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耐擦刮無膠消光膜制備方法、高表面張力與收解卷順暢性的平衡(二)
來源:廣東德冠包裝材料有限公司 瀏覽 9 次 發布時間:2025-09-05
控制所述馬來酸酐改性氮雜環丙烷為端基的直鏈烷基硅酮的重均分子量為12~15萬,所述馬來酸酐改性氮雜環丙烷為端基的直鏈烷基硅酮的表面張力為42~45mN/m,更利于所述馬來酸酐改性氮雜環丙烷為端基的直鏈烷基硅酮的有效分散并實現優異耐擦刮性能與高表面張力的平衡,使薄膜消光層具有良好的耐擦刮性能,同時又具有良好的印刷適性。
隨著重均分子量的增加,一方面,馬來酸酐改性氮雜環丙烷為端基的直鏈烷基硅酮的彈性恢復能力增強,這有利于耐擦刮性能的提高,且高分子量馬來酸酐改性氮雜環丙烷為端基的直鏈烷基硅酮在基體中的遷移性會降低,因為分子鏈更長,纏結更多,擴散速率減慢,有助于保持極性基團在表面的穩定存在,不會因流動性過高而導致表面性能不穩定,更有利于保證消光層的表面張力,同時在收解卷的過程中馬來酸酐改性氮雜環丙烷為端基的直鏈烷基硅酮不會遷移至熱復合層而對薄膜與印刷件之間的復合牢度產生不良影響;另一方面,相對高分子量硅酮具有更多的分子鏈纏結和更高的熔體粘度,在相對高溫加工或使用過程中更能保持結構完整性,能夠適用于本發明的共擠出雙向拉伸制備工藝。若馬來酸酐改性氮雜環丙烷為端基的直鏈烷基硅酮分子量過低,硅酮分子容易向表面遷移并可能進一步在收解卷的過程中遷移至熱復合層,影響消光層的表面張力穩定性和熱復合層與印刷件之間的復合牢度;若馬來酸酐改性氮雜環丙烷為端基的直鏈烷基硅酮分子量過高,則會導致馬來酸酐改性氮雜環丙烷為端基的直鏈烷基硅酮的折光指數會變大,不利于保持消光膜應用所要求的透明性,且可能存在分散不均的問題。本發明控制所述馬來酸酐改性氮雜環丙烷為端基的直鏈烷基硅酮的表面張力為42~45mN/m,有利于使消光層的印后加工適用性提升與卷狀薄膜的收解卷順暢性之間達到平衡,若所述硅酮的表面張力過低,不利于提升消光層的表面張力從而無法提高印刷適性,若所述硅酮的表面張力過高,則薄膜消光層表面張力過高,導致消光層表面容易與其接觸的縱向拉伸金屬輥之間出現粘輥現象,且對薄膜自身的收解卷順暢性不利。
為了進一步保證消光層的印后加工適用性,同時兼顧到薄膜自身的收解卷順暢性,還在消光層中加入了2000~4000ppm球體聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA),一方面,PMMA屬于極性酯類聚合物,本身具有較高的表面張力,有利于進一步保證消光層的印后加工適用性,另一方面,極性酯基有利于與馬來酸酐改性烷基聚硅酮形成較強的極性相互作用力,結合PMMA是以微球的形式存在,具有一定的抗粘性,收卷過程中有效抑制了因馬來酸酐改性氮雜環丙烷為端基的直鏈烷基硅酮中的極性基團與熱復合層中具有一定粘性的乙烯~醋酸乙烯酯之間的作用力,有利于保證薄膜自身的收解卷順暢。另外PMMA與聚丙烯的折光指數相近,不會對薄膜的透光率產生不利影響。若PMMA加入量過少,無法有效保證薄膜收解卷順暢性,若PMMA加入量過多,容易造成在消光層中分散不均勻,對薄膜外觀產生不利影響。發明人經過試驗發現,所述消光層中選用的球體聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的粒徑D50為4.0~5.0μm,有利于使PMMA的粒徑D50與消光層表面粗糙度(Rz,為輪廓最大高度,通過極端波峰和波谷之差得到)之差保持在一定范圍,有利于收卷后的所述薄膜的高極性的消光層表面與高極性的熱復合層表面之間有適當的間隙以保證收解卷順暢性,使所述薄膜的生產順暢性與消光層的印后加工適用性提升之間獲得合適的平衡,同時又不會對所述薄膜的消光效果產生明顯負面影響,保證外觀質量。優選地,PMMA的粒徑D50與消光層表面粗糙度(Rz)之差為0.5~1μm。
