PHA水性光油、印刷纸制品及其制备方法与流程
本发明公开了pha水性光油、印刷纸制品及其制备方法,属于纸基印刷包装表面处理领域。
背景技术:
1、纸基印刷包装广泛用于食品、日化、美妆、医药、标签、书刊及瓦楞包装等领域。为提高印刷墨层的耐磨性、抗粘连性、耐污染性和外观一致性,通常在其表面施加水性罩光油(overprint varnish,opv)。水性opv多以丙烯酸乳液或丙烯酸分散体为主要成膜材料,具有透明性较好、干燥较快及适配现有上光设备等特点,但形成的连续丙烯酸膜容易产生塑料膜感、光泽偏高、摩擦波动及污染后颜色、光泽和触觉状态难以恢复等问题。
2、现有技术通常通过消光二氧化硅、蜡、聚硅氧烷、聚酰胺微球或其他聚合物颗粒调节光泽、摩擦和触感。消光二氧化硅用量较高时容易引起白化、孔隙、团聚和污物滞留;蜡和聚硅氧烷向空气侧迁移后容易降低胶粘剂、烫印箔和喷码油墨的润湿及附着。cn105051132b通过粒径为0.1μm至10μm的聚合物颗粒及其露出或埋入程度调节水性罩印清漆的手感和摩擦系数(coefficient of friction,cof),但颗粒含量、尺寸或嵌入状态不当时,仍可能出现颗粒脱落、表面不均和印后加工性能下降。
3、聚羟基脂肪酸酯(polyhydroxyalkanoate,pha)是一类由微生物合成的聚酯,其结晶程度、硬度和柔韧性能够通过单体组成调节。us10590289b2公开了微米化pha颗粒与水性丙烯酸透明清漆的复配,cn121319754a公开了pha水性分散体与丙烯酸乳液复配的涂层体系,cn121321440a公开了较宽比例的pha乳胶和水性丙烯酸聚合物纸张保护涂层,cn121610119a公开了含连续树脂相和pha离散微域的薄层体系。上述方案表明,在水性丙烯酸体系中引入pha并形成离散pha区域属于可行的材料路线。
4、水性opv还能够通过不同热机械性能的丙烯酸乳液进行复配。cn101974269a采用高玻璃化转变温度(glass transition temperature,tg)丙烯酸组分和低tg成膜丙烯酸组分兼顾成膜、硬度和耐磨性。us20210269665a1和us20110217544a1涉及乳胶粒子在干燥过程中的表面富集、自分层或部分嵌入,wo2021201872a1涉及油墨层与罩光层的湿碰湿施加及热风干燥,为多粒子体系的厚度方向分布和多层湿态连接提供了工艺基础。
5、然而,在印刷墨层表面形成低干涂布量罩光层时,水分同时向空气侧、印刷墨层和纸基材方向迁移。pha颗粒与丙烯酸乳胶粒子在粒径、表面电荷、界面亲和力、软化温度和迁移速度方面存在差异,普通共混及一步干燥难以稳定控制厚度方向分布。pha微域完全被丙烯酸覆盖时难以参与空气侧触觉和污染—清洁界面;pha微域过度暴露时容易产生粗大凸起、白化、掉粉、周缘孔隙、污物滞留和湿摩擦脱落;墨层侧丙烯酸未形成连续结构时,罩光层的锚固、封闭和耐磨保护下降。
6、现有方案多从配方比例、颗粒粒径、膜厚、光泽或平均cof评价涂层,缺少同时表征墨层侧连续锚固程度、空气侧pha相交面积、pha微域尺寸和嵌入程度的可复核结构体系。因此,需要在低干涂布量下同时控制墨层侧连续丙烯酸锚固结构和空气侧部分相交、保持嵌入的pha微域,并通过水分移除程度、相对湿度、空气速度、热转变温度窗口或半湿叠涂工艺,使所述结构稳定形成,同时兼顾触觉摩擦、耐污清洁恢复、耐磨及粘盒、烫印、喷码和压痕性能。
技术实现思路
1、本发明的目的在于克服现有技术的不足,提供一种pha水性光油、印刷纸制品及其制备方法,解决低干涂布量下印刷墨层侧连续锚固与空气侧pha微域可接近性难以兼顾,以及光泽、摩擦调节与粘盒、烫印、喷码和压痕适应性难以兼顾的问题。
