專利名稱：聚丙烯珠光合成紙的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的聚丙烯珠光合成紙，可取代天然紙張的化學(xué)木漿法的文化用紙及機(jī)械磨漿法的工業(yè)用紙。并與傳統(tǒng)的一般塑膠合成紙的制程及產(chǎn)品特性有極大的差異。傳統(tǒng)的塑膠合成紙所用的材質(zhì)為聚氯乙烯，其在仿紙化制程中必須添加大量的碳酸鈣，在原料混煉后，經(jīng)壓延機(jī)再予冷卻成型。其產(chǎn)品比重高，機(jī)械強(qiáng)度大幅下降，且其在高量碳酸鈣添加下，易造成表面脫粉，影響印刷性，且長時(shí)間生產(chǎn)下，易對加工模具造成損壞。且碳酸鈣表面構(gòu)型為不規(guī)則狀，分散性較差，在高量添加下，易造成凝集，對表面平滑性及光線遮蔽性亦有不利的影響，造成品質(zhì)穩(wěn)定性差，較難達(dá)到天然紙張文化用途的需要。且其使用的材質(zhì)為聚氯乙烯，其廢棄物的處理，一直是令世界各國政府頭痛的環(huán)保問題。
本發(fā)明有關(guān)聚丙烯珠光合成紙的制造方法，尤指以雙軸延伸方式制造出聚丙烯樹脂合成紙的新穎方法，使其展現(xiàn)出可取代天然紙張的特性，而在撕裂阻抗、強(qiáng)硬度、防水性及耐久性方面更是天然紙張所無法達(dá)到的。且因其雙軸延伸制程特點(diǎn)，使其在機(jī)械強(qiáng)度、高不透明性及低密度等優(yōu)點(diǎn)，更是一般塑膠制程所不及的。此外表面優(yōu)良的展平性，使其更能適應(yīng)不同的印刷技術(shù)，且印刷解析度高，更能符合人類文化用紙的需求。
本發(fā)明的聚丙烯珠光合成紙，其生產(chǎn)厚度可控制在0.03-1.0m/m之間，生產(chǎn)寬度最大可達(dá)8M，其產(chǎn)量大，厚度均勻性佳亦是優(yōu)于一般塑膠制程。而本發(fā)明利用雙軸延伸的制程特點(diǎn)，使在碳酸鈣添加，且無發(fā)泡劑原料下，又能使產(chǎn)品的比重大幅降低達(dá)0.7-0.8(純聚丙烯0.905，碳酸鈣2.7)，機(jī)械強(qiáng)度大幅提高(達(dá)純聚丙烯10多倍)。且其表面珍珠光澤效果，能增加產(chǎn)品的附加價(jià)值。故本發(fā)明的聚丙烯珠光合成紙，無論在原料系統(tǒng)及加工流程的設(shè)備、條件組合，可謂塑膠加工技術(shù)的一大突破。
申請人公司累積十余年的純聚丙烯膜雙軸延伸的經(jīng)驗(yàn)與技術(shù)，致力于各項(xiàng)新產(chǎn)品開發(fā)。而新發(fā)明的聚丙烯珠光合成紙，其原料系統(tǒng)及制程設(shè)備條件的設(shè)計(jì)組合，均達(dá)到高精度、自動(dòng)化及大量生產(chǎn)化、使得價(jià)廉物美的產(chǎn)品可問世。本發(fā)明的聚丙烯珠光合成紙?jiān)谑袌龇矫嬗猛救缦滤觫贂鴮懹猛疽蚱浔砻娴奶匦愿馁|(zhì)，使原子筆、鉛筆、水性筆均有良好書寫性，產(chǎn)品可作為筆記性如記事紙、筆記紙、標(biāo)箋紙、信封、信紙等各類書寫用途的紙張。
