專利名稱:處理基底表面的方法
處理基底表面的方法本發(fā)明涉及處理基底表面的方法,用于提高有機(jī)硅到該基底的附著性,并由此防止有機(jī)硅被擦掉。該方法包含通過使用蒸氣施涂束(Steam application beam)將功能化學(xué)品施加到基底表面上,來在該基底上形成功能化學(xué)品層,用于提高硅到所述基底的附著性。 本發(fā)明還涉及防粘襯墊(release liner),其包含用本發(fā)明方法處理的基底。防粘涂層(Release coatings),例如有機(jī)硅涂層,已經(jīng)被用于提高基底例如紙、膜或者塑料包覆的紙基底的防粘著性能。該有機(jī)硅涂料可以形成用于防粘襯墊的防粘層,或者該有機(jī)硅涂料可以是例如烘焙用紙(baking paper)的功能層。在防粘襯墊的情況中,這里有機(jī)硅被施加到基底表面上,這兩個(gè)層的界面中的附著性會(huì)保持的太弱,導(dǎo)致分層問題。所以,當(dāng)生產(chǎn)有機(jī)硅涂覆的紙或者其他基底時(shí),有機(jī)硅良好的附著性和低的擦掉性是期望的。另外,必須特 別關(guān)注非硅化基底材料的品質(zhì),目的是使得有機(jī)硅涂料的量最小化。典型的,已經(jīng)嘗試了通過將一些添加劑混入到有機(jī)硅中來提高有機(jī)硅的附著性。 還應(yīng)當(dāng)開發(fā)功能化學(xué)品,其能夠通過將有機(jī)硅錨定到基底表面上來防止有機(jī)硅的擦掉。這些功能化學(xué)品的結(jié)構(gòu)包含與該基底相容的部分,和與有機(jī)硅涂料是反應(yīng)性的或者至少相容的部分。該功能化學(xué)品可以包含至少一種端基或者側(cè)基功能化的嵌段或者接枝共聚物,其具有能夠與有機(jī)硅反應(yīng)的基團(tuán)。該功能化學(xué)品還可以是這樣的共聚物,其包含在聚合后能夠與有機(jī)硅反應(yīng)的基團(tuán)。所以,該功能化學(xué)品能夠在有機(jī)硅和基底之間的界面處形成共價(jià)鍵,并且以此方式能夠提高有機(jī)硅的附著性。使用上述功能化學(xué)品的問題是它們涉及高成本并因此僅僅能夠以低的添加比例用于商業(yè)使用。如果將這些功能化學(xué)品混入涂覆劑或者表面施膠劑中,并且用常規(guī)的涂覆裝置施加到基底表面上,發(fā)現(xiàn)僅僅小比例的該功能化學(xué)品保留在基底表面上。這導(dǎo)致了該功能化學(xué)品高的消耗和有機(jī)硅的可能不均勻的附著。所以,這里需要用非常少量的功能化學(xué)品處理基底表面的新方法,帶來相當(dāng)大的成本節(jié)約。另外,該新的施加方法應(yīng)當(dāng)在基底表面上產(chǎn)生均勻的化學(xué)品層,來實(shí)現(xiàn)期望的功能性。本發(fā)明的目標(biāo)是提出處理基底表面的新方法,在這種方式中僅僅需要低涂覆重量的功能化學(xué)品,因此防止了有機(jī)硅的擦掉。為了實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo),本發(fā)明的處理基底表面來提高有機(jī)硅到基底的附著性的方法主要特征在于該方法包括通過使用蒸氣施涂束來將所述的功能化學(xué)品以至少5mg/m2 的量施加到該基底的表面上,來在該基底上形成功能化學(xué)品層,該功能化學(xué)品包含乙烯基 (vinylic);氫化硅烷(silane hydride);或者乙烯基硅烷反應(yīng)性基團(tuán)或者雙鍵,優(yōu)選端基或者側(cè)基;或者低聚物或者聚合物烴或者聚硅氧烷化合物。本發(fā)明方法的基本理念是在基底的表面上產(chǎn)生薄的功能層,用于提高該基底表面的特性,其需要用有機(jī)硅連續(xù)處理該基底。正是在該基底和有機(jī)硅層之間的薄功能層提高了有機(jī)硅的附著性。本發(fā)明的方法利用了高速蒸氣來將水溶性、水可分散的或者水可乳化的功能化學(xué)品分配到該基底表面上。