專利名稱：紙基材激光全息圖文成像涂料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種激光全息圖文成像及復(fù)制用涂料，特別是指用于印后紙基材上涂布用作承印全息圖文涂層的涂料。
通常，作為激光全息圖文成像復(fù)制是在具有熱塑性的塑料膜或具有熱塑性膜層的基材上進(jìn)行的，然后再蒸鍍金屬層，并在金屬層上印刷圖案。而且全息成像與產(chǎn)品制造(印刷、成型)分別為兩個獨(dú)立過程，為了在印刷后顯示出在紙塑鋁復(fù)合制品上已獲得的全息效果，需在金屬層上采用透明油墨印刷(相當(dāng)于金屬印刷)，這不但要改變原有的印刷工藝，也大大提高了生產(chǎn)成本。而且由于這種成像方法是在塑料基材上進(jìn)行的，所以僅限應(yīng)用于塑料包裝上，其應(yīng)用范圍很小，而實(shí)際應(yīng)用得更多的是紙質(zhì)包裝制品。因而，在紙基材上進(jìn)行激光全息圖文成像已成了當(dāng)今防偽技術(shù)的一個熱門課題。特別是對于如何在印刷后的紙基材上進(jìn)行激光全息圖文復(fù)制更是一世界性的難題。由于纖維組織的原因，紙張表面本身并不能直接承印全息圖文，而必須借助一層特殊的涂層；涂層的主要作用有兩個平整光潔紙張表面和承印全息圖文。
涂層質(zhì)量直接影響全息效果，涂料的選配是技術(shù)實(shí)施的關(guān)鍵技術(shù)之一。對涂層涂料的主要技術(shù)要求是與紙張(油墨層)有足夠的粘結(jié)牢度，優(yōu)良的塑性變形特性(包括可變形和變形后的穩(wěn)定性)，以及優(yōu)良的理化性能和后加工適性。而至今尚未有一種適合于印后紙基材全息圖文復(fù)制的涂料。因此極有待開發(fā)一種新的涂料。
現(xiàn)在，可供選擇的涂料基本類型包括氧化聚合型涂料、溶劑聚合型涂料、熱固化型涂料和光固化涂料等。上述各類涂料都有其自身的工藝優(yōu)勢氧化聚合型涂料主要依靠空氣中的氧發(fā)生聚合反應(yīng)而干燥成膜，對干燥源要求不高，設(shè)備投資少；溶劑揮發(fā)型涂料依靠涂料中溶劑揮發(fā)干燥成膜，在涂布、干燥、成膜過程中具有較好的流平性，加工性能和適用范圍寬；熱固化型涂料依靠成膜樹脂高分子結(jié)構(gòu)中含有的活性官能基團(tuán)和涂料中的催化劑遇熱發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)干燥成膜，固化快、生產(chǎn)效率高；光固化型涂料，通過涂料吸收輻射光能量后，涂料分子內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生聚合反應(yīng)干燥結(jié)膜，涂層的光澤度高，膜層的耐磨性、耐折性、耐熱性能比較好。
本發(fā)明的目的是開發(fā)一種能適應(yīng)于印后紙基材激光全息圖文復(fù)制的紙基材激光全息成像涂料。該涂料既能平整光潔紙張表面，又能承印全息圖文。
本發(fā)明的目的是通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，根據(jù)紙基材及激光全息圖文成像的一些特性，選用溶劑型的共聚單體物，經(jīng)過合成形成一種共聚樹脂涂料作為紙基材激光全息圖文成像復(fù)制涂料，該溶劑型涂料又分為醇溶性全息涂料和水溶性全息涂料兩大類別。其涂料成分都由主劑、助劑和溶劑等三個部分組成，主劑(成膜樹脂)是涂料的成膜物質(zhì)，膜層的品質(zhì)及理化性能，如光澤度、耐折性、后加工適性等均與主劑的選擇有關(guān)。主劑可以以水性樹脂為主劑，具有折光率高，能很好的承印全息圖文，但涂膜較脆、抗水性較差。為此，又合成一種高固含量、較低黏度、柔韌性好、抗水性能十分優(yōu)異水性乳液。將二者有機(jī)的結(jié)合起來、輔以助劑，制成一種高折光率、高光澤、耐磨、柔韌性、抗水性等綜合性能優(yōu)異，適應(yīng)于紙張防偽、環(huán)保型全息涂料。主劑也可以以單體共聚合成樹脂作為主劑，具有成膜性好、光澤度高、透明度高、耐磨、耐水、耐老化等一系列優(yōu)良性能，而且適用性極強(qiáng)。
