水性涂料及利用该水性涂料制备装饰用模压拉丝膜的方法

摘要

本发明涉及一种水性涂料及利用该水性涂料制备装饰用模压拉丝膜的方法，采用水性环保涂料代替溶剂型涂料，所述方法包括以下步骤：根据所需纹路要求生产雕刻出要求的纹路效果的版辊，然后在基膜上模压出相应的纹路；将制备好的水性涂料用稀释剂稀释，然后在涂布机上与带有纹路的基膜进行涂布，涂布机的烘箱温度调至80‑160℃，烘箱呈桥式型分布，涂布机的开机速度为70米/分，待涂布生产线稳定后开启节能干燥装置，通过蓄热式氧化炉来对桥式型分布的烘箱进行升温，并逐步将涂布机速度提高；在有涂层的基膜面镀金属层，镀金属层是在真空状态下，将金属加热熔融至蒸发，金属原子凝结在高分子材料表面，形成极薄的金属层，从而形成拉丝膜。

权利要求

1.一种装饰用拉丝膜的制备方法，其特征在于，其利用水性涂料制备，所述水性涂料，由如下质量份的原料制备而成：水性聚氨酯乳液25-50份；

去离子水35-75份；

消泡剂0.03-0. 1份；

乙醇5-15份；

pH值调节剂0.2-0.5份；

润湿剂0.4 -0.8份；

流平剂0.6 -1.2份，

所述水性聚氨酯乳液通过以下方法制得：在干燥氮气保护下，将真空脱水后的20-50份羟值=40-50、数均分子量＝1800-2000的二元醇树脂和异佛尔酮二异氰酸酯22-40份加入反应容器中，于85℃-90℃搅拌反应0.5h-1.5h；降低反应体系温度至40℃-55℃，加入水性扩链剂3.5-5份、交联剂三羟甲基丙烷0.28-0.4份、溶剂丙酮15-20份、催化剂有机锌0.001-

0.005份以及环保有机锡0.001-0.005份，于50℃-60℃搅拌反应3.5h-4.5h；待反应体系中异氰酸酯基团含量不再变化时，降至室温，加入中和剂三乙胺1.6 -5份中和成盐；随后在高剪切力下加入60-80份水和1.18-2份有机胺扩链，得到透明的水性聚氨酯乳液；将透明的水性聚氨酯乳液在45℃-55℃加入0.01-0.1份水性脱丙酮剂，再通过减压蒸馏70-90分钟脱去溶剂，得到固含量为35％-45%的水性聚氨酯乳液；

所述方法包括以下步骤：

步骤一、在选好的基膜上进行模压

根据所需纹路要求生产雕刻出要求的纹路效果的版辊，然后在基膜上模压出相应的纹路；

步骤二、水性模压涂料的涂布生产

将制备好的水性涂料用稀释剂稀释至固含量为20%-28%，然后在涂布机上与带有纹路的基膜进行涂布，涂布机的烘箱温度调至80-160℃，烘箱呈桥式型分布，涂布机的开机速度为70米/分，待涂布生产线稳定后开启节能干燥装置，通过蓄热式氧化炉来对桥式型分布的烘箱进行升温，并逐步将涂布机速度提高至100米/分-120米/分；

步骤三、在基膜上镀金属层

完成步骤二后在有涂层的基膜面镀金属层，镀金属层是在真空状态下，将金属加热熔融至蒸发，金属原子凝结在高分子材料表面，形成极薄的金属层，从而形成拉丝膜。

2.根据权利要求1所述的一种装饰用拉丝膜的制备方法，其特征在于：在步骤二中，将

85份水性涂料和1份哑光粉加入转速为1800转/分-2500转/分的高速分散机后，搅拌30分钟，然后加入0.001份流平剂和0.001份消泡剂助剂，再在转速为450转/分-550转/分的低速状态下搅拌60分钟，冷却至室温后过滤包装，再加入0.02份色浆调制出需要的颜色效果的水性模压涂料，最后将水性模压涂料用稀释剂稀释至固含量为20%-28%，再用于装饰用模压拉丝膜的生产。

