流程如實施例1所示，惟單體改為：丙烯酸丁酯56克、甲基丙烯酸甲酯5克、苯乙烯36克、甲基丙烯酸(MAA)5克。反應結束後，經200目濾網過濾得到水性壓克力乳液2。
製造例3：
反應流程如製造例1所示，惟單體改為：丙烯酸丁酯46克、甲基丙烯酸甲酯10克、苯乙烯46克、丙烯酸(AA)1克。反應結束後，經200目濾網過濾得到水性壓克力乳液3。
製造例4：
反應流程如製造例1所示，惟單體改為：丙烯酸丁酯72克、甲基丙烯酸甲酯0.15克、苯乙烯10.2克、丙烯酸(AA)20克。反應結束後，經200目濾網過濾得到水性壓克力乳液4。
【評估方法】
密著性測試方法為：以四維膠帶貼在塗佈面上，再以2公斤滾筒壓合，隨後由一端快速撕起，觀察塗佈層是否破損。
耐沾黏性測試方法為：將塗佈之合成紙浸泡於純水12小時，將塗佈面對貼後，樣品放置攝氏35度循環烘箱乾燥。完全乾燥後，觀察對貼面是否會沾黏。以○表示不沾黏，×表示會沾黏。
耐酒精性測試方法為：以棉花棒沾20~95%濃度之酒精擦拭合成紙之塗佈面10次，觀察塗佈層是否有破損或起粉，並記錄無破損下最高酒精濃度。
耐溶劑性測試方法為：以棉花棒沾丙酮或去漬油擦拭合成紙之塗佈面10次，觀察塗佈層是否有破損或起粉，並記錄是否破損。
耐刮性(耐擦傷性)測試方法為：將塗佈之合成紙浸泡於純水1小時，再以500克砝碼重壓之砂紙擦拭塗佈面，反覆10次，觀察塗佈層是否有破損或起粉。
印刷色濃度之評估方法
以符合印刷色濃度量測標準DIN 16536之色濃度計TECHKON R410e量測印刷色濃度，濃度愈高，印刷性愈佳。
實施例1：
如表2所示，將4克吸墨球乳液、40克水性壓克力乳液1與70克碳酸鈣混合，再加入0.68克架橋劑CX-100(含有三個氮丙啶官能基)，攪拌均勻後，經200目濾網過濾得到PP紙塗料1。並以塗佈棒塗佈於PP合成紙上，攝氏95度下烘烤15秒，其乾燥後厚度為5μm，以四維膠帶測試塗層密著度，結果不脫落。將樣品泡水，以500克下壓砂紙測試耐刮性，結果不起粉。再將樣品對貼後乾燥，測試沾黏性，結果不沾黏。
實施例2：
如表2所示，將4克吸墨球乳液、40克水性壓克力乳液2與70克碳酸鈣混合，再加入0.68克架橋劑CX-100(含有三個氮丙啶官能基)，攪拌均勻後，經200目濾網過濾得到PP紙塗料2。並以塗佈棒塗佈於PP合成紙上，攝氏95度下烘烤15秒，其乾燥後厚度為5μm，以四維膠帶測試塗層密著度，結果不脫落。將樣品泡水，以500克下壓砂紙測試耐刮性，結果不起粉。再將樣品對貼後乾燥，測試沾黏性，結果不沾黏。
實施例3：
如表2所示，將5克吸墨球乳液、40克水性壓克力乳液1與70克碳酸鈣混合，再加入0.3克架橋劑CX-100(含有三個氮丙啶官能基)，攪拌均勻後，經200目濾網過濾得到PP紙塗料3。並以塗佈棒塗佈於PP合成紙上，攝氏95度下烘烤15秒，其乾燥後厚度為5μm，以四維膠帶測試塗層密著度，結果不脫落。將樣品泡水，以500克下壓砂紙測試耐刮性， 結果不起粉。再將樣品對貼後乾燥，測試沾黏性，結果不沾黏。
實施例4：
如表2所示，將2克吸墨球乳液、70克水性壓克力乳液3與26克碳酸鈣混合，再加入2.0克架橋劑CX-100(含有三個氮丙啶官能基)，攪拌均勻後，經200目濾網過濾得到PP紙塗料4。並以塗佈棒塗佈於PP合成紙上，攝氏95度下烘烤15秒，其乾燥後厚度為5μm，以四維膠帶測試塗層密著度，結果不脫落。將樣品泡水，以500克下壓砂紙測試耐刮性，結果不起粉。再將樣品對貼後乾燥，測試沾黏性，結果不沾黏。
實施例5：
