[word格式] VAE型水性纸塑复膜胶的应用研究

[word格式] VAE型水性纸塑复膜胶的应用研究 VAE型水性纸塑复膜胶的应用研究 2OO5年第27卷第2期 化学与黏合 CHE~?SIRYANDADHEs10N VAE型水性纸塑复膜胶的应用研究 吴仁涛,张海霞2 (1.泰山学院化学系,山东泰安271021;2.泰山学院图馆,山东泰安271021) 摘要:为了探讨当前纸/塑复合工艺中存在问的解决办法,指导VAE型水性复膜胶的生产及应用,本文以共混改性方法 制备了一种VAE型水性纸塑复膜胶,考察了DBP,增黏树脂等对VAE复合乳液的性能影响.实验发现,增黏树脂的用量为 6%,9%时,对VAE复合乳液具有较好的增黏效果,1鼻增黏树脂的用量为7.5%日寸,胶液具有较高的剥离强度.现场应用表 明:VAE型水性复膜胶具有良好的涂布性能和较强的盖粉能力,覆膜后透明度高,不起泡,不脱层,保护色彩等,适宜于有烘道 多用途覆膜机使用. 关键词:纸塑复膜胶;VAE;包装;印刷;胶黏剂 中图分类号:TQ437.2文献标识码:A文章编号:1001一oo17【2oo5)02—0081—04 ApplicationResearchOilWater—?basedVAEPaper/PlasticLaminatingAd hesive wuRen—tao8ndZHANGHal一,dE (1.ofch,mt/stry,Ta/,du~Cotl~ge,Ta/an271021,Ch/na;2.L/brary矿 Ta/shanCoUege,Ta/an271021,Ch/na.) Abstract:Forthesolutiontotheexistingprobleminprocessofpaper/plasticlam/nadngatpresentandguidingtheproductionandapplication.a目一 basedVAEpaper/plasticlaminatingadhesivewempreparedbyblenddngmodification.q’heinfluenceofDBPandt.ckifymgresin011theperformanceofe,otr~posite VAEemulsionW’O.8investigated.q’hevisco6ityofc0r印 0siteVAEemulsionW’O.8properwhentherrIasspercentageoftackifyingresin wasbetwe~la6%and9%.q’he c0呷 0siteVAEemulsionhashipeelstrengthwhenamountoftackifyingresin1#W’O.87.5%.Bytheapplicationresearchonsite,Itwasshowthatwlltel”一 basedVAElaminatingadhesivewassuitableformultidutylaminatorwithdesiccatingpassage.q’hisproducthadcoatingperformanceandenvelopingcapabi lity forpowder.alsoithadmanyadvantagesafterlaminatingsuchashiltxansparent,bubblefree,nolayer—atopandcolorprotection. KeyWOI~:paper/plasticlaminatingadhesive;VAE;packing;printing;adhe sive —... 2--- 剐吾 纸/塑复合工艺主要有预涂型干式覆膜和即涂 型湿式覆膜两种.预涂胶膜主要使用热熔胶和干式 覆膜机组,也可使用油性覆膜机,应用于金卡纸,银 卡纸,铝箔纸时效果较好,但成本较高;湿式覆膜用 胶黏剂主要有溶剂型和水基型(以水为分散介质的 乳液型)两类,使用油性覆膜机,油性/水性多用途覆 膜机(有烘道热覆机),水性专用覆膜机(无烘道冷覆 机),主要应用于铜版纸,胶版纸等彩印纸的纸/塑覆 膜工艺. 当前新购置的覆膜机大多数为水性覆膜机,以 即涂型覆膜工艺为主,因此水性复膜胶是国内市场 的主流,所使用的胶黏剂主要是VAE型水性复膜胶 和丙烯酸型水性复膜胶,还有少量双组分水性聚氨 酯类等产品.对于水性纸塑复膜胶的研究,国内已 有不少报道【,,无论是VAE型还是丙烯酸型复膜 胶,在实际覆膜过程中各有优缺点,总是存在一些不 尽如人意的地方,如:价格高,初黏力低,起泡,脱层, 失色,盖粉能力差,胶液稳定性,透明性差,低温黏度 大影响涂布性能和粘接力等.