CN101015974A - 双向拉伸聚丙烯合成纸及其制备方法 - Google Patents

双向拉伸聚丙烯合成纸及其制备方法 Download PDF

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Abstract

双向拉伸聚丙烯合成纸及其制备方法，涉及一种以含有泡沫或特殊多孔材料薄层的特征为特点的层状产品。提供一种采用三层共挤的双向拉伸聚丙烯合成纸和制备方法。为三层共挤，2个表层为珠光层或消光层，珠光层组成为PP和抗粘连剂；消光层组成为消光母料；芯层为无机发泡层，组成为聚丙烯树脂、珠光母料和抗静电剂。配料后熔融挤出芯层原料和表层原料，挤出的芯层原料熔体经计量泵挤出，通过过滤网进行过滤，再进入模头；挤出的表层原料熔体直接进入模头；通过激冷辊冷却成型制片材；片材送入纵向拉伸装置和横向拉伸装置，薄膜进入牵引装置，展平后在线测厚，调整厚度，再切边、电晕处理得合成纸，收卷；最后时效处理后进行分切、检验、包装。

Description

双向拉伸聚丙烯合成纸及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种以含有泡沫或特殊多孔材料薄层的特征为特点的层状产品，尤其是涉及一种采用三层共挤的双向拉伸聚丙烯(PP)合成纸。
背景技术
白色不透明的PP合成纸具有较低的密度，优良的平整性、遮光性和防水性，较高的挺度和白度以及表面张力保持高等特点，可广泛应用于包装和印刷行业。现有的三层共挤PP合成纸的主要缺点在于层间强度较差，容易剥离。为了克服现有的三层共挤PP合成纸所存在的缺点，已有一些有关五层共挤PP合成纸的报道和专利申请。
申达集团有限公司和江阴亚包新材料有限公司在公开号为CN1846984的发明专利申请中提供一种五层共挤双向拉伸PP合成纸，为五层共挤出叠加复合膜结构物，其中，最上层(A层)为高光亮树脂层或白色消光层，第二层(B层)为有机次发泡层，第三层(C层)为无机发泡层，第四层(D层)为有机次发泡层，最下层(E层)为高光亮树脂层，1.1、所述的最上层(A层)为高光亮树脂层，是由以下重量份的原料组成：聚丙烯树脂60-99、聚乙烯20-40和抗粘连剂母料1-3、爽滑剂母料0-10、EMMA母料0-5、碳酸钙母料0-10、二氧化钛母料0-5、抗氧化剂母料0-2，或所述的最上层(A层)为白色消光层，是由以下重量份的原料组成：聚丙烯树脂60-99、聚乙烯20-40、抗粘连剂母料1-3、爽滑剂母料0-10、EMMA母料0-5、碳酸钙母料0-10、二氧化钛母料0-5和抗氧化剂母料0-2；1.2、第二层(B层)和第四层(D层)为有机次发泡层，是由以下重量份的原料组成：聚丙烯树脂60-99、PBT母料5-40、爽滑剂母料0-10、碳酸钙母料0-10、二氧化钛母料0-5、抗氧化剂母料0-2、荧光增白剂母料2-10；1.3、第三层(C层)为无机发泡层，是由以下重量份的原料组成：等规度95％以上聚丙烯树脂60-90、碳酸钙母料5-30、白色母料5-20、抗氧化剂母料0-2、荧光增白剂母料0-10；1.4、所述的最下层(E层)为高光亮树脂层，是由以下重量份的原料组成：聚丙烯树脂60-99、聚乙烯20-40和抗粘连剂母料1-3、爽滑剂母料0-10、EMMA母料0-5、碳酸钙母料0-10、二氧化钛母料0-5、抗氧化剂母料0-2。
发明内容
本发明的目的在于针对现有的三层共挤PP合成纸存在层间强度较差，容易剥离等问题，提供一种采用三层共挤的双向拉伸聚丙烯合成纸及其制备方法。
