CN105482728B - 一种抗划伤预涂膜 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种抗划伤预涂膜，包括从外到内依次包括抗划伤基材层、彩色层、热熔胶层、处理层，所述的抗划伤基材层是采用在线涂布的方式，将改性的水性抗划伤涂布液涂覆于一聚合物薄膜层的上表面而形成的。本发明通过在线涂布方式实现了水性抗划伤涂层的涂布，简化了聚合物薄膜功能化的处理工艺，节省能源并可提高产品成品率。

Description

一种抗划伤预涂膜
技术领域
本发明涉及印刷领域，特别是涉及一种能够提高与印刷品粘附效果，且可在线涂布的抗划伤预涂膜。
背景技术
目前，在预涂膜行业中，对印刷品的涂布方式包括离线和在线两种涂布方式。
其中，离线涂布的基材在反复收卷、放卷、分切、搬运等过程中，易造成擦伤、污染等表面缺陷。同时，离线涂布产品的涂布不易掌握均匀，涂层较厚，无法达到某些特殊产品的性能要求。
在线涂布是在线完成的，其涂层厚度可调，且在线涂布不需要对基材进行任何预处理，不会伤及基材的本体性能，无退化效应。现以其工艺简单、操作方便而成为最为可行的工业化技术。
但是，在线涂布在一些需要特殊处理的印刷品时，易出现起层的现象。如数码印刷品表面使用的油墨中，常含有硅油或蜡，硅油与蜡的无机物成分含量大，覆膜时不易与预涂膜中的热熔胶结合，覆膜后印刷品与膜的结合度不够，尤其在覆膜后的轧线、压纹处易出现起层现象。
发明内容
本发明的一个目的是要提供一种能够提高粘附效果的抗划伤预涂膜。
本发明的另一个目的是提供一种能够提高预涂膜基材层抗划伤效果的设备方法。
特别地，本发明提供了一种抗划伤预涂膜，从外到内依次包括抗划伤基材层、彩色层、热熔胶层、处理层，所述的抗划伤基材层是采用在线涂布的方式，将改性的水性抗划伤涂布液涂覆于一聚合物薄膜层的上表面而形成的，所述水性涂布液包括：
30～60重量份的水性聚氨酯分散体；
40～70重量份亚光助剂；
0.01～10重量份的晶须；
0.05～0.20重量份流平润湿剂；
0.1～0.5重量份消泡剂；
3～15重量份交联固化剂。
进一步地，所述抗划伤基材层是在厚度为15～30微米的双向拉伸聚酯薄膜、双向拉伸尼龙薄膜或双向拉伸聚丙烯薄膜的表面通过在线涂布制备的，所述处理层为增粘料或数码料的一种。
进一步地，所述水性涂布液还包括0～0.15重量份的增稠剂和0-20重量份的水，所述增稠剂为缔合型增稠剂，不挥发组分为48～52％，比重为1.02g/cm3。
进一步地，所述水性聚氨酯分散体为聚碳酸酯型聚氨酯分散体、脂肪酸型聚氨酯分散体、聚醚型聚氨酯分散体中的一种或几种的混合。
进一步地，所述亚光助剂为自消光的聚氨酯亚光树脂，其固含量为25～35％，粘度为600～800mPa.s，PH为7～9。
进一步地，所述晶须为碱式硫酸镁、氧化锌、碳酸钙、钛酸钾中的一种或几种的混合，其中，所述晶须的长度为1～30微米，长径比为5～100；
所述流平润湿剂为离子型聚丙烯酸酯溶液中的一种或几种的混合。
进一步地，所述交联固化剂为多官能度氮丙啶、聚碳化二亚胺、HDI三聚体以及HDI-IPDI复合三聚体中的一种或几种的混合。
