CN102465476B - 制得双轴延伸聚丙烯压纹珠光合成纸的方法及压纹设备 - Google Patents
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Abstract
本发明有关于制得双轴延伸聚丙烯压纹珠光合成纸的方法及压纹设备，是以三层共挤压制的厚度25～250μm的双轴延伸聚丙烯(BOPP)珠光合成纸用改良的压纹设备来压纹，其珠光合成纸，尤以三层共挤压，经冷却成形、双轴延伸、电晕处理、卷取而成再经改良的压纹设备以预热、轮压、冷却定型。所述改良的压纹设备是由一支至少含有肖氏A60～A90硬度的橡胶支撑轧辊压制轮与一核心具有冷却系统和表面具有设计图案的压纹轮，一预热65℃～160℃的石英电热烘箱和一红外线加热器；及一对相邻维持7℃左右的冷却鼓所构成。
Description
技术领域
本发明有关三层共挤压双轴延伸聚丙烯压纹珠光合成纸的方法及压纹设备，更为详细，该方法的压纹是利用改良传统的压纹设备来实施，由一支至少含有肖氏(Shore)A60～A90硬度的橡胶支撑轧辊压制轮(RubberBack-up Roll)；合成纸的重量在20g/m2～210g/m2范围，预热及加热的温度为65℃～160℃，压纹是在不超出160℃下进行；使合成纸成为具有一定的粗糙度及所需的特定设计纹路，有如单张进纸或更为经济的替代帆布或美术纸。
背景技术
Arjobex公司1994年11月28日申请，1996年7月16日公告核准的美国第5,536,468号专利揭示一种在聚合物单张材料上创设浮水印压纹的工艺，该工艺是将单张聚合物材料通过互相邻接的二轮之间，其中至少有一轮被隐藏及/或被显现以形成在通过的单张材料上压纹，该压纹对应于在前述被隐藏及/或被显现的轮上及舒展此单张材料使压纹具有透明的光泽，此具有光泽单张材料的压纹是在黑暗的部分与被显现的部分和光相对应在轮上被隐藏的部分，乃属于单张聚合物材料的压纹技术。
美国专利第6,364,988号B1，本发明申请人于1999年9月13日申请，2002年4月2日公告核准的专利，揭示用三层共挤压方式对聚丙烯树脂及无机物组合物分别由一台具主供料装置的双螺杆主押出机及二台具侧供料装置的双螺杆副押出机的挤压物汇流经同一T型模头而成为纸面层及树脂层发泡中间层/纸面层或树脂层的三层板片，再经冷却成形、双轴延伸、电晕处理、卷取而成为三层共挤压珠光合成纸。
此替代天然纸浆抄造纸的美国专利6,364,988号B1三层结构合成纸，与日本公昭46-40794，特开昭56-118437，特开昭56-141339及特开平3-87255的三层结构合成纸，由于该些合成纸为三层结构，只能用于书写用、印刷用、包装用以及各种类纸张用途，无法如美国专利5,536,468单张(层)的树脂或天然纸浆造纸那么容易被压纹成为有浮水印的成品，实有压纹上及不能使用习知压纹设备的困难缺点。
为克服三层结构的合成纸压纹上的困难及不能使用现有压纹设备，本案申请人经长期的实验及探讨、改良发现，将现有压纹设备中的压制轮改为具肖氏A60～A90的橡胶支撑轧辊压制轮；三层结构的合成纸先以65℃预热后加热至不超出160℃的温度；以每分钟15～18公尺的速度通过压制轮与压纹轮之间压纹及维持7℃左右的冷却鼓急速冷却定型时，可获得与单张压纹抄造纸类同满意的压纹合成纸，例如替代帆布或美术纸。
发明内容
为了现有技术的三层结构的合成纸压纹上的困难及不能使用现有压纹设备问题，本发明的目的是提供一种制得双轴延伸聚丙烯压纹珠光合成纸的方法及压纹设备。
为达成发明的目的，本发明提供一种制得三层共挤压双轴延伸聚丙烯压纹珠光合成纸的方法，包括：
1.将重量在20g/m2～210g/m2范围的珠光合成纸先以65℃预热后加热至不超出160℃温度；
