CN103045038A - 可模压镭射信息层的固化转移涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可模压镭射信息层的UV/EB固化转移涂料及其制备方法，涂料构成：固体热塑性树脂10～50、丙烯酸酯预聚物5～30、活性稀释剂20～80、引发剂2～4或0、助剂0.5～3.0。其制备工艺：将粉碎好的固体热固性树脂溶解在40～60℃的活性稀释剂中，然后与预热40～60℃丙烯酸酯预聚物组分混合分散均匀，加入助剂和引发剂（采用EB固化工艺时，不需加入引发剂），分散均匀，然后混合物在40～60℃温度条件下过滤，得到可模压镭射信息的UV/EB固化转移涂料。本发明生产过程安全，效率高，能耗少，零排放；模压全息镭射信息清晰、与PET膜可剥离性能良，真空镀铝时铝层与转移涂层附着牢度好，耐磨性、耐溶剂、耐温、柔韧性及印刷适应性优。

Description

可模压镭射信息层的固化转移涂料及其制备方法

  

技术领域

本发明涉及可模压镭射信息层的固化转移涂料及其制备方法，属于辐射固化涂料及其制备方法技术领域。 

背景技术  

真空镀铝纸由于其对水和空气的良好阻隔性能以及其对金属材料铝的消耗极少和可降解、可回收利用等特性，已成为一种新型环保材料，广泛应用于烟、酒、糖、茶、食品、医药及日用品产品的包装盒。为了提高防伪效果和美感，高档包装盒多采用转移镭射镀铝卡纸制作。

转移镭射镀铝卡纸生产工艺原理为：在高真空镀铝系统中，在预先涂布并模压镭射信息涂层的塑料膜上沉积一层20～50纳米的铝层，塑料膜的铝层面与纸张利用胶水在一定的压力下复合，剥离塑料膜，必要时纸张经回潮或背涂处理，按产品规格要求分切或断张得到转移镭射镀铝卡纸成品。其基本生产工序为：塑料膜涂膜——模压——镀铝——复合——剥离——回潮或背涂——分切/断张。其中，塑料膜涂膜工序主要是在塑料膜上涂布具有良好剥离性能的蜡壳层，再在蜡壳上涂布一层可模压全息信息的涂层。目前最新的技术可直接在塑料膜上涂布一层涂层，该涂层具有良好的剥离性能和稳定的可模压镭射信息功能。 

由于塑料膜（一般为PET膜或BOPP膜）表面张力低，涂料在塑料膜上的润湿能力和流平性比较差，涂层需要在塑料膜上均匀涂布，目前普遍使用溶剂型涂料，生产过程中，溶剂挥发量较大，生产环境较为恶劣，处理不好对环境污染较大。另外，塑料膜在放卷和收卷过程中极易集聚静电，生产车间空气中溶剂含量过高，极易产生火灾甚至爆炸。生产安全风险较高。为了控制静电的产生，涂膜工序车速不宜过高，导致整体生产效率较低。 

从涂料配方和工艺技术而言，溶剂型镭射镀铝转移涂料技术相对成熟，在国内得到了普遍应用；水性镭射镀铝转移涂料虽有部分专利报道，但因涂料在有机薄膜（PET膜或BOPP膜）表面的流平性较差，成膜致密性不足影响真空镀铝亮度，耐温性能不足，模压全息镭射信息工艺过程中经常出现粘版、堵版及黑版，以及因剥离不清所引起的小白点质量问题等，严重影响到了水性镭射镀铝转移涂料的推广和应用；而UV/EB固化镭射镀铝转移涂料，未见文献报道。 

传统的UV（紫外线）/EB（电子束）固化涂料配方组成中由于选用的丙烯酸酯预聚物和活性稀释剂组分的官能度高，涂层固化后的交联密度高，涂层致密，分子量很高，基本没有固定的分子量分布范围，涂层材料没有热塑性，高温下只有热分解，从而无法通过模压工艺使涂层产生稳定的全息镭射信息。 

发明内容

本发明的目的在于克服现有UV/EB固化涂层材料不可模压镭射信息的技术难题，提供一种安全、高效、节能和环保，涂层可模压稳定形成全息镭射信息的固化转移涂料，同时还提供了这种涂料的生产方法，使用该方法得到的辐射固化转移涂料能够代替常规溶剂型转移镭射涂料分别用在UV或EB固化工艺中，以提升现有转移镭射真空镀铝卡纸涂膜工序的工艺安全及环保性能。 

