包含具有官能乙烯基的改性低分子量PVA的纸基材制造技术

本发明专利技术涉及一种适于在催化硅氢化反应中结合硅酮的纸基材的制造方法及其产物，其中聚乙烯醇的分子量用于控制水基缩醛化反应的粘度，从而使纸基材可以被含有大量官能乙烯基的缩醛化聚乙烯醇涂布，其中所述官能乙烯基是包含至少4个碳原子并且与缩醛化聚乙烯醇的主链具有缩醛连接的链接碳结构的一部分。具有缩醛连接的链接碳结构的一部分。具有缩醛连接的链接碳结构的一部分。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包含具有官能乙烯基的改性低分子量PVA的纸基材


[0001]本专利技术涉及适用于在催化硅氢化反应中结合硅酮的纸基材以及制造这种纸基材的方法。本专利技术还涉及低分子量聚乙烯醇在制造纸基材的方法中的用途。

技术介绍

[0002]如本文参考图1所公开的，剥离衬垫REL1是指包含剥离层SIL1(即，固化的剥离涂层)的纸基材SUBST1，该剥离层SIL1施加在纸基材SUBST1的至少一侧上。包含纤维素纤维基支撑层PAP1作为纸基材SUBST1的一部分的剥离衬垫被广泛用作自粘产品(如自粘标签)的非粘连背衬材料。
[0003]适用于剥离衬垫的典型的纤维素纤维基支撑层是工业纸，其由化学浆(例如漂白的卡夫(Kraft)浆)制成。纤维素纤维基支撑层的目的是提供尺寸稳定且致密的表面，可在其上施加剥离涂层。用于剥离衬垫的工业生产纸的典型示例是格拉辛纸(glassine paper)。
[0004]纤维素纤维基支撑层PAP1可以涂覆有成膜底涂层PRIM1，以在剥离层REL1和纤维素纤维基支撑层PAP1之间提供阻挡作用。常规的纸涂层，也称为“表面胶(surface size)”，通常具有表面紧密性，从而改善了纤维素纤维基支撑层PAP1的涂层表面的紧密度和光滑度。
[0005]参考图2，纸基材SUBST1用作随后的剥离涂层的平台，该剥离涂层通常为基于硅酮的组合物，该组合物以油性形式施加于纸基材SUBST1上，然后使剥离涂层固化以形成剥离层SIL1。然后，可以通过以下方式制造如自粘标签之类的产品：用粘合剂涂布形成的剥离衬垫REL1的剥离层SIL1，从而形成粘合剂层ADH1，然后在粘合剂层ADH1的表面上连接作为可印刷表面的面材FACE1，由此形成标签层叠幅材FILM1。
[0006]基于硅酮化合物的剥离涂料通常易于施涂且流动性良好。硅酮涂料最常见的固化方法是热固化，这是通过在铂催化剂存在下，硅酮基础聚合物中的官能乙烯基与交联剂化合物中的硅氢(Si
‑
H)基团之间进行催化硅氢化反应来完成的，形成附着在纸基材SUBST1的表面上的固体剥离层SIL1。在各种热固化方法中，称为“LTC”的低温固化是节省能量的有利方法。在本文中，低温固化是指在低于120℃，优选在55℃至110℃的范围内的温度下发生的催化硅氢化反应。基于硅酮化合物的剥离涂料价格昂贵。用于完成催化硅氢化反应的铂催化剂非常昂贵。由于高成本，人们一直在努力减少提供剥离层SIL1所需的硅酮化合物和铂的量。通常，为了获得良好固化的硅酮网络，以化学计量过量的量使用交联剂化合物，从而确保基础聚合物的完全固化。该过量的量在储存过程中对卷式标签层叠幅材FILM1造成了问题，因为由于未固化的交联剂化合物的油性，至少一些未反应的交联剂化合物可以迁移通过纸基材SUBST1。尽管底涂层PRIM1可提供一些阻挡作用，但是还是观察到，尽管存在成膜底涂层PRIM1，未反应的交联剂仍迁移通过底涂层并到达底涂层PRIM1下方的相背的纸基材SUBST1的一侧。工业制造的纸基材从来没有完全封闭或不可渗透，可能包含一些开口或孔，从而使未固化的交联剂化合物渗透纸基材并到达相背的剥离衬垫REL1的一侧，从而污
