TW201508129A - 石頭紙及其製造方法 - Google Patents

Abstract

一種石頭紙，其組成分包含：60~90wt%之一無機粉末；10~40wt%之一聚丙烯樹脂；及0~2wt%之一助劑。其製造方法，至少包含下列步驟：熔融一第一混合物，其中，該第一混合物包含：30~60wt%之第一無機粉末、10~40wt%之一聚丙烯樹脂及0~2wt%之一助劑；於熔融之該第一混合物中加入20~50wt%之第二無機粉末，使混煉形成一第二混合物；利用一模具使該第二混合物形成一薄膜；以及對該薄膜進行壓延。

Description

石頭紙及其製造方法

本發明係有關於一種石頭紙（richmineral paper），包含：60~90wt%之無機粉末（inorganicpowder）；10~40wt%之聚丙烯樹脂（polypropyleneresin）；及0~2wt%之助劑。

傳統木漿紙須砍伐樹木，常造成生態環境異常；而其生產過程中所排放的廢水，亦嚴重污染和川及海洋。為避免此一問題，在工業上巳有各種嘗試，以自合成物質如合成樹脂製造非木漿製造之紙類，例如合成紙、石頭紙、塑料紙或聚合物紙。非木漿製造之紙類，大多以一種或多種之塑膠原料為主要原料；其製造過程係將一種或多種之塑膠原料、適當填料及適當添加劑充分混合熔融，再利用擠壓、延伸等加工程序製成一層或多層薄膜。最後，若有功能上之特殊要求，於該薄膜表面施以適當表面處理，例如化學物塗佈。前述薄膜即可取代傳統木漿紙之使用，其功能與傳統木漿紙相同，且對環境保護有極大的貢獻。

習知非木漿製造之紙類之製造技術，如中華民國發明專利公告第495429號揭露之「石頭紙之製造方法及其製品」，其特徵在於以100PHR聚丙烯樹脂，以及0～70PHR高密度聚乙烯（High-density polyethylene）樹脂或0～30PHR的線性低密度聚乙烯（LinearLow-Density Polyethylene）樹脂為塑膠原料；再將該等塑膠原料與一種或一種以上無機填充劑20~200PHR、抗靜電劑、必要之色料及必要之加工助劑混合成一混合料；其中該無機填充劑係選自碳酸鈣、滑石粉及黏土，該抗靜電劑係選自聚乙醇酯、聚乙二醇醚、脂肪酸酯、乙醇醯胺、單及二甘油酯及乙氧基化脂肪酸胺。上述混合料經混合機混合、捏練機捏合後，再經入料機、押出機、軋輪機膠化混練後，送入壓延機壓延成型為板片，再經引取輪拉伸1～6倍，經壓花裝置壓花，縱向拉伸設備延伸1.1～6倍，橫向拉伸設備作1～2倍橫向延伸，再經拉伸回火設備回火後冷卻，最後經表面處理設備處理，捲取獲得該石頭紙，其中該石頭紙厚度0.06～0.80mm，比重0.65～1.1。

中華民國發明專利公告第247295號揭露之「聚丙烯珠光石頭紙之製造方法」，其特徵在於將100 PHR之聚丙烯樹脂，及/或0～30 PHR丙烯-乙烯共聚合物樹脂，0～20 PHR高、低密度聚乙烯樹脂，0～35 PHR無機填充劑，0～5 PHR抗靜電劑、0～5 PHR滑劑，及著色劑、表面耐磨劑、表面吸水劑配合而成一組合物，再以三層共擠壓及雙軸延伸方式將該組合物製造成一薄膜，最後將該薄膜經電暈處理、表面著色或改質塗佈處理，獲得聚丙烯樹脂石頭紙。

中華民國發明專利公告第252174號揭露之「三層共擠壓雙軸延伸聚丙烯珠光石頭紙之製造方法」，其特徵在於將聚丙烯樹脂組合物及樹脂組合物分由一台主押出機及二台副押出機熔融擠壓，並同一Ｔ型模頭以形成三層板片，再將該板片經冷卻成形、雙軸延伸、電暈處理及視厚度需要再予以積層貼合後經捲取而成為石頭紙。其中，該聚丙烯樹脂組合物包含：70～80wt%聚丙烯樹脂、10～14wt%碳酸鈣複合粒、9～13wt%二氧化鈦複合粒、及1～3wt%抗靜電劑；該樹脂組合物包含：30～55wt%聚丙烯、30～40wt%聚乙烯樹脂、14～26wt%二氧化鈦複合粒、0.5～2wt%抗靜電劑、0.4～1wt%抗黏劑、0.1～1wt%紫外線吸收劑。中華民國發明專利公告第338079、405002、445332、575614號亦揭露類似之石頭紙及製造方法。

