CN1202166C - 聚烯烃合成纸的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明一种聚烯烃合成纸的制造方法，其首先将聚烯烃树脂、填加剂、偶联剂、抗静电剂、润滑剂、着色剂经计量后投入高速捏合机中捏合，然后经密炼或挤出混炼、过滤后送至压延机压延成型，再由引离辊纵向引离至扩幅机进行横向扩幅，再经轧纹后送入冷却机组，成型后可直接进行电晕处理、静电消除、涂布、检测、纵横分切或卷取为成品；也可先进行中心卷取再经离线热矫平、电晕处理、静电消除、涂布、检测、纵横分切或卷取为成品。

Description

聚烯烃合成纸的制造方法

本发明为聚烯烃合成纸的制造方法，属于合成纸制造技术。

传统的造纸工艺所用的原料主要为木材，我国又是一个森林资源严重匮乏的国家，采用植物草纤维造纸，会造成水资源浪费和环境严重污染，特别是因滥砍滥伐又是造成我国连续多年洪涝灾害、水土流失的主要原因，现今，国家正大力进行退耕还林还草、保护生态环境的政策，作为造纸主要原料的木材不但价格节节上涨，而且数量会越来越少，近年来，随着科学技术的进步和迅猛发展，各种高性能的合成纸被少数国家和地区所垄断，目前世界上纯粹以纸张应用并在许多性能上超越木浆纸的合成纸生产公司，大都采用热熔喷丝纤维交叠粘接压光工艺、T型模三层共挤拉伸工艺、T型模挤出拉伸三层复合工艺、挤出流延热涂布压光工艺或采用L型五辊筒特殊压延机和混炼用相配应的行星式螺杆挤出机(也有采用多段混炼挤出机)、热轧炼机等，经压延引离由引取轮纵向单向拉伸法等，综上加工生产工艺及其附属设备，精、大；投资大都需数亿元以上，有则对技术严格保密；要么只售产品、不售设备和软件，要么软件技术转让索价高昂，国内批量市售之合成纸至目前全部以外汇进口，而采用上述工艺不但设备十分昂贵，而且工艺也比较复杂，效率低，产品成本均高于普通纸张3-10倍，而采用压延法单向拉伸工艺所制成的合成纸纵横向撕裂强度差异显着，使用和二次加工应用均受到限制。

本发明的目的是提供一种利用聚烯烃树脂生产出耐水、耐油，防霉、防水、防霉、防蛀、高双向伸长率、易书写印刷的合成纸的方法，特别是可利用现有的国内产品已供大于求的聚氯乙烯(PVC)薄膜压延生产线略加改进即可投入生产。

本发明聚烯烃合成纸的制造方法，其特征在于：首先将聚烯烃树脂、填加剂、抗静电剂、偶联剂、润滑剂、着色剂经计量后投入高速捏合机中捏合，然后经密炼、开放粗、精炼成挤出混炼，过滤后送至压延机压延成型再由引离辊纵向引离至扩幅机进行横向扩幅，再经轧纹后送入冷却机组，使膜片冷却成型。成型后可直接进行电晕、涂布、检测、纵横向分切或卷取，也可先进行中心卷取，再进行离线热矫平、电晕、涂布、检测、纵横向分切或卷取。

本发明采用烯烃类聚合物，包括聚乙烯、乙烯与a-烯烃(丙烯、丁烯或辛烯)共聚物、聚丙烯，按产品用途要求选择混合比份(如视产品要求耐高温、耐低温冲强、伸长率、抗撕裂性、耐折性等……)取2-3种以100PHR计算，各种树脂熔体流动速率MI以0.3-8.0g/10min为宜，为提高熔体粘度、屈服强度、刚度、抗撕裂性、延伸及韧性，加入10-50PHR的乙烯与a-烯烃(丙烯、丁烯或辛烯)共聚物，MI选用0.25-5.0g/10min之间。

