[2007.02]聚酯真空镀铝膜专用烘烤漆的配方设计

摘要：本文从金银线专用烘漆的工艺和性能要求出发，探讨了聚酯真空镀铝膜（VMPET）烘漆的配方设计的要素，实验优选出氨基烘漆体系，研究表明氨基树脂和成膜树脂是获得高性能烘漆的重要因素，通过优选氨基烘漆配方各组分，可获得具有较高应用性能的金银线专用烘漆。

关键词：金银线，烘漆，配方设计

0 前言

聚酯真空镀铝薄膜赋予上色烘漆以金属光泽，但由于镀铝层在高温碱性条件下，如织物的高温碱煮染色和蒸汽固色工艺中，易被氧化致使漆膜调色；另外，漆膜不够致密也导致色漆失光退色。以PET金银镀铝膜为例，高档的织物如丝绸与PET金银镀铝膜分切后的金银线交织时，必须使用不被氧化的金银线，主要是因为织物在染色时碱性条件会氧化金银线的镀铝层，使得金银线消光退色。目前研制不被氧化的PET金银真空镀铝膜一般有两种方法：一种方法是物理方法，即中间是易氧化PET镀铝膜色漆，上下两层为透明涤纶薄膜粘和而成，使上色的镀铝膜因不接触空气而不被氧化；另一种方法成本较低，即研制耐高温染色的色漆，上色漆通过烘烤后直接固化形成耐碱氧化的烘烤漆保护层。目前国内生产PET金银真空镀铝膜的企业的生产工艺大多按第二种方法设计，由于没有专用的烘烤漆，国内不氧化的PET镀铝膜色漆的制备很大程度上依赖进口〔1〕；或使用国产表面装饰用烘漆和卷材用烘漆，添加辅助助剂后制得，所得产品在染色和固色过程中由于耐碱性不够或致密度不够，容易造成铝层脱落，色漆掉色；质量与进口产品仍存在一定的差距。国内至今未有聚酯真空镀铝薄膜专用烘漆的专利或文献报道。

1生产工艺的要求和性能要求

1.1生产工艺的要求

上漆后的金银线PET镀铝膜一般由四层材料组成，如图1所示，从反面到正面依次为反面色漆层、PET基膜、镀铝膜层、保护层（正面色漆层）。基膜层一般为双向拉伸的聚酯薄膜，聚酯膜通常厚度是12－28微米，主要起支承作用，其它各层均依附其上；反面色漆起装饰作用，正面色漆除了起装饰作用外，更重要的是保护铝层不受碱的氧化；铝层是铝丝经高温融化升华后在超低真空条件下凝结到PET膜上形成（即真空镀铝），利用金属铝能较好地反射光线的特点，使金银线呈现金属光泽。

金银线PET镀铝膜上色漆为连续辊涂的生产线，其工艺要求类似于卷材涂料线：

生产线速度：﹥40m/min；固化速度：20-40sec；烘道温度：180-250℃

工序：       放卷unwinding(inspection)

             上色漆coating(curing)

             收卷rewinding(inspection)

1.2典型性能及其检测方法

粘度：GB/ T 1723 —93

细度：GB/ T 1724 —79 (89)

颜色及外观：目测法GB/ T 9761 —88

附着力：GB/ T 9286 —1998

耐溶剂性擦拭〔2〕：参考美国全国卷涂协会NCCA Ⅱ- 18 溶剂法

耐碱煮性、流平性、印刷适性等

2 PET镀铝膜烘烤漆的配方设计

2.1 实验材料的选用

   基膜选用耐高温的PET膜；

PET镀铝膜选用化学反应型真空镀铝膜；

酸性染料、溶剂、助剂等

2.2配方体系的优选

从以上工艺和性能要求出发，由于印刷适性和固化速度的要求，宜选用单组分或双组分中的单组分配方体系（在一定的印刷速度下快速干燥固化成膜）。通过初步的实验，我们确定本体系的研究难点在于：获得耐碱煮性能的致密性并具有一定柔韧性的涂膜；涂膜固化速度适应印刷需要。

2.21 单组分印刷油墨体系的试用

首先试用PET薄膜专用油墨。目前应用在PET薄膜的印刷油墨主要以聚氨酯为主要连接料的配方体系，在PET镀铝膜应用该体系油墨，打样结果表明印刷适性和流平性能很好，在PET上的附着力非常好，在镀铝膜上附着力欠佳；试用聚氨酯拼混多种与聚氨酯相容性好的树脂作为油墨连接料，结果表明，总体上使用热塑性的油墨体系均不能获得耐丙酮擦洗和耐碱煮性能，原因在于热塑性树脂很少有支链或网状结构，使得干燥后的涂层的致密度不够。

