專利名稱：聚丙烯珠光合成紙的改良制法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提供一種以單螺桿押出機(jī)制得厚度25-250μ雙軸延伸聚丙烯珠光合成紙的改良制法。
目前以三層共擠壓方式制得的雙軸延伸聚丙烯珠光合成紙，其有別于以聚丙烯的雙軸延伸薄膜為基材層(中間層)，并于其背表面上貼合含有8-65重量％的無機(jī)微細(xì)粉未的聚丙烯單向延伸薄膜作為紙面層的合成紙(如日本王子油化合成紙公司專利申請(qǐng)日本特公昭46-40794號(hào)、日本特公昭56-141339號(hào)、日本特開昭56-118437號(hào)、日本特開平3-87255號(hào))的專利如本公司已獲準(zhǔn)通過臺(tái)灣發(fā)明72218號(hào)專利。此專利制法所制得的三層共擠壓雙軸延伸聚丙烯珠光合成紙，其高紙面強(qiáng)度能防止在印刷加工的紙粉脫落困擾，且紙面受熱尺寸安定性佳、成本低廉的特點(diǎn)，能使產(chǎn)品作廣泛性銷售。
但為能使產(chǎn)品用途更能推廣至以合成紙材質(zhì)特性取代天然紙漿抄造紙方面，如包裝紙材、牛皮紙材、離型紙等工業(yè)化包裝用途，故仍要對(duì)珠光合成紙的產(chǎn)品特性，如遮蔽性、耐熱性、總厚度上及成本上進(jìn)行改良，使業(yè)者在購料成本不增加下，使用質(zhì)輕、防水、撕不破的珠光合成紙材，避免因其使用傳統(tǒng)紙張不耐水且強(qiáng)度、特性不夠下所使用的傳統(tǒng)紙與塑膠貼合材(如花盆套、牛皮紙?jiān)洗?、牛皮紙淋膜PE作離型底紙)在使用后無法作回收再用，而增加社會(huì)成本及環(huán)保上的負(fù)擔(dān)。
為解決上述問題，本發(fā)明提供一種聚丙烯珠光合成紙的改良制法，其具有增加珠光合成紙產(chǎn)品的遮蔽性、耐熱性、總厚度及降低成本。
在單螺桿押出機(jī)制程因考慮無機(jī)粉未的分散性問題，均只能使用無機(jī)粉未與樹脂分散、熔融混練成預(yù)先制成的復(fù)合粒(Master Batch)，于押出機(jī)入口與聚丙烯混合后，再進(jìn)入押出機(jī)內(nèi)進(jìn)行熔融擠壓；由于在復(fù)合粒制造階段，為考慮無機(jī)粉未的分散性，在制程中均會(huì)使用分散劑(如偶合劑、硬脂酸鈣等)來對(duì)無機(jī)粉未作表面處理，以達(dá)在珠光合成紙制程能有更好的生產(chǎn)性(避免延伸段破膜)及產(chǎn)品外觀品質(zhì)、紙面均一性；但內(nèi)含分散劑及因吸濕受潮的無機(jī)粉未復(fù)合粒，在押出機(jī)中受螺桿高溫混練下，會(huì)使其中的分散劑成份及水份揮發(fā)成氣體，包覆在熔融料中，使出押出機(jī)的冷卻后板材中含有中空孔隙存在，使后段延伸后的成品有氣泡異常產(chǎn)生，因此對(duì)生產(chǎn)的配方條件，制程條件必需進(jìn)行控制。
為使無機(jī)粉未量能困產(chǎn)品用途，品質(zhì)都能符合下，采隨量添加方式的目標(biāo)達(dá)成，本發(fā)明申請(qǐng)人公司是將復(fù)合粒中分散劑及水份抽走，避免造成生產(chǎn)中及品質(zhì)上的異常產(chǎn)生；并采用以下兩種處理方式，說明如下(一)將押出機(jī)中所需的各種用料，先用制粒機(jī)作成總復(fù)合粒，而制粒機(jī)采自然排氣或抽氣方式，能將殘留分散劑或水份，并易于揮發(fā)成氣體的成份去除，再以總復(fù)合粒進(jìn)行生產(chǎn)。
