CN100480326C - 一种聚酯薄膜及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种聚酯薄膜及其生产方法，特别涉及一种具有多层结构的聚酯薄膜及其生产方法，该聚酯薄膜包括基层和表层，其中，基层中滑爽剂的含量为0-100ppm，在表层中滑爽剂的含量为50-500ppm，滑爽剂的粒径为0.2-8μm，所述的滑爽剂为二氧化硅、碳酸钙、硫酸钡或三氧化二铝粒子；该聚酯膜可广泛应用于LCD领域、印刷胶片、喷绘薄膜、包装、证卡、信息显示等行业。
Description
技术领域
本发明涉及一种聚酯薄膜，更具体的说，涉及一种具有多层结构的聚酯薄膜及其生产方法。
技术背景
经过双轴拉伸取向并且经过高温热定型后的聚酯薄膜具有优良的物理化学性能，可广泛用于诸多工业域。然而聚酯薄膜本身具有自粘的特性，为聚酯薄膜的加工带来不便。为了改善聚酯薄膜的自粘性，在聚酯薄膜的生产过程中，经常需要加入含有无机粒子的聚酯填料切片作为滑爽剂，以增加聚酯薄膜的表面粗糙程度，使聚酯薄膜达到良好的运行性能，并且收卷性能良好。但是，滑爽剂的加入，一方面改善了聚酯薄膜的加工运行新能，另一方面使得聚酯薄膜的透明度在一定程度上遭到破坏，增加了聚酯薄膜的发雾程度，这在许多应用领域是不希望的，因为这些破坏严重影响了光线的透过率，因此聚酯薄膜在这些领域的应用受到限制。
例如，美国专利US5,475,046中讲述了一种用较大粒径的SiO2同较小粒径的AL2O3作为无机填料成分，在保证聚酯薄膜具有良好加工性的基础上，增加其透光率；美国专利US4,677,188中讲述了一种大小SiO2颗粒配合使用的聚酯薄膜，该聚酯薄膜具有优异的透光性；英国专利GB2,188,586中讲述了一种，SiO2无机粒子和酰胺配合使用作为滑爽剂的聚酯薄膜，该聚酯薄膜具有优异的滑爽性和透明性；美国专利US5,354,595中讲述了一种具有优异加工性和透明性的聚酯薄膜，该薄膜含有有机粒子和SiO2粒子作为滑爽剂；美国专利US6,733,863中讲述了一种作为光学膜用的聚酯薄膜，此聚酯薄膜的基材层中不含有无机或者有机的粒子，而是在聚酯薄膜的一面或者两面复合胶粘涂料，此聚酯薄膜的透光率可达90％以上；美国专利US5,324,574中公开了一种具有优异透明性和滑爽性的聚酯薄膜，该聚酯薄膜包含交联高聚物作为改善聚酯薄膜滑爽性的粒子，该聚酯薄膜在厚度为100μm时的雾度值不大于1％；美国专利US6,787，202讲述了一种在聚酯聚合过程中采用锗系催化剂的聚合物膜，该薄膜随后涂有对光产生扩散的涂层，该薄膜透光率在90％以上；美国专利US6,420,019中讲述了一种具有优异透光性的厚度在50μm以下的薄型聚酯薄膜。
发明内容
本发明的目的是，提供一种聚酯薄膜，该薄膜具有优异的透明性和加工性。
本发明的另一个目的是，提供了该聚酯薄膜的制备方法，该制备方法工艺简单，得到的产品同时具有良好加工性和优异透明性。
本发明的技术方案是：
一种聚酯薄膜，包括基层和表层，其特征是，基层中滑爽剂的含量为0—100ppm，表层中滑爽剂的含量为50—500ppm，所述的滑爽剂的粒径为0.2—8μm，所述的滑爽剂为二氧化硅、碳酸钙、硫酸钡或三氧化二铝粒子。
一种优选方案，其中所述的基层中滑爽剂的含量为0—80ppm。
一种优选方案，其中所述的表层中滑爽剂的含量为100—300ppm。
