CN101866023B - 一种光学聚酯薄膜及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种光学聚酯薄膜及其制造方法，所述薄膜包括由双向拉伸聚酯得到的基材和涂覆在基材至少一个表面上的可交联树脂层，所述可交联树脂层的涂布液体中的固体的浓度为10～100％，该薄膜不含有任何添加剂粒子，具有全光线透过率高，雾度低，表面平整度高，防划伤效果好的特点。本发明提供的制备方法，解决了薄膜电晕处理后收卷、到用户工厂后再放卷涂布的复杂生产工艺，工艺简单，解决了薄膜收卷后存放中容易产生凸点和粘连等问题，同时降低了薄膜的制造成本。该光学聚酯薄膜能广泛用于生产触摸屏，有效保护显示器件的表面。

Description

一种光学聚酯薄膜及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种聚酯薄膜，特别涉及一种光学聚酯薄膜以及该光学聚酯薄膜的制造方法。

背景技术

聚酯薄膜由于具有优异的光学性能、良好的机械性能和耐热性能，在近年来得到广泛应用。双向拉伸光学聚酯薄膜由于相对于其他塑料薄膜具有良好的尺寸稳定性、耐化学性、高透明性及良好的加工性而被大量应用于各种光学用聚酯薄膜材料的深加工，特别应用于LCD、CRT、PDP、EL等显示装置领域、以及高档IMD膜内装饰加工领域。

通常，对光学聚酯薄膜材料的深加工过程，就是通过印刷、涂覆、蒸镀、溅射、流延等方式对聚酯薄膜进行后处理并赋予薄膜特有功能的过程。在薄膜的制造和深加工过程中，总是伴随着不断的放卷和收卷过程，在这个过程中，薄膜通过一些辊子时由于与辊子摩擦以及从辊子分离而在薄膜表面上产生划痕，具体地说，在完全透明薄膜的情况中，由于薄膜的表面粗糙度低容易自粘而操作性能差，因此涂布性能差，在后处理过程中容易产生划痕。薄膜拉伸收卷后还会在膜卷上出现凸点，由于聚酯薄膜的形状记忆功能，这些凸点导致薄膜局部受力不均在表面就产生许多缺陷，从而破坏薄膜的表面平整性。严重时还会出现大面积粘连，使的整卷薄膜报废。特别是，这样的薄膜被用于制造显示器领域中的光学产品时，由于薄膜的表面问题会使其产品产生严重的缺陷。

为改善聚酯薄膜的自粘性，在聚酯薄膜的生产过程中，经常需要加入添加剂，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。但是添加剂的加入，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看到的，因为这严重影响了光线的透过率，使聚酯薄膜在这些领域的应用受到限制。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供无沙粒状发雾现象、雾度低、透光率高、表面耐磨性好，收卷性能好，表观光滑平整的光学聚酯薄膜。

本发明要解决的另一个技术问题是，提供了该光学聚酯薄膜的制造方法，该方法工艺简单，它解决了现有方法生产的薄膜容易划伤，收卷后存放中容易产生凸点和粘连等问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种光学聚酯薄膜，所述薄膜包括由双向拉伸聚酯得到的基材和涂覆在基材至少一个表面上的可交联树脂层，所述可交联树脂层的涂布液体中的固体浓度为10～100％。

所述的可交联树脂层的厚度为1～15μm。

一种制备上述光学聚酯薄膜的方法，它采用以下步骤：

(1)将干燥聚酯切片熔融挤出，熔体在铸片辊上冷却成厚片；

(2)将冷却成的厚片预热后，纵向拉伸3.0～3.8倍；

(3)将纵向拉伸后的膜片预热后，横向拉伸3.0～4.0倍，再热定型；

(4)在横向拉伸后膜片的至少一个表面进行电晕处理；

(5)将热定型后的聚酯薄膜的至少一个表面涂布可交联树脂层，经干燥和紫外固化，得到光学聚酯薄膜。

所述的干燥切片的熔融挤出温度为260℃～300℃，薄膜热定型温度为200℃～250℃。

所述的可交联树脂层的干燥温度为50℃～160℃。

所述的紫外照射照度为150mJ/cm2～1000mJ/cm2。

用于双向拉伸的聚酯切片主要是指二元酸和二元醇的缩合物，其中，二元酸可以是直链脂肪酸，但主要是芳香族二酸，如对苯二甲酸、对苯二乙酸、对萘二甲酸等；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。除了上述成分外，聚酯切片还可以是加入少量的间苯二甲酸、邻苯二甲酸等物质的改性的聚酯。适合本发明的聚酯切片为特性粘度为0.5dL/g～0.9dL/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0.6dL/g～0.7dL/g的对苯二甲酸乙二醇酯。

