CN104909050A - 一种抗静电聚酯薄膜及其制备方法 - Google Patents

一种抗静电聚酯薄膜及其制备方法 Download PDF

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付双云
彭齐飞
梁涛
张德忠
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Abstract

本发明涉及一种抗静电聚酯薄膜及其制备方法，包括ABC三层结构，所述的B层为中间芯层，材料为超有光聚酯切片；A层为上表层抗静电层，材料包括抗静电抗粘连聚酯切片和超有光聚酯切片；C层为下表层抗静电层，材料包括抗静电抗粘连聚酯切片和超有光聚酯切片。本发明通过选用改性合成的含有机金属阳离子及二氧化硅PET材料做为抗静电抗粘连添加剂及采用特殊生产工艺来改变BOPET聚酯薄膜的结构和生产过程总的结晶速率及最终产品的结晶度，从而使聚酯分子结构发生变化，达到光泽度好，正常雾度、抗静电的效果，同时又具有比较好的开口性。

Description

一种抗静电聚酯薄膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及特殊包装薄膜制造技术，其涉及一种抗静电聚酯薄膜及其制备方法。 
背景技术
双向拉伸聚酯薄膜(英文缩写：BOPET)属于高绝缘类物质，其体积电阻10的十二次方，在加工、应用中容易产生并积聚电荷形成静电，并造成种种弊端，如透明包装袋所包装的商品，在上货架陈列销售时，会因静电洗尘降低包装的透明性，降低商品的展示效果；包装薄膜在印刷加工时，影响印刷质量甚至可能由于薄膜的静电放电导致消防安全事故发生。抗静电薄膜，往往是高速包装生产线的得以顺利运行的基本条件之一，特别需要提到的是，近年来随着IT行业的迅速发展，集成电路、组件及其制品，也大量采用价廉物美的薄膜材料包装，如果采用容易产生静电的薄膜包装，薄膜会因电磁感应和磨擦产生的静电积累，对各种敏感性电子元件、仪器仪表等因产生的高压放电，使所包装的商品遭到破坏，造成极大的经济损失…… 
因此抗静电薄膜，作为功能性塑料包装薄膜的一个实用品种，倍受人们关注，得到了很快的发展。 
近年来包装市场特别是家用电器、灯饰照明、服装饰品、计算机、精密仪器等，对抗静电聚酯薄膜的需求量越来越大。此外抗静电聚酯薄膜还广泛 应用在广告标牌、公路运输、安全防护工业、电气工业以及用作标签等。因此开展抗静电聚酯薄膜的研制，可极大提升我国聚脂薄膜行业的技术水平，提高产品科技含量和附加值，进一步优化产业结构，推动产业的结构性调整，为企业创造较好的经济效益，同时对提高人们生产和生活水平具有重要意义。 
发明内容
本发明针对现有技术中聚酯薄膜的收卷和分切、下游加工、产品使用过程中容易产生静电集聚造成不方便及安全隐患等缺点，提供了一种通过选用有机金属阳离子及二氧化硅等材料做为抗静电、抗粘连添加剂及采用特殊生产工艺来改变BOPET聚酯薄膜的结构和生产过程总的结晶速率及最终产品的结晶度，从而使聚酯表层分子结构发生变化，达到保持原有高光泽度、高透光率物理性能的基础上具备抗静电的效果的一种抗静电聚酯薄膜及制备方法。 
为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决： 
一种抗静电聚酯薄膜，包括ABC三层结构，所述的B层为中间芯层，材料为超有光聚酯切片；A层为上表层抗静电层，材料包括抗静电抗粘连聚酯切片和超有光聚酯切片；C层为下表层抗静电层，材料包括抗静电抗粘连聚酯切片和超有光聚酯切片。 
所述的B层厚度占60％～80％，A层厚度占10％～20％，C层厚度占10％～20％。 
所述的A层为上表层抗静电层，原料的组分质量百分比为 
抗静电抗粘连聚酯切片    5～10％ 
超有光聚酯切片          90～95％ 