2.通过至少含有肖氏A60～A90硬度的橡胶支撑轧辊压制轮与核心具有冷却系统表面具有设计图案的压纹轮的压纹设备共挤压压纹；
3.在共挤压时同步进行压纹轮和压制轮冷却；
4.最后以一对相邻维持7℃左右的冷却鼓冷却使压纹定型，成为具一定的粗糙度的单张进纸或更为经济的替代帆布或美术纸。
其中，被压纹入珠光合成纸的浮雕图案深度在0.2μm～1000μm之间。
其中，珠光合成纸是先进入分段式的预热器及加热器预热65℃再加热至不超出160℃后以每分钟15公尺～18公尺的速度通过核心具有冷却系统表面具有设计图案的压纹轮与至少具有肖氏A60～A90硬度的橡胶支撑轧辊压制轮两者之间压纹形成具有压纹的珠光合成纸。
本发明的另一目的是提供一种制得三层共挤压双轴延伸聚丙烯压纹珠光合成纸的改良压纹设备，包括由：一支至少含有肖氏A60～A90硬度的橡胶支撑轧辊压制轮与一核心具有冷却系统表面具有设计图案的压纹轮；一预热轮和一预热65℃的石英电热烘箱及一加热至不超出160℃的红外线加热器，其石英电热烘箱是位于预热轮周缘的一侧并与预热轮保持有一间隙，红外线加热器位于石英电热烘箱的下方；及一对相邻维持7℃左右的冷却鼓所构成。
其中，合成纸通过压制轮与压纹轮之间及相对的冷却鼓的速度为每分钟15公尺～18公尺。
附图说明
图1为本发明压纹珠光合成纸的结构示意图
图2为本发明双轴延伸聚丙烯珠光合成纸的工艺示意图
图3为本发明压纹珠光合成纸的压纹设备示意图
【主要元件符号说明】
1 三层共挤压双轴延伸聚丙烯珠光合成纸；
11 副基层；
12 主基层；
13 副基层；
14 压纹图案；
16 方向箭头；
21 抽出机装置；
211 可抽气式双螺杆主押出机；
213a，213b 可抽气式双螺杆副押出机；
22 冷却成型轮装置；
23 纵向延伸装置；
24 横向延伸装置；
25 电晕处理装置；
26 卷取装置；
30 红外线加热器；
31 冷却鼓；
32 预热轮；
33 石英电热烘箱；
34 压纹合成纸；
35 压制轮；
36 压纹轮。
具体实施方式
本发明的三层共挤压双轴延伸聚丙烯压纹珠光合成纸是经以改良传统压纹装置所构成的压纹设备，在合成纸重量在20g/m2～210g/m2范围实施压纹，使合成纸成为具一定的粗糙度，有如单张片纸或替代帆布或美术纸者。该改良的压纹设备是包括由：一支至少含有肖氏A60～A90硬度的橡胶支撑轧辊压制轮；一核心具有冷却系统表面具有设计图案的压纹轮；一预热轮；一预热用的石英电热烘箱；一加热用的红外线加热器；及一对相邻维持7℃左右的冷却鼓所构成。
依本发明的三层共挤压双轴延伸聚丙烯压纹珠光合成纸的压纹设备，其压纹系先以65℃预热合成纸后加热至不超出160℃；以每分钟15公尺～18公尺的速度通过至少含有肖氏A60～A90硬度的橡胶支撑轧辊压制轮与核心具有冷却系统表面具有压纹图案的压纹轮两者之间共挤压；并于共挤压时同步进行压纹轮和压制轮冷却；最后再通过维持7℃左右温度的冷却鼓冷却让压纹定型。
依本发明的三层共挤压双轴延伸聚丙烯压纹珠光合成纸的压纹设备，其被压纹入于合成纸的压纹图案深度在0.2μm～1000μm之间。
依本发明的三层共挤压双轴延伸聚丙烯珠光合成纸的压纹设备，其预热及加热是将合成纸进入分段式的预热器及加热器去预热及加热合成纸的两边，再将合成纸通过压纹轮与至少具有肖氏A60～A90硬度的压制轮之间压纹。
压纹珠光合成纸的构造如图1所示，图中的11及13为副基层，12为主基层，14为压纹图案。