該方法 是通過蒸氣施涂束來進(jìn)行的,其具有特別的噴嘴系統(tǒng)和用蒸氣以含水形式施加功能化學(xué)品的能力。該蒸氣涂覆機(jī)中的噴嘴系統(tǒng)經(jīng)設(shè)計(jì)來產(chǎn)生蒸氣與功能化學(xué)品的良好的混合效率。該噴嘴系統(tǒng)將功能化學(xué)品溶液供給到涂覆室中的蒸氣流中,在這里形成了功能化學(xué)品的極細(xì)霧。該功能化學(xué)品溶液的小滴尺寸提供了以低的涂覆重量來在基底的表面上施加均勻?qū)拥目赡苄?。?yōu)選用于本發(fā)明方法中的蒸氣涂覆機(jī)是,來自瑞士 HU Jakob Papiertechnik AG 的市售方案,其已經(jīng)在專利公開文獻(xiàn)W02007/003059中提出。這種蒸氣涂覆機(jī)主要用于施加蒸氣,其中施加水來提高潤濕效果?,F(xiàn)在,已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這種具有特定噴嘴系統(tǒng)的蒸氣施涂束還可以用于用功能化學(xué)品處理基底的表面,來形成正是處于該基底最上表面上的薄功能層。但是,本發(fā)明不限于使用這樣的特定蒸氣施涂束,而是還可以使用其他的提供相同種類分配方法的蒸氣施涂束。通過使用蒸氣施涂束而形成的功能化學(xué)品層包含了至少5mg/m2的該功能化學(xué)品。 優(yōu)選的涂覆重量是大約0. 05g/m2,但是取決于該基底另外的處理和該處理的基底的最終用途,該涂覆重量也可以高于0.05g/m2。通過使用蒸氣施涂束,可以形成這種低重量的功能層。該基底可以是非涂覆的或者預(yù)涂覆的基底。該基底是由紙,膜(塑料)材料,或者膜(塑料)包覆的紙制成的。該紙基底可以是涂覆的,施膠的或者另外表面處理的。該紙基底還可以是壓延的或者非壓延的。該膜材料基底可以由熱塑性聚合物材料,有利地聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET),取向的聚丙烯(OPP),低密度聚乙烯(LDPE)或者高密度聚乙烯 (HDPE)制成。附著性的提高基于施加到基底上的功能化學(xué)品的結(jié)構(gòu)。該功能化學(xué)品可以是功能聚合物或者低分子量化學(xué)品,其包含與基底相容的部分,和與有機(jī)硅涂料是反應(yīng)性的或者至少相容的部分。該功能化學(xué)品能夠在有機(jī)硅涂層和功能層表面之間產(chǎn)生共價(jià)結(jié)合。將本發(fā)明方法中所用的功能化學(xué)品在水中以溶液、分散體或者乳液的形式施加到基底表面上, 并且該化學(xué)品是基于該有機(jī)硅涂層和基底材料的最終用途來選擇的。上述蒸氣束技術(shù)能夠?qū)⒐δ芑瘜W(xué)品施加到正是該基底的最上表面上,其需要與另外的層例如有機(jī)硅產(chǎn)生強(qiáng)的相互作用。本發(fā)明的方法使得在造紙過程中處理基底網(wǎng) (substrate web)例如防粘襯墊的基紙網(wǎng)(base paper web)成為可能,并因此該包含功能層的基紙可以供給給防粘紙的制造商,并且它們不需要使用任何添加劑來提高涂層的附著性。本發(fā)明開發(fā)來特別用于在防粘襯墊情況中提高在有機(jī)硅層和基底的界面中的附著性。但是需要良好的有機(jī)硅附著性的其他應(yīng)用也是可能的。另外,本發(fā)明的開發(fā)還在于特定的功能化學(xué)品,該化學(xué)品在使用常規(guī)涂覆方法時(shí),由于經(jīng)濟(jì)原因而不能用于工業(yè)應(yīng)用中。 本發(fā)明的方法適于全部的水溶性或者水可分散的功能化學(xué)品,并且它不限于本說明書中所提出的化學(xué)品。在下面,將參考附圖來描述本發(fā)明,作為舉例和說明,在其中
圖1表示了防粘襯墊的結(jié)構(gòu),其包含用本發(fā)明方法處理的基底,和
圖2表示了該功能化學(xué)品的一些聚合物結(jié)構(gòu),其能夠通過本發(fā)明的方法施加到基底表面上。