②印刷用途因其表面具有良好的印刷適性，無論使用各類油墨及各種印刷制程，均有良好的解析度及密著性。產(chǎn)品可作為印刷用途諸如月歷、海報(bào)、名片、書本雜志、目錄、手冊、地圖、賀卡、廣告貼紙、書箋等。其不但外觀精美，而且具有可防水、耐久、耐撕等保存的優(yōu)點(diǎn)。
③包裝用途可推廣于仿牛皮紙用途，使用于物品包裝及購物袋用途，具有防水、防濕、耐久及韌性強(qiáng)不會破等特點(diǎn)，以徹底保護(hù)物品免受水份、灰塵侵?jǐn)_。
④其他用途作為裝潢、保護(hù)、隔層、支撐物的用途，諸如裝潢用的壁紙、異押制品貼合用紙、資料分類夾的隔頁、卷宗夾的封(底)面、各類摺盒用途，比傳統(tǒng)紙張更具有支撐性、耐折性、耐磨性及防水性等特性。
本發(fā)明的聚丙烯珠光合成紙的聚丙烯樹脂原料系統(tǒng)的各成份及用量，如下所述①本發(fā)明所使用的聚丙烯樹脂為選用MFI熔融指數(shù)2.0-6.0(230℃/2.16kgASTMD1238)的均一聚合物。此種高分子的構(gòu)型允許一個(gè)分子鏈間整齊排列，其結(jié)晶度高達(dá)50%以上。本發(fā)明所使用的聚丙烯大部分為ISOTACTIC(順式)的高純晶化的聚合物。
②本發(fā)明所使用的丙烯-乙烯共聚合物為選用MFI0.5-12的共聚合物，其添加量在0-30PHR。有些產(chǎn)品亦用MFI0.3-20的高密度聚乙烯(HDPE)及MFI0.8-40的低密度聚乙烯(LDPE)其添加量在0-20PHR，目的在于調(diào)整機(jī)械強(qiáng)度，使產(chǎn)品有更高的韌性。
③本發(fā)明在仿紙化雙軸延伸制程中，亦要添加碳酸鈣，但其非唯一使用的無機(jī)填充料，有時(shí)亦可使用粘土、云母、滑石粉等一起或單獨(dú)使用。碳酸鈣的粒徑大小、種類、添加量會影響仿紙化程度及生產(chǎn)性。本發(fā)明所使用的碳酸鈣為平均粒徑在1.5-10μ的各種類重質(zhì)碳酸鈣復(fù)合粒(60%)，添加量在0-140PHR。有時(shí)為作光遮蔽性調(diào)整，亦可添加二氧化鈦復(fù)合粒。
④本發(fā)明添加抗靜電劑及滑劑等特性改質(zhì)劑。目的在于靜電集塵防止及保護(hù)紙與紙間的滑動(dòng)性?？轨o電劑所用的原料為三級胺，并用三級胺的電荷轉(zhuǎn)移性消除因加工摩擦所產(chǎn)生的靜電效應(yīng)。而滑劑使用原料為胺類，并利用有效成份的移行至紙面形成微分子膜產(chǎn)生滑性。本發(fā)明視產(chǎn)品的種類可調(diào)整抗靜電劑及滑劑的用量在0-5PHR間。
⑤本發(fā)明所使用的表面特性改質(zhì)劑，有吸水劑、耐磨劑等，利用表面處理方式對合成紙表面進(jìn)行改質(zhì)。
⑥本發(fā)明所使用的顏料(著色劑)無論有機(jī)或無機(jī)均可使用，其先與樹脂及相關(guān)溶劑進(jìn)行混合、調(diào)配成涂布液。而著色劑的種類和用量依珠光合成紙的顏色、用途及深淺而定。
