TWI394657B - 一種非ｐｖｃ系經由壓延加工所製成之聚烯烴膠布及其製法 - Google Patents

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一種非PVC系經由壓延加工所製成之聚烯烴膠布及其製法
本發明為一種非PVC系壓延加工的聚烯烴組合物，可採用傳統製作聚氯乙烯膠布的壓延製程所製成聚烯烴膠布。
近年來，世界各國對環保議題，愈來愈重視，先進國家為解決此一存在已久的環保問題，乃相繼增定相關環保法規，要求各個產業，逐步限制或強制回收各式塑膠製品，如歐盟已在其相關法令中，針對包裝材料與塑膠製品成分，明文限制不得使用特定重金屬、聚氯乙烯(Poly vinyl chloride，簡稱PVC)或苯乙烯等成分，以期降低該成分對環境生態的衝擊。此外，多家全球知名企業為了其環保形象，也多自發性的宣佈其PVC限用政策，包括包裝材料、建材、零件等。
故有業者利用其他環保塑化材料，如中華民國公告之I280914號專利所述，以聚乙烯(Polyethylene，簡稱PE)、乙烯-醋酸乙烯酯共聚合物(Ethylene-vinyl acetate Copolymer，簡稱EVA)或聚乙烯-醋酸乙烯酯共聚合物(Polyethylene-vinyl acetate，簡稱PEVA)等，以T-Die加工製作出具有壓紋的塑膠布。由於PE、EVA或PEVA等材料特性，與PVC並不同，故以傳統製作PVC壓紋布的製造方法是無法用以製作具有相同品質的PE、EVA或PEVA壓紋布，必須添購新設備(T-Die機)或大幅修改傳統製作PVC壓紋布的設備，才能製作生產。
壓延加工是傳統製作PVC壓紋布最為經濟與高效率之製造方法，可製得具有厚度0.02毫米至2.0毫米的塑膠布或塑膠膜。壓延的PVC塑膠布(或塑膠膜)可立即熱定型為各式形狀，廣泛應用包括包裝、水池與游泳池內裏、平面藝術、表面飾板、文具或地磚等產品。雖然T-Die加工法可以製造出優越品質的塑膠布或塑膠膜，但是T-Die加工法沒有壓延法的產率和經濟之優點。
因PE、EVA或PEVA等材料的韌性好，但在高溫時PE、EVA或PEVA等材料熔融強度不夠，使得熔融狀的塑料於壓延機引出， 容易下垂或斷裂，而無法進行熱壓紋與熱定形。故一般PEVA塑膠布以T-Die加工法進行加工，塑料通過該T型模具，即可製作出平面狀的塑膠布(或塑膠膜)，再對該塑膠布進行冷卻定型，然後將塑膠布導入一加熱滾壓輪組，進行壓紋之後，立即進行冷卻處理。
以壓延法製作一般PE、EVA或PEVA塑膠布時，因PE、EVA或PEVA材料的延展性好但彈性回復性差之特性，壓延時滾輪拉伸導致其上立體壓紋變的模糊不清，且在滾壓立體凸紋時，對PE、EVA或PEVA塑膠布的連續強度造成傷害，致所製成的壓紋塑膠布，因強度不連續或不均勻，極易在壓紋位置被撕裂。聚烯烴材料以壓延法加工，熔融粘度高容易粘輪，致扭力增大，不易加工，如何發展一種聚烯烴組合物，以壓延法製作一種表面壓紋立體清晰且結構強度均勻的膠布，即成為業界致力研究的一個課題。
聚烯烴材料依押出、射出、壓延等加工方法之不同，成型狀況亦不同，其用料組合配方經特別研究。為解決上述以壓延法製作表面壓紋立體清晰且結構強度均勻的非PVC系樹脂膠布之課題，經本發明人等之實驗與探討發現，先使特殊組成的烯烴組合物及其他助劑的配方用混合機混合均勻再經萬馬力機(N.P.C製，100L×300HP)均勻混煉初步膠化成融溶狀，再經軋輪機(N.P.C製，26×84×150HP)充分膠化，其膠化過程如圖一所示。當樹脂進入膠化過程，膠化後經壓延能順利被加工成膠布薄膜。
本發明的主要目的在於提供非PVC系組成的聚烯烴組合物，亦可直接採用製作聚氯乙烯膠布的傳統壓延製程，獲得不同厚度之各式軟質與硬質、表面光滑平整或壓紋立體清晰且結構強度均勻的膠布與膠膜。
其製法為：使用非PVC系組成的聚烯烴混合物及其它添加助劑的混合料先將所有原料以混合機混合均勻後引入萬馬力機均勻混煉，再經由軋輪機充分膠化後，以壓延加工製得一種聚烯烴膠布。這種聚烯烴膠布具有可回收，且對環境較無污染之膠布。
