專利名稱：一種直接真空鍍鋁紙的電子束固化底涂層及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種真空鍍鋁紙的電子束固化底涂層及其制備方法，屬于涂料技術領域。
技術背景
真空鍍鋁紙由于其對水和空氣的良好阻隔性能以及其對金屬材料鋁的消耗極少和可降解、可回收利用等特性，已成為一種新型環(huán)保材料，廣泛應用于香煙、食品、醫(yī)藥等產(chǎn)品的包裝。
真空鍍鋁紙的生產(chǎn)工藝分為轉(zhuǎn)移鍍鋁法和直接鍍鋁法兩種，也就是人們常說的轉(zhuǎn)移紙和直鍍紙。轉(zhuǎn)移法生產(chǎn)過程中，需要以PET或BOPP薄膜為載體，首先在薄膜上涂覆一層涂料，再進行真空鍍鋁，之后與紙張復合，長時間固化后再將薄膜剝離，即將真空鍍鋁層轉(zhuǎn)移到紙上得到轉(zhuǎn)移紙。直鍍法是將在紙基材上涂布了涂層的材料通過真空鍍鋁工藝在其表面直接進行鍍鋁的方法。直接真空鍍鋁紙產(chǎn)品與傳統(tǒng)的復膜式或轉(zhuǎn)移式鍍鋁紙產(chǎn)品相比，前者既節(jié)約了原材料的消耗，又解決了環(huán)境污染，因此，已成為一種新型的環(huán)保型包裝材料，廣泛用于煙、酒及各種高檔紙包裝的精包裝。但傳統(tǒng)的溶劑型或水性涂料其本身存在許多固有的缺陷和不足，就其應用于直接真空鍍鋁膜(底涂料)而言，缺點如下1)基材的預涂層(底涂層)需要采用在烘箱內(nèi)進行熱干燥固化處理，固化時間長，因此熱效率低、能耗高，且生產(chǎn)效率低。
2)雖然通過工藝設計可以使直接真空鍍鋁紙的涂料的揮發(fā)性有機化合物(VOC)指標控制在標準要求的范圍之內(nèi)，但其本身所含有的揮發(fā)性有機化合物仍然對環(huán)境和消費者健康造成潛在的威脅。
3 )涂層中不能完全揮發(fā)的溶劑(或水分子)，在常壓下可能看不出這些物質(zhì)對涂層的副作用，但在真空升溫環(huán)境下，將逐漸逸出，從而影響到鍍膜質(zhì)量和性能。
4)涂層的耐溫性和致密性對鍍鋁質(zhì)量影響較大，普通熱塑性涂層在這方面有明顯的劣勢。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就在于克服已有技術存在的不足，提供一種能夠解決常規(guī)熱塑性涂層存在的固化時間長、熱效率低、能耗高、揮發(fā)性有機化合物對環(huán)境和消費者健康造成潛在威脅等問題的直接真空鍍鋁紙用電子束固化底涂層及其制備方法。
電子束固化是以電子束(EB)為輻射源，誘導經(jīng)特殊配制的固含量為100%的反應性液體快速轉(zhuǎn)變成固體的過程。
本發(fā)明是通過以下技術方案來實現(xiàn)的(除非另有說明，本發(fā)明所采用的百分數(shù)均為質(zhì)量百分數(shù))首先制備一種直接真空鍍鋁紙用電子束固化底涂料，然后將制得的涂料使用網(wǎng)線輥涂布于紙張上，經(jīng)電子束固化后得到直接真空鍍鋁紙的電子束固化底涂層所述的直接真空鍍鋁紙用電子束固化底涂料，其特征在于含有以下質(zhì)量份的原料 脂肪族聚氨酯丙烯酸酯預聚物30 60份、環(huán)氧丙烯酸酯預聚物20 50份、活性稀釋劑10 50份、顏料或填料5 20份、流平劑0. 05 1. 0份和消泡劑0. 02 0. 5份；所述脂肪族聚氨酯丙烯酸酯預聚物，其固體份100%，官能度為2 4，分子量(Mw)為 2000 8000，粘度(涂-4 杯，60°C )為 60 120s ；所述的環(huán)氧丙烯酸酯預聚物，其固體份100%，官能度為2，分子量(Mw)為300 1200， 粘度(涂-4杯，60°C )為20 80s ；所述活性稀釋劑，其選用1. 6—己二醇二丙烯酸脂(HDDA)、三丙二醇二丙烯酸酯 (TPGDA)、二丙二醇二丙烯酸酯(DPGDA)、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)、新戊二醇二丙烯酸酯(NPGDA)、乙氧基乙氧基乙基丙烯酸酯(Ε0Ε0ΕΑ)、丙氧基化新戊二醇二丙烯酸酯 (P02-NPGDA)及丙烯酸異冰片酯(IBOA)中的一種或幾種；所述顏料或填料，其選用二氧化鈦、滑石粉、云母粉、納米碳酸鈣及有機著色顏料中的一種或幾種；所述流平劑為Β (-359或性能相當?shù)耐愋土髌絼?，消泡劑為?(-1790或性能相當?shù)耐愋拖輨鶠?00%的不揮發(fā)份。
