专利名称：适用于水性油墨印刷和电镀处理的聚丙烯膜的制法及产品的制作方法
目前一般的双轴延伸聚丙烯膜，因成品表面对水性油墨及电镀铝箔间的粘结强度差，常使其可利用范围受到限制，并不适用于水性油墨印刷及贴合强度与铝箔粘结强度要求较高的电镀产品方面。通常水性油墨印刷的优点可列举有1.符合环保要求，无污染。
2.印刷作业安全，管理容易。
3.对人体健康无害。
又电镀铝箔的优点则有1.气体与水气阻隔性优，适用于保鲜性要求高的食品包装。
2.具金属光泽，外观美丽，印刷后可供作礼品包装用纸。
双轴延伸聚丙烯膜，因使用于印刷加工电镀铝箔方面的市场量大，且水性油墨印刷及电镀铝箔具有上述的优点，将来颇具印刷加工与电镀的发展趋势。故发明人积极着手研试开发适用于水性油墨与电镀产品的双轴延伸聚丙烯膜。
目前双轴延伸聚丙烯膜，因成品表面张力较弱且表面粗糙仅可以油性油墨印刷加工，应用于食品与工业包装。其印刷加工的缺点如下1.作业具危险性，易发生火灾及爆炸。
2.环境污染。
3.因使用甲苯、甲乙酮及醋酸乙酯等，常有机溶剂有害人体健康。
另外使用于电镀产品，因与铝箔的粘结强度较差，故一般电镀厂商需先涂布一层粘合剂后再电镀，其品质才能符合要求，此产品通常应用于食品包装与礼品包装用纸。
本发明的目的是研究制造一种适用于水性油墨印刷与电镀处理的可/不可热封的双轴延伸聚丙烯薄膜及其制法。
为解决上述问题点，本申请人公司积多年制造双轴延伸聚丙烯膜的经验，发现需由聚丙烯树脂的组成及改良双轴延伸聚丙烯膜的表面处理着手，经选用特定的聚丙烯树脂添加剂，并配合特定条件的表面处理后，其品质可适用于水性油墨印刷及可热封与一般不可热封电镀产品，以至完成本发明。
本发明的适用于水性油墨印刷与电镀处理的聚丙烯膜及其制法，包含如下发明内容和技术特征。
一、本发明有关的聚丙烯树脂及添加剂的选用1.水性油墨印刷用(1)均一聚丙烯树脂a.MFI值(Melt Flow Index，熔融流动指数)2-5MFI值如果＜2，塑料流动性较差，押出或挤压加工困难，生产性差。
MFI值如果＞5，成品性能强度变差。
b.I.I值(Isotactic Idex，同排指数或全同立构指数)94-99％I.I值如果＞99％，生产加工温度范围窄，厚度不易控制。
I.I值如果＜94％，成品刚性差。
(2)抗粘剂需选用平均粒径小于4μ的有机或无机类抗粘剂。若粒径大于4μ，则表面较粗糙，影响印刷与电镀品质。通常，其添加量范围为水性油墨总重的0.05-0.4重量％。
(3)抗静电剂包括二乙氧化胺(Biethoxylated amine)，酯化乙氧化胺(Esterifiedethoxylated amine)，单硬脂酸甘油脂(Glycerol Mono-stearate)。通常其添加量范围为水性油墨总重的0.05-0.9重量％。添加抗静电剂的主要目的为提高印刷作业性及印刷品质。
2.电镀处理用可热封膜(1)电镀处理用可热封膜，所使用的原料例如均一聚丙烯树脂、共聚合聚丙烯树脂及抗粘剂，均不能含有可移动析出的任何添加剂及硬脂酸钙，若含有此种类的物质则会移行渗出至膜表面，导致电镀后铝箔与膜的粘结强度变弱。
(2)均一聚丙烯树脂除需具备(1)项的条件外，其熔融流动指数和全同立构指数值与上述水性油墨印刷用均一聚丙烯树脂的要求相同。
