CN110467889A - 一种可低温覆合的钢板覆膜胶及其制备方法和热熔胶膜 - Google Patents

一种可低温覆合的钢板覆膜胶及其制备方法和热熔胶膜 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种可低温覆合的钢板覆膜胶，按照质量份数计算，包括如下原料组分：高分子饱和聚酯树脂20～40份、中分子饱和聚酯树脂5～10份、端羟基液体丁腈橡胶2～5份、封闭型异氰酸酯固化剂5～10份、催化剂0.5～1份和溶剂50～60份，可在160℃的低温环境下进行覆合，且具备良好的耐热性，以克服现有技术中的不足之处。本发明进而提出一种上述钢板覆膜胶的制备方法，能有效减少热熔胶在制备过程中对耐热性的损失，还提出一种使用上述钢板覆膜胶的热熔胶膜，能有效避免热熔胶膜与钢板脱层的现象发生。

Description

一种可低温覆合的钢板覆膜胶及其制备方法和热熔胶膜
技术领域
本发明涉及钢板覆膜胶领域，尤其涉及一种可低温覆合的钢板覆膜胶及其制备方法和热熔胶膜。
背景技术
覆膜钢板在工业和生活中的应用比较广泛，汽车、冰箱、洗衣机、高档家具、厨房设备等都需要使用。传统的覆膜钢板采用在钢板上涂布一层溶剂型粘合剂，进行高温烘烤再将热熔胶膜覆合起来，在覆膜钢板行业中，高温覆合一般指的是在200～300℃温度条件下进行烘烤。这类高温覆合的生产工艺存在两个问题，产生溶剂挥发不环保和能耗高，其次热熔胶对覆合基材面的粘接为热塑性粘接，在冲压和卷边加工的过程中，容易出现复合基材与钢板脱层的风险。
现有技术中一般采用高分子热熔胶膜覆合钢板来替代传统技术中利用高温烘烤的方式生产复合钢板，可是由于高分子热熔胶膜的主要成分为聚乙烯，熔点和表面硬度低，挤出生产的过程中有晶点产生，严重影响覆膜钢板的外观质量，其次高分子热熔胶膜复合钢板的耐盐雾性能差，100℃高温使用条件下热熔胶被改性，改性后的热熔胶对钢板有腐蚀性，而且复合钢板长期使用老化后，容易出现脱层的现象。
发明内容
本发明的目的在于提出一种可低温覆合的钢板覆膜胶，可在160℃的低温环境下进行覆合，且具备良好的耐热性，以克服现有技术中的不足之处。
本发明的另一个目的在于提出一种上述钢板覆膜胶的制备方法，能有效减少热熔胶在制备过程中对耐热性的损失。
本发明的另一个目的还在于提出一种使用上述钢板覆膜胶的热熔胶膜，能有效避免热熔胶膜与钢板脱层的现象发生。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种可低温覆合的钢板覆膜胶，按照质量份数计算，包括如下原料组分：高分子饱和聚酯树脂20～40份、中分子饱和聚酯树脂5～10份、端羟基液体丁腈橡胶2～5份、封闭型异氰酸酯固化剂5～10份、催化剂0.5～1份和溶剂50～60份。
优选的，所述高分子饱和聚酯树脂的分子量为20000～40000。
优选的，所述中分子饱和聚酯树脂的分子量为5000～15000。
优选的，所述高分子饱和聚酯树脂的玻璃化温度范围为0～15℃。
优选的，所述中分子饱和聚酯树脂的玻璃化温度范围为-30～10℃。
优选的，所述封闭型异氰酸酯固化剂的解封温度为60～100℃。
优选的，所述封闭型异氰酸酯固化剂为封闭型六亚甲基的三聚体。
一种如上述钢板覆膜胶的制备方法，包括如下步骤：