本發明的聚烯烴組合物，因為可直接使用製作聚氯乙烯膠布的傳統製程，不須增添或修改現有設備，可加工成聚烯烴膠布，因此本發明之聚烯烴組合物，經加工所得膠布具有加工成本低廉、產速快及環保的優點。經由此壓延產出單層聚烯烴膠布，可以二層以上之膠布貼合，產生更高厚度的堆疊結構膠布。
圖1是本發明膠化過程示意圖。
本發明的聚烯烴膠布，其厚度介於0.02~2.0 mm，係藉由特殊組成的聚烯烴組合物，製成不同軟硬度之聚烯烴膠布。
本發明的聚烯烴膠布的製法，是先將聚烯烴組合物與助劑用混合機混合均勻後引入萬馬力機均勻混煉，料温控制在130~200℃經軋輪機膠化，再採用製作聚氯乙烯膠布的傳統製程，就可製得具有加工製程簡單，設備成本低廉及產速快之優點的聚烯烴膠布。
本發明之製法亦可依各種膠布性能需要添加滑劑、抗氧化劑、紫外線吸收劑、耐燃劑、抗靜電劑、填充劑、色料及其他改質劑。
據此，本發明的聚烯烴膠布，是由下列步驟所製得：
(1)將每百分重量之聚烯烴組合物樹脂100 PHR(Parts per Hundred of resin)與滑劑0.1~15 PHR、可塑劑0.1~50 PHR、助劑(包括改質劑、抗氧化劑、抗菌劑、耐燃劑、填充劑、分散劑及紫外線吸收劑等)0.1~80 PHR及色料0.0~15 PHR以混合機混合均勻後，引入萬馬力機均勻混煉。
(2)料溫控制在130~200℃，經軋輪機膠化後，將均勻膠化的混合料，以壓延機加工成型，其熱熔膠布厚度控制介於0.05 mm~2.0 mm。
(3)將膠布引入或不引入壓花輪組，壓製或不壓製所需的紋路，及(4)再將膠布引入冷卻輪組冷卻定型，經捲取製得。
本發明利用不同聚烯烴樹脂具有不同特性黏度加以組合，使其 適合膠布機壓延加工。所使用的聚烯烴組合物樹脂，係選自非聚氯乙烯之塑料，以聚乙烯(Polyethylene，簡稱PE)、聚丙烯(Polypropylene ，簡稱PP)、乙烯-醋酸乙烯酯共聚合物(Ethylene-vinyl acetate Copolymer，簡稱EVA)、熱塑性聚烯烴(Thermoplastic polyolefin，簡稱TPO)或熱塑性塑膠彈性體(Thermoplastic Elastomer，簡稱TPE)的其中二種或二種以上的組合物。
其中，聚乙烯(PE)，可以是高密度聚乙烯(High Density Polyethylene，簡稱HDPE)、低密度聚乙烯(Low Density Plyethylene，簡稱LDPE)、線性低密度聚乙烯(Low Linear Density Polyethylene，簡稱LLDPE)或是茂金屬PE(Metallocene Polyethylene，簡稱mPE)。
聚丙烯(PP)，是均聚聚丙烯(PP-H)、嵌段共聚聚丙烯(PP-B)、無規共聚聚丙烯(PP-R)。
乙烯-醋酸乙烯酯共聚合物(EVA)，其醋酸乙烯酯(Vinyl Acetate content，簡稱VA)含量可為8~28%。
熱塑性聚烯烴(TPO)或熱塑性塑膠彈性體(TPE)，是動態硫化聚烯烴TPE、嵌段共聚PP和聚烯烴類TPE的共混物、聚醯胺類TPE、含氟TPE、帶官能基的SEBS類TPE，烯烴系的TPO，TPO中有聚丙，烯(PP)或乙烯丙烯橡膠(EPDM)的混合物、乙烯-辛烯聚合的共聚物、乙烯-丁烯共聚物、乙烯-丙烯聚合的共聚物、乙烯-a 烯烴共聚物等。
滑劑之使用，對聚烯烴樹脂在壓延機成型加工很重要，在高溫熔融狀態不與膠布機金屬表面相粘。本發明使用的滑劑是硬脂酸系、脂肪酸酯系、脂肪酸醯胺類、石蠟烴系、金屬石鹼類、有機矽系之滑劑，可利用上述不同種類的滑劑之一種或一種以上配合。
本發明使用可塑劑可調整成品的軟硬度亦可改善加工滑性，可塑劑包括非酜酸酯可塑劑、高分子聚酯可塑劑、加工油等，其中非酜酸酯可塑劑選自芳香族羧酸酯、六氫化酜酸酯、檸檬酸酯、苯基磺酸酯類、磷酸酯類、環氧類、脂肪族二酸酯類；高分子聚酯可塑劑選自聚癸二酸丙烯酯；加工油選自石蠟基油、環烷基油、芳香基油。
