CN103612405A - 在线涂布制备聚酯薄膜的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种在线涂布制备聚酯薄膜的方法，按质量百分比，将0.1-0.3%固化剂加入到0.2-0.9%纯水或离子水中搅拌均匀，再加入2.4-12.5%粘合剂、0.4-3.8%硅溶胶、0.02-0.1%表面活性剂和0.5-2.0%有机溶剂，搅拌均匀后加入剩余量的纯水或离子水制得粘度低于10Cp.s、固含量在3-12%的水性涂布液待用，将芯层聚酯切片及表层混料送至主、辅挤出机内熔融、挤出三层结构的铸片，经加热、纵向拉伸形成膜片，将水性涂布液均匀涂覆在膜片上，将涂布后的膜片进行横向拉伸、热定型和烘干固化，牵引收卷制得聚酯薄膜。本发明具有高透光率，低雾度，而且表观缺陷少、表面附着性良好，便于加工。

Description

在线涂布制备聚酯薄膜的方法

技术领域

本发明涉及一种在线涂布制备聚酯薄膜的方法，属于聚酯薄膜技术领域。

背景技术

双向拉伸聚酯薄膜因其具有优异的光学性能、良好的尺寸稳定性、优异的机械加工性能及耐热性能等在许多领域得到越来越广泛的应用，特别是近年来蓬勃发展的LED、IC、IMD及Touch面板等领域。随着行业的不断发展及激烈的行业竞争，越来越需要聚酯薄膜生产厂家走功能化、差异化的技术路线，提高聚酯薄膜的再加工性能。

具有在线涂布功能的聚酯薄膜生产线与传统的聚酯薄膜生产线相比，是在纵拉设备入口与横拉设备出口间通过涂布设备将化学品同步涂覆在运行中的聚酯薄膜上，以此来改善、提高薄膜的表面特性，从而使聚酯薄膜具有特殊的物化指标，达到特殊产品的使用要求。传统的涂布型聚酯薄膜是通过离线涂布的方式制成，即聚酯薄膜厂家先生产双向拉伸聚酯薄膜，下游客户将分切好的聚酯薄膜通过放卷、涂布、收卷的方式来完成。离线涂布因聚酯薄膜基材在反复收卷、放卷、分切、搬运等过程中的机械、环境接触易造成擦伤、污染等的表观缺陷。同时，离线涂布产品涂布不均，涂层较厚，无法达到某些特殊产品的性能需求。而在线涂布聚酯薄膜是双向拉伸薄膜与涂布同步进行，经过拉伸加热后可以达到更薄、更均匀、附着力更好的涂层，同时又避免了因一些中间反复收卷、放卷等过程造成的表观刮伤、灰尘污染等缺陷。所以在线涂布聚酯薄膜因其具有生产速度快，效率高，成本低等优点受到越来越多的聚酯薄膜生产厂家的青睐。

聚酯薄膜在涂布过程中常因涂布液中夹杂有空气形成气泡，涂布时又不能及时将气泡赶出，从而在气泡处形成涂层不均或漏涂现象，涂层经干燥固化完全后由此形成严重的表观缺陷，而相关的发明专利中却鲜有提及改善或解决此缺陷的方法。

在生产双向拉伸聚酯薄膜的过程中，为防止薄膜与辊筒接触及收卷过程中产生擦伤同时防止薄膜收卷后发生粘连，往往在薄膜中添加无机或有机填料，以增加薄膜与薄膜间的爽滑性，以此来防止上述现象的产生。这种方法在一定程度上因填料与聚酯材料折光系数的差异使薄膜在光学性能上受到一定影响，产品雾度普遍偏高。目前公开的“一种光学用聚酯薄膜及其制备方法”，涂布基膜中整个厚度方向添加有填料，虽有利于避免涂布前因基材与纵拉辊筒间接触可能造成的刮伤，但此方法相比仅在三层共挤基材的表层添加填料对薄膜光学性能的影响要大。为了提高聚酯薄膜的在光学方面的性能，有人选用不使用填料，这在涂布前不可避免的会在纵拉处造成划伤，影响最终成品的表观。