2、本发明提供一种pha罩光印刷纸制品,包括纤维素纤维纸基材、形成于所述纤维素纤维纸基材至少部分表面的印刷墨层,以及直接形成于所述印刷墨层至少部分表面的非自支撑水性罩光层。所述非自支撑水性罩光层由水性乳液、水性分散体或水溶液直接在所述印刷墨层表面干燥形成,在施涂前不作为独立薄膜整体贴合于所述印刷墨层表面。
3、所述非自支撑水性罩光层的干涂布量为0.6g/m2至3.0g/m2,包括连续聚合物基体和分布于其中、由pha本体形成的pha微域。
4、本说明书所称连续聚合物基体中的成膜聚合物,是指在干燥过程中形成连续相并承担成膜作用的聚合物,由丙烯酸聚合物构成。由pha水性乳液带入的乳化稳定组分、界面调控组分和非pha接枝组分,以及蜡有效物、聚硅氧烷有效物和消泡剂,均不计入所述成膜聚合物。
5、所述非自支撑水性罩光层具有背离所述印刷墨层的空气侧表面;所述连续聚合物基体在邻接所述印刷墨层的区域形成连续锚固结构,并由所述印刷墨层一侧向所述空气侧表面延伸;所述pha微域中的一部分与所述空气侧表面相交,且该部分微域的底部和/或侧部仍位于该基体内部。
6、所述pha罩光印刷纸制品的界面覆盖率ci≥80%。所述ci为预先确定的三个相互间隔、各自宽度为50μm的截面评价区域的界面覆盖率的算术平均值;各截面评价区域的界面覆盖率为所述连续聚合物基体与所述印刷墨层直接接触的累计长度占该区域内所述印刷墨层朝向所述连续聚合物基体一侧的界面总长度的比例。
7、所述pha罩光印刷纸制品的pha表面相交面积分数as为2%至50%。所述as为预先确定的三个相互间隔、各自面积为50μm×50μm的空气侧评价区域的表面相交面积分数的算术平均值;各空气侧评价区域的表面相交面积分数为与所述空气侧表面相交的pha特征区域面积占该区域总面积的比例。
8、对与所述空气侧表面相交的pha特征区域逐个统计投影面积,并按等面积圆直径计算微域等效横向尺寸deq。所述deq的中位值为0.2μm至5.0μm,例如0.2μm、0.4μm、0.6μm、0.8μm、1.0μm、1.2μm、1.5μm、2.0μm、2.5μm、3.0μm、4.0μm或5.0μm;所述deq按微域数量统计的d90≤8.0μm,例如1.0μm、2.0μm、3.0μm、4.0μm、5.0μm、6.0μm、7.0μm或8.0μm。
9、以与所述空气侧表面相交的单个pha微域两侧相邻连续聚合物基体的空气侧轮廓为基准拟合形成理想化空气侧外边界,将该微域位于所述理想化空气侧外边界以下且由所述连续聚合物基体围绕的截面积占该微域总截面积的比例定义为截面嵌入比例eb。
10、所述eb为20%至90%的pha微域数量占与所述空气侧表面相交的pha微域总数量的比例≥50%;在进一步的具体方案中,所述比例≥70%;在更进一步的具体方案中,所述比例≥80%。
11、所述eb例如为20%、25%、30%、40%、50%、60%、70%、80%或90%;符合所述eb区间的pha微域数量占与所述空气侧表面相交的pha微域总数量的比例例如为50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%或100%。
12、所述干涂布量可以为0.6g/m2、0.8g/m2、1.0g/m2、1.2g/m2、1.5g/m2、1.8g/m2、2.0g/m2、2.2g/m2、2.5g/m2、2.8g/m2或3.0g/m2。干涂布量低于所述范围时,连续聚合物基体对印刷墨层的覆盖容易不足;干涂布量高于所述范围时,连续聚合物基体对pha微域的覆盖程度增加,容易降低pha微域参与空气侧界面的程度。