本發(fā)明就雙軸延伸制程而言，從原料經(jīng)一系列加工設(shè)備而制成產(chǎn)品，其生產(chǎn)性及產(chǎn)品物性與設(shè)備、操作條件有密不可分的關(guān)系。一般來說，聚丙烯膜的雙軸延伸制品，大部分是無填充料添加的透明制品。但聚丙烯珠光合成紙，在仿紙化制程中，需在原料配方中添加大量的無機(jī)填充料，使雙軸延伸制程的生產(chǎn)性及無機(jī)填充料分散性及品質(zhì)穩(wěn)定性均受到極大的考驗(yàn)，若無完善的原料系統(tǒng)及制程設(shè)備加工條件的組合下，仍無法解決上述問題。本發(fā)明的聚丙烯珠光合成紙主要是利用申請人的ON-LINE雙軸延伸制程裝置，經(jīng)予設(shè)計(jì)組合開發(fā)而成的產(chǎn)品，其制程組合如下所述①押出機(jī)裝置包括一臺主機(jī)及二臺副機(jī)。其溫度操作條件受到原料、熱融熔流率(MFI)、結(jié)晶度、粘度、添加劑及生產(chǎn)線速的影響而有不同的設(shè)定;押出機(jī)擠壓出的樹脂，經(jīng)冷凝輪冷卻成型，是整個(gè)制程中最重要步驟，關(guān)系著合成紙的性能及制程的順利與否，其溫度必需設(shè)定在200-260℃之間。其裝置圖如圖中(1)。
②冷卻成型輪裝置水冷式或氣冷式冷卻裝置，其關(guān)系合成紙的表面平滑及機(jī)械強(qiáng)度，溫度通常設(shè)定在25-40℃之間。其裝置圖如圖中(2)。
③縱向延伸裝置以兩步驟作低速及高速延伸，以加強(qiáng)合成紙?jiān)诳v向方面的機(jī)械強(qiáng)度，延伸比通常設(shè)定在2-10倍間，而延伸溫度在120-140℃之間。其裝置圖如圖中(3)。
④增層淋膜裝置依產(chǎn)品用途的不同，選用(或不同)上、下增層淋膜，使上、下增層只作橫向延伸的特性創(chuàng)造層。其裝置圖如圖中(4)。
⑤橫向延伸裝置將上制程的膜片(Sheet)加以預(yù)熱軟化，并延伸成聚丙烯珠光合成紙，并作回火設(shè)定使合成紙部份回縮，再加以冷卻，此時(shí)合成紙出延伸爐，承后續(xù)作業(yè)。此制程的延伸溫度通常150-175℃，而延伸倍率可達(dá)5-12倍。其裝置圖如圖中(5)。
⑥電暈處理裝置為使聚丙烯珠光合成紙能達(dá)表面特性改質(zhì)，并配合用途不同施以電暈處理加工，使合成紙的表面潤濕張力在36-45dyne/cm。其裝置圖如圖中(6)。
⑦表面處理裝置以表面涂布方式進(jìn)行合成紙表面改質(zhì)或著色。其裝置圖如圖中(7)。
⑧干燥裝置進(jìn)行表面干燥。其裝置圖如圖中(8)。
⑨積層貼合裝置依成品厚度、用途的不同，進(jìn)行積層貼合制程;本發(fā)明的聚丙烯珠光合成紙可在ON-LINE的制程，生產(chǎn)0.03-0.3m/m厚度范圍的合成紙成品，超過0.3m/m厚度范圍則利用積層貼合完成。其裝置圖如圖中(9)。
此一雙軸延伸系統(tǒng)可依產(chǎn)品用途的不同予以選擇，經(jīng)過或不經(jīng)過增層淋膜裝置及表面處理裝置，使得產(chǎn)品有其不同的特性與用途，更能符合消費(fèi)者的各種需求，其制程組合具有下列特色①全線制程自動(dòng)化，大量生產(chǎn)降低成本。
②全線制程可納入電腦控制，易于監(jiān)視及操作，制程條件可精確控制以穩(wěn)定品質(zhì)。
③制程產(chǎn)品規(guī)格多樣化，各種顏色或用途不同的產(chǎn)品可接替生產(chǎn)。