发明内容

本发明的目的是提供一种不仅具有高透光率，低雾度，而且表观缺陷少、表面附着性良好，便于加工的在线涂布制备聚酯薄膜的方法。

本发明为达到上述目的的技术方案是：一种在线涂布制备聚酯薄膜的方法，其特征在于：按以下步骤进行，

⑴、其组分按质量百分比计，将0.1-0.3%的固化剂缓慢加入到0.2-0.9%的纯水或离子水中搅拌均匀，再加入2.4-12.5%的粘合剂、0.4-3.8%的硅溶胶、0.02-0.1%的表面活性剂和0.5-2.0%的有机溶剂，搅拌均匀后加入剩余量的纯水或离子水，制得粘度低于10Cp.s、固含量在3-12%的水性涂布液待用，所述硅溶胶为粒径在30-110nm之间；

⑵、将干燥后的芯层100%的聚酯切片及表层混料送至主、辅挤出机内，在260-295℃下熔融、挤出，经计量泵计量后由三层模头挤出三层结构的铸片，其中表层混料按质量百分比为90-97%聚酯切片与3-10%的聚酯母料的混合料，且聚酯母料含有0.3%的无机填料或有机填料，无机填料或有机填料的粒径在30-50nm；

⑶、将制得的厚片经60～80℃温度的辊筒进行预热，再进入60-80%的红外线加热器内进行加热，以25-75m/min的线速度、2.8-3.5倍的纵向拉伸倍率下进行纵向拉伸形成膜片；

⑷、用涂布机将配置好的水性涂布液涂覆在膜片的其中一个面或两面，并用挤压式线棒进行刮涂，将水性涂布液均匀涂覆在膜片上，且单面涂层的湿膜厚度在2.0-7.0μm；

⑸、将涂布后的膜片在100-130℃的温度下横拉预热后，再经110-150℃温度、3-5倍的横向拉伸倍率下进行横向拉伸，膜片经200-240℃的条件下进行热定型处理后和烘干固化，经50-150℃冷却后牵引收卷，制得聚酯薄膜。

本发明采用上述技术方案后具有以下优点：

1、本发明聚酯薄膜采用三层结构聚酯薄膜基材，而聚酯薄膜基材的芯层内无填料，表层内添加无机填料或有机填料，有效避免了聚酯薄膜在涂布前经过纵拉伸因纵拉辊筒高速运转可能对薄膜表观造成的擦伤。同时本发明仅在表层内添加无机填料或有机填料，而无机填料或有机填料用量少、粒径小，在一定程度上减少了因基材中添加填料对薄膜光学性能方面造成的影响。

2、本发明的水性涂布液中采用含有30-110nm粒径的硅溶胶作为填料，干燥后的涂层在聚酯薄膜表面形成一层微小凸起，有效解决了收卷过程中薄膜可发发生粘连现象，而且加入适量的硅溶胶，也避免了因填料的添加导致涂层附着力不佳的现象。

3、本发明的涂布液属于水性体系，由于粘度低，在配制过程中不易产生气泡，同时涂布过程中，通过挤压式线棒进行刮涂，将水性涂布液均匀涂覆在膜片上，涂布方式能够很好的将过程中产生的气泡及时消除，不会带入到涂层中，从而减少了聚酯薄膜涂层的表观缺陷。

具体实施方式

本发明的在线涂布制备聚酯薄膜的方法，按以下步骤进行，

⑴、组分按质量百分数计将0.1-0.3%的固化剂缓慢加入到0.2-0.9%的纯水或离子水中搅拌均匀，再加入2.4-12.5%的粘合剂、0.4-3.8%的硅溶胶、0.02-0.1%的表面活性剂和0.5-2.0%的有机溶剂，搅拌均匀后加入剩余量的纯水或离子水，制得粘度低于10Cp.s、固含量在3-12%的水性涂布液待用，该硅溶胶为粒径在30-110nm之间的两种以上不同粒径的硅溶胶。本发明的固化剂为三聚氰胺树脂及聚异氰酸酯树脂中的其中一种，或三聚氰胺树脂和聚异氰酸酯树脂的混合物；本发明粘合剂为聚氨酯树脂、共聚酯树脂及聚丙烯酸树脂中的一种或任意两种以上的混合物，当采用两种以上的混合物时比例不限，本发明的表面活性剂为烷芳基聚醚醇、改性聚硅氧烷、有机氟碳化合物、聚环氧烷基醚化合物中的其中一种或任意两种以上的混合物，可通过不同本发明的有机溶剂为异丙醇、N-甲基吡咯烷酮、丁基溶纤剂、无水乙醇中的一种或两种以上的混合物。

