专利名称：一种pvc、petg预涂膜及其挤压定量涂布方法
技术领域：
本发明涉及热塑性薄膜预涂工艺技术领域，尤其涉及一种PVC、PETG预涂膜及其挤压定量涂布方法。
背景技术：
随着社会城市化、科技化、人性化的发展，环境保护被越来越多的人关注，PVC和PETG预涂膜所采用的水基胶，是在重视环境保护的情况下，作为无VOC单体材料而使用的一类热塑性脂肪族水基聚酯胶粘剂，由于PU胶的力学性能与某些热塑性热熔胶如聚丙烯酸酯类、聚酰胺类，相比具有剥离强度大，耐候性好，又环保，因而被认为是一种可以代替油基热熔胶理想材料。作为可完全替代传统油基热熔胶理想材料聚酯品种，目前关于水基PU材料的合成、物理改性、化学结构改性等方面已有大量文献和专利报道，而对于水基PU的涂布方法和技术，目前还仅限用于皮革、布料、鞋用、发泡塑料等，而采用挤压定量涂布PVC和PETG制造预涂膜的工艺还未见报道，而随着人性化理念的普及，及新型和谐社会的构成，设计一种PVC, PETG预涂膜及其挤压定量涂布方法，是非常必要的。现有的预涂膜存在许多缺点如热稳定性差、耐老化不好、预涂膜涂层树脂结晶度大小对印刷层影响大、粘结强度不稳定、不环保等；现有水性胶涂布技术也存在许多问题，如涂布窗口相对较窄、涂层表面易出现划痕与条纹、涂层厚度不均、成膜能耗大、涂层常温易返粘等。考虑到这几点，现有技术就显得略有不足，为了解决水性胶面临的这些难题，对其进行各种形式的改性如化学改性和物理改性，就成了必然的选择，在PVC和PETG预涂膜的涂布加工过程中，也必须针对产品性能特点和涂布加工方法的需要，对水性PU材料进行改性处理，是非常必要的。
发明内容
本发明提供一种PVC、PETG预涂膜及其制备方法，解决现有预涂膜热稳定性差、耐老化不好、结晶度大小对印刷层影响大、粘结强度不稳定、不环保、加工窗口相对较窄、涂层表面易出现划痕与条纹、涂层厚度不均、成膜能耗大、涂层常温易返粘等技术问题。本发明采用以下技术方案:一种PVC、PETG预涂膜，其组成成份以重量份数表示法为:
水基PU树脂乳液85-96.5 ；
增粘剂3-5 ；
增塑剂1.5-2.5 ；
润湿剂0.25-1.5 ；
抗粘联剂0.2-0.5 ； 紫外线吸收剂0.1-0.3 ；抗静电剂0.15-1。作为本发明的一种优选技术方案:所述水基I3U树脂乳液粘度< 200 CPS,pH7.5-8.5。作为本发明的一种优选技术方案:所述增粘剂为水性胶增粘剂或聚羟甲基纤维中的一种，pH5.0-7.5。作为本发明的一种优选技术方案:所述增塑剂为聚酯类增塑剂或磺酸酯中的一种，所述磺酸酯折射指数nD20°C为1.499±0.003，粘度在201:为115±15 CPS。作为本发明的一种优选技术方案:所述润湿剂为有机硅润湿剂，密度0.98
1.00 g/cm3，粘度在 25°C为 10 20 CPS。
作为本发明的一种优选技术方案:所述抗粘联剂为苯乙烯与聚酰胺共聚乳液或苯乙烯一丙烯酸树脂中的一种。作为本发明的一种优选技术方案:所述紫外线吸收剂为2-(2-羟基-5-甲基-苯基)苯并三唑，熔点130-131 °C，沸点2250C ο作为本发明的一种优选技术方案:所述抗静电剂为金属盐类如十二烷胺基丙酸钠，口!1值< 1.0。作为本发明的一种优选技术方案:所述PVC、PETG预涂膜的制备方法为:
第一步:按照上文所述重量份数比称取各种原料，水基PU树脂乳液、增粘剂、增塑
剂、润湿剂、抗粘联剂、紫外线吸收剂和抗静电剂；
第二步:将所述水基I3U树脂乳液，粘度调到300-400CPS，pH值调到6_8，得到白色稳定乳液后与增粘剂、增塑剂、润湿剂、抗粘联剂、紫外线吸收剂和抗静电剂通过高速分散机和高速研磨机充分混合；
