CN102363933A - 一种环保型水性哑光镀铝纸底涂涂料及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种环保型水性哑光镀铝纸底涂涂料及其制备方法与应用，由以下组分及重量份含量为原料：水性丙烯酸树脂5～20、中和剂0.5～8、水性丙烯酸乳液50～70、水性聚酯乳液10～20、水性蜡浆1～5、助溶剂20～45、去离子水20～80、润湿剂0.1～0.3、流变控制剂0～0.2、消泡剂0.05～0.2，可用于香烟内衬纸的表面处理。与现有技术相比，本发明具有水性环保，金属光泽高，优异的遮盖性和耐磨性的优点，解决了现有涂料做的直镀纸无法达到哑光铝箔的金属感和平整性效果。
Description
技术领域
本发明涉及香烟内衬用镀铝纸底涂涂料，尤其是涉及一种环保型水性哑光镀铝纸底涂涂料及其制备方法与应用。
背景技术
真空镀铝纸代替铝箔复合烟衬纸能使铝的使用量大大降低，符合环保的要求。因使用的铝箔复合烟衬纸多使用铝箔哑光面，而目前镀铝纸用底涂涂料在用网辊涂布时会出现涂布网线、泡点等缺陷；用其处理的烟衬纸镀铝后表面平整度差，对纸纤维的封闭性差、光亮度高，无法达到类似铝箔的哑光和平整效果。
中国专利CN100567636C公开了一种真空镀铝纸处理用水性底涂涂料的制备方法，涂膜具有优异的耐碱性、高光泽、高耐磨性和良好的附着性。但网辊涂布时出现网线，处理的直镀纸无哑光效果，表面平整度差。
上述种种因素制约了镀铝纸在香烟内衬上替代铝箔复合烟衬纸的使用。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种涂布流平好、处理的直镀纸表面平整度高、具有良好的哑光效果的环保型水性哑光镀铝纸底涂涂料及其制备方法与应用。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种环保型水性哑光镀铝纸底涂涂料，其特征在于，该涂料包括以下组分及重量份含量：
水性丙烯酸树脂 5～20；
中和剂 0.5～8；
水性丙烯酸乳液 50～70；
水性聚酯乳液 5～20；
水性蜡浆 1～5；
助溶剂 20～45；
去离子水 20～80；
润湿剂 0.1～0.3；
流变控制剂 0～0.2；
消泡剂 0.05～0.2。
所述的水性丙烯酸树脂的重量份含量优选12～18，水性丙烯酸树脂的酸值为150～400mgKOH/g，分子量为5000～10000g/mol。
所述的中和剂的重量份含量优选1～3，中和剂选自氨水、三乙胺、二甲基乙胺、三乙醇胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇或二甲基乙醇胺中的一种或几种。
所述的水性丙烯酸乳液的重量份含量优选53～58，水性丙烯酸乳液的玻璃化转变温度Tg为25℃～110℃，分子量为10万～100万；所述的水性聚酯乳液的重量份含量优选8～15，水性聚酯乳液的玻璃化转变温度Tg为15℃～50℃，分子量为10万～100万；所述的水性蜡浆的重量份含量优选3～4，所述的水性蜡浆为聚四氟乙烯蜡的水性分散体。
所述的助溶剂的重量份含量优选27～35，助溶剂选自乙醇、异丙醇或丙二醇醚中的一种或几种。
所述的润湿剂选自聚醚改性聚硅氧烷、氟改性丙烯酸聚合物、聚氧乙烯烷基醚、乙炔乙二醇或聚氧乙烯乙二醇烷基酯中的一种或几种。
所述的流变控制剂的重量份含量优选0.1～0.2，流变控制剂选自疏水改性碱溶胀型丙烯酸乳液或缔合型聚氨酯乳液中的一种或两种。
所述的消泡剂选自改性聚硅氧烷、改性硅酮类化合物或界面活性剂中的一种或几种。