说明书

水性涂料及利用该水性涂料制备装饰用模压拉丝膜的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及包装膜技术领域，特别涉及一种水性涂料及利用该水性涂料制备装饰用模压拉丝膜的制备方法。

背景技术

[0002] 目前，全世界的印刷行业都在刮着“绿色”印刷风。在我国亦是如此，据相关数据显示，截止到2012年4月份，全国已有103家印刷企业获得中国环境标志产品认证。近年来，随着生活水平的不断提高和科技的发展，越来越多的国家、企业和人开始重视“环保”化的发展。“绿色化”、“环保化”成为当今社会发展的主旋律和中心点。绿色环保已成为环保装饰包装势不可挡的发展趋势，非环保包装材料被逐渐淘汰已成定局。

[0003] 进入21世纪以来，随着人民生活水平的逐步提高，表面装饰材料也进入了快速发展时期，其中薄膜材料如PET膜、OPP膜、PC膜及各类复合薄膜等以其生产工艺稳定、表面装饰图案及效果多样、使用方法简单、性价比极高而占据了新型表面装饰材料市场的主导地位。但是精美的包装背后却存在着许多问题，诸如：企业过于追求奢华的包装，造成包装成本大幅度提升，国家资源浪费巨大；各企业为抢夺市场，大量使用不可降解铝箔复合纸、镜面卡纸等非环保材料来形成拉丝效果，此类包装膜废弃后难以降解、回收利用；该类材料的使用大大降低了装饰用膜的生产速度，且不可降解，严重影响了企业的生产效率。

[0004] 涂布膜是各类功能性膜后期生产的雏形，涂布膜上的合理的涂层不但可赋予良好印刷适性，而且也承担了镭射防伪的模压功能，同时赋予与蒸镀的金属原子之间良好的结合力。该涂层通过模压后耐温明显提高，可满足连续高速高温生产的包装要求。目前国内涂布膜生产普遍存在大量化学有机溶剂排放，环保型涂料应用技术不成熟；涂布膜溶剂残留的困扰；国产涂布生产线普遍存在生产速度普遍不快；产品在后加工模压拉丝时不稳定缺陷多、模压速度提不起来等等问题。

发明内容

[0005] 本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种环保型水性涂料，该水性涂料可直接应用于模压拉丝膜上，使制得的包装材料具有逼真的防金属拉丝效果，同时还提供一种利用该水性涂料制备装饰用模压拉丝膜的方法，以提高膜的仿金属效果，从而提高纸张仿金属效果，同时可以减少生产过程的环境问题，达到绿色环保的要求。

[0006] 本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种水性涂料，它由如下质量份的原料制备而成：

[0007] 水性聚氨酯25-50份；

[0008] 去离子水35-75份；

[0009] 消泡剂0.03-0. 1份；

[0010] 乙醇5-15份；

[0011] pH值调节剂0.2-0.5份；

[0012] 润湿剂0.4 -0.8份；

[0013] 流平剂0.6 -1.2份，

[0014] 所述水性聚氨酯通过以下方法制得：在干燥氮气保护下，将真空脱水后的20-50份羟值=40-50、数均分子＝1800-2000的二元醇树脂和异佛尔酮二异氰酸酯22-40份加入反应容器中，于85℃—90℃搅拌反应0.5h—1.5h；降低反应体系温度至40℃—55℃，加入水性扩链剂3.5-5份、交联剂三羟甲基丙烷0.28-0.4份、溶剂丙酮15-20份、催化剂有机锌0.001-0.005份以及环保有机锡0.001-0.005份，于50℃—60℃搅拌反应3.5h-4.5h；待反应体系中异氰酸酯基团含量不再变化时，降至室温，加入中和剂三乙胺1.6 -5份中和成盐；随后在高剪切力下加入60-80份水和1.18-2份有机胺扩链，得到透明的水性聚氨酯乳液；将水性聚氨酯乳液在45℃-55℃加入0.01-0.1份水性脱丙酮剂，再通过减压蒸馏70-90分钟脱去溶剂，得到固含量为35％—45%的水性聚氨酯乳液。

