CN1133535C - 聚丙烯珠光合成纸的改良制法 - Google Patents

Abstract

聚丙烯珠光合成纸的改良制法，是以三层共挤压方式制得厚度25-250μ的双轴延伸聚丙烯珠光合成纸的改良技术，对聚丙烯树脂及无机物组合物，分别由一台具抽气装置的单螺杆主挤压机及二台具抽气装置的单螺杆副挤压机的挤压物，汇流经同一下型模头而成为纸面的三层板片，再经冷成形、只轴延伸、电晕处理，经卷取而成厚度在25-250μ的三层共挤压双面超亮面珠光合成纸等排列组合方式，及作为涂布级合成纸的涂布底纸。

Description

聚丙烯珠光合成纸的改良制法

本发明提供一种以单螺杆挤压机制得厚度25-250μ双轴延伸聚丙烯珠光合成纸的改良制法。

目前以三层共挤压方式制得的双轴延伸聚丙烯珠光合成纸，其有别于以聚丙烯的双轴延伸薄膜为基材层(中间层)，并于其背表面上贴合含有8-65重量％的无机微细粉未的聚丙烯单向延伸薄膜作为纸面层的合成纸(如日本王子油化合成纸公司专利申请：日本特公昭46-40794号、日本特公昭56-141339号、日本特开昭56-118437号、日本特开平3-87255号)的专利如本公司已获准通过台湾发明72218号专利。此专利制法所制得的三层共挤压双轴延伸聚丙烯珠光合成纸，其高纸面强度能防止在印刷加工的纸粉脱落困扰，且纸面受热尺寸安定性佳、成本低廉的特点，能使产品作广泛性销售。

但为能使产品用途更能推广至以合成纸材质特性取代天然纸浆抄造纸方面，如包装纸材、牛皮纸材、离型纸等工业化包装用途，故仍要对珠光合成纸的产品特性，如遮蔽性、耐热性、总厚度上及成本上进行改良，使业者在购料成本不增加下，使用质轻、防水、撕不破的珠光合成纸材，避免因其使用传统纸张不耐水且强度、特性不够下所使用的传统纸与塑胶贴合材(如花盆套、牛皮纸原料袋、牛皮纸淋膜PE作离型底纸)在使用后无法作回收再用，而增加社会成本及环保上的负担。

为解决上述问题，本发明提供一种聚丙烯珠光合成纸的改良制法，其具有增加珠光合成纸产品的遮蔽性、耐热性、总厚度及降低成本。

在单螺杆挤压机(extruder)制程因考虑无机粉未的分散性问题，均只能使用无机粉未与树脂分散、熔融混练成预先制成的复合粒(MasterBatch)，于挤压机入口与聚丙烯混合后，再进入挤压机内进行熔融挤压；由于在复合粒制造阶段，为考虑无机粉未的分散性，在制程中均会使用分散剂(如偶合剂、硬脂酸钙等)来对无机粉未作表面处理，以达在珠光合成纸制程能有更好的生产性(避免延伸段破膜)及产品外观品质、纸面均一性；但内含分散剂及因吸湿受潮的无机粉未复合粒，在挤压机中受螺杆高温混练下，会使其中的分散剂成份及水份挥发成气体，包覆在熔融料中，使出挤压机的冷却后板材中含有中空孔隙存在，使后段延伸后的成品有气泡异常产生，因此对生产的配方条件，制程条件必需进行控制。

为使无机粉未量能困产品用途，品质都能符合下，采随量添加方式的目标达成，本发明申请人公司是将复合粒中分散剂及水份抽走，避免造成生产中及品质上的异常产生；并采用以下两种处理方式，说明如下：

(一)将挤压机中所需的各种用料，先用制粒机作成总复合粒，而制粒机采自然排气或抽气方式，能将残留分散剂或水份，并易于挥发成气体的成份去除，再以总复合粒进行生产。

(二)在制程中三台单螺杆挤压机，进行设备修改，改良螺杆结构(制造减压段)及增设抽气装置，将残留分散剂及水份或易于挥发成气体的成份抽离，使挤压机的冷却后板材，无论因多大的无机粉未添加均不致有中空孔隙存在。

上述两种改善方式，均能达到产品的遮蔽率、耐热性、总厚度等品质提升及成本降低的目标；其中以第(二)种方式对生产成本及现场用料、储存管理较有利。

以单螺杆挤压机抽气制程所生产的珠光合成纸，由于无机粉未添加量能不受限制，故在产品品质提升及成本降低方面助益相当大，为前述习知技术未能揭示者；现将本发明优点说明如下：