一种优选方案，其中所述的滑爽剂的粒径为0.2—4.5μm。
一种聚酯薄膜的制备方法，其特征是，其制备方法包括以下步骤：
(1)将混合好的基层聚酯原料切片和表层聚酯原料切片，分别送入相应挤出系统，在250℃～300℃熔融挤出；
(2)基层和表层熔体经共挤模头，在转动的冷却辊上形成聚酯厚片；
(3)将冷却后的厚片预热后，纵向拉伸3.0～3.8倍；
(4)将纵向拉伸后的膜片预热后，横向拉伸3.0～4.0倍；
(5)将拉伸后的薄膜在200℃～250℃热定型，然后冷却、收卷，得到聚酯薄膜。
聚酯薄膜可以为包括基层和表层的二层结构、三层结构或多层结构，表层或基层中含有滑爽剂，滑爽剂可以改善聚酯薄膜的自粘性。
本发明的聚酯薄膜，包括基层和表层，其中基层中滑爽剂的含量为0—100ppm，优选0—80ppm；表层中滑爽剂的含量为50—500ppm，优选100—300ppm。
适合本发明的聚酯薄膜的基层和表层材料均为二元酸和二元醇的聚合物，其中，二元酸可以是脂肪族二酸、芳族二酸，如对苯二甲酸、邻苯二甲酸、对苯二乙酸、对萘二甲酸、间苯二甲酸等，优选对苯二甲酸和对萘二甲酸；二元醇主要是碳原子数是2～4的脂肪族二醇，如乙二醇、丙二醇、丁二醇等，优选乙二醇。适合本发明的聚酯为特性粘度为0.55dL/g～0.80dL/g的对苯二甲酸与乙二醇的缩聚物对苯二甲酸乙二醇酯，优选特性粘度为0.60dL/g～0.70dL/g的对苯二甲酸乙二醇酯。
本发明中滑爽剂可以在切片合成过程中加入到基层或表层聚酯原料中，也可以以母料的形式填加，优选以母料的形式加入到基层或表层中。
滑爽剂可以是二氧化硅、二氧化钛、三氧化二铝、高岭土、碳酸钙、硫酸钡、碳黑等无机粒子，也可以是交联聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯等有机粒子，优选二氧化硅、碳酸钙、硫酸钡或三氧化二铝粒子，其中滑爽剂的粒径为0.2—8μm，优选0.2—4.5μm。
聚酯薄膜可通过常规技术如涂覆、共挤等方式制备，本发明的聚酯薄膜的制备方法包括以下步骤：
(1)将混合好的基层聚酯原料切片和表层聚酯原料切片，分别送入相应挤出系统，在250℃～300℃熔融挤出；
(2)基层和表层熔体经共挤模头，在转动的冷却辊上形成聚酯厚片；
(3)将冷却后的厚片预热后，纵向拉伸3.0～3.8倍；
(4)将纵向拉伸后的膜片预热后，横向拉伸3.0～4.0倍；
(5)将拉伸后的薄膜在200-250℃热定型，然后冷却、收卷，得到聚酯薄膜。
本发明中，基层聚酯树脂在150—180℃进行结晶干燥处理，然后送入单螺杆挤出机，在250—300℃的温度下熔融挤出；表层聚酯树脂可以在150—180℃进行结晶干燥处理，或者不进行干燥造处理，送入双螺杆挤出机进行熔融挤出。
本发明可选本领域已知的加工工艺，如管膜工艺、平膜工艺，优选平膜工艺，熔融的基层和表层聚酯熔体从T型模头共挤出到骤冷的滚筒上，以保证共聚酯骤冷至无定型状态，然后拉伸取向，得到聚合物薄膜。聚合物薄膜的拉伸可以是单轴拉伸取向的，也可以是双轴拉伸取向的，但优选聚合物薄膜在平面的两个相互垂直的方向上双轴取向拉伸，以获得令人满意的机械和物理性能。双轴取向通常可通过顺序的在70—125℃温度范围内，首先在长度方向(机械方向)拉伸3.0—3.8，然后在横向方向上拉伸3.0—4.0倍，然后在200-250℃热定型，得到拉伸取向的聚酯薄膜。
