CN103018804B - 一种反射膜 - Google Patents
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Abstract
一种反射膜，所述反射膜含有与聚酯不相容的中空树脂粒子，所述中空树脂粒子的平均外径在3μm以下，平均内径在2μm以下，中空树脂粒子在反射膜中的分布密度为0.07个/μm2以上。本发明反射膜的粒子用量少，在提高反射膜反射率的同时，使反射膜保持了较好的挺度和韧性，具有良好的机械性能。反射膜的相对反射率为97%以上，适用于平板显示背光模组领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种反射膜，属于薄膜制造技术领域。
背景技术
目前，液晶显示器广泛用于蜂窝电话，电脑，电视，仪器仪表等装置中作为显示装置。而液晶显示其本身并不发光，需要通过背光源来提供照射光。为了提高背光源中的光线的利用率，需要装配反射膜，减少光的泄漏造成的损耗，提高显示器的亮度，进而提高显示器的画面质量。
为了提高反射率，一般通过添加粒子或使反射膜产生微孔或气泡，利用粒子的折射或膜的基材树脂与微孔或气泡之间的折射率差异来提高反射率，这些方法虽然能提高膜的反射率，但是，随着反射膜中的孔隙率的提高，使得反射膜变软，导致反射膜在使用加工过程中易于划伤、折皱，影响背光源及显示器的亮度和画面质量。
近年来，随着电脑电视等液晶显示行业的不断发展，对反射膜的性能也不断提出更高的要求。为了使反射膜拥有较高的反射率，通常采用如下方法：a.在聚酯薄膜中加入硫酸钡等无机粒子，利用聚酯与无机粒子的界面以及以粒子为核所生成的微小孔洞的孔洞界面进行光反射的方法；b.在聚酯薄膜中加入与聚酯不相容的树脂并以其为核形成微小孔洞，利用此孔洞界面进行光反射的方法。但是，这些无机粒子或不相容树脂的添加量普遍保持在较高比例，而大量添加的无机粒子或不相容树脂对薄膜的机械和力学性能产成了严重的影响，造成薄膜发脆，挺度和韧性较差，拉伸强度和断裂伸长率显著降低。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对现有技术存在的上述不足之处，提供具有优异机械性能和高反射率的反射膜。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种反射膜，所述反射膜含有与聚酯不相容的中空树脂粒子，所述中空树脂粒子的平均外径在3μm以下，平均内径在2μm以下，中空树脂粒子在反射膜中的分布密度为0.07个/μm2以上。
上述反射膜中，所述的中空树脂粒子占反射膜总重量的5%～50%。
上述反射膜中，所述的中空树脂粒子的内径与外径比为1：1.2～2.5。
上述反射膜中，所述的中空树脂粒子的玻璃化转变温度（Tg）为105℃～200℃，在260℃下熔体体积流动速率（MVR）为0.2～1.7ml/min。
上述反射膜中，所述的反射膜相对密度为0.4g/cm3～1.3g/cm3。
上述反射膜中，所述的反射膜反射率为97%以上。
与现有技术相比，本发明通过在反射膜中使用与聚酯不相容的中空树脂粒子，并通过控制中空树脂粒子的内外径和在反射膜中的分布密度，减少了粒子的用量，在提高反射膜反射率的同时，使反射膜保持了较好的挺度和韧性，具有良好的机械性能。
附图说明
图1是本发明的反射膜的结构示意图。
图中各标号清单为：1、反射膜；2、中空粒子。
具体实施方式