进一步地，所述热熔胶层由乙烯丙烯酸丁酯、乙烯丙烯酸乙酯、乙烯丙烯酸、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物混合物、乙烯—甲基丙烯酸甲酯共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物或低密度聚乙烯中的一种或几种混合形成，厚度为5～30微米。
进一步地，所述彩色层采用彩色的或黑白色，全幅或局部图案涂布印刷，且设于抗划伤基材层下表面。
本发明提供一种前述抗划伤预涂膜的制备方法，其中，抗划伤预涂膜的制备方法包括以下步骤：
步骤10，将各组分按预定重量份混合后形成水性涂布液，再打入中间料罐；
步骤20，将聚合物薄膜经拉伸设备进行纵向拉伸后，用电晕设备对所述聚合物薄膜表面进行电晕处理；
步骤30，通过中间泵将中间料罐中的水性涂布液泵入密闭的刮刀腔内，凹辊将所述刮刀腔内的水性涂布液通过与聚合物薄膜的接触包角，转移到聚合物薄膜的表面，以形成涂布层；
步骤40，将覆有水性涂布液的聚合物薄膜送入拉伸设备进行横向拉伸，在横向拉伸预热段内，涂布液经干燥过程挥发水份，最终在薄膜表面形成均匀的化学处理层；
步骤50，牵引收卷，即得到抗划伤基材层。
本发明的有益效果是：通过在线涂布方式实现了水性抗划伤涂层的涂布，简化了聚合物薄膜功能化的处理工艺，节省能源并可提高产品成品率。本发明将晶须材料首次应用于聚合物薄膜表面处理涂料中，增强了表面处理层的耐磨抗划痕能力。本发明利用彩色层代替传统预涂膜的中间层，简化了产品结构，既赋予了预涂膜基材层与热熔胶层之间较好的层间力，又增加了预涂膜的色彩多样性。此外，本发明还可以根据应用领域选用不同的处理层，以提供多样性和多种功能合一的预涂膜产品。
附图说明
图1为本发明一个实施例中预涂膜的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明的抗划伤预涂膜，以与印刷品接触的顺序来看依次包括热熔胶层20、彩色层30和基材层40。
在针对一些特殊印刷情况时，还可以在热熔胶层20与印刷品之间涂布处理层10。该处理层10为增粘剂或数码料的一种，以提高对特定印刷品的粘附效果，其厚度可以在0.15微米左右。处理层10在针对不同的应用领域时，可以自由选择。通过在热熔胶层20一侧涂布增粘剂，可以提高预涂膜与印刷品之间的粘接性，使得预涂膜的粘接力远远大于普通预涂膜，特别是对一些有后处理工序要求、表面润湿张力低以及在高速度下较难覆膜的印刷品有非常显著的改进。而添加数码料的预涂膜，可以跟硅油、蜡含量高的数码印刷品有很好的粘结力，其可以深入纸张纤维，实现与纸张牢固结合，以适应重硅油或重蜡油墨印刷品的覆膜需求。
其中，热熔胶层20能够在不同的温度下熔化，并体现出不同的粘附效果。该热熔胶层20可以由乙烯丙烯酸丁酯(EBA)、乙烯丙烯酸乙酯(EEA)、乙烯丙烯酸(EAA)、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物混合物(EMA)、乙烯—甲基丙烯酸甲酯共聚物(EMMA)、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)或低密度聚乙烯(LDPE)中的一种或几种混合形成。
彩色层30可根据不同的需要由不同颜色构成，具体的颜色可以是纯色，也可以是多种色彩的结合，此外，颜色可以组成不同的图案。彩色层30采用彩色的或黑白色，全幅或局部图案涂布印刷，设于基材层40下表面，彩色层30针对聚酯薄膜(PET)、尼龙薄膜(NY)或聚丙烯薄膜(BOPP)选用成膜后能提高抗划伤基材层40和热熔胶层20的层间力的油墨，以取代传统预涂膜的中间层。