(二)在制程中三臺(tái)單螺桿押出機(jī)，進(jìn)行設(shè)備修改，改良螺桿結(jié)構(gòu)(制造減壓段)及增設(shè)抽氣裝置，將殘留分散劑及水份或易于揮發(fā)成氣體的成份抽離，使押出機(jī)的冷卻后板材，無論因多大的無機(jī)粉未添加均不致有中空孔隙存在。
上述兩種改善方式，均能達(dá)到產(chǎn)品的遮蔽率、耐熱性、總厚度等品質(zhì)提升及成本降低的目標(biāo)；其中以第(二)種方式對(duì)生產(chǎn)成本及現(xiàn)場(chǎng)用料、儲(chǔ)存管理較有利。
以單螺桿押出機(jī)抽氣制程所生產(chǎn)的珠光合成紙，由于無機(jī)粉未添加量能不受限制，故在產(chǎn)品品質(zhì)提升及成本降低方面助益相當(dāng)大，為前述習(xí)知技術(shù)未能揭示者；現(xiàn)將本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)說明如下(一)遮蔽率提升在雙向延伸制程所制得的珠光合成紙，產(chǎn)品遮蔽性取決于色毋添加量及無機(jī)粉未添加量；若無機(jī)粉未能大量添加，產(chǎn)品發(fā)泡性(在延伸段)即愈好，其產(chǎn)生光線阻絕性就愈佳，故能在色毋減量或不用下，可達(dá)到高遮蔽性要求。
(二)耐熱性提升無機(jī)粉未對(duì)熱量的阻絕性比聚丙烯佳，其中以使用硅酸鈣及滑石粉的效果更佳，故在無機(jī)粉未大量添加下，除無機(jī)粉未能提升產(chǎn)品耐熱效果外，因無機(jī)粉未造成的高發(fā)泡性，亦有相當(dāng)大的助益。
(三)總厚度提升無機(jī)粉未添加量與產(chǎn)品比重有極大關(guān)系，產(chǎn)品比重更是產(chǎn)品厚度決定的關(guān)鍵；同總原料投入量，若產(chǎn)品比重能有效降低，產(chǎn)品總厚度自然會(huì)提升。
(四)成本降低無機(jī)粉未添加量能提高，對(duì)(1)用料配方成本就能降低(2)產(chǎn)品比重降低下，同面積的紙張成本也能降低。
上述四項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)產(chǎn)品品質(zhì)提升及成本降低達(dá)成，更能使珠光合成紙更廣泛推廣于工業(yè)用包裝紙材的需求。
本發(fā)明的雙向延伸聚丙烯珠光合成紙是三層結(jié)構(gòu)，其發(fā)泡中間層是由一臺(tái)具抽氣裝置的單螺桿主押出機(jī)對(duì)含有順式97％以上高結(jié)晶性聚丙烯96-30重量％、抗靜電劑1-5重量％、碳酸鈣復(fù)合粒3-50重量％、二氧化鈦復(fù)合粒0-15重量％是由主機(jī)前端的入料口均勻攪拌后進(jìn)入主押出機(jī)，經(jīng)由主押出機(jī)單螺桿混練均勻，并由抽氣裝置抽去揮發(fā)氣體后，將樹脂與無機(jī)粉未的組合物擠入下型模頭的中間流道內(nèi)；另外，紙面層或樹脂層是以具抽氣裝置的二臺(tái)單螺桿副押出機(jī)，對(duì)含有聚丙烯100-40重量％、聚乙烯0-20重量％、碳酸鈣復(fù)合粒0-35重量％、二氧化鈦復(fù)合粒0-20重量％、抗靜電劑0-5重量％、抗粘劑0-5重量％、紫外線吸收