本发明的反射膜，是内部含有与聚酯不相容的中空树脂粒子，且以中空树脂粒子为核心材料、通过拉伸工艺在其周围形成更多的微小孔洞，从而制造出机械性能优异的高反射率的反射膜。与现有技术相比，由于中空树脂粒子内部已经含有尺寸可控的空洞，在添加等量核心材料的情况下，以中空树脂粒子为核心材料时的反射膜内部会形成更多的微小孔洞，而在单位体积内形成等量的微小孔洞，只需添加更少的中空树脂粒子。与现有技术相比，添加中空树脂粒子可以显著减少添加量，而实现反射膜的高反射率，更主要的是使反射膜保持了优异的机械性能。
本发明所述的反射膜中所含中空树脂粒子的平均外径控制在3μm以下，优选2.5μm以下，进一步优选1.7μm以下。如果中空树脂粒子的平均外径超过3μm，则会造成成膜性较差，膜的表观粗糙，同时在反射膜中形成的空洞过大，无法在薄膜的厚度方向上形成多个气固界面，薄膜的白色性、轻量性、机械性能和反射性都较差，因此不优选。
本发明所述的反射膜中所含的中空树脂粒子的平均内径控制在2μm以下，优选1.5μm以下，进一步优选1.2μm以下。如果中空树脂粒子平均内径超过2μm，虽然粒子中空孔洞对光的反射性能没有明显影响，但是使中空树脂粒子的外径尺寸过大，超出优选范围。如前所述，如果中空树脂粒子的外径尺寸超出优选范围，在反射膜中形成的空洞过大，无法在薄膜的厚度方向上形成多个气固界面，薄膜的白色性、轻量性、机械性能和反射性都较差。因此在反射膜中添加平均内径为2μm以下的中空树脂粒子，可以使薄膜获得较低的密度和较高的反射率。
本发明所述的反射膜中的中空树脂粒子在反射膜中的分布密度为0.07个/μm2以上，优选0.10个/μm2以上，进一步优选0.12个/μm2以上。如果反射膜中的中空树脂粒子的分布密度低于0.07个/μm2，则无法在反射膜中形成足够的以中空粒子为核心的气泡，难以在膜的厚度方向上形成多个气固相界面，造成反射膜的白色性、轻量性和反射性都较差。
本发明所述的反射膜相对密度为0.4g/cm3～1.3g/cm3，优选0.5g/cm3～0.9g/cm3，进一步优选0.6g/cm3～0.7g/cm3。如果反射膜的相对密度低于0.4g/cm3，说明薄膜内部形成孔洞太多或太大，结果造成反射膜的机械性能明显不足，表观质量较差，降低薄膜的反射率。如果反射膜的相对密度高于1.3g/cm3，说明薄膜内部孔洞太少，造成反射膜的内部无法形成足够多的反射界面，降低薄膜的反射率。
本发明所述的反射膜中的中空树脂粒子在反射膜中所占比重为薄膜总重量的5%～50%，优选15%～40%，更优选20%～30%，进一步优选23%～25%。当中空树脂粒子在反射膜中所占比重低于5%时，薄膜内部能够形成孔洞的物质绝对不足，造成薄膜的白度和反射率均明显降低，相对密度也较高。当中空树脂粒子在反射膜中所占比重高于50%时，薄膜强度降低，机械性能和热稳定性均较差，在生产时易拉伸断裂。
本发明所述的反射膜中的中空树脂粒子的内径与外径比为1：1.2～2.5，优选1：1.4～2.2，更优选1：1.5～1.7，所述的外径和内径的单位均是μm。当中空树脂粒子的内径与外径比大于1：1.2，中空树脂粒子强度不够，在受热加工过程中易变形破损，破坏自身中间孔洞的同时，无法成为有效的成核剂阻碍了作为反射界面的孔洞的生成。当中空树脂粒子的内径与外径比小于1：2.5，则降低了中空树脂粒子自身内部孔洞对光线的界面反射作用，影响了薄膜的白度和反射性能。