染卷上的相邻的标签层叠幅材FILM1的表面。与标签层叠幅材FILM1接触时，未固化的交联剂化合物可能会涂抹面材FACE1表面的某些部分，并随后导致印刷质量问题，例如印刷质量控制不佳或印刷表面强度不均匀，尤其是当面材FACE1是一种薄膜型面基材时，例如聚乙烯，聚丙烯，聚对苯二甲酸乙二酯或类似的合成热塑性聚合物，它们广泛使用。
[0007]除了上面公开的迁移现象外，与当前剥离衬垫有关的另一个问题是剥离层SIL1对于纸基材的锚固力较低。随着贴标工艺的发展，用于施涂剥离涂料的涂布机的速度已大大提高。期望在包含硅酮聚合物的剥离涂料的加成固化反应中优化反应温度并缩短反应时间，以提高涂覆过程的成本效率。新型的快速固化硅酮可以具有支化度很高的分子结构，远高于前几代的产品。支化的分子结构导致更快的反应动力学。因此，新型的快速固化硅酮进行加成固化反应所需的时间更少。
[0008]当铂催化剂的量从目前的50ppm的水平减少到35ppm的较低水平，例如减少到30ppm或更低的水平，甚至减少到低至10ppm时，可能会出现与硅酮化合物的锚固有关的问题。然而，减少的铂催化剂用量和硅酮固化时间不应对剥离层的相对摩擦(rub
‑
off)值产生不利影响，该值应该随时间保持不变，因为剥离衬垫在使用之前可能会储存一段时间。这对纸基材提出了要求，该要求应促进在低铂水平下硅酮对纸基材的长期稳定的锚固，同时允许使用快速固化的硅酮化合物，这有利于降低高速剥离值。剥离层SIL1的良好锚固性在高速贴标应用中尤为重要。
[0009]参考图3，可以通过用模切辊DIE1切割标签层叠幅材FILM1并从标签层叠幅材FILM1上剥离掉多余的基质材料MTX1，使得仅成形的标签LAB1保持附着在剥离衬垫REL1上，从而由标签层叠幅材FILM1形成标签帖(label stock)。因此，本文所公开的标签帖是指一个剥离衬垫REL1上的多个标签LAB1。当从剥离衬垫REL1上剥离标签LAB1或多余的基质材料MTX1时，粘合剂层ADH1对剥离层SIL1的粘合力阻止粘合剂层ADH1与剥离层SIL1的分离。目前的贴标工艺中使用的很高的速度对剥离衬垫的剥离性能提出了挑战，而这在过去是不存在的。因此，重要的是，剥离层SIL1牢固地锚定到纸基材SUBST1上，使得剥离衬垫REL1可以用作高速应用中的可靠的离型平台。剥离值用于表示从剥离衬垫REL1分离标签LAB1或多余的基质材料MTX1所需的最小力F
N
。现代高速贴标应用可以以很高的速度v1运行，每小时可以分配多达数以万计的标签，因此要求剥离衬垫具有足够低且稳定的高速剥离值，以便标签从剥离衬垫的分配可以不间断地进行。贴标工艺中的速度越高，能够被接受的剥离层SIL1对纸基材SUBST1锚固水平的不足的量就越小。随着在纸基材和面材中(面材也可以是纸)用于高速剥离衬垫应用的纸的基重(克重)降低，这一要求提高。因此，减少的基重还导致标签层叠幅材FILM1更轻，并因此导致多余的基质材料MTX1更弱，使得需要以比从前更小的力F