2.22热固性体系的选用

热固性体系是由成膜材料的分子通过固化反应将主要成膜材料的分子交联成三维立体聚合物的网状结构。我们主要实验了如下配方体系：

⑴ 含羟基的高分子成膜树脂和封闭多异氰酸酯配制而成，该体系由于分解温度低，可配制固化温度≥130℃的聚氨酯烘烤漆〔3〕。

⑵ 含羟基的高分子成膜树脂和和氨基树脂配制而成。

配方体系⑴配制的涂层固化后具有耐化学品、耐候性和高弹性，初步实验结果表明该体系在镀铝膜上附着力不理想，烘烤后附着力没有显著提高，使其不耐碱煮，而且该体系的贮存稳定性欠佳〔3〕；另外，封闭多异氰酸酯的价格很高。基于如上考虑，本开发体系优先选用的配方体系⑵。其主要反应是氨基树脂与漆料树脂的共缩聚反应，典型的如漆料树脂上的羟基和氨基树脂上的烷氧基的醚（交换）化反应，如图2所示。在热和酸催化剂的条件下（通常固化条件下）这反应很快地发生，联结了在漆料上的所有的可用的羟基。

 2.3金银线烘烤漆的配方设计

为获得金银线烘烤漆的应用性能，我们通过以下几个方面来设计配方：

①    氨基树脂（甲醚或丁醚化及醚化程度）和成膜树脂（分子量、玻璃化温度、羟值）的选择；

②    成膜树脂与氨基树脂的配比；

③    催化剂的选择；

④    其他助剂（溶剂、流平助剂等）的选择。

一般地，含有较高百分比的氨基-氨基键和较少的氨基-漆料键的涂膜的交联网状结构形成一个具有良好硬度的涂料，但可能是脆性的，需选择一个更柔韧的漆料树脂来补偿，所以一般要求高柔韧涂膜的用途需要更单体型（高醚化、低分子量）的氨基树脂。从甲醚化和丁醚化对涂膜性能的比较中看出4〕，本体系选用高度甲醚化的氨基树脂。

成膜树脂应具有优异的柔韧性和金属底材附着力，聚酯树脂因具有价格优势，成为卷材行业最重要的树脂〔5〕。实验表明，不同聚酯树脂因具有不同的分子量、玻璃化温度、羟值而对涂层的影响如图3所示，通过实验比较，我们优选合适的羟基聚酯树脂作为本体系的主要成膜树脂，并与羟基丙烯酸树酯拼混，得到的漆膜丰满，流平性、柔韧性优异以及好的保光保色性能。

  由于选用的氨基树脂的甲醚化程度很高时，使用热固性聚酯树脂和丙烯酸树脂与之交联反应，使用适量的催化剂在大大降低烘烤温度的同时，也保证了较低分子量的树脂固化反应完全。另外，考虑产品的贮存稳定性，所以我们选用常用的封闭型强酸性催化剂p-TSA(对苯磺酸类) 〔6〕，其解闭温度（起封温度）要低于烘烤温度20-30℃。

氨基烘漆配方体系中溶剂的选择主要依据溶剂的挥发性能、极性和溶解度参数。由于辊涂后干燥和流平时间很短〔7〕，所选的溶剂除要有极佳的溶解力，还要求有在干燥条件下较好的溶剂释放性能，以助于获得优异的流平性和固化完全致密的漆膜。本体系选定二甲苯、丁醇和少量石油烃类高沸点溶剂作为混合溶剂，另加入有助于流平的二元酸酯类高沸点溶剂。

结论

通过优选氨基树脂、聚酯树脂的种类等组分，优化各组分配比，并在此基础上进一步考察了金银线氨基烘漆的固化动力学特性，以使配方体系更有利于满足印刷适性的需要，由此我们制得具有较高性能的金银线专用烘漆。制成的氨基烘漆固含量为15－30％，细度为15－25um。烘烤漆在180-250℃的温度条件下，以30－80m/min的生产线速度辊涂在PET真空镀铝膜的上快速固化干燥后形成热固性漆膜。各原料按重量百分比计用量如下：

成膜树脂         7－30％

氨基树脂         2－6％

染料             6-20％

辅助树脂         2-5%

附着力促进剂     0.1-0.5%

流平助剂         1-5%

催化剂           0.2-1%

溶剂             50-80％。

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