圖1表示了防粘襯墊5的結(jié)構(gòu),其是由用本發(fā)明方法處理的基底1來制造的。防粘襯墊5包含基底1,在該基底表面上的功能層2,和在該功能層2上的涂層3。該基底指的是紙基底、膜(塑料)基底、或者膜(塑料)包覆的紙基底。該紙基底可以是涂覆的、施膠的或者另外表面處理的(圖1未示出)。涂層3指的是有機(jī)硅涂層,功能層2包含功能化學(xué)品,其能夠與有機(jī)硅反應(yīng)或者其是與有機(jī)硅相容的。在許多情況中,有機(jī)硅涂層3的交聯(lián)是基于在鉬催化劑的存在下雙鍵和氫化硅烷基團(tuán)之間的氫化硅烷化反應(yīng)。在該交聯(lián)過程中, 有機(jī)硅的反應(yīng)性基團(tuán)還可以穩(wěn)定地與功能層反應(yīng)。該有機(jī)硅涂料可以基于例如含溶劑的有機(jī)硅,無溶劑的有機(jī)硅,UV固化性有機(jī)硅,或者乳液有機(jī)硅。本發(fā)明提供新的方法,用于在基底1的表面上形成功能化學(xué)品層2。當(dāng)該功能化學(xué)品施加到基底上時(shí),形成了基底材料4。該基底材料4,其包含基底1和功能層2,可以單獨(dú)地由有機(jī)硅涂覆方法來制造。功能化學(xué)品層是通過使用蒸氣施涂束以這樣的方式來形成的,S卩,將功能化學(xué)品溶液混入到蒸氣中。該功能化學(xué)品的濃度,例如在聚合物溶液的情況中,低于15wt%。優(yōu)選該濃度低于4wt%。該蒸氣施涂束的運(yùn)行條件是通常所用的。該蒸氣施涂束的運(yùn)行溫度是大約90-120°C,和蒸氣壓力是大約1-1. 5 bar ο該蒸氣施涂束的噴嘴將該功能化學(xué)品溶液以連續(xù)方式施加到基底網(wǎng)上,并且可以形成均勻的薄功能層。在本發(fā)明方法中分配到基底表面上的該功能化化學(xué)品可以是聚合物功能化學(xué)品, 其包含至少一種端基或者側(cè)基功能化的嵌段或者接枝共聚物,具有能夠與有機(jī)硅反應(yīng)的基團(tuán)或者與有機(jī)硅相容的基團(tuán)。該功能化學(xué)品還可以是低分子量功能化學(xué)品,包含與有機(jī)硅是反應(yīng)性的或者相容的部分和與基底表面是反應(yīng)性的或者相容的部分。在這種情況中,該功能化學(xué)品在溶液中的濃度可以高于15wt%。圖2表示了該功能化學(xué)品的一些有利的聚合物結(jié)構(gòu),其能夠作為功能層用于在有機(jī)硅涂層和基底之間提供更好的附著性。該防粘襯墊包含基底1,功能層2和涂層3。涂層與基底的附著性可以通過使用功能化聚合物來提高,該聚合物包含與基底相容的部分14 和與有機(jī)硅涂層3是反應(yīng)性的或者相容性的部分15-19 二者。該反應(yīng)性部分優(yōu)選包含乙烯基15,氫化硅烷17,或者乙烯基硅烷18端基或者側(cè)基,其能夠在氫化硅烷化反應(yīng)中與有機(jī)硅涂層反應(yīng)。該涂層相容性部分優(yōu)選是低聚物或者聚合物烴16或者聚硅氧烷19,其能夠通過混合和物理結(jié)合來提高硅層的附著性。如果該基底包含與所述部分相同或者類似的基團(tuán),則該部分14典型地能夠與基底相容。例如包含親水基團(tuán)的部分14典型地與親水性基底相容。通常,具有例如0-或者 N-原子的部分是親水的。類似的,含有疏水基團(tuán)的部分14典型地與疏水性基底相容。通常具有例如烴的部分是疏水性的。該功能化學(xué)品包含聚合物主鏈。該聚合物主 鏈優(yōu)選是水溶性或者水可分散的。它可以例如選自聚乙烯醇,聚乙二醇,聚環(huán)氧乙烷,聚乙烯基胺,淀粉,淀粉酯,淀粉醚,羧甲基纖維素,羧甲基纖維素醚,羧甲基纖維素酯,殼聚糖,黃原膠或者聚丙烯酰胺。該聚合物主鏈優(yōu)選是聚乙烯醇或者淀粉。該功能化學(xué)品優(yōu)選包含能夠與有機(jī)硅涂層反應(yīng)的雙鍵。有利地,至少一些雙鍵位于該聚合物主鏈的側(cè)鏈的端部。