基材层40由水性涂布液涂覆于聚合物薄膜上形成，该水性涂布液一般可以包括下述重量份的组分：30～60重量份的水性聚氨酯分散体，40～70重量份亚光助剂，0.01～10重量份的晶须，0.05～0.20重量份流平润湿剂，0.1～0.5重量份消泡剂，3～15重量份交联固化剂。在其它的实施例中，该水性涂布液还可以包括0～0.15重量份的增稠剂和0-20重量份的水，该增稠剂可以为缔合型增稠剂，其不挥发组分为48～52％，比重为1.02g/cm3，增稠剂可以提高体系剪切粘度，保证体系的稳定性，常规采用的有ACRYSOLTMTT-935、RM-8w或SC-04等型号。
基材层40选择厚度为15～30微米的双向拉伸聚酯薄膜(PET)、双向拉伸尼龙薄膜(NY)或双向拉伸聚丙烯薄膜(BOPP)中的一种。
消泡剂为不含有机硅和矿物油的消泡剂，如BYK-011、BYK-016或HY-102等型号对涂布性能没有不良影响。
该水性涂布液中的水性聚氨酯分散体可以为聚碳酸酯型聚氨酯分散体、脂肪酸型聚氨酯分散体、聚醚型聚氨酯分散体中的一种或几种的混合。其中，聚氨酯分散体的固含量为20～40wt％，粘度为20～800mPa.s，PH为8～10.5，Konig硬度在120～150s。
亚光助剂可以为自消光的聚氨酯亚光树脂，其固含量为25～35％，粘度600～800mPa.s，PH为7～9。
晶须可以为碱式硫酸镁、氧化锌、碳酸钙、钛酸钾中的一种或几种的混合，其中，晶须的长度为1～30微米，长径比为5～100。
该流平润湿剂可以为离子型聚丙烯酸酯溶液中的一种或几种的混合。如BYK-381，D-LEVEL PW1336或Sogo 3880等型号，流平润湿剂只增进流平性而对表面张力无影响。
该交联固化剂可以为多官能度氮丙啶、聚碳化二亚胺、HDI三聚体以及HDI-IPDI复合三聚体的一种或几种的混合。
在本发明的一个实施例中，基材层40通过覆膜机进行制备的步骤如下：
步骤10，将各组分按预定重量份混合后形成水性涂布液，再打入中间料罐；
这里的组分可以根据待印刷品的要求或性质进行选择。
步骤20，将聚合物薄膜经拉伸设备进行纵向拉伸后，用电晕设备对所述聚合物薄膜表面进行电晕处理；
电晕处理可以提高聚合物薄膜的表面张力，增强润湿性能
步骤30，通过中间泵将中间料罐中的水性涂布液泵入密闭的刮刀腔内，凹辊将所述刮刀腔内的水性涂布液通过与聚合物薄膜的接触包角，转移到聚合物薄膜的表面，以形成涂布层；
步骤40，将覆有水性涂布液的聚合物薄膜送入拉伸设备进行横向拉伸，在横向拉伸预热段内，涂布液经干燥过程挥发水份，最终在薄膜表面形成均匀的化学处理层；
步骤50，牵引收卷，即得到基材层。
本实施例采用的覆膜机采用常规覆膜机即可。
以下以具体实施例说明本发明的预涂膜的制作过程。
实施例一，制作黑色抗划伤尼龙预涂膜：
采用30重量份的聚碳酸酯型聚氨酯分散体，0.01重量份的碱式硫酸镁晶须，70重量份的自消光聚氨酯树脂，0.05重量份的离子型聚丙烯酸酯溶液，0.1重量份的不含有机硅和矿物油的消泡剂，3重量份的氮丙啶交联固化剂，不加增稠剂，使用5重量份的水和乙醇1：1的混合溶剂调整体系粘度，高速搅拌混合均匀。
然后将水性涂布液通过供液泵打入中间料罐。