N
将多余的基质材料MTX1从剥离衬垫REL1上剥离，以避免破坏基质材料MTX1。最佳的锚固水平也反映在成本节省上，因为标签层叠幅材FILM1较轻对应于面材FACE1较薄。因此，可以增加由相同量的面材FACE1产生的标签LAB1的量。
[0010]然而，减少提供剥离层SIL1时所需的硅酮化合物和铂的量的目标并不容易解决。减少硅酮化合物的量可导致在剥离层SIL1中形成延伸穿过层SIL1的空隙区域，即孔。当将在粘合剂层ADH1中使用的粘合剂施加到剥离层SIL1上时，剥离层SIL1中的孔使粘合剂能够穿透层SIL1。在粘合剂更深地渗透穿过剥离层SIL1并进入下面的底涂层PRIM1的情况中，从剥离衬垫REL1分离标签LAB1或过量的基质材料MTX1所需的最小力本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种适用于在催化硅氢化反应中结合硅酮的纸基材(SUBST1)，所述纸质基材(SUBST1)包含：
‑
纤维素纤维基支撑层(PAP1)，和
‑
包含缩醛化聚乙烯醇(CMP1)的疏水性底涂层(PRIM1)，其中，所述缩醛化聚乙烯醇(CMP1)具有以下特征：
‑
重均分子量小于50000克/摩尔；
‑
含有的乙烯基摩尔浓度(b
vin
)为每克缩醛化聚乙烯醇(CMP1)含有等于或高于0.2毫摩尔的乙烯基，其中，
‑
官能乙烯基是链接碳结构的一部分，所述链接碳结构至少包含4个碳原子，并且与缩醛化聚乙烯醇(CMP1)的主链具有缩醛连接。2.一种制造适用于在催化硅氢化反应中结合硅酮的纸基材(SUBST1)的方法，所述方法包括以下步骤：
‑
将重均分子量小于50000克/摩尔且水解度在70％至99％范围内的聚乙烯醇(POL1)溶解在水中，从而获得含有溶解的聚乙烯醇(POL1)的水基溶液，
‑
将反应物添加到含有溶解的聚乙烯醇(POL1)的水基溶液中，所述反应物是包含具有至少4个碳原子、醛基和官能乙烯基的链接碳结构的有机分子(MOL1)，从而得到反应混合物，
‑
在水基缩醛化反应中使反应物与溶解的聚乙烯醇(POL1)反应，从而形成包含官能乙烯基的缩醛化聚乙烯醇(CMP1)，其中所述官能乙烯基是包含至少4个碳原子且与缩醛化聚乙烯醇(CMP1)的主链具有缩醛连接的链接碳结构的一部分，以及
‑
用缩醛化聚乙烯醇(CMP1)涂布纤维素纤维基支撑层(PAP1)，从而形成疏水性底涂层(PRIM1)和纸基材(SUBST1)，其中缩醛化聚乙烯醇(CMP1)的乙烯基摩尔浓度(b
vin
)为每克缩醛化聚乙烯醇(CMP1)含有等于或高于0.2毫摩尔的乙烯基。3.如权利要求2所述的方法，其中，在水基缩醛化反应之后，包含缩醛化聚乙烯醇(CMP1)的反应混合物的粘度(η)小于8000mPa
·
s。4.如权利要求2或3所述的方法，其还包括：
‑
从含有缩醛化聚乙烯醇(CMP1)的反应混合物中除去未反应的反应物。5.如权利要求2至4中任一项所述的方法，其中，水基溶液中聚乙烯醇(POL1)的干物质含量等于或高于25重量％。6.如权利要求2至5中任一项所述的方法，其中，聚乙烯醇(POL1)部分水解，...

【专利技术属性】
技术研发人员：H，
申请(专利权)人：芬欧汇川集团，
类型：发明
国别省市：