用于防粘襯墊典型的基底是紙例如玻璃紙。玻璃紙指的是這樣的紙,其是由化學(xué)漿制成的,并且它的克重典型地是50-150g/m2。玻璃紙典型地需要良好的透明度;對(duì)于60g/ m2紙來說,用可見光來測(cè)量(IS02469:1994),其典型地是至少45。在玻璃紙的制造中,將紙漿精細(xì)研磨來獲得致密的、基本無孔的紙。因?yàn)閷⒉AЪ堊鳛榛堄糜诜勒臣垼虼诵枰獰o孔表面用于良好的可硅化能力。該無孔表面可以用壓延處理和表面處理來實(shí)現(xiàn)。該紙可以首先壓延然后表面處理,或者首先表面處理然后壓延。壓延機(jī)可以是多輥隙壓延機(jī) (multi-nip calender)或者超級(jí)壓延機(jī)。在壓延機(jī)中,至少一個(gè)輥隙是在硬面輥和軟配合表面(soft counter surface)之間形成的。
在將該功能化學(xué)品施加到基紙上后,該紙可以硅化。該氫化硅烷化反應(yīng)發(fā)生于反應(yīng)性功能化學(xué)品層和該功能層上面的含硅的防粘劑的反應(yīng)性基團(tuán)之間。因此,在紙和涂層之間形成了堅(jiān)固的結(jié)合。下面的實(shí)施例描述了在紙表面上形成功能層以及如何通過在基紙和有機(jī)硅涂層之間使用該功能化學(xué)品層來消除有機(jī)硅的擦掉。實(shí)施例1
蒸氣涂覆機(jī)(HU Jakob Papiertechnik AG,瑞士)是以生產(chǎn)規(guī)模,通過在超級(jí)壓延機(jī)上施加蒸氣和功能化學(xué)品溶液(PV0H-C5-s-5%)來測(cè)試的。PV0H-C5-s-5%的聚合物主鏈?zhǔn)撬舛葹?8%的聚乙烯醇。名義上,該聚合物5%的羥基基團(tuán)接枝有側(cè)鏈,該側(cè)鏈包含5個(gè)碳和位于該側(cè)鏈的端部的雙鍵。該蒸氣涂覆機(jī)安裝于超級(jí)壓延機(jī)的展開臺(tái)和第一輥隙之間。該超級(jí)壓延機(jī)的速度在測(cè)試過程中是恒定的(大約610m/min),并且蒸氣壓力也盡可能的保持恒定(大約1 bar)。蒸氣溫度是大約90°C。該功能化學(xué)品溶液的量(L/h) 在測(cè)試過程中增加來提高涂覆重量。該溶液的濃度是大約3wt%。在超級(jí)壓延機(jī)之后,將樣品在實(shí)驗(yàn)室涂覆器中用有機(jī)硅涂覆。有機(jī)硅(Rhodia3) 是用刮刀施加的,并且在涂覆后立即固化。接著,將樣品存儲(chǔ)于濕度室(T=50°C,RH75%)中, 并且以與時(shí)間相關(guān)的形式來測(cè)試該有機(jī)硅的擦掉性。使用丙烯酸膠帶(tape),因?yàn)樗ǔ8绲脑黾恿擞袡C(jī)硅層擦掉的風(fēng)險(xiǎn)。結(jié)果
在玻璃紙上施加三種不同的功能化學(xué)品量。測(cè)試點(diǎn)數(shù)和該功能化學(xué)品溶液的消耗量表示在表1中。還計(jì)算了功能化學(xué)品的理論最大量。實(shí)際上,該量小于計(jì)算值,因?yàn)椴⒎侨康娜芤赫掣降皆摷埍砻嫔?。?.在玻璃紙上施加三種不同的功能化學(xué)品量測(cè)試點(diǎn)數(shù),該功能化學(xué)品溶液的消耗量,和功能化學(xué)品的理論最大量。 _
測(cè)試點(diǎn)I溶液消耗量(L/h) I最大涂覆重量(g/"^~
參照A 0_0_
KP5 200.02
KP6 300.03
KP7 丨50|θ. 05擦掉結(jié)果在表2中以與時(shí)間相關(guān)的形式來表示。在參照A樣品中,2周后觀察到擦掉。參考樣品A和具有較低涂覆重量的樣品之間的差異不明顯。在含有理論上0. 05g/m2 的功能聚合物的樣品中,在測(cè)試期間沒有觀察到擦掉。
表2.參照樣品和含有功能聚合物的樣品的與時(shí)間相關(guān)的擦掉結(jié)果(1=良好的品質(zhì),無擦掉;2=檢測(cè)到擦掉;和3=明顯的擦掉)。將全部樣品存儲(chǔ)在濕度室中(a指的是無膠帶的區(qū)域,b指的是處于丙烯酸膠帶下的區(qū)域)。