(1)将配方量的高分子饱和聚酯树脂、中分子饱和聚酯树脂和溶剂投入至反应釜，搅拌溶解均匀后得到溶液一；
(2)往步骤(1)得到的溶液一中加入配方量的端羟基液体丁腈橡胶，启动分散机，设置转速为1000～3000r/min进行高速分散，分散均匀后得到溶液二；
(3)待步骤(2)得到的溶液二降温至室温后，加入配方量的封闭型异氰酸酯固化剂和催化剂，搅拌至形成均匀分散的钢板覆膜胶。
一种使用上述的一种钢板覆膜胶的热熔胶膜，包括PET基材层、预涂油墨层、钢板覆膜胶层和离型膜；所述PET基材层经过透明电晕处理，所述钢板覆膜胶层由所述钢板覆膜胶涂覆后固化形成，所述PET基材层的上表面涂覆有所述预涂油墨层，所述预涂油墨层的上表面涂覆有所述钢板覆膜胶层，所述钢板覆膜胶层的上表面覆盖有所述离型膜。
优选的，所述钢板覆膜胶层的厚度范围为5～20μm。
本发明的有益效果：
1、本技术方案的提出，使得钢板覆膜胶可在低于160℃温度条件下进行覆合，同时保证其具备良好的耐温、耐盐雾性能。
2、将高分子饱和聚酯树脂和中分子饱和聚酯树脂进行复配，有效提高制备后钢板覆膜胶的耐热性能，解决覆膜后的复合钢板易脱层的问题。
附图说明
附图对本发明做进一步说明，但附图中的内容不构成对本发明的任何限制。
图1是本发明中热熔胶膜的一个结构示意图。
其中：PET基材层1；预涂油墨层2；钢板覆膜胶层3；离型膜4。
具体实施方式
一种可低温覆合的钢板覆膜胶，按照质量份数计算，包括如下原料组分：高分子饱和聚酯树脂20～40份、中分子饱和聚酯树脂5～10份、端羟基液体丁腈橡胶2～5份、封闭型异氰酸酯固化剂5～10份、催化剂0.5～1份和溶剂50～60份。
本技术方案的提出，使得钢板覆膜胶可在低于160℃温度条件下进行覆合，同时保证其具备良好的耐温、耐盐雾性能。
首先，本技术方案以饱和聚酯树脂作为主体树脂，可有效增加钢板覆膜胶胶体的柔软度和提升胶体的粘结力，同时饱和聚酯树脂还具备良好的抗冲击性能，且热稳定性、耐磨性、耐高温、耐化学腐蚀性等耐候性能良好，进一步地，聚酯树脂的加工时间短，原料性价比高，稳定性高，比常规技术方案中以聚乙烯作为主体原料更适合于钢板覆膜胶的使用。
具体地，配方中的高分子饱和聚酯树脂的分子量大，具有优异的柔韧性和较好的初始强度，能够轻易满足钢板覆膜胶对柔韧性及强度的需求，并且控制高分子饱和聚酯树脂的添加量在20～40份，使制备后的钢板覆膜胶具备优异的耐热性，当高分子饱和聚酯树脂的添加量小于20份，覆膜胶的初始强度较差，胶体固化前容易出现PET基材与钢板脱层的问题，而当高分子饱和聚酯树脂的添加量大于40份，胶体固化后分子间的交联密度不够，导致胶体的耐热性能差，钢板覆膜胶在高温的使用条件下易脱层。另外，由于高分子饱和聚酯树脂的羟值低，导致熟化后分子间的交联密度低，因此在配方中添加可增加支化、提高分子间交联密度的中分子饱和聚酯，为了使中分子饱和聚酯树脂的效用达到最大化，将其添加量控制在整体配方量的5～10份。
覆膜后的复合钢板经过深冲压加工后，容易出现热熔胶膜与钢板分层的问题，为此本技术方案还在配方中添加端羟基液体丁腈橡胶，端羟基液体丁腈橡胶具有良好的延伸率，可有效增加固化后的钢板覆膜胶的韧性，在复合钢板深冲压的过程中起到很好的缓冲作用；将端羟基液体丁腈橡胶的含量限定在胶体总含量的2～5份，当端羟基液体丁腈橡胶的含量小于2份，覆膜胶的增韧效果差，对耐深冲压的性能改善不大，当端羟基液体丁腈橡胶的含量大于5份，则会降低覆膜胶与PET基材的附着力，不能保证复合钢板的覆膜强度。