如表2所示，將3.5克吸墨球乳液、26克水性壓克力乳液4與70克碳酸鈣混合，再加入0.5克架橋劑CX-100(含有三個氮丙啶官能基)，攪拌均勻後，經200目濾網過濾得到PP紙塗料5。並以塗佈棒塗佈於PP合成紙上，攝氏95度下烘烤15秒，其乾燥後厚度為5μm，以四維膠帶測試塗層密著度，結果不脫落。將樣品泡水，以500克下壓砂紙測試耐刮性，結果不起粉。再將樣品對貼後乾燥，測試沾黏性，結果不沾黏。
比較例1：
如表2所示，將40克水性壓克力乳液1與70克碳酸鈣及14克壓克力中空球混合，攪拌均勻後，經200目濾網過濾得到PP紙塗料6，並以塗佈棒塗佈於PP合成紙上，攝氏95度下烘烤15秒，其乾燥後厚度為5μm，以四維膠帶測試塗層密著度，結果不脫落。將樣品泡水，以500克下壓 砂紙測試耐刮性，結果不起粉。再將樣品對貼後乾燥，測試沾黏性，結果有沾黏。
比較例2：
如表2所示，將40克水性壓克力乳液2與70克碳酸鈣及14克壓克力中空球混合，攪拌均勻後，經200目濾網過濾得到PP紙塗料7。並以塗佈棒塗佈於PP合成紙上，攝氏95度下烘烤15秒，其乾燥後厚度為5μm，以四維膠帶測試塗層密著度，結果不脫落。將樣品泡水，以500克下壓砂紙測試耐刮性，結果不起粉。再將樣品對貼後乾燥，測試沾黏性，結果有沾黏。
比較例3：
如表2所示，將40克水性壓克力乳液1與70克碳酸鈣及14克壓克力中空球混合，再加入安鋒實業公司之架橋劑SV-02(含有三個碳二亞胺官能基)0.68克，攪拌均勻後，經200目濾網過濾得到PP紙塗料8。並以塗佈棒塗佈於PP合成紙上，攝氏95度下烘烤15秒，其乾燥後厚度為5μm，以四維膠帶測試塗層密著度，結果不脫落。將樣品泡水，以500克下壓砂紙測試耐刮性，結果不起粉。再將樣品對貼後乾燥，測試沾黏性，結果會沾黏。
比較例4：
如表2所示，將40克水性壓克力乳液1與70克碳酸鈣及14克壓克力中空球混合，再加入三井架橋劑WD-726(含有三個異氰酸酯官能基)0.68克，攪拌均勻後，經200目濾網過濾得到PP紙塗料9。並以塗佈棒塗佈於PP合成紙上，攝氏95度下烘烤15秒，其乾燥後厚度為5μm，以四 維膠帶測試塗層密著度，結果不脫落。將樣品泡水，以500克下壓砂紙測試耐刮性，結果不起粉。再將樣品對貼後乾燥，測試沾黏性，結果會沾黏。
結論：
1.本發明之水性壓克力因具有羧酸官能基，增加吸墨材的黏結力，並加強分子間作用力，大幅提升塗層堅牢度。
2.另實施例1及2在塗料中添加架橋劑，成膜後形成高分子網狀結構，大幅提高塗層的耐水性與耐酒精性，解決對貼沾黏與塗層易擦傷等問題，但含三個碳二亞胺官能基及含有三個異氰酸酯官能基之架橋劑則對沾黏性無明顯改善。
3.本發明選用碳酸鈣、吸墨球乳液及壓克力乳液為塗料，再以大小粒徑之最佳排列組合，印刷後可提高印刷色濃度(高色彩飽和度)之合成紙塗料，且具印刷乾燥性佳與色彩堅牢度好。
4.與同類產品相比，本發明同時具有顯著耐水性與優良印刷性。塗層的密著性、耐沾黏性、耐擦傷性更有大程度的提高。

Claims (8)

  1. 一種用於合成紙之水性塗料，基於全部組合物的總重量為100wt%，包含：(1)2~7wt%吸墨球乳液；(2)26~70wt%水性壓克力乳液；(3)26~70wt%無機吸墨材料；(4)0.5~3wt%水性交聯劑；其中，所述成分(2)水性壓克力乳液，由下列主要單體乳化聚合而成：(全部反應單體的總重量為100wt%)(a)45~70wt%低Tg之丙烯酸酯類；(b)0.1~10wt%疏水性之含烷基之(甲基)丙烯酸酯；(c)10~45wt%疏水性之含苯乙烯基之單體；(d)1~20wt%含羧基之特殊單體；其中，所述成分(1)吸墨球乳液之製程包括：(A)以甲基丙烯酸與甲基丙烯酸甲酯(MMA)比例1：2，加入丙烯酸丁酯(BA)，丙烯酸丁酯重量為甲基丙烯酸甲酯重量之