一种金属表面用预涂膜及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及金属表面覆膜技术领域，特别是涉及一种金属表面用预涂膜及该预涂 膜的制备方法。
【背景技术】
[0002] 应用于制罐行业的覆膜板，俗称为覆膜铁（LaminatedSteel)，是采用PET，PVC， VCM或PP薄膜与金属板材（镀锌板，冷轧板，铝板，不锈钢板）进行覆合而成，可代替内涂、 外涂技术。具体制备方法是将塑料薄膜覆盖在铁板上面，中间使用粘合剂，通过加热加压处 理后，使塑料薄膜和铁板两种不同性质的物质粘合在一起，形成铁/塑合一的表面装饰加 工技术。它对金属铁板起保护和装饰作用，可广泛应用于金属包装领域，如化工桶、食品罐、 杂物罐等，也可应用于装饰领域，如家电面板、门板等。
[0003] 传统的金属罐/桶保护技术主要是采用内壁喷涂环氧树脂的方法来加工，但该涂 料里含有双酚A类（Bis-phenolA)的有害物质，是一种国际公认的环境激素，对人体损害 极大。
[0004] 现在普遍采用干式覆膜技术来对金属板覆膜，该工艺采用干式复合生产线，将溶 剂型胶水涂布于金属板上，经烘箱烘干后与薄膜粘接。然而该技术的应用中，烘干过程中会 有溶剂挥发，溶剂的挥发会对环境造成危害，覆膜后的铁板也容易有溶剂残留，烘干不全还 会产生气泡和粘接力不足的问题；且覆膜后需要对覆膜铁进行高温熟化才能保证粘结力， 该工艺既耗能，生产效率又低。
[0005] 另外，随着技术的发展，金属覆膜板对膜品的要求越来越高，不仅需要薄膜具备与 金属板之间的高强度粘接性能，还要求覆膜板表面耐磨、不易划伤，此外，有些还要求覆膜 板具有耐水煮的性能。
[0006] 基于上述缺陷和需求，本发明提供了一种能够直接通过热压覆盖在金属表面的预 涂膜，并提供了覆膜的方法，该方法全程无溶剂挥发，覆膜金属无化学残留，生产过程节能、 环保、安全、高效，可同时实现保护环境、安全生产、安全使用目的。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的在于提出一种金属板用预涂膜及其制备方法。所述预涂膜与金属铁 板之间具有良好的粘接力，具有优良的耐磨性能且具备耐水煮性能。
[0008] 本发明所述的金属板用预涂膜，从下至上依次包括：基材层、中间层和热熔胶层， 所述基材层、中间层和热熔胶层相互紧密结合；
[0009] 其中，所述中间层由包括聚氨酯或丙烯酸酯乳液和固化剂的混合物形成；中间 层作为基材层和热熔胶层的连结层，不仅可极大地提高两层之间的附着力（附着力可达 3N/15mm)，而且采用该中间层形成的预涂膜还可满足耐100°C水煮30min以上的要求。 [0010] 其中所述聚氨酯为本领域常用的聚氨酯乳液，聚氨酯乳液一般是指以低聚物多元 醇、扩链剂、二异氰酸酯为原料，以通常方法制备的聚氨酯分散于水所形成的乳液。市售的 配方有很多种，基本都能满足本发明中间层的需要。
[0011] 所述丙烯酸酯乳液可选用本领域常用的丙烯酸酯乳液，一般可选用丙烯酸甲酯 等。
[0012] 所述热熔胶层由改性EVA(乙烯-醋酸乙烯共聚物）、PE(聚乙烯）、EEA(乙烯-丙 烯酸乙酯树脂）、EAA(乙烯丙烯酸共聚物）或EMA(乙烯-丙烯酸甲酯共聚物）形成；改性 热熔胶层作为本发明的预涂膜与金属表面热压复合的表面，能够增强预涂膜与铁板之间的 粘结力，同时也能够满足后续加工工序的要求。
[0013] 热熔胶层中，所述改性EVA(乙烯-醋酸乙烯共聚物）、PE(聚乙烯）、EEA(乙烯-丙 烯酸乙酯树脂）、EAA(乙烯丙烯酸共聚物）或EMA(乙烯-丙烯酸甲酯共聚物）都可以选用 本领域常用的适宜成膜的类型，特别的，一般多选用EVA。
[0014] 所述基材层从下至上依次包括：硬化涂层、底材层，所述底材层、硬化涂层相互紧 密结合；所述硬化涂层由包括水性聚氨酯分散体和固化剂的混合物形成。
[0015] 所述的基材层还包括印刷层，所述基材层从下至上依次包括：硬化涂层、底材层以 及印刷层，所述底材层、硬化涂层以及印刷层相互紧密结合。
[0016] 本发明中所述的金属预涂膜的各组成层的厚度可根据本领域所需要的各种产 品的厚度来选择，特别的，本发明提出所述底材层的厚度为8-50ym，所述硬化涂层的厚 度为2-10ym，印刷层的厚度为0. 5-4ym，中间层的厚度为0. 5-3ym，热熔胶层的厚度为 8-30um〇
[0017] 底材层的厚度优选为9~15um。