本发明所述的双向拉伸聚丙烯合成纸采用三层共挤，2个表层为珠光层或消光层，珠光层的原料组成是PP和抗粘连剂，按质量比PP∶抗粘连剂＝100∶(1～1.5)，厚度为1.5～3.5μm；消光层的原料组成是消光母料，厚度为1.5～4.0μm；芯层为无机发泡层，其原料组成及其按质量比的含量为：聚丙烯树脂70～90、珠光母料5～25、抗静电剂2，厚度为35～245μm；双向拉伸聚丙烯合成纸的总厚度为38～252μm。
珠光层的抗粘连剂可采用ABPP05抗粘连剂。消光层的消光母料可采用M973-2/M973-6消光母料。芯层的珠光母料可采用ZG905/ZG905A/ZG905D/ZG905F/PF97-CN珠光母料。芯层的抗静电剂可采用AY088N/AS1231PP抗静电剂。双向拉伸聚丙烯合成纸的密度最好为0.55～0.95g/cm3。
本发明所述的双向拉伸聚丙烯合成纸的制备方法包括以下步骤：
1)配料：按工艺配方进行芯层配料和2个表层配料；
2)熔融挤出：
(1)芯层原料挤出：将配好的原材料通过中压输送到主挤出机，经过熔融、塑化、排气、均化后从主挤出机内挤出熔体，主挤出机的温度为230～240℃；
(2)表层原料挤出：将配好的原材料通过中压输送到辅挤出机，经过熔融、塑化、均化后从辅挤出机内挤出熔体，对于珠光表层，辅挤出机的温度为240～255℃，对于消光表层，辅挤出机的温度为230～235℃；
3)计量过滤：从主挤出机内挤出的芯层原料熔体经计量泵挤出，通过过滤网进行过滤，再进入模头；从辅挤出机内挤出的表层原料熔体直接进入模头；
4)铸片：芯层主料由双螺杆挤出机挤出，2个表层辅料分别由2个单螺杆挤出机挤出，芯层主料和2个表层辅料经同一模头共挤出成型的3层叠加熔融状挤出物，通过20～40℃激冷辊冷却成型，制成片材；
5)纵向拉伸：将片材送入纵向拉伸装置进行预热，对采用珠光表层的片材，预热温度为135～155℃，再以4.5～5.5倍的拉伸倍数进行两步纵向拉伸发泡，后热定型片材，进入横向拉伸装置拉伸段的温度为130～138℃，定型段的温度为132～140℃；对采用消光表层的片材，靠消光表层的那面的辊筒温度，预热段在130～140℃2，拉伸段在130～135℃，定性段在132～137℃；
6)横向拉伸：片材进入横拉装置进行预热，横拉，热定型，再冷却，制成薄膜，对采用珠光表层的片材，预热段温度为178～185℃，拉伸段温度为164～172℃，定型段温度为170～174℃，冷却段温度为25～40℃，拉伸倍数为8.5～9.5；对采用消光表层的片材，预热段温度为178～185℃，拉伸段温度为164～172℃，定型段温度为170～174℃，冷却段温度为25～40℃，拉伸倍数为8.5～9.5；
7)牵引、测厚：薄膜进入牵引装置，将薄膜展平后进行在线测厚，自动调整厚度；
8)电晕、收卷：厚度调整后的薄膜进行切边，再进行电晕处理得合成纸，收卷；
9)时效、分切：将合成纸放到时效架上进行时效处理后进行分切、检验、包装。
在芯层原料熔融挤出过程中，熔融、塑化、排气、均化均为原料在挤出机内发生的物理、化学变化，只需控制温度即可。在计量过滤的过程中，从主挤出机内挤出的芯层原料经计量泵15～40Kg，最好30Kg的压力挤出，过滤网要求250～350目，最好320目。在电晕处理过程中，其功率最好为20～80KW。进行时效处理的时间最好为24～48h。
与现有的PP合成纸相比，本发明的突出优点是：
1.芯层加入含有60％～70％的CaCO3粒子的珠光母料，其比例在5％～25％之间，由于珠光母料(主要成分是60％～70％CaCO3粒子和30％～40％PP)对PP的粘合力较低，经拉伸可以形成无数均匀的空穴，利用这一发泡特性制成具有密度低的合成纸；表层根据客户的需求可分成珠光和消光两大类别，消光料中含有钙，可增强其印刷性能。
