聚烯烴合成紙的製造方法
2023-07-06 21:59:56
專利名稱：聚烯烴合成紙的製造方法
技術領域：
本發明為聚烯烴合成紙的製造方法，屬於合成紙製造技術。
傳統的造紙工藝所用的原料主要為木材，我國又是一個森林資源嚴重匱乏的國家，採用植物草纖維造紙，會造成水資源浪費和環境嚴重汙染，特別是因濫砍濫伐又是造成我國連續多年洪澇災害、水土流失的主要原因，現今，國家正大力推行退耕還林還草、保護生態環境的政策，作為造紙主要原料的木材不但價格節節上漲，而且數量會越來越少，近年來，隨著科學技術的進步和迅猛發展，各種高性能的合成紙被少數國家和地區所壟斷，目前世界上純粹以紙張應用並在許多性能上超越木漿紙的合成紙生產公司，大都採用熱熔噴絲纖維交疊粘接壓光工藝、T型模三層共擠拉伸工藝、T型模擠出拉伸三層複合工藝、擠出流延熱塗布壓光工藝或採用L型五輥筒特殊壓延機和混煉用相配應的行星式螺杆擠出機(也有採用多段混煉擠出機)、熱軋煉機等，經壓延引離由引取輪縱向單向拉伸法等，綜上加工生產工藝及其附屬設備，精、大；投資大都需數億元以上，有則對技術嚴格保密；要麼只售產品、不售設備和軟體，要麼軟體技術轉讓索價高昂，國內批量市售之合成紙至目前全部以外匯進口，而採用上述工藝不但設備十分昂貴，而且工藝也比較複雜，效率低，產品成本均高於普通紙張3-10倍，而採用壓延法單向拉伸工藝所製成的合成紙縱橫向撕裂強度差異顯著，使用和二次加工應用均受到限制。
本發明的目的是提供一種利用聚烯烴樹脂生產出耐水、耐油，防黴、防水、防黴、防蛀、高雙向伸長率、易書寫印刷的合成紙的方法，特別是可利用現有的國內產品已供大於求的聚氯乙烯(PVC)薄膜壓延生產線略加改進即可投入生產。
本發明聚烯烴合成紙的製造方法，其特徵在於首先將聚烯烴樹脂、填加劑、抗靜電劑、偶聯劑、潤滑劑、著色劑經計量後投入高速捏合機中捏合，然後經密煉、開放粗、精煉成擠出混煉，過濾後送至壓延機壓延成型再由引離輥縱向引離至擴幅機進行橫向擴幅，再經軋紋後送入冷卻機組，使膜片冷卻成型。成型後可直接進行電暈、塗布、檢測、縱橫向分切或卷取，也可先進行中心卷取，再進行離線熱矯平、電暈、塗布、檢測、縱橫向分切或卷取。
本發明可採用傳統的逆「L」型四輥或「Z」型、下餵料式五、六輥聚氯乙烯薄膜生產線，其中的密煉、粗煉、精煉過程也可用衛星式螺杆擠出機或多段混煉機完成，並且在壓延前用60目和80目兩層過濾網過濾，這樣對保護精密壓延輥筒表面有利，其它如粗調輥間距、穿引帶法引膜、冷卻回火機組啟動、收卷、切耳料等與傳統操作無異。待視II、III輥和III、IV輥間餘料調整適合後，從IV號輥經由異徑熱引離裝置，其溫度控制與IV輥相同或低5℃；線速比為1∶1.5-1∶2.5，引離後縱向拉伸的熱膜在粘流熱狀態下立即以皮帶夾持式擴幅機按1∶1.5-1∶2.5橫向拉伸後隨即進入軋紋輥組，該皮帶夾持式擴幅機為「八」字型，其入、出角度及寬窄可調。