[0018] 硬化涂层的厚度优选为2. 5-4ym。
[0019] 印刷层的厚度优选为2-3ym。
[0020] 热熔胶层的厚度优选为12-19ym。
[0021] 所述硬化涂层中水性聚氨酯分散体的重量百分比为15% -50% ;且所述固化剂的 重量百分比为15%以下，其余成分包括流平剂、成膜剂、增稠剂和去离子水稀释剂。
[0022] 所述流平剂为有机硅类流平剂，所述成膜剂为乙二醇醚类、乙二醇醚酯类或酯醇 类，所述增稠剂包括丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯共聚物，所述稀释剂为去离子水。
[0023] 其中，所述硬化涂层中的固化剂为脂肪族异氰酸酯类，如六亚甲基二异氰酸酯或 者异佛尔酮二异氰酸酯等，通过设置硬化涂层，使得预涂膜的表面具有耐磨性能（硬度可 达H以上）。
[0024] 另外，所述中间层中聚氨酯或丙烯酸酯乳液的重量百分比为30% -60%，所述固 化剂的重量百分比为10%以下，其余成分包括消泡剂、流平剂和稀释剂；所述消泡剂为有 机硅乳液消泡剂，所述流平剂为有机硅类流平剂；所述稀释剂为去离子水。
[0025] 其中，所述中间层中的固化剂为异氰酸酯类，如六亚甲基二异氰酸酯或者异佛尔 酮二异氰酸酯等。
[0026] 所述中间层的涂布干重为0. 2_3g/m2。
[0027] 中间层的涂布干重优选为1. 0-2. 5g/m2。
[0028] 所述底材层为双向拉伸聚醋层；
[0029] 所述印刷层就是将图案采用本领域常用的方法印刷在底材层上表面，本发明所述 印刷层的印刷油墨优选为东洋（天津东洋油墨有限公司）或DIC(上海DIC油墨有限公司） 的凹版塑料复合油墨；通过设置印刷层，可满足市场对不同颜色覆膜品的需求。
[0030] 优选的，所述热熔胶层由EVA形成时，其中热熔胶层中的VA重量百分比为 10%-30%且熔融指数为10-25§/101^11 ;优选地，热熔胶树脂中的￥4重量百分比为 15% -20%，并且熔融指数为10-20g/10min。
[0031] 当所述热熔胶由LDPE构成时，熔融指数为5-25g/10min，优选地，熔融指数为 6-20g/10min〇
[0032] 当所述热熔胶层由PE形成时，其熔融指数为5-25g/10min。
[0033] 本发明的金属预涂膜具有优良的耐磨性能且具备耐水煮性能，除了与上述各层的 设置相关，最重要的是与其制备方法相关。
[0034] 因此本发明还提供上述金属预涂膜的制备方法。
[0035] 本发明所述的金属预涂膜的制备方法，包括以下步骤：
[0036] (1)将包括聚氨酯分散体和固化剂的混合物的涂布在所述底材层的下表面，形成 硬化涂层；
[0037] (2)采用印刷油墨在底材层上表面印刷，形成印刷层，由所述底材层、所述硬化层 和所述印刷层构成基材层；
[0038] (3)在所述印刷层的上表面涂布由聚氨酯或丙烯酸酯乳液和固化剂形成的混合物 并烘干，形成中间层；
[0039] (4)在所述中间层上表面涂覆改性EVA、PE、EEA、EAA或EMA以形成热熔胶层，从而 得到预涂膜。
[0040] 进一步的，所述制备方法还包括，在步骤（3)中，先对所述印刷层的上表面进行 电晕处理，使所述印刷层的表面达因值达到36以上，然后再在经过电晕处理的所述印刷 层上表面涂布由聚氨酯或丙烯酸酯乳液和固化剂形成的混合物并烘干，所述烘干温度为 65-95。。。
[0041] 或进一步的，考虑到热熔胶层的极性较弱，为了使产品在应用中（即本发明实施 例的预涂膜与印刷品复合过程中）具有良好的粘结力，优选地，对热熔胶层的表面也进行 电晕处理，以获得一定量的极性基团。以润湿张力（即达因值）表示电晕处理程度，则电晕 处理后热熔胶层的表面达因值在46-54之间。
[0042] 具体而言，将载有固化的中间层2的基材1通过挤出复合生产线的导辊被送至复 合位置，同时挤出机挤出热熔胶层3。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到挤出机挤出的EVA流延膜上，臭氧的浓度为40%，功率 800W，气体流量为3. 5SCXFM，臭氧使树脂的流延表面产生一些极性基团，与中间层形成牢 固的界面结合力，然后基材与流延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。
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