本发明使用的原料还可采用以下配比：聚烯烃树脂为100PHR，填加剂为0-300PHR，偶联剂为0-4PHR，抗静电剂为0-6PHR，润滑剂为0.2-10PHR，着色剂为0-15PHR。

本发明可采用传统的逆“L”型四辊或“Z”型、下喂料式五、六辊聚氯乙烯薄膜生产线，其中的密炼、粗炼、精炼过程也可用卫星式螺杆挤出机或多段混炼机完成，并且在压延前用60目和80目两层过滤网过滤，这样对保护精密压延辊筒表面有利，其它如粗调辊间距、穿引带法引膜、冷却回火机组启动、收卷、切耳料等与传统操作无异。待视II、III辊和III、IV辊间余料调整适合后，从IV号辊经由异径热引离装置，其温度控制与IV辊相同或低5℃；线速比为1∶1.5-1∶2.5，引离后纵向拉伸的热膜在粘流热状态下立即以皮带夹持式扩幅机按1∶1.5-1∶2.5横向拉伸后随即进入轧纹辊组，该皮带夹持式扩幅机为“八”字型，其入、出角度及宽窄可调。

填充剂的加入可改善熔体粘度、纸化性、印刷书写性、尺寸稳定性和降低产品成本。可加入的填充剂种类较多，本发明采用粉碎法或沉淀法超细碳酸钙，平均粒径0.05微米。为增加其活性基团，提高与树脂的亲合作用，采用表面处理的活化碳酸钙可减少本发明偶联剂的配合比例。填充剂根据其产品性能、用途要求，添加量可从0-300PHR，这也是本专利采用压延双向拉伸工艺优于T型模挤出工艺的突出特点，不使用木粉、纸粉等填加剂以确保环保意义。

在采用超细粒径、非表面活性处理的填充剂时，本发明应用钛酸酯类偶联剂，如三异硬脂酰基钛酸异丙酯(TTS)、三油酰基钛酸异丙酯(OL-T951)或三(二辛基焦磷酰氧基)钛酸异丙酯(NDZ-201)等，为达到与聚合物分子链间产生缠绕，多为长链烯烃基(C₁₂-C₁₈)，可改变无机物接口处的表面能，改善熔融物料粘度，用量为1.0-4.0PHR。

为降低加工熔融物料分子之间的内摩擦和熔体与加工机械表面的外摩擦、氧化粘连作用，加入适量的润滑助剂，按通常使用的脂肪酸及其酯类、金属皂类、烃类等润滑剂。在选择润滑剂时，除考虑内、外减擦作用适当外，尚应择其与物料的相容性，不易造成渗出移位、结垢或影响热封性及表面光泽度；硬脂酸钙在含有二氧化钛(TiO₂)作为着色、遮盖、屏蔽剂并用时，易产生产品变色，应避免使用。本发明润滑剂一般用量取0.2-10PHR。

本发明对着色剂无苛刻要求，只要其性能(不论是颜料和染料)，在产品加工或使用过程中其分散性、相容性、耐热和光稳定性、鲜艳性、遮盖屏蔽性、接触迁移性、与食品接触无毒、无味、无嗅等综合性能优良，且价格低廉即可。因本发明在研制、开发、销售过程中，用户尽要求白色，故多采用平均粒径0.3-0.5微米，相对密度4.25、折光率2.7金红石型二氧化钛为主，其它如锌钡白、氧化锌等与TiO₂配合使用。群青亦时有作为调色剂使用。二氧化钛对精密辊筒表面具有磨损性，特别对超薄或设定主机工艺辊速比差较大的情况，切应注意，配料不应超过0-15PHR。

