聚丙烯合成纸的技术进展

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需要指出上述无机物 CaCO3 、TiO2 的作用不是 一般无机填充 ,而是增加纸的缝隙和不透明性 ,增强 印刷效果 。双向拉伸的作用是使潜在缝隙生成 ,使 纸片定型 ,保持尺寸稳定 。如在厚度为 10 ~30μm 的双向拉伸 PP 膜两面覆盖一层 CaCO3 、TiO2 ,苯乙 烯 - 丙烯酸胶乳 ,密胺甲醛 、尿素甲酸混合物涂层 , 就可制出单层加涂层的 PP 纸 。芯层由 PP 、CaCO3 、 TiO2 组 成 , 表 层 由 苯 乙 烯 均 聚 物 、共 聚 物 , PP 和
PS
45. 0 0
0
0
0
CaCO3
25. 2 25. 2 23. 1 23. 1 23. 1
EVA
15. 0 15. 0 13. 6 13. 6 13. 6
TiO2
2. 0 2. 0 1. 8 1. 8 1. 8
PP
12. 8 12. 8 11. 7 11. 7 11. 7
苯乙烯 - 丙烯腈共聚物
4510 4110 4010 4010
现 代 塑 料 加 工 应 用 第 12 卷第 2 期 Modern Plastics Processing and Applications 2000 年 4 月
聚丙烯合成纸的技术进展
胡莹梅 方圣行
(武汉石油化工厂 ,430082)
摘要 :对用聚丙烯制造合成纸的技术进行了介绍 ,同时列举出可书写 、印刷 PP 纸 ,粘贴剥离纸 ,电缆电线绝缘纸 ,密封性包装纸 等的性能特点 ,并举出详细 、有代表性的实例 。
胡莹梅等. 聚丙烯合成纸的技术进展
·61 ·
组分起不透明剂的作用 ; 表层中的聚苯乙烯 、Ca2 CO3 、TiO2 组分可使膜产生缝隙和不透明性 ,乙烯基 醋酸盐具有高度极性可改善印刷性 ,少量 (占组成 5 %~15 %) 的 PP 起粘合芯层和表层的作用 ,芯层 与表层厚度比为 (4~15) ∶1 。因此整体而言 ,合成纸 中未改性均聚级 PP 为主要成分 。
在上述芯层 (A 层) 的另一面还可以共挤方式覆 盖一层不同于具有印刷功能表层 (B 层) 的表层 (C 层) ,选择 C 层要由设计目的而定 。 21212 粘贴剥离纸[3 ]
近年来 ,合成纸已开始取代普通材料纸作标签 材料 。合成纸做的标签具有很好的强度 ,还可由自 动化机器操作 ,相应的图案印刷也十分精美 ;此外 , 它们与粘结剂配合良好 ,粘贴剥离方便而干净 。
3 结语
综上所述 ,均聚聚丙烯可作为合成纸的原料 , PP 合成纸是一种 PP 定向拉伸膜 ,且多为几层膜共 挤拉伸或叠合的产物 ; PP 合成纸又不是简单的 PP 定向拉伸膜 ,它的构成又因目的产品不同而不同 。
PP 合成纸的用料主要是均聚级 PP ,这对于那 些尚不具备共聚条件的 PP 生产厂家颇有吸引力 。 不仅如此 ,生产薄膜级 PP 已是生产厂家可行而优 先的选择 。把开发 PP 合成纸作为开发薄膜级 PP 牌号的一个方向是有必要的 。
这类纸以纸为基底材料 ,经二次加工获得具有 粘结性的高附加值制品 。常见的这类纸有标签纸 、 邮票纸 、粘结卡片 ;带状制品如易剥离透明胶带 、封 口胶带 。它们是薄膜技术 、化学粘结技术 、表面印刷 技术三者结合的产物 。
2 合成纸与聚丙烯合成纸
211 合成纸的特点
合成纸是以合成树脂如聚苯乙烯 、聚丙烯 、聚乙 烯为主要原料 。根据最终产品所要求的性能 ,它往 往是各种聚合物 、无机粉末和其他有机物的复合产 物 。合成纸的“造纸”过程 ,实际上是合成树脂压延 成膜的过程 。定向拉伸定型 ,类似于双向拉伸薄膜 成型过程 。为了使这种膜具有和超出普通纸的功 能 ,研究人员利用多层膜复合技术 (叠合 、共挤) 来达 到预计的效果 。另外 ,还对“膜”两侧表面进行多种 化学处理 。
PP 可作为该类纸的原料 。该类纸也可为多层 膜结构 ,PP 膜为芯层 ,与上述情形相似 。如合成纸 标签材料的基层由烯烃聚合物膜构成 ;表层由一种 以上烯烃/ 丙烯酸酯共聚物以及中性单体丙烯酸酯 和甲基丙烯酸互聚物的混合物组成 ;涂层由粘结剂 附着在基层上形成 。