为改善聚酯薄膜的自粘性，通常的做法是在生产聚酯薄膜的母料中加入添加剂粒子，以增加聚酯薄膜的表面粗糙程度。添加剂粒子的加入虽然可以改善聚酯薄膜的自粘性，但同时也给薄膜造成了其他缺陷，如：造成薄膜表面出现沙粒状发雾，影响薄膜的表观，破坏聚酯薄膜的透明度等。

为克服添加剂粒子给薄膜造成的上述缺陷，本发明在薄膜的制备过程中不使用任何含有添加剂的母料。

但是，没有添加剂的薄膜在收卷时存在发涩的缺点，发涩使薄膜容易产生凸点，影响膜的表观，破坏膜的平整性，为解决这些问题，本发明在薄膜收卷前，在薄膜的表面涂覆可交联树脂层。

可交联树脂层的涂布液体通过狭缝涂布、刮刀涂布、转移辊涂布、对辊涂布、网纹辊涂布、凹版涂布等公知的涂布方式涂覆在基材的至少一面，经干燥和固化得到可交联树脂层。树脂层的厚度控制在1～15μm的范围内。厚度若低于1μm，薄膜的耐磨性达不到使用要求，影响表面的平整性；厚度若超过15μm，薄膜收卷时出现裂纹，且会延长交联历程，降低生产效率。涂布液体中的固体浓度为10％～100％。

可交联树脂层中使用的树脂可以是辐射固化、热固化、电离固化型的一种或几种。

热固化树脂可以选自聚偏二氯乙烯树脂、聚丙烯酸酯树脂、聚氨酯树脂、聚酯树脂、环氧树脂、聚酰亚胺树脂中的一种或几种，优选聚丙烯酸酯树脂、聚氨酯树脂、聚酯树脂、环氧树脂中的一种或几种；根据需要，可交联树脂层中还可以含有固化剂等，固化剂和交联树脂一起具有一定的热固化性能，在热定型的高温下，固化剂可以选自氮丙啶、碳二亚胺、恶唑啉、三聚氰胺、异氰酸酯中的一种或几种。本发明涉及的可交联树脂层涂布液体根据需要还可以添加有表面活性剂、防静电剂、紫外吸收剂等。

辐射固化型的可交联树脂可以从公知的种类中选择。即可以是1，4-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、1，6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇己二酸二(甲基)丙烯酸酯、羟基新戊酸新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、二环戊烯基二(甲基)丙烯酸酯、己内酯变性二环戊烯基二(甲基)丙烯酸酯、EO变性磷酸二(甲基)丙烯酸酯、芳基化环己基二(甲基)丙烯酸酯，异氰脲酸酯二(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、二(聚)戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、PO变性三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、三(丙烯基乙氧基)异氰脲酸酯、二(聚)戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、二(聚)戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、己内酯变性二(聚)戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、硅酮丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、多元醇丙烯酸酯等的一种或两种以上的组合。

作为辐射固化型固化剂(含固化催化剂)可以是苯偶姻、苯偶姻甲醚、苯偶姻乙醚、苯偶姻正丁基醚、苯偶姻异丁基醚、苯乙酮、二甲氨基苯乙酮、2，2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮、2，2-二乙氧基-2-苯基苯乙酮、2-羟基-2-甲基-1-异丙苯-1-酮、1-羟基环己基苯甲酮、2-甲基-1-[4-(甲硫基)苯基]-2-吗啉代丙烷-1-酮、4-(2-羟乙氧基)苯基-2(羟基-2-丙基)甲酮、二苯甲酮、P-苯基二苯甲酮、4，4’-二乙氨基二苯甲酮、二氯代二苯甲酮、2-甲基蒽醌、2-乙基蒽醌、2-叔丁基蒽醌、2-氨基蒽醌、2-甲基噻吨酮、2-乙基噻吨酮、2-氯噻吨酮、2，4-二甲基噻吨酮、2，4-二乙基噻吨酮、偶苯酰二甲基酮缩醇、苯乙酮二甲基酮缩醇、P-二甲胺安息香酸酯、大分子固化剂等的一种、或两种以上的组合。