基材层选用22微米的尼龙薄膜，将尼龙薄膜通过拉伸设备进行纵向拉伸后，通过电晕设备对尼龙薄膜表面进行电晕处理，电晕机功率选定为0.8KW。同时中间泵将中间料罐中的水性涂布液泵入密闭的刮刀腔内，凹辊将刮刀腔内的水性涂布液，通过与尼龙薄膜的接触包角转移到尼龙薄膜的表面，在尼龙薄膜的表面形成涂布层。覆有水性涂布液的尼龙薄膜随后进入拉伸设备进行横向拉伸，在横向拉伸预热段内，水性涂布液经干燥过程挥发水份，最终在尼龙薄膜表面形成均匀的化学处理层10。然后牵引收卷，得到厚度为23微米，幅宽4.2m，长度18000m的抗划伤基材层40。
对抗划伤基材层40外表面进行电晕处理，电晕机功率选定为1.2KW，电晕之后的达因值在48以上。通过凹版涂布机将黑色油墨涂布于抗划伤基材层40内表面，经过烘箱干燥，烘干温度可设在60℃，即得到黑色层(彩色层30)。
通过导辊将上述基材送至复合位置，挤出机流延形成热熔胶层20，流延膜采用MI为12、熔点85摄氏度的乙烯-醋酸乙烯(EVA)共聚物热熔胶。在邻近挤出复合生产线的复合位置处设有臭氧发生器，由臭氧发生器产生的臭氧喷吹在热熔胶流延膜上，臭氧的浓度为35％，功率750W，气体流量为3.5SCXFM，使树脂的流延表面产生一些极性基团，然后基材与热熔胶流延膜通过挤出复合生产线复合位置的啮合辊的挤压相结合，形成复合膜。再经过拉伸、冷却、修边后热熔胶层20的厚度为13微米。
啮合辊的压力为35psi，挤出机的温度设定值分别为130、160、190、200、220、220、220、220、220、220、220、220、220、220、220、220、220、220摄氏度。处理层10位置可以省略.
将所制得产品在45℃熟化24h后，在95℃下与印刷品覆膜，测试其相关性能，结果如下表：
测试项目 45°光泽 抗划伤性/N 剥离力/N 表面张力/达因 颜色
测试结果 3.5 1.0 2.73 40 黑色
本实施例的产品在很低的光泽下，具有良好的抗划伤性能，且具有较高的表面张力，能够适应印刷品后加工的烫金、UV处理。
实施例二，红色抗划伤聚丙烯增粘预涂膜：
其中涂布液包含：60重量份的聚醚型聚氨酯分散体，5重量份的钛酸钾晶须，55重量份自消光聚氨酯树脂，0.15重量份离子型聚丙烯酸酯溶液，0.3重量份不含有机硅和矿物油的消泡剂；15重量份HDI-IPDI复合三聚体固化剂，0.15重量份缔合型聚氨酯增稠剂，不加水。
然后将水性涂布液通过供液泵打入中间料罐。
基材层选择15微米的聚丙烯薄膜，在聚丙烯薄膜经拉伸设备进行纵向拉伸后，需要电晕设备对聚丙烯薄膜的表面进行电晕处理，电晕机强度选定为0.8KW。同时中间泵将中间料罐中的水性涂布液泵入密闭的刮刀腔内，凹辊将腔内水性涂布液通过与聚丙烯薄膜的接触包角，转移到聚丙烯薄膜的表面，在聚丙烯薄膜表面形成涂布层。覆有水性涂布液的聚丙烯薄膜随后进入拉伸设备进行横向拉伸，在横向拉伸预热段内，水性涂布液经干燥过程挥发水份，最终在聚丙烯薄膜表面形成均匀的化学处理层10。然后牵引收卷，得到厚度为15.5微米，幅宽8.7m，长度12000m的抗划伤基材层40。
将抗划伤基材层40外表面经电晕处理，电晕机强度选定为4.5KVA，电晕之后的达因值在36以上。通过凹版涂布机将红色水性涂料涂布于基材层40外表面上，经过烘箱干燥，烘干温度可设在90℃，即得到红色层(彩色层30)。