另外，由于端羟基液体丁腈橡胶本身会对一定程度上削弱钢板覆膜胶胶体的内聚力，为了尽可能地减少这种不良的影响，本技术方案还在配方中引入了封闭型异氰酸酯固化剂，端羟基液体丁腈橡胶可以与异氰酸酯发生反应，有效减缓端羟基液体丁腈橡胶对内聚力的影响。进一步地，解封后的异氰酸酯固化剂还可以与饱和聚酯树脂、端羟基液体丁腈橡胶中的羟基交联，提高钢板覆膜胶的内聚力和交联程度，提升覆膜后的复合钢板的耐热性。将具有交联固化作用的封闭型异氰酸酯固化剂的添加量限定在5～10份，更有利于异氰酸酯固化剂的效用发挥，同时还能进一步增加钢板覆膜胶的耐热性。
本技术方案的配方中复配有0.5～1份的催化剂，可有效提高覆膜胶的固化速度，以及减少制备过程中的熟化时间，降低能耗，具体地，催化剂可以是辛酸亚锡或二月桂酸二丁基锡；同时还复配有50～60份的溶剂，能有效地对配方原料起到溶解作用。作为优选，溶剂包括丁酮和甲苯两种有机溶剂，丁酮具有较强的溶解能力，甲苯的溶解能力低于丁酮，但其成本低，配合丁酮使用能达到较高性价比的效果，同时稳定溶剂性能。
更进一步说明，所述高分子饱和聚酯树脂的分子量为20000～40000。
本技术方案中高分子饱和聚酯树脂的分子量在20000～40000，若高分子饱和聚酯树脂的分子量太低，覆膜后的复合钢板初始强度较差，不能够满足钢板覆膜胶对柔韧性及强度的需求，若分子量太高，则会造成制备而成的钢板覆膜胶的流动性差，贴合过程中容易产生气泡，降低复合钢板表面的平整度。
更进一步说明，所述中分子饱和聚酯树脂的分子量为5000～15000。
中分子饱和聚酯树脂的分子量控制在5000-15000，若中分子饱和聚酯树脂的分子量小于5000，会过度提高钢板覆膜胶的流动性，导致覆膜过程存在溢胶的风险，其次分子量太低还会降低钢板覆膜胶的初始强度，导致熟化前容易出现PET基材与钢板脱层的情况发生。若中分子饱和聚酯树脂的分子量大于15000，羟值下降，降低分子间的交联密度，一定程度上削弱制备后的钢板覆膜胶的耐热性。进一步地，中分子饱和聚酯树脂的分子量优选为7000-10000。
更进一步说明，所述高分子饱和聚酯树脂的玻璃化温度范围为0～15℃。
高分子饱和聚酯树脂的玻璃化温度控制在0-15℃，玻璃化温度低于0℃时，具有钢板覆膜胶层的热熔胶膜熟化后，胶层太软，导致耐热性变差，不能满足覆膜后的复合钢板对耐热性的需求，而当玻璃化温度高于15℃，则会导致钢板覆膜胶的流动性变差，覆合钢板时需要更高的温度，不能实现低温条件下的覆合。
更进一步说明，所述中分子饱和聚酯树脂的玻璃化温度范围为-30～10℃。
中分子饱和聚酯树脂的玻璃化温度的高低影响覆合钢板时所需温度的高低。当中分子饱和聚酯树脂的玻璃化温度低于-30℃，钢板覆膜胶层的表面硬度会偏低，容易影响复合钢板的耐热性，若玻璃化温度太高，钢板覆膜胶对钢板的粘接强度下降，覆合时同样需要更高的温度。进一步地，中分子饱和聚酯树脂的玻璃化温度优选为-20～5℃。
更进一步说明，所述封闭型异氰酸酯固化剂的解封温度为60～100℃。