(3)抗粘剂除需具备(1)项的条件外，其平均粒径大小和用量，与水性油墨印刷用抗粘剂的要求相同。
(4)共聚合聚丙烯树脂丙烯与乙烯共聚合物，或丙烯、乙烯与丁烯的共聚合，其MFI值选用4-9，融点120-145℃。
MFI如果＜4，成品延伸不良，异常。
MFI如果＞9，生产加工性差，TDO易破膜。
3.电镀处理用一般不可热封膜(1)电镀处理用一般不可热封膜所使用的原料，例如均一聚丙烯树脂及抗粘剂均不能含有可移动析出的任何添加剂及硬脂酸钙，若含有此种类的物质则会移动渗出至膜表面，导致电镀后铝箔与膜的粘接强度变弱。
(2)均一聚丙烯树脂除需具备(1)项的条件外，其余同上述电镀处理用可热封膜的均一聚丙烯树脂的要求，即该均一聚丙烯选用其熔融流动指数为2-5，全同立构指数为94-99％。
(3)抗粘剂除需具备(1)项的条件外，其余同电镀处理用可热封膜的抗粘剂，即抗粘剂需选用平均粘径小于4μ的有机或无机抗粘剂，其用量范围为0.05-0.4重量％。
二、生产方法利用双轴延伸的方法制造。其制法是将聚丙烯树脂，经押出机加热熔融后再经T型模具押出，冷却成聚丙烯板片，再经滚轮预热后以两轮的速比(1∶4-1∶7)将聚丙烯板片纵向延伸4-7倍。纵向延伸后的聚丙烯板片再以链条夹紧，进入横向延伸炉内预热，使聚丙烯板片达到软化温度再作横向延伸(链条成八字张开延伸)，横向延伸倍率7-10倍。经双向延伸后，聚丙烯板片成为12-110μ的厚度，在双轴延伸制膜过程中，选择在其一表面进行火焰处理，所谓火焰处理是指在此过程中，双轴延伸聚丙烯膜通过一冷却轮进行冷却，并于冷却轮上方使用火焰处理装置，以液化天然气燃烧产生3-10mm大小的火焰，利用火焰照射膜的表面，使膜的表面发生氧化作用，进而大幅提高膜的表面能量，促使水性油墨及铝箔能长时间地附着在表面上且有极佳的附着强度。经此表面处理的双轴延伸聚丙烯膜具有下列特性极强的表面张力及长时间稳定性优越的表面张力；表面平坦性优良；适合水性油墨印刷适合真空电镀。
为使本发明所用的双轴延伸聚丙烯膜，可用于水性油墨印刷及真空电镀，需对该双轴延伸聚丙烯膜进行表面处理，本发明针对火焰处理条件及燃烧的质量，进行多次试验结果，发现采用下述参数的燃烧气品质及处理条件较宜。
1.燃烧气使用液化天然气燃烧甲烷含量＞85％，由利用甲烷燃烧所得火焰气的氧化层与聚丙烯膜表面接触而生成-CO，-NH2等极性基，其中甲烷含量愈高则生成-NH2之极性基亦愈多，此极性基对水性油墨之印刷粘着性及电镀产品的铝箔粘着性愈佳，故燃烧气甲烷之含量需＞85％。
2.极化电压0.1-0.8KV，最低电压0.2KV。
极化电压如果＜0.1KV，则成品卷取时易滑膜，卷取不良。
极化电压如果＞0.8KV，则成品会产生背面处理，品质不良。
3.冷却轮温度20-50℃，最适温度25℃。
冷却轮温度如果＜20℃，冷却轮易发生水滴，影响生产性及品质。
冷却轮温度＞50℃，膜的冷却不完全。
4.火焰温度700-900℃，最适温度760℃。
火焰温度＜700℃，成品表面张力较低，与水性油墨及铝箔的粘着强度较弱。
火焰温度＞900℃，成品会产生皱纹异常。