不透明基层是多层膜共挤结构 。包括厚的芯层 和 1 或 2 层薄的内表层 。芯层材料为 PP ,内表层由 中密度聚乙烯 、PP 和无机填充物组成 。内表层的作 用是使芯层与表层相融 。芯层主要成分 (80 %以上) 是全同立构均聚 PP , 其熔体流动速率为 2 ~ 10g/ 10min 。 21213 电缆电线绝缘纸[4 ]
表 1 20 种商品化的功能纸
序号
功能纸种类
序号
功能纸种类
1
耐热性功能纸
11
水印纸
源自文库
2
电绝缘性功能纸
12 电磁波绝缘性功能纸
3 粘结 、粘合 、剥离性功能纸 13
热成型性功能纸
4 气体吸附和解吸性功能纸 14 耐油 、吸油 、憎油性功能纸
5
透气性功能纸
15 发热 、热幅射性功能纸
6
热敏性功能纸
16 耐蚀 、耐药品性功能纸
112 电绝缘纸
具体地说 ,电绝缘纸有线圈绝缘纸 、电缆绝缘 纸 、电池绝缘纸 、电池隔离板纸 、电容器纸 、变压器用 绝缘纸 、印刷线路板原纸等 。在此 ,纸是作为绝缘层 而存在的 。按材料分 ,有无机绝缘纸 、纤维素系绝缘 纸 、聚烯烃绝缘纸 、聚酯绝缘纸等 。对于一般要求的 绝缘性 ,可用天然纤维素系绝缘纸 。但如绝缘要求 很高 ,很严格 ,则要选用合成材料绝缘纸 。
对合成纸要求的性能有 : (1) 书写难易性 ; (2) 再 描绘性 ; (3) 墨水干燥性 ; (4) 给纸性 ; (5) 白度和不透 明度 ; (6) 光泽度 ; (7) 断裂强度 ; (8) 表面强度 ; (9) 折 叠回复角 ; (10) 耐折强度 。
合格的合成纸有很多优点 ,如质地光滑结实 ,不 易破裂 ,折叠无皱纹 ,可用多种笔书写 ,用现代印刷 设备印刷且图片文字清晰美观 ;不怕水 ,耐光照 ,抗 氧化 ,长期保存不发脆 、泛黄 ;纸质轻柔 ,纸面洁净 , 用刀切纸无纸粉脱落 ,是现代办公的理想用纸 。
聚烯烃绝缘纸可用于地下送电用的电力电缆 , 这是针对地下电缆送电容量而开发的 。这种纸典型 的结构是在两张牛皮纸间复合上一层聚丙烯薄膜 。
功能纸可用植物纤维中的韧皮纤维制造 ,然而 更多的功能纸依赖于有机和无机化学材料 、高分子
收稿日期 :1999 - 06 - 16 。 作者简介 :胡莹梅 ,高级工程师 。毕业于成都科技大学 ,获理学 硕士学位 。现从事科技情报调研工作 。
用聚烯烃特别是聚丙烯作绝缘纸是因为 PP 有 很好的绝缘性 ,而且绝缘强度很高 。这种纸可用作 高压 、超高压电缆电线上的绝缘材料 。卷在电缆电 线最内层和最外层作屏蔽导体 。
电缆电线绝缘纸是由牛皮纸 、PP 薄膜 、牛皮纸 三层叠合而成 ,层间通过熔融方式 、或用粘结剂粘 合 。这种纸可能由于 PP 膜中存在空气泡产生放 电 ,也可能遇到绝缘油而膨胀 ,对这些不足的改进方 法是对 PP 进行填充处理 。 21214 密封性包装纸
7 防水 、耐水 、憎水性功能纸 17 微生物降解性功能纸
8
导电性功能纸
18 受力缓冲性功能纸
9 吸水 、保水性功能纸
19 液体选择透过性功能纸
10
耐磨性功能纸
20
感光性功能纸
材料 。借助于这些材料的物理 、化学等性质 ,进行广 泛而严格的商品化设计 ,获得或开发出不同于普通 纸的纸类 ,满足各种特别需求 。功能纸无疑大大拓 宽了纸的传统范畴 。从表 1 可见 ,排在前三位的是 耐热性功能纸 ,电绝缘性功能纸 ,粘结 、粘合 、剥离性 功能纸 。现对这 3 种功能纸分别作一介绍 ,以揭示 功能纸的开发和商品化设计思路 。
111 耐热性功能纸
纤维素的热分解约从 300 ℃开始 ,如果要求纸 具有更高的耐热性 ,就必须选择纤维素以外的原料 , 这些原料包括有机和无机两大类 。对于有机原料制 成的功能纸 ,需具有难燃 、受热不变形的特点 。这类 功能纸可用作各种民用设备的阻燃绝热材料 ,如壁 纸衬纸 、室内装饰材料 、包装材料 、防火用品 、印刷线 路板原纸 、衬垫材料 、阻燃电缆 、防火纸板等 。