[0015] 一种利用上述水性涂料制备装饰用拉丝膜的方法，所述方法包括以下步骤：

[0016] 步骤一、在选好的基膜上进行模压

[0017] 根据所需纹路要求生产雕刻出要求的纹路效果的版辊，然后在基膜上模压出相应的纹路；

[0018] 步骤二、水性模压涂料的涂布生产

[0019] 将制备好的水性涂料用稀释剂稀释至固含量为20%—28%，然后在涂布机上与带有纹路的基膜进行涂布，涂布机的烘箱温度调至80-160℃，烘箱呈桥式型分布，涂布机的开机速度为70米/分，待涂布生产线稳定后开启节能干燥装置，通过蓄热式氧化炉来对桥式型分布的烘箱进行升温，并逐步将涂布机速度提高至100米/分——120米/分；

[0020] 步骤三、在基膜上镀金属层

[0021] 完成步骤二后在有涂层的基膜面镀金属层，镀金属层是在真空状态下，将金属加热熔融至蒸发，金属原子凝结在高分子材料表面，形成极薄的金属层，从而形成拉丝膜。

[0022] 优选地，在步骤二中，将85份水性涂料和1份哑光粉加入转速为1800转/分—2500转/分的高速分散机后，搅拌30分钟，然后加入0.001份流平剂和0.001份消泡剂助剂，再在转速为450转/分—550转/分的低速状态下搅拌60分钟，冷却至室温后过滤包装，再加入0.02份色浆调制出需要的颜色效果的水性模压涂料，最后将水性模压涂料用稀释剂稀释至固含量为20%—28%，再用于装饰用模压拉丝膜的生产。

[0023] 与现有技术相比，本发明的优点在于：

[0024] 1、采用水性环保涂料代替溶剂型涂料，具备良好成膜性、对溶剂良好的释放性外；还需要有极佳的热塑性，在涂层不爆裂情况下满足后续拉丝工艺的要求。

[0025] 2、装饰用模压拉丝膜采用水性涂料代替溶剂型涂料，减少了有机溶剂的使用，溶剂残留显著优于国内同类水平，达到国际先进水平。

[0026] 3、采用一次模压或多次模压技术，使基膜表面形成金属的纹路仿真效果，可增加产品的的逼真性，提高了产品的使用效果。

[0027] 4、选用蓄热式热氧化技术将溶剂集中回收后，高温燃烧减少溶剂的排放，同时把燃烧产生的热量用于涂布机烘箱升温，合理的减少了废气排放又节约能源。

具体实施方式

[0028] 以下结合实施例对本发明作进一步详细描述。

[0029] 实施例一、

[0030] 一种水性涂料，它由如下质量份的原料制备而成：25 kg水性聚氨酯，35 kg去离子水，0.03kg消泡剂BYK024，5 kg乙醇5，0.2 kg pH值调节剂DMAE，0.4 kg润湿剂TEGO270 和0.6 kg流平剂RM-2020，其中，水性聚氨酯通过以下方法制得：在干燥氮气保护下，将真空脱水后的20kg羟值=40-50、数均分子量＝1800-2000的二元醇树脂和异佛尔酮二异氰酸酯
22kg加入反应容器中，于85℃搅拌反应0.5h；降低反应体系温度至40℃，加入水性扩链剂
3.5kg、交联剂三羟甲基丙烷0.28kg、溶剂丙酮15kg、催化剂有机锌(DY-65)0.001kg以及环保有机锡(DY-28)0.001kg，于50℃搅拌反应3.5h；待反应体系中异氰酸酯基团含量不再变化时，降至室温，加入中和剂三乙胺1.6 kg中和成盐；随后在高剪切力下加入60kg水和1.18 kg有机胺扩链，得到透明的水性聚氨酯乳液；将水性聚氨酯乳液在45℃加入0.01kg水性脱丙酮剂，再通过减压蒸馏70分钟脱去溶剂，得到固含量为35％的水性聚氨酯乳液，该乳液外观半透明，PH值7-8软化点150℃（丙酮冷凝后可重复使用）。