以下就本发明所采用的压延机及其辅机设备工艺流程说明如下：

(一)压延机为逆L型四辊筒或Z型、下喂料式右反L型五、六辊可控硅直流单驱动，辊筒结构为钻孔式(D式)锻造合金热磨加工，为保证合成纸产品厚度精度(±0.005mm)，辊筒弹性模量应大于2.0×10⁶kg/cm²的较佳刚性。那种空腔(B式)传统陈旧的铸铁、铜瓦轴衬、蒸汽加热的橡胶压延辊筒，不宜使用。辊筒加热载体过热水、循环热油均可。临界转速生产合成纸为65-75m/min自动控制。辊筒工作表面温差为1℃；工作温度视配方设计：如以聚乙稀、乙烯与a-烯烃(丙烯、丁烯或辛烯)共聚物为主加工耐低温抗冲、高伸长率的合成纸，开始辊温设定160-165℃；而以PP、PE原料为主的配方设计相应增加25-30℃为宜(应根据不同设备结构，供参考)。

(二)引离辊(TAKE-OFF ROLL)：为四支异径φ230mm和φ150mm组成，热油加热，与IV号辊拉伸比约为1∶1.5-1∶2.5(按扩幅横向拉伸比设定)。

(三)轧纹辊(EMBOSS ING)：本发明使用的设备设有两组轧纹装置，即φ300×2500mm用于横拉伸前纵拉伸轧纹：φ450×4600mm用于横拉伸后轧纹，均为磨砂钢辊和硅橡胶辊组成(如两只掺金刚砂硅橡胶辊亦宜)。

(四)冷却机组：(COOLING TRAIN)：由八支φ560×4600mm辊轮组成，表面镀硬铬，夹层通冷却水，唯第VII、VIII号辊的夹层可通冷却水、蒸汽两用，回火消除内应力及其它目的的应用。

综上压延机组(包括射线测厚仪)纯属传统的聚氯乙烯软膜压延机组设备，可完全实现厚度0.05-0.12mm以下的压延双向拉伸法聚烯烃环保合成纸生产加工需要。如若加工较厚的制品，应配备一台二、三工位中心卷取机，拉伸后按规格要求一剖二、三下卷，如原系硬PVC膜片生产线，可利用原有设备。两侧耳边采用张力控制气动卷取收边装置。故本发明可一机多用加工多种材质的双向或单向拉伸膜片。

由于聚烯烃材料的高绝缘性能以及在成型操作中的摩擦、剪切工艺条件，不可避免地产生电阻很高的静电荷，造成膜片带电吸尘，影响产品质量。本发明在压延生产线收卷前采用全表面低电阻材料接地导出装置和专设在裁断线上安装13-20KVA功率的除静电装置，基本可将制品的体积电阻降至10^9-10欧姆/厘米，如需要，可在原料配合中加入0-6PHR的羟乙基烷基胺、高脂肪醇及其配合物，如HZ-1抗静电剂。

本发明采用烯烃类聚合物，按产品用途，选择一定份数的无机盐、氧化物、填充剂，佐以助剂混制加工而成，产品中不使用木材、植物纤维原料，以利于环保，生产中不排放污染废水，故诚视为对人类环保事业、造纸业的新材料应用的革命性产品。

本发明聚烯烃合成纸的制造方法，不需采用特殊压延机组，压延后经引离辊、扩幅机进行纵向、横向双向拉伸或热引离后纵向拉伸；压延前混炼过程也可采用传统的聚氯乙烯压延生产线完成，经计量、高速捏合、密炼、开放粗、精炼、过滤、压延、引离扩幅双向拉伸或热引离轧纹前纵向拉伸、轧纹(或免轧纹)、回火冷却、耳料收卷，表面或中心卷取机卷取。故其产品分子取向均匀、多向，产品不需刻意标注“丝向”(纵向)标记，大大方便印刷行业使用。另，本发明另其特点为：电晕表面处理为非在线(OFF-LINE)表面处理，其目的为：