2.本发明所述的双向拉伸聚丙烯合成纸的厚度范围广，可达38～250μm。
3.本发明所述的双向拉伸聚丙烯合成纸的密度低，可控制范围广，在保证优良品质的情况下，双向拉伸聚丙烯合成纸密度可控制的范围达到0.55～0.95g/cm3，而现有的pp纸最低只能做到0.65g/cm3。
4.本发明所述的双向拉伸聚丙烯合成纸的制备方法其工艺成熟，可实现大规模流水线生产。
为了满足生产双向拉伸聚丙烯合成纸的需要，设备的膜唇口开度最大可以达到4.8mm；激冷辊的冷却可采用喷嘴式，冷却效率高；横拉机的夹子可以夹住膜边的最大厚度为1.5mm，更适合生产厚的合成纸。
具体实施方式
以下实施例将对本发明作进一步的说明。
实施例1
本发明所述的双向拉伸聚丙烯合成纸采用三层共挤，2个表层为珠光层，珠光层的原料组成是PP和抗粘连剂，按质量比PP∶抗粘连剂＝100∶1，厚度为2.5μm，珠光层的抗粘连剂采用ABPP05抗粘连剂；芯层为无机发泡层，其原料组成及其按质量比的含量为：聚丙烯树脂80、珠光母料15、抗静电剂2，厚度为150μm；双向拉伸聚丙烯合成纸的总厚度为155μm，芯层的珠光母料可采用ZG905珠光母料，芯层的抗静电剂可采用AY088NPP抗静电剂，双向拉伸聚丙烯合成纸的密度为0.55g/cm3。
实施例2
本发明所述的双向拉伸聚丙烯合成纸采用三层共挤，2个表层为珠光层，珠光层的原料组成是PP和抗粘连剂，按质量比PP∶抗粘连剂＝100∶1.5，厚度为1.5μm，珠光层的抗粘连剂采用ABPP05抗粘连剂；芯层为无机发泡层，其原料组成及其按质量比的含量为：聚丙烯树脂90、珠光母料5、抗静电剂2，厚度为35μm；双向拉伸聚丙烯合成纸的总厚度为38μm，芯层的珠光母料采用ZG905A珠光母料，芯层的抗静电剂采用AS1231PP抗静电剂，双向拉伸聚丙烯合成纸的密度为0.70g/cm3。
实施例3
本发明所述的双向拉伸聚丙烯合成纸采用三层共挤，2个表层为珠光层，珠光层的原料组成是PP和抗粘连剂，按质量比PP∶抗粘连剂＝100∶1.25，厚度为3.5μm，珠光层的抗粘连剂采用ABPP05抗粘连剂；芯层为无机发泡层，其原料组成及其按质量比的含量为：聚丙烯树脂70、珠光母料25、抗静电剂2，厚度为245μm。双向拉伸聚丙烯合成纸的总厚度为252μm，芯层的珠光母料采用ZG905D珠光母料，芯层的抗静电剂采用AY088NPP抗静电剂，双向拉伸聚丙烯合成纸的密度为0.95g/cm3。
实施例4
与实施例1类似，其区别在于2个表层为消光层，消光层的原料组成是消光母料，厚度为1.5μm，消光层的消光母料采用M973-2消光母料；芯层为无机发泡层，其原料组成及其按质量比的含量为：聚丙烯树脂75、珠光母料20、抗静电剂2，厚度为100μm；双向拉伸聚丙烯合成纸的总厚度为103μm。双向拉伸聚丙烯合成纸的密度为0.80g/cm3。
实施例5
与实施例1类似，其区别在于2个表层为消光层，消光层的原料组成是消光母料，厚度为4.0μm，消光层的消光母料采用M973-6消光母料；芯层为无机发泡层，其原料组成及其按质量比的含量为：聚丙烯树脂85、珠光母料15、抗静电剂2；厚度为80μm；双向拉伸聚丙烯合成纸的总厚度为88μm。双向拉伸聚丙烯合成纸的密度为0.90g/cm3。
实施例6
与实施例1类似，其区别在于2个表层为消光层，消光层的原料组成是消光母料，厚度为3.0μm，消光层的消光母料采用M973-2消光母料；芯层为无机发泡层，其原料组成及其按质量比的含量为：聚丙烯树脂70、珠光母料10、抗静电剂2；厚度为200μm；双向拉伸聚丙烯合成纸的总厚度为206μm。双向拉伸聚丙烯合成纸的密度为0.85g/cm3。
