CN1088428C - 厚度为20－60μm隐形可书写胶带加工原膜制品的制作方法 - Google Patents

厚度为20－60μm隐形可书写胶带加工原膜制品的制作方法 Download PDF

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本发明涉及一种隐形可书写胶带加工原膜制品及以双轴延伸聚丙烯(BOPP)制得供工业用及文具用的20～60μm隐形可书写胶带加工原膜的特殊制造方法，尤指以三层共挤压方式，对聚丙烯树脂及无机物组合物分别由一台具侧供料装置的双螺杆主挤出机及二台侧供料装置的双螺杆副挤出机的挤出物，汇流经同一T型模头出料，经由冷却成型装置成型为三层结构的板片，再经由延伸、电晕处理，最后卷取成本发明的隐形可书写胶带加工原膜。

Description

厚度为20～60μm隐形可书写胶带加工原膜制品的制作方法
本发明涉及一种隐形可书写胶带加工原膜制品的制作方法。
目前以双轴延伸聚丙烯(BOPP)透明胶膜为基材，在其表面施以涂布处理，使该透明基材产生雾面化，及表面可书写性，作为隐形可书写胶带背胶加工前的原膜，乃为市面公开贩售该类产品唯一制造方法(有别于习知的3M公司制法)；此习知制法，整体而言由于多一道涂布加工工艺，涂布剂原料成本及配置设备成本较高，加之涂布过程中有损耗，造成了产品生产成本较高，故在用途上受限制，无法广泛适于各类用途使用。此外，使用此等涂布处理原膜而制成之隐形可书写胶带，经常于一段时间后产生胶渗透，导致隐形可书写层出现脱胶异常，或导致隐形可书写层的胶层脱除，造成无法粘贴及无法书写的异常，而无法使用。
本发明的目的在于研究提出一种隐形可书写胶带加工原膜制品的制作方法，解决上述在先技术工艺的缺陷。
本发明提供的隐形可书写胶带加工原膜制品采用三层结构：如图1所示，由隐形可书写层11/中间层12/可背胶的树脂层13构成。该原膜制品的厚度通常为20～60μm。
本发明中的隐形可书写层的聚丙烯树脂与无机物组合物由一台具侧供料装置的双螺杆副挤出机挤压，而中间层及可背胶的树脂层则分别由一台具侧供料双螺杆主挤出机及一台具侧供料双螺杆副挤出机挤压，上述挤压物均汇流于同一T型模头再经共挤压而成三层结构，该挤压产物再经冷却、双向延伸、电晕处理，卷取而得20～60μm用于隐形可书写胶带加工原膜的一雾面可书写双轴延伸聚丙烯胶膜成品。
本发明提供的具隐形可书写胶带的加工原膜制品的制作方法，采用由50～90％(重量比，以下同)的含顺式结构95％以上的结晶性聚丙烯树脂与10～50％的无机物粉末组成的聚丙烯树脂组合物和100％的聚丙烯树脂，分别由具侧供料装置的双螺杆1#副挤出机、具侧供料装置的双螺杆主挤出机及2#副挤出机，予以挤压，挤出机温度180～280℃，并汇流经同一T型模头挤压出板片，该板片经冷却成型轮装置于15～60℃冷却成型；然后对此板片予以双轴延伸：先于115～150℃下进行预热、延伸、回火处理的纵向延伸，延伸倍率3～6倍，再于140～195℃预热、横向延伸和回火处理，横向延伸倍率5～12倍；再以20～120 KW的高频电波(高周波)的电晕处理后卷取成厚度为20～60μm的具有隐形可书写层/中间层/可背胶的树脂层三层结构的胶带加工原膜。
本发明方法制得的隐形书写胶带加工原膜，由于制程上及使用原料配方与已公开的涂布制程在技术上、品质上及成本上有极大之差异，故更具市场竞争力，更利于该隐形可书写胶带推广应用于市场，其优点可列举如下：
1、隐形可书写层可于BOPP制程中一次制得，不需后涂布加工完成，可节省涂布加工制程的设备、原料、人工及损耗成本，故在成本上极具竞争力，此乃习知技术方法所未能揭示的。
2、利用三层共挤出及双向延伸制程而成的隐形可书写层，其无机物粉末定著性良好，且此层与中间层间的结合性亦优于涂布制程中涂层与基材间的结合性，故不致产生上胶后经过一段时间而有胶移膜至隐形可书写层的脱胶异常，或导致隐形可书写层的背胶层脱除，造成无法粘贴及无法书写的异常而无法使用。
3、在涂布制程中可不必藉助于干燥段，此有利制品尺寸减少的热收缩及膜面平整度变化。
4、隐形可书写层是利用一台具侧供料器的双螺杆挤出机挤出而得，所使用的无机物为粉末状，经侧供料器进入挤出机，可直接使用粉末原料而无需预先制出复合粒(Master Batch)，在成本上有极大的优势。此外，亦可使用无机物粉末之复合粒使用单螺杆挤出机生产，但必须有效提高挤出机螺杆的L/D(长度/直径)比，来达到原料混练均一的效果。
以下就聚丙烯树脂组成物、制程(包括挤压、三层共挤压、冷却、双轴延伸、电晕处理、卷取)等方面分别说明如下：
本发明提供的供工业用及文具用隐形可书写胶带加工原膜为三层结构，如图1，其隐形可书写层11以三台挤出机中的一台副挤出机，直接以三层共挤出操作直接挤出完成，而与目前习用的以完全透明双轴延伸聚丙烯，经涂布加工完成的隐形可书写层是截然不同的制法及品质，不仅可永久防止隐形可书写层脱胶或被胶拔起异常发生，且在成本竞争上更具优势。此隐形可书写层是由一台具侧供料装置的双螺杆副挤出机对50～90％(重量比)的含有顺式结构95％以上的高结晶性聚丙烯树脂由1#副挤出机的漏斗(Hopper)入料，另用50～10％(重量比)的无机物如碳酸钙粉末由侧供料器经由计量后进入副挤出机，经由副挤出机双螺杆混练均匀后，将树脂与碳酸钙粉末的组合物挤入T型模头的外层流道中；中间层12及可背胶的树脂层13分别由具侧供料装置的双螺杆主挤出机及2#副挤出机对100％的含有顺式结构95％以上高结晶聚丙烯树脂分别挤入T型模头的中间及另一外层流道中；上述三台挤出机的挤压物汇流经同一T型模头挤压出，形成具有隐形可书写的树脂层11/中间层12/可背胶的树脂层13之板片，并经双轴延伸、电晕处理、卷取而成20～60μm的供工业用及文具用隐形可书写胶带的加工原膜。