(一)如用户不需要印刷、加工一次性餐饮具等产品，采用连续真空成型吸塑成型机使用整捆卷材时，当即可供为成品；

(二)如用户需用片材，离线后通过本发明设计的另一条“自动裁片机线”，经热矫平后按用户要求规格，纵、横裁断成片材，这样可降低加工成本。

(三)在压延生产线卷取的捆产品，如需供用户作为合成纸使用目的，可于接定单出厂前送入“自动裁片机线”，经热矫平后表面电晕处理，可按用户要求复卷成整捆卷材；也可按要求规格裁边、纵向分切、横向自动整齐地裁成片材，这样大大缩短表面电晕处理后至使用印刷前的仓储时间，减少表面润湿张力随存储时间延长而降低之弊，提高印刷效果(表面张力可达50dnye/cm)

本发明生产的合成纸，根据用户对厚度、宽度及物性用途要求，可制成书刊、杂志封面、卷宗、印制地理图、交通旅游图、军事海事图、广告、标签、卡片、名片，耐油、水食品包装；烟、酒、茶、药等类包装，多次使用的方便手提袋、资料袋、快邮袋，并可供复合长丝无纺布或编织布用于农药、化肥、水泥等重包装用。该合成纸特别适用于户外用广告、商品标签、宣传印刷等制品，耐雨水冲刷、日晒老化。

本发明具有附图：图1  本发明工艺流程图。

兹举实施例并配合附图说明如下：

为了明了本发明的内容，现以下述实例说明本发明方法可制出印刷用聚烯烃合成纸的实例，但并非以此限定本发明的范围。

实例一、

原料名称                      配比(PHR)

聚乙烯                         30

线性低密度聚乙烯               20

聚丙烯                         50

碳酸钙                         100

偶联剂                         1.5

抗静电剂                       1.0

脂肪酸酯润滑剂                 0.8

二氧化钛                       5

用高速捏合机捏合送入密炼机密炼，然后送至开放式粗、精炼机(温度设定130℃)，混炼后，经开炼机前置的割刀切割配合料，成为板带状，送至过滤机过滤，其后送至压延机成型，压延机温度设定于185℃，各辊之间的速差调成1.5-2.5m/min，引离辊与成型辊的速比为1∶1.5-1∶2.5，引离辊温度设定于150℃，各辊速度保持一致。扩幅机与引离辊速比为1∶1.5-1∶2.5，经轧纹后送入冷却机组，冷却辊温度50℃，各辊速度保持一致，使膜片冷却定型，经表面卷取机或中心卷取机卷取。卷取后的产品送入自动裁片机线，经热矫平处理、电晕、涂布、纵向分切、横向裁断后，计数振荡、归整，进行包装而成为成品。

由以上方式制成的聚烯烃合成纸，可制成工程绘图纸、地图纸。

实例二、

            原料名称                 配比(PHR)

           聚乙烯                     20

           线性低密度聚乙烯           10

           聚丙烯                     70

           碳酸钙                     150

           偶联剂                     2.0

           抗静电剂                   0.5

           脂肪酸酯润滑剂             0.8

           二氧化钛                   3

用高速捏合机捏合送入密炼机密炼，然后送至开放式粗、精炼机(温度设定140℃)，混炼后，经开炼机前置的割刀切割配合料，成为板带状，送至过滤机过滤，其后送至压延机成型，压延机温度设定于190℃，各辊之间的速差调成，1.5-2.5m/min，引离辊与成型辊的速比为1∶1.5-1∶2.5，引离辊温度设定于150℃，各辊速度保持一致。扩幅机与引离辊速比为1∶1.5-1∶2.5，经轧纹后送入冷却机组，冷却辊温度50℃，各辊速度保持一致，使膜片冷却定型，经表面卷取机或中心卷取机卷取。卷取后的产品送入自动裁片机线，经热矫平处理、电晕、涂布、纵向分切、横向裁断后，计数振荡、归整，进行包装而成为成品。

由以上方式制成的聚烯烃合成纸，可用于卡片、宣传广告、购物袋及一般书写印刷用全纸。

实例三、

                  原料名称               配比(PHR)