本发明的水性涂布液的具体组分及质量百分比见表1。

上述的实施例1和2中均采用粒径为30-50nm的硅溶胶，实施例3和实施例4中的硅溶胶采用粒径为30-50nm与100-110nm的混合物，比例不限，实施例5和实施例6中的硅溶胶采用粒径为80-110nm，实施例7和实施例8中的硅溶胶采用粒径为50-80nm，通过硅溶剂在聚酯薄膜的两面成形相对粗糙表面，使聚酯薄膜表面缺陷少，故而具有较好的附着性，以及加工性能。

⑵、将干燥后的芯层100%的聚酯切片及表层混料送至主、辅挤出机内，在260-295℃下熔融、挤出，经计量泵精确计量后由三层模头挤出三层结构的铸片，芯层熔体从三层模头的中间层挤出厚片，同时表层熔体从三层模头的上下层同时挤出厚片，中间层厚片的厚度通过铸片辊的转速控制，而上下两表层厚片的厚度通过挤压量控制，其中表层混料按质量百分比为90-97%的聚酯切片与3-10%的聚酯母料的混合料，且聚酯母料含有0.3%的无机填料或有机填料，本发明表层混料的具体组分及质量百分比见表2所示，

表2

组分	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5	实施例6	实施例7	实施例8
									聚酯切片（%）	90	91	94	92	93	96	95	97
聚酯母料（%）	10	9	6	8	7	4	5	3

本发明的填料明占表层混料总量见表3所示，

组分	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5	实施例6	实施例7	实施例8
									填料（%）	0.03	0.027	0.018	0.024	0.021	0.012	0.015	0.009

本发明无机填料或有机填料的粒径在30-50nm，如无机填料或有机填料的粒径在30nm本发明的聚酯切片可采用如粘度为0.67dl/g的聚对苯二甲酸乙二醇酯切片，按常用工艺对聚酯切片进行干燥和挤出，本发明聚酯母料中的无机填料可选用硫酸钡、碳酸钙、三氧化二铝、二氧化硅、高岭土、滑石、氧化钛、碳酸镁、磷酸钙的其中一用种或任意两种混合物，而聚酯母料中的有机填料可采用聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸酯的其中一种或两种的混合物，本发明通过在表层内加入少量的填料，在降低薄膜制作成本的同时，也减少了因基材中添加填料对薄膜光学性能方面造成的影响。

⑶、将制得的厚片经60～80℃温度的辊筒进行预热，再进入60-80%的红外线加热器内进行加热，以25-75m/min的线速度、2.8-3.5倍的纵向拉伸倍率下进行纵向拉伸形成膜片，膜片的厚度在0.230-1.80mm之间。

⑷、用涂布机将配置好的水性涂布液均匀涂覆在膜片的其中一个面或两面，并用挤压式线棒进行刮涂，将水性涂布液均匀涂覆在膜片上，且一个面的涂层其湿膜厚度在2.0-7.0μm，湿膜厚度可根据挤压式线棒进行计量控制，本发明水性涂布液可通过涂布机的扇形模头喷涂在膜片，再用挤压式线棒进行刮涂，将水性涂布液均匀涂覆在膜片上，通过挤压式线棒对涂层进行精确计量，能到所需的湿膜厚度。

⑸、将涂布后的膜片在100-130℃的温度下横拉预热后，再经110-150℃温度、3-5倍的横向拉伸倍率下进行横向拉伸，膜片经200-240℃的条件下进行热定型处理后和烘干固化，经50-150℃冷却后牵引收卷，制得聚酯薄膜，聚酯薄膜的基材厚度为0.075-0.350mm，涂布层厚度在0.02-0.3μm之间。