從實施例1~實施例5的數據可知,本發明的耐擦刮無膠消光膜在常溫和低溫環境下均具有良好的耐擦刮性能,實現了消光層表面在耐擦刮性、高表面張力(與印刷適性正相關)與收解卷順暢性的平衡。其中實施例4中球體抗粘連劑為球體聚硅氧烷,雖然制得的薄膜的透光率相比實施例2有所下降,但是薄膜的分切解卷噪聲降低明顯,總體性能是符合本申請要達到的目標的。實施例5中,在熱復合層中加入了適宜熔融指數的高密度聚乙烯,其制備的耐擦刮無膠消光膜表現出更低的分切解卷噪聲,解卷順暢性更好,且未對薄膜的透光率和熱復合層與印刷件之間的剝離強度產生不良影響。
對比例1用直鏈烷基硅酮替代馬來酸酐改性氮雜環丙烷為端基的直鏈烷基硅酮,雖然耐擦刮性能較好,但是其消光層表面張力過低,無法滿足在消光層表面印刷的應用需求,且由于其遷移性,也不利于覆膜數碼印刷件剝離強度;對比例2用氮雜環丙烷為端基的直鏈烷基硅酮替代馬來酸酐改性氮雜環丙烷為端基的直鏈烷基硅酮,雖然耐擦刮性能較好,但是其消光層表面張力仍然偏低,仍無法滿足在消光層表面印刷的應用需求;對比例3中,馬來酸酐改性氮雜環丙烷為端基的直鏈烷基硅酮的加入量過低,不利于消光層表面的耐擦刮性能,而且消光層表面張力也無法得到有效提升,不利于薄膜的印后加工適用性;對比例4中馬來酸酐改性氮雜環丙烷為端基的直鏈烷基硅酮的加入量過高,雖然消光層表面的耐擦刮性能和表面張力提升明顯,但是分切解卷噪聲過高,且收解卷不夠順暢,而且生產過程中消光層表面存在粘輥的現象;對比例5中,馬來酸酐改性氮雜環丙烷為端基的直鏈烷基硅酮的分子量過低,導致其遷移性過高,影響消光層的表面張力和熱復合層與印刷件之間的復合牢度;對比例6中,馬來酸酐改性氮雜環丙烷為端基的直鏈烷基硅酮的分子量過高,不利于消光層表面的耐擦刮性能,薄膜整體透光率下降,影響薄膜自身的外觀質量和應用時所需的透明性。
對比例7中,消光層中PMMA粒徑D50過小,與消光層粗糙度之間的差值為0,導致在收卷后的薄膜中消光層與熱復合層之間的間隙過小,無法有效抑制馬來酸酐改性氮雜環丙烷為端基的直鏈烷基硅酮中的極性基團與熱復合層中具有一定粘性的乙烯-醋酸乙烯酯之間的作用力,不利于薄膜的解卷順暢性;對比例8中,消光層中PMMA粒徑D50過大,與消光層粗糙度之間的差值過大,雖然在收卷后的薄膜中消光層與熱復合層之間的間隙足以保證解卷的順暢性,但此時由于PMMA粒徑過大,一是易造成在消光層中的分散不均,影響薄膜自身的外觀質量(出現“亮點”、“白點”外觀瑕疵),二是過大的PMMA顆粒隨邊料循環進入芯層,因雙向拉伸過程中與芯層的聚丙烯分相應力不均而導致破膜;對比例9中,馬來酸酐改性氮雜環丙烷為端基的直鏈烷基硅酮中直鏈烷基過短,導致消光層表面的耐擦刮性能下降,且導致馬來酸酐改性氮雜環丙烷為端基的直鏈烷基硅酮在消光層的分散性較差,不利于薄膜的外觀質量和表面張力分布的均勻性;對比例10,馬來酸酐改性氮雜環丙烷為端基的直鏈烷基硅酮中直鏈烷基過長,導致其流動性與消光層其他組分差異過大,雙向拉伸過程中出現破膜現象。