聚烯烴膠布因應不同物性要求，使用各種助劑，包括：改質劑、抗氧化劑、抗菌劑、耐燃劑、填充劑、分散劑及紫外線吸收劑的其中一種或一種以上搭配而成。其中改質劑選自：甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚合物、乙烯-醋酸乙烯酯共聚合物；抗氧化劑選自：受阻酚類、磷酸酯類；抗菌劑選自：有機砷、銀離子抗菌劑；耐燃劑選自：含磷系化合物：如各種磷酸酯類耐燃劑、磷酸氨類耐燃劑、芳香族磷酸化合物、氮系耐燃劑、金屬氫氧化物：如氫氣化鎂、氫氣化鋁、硼酸鋅；填充劑選自：碳酸鈣、粘土、滑石粉、碳酸鈣、雲母粉、石灰石、矽石粉；分散劑選自：矽烷偶合劑、鋯鋁偶合劑；紫外線吸收劑，選自羥基苯基苯并三唑類紫外線吸收劑、或羥基二苯甲酮類紫外線吸收劑的其中一種或一種以上。
色料，可視產品的色相需求酌予添加，或為有機系色料，或為無機系色料，亦可採無機、有機色料混合方式或透明不加色料。
在使用上，本發明的聚烯烴膠布可以單層使用外，還可以加熱方式，溫控在80℃~180℃貼合成多層使用。
下面將以實施例更具體地說明本發明，雖然以較佳之實施例被露加以詳述，惟本發明之技術及權利範圍不受其所限制。
〔實施例1〕
生產厚度0.09 mm的聚烯烴膠布，其製法為：(1)依表1的的配方1，將聚烯烴混合物樹脂(其中EVA之VA含量為8~28%)、滑劑、可塑劑、助劑(包括改質劑、耐燃劑、填充劑及紫外線吸收劑)等原物料用混合機混合均勻後，引入萬馬力機均勻混煉，均勻膠化；(2)料溫控制在130℃~200℃，經軋輪機膠化後，將充分反應的混合料，以壓延機加工成型厚度控制於0.09 mm的熱熔膠布成型；(3)再經或不經膠布引入壓花輪組，壓製或不壓製所需的紋路；及(4)將膠布引入冷卻輪組冷卻定型，經捲取製成本發明之厚度為 0.09mm的聚烯烴膠布，其拉力強度MD為65.2 kg/cm2，CD為45.4 kg/cm2，伸長率MD為861kg/cm2，CD為1010 kg/cm2，及撕裂之強度MD為35.2 kg/cm2，CD為37.0kg/cm2。其手感佳，而有真皮柔韌性。
〔實施例2〕
生產厚度0.15mm的聚烯烴膠布，依表1的配方2及其製法皆同實施例1。聚烯烴膠布之拉力強度MD為63.4 kg/cm2，CD為49.8 kg/cm2，伸長率MD為684 kg/cm2，CD為987 kg/cm2，及撕裂強度之MD為35.4 kg/cm2，CD為36.2kg/cm2。其手感佳，而有真皮柔韌性。
〔實施例3〕
生產厚度0.2 mm的聚烯烴膠布，依表1的配方3及其製法皆同實施例1。聚烯烴膠布之拉力強度MD為126.7 kg/cm2，CD為116.7 kg/cm2，伸長率之MD為500 kg/cm2，CD為690 kg/cm2，及撕裂強度之MD為85.5 kg/cm2，CD為72.1kg/cm2。其手感稍佳，真皮柔韌性則不如實施例1及2。
〔實施例4〕
生產厚度0.1mm的聚烯烴膠布，依表1的配方4及其製法皆同實施例1。聚烯烴膠布之拉力強度MD為74.6 kg/cm2，CD為68.9 kg/cm2，伸長率之MD為690 kg/cm2，CD為836 kg/cm2，及撕裂強度之MD為40.6 kg/cm2，CD為40.3kg/cm2。其手感稍佳，真皮柔韌性則不如實施例1及2。
〔實施例5〕
生產厚度0.1mm的聚烯烴膠布，依表1的配方5及其製法皆同實施例1。聚烯烴膠布之拉力強度MD為81.2 kg/cm2，CD為70.6kg/cm2，伸長率之MD為719 kg/cm2，CD為958 kg/cm2，及撕裂強度之MD為52.6 kg/cm2，CD為55.8kg/cm2。其手感稍佳，真皮柔韌性則接近實施例1及2。
〔實施例6〕
生產厚度0.3mm的聚烯烴膠布，依表1的配方6及其製法皆同實施例1。聚烯烴膠布之拉力強度MD為102 kg/cm2，CD為62.7kg/cm2，伸長率之MD為58 kg/cm2，CD為62 kg/cm2，及撕裂強度之MD為69.0 kg/cm2，CD為39.2kg/cm2。其手感稍佳，真皮柔韌性則接近實施例1及2。
〔實施例7〕