封闭型异氰酸酯固化剂具有其特定的解封温度范围，本技术方案中限定封闭型异氰酸酯固化剂的解封温度为60～100℃，这是由于解封温度越高的固化剂，涂覆钢板覆膜胶后，需要更高的烘干温度，这使得烘干过程中的能耗越高，技术人员操作也越危险。而若解封温度低于60℃，则要求制备热熔胶膜过程中，涂覆钢板覆膜胶后的烘干过程中烘干温度不能高于60℃，否则固化剂会解封，若烘干温度太温则会出现溶剂挥发不完全的问题。进一步地，封闭型异氰酸酯固化剂的解封温度优选为80～90℃。
更进一步说明，所述封闭型异氰酸酯固化剂为封闭型六亚甲基的三聚体。
相比起异佛尔酮二异氰酸酯等同类型的固化剂，六亚甲基二异氰酸酯具有更优越的柔韧性，而且制备后的钢板覆膜胶对PET基材的附着力也会更好，可在一定程度上增加了热熔胶膜的复合强度。
一种如上述钢板覆膜胶的制备方法，包括如下步骤：
(1)将配方量的高分子饱和聚酯树脂、中分子饱和聚酯树脂和溶剂投入至反应釜，搅拌溶解均匀后得到溶液一；
(2)往步骤(1)得到的溶液一中加入配方量的端羟基液体丁腈橡胶，启动分散机，设置转速为1000～3000r/min进行高速分散，分散均匀后得到溶液二；
(3)待步骤(2)得到的溶液二降温至室温后，加入配方量的封闭型异氰酸酯固化剂和催化剂，搅拌至形成均匀分散的钢板覆膜胶。
本技术方案还提出了一种高粘力热熔胶的制备方法，制备过程严格控制，能有效减少制备过程中对钢板覆膜胶性能的损失，且能保证制备而成的胶体细度均匀、平整度高。
一种使用上述的一种钢板覆膜胶的热熔胶膜，包括PET基材层1、预涂油墨层2、钢板覆膜胶层3和离型膜4；所述PET基材层1经过透明电晕处理，所述钢板覆膜胶层3由所述钢板覆膜胶涂覆后固化形成，所述PET基材层1的上表面涂覆有所述预涂油墨层2，所述预涂油墨层2的上表面涂覆有所述钢板覆膜胶层3，所述钢板覆膜胶层3的上表面覆盖有所述离型膜4。
本技术方案还提出了一种热熔胶膜，包括PET基材层1、预涂油墨层2、钢板覆膜胶层3和离型膜4，具体地PET基材层经过透明电晕处理，且PET基材层1和钢板覆膜胶层3之间印刷有预涂油墨层2，进一步增强了钢板覆膜胶对PET基材的附着力，有利于提高覆膜后的复合钢板的复合强度，有效避免热熔胶膜与钢板脱层的现象发生。
更进一步说明，所述钢板覆膜胶层3的厚度范围为5～20μm。
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
实施例组1-一种具有可低温覆合的钢板覆膜胶的热熔胶膜的制备方法，包括以下步骤：
(1)将下表1中配方量的高分子饱和聚酯树脂、中分子饱和聚酯树脂和溶剂投入至反应釜，搅拌溶解均匀后得到溶液一；
(2)往步骤(1)得到的溶液一中加入下表1中配方量的端羟基液体丁腈橡胶，启动分散机后设置转速为2000r/min进行高速分散，分散均匀后得到溶液二；
(3)待步骤(2)得到的溶液二降温至室温后，加入下表1中配方量的封闭型异氰酸酯固化剂和二月桂酸二丁基锡，搅拌至形成均匀分散的钢板覆膜胶。
(4)将步骤(3)获得的钢板覆膜胶涂覆于印刷有预涂油墨层的经过电晕处理的PET基材层上，待钢板覆膜胶烘干，在其表面覆盖离型膜后制备热熔胶膜。
表1实施例组1中钢板覆膜胶各原料的配比
分别采用上述表1中不同原料配方制备热熔胶膜，并对获得的热熔胶膜进行以下性能测试：