13、所述界面覆盖率ci可以为80%、82%、85%、88%、90%、92%、93%、95%、97%、98%或100%。ci增大表示印刷墨层界面由连续聚合物基体覆盖的程度提高;ci过低时,印刷墨层局部裸露和贯穿孔路增加,不利于耐磨、耐污及湿摩擦保护。
14、所述pha表面相交面积分数as可以为2%、3%、5%、8%、10%、12%、15%、18%、20%、22%、25%、28%、30%、35%、40%、45%或50%。as过低时,pha主要埋没于连续聚合物基体内部;as过高时,连续聚合物基体对pha微域的围绕和固定程度下降,容易出现微域突出、掉粉和周缘孔隙。
15、所述非自支撑水性罩光层的平均厚度为0.5μm至8μm,例如0.5μm、0.8μm、1.0μm、1.5μm、2.0μm、2.5μm、3.0μm、4.0μm、5.0μm、6.0μm、7.0μm或8.0μm。
16、在所述平均厚度范围内,进一步的结构组合为:ci≥85%,as为5%至40%,deq的中位值为0.2μm至5.0μm,deq按微域数量统计的d90≤8.0μm,且eb为20%至90%的pha微域数量占与所述空气侧表面相交的pha微域总数量的比例≥80%。
17、所述非自支撑水性罩光层的针孔密度可以为0个/mm2、0.05个/mm2、0.10个/mm2、0.20个/mm2、0.40个/mm2、0.60个/mm2、0.80个/mm2或1.00个/mm2。油溶性荧光示踪物由空气侧表面向印刷墨层方向的最大连续穿透深度可以为0.2μm、0.5μm、0.8μm、1.0μm、1.5μm、2.0μm、3.0μm或4.0μm。ci、as、deq和eb共同表征pha罩光印刷纸制品的空间结构。
18、表面pha特征区域能够通过飞行时间二次离子质谱(tof-sims)、共聚焦拉曼成像或二者结合进行识别;截面中的pha微域和丙烯酸连续聚合物基体能够通过原子力显微镜红外光谱(afm-ir)、截面拉曼成像或二者结合进行识别;扫描电子显微镜用于辅助观察罩光层厚度、孔隙、微域轮廓和嵌入形态。
19、所述pha选自短链聚羟基脂肪酸酯、中长链聚羟基脂肪酸酯或上述聚羟基脂肪酸酯的共聚物中的一种或多种;
20、所述短链聚羟基脂肪酸酯选自聚3-羟基丁酸酯(phb)、聚4-羟基丁酸酯、聚3-羟基戊酸酯、聚3-羟基丁酸-3-羟基戊酸共聚酯(phbv)、聚3-羟基丁酸-4-羟基丁酸共聚酯(p34hb)中的一种或多种;
21、所述中长链聚羟基脂肪酸酯选自聚3-羟基己酸酯、聚3-羟基庚酸酯、聚3-羟基辛酸酯、聚3-羟基壬酸酯、聚3-羟基癸酸酯、聚3-羟基十一酸酯、聚3-羟基十二酸酯、聚3-羟基十三酸酯、聚3-羟基十四酸酯、聚3-羟基丁酸-3-羟基己酸共聚酯(phbh)中的一种或多种。
22、phb形成的微域具有较高结晶程度和硬度;phbv能够在结晶性、微域稳定性和折痕适应性之间形成平衡;p34hb和phbh形成的微域具有较高柔顺性,有利于提高微域嵌入程度和折叠完整性。
23、所述pha微域选自未完全聚结粒子、部分聚结域、结晶微域和相分离岛状域中的一种或多种。所述pha微域保留能够由tof-sims、afm-ir、共聚焦拉曼成像、x射线衍射或上述方法组合识别的pha化学信号或晶相信号。
24、所述丙烯酸聚合物包括第一丙烯酸成膜功能相和第二丙烯酸增强功能相,和/或包括第三丙烯酸调控功能相。