适用于水性油墨印刷的双轴延伸聚丙烯膜的制法，其制法步骤如下将均—聚丙烯(MFI2-5，I.I值94-99％)99.5-92.5重量％，与含有包括二乙氧化胺、酯化乙氧化胺及单硬脂酸甘油酯成份抗静电剂8-30％的母粒0.5-7.5重量％在混合机中混合后进入主押出机，另取均一聚丙烯(MFI2-5，I.I值94-99％)97.5-80重量％与含有平均粒径小于4μ的有机或无机类抗粘剂2-10％的母粒2.5-20重量％以混合机混合后，进入第1台副押出机，再取均一聚丙烯(MFI2-5，I.I值94-99％)97.5-80重量％与含有平均粒径小于4μ的有机或无机类抗粘剂2-10％的母粒2.5-20重量％以混合机混合后，进入第2台副押出机，并在押出机温度200-280℃下，以三层共押出方式经T型模头押出。经冷却轮在15-60℃温度范围下，将聚丙烯板片冷却成型。聚丙烯板片成型后进入纵向延伸装置，在温度设定130-155℃下，先予预热，再作4-7倍的纵向延伸，延伸后再予以回火冷却。冷却后再进入横向延伸装置，在温度设定150-190℃下先予预热，再作7-10倍横向延伸，延伸后再予以回火冷却。出横向延伸装置后，经第2台副押出机的面再经火焰表面处理，其中以使用甲烷含量＞85％的液化天然气，火焰温度设在700-900℃而得12μ-110μ双轴延伸聚丙烯膜。
适用于电镀处理用可热封双轴延伸聚丙烯膜的制法，是将均一聚丙烯(MFI2-5，I.I值94-99％，均一聚丙烯本身不含会移动的添加剂及硬脂酸钙)100重量％进入主押出机，另取共聚合聚丙烯(MFI4-9，融点120-145℃，共聚合聚丙烯本身不含会移动的添加剂及硬脂酸钙)92-99重量％与含有平均粒径小于4μ的有机或无机类抗粘剂2-10％的母粒(抗粘剂母粒本身不含会移动的添加剂及硬脂酸钙)1-8重量％，以混合机混合后，进入第1台副押出机，再取均一聚丙烯(MFI2-5，I.I值94-99％，均一聚丙烯本身不含会移动的添加剂及硬脂酸钙)92-99重量％与含有平均粒径小于4μ的有机或无机类抗粘剂2-10％的母粒(抗粘剂母粒本身不含会移动的添加剂及硬脂酸钙)1-8重量％，以混合机混合后进入第2台副押出机，并在押出机温度200-280℃下，以三层共押出方式经T型模头押出。经冷却轮在15-60℃温度范围下，将聚丙烯板片冷却成型。聚丙烯板片成型后进入纵向延伸装置，在温度设定120-155℃下，先予预热，再作4-7倍的纵向延伸，延伸后再予以回火冷却；冷却后再进入横向延伸装置，在温度150-190℃下，先予预热，再作7-10倍横向延伸，延伸后再予以回火冷却，出横向延伸装置后，经第2台副押出机的面再经火焰表面处理，其中以使用甲烷含量大于85％的液化天然气(L.N.G)，火焰温度设在700-900℃而得之12μ-110μ双轴延伸聚丙烯膜。
适用于电镀处理用一般不可热封双轴延伸聚丙烯膜的制法，是将上述可热封聚丙烯制法中进入第1台副押出的原料改用均一聚丙烯(MFI2-5，I.I值94-99％，均一聚丙烯本身不含会移动的添加剂及硬脂酸钙)92-99重量％与含有平均粒径小于4μ的有机或无机类抗粘剂2-10％的母粒(抗粘剂母粒本身不含会移动的添加剂及硬脂酸钙)1-8重量％，其余原料条件设定与上述适用于电镀处理的可热封双轴延伸聚丙烯膜的制法相同。
为使明了本发明的技术内容，以聚丙烯原料经双向延伸过程及表面处理生产适用于水性油墨印刷及电镀的双轴延伸聚丙烯膜。兹以下列实施例说明本发明的方法所生产的聚丙烯膜。唯此并非用以限定本发明的专利保护范畴。