劑0-5重量％合并于副機(jī)前端的入料口均勻攪拌后進(jìn)入副押出機(jī)，并經(jīng)副押出機(jī)單螺桿混練均勻后，并由抽氣裝置抽走揮發(fā)氣體后，將樹脂與無機(jī)粉未的組合物擠入下型模頭的外側(cè)流道中；上述三臺(tái)押出機(jī)擠壓物匯流經(jīng)一下型模頭以三層共擠壓方式擠壓出，形成樹脂層或紙面層/發(fā)泡中間層/樹脂層或紙面層的板片，并經(jīng)雙向延伸、電暈處理、卷取而25-250μ雙、單面紙面或雙面超亮面的珠光合成紙；如

圖1所示。
本發(fā)明方法所制得的珠光合成紙不僅適用于文化用紙，更能廣泛推廣于工業(yè)用紙用途、其制程所使用的原料種類及特性，說明如下本發(fā)明所使用的聚丙烯樹脂為選用熔融指數(shù)(以下簡(jiǎn)稱MFI)0.5-12(230℃/2.16Kg ASTM D1238)的大多為順式(ISOTACTIC)的均一聚合物，可由選用不同MFI值及分子量分布原料，配合延伸倍率來控制珠光合成紙的機(jī)械強(qiáng)度及厚度均勻性；另為使用紙面層能達(dá)不同光澤度的仿紙化效果，聚乙烯可選用MFIO.1-14的等級(jí)。
本發(fā)明方法所用的無機(jī)粉未，其主要作用是要降低產(chǎn)品密度，提高遮蔽性、耐熱性、總厚度，更可使紙面層，產(chǎn)生優(yōu)良有別于一般塑膠紙的書寫流暢性及印刷適性；無機(jī)粉未可選用自碳酸鈣、硅酸鈣、滑石粉、硫酸鋇、硅薄土、二氧化鈦等而成的群體的一種或摻合多種使用；其粒徑范圍在0.1-10μ者，粒徑及用量視產(chǎn)品的用途及品質(zhì)需求而定；但必需先預(yù)制成無機(jī)粉未復(fù)合粒，其使用分散劑種類及濃度，亦需視無機(jī)粉未的種類及產(chǎn)品用途而決定；另可使用二氧化鈦復(fù)合粒，進(jìn)一步進(jìn)行不透明度、白度、抗紫外線的品質(zhì)調(diào)整，這亦視產(chǎn)品用途而定。
本發(fā)明方法所使用的抗靜劑可采現(xiàn)行一般雙軸延伸聚丙烯(BOPP)所用的抗靜劑均可，其主要者為三級(jí)胺類，藉由三級(jí)胺類的電荷移行性以消除因加工磨擦生成的靜電效應(yīng)。
本發(fā)明方法在生產(chǎn)中，為防止卷取珠光合成紙時(shí)在紙面間產(chǎn)生相互粘結(jié)，另需加入抗粘劑；此可選取現(xiàn)行一般雙軸延伸聚丙烯所使用的，例如二氧化硅(SILICA)、粘土(CLAY)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、玻璃珠(CLASS BEAD)等的任一種。
本發(fā)明方法制得的聚丙烯珠光合成紙制品的比重范圍在0.5-0.89間，此可依產(chǎn)品用途，成本需以組成物配方改變而予調(diào)整，用意是使消費(fèi)者可在相同單位重量下，有較多的使用面積，于使用上更加經(jīng)濟(jì)。
本發(fā)明方法制得的雙向延伸聚丙烯珠光合成紙是采紙面層或樹脂層/發(fā)泡中間層/紙面層或樹脂層的三層結(jié)構(gòu)，其產(chǎn)品物性、產(chǎn)能與使用配方、設(shè)備、操件條件有密不可分的關(guān)系；本發(fā)明的特點(diǎn)在于能使無機(jī)粉未可大量添加的制程能力，這是在于雙向延伸制程上，為此間業(yè)者所面臨最大的考驗(yàn)，并為習(xí)知技術(shù)所無法達(dá)成者。