                聚丙烯                 80

                聚乙烯                 20

                碳酸钙                 200

                偶联剂                 1.5

                抗静电剂               1.0

                脂肪酸酯润滑剂         0.8

                二氧化钛               5

用高速捏合机捏合送入密炼机密炼，然后送至开放式粗、精炼机(温度设定140℃)，混炼后，经开炼机前置的割刀切割配合料，成为板带状，送至过滤机过滤，其后送至压延机成型，压延机温度设定于195℃，各辊之间的速差调成1.5-2.5m/min，引离辊与成型辊的速比为1∶1.5-1∶2.5，引离辊温度设定于150℃，各辊速度保持一致。扩幅机与引离辊速比为1∶1.5-1∶2.5，经轧纹后送入冷却机组，冷却辊温度60℃，各辊速度保持一致，使膜片冷却定型，经表面卷取机或中心卷取机卷取。卷取后的产，昆送入自动裁片机线，经热矫平处理、电晕、涂布、纵向分切、横向裁断后，计数振荡、归整，进行包装而成为成品。

由以上方式制成的聚烯烃环保合成纸，可制成印刷、卡片、垫板、扑克牌、商品标签等。

实例四、

             原料名称              配比(PHR)

            线性低密度聚乙烯        30

            聚丙烯                  70

            碳酸钙                    300

            偶联剂                    2.0

            抗静电剂                  0.5

            脂肪酸酯润滑剂            0.8

            二氧化钛                  8

用高速捏合机捏合送入密炼机密炼，然后送至开放式粗、精炼机(温度设定140℃，混炼后，经开炼机前置的割刀切割配合料，成为板带状，送至过滤机过滤，其后送至压延机成型，压延机温度设定于175℃，各辊之间的速差调成1.5-2.5m/min，引离辊与成型辊的速比为1∶1.5-1∶2.5，引离辊温度设定于160℃，各辊速度保持一致。扩幅机与引离辊速比为1∶1.5-1∶2.5，经轧纹后送入冷却机组，冷却辊温度50℃，各辊速度保持一致，枉膜片冷却定型，经表面卷取机卷取。卷取后的产品送入自动裁片机线，经热矫平处理、电晕、涂布、纵向分切、横向裁断后，计数振荡、归整，进行包装而成为成品。

由以上方式制成的聚烯烃合成纸，可用于卡片、宣传广告、食品包装及烟、等类物品的包装。

Claims (3)

1、一种聚烯烃合成纸的制造方法，其特征在于：首先将聚烯烃树脂、填加剂、偶联剂、抗静电剂、润滑剂、着色剂经计量后投入高速捏合机中捏合，然后经密炼或挤出混练、过滤后送至压延机压延成型，再由引离辊纵向引离至扩幅机进行横向扩幅，再经扎纹后冷却机组，成型后可直接进行电晕处理、静电消除、涂布、检测、纵横分切或卷取为成品；也可先进行中心卷取再经离线热矫平、电晕处理、静电消除、涂布、检测、纵横分切或卷取为成品。

2、按权利要求1所述的聚烯烃合成纸的制造方法，其特征在于：聚烯烃树脂为100PHR，填加剂为0-300PHR，偶联剂为0-4PHR，抗静电剂为0-6PHR，润滑剂为0.2-10PHR，着色剂为0-15PHR。

3、按权利要求1所述的聚烯烃合成纸的制造方法，其中所述的烯烃类树脂的聚合物组分包括聚乙烯乙烯与a-烯烃，包括a-丙烯、a-丁烯或a-辛烯的共聚物，聚丙烯，其特征在于：聚烯烃树脂的熔体流动速率为0.3-8g/10min，聚乙烯及乙烯与a-烯烃，包括a-丙烯、a-丁烯或a-辛烯的共聚物的熔体流动速率为0.25-5g/10min，聚丙烯树脂的熔体流动速率为0.3-8g/10min。