一种环保型水性哑光镀铝纸底涂涂料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)按照以下组分及重量份含量备料：
水性丙烯酸树脂 5～20、
中和剂 0.5～8、
水性丙烯酸乳液 50～70、
水性聚酯乳液 5～20、
水性蜡浆 1～5、
助溶剂 20～45、
去离子水 20～80、
润湿剂 0.1～0.3、
流变控制剂 0～0.2、
消泡剂 0.05～0.2；
(2)将水性丙烯酸树脂、中和剂和10wt％-65wt％的去离子水混合，升温至60-70℃，获得丙烯酸脂水溶液；
(3)将步骤(2)制备的丙烯酸酯水溶液以及水性丙烯酸乳液、水性聚酯乳液、水性蜡浆投入反应釜中，低速300-500转/分钟搅拌均匀；
(4)将助溶剂、去离子水混合均匀后，在搅拌的情况下加入到反应釜中，低速300-500转/分钟搅拌5-10min；
(5)向反应釜中加入润湿剂、流变控制剂，中速700-800转/分钟搅拌10-20min；
(6)向反应釜中加入消泡剂，高速1000-1200转/分钟搅拌20-30分钟，得到环保型水性哑光镀铝纸底涂涂料，该涂料的重量固含量为25％-40％，pH值为7-10。
一种环保型水性哑光镀铝纸底涂涂料的应用，其特征在于，该环保型水性哑光镀铝纸底涂涂料用于香烟内衬纸的表面处理，利用乙醇与水按照重量比为2∶1配制成混合溶剂，利用该混合溶剂将环保型水性哑光镀铝纸底涂涂料稀释到浓度为25wt％，然后涂布到香烟内衬纸的表面，置于烘箱中于120～140℃烘5～20s后取出，处理后的内衬纸再经过真空镀铝，可达到铝箔复合烟衬纸的表观效果。
与现有技术相比，本发明本在配方中加入聚酯乳液，能使处理后的镀铝纸产生哑光效果。另外，在配方中使用蜡浆替代蜡乳液能增加哑光效果，且耐磨和耐压性有明显提高，适用于香烟内衬原纸的表面处理，与现有的产品相比有以下优点：
1)优异的哑光效果；
2)遮盖性好，处理的内衬纸表面平整度高；
3)更好的耐磨和耐压性。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
一种环保型水性哑光镀铝纸底涂涂料的制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)按照以下组分及含量(重量份)备料：
(2)将丙烯酸树脂、中和剂和12.1份的水混合，升温至60℃，获得丙烯酸脂水溶液。
(3)将(2)制备的丙烯酸酯水溶液、丙烯酸乳液、水性聚酯乳液、水性蜡浆投入反应釜中，低速300-500转/分钟搅拌均匀；
(4)将助溶剂、剩余的去离子水混合均匀后，在搅拌的情况下加入到反应釜中，低速300-500转/分钟搅拌5-10min；
(5)向反应釜中加入润湿剂，中速700-800转/分钟搅拌10-20min；
(6)向反应釜中加入消泡剂，高速1000-1200转/分钟搅拌20-30分钟，得到环保型水性哑光镀铝纸底涂涂料，重量固含量为31.4％，PH值为8.12。
实施例2
一种环保型水性哑光镀铝纸底涂涂料的制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)按照以下组分及含量(重量份)备料：
(2)将丙烯酸树脂、中和剂和42.5份的水混合，升温至60℃，获得丙烯酸脂水溶液。
(3)将(2)制备的丙烯酸酯水溶液、丙烯酸乳液、水性聚酯乳液、水性蜡浆投入反应釜中，低速300-500转/分钟搅拌均匀；
(4)将助溶剂、剩余的去离子水混合均匀后，在搅拌的情况下加入到反应釜中，低速300-500转/分钟搅拌5-10min；
(5)向反应釜中加入润湿剂，中速700-800转/分钟搅拌10-20min；