实施例1(水性油墨用厚度110μ以下的双轴延伸聚丙烯膜)将均一聚丙烯(MFI2.7；I.I＝96％)94重量％，抗静电剂12％的母粒6重量％以混合机混合后进入主押出机；另取均一聚丙烯(MFI3.0I.I＝96％)92重量％，抗粘剂2％的母粒，平均粒径3μ，8重量％以混合机混合后，进入第1台副押出机；再取均一聚丙烯(MFI3.0；I.I＝96％)90重量％，抗粘剂2％的母粒，平均粒径2μ、10重量％以混合机混合后，进入第2台副押出机，并在押出机温度200-280℃下，以三层共押出方式经T型模头押出，经冷却轮在15-60℃温度范围下，将聚丙烯板片冷却成型。聚丙烯板片成型后进入纵向延伸装置，在温度设定130-155℃下，先予预热，再作5.5倍纵向延伸，延伸后再予以回火冷却。冷却后再进入横向延伸装置，在温度设定150-190℃下，先予以预热，再作9倍横向延伸，延伸后再予以回火冷却，出横向延伸装置后，第2台副机面再经火焰表面处理，使厚度110μ以下的双轴延伸聚丙烯膜的火焰处理表面具有极优异的粘着性与平坦性及与水性油墨的粘着性优异且印刷品质佳，适于水性油墨印刷，本实施例制得的厚度为30μ及50μ。
比较例1(习用油性油墨印刷用品)将均一聚丙聚(MFI2.7；I.I＝96％)97重量％，抗静电剂12％的母粒3重量％以混合机混合后进入主押出机。另取均一聚丙烯(MFI2.7；I.I＝96％)98重量％，抗粘剂5％的母粒，平均粒径4.5μ、2重量％以混合机混合后，进入二台副押出机，并在押出机温度200-280℃下，以三层共押出方式经T型模头押出，经冷却轮在15-60℃温度范围下，将聚丙烯板片冷却成型，聚丙烯板片成型后，进入纵向延伸装置，在温度设定130-155℃下，先预热再作5倍纵向延伸，延伸后再予以回火冷却。冷却后再进入横向延伸装置，在温度设定150-190℃下，先予以预热，再作9倍横向延伸，延伸后再予以回火冷却，出横向延伸装置后，选择其一表面进行电晕处理，促使此面适用于一般油性油墨印刷。本比较例制得的度为30μ及50μ，其与实施例1制品的性能比较表如附表1所示
表1本发明实施例1制品与比较例1之习用油性油墨印刷用制品性能比较
实施例2(电镀处理用可热封厚度110μ以下的双轴延伸聚内烯膜)将均一聚丙烯(MFI3.0；I.I＝96％，均一聚丙烯本身不含会移动之添加剂及硬脂酸钙)100重量％，进入主押出机。另取共聚合聚丙烯(MFI7；I.I＝96％，共聚合聚丙烯本身不含会移动的添加剂及硬脂酸钙)96重量％，抗粘剂5％的母粒平均粒径3μ(抗粘剂母粒本身不含会移动的添加剂及硬脂酸钙)4重量％以混合机混合后，进入第1台副押出机；再取均一聚丙烯(MFI3.0，均一聚丙烯本身不含会移动的添加剂及硬脂酸钙)95重量％，抗粘剂5％的母粒平均粒径2μ(抗粘剂母粒本身不含会移动的添加剂及硬脂酸钙)5重量％以混合机混合后，进入第2台副押出机，并在押出机温度200-280℃，以三层共押出方式经T型模头押出，经冷却轮在15-60℃温度范围下，将聚丙烯板片冷却成型。板成型后进入纵向延伸装置，在温度设定120-155℃下，先予预热，再作5倍纵向延伸，延伸后再予以回火冷却。冷却后再进入横向延伸装置，在温度设定150-190℃下，先予以预热，再作9倍横向延伸，延伸后再予以回火冷却。出横向延伸装置后，第2台副机面再经火焰表面处理，使厚度110μ以下的双轴延伸聚丙烯膜的火焰处理表面具有极优异的粘着性与平坦性，故与铝箔的粘着性佳。可适用于电镀产品的本实施例制得的厚度为20μ。