(一)遮蔽率提升：

在双向延伸制程所制得的珠光合成纸，产品遮蔽性取决于复合粒添加量及无机粉未添加量；若无机粉未能大量添加，产品发泡性(在延伸段)即愈好，其产生光线阻绝性就愈佳，故能在复合粒减量或不用下，可达到高遮蔽性要求。

(二)耐热性提升：

无机粉未对热量的阻绝性比聚丙烯佳，其中以使用硅酸钙及滑石粉的效果更佳，故在无机粉未大量添加下，除无机粉未能提升产品耐热效果外，因无机粉未造成的高发泡性，亦有相当大的助益。

(三)总厚度提升：

无机粉未添加量与产品比重有极大关系，产品比重更是产品厚度决定的关键；同总原料投入量，若产品比重能有效降低，产品总厚度自然会提升。

(四)成本降低：

无机粉未添加量能提高，对(1)用料配方成本就能降低(2)产品比重降低下，同面积的纸张成本也能降低。

上述四项优点产品品质提升及成本降低达成，更能使珠光合成纸更广泛推广于工业用包装纸材的需求。

本发明的双向延伸聚丙烯珠光合成纸是三层结构，其发泡中间层是由一台具抽气装置的单螺杆主挤压机对含有顺式97％以上高结晶性聚丙烯96-30重量％、抗静电剂1-5重量％、碳酸钙复合粒3-50重量％、二氧化钛复合粒0-15重量％是由主机前端的入料口均匀搅拌后进入主挤压机，经由主挤压机单螺杆混练均匀，并由抽气装置抽去挥发气体后，将树脂与无机粉未的组合物挤入下型模头的中间流道内；另外，纸面层或树脂层是以具抽气装置的二台单螺杆副挤压机，对含有聚丙烯100-40重量％、聚乙烯0-20重量％、碳酸钙复合粒0-35重量％、二氧化钛复合粒0-20重量％、抗静电剂0-5重量％、抗粘剂0-5重量％、紫外线吸收剂0-5重量％合并于副机前端的入料口均匀搅拌后进入副挤压机，并经副挤压机单螺杆混练均匀后，并由抽气装置抽走挥发气体后，将树脂与无机粉未的组合物挤入下型模头的外侧流道中；上述三台挤压机挤压物汇流经一下型模头以三层共挤压方式挤压出，形成树脂层或纸面层/发泡中间层/树脂层或纸面层的板片，并经双向延伸、电晕处理、卷取而25-250μ双、单面纸面或双面超亮面的珠光合成纸；如图1所示。

本发明方法所制得的珠光合成纸不仅适用于文化用纸，更能广泛推广于工业用纸用途、其制程所使用的原料种类及特性，说明如下：

本发明所使用的聚丙烯树脂为选用熔融指数(以下简称MFI)0.5-12(230℃/2.16Kg ASTMD1238)的大多为顺式(ISOTACTIC)的均一聚合物，可由选用不同MFI值及分子量分布原料，配合延伸倍率来控制珠光合成纸的机械强度及厚度均匀性；另为使用纸面层能达不同光泽度的仿纸化效果，聚乙烯可选用MFI0.1-14的等级。

本发明方法所用的无机粉未，其主要作用是要降低产品密度，提高遮蔽性、耐热性、总厚度，更可使纸面层，产生优良有别于一般塑胶纸的书写流畅性及印刷适性；无机粉未可选用自碳酸钙、硅酸钙、滑石粉、硫酸钡、硅薄土、二氧化钛等而成的群体的一种或掺合多种使用；其粒径范围在0.1-10μ者，粒径及用量视产品的用途及品质需求而定；但必需先预制成无机粉未复合粒，其使用分散剂种类及浓度，亦需视无机粉未的种类及产品用途而决定；另可使用二氧化钛复合粒，进一步进行不透明度、白度、抗紫外线的品质调整，这亦视产品用途而定。

本发明方法所使用的抗静剂可采现行一般双轴延伸聚丙烯(BOPP)所用的抗静剂均可，其主要者为三级胺类，藉由三级胺类的电荷移行性以消除因加工磨擦生成的静电效应。

本发明方法在生产中，为防止卷取珠光合成纸时在纸面间产生相互粘结，另需加入抗粘剂；此可选取现行一般双轴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(CLASSBEAD)等的任一种。

本发明方法制得的聚丙烯珠光合成纸制品的比重范围在0.5-0.89间，此可依产品用途，成本需以组成物配方改变而予调整，用意是使消费者可在相同单位重量下，有较多的使用面积，于使用上更加经济。

