[发明专利]制备溶剂型聚氨酯的方法

说明书

本发明涉及一种溶剂型聚氨酯组合物，用于制备所述溶剂型聚氨酯组合物的方法，以及一种油墨，具体为一种用在层合片材中包括所述溶剂型聚氨酯组合物的印刷油墨。

层合片材是一种多层复合结构，其中每层由相同或不同的材料组成。在柔性包装领域中，层合片材通常包括塑料膜和/或金属化的膜。柔性包装例如被用在食品工业中，从而具有许多要求，诸如应消除或限制湿气、氧气、油类和气味的转移；微波烹调所使用的柔性包装不仅需要在储存过程中保护其中的食品，而且还需要具有耐热性；饮料所用的柔性包装需要具有优良的耐冻性和耐操作性；在其它应用领域中所用的柔性包装还需要能够阻挡香味的传递、阻挡表面活性剂、阻挡油/水混合物。另外柔性包装应当在需要的时候易于撕开。

一般而言，层合片材通过将两层或多层用粘合剂连接在一起，或通过实施无胶挤出涂布(extrusion coating)工艺来制备。另外，常希望在层合过程中在一层或多层上施加图案。

例如，如果应用粘合剂层合方法，则可以将图案印刷在塑料膜基材上，此后将粘合剂涂敷到经印刷的基材上，接着将第二层膜涂敷到粘合剂上(粘合剂也可以被涂敷到上述第二层膜上)。如果使用挤出涂布/层合方法，则图案可以被印刷到塑料膜基材上，之后可选地涂敷底漆，然后将熔融树脂挤出到经印刷的基材上以形成第二层，接着两层基材之间形成粘合。因此希望层合油墨对印刷基材以及对被层合的膜和/或膜粘合剂具有优异的粘合性。

层合膜当用于包装时常常进行热封，并且当被用作食品包装时必须能够经受沸腾或干馏处理，从而对其中的食品进行烹调或杀菌。因此还希望在上述过程中不会出现分层。

因此，层合片材的性质依赖于所用膜的类型、层合工艺、粘合剂的类型以及油墨性质，具体为在油墨中被作为结合剂(binder)的任何树脂的性质。

在柔性包装层合片材中使用的膜类型包括，聚酯、玻璃纸、聚丙烯、聚乙烯、铝箔、尼龙和纸张。上述膜还可以通过各种化学和物理处理进行功能化。

各种结合剂被用在层合油墨中，诸如经改性的PVC(聚氯乙烯)、聚乙烯基丁缩醛、聚酰胺、聚酯、硝化纤维和聚氨酯。然而已发现一些结合剂的性质不相兼容且难以从油墨印刷设备上清除干净，并且仅粘附到某些基材上，即使结合剂可以粘附，但是它们对于沸腾或干馏处理具有较差的忍耐性且通常不会达到所希望的粘结强度(bond strength)。另外，对于高线速度印刷，尤其对高于200m/min或甚至高于300m/min的线速度具有增长的需求。然而，在上述线速度下，对于柔性版印刷可能会出现诸如网纹(cob-webbing)的印刷问题，且对于凹版印刷工艺可能会出现浮渣。上述问题的原因之一在于，再溶解性(resolubility)有限，这种情形有时被描述为油墨中所用的结合剂在所述应用中所用的典型溶剂中具有再分散性。再溶解性或再分散性是印刷工业公知的一个性质，其中当聚合物组合物被涂敷时，由其得到的干燥或烘干的聚合物上会再分散或再溶解于上述聚合物组合物中。

尽管使用诸如酮的溶剂或具有较低蒸发速率的溶剂可以解决上述一些问题，但是这些溶剂具有其它固有的问题，诸如安全问题和环境问题，以及这些溶剂干燥缓慢，从而导致溶剂迁移到被包装的材料中。因此，使用具有较快蒸发速率的溶剂有益，但是如果它们的速率过快，则还会产生印刷缺陷。

在对采用聚氯乙烯基油墨和聚乙烯丁缩醛基油墨印刷的包装进行焚化底过程中，释放出令人不快的含氯化合物(特别是盐酸和碳酰氯)，这也是令人关注的。

克服上述问题的方法是，使用结合剂和粘合剂的组合，其中该结合剂可被选择为适用于特定膜。然而这种方法的缺点在于，对于可被涂敷到层合膜上的所有不同类型的油墨，需要制备并储存大量结合剂。另外，如果各种油墨彼此不能兼容，那么对于每次变化则需要对印刷装置进行大量清洗。

传统的低分子量聚氨酯可以具有良好的印刷性，但对于层合片材仅具有有限的应用性，且通常需要与至少一种较硬的第二结合剂共混，以使各种性质达到良好的平衡。

较高分子量的聚氨酯弹性体广泛用在层合油墨中，并可以使各种性质达到良好的平衡，然而印刷性能降低，尤其是在高速印刷工艺中。