实施例7
1)配料：按工艺配方进行芯层配料和2个表层配料。
2)熔融挤出：(1)芯层原料挤出：将配好的原材料通过中压输送到主挤出机，经过熔融、塑化、排气、均化后从主挤出机内挤出熔体，主挤出机的温度为235℃。在芯层原料熔融挤出过程中，熔融、塑化、排气、均化均为原料在挤出机内发生的物理、化学变化，只需控制温度即可。(2)表层原料挤出：将配好的原材料通过中压输送到辅挤出机，经过熔融、塑化、均化后从辅挤出机内挤出熔体，对于珠光表层，辅挤出机的温度为240℃，对于消光表层，辅挤出机的温度为235℃。
3)计量过滤：从主挤出机内挤出的芯层原料熔体经计量泵挤出，通过过滤网进行过滤，再进入模头；从辅挤出机内挤出的表层原料熔体直接进入模头；在计量过滤的过程中，从主挤出机内挤出的芯层原料经计量泵30Kg的压力挤出，过滤网要求250目。
4)铸片：芯层主料由双螺杆挤出机挤出，2个表层辅料分别由2个单螺杆挤出机挤出，芯层主料和2个表层辅料经同一模头共挤出成型的3层叠加熔融状挤出物，通过40℃激冷辊冷却成型，制成片材。
5)纵向拉伸：将片材送入纵向拉伸装置进行预热，对采用珠光表层的片材，预热温度为145℃，然后以4.5倍的拉伸倍数进行两步纵向拉伸发泡，后热定型片材，进入横向拉伸装置拉伸段的温度为135℃，定型段的温度为40℃。对采用消光表层的片材，靠消光表层的那面的辊筒温度，预热段在140℃，拉伸段在135℃，定性段在137℃。
6)横向拉伸：片材进入横拉装置进行预热，横拉，热定型，再冷却，制成薄膜，对采用珠光表层的片材，预热段温度为180℃，拉伸段温度为164℃，定型段温度为174℃，冷却段温度为25℃，拉伸倍数为9.0。对采用消光表层的片材，预热段温度为178℃，拉伸段温度为168℃，定型段温度为174℃，冷却段温度为35℃，拉伸倍数为9.5。
7)牵引、测厚：薄膜进入牵引装置，将薄膜展平后进行在线测厚，自动调整厚度。
8)电晕、收卷：厚度调整后的薄膜进行切边，再进行电晕处理得合成纸，收卷，在电晕处理过程中，其功率为80KW。
9)时效、分切：将合成纸放到时效架上进行时效处理后进行分切、检验、包装，进行时效处理的时间为35h。
实施例8
1)配料：按工艺配方进行芯层配料和2个表层配料。
2)熔融挤出：(1)芯层原料挤出：将配好的原材料通过中压输送到主挤出机，经过熔融、塑化、排气、均化后从主挤出机内挤出熔体，主挤出机的温度为240℃。在芯层原料熔融挤出过程中，熔融、塑化、排气、均化均为原料在挤出机内发生的物理、化学变化，只需控制温度即可。(2)表层原料挤出：将配好的原材料通过中压输送到辅挤出机，经过熔融、塑化、均化后从辅挤出机内挤出熔体，对于珠光表层，辅挤出机的温度为255℃，对于消光表层，辅挤出机的温度为230℃。
3)计量过滤：从主挤出机内挤出的芯层原料熔体经计量泵挤出，通过过滤网进行过滤，再进入模头；从辅挤出机内挤出的表层原料熔体直接进入模头；在计量过滤的过程中，从主挤出机内挤出的芯层原料经计量泵40Kg的压力挤出，过滤网要求320目。
4)铸片：芯层主料由双螺杆挤出机挤出，2个表层辅料分别由2个单螺杆挤出机挤出，芯层主料和2个表层辅料经同一模头共挤出成型的3层叠加熔融状挤出物，通过30℃激冷辊冷却成型，制成片材。
5)纵向拉伸：将片材送入纵向拉伸装置进行预热，对采用珠光表层的片材，预热温度为135℃，然后以5倍的拉伸倍数进行两步纵向拉伸发泡，后热定型片材，进入横向拉伸装置拉伸段的温度为138℃，定型段的温度为132℃。对采用消光表层的片材，靠消光表层的那面的辊筒温度，预热段在130℃，拉伸段在130℃，定性段在132℃。