所述的C层为下表层抗静电层，原料的组分质量百分比为 
抗静电抗粘连聚酯切片    5～10％ 
超有光聚酯切片          90～95％ 
所述的抗静电抗粘连聚酯切片为选用有机金属阳离子及二氧化硅作为抗静电抗粘连添加剂的聚酯切片，其中二氧化硅的分子粒径为2～3um，含量为5000ppm(ppm为百万分之一)，有机金属阳离子300ppm(ppm为百万分之一)。 
所述的有机金属阳离子具体为醋酸镁。 
所述的超有光聚酯切片的二氧化钛(TiO2)含量为零。 
一种抗静电聚酯薄膜制备方法，包括以下步骤： 
(1)上、下表层抗静电层的抗静电抗粘连聚酯切片和超有光聚酯切片混合后与中间芯层的超有光聚酯切片分别送入三层共挤双向拉伸设备(即三层共挤双向拉伸生产线)； 
(2)将上、下表层抗静电层与中间芯层的聚酯切片在260～280℃挤出熔融，熔体经过30℃以下冷却铸片生成PET片材； 
(3)铸成的PET片材经过80～100℃预热纵向拉伸和35℃以下温度冷却定型； 
(4)PET片材再通过86～110℃预热横向拉伸和150～200℃定型结晶处理； 
(5)最后经过牵引除去废边、电晕处理、检测厚度再进行收卷卷取制得厚度23um～75um的抗静电聚酯薄膜。 
所述的B层中间芯层，由主挤出机—单螺杆挤出机挤出；A层与C层即上、下表层抗静电层，由辅助挤出机——双螺杆挤出机挤出。 
所述的主挤出机及两台辅助挤出机挤出的材料质量比为60～80∶10～20∶10～20。 
在聚酯切片的市场中，“大有光”、“半消光”和“有光”等字样都是针对聚酯切片中的二氧化钛(TiO2)含量而言的。“大有光”(仪征化纤也称其为“超有光”)聚酯切片中的二氧化钛含量为零；“有光”聚酯切片中的二氧化钛含量为0.10％；“半消光”聚酯切片中的二氧化钛含量为(0.32±0.03)％；“全消光”聚酯切片中的二氧化钛含量为2.4％～2.5％。PET为聚对苯二甲酸乙二醇酯。 
本发明的抗静电聚酯薄膜体系中以有机金属阳离子及二氧化硅做为抗粘连添加剂，代替原有聚酯薄膜采用的抗粘连添加剂如二氧化硅、钛白粉、硫酸钡、磷酸钙、高领土等，抗静电聚酯薄膜的抗静电效果由1个物理性能决定，即体积电阻率或者表面电阻率。他们取决于薄膜表面有机金属阳离子颗粒的多少。采用有机金属阳离子及二氧化硅合成的抗静电抗粘连聚酯切片与PET超有光聚酯切片，然后应用特殊原材料配方和生产工艺制备抗静电聚酯薄膜，可有效解决薄膜容易产生静电问题。通过采用三层共挤双向拉伸工艺，控制薄膜主、辅挤出机比例，从而到达控制薄膜结晶速率，通过拉伸、定型、和后处理过程，以制得高光泽度、高透光率的抗静电聚酯薄膜。同时为了控制薄膜的生产稳定性，我们对纵向拉伸、横向拉伸的比率、温度及风量、红外线加热功率等具体工艺参数进行调整，以最终得到目标要求的抗静电聚酯薄膜产品。 
本发明通过选用改性合成的含有机金属阳离子及二氧化硅PET材料做为抗静电抗粘连添加剂及采用特殊生产工艺来改变BOPET聚酯薄膜的结构和生产过程总的结晶速率及最终产品的结晶度，从而使聚酯分子结构发生变化，达到光泽度好，正常雾度、抗静电的效果，同时又具有比较好的开口性。 
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细描述： 
实施例1 
一种抗静电聚酯薄膜，包括ABC三层结构，所述的B层为中间芯层，材料为超有光聚酯切片；A层为上表层抗静电层，材料包括抗静电抗粘连聚酯切片和超有光聚酯切片；C层为下表层抗静电层，材料包括抗静电抗粘连聚酯切片和超有光聚酯切片。 
A层与C为上、下表层抗静电层，材料具有如下质量百分比的组分：5～10％的抗静电抗粘连聚酯切片和90％～95％的超有光聚酯切片。超有光聚酯切片的二氧化钛(TiO2)含量为零。B层厚度占60％～80％，A层厚度占10％～20％，C层厚度占10％～20％。 