25、按pha本体和全部丙烯酸聚合物干质量总和计,pha本体的质量百分比为25wt%至60wt%,可以为25wt%、28wt%、30wt%、35wt%、40wt%、45wt%、48wt%、50wt%、55wt%、58wt%或60wt%;第一丙烯酸成膜功能相的质量百分比为20wt%至60wt%,可以为20wt%、25wt%、28wt%、30wt%、32wt%、35wt%、37wt%、40wt%、42wt%、45wt%、50wt%、55wt%或60wt%;第二丙烯酸增强功能相的质量百分比为5wt%至35wt%,可以为5wt%、8wt%、10wt%、12wt%、15wt%、17wt%、20wt%、23wt%、25wt%、30wt%或35wt%;第三丙烯酸调控功能相的质量百分比为0wt%至15wt%,可以为0wt%、2wt%、5wt%、7wt%、10wt%、12wt%或15wt%。
26、所述第一丙烯酸成膜功能相负责润湿印刷墨层、桥接墨层微孔、形成墨层侧连续聚合物基体并提高折痕完整性。所述第一丙烯酸成膜功能相的最低成膜温度(mfft)≤15℃,可以为0℃、3℃、5℃、8℃、10℃、12℃或15℃。
27、所述第二丙烯酸增强功能相负责提高罩光层硬度、耐磨性、抗粘连性和耐热性。所述第二丙烯酸增强功能相与所述第一丙烯酸成膜功能相的tg之差≥20℃,例如20℃、25℃、30℃、35℃、40℃、50℃或60℃。
28、所述第一丙烯酸成膜功能相和所述第二丙烯酸增强功能相由两种独立水性分散体提供,并在液态光油中保持各自的粒子群或热机械特征。
29、所述第三丙烯酸调控功能相用于调节pha水性光油的胶体稳定性、黏度、流平性、网纹辊释放、纸面驻留和再溶解性能。第三丙烯酸调控功能相为0wt%时,pha与第一、第二丙烯酸功能相仍能够形成罩光层;增加第三丙烯酸调控功能相有利于降低储存黏度变化、粗粒尾端和涂布缺陷。
30、在相同pha含量、相同丙烯酸聚合物组成、相同印刷纸基材、相同印刷墨层和相同干涂布量条件下,改变水分移除程度、相对湿度、空气速度和纸面温度,能够分别形成pha基本埋没、受控部分相交和过度暴露的不同状态。三种状态具有不同的ci、as、deq和eb,表明所述空间结构不由pha和丙烯酸聚合物的简单共混所必然产生。
31、pha基本埋没状态下,as低于本发明限定范围或多数pha微域的eb高于90%,空气侧主要由丙烯酸聚合物或迁移性助剂覆盖,pha难以直接参与空气侧触觉和污染界面。
32、pha受控部分相交状态下,ci、as、deq和eb同时处于所述范围,pha微域与空气侧表面相交且保持底部或侧部嵌入,能够在表面可接近性和微域固定性之间形成平衡。
33、pha过度暴露状态下,as高于本发明限定范围、deq异常增大或eb低于20%的微域比例增加,连续聚合物基体对pha微域的围绕和固定作用下降,容易产生开放孔路、掉粉、白化、污物滞留和耐磨损失。
34、所述非自支撑水性罩光层能够形成原纸触感或丝光—哑光支系。所述支系的60°光泽为5gu至35gu,可以为5gu、8gu、10gu、12gu、15gu、18gu、20gu、25gu、30gu或35gu;表面算术平均高度sa为0.10μm至1.50μm,可以为0.10μm、0.20μm、0.30μm、0.40μm、0.50μm、0.60μm、0.80μm、1.00μm、1.20μm或1.50μm;动摩擦系数为0.20至0.80,可以为0.20、0.25、0.30、0.35、0.40、0.45、0.50、0.60、0.70或0.80。
35、触觉摩擦稳定区间为连续往复触觉摩擦测试5个循环时,第2个循环至第5个循环中位移10mm至40mm的区间。粘滑波动指数为所述稳定区间内动摩擦系数标准差与平均动摩擦系数之比的百分数,其值≤10%,例如2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%或10%。在光泽、sa和平均动摩擦系数相近的条件下,粘滑波动指数用于区分摩擦过程平稳的pha微域表面与容易发生周期性粘附和滑移的普通颗粒表面。