中華民國發明專利公告第I240674號揭露利用共擠壓雙軸延伸方式獲得之五層珠光石頭紙，其中，該珠光石頭紙最上層及最下層的組成為聚丙烯96~36wt%、聚乙烯0~30wt%、抗黏劑2~5wt%、二氧化鈦M.B(30~60%)0~15wt%、碳酸鈣M.B(40~70%)0~15wt%、光吸收劑1~2wt%、抗氧化劑1~2wt%；而疊置在第二層及第四層的組成分別為聚丙烯97~54wt%、聚乙烯0~15wt%、二氧化鈦M.B(30~60%)0~15wt%、碳酸鈣M.B(40~70%)0~15wt%、抗靜電劑1~7wt%、光吸收劑1~2wt%、抗氧化劑1~2wt%；而疊置在中間層的組成為聚丙烯88~46wt%、聚乙烯0~15wt%、碳酸鈣M.B(40~70%)5~15wt%、二氧化鈦M.B(30~60%)5~15wt%，和光吸收劑1~2wt%、抗氧化劑1~2wt%。中華民國發明專利公開第201215740號亦揭露類似之五層石頭紙。

日本特許公開平3-87255號申請案其特徵在於將35~95wt%聚丙烯樹脂與5～65wt%滑石粉及/或雲母粉，經押出及雙軸延伸製成基材，並於此基材之至少一面上貼合含20~90wt%聚丙烯及10~80wt%無機微細粉末之薄膜，最終構成不透明度90%以上之複層樹脂石頭紙。中華民國發明專利公告第539790號亦揭露類似之石頭紙及製造方法。

中華民國發明專利公開第201024501號揭露之「石頭紙之製造技術」，該石頭紙係由3～90%之聚乙烯樹脂與10~97%之碳酸鈣所共同混合之後，利用壓延加工方式或吹袋加工方式而得。中華民國發明專利公告第189869號揭露之石頭紙，其係由60～75%高密度聚乙烯、5～10%聚苯乙烯、5～10%碳酸鈣、10～20%矽藻土以及0～5%二氧化鈦混合之後，以單螺旋擠壓器擠壓成薄膜而得。

中華民國發明專利公告第379272號揭露之「環保紙之製造方法」，該環保紙係將56～80wt%天然無機礦粉、43～l8wt%聚乙烯以及l～2wt%助劑之組合物，經混合擠壓混鍊製成顆粒狀材料；再將該顆粒狀材料投入壓出機及○字型模嘴成型模構成之紙膜製造機，製成膜管；最後在膜管內以空氣使膜管向外膨脹延伸，達到橫向縱向同時間內延伸的效果，最後製成具有雙向組織強度的環保紙。

中華民國發明專利公開第201211352號揭露之「可回收再利用之石頭紙的製造方法」，該製造方法係將60%～85wt%天然無機礦粉、15%～40wt%聚丙烯及重量1%～5%助劑混合之後，進行搓揉平均並雙向延伸，之後壓平使其形成連續片狀紙張，之後再將該紙張再次混合、壓平，接著利用5輪壓延機將紙張反向翻滾定型，並同時將紙張作橫向與縱向的雙向延伸，最後利用成型冷卻定型機將紙張連續壓平，並同時將紙張作橫向與縱向的雙向延伸及調整控制紙張厚薄，即完成石頭紙的製造。然而，本揭露技術中，天然無機礦粉係以多種無機礦粉混合而成，例如，其一實施例之天然無機礦粉為32wt%碳酸鈣、7wt%二氧化鈦佔及26wt%矽藻土混合而成；其另一實施例，其天然無機礦粉為40wt%碳酸鈣、4wt%二氧化鈦、6wt%白土及25wt%矽藻土混合而成；其再一實施例，其天然無機礦粉為50wt%碳酸鈣、8wt%二氧化鈦、24wt%矽藻土、3wt%滑石粉混合而成。因此，本揭露技術需將多種無機材料混合使用，如此將致使製造成本大幅增加。