有益效果
本发明提供的聚酯薄膜的制备方法工艺简单，得到的产品同时具有良好加工性和优异透明性，可广泛应用于光学、电子、图像、信息显示等领域。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步的说明。
实施例1
将特性粘度为0.65dl/g的聚对苯二甲酸乙二醇酯聚酯切片(作为基层)在170℃结晶干燥，然后将结晶好的物料送入单螺杆挤出机，在250℃条件下熔融挤出。
将性粘度为0.60dl/g的聚对苯二甲酸乙二醇酯聚酯切片和含有二氧化硅滑爽剂的聚酯母料切片(作为表层)混合均匀，使最终二氧化硅的含量为150ppm，其中二氧化硅的粒径为1.8μm，将混合好的物料在170℃结晶干燥，然后送入双螺杆挤出机，在280℃条件下熔融挤出。
将上述两种熔融物料通过一共挤模头，将熔体流延到一转动的冷却滚筒上，成为无定型的表层/基层/表层的三层结构厚片。
将此厚片预热到约80℃，随后纵向拉伸3.3倍，将纵向拉伸厚的聚合物片膜送到横向拉幅机中，在约110℃条件下将片膜横向拉伸3.5倍，将双轴拉伸取向的聚合物膜在约230℃的温度条件下热定型。最终聚合物薄膜的厚度为18μm，其中基材层为160μm，表层为10μm。
实施例2
将特性粘度为0.65dl/g的聚对苯二甲酸乙二醇酯聚酯切片和含有二氧化硅滑爽剂的聚酯母料切片(作为基层)混合均匀在170℃结晶干燥，使最终二氧化硅的含量为50ppm，其中二氧化硅的粒径为0.8μm，然后将结晶好的物料送入单螺杆挤出机，在280℃条件下熔融挤出。
将性粘度为0.65dl/g的聚对苯二甲酸乙二醇酯聚酯切片和含有二氧化硅滑爽剂的聚酯母料切片(作为表层)混合均匀，使最终二氧化硅的含量为80ppm，二氧化硅的粒径为4.5μm将混合好的物料在170℃结晶干燥，然后送入双螺杆挤出机，在280℃条件下熔融挤出。
将上述两种熔融物料通过一共挤模头，将熔体流延到一转动的冷却滚筒上，成为无定型的表层/基层的二层结构厚片。
将此厚片预热到约80℃，随后纵向拉伸3.0倍，将纵向拉伸厚的聚合物片膜送到横向拉幅机中，在110℃条件下将片膜横向拉伸3.0倍，将双轴拉伸取向的聚合物膜在约200℃的温度条件下热定型。最终聚合物薄膜的厚度为最终聚合物薄膜的厚度为7μm，其中基材层为65μm，表层为10μm。
实施例3
将特性粘度为0.65dl/g的聚对苯二甲酸乙二醇酯聚酯切片和含有二氧化硅滑爽剂的聚酯母料切片(作为基层)混合均匀，使最终二氧化硅的含量为100ppm，其中，二氧化硅的粒径为8μm(作为基层)在170℃结晶干燥，将结晶好的物料送入单螺杆挤出机，在280℃条件下熔融挤出。
将性粘度为0.8dl/g的聚对苯二甲酸乙二醇酯聚酯切片和含有三氧化二铝滑爽剂的聚酯母料切片(作为表层)混合均匀，使最终三氧化二铝的含量为500ppm，其中，三氧化二铝的粒径为0.2μm，将混合好的物料送入双螺杆挤出机，在300℃条件下熔融挤出。
将上述两种熔融物料通过一共挤模头，熔体流延到一转动的冷却滚筒上，成为无定型的表层/基层/表层的三层结构厚片。
将此厚片预热到约85℃，随后纵向拉伸3.0倍，将纵向拉伸厚的聚合物片膜送到横向拉幅机中，在110℃条件下将片膜横向拉伸3.3倍，将双轴拉伸取向的聚合物膜在约230℃的温度条件下热定型。最终聚合物薄膜的厚度为50μm，其中基材层为34μm，表层为8μm。