第三步:将混合后的液体通过250目的筛网过滤，过滤后泵入膨胀槽；
第四步:将PVC、PETG底材放卷、纠偏后进行电晕处理，所述电晕条件是工作电压AC380V，输出频率为18-30kHz，幅宽1800mm。将膨胀槽内的液体，通过挤压定量涂膜机对电晕后的底材进行涂布出片、展平、测厚、烘干、冷却、除静电、牵引、除静电、收卷。作为本发明的一种优选技术方案:所述涂布出片条件为:烘箱温度40_65°C，辊速30-60m/分钟，所述的牵引条件为:牵引张力为60-140N，所述的冷却条件为:温度30_35°C，水冷，所述除静电采用ES-2025感应式静电棒进行静电消除，工作电压AC220V，输出电压为
1.0-5.0V，长度 1800mm。本发明所述一种PVC、PETG预涂膜及其制备方法采用以上技术方案与现有技术相t匕，具有以下技术效果:1、本发明首次提供了一种适用挤压定量涂布成膜的以水基PU胶为涂层的信用卡用PVC、PETG热塑性预涂膜材料，所用水基PU胶，是一类脂肪族水基聚酯热熔胶，该预涂膜材料耐候性能、耐溶剂性能、粘合力优异，产品成品率高；可广泛用于制造各种信用卡、IC卡、身份证卡、社保卡等各种高档卡的保护膜，其应用领域的扩大符合新材料开发所追求的健康、绿色环保的目标和发展趋势，通过本发明所提供的材料组成，可以拓展PVC, PETG片膜应用领域；2、本发明提供的一种生产PVC和PETG预涂膜材料的挤压定量涂布工艺方法，采用本发明提供的挤压定量涂布工艺方法所制备的PVC和PETG预涂膜，干燥效率高，涂层厚度精确，涂布厚度控制操作方便，预涂膜粘合强度均一稳定，而现有技术多采用刮刀定厚、网纹辊定厚等涂布方式；3、本发明所提供的PVC和PETG预涂膜材料组成中的各种原材料均为商品化产品，原料容易获得，具有显著的工业应用价值；4、本发明提供的一种PVC、PETG底材用预涂膜及其挤压定量涂布方法，工艺流程简单易行，容易实现工业化生产；5、本发明的产品在紫外光照射下几乎无黄变，剥离强度高达9.8N/CM，且不易变形。
:图1是本发明的挤压定量涂布工艺图。
具体实施例方式下面本发明的具体实施方式
作进一步详细的说明，有必要在此指出的是以下实施例只用于对本发明做进一步的说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域技术熟练人员根据上述本发明内容对本发明做出一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。以下实施例中采用的涂布装置为R0T0MEC生产的定量挤压涂布头，涂布头后加装了涂层厚度检测装置，速度控制采用伺服马达电机，张力控制采用闭环控制方式，加热方式为电加热。实施例中基材物料每份1000米，涂层物料每份10KG。所用基材为信用卡用PVC/PETG片膜，所用水基I3U树脂乳液为Bayer、CYTEC公司生产的乳液，聚羟甲基纤维为石家庄康路纤维素有限公司够得，磺酸酯ASE的CAS注册号为91082-17-6在青州市奥星化工有限公司购得，有机硅润湿剂由机改性聚硅氧烷二丙二醇单甲醚溶液组成，采用上海润道贸易有限公司生产的FY-3102，2- (2-羟基-5-甲基-苯基)苯并三唑由徐州经济技术开发区瑞丰达化工购得TINUVIN 326。涂层的厚度通过挤压喷嘴的间距控制，为了便于性能比较，以下实施例中均控制涂层厚度为5um。实施例1:如图1所示:
第一步:按照下文所述重量份数比称取各种原料: 水基PU树脂乳液94.00 ；
增粘剂聚羟甲基纤维3.70;