為改善涂料的理化性能及加工特性，還需加入一些助劑，例如為改善主劑樹脂的成膜性，增加膜層內(nèi)聚強(qiáng)度而加入固化劑；為降低涂料的表面張力，提高其流平性而加入的表面活性劑；為便于涂布操作及涂料的合成而加入的消泡劑；為提高膜層彈性、增強(qiáng)耐水、耐折性能而加入的增塑劑等。各類助劑用量一般不超過總量的4-9％，盡管助劑的用量比例小，但是，涂料的各項(xiàng)性能受其影響很大。
溶劑的主要作用是，分散、溶解主劑和助劑。本涂料以溶劑的溶解性、揮發(fā)性等項(xiàng)指標(biāo)有較高的要求。涂料的毒性、氣味、干燥、流平性等一些理化性能同溶劑的選用直接有關(guān)。
可供選擇的溶劑主要有芳香類(如甲苯、二甲苯)；醇類(如乙醇、丁醇、異丙醇、甲醇)；酯類(如乙酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸丁酯等)。
芳香類溶劑蒸發(fā)熱量比較低，揮發(fā)速度快，溶解性能高，涂布中機(jī)器干燥裝置不需要過高的溫度和過長的距離即可滿足工藝要求，但是該類溶劑毒性較大，長期使用會影響操作人員的健康，并且給環(huán)境帶來一定污染；酯類溶劑溶解性能好，揮發(fā)速度快，成本低，但是氣味比較大；醇類溶劑在溶解性能、揮發(fā)速度上都不及芳香類和酯類，但是在無毒、無味、無污染方面則有很大優(yōu)勢。
本發(fā)明采用溶劑揮發(fā)型單體共聚物作為主劑，以水或醇類和醇醚類物質(zhì)為溶劑，并加入適量助劑，經(jīng)共聚反應(yīng)和高速分散后過濾并形成水溶性或醇溶性全息涂料。
其中，水溶性全息涂料技術(shù)特征是選擇水性樹脂為主劑，具有折光率高，能很好的承印全息圖文，但涂膜較脆、抗水性較差。為此又合成一種高固含量、較低黏度、柔韌性好、抗水性能十分優(yōu)異水性乳液。將二者有機(jī)的結(jié)合起來、輔以助劑，制成一種高折光率、高光澤、耐磨、柔韌性、抗水性等綜合性能優(yōu)異，適應(yīng)于紙張防偽、環(huán)保型全息涂料。
醇溶性全息涂料技術(shù)特征是選擇折光率和透明度較高的單體樹脂為共聚單體，并將硬單體、軟單體、反應(yīng)型單體合理匹配，再加入引發(fā)劑和共溶劑。嚴(yán)格控制反應(yīng)條件，盡可能使聚合過程保持恒定的溫度、引發(fā)劑濃度、單體濃度、溶劑濃度、并充入惰性氣體保護(hù)，制得的共聚物平均分子量為80000-96000左右無色透明共聚合成樹脂。再加入混配樹脂(調(diào)整其柔韌性)、助劑、溶劑制成一種高折光率、高光澤、耐磨、柔韌性等綜合性能優(yōu)異，適應(yīng)于紙張、塑料、皮革基材防偽全息涂料。
水溶性涂料的具體配方如下主劑共聚乳液200～400g聚乙烯醇100～300g溶劑乙二醇乙醚 100～200g丁醇100～300g水 400～800g助劑流平劑 15～30g 消泡劑 10～20g醇溶性涂料的配方如下主劑單體共聚樹脂100～400g聚氨酯樹脂 30～120g溶劑乙二醇乙醚 10～40g 丁醇 100～250g助劑流平劑 4～20g 增塑劑 3～20g蠟粉3～20g 消泡劑 3～8g全息涂料的制作工藝步驟是一、單體共聚物的配制(1)共聚單體經(jīng)過過濾加入到單體配制器中，混合均勻后放入到滴加器中待用。
(2)引發(fā)劑投入到引發(fā)劑溶解器中溶解，放置分層、分水(如原料含水)，計算準(zhǔn)確投入量，過濾后放入滴加器中備用。
(3)在反應(yīng)釜空釜時通入惰性氣體，預(yù)先趕走釜內(nèi)的空氣，然后按配方投入溶劑。
(4)將反應(yīng)釜內(nèi)通入惰性氣體，開動攪拌，打開蒸氣閥門加熱，并打開冷凝器冷卻水，在70-80℃時開始滴加單體及引發(fā)劑溶液(按經(jīng)驗(yàn)速度，但速度必須均勻)，2-4h內(nèi)滴完，滴加過程中盡量保持溫度恒定。待升溫至100℃左右，關(guān)閉蒸氣，待反應(yīng)物自然升溫到110℃。