1、低温覆合测试：
检测覆膜后的复合钢板是否需要更高的覆合温度，主要从复合钢板的外观来判断，在160℃的覆合温度下对钢板覆膜，观察覆膜后的复合钢板外表是否平整、有无气泡。若复合钢板外表不平整、有气泡则说明复合温度不足够；若复合钢板外表平整、无气泡则说明复合温度足够，可实现低温覆合。
2、晶点测试：
随机取1m*1m制备而成的热熔胶膜，样品数5片，观测晶点数目。若样品平均晶点数≤2，则产品合格；若样品平均晶点数＞2，则产品不合格。
3、复合强度测试：
取覆膜后的复合钢板划15°角，测试其剥离长度，若样品的剥离长度≦5mm，优异，则产品的复合强度合格；若样品的剥离长度>5mm，则产品的复合强度不合格。
4、耐热性能测试：
将覆膜后的复合钢板样品的正反面杯突至8mm，并放置于温度为150℃的烘箱烘烤1小时，观察复合钢板表面是否有鼓泡、脱层现象。
5、耐盐雾性能测试：
将覆膜后的复合钢板样品的四条边用胶带密封，并放置于中性盐雾室4天，观察复合钢板表面是否有鼓泡、脱层现象。
将实施例组1中根据不同的原料配方制备而成的热熔胶膜与常规高分子热熔胶膜(主要成分为聚乙烯)进行比对，其结果如下表2：
表2实施例组1中不同热熔胶膜与常规高分子热熔胶膜的对比性能测试结果
通过实施例1-1、1-2、1-3与常规高分子热熔胶膜的比对性能测试结果可知，采用本技术方案中制备的热熔胶膜，可保证在160℃的温度条件下进行低温覆合，且覆膜后的复合钢板外表平整，晶点数较少，无气泡产生，复合强度优异，而且耐热性、耐盐雾性能良好。
通过实施例1-1、1-2、1-3与实施例1-4、1-5的比对性能测试结果可知，当钢板覆膜胶原料的百分比含量不在本技术方案的含量范围时，制备而成的热熔胶膜在低温覆合测试、复合强度测试、耐热性能测试和耐盐雾性能测试中均未能达到产品要求。因此，本技术方案中需要严格控制高分子饱和聚酯树脂、中分子饱和聚酯树脂、端羟基液体丁腈橡胶和封闭型异氰酸酯固化剂的含量，才能有效提升热熔胶膜的复合强度，同时保证其覆膜后的复合钢板的耐热性、耐盐雾性能良好。
通过实施例1-2与实施例1-6的比对性能测试结果可知，将高分子饱和聚酯树脂和中分子饱和聚酯树脂进行复配，可以缓解由于高分子饱和聚酯树脂的羟值低，熟化后分子间的交联密度低所导致的耐热性能差，覆膜后的复合钢板易脱层的问题。
对比实施例组1-按照实施例1-2中的钢板覆膜胶配方组分的配比来制备热熔胶膜，仅改变高分子饱和聚酯树脂和中分子饱和聚酯树脂的分子量，如下表3所示：
表3对比实施例组1中钢板覆膜胶各原料的配比
分别采用上述表3中不同原料配方制备热熔胶膜，并对获得的热熔胶膜进行低温覆合测试、复合强度测试和耐热性能测试，其结果如下表4所示：
表4对比实施例组1中不同热熔胶膜的对比性能测试结果
通过实施例1-2与对比实施例组1的比对性能测试结果可知，过低分子量的高分子饱和聚酯树脂和中分子饱和聚酯树脂共同作用，会降低钢板覆膜胶的复合强度；而过高分子量的高分子饱和聚酯树脂和中分子饱和聚酯树脂共同作用则会影响覆膜后的复合钢板的耐热性能，容易出现热熔胶膜与钢板脱层的情况发生。
对比实施例组2-按照实施例1-2中的钢板覆膜胶配方组分的配比来制备热熔胶膜，仅改变高分子饱和聚酯树脂和中分子饱和聚酯树脂的玻璃化温度，如下表5所示：