6)横向拉伸：片材进入横拉装置进行预热，横拉，热定型，再冷却，制成薄膜，对采用珠光表层的片材，预热段温度为178℃，拉伸段温度为172℃，定型段温度为170℃，冷却段温度为30℃，拉伸倍数为8.5。对采用消光表层的片材，预热段温度为180℃，拉伸段温度为164℃，定型段温度为170℃，冷却段温度为25℃，拉伸倍数为8.5。
7)牵引、测厚：薄膜进入牵引装置，将薄膜展平后进行在线测厚，自动调整厚度。
8)电晕、收卷：厚度调整后的薄膜进行切边，再进行电晕处理得合成纸，收卷，在电晕处理过程中，其功率为20KW。
9)时效、分切：将合成纸放到时效架上进行时效处理后进行分切、检验、包装，进行时效处理的时间为24h。
实施例9
1)配料：按工艺配方进行芯层配料和2个表层配料。
2)熔融挤出：(1)芯层原料挤出：将配好的原材料通过中压输送到主挤出机，经过熔融、塑化、排气、均化后从主挤出机内挤出熔体，主挤出机的温度为230℃。在芯层原料熔融挤出过程中，熔融、塑化、排气、均化均为原料在挤出机内发生的物理、化学变化，只需控制温度即可。(2)表层原料挤出：将配好的原材料通过中压输送到辅挤出机，经过熔融、塑化、均化后从辅挤出机内挤出熔体，对于珠光表层，辅挤出机的温度为245℃，对于消光表层，辅挤出机的温度为233℃。
3)计量过滤：从主挤出机内挤出的芯层原料熔体经计量泵挤出，通过过滤网进行过滤，再进入模头；从辅挤出机内挤出的表层原料熔体直接进入模头；在计量过滤的过程中，从主挤出机内挤出的芯层原料经计量泵15Kg的压力挤出，过滤网要求350目。
4)铸片：芯层主料由双螺杆挤出机挤出，2个表层辅料分别由2个单螺杆挤出机挤出，芯层主料和2个表层辅料经同一模头共挤出成型的3层叠加熔融状挤出物，通过20℃激冷辊冷却成型，制成片材。
5)纵向拉伸：将片材送入纵向拉伸装置进行预热，对采用珠光表层的片材，预热温度为155℃，然后以5.5倍的拉伸倍数进行两步纵向拉伸发泡，后热定型片材，进入横向拉伸装置拉伸段的温度为130℃，定型段的温度为135℃。对采用消光表层的片材，靠消光表层的那面的辊筒温度，预热段在135℃，拉伸段在133℃，定性段在1135℃。
6)横向拉伸：片材进入横拉装置进行预热，横拉，热定型，再冷却，制成薄膜，对采用珠光表层的片材，预热段温度为185℃，拉伸段温度为168℃，定型段温度为172℃，冷却段温度为40℃，拉伸倍数为9.5。对采用消光表层的片材，预热段温度为185℃，拉伸段温度为172℃，定型段温度为172℃，冷却段温度为40℃，拉伸倍数为9。
7)牵引、测厚：薄膜进入牵引装置，将薄膜展平后进行在线测厚，自动调整厚度。
8)电晕、收卷：厚度调整后的薄膜进行切边，再进行电晕处理得合成纸，收卷，在电晕处理过程中，其功率为50KW。
9)时效、分切：将合成纸放到时效架上进行时效处理后进行分切、检验、包装，进行时效处理的时间为48h。
上述工艺中的具体条件取决于原材料的品种及厚度稳定性，也取决于原膜的品种、原材料的性能以及产量。预热段的具体条件取决于产量和原膜的厚薄。

Claims (10)

1.双向拉伸聚丙烯合成纸，其特征在于采用三层共挤，2个表层为珠光层或消光层，珠光层的原料组成是PP和抗粘连剂，按质量比PP∶抗粘连剂＝100∶1～1.5，厚度为1.5～3.5μm；消光层的原料组成是消光母料，厚度为1.5～4.0μm；芯层为无机发泡层，其原料组成及其按质量比的含量为：聚丙烯树脂70～90、珠光母料5～25、抗静电剂2，厚度为35～245μm；双向拉伸聚丙烯合成纸的总厚度为38～252μm。