中華民國發明專利公開第201244941號揭露之「綠色環保紙及其製造方法」，該環保紙係由15～25wt%之高分子材料及75～85wt%之平均粒徑介於1～5μm間之無機材料所製得。然而，目前市售通用之無機材料粉末均以通過一特定目篩（mesh）之殘留量為品管規範，粉末只要能通過該目篩，即可出貨，平均粒徑並無一定規範。以市售通用之碳酸鈣粉末為例，只要98%之碳酸鈣粉末能通過325目篩，即屬合格品，不論平均粒徑。因此，本揭露技術仍需將無機材料研磨至平均粒徑介於1～5μm間，如此將致使製造成本大幅增加。

本發明之目的，係提供一種石頭紙，其組成分包含：60~90wt%之一無機粉末；10~40wt%之一聚丙烯樹脂；及0~2wt%之一助劑。

本發明之另一目的，係提供一種石頭紙之製造方法，至少包含下列步驟：熔融一第一混合物，其中，該第一混合物包含：30~60wt%之一第一無機粉末、10~40wt%之一聚丙烯樹脂及0~2wt%之一助劑；於熔融之該第一混合物中加入20~50wt%之一第二無機粉末，使混煉形成一第二混合物；利用一模具使該第二混合物形成一薄膜；對該薄膜進行壓延；以及拉伸該薄膜，形成該石頭紙。

本發明揭露之技術利用單一樹脂，亦即聚丙烯樹脂，且無需將多種無機材料混合使用，亦無須將無機粉末特意研磨至一定平均粒徑，僅需使用通用之無機粉末，更無須利用多層共擠押方式或者多層貼合方式，如此簡化原料種類及製程，致使製造成本減少。

為供進一步瞭解本發明特徵、運用技術手段及所預期達成之功效，也為便於  貴審查委員能對本發明之技術手段及運作過程有更進一步之認識與瞭解，茲舉一第一實施例配合第一圖，將本發明製造石頭紙之方法說明如下：

取一熔融指數（meltflow index）介於7~12之間之聚丙烯樹脂18.5wt%。再取第一無機粉末40wt%，此實施例中係使用碳酸鈣粉末40wt%，其中該碳酸鈣粉末的325目篩殘留量最大值為2%，假比重（bulk density）為0.85(g/cm3)。最後取助劑1.5wt%。將上述聚丙烯樹脂、碳酸鈣粉末及助劑置入一混料機中，進行物理性混合，並形成一第一混合物。

將該第一混合物由一押出機1的一主入料口11，進入該押出機1的套筒13中。該套筒13內部設有至少一螺桿15，且該套筒13內部具有一溫度，通常為介於攝氏200~300度之間。該第一混合物於該套筒13內部，受到該溫度的作用而成熔融狀態。熔融狀態之該第一混合物受到該螺桿15的推力，由該押出機1的主入料口11處往出料口17處移動。

接著，再取第二無機粉末，此實施例係使用上述之該碳酸鈣粉末40wt%，由該押出機1之一副入料口19，進入該押出機1的該套筒13中，並於該套筒13內部與上述熔融狀態之該第一混合物接觸混煉。至此，該押出機1的該套筒13後半段131存在有一具有聚丙烯樹脂18.5wt%、碳酸鈣粉末80wt%及助劑1.5wt%之一第二混合物。

之後，該第二混合物受到該螺桿15的推力，往該出料口17處移動。該第二混合物離開該出料口17之後，將透過一模具7，通常為押出模頭（extrusion die），形成一薄膜3。

接著，透過一壓延裝置5進行該薄膜3表面的整修處理並冷卻該薄膜3，同時完成一石頭紙。該壓延裝置5具有至少一滾筒51，該薄膜3利用該壓延裝置5進行表面修飾加工，使該薄膜3表面具有預定表面狀況。該石頭紙，其組成分至少包含：80wt%之碳酸鈣粉末、18.5wt%之聚丙烯樹脂；以及1.5wt%之助劑。

另舉一第二實施例配合第二圖說明本發明如下：取一熔融指數介於7~12之間之聚丙烯樹脂28.7wt%。再取第一無機粉末，此實施例中係使用碳酸鈣粉末30wt%，其中該碳酸鈣粉末的325目篩殘留量最大值為2%，假比重為0.85 (g/cm3)。最後取助劑1.3wt%。將上述聚丙烯樹脂、碳酸鈣粉末及助劑置入一混料機中，進行物理性混合，並形成一第一混合物。