36、所述非自支撑水性罩光层还能够形成高透明—高光支系。所述高透明—高光支系的60°光泽≥40gu,可以为40gu、45gu、50gu、55gu、60gu、65gu、70gu、80gu或90gu;ci≥95%,可以为95%、96%、97%、98%、99%或100%;as为2%至15%,可以为2%、3%、5%、6%、8%、10%、12%或15%;deq中位值为0.2μm至1.5μm,可以为0.2μm、0.3μm、0.5μm、0.6μm、0.8μm、1.0μm、1.2μm或1.5μm;eb为20%至90%的微域数量占比≥90%,可以为90%、92%、95%、98%或100%。
37、高透明—高光支系通过降低pha表面相交面积并减小微域尺寸,使罩光层保持较高连续性和光泽,同时保留少量与空气侧表面相交且牢固嵌入的pha微域。该支系不同于pha完全埋没的连续丙烯酸高光膜。
38、按pha本体和全部丙烯酸聚合物干质量总和计,蜡有效物的质量百分比≤1.0wt%,例如0wt%、0.1wt%、0.2wt%、0.3wt%、0.5wt%、0.8wt%或1.0wt%;聚硅氧烷有效物的质量百分比≤0.2wt%,例如0wt%、0.02wt%、0.05wt%、0.08wt%、0.10wt%、0.15wt%或0.20wt%。
39、控制蜡和聚硅氧烷含量能够减少迁移性组分在空气侧表面的富集及其对pha特征区域的覆盖,并保留胶粘剂、烫印箔和喷码油墨润湿所需的表面状态。
40、所述pha罩光印刷纸制品的粘盒剥离强度≥2.0n/25mm,可以为2.0n/25mm、2.5n/25mm、3.0n/25mm、3.5n/25mm或4.0n/25mm;纤维破坏率≥70%,可以为70%、75%、80%、85%、90%、95%或100%;烫印转移完整率≥95%,可以为95%、96%、97%、98%、99%或100%;二维码耐擦后可读率≥95%,可以为95%、96%、98%或100%;压痕开裂累计长度≤3.0mm/50mm,可以为0mm/50mm、0.5mm/50mm、1.0mm/50mm、1.5mm/50mm、2.0mm/50mm、2.5mm/50mm或3.0mm/50mm;折线露墨面积≤1.0%,可以为0%、0.1%、0.2%、0.4%、0.6%、0.8%或1.0%。
41、本发明还提供一种采用一液型pha水性光油制备所述pha罩光印刷纸制品的方法。
42、所述一液型pha水性光油包括分散于同一水性连续介质中的pha分散相、第一丙烯酸成膜功能相和第二丙烯酸增强功能相,和/或包括第三丙烯酸调控功能相。按pha本体和全部丙烯酸聚合物干质量总和计,所述第三丙烯酸调控功能相的质量百分比为0wt%至15wt%。
43、所述一液型制备方法包括以下步骤:
44、步骤1,提供具有印刷墨层的纤维素纤维纸基材以及所述一液型pha水性光油,得到待涂布体系。
45、步骤2,将所述待涂布体系施涂于所述印刷墨层至少部分表面,形成总干涂布量为0.6g/m2至3.0g/m2的湿罩光层,得到湿罩光纸样。
46、步骤3,在第一结构建立阶段移除所述湿罩光层初始可挥发组分质量的20%至70%,使第一丙烯酸成膜功能相润湿印刷墨层、桥接墨层微孔并在印刷墨层邻接区域建立连续锚固结构,得到第一阶段纸样。
47、步骤4,在第二结构定型阶段,降低相对湿度并提高空气速度,对所述第一阶段纸样继续进行脱水、丙烯酸聚结和pha微域定型,使所述第一丙烯酸成膜功能相和所述第二丙烯酸增强功能相形成所述连续聚合物基体,并使所述pha分散相形成分布于该基体中的pha微域,得到干燥纸样。