有关VAE型水性复 膜胶的研究,4’5J主要以共混改性为主,也有少数以 收稿日期.’2004—08—12 作者简介:吴仁涛(1963一),男,山东省莱芜市人,副教授,主要从事无 机化学教学和精细化工研究. [4]那兵.新型环氧树脂增韧剂的合成与研究[J].粘接,20O2,23 (4):21,22. [5]PSACHARY.RoomTemperatureCuringofCTBN—ToughenedEpoxy AdhesivewithElevatedTemperatureScr~ceCapability[Jj.JAppl Polym&,2001,41:152,162. [6]PMSTEFANI.CuringofEpoxy—Uretl~neCopolymerinaHeated Mold:EffectoftheCuringConditions011thePhase—Sepli~onProcess [JJ.JApet6mSci,2001,81:889—9OO. [7]PMSrEFANI.Epoxy—U1~ttumeCopolymer:RelationBetweenM(ph0 l0gy andR叩Imi?[J].JPol~m5d,2001,82:2544,2522. [8]饶秋华.改性聚醚增韧环氧树脂的研究[J].高分子材料科学与 ,1997,13(1):96,100. 吴仁涛等,VAE型水性纸塑复膜胶的应用研究Vo1.27.No.2,2005 化学方法进行改性的研究J,但对于它们的应用研究 报道不多,本文利用共混改性方法制备了一种VAE 型水性复膜胶,探讨了影响水性复膜胶使用性能的一 些因素,并从产品应用方面,阐述了VAE型水性复膜 胶的应用现状,改进方法及今后发展的方向. 1实验部分 1.1仪器与试剂 NDJ一7旋转黏度计(上海天平仪器厂),PC型 智能电子拉力试验机(济南兰光测试仪器有限公 司),FM一1100高精度多用途覆膜机(立信印刷机械 有限公司),高速混合机. BJ一705VAE乳液(工业品,北京有机化工厂), 1#,2群复合乳液(以自制丙烯酸酯类共聚乳液,增 黏树脂及交联剂等配制),138树脂,脂松香,2402树 脂,萜烯树脂均为工业品;BOPP膜(19PM1,江苏中 达新材料集团股份有限公司),彩印纸(山东虎彩泰 山印刷有限公司提供). 1.2VAE型复合乳液的性能测定方法 在高速混合机中,向VAE乳液中加入乳化剂, 防冻剂,润湿剂,消泡剂等各种助剂,并调整pH= 7.0和黏度850mPa?s,取一定量乳液分别加入不同 数量的乳化剂水溶液,观察稀释对黏度的影响,结果 见图1;取一定量黏度为420mPa?s的乳液分别加入 不同数量的DBP复配物,考察VAE复合乳液黏度的 变化,结果见图2.取100g黏度为650mPa?s的 VAE复合乳液,分别加入10%的脂松香,2402树脂, 萜烯树脂,138树脂(以上树脂均以50%醇类溶液加 入),1群复合乳液,2#复合乳液等增黏树脂,考察其 对VAE复合乳液稳定性,胶液透明性,体系均一性 等方面的影响,按1O级评价,1O为最好,0为最差, 结果见表1.取一定量黏度为650mPa?s的VAE复 合乳液,分别加入不同数量的1#复合乳液,2群复 合乳液和138树脂,分别测定黏度变化及覆膜后剥 离强度的变化情况,结果见图3,图4. 1.39801水性复膜胶的制备 将VAE乳液加入高速混合机中,在高速搅拌下 加入各种助剂与一定量乳化剂水溶液将黏度调整到 650mPa?s,继续搅拌并加热到70—85%,保温搅拌 反应2h,冷却降温到40?左右,在搅拌下缓慢加入 增粘树脂,消泡剂等共混1h,调整粘度及pH后,继 续搅拌1h后出料,放置一周得成品. 产品技术指标: 外观:白色乳液 pH值:6.5—7.0 固含量/%:50?2.0 黏度/mPa?s(25?):800?50 剥离强度/kN/m(18oo):0.250?0.050 1.4性能测试 黏度测定:使用NDJ一7旋转黏度计,按GB/T一 2974—1995方法测定在25?0.1oC时的黏度; 剥离强度测定:使用FM一1100多用途复膜机, 用VAE型水性复膜胶将彩印纸与BOPP膜(表面张 力>38MN/m)覆膜后,放置48h,用PC型智能电子 拉力试验机,按GB/T一2970—1995方法测定180~剥 离强度. 胶液透明性检查:以VAE乳液为,目测胶 液透明度;将胶液涂布于聚四氟乙烯板上,自然成膜 后观察胶膜透明度,综合评价. 