(6)向反应釜中加入消泡剂，高速1000-1200转/分钟搅拌20-30分钟，得到环保型水性哑光镀铝纸底涂涂料，重量固含量为25.6％，PH值为7.36。
实施例3
一种环保型水性哑光镀铝纸底涂涂料的制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)按照以下组分及含量(重量份)备料：
(2)将丙烯酸树脂、中和剂和53.8份的水混合，升温至70℃，获得丙烯酸脂水溶液。
(3)将(2)制备的丙烯酸酯水溶液、丙烯酸乳液、水性聚酯乳液、水性蜡浆投入反应釜中，低速300-500转/分钟搅拌均匀；
(4)将助溶剂、剩余的去离子水混合均匀后，在搅拌的情况下加入到反应釜中，低速300-500转/分钟搅拌5-10min；
(5)向反应釜中加入润湿剂，中速700-800转/分钟搅拌10-20min；
(6)向反应釜中加入消泡剂，高速1000-1200转/分钟搅拌20-30分钟，得到环保型水性哑光镀铝纸底涂涂料，重量固含量为38.5％，PH值为7.68。
实施例4
一种环保型水性哑光镀铝纸底涂涂料的制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)按照以下组分及含量(重量份)备料：
(2)将丙烯酸树脂、中和剂和60.3份的水混合，升温至70℃，获得丙烯酸脂水溶液。
(3)将(2)制备的丙烯酸酯水溶液、丙烯酸乳液、水性聚酯乳液、水性蜡浆投入反应釜中，低速300-500转/分钟搅拌均匀；
(4)将助溶剂、剩余的去离子水混合均匀后，在搅拌的情况下加入到反应釜中，低速300-500转/分钟搅拌5-10min；
(5)向反应釜中加入润湿剂，中速700-800转/分钟搅拌10-20min；
(6)向反应釜中加入消泡剂，高速1000-1200转/分钟搅拌20-30分钟，得到环保型水性哑光镀铝纸底涂涂料，重量固含量为31.7％，PH值为9.23。
实施例5
一种环保型水性哑光镀铝纸底涂涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照以下组分及含量备料：水性丙烯酸树脂5kg、中和剂0.5kg、水性丙烯酸乳液50kg、水性聚酯乳液5kg、水性蜡浆1kg、助溶剂20kg、去离子水20kg、润湿剂0.1kg、消泡剂0.05kg，其中水性丙烯酸树脂的酸值为150mgKOH/g，分子量为5000g/mol，中和剂为氨水，水性丙烯酸乳液的玻璃化转变温度Tg为25℃，分子量为10万，水性聚酯乳液的玻璃化转变温度Tg为15℃，分子量为10万，水性蜡浆为聚四氟乙烯蜡的水性分散体，助溶剂为乙醇，润湿剂为聚醚改性聚硅氧烷及氟改性丙烯酸聚合物的混合物，消泡剂为改性聚硅氧烷；
(2)将水性丙烯酸树脂、中和剂和10wt％的去离子水混合，升温至60℃，获得丙烯酸脂水溶液；
(3)将步骤(2)制备的丙烯酸酯水溶液以及水性丙烯酸乳液、水性聚酯乳液、水性蜡浆投入反应釜中，低速300转/分钟搅拌均匀；
(4)将助溶剂、去离子水混合均匀后，在搅拌的情况下加入到反应釜中，低速300转/分钟搅拌10min；
(5)向反应釜中加入润湿剂、流变控制剂，中速700转/分钟搅拌20min；
(6)向反应釜中加入消泡剂，高速1000转/分钟搅拌30分钟，得到环保型水性哑光镀铝纸底涂涂料，该涂料的重量固含量为25％，pH值为7。
制备得到的环保型水性哑光镀铝纸底涂涂料可以用于香烟内衬纸的表面处理，利用乙醇与水按照重量比为2∶1配制成混合溶剂，利用该混合溶剂将环保型水性哑光镀铝纸底涂涂料稀释到浓度为25wt％，然后涂布到香烟内衬纸的表面，置于烘箱中于120℃烘20s后取出，处理后的内衬纸再经过真空镀铝，可达到铝箔复合烟衬纸的表观效果。
实施例6