本发明所述的中空树脂粒子的玻璃化转变温度为105℃～200℃，优选120℃～200℃，更优选150℃～170℃。当中空树脂粒子的玻璃化转变温度低于105℃时，在拉伸加工过程中中空树脂粒子易发生塑性形变，破坏了自身中间孔洞，并影响外围孔洞的生成。当中空树脂粒子的玻璃化转变温度高于200℃时，在熔融挤出加工过程中，中空树脂粒子无法与聚酯充分混合，分散不充分，影响薄膜的反射率和表观质量。玻璃化转变温度，可由差示扫描量热仪测试得出。
此外，本发明所述的中空树脂粒子在260℃下熔体体积流动速率（MVR）为0.2～1.7ml/min，优选0.4～1.7ml/min。当中空树脂粒子在260℃下熔体体积流动速率（MVR）低于0.2ml/min时，在加工的熔融混合过程中，易在过滤器位置造成滞留累积，增加过滤器负担，在挤出阶段无法达到优选的添加量，并使中空树脂粒子的分散性被破坏。当中空树脂粒子在260℃下熔体体积流动速率（MVR）高于1.7ml/min，中空树脂粒子本身的性能已变得不稳定，因此不优选。
本发明中，反射膜中聚酯成分均为二元酸和二元醇的聚合物，其中，二元酸可以是直链脂肪二酸，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，优选对苯二甲酸和对萘二甲酸，更优选对苯二甲酸；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，优选乙二醇和丁二醇，更优选乙二醇。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、环己烷二甲醇、双酚A或2，6－萘二甲酸等物质的改性共聚酯。适合本发明的聚酯为聚对苯二甲酸乙二醇酯。
本发明所述的与聚酯不相容的中空树脂粒子原则上只要满足上述条件均可，可以是交联树脂类，如交联苯乙烯-丙烯、交联苯乙烯-丙烯、交联苯乙烯-二乙烯苯、交联苯乙烯-丙烯酰胺、交联苯乙烯-丙烯酸等。也可以是结晶性的链状聚烯烃系树脂和丙烯酸树脂，如聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚甲基戊烯、聚甲基丙烯酸酯等。还可以是非晶型的环状烯烃共聚物，如二环[2,2,1]庚--2-烯、1-甲基二环[2,2,1]庚--2-烯、6-异丁基二环[2,2,1]庚--2-烯、、6-乙基二环[2,2,1]庚--2-烯、6-甲基二环[2,2,1]庚--2-烯、、7-甲基二环[2,2,1]庚--2-烯5,6-二甲基二环[2,2,1]庚--2-烯、三环[4,3,0,1]-3-癸烯、5-甲基三环[4,3,0,1]-3-癸烯、10-甲基三环[4,4,0,1]-3-癸烯等。
特别说明，从生产工艺和反射膜性能方面考虑，优选交联树脂类的交联苯乙烯-丙烯。
在本发明中，为了使中空树脂粒子在反射膜中有更好地分散效果，达到发明要求的分布密度为0.07个/μm2以上，可以将中空树脂粒子先制备成母料，方法如下：按重量百分比，将35～65%干燥后的纯净聚酯切片进行粉碎，与35～65%的中空树脂粒子混合均匀，在双螺杆挤出机中熔融状态下进行表面挤出造粒，制成母料。
本发明中，在不损害发明效果的前提下，可以根据需要添加适量的添加剂，如抗热氧降解剂、紫外光吸收剂、稳定剂、荧光增白剂、成核剂、有机或无机的爽滑剂等。
本发明所述的反射膜其相对反射率为97%以上，优选98%以上，进一步优选100%以上，通过使反射膜达到97%以上的反射率，可以使其在后期应用上获得更好的效果。
本发明提供的反射膜可以通过双向拉伸工艺来制备。
下面结合具体实施例对本发明进行具体说明，但本发明并不局限于此。
实施例1