在调制可交联树脂层涂布时，相对于100重量单位的可交联树脂来说，固化剂的添加量为0.5～30重量单位。若固化剂的添加量不足0.5重量单位的话，树脂就不能充分固化；而固化剂的添加量若超过30重量单位的话，则会难以控制树脂的固化性能，降低树脂储存安全性及浴槽寿命。固化剂的添加量优选在1～20重量单位范围内。

用于调节涂布液体的固体浓度的溶剂可以选自芳香烃类：苯、甲苯、二甲苯等；脂肪烃类：戊烷、己烷、辛烷等；脂环烃类：环己烷、环己酮、甲苯环己酮等；卤化烃类：氯苯、二氯苯、二氯甲烷等；醇类：甲醇、乙醇、异丙醇等；醚类：乙醚、环氧丙烷等；酯类：醋酸甲酯、醋酸乙酯、醋酸丙酯等；酮类：丙酮、甲基丁酮、甲基异丁酮等；二醇衍生物：乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、乙二醇单丁醚等；其他：水、乙腈、吡啶、苯酚等。本发明优先选用烃类、酯类、醇类、酮类和水中的一种或几种。可以根据所选树脂的种类特性来选择相应合适的溶剂。

为了提高基材与交联树脂层之间的附着力，可以对基材表面进行易粘接处理，公知的处理方式可以是等离子处理、电晕放电处理、远紫外线照射处理、形成易粘接底层等。本发明优先采用表面电晕放电处理。

本发明的光学聚酯薄膜的具体制备过程为：

将聚酯切片，在150℃～180℃下结晶干燥；干燥切片经挤出机在260℃～300℃的温度下熔融挤出，聚酯熔体经模头流出到15℃～30℃的铸片辊上快速冷却成厚片；厚片进入纵向拉伸机，经预热辊预热、红外加热器加热后，在高于聚酯玻璃化温度的条件下纵向拉伸3.0～3.8倍，然后快速冷却；将纵拉片进入横向拉伸机，经预热区在90℃～110℃下预热后，横向拉伸3.0～4.0倍，在200℃～250℃下热定型，冷却后经切边、测厚，在膜片的至少一个表面进行电晕处理，涂覆一层可交联树脂的涂布液体，然后经过温度为50℃～160℃的流平干燥。再经过照度为150mJ/cm²～1000mJ/cm²紫外线照射使涂液交联成膜，最后收卷，得到低雾度的光学聚酯薄膜。该聚酯薄膜透光率高，雾度值小，表面平整度高，防划伤效果好。

辐射线照度低于150mJ/cm²时，可交联树脂层在薄膜收卷之前不能充分固化，薄膜表面可能会发粘，耐磨性达不到要求；辐射照度高于1000mJ/cm²时，可交联树脂层会使交联过度，树脂层易出现脆化，影响光学薄膜的机械强度。

与现有技术相比，本发明提供的光学聚酯薄膜不含有任何添加剂粒子，克服了薄膜存在沙粒状发雾现象这一技术难题，降低了薄膜的雾度，保证了薄膜的高透光率；通过在膜的表面涂覆可交联树脂层，解决了薄膜收卷时出现的发涩、易划伤弊病，保证了薄膜的收卷性能、表观光滑平整和表面耐磨性；本发明提供的制备方法，解决了薄膜电晕处理后收卷、到用户工厂后再放卷涂布的复杂生产工艺，工艺简单，解决了薄膜收卷后存放中容易产生凸点和粘连等问题，同时降低了薄膜的制造成本。

本发明提供的光学聚酯薄膜可广泛应用于触摸屏显示器，还可用于电子仪器仪表的表面保护等领域。

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。但本发明并不局限于以下实施例。

实施例1

1.可交联树脂涂布液体的调制：

含有固化剂的丙烯酸系树脂

Seika-beam EXF-01L(NS)(大日精化工业株式会社制)，固体浓度100％。

2聚酯薄膜的制备

将聚酯切片在170℃下结晶干燥；干燥切片经挤出机在260℃的温度下熔融挤出，聚酯熔体经模头流出到30℃的铸片辊上快速冷却成厚片；厚片进入纵向拉伸机，经预热辊预热、红外加热器加热后，在高于聚酯玻璃化温度的条件下纵向拉伸3.1倍，然后快速冷却；纵拉片进入横向拉伸机，经预热区在95℃下预热后，横向拉伸3.2倍，在230℃下热定型，冷却后经切边、测厚，在膜片的至少一个表面进行电晕处理，涂覆一层制备好的可交联树脂涂布液体，然后经过50℃干燥。再经过照度为1000mJ/cm²紫外线照射使涂料固化成膜，收卷，得到光学聚酯薄膜。测其性能(见表一)。