一种环保型水性哑光镀铝纸底涂涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照以下组分及含量备料：水性丙烯酸树脂12kg、中和剂1kg、水性丙烯酸乳液53kg、水性聚酯乳液8kg、水性蜡浆3kg、助溶剂27kg、去离子水50kg、润湿剂0.2kg、流变控制剂0.1kg、消泡剂0.1kg，其中水性丙烯酸树脂的酸值为200mgKOH/g，分子量为8000g/mol，中和剂为三乙胺与二甲基乙胺的混合物，水性丙烯酸乳液的玻璃化转变温度Tg为50℃，分子量为30万，水性聚酯乳液的玻璃化转变温度Tg为30℃，分子量为20万，水性蜡浆为聚四氟乙烯蜡的水性分散体，助溶剂采用异丙醇，润湿剂为聚氧乙烯烷基醚与乙炔乙二醇的混合物，流变控制剂为疏水改性碱溶胀型丙烯酸乳液，消泡剂为改性界面活性剂；
(2)将水性丙烯酸树脂、中和剂和35wt％的去离子水混合，升温至60℃，获得丙烯酸脂水溶液；
(3)将步骤(2)制备的丙烯酸酯水溶液以及水性丙烯酸乳液、水性聚酯乳液、水性蜡浆投入反应釜中，低速300-500转/分钟搅拌均匀；
(4)将助溶剂、去离子水混合均匀后，在搅拌的情况下加入到反应釜中，低速400转/分钟搅拌8min；
(5)向反应釜中加入润湿剂、流变控制剂，中速800转/分钟搅拌10min；
(6)向反应釜中加入消泡剂，高速1100转/分钟搅拌25分钟，得到环保型水性哑光镀铝纸底涂涂料，该涂料的重量固含量为30％，pH值为8。
制备得到的环保型水性哑光镀铝纸底涂涂料可以用于香烟内衬纸的表面处理，利用乙醇与水按照重量比为2∶1配制成混合溶剂，利用该混合溶剂将环保型水性哑光镀铝纸底涂涂料稀释到浓度为25wt％，然后涂布到香烟内衬纸的表面，置于烘箱中于140℃烘5s后取出，处理后的内衬纸再经过真空镀铝，可达到铝箔复合烟衬纸的表观效果。
实施例7
一种环保型水性哑光镀铝纸底涂涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照以下组分及含量备料：水性丙烯酸树脂18kg、中和剂3kg、水性丙烯酸乳液58kg、水性聚酯乳液15kg、水性蜡浆4kg、助溶剂35kg、去离子水60kg、润湿剂0.3kg、流变控制剂0.2kg、消泡剂0.2kg，其中，水性丙烯酸树脂的酸值为300mgKOH/g，分子量为7000g/mol，中和剂为三乙醇胺，水性丙烯酸乳液的玻璃化转变温度Tg为80℃，分子量为80万，水性聚酯乳液的玻璃化转变温度Tg为40℃，分子量为60万，水性蜡浆为聚四氟乙烯蜡的水性分散体，助溶剂为丙二醇醚，润湿剂为聚氧乙烯乙二醇烷基酯，流变控制剂为疏水改性碱溶胀型丙烯酸乳液与缔合型聚氨酯乳液的混合物，消泡剂为改性硅酮类化合物；
(2)将水性丙烯酸树脂、中和剂和50wt％的去离子水混合，升温至60℃，获得丙烯酸脂水溶液；
(3)将步骤(2)制备的丙烯酸酯水溶液以及水性丙烯酸乳液、水性聚酯乳液、水性蜡浆投入反应釜中，低速500转/分钟搅拌均匀；
(4)将助溶剂、去离子水混合均匀后，在搅拌的情况下加入到反应釜中，低速500转/分钟搅拌8min；
(5)向反应釜中加入润湿剂、流变控制剂，中速800转/分钟搅拌15min；
(6)向反应釜中加入消泡剂，高速1100转/分钟搅拌25分钟，得到环保型水性哑光镀铝纸底涂涂料，该涂料的重量固含量为40％，pH值为10。
制备得到的环保型水性哑光镀铝纸底涂涂料可以用于香烟内衬纸的表面处理，利用乙醇与水按照重量比为2∶1配制成混合溶剂，利用该混合溶剂将环保型水性哑光镀铝纸底涂涂料稀释到浓度为25wt％，然后涂布到香烟内衬纸的表面，置于烘箱中于130℃烘10s后取出，处理后的内衬纸再经过真空镀铝，可达到铝箔复合烟衬纸的表观效果。