將該第一混合物由押出機2的主入料口21，進入該押出機2的一套筒23中。該套筒23內部中設有至少一螺桿25，且該套筒23內部具有一溫度，通常為介於攝氏200~300度之間。該第一混合物於該套筒23中，受到該溫度的作用而成熔融狀態。熔融狀態之該第一混合物受到該螺桿25的推力，由押出機2的主入料口21處往一出料口27處移動。

接著，再取第二無機粉末，此實施例係使用上述之該碳酸鈣粉末40wt%，由該押出機2之一副入料口29，進入該押出機2的該套筒23內部，並於該套筒23內部與上述熔融狀態之第一混合物接觸混煉。至此，該押出機2的該套筒23後半段231存在有一具有聚丙烯樹脂28.7wt%、碳酸鈣粉末70wt%及助劑1.3wt%之一第二混合物。

之後，該第二混合物受到該螺桿25的推力，往該出料口27處移動。該第二混合物離開該出料口27之後，將透過一模具8，通常為押出模頭，形成一薄膜4。

接著，透過一壓延裝置6進行該薄膜4表面的整修處理並冷卻該薄膜4；最後，透過一拉伸裝置10對該薄膜4進行拉伸使其產生預定厚度，並完成一石頭紙41。該壓延裝置6係具有至少一滾筒61，該薄膜4利用該壓延裝置6進行表面修飾加工，使該薄膜4表面具有預定表面狀況。該拉伸裝置10視需要可為單軸延伸或雙軸延伸。該石頭紙41，其組成分至少包含：70wt%之碳酸鈣、28.7wt%之聚丙烯樹脂；以及1.3wt%之助劑。

再舉一第三實施例配合第三圖，將本發明說明如下：取一熔融指數介於7~12之間之聚丙烯樹脂23.7wt%。再取一第一無機粉末，此實施例中係使用碳酸鈣粉末35wt%，其中該碳酸鈣粉末的325目篩殘留量最大值為2%，假比重為0.85 (g/cm3)。最後取助劑1.3wt%。將上述聚丙烯樹脂、碳酸鈣粉末及助劑置入一混料機中，進行物理性混合，並形成一第一混合物。

將該第一混合物由一第一押出機101的一主入料口1011，進入該第一押出機101的一套筒1013內部。該套筒1013內部設有至少一螺桿1015，且該套筒1013內部具有一溫度，通常為介於攝氏200~300度之間。該第一混合物於該套筒1013中，受到該溫度的作用而成熔融狀態。熔融狀態之該第一混合物受到該螺桿1015的推力，由該第一押出機101的該主入料口1011處往一出料口1017處移動。

接著，再取一第二無機粉末，此實施例係使用上述之該碳酸鈣粉末40wt%，由該第一押出機101之一副入料口1019，進入該第一押出機101的該套筒1013內部，並於該套筒1013內部與上述熔融狀態之該第一混合物接觸混煉。至此，該第一押出機101的該套筒1013後半段10131存在有一具有聚丙烯樹脂23.7wt%、碳酸鈣粉末75wt%及助劑1.3wt%之一第二混合物。

之後，該第二混合物受到該螺桿1015的推力，往該出料口1017處移動。第二混合物離開該出料口1017之後，將透過一造粒模具107，通常為押出造粒模頭，形成一顆粒狀之該第二混合物109。

將該顆粒狀之該第二混合物109由一第二押出機201的一主入料口2011，進入該第二押出機201的一套筒2013內部。該套筒2013設有至少一螺桿2015，且該套筒2013內部具有一溫度，通常為介於攝氏200~300度之間。該顆粒狀之該第二混合物109於該套筒2013中，受到該溫度的作用而成熔融狀態，並受到該螺桿2015的推力，由該第二押出機201的該主入料口2011處往一出料口2017處移動。熔融狀態之該第二混合物離開該出料口2017之後，將透過一模具207，通常為押出模頭，形成一薄膜203。