本發明採用烯烴類聚合物，包括聚乙烯、乙烯與α-烯烴(丙烯、丁烯或辛烯)共聚物、聚丙烯，按產品用途要求選擇混合比份(如視產品要求耐高溫、耐低溫衝強、伸長率、抗撕裂性、耐折性等……)選取2-3種以100PHR計算，各種樹脂熔體流動速率MI以0.3-8.0為宜，為提高熔體粘度、屈服強度、剛度、抗撕裂性、延伸及韌性，加入10-50PHR的乙烯與α-烯烴(丙烯、丁烯或辛烯)共聚物，MI選用0.25-5.0之間。
填充劑的加入可改善熔體粘度、紙化性、印刷書寫性、尺寸穩定性和降低產品成本。可加入的填充劑種類較多，本發明採用粉碎法或沉澱法超細碳酸鈣，平均粒徑0.05微米。為增加其活性基團，提高與樹脂的親合作用，採用表面處理的活化碳酸鈣可減少本發明偶聯劑的配合比例。填充劑根據其產品性能、用途要求，添加量可從0-300PHR，這也是本專利採用壓延雙向拉伸工藝優於T型模擠出工藝的突出特點，不使用木粉、紙粉等填加劑以確保環保意義。
在採用超細粒徑、非表面活性處理的填充劑時，本發明應用鈦酸酯類偶聯劑，如三異硬脂醯基鈦酸異丙酯(TTS)、三油醯基鈦酸異丙酯(OL-T951)或三(二辛基焦磷醯氧基)鈦酸異丙酯(NDZ-201)等，為達到與聚合物分子鏈間產生纏繞，多為長鏈烯烴基(C12-C18)，可改變無機物接口處的表面能，改善熔融物料粘度，用量為1.0-4.0PHR。
為降低加工熔融物料分子之間的內摩擦和熔體與加工機械錶面的外摩擦、氧化粘連作用，加入適量的潤滑助劑，按通常使用的脂肪酸及其酯類、金屬皂類、烴類等潤滑劑。在選擇潤滑劑時，除考慮內、外減擦作用適當外，尚應擇其與物料的相容性，不易造成滲出移位、結垢或影響熱封性及表面光澤度；硬脂酸鈣在含有二氧化鈦(TiO2)作為著色、遮蓋、屏蔽劑並用時，易產生產品變色，應避免使用。本發明潤滑劑一般用量取0.2-10PHR。
本發明對著色劑無苛刻要求，只要其性能(不論是顏料和染料)，在產品加工或使用過程中其分散性、相容性、耐熱和光穩定性、鮮豔性、遮蓋屏蔽性、接觸遷移性、與食品接觸無毒、無味、無嗅等綜合性能優良，且價格低廉即可。因本發明在研製、開發、銷售過程中，用戶盡要求白色，故多採用平均粒徑0.3-0.5微米，相對密度4.25、折光率2.7金紅石型二氧化鈦為主，其它如鋅鋇白、氧化鋅等與TiO2配合使用。群青亦時有作為調色劑使用。二氧化鈦對精密輥筒表面具有磨損性，特別對超薄或設定主機工藝輥速比差較大的情況，切應注意，配料不應超過0-15PHR。
以下就本發明所採用的壓延機及其輔機設備工藝流程說明如下(一)壓延機為逆L型四輥筒或Z型、下餵料式右反L型五、六輥可控矽直流單驅動，輥筒結構為鑽孔式(D式)鍛造合金熱磨加工，為保證合成紙產品厚度精度(±0.005mm)，輥筒彈性模量應大於2.0×106kg/cm2的較佳剛性。那種空腔(B式)傳統陳舊的鑄鐵、銅瓦軸襯、蒸汽加熱的橡膠壓延輥筒，不宜使用。輥筒加熱載體過熱水、循環熱油均可。臨界轉速生產合成紙為65-75m/min自動控制。輥筒工作表面溫差為1℃；工作溫度視配方設計如以聚乙稀、乙烯與α-烯烴(丙烯、丁烯或辛烯)共聚物為主加工耐低溫抗衝、高伸長率的合成紙，開始輥溫設定160--165℃；而以PP、PE原料為主的配方設計相應增加25--30℃為宜(應根據不同設備結構，供參考)。
