CN1101601A - 聚丙烯珠光合成纸的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明有关聚丙烯(PP)珠光合成纸的制造方 法，特别指以双轴延伸方式制造聚丙烯树脂合成纸， 主要是代替纸张在文书、印刷、包装、文具及其他广泛 用途。

Description

本发明的聚丙烯珠光合成纸，可取代天然纸张的化学木浆法的文化用纸及机械磨浆法的工业用纸。并与传统的一般塑胶合成纸的制程及产品特性有极大的差异。传统的塑胶合成纸所用的材质为聚氯乙烯，其在仿纸化制程中必须添加大量的碳酸钙，在原料混炼后，经压延机再予冷却成型。其产品比重高，机械强度大幅下降，且其在高量碳酸钙添加下，易造成表面脱粉，影响印刷性，且长时间生产下，易对加工模具造成损坏。且碳酸钙表面构型为不规则状，分散性较差，在高量添加下，易造成凝集，对表面平滑性及光线遮蔽性亦有不利的影响，造成品质稳定性差，较难达到天然纸张文化用途的需要。且其使用的材质为聚氯乙烯，其废弃物的处理，一直是令世界各国政府头痛的环保问题。

本发明有关聚丙烯珠光合成纸的制造方法，尤指以双轴延伸方式制造出聚丙烯树脂合成纸的新颖方法，使其展现出可取代天然纸张的特性，而在撕裂阻抗、强硬度、防水性及耐久性方面更是天然纸张所无法达到的。且因其双轴延伸制程特点，使其在机械强度、高不透明性及低密度等优点，更是一般塑胶制程所不及的。此外表面优良的展平性，使其更能适应不同的印刷技术，且印刷解析度高，更能符合人类文化用纸的需求。

本发明的聚丙烯珠光合成纸，其生产厚度可控制在0.03-1.0m/m之间，生产宽度最大可达8M，其产量大，厚度均匀性佳亦是优于一般塑胶制程。而本发明利用双轴延伸的制程特点，使在碳酸钙添加，且无发泡剂原料下，又能使产品的比重大幅降低达0.7-0.8（纯聚丙烯0.905，碳酸钙2.7），机械强度大幅提高（达纯聚丙烯10多倍）。且其表面珍珠光泽效果，能增加产品的附加价值。故本发明的聚丙烯珠光合成纸，无论在原料***及加工流程的设备、条件组合，可谓塑胶加工技术的一大突破。

申请人公司累积十余年的纯聚丙烯膜双轴延伸的经验与技术，致力于各项新产品开发。而新发明的聚丙烯珠光合成纸，其原料***及制程设备条件的设计组合，均达到高精度、自动化及大量生产化、使得价廉物美的产品可问世。本发明的聚丙烯珠光合成纸在市场方面用途如下所述：

①书写用途：因其表面的特性改质，使原子笔、铅笔、水性笔均有良好书写性，产品可作为笔记性如记事纸、笔记纸、标笺纸、信封、信纸等各类书写用途的纸张。

②印刷用途：因其表面具有良好的印刷适性，无论使用各类油墨及各种印刷制程，均有良好的解析度及密着性。产品可作为印刷用途诸如月历、海报、名片、书本杂志、目录、手册、地图、贺卡、广告贴纸、书笺等。其不但外观精美，而且具有可防水、耐久、耐撕等保存的优点。

③包装用途：可推广于仿牛皮纸用途，使用于物品包装及购物袋用途，具有防水、防湿、耐久及韧性强不会破等特点，以彻底保护物品免受水份、灰尘侵扰。

④其他用途：作为装潢、保护、隔层、支撑物的用途，诸如装潢用的壁纸、异押制品贴合用纸、资料分类夹的隔页、卷宗夹的封（底）面、各类摺盒用途，比传统纸张更具有支撑性、耐折性、耐磨性及防水性等特性。

本发明的聚丙烯珠光合成纸的聚丙烯树脂原料***的各成份及用量，如下所述：

①本发明所使用的聚丙烯树脂为选用MFI熔融指数2.0-6.0（230℃/2.16kgASTMD1238）的均一聚合物。此种高分子的构型允许一个分子链间整齐排列，其结晶度高达50%以上。本发明所使用的聚丙烯大部分为ISOTACTIC（顺式）的高纯晶化的聚合物。

②本发明所使用的丙烯-乙烯共聚合物为选用MFI0.5-12的共聚合物，其添加量在0-30PHR。有些产品亦用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，目的在于调整机械强度，使产品有更高的韧性。