接著，透過一壓延裝置205進行該薄膜203表面的整修處理並冷卻該薄膜203。最後，透過一拉伸裝置209對該薄膜203進行拉伸使其產生預定厚度，並完成一石頭紙2031。該壓延裝置205具有至少一滾筒2051，該薄膜203利用該壓延裝置205進行表面修飾加工，使該薄膜203表面具有預定表面狀況。該拉伸裝置209視需要可為單軸延伸或雙軸延伸。該石頭紙2031，其組成分至少包含：75wt%之碳酸鈣、23.7wt%之聚丙烯樹脂；以及1.3wt%之助劑。

綜合上述，本發明「石頭紙及其製造方法」，係提供一種石頭紙，應用領域廣，亦符合環保要求，而其製造方法為具有一實用性高之製程技術，俾使整體確具產業實用性及成本效益，且其構成結構又未曾見於諸書刊或公開使用，誠符合發明專利申請要件，懇請 鈞局明鑑，早日准予專利，至為感禱。

需陳明者，以上所述乃是本發明之具體實施例及所運用之技術原理，惟本發明之技術特徵並不侷限於此，凡任何熟悉該項技藝者在本發明領域內，可輕易思及之變化或修飾。若依本發明之構想所作之改變，其所產生之功能作用仍未超出說明書及圖式所涵蓋之精神時，應均被涵蓋在以下本案之申請專利範圍內，合予陳明。

1、2‧‧‧押出機
11、21、1011、2011‧‧‧主入料口
13、23、1013、2013‧‧‧套筒
131、231、10131‧‧‧套筒後半段
15、25、1015、2015‧‧‧螺桿
17、27、1017、2017‧‧‧出料口
19、29、1019‧‧‧副入料口
3、4、203‧‧‧薄膜
41、2031‧‧‧石頭紙
5、6、205‧‧‧壓延裝置
51、61、2051‧‧‧滾筒
7、8、207‧‧‧模具
107‧‧‧造粒模具
10、209‧‧‧拉伸裝置
101‧‧‧第一押出機
201‧‧‧第二押出機
109‧‧‧顆粒狀之第二混合物

[第1圖]係說明第一實施例。[第2圖]係說明第二實施例。[第3圖]係說明第三實施例。

1‧‧‧押出機

11‧‧‧主入料口

13‧‧‧套筒

131‧‧‧套筒後半段

15‧‧‧螺桿

17‧‧‧出料口

19‧‧‧副入料口

3‧‧‧薄膜

5‧‧‧壓延裝置

51‧‧‧滾筒

7‧‧‧模具

Claims (12)

1. 一種石頭紙，其組成分至少包含： 60~90wt%之一無機粉末；10~40wt%之一聚丙烯樹脂；及0~2wt%之一助劑。
2. 一種製造石頭紙之方法，至少包含下列步驟： (a)熔融一第一混合物，其中，該第一混合物包含： 30~60wt%之一第一無機粉末； 10~40wt%之一聚丙烯樹脂；及0~2wt%之一助劑； (b)於熔融之該第一混合物中加入20~50wt%之一第二無機粉末，使混煉形成一第二混合物； (c)利用一模具使該第二混合物形成一薄膜；及 (d)對該薄膜進行壓延。
3. 根據申請專利範圍第2項之方法，其中於步驟(c)之前，包含至少下列步驟： (b-1) 利用一造粒模具使該第二混合物形成顆粒狀；及(b-2) 熔融該第二混合物。
4. 根據申請專利範圍第2或3項之方法，其中該熔融該第一混合物之步驟係於一押出機之一套筒內部進行。
5. 根據申請專利範圍第4項之方法，其中該第二無機粉末係由該押出機之一副入料口加入，其中該副入料口與該套筒連接。
6. 根據申請專利範圍第2或3項之方法，其中於步驟(d)之後，包含至少下列步驟：(e)拉伸該薄膜。
7. 根據申請專利範圍第2或3項之方法，其中該模具係一押出模頭。
8. 根據申請專利範圍第1項之石頭紙，其中該無機粉末係一碳酸鈣粉末。
9. 根據申請專利範圍第1項之石頭紙，其中該聚丙烯樹脂之熔融指數介於7~12之間。
10. 根據申請專利範圍第2或3項之方法，其中該第一無機粉末係一碳酸鈣粉末。
11. 根據申請專利範圍第2或3項之方法，其中該第二無機粉末係一碳酸鈣粉末，或與該第一無機粉係相同材料。
12. 根據申請專利範圍第2或3項之方法，其中該聚丙烯樹脂之熔融指數介於7~12之間。