(5)單體加熱完后，保溫2-3h左右至轉(zhuǎn)化率及粘度達(dá)到規(guī)定的指標(biāo)。
(6)將反應(yīng)完的單體共聚物出釜，自然冷卻即成為所需的單體共聚物。
二、涂料的制備將上述合成的單體共聚物及其它混配樹脂(聚乙烯醇或聚氨酯樹脂)加入到涂料制備釜中，加入溶劑(水或醇類和醇醚類物質(zhì))、助劑，然后升溫至50-70℃左右，攪拌約20-45分鐘、過濾、包裝。
根據(jù)本發(fā)明所開發(fā)的全息涂料，具有優(yōu)良的全息圖文復(fù)制特性。其特征是(1)涂層可作為全息圖像的記憶層，并可滿足工業(yè)化大量復(fù)制的要求；(2)可代替紙張上光油、兼有保護(hù)印刷表面的功能，具有表面平整、光滑、抗水、耐磨、耐化學(xué)性等優(yōu)異的綜合性能。
經(jīng)湖南省情報所國際聯(lián)機(jī)檢索的結(jié)果表明，與國際同類產(chǎn)品比較，得到如下結(jié)論(1)環(huán)保型水溶性全息涂料屬于國際首創(chuàng)。
(2)醇溶型全息涂料雖有相近的專利報道，但與其他涂料相比，本涂料具有更為優(yōu)良的工藝特性。
下面將結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的解釋。
實(shí)施例一組成成分
主劑共聚乳液400g聚乙烯醇300g溶劑乙二醇乙醚 100g丁醇300g水800g助劑流平劑 15g 消泡劑 20g具體配制工藝如下1、共聚乳液配制(1)將共聚單體經(jīng)過過濾加入到單體配制器中，混合均勻后放入到滴加器中待用。
(2)引發(fā)劑投入到引發(fā)劑溶解器中溶解，放置分層、分水(如原料含水)，計算準(zhǔn)確投入量，過濾后放入滴加器中備用。
(3))在反應(yīng)釜空釜時通入惰性氣體，預(yù)先趕走釜內(nèi)的空氣，然后按配方投入溶劑。
(4)將反應(yīng)釜內(nèi)通入惰性氣體，開動攪拌，打開蒸氣閥門加熱，并打開冷凝器冷卻水，在70-80℃時開始滴加單體及引發(fā)劑溶液(按經(jīng)驗(yàn)速度，但速度必須均勻)，2-4h內(nèi)滴完，滴加過程中盡量保持溫度恒定。待升溫至100℃左右，關(guān)閉蒸氣，待反應(yīng)物自然升溫到110℃。
(5)單體加熱完后，保溫2-3h左右至轉(zhuǎn)化率及粘度達(dá)到規(guī)定的指標(biāo)。
(6)將反應(yīng)完的單體共聚物出釜，自然冷卻即成為所需的單體共聚乳液。
2、全息涂料配制將上述合成的樹脂及其它混配樹脂加入到涂料制備釜中，加入溶劑(水)、助劑，然后升溫至95℃左右，攪拌約45分鐘、過濾、包裝，即成為水溶性全息涂料，適應(yīng)于作為紙張防偽、環(huán)保型全息涂料。
實(shí)施例二組成成分
主劑單體共聚樹脂 400g聚氨酯樹脂120g溶劑乙二醇乙醚40g 丁醇 250g助劑流平劑4g 增塑劑20g蠟粉20g 消泡劑3g其中單體共聚樹脂是由硬單體樹脂200、軟單體樹脂100、反應(yīng)型單體樹脂100經(jīng)共聚反應(yīng)構(gòu)成。
具體配制工藝如下1、單體共聚樹脂配制(1)將單體樹脂經(jīng)過過濾加入到單體配制器中，混合均勻后放入到滴加器中待用。
(2)引發(fā)劑投入到引發(fā)劑溶解器中溶解，放置分層、分水(如原料含水)，計算準(zhǔn)確投入量，過濾后放入滴加器中備用。
(3)在反應(yīng)釜空釜時通入惰性氣體，預(yù)先趕走釜內(nèi)的空氣，然后按配方投入溶劑。
(4)將反應(yīng)釜內(nèi)通入惰性氣體，開動攪拌，打開蒸氣閥門加熱，并打開冷凝器冷卻水，在80℃時開始滴加單體及引發(fā)劑溶液(按經(jīng)驗(yàn)速度，但速度必須均勻)，4h內(nèi)滴完，滴加過程中盡量保持溫度恒定。待升溫至100℃左右，關(guān)閉蒸氣，待反應(yīng)物自然升溫到110℃。