C层下表层抗静电层中，抗静电抗粘连聚酯切片为选用有机金属阳离子及二氧化硅作为抗静电抗粘连添加剂的聚酯切片，其中二氧化硅的分子粒径为2～3um，含量为5000ppm，有机金属阳离子300ppm。 
一种抗静电聚酯薄膜制备方法，包括以下步骤： 
a、上、下表层抗静电层的抗静电抗粘连聚酯切片和超有光聚酯切片混合后与 中间芯层的超有光聚酯切片分别送入三层共挤双向拉伸设备； 
b、将上、下表层抗静电层与中间芯层的聚酯切片在260～280℃挤出熔融，熔体经过30℃以下冷却铸片生成PET片材； 
c、铸成的PET片材经过80～100℃预热纵向拉伸和35℃以下温度冷却定型； 
d、PET片材再通过86～110℃预热横向拉伸和150～200℃定型结晶处理； 
e、最后经过牵引除去废边、电晕处理、检测厚度再进行收卷卷取制得厚度23um～75um的抗静电聚酯薄膜。 
本发明通过采用选用有机金属阳离子及二氧化硅作为抗静电抗粘连添加剂的聚酯切片作为抗静电抗粘连聚酯切片，并且与超有光聚酯切片混合后作为A层与C，上、下表层抗静电层，能够有效的与B层为中间芯层的超有光聚酯切片融合，制得厚度23um～75um抗静电聚酯薄膜，薄膜具有光泽度＞130％、透光率＞88％、雾度＜3.5％、体积电阻率为1011Ω有效的改善聚酯薄膜开口性电阻率1011Ω的缺点。 
中间芯层由主挤出机—单螺杆挤出机挤出；上、下表层抗静电层，由辅助挤出机——双螺杆挤出机挤出。主挤出机及两台辅助挤出机挤出的材料质量比为60～80∶10～20∶10～20。通过采用三层共挤双向拉伸工艺，控制薄膜主、辅挤出机比例，从而到达控制薄膜结晶速率，通过拉伸、定型、和后处理过程，以制得抗静电聚酯薄膜。 
实施例2 
一种抗静电聚酯薄膜的制备方法，按重量百分比的组分组成： 
将辅助双螺杆挤出机(A层)的原料配比按质量百分比为90％超有光聚酯切片和10％抗静电抗静电抗粘连聚酯切片，原料通过精确计量混合后送入挤出机挤出；主挤出机(B层)的原料配比按质量百分比为100％超有光聚酯切片，原料通过精确计量后送入主挤出机挤出；辅助双螺杆挤出机(C层)的原料配比按质量百分比为90％超有光聚酯切片和10％抗静电抗粘连聚酯切片，原料通过精确计量混合后送入挤出机挤出。主挤出机及两台辅助双螺杆挤出机材料挤出的质量比为10∶80∶10，23um薄膜A层抗静电层抗粘连层厚度为2.3um，C层抗静电抗粘层厚度为2.3um。 
按重量百分比组分组成的聚酯切片在275℃挤出将熔融，熔体经过30℃以下冷却铸片成片材，对铸成的PET片材进行纵向拉伸，纵向拉伸预热、拉伸温度为92℃，拉伸倍率为3.5倍，纵向拉伸后在35℃以下温度冷却定型，然后进行横向拉伸，横向拉伸预热、拉伸温度为108℃，拉伸倍率为3.7倍，经双向拉伸后分别在198℃温度下进行薄膜定型结晶处理，再经80℃及常温风下冷却，冷却下来的薄膜通过牵引站除边、电晕、检测厚度等最后收卷制得总厚度为23um的抗静电聚酯薄膜，该抗静电聚酯薄膜表层(A层)为抗静电抗粘层，含有90％超有光聚酯切片和10％抗静电、抗粘连剂聚酯切片；中间层(B层)含有100％超有光聚酯切片；抗静电抗粘层(C层)含有90％超有光聚酯切片和10％抗静电抗粘连聚酯切片。 
实施例3 
本实施例与实施例2的区别在于：主挤出机及两台辅助双螺杆挤出机材料挤出的质量比为15∶70∶15，23um薄膜A层抗静电抗粘层厚度为3.45um， C层抗静电抗粘层厚度为3.45um。 
实施例4 
本实施例与实施例2的区别主要在于：主挤出机及两台辅助双螺杆挤出机材料挤出的质量比为20∶60∶20，23um薄膜A层抗静电抗粘层厚度为4.6um，C层抗静电抗粘层厚度为4.6um。 
按重量百分比组分组成的聚酯切片在270℃挤出将熔融，熔体经过30℃以下冷却铸片成片材，对铸成的PET片材进行纵向拉伸，纵向拉伸预热、拉伸温度为90℃，拉伸倍率为3.5倍，纵向拉伸后在35℃以下温度冷却定型，然后进行横向拉伸，横向拉伸预热、拉伸温度为100℃，拉伸倍率为3.7倍，经双向拉伸后分别在180℃温度下进行薄膜定型结晶处理，再经80℃及常温风下冷却，冷却下来的薄膜通过牵引站除边、电晕、检测厚度等最后收卷制得总厚度为23um的抗静电聚酯薄膜。 