2.如权利要求1所述的双向拉伸聚丙烯合成纸，其特征在于珠光层的抗粘连剂采用ABPP05抗粘连剂。
3.如权利要求1所述的双向拉伸聚丙烯合成纸，其特征在于消光层的消光母料采用M973-2/M973-6消光母料。
4.如权利要求1所述的双向拉伸聚丙烯合成纸，其特征在于芯层的珠光母料采用ZG905/ZG905A/ZG905D/ZG905F/PF97-CN珠光母料。
5.如权利要求1所述的双向拉伸聚丙烯合成纸，其特征在于芯层的抗静电剂采用AY088N/AS1231PP抗静电剂。
6.如权利要求1所述的双向拉伸聚丙烯合成纸，其特征在于双向拉伸聚丙烯合成纸的密度为0.55～0.95g/cm3。
7.如权利要求1所述的双向拉伸聚丙烯合成纸的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
1)配料：按工艺配方进行芯层配料和2个表层配料；
2)熔融挤出：
(1)芯层原料挤出：将配好的原材料通过中压输送到主挤出机，经过熔融、塑化、排气、均化后从主挤出机内挤出熔体，主挤出机的温度为230～240℃；
(2)表层原料挤出：将配好的原材料通过中压输送到辅挤出机，经过熔融、塑化、均化后从辅挤出机内挤出熔体，对于珠光表层，辅挤出机的温度为240～255℃，对于消光表层，辅挤出机的温度为230～235℃；
3)计量过滤：从主挤出机内挤出的芯层原料熔体经计量泵挤出，通过过滤网进行过滤，再进入模头；从辅挤出机内挤出的表层原料熔体直接进入模头；
4)铸片：芯层主料由双螺杆挤出机挤出，2个表层辅料分别由2个单螺杆挤出机挤出，芯层主料和2个表层辅料经同一模头共挤出成型的3层叠加熔融状挤出物，通过20～40℃激冷辊冷却成型，制成片材；
5)纵向拉伸：将片材送入纵向拉伸装置进行预热，对采用珠光表层的片材，预热温度为135～155℃，再以4.5～5.5倍的拉伸倍数进行两步纵向拉伸发泡，后热定型片材，进入横向拉伸装置拉伸段的温度为130～138℃，定型段的温度为132～140℃；对采用消光表层的片材，靠消光表层的那面的辊筒温度，预热段在130～140℃，拉伸段在130～135℃，定性段在132～137℃；
6)横向拉伸：片材进入横拉装置进行预热，横拉，热定型，再冷却，制成薄膜，对采用珠光表层的片材，预热段温度为178～185℃，拉伸段温度为164～172℃，定型段温度为170～174℃，冷却段温度为25～40℃，拉伸倍数为8.5～9.5；对采用消光表层的片材，预热段温度为178～185℃，拉伸段温度为164～172℃，定型段温度为170～174℃，冷却段温度为25～40℃，拉伸倍数为8.5～9.5；
7)牵引、测厚：薄膜进入牵引装置，将薄膜展平后进行在线测厚，自动调整厚度；
8)电晕、收卷：厚度调整后的薄膜进行切边，再进行电晕处理得合成纸，收卷；
9)时效、分切：将合成纸放到时效架上进行时效处理后进行分切、检验、包装。
8.如权利要求7所述的双向拉伸聚丙烯合成纸的制备方法，其特征在于在计量过滤的步骤中，从主挤出机内挤出的芯层原料经计量泵15～40Kg的压力挤出，过滤网要求250～350目。
9.如权利要求8所述的双向拉伸聚丙烯合成纸的制备方法，其特征在于在电晕处理步骤中，其功率为20～80KW。
10.如权利要求7所述的双向拉伸聚丙烯合成纸的制备方法，其特征在于时效处理的时间为24～48h。
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