依照本发明，上述三层共挤压双轴延伸珠光合成纸基材，是能够压上任何所需的压纹样式。系选择基重每平方公尺约20克至210克的珠光合成纸，使该合成纸基材通过上述经改良现有压纹装置的改良压纹设备，应用加热和加压方式压纹在珠光合成纸上，再经冷却鼓冷却定型形成一定的粗糙度有助于较佳印刷设备喂纸性，或加工成仿帆布或美术纸制品，是改良修改现有压纹装置配用EPDM(乙烯丙烯二烯烃单体)橡皮压制轮的硬度至少具有肖氏A60～A90来实施，及合成纸在压纹前先以65℃以上的温度预热，在通过压纹轮和特别硬度的压制轮之前，用红外线加热器加热至最多160℃(聚丙烯聚合物熔化的温度)，通过压纹轮和特别硬度的压制轮之间压纹后，以每分钟15公尺～18公尺速度使其具有压纹的合成纸迅速地通过维持7℃左右的冷却鼓将压纹合成纸冷却定型所致。
其中，合成纸以65℃以上的温度预热，通过压纹轮和压制轮及冷却轮的速度为每分钟15公尺～18公尺，冷却鼓维持7℃左右，及压制轮硬度肖氏A60～A90，若低于或高于实施范围的上或下限时，三层结构的聚丙烯聚合物合成纸的软化及压纹定型不稳定，使产量减少、浪费能源无法制得如单张进纸具有清晰压纹的替代帆布或美术纸。
用于本发明压纹的三层共挤压双轴延伸聚丙烯珠光合成纸是采用三层结构的合成纸，例如雾面纸面层/发泡中间层/接着层，或亮面纸面层/发泡中间层/接着层，或树脂层/树脂层/接着层。其中，接着层所使用的材料为如PP、LPPE或HDPE。
图2为本发明所使用的三层共挤压双轴延伸聚丙烯珠光合成纸的工艺示意图，图中标号21为珠光合成纸工艺中的可抽气式具侧供料装置的双螺杆抽出机装置，此抽出机装置21具有一台具主供料装置的可抽气式双螺杆主押出机211，及二台具侧供料装置的可抽气式双螺杆副押出机213a，213b，其操作温度受树脂组合物原料的组合、MFI、结晶度及生产线速、产品厚度的不同而各异。
材料经押出机装置21押出成型后，通过冷却成型轮装置22执行一冷却程序，其中，可采水冷式或气冷式冷却装置，针对经高温程序与三层共挤压出的熔融挤压物予以冷却。特别的是此工艺的冷却温度控制是否得宜，与其后的工艺步骤顺利与否，有甚大关连性。
经冷却工艺成型后，将成型的材料基板送入纵向延伸装置23，执行纵向延伸程序，其中可以特定温度预热，使材料软化，再以二段的步骤作低速及高速延伸，赋予纵向的机械强度，再予以回火定形。
然后，再将经过纵向延伸之后的材料送入横向延伸装置24，执行横向延伸程序。上述纵向延伸后的较薄材料可于一特定温度(视材料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。
之后，工艺就利用电晕处理装置25执行电晕处理程序，其主要目的乃为改善纸面及膜面的物理特性，使其能适于印刷、涂布、上胶、贴合等不同的加工用途。处理的功率是以特定高周波放电装置(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特定值。
最后，经电晕处理后经一卷取装置26成型，其后并可依需要予以分条、切片、或片装包成卷状的合成纸产品。
图3为本发明的压纹设备示意图。
本发明的压纹设备是将上述三层共挤压双轴延伸聚丙烯珠光合成纸1通过本案申请人经过长期实验、修改及改良传统压纹装置的改良压纹设备，使三层共挤压的合成纸成为具有较优及压纹稳定性的压纹合成纸。
根据本发明，该经过长期的实验、修改及改良的压纹设备，主要是涉及EPDM橡胶支撑轧辊的橡胶硬度，即″back-up″相对的至少含有肖氏A60～A90硬度的压制轮。
本发明的压纹设备如图3所示，包括：一支至少含有肖氏A60～A90硬度的橡胶支撑轧辊压制轮35与一核心具有冷却系统表面具有设计图案的压纹轮36；一预热轮与预热65℃的石英电热烘箱33；及一加热至最多160℃的红外线加热器30，其石英电热烘箱位于预热轮32周缘的一侧与该预热轮32保持有一间隙，红外线加热器位于石英电热烘箱的下方；及一对相邻维持7℃左右的冷却鼓31所构成。其三层共挤压双轴延伸聚丙烯珠光合成纸1的移动方向是依箭头16沿着预热轮32，以一石英电热烘箱33预热65℃以上，然后再以红外线加热器30加热使其不超过160℃(聚合组成物融化的温度)，再以每分钟15公尺～18公尺的速度通过压纹轮36和特殊硬度(肖氏硬度至少A60～A90)的橡胶支撑轧辊压制轮35之间压纹。