為明了本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，及如何以聚丙烯原料系統(tǒng)經(jīng)此雙向延伸制程生產(chǎn)各種特性及用途的聚丙烯珠光合成紙。以下列實(shí)施范例說明本發(fā)明方法所生產(chǎn)書寫用、印刷用、包裝用及各類紙張廣泛用途的合成紙。惟并非以此限定本發(fā)明的范疇實(shí)施例1將聚丙烯(MFI＝1.5)100PHR，丙烯-乙烯共聚合物20PHR碳酸鈣復(fù)合粒18PHR，抗靜電劑4PHR、滑劑2PHR用混合機(jī)混合后，進(jìn)入主押出機(jī)。另取聚丙烯(MFI＝1.5)100PHR、碳酸鈣復(fù)合粒15PHR、二氧化鈦復(fù)合粒5PHR、抗靜電劑2PHR、滑劑1PHR用混合機(jī)混合后，進(jìn)入副押出機(jī)。并在押出機(jī)溫度200-250℃下，以三層共押出方式經(jīng)T-Die押出，經(jīng)冷凝輪在25-40℃溫度范圍下，將聚丙烯板片(Sheet)冷卻成型。板片成型后進(jìn)入縱向延伸爐，在溫度設(shè)定在120-135℃下，作2-6倍縱向延伸，延伸后再予以回火冷卻。冷卻后再進(jìn)入橫向延伸爐，在溫度設(shè)定160-185℃下，作橫向5-12倍延伸，延伸后再予以回火冷卻，以控制合成紙的回縮率。出橫向延伸爐后，再經(jīng)電暈處理，使合成紙有更好的印刷性，最后再用卷取機(jī)卷取。并用貼合機(jī)作積層貼合，即可得厚度0.03-1.0m/m的白色合成紙。
依上述方式所制成的聚丙烯珠光合成紙，主要用于包裝印刷用途，亦可用于裝潢、保護(hù)、隔層、紙袋等諸多用途。其物性如表1所示。
實(shí)施例2取聚丙烯(MFI＝2.4)100PHR、丙烯-乙烯共聚合物10PHR、高密度聚乙烯10PHR、碳酸鈣復(fù)合粒20PHR、滑劑4PHR、抗靜電劑3PHR，用混合機(jī)混合后，進(jìn)入主押出機(jī)。另取聚丙烯(MFI＝2.4)100PHR、碳酸鈣復(fù)合粒10PHR、二氧化鈦復(fù)合粒5PHR用混合機(jī)混合后，進(jìn)入副押出機(jī)。并在押出機(jī)溫度200-250℃下，以三層共押出方式經(jīng)T-Die押出，經(jīng)冷凝輪在25-40℃溫度范圍下，將PP板片(Sheet)冷卻成型。板成型后進(jìn)入縱向延伸爐，在溫度設(shè)定120-135℃下，作2-6倍縱向延伸，延伸后再予以回火冷卻，以控制縱向回縮率。再進(jìn)入橫向延伸爐，在溫度設(shè)定160-185℃下，作橫向5-12倍延伸，延伸后再予以回火冷卻，以控制合成紙的橫向回縮率。出橫向延伸爐后，再經(jīng)電暈處理，使合成紙能著色，再經(jīng)紅色樹脂表面處理，并在110-130℃下干燥，最后再用卷取機(jī)卷取。并用貼合機(jī)作積層貼合，即可得厚度0.03-1.0m/m的紅色合成紙。
依上述方式所制成的各種顏色合成紙，其印刷解析度極佳，主要用于書寫及精美印刷用途。其物性如表1所示。