比较例2(习用的电镀处理可用热封膜厚度20μ)将均一聚丙聚(MFI2.7；I.I＝96％)100重量％，进入主押出机。另取共聚合聚丙烯(MFI7)98重量％，抗静电剂5％的母粒平均粒径4.5μ、2重量％以混合机混合后，进入第1台副押出机；再取均一聚丙聚(MFI2.7；I.I＝96％)98重量％，抗静电剂5％的母粒平均粒径4.5μ、2重量％，进入第2台副押出机，并在押出机温度200-280℃下，以三层共押出方式经T型模头押出，经冷却轮在15-60℃温度范围下，将聚丙烯板片冷却成型；聚丙烯板片成型后进入纵向延伸装置，在温度设定120-155℃下，先预热再作5倍纵向延伸，延伸后再予以回火冷却。冷却后再进入横向延伸装置，在温度设定150-190℃下，先预热再作9倍横向延伸，延伸后再回火冷却。出横向延伸装置后，在第2台副押出面进行电晕处理(Corona)，促使此面可电镀，本比较例制得的厚度为20μ，它与实施例2制品的性能比较表，如附表2所示实施例3(电镀处理用一般不可热封厚度110μ以下的双轴延伸聚丙烯膜)将第1台副押出机原料改为均一聚丙烯(MFI3.0；I.I＝96％，均一聚丙烯本身不含会移动之添加剂及硬脂酸钙)96重量％，抗粘剂5％的母粒，平均粒径3μ(抗粘剂母粒本身不含会移动的添加剂及硬脂酸钙)4重量％，其余原料，条件设定与实施例2相同，本实施例制得的厚度为30μ。
比较例3(习用的电镀处理用一般不可热封膜30μ)第1台副押出机，改用均一聚丙聚(MFI2.7；I.I＝96％)98重量％，抗粘剂5％的母粒，平均粒径4.5μ、2重量％，其余设定与比较例2相同，本比较例制得的厚度为30μ，它与实施例3制品的性能比较表，如表2所示。
表2本发明实施例2和实施例3制品与比较例2和比较例3制品性能比较
本发明的功效1.适用于本发明的水性油墨印刷的双轴延伸聚丙烯膜的制法，其制得的双轴延伸聚丙烯膜的润湿张力优于习用油墨印刷用制品，因膜的表面张力高且与水性油墨的粘着性佳，故极适用于水性油墨印刷加工。
2.习用油性油墨印刷制品，因润湿张力低其膜的表面张力低，使用于水性油墨印刷，印刷加工后会发生水性油墨粘着不良，易脱落及部分颜色无法着黑套色，异常，故不适用于水性油墨印刷。
3.适用于本发明的可热封电镀用的双轴延伸聚丙烯膜的制法，其制得的双轴延伸聚丙烯膜电镀铝箔与膜的粘结性是使用赛珞仿胶带粘贴后，再以手撕开进行测试，测试结果其粘结性非常优异，铝箔不脱落。
4.因膜面具有高的表面张力及不含会移动渗出的添加剂，故电镀铝箔与膜的粘着性优，且与其它塑胶材质贴合后的贴合强度佳，极适用于电镀产品，且品质佳。
权利要求
1.一种适用于水性油墨印刷的双轴延伸聚丙烯膜的制法，其特征在于如下工艺步骤(1)将MFI2-5，I.I值94-99％的均一聚丙烯99.5-92.5重量％，与含有包括二乙氧化胺、酯化乙氧化胺及单硬脂酸甘油酯成份抗静电剂8-30％的母粒0.5-7.5重量％在混合机中混合后进入主押出机，另取MFI2-5，I.I值94-99％的均一聚丙烯97.5-80重量％与含有平均粒径小于4μ的有机或无机类抗粘剂2-10％的母粒2.5-20重量％以混合