实施例8
一种环保型水性哑光镀铝纸底涂涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照以下组分及含量备料：水性丙烯酸树脂20kg、中和剂8kg、水性丙烯酸乳液70kg、水性聚酯乳液20kg、水性蜡浆5kg、助溶剂45kg、去离子水80kg、润湿剂0.3kg、流变控制剂0.2kg、消泡剂0.2kg，其中，水性丙烯酸树脂的酸值为400mgKOH/g，分子量为10000g/mol，中和剂为三乙醇胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇与二甲基乙醇胺的混合物，水性丙烯酸乳液的玻璃化转变温度Tg为110℃，分子量为100万，水性聚酯乳液的玻璃化转变温度Tg为50℃，分子量为100万，水性蜡浆为聚四氟乙烯蜡的水性分散体，助溶剂为乙醇与异丙醇的混合物，润湿剂为聚氧乙烯烷基醚，流变控制剂为缔合型聚氨酯乳液，消泡剂为改性聚硅氧烷；
(2)将水性丙烯酸树脂、中和剂和65wt％的去离子水混合，升温至70℃，获得丙烯酸脂水溶液；
(3)将步骤(2)制备的丙烯酸酯水溶液以及水性丙烯酸乳液、水性聚酯乳液、水性蜡浆投入反应釜中，低速500转/分钟搅拌均匀；
(4)将助溶剂、去离子水混合均匀后，在搅拌的情况下加入到反应釜中，低速500转/分钟搅拌5min；
(5)向反应釜中加入润湿剂、流变控制剂，中速800转/分钟搅拌10min；
(6)向反应釜中加入消泡剂，高速1200转/分钟搅拌20分钟，得到环保型水性哑光镀铝纸底涂涂料，该涂料的重量固含量为40％，pH值为10。
制备得到的环保型水性哑光镀铝纸底涂涂料可以用于香烟内衬纸的表面处理，利用乙醇与水按照重量比为2∶1配制成混合溶剂，利用该混合溶剂将环保型水性哑光镀铝纸底涂涂料稀释到浓度为25wt％，然后涂布到香烟内衬纸的表面，置于烘箱中于130℃烘10s后取出，处理后的内衬纸再经过真空镀铝，可达到铝箔复合烟衬纸的表观效果。
实施例9
检测用此底涂处理后的原纸镀铝后的光泽度：
对比样：铝箔复合纸的亮光面和哑光面。
使用实施例1～4配方制得的底涂，用乙醇∶水＝2∶1稀释到25wt％。
使用实施例1～4，对比例配置的底涂在53克重民丰纸原纸上用10号RDS涂布线棒进行涂布，然后在130℃烘箱中烘10秒取出；放入真空镀铝机(上海金玛电光技术研究所JM-6602KDM型全自动真空镀铝机)中镀铝后取出待测。
待测纸在温度为25℃，相对湿度为60％的恒温环境中放置24小时后用色差仪(X·rite SP62)测试光泽度。
| 样品 | 光泽度 |
| 铝箔亮面 | 94.56 |
| 铝箔哑光面 | 87.62 |
| 实施例1 | 90.56 |
| 实施例2 | 86.95 |
| 实施例3 | 88.51 |
| 实施例4 | 87.96 |
从以上应用结果可看出：使用本发明实施例1～4制备的镀铝烟衬纸光泽度与铝箔哑光面相近，能完全替代铝箔复合烟衬使用并可达到与铝箔复合烟衬相同的表面效果。
Claims (10)
1.一种环保型水性哑光镀铝纸底涂涂料，其特征在于，该涂料包括以下组分及重量份含量：
水性丙烯酸树脂 5～20；
中和剂 0.5～8；
水性丙烯酸乳液 50～70；
水性聚酯乳液 5～20；
水性蜡浆 1～5；
助溶剂 20～45；
去离子水 20～80；
润湿剂 0.1～0.3；
流变控制剂 0～0.2；
消泡剂 0.05～0.2。
2.根据权利要求1所述的一种环保型水性哑光镀铝纸底涂涂料，其特征在于，所述的水性丙烯酸树脂的重量份含量优选12～18，水性丙烯酸树脂的酸值为150～400mgKOH/g，分子量为5000～10000g/mol。