实施例2

1.可交联树脂涂布液体的调制：

含有固化剂的丙烯酸系树脂：SU-683(缔展国际)，固体浓度80％。

2.薄膜的制备：

将聚酯切片在165℃下结晶干燥；干燥切片经挤出机在260℃的温度下熔融挤出，聚酯熔体经模头流出到25℃的铸片辊上快速冷却成厚片；厚片进入纵向拉伸机，经预热辊预热、红外加热器加热后，在高于聚酯玻璃化温度的条件下纵向拉伸3.0倍，然后快速冷却；再涂布聚丙烯酸酯树脂型粘合剂底层，纵拉片进入横向拉伸机，经预热区在100℃下预热后，横向拉伸3.3倍，在230℃下热定型，冷却后经切边、测厚，在膜片的至少一个表面进行电晕处理，涂覆一层上述可交联树脂涂布液体，然后经过110℃干燥。再经过照度为350mJ/cm²紫外线照射使涂料固化成膜，收卷，得到光学聚酯薄膜。测其性能(见表一)。

实施例3

1.可交联树脂涂布液体的调制：

含有固化剂的丙烯酸系树脂

LC-5537-30(长兴化工制：固体含量30％)    33重量份

丁酮                                    67重量份

在带有搅拌机的容器内，按上述比例加入含有固化剂的丙烯酸系树脂LC-5537-30(长兴化工制：固体含量30％)和丁酮，搅拌混合均匀，得到固体浓度为10％的涂布液体。

2.薄膜的制备：

将聚酯切片，在150℃下结晶干燥；干燥切片经挤出机在300℃的温度下熔融挤出，聚酯熔体经模头流出到15℃的铸片辊上快速冷却成厚片；厚片进入纵向拉伸机，经预热辊预热、红外加热器加热后，在高于聚酯玻璃化温度的条件下纵向拉伸3.0倍，然后快速冷却；纵拉片进入横向拉伸机，经预热区在110℃下预热后，横向拉伸3.3倍，在250℃下热定型，冷却后经切边、测厚，在膜片的至少一个表面进行电晕处理，涂覆一层上述可交联树脂涂布液体，然后经过120℃干燥。再经过照度为250mJ/cm²紫外线照射使涂料固化成膜，收卷，得到光学聚酯薄膜。测其性能(见表一)。

实施例4

1.可交联树脂涂布液体的调制：

硅系树脂AY42-150(道康宁制)，固体浓度30％。

2.薄膜的制备：

将聚酯切片在160℃下结晶干燥；干燥切片经挤出机在260℃的温度下熔融挤出，聚酯熔体经模头流出到30℃的铸片辊上快速冷却成厚片；厚片进入纵向拉伸机，经预热辊预热、红外加热器加热后，在高于聚酯玻璃化温度的条件下纵向拉伸3.5倍，然后快速冷却；纵拉片进入横向拉伸机，经预热区在100℃下预热后，横向拉伸3.0倍，在220℃下热定型，冷却后经切边、测厚，在膜片的至少一个表面进行电晕处理，涂覆一层上述可交联树脂涂布液体，然后经过160℃干燥。再经过照度为150mJ/cm²紫外线照射使涂料固化成膜，收卷，得到光学聚酯薄膜。测其性能(见表一)。

比较例1

将聚酯切片，防粘连聚酯母粒加入到混料器中，混合均匀后，在180℃结晶干燥；干燥切片经挤出机在270℃的温度下熔融挤出，聚酯熔体经模头流出到25℃的铸片辊上快速冷却成厚片；厚片进入纵向拉伸机，经预热辊预热、红外加热器加热后，在高于聚酯玻璃化温度的条件下纵向拉伸3.6倍，然后快速冷却；纵拉片进入横向拉伸机，经预热区在95℃下预热后，横向拉伸4.0倍，在220℃下热定型，冷却后经切边、测厚、中央分切、收卷，得到聚酯薄膜。测其性能(见表一)。

比较例2

将聚酯切片在180℃结晶干燥；干燥切片经挤出机在275℃的温度下熔融挤出，聚酯熔体经模头流出到25℃的铸片辊上快速冷却成厚片；厚片进入纵向拉伸机，经预热辊预热、红外加热器加热后，在高于聚酯玻璃化温度的条件下纵向拉伸3.8倍，然后快速冷却；纵拉片进入横向拉伸机，经预热区在90℃下预热后，横向拉伸4.0倍，在200℃下热定型，冷却后经切边、测厚、中央分切、收卷，得聚酯薄膜。测其性能(见表一)。