本发明对上述各实施例中的涂布型聚酯薄膜相关性能进行了测试，详情见表4。

其中透光率及雾度性能采用ASTM D1003规定的方法进行测试；附着性能的测试是在薄膜表面涂布UV固化树脂后用百格测试法测试涂层间的附着性；抗划伤性是膜卷整幅100米内无划伤为好，有1处划伤为欠佳，多于1处为差。

表4

项目

厚度（mm）

涂布面

透光率（%）

雾度（%）

附着性

抗划伤性

实施例1

0.100

单面

93.23

0.67

好

好

实施例2

0.188

单面

91.74

0.77

好

好

实施例3

0.125

双面

93.14

0.70

好

好

实施例4

0.188

双面

93.03

0.68

好

欠佳

实施例5

0.250

双面

92.54

0.81

好

好

实施例6

0.150

双面

92.26

0.74

好

好

实施例7

0.250

单面

91.37

0.94

好

好

实施例8

0.175

双面

93.01

0.85

好

好

Claims (6)

1.一种在线涂布制备聚酯薄膜的方法，其特征在于：按以下步骤进行， 

⑴、其组分按质量百分比计，将0.1-0.3%的固化剂缓慢加入到0.2-0.9%的纯水或离子水中搅拌均匀，再加入2.4-12.5%的粘合剂、0.4-3.8%的硅溶胶、0.02-0.1%的表面活性剂和0.5-2.0%的有机溶剂，搅拌均匀后加入剩余量的纯水或离子水，制得粘度低于10Cp.s、固含量在3-12%的水性涂布液待用，所述硅溶胶为粒径在30-110nm之间； 

⑵、将干燥后的芯层100%的聚酯切片及表层混料送至主、辅挤出机内，在260-295℃下熔融、挤出，经计量泵计量后由三层模头挤出三层结构的铸片，其中表层混料按质量百分比为90-97%聚酯切片与3-10%的聚酯母料的混合料，且聚酯母料含有0.3%的无机填料或有机填料，无机填料或有机填料的粒径在30-50nm； 

⑶、将制得的厚片经60～80℃温度的辊筒进行预热，再进入60-80%的红外线加热器内进行加热，以25-75m/min的线速度、2.8-3.5倍的纵向拉伸倍率下进行纵向拉伸形成膜片； 

⑷、用涂布机将配置好的水性涂布液涂覆在膜片的其中一个面或两面，并用挤压式线棒进行刮涂，将水性涂布液均匀涂覆在膜片上，且单面涂层的湿膜厚度在2.0-7.0μm； 

⑸、将涂布后的膜片在100-130℃的温度下横拉预热后，再经110-150℃温度、3-5倍的横向拉伸倍率下进行横向拉伸，膜片经200-240℃的条件下进行热定型处理后和烘干固化，经50-150℃冷却后牵引收卷，制得聚酯薄膜。 

2.根据权利要求1所述的在线涂布制备聚酯薄膜的方法，其特征在于：所述的固化剂为三聚氰胺树脂及聚异氰酸酯树脂中的其中一种或两种混合物。 

3.根据权利要求1所述的在线涂布制备聚酯薄膜的方法，其特征在于：所述的粘合剂为聚氨酯树脂、共聚酯树脂及聚丙烯酸树脂中的一种或任意两种以上的混合物。 

4.根据权利要求1所述的在线涂布制备聚酯薄膜的方法，其特征在于：所述的表面活性剂为烷芳基聚醚醇、改性聚硅氧烷、有机氟碳化合物、聚环氧烷基醚化合物中的其中一种或任意两种以上的混合物。 

5.根据权利要求1所述的在线涂布制备聚酯薄膜的方法，其特征在于：所述的有机溶剂为异丙醇、N-甲基吡咯烷酮、丁基溶纤剂、无水乙醇中的一种或两种以上的混合物。 

6.根据权利要求1所述的在线涂布制备聚酯薄膜的方法，其特征在于：所述聚酯薄膜的基材厚度在0.075-0.350mm之间，涂层厚度在0.02-0.3μm。