以下就本發(fā)明方法制得的聚丙烯珠光合成紙25-250μ單、雙面雪面紙面制品及雙面超亮面紙面制品所采的制程配合附圖的裝置、步驟，予以說明如下，其中
圖1為以單螺桿押出機(jī)的改良制程一生產(chǎn)25-250μ雙軸延伸聚丙烯珠光合成紙的三種三層結(jié)構(gòu)圖；圖2為本發(fā)明的制造裝置圖。
(一)押出機(jī)裝置圖2中的(1)包括一臺(tái)具抽氣裝置的單螺桿主押出機(jī)及二臺(tái)具抽氣裝置的單螺桿副押出機(jī)，其溫度設(shè)定條件及抽氣裝置的真空度受樹脂組合物的原料組合、MFI、結(jié)晶度、粘度及生產(chǎn)線速、產(chǎn)品厚度的不同而異，惟通常溫度設(shè)定在于180℃-280℃范圍內(nèi)，真空度通常設(shè)定在0--760mm-Hg范圍內(nèi)。
(二)冷卻成型輪裝置圖2中的(2)可采用水冷式或氣冷式冷卻裝置，是對(duì)經(jīng)高溫180-280℃三層共擠壓出的熔融擠壓物予冷卻型；此制程的冷卻溫度控制是否得宜，與其后制程步驟的順利與否，有甚大關(guān)連性；其冷卻溫度通常設(shè)定在15-65℃間，視合成紙板片的厚度及生產(chǎn)線速而定，可在此范圍內(nèi)適度調(diào)整。
(三)縱向延伸裝置圖2中的(3)經(jīng)冷卻成型的紙板送入本裝置，先在115-150℃(視所需制得的紙板厚度及生產(chǎn)線速而定)予以預(yù)熱，使紙板軟化，再以二段作低速及高速延伸，賦予合成紙?jiān)诳v向的機(jī)械強(qiáng)度，再予以回火定形，通常縱向延伸倍率是設(shè)定在3-6倍。
(四)橫向延伸裝置圖2中的(4)對(duì)經(jīng)上述縱向延伸后的較薄紙板先在140-195℃間(視紙板厚度及生產(chǎn)線速而定)予以預(yù)熱軟化，再作此一橫向延伸，最后再予回火定形，使珠光合成紙作部份回縮增加尺寸安定性。通常橫向延伸倍率設(shè)定在5-12倍，此可依制品的特性要求而定。
(五)電暈處理裝置圖2中的(5)此處理是為使珠光合成紙能改善紙面的物理特性，使能適于印刷、涂布、上膠、貼合等不同的加工用途；處理功率為20-120kw高周波放電裝置(視生產(chǎn)線速予調(diào)整)進(jìn)行單面或雙面電暈處理，使表面的潤(rùn)濕張力達(dá)到36-48dvne/cm。
(六)卷取裝置圖2中的(6)
是利用一金屬管將上述所生產(chǎn)完成的珠光合成紙卷取成8M寬的成品，其后并可依視需要予以分條、切片、包成25-250μ卷裝或片裝產(chǎn)品。
依本發(fā)明方法所制得的厚度25-250μ的雙向延伸聚丙烯珠光合成紙，其三層厚度比例如下說明
紙面層及樹脂層厚度可在1-30μ間，視產(chǎn)品需求而作調(diào)整?，F(xiàn)為使明了本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，以聚丙烯原料系統(tǒng)經(jīng)此雙向延伸制程生產(chǎn)25-250μ各種特性及用途的珠光合成紙；茲以下列實(shí)施例說明本發(fā)明方法所生產(chǎn)書寫、印刷等文化用紙及包裝材用途的工業(yè)用紙類珠光合成紙；唯此并非以此為限定本發(fā)明專利的范疇。