(二)引離輥(TAKE-OFF ROLL)為四支異徑Φ230mm和Φ150mm組成，熱油加熱，與IV號輥拉伸比約為1∶1.5-1∶2.5(按擴幅橫向拉伸比設定)。
(三)軋紋輥(EMBOSSING)本發明使用的設備設有兩組軋紋裝置，即Φ300×2500mm用於橫拉伸前縱拉伸軋紋；Φ450×4600mm用於橫拉伸後軋紋，均為磨砂鋼輥和矽橡膠輥組成(如兩隻摻金剛砂矽橡膠輥亦宜)。
(四)冷卻機組(COOLING TRAIN)由八支Φ560×4600mm輥輪組成，表面鍍硬鉻，夾層通冷卻水，唯第VII、VIII號輥的夾層可通冷卻水、蒸汽兩用，回火消除內應力及其它目的的應用。
綜上壓延機組(包括射線測厚儀)純屬傳統的聚氯乙烯軟膜壓延機組設備，可完全實現厚度0.05-0.12mm以下的壓延雙向拉伸法聚烯烴環保合成紙生產加工需要。如若加工較厚的製品，應配備一臺二、三工位中心卷取機，拉伸後按規格要求一剖二、三下卷，如原系硬PVC膜片生產線，可利用原有設備。兩側耳邊採用張力控制氣動卷取收邊裝置。故本發明可一機多用加工多種材質的雙向或單向拉伸膜片。
由於聚烯烴材料的高絕緣性能以及在成型操作中的摩擦、剪切工藝條件，不可避免地產生電阻很高的靜電荷，造成膜片帶電吸塵，影響產品質量。本發明在壓延生產線收卷前採用全表面低電阻材料接地導出裝置和專設在裁斷線上安裝13-20KVA功率的除靜電裝置，基本可將製品的體積電阻降至109-10歐姆/釐米，如需要，可在原料配合中加入0-6PHR的羥乙基烷基胺、高脂肪醇及其配合物，如HZ-1抗靜電劑。
本發明採用烯烴類聚合物，按產品用途，選擇一定份數的無機鹽、氧化物、填充劑，佐以助劑混制加工而成，產品中不使用木材、植物纖維原料，以利於環保，生產中不排放汙染廢水，故誠視為對人類環保事業、造紙業的新材料應用的革命性產品。
本發明聚烯烴合成紙的製造方法，不需採用特殊壓延機組，壓延後經引離輥、擴幅機進行縱向、橫向雙向拉伸或熱引離後縱向拉伸；壓延前混煉過程也可採用傳統的聚氯乙烯壓延生產線完成，經計量、高速捏合、密煉、開放粗、精煉、過濾、壓延、引離擴幅雙向拉伸或熱引離軋紋前縱向拉伸、軋紋(或免軋紋)、回火冷卻、耳料收卷，表面或中心卷取機卷取。故其產品分子取向均勻、多向，產品不需刻意標註「絲向」(縱向)標記，大大方便印刷行業使用。另，本發明另其特點為電暈表面處理為非在線(OFF-LINE)表面處理，其目的為(一)如用戶不需要印刷、加工一次性餐飲具等產品，採用連續真空成型吸塑成型機使用整捆卷材時，當即可供為成品；(二)如用戶需用片材，離線後通過本發明設計的另一條「自動裁片機線」，經熱矯平後按用戶要求規格，縱、橫裁斷成片材，這樣可降低加工成本。