(5)單體加熱完后，保溫2h左右至轉(zhuǎn)化率及粘度達(dá)到規(guī)定的指標(biāo)。
(6)將反應(yīng)完的單體共聚物出釜，自然冷卻即成為所需的單體共聚物。
2、全息涂料的制備將上述合成的單體共聚物及其它混配樹脂(聚乙烯醇或聚氨酯樹脂)加入到涂料制備釜中，加入溶劑(水或醇類和醇醚類物質(zhì))、助劑，然后升溫至50-70℃左右，攪拌約20-45分鐘、過濾、包裝。
權(quán)利要求
1.紙基材激光全息圖文成像涂料，其特征在于所述的涂料是采用溶劑揮發(fā)型單體共聚物作為主劑，以水或醇類和醇醚類物質(zhì)為溶劑，并加入適量助劑，經(jīng)共聚反應(yīng)和高速分散后過濾形成的。
2.如權(quán)利要求1所述的紙基材激光全息圖文成像涂料，其特征在于所述的溶劑揮發(fā)型單體共聚物為共聚乳液，所述的主劑還包括聚乙烯醇，所述的溶劑為水和乙二醇乙醚及丁醇，所述的助劑為流平劑和消泡劑，所構(gòu)成的涂料為水溶性涂料，其組成配方如下主劑共聚乳液200～400g聚乙烯醇100～300g溶劑乙二醇乙醚 100～200g丁醇100～300g水 400～800g助劑流平劑 15～30g 消泡劑 10～20g
3.如權(quán)利要求1所述的紙基材激光全息圖文成像涂料，其特征在于所述的溶劑揮發(fā)型單體共聚物為單體共聚樹脂，所述的主劑還包括聚氨酯樹脂，所述的溶劑為乙二醇乙醚和丁醇，所述的助劑為流平劑、增塑劑、蠟粉、和消泡劑，所構(gòu)成的涂料為醇溶性涂料，其組成配方如下主劑單體共聚樹脂 100～400g 聚氨酯樹脂 30～120g溶劑乙二醇乙醚 10～40g 丁醇 100～250g助劑流平劑 4～20g增塑劑3～20g蠟粉 3～20g消泡劑3～20g
4.如權(quán)利要求1或2或3所述的紙基材激光全息圖文成像涂料的制作工藝，其特征在于所述涂料的具體配制工藝如下單體共聚物的配制(A)共聚單體經(jīng)過過濾加入到單體配制器中，混合均勻后放入到滴加器中待用。(C)引發(fā)劑投入到引發(fā)劑溶解器中溶解，放置分層、分水(如原料含水)，計算準(zhǔn)確投入量，過濾后放入滴加器中備用。(D)在反應(yīng)釜空釜時通入惰性氣體，預(yù)先趕走釜內(nèi)的空氣，然后按配方投入溶劑。(E)將反應(yīng)釜內(nèi)通入惰性氣體，開動攪拌，打開蒸氣閥門加熱，并打開冷凝器冷卻水，在70-80℃時開始滴加單體及引發(fā)劑溶液(按經(jīng)驗(yàn)速度，但速度必須均勻)，2-4h內(nèi)滴完，滴加過程中盡量保持溫度恒定。待升溫至100℃左右，關(guān)閉蒸氣，待反應(yīng)物自然升溫到110℃。(F)單體加熱完后，保溫2-3h左右至轉(zhuǎn)化率及粘度達(dá)到規(guī)定的指標(biāo)。(G)將反應(yīng)完的單體共聚物出釜，自然冷卻即成為所需的單體共聚物。涂料的制備將上述合成的單體共聚物及其它混配樹脂(聚乙烯醇或聚氨酯樹脂)加入到涂料制備釜中，加入溶劑(水或醇類和醇醚類物質(zhì))、助劑，然后升溫至50-70℃左右，攪拌約20-45分鐘、過濾、包裝。
全文摘要
紙基材激光全息成像涂料,根據(jù)紙基材及激光全息圖文成像的特性,選用溶劑型的共聚單體物,經(jīng)過合成形成一種共聚樹脂涂料作為紙基材激光全息圖文成像復(fù)制涂料,該溶劑型涂料又分為醇溶性全息涂料和水溶性全息涂料兩大類別。其涂料成分都由主劑、助劑和溶劑等三個部分組成,主劑(成膜樹脂)是涂料的成膜物質(zhì)。以單體共聚合成樹脂作為主劑,以水或醇類和醇醚類物質(zhì)為溶劑,并加入適量助劑,經(jīng)共聚反應(yīng)和高速分散后過濾并形成水溶性或醇溶性全息涂料。
文檔編號C09D129/04GK1376747SQ0111449
公開日2002年10月30日 申請日期2001年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2001年5月28日
發(fā)明者謝勇, 湯建新, 池宏勛, 楊維剛, 彭濤 申請人:株洲工學(xué)院科技開發(fā)部