机混合后，进入第1台副押出机，再取MFI2-5，I.I值94-99％的均一聚丙烯97.5-80重量％与含有平均粒径小于4μ的有机或无机类抗粘剂2-10％的母粒2.5-20重量％以混合机混合后，进入第2台副押出机，并在押出机温度200-280℃下，以三层共押出方式经T型模头押出；(2)经冷却轮在15-60℃温度范围下，将聚丙烯板片冷却成型；(3)聚丙烯板片成型后进入纵向延伸装置，在温度设定130-155℃下，先予预热，再作4-7倍的纵向延伸，延伸后再予以回火冷却；(4)冷却后再进入横向延伸装置，在温度设定150-190℃下先予预热，再作7-10倍横向延伸，延伸后再予以回火冷却；(5)出横向延伸装置后，经第2台副押出机的面再经火焰表面处理，其中以使用甲烷含量＞85％的液化天然气，火焰温度设在700-900℃而得12μ-110μ双轴延伸聚丙烯膜。
2.一种适用于电镀处理用可热封双轴延伸聚丙烯膜的制法，其特征在于如下工艺步骤(1)将MFI2-5，I.I值94-99％的均一聚丙烯100重量％进入主押出机，另取MFI4-9，融点120-145℃的共聚合聚丙烯92-99重量％与含有平均粒径小于4μ的有机或无机类抗粘剂2-10％的母粒1-8重量％，以混合机混合后，进入第1台副押出机，再取MFI2-5，I.I值94-99％的均一聚丙烯92-99重量％与含有平均粒径小于4μ的有机或无机类抗粘剂2-10％的母粒1-8重量％，以混合机混合后进入第2台副押出机，并在押出机温度200-280℃下，以三层共押出方式经T型模头押出；(2)经冷却轮在1-60℃温度范围下，将聚丙烯板片冷却成型；(3)聚丙烯板片成型后进入纵向延伸装置，在温度设定120-155℃下，先予预热，再作4-7倍的纵向延伸，延伸后再予以回火冷却；(4)冷却后再进入横向延伸装置，在温度150-190℃下，先予预热，再作7-10倍横向延伸，延伸后再予以回火冷却；(5)出横向延伸装置后，经第2台副押出机的面再经火焰表面处理，其中以使用甲烷含量大于85％的液化天然气，火焰温度设在700-900℃而得之12μ-110μ双轴延伸聚丙烯膜。
3.如权利要求2所述的适用于电镀处理可热封双轴延伸聚丙烯膜的制法，其特征在于如下工艺步骤(1)仅将第1台副押出的原料改用MFI2-5，I.I值94-99％的均一聚丙烯92-99重量％与含有平均粒径小于4μ的有机或无机类抗粘剂2-10％的母粒1-8重量％。
全文摘要
本发明是将特定组成的聚丙烯树脂及改良双轴延伸聚丙烯膜经过特定条件的表面处理制得适用于水性油墨印刷与电镀处理的聚丙烯薄膜。通过火焰处理条件与双轴延伸聚丙烯膜本身用料配方的调整改善,使火焰处理后的成品表面具有极强且稳定的表面张力及极佳的平坦性,适用于水性油墨印刷及贴合强度与铝箔粘结强度要求高的电镀产品。膜的制法特征如下:1.印刷面与电镀面采用火焰处理。2.火焰处理需用甲烷含量>85%的液化天然气燃烧。3.火焰处理条件:(1)极化电压:0.1—0.8KV,最适电压0.2KV;(2)冷却轮的温度:20—50℃;(3)火焰温度:700—900℃。
文档编号B29D7/01GK1262166SQ0010038
公开日2000年8月9日 申请日期2000年1月19日 优先权日2000年1月19日
发明者林丰钦 申请人:南亚塑胶工业股份有限公司