48、步骤5,将所述干燥纸样在20℃至60℃下后熟0.5h至72h,得到所述纸制品。
49、所述第一结构建立阶段的相对湿度为50%至90%,可以为50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%或90%;纸面温度为25℃至70℃,可以为25℃、30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃或70℃;空气速度为0.1m/s至1.0m/s,可以为0.1m/s、0.2m/s、0.3m/s、0.4m/s、0.5m/s、0.6m/s、0.8m/s或1.0m/s。
50、所述第一结构建立阶段移除初始可挥发组分质量的比例为20%至70%,可以为20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%或70%。所述比例过低时,丙烯酸聚合物在印刷墨层邻接区域的连续结构建立不足;所述比例过高时,空气侧区域容易提前致密化并增加pha微域被覆盖的程度。
51、所述第二结构定型阶段的相对湿度为5%至50%,可以为5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%或50%;纸面峰值温度为50℃至110℃,可以为50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃、90℃、100℃或110℃。
52、所述第二结构定型阶段的相对湿度比所述第一结构建立阶段的相对湿度低20至80个百分点,所述差值可以为20个百分点、25个百分点、30个百分点、35个百分点、40个百分点、50个百分点、60个百分点、70个百分点或80个百分点。
53、所述第二结构定型阶段的空气速度与所述第一结构建立阶段的空气速度之比为1.2:1至6.0:1,可以为1.2:1、1.5:1、2.0:1、2.5:1、3.0:1、4.0:1、5.0:1或6.0:1。
54、所述第二结构定型阶段的纸面峰值温度高于所述第一丙烯酸成膜功能相的mfft,使所述第一丙烯酸成膜功能相完成粒子变形和聚结。
55、pha主要熔融峰起始温度比所述纸面峰值温度高至少5℃,所述差值例如为5℃、8℃、10℃、15℃、20℃或30℃,以减少pha微域整体熔融、均化或被连续丙烯酸相完全覆盖。
56、所述第一结构建立阶段的环境温度为45℃至55℃时,可以为45℃、48℃、50℃、52℃或55℃;相对湿度为55%至75%时,可以为55%、60%、65%、70%或75%;空气速度为0.4m/s至0.6m/s时,可以为0.4m/s、0.5m/s或0.6m/s;初始可挥发组分质量移除比例为40%至50%时,可以为40%、42%、45%、48%或50%。
57、所述第二结构定型阶段的环境温度为70℃至90℃时,可以为70℃、75℃、80℃、85℃或90℃;相对湿度为5%至35%时,可以为5%、10%、15%、20%、25%、30%或35%;空气速度为1.8m/s至2.2m/s时,可以为1.8m/s、2.0m/s或2.2m/s;纸面峰值温度为50℃至65℃时,可以为50℃、52℃、55℃、58℃、60℃、62℃或65℃。