该抗静电聚酯薄膜表层(A层)为抗静电抗粘层，含有90％超有光聚酯切片和10％抗静电抗粘连聚酯切片；中间层(B层)含有100％超有光聚酯切片；抗静电抗粘层(C层)含有90％超有光聚酯切片和10％抗静电抗粘连聚酯切片。 
本实施例制得的抗静电聚酯薄膜的相关性能按照ASTM D标准，采用德国BYK-Gardner GmbH公司生产的雾度计、光泽度计进行雾度及光泽度和透光率的测量；采用英国LLOYD公司公司生产的拉伸仪对拉伸强度进行测量；采用国产盐城化纤机械厂生产的PX(J)-1型烘箱对热收缩率进行测量。采用国产北京冠测精电仪器设备有限公司生产的GEST-121型体积表面电阻率 测定仪对表面电阻率进行测量。 
如表1：采用性价比较好的抗静电抗粘连聚酯切片聚酯切片生产同一薄膜厚度和生产工艺，不同抗静电抗粘层厚度结构分布生产抗静电酯薄膜实例比较表： 
表1 
实施例5 
一种抗静电聚酯薄膜的制备方法，按重量百分比的组分组成： 
将辅助双螺杆挤出机(A层)的原料配比按质量百分比为95％超有光聚酯切片和5％有机高分子抗粘连剂聚酯切片，原料通过精确计量混合后送入挤出机挤出；主挤出机(B层)的原料配比按质量百分比为100％超有光聚酯切片，原料通过精确计量后送入主挤出机挤出；辅助双螺杆挤出机(C层)的原料配比按质量百分比为95％超有光聚酯切片和5％抗静电抗粘连聚酯切片，原料通过精确计量混合后送入挤出机挤出。主挤出机及两台辅助双螺杆挤出 机材料挤出的质量比为15∶70∶15，25um薄膜A层抗静电抗粘层厚度为3.75um，C层抗静电抗粘层厚度为3.75um。 
按重量百分比组分组成的聚酯切片在260～280℃挤出将熔融，熔体经过30℃以下冷却铸片成片材，对铸成的PET片材进行纵向拉伸，纵向拉伸预热、拉伸温度为80℃，拉伸倍率为3.5倍，纵向拉伸后在35℃以下温度冷却定型，然后进行横向拉伸，横向拉伸预热、拉伸温度为86℃，拉伸倍率为3.7倍，经双向拉伸后分别在150℃温度下进行薄膜定型结晶处理，再经80℃及常温风下冷却，冷却下来的薄膜通过牵引站除边、电晕、检测厚度等最后收卷制得总厚度为25um的抗静电聚酯薄膜，该抗静电聚酯薄膜表层(A层)为抗静电抗粘层，含有95％超有光聚酯切片和5％抗静电抗粘连聚酯切片；中间层(B层)含有100％超有光聚酯切片；抗静电抗粘层(C层)含有95％超有光聚酯切片和5％抗静电抗粘连聚酯切片。 
实施例6 
一种抗静电聚酯薄膜的制备方法，按重量百分比的组分组成： 
将辅助双螺杆挤出机(A层)的原料配比按质量百分比为92％超有光聚酯切片和8％抗静电抗粘连聚酯切片，原料通过精确计量混合后送入挤出机挤出；主挤出机(B层)的原料配比按质量百分比为100％超有光聚酯切片，原料通过精确计量后送入主挤出机挤出；辅助双螺杆挤出机(C层)的原料配比按质量百分比为92％超有光聚酯切片和8％抗静电抗粘连聚酯切片，原料通过精确计量混合后送入挤出机挤出。主挤出机及两台辅助双螺杆挤出机材料挤出的质量比为15∶70∶15，30um薄膜A层抗静电抗粘层厚度为4.5um，C 层抗静电抗粘层厚度为4.5um。 
按重量百分比组分组成的聚酯切片在275℃挤出将熔融，熔体经过30℃以下冷却铸片成片材，对铸成的PET片材进行纵向拉伸，纵向拉伸预热、拉伸温度为95℃，拉伸倍率为3.5倍，纵向拉伸后在35℃以下温度冷却定型，然后进行横向拉伸，横向拉伸预热、拉伸温度为105℃，拉伸倍率为3.7倍，经双向拉伸后分别在180℃温度下进行薄膜定型结晶处理，再经80℃及常温风下冷却，冷却下来的薄膜通过牵引站除边、电晕、检测厚度等最后收卷制得总厚度为30um的抗静电聚酯薄膜，该抗静电聚酯薄膜表层(A层)为抗静电抗粘层，含有92％超有光聚酯切片和8％抗静电抗粘连聚酯切片；中间层(B层)含有100％超有光聚酯切片；抗静电抗粘层(C层)含有92％超有光聚酯切片和8％抗静电抗粘连聚酯切片。 