通过挤出复合设备的导辊将带有红色层的聚丙烯基材送至复合部位，挤出机挤出乙烯-丙烯酸甲酯共聚物混合物(EMA)形成热熔胶层20，经过冷却辊冷却后，热熔胶层20的厚度为5微米。
期间，啮合辊的压力为35psi，挤出机的温度设定值分别为130、160、190、200、220、220、220、220、220、220、220、220、220、220、220、220、220、220℃。
从冷却辊传送过来的聚丙烯薄膜进入第二涂布辊，使用第二涂布辊将增粘料涂布在聚丙烯薄膜的热熔胶层20表面上，使其与聚丙烯薄膜结合，然后烘干、收卷、修边后形成处理层10，其厚度为0.15μm。
分别将带有处理层10和不带处理层10的产品在95℃下与印刷品覆膜，测试结果如下表：
测试项目 45°光泽 表面张力/达因 抗划伤性/N 剥离力/N 颜色
带处理层的产品 5.8 40 1.2 1.96 红色
不带处理层的产品 5.7 40 1.2 1.17 红色
从表中的剥离力测试结果可以看出，增粘预涂膜的剥离力提高了67％，远远大于普通预涂膜，适合应用于有后处理工序要求、表面润湿张力低以及在高速度下较难覆膜的印品，同时在很低的光泽度时具有良好的抗划伤能力和较高的表面张力。
实施例三，蓝色抗划伤聚酯数码预涂膜：
采用45重量份的脂肪酸型聚氨酯分散体，10重量份的碳酸钙晶须，40重量份自消光聚氨酯树脂，0.20重量份离子型聚丙烯酸酯溶液，0.5重量份不含有机硅和矿物油的消泡剂，8重量份聚碳化二亚胺固化剂，0.08重量份缔合型聚氨酯增稠剂，10重量份的水。
然后将水性抗划伤涂布液通过供液泵打入中间料罐。
将聚酯薄膜经拉伸设备进行纵向拉伸后，通过电晕设备对聚酯薄膜表面进行电晕处理，电晕机强度选定为0.8KW。同时中间泵将中间料罐中的水性涂布液泵入密闭的刮刀腔内，凹辊将腔内水性涂布液通过与聚酯薄膜的接触包角，转移到聚酯薄膜的表面，在聚酯薄膜的表面形成涂布层。覆有涂布液的聚酯薄膜随后进入拉伸设备进行横向拉伸，在横向拉伸预热段内，水性涂布液经干燥过程挥发水份，最终在聚酯薄膜表面形成均匀的化学处理层10。然后牵引收卷，即得到厚度为30微米，幅宽4.2m，长度12000m的抗划伤基材层40。
通过挤出复合设备的导辊将带有蓝色层(彩色层制备方法与实施例2相同)的基材层40送至复合部位，挤出机挤出低密度聚乙烯(LDPE)形成热熔胶层20，经过冷却辊冷却后，热熔胶层20的厚度为30微米。
期间，啮合辊的压力为35psi，挤出机的温度设定值分别为130、160、190、220、250、270、270、270、270、270、270、270、270、270、270、270、270、270℃。
从冷却辊传送过来的聚酯薄膜进入第二涂布辊，使用第二涂布辊将数码料涂布在聚酯薄膜的热熔胶层20表面上，使其与聚酯薄膜结合，然后烘干、收卷、修边后形成处理层10，其厚度为0.15μm。
分别将带有处理层10和不带处理层10的产品在100℃下与Konica C8000数码纸覆膜，测试结果如下表：
测试项目 45°光泽 表面张力/达因 抗划伤性/N 剥离力/N 颜色
带处理层的产品 8.2 40 1.5 9.10 蓝色
不带处理层的产品 8.2 40 1.5 2.84 蓝色
从上表的测试结果可以看出，该实施例的产品抗划伤性能优异，表面张力能够满足烫金和UV后处理，而且带有处理层10后，对Konica C8000数码纸的粘接能力大幅度提升。