6~8倍，然後加入陰離子乳化劑十二烷基硫酸鈉，乳化劑用量小於丙烯酸酯系單体重量之0.5%，進行乳化聚合反應以形成乳液A，控制攪拌速度、滴加速度及時間，達到所希望之顆粒大小；(B)取步驟(A)得到的所述乳液A與甲基丙烯酸(MAA)單體及丙烯酸酯系單体，並搭配上述配單體總量之0.1~2莫爾%乙二醇二甲基丙烯酸酯，進行乳化聚合以形成乳液B，丙烯酸酯系單體為所述乳液A之1~5倍，丙烯酸酯系單體為所述乳液A之1~4倍；(C)取步驟(B)得到的所述乳液B與苯乙烯單體，進行乳化聚合，再加入氨水，形成粒徑均一之吸墨球乳液，其中所述乳液B佔總固體含量重之8~9.8%。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之一種用於合成紙之水性塗料，其中(1)，所述之吸墨球乳液，為壓克力微球，直徑為0.5~1.1μm。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之一種用於合成紙之水性塗料，其中(3)，所述之無機吸墨材，選自碳酸鈣微粒或二氧化矽，直徑為1.2~5μm。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之一種用於合成紙之水性塗料，其中(4)，所述之水性交聯劑，分子具有二個或以上之反應官能基，且可與羧酸基反應，選自氮丙啶(aziridine)系之水性架橋劑。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之一種用於合成紙之水性塗料，其中(a)，所述低Tg之丙烯酸酯類包含丙烯酸乙酯、丙烯酸正丙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸異丁酯、丙烯酸異辛酯所組成的群體的其中一種單獨使用或一種以上混合並用。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之一種用於合成紙之水性塗料，其中(b)，所述疏水性之含烷基之(甲基)丙烯酸酯可選自(甲基)丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸乙酯(EA)、(甲基)丙烯酸丙酯(PA)、丙烯酸正丁酯(BA)、(甲基)丙烯酸異丁酯(IBA)、(甲基)丙烯酸戊酯、(甲基)丙烯酸己酯、(甲基)丙烯酸庚酯、(甲基)丙烯酸辛酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯(2-HEA)、(甲基)丙烯酸正辛酯(OA)、(甲基)丙烯酸異辛酯(IOA)、(甲基)丙烯酸壬酯(NA)、(甲基)丙烯酸癸酯、(甲基)丙烯酸月桂酯(LA)等其中一種單獨使用或一種以上混合並用。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之一種用於合成紙之水性塗料，其中(c)，所述疏水性含苯乙烯基之單體可選自苯乙烯(SM)、甲基苯乙烯(MSM)、乙烯基甲苯等其中一種單獨使用或一種以上混合並用。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之一種用於合成紙之水性塗料，其中(d)，所述含羧基之特殊單體可選自丙烯酸(AA)、甲基丙烯酸(MAA)、順丁烯二酸(MA)、反丁烯二酸(FA)、衣康酸(IA)、丁烯酸(BA)及馬來酸酐(MAH)等組成的群體之其中一種或兩種以上混合使用。
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