上述直接真空鍍鋁紙用電子束固化底涂料，其有效成分為100%，粘度為(涂-4杯， 250C ) 60-120S，在紙張上的涂層厚度為2 8 μ m。
所述直接真空鍍鋁紙的電子束固化底涂層的制備方法，包括以下步驟(1)按所需各原料質(zhì)量份稱取原料備用；(2)將活性稀釋劑攪拌升溫至50 60°C，加入顏料或填料，攪拌30min以上，分散均勻， 再加入脂肪族聚氨酯丙烯酸酯預聚物、環(huán)氧丙烯酸酯預聚物，最后加入流平劑和消泡劑，攪拌均勻，過濾，即得到所需的直接真空鍍鋁紙用電子束固化底涂料；(3)涂料的固化A、將上述得到的電子束固化底涂料升溫至40-45°C，采用網(wǎng)線輥輥涂方式涂布于紙張上，控制涂布厚度2 8um;B、涂布后的涂層進行電子束固化，電子束固化設備電壓為100 200KV，輻射劑量為 230000 27000kGy m/min，環(huán)境氧含量< lOOppm，得到直接真空鍍鋁紙的電子束固化底涂層。
本發(fā)明直接真空鍍鋁紙用電子束固化底涂料，經(jīng)電子束輻射固化后，涂層與紙基材結(jié)合牢固，柔韌性好，涂層耐溫性好，鍍鋁效果優(yōu)良。
本發(fā)明直接真空鍍鋁紙用電子束固化底涂料的固化方法與傳統(tǒng)的熱固化相比，它有許多優(yōu)越性如電子束固化涂料體系時，不產(chǎn)生揮發(fā)性有機化合物，無排放環(huán)境污染極小，固化對溫度的要求低，可進行常溫固化，減少了熱應力，并具有快速高效的特點，反應完全，能耗低，可控性及工藝適應性強。固化產(chǎn)品性能優(yōu)良，由于生產(chǎn)工藝加工不同，成本相比熱固化成本可降低10%—20%，能耗可以節(jié)約或降低30%—50%，生產(chǎn)效率是熱固化工藝的 5—8倍以上。電子束固化是以電子束為輻射源，誘導經(jīng)特殊配制的固含量為100%的應性液體快速轉(zhuǎn)變成固體的過程，固化所需的能量范圍為110—250kev，它以近似光速到達固化物質(zhì)表面，不僅不受涂層顏色的限制，而且還能固化紙張或其他基材內(nèi)部涂料和不透明基材(如鋁箔)之間的粘合劑。因此，使用電子束固化的涂層材料技術，具有節(jié)省大量能量， 無溶劑揮發(fā)，不污染環(huán)境，較小的固化空間，加工速度快，產(chǎn)量高等優(yōu)點。
具體實施例方式下面通過實施例對本發(fā)明的技術方案作進一步的詳細說明，但實施例并不是對本發(fā)明的限定。
實施例1(1)取活性稀釋劑10份，預熱至50 60°C，在低速攪拌下，慢慢加入顏料或填料14. 5 份，之后高速分散30 35min ；然后，依次加入脂肪族聚氨酯丙烯酸酯預聚物30份、環(huán)氧丙烯酸酯預聚物20份，最后加入流平劑0. 4份和消泡劑0. 1份，攪拌均勻，過濾，得直接真空鍍鋁紙用電子束固化底涂料。
所述的脂肪族聚氨酯丙烯酸酯預聚物，其固體份100%，官能度為2 4，分子量 (Mw)為 2000 8000，粘度(涂-4 杯，60°C )為 60 120s ；所述的環(huán)氧丙烯酸酯預聚物，其固體份100%，官能度為2，分子量(Mw)為300 1200， 粘度(涂-4杯，60°C )為20 80s ；所述的活性稀釋劑為三丙二醇二丙烯酸酯(TPGDA) 所述的顏料或填料為滑石粉；所述流平劑為Β (-359或性能相當?shù)耐愋土髌絼?，消泡劑為?(-1790或性能相當?shù)耐愋拖輨?，均?00%的不揮發(fā)份。
(2)將上述得到的電子束固化底涂料升溫至40-45°C，涂料用200目網(wǎng)線輥以 600 1000米/分鐘的涂布速度涂布于80g/m2的紙基材光面上，控制涂層厚度為3 5微米，涂布后的涂層以涂布車速進入電子束輻照室氮氣保護下進行輻照固化，形成直接真空鍍鋁紙的電子束固化底涂層，輻照電壓設定為150KV，輻照劑量為23000-27000KGym/min。