至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (9)

1.一种抗划伤预涂膜，从外到内依次包括抗划伤基材层、彩色层、热熔胶层、处理层，所述处理层为增粘料或数码料的一种，所述的抗划伤基材层是采用在线涂布的方式，将改性的水性抗划伤涂布液涂覆于一聚合物薄膜层的上表面而形成的，所述抗划伤基材层是在厚度为15～30微米的双向拉伸聚酯薄膜、双向拉伸尼龙薄膜或双向拉伸聚丙烯薄膜的表面通过在线涂布制备的，所述水性涂布液包括：
30～60重量份的水性聚氨酯分散体；
40～70重量份亚光助剂；
0.01～10重量份的晶须；
0.05～0.20重量份流平润湿剂；
0.1～0.5重量份消泡剂；
3～15重量份交联固化剂。
2.根据权利要求1所述的抗划伤预涂膜，其中，
所述水性涂布液还包括0～0.15重量份的增稠剂和0-20重量份的水，所述增稠剂为缔合型增稠剂，不挥发组分为48～52％，比重为1.02g/cm3。
3.根据权利要求1或2所述的抗划伤预涂膜，其中，
所述水性聚氨酯分散体为聚碳酸酯型聚氨酯分散体、脂肪酸型聚氨酯分散体、聚醚型聚氨酯分散体中的一种或几种的混合。
4.根据权利要求1或2所述的抗划伤预涂膜，其中，
所述亚光助剂为自消光的聚氨酯亚光树脂，其固含量为25～35％，粘度为600～800mPa.s，PH为7～9。
5.根据权利要求1所述的抗划伤预涂膜，其中，
所述晶须为碱式硫酸镁、氧化锌、碳酸钙、钛酸钾中的一种或几种的混合，其中，所述晶须的长度为1～30微米，长径比为5～100；
所述流平润湿剂为离子型聚丙烯酸酯溶液中的一种或几种的混合。
6.根据权利要求1所述的抗划伤预涂膜，其中，
所述交联固化剂为多官能度氮丙啶、聚碳化二亚胺、HDI三聚体以及HDI-IPDI复合三聚体中的一种或几种的混合。
7.根据权利要求1所述的抗划伤预涂膜，其中，
所述热熔胶层由乙烯丙烯酸丁酯、乙烯丙烯酸乙酯、乙烯丙烯酸、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物混合物、乙烯—甲基丙烯酸甲酯共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物或低密度聚乙烯中的一种或几种混合形成，厚度为5～30微米。
8.根据权利要求1所述的抗划伤预涂膜，其中，
所述彩色层采用彩色的或黑白色，全幅或局部图案涂布印刷，且设于抗划伤基材层下表面。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的抗划伤预涂膜的制备方法，其中，抗划伤基材层的制备方法包括以下步骤：
步骤10，将各组分按预定重量份混合后形成水性涂布液，再打入中间料罐；
步骤20，将聚合物薄膜经拉伸设备进行纵向拉伸后，用电晕设备对所述聚合物薄膜表面进行电晕处理；
步骤30，通过中间泵将中间料罐中的水性涂布液泵入密闭的刮刀腔内，凹辊将所述刮刀腔内的水性涂布液通过与聚合物薄膜的接触包角，转移到聚合物薄膜的表面，以形成涂布层；
步骤40，将覆有水性涂布液的聚合物薄膜送入拉伸设备进行横向拉伸，在横向拉伸预热段内，涂布液经干燥过程挥发水份，最终在薄膜表面形成均匀的化学处理层；
步骤50，牵引收卷，即得到抗划伤基材层。
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