上述在压纹过程中，为了冷却压纹轮36的表面，从冷却水系统(未显示)供应冷却水至压纹轮36的核心。
压纹轮的雕刻深度范围为0.2μm至1000μm，此范围是根据所需的产品决来定，只要其压纹的深度在通过压纹轮36及特殊硬度压成轮35之间能够被压，再经冷却定型制成为压纹合成纸34产品就可。
压纹合成纸34通过压纹轮36和压制轮35之间，及通过以循环冷却水维持7℃左右温度的一对相邻冷却鼓31的速度为每分钟15公尺～18公尺。
【实施例1】
取三层结构雾面纸面层/发泡中间层/接着层的珠光合成纸，以本发明改良的压纹设备来压纹，其压纹轮刻的是“帆布”(Canvas)的设计图案，深度范围为5μm至15μm，压纹后的珠光合成纸是可以每分钟约15公尺的速度通过维持7℃左右的冷却鼓。
【实施例2】
取树脂层/树脂层/接着层三层结构的珠光合成纸，以本发明改良的压纹设备来压纹，压纹轮刻的是“宣纸”(Indian paper)的设计图纹，深度范围为2μm至10μm，压纹后的珠光合成纸是可以每分钟约18公尺的速度通过维持7℃左右的冷却鼓。
【实施例3】
取亮面纸面层/发泡中间层/接着层三层结构的珠光合成纸，以本发明改良的压纹设备来压纹，压纹轮刻的是“鲨鱼皮”(Shark skin)的设计图案，深度为0.2μm至0.4μm，压纹后的珠光合成纸是可以每分钟约15公尺的速度通过维持7℃左右的冷却鼓。
由实施例1～3，以本发明的改良压纹设备实施压纹所得的三层共挤压双轴延伸聚丙烯压纹珠光合成纸是具有有助于较佳印刷设备的喂纸性及压纹稳定性，与单张进纸相同功效的突出的实质性特点。
Claims (5)
1.一种制得三层共挤压双轴延伸聚丙烯压纹珠光合成纸的方法，其特征在于，包括：
1)将重量在20g／m2～210g/m2范围的三层共挤压双轴延伸聚丙烯珠光合成纸先以65℃预热然后加热至不超出160℃；
2)通过至少含有肖氏A60～A90硬度的橡胶支撑轧辊压制轮与核心具有冷却系统表面具有设计图案的压纹轮的压纹设备共挤压；
3)在共挤压时同步进行压纹轮和压制轮冷却；
4)最后以一对相邻维持7℃的冷却鼓冷却，使压纹定型成为具一定的粗糙度的单张进纸或更为经济的替代帆布或美术纸。
2.依照权利要求1所述的压纹珠光合成纸，其特征在于，被压纹入合成纸的浮雕图案深度在0.2μm～1000μm之间。
3.依照权利要求1所述的压纹珠光合成纸，其特征在于，珠光合成纸是先进入分段式的预热器及加热器预热65℃再加热至不超出160℃，然后以每分钟15公尺～18公尺的速度通过压纹轮与至少具有肖氏A60～A90硬度的橡胶支撑轧辊压制轮间形成具压纹的珠光合成纸。
4.一种制得三层共挤压双轴延伸聚丙烯压纹珠光合成纸的压纹设备，其特征在于，包括由：
一支至少含有肖氏A60～A90硬度的橡胶支撑轧辊压制轮与一核心具有冷却系统表面具有设计图案的压纹轮；
一预热轮和一预热65℃的石英电热烘箱及一加热至不超出160℃的红外线加热器，其石英电热烘箱是位于预热轮周缘的一侧并与预热轮保持有一间隙，红外线加热器位于石英电热烘箱的下方；及
一对相邻维持7℃的冷却鼓所构成。
5.依照权利要求4所述的压纹珠光合成纸的压纹设备，其特征在于，合成纸通过压制轮与压纹轮之间和一相对的冷却鼓间的速度为每分钟15公尺～18公尺。
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