为实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案： 

本发明是通过在涂料配方中引入适量的软化点范围80℃～150℃的固体热塑性树脂，增强固化后的涂层的增塑效果，引入适量的单官能活性稀释剂调整涂层的交联密度，引入适量的分子量调节剂组分来调整和平衡涂层固化后的分子量，从而达到涂层可满足模压要求的目的。

可模压镭射信息层的固化转移涂料，特殊之处在于包含以下质量份的原料： 

固体热塑性树脂          10～50；

丙烯酸酯预聚物           5～30；

活性稀释剂              20～80；

助剂                   0.5～3.0。

可模压镭射信息层的固化转移涂料的制备方法，其特殊之处在于包含以下过程： 

（1）、按配方比例要求准备原材料；

（2）、将活性稀释剂组分投入反应釜中，搅拌预热至40～60℃；

（3）、将粉碎后的固体热塑性树脂组份缓缓投入搅拌的反应釜中，高速搅拌2～5小时使其完全溶解；

（4）、将丙烯酸酯预聚物组分预热至40～60℃，慢慢加入到反应釜中，搅拌至分散均匀；

（5）、将助剂组分加入反应釜中，搅拌至分散均匀；

（6）、在40～60℃温度下过滤，得到可模压镭射信息的EB固化转移涂料。

当上述适用于EB固化体系的可模压镭射信息层的固化转移涂料应用于UV固化体系时，其原料中还应包含2～4质量份的引发剂；其制备方法也相应调整为： 

（1）、按配方比例要求准备原材料；

（2）、将活性稀释剂组分投入反应釜中，搅拌预热至40～60℃；

（3）、将粉碎后的固体热塑性树脂组份分阶段投入反应釜中，高速搅拌2～5小时使其完全溶解；

（4）、将丙烯酸酯预聚物组分预热至40～60℃，慢慢加入到反应釜中，搅拌至分散均匀；

（5）、将助剂组分及引发剂组分分别加入反应釜中，搅拌至分散均匀；

（6）、在40～60℃温度下过滤，得到可模压镭射信息的UV固化转移涂料。

本发明所述的固体热塑性树脂包括固体形态的丙烯酸树脂、环氧树脂、聚酯树脂、酚醛树脂、酮醛树脂、改性松香树脂、氯醋树脂及纤维素树脂中的一种或几种，占涂料总量的10～50%。 

其中： 

固体形态的丙烯酸树脂采用纯丙树脂、苯丙树脂中的一种或几种，其分子量为8000～100000；

环氧树脂、聚酯树脂、酚醛树脂、酮醛树脂、改性松香树脂的软化点为80～150℃；

氯醋树脂采用二元氯乙烯一醋酸乙烯树脂、三元羟基氯乙烯一醋酸乙烯树脂或三元羧基氯乙烯一醋酸乙烯树脂中的一种或几种，其分子量为10000～100000；

纤维素树脂采用醋酸纤维素树脂、醋酸-丁酸纤维素树脂、醋酸-丙酸纤维素树脂的一种或几种，其软化点为100～140℃；

本发明所述的丙烯酸酯预聚物包括聚氨酯丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯及有机硅丙烯酸酯中的一种或几种，占涂料总量的5～30%。

其中： 

聚氨酯丙烯酸酯的分子量为1000～5200，官能度1～3；

环氧丙烯酸酯的分子量为500～2000，官能度1～3；

聚酯丙烯酸酯的分子量为500～3000，官能度1～4；

聚醚丙烯酸酯的分子量为500～2000，官能度1～3；

有机硅丙烯酸酯的分子量为200～1000，官能度1～3；

本发明所述的活性稀释剂包括甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸异冰片酯、乙氧基化丙烯酸氧苯酯、乙氧基乙基丙烯酸酯、四氢呋喃丙烯酸酯、丙烯酸己内酯、三羟甲基丙烷甲缩醛单丙烯酸酯、苯乙烯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、新戊二醇二丙氧基化二丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙氧基化甘油三丙烯酸酯、烷氧基化季戊四醇四丙烯酸酯及二缩三羟甲基丙烷四丙烯酸酯中的一种或几种，占涂料总量的20～80%。