實(shí)施例3取聚丙烯(MFI＝1.3)100PHR、高密度聚乙烯10PHR、丙烯-乙烯共聚合物20PHR、碳酸鈣復(fù)合粒10PHR，用混合機(jī)混合后，進(jìn)入主押出機(jī)。另取聚丙烯(MFI＝1.3)100PHR、碳酸鈣復(fù)合粒15PHR、抗靜電劑5PHR、滑劑3PHR、用混合機(jī)混合后，進(jìn)入副押出機(jī)。并在押出機(jī)溫度200-250℃下，以三層共押出方式經(jīng)T-Die押出，經(jīng)冷凝輪在25-40℃溫度范圍下，將PP板(Sheet)冷卻成型。板成型后進(jìn)入縱向延伸爐，在溫度設(shè)定120-135℃下，作2-6倍縱向延伸，延伸后再予以回火冷卻，以控制縱向回縮率。冷卻后再進(jìn)入增層淋膜裝置，作上下增層。而淋膜原料乃取聚丙烯(MFI＝2.0)100PHR、二氧化鈦復(fù)合粒10PHR、碳酸鈣復(fù)合粒10PHR，用混合機(jī)混合，經(jīng)溫度設(shè)定在200-260℃下的押出機(jī)在縱向延伸的聚丙烯板作上、下層增層，淋膜后再冷卻至60-70℃。再經(jīng)橫向延伸爐，在溫度160-185℃下，作橫向5-12倍延伸，延伸后再予以回火冷卻，以控制橫向回縮率。出橫向延伸爐后，再經(jīng)電暈處理，使合成紙有更好的印刷性，最后再用卷取機(jī)卷取。并用貼合機(jī)作積層貼合，即可得厚度0.03-1.0m/m印刷堅(jiān)牢度佳白色合成紙。
依上述方式制成的聚丙烯珠光合成紙，其表面非常像紙，印刷堅(jiān)牢度極佳，主要用于書寫及精美印刷用途。其物性如表1所示。
實(shí)施例4將聚丙烯(MFI＝3.0)100PHR、高密度聚乙烯15PHR、丙烯-乙烯共聚合物15PHR、碳酸鈣復(fù)合粒10PHR，用混合機(jī)混合后進(jìn)入主押出機(jī)。另將聚丙烯(MFI＝3.0)100PHR、碳酸鈣復(fù)合粒15PHR、抗靜電劑5PHR、滑劑4PHR用混合機(jī)混合進(jìn)入副押出機(jī)。并在押出機(jī)溫度200-250℃下，以三層共押出方式經(jīng)T-Die押出，經(jīng)冷凝輪在25-40℃溫度范圍下，將聚丙烯板片(Sheet)冷卻成型。板成型后進(jìn)入縱向延伸爐，在溫度設(shè)定120-135℃下，作2-6倍縱向延伸，延伸后再予用火冷卻，以控制縱向回縮率。冷卻后再進(jìn)入增層淋膜裝置，作上、下增層。而增層原料是取聚丙烯(MFI＝2.0)100PHR、二氧化鈦復(fù)合粒8PHR、碳酸鈣復(fù)合粒80-100PHR，用混合機(jī)混合經(jīng)溫度設(shè)定在200-260℃下的押出機(jī)在縱向延伸后的聚丙烯板作上、下層增層淋膜，淋膜后再冷卻至60-70℃。再進(jìn)入橫向延伸爐，在溫度設(shè)定160-185℃的范圍，作橫向5-12倍延伸，延伸后再予回火冷卻，以控制橫向回縮率。出橫向延伸爐后，再經(jīng)電暈處理，使合成紙涂布性更好。再經(jīng)表面特性改質(zhì)如耐磨性及吸水性改質(zhì)，處理后在110-130℃下干燥，再用卷取機(jī)卷取。并用貼合機(jī)作積層貼合，即可得厚度0.03-1.0m/m的耐磨或吸水用途的白色合成紙。
依上述方式所制成的聚丙烯珠光合成紙，主要用于水性筆的書寫、精美印刷及耐磨的用途。其物性如表1所示。
表1