固化后形成電子束固化底涂層和紙基材結(jié)合牢固，表面光滑平整，適在涂層上進行直接真空鍍鋁。鍍鋁后鋁層光澤度好。
實施例2(1)取活性稀釋劑50份，預熱至50 60°C，在低速攪拌下，慢慢加入顏料或填料20份， 之后高速分散40 50min ；然后，依次加入脂肪族聚氨酯丙烯酸酯預聚物60份、環(huán)氧丙烯酸酯預聚物50份，最后加入流平劑0. 1份和消泡劑0. 05份，攪拌均勻，過濾，得直接真空鍍鋁紙用電子束固化底涂料。
所述的脂肪族聚氨酯丙烯酸酯預聚物，其固體份100%，官能度為2 4，分子量 (Mw)為 2000 8000，粘度(涂-4 杯，60°C )為 60 120s ；所述的環(huán)氧丙烯酸酯預聚物，其固體份100%，官能度為2，分子量(Mw)為300 1200， 粘度(涂-4杯，60°C )為20 80s ；所述的活性稀釋劑為1.6-己二醇二丙烯酸脂(HDDA)、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯 (TMPTA), 1. 6—己二醇二丙烯酸脂(HDDA)與三羥甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)質(zhì)量比為2 1 ；所述的顏料或填料為滑石粉、二氧化鈦、納米碳酸鈣，滑石粉、二氧化鈦和納米碳酸鈣的質(zhì)量比為12 6 ；2.所述流平劑為BI-359，消泡劑為BI-1790，均為100%的不揮發(fā)份。
(2)將上述得到的電子束固化底涂料升溫至40-45°C，涂料用200目網(wǎng)線輥以 600 1000米/分鐘的涂布速度涂布于80g/m2的紙基材光面上，控制涂層厚度為3 5微米，涂布后的涂層以涂布車速進入電子束輻照室氮氣保護下進行輻照固化，形成直接真空鍍鋁紙的電子束固化底涂層，輻照電壓設定為120KV，輻照劑量為23000-27000KGym/min。
固化后形成電子束固化底涂層和紙基材結(jié)合牢固，涂層豐滿度好，表面光滑平整， 適在涂層上進行直接真空鍍鋁。鍍鋁后鋁層光澤度好。
實施例3(1)取活性稀釋劑35份，預熱至50 60°C，在低速攪拌下，慢慢加入顏料或填料5份， 之后高速分散40 50min ；然后，依次加入脂肪族聚氨酯丙烯酸酯預聚物40份、環(huán)氧丙烯酸酯預聚物30份，最后加入流平劑1份和消泡劑0. 5份，攪拌均勻，過濾，得直接真空鍍鋁紙用電子束固化底涂料。
所述的脂肪族聚氨酯丙烯酸酯預聚物，其固體份100%，官能度為2 4，分子量 (Mw)為 2000 8000，粘度(涂-4 杯，60°C )為 60 120s ；所述的環(huán)氧丙烯酸酯預聚物，其固體份100%，官能度為2，分子量(Mw)為300 1200， 粘度(涂-4杯，60°C )為20 80s ；所述的活性稀釋劑為三丙二醇二丙烯酸酯(TPGDA)、新戊二醇二丙烯酸酯(NPGDA)、乙氧基乙氧基乙基丙烯酸酯(EOEOEA)；三丙二醇二丙烯酸酯(TPGDA)、新戊二醇二丙烯酸酯 (NPGDA)和乙氧基乙氧基乙基丙烯酸酯(EOEOEA)質(zhì)量比為3 :2 :1 ； 所述的顏料或填料為納米碳酸鈣；所述流平劑為BI-359，消泡劑為BI-1790，均為100%的不揮發(fā)份。
(2)將上述得到的電子束固化底涂料升溫至40-45°C，涂料用200目網(wǎng)線輥以 600 1000米/分鐘的涂布速度涂布于80g/m2的紙基材光面上，控制涂層厚度為2 4微米，涂布后的涂層以涂布車速進入電子束輻照室氮氣保護下進行輻照固化，形成直接真空鍍鋁紙的電子束固化底涂層，輻照電壓設定為140KV，輻照劑量為23000-27000KGym/min。
固化后形成電子束固化底涂層和紙基材結(jié)合牢固，涂層透明度好，表面光滑平整， 適在涂層上進行直接真空鍍鋁。鍍鋁后鋁層光澤度好。
權利要求