3.根据权利要求1所述的一种环保型水性哑光镀铝纸底涂涂料，其特征在于，所述的中和剂的重量份含量优选1～3，中和剂选自氨水、三乙胺、二甲基乙胺、三乙醇胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇或二甲基乙醇胺中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的一种环保型水性哑光镀铝纸底涂涂料，其特征在于，所述的水性丙烯酸乳液的重量份含量优选53～58，水性丙烯酸乳液的玻璃化转变温度Tg为25℃～110℃，分子量为10万～100万；所述的水性聚酯乳液的重量份含量优选8～15，水性聚酯乳液的玻璃化转变温度Tg为15℃～50℃，分子量为10万～100万；所述的水性蜡浆的重量份含量优选3～4，所述的水性蜡浆为聚四氟乙烯蜡的水性分散体。
5.根据权利要求1所述的一种环保型水性哑光镀铝纸底涂涂料，其特征在于，所述的助溶剂的重量份含量优选27～35，助溶剂选自乙醇、异丙醇或丙二醇醚中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的一种环保型水性哑光镀铝纸底涂涂料，其特征在于，所述的润湿剂选自聚醚改性聚硅氧烷、氟改性丙烯酸聚合物、聚氧乙烯烷基醚、乙炔乙二醇或聚氧乙烯乙二醇烷基酯中的一种或几种。
7.根据权利要求1所述的一种环保型水性哑光镀铝纸底涂涂料，其特征在于，所述的流变控制剂的重量份含量优选0.1～0.2，流变控制剂选自疏水改性碱溶胀型丙烯酸乳液或缔合型聚氨酯乳液中的一种或两种。
8.根据权利要求1所述的一种环保型水性哑光镀铝纸底涂涂料，其特征在于，所述的消泡剂选自改性聚硅氧烷、改性硅酮类化合物或界面活性剂中的一种或几种。
9.一种如权利要求1所述的环保型水性哑光镀铝纸底涂涂料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)按照以下组分及重量份含量备料：
水性丙烯酸树脂 5～20、
中和剂 0.5～8、
水性丙烯酸乳液 50～70、
水性聚酯乳液 5～20、
水性蜡浆 1～5、
助溶剂 20～45、
去离子水 20～80、
润湿剂 0.1～0.3、
流变控制剂 0～0.2、
消泡剂 0.05～0.2；
(2)将水性丙烯酸树脂、中和剂和10wt％-65wt％的去离子水混合，升温至60-70℃，获得丙烯酸脂水溶液；
(3)将步骤(2)制备的丙烯酸酯水溶液以及水性丙烯酸乳液、水性聚酯乳液、水性蜡浆投入反应釜中，低速300-500转/分钟搅拌均匀；
(4)将助溶剂、去离子水混合均匀后，在搅拌的情况下加入到反应釜中，低速300-500转/分钟搅拌5-10min；
(5)向反应釜中加入润湿剂、流变控制剂，中速700-800转/分钟搅拌10-20min；
(6)向反应釜中加入消泡剂，高速1000-1200转/分钟搅拌20-30分钟，得到环保型水性哑光镀铝纸底涂涂料，该涂料的重量固含量为25％-40％，pH值为7-10。
10.一种如权利要求1所述的环保型水性哑光镀铝纸底涂涂料的应用，其特征在于，该环保型水性哑光镀铝纸底涂涂料用于香烟内衬纸的表面处理，利用乙醇与水按照重量比为2∶1配制成混合溶剂，利用该混合溶剂将环保型水性哑光镀铝纸底涂涂料稀释到浓度为25wt％，然后涂布到香烟内衬纸的表面，置于烘箱中于120～140℃烘5～20s后取出，处理后的内衬纸再经过真空镀铝，可达到铝箔复合烟衬纸的表观效果。
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