本发明所述的引发剂组分包括Irgacure 184、Irgacure 907、Irgacure369、Darocur 1173、BP、ITX及TPO中的一种或几种，若采用UV固化工艺，占涂料总量的2～4%；若采用EB固化工艺，所述的引发剂用量为0。 

其中：Irgacure 184、Irgacure 907、Irgacure369、Darocur 1173、BP、ITX及TPO均为市售商品。 

本发明所述的助剂包括分子量调节剂、润湿剂、流平剂和消泡剂等，助剂总量占涂料总量的0.5～3.0%。 

其中： 

分子量调节剂选自正十二烷基硫醇、叔十二烷基硫醇、3-巯基丙酸异辛酯及2,4-二苯基-4-甲基-1-戊烯中的一种；

润湿剂选自聚醚改性聚二甲基硅氧烷、芳烷基改性聚甲基硅氧烷、聚酯改性聚二甲基硅氧烷及有机硅硅改性聚丙烯酸酯中的一种；

流平剂选自改性聚硅氧烷、有机硅改性聚丙烯酸酯及氟改性聚丙烯酸酯中的一种；

消泡剂选自聚硅氧烷、矿物油及憎水颗粒消泡剂中的一种；

本发明选用的固体热塑性树脂组分具有合适的软化点温度范围，良好的树脂相容性，具有内增塑效果，保证涂层的可模压性能的特性；

本发明选用的丙烯酸酯预聚物含量适宜，保证涂层具有适中的交联密度、良好的柔韧性以及涂层的可剥离性能；

本发明选用的活性稀释剂组分以单官能团单体为主体，更有利于降低涂料的粘度，有助于施工，同时可平衡了涂层的交联密度，提高固化后涂层的热塑性，促进涂层与镀铝层的附着力。

与现有技术相比，本发明具有以下优点： 

（1）用辐射固化涂料替代传统溶剂型涂料，生产过程安全，效率高，能耗少，零排放，无污染；

（2）涂层的综合性能优异：镀铝亮度高，金属质感强，模压全息镭射信息清晰、与PET膜可剥离性能良，与铝层的附着牢度好，耐磨性、抗划伤、耐溶剂、耐温、柔韧性及印刷适应性优。

具体实施方式

以下给出本发明的具体实施方式，通过实施例对本发明的技术方案作进一步的详细说明，但实施例并不是对本发明的限定。 

实施例1

一种可模压镭射信息的UV固化转移涂料的制备方法，该方法包括以下工艺步骤：

（1）、按照以下组分及含量备料：

固体苯丙树脂                    25；

聚氨酯丙烯酸酯                  15；

丙烯酸异冰片酯                  50；

乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯     5；

Irgacure 907                     3；

助剂                             2。

固体苯丙树脂的分子量20000～40000；聚氨酯丙烯酸酯的分子量2600，官能度为1.5。 

（2）、将活性稀释剂组分（丙烯酸异冰片酯酯、乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯）投入反应釜中，搅拌预热至40～60℃； 

（3）、将粉碎后的固体热塑性树脂树脂组份（固体丙烯酸树脂）分阶段投入反应釜中，高速搅拌2～5小时使其完全溶解；

（4）、将丙烯酸酯预聚物组分（聚氨酯丙烯酸酯）预热至40～60℃，慢慢加入到反应釜中，搅拌至分散均匀；

（5）、将引发剂组分（Irgacure 907）和助剂组分加入反应釜中，搅拌至分散均匀；

（6）、在40～60℃温度下过滤，得到可模压镭射信息的UV固化转移涂料。

实施例1中的固体苯丙树脂为热塑性树脂，在固化过程中不参与交联反应，但在涂层固化后可增进涂层的热塑性；较高分子量的聚氨酯丙烯酸酯可增强涂层的韧性；单官能的丙烯酸异冰片酯为主要活性稀释剂，平衡了涂层的交联密度。将涂料预热到50℃±5℃，粘度（蔡恩-3杯，50℃）15～20秒，用三辊式着胶辊在厚度为18um的PET膜上辊涂涂布，涂布量控制在1.4～1.6g/㎡，机速为控制在50m/min，UV灯功率设定为120W/㎝。涂布完之后将涂层进行模压，模压机温度设置为175℃，机速为40m/min，制备成具有镭射效果的模压膜。将模压膜经镀铝机真空镀铝后，用水性胶水将镀铝膜与卡纸复合，并将PET膜从卡纸表面上剥离下来，即得到具有全息镭射信息的转移卡纸材料。该卡纸表面的镀铝亮度高，镭射信息清晰，UV固化涂层与铝层的附着牢度良好，表面光泽度高，耐摩擦性好。 