将含有35%中空树脂粒子交联苯乙烯-丙烯的母料和纯净聚酯切片按14:86比例混合。在双螺杆挤出机内熔融，流延至转动的冷却辊上，得到厚度约为2000μm的无定形铸塑厚片，将此铸塑厚片经过红外预热到100℃，以3.3:1的倍率进行纵向拉伸，将纵向拉伸后的片膜送到横向拉幅机内，在约110℃的条件下以3.2:1的倍率进行横向拉伸，经过双轴拉伸取向的聚酯薄膜在大约180℃条件下热定型，最终经过冷却，收卷等过程得到反射膜，测其反射率、拉伸强度和断裂伸长率。
实施例2
将含有35%中空树脂粒子交联苯乙烯-丙烯的母料和纯净聚酯切片按43:57比例混合。在双螺杆挤出机内熔融，流延至转动的冷却辊上，得到厚度约为2000μm的无定形铸塑厚片，将此铸塑厚片经过红外预热到100℃，以3.3:1的倍率进行纵向拉伸，将纵向拉伸后的片膜送到横向拉幅机内，在约110℃的条件下以3.2:1的倍率进行横向拉伸，经过双轴拉伸取向的聚酯薄膜在大约180℃条件下热定型，最终经过冷却，收卷等过程得到反射膜，测其反射率、拉伸强度和断裂伸长率。
实施例3
将含有45%中空树脂粒子交联苯乙烯-丙烯的母料和纯净聚酯切片按44:56比例混合。在双螺杆挤出机内熔融，流延至转动的冷却辊上，得到厚度约为2000μm的无定形铸塑厚片，将此铸塑厚片经过红外预热到100℃，以3.3:1的倍率进行纵向拉伸，将纵向拉伸后的片膜送到横向拉幅机内，在约110℃的条件下以3.2:1的倍率进行横向拉伸，经过双轴拉伸取向的聚酯薄膜在大约180℃条件下热定型，最终经过冷却，收卷等过程得到反射膜，测其反射率、拉伸强度和断裂伸长率。
实施例4
将含有55%中空树脂粒子交联苯乙烯-丙烯的母料和纯净聚酯切片按55:45比例混合。在双螺杆挤出机内熔融，流延至转动的冷却辊上，得到厚度约为2000μm的无定形铸塑厚片，将此铸塑厚片经过红外预热到100℃，以3.3:1的倍率进行纵向拉伸，将纵向拉伸后的片膜送到横向拉幅机内，在约110℃的条件下以3.2:1的倍率进行横向拉伸，经过双轴拉伸取向的聚酯薄膜在大约180℃条件下热定型，最终经过冷却，收卷等过程得到反射膜，测其反射率、拉伸强度和断裂伸长率。
实施例5
将含有55%中空树脂粒子交联苯乙烯-丙烯的母料和纯净聚酯切片按64:36比例混合。在双螺杆挤出机内熔融，流延至转动的冷却辊上，得到厚度约为2000μm的无定形铸塑厚片，将此铸塑厚片经过红外预热到100℃，以3.3:1的倍率进行纵向拉伸，将纵向拉伸后的片膜送到横向拉幅机内，在约110℃的条件下以3.2:1的倍率进行横向拉伸，经过双轴拉伸取向的聚酯薄膜在大约180℃条件下热定型，最终经过冷却，收卷等过程得到反射膜，测其反射率、拉伸强度和断裂伸长率。
实施例6
将含有60%中空树脂粒子交联苯乙烯-丙烯的母料和纯净聚酯切片按67:33比例混合。在双螺杆挤出机内熔融，流延至转动的冷却辊上，得到厚度约为2000μm的无定形铸塑厚片，将此铸塑厚片经过红外预热到100℃，以3.3:1的倍率进行纵向拉伸，将纵向拉伸后的片膜送到横向拉幅机内，在约110℃的条件下以3.2:1的倍率进行横向拉伸，经过双轴拉伸取向的聚酯薄膜在大约180℃条件下热定型，最终经过冷却，收卷等过程得到反射膜，测其反射率、拉伸强度和断裂伸长率。
实施例7
将含有65%中空树脂粒子交联苯乙烯-丙烯的母料和纯净聚酯切片按69:31比例混合。在双螺杆挤出机内熔融，流延至转动的冷却辊上，得到厚度约为2000μm的无定形铸塑厚片，将此铸塑厚片经过红外预热到100℃，以3.3:1的倍率进行纵向拉伸，将纵向拉伸后的片膜送到横向拉幅机内，在约110℃的条件下以3.2:1的倍率进行横向拉伸，经过双轴拉伸取向的聚酯薄膜在大约180℃条件下热定型，最终经过冷却，收卷等过程得到反射膜，测其反射率、拉伸强度和断裂伸长率。