胶液稳定性检查:将胶液封存于具刻度玻璃管 中,放置6个月,观测分相情况及体积,综合评价. 胶液均一性检查:将胶液涂布于彩印纸板上,观 察均匀性;检查覆膜机胶辊上及涂于薄膜上通过烘 道前后的涂布性能,综合评价. 固含量测定:取1.0000g乳液,摊置于表面皿 上,放在电热鼓风干燥烘箱中,恒温110?干燥2h, 称重并计算. pH值测定:使用不同范围的精密pH试纸测试. 2结果与讨论 2.1稀释剂用量对VAE复合乳液的黏度影响 如图1,随着乳化剂水溶液的加入,VAE复合乳 液的黏度不断下降,在稀释剂用量为5%12%时, 黏度降低较快,实际生产中可以选择这一范围,对复 膜胶的黏度进行有效调节,以适应各种机型的涂布 要求.但乳化剂水溶液的浓度和用量都不能过高, 否则使胶液泡沫过多,剥离强度降低,影响使用. 日 嘏 乳化剂水溶液的质量分数/% 图1稀释剂用量对VAE复合乳液黏度的影响 ng.1脚_鳅ofamountofthediluent伽IIleilyofeomposi~VAEemulsion 2005年第27卷第2期 化学与黏合 CHEM1STRYANDADHEs】ON 2.2DBP复配物对VAE复合乳液黏度的影响 DBP的质量/g 图2DBP复配物用量对VAE复合乳液黠度的影晌 .2FEectdmnomltdDBPmixtme?the~scositydct~aositeVAEenmlsion 适当的使用DBP可以有效增加VAE乳液的黏 度L7】,降低玻璃化温度,提高耐水性能,改善黏接性 能,将DBP复配后进一步提高了VAE乳液的柔韧性 和涂布均匀性能,有利于对BOPP膜的湿润和提高 剥离强度. 如图2所示,当DBP复配物用量为2.5g,3.5g 时,黏度变化出现平缓段,说明在这一范围内可实现 稳定的黏度和良好的相容性.产品应用表明,DBP 复配物使用这一用量范围时,表现出良好的涂布性 能和覆膜效果,并产生较大的剥离强度. 2.3增黏树脂对VAE复合乳液性能的影响 2.3.1增黏树脂的种类对?复合乳液性能的 影响 使用100g黏度为650mPa?s的VALE复合乳液, 分别加入10%的不同类型的增黏树脂,考察对VAE 复合乳液稳定性,胶液透明性,体系均一性等方面的 影响.结果如表1所示,松香树脂价格低廉,在稳定 性和透明性方面不及其它树脂;2402树脂和萜烯树 脂在水基乳液体系中容易析出颗粒状沉淀,均一性 较差,给生产和使用带来不便,但进一步实验表明, 使用2402树脂时可产生较大的剥离强度:138树脂, 1#和2#自制复合乳液具有较好的性能. 表1不同增粘树脂对VAE复合乳液性能的影晌 性能/树脂种类松香24O2138萜烯1}f2}f 稳定性6798109 透明性588799 均一性85961010 2.3.2增黏树脂的种类和用量对VAE复合乳液黏 度的影响 将具有较好共混性能的1#复合乳液,2#复合 乳液和138树脂分别加入一定量的VAE复合乳液 中,由图3观察随着增黏树脂用量的增加,VAE复合 乳液的表观黏度逐渐增大,当达到一定值后表观黏 度增加缓慢,在用量为6%,9%时具有较好的增黏 效果.这是由于增黏树脂用量过大,VAE乳液粒子 与树脂乳液粒子之间相互黏连粒径变大[BJ,共混性 能变差,138树脂是假塑性流体,随着剪切速率的增 大,表观黏度下降所引起的. 增黏树艏的用量/% 图3增黏树脂的用量对VAE复合乳液黏度的影响 Fig.3EffectofamolmtoftherIgresin1311theviscosity ofco.siteVAEemulsion 2.3.3增黏树脂的种类和用量对?复合乳液剥 离强度的影响 由图4观察随着增黏树脂用量的增加,VAE复 合乳液的剥离强度逐渐增大,当达到一最大值后开 始下降,1撑复合乳液用量为7.5%时具有最大剥离 强度.这是由于增黏树脂本身具有较好的黏接力, 有调节极性和黏度的双重作用,当用量较多时使体 系的极性增大相容性变差,影响涂布效果;随着增黏 树脂用量的增大,胶液中VAE乳液含量减少,导致 胶黏剂的极性与BOPP之间的极性差距拉大L9】9,影 响了VAE复合乳液的剥离强度. 二 要 蓄 镀 增黏树艏的用量/% 图4增黏树脂的用量对VAE复合乳液剥离强度的影响 Fig.4Effectofamotmtofthem&ffyi.gresinOnthepeeling 曲ofcompositeVALEemulsion 3VAE型水性纸塑复膜胶的应用 商品水性复膜胶在使用过程中都有其局限性, ? 84?