實(shí)施例1(厚度250μ以下單面紙面珠光合成紙如附樣一、二、三)將聚丙烯(MFI2.0)69重量％、抗靜電劑3重量％、碳酸鈣復(fù)合粒20重量％、二氧化鈦復(fù)合粒8重量％，混合后由入料口進(jìn)入其抽氣裝置的單螺桿主押出機(jī)內(nèi)進(jìn)行混練及抽氣，另將聚丙烯(MFI2.4)60重量％、聚乙烯(MDI1)11重量％、抗靜電劑2重量％、抗粘劑1重量％、二氧化鈦復(fù)合粒5重量％、碳酸鈣復(fù)合粒20重量％、紫外線吸收劑1重量％以混合后，由入料口進(jìn)入具抽氣裝置的#1單螺桿副押出機(jī)中進(jìn)行混練及抽氣，另將聚丙烯(MFI2.4)97重量％、抗粘劑3重量％由混合后進(jìn)入其抽氣裝置的#2單螺桿副押出機(jī)中；并在押出機(jī)溫度200-280℃下，以三層共押出方式經(jīng)下型模頭押出，經(jīng)冷卻輪在15-60℃溫度范圍下，將聚丙烯珠光合成紙板冷合成型，成型的紙板進(jìn)入縱延伸裝置，在溫度設(shè)定在120-150℃下，先予以預(yù)熱，再作5倍縱向延伸，延伸后再予以回火冷卻；冷卻后再進(jìn)入橫向延伸裝置，在溫度設(shè)定150-185℃下，先予以預(yù)熱，再作9倍延伸，延伸后再予以回火冷卻，以控制合成紙有良好的印刷、涂布、貼合等加工性，最后再以卷取機(jī)卷取。以上述方式制得250μ以下的單面紙面珠光合成紙，除可取代牛皮紙、銅版紙或再淋膜PE的離型紙涂布底紙用途外，更可廣泛用于印刷、書寫、包裝用途。
以本實(shí)施例制得的厚度80μ、100μ、150μ(如附樣一、附樣二、附樣三)的單面紙面珠光合成紙物性如下表所示。
實(shí)施例2(厚度70μ雙面超亮面紙面珠光合成紙的高無機(jī)粉末添加的制造實(shí)例，如附樣四)將聚丙烯(MFI1.6)52重量％、抗靜電劑3重量％、碳酸鈣復(fù)合粒45重量％混合后由入口進(jìn)入具抽氣裝置的單螺桿主押出機(jī)內(nèi)進(jìn)行混練及抽氣，另將聚丙烯(MFI2.4)94重量％、抗靜電劑2重量％、抗粘劑2重量％、紫外線吸收劑2重量％混合后，分別進(jìn)入具抽氣裝置#1、#2單螺桿副押出機(jī)中進(jìn)行混練及抽氣；并在押出機(jī)溫度200-280℃下，抽氣真空度至-700mmHg下，以三層共押出方式經(jīng)T型模頭押出，經(jīng)冷卻輪在15-60℃溫度范圍下，將聚丙烯珠光合成紙板冷卻成型，成型的紙板進(jìn)入縱延伸裝置，在溫度設(shè)定在120-150℃下，先予以預(yù)熱，再作5.5倍縱向延伸后再予以回火冷卻；冷卻后再進(jìn)入橫向延伸裝置，在溫度設(shè)定150-185℃下，先予以預(yù)熱，再作9倍延伸，延伸后再予以回火冷卻，以控制合成紙的回縮率；出橫向延伸裝置后，再經(jīng)電暈處埋，使合成紙有良好的印刷、涂布、貼合等加工佳，最后再以卷取機(jī)卷??；以上述方式制得70μ雙面超亮面的珠光合成紙比重極低，可取代牛皮紙材質(zhì)用于與PP、PE編織帶淋膜貼合PE層的牛皮紙?jiān)洗?、肥料袋、水泥袋的包裝用途；以本實(shí)施例制得厚度70μ(如附樣四)的雙面超亮面珠光合成紙物性如下表示