權(quán)利要求
1.處理基底表面的方法,所述的方法包括將功能化學(xué)品施加到該基底表面上,以提高硅對(duì)所述基底的附著,其特征在于該方法包括通過使用蒸氣施涂束來將所述的功能化學(xué)品以至少5mg/m2的量施加到該基底的表面上,以在該基底上形成功能化學(xué)品層,該功能化學(xué)品包含雙鍵、氫化硅烷、或者乙烯基硅烷反應(yīng)性基團(tuán)、或者低聚物烴或者聚合物烴或者聚硅氧烷化合物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法,其特征在于該功能化學(xué)品包含乙烯基基團(tuán)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或者2的方法,其特征在于該功能化學(xué)品包含具有一個(gè)或多個(gè)側(cè)鏈的主鏈,其中至少一些雙鍵位于所述主鏈的所述側(cè)鏈的端部。
4.根據(jù)前述任一權(quán)利要求的方法,其特征在于將該功能化學(xué)品以大約0.05g/m2的量施加到該基底的表面上。
5.根據(jù)前述任一權(quán)利要求的方法,其特征在于將該功能化學(xué)品在水中以溶液、分散體或者乳液的形式施加到該基底的表面上。
6.根據(jù)前述任一權(quán)利要求的方法,其特征在于將該功能化學(xué)品施加到未涂覆的基底上。
7.根據(jù)前述任一權(quán)利要求的方法,其特征在于將該功能化學(xué)品施加到預(yù)涂覆的基底上。
8.根據(jù)前述任一權(quán)利要求的方法,其特征在于將該功能化學(xué)品施加到壓延的基底上。
9.根據(jù)前述任一權(quán)利要求的方法,其特征在于該基底是由紙制成的。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的方法,其特征在于該基底是由玻璃紙制成的。
11.根據(jù)權(quán)利要求1-8的方法,其特征在于該基底是由膜材料制成的。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的方法,其特征在于該基底是由熱塑性聚合物材料,有利地聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET),取向的聚丙烯(OPP),低密度聚乙烯(LDPE),或者高密度聚乙烯 (HDPE)制成的。
13.根據(jù)權(quán)利要求1-12任一的方法,其特征在于該方法進(jìn)一步包含將所述的有機(jī)硅涂料施加到所述的基底上。
14.防粘襯墊,其包括基底和在該基底表面上的有機(jī)硅層,其特征在于將該基底用前述任一權(quán)利要求的方法進(jìn)行處理。
15.根據(jù)權(quán)利要求13的防粘襯墊,其特征在于該基底是由玻璃紙制成的。
16.根據(jù)權(quán)利要求13或者14的防粘襯墊,其特征在于在用權(quán)利要求1-10中任一項(xiàng)的方法處理之前或者之后,將該基底進(jìn)行壓延。
全文摘要
本發(fā)明涉及處理基底表面的方法,所述的方法包括將功能化學(xué)品施加到該基底表面上,來提高硅到所述基底的附著性。該方法進(jìn)一步包含通過使用蒸氣施涂束來將所述的功能化學(xué)品以至少5mg/m2的量施加到該基底的表面上,來在該基底上形成功能化學(xué)品層,該功能化學(xué)品包含雙鍵,氫化硅烷,或者乙烯基硅烷反應(yīng)性基團(tuán),或者低聚物烴或者聚合物烴或者聚硅氧烷化合物。
文檔編號(hào)D21H19/32GK102388180SQ201080016086
公開日2012年3月21日 申請(qǐng)日期2010年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月9日
發(fā)明者科索南 H., 塔尼 P. 申請(qǐng)人:芬歐匯川集團(tuán)公司