实施例2

制备工艺同实施例1，配方如下：

酮醛树脂                        20；

改性松香树脂                    15；

聚醚丙烯酸酯                    12；

有机硅丙烯酸酯                   3；

新戊二醇二丙氧基化二丙烯酸酯     5；

三羟甲基丙烷甲缩醛单丙烯酸酯    30；

苯乙烯                          10；

Irgacure 184                    1.0；

BP                              2.0；

助剂                            2.0。

酮醛树脂软化点为100～110℃；改性松香树脂的软化点为120～150℃；聚醚丙烯酸酯分子量为600，官能度3；所述的有机硅丙烯酸酯的分子量为480～600。 

实施例2中选用酮醛树脂和改性松香树脂等热塑性树脂在稀释剂中的溶解性能较好，用量相对较大，在实施例1的基础上可将模压温度降低到150℃以下。 

实施例3

（1）、按照以下组分及含量备料：

氯醋树脂                        20；

纤维素树脂                       8；

环氧丙烯酸酯                     8；

1,6-己二醇二丙烯酸酯             12；

甲基丙烯酸甲酯                  10；

丙烯酸异冰片酯                  20

丙烯酸异辛酯                    20；

助剂                            2.0。

氯醋树脂的分子量30000；纤维素树脂的软化点为120℃；环氧丙烯酸酯的分子量650，官能度为2.0。 

（2）、将活性稀释剂组分（1,6-己二醇二丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、丙烯酸异冰片酯酯、丙烯酸异辛酯）投入反应釜中，搅拌预热至40～60℃； 

（3）、将热塑性树脂树脂组份（纤维素树脂）分阶段投入反应釜中，高速搅拌2～5小时使其完全溶解；

（4）、将丙烯酸酯预聚物组分（环氧丙烯酸酯）预热至40～60℃，慢慢加入到反应釜中，搅拌至分散均匀；

（5）、将助剂组分加入反应釜中，搅拌至分散均匀；

（6）、在40～60℃温度下过滤，得到可模压镭射信息的EB固化转移涂料。

实施例3涂料中不含引发剂组分，适用于EB固化工艺。将该涂料预热到30℃±5℃，粘度（蔡恩-3杯，30℃）18～25秒，用五辊式着胶辊在厚度为18um的PET膜上辊涂涂布，涂布量控制在1.3～1.7g/㎡，机速为设定为200m/min，EB电压设定为110KV，辐射剂量为230000～27000kGy m/min，环境氧含量≤100ppm。涂布完之后将涂层进行模压，模压机温度设置为180℃，机速设定为40m/min，制备成具有镭射效果的模压膜。之后进行复合和剥离，即得到具有全息镭射信息的转移卡纸材料。该工艺的特点在于工作效率高、生产成本低。 

实施例4

制备工艺同实施例3，配方如下：

环氧树脂                        30；

酚醛树脂                        10；

聚酯丙烯酸酯                     7；

三丙二醇二丙烯酸酯               5；

乙氧基化丙烯酸氧苯酯            10；

苯乙烯                          15；

丙烯酸丁酯                      20；

助剂                             3；

环氧树脂和酚醛树脂的软化点为120℃；聚酯丙烯酸酯的分子量900，官能度为1.8。

实施例4中选用较高软化点的环氧树脂和酚醛树脂为提高热塑性的功能树脂，按照实施例3工艺进行涂布施工，所得材料具有优异的凹印和胶印适应性。 

实施例5

制备工艺同实施例3，配方如下：

固体纯丙树脂                    24；

纤维素树脂                       6；

聚酯丙烯酸酯                    10；

二缩三羟甲基丙烷四丙烯酸酯       7；

四氢呋喃丙烯酸酯                30；

丙烯酸己内酯                    20；

助剂                             3。

固体纯丙树脂的分子量为60000；纤维素树脂的软化点为120℃；聚酯丙烯酸酯的分子量900，官能度为1.8。 

实施例5中所得材料具有优异的柔韧性。 

Claims (10)