[0031] 实施例二、

[0032] 一种水性涂料，它由如下质量份的原料制备而成：30 kg水性聚氨酯，45 kg去离子水，0.05 kg消泡剂BYK024，8kg乙醇5，0.25 kg pH值调节剂DMAE，0.46 kg润湿剂TEGO270 和0.7 kg流平剂RM-2020，其中，水性聚氨酯通过以下方法制得：在干燥氮气保护下，将真空脱水后的25kg羟值=40-50、数均分子量＝1800-2000的二元醇树脂和异佛尔酮二异氰酸酯27kg加入反应容器中，于87℃搅拌反应1h；降低反应体系温度至45℃，加入水性扩链剂
4.2kg、交联剂三羟甲基丙烷0.3kg、溶剂丙酮18kg、催化剂有机锌(DY-65)0.003kg以及环保有机锡(DY-28)0.003kg，于55℃搅拌反应4h；待反应体系中异氰酸酯基团含量不再变化时，降至室温，加入中和剂三乙胺2 kg中和成盐；随后在高剪切力下加入70kg水和1.25 kg有机胺扩链，得到透明的水性聚氨酯乳液；将水性聚氨酯乳液在50℃加入0.02kg水性脱丙酮剂，再通过减压蒸馏80分钟脱去溶剂，得到固含量为42％的水性聚氨酯乳液，该乳液外观半透明，PH值7-8软化点150℃（丙酮冷凝后可重复使用）。

[0033] 实施例三、

[0034] 一种水性涂料，它由如下质量份的原料制备而成：50 kg水性聚氨酯，75 kg去离子水，0.1 kg消泡剂BYK024，15kg乙醇5，0.5 kg pH值调节剂DMAE，0.8 kg润湿剂TEGO270 和1.2 kg流平剂RM-2020，其中，水性聚氨酯通过以下方法制得：在干燥氮气保护下，将真空脱水后的35kg羟值=40-50、数均分子量＝1800-2000的二元醇树脂和异佛尔酮二异氰酸酯
40kg加入反应容器中，于90℃搅拌反应1.5h；降低反应体系温度至55℃，加入水性扩链剂
5kg、交联剂三羟甲基丙烷0.4kg、溶剂丙酮20kg、催化剂有机锌(DY-65)0.005kg以及环保有机锡(DY-28)0.005kg，于60℃搅拌反应4.5h；待反应体系中异氰酸酯基团含量不再变化时，降至室温，加入中和剂三乙胺5 kg中和成盐；随后在高剪切力下加入80kg水和2 kg有机胺扩链，得到透明的水性聚氨酯乳液；将水性聚氨酯乳液在55℃加入0.1kg水性脱丙酮剂，再通过减压蒸馏90分钟脱去溶剂，得到固含量为50％的水性聚氨酯乳液，该乳液外观半透明，PH值7-8软化点150℃（丙酮冷凝后可重复使用）。

[0035] 本实施例中采用水性环保涂料代替溶剂型涂料，筛选合适的热塑性树脂是制造模压涂料的关键。水性模压涂料除了具备良好成膜性、对溶剂良好的释放性外；还需要有极佳的热塑性。

[0036] 本实施例中的一种利用上述水性涂料制备装饰用模压拉丝膜的方法，所述方法包括以下步骤：

[0037] 步骤一、在选好的基膜上进行模压

[0038] 根据所需纹路要求生产雕刻出要求的纹路效果的版辊，然后在基膜上模压出相应的纹路，基膜包括PC膜、Opp膜、PET膜或Bopp膜等，本实施例中选用Bopp膜作为基膜进行膜压，

[0039] 纹路效果：根据基膜材质和版辊的温度，压力，速度来衡量产品拉丝效果[0040] 例如： pc 膜-----温度120℃-----压力20KG------速度60米/分