吴仁涛等,VAE型水性纸塑复膜胶的应用研究Vo1.27.No.2,2OO5 要研制一种适用于所有机型,所有彩印纸且价格低 廉的水性复膜胶将是十分困难的.VAE型水性复 膜胶也不例处,其普遍存在的问题是制造成本高,利 润低,冬季气温低时胶液黏度增大影响涂布性能和 黏接力,搞冻性能差受冻后严重影响黏接性能等. 与其它水性复膜胶相比也有其优点:产品质量稳定, 初黏力高,用于较重的纸板覆膜时不易产生纸板搭 口处拉空现象;胶液pH近中性,不会腐蚀上胶辊; 具有较好的盖粉能力,对彩印纸与印刷油墨适应能 力强等. 当前市场上的水性覆膜机主要可分为热覆机和 冷覆机两类,丙烯酸型水性复膜胶主要是丙烯酸酯 一 乙烯醋酸乙烯酯一丙烯酸(丙烯腈)等共聚乳液的 改性产品,应用于冷覆机取得了良好的使用效果,但 受原料影响质量不稳定,有时发生起泡脱层现象,初 黏力不高,盖粉能力差,遇金银墨易发生反应而失 色.VAE型水性复膜胶主要是以VAE乳液为基料, 通过各种改性方法而制得,应用于有烘道热覆机. 对于9801水性复膜胶(本实验的一个实例)的现场 应用表明,它具有良好的涂布性能和较强的盖粉能 力,覆膜后光泽鲜艳,不起泡,不脱层,对彩印油墨色 泽无影响;其使用的最佳环境温度为1540?,北 方地区夏季使用一般不需加热,只开烘道即可,因此 夏季也可用于冷覆机型.一般情况使用热覆机可控 制加热辊温度在55—65?,压力辊1215胁,速 度3O一40m/min,涂胶量8—12m2,该胶不适于 金银卡纸的复膜. 参考文献: [1]陈国伟,杜慧玲.国内纸塑复合胶现状及进展[J].辽宁工学院 ,2O03,23(3):45,47. 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[9]何秀珍,宋志英.VAE/~黏剂共混胶对PP一纸的黏接及黏合 机理的探讨[J].河北工业大学,2001,30(2):85—88. 国内外近期有关胶黏剂文献的增注题录 05—028对载体有卓越黏合性能可再定位的压敏胶组 合物[此组合物可用于标签,遮蔽胶黏带,表面保护膜等方 面,主要由含0.1%,8%带羧基不饱和单体的水分散性(甲 基)丙烯酸e4烷基酯类共聚物,碳化二亚胺交联剂和环氧 交联剂构成.实例:一种固含量为50%的水性丙烯酸一丙 烯酸2一乙基己酯共聚物分散液与Car—bodiliteV02(碳化 二亚胺)和DenaeolEX6148(环氧化合物)共混并增黏,得到 可再定位的胶黏剂;将其转移至纸上并干燥,便得到一黏合 片.此片对涂层纸具有优秀的初始与陈化后的黏合性及良 好的层间剥离强度]TakizawaTakuya,etal(日本崎淀化学工 业株式会社).JP(K)2004217838A2,2004—08—05. 05—029对聚酯载体具有良好黏合性的丙烯酸类压敏 胶黏片及其底胶[该底胶含(溶剂溶解性热塑性共)聚酯, 带羧基的(甲基)丙烯酸酯基共聚物,(甲基)丙烯酸酯接枝橡 胶,二烯类橡胶和带胺基的硅烷偶联剂.实例:一种这类的 底胶含,KemitK1089(热塑性共聚酯),丙烯酸一丙烯酸2一 乙基己酯共聚物,HeveaplusMG30(甲基丙烯酸甲酯接枝天 然橡胶),SynotexRR800(环化橡胶)和KBM603(硅烷偶联 剂).将此底胶涂于LumrrorS10(聚酯薄膜)上;干燥;再涂 以混有CoronateL(多异氰酸酯)的丙烯酸类胶黏剂;纵切便 得到黏合带.此胶黏带上的胶层对载体薄膜具有优秀的耐 剥离性能]FukushimaYuichi,etal(日本TemokaSeimkaxsho公 司).JP(K)2004217825A2,2OO4—08—05. 05,030具有优秀手撕性和可剥性的压敏胶黏带及胶 黏片[此胶黏带或胶黏片主要用于遮蔽,它是由载体和上 面的单面或双面胶层构成.其中载体上面带平均直径为50 , 150脚未通孔50,200个/em2.此载体由(A)分子中不带 羰基的热塑性树脂;(B)由乙烯与丙烯多步聚合制备并具有 50,200MPa初始模量的聚合物合金构成.实例:一种此类 的胶黏片的制法是,将40份EVA(Oltrathene635),60份丙烯/ 乙烯一丙烯共聚物合金(AdflexQ200F)和50份无机填料 (Tramlink555)一起共混;压延;用压花辊加压,所得载体上面 具有直径为100肿的未穿孔100个/em2;在非压花的侧面用 电晕放电处理;再在上面涂以压敏胶,则得黏合片.其初始 模量为89MPa,Elemendorf撕裂强度为2.4N,并具有良好的 可剥性]UkeiHirokazu,etal(日本日东电工株式会社)JP(K) 2004217777.2004—08—05.