③本发明在仿纸化双轴延伸制程中，亦要添加碳酸钙，但其非唯一使用的无机填充料，有时亦可使用粘土、云母、滑石粉等一起或单独使用。碳酸钙的粒径大小、种类、添加量会影响仿纸化程度及生产性。本发明所使用的碳酸钙为平均粒径在1.5-10μ的各种类重质碳酸钙复合粒（60%），添加量在0-140PHR。有时为作光遮蔽性调整，亦可添加二氧化钛复合粒。

④本发明添加抗静电剂及滑剂等特性改质剂。目的在于静电集尘防止及保护纸与纸间的滑动性。抗静电剂所用的原料为三级胺，并用三级胺的电荷转移性消除因加工摩擦所产生的静电效应。而滑剂使用原料为胺类，并利用有效成份的移行至纸面形成微分子膜产生滑性。本发明视产品的种类可调整抗静电剂及滑剂的用量在0-5PHR间。

⑤本发明所使用的表面特性改质剂，有吸水剂、耐磨剂等，利用表面处理方式对合成纸表面进行改质。

⑥本发明所使用的颜料（着色剂）无论有机或无机均可使用，其先与树脂及相关溶剂进行混合、调配成涂布液。而着色剂的种类和用量依珠光合成纸的颜色、用途及深浅而定。

本发明就双轴延伸制程而言，从原料经一系列加工设备而制成产品，其生产性及产品物性与设备、操作条件有密不可分的关系。一般来说，聚丙烯膜的双轴延伸制品，大部分是无填充料添加的透明制品。但聚丙烯珠光合成纸，在仿纸化制程中，需在原料配方中添加大量的无机填充料，使双轴延伸制程的生产性及无机填充料分散性及品质稳定性均受到极大的考验，若无完善的原料***及制程设备加工条件的组合下，仍无法解决上述问题。本发明的聚丙烯珠光合成纸主要是利用申请人的ON-LINE双轴延伸制程装置，经予设计组合开发而成的产品，其制程组合如下所述：

①押出机装置：包括一台主机及二台副机。其温度操作条件受到原料、热融熔流率（MFI）、结晶度、粘度、添加剂及生产线速的影响而有不同的设定;押出机挤压出的树脂，经冷凝轮冷却成型，是整个制程中最重要步骤，关系着合成纸的性能及制程的顺利与否，其温度必需设定在200-260℃之间。其装置图如图中（1）。

②冷却成型轮装置：水冷式或气冷式冷却装置，其关系合成纸的表面平滑及机械强度，温度通常设定在25-40℃之间。其装置图如图中（2）。

③纵向延伸装置：以两步骤作低速及高速延伸，以加强合成纸在纵向方面的机械强度，延伸比通常设定在2-10倍间，而延伸温度在120-140℃之间。其装置图如图中（3）。

④增层淋膜装置：依产品用途的不同，选用（或不同）上、下增层淋膜，使上、下增层只作横向延伸的特性创造层。其装置图如图中（4）。

⑤横向延伸装置：将上制程的膜片（Sheet）加以预热软化，并延伸成聚丙烯珠光合成纸，并作回火设定使合成纸部份回缩，再加以冷却，此时合成纸出延伸炉，承后续作业。此制程的延伸温度通常150-175℃，而延伸倍率可达5-12倍。其装置图如图中（5）。

⑥电晕处理装置：为使聚丙烯珠光合成纸能达表面特性改质，并配合用途不同施以电晕处理加工，使合成纸的表面润湿张力在36-45dyne/cm。其装置图如图中（6）。

⑦表面处理装置：以表面涂布方式进行合成纸表面改质或着色。其装置图如图中（7）。

⑧干燥装置：进行表面干燥。其装置图如图中（8）。

⑨积层贴合装置：依成品厚度、用途的不同，进行积层贴合制程;本发明的聚丙烯珠光合成纸可在ON-LINE的制程，生产0.03-0.3m/m厚度范围的合成纸成品，超过0.3m/m厚度范围则利用积层贴合完成。其装置图如图中（9）。

此一双轴延伸***可依产品用途的不同予以选择，经过或不经过增层淋膜装置及表面处理装置，使得产品有其不同的特性与用途，更能符合消费者的各种需求，其制程组合具有下列特色：

①全线制程自动化，大量生产降低成本。

②全线制程可纳入电脑控制，易于监视及操作，制程条件可精确控制以稳定品质。

③制程产品规格多样化，各种颜色或用途不同的产品可接替生产。

为明了本发明的技术内容，及如何以聚丙烯原料***经此双向延伸制程生产各种特性及用途的聚丙烯珠光合成纸。以下列实施范例说明本发明方法所生产书写用、印刷用、包装用及各类纸张广泛用途的合成纸。惟并非以此限定本发明的范畴：