212 聚丙烯合成纸
以聚丙烯树脂为主要原料的聚丙烯合成纸是合 成纸中的重要品种 。利用聚丙烯造纸无疑是 PP 下 游加工值得注意的方向 。目前开发的 PP 合成纸产 品有 : PP 图片印刷纸 ,具有粘贴和剥离性功能纸 ,电 缆电线绝缘纸 ,照片衬底 ,特殊成像纸内层 ,激光感 应照像纸 ,热印刷纸 。PP 合成纸的生产依据是 PP 的热性能 、可塑性 、电绝缘性以及对 PP 层表面处理 技术 。 以 下 介 绍 几 类 典 型 PP 合 成 纸 的 制 作 过 程 。 21211 可书写及印刷 PP 纸
(或) 改性 PP ,CaCO3 、TiO2 ,乙烯的二元和 (或) 三元 共聚物可组成多层 PP 纸 ,见表 2 。
表 2 PP 合成纸配方
%
项目 芯层组分
配方 1号 2号 3号 4号 5号
PP CaCO3 TiO2 苯乙烯 - 丙烯腈共聚物 表层组分
91. 45 91. 45 91. 45 91. 45 91. 45 3. 90 3. 90 3. 90 3. 90 3. 90 4. 40 4. 40 4. 40 4. 40 4. 40 0. 25 0. 25 0. 25 0. 25 0. 25
顺式酸酐接枝 PP
911
乙撑丁基丙烯酸盐顺式酸酐
1010
乙撑乙基丙烯酸盐顺式酸酐
1010
表层与芯层共挤然后定向 ,最后须放电处理以 消除表层表面张力 。芯层组分的 80 %~90 % (质量 含量 ,下同) 是未改性 PP ,其他少量的 CaCO3 、TiO2
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常见的密封性包装纸有食品包装袋 。这种纸由 间规 PP 膜与其他聚合物膜及铝箔多层叠合制成 (层间用聚氨酯等粘合) 。依据的是间规 PP 的低温 密封性 。此外 ,这种纸具有抗辐射性 ,还可用作电子 管盒 、医疗物品包装袋 。 21215 照片衬底
在原纸之后叠合一层 PP 膜 ,在原纸之前叠合一层 PE 等的混合物膜 ,可得到支撑性好的相片材料。
关键词 : 聚丙烯 合成纸 双向拉伸膜
纸是人们生活和工业生产中重要的消费品 。目 前已悄然兴起用合成树脂为原料造纸 ,这种纸较普 通纸具有更好的功能 ,因而是一种技术含量高 、附加 值高的产品 。如何提高聚丙烯的利用价值 ,开发新 型并具有潜在市场的 PP 牌号 ,使产品和生产方式 更贴近市场是一个迫切需要解决的课题 。
尽管 PP 定向拉伸膜光洁且机械强度好 ,但由 于它太光洁无缝隙而难于上油墨 ,故难于书写印刷 。 另外 ,PP 膜透明 ,不适合作背景色 。这两者正是研
制这种 PP 纸要解决的问题 。在以下两种情形下可 采用不同方式解决这些问题[2 ] 。一是单膜成纸情 形 ,通过添加其他组分到 PP 膜中达到产生缝隙的 目的 ,添加成分有聚苯乙烯 、CaCO3 粉末等 。通过添 加 TiO2 等成分增加不透明性 。二是多层膜成纸情 形 ,这种纸由芯层和表层构成 。芯层较厚 ,为 PP ,其 中添加少量无机物如 CaCO3 、TiO2 ,表层较薄 ,成分 复杂 ,PP 成分不多 。表层担负印刷 、书写功能 ,芯层 则起支撑成型作用 。芯层和表层或共挤 、定向 (双 向) 拉伸 ,或分步压延 、拉伸 。
1 纸的范畴
最早的纸以植物为原料 ,也称纤维素纸 ,纤维素 纸一般作为普通用途的纸 (或称普通纸) 。随着现代 高科技的发展 ,出现了功能纸 ,功能纸与普通纸是按 用途划分的 。所谓功能 ,是指超出普通纸一般功用 之外的功能 ,据《功能纸总览 (93) 》中载录的功能纸 有 394 个品种[1 ] ,前 20 个商品化品种见表 1 。
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· 60 · 现 代 塑 料 加 工 应 用 第 12 卷第 2 期
113 粘结 、粘合 、剥离性功能纸
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