增塑剂磺酸酯1.40 ；
润湿剂有机硅0.25 ；
抗粘联剂苯乙烯一丙烯酸树脂0.30 ；
紫外线吸收剂2- (2-羟基-5-甲基-苯基)苯并三唑0.10 ；
抗静电剂十二烷胺基丙酸钠0.25 ；
第二步:将水基I3U树脂乳液，粘度调到400CPS，pH值调到8 ；
第三步:通过高速分散机和高速研磨机将所有原料充分混合，高速分散机设置为水冷温度25°C，主轴转速2900rpm，混合时间30min ;高速研磨机设置为物料温度25°C，主轴转速800rpm,研磨时间15min,将混合后的液体通过250目的筛网过滤,过滤后泵入膨胀槽；第四步:将PVC、PETG底材放卷、纠偏后进行电晕处理，所述电晕条件是采用AX308型电晕处理器，工作电压AC380V，输出频率为18-30kHz，幅宽1800mm，控制膜的润湿张力在45mN/m以上；
第五步:将膨胀槽内的液体，通过挤压定量涂膜机对电晕后的底材进行涂布出片，采用计量泵将胶液泵入定量喷嘴，进行涂布，根据测厚仪屏幕上数据进行厚度调整；涂布速度定为40米/分；第六步:烘干，烘箱温度，1-6号烘箱分别为461:，551:，651:，551:，481:，采用闭环自动控制张力，张力为60-140N ；
第七步:冷却，采用二组辊筒进行冷却，其温度控制为:第一组30°C，第二组20°C ;冷却后采用ES-2025感应式静电棒进行静电消除，工作电压AC220V，输出电压为1.0-5.0V,长度1800mm ；
第八步:牵引，牵引工序中进行静电消除处理采用ES-2025感应式静电棒，工作电压AC220V，输出电压为1.0-5.0V，长度1800mm，并进行双工位收放卷，分卷、计量后包装得到成品。实施例2:
第一步:按照下文所述重量份数比称取各种原料:
水基PU树脂乳液94.50 ；
增粘剂聚羟甲基纤维3.70;
增塑剂磺酸酯0.90 ；
润湿剂有机硅0.25 ；
抗粘联剂苯乙烯一丙烯酸树脂0.30 ；
紫外线吸收剂2- (2-羟基-5-甲基-苯基)苯并三唑0.10 ；
抗静电剂十二烷胺基丙酸钠0.25 ； 第二步:将水基I3U树脂乳液，粘度调到400CPS，pH值调到8 ；
第三步:通过高速分散机和高速研磨机将所有原料充分混合，高速分散机设置为水冷温度25°C，主轴转速2900rpm，混合时间30min ;高速研磨机设置为物料温度25°C，主轴转速800rpm,研磨时间15min,将混合后的液体通过250目的筛网过滤,过滤后泵入膨胀槽；第四步:将PVC、PETG底材放卷、纠偏后进行电晕处理，所述电晕条件是采用AX308型电晕处理器，工作电压AC380V，输出频率为18-30kHz，幅宽1800mm，控制膜的润湿张力在45mN/m 以上；
第五步:通过挤压定量涂膜机，将膨胀槽内的液体对电晕后的底材进行涂布出片，采用计量泵将胶液泵入定量喷嘴，进行涂布，根据测厚仪屏幕上数据进行厚度调整；涂布速度定为40米/分；
第六步:烘干，烘箱温度，1-6号烘箱分别为461:，551:，651:，551:，481:，采用闭环自动控制张力，张力为60-140N ；
第七步:冷却，采用二组辊筒进行冷却，其温度控制为:第一组30°C，第二组20°C ;冷却后采用ES-2025感应式静电棒进行静电消除，工作电压AC220V，输出电压为1.0-5.0V，长度1800mm ；
第八步:牵引，牵引工序中进行静电消除处理采用ES-2025感应式静电棒，工作电压AC220V，输出电压为1.0-5.0V，长度1800mm，并进行双工位收放卷，分卷、计量后包装得到成品。实施例3:
第一步:按照下文所述重量份数比称取各种原料:
水基PU树脂乳液95.00 ；
增粘剂聚羟甲基纤维3.70;增塑剂磺酸酯0.40 ；
润湿剂有机硅0.25 ；
抗粘联剂苯乙烯一丙烯酸树脂0.30 ；
紫外线吸收剂2- (2-羟基-5-甲基-苯基)苯并三唑 0.20 ；
抗静电剂十二烷胺基丙酸钠0.25 ；
第二步:将水基I3U树脂乳液，粘度调到400CPS，pH值调到8 ；
第三步:通过高速分散机和高速研磨机将所有原料充分混合，高速分散机设置为水冷温度25°C，主轴转速2900rpm，混合时间30min ;高速研磨机设置为物料温度25°C，主轴转速800rpm,研磨时间15min,将混合后的液体通过250目的筛网过滤,过滤后泵入膨胀槽；第四步:将PVC、PETG底材放卷、纠偏后进行电晕处理，所述电晕条件是采用AX308型电晕处理器，工作电压AC380V，输出频率为18-30kHz，幅宽1800mm，控制膜的润湿张力在45mN/m 以上；
第五步:通过挤压定量涂膜机将膨胀槽内的液体对电晕后的底材进行涂布出片，采用计量泵将胶液泵入定量喷嘴，进行涂布，根据测厚仪屏幕上数据进行厚度调整；涂布速度定为40米/分；
第六步:烘干，烘箱温度，1-6号烘箱分别为461:，551:，651:，551:，481:，采用闭环自动控制张力，张力为60-140N ；
第七步:冷却，采用二组辊筒进行冷却，其温度控制为:第一组30°C，第二组20°C ;冷却后采用ES-2025感应式静电棒进 行静电消除，工作电压AC220V，输出电压为1.0-5.0V，长度1800mm ；
第八步:牵引，牵引工序中进行静电消除处理采用ES-2025感应式静电棒，工作电压AC220V，输出电压为1.0-5.0V，长度1800mm，并进行双工位收放卷，分卷、计量后包装得到成品。对上述三个实施例所获得的热塑性预涂膜与采用类似工艺与同样设备制备的商用热塑性预涂膜(如比较例1)，和商用热塑性油基聚酰胺预涂膜(如比较例2)，进行性能测试。测试方法:剥离强度(T型)按照GB/T 14916-2006等同采用IS0/IEC 7810:2003测定，成卡变形是从加热加压成卡过程中测试，紫外光照晒按照GB/T 16649.1 -2006。测试结果见表I。表1:
\~Jji^剥离强度(T型)I成卡变形情况I紫外光照晒50小时
\、试 比\项 较 \ 例\
实例I |6.2N/CM 黄变
6.7N/CM芣变形_黄变
实例3—9.8N/CMWWM瓦黄变—
比较# Τ 2.5N/CMWM_黄变
比较例2|4.2N/CMI不变形I无黄变—
通过表1，可以看出:1、增加紫外线吸收剂的用量可以降低黄变程度；
2、减少增塑剂的用量可以提高剥离强度，同时可以减小成卡变形；3、按照本发明提供的配方和制备方法获得的热塑性预涂膜与商用热塑性丙烯酸酯类预涂膜相比，强度、成卡耐变形和耐黄变均好于商用热塑性丙烯酸酯类预涂膜；
4、按照本发明提供的配方和制备方法获得的热塑性预涂膜与商用热塑性油基聚酰胺预涂膜相比，成卡耐变形与耐黄变情况相似，但强度好于商用热塑性油基聚酰胺预涂膜，同时，热塑性水基PU环保，分子结构调整范围较广。上述实施例只是用于对本发明的内容进行阐述，而不是限制，因此在与本发明的权利要求书相当的含义和范围内的任何改变，`都应该认为是包括在权利要求书的范围内。
权利要求
1.一种PVC、PETG预涂膜，其特征在于:其组成成份以重量份数表示法为: 水基PU树脂乳液85-96.5 ； 增粘剂3-5 ； 增塑剂1.5-2.5 ； 润湿剂0.25-1.5 ； 抗粘联剂0.2-0.5 ； 紫外线吸收剂0.1-0.3 ； 抗静电剂0.15-1。