依實(shí)施例1、2、3、4的原料系統(tǒng)及制程設(shè)備設(shè)計(jì)所生產(chǎn)的聚丙烯珠光合成紙，其機(jī)械強(qiáng)度及印刷適性已超越紙類制品及傳統(tǒng)塑膠紙制品，其表面的書寫效果亦是傳統(tǒng)塑膠紙所不及。且防水、耐久性要求亦是紙類制品無法達(dá)到的?？梢姷镁郾┲楣夂铣杉埧蓮V泛用于取代目前紙類制品的應(yīng)用領(lǐng)域，其不僅符合人類文明需求，更能達(dá)到環(huán)境保護(hù)要求，并對工業(yè)產(chǎn)業(yè)升級有極大的貢獻(xiàn)。
本發(fā)明的制造裝置圖(1)押出機(jī)裝置(2)冷卻成型輪裝置(3)縱向延伸裝置(4)增層淋膜裝置(5)橫向延伸裝置(6)電暈處理裝置(7)表面處理裝置(8)干燥裝置(9)積層貼合裝置①發(fā)送段②上膠段③溶劑揮發(fā)段④發(fā)送段⑤貼合段⑥干燥段⑦卷取段
權(quán)利要求
1.一種聚丙烯珠光合成紙的制造方法，其特征在于，由聚丙烯樹脂(熱融熔流動(dòng)指數(shù)2-6)100PHR(每百分樹脂)及或丙烯/乙烯共聚合物樹脂0-30PHR，高、低密度聚乙烯樹脂(MFI=0.3-40)0-20PHR，選自碳酸鈣、滑石粉、云母、粘土類的一種以上的無機(jī)填充劑0-35PHR，抗靜電劑0-5PHR、滑劑0-5PHR，及著色劑、表面耐磨劑、表面吸水劑配合而成的組合物，經(jīng)予混煉入200-250℃壓出機(jī)，經(jīng)三層共擠壓，由T模擠壓出，并經(jīng)25-40℃冷卻輪冷卻成形，其后經(jīng)雙軸延伸機(jī)，先予于120-135℃下縱向延伸2-6倍，并予回火冷卻，再送入溫度設(shè)定在160-185℃下作橫向5-12倍延伸，并予回火冷卻，其后經(jīng)電暈處理，再經(jīng)表面著色或改質(zhì)涂布處理，又經(jīng)卷取機(jī)卷取而成。
2.如權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征在于，其中在縱向延伸及橫向延伸步驟中更可作對縱向延伸的板片，由聚丙烯樹脂，碳酸鈣，二氧化鈦而成的樹脂組合物經(jīng)予混煉，經(jīng)溫度設(shè)定在200-260℃的押出機(jī)、擠壓出并增層淋膜于經(jīng)縱向延伸的板片的上下層。
3.如權(quán)利要求1所述的聚丙烯珠光合成紙的制造方法，其特征在于，可利用三層共押出或合并為單層押出方法進(jìn)行，另外增層淋膜可依產(chǎn)品用途不同進(jìn)行上、下雙層淋膜或只作上、下單層淋膜。
4.如權(quán)利要求1所述的聚丙烯珠光合成紙的制造方法，其特征在于，其中表面特性改質(zhì)及著色處理，可以凹版涂布或以噴灑方式進(jìn)行。
5.如權(quán)利要求1所述的聚丙烯珠光合成紙的制造方法，其特征在于，其中積層貼合厚度在0.03-1.0m/m的范圍內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明有關(guān)聚丙烯(PP)珠光合成紙的制造方法，特別指以雙軸延伸方式制造聚丙烯樹脂合成紙，主要是代替紙張?jiān)谖臅⒂∷?、包裝、文具及其他廣泛用途。
文檔編號B29C43/26GK1101601SQ93120140
公開日1995年4月19日 申請日期1993年12月7日 優(yōu)先權(quán)日1993年12月7日
發(fā)明者林豐欽 申請人:南亞塑膠工業(yè)股份有限公司