实施例8
将含有65%中空树脂粒子交联苯乙烯-丙烯的母料和纯净聚酯切片按77:23比例混合。在双螺杆挤出机内熔融，流延至转动的冷却辊上，得到厚度约为2000μm的无定形铸塑厚片，将此铸塑厚片经过红外预热到100℃，以3.3:1的倍率进行纵向拉伸，将纵向拉伸后的片膜送到横向拉幅机内，在约110℃的条件下以3.2:1的倍率进行横向拉伸，经过双轴拉伸取向的聚酯薄膜在大约180℃条件下热定型，最终经过冷却，收卷等过程得到反射膜，测其反射率、拉伸强度和断裂伸长率。
对比例1
将含有55%二氧化钛的母料1和含有30%的不相容树脂的母料2按1:1比例混合均匀后，再与纯净聚酯切片按35:65比例混合。在双螺杆挤出机内熔融，流延至转动的冷却辊上，得到厚度约为2000μm的无定形铸塑厚片，将此铸塑厚片经过红外预热到100℃，以3.3:1的倍率进行纵向拉伸，将纵向拉伸后的片膜送到横向拉幅机内，在约110℃的条件下以3.2:1的倍率进行横向拉伸，经过双轴拉伸取向的聚酯薄膜在大约180℃条件下热定型，最终经过冷却，收卷等过程得到白色聚酯薄膜，测其反射率、拉伸强度和断裂伸长率
对比例2
将含有55%二氧化钛的母料1和含有30%的不相容树脂的母料2按1:1比例混合均匀后，再与纯净聚酯切片按59:41比例混合。在双螺杆挤出机内熔融，流延至转动的冷却辊上，得到厚度约为2000μm的无定形铸塑厚片，将此铸塑厚片经过红外预热到100℃，以3.3:1的倍率进行纵向拉伸，将纵向拉伸后的片膜送到横向拉幅机内，在约110℃的条件下以3.2:1的倍率进行横向拉伸，经过双轴拉伸取向的聚酯薄膜在大约180℃条件下热定型，最终经过冷却，收卷等过程得到白色聚酯薄膜，测其反射率、拉伸强度和断裂伸长率。
表1：各实施例反射膜性能数据表
表中，各项性能的测试方法如下：
1.平均粒径、分布密度：
用日本日立S-4800扫描式电子显微镜进行测试。
2.相对密度：
用AlfamirageSD-200L固体电子比重计进行测试。
3.反射率：
用日立制造的分光光度计U-3310进行测试。
4.拉伸强度和断裂伸长率：
按照GB/T13542.2-2009标准测试。
Claims (2)
1.一种反射膜，其特征在于，所述反射膜含有与聚酯不相容的中空树脂粒子，以中空树脂粒子为核心材料、通过拉伸工艺在其周围形成更多的微小孔洞，从而制造出反射膜；其中，按重量百分比，将35～65%干燥后的纯净聚酯切片进行粉碎，与35～65%的中空树脂粒子混合均匀，在双螺杆挤出机中熔融状态下进行表面挤出造粒，制成母料，反射膜可以通过双向拉伸工艺来制备；所述中空树脂粒子的平均外径在3μm以下，平均内径在2μm以下，中空树脂粒子在反射膜中的分布密度为0.07个/μm2以上，所述的中空树脂粒子占反射膜总重量的5%～50%，所述的中空树脂粒子的内径与外径比为1：1.2～2.5；
所述反射膜其相对反射率为97%以上；
所述中空树脂粒子的玻璃化转变温度（Tg）为105℃～200℃，在260℃下熔体体积流动速率（MVR）为0.2～1.7ml/min。
2.根据权利要求1所述的反射膜，其特征在于，所述的反射膜相对密度为0.4g/cm3～1.3g/cm3。
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