58、所述第一阶段纸样转入第二结构定型阶段的时间≤5s,可以为1s、2s、3s、4s或5s。所述第二结构定型阶段持续至相邻2min内纸样质量变化率<0.10%。后熟温度为20℃至60℃,可以为20℃、23℃、25℃、30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃或60℃;后熟时间为0.5h至72h,可以为0.5h、1h、2h、4h、8h、12h、24h、36h、48h或72h。
59、在所述一液型方法中,第一结构建立阶段能够利用纸基材和印刷墨层的吸水、毛细排水、尺寸选择性截留以及第一丙烯酸成膜功能相对印刷墨层的润湿和吸附,使丙烯酸聚合物在印刷墨层邻接区域建立连续结构;第二结构定型阶段通过降低相对湿度和提高空气速度,将已形成的空间分布固定,并使部分pha微域保持与空气侧表面相交。
60、本发明还提供一种采用双液半湿叠涂制备所述pha罩光印刷纸制品的方法。
61、所述双液半湿叠涂方法采用第一锚固涂布液和第二表面功能涂布液。所述第一锚固涂布液的有机聚合物干固体由第一丙烯酸成膜功能相、第二丙烯酸增强功能相和/或第三丙烯酸调控功能相构成,并且不含pha分散相。
62、所述第二表面功能涂布液包括pha分散相和第一丙烯酸成膜功能相,其有机聚合物干固体由形成所述pha分散相的pha本体和所述第一丙烯酸成膜功能相构成,并且不含第二丙烯酸增强功能相和第三丙烯酸调控功能相。
63、所述第一丙烯酸成膜功能相和所述第二丙烯酸增强功能相由两种独立水性分散体提供。
64、所述双液半湿叠涂方法包括以下步骤:
65、步骤1,提供具有印刷墨层的纤维素纤维纸基材、第一锚固涂布液和第二表面功能涂布液。
66、步骤2,将所述第一锚固涂布液施涂于所述印刷墨层表面,形成锚固湿层;在第一结构建立阶段移除所述锚固湿层初始可挥发组分质量的20%至50%,得到半湿锚固层。
67、步骤3,在所述锚固湿层的初始可挥发组分质量实际移除比例为20%至50%时,将所述第二表面功能涂布液施涂于所述半湿锚固层表面,形成表面功能湿层,两个湿层的总干涂布量为1.9g/m2至2.1g/m2,得到双液湿罩光纸样。
68、步骤4,在第二结构定型阶段对所述双液湿罩光纸样进行干燥,所述第二结构定型阶段的相对湿度比所述第一结构建立阶段的相对湿度低20至80个百分点,所述第二结构定型阶段的空气速度与所述第一结构建立阶段的空气速度之比为1.2:1至6.0:1,pha主要熔融峰起始温度比所述第二结构定型阶段的纸面峰值温度高至少5℃;使第一锚固涂布液和第二表面功能涂布液在层间发生互扩散,并完成脱水、聚结和结构定型,得到双液干燥纸样。
69、步骤5,将所述双液干燥纸样在20℃至60℃下后熟0.5h至72h,得到pha罩光印刷纸制品。
70、所述锚固湿层的干涂布量为0.9g/m2至1.0g/m2,可以为0.90g/m2、0.92g/m2、0.95g/m2、0.96g/m2、0.97g/m2、0.98g/m2或1.00g/m2。
71、所述锚固湿层初始可挥发组分质量的移除比例为20%至50%,可以为20%、25%、30%、35%、40%、45%或50%。所述表面功能湿层的干涂布量为1.0g/m2至1.1g/m2,可以为1.00g/m2、1.02g/m2、1.04g/m2、1.05g/m2、1.06g/m2、1.08g/m2或1.10g/m2。
72、所述锚固湿层和所述表面功能湿层的总干涂布量为1.9g/m2至2.1g/m2,可以为1.90g/m2、1.95g/m2、2.00g/m2、2.01g/m2、2.02g/m2、2.03g/m2、2.05g/m2或2.10g/m2。
73、锚固湿层初始可挥发组分质量的移除比例为20%至50%时,第一丙烯酸成膜功能相已在印刷墨层邻接区域形成初步连续结构,半湿锚固层仍保留水性通道,使随后施涂的第二表面功能涂布液渗入并与其互扩散,形成沿厚度方向连续的界面互扩散区域。