1.可模压镭射信息层的固化转移涂料，特征在于包含以下质量份的原料：

固体热塑性树脂          10～50；

丙烯酸酯预聚物           5～30；

活性稀释剂              20～80；

助剂                   0.5～3.0。

2.如权利要求1所述可模压镭射信息层的固化转移涂料，其特征在于

还包括2～4质量份的引发剂。

3.如权利要求1或2所述可模压镭射信息层的固化转移涂料，其特征在于

所述的固体热塑性树脂包括固体形态的丙烯酸树脂、环氧树脂、聚酯树脂、酚醛树脂、酮醛树脂、改性松香树脂、氯醋树脂及纤维素树脂中的一种或几种。

4.如权利要求3所述可模压镭射信息层的固化转移涂料，其特征在于

所述丙烯酸树脂采用纯丙树脂、苯丙树脂中的一种或几种，其分子量为8000～100000。

5.如权利要求3所述可模压镭射信息层的固化转移涂料，其特征在于

所述环氧树脂、聚酯树脂、酚醛树脂、酮醛树脂、改性松香树脂的软化点为80～150℃。

6.如权利要求3所述可模压镭射信息层的固化转移涂料，其特征在于

所述氯醋树脂采用二元氯乙烯一醋酸乙烯树脂、三元羟基氯乙烯一醋酸乙烯树脂或三元羧基氯乙烯一醋酸乙烯树脂中的一种或几种，其分子量为10000～100000。

7.如权利要求3所述可模压镭射信息层的固化转移涂料，其特征在于

所述纤维素树脂采用醋酸纤维素树脂、醋酸-丁酸纤维素树脂、醋酸-丙酸纤维素树脂的一种或几种，其软化点为100～140℃。

8.如权利要求1或2所述可模压镭射信息层的固化转移涂料，其特征在于

所述的丙烯酸酯预聚物包括聚氨酯丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯及有机硅丙烯酸酯中的一种或几种；

所述的聚氨酯丙烯酸酯的分子量为1000～5200，官能度1～3；

所述的环氧丙烯酸酯的分子量为500～2000，官能度1～3；

所述的聚酯丙烯酸酯的分子量为500～3000，官能度1～4；

所述的聚醚丙烯酸酯的分子量为500～2000，官能度1～3；

所述的有机硅丙烯酸酯的分子量为200～1000。

9.如权利要求1或2所述可模压镭射信息层的固化转移涂料，其特征在于

所述的活性稀释剂包括甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸异冰片酯、乙氧基化丙烯酸氧苯酯、乙氧基乙氧基乙基丙烯酸酯、四氢呋喃丙烯酸酯、丙烯酸己内酯、三羟甲基丙烷甲缩醛单丙烯酸酯、苯乙烯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、新戊二醇二丙氧基化二丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙氧基化甘油三丙烯酸酯、烷氧基化季戊四醇四丙烯酸酯及二缩三羟甲基丙烷四丙烯酸酯中的一种或几种。

10.可模压镭射信息层的固化转移涂料的制备方法，其特征在于制备步骤包括：

（1）、按配方比例要求准备以质量份计的原材料：

固体热塑性树脂          10～50；

丙烯酸酯预聚物           5～30；

活性稀释剂              20～80；

引发剂                 0或2～4

助剂                   0.5～3.0； 

（2）、将活性稀释剂组分投入反应釜中，搅拌预热至40～60℃；

（3）、将粉碎后的固体热塑性树脂树脂组份缓缓投入搅拌的反应釜中，高速搅拌2～5小时使其完全溶解；

（4）、将丙烯酸酯预聚物组分预热至40～60℃，慢慢加入到反应釜中，搅拌至分散均匀；

（5）、将助剂组分加入反应釜中，必要时加入引发剂组分，搅拌至分散均匀；

（6）、在40～60℃温度下过滤，得到可模压镭射信息的EB/UV固化转移涂料。