實(shí)施例3(厚度120μ雙面紙面珠光合成紙的高無機(jī)粉末添加的制造實(shí)例，如附樣四)將聚丙烯(MFI1.6)52重量％、抗靜電劑3重量％、碳酸鈣復(fù)合粒45重量％混合后入料口進(jìn)入具抽氣裝置的單螺桿主押出機(jī)內(nèi)進(jìn)行混練及抽氣，另將聚丙烯(MFI2.4)60重量％、二氧化鈦復(fù)合粒7重量％混合后分別進(jìn)入具抽氣裝置#1、2#單螺桿副押出機(jī)中進(jìn)行混練及抽氣；并在押出機(jī)溫度200-280℃下，抽氣真空度至-750mmHg下，以三層共押出方式經(jīng)T型模頭押出，經(jīng)冷卻輪在15-60℃溫度范圍下，將聚丙烯珠光合成紙板冷卻成型，成型的紙板進(jìn)入縱延伸裝置，在溫度設(shè)置定在120-150℃下，先予以預(yù)熱，再作4.5倍縱向延伸，延伸后再予以回火冷卻；冷卻后再進(jìn)入橫向延伸裝置，在溫度設(shè)定在150-190℃下，先予以預(yù)熱，再作9倍延伸，延伸后再予以回火冷卻，以控制合成紙的回縮率；出橫向延伸裝置后，再經(jīng)電暈處埋，使合成紙有良好的印刷、涂布、貼合等加工性，最后再以卷取機(jī)卷??；以上述方式制得120μ雙面霧面紙面珠光合成紙，比重極低，可用于名片紙及書本封面的印刷用途；依本實(shí)施例制得厚度120μ(如附樣五)的雙面超亮面珠光合成紙物性如下表示所示
權(quán)利要求
1.一種聚丙烯珠光合成紙的改良制法，其特征在于，是由順式度97％以上的高結(jié)晶性聚丙烯樹脂(MFI0.5-12)96-30重量％與碳酸鈣復(fù)合粒3-50重量％，二氧化鈦復(fù)合粒0-15重量％、抗靜劑1-5重量％而成的聚丙烯樹脂組合物及由聚丙烯100-40重量％、聚乙烯0-20重量％、碳酸鈣復(fù)合粒0-35重量％、二氧化鈦復(fù)合粒0-20重量％、抗粘劑0-5重量％、紫外線吸收劑0-5重量％、而成的聚丙烯樹脂組合物，分別由一臺(tái)具抽氣裝置的單螺桿主押出機(jī)及二臺(tái)具抽氣裝置的單螺桿副押出機(jī)，采入料口入料方式在押出機(jī)溫度180-280℃及真空度0-750mmHg下經(jīng)予混練抽氣及擠壓，并予匯流經(jīng)同一下模頭擠壓出，使成珠光合成紙板片，經(jīng)15-65℃卻成型，其后對(duì)此板片予以雙向延伸，先于115-150℃下作預(yù)熱、延伸、回火處埋的3-6延伸倍率的縱向延伸，再送入設(shè)定溫度在140-195℃下作預(yù)熱、延伸、回火處埋的5-12倍延伸倍率的橫向延伸，再經(jīng)20-120kw功率下的高周波電暈處理，再以卷取機(jī)卷取成厚度25-250μ的紙面層/發(fā)泡中間層/紙面層，紙面層/發(fā)泡中間層/樹脂層，樹脂層/發(fā)泡中間層/樹脂層等三種三層共擠壓聚丙烯珠光合成紙者及作為涂布級(jí)合成紙的涂布底紙。
全文摘要
聚丙烯珠光合成紙的改良制法,是以三層共擠壓方式制得厚度25—250μ的雙軸延伸聚丙烯珠光合成紙的改良技術(shù),對(duì)聚丙烯樹脂及無機(jī)物組合物,分別由一臺(tái)具抽氣裝置的單螺桿主押出機(jī)及二臺(tái)具抽氣裝置的單螺桿副押出機(jī)的擠壓物,匯流經(jīng)同一下型模頭而成為紙面的三層板片,再經(jīng)冷成形、只軸延伸、電暈處理,經(jīng)卷取而成厚度在25—250μ的三層共擠壓雙面超亮面珠光合成紙等排列組合方式,及作為涂布級(jí)合成紙的涂布底紙。
文檔編號(hào)B29C47/00GK1245748SQ99111159
公開日2000年3月1日 申請(qǐng)日期1999年7月28日 優(yōu)先權(quán)日1999年7月28日
發(fā)明者林豐欽 申請(qǐng)人:南亞塑膠工業(yè)股份有限公司