实施例1：

将聚丙烯（MFI＝1.5）100PHR，丙烯-乙烯共聚合物20PHR碳酸钙复合粒18PHR，抗静电剂4PHR、滑剂2PHR用混合机混合后，进入主押出机。另取聚丙烯（MFI＝1.5）100PHR、碳酸钙复合粒15PHR、二氧化钛复合粒5PHR、抗静电剂2PHR、滑剂1PHR用混合机混合后，进入副押出机。并在押出机温度200-250℃下，以三层共押出方式经T-Die押出，经冷凝轮在25-40℃温度范围下，将聚丙烯板片（Sheet）冷却成型。板片成型后进入纵向延伸炉，在温度设定在120-135℃下，作2-6倍纵向延伸，延伸后再予以回火冷却。冷却后再进入横向延伸炉，在温度设定160-185℃下，作横向5-12倍延伸，延伸后再予以回火冷却，以控制合成纸的回缩率。出横向延伸炉后，再经电晕处理，使合成纸有更好的印刷性，最后再用卷取机卷取。并用贴合机作积层贴合，即可得厚度0.03-1.0m/m的白色合成纸。

依上述方式所制成的聚丙烯珠光合成纸，主要用于包装印刷用途，亦可用于装潢、保护、隔层、纸袋等诸多用途。其物性如表1所示。

实施例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、碳酸钙复合粒20PHR、滑剂4PHR、抗静电剂3PHR，用混合机混合后，进入主押出机。另取聚丙烯（MFI＝2.4）100PHR、碳酸钙复合粒10PHR、二氧化钛复合粒5PHR用混合机混合后，进入副押出机。并在押出机温度200-250℃下，以三层共押出方式经T-Die押出，经冷凝轮在25-40℃温度范围下，将PP板片（Sheet）冷却成型。板成型后进入纵向延伸炉，在温度设定120-135℃下，作2-6倍纵向延伸，延伸后再予以回火冷却，以控制纵向回缩率。再进入横向延伸炉，在温度设定160-185℃下，作横向5-12倍延伸，延伸后再予以回火冷却，以控制合成纸的横向回缩率。出横向延伸炉后，再经电晕处理，使合成纸能着色，再经红色树脂表面处理，并在110-130℃下干燥，最后再用卷取机卷取。并用贴合机作积层贴合，即可得厚度0.03-1.0m/m的红色合成纸。

依上述方式所制成的各种颜色合成纸，其印刷解析度极佳，主要用于书写及精美印刷用途。其物性如表1所示。

实施例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、碳酸钙复合粒10PHR，用混合机混合后，进入主押出机。另取聚丙烯（MFI＝1.3）100PHR、碳酸钙复合粒15PHR、抗静电剂5PHR、滑剂3PHR、用混合机混合后，进入副押出机。并在押出机温度200-250℃下，以三层共押出方式经T-Die押出，经冷凝轮在25-40℃温度范围下，将PP板（Sheet）冷却成型。板成型后进入纵向延伸炉，在温度设定120-135℃下，作2-6倍纵向延伸，延伸后再予以回火冷却，以控制纵向回缩率。冷却后再进入增层淋膜装置，作上下增层。而淋膜原料乃取聚丙烯（MFI＝2.0）100PHR、二氧化钛复合粒10PHR、碳酸钙复合粒10PHR，用混合机混合，经温度设定在200-260℃下的押出机在纵向延伸的聚丙烯板作上、下层增层，淋膜后再冷却至60-70℃。再经横向延伸炉，在温度160-185℃下，作横向5-12倍延伸，延伸后再予以回火冷却，以控制横向回缩率。出横向延伸炉后，再经电晕处理，使合成纸有更好的印刷性，最后再用卷取机卷取。并用贴合机作积层贴合，即可得厚度0.03-1.0m/m印刷坚牢度佳白色合成纸。