(三)在壓延生產線卷取的捆產品，如需供用戶作為合成紙使用目的，可於接定單出廠前送入「自動裁片機線」，經熱矯平後表面電暈處理，可按用戶要求復捲成整捆卷材；也可按要求規格裁邊、縱向分切、橫向自動整齊地裁成片材，這樣大大縮短表面電暈處理後至使用印刷前的倉儲時間，減少表面潤溼張力隨存儲時間延長而降低之弊，提高印刷效果(表面張力可達50dnye/cm)本發明生產的合成紙，根據用戶對厚度、寬度及物性用途要求，可製成書刊、雜誌封面、卷宗、印製地理圖、交通旅遊圖、軍事海事圖、廣告、標籤、卡片、名片，耐油、水食品包裝；煙、酒、茶、藥等類包裝，多次使用的方便手提袋、資料袋、快郵袋，並可供複合長絲無紡布或編織布用於農藥、化肥、水泥等重包裝用。該合成紙特別適用於戶外用廣告、商品標籤、宣傳印刷等製品，耐雨水衝刷、日曬老化。
本發明具有附圖圖1本發明工藝流程圖。
茲舉實施例並配合
如下為了明了本發明的內容，現以下述實例說明本發明方法可制出印刷用聚烯烴合成紙的實例，但並非以此限定本發明的範圍。
實例一、原料名稱配比(PHR)聚乙烯 30線性低密度聚乙烯20聚丙烯 50碳酸鈣 100偶聯劑 1.5抗靜電劑1.0脂肪酸酯潤滑劑 0.8
二氧化鈦 5用高速捏合機捏合送入密煉機密煉，然後送至開放式粗、精煉機(溫度設定130℃)，混煉後，經開煉機前置的割刀切割配合料，成為板帶狀，送至過濾機過濾，其後送至壓延機成型，壓延機溫度設定於185℃，各輥之間的速差調成1.5-2.5m/min，引離輥與成型輥的速比為1∶1.5-1∶2.5，引離輥溫度設定於150℃，各輥速度保持一致。擴幅機與引離輥速比為1∶1.5-1∶2.5，經軋紋後送入冷卻機組，冷卻輥溫度50℃，各輥速度保持一致，使膜片冷卻定型，經表面卷取機或中心卷取機卷取。卷取後的產品送入自動裁片機線，經熱矯平處理、電暈、塗布、縱向分切、橫向裁斷後，計數振蕩、歸整，進行包裝而成為成品。
由以上方式製成的聚烯烴合成紙，可製成工程繪圖紙、地圖紙。
實例二、原料名稱 配比(PHR)聚乙烯 20線性低密度聚乙烯 10聚丙烯 70碳酸鈣 150偶聯劑 2.0抗靜電劑 0.5脂肪酸酯潤滑劑 0.8二氧化鈦 3用高速捏合機捏合送入密煉機密煉，然後送至開放式粗、精煉機(溫度設定140℃)，混煉後，經開煉機前置的割刀切割配合料，成為板帶狀，送至過濾機過濾，其後送至壓延機成型，壓延機溫度設定於190℃，各輥之間的速差調成1.5-2.5m/min，引離輥與成型輥的速比為1∶1.5-1∶2.5，引離輥溫度設定於150℃，各輥速度保持一致。擴幅機與引離輥速比為1∶1.5-1∶2.5，經軋紋後送入冷卻機組，冷卻輥溫度50℃，各輥速度保持一致，使膜片冷卻定型，經表面卷取機或中心卷取機卷取。卷取後的產品送入自動裁片機線，經熱矯平處理、電暈、塗布、縱向分切、橫向裁斷後，計數振蕩、歸整，進行包裝而成為成品。
由以上方式製成的聚烯烴合成紙，可用於卡片、宣傳廣告、購物袋及一般書寫印刷用紙。
實例三、原料名稱 配比(PHR)聚丙烯 80聚乙烯 20碳酸鈣 200偶聯劑 1.5抗靜電劑 1.0脂肪酸酯潤滑劑 0.8二氧化鈦 5用高速捏合機捏合送入密煉機密煉，然後送至開放式粗、精煉機(溫度設定140℃)，混煉後，經開煉機前置的割刀切割配合料，成為板帶狀，送至過濾機過濾，其後送至壓延機成型，壓延機溫度設定於195℃，各輥之間的速差調成1.5-2.5m/min，引離輥與成型輥的速比為1∶1.5-1∶2.5，引離輥溫度設定於150℃，各輥速度保持一致。擴幅機與引離輥速比為1∶1.5-1∶2.5，經軋紋後送入冷卻機組，冷卻輥溫度60℃，各輥速度保持一致，使膜片冷卻定型，經表面卷取機或中心卷取機卷取。卷取後的產品送入自動裁片機線，經熱矯平處理、電暈、塗布、縱向分切、橫向裁斷後，計數振蕩、歸整，進行包裝而成為成品。