1.一種直接真空鍍鋁紙的電子束固化底涂層，其特征在于制備直接真空鍍鋁紙的電子束固化底涂層的涂料含有以下質(zhì)量份的原料脂肪族聚氨酯丙烯酸酯預聚物30 60份、環(huán)氧丙烯酸酯預聚物20 50份、活性稀釋劑10 50份、顏料或填料5 20份、流平劑0. 05 1. 0份和消泡劑0. 02 0. 5份。
2.按照權利要求1所述一種直接真空鍍鋁紙的電子束固化底涂層，其特征在于所述涂料的原料脂肪族聚氨酯丙烯酸酯預聚物，其固體份為100%，官能度為2 4，分子量(Mw)為 2000 8000，粘度(涂-4 杯，60°C)為 60 120s。
3.按照權利要求1所述一種直接真空鍍鋁紙的電子束固化底涂層，其特征在于所述涂料的原料環(huán)氧丙烯酸酯預聚物，其固體份為100%，官能度為2，分子量(Mw)為300 1200， 粘度(涂-4杯，60°C)為20 80s。
4.按照權利要求1所述一種直接真空鍍鋁紙的電子束固化底涂層，其特征在于所述涂料的原料活性稀釋劑是選用1.6-己二醇二丙烯酸脂(HDDA)、三丙二醇二丙烯酸酯 (TPGDA)、二丙二醇二丙烯酸酯(DPGDA)、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)、新戊二醇二丙烯酸酯(NPGDA)、乙氧基乙氧基乙基丙烯酸酯(Ε0Ε0ΕΑ)、丙氧基化新戊二醇二丙烯酸酯 (P02-NPGDA)及丙烯酸異冰片酯(IBOA)中的一種或幾種。
5.按照權利要求1所述一種直接真空鍍鋁紙的電子束固化底涂層，其特征在于所述涂料的原料顏料或填料是選用二氧化鈦、滑石粉、云母粉、納米碳酸鈣及有機著色顏料中的一種或幾種。
6.按照權利要求1所述一種直接真空鍍鋁紙的電子束固化底涂層，其特征在于所述涂料的原料流平劑為Β (-359或性能相當?shù)耐愋土髌絼?，消泡劑為?(-1790或性能相當?shù)耐愋拖輨?，均?00%的不揮發(fā)份。
7.按照權利要求1所述一種直接真空鍍鋁紙的電子束固化底涂層，其特征在于制備直接真空鍍鋁紙的電子束固化底涂層的涂料有效成分為100%，粘度為(涂-4杯， 250C ) 60-120S，在紙張上的涂層厚度為2 8 μ m。
8.權利要求1-7中任一權利要求所述直接真空鍍鋁紙的電子束固化底涂層的制備方法，其特征在于包括以下步驟(1)按所需各原料質(zhì)量份稱取原料備用；(2)將活性稀釋劑攪拌升溫至50 60°C，加入顏料或填料，攪拌分散30min以上，再加入脂肪族聚氨酯丙烯酸酯預聚物、環(huán)氧丙烯酸酯預聚物，最后加入流平劑和消泡劑，過濾， 即得到所需的直接真空鍍鋁紙用電子束固化底涂料；(3)涂料的固化工藝A、將上述得到的電子束固化底涂料升溫至40-45°C，采用網(wǎng)線輥輥涂方式涂布于直接真空鍍鋁的底紙上，控制涂布厚度2 Sum ；B、涂布后的涂層進行電子束固化，電子束固化設備電壓為100 200KV，輻射劑量為 230000 27000kGy m/min，環(huán)境氧含量< lOOppm，得到直接真空鍍鋁紙的電子束固化底涂層。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種直接真空鍍鋁紙的電子束固化底涂層及制備方法，屬涂料技術領域。電子束固化底涂料的原料脂肪族聚氨酯丙烯酸酯預聚物30～60份、環(huán)氧丙烯酸酯預聚物20～50份、活性稀釋劑10～50份、顏料或填料5～20份、流平劑0.05～1.0份和消泡劑0.02～0.5份。電子束固化底涂層制備方法按各原料質(zhì)量份稱取；將活性稀釋劑攪拌升溫，加顏料或填料，攪拌再加預聚物，加流平劑和消泡劑，過濾得直接真空鍍鋁紙用電子束固化底涂料；涂料用網(wǎng)線輥涂布于直接真空鍍鋁紙光面上，進行電子束固化制得直接真空鍍鋁紙的底涂層。本發(fā)明制備的底涂層平整性好，涂層致密，適宜進行直接真空鍍鋁，涂層制備方法節(jié)省能量，無溶劑揮發(fā)，無污染環(huán)境，較小固化空間，加工速度快，生產(chǎn)效率高。
文檔編號C09D175/14GK102504695SQ201110434420
公開日2012年6月20日 申請日期2011年12月22日 優(yōu)先權日2011年12月22日
發(fā)明者薛守成, 鄭佑禮 申請人:博源科技材料(煙臺)有限公司