[0041]       bopp膜-----温度135℃-----压力30KG------速度80米/分

[0042]       pet膜-----温度160℃-----压力35KG------速度70米/分

[0043] 设定好参数收卷张力：7.5KG 放卷张力：5.6KG膜的材质和重量确定张力的大小；前后放入防静电装置绳来消除生产中产生的静电。

[0044] 步骤二、水性模压涂料的涂布生产

[0045] 将制备好的水性涂料用稀释剂（酒精+纯净水1:1）稀释至固含量为20%—28%，在涂布机上与带有纹路的基膜进行涂布，涂布机的烘箱温度调至80-160℃，烘箱呈桥式型分布，具体的温度分布与选择的基膜有关，例如选择PET膜为基膜时，烘箱的温度分布为80℃-95℃-110℃-120℃-100℃，涂布机的开机速度为70米/分，待涂布生产线稳定后开启节能干燥装置，通过节能干燥装置来对桥式型分布的烘箱进行升温，并逐步将涂布机速度提高至100米/分——120米/分，节能干燥装置为蓄热式氧化炉（RTO），是一种高效有机废气治理设备。其原理是在高温下将可燃废气氧化成对应的氧化物和水，从而净化废气，并回收废气分解时所释放出来的热量，废气分解效率达到99%以上，热回收效率达到95%以上。RTO主体结构由燃烧室、陶瓷填料床和切换阀等组成。根据客户实际需求，选择不同的热能回收方式和切换阀方式。蓄热式焚烧炉采用热氧化法处理中低浓度的有机废气，用陶瓷蓄热床换热器回收热量。其由陶瓷蓄热床、自动控制阀、燃烧室和控制系统等组成。其主要特征是：蓄热床底部的自动控制阀分别与进气总管和排气总管相连，蓄热床通过换向阀交替换向，将由燃烧室出来的高温气体热量蓄留，并预热进入蓄热床的有机废气；采用陶瓷蓄热材料吸收、释放热量；预热到一定温度（ ≥ 760℃ ）的有机废气在燃烧室发生氧化反应，生成二氧化碳和水，得到净化。

[0046] 步骤三、在基膜上镀金属层

[0047] 完成步骤二后在有涂层的基膜面镀金属层，镀金属层是在真空状态下，将金属加热熔融至蒸发，金属原子凝结在高分子材料表面，形成极薄的金属层。镀金属层和金属箔相比大大减少了金属的用量，节省了能源和材料，降低了成本。复合用金属箔厚度多为6～9um，而镀金属薄膜的金属层厚度约为400Å（0.04um）左右，其耗金属量约为金属箔的
1/200，且生产速度最高可达700m／min。具有优良的耐折性和良好的韧性，很少会出现针孔和裂口，无揉曲龟裂现象，对气体、水蒸汽、气味、光线等的阻隔性也有所提高。且有极佳的金属光泽，光反射率可达96％以上；且可以通过涂料处理形成彩色膜产品，其装潢效果是金属箔所不及的。

[0048] 在步骤二中，根据客户的需求可以对水性涂料进行处理以获取更好的拉丝效果，例如，将上述85g水性涂料和1g哑光粉C803加入高速分散机（转速为1800转/分—2500转/分）后，搅拌30分钟，然后加入0.001g流平剂和0.001g消泡剂助剂，再低速（转速为450转/分—550转/分）搅拌60分钟，冷却至室温后过滤包装，根据客户需要再加入色浆（捷美YB2234+YB2101)调制出需要的颜色效果，其中水性涂料起到离型转移效果，C803起到哑光效果，可以调雾度大小，色浆加入主要调颜色，加入流平剂和消泡剂主要针对凹版涂布生产时产生的泡沫消除，辊涂时均匀，然后进行涂料性能测试，将生产好的涂料测试初干性、彻干性、涂-4杯测试粘度和涂料固含量，并做好记录，最后将水性模压涂料用稀释剂（酒精+纯净水1:1）稀释至固含量为20%—28%，再用于装饰用模压拉丝膜的生产。

[0049] 以下采用上述水性涂料和制备方法运用250目陶瓷网纹辊在线涂布后获得的拉丝膜：

[0050]项目 单位 指标
涂布量 g/m2 0.35 0.65
~
涂料固含量 % 30
外观 / 纹路清晰细腻、深浅均匀
湿润张力 mN/m 涂布面≥36
耐温性能 ℃ 90-140

[0051] 将该拉丝膜送至相应检测结构的检测结果如下：

[0052]

[0053] 除上述实施例外，本发明还包括有其他实施方式，凡采用等同变换或者等效替换方式形成的技术方案，均应落入本发明权利要求的保护范围之内。