比较例3

将聚酯切片，防粘连聚酯母粒在170℃下结晶干燥；干燥切片经挤出机在275℃的温度下熔融挤出，聚酯熔体经模头流出到30℃的铸片辊上快速冷却成厚片；厚片进入纵向拉伸机，经预热辊预热、红外加热器加热后，在高于聚酯玻璃化温度的条件下纵向拉伸3.1倍，然后快速冷却；纵拉片进入横向拉伸机，经预热区在95℃下预热后，横向拉伸3.2倍，在230℃下热定型，冷却后经切边、测厚、电晕放电处理，涂覆一层实施例3中的可交联树脂涂布液体，然后经过100℃干燥。再经过照度为300mJ/cm²紫外线照射使涂液固化成膜，收卷，得到聚酯薄膜。测其性能(见表一)。

表一

表中，各相关性能的检测方法如下：

1.附着力：按GB/T9286《色漆和清漆，漆膜的划格试验》测定。

2.热收缩率：按GB/T13541-1992测试。

3.厚度：使用上海第二光学仪器厂的LG-1立式光学计进行测试。

4.表面硬度：GB/T 6739色漆和清漆铅笔法测定漆膜硬度

5.摩擦系数：使用济南机电技术发展中心的摩擦系数仪测定，

6.透光率雾度：使用上海精密科学仪器有限公司WGT-S透光率/雾度测定仪测试。

7.耐磨性：将试样放在平台上，取0000^#钢丝绒1cm²放在试样上，将200g的压铁压在钢丝绒上，使钢丝绒在样品上顺时针方向画圆，但在同一个试样上每一圈划过的位置要尽量保持一致。根据涂层出现划伤时画过的次数来判定耐磨性。(详见表二)

表二耐磨性判定

圈数	判定
		≤3	差
≥20次	好

从表一中数据可以看出，本发明解决了薄膜生产过程中存在的要么薄膜收卷凸点多，要么光学性能下降的矛盾问题，同时还能有效的控制成本，生产的光学聚酯薄膜具有耐磨性好，透光率高，雾度低，热稳定性好，强度大的优点，符合使用要求。

Claims (6)

1.一种光学聚酯薄膜，其特征在于，所述薄膜包括由双向拉伸聚酯得到的基材和涂覆在基材至少一个表面上的可交联树脂层，所述可交联树脂层的涂布液体中的固体的质量浓度为10～100％；

所述可交联树脂层中使用的树脂是辐射固化型的；

所述薄膜采用以下步骤制成：

a)将干燥聚酯切片熔融挤出，熔体在铸片辊上冷却成厚片；

b)将冷却成的厚片预热后，纵向拉伸3.0～3.8倍；

c)将纵向拉伸后的膜片预热后，横向拉伸3.0～4.0倍，再热定型；

d)在横向拉伸后膜片的至少一个表面进行电晕处理，形成易粘接底层；

e)将热定型后的聚酯薄膜的至少一个表面涂布可交联树脂层，经干燥和固化，得到光学聚酯薄膜，所述的可交联树脂层的涂布液在紫外线固化照射照度为150mj/cm²～1000mj/cm²下交联固化。

2.根据权利要求1所述的光学聚酯薄膜，其特征在于，所述可交联树脂层的厚度为1～15um。

3.一种制备如权利要求1或2所述的光学聚酯薄膜的方法，其特征在于，它采用以下步骤：

a)将干燥聚酯切片熔融挤出，熔体在铸片辊上冷却成厚片；

b)将冷却成的厚片预热后，纵向拉伸3.0～3.8倍；

c)将纵向拉伸后的膜片预热后，横向拉伸3.0～4.0倍，再热定型；

d)在横向拉伸后膜片的至少一个表面进行电晕处理；

e)将热定型后的聚酯薄膜的至少一个表面涂布可交联树脂层，经干燥和固化，得到光学聚酯薄膜。

4.根据权利要求3所述的光学聚酯薄膜的制备方法，其特征在于，所述干燥切片的熔融挤出温度为260℃～300℃，薄膜热定型温度为200℃～250℃。

5.权利要求4所述的光学聚酯薄膜的制备方法，其特征在于，所述可交联树脂层的干 燥温度为50℃～160℃。

6.根据权利要求5所述的光学聚酯薄膜的制备方法，其特征在于，所述紫外线固化照射照度为150mJ/cm²～1000mJ/cm²。