本发明方法制得的双向延伸聚丙烯珠光合成纸是采纸面层或树脂层/发泡中间层/纸面层或树脂层的三层结构，其产品物性、产能与使用配方、备、操件条件有密不可分的关系；本发明的特点在于能使无机粉未可大量添加的制程能力，这是在于双向延伸制程上，为此间业者所面临最大的考验，并为习知技术所无法达成者。

以下就本发明方法制得的聚丙烯珠光合成纸25-250μ单、双面雪面纸面制品及双面超亮面纸面制品所采的制程配合附图的装置、步骤，予以说明如下，其中：

图1为以单螺杆挤压机的改良制程一生产25-250μ双轴延伸聚丙烯珠光合成纸的三种三层结构图；

图2为本发明的制造装置图。

(一)挤压机装置图2中的(1)：

包括一台具抽气装置的单螺杆主挤压机及二台具抽气装置的单螺杆副挤压机，其温度设定条件及抽气装置的真空度受树脂组合物的原料组合、MFI、结晶度、粘度及生产线速、产品厚度的不同而异，惟通常温度设定在于180℃-280℃范围内，真空度通常设定在0--760mm-Hg范围内。

(二)冷却成型轮装置图2中的(2)：

可采用水冷式或气冷式冷却装置，是对经高温180-280℃三层共挤压出的熔融挤压物予冷却型；此制程的冷却温度控制是否得宜，与其后制程步骤的顺利与否，有甚大关连性；其冷却温度通常设定在15-65℃间，视合成纸板片的厚度及生产线速而定，可在此范围内适度调整。

(三)纵向延伸装置图2中的(3)：

经冷却成型的纸板送入本装置，先在115-150℃(视所需制得的纸板厚度及生产线速而定)予以预热，使纸板软化，再以二段作低速及高速延伸，赋予合成纸在纵向的机械强度，再予以回火定形，通常纵向延伸倍率是设定在3-6倍。

(四)横向延伸装置图2中的(4)：

对经上述纵向延伸后的较薄纸板先在140-195℃间(视纸板厚度及生产线速而定)予以预热软化，再作此一横向延伸，最后再予回火定形，使珠光合成纸作部份回缩增加尺寸安定性。通常横向延伸倍率设定在5-12倍，此可依制品的特性要求而定。

(五)电晕处理装置图2中的(5)：

此处理是为使珠光合成纸能改善纸面的物理特性，使能适于印刷、涂布、上胶、贴合等不同的加工用途；处理功率为20-120kw高周波放电装置(视生产线速予调整)进行单面或双面电晕处理，使表面的润湿张力达到36-48dvne/cm。

(六)卷取装置图2中的(6)：

是利用一金属管将上述所生产完成的珠光合成纸卷取成8M宽的成品，其后并可依视需要予以分条、切片、包成25-250μ卷装或片装产品。

依本发明方法所制得的厚度25-250μ的双向延伸聚丙烯珠光合成纸，其三层厚度比例如下说明：

纸面层及树脂层厚度可在1-30μ间，视产品需求而作调整。现为使明了本发明的技术内容，以聚丙烯原料系统经此双向延伸制程生产25-250μ各种特性及用途的珠光合成纸；兹以下列实施例说明本发明方法所生产书写、印刷等文化用纸及包装材用途的工业用纸类珠光合成纸；唯此并非以此为限定本发明专利的范畴。

实施例1：(厚度250μ以下单面纸面珠光合成纸如附样一、二、三)将聚丙烯(MFI：2.0)69重量％、抗静电剂3重量％、碳酸钙复合粒20重量％、二氧化钛复合粒8重量％，混合后由入料口进入其抽气装置的单螺杆主挤压机内进行混练及抽气，另将聚丙烯(MFI：2.4)60重量％、聚乙烯(MDI：1)11重量％、抗静电剂2重量％、抗粘剂1重量％、二氧化钛复合粒5重量％、碳酸钙复合粒20重量％、紫外线吸收剂1重量％以混合后，由入料口进入具抽气装置的#1单螺杆副挤压机中进行混练及抽气，另将聚丙烯(MFI：2.4)97重量％、抗粘剂3重量％由混合后进入其抽气装置的#2单螺杆副挤压机中；并在挤压机温度200-280℃下，以三层共押出方式经下型模头押出，经冷却轮在15-60℃温度范围下，将聚丙烯珠光合成纸板冷合成型，成型的纸板进入纵延伸装置，在温度设定在120-150℃下，先予以预热，再作5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装置，在温度设定150-185℃下，先予以预热，再作9倍延伸，延伸后再予以回火冷却，以控制合成纸有良好的印刷、涂布、贴合等加工性，最后再以卷取机卷取。以上述方式制得250μ以下的单面纸面珠光合成纸，除可取代牛皮纸、铜版纸或再淋膜PE的离型纸涂布底纸用途外，更可广泛用于印刷、书写、包装用途。