依上述方式制成的聚丙烯珠光合成纸，其表面非常像纸，印刷坚牢度极佳，主要用于书写及精美印刷用途。其物性如表1所示。

实施例4：

将聚丙烯（MFI＝3.0）100PHR、高密度聚乙烯15PHR、丙烯-乙烯共聚合物15PHR、碳酸钙复合粒10PHR，用混合机混合后进入主押出机。另将聚丙烯（MFI＝3.0）100PHR、碳酸钙复合粒15PHR、抗静电剂5PHR、滑剂4PHR用混合机混合进入副押出机。并在押出机温度200-250℃下，以三层共押出方式经T-Die押出，经冷凝轮在25-40℃温度范围下，将聚丙烯板片（Sheet）冷却成型。板成型后进入纵向延伸炉，在温度设定120-135℃下，作2-6倍纵向延伸，延伸后再予用火冷却，以控制纵向回缩率。冷却后再进入增层淋膜装置，作上、下增层。而增层原料是取聚丙烯（MFI＝2.0）100PHR、二氧化钛复合粒8PHR、碳酸钙复合粒80-100PHR，用混合机混合经温度设定在200-260℃下的押出机在纵向延伸后的聚丙烯板作上、下层增层淋膜，淋膜后再冷却至60-70℃。再进入横向延伸炉，在温度设定160-185℃的范围，作横向5-12倍延伸，延伸后再予回火冷却，以控制横向回缩率。出横向延伸炉后，再经电晕处理，使合成纸涂布性更好。再经表面特性改质如耐磨性及吸水性改质，处理后在110-130℃下干燥，再用卷取机卷取。并用贴合机作积层贴合，即可得厚度0.03-1.0m/m的耐磨或吸水用途的白色合成纸。

依上述方式所制成的聚丙烯珠光合成纸，主要用于水性笔的书写、精美印刷及耐磨的用途。其物性如表1所示。

表1

物性项目		实施例160μ	实施例260μ	实施例360μ	实施例460μ
						比重g/cm3(ASTMD1248)		0.74	0.78	0.75	0.77
白度％（ASTME131)		92	96	94	94
						遮蔽率％（JISP－8138）		0.60	0.70	0.75	0.75
光泽度（ASTMD－2457）		25	12	17	18
						摩擦系数（ASTMD－1894）		0.58	0.64	0.70	0.72
拉力强度PSI(ASTMD882)	MD向	6	7	9	9
						CD向	20	21	23	23
	伸长率％(ASTMD882)	MD向	120	115	85						85
CD向						40	35	30	30
		撕裂强度g（ASTMD－1922）	MD向	30	31					32	32
CD向	15					17	17	17

依实施例1、2、3、4的原料***及制程设备设计所生产的聚丙烯珠光合成纸，其机械强度及印刷适性已超越纸类制品及传统塑胶纸制品，其表面的书写效果亦是传统塑胶纸所不及。且防水、耐久性要求亦是纸类制品无法达到的。可见得聚丙烯珠光合成纸可广泛用于取代目前纸类制品的应用领域，其不仅符合人类文明需求，更能达到环境保护要求，并对工业产业升级有极大的贡献。

本发明的制造装置图：

（1）押出机装置

（2）冷却成型轮装置

（3）纵向延伸装置

（4）增层淋膜装置

（5）横向延伸装置

（6）电晕处理装置

（7）表面处理装置

（8）干燥装置

（9）积层贴合装置

①发送段

②上胶段

③溶剂挥发段

④发送段

⑤贴合段

⑥干燥段

⑦卷取段

Claims (5)

1、一种聚丙烯珠光合成纸的制造方法，其特征在于，由聚丙烯树脂(热融熔流动指数2-6)100PHR(每百分树脂)及或丙烯/乙烯共聚合物树脂0-30PHR，高、低密度聚乙烯树脂(MFI=0.3-40)0-20PHR，选自碳酸钙、滑石粉、云母、粘土类的一种以上的无机填充剂0-35PHR，抗静电剂0-5PHR、滑剂0-5PHR，及着色剂、表面耐磨剂、表面吸水剂配合而成的组合物，经予混炼入200-250℃压出机，经三层共挤压，由T模挤压出，并经25-40℃冷却轮冷却成形，其后经双轴延伸机，先予于120-135℃下纵向延伸2-6倍，并予回火冷却，再送入温度设定在160-185℃下作横向5-12倍延伸，并予回火冷却，其后经电晕处理，再经表面着色或改质涂布处理，又经卷取机卷取而成。

2、如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，其中在纵向延伸及横向延伸步骤中更可作对纵向延伸的板片，由聚丙烯树脂，碳酸钙，二氧化钛而成的树脂组合物经予混炼，经温度设定在200-260℃的押出机、挤压出并增层淋膜于经纵向延伸的板片的上下层。

3、如权利要求1所述的聚丙烯珠光合成纸的制造方法，其特征在于，可利用三层共押出或合并为单层押出方法进行，另外增层淋膜可依产品用途不同进行上、下双层淋膜或只作上、下单层淋膜。

4、如权利要求1所述的聚丙烯珠光合成纸的制造方法，其特征在于，其中表面特性改质及着色处理，可以凹版涂布或以喷洒方式进行。

5、如权利要求1所述的聚丙烯珠光合成纸的制造方法，其特征在于，其中积层贴合厚度在0.03-1.0m/m的范围内。

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