2.根据权利要 求1所述的一种PVC、PETG预涂膜，其特征在于:所述水基树脂乳液粘度 < 200 CPS, ρΗ7.5-8.5。
3.根据权利要求1所述的一种PVC、PETG预涂膜，其特征在于:所述增粘剂为水性胶增粘剂或聚羟甲基纤维 中的一种，PH5.0-7.5。
4.根据权利要求1所述的一种PVC、PETG预涂膜，其特征在于:所述增塑剂为聚酯类增塑剂或磺酸酯中的一种，所述磺酸酯折射指数nD20°C为1.499±0.003，粘度20°C为115±15 CPS0
5.根据权利要求1所述的一种PVC、PETG预涂膜，其特征在于:所述润湿剂为有机硅润湿剂，密度0.98 1.00 g/cm3，粘度在25°C为10 20CPS。
6.根据权利要求1所述的一种PVC、PETG预涂膜，其特征在于:所述抗粘联剂为苯乙烯与聚酰胺共聚乳液或苯乙烯一丙烯酸树脂中的一种。
7.根据权利要求1所述的一种PVC、PETG预涂膜，其特征在于:所述紫外线吸收剂为2- (2-羟基-5-甲基-苯基)苯并三唑，熔点130-131 °C，沸点225°C。
8.根据权利要求1所述的一种PVC、PETG预涂膜，其特征在于:所述抗静电剂为金属盐类如十二烷胺基丙酸钠，卩11值< 1.0。
9.一种制备权利要求1所述PVC、PETG预涂膜的方法，其特征在于步骤为: 第一步:按照权利要求1所述重量份数比称取各种原料，水基PU树脂乳液、增粘剂、增塑剂、润湿剂、抗粘联剂、紫外线吸收剂和抗静电剂； 第二步:将所述水基I3U树脂乳液，粘度调到300-400CPS，pH值调到6_8，得到白色稳定乳液后与增粘剂、增塑剂、润湿剂、抗粘联剂、紫外线吸收剂和抗静电剂通过高速分散机和高速研磨机充分混合； 第三步:将混合后的液体通过250目的筛网过滤，过滤后泵入膨胀槽； 第四步:将PVC、PETG底材放卷、纠偏后进行电晕处理，将膨胀槽内的液体，通过挤压定量涂膜机对电晕后的底材进行涂布出片、展平、测厚、烘干、冷却、除静电、牵引、除静电、收卷。
10.根据权利要求9所述的制备PVC、PETG预涂膜的方法，其特征在于:所述的涂布出片条件为:烘箱温度40-65°C，辊速30-60m/分钟；所述的牵引条件为:牵引张力为·60-140N ;所述的冷却条件为:温度30-35°C，水冷；所述除静电采用ES-2025感应式静电棒进行静电消除，工作电压AC220V，输出电压为1.0-5.0V，长度1800mm ;所述电晕采用AX308型电晕处理器，工作电压AC380V，输出频率为18-30kHz，幅宽1800mm，控制膜的润湿张力在·45 mN/m 以上。
全文摘要
一种PVC、PETG预涂膜及其挤压定量涂布方法，其组成成份以重量份数表示法为水基PU树脂乳液85-96.5；增粘剂3-5；增塑剂1.5-2.5；润湿剂0.25-1.5；抗粘联剂0.2-0.5；紫外线吸收剂0.1-0.3；抗静电剂0.15-1；所用水基PU胶无VOC单体符合新材料开发所追求的健康、绿色环保的目标和发展趋势，本发明提供的挤压定量涂布工艺方法所制备的PVC和PETG预涂膜耐候性能、耐溶剂性能、粘合力优异，产品成品率高，可广泛用于制造各种信用卡、IC卡、身份证卡、社保卡等各种高档卡的保护膜；各种原材料均为商品化产品，原料容易获得，具有显著的工业应用价值；工艺流程简单易行，容易实现工业化生产。
文档编号C09J7/02GK103205214SQ20131011363
公开日2013年7月17日 申请日期2013年4月2日 优先权日2013年4月2日
发明者范超, 马全领 申请人:江苏华信塑业发展有限公司