由以上方式製成的聚烯烴環保合成紙，可製成印刷、卡片、墊板、撲克牌、商品標籤等。
實例四、原料名稱 配比(PHR)線性低密度聚乙烯 30聚丙烯70碳酸鈣300偶聯劑2.0抗靜電劑 0.5脂肪酸酯潤滑劑0.8二氧化鈦 8用高速捏合機捏合送入密煉機密煉，然後送至開放式粗、精煉機(溫度設定140℃)，混煉後，經開煉機前置的割刀切割配合料，成為板帶狀，送至過濾機過濾，其後送至壓延機成型，壓延機溫度設定於175℃，各輥之間的速差調成1.5-2.5m/min，引離輥與成型輥的速比為1∶1.5-1∶2.5，引離輥溫度設定於160℃，各輥速度保持一致。擴幅機與引離輥速比為1∶1.5-1∶2.5，經軋紋後送入冷卻機組，冷卻輥溫度50℃，各輥速度保持一致，使膜片冷卻定型，經表面卷取機或中心卷取機卷取。卷取後的產品送入自動裁片機線，經熱矯平處理、電暈、塗布、縱向分切、橫向裁斷後，計數振蕩、歸整，進行包裝而成為成品。
由以上方式製成的聚烯烴合成紙，可用於卡片、宣傳廣告、食品包裝及煙、酒、茶、藥等類物品的包裝。
權利要求
1.一種聚烯烴合成紙的製造方法，其特徵在於首先將聚烯烴樹脂、填加劑、偶聯劑、抗靜電劑、潤滑劑、著色劑經計量後投入高速捏合機中捏合，然後經密煉或擠出混煉、過濾後送至壓延機壓延成型，再由引離輥縱向引離至擴幅機進行橫向擴幅，再經軋紋後送入冷卻機組，成型後可直接進行電暈處理、靜電消除、塗布、檢測、縱橫分切或卷取為成品；也可先進行中心卷取再經離線熱矯平、電暈處理、靜電消除、塗布、檢測、縱橫分切或卷取為成品。
2.按權利要求1所述的聚烯烴合成紙的製造方法，其特徵在於聚烯烴樹脂為100PHR，填加劑為0-300PHR，偶聯劑為0-4PHR，抗靜電劑為0-6PHR，潤滑劑為0.2-10PHR，著色劑為0-15PHR。
3.按權利要求2所述的聚烯烴合成紙的製造方法，其特徵在於聚烯烴樹脂的熔體流動速率為0.3-8，乙烯及乙烯與α-烯烴(丙烯、丁烯或辛烯)共聚物的熔體流動速率為0.25-5，聚丙烯樹脂的熔體流動速率為0.3-8。
全文摘要
本發明一種聚烯烴合成紙的製造方法,其首先將聚烯烴樹脂、填加劑、偶聯劑、抗靜電劑、潤滑劑、著色劑經計量後投入高速捏合機中捏合,然後經密煉或擠出混煉、過濾後送至壓延機壓延成型,再由引離輥縱向引離至擴幅機進行橫向擴幅,再經軋紋後送入冷卻機組,成型後可直接進行電暈處理、靜電消除、塗布、檢測、縱橫分切或卷取為成品;也可先進行中心卷取再經離線熱矯平、電暈處理、靜電消除、塗布、檢測、縱橫分切或卷取為成品。
文檔編號C08J5/00GK1381521SQ01110789
公開日2002年11月27日 申請日期2001年4月23日 優先權日2001年4月23日
發明者徐敬文 申請人:黑龍江齊塑塑料製品有限責任公司