以本实施例制得的厚度80μ、100μ、150μ(如附样一、附样二、附样三)的单面纸面珠光合成纸物性如下表所示。

实施例2：(厚度70μ双面超亮面纸面珠光合成纸的高无机粉末添加的制造实例，如附样四)

将聚丙烯(MFI：1.6)52重量％、抗静电剂3重量％、碳酸钙复合粒45重量％混合后由入口进入具抽气装置的单螺杆主挤压机内进行混练及抽气，另将聚丙烯(MFI：2.4)94重量％、抗静电剂2重量％、抗粘剂2重量％、紫外线吸收剂2重量％混合后，分别进入具抽气装置#1、#2单螺杆副挤压机中进行混练及抽气；并在挤压机温度200-280℃下，抽气真空度至-700mmHg下，以三层共押出方式经T型模头押出，经冷却轮在15-60℃温度范围下，将聚丙烯珠光合成纸板冷却成型，成型的纸板进入纵延伸装置，在温度设定在120-150℃下，先予以预热，再作5.5倍纵向延伸后再予以回火冷却；冷却后再进入横向延伸装置，在温度设定150-185℃下，先予以预热，再作9倍延伸，延伸后再予以回火冷却，以控制合成纸的回缩率；出横向延伸装置后，再经电晕处埋，使合成纸有良好的印刷、涂布、贴合等加工佳，最后再以卷取机卷取；以上述方式制得70μ双面超亮面的珠光合成纸比重极低，可取代牛皮纸材质用于与PP、PE编织带淋膜贴合PE层的牛皮纸原料袋、肥料袋、水泥袋的包装用途；以本实施例制得厚度70μ(如附样四)的双面超亮面珠光合成纸物性如下表示：

实施例3：(厚度120μ双面纸面珠光合成纸的高无机粉末添加的制造实例，如附样四)

将聚丙烯(MFI：1.6)52重量％、抗静电剂3重量％、碳酸钙复合粒45重量％混合后入料口进入具抽气装置的单螺杆主挤压机内进行混练及抽气，另将聚丙烯(MFI：2.4)60重量％、二氧化钛复合粒7重量％混合后分别进入具抽气装置#1、2#单螺杆副挤压机中进行混练及抽气；并在挤压机温度200-280℃下，抽气真空度至-750mmHg下，以三层共押出方式经T型模头押出，经冷却轮在15-60℃温度范围下，将聚丙烯珠光合成纸板冷却成型，成型的纸板进入纵延伸装置，在温度设置定在120-150℃下，先予以预热，再作4.5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装置，在温度设定在150-190℃下，先予以预热，再作9倍延伸，延伸后再予以回火冷却，以控制合成纸的回缩率；出横向延伸装置后，再经电晕处埋，使合成纸有良好的印刷、涂布、贴合等加工性，最后再以卷取机卷取；以上述方式制得120μ双面雾面纸面珠光合成纸，比重极低，可用于名片纸及书本封面的印刷用途；依本实施例制得厚度120μ(如附样五)的双面超亮面珠光合成纸物性如下表示所示：

Claims (1)

1、一种聚丙烯珠光合成纸的改良制法，其特征在于，是由顺式度97％以上的熔融指数MFI0.5-12高结晶性聚丙烯树脂96-30重量％与碳酸钙复合粒3-50重量％，二氧化钛复合粒0-15重量％、抗静剂1-5重量％而成的聚丙烯树脂组合物及由聚丙烯100-40重量％、聚乙烯0-20重量％、碳酸钙复合粒0-35重量％、二氧化钛复合粒0-20重量％、抗粘剂0-5重量％、紫外线吸收剂0-5重量％、而成的聚丙烯树脂组合物，分别由一台具抽气装置的单螺杆主挤压机及二台具抽气装置的单螺杆副挤压机，采入料口入料方式在挤压机温度180-280℃及真空度0-750mmHg下经予混练抽气及挤压，并予汇流经同一下模头挤压出，使成珠光合成纸板片，经15-65℃却成型，其后对此板片予以双向延伸，先于115-150℃下作预热、延伸、回火处埋的3-6延伸倍率的纵向延伸，再送入设定温度在140-195℃下作预热、延伸、回火处埋的5-12倍延伸倍率的横向延伸，再经20-120kw功率下的高周波电晕处理，再以卷取机卷取成厚度25-250i的纸面层/发泡中间层/纸面层，纸面层/发泡中间层/树脂层，树脂层/发泡中间层/树脂层等三种三层共挤压聚丙烯珠光合成纸者及作为涂布级合成纸的涂布底纸。