74、所述移除比例低于20%时,较多自由水使第二表面功能涂布液容易扰动墨层侧初步形成的丙烯酸结构;高于50%或锚固层完全干燥时,水性迁移通道减少,层间互扩散程度降低,容易出现层间分离或pha微域嵌入不足。
75、分别以第一锚固涂布液干膜和第二表面功能涂布液干膜作为参照样品,沿两种涂布液共同形成的罩光层厚度方向,将每个截面像素中两种参照组分的归一化贡献值均不低于其各自最大值20%的连续区域定义为界面互扩散区域。
76、所述界面互扩散区域的厚度为0.48μm至1.18μm,可以为0.48μm、0.88μm或1.18μm;所述界面互扩散区域的厚度占所述罩光层总厚度的比例为15.0%至38.1%,可以为15.0%、27.5%或38.1%。所述界面互扩散区域能够提高两个子层之间的层间完整性,并使空气侧pha微域保持部分嵌入和周缘固定。
77、采用所述一液型方法或双液半湿叠涂方法制得的pha罩光印刷纸制品,其ci≥80%,as为2%至50%,deq的中位值为0.2μm至5.0μm,deq按微域数量统计的d90≤8.0μm,且eb为20%至90%的pha微域数量占与所述空气侧表面相交的pha微域总数量的比例≥70%。
78、所述pha罩光印刷纸制品能够用于折叠纸盒、标签、杯套、纸袋、纸封套、书刊封面、日化外包装、美妆外包装、食品外包装以及瓦楞预印或后印制品。所述印刷墨层能够为水性柔印墨层、胶印墨层、紫外光(uv)固化墨层和紫外发光二极管(uv-led)固化墨层中的一种或多种。
79、水性柔印墨层具有一定吸收性和毛细排水能力,能够配合第一结构建立阶段促进丙烯酸聚合物在印刷墨层邻接区域建立锚固结构。uv固化墨层和uv-led固化墨层具有较高交联程度和较低吸收性,第一丙烯酸成膜功能相通过润湿和界面亲和作用在该类印刷墨层表面形成连续锚固结构。
80、与现有技术相比,使用本发明可以获得以下显著的有益效果:
81、本发明通过第一丙烯酸成膜功能相和第二丙烯酸增强功能相协同构建连续聚合物基体,在0.6g/m2至3.0g/m2的低干涂布量下形成印刷墨层侧连续锚固结构,使罩光层兼具润湿、连续成膜、耐折、耐磨、硬度和抗粘连性能,减少油墨露出、局部剥离及污物沿界面向纸基材内部迁移,并降低厚膜罩光产生的塑料膜感和干燥负荷。第三丙烯酸调控功能相能够进一步改善胶体稳定性、流平性和连续涂布适应性。
82、本发明通过协同控制ci、as、deq和eb,使部分pha微域与空气侧表面相交并保持嵌入,直接参与触觉摩擦和污染—清洁界面,而非仅作为基体内部填料存在,从而减少完全埋没时的表面功能不足,以及过度暴露时的白化、掉粉、开放孔路、摩擦脱落和污物滞留。
83、在与传统二氧化硅消光体系光泽相近、与聚酰胺微球体系粗糙度和平均摩擦系数相近的条件下,本发明能够获得较低的粘滑波动指数,改善罩光层在滑动接触过程中的摩擦均匀性。
84、本发明通过限制蜡有效物和聚硅氧烷有效物含量,减少迁移性组分对pha表面微域的覆盖,并保留水性胶粘剂、烫印箔、喷码油墨和二次印刷油墨所需的表面润湿及附着条件。
85、一液型方法通过两个阶段之间的相对湿度差、空气速度比和热转变温度窗口,主动控制罩光层厚度方向的材料分布,使相同配方形成不同于普通一步干燥的空间结构;双液型方法在锚固湿层初始可挥发组分质量移除比例为20%至50%时施涂第二表面功能涂布液,使两个子层经界面互扩散形成连续整体,减少第一锚固子层完全干燥后叠涂造成的层间剥离和pha微域嵌入不足。
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