本发明方法采用高结晶度聚丙烯为主要原料，其中以顺式结构居多，熔融指数(以下简称MFI)在0.5～8之间，可通过选用适当分子量大小及分布情形的原料，达到控制产品的机械强度及品质均匀性的目的；为便于隐形可书写层形成的背胶成品于粘贴时更具隐形隐密效果，可依需要添加适当比例的聚乙烯树脂，所述聚乙烯可选用熔融指数(MFI)0.1～7的等级。
本发明方法所用的无机物粉末，其主要作用是要产生雾面化，在光线折射及反射下，可产生隐形隐密之视觉效果，此外更可赋予极适于原子笔及铅笔书写的流畅性；此无机物粉末可选自经硬脂酸、偶合剂处理剂表面处理的碳酸钙、硅藻土、粘土、氧化钙、硫酸钡、二氧化钛等而成的群体之一种或混合多种使用，其粒径范围为0.1～10μm，用量视产品物性需求而决定；本发明以具侧供料的双螺杆挤出机制造，其无机物粉末可由侧供料装置进入挤出机，利用双螺杆挤出机达最佳混练分散效果；此外，可使用无机物粉末与树脂先经捏练制成的复合粒于最前端的入料口与树脂混合后再进入挤出机。
本发明方法所制造的20～60μm隐形可书写胶带的加工原膜三层结构的隐形可书写层/中间层/可背胶的树脂层间厚度比例如下：
Figure C9910557200061
图1所示为本发明的制法所得隐形可书写胶带加工原膜制品的三层结构示意图。
图2为本发明的制造装置示意图。
以下就本发明方法制得的20～60μm隐形可书写胶带的加工原膜，所采用制程配合图2的装置、步骤予以说明如下：
1、挤出机装置21包括一台具侧供料装置的双螺杆主挤出机及二台具侧供料装置的双螺杆副挤出机，其温度设定条件因树脂组合物的原料配合、MFI、结晶度及生产线速、产品厚度不同而异，但通常设定在180～280℃范围内。当温度低于180℃时树脂胶化性较差，无法顺利被挤出T型模头，但于280℃以上时因树脂会过胶化，导致发生裂解而无法制造；本发明方法是对如图1所示的隐形可书写层1/中间层2/可背胶的树脂层3三层结构利用三层共挤压方式操作，此乃利用T型模头的流道设计，经汇流由T型模头以三层共挤压出。
2、冷却成型轮装置22可采用水冷式或气冷式冷却装置，对经180～280℃高温下三层共挤压出的熔融挤压物予以冷却成型；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；故冷却温度通常设定在15～60℃，并视板片的厚度及生产线速可在此范围内作适度调整。
3、纵向延伸装置23供将经冷却成型之板片送入，先于115～150℃(此视所制得之板片厚度及生产线速而定)下预热，使板片软化，再通过二段式作低速及高速延伸，赋予产品纵向的机械强度，然后回火定型，通常纵向延伸倍率设为3～6倍。
4、横向延伸装置24：经上述纵向延伸处理的较薄板片先于140～195℃(此视板片厚度及生产线速而定)予以预热软化，再施以横向延伸，最后回火定型，作部份回缩以增加产品尺寸安定性。通常横向延伸倍率设定为5～12倍，此可依制品的特性要求而定。
5、电晕处理装置25是为使隐形书写胶带的加工原膜背胶面的表面张力能得到改善，使之合于胶带加工厂上胶制程的需求，使用处理功率为20～120KW的放电装置(此视生产线速予以调整)进行电晕处理，使其表面润湿张力达到36～43dyne/cm。
6、卷取装置是利用一铁管将上述所生产完成的隐形书写胶带加工原膜卷取成8M宽的成品，然后可依视需要予以分条，包装成卷装成品。
实施例：厚度为32μm的隐形可书写胶带加工原膜的制作
将包含95％以上顺式结构的聚丙烯树脂(MFI 2.0)以75％(重量比)的比例由入料口送入具侧供料装置的双螺杆1#副挤出机(如图2中的21)，并将碳酸钙以25％(重量)由计量机计量后由侧供料装置也送入1#副挤出机(图2中的21)；另将100％聚丙烯(MFI 2.0)分别由具侧供料装置的双螺杆主挤出机及2#副挤出机(图2的21)的入料口入料；挤出机温度200～280℃，以三层共挤压方式经T型模头挤出，经冷却成型轮装置(图2中的22)在15～16℃温度范围内，将熔融的三层共挤压的板片冷却成型，成形后的板片进入纵向延伸装置(图2中的23)，设定温度120～150℃先予以预热，再作5倍纵向延伸，延伸后再予以回火冷却。冷却后的板片送入横向延伸装置(图2中的24)，温度设定在150～185℃进行预热，然后作9倍横向延伸，回火冷却，以控制成品的回缩率；出横向延伸装置后，再经电晕处理装置(图2中的25)，处理功率为20～120KW，使成品有良好的上胶性，最后再以卷取装置(图2中的26)卷取。
以上述方式可制得32μm的工业用及文具用隐形书写胶带的加工原膜，制得产品的物性如下表所示：
    测试项目     测试值     测试方法
    厚度(μm)     32.8     TAPPI  T-411
    处理度(dyne/cm)     32.8     Nan Ya Method
  断裂强度(KG)   MD向     11.6 ASTMD 882
  CD向     20.9
  拉力强度(KG/mm2)   MD向     13.8 ASTM D 882
  CD向     25.7
    伸长率(％)   MD向     135.2 ASTM D 882
  CD向     55.8
  加热收缩率(％)   MD向     1.88 Nan Ya Method
  CD向     0.15
    比重(-)     0.87     ASTM D-1248
    不透明度(％)     16.6     TAPPI  T-425
    粗糙度(μm)     1.30     TAPPI  T-555
    层间剥离性     无剥离     Nan Ya Method
    书写度(铅笔、原子笔)     佳     Nan Ya Method
    书写断线(铅笔、原子笔)     无     Nan Ya Method