表5对比实施例组2中钢板覆膜胶各原料的配比
分别采用上述表5中不同原料配方制备热熔胶膜，并对获得的热熔胶膜进行低温覆合测试、复合强度测试和耐热性能测试，其结果如下表6所示：
表6对比实施例组2中不同热熔胶膜的对比性能测试结果
通过实施例1-2与对比实施例组2的比对性能测试结果可知，采用过低玻璃化温度的高分子饱和聚酯树脂和中分子饱和聚酯树脂，容易导致热熔胶膜的耐热性变差，不能满足覆膜后的复合钢板对耐热性的需求；而采用过高玻璃化温度的高分子饱和聚酯树脂和中分子饱和聚酯树脂，低温覆膜后的复合钢板外表不平整，存在大量气泡，因此高分子饱和聚酯树脂和中分子饱和聚酯树脂的玻璃化温度过高，容易导致钢板覆膜胶的流动性变差，覆合钢板时需要更高的温度，不能实现低温条件下的覆合。
以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种可低温覆合的钢板覆膜胶，其特征在于，按照质量份数计算，包括如下原料组分：高分子饱和聚酯树脂20～40份、中分子饱和聚酯树脂5～10份、端羟基液体丁腈橡胶2～5份、封闭型异氰酸酯固化剂5～10份、催化剂0.5～1份和溶剂50～60份。
2.根据权利要求1所述的一种可低温覆合的钢板覆膜胶，其特征在于：所述高分子饱和聚酯树脂的分子量为20000～40000。
3.根据权利要求1所述的一种可低温覆合的钢板覆膜胶，其特征在于：所述中分子饱和聚酯树脂的分子量为5000～15000。
4.根据权利要求1所述的一种可低温覆合的钢板覆膜胶，其特征在于：所述高分子饱和聚酯树脂的玻璃化温度范围为0～15℃。
5.根据权利要求1所述的一种可低温覆合的钢板覆膜胶，其特征在于：所述中分子饱和聚酯树脂的玻璃化温度范围为-30～10℃。
6.根据权利要求1所述的一种可低温覆合的钢板覆膜胶，其特征在于：所述封闭型异氰酸酯固化剂的解封温度为60～100℃。
7.根据权利要求1所述的一种可低温覆合的钢板覆膜胶，其特征在于：所述封闭型异氰酸酯固化剂为封闭型六亚甲基的三聚体。
8.一种如权利要求1～7中任意一项所述钢板覆膜胶的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将配方量的高分子饱和聚酯树脂、中分子饱和聚酯树脂和溶剂投入至反应釜，搅拌溶解均匀后得到溶液一；
(2)往步骤(1)得到的溶液一中加入配方量的端羟基液体丁腈橡胶，启动分散机，设置转速为1000～3000r/min进行高速分散，分散均匀后得到溶液二；
(3)待步骤(2)得到的溶液二降温至室温后，加入配方量的封闭型异氰酸酯固化剂和催化剂，搅拌至形成均匀分散的钢板覆膜胶。
9.一种使用如权利要求1～7任意一项所述的一种钢板覆膜胶的热熔胶膜，其特征在于，包括PET基材层、预涂油墨层、钢板覆膜胶层和离型膜；所述PET基材层经过透明电晕处理，所述钢板覆膜胶层由所述钢板覆膜胶涂覆后固化形成，所述PET基材层的上表面涂覆有所述预涂油墨层，所述预涂油墨层的上表面涂覆有所述钢板覆膜胶层，所述钢板覆膜胶层的上表面覆盖有所述离型膜。
10.根据权利要求9所述的一种热熔胶膜，其特征在于：所述钢板覆膜胶层的厚度范围为5～20μm。
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