实施例4
将特性粘度为0.66dl/g的聚对苯二甲酸乙二醇酯聚酯切片与含有碳酸钙滑爽剂的聚酯母料切片(作为基层)混合均匀，使最终碳酸钙的含量为80ppm，其中，碳酸钙的粒径为0.3μm，将此混合物料在180℃结晶干燥，然后将结晶好的物料送入单螺杆挤出机，在280℃条件下熔融挤出。
将性粘度为0.60dl/g的聚对苯二甲酸乙二醇酯聚酯切片和含有碳酸钙滑爽剂的聚酯母料切片(作为表层)混合均匀，使最终碳酸钙的含量为100ppm，其中，碳酸钙的粒径为2.0μm，将混合好的物料送入双螺杆挤出机，在280℃条件下熔融挤出。
将上述两种熔融物料通过一共挤模头，将熔体流延到一转动的冷却滚筒上，成为无定型的表层/基层/表层的三层结构厚片。
将此厚片预热到约80℃，随后纵向拉伸3.8倍，将纵向拉伸厚的聚合物片膜送到横向拉幅机中，在110℃条件下将片膜横拉伸4.0倍，将双轴拉伸取向的聚合物膜在约230℃的温度条件下热定型。最终聚合物薄膜的厚度为100μm，其中基材层为80μm，表层为10μm。
实施例5
将特性粘度为0.55dl/g的聚对苯二甲酸乙二醇酯聚酯切片(作为基层)在150℃结晶干燥，然后将结晶好的物料送入单螺杆挤出机，在260℃条件下熔融挤出。
将性粘度为0.70dl/g的聚对苯二甲酸乙二醇酯聚酯切片和含有二氧化硅滑爽剂的聚酯母料切片(作为表层)混合均匀，使最终二氧化硅的含量为300ppm，其中二氧化硅的粒径为0.5μm，将混合好的物料在170℃结晶干燥，然后送入双螺杆挤出机，在285℃条件下熔融挤出。
将上述两种熔融物料通过一共挤模头，将熔体流延到一转动的冷却滚筒上，成为无定型的表层/基层/表层的三层结构厚片。
将此厚片预热到约80℃，随后纵向拉伸3.3倍，将纵向拉伸厚的聚合物片膜送到横向拉幅机中，在110℃条件下将片膜横向拉伸3.5倍，将双轴拉伸取向的聚合物膜在约250℃的温度条件下热定型。最终聚合物薄膜的厚度为300μm，其中基材层为280μm，表层厚度为10μm。
Claims (5)
1.一种聚酯薄膜，包括基层和表层，其特征是，基层中滑爽剂的含量为0—100ppm，在表层中滑爽剂的含量为50—500ppm，所述的滑爽剂的粒径为0.2—8μm，所述的滑爽剂为二氧化硅、碳酸钙、硫酸钡或三氧化二铝粒子。
2.根据权利要求1所述的聚酯薄膜，其特征是，其中所述的基层中滑爽剂的含量为0—80ppm。
3.根据权利要求1所述的聚酯薄膜，其特征是，其中所述的表层中滑爽剂的含量为100—300ppm。
4.根据权利要求1所述的聚酯薄膜，其特征是，其中所述的滑爽剂的粒径为0.2—4.5μm。
5.权利要求1所述的聚酯薄膜的制备方法，其特征是，其制备方法包括以下步骤：
(1)将混合好的基层聚酯原料切片和表层聚酯原料切片，分别送入相应挤出系统，在250℃～300℃熔融挤出；
(2)基层和表层熔体经共挤模头，在转动的冷却辊上形成聚酯厚片；
(3)将冷却后的厚片预热后，纵向拉伸3.0～3.8倍；
(4)将纵向拉伸后的膜片预热后，横向拉伸3.0～4.0倍；
(5)将拉伸后的薄膜在200℃～250℃热定型，然后冷却、收卷，得到聚酯薄膜。
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