Claims (1)

1、厚度为20～60μm的隐形可书写胶带加工原膜制品的制作方法，其特征在于，包括以下过程：
(1)采用由50～90％的含顺式结构95％以上、熔融指数为0.5～8的结晶性聚丙烯树脂与10～50％的粒径范围在0.1～10μm的由碳酸钙、硅藻土、粘土、氧化钙、硫酸钡、二氧化钛中的一种或多种无机物粉末组成的聚丙烯树脂组合物，喂入具侧供料装置的双螺杆1#副挤出机内；
(2)将100％的含顺式结构95％以上、熔融指数为0.1-7的聚丙烯树脂喂入具侧供料装置的双螺杆主挤出机内；
(3)另将100％的含顺式结构95％以上、熔融指数为0.1-7的聚丙烯树脂喂入具侧供料装置的双螺杆2#副挤出机内；
(4)分别对上述三种物料予以挤压，挤出机温度180～280℃，并汇流经同一T型模头挤压成为具有隐形可书写层/中间层/可背胶层的树脂层板片，该板片经冷却成型轮装置于15～60℃冷却成型；
(5)对此板片予以双轴延伸：先于115～150℃下进行预热、延伸、回火处理的纵向延伸，延伸倍率3～6倍，再于140～195℃预热、横向延伸和回火处理，横向延伸倍率5～12倍；
(6)再将该处理过的板片以20～120KW的高频电波的电晕处理后卷取成厚度为20～60μm的具有隐形可书写层/中间层/可背胶的树脂层三层结构的胶带加工原膜。
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