生產厚度0.2mm的聚烯烴膠布，依表1的配方7及其製法皆同實施例1。聚烯烴膠布之拉力強度MD為59.1kg/cm2，CD為97.3kg/cm2，伸長率之MD為524kg/cm2，CD為447kg/cm2，及撕裂強度之MD為43.1kg/cm2，CD為30kg/cm2。其手感稍佳，真皮柔韌性則接近實施例1及2。
〔比較例1〕
T-Die加工生產厚度為0.2 mm的白色PEVA膠布。其拉力強度MD為117.6 kg/cm2，CD為106.5kg/cm2，伸長率之MD為650 kg/cm2，CD為213 kg/cm2，及撕裂強度之MD為67.5 kg/cm2，CD為69.3kg/cm2。其手感較硬，而無柔韌性。
〔比較例2〕
T-Die加工生產厚度0.09mm的半透明PEVA膠布。其拉力強度MD為75.3 kg/cm2，CD為59.5kg/cm2，伸長率之MD為357 kg/cm2，CD為326 kg/cm2，及撕裂強度之MD為42.1 kg/cm2，CD為58.9kg/cm2。其手感較硬，而無柔韌性。

Claims (12)

  1. 一種非PVC系經由壓延加工之聚烯烴膠布製法，其製法包括下列步驟：(1)將聚烯烴組合物樹脂100 PHR、滑劑0.1~15 PHR、可塑劑0.1~50 PHR、助劑0.1~80 PHR及色料0.0~15 PHR先以混合機混合均勻後，引入萬馬力機均勻混煉；(2)料溫控制在130~200℃，經軋輪機均勻膠化後的混合料，以壓延機加工成型並控制至所需厚度；(3)經或不經壓花輪組壓製所需的紋路；(4)再將膠布引入冷卻輪組冷卻定型，捲取製成品。
  2. 一種非PVC系經由壓延加工之聚烯烴膠布，其製品包含：(1)聚烯烴組合物樹脂100PHR；(2)滑劑0.1~15PHR；(3)可塑劑0.1~50PHR；(4)助劑0.1~80PHR；及(5)色料0.0~15PHR。
  3. 如申請專利範圍第2項一種非PVC系經由壓延加工之聚烯烴膠布，其中，所述聚烯烴組合物樹脂，係為聚乙烯、聚丙烯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚合物、熱塑性塑膠彈性體、熱塑性聚烯烴的其中二種或二種以上的組合物。
  4. 如申請專利範圍第2項一種非PVC系經由壓延加工之聚烯烴膠布，其中，所述滑劑，係為硬脂酸、脂肪酸酯、脂肪酸醯胺、石蠟烴系、金屬石鹼類、有機矽系的其中一種或一種以上混合並用。
  5. 如申請專利範圍第2項一種非PVC系經由壓延加工之聚烯烴膠，其中，所述可塑劑，係為非酜酸酯可塑劑、高分子聚酯可塑劑、加工油的其中一種或一種以上混合並用。
  6. 如申請專利範圍第2項一種非PVC系經由壓延加工之聚烯烴膠布，其中，所述助劑，係為改質劑、紫外線吸收劑、耐燃劑、填充劑、分散劑的其中一種或一種以上混合並用。
  7. 如申請專利範圍第6項一種非PVC系經由壓延加工之聚烯烴膠布 ，其中，所述改質劑係為甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚合物、乙烯-醋酸乙烯酯共聚合物的其中一種單獨使用或兩種混合並用。
  8. 如申請專利範圍第6項一種非PVC系經由壓延加工之聚烯烴膠布，其中，所述填充劑係為碳酸鈣、粘土、矽石粉的其中一種單獨使用或一種以上混合並用。
  9. 如申請專利範圍第6項一種非PVC系經由壓延加工之聚烯烴膠布，其中，所述紫外線吸收劑係為羥基二苯甲酮類、羥基苯基苯并三唑類混合物的其中一種單獨使用或兩種混合並用。
  10. 如申請專利範圍第6項一種非PVC系經由壓延加工之聚烯烴膠布，其中，所述耐燃劑係為氫氧化鋁、氫氧化鎂、磷酸化合物、氮系化合物的其中一種單獨使用或一種以上混合並用。。
  11. 如申請專利範圍第2項一種非PVC系經由壓延加工之聚烯烴膠布，其中，所述色料係為TiO2或視產品的色相需求，添加其他色料或透明不加色料。
  12. 如申請專利範圍第2項一種非PVC系經由壓延加工之聚烯烴膠布，可經由二層或二層以上之膠布貼合而成的堆疊結構。
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