实施例7 
本实施例与实施例6的主要区别在于，主挤出机及两台辅助双螺杆挤出机材料挤出材料挤出的质量比为15∶70∶15，36um薄膜A层抗静电抗粘层厚度为5.4um，C层抗静电抗粘层厚度为5.4um。 
按重量百分比组分组成的聚酯切片在260～280℃挤出将熔融，熔体经过30℃以下冷却铸片成片材，对铸成的PET片材进行纵向拉伸，纵向拉伸预热、拉伸温度为82℃，拉伸倍率为3.5倍，纵向拉伸后在35℃以下温度冷却定型，然后进行横向拉伸，横向拉伸预热、拉伸温度为88℃，拉伸倍率为3.7倍，经双向拉伸后分别在162℃温度下进行薄膜定型结晶处理，再经80℃及常温风下冷却，冷却下来的薄膜通过牵引站除边、电晕、检测厚度等最后收卷制 得总厚度为36um的抗静电聚酯薄膜，该抗静电聚酯薄膜表层(A层)为抗静电抗粘层，含有90％超有光聚酯切片和10％抗静电抗粘连聚酯切片；中间层(B层)含有100％超有光聚酯切片；抗静电抗粘层(C层)含有90％超有光聚酯切片和10％抗静电抗粘连聚酯切片。 
本实施例得的抗静电聚酯薄膜的相关性能按照ASTM D标准，采用德国BYK-Gardner GmbH公司生产的雾度计、光泽度计进行雾度及光泽度和透光率的测量；采用英国LLOYD公司公司生产的拉伸仪对拉伸强度进行测量；采用国产盐城化纤机械厂生产的PX(J)-1型烘箱对热收缩率进行测量。采用国产北京冠测精电仪器设备有限公司生产的GEST-121型体积表面电阻率测定仪对表面电阻率进行测量。 
表2：采用性价比较好的抗静电抗粘连聚酯切片生产同一抗静电抗粘层厚度结构薄膜厚度和生产工艺，不同厚度生产的抗静电酯薄膜实例比较表如下； 
表2 
实施例8 
本实施例与实施例2的主要区别在于：主挤出机及两台辅助双螺杆挤出机材料挤出的质量比为15∶70∶15，42um薄膜A层抗静电抗粘层厚度为6.3um，C层抗静电抗粘层厚度为6.3um。 
按重量百分比组分组成的聚酯切片在272℃挤出将熔融，熔体经过30℃以下冷却铸片成片材，对铸成的PET片材进行纵向拉伸，纵向拉伸预热、拉伸温度为93℃，拉伸倍率为3.45倍，纵向拉伸后在35℃以下温度冷却定型，然后进行横向拉伸，横向拉伸预热、拉伸温度为105℃，拉伸倍率为3.7倍，经双向拉伸后分别在186℃温度下进行薄膜定型结晶处理，再经80℃及常温风下冷却，冷却下来的薄膜通过牵引站除边、电晕、检测厚度等最后收卷制得总厚度为42um的抗静电聚酯薄膜，该抗静电聚酯薄膜表层(A层)为抗静电抗粘层，含有90％超有光聚酯切片和10％抗静电抗粘连聚酯切片；中间层(B层)含有100％超有光聚酯切片；抗静电抗粘层(C层)含有90％超有光聚酯切片和10％抗静电抗粘连聚酯切片。 
实施例9 
本实施例与实施例2的区别主要在于：主挤出机及两台辅助双螺杆挤出机材料挤出的质量比为15∶70∶15，50um薄膜A层抗静电抗粘层厚度为7.5um，C层抗静电抗粘层厚度为7.5um。 

Claims (10)

1.一种抗静电聚酯薄膜，其特征在于，包括ABC三层结构，所述的B层为中间芯层，材料为超有光聚酯切片；A层为上表层抗静电层，材料包括抗静电抗粘连聚酯切片和超有光聚酯切片；C层为下表层抗静电层，材料包括抗静电抗粘连聚酯切片和超有光聚酯切片。
2.如权利要求1所述的一种抗静电聚酯薄膜，其特征在于，所述的B层厚度占60％～80％，A层厚度占10％～20％，C层厚度占10％～20％。
3.如权利要求1所述的一种抗静电聚酯薄膜，其特征在于，所述的A层为上表层抗静电层，原料的组分质量百分比为
抗静电抗粘连聚酯切片  5～10％
超有光聚酯切片        90～95％。
4.如权利要求1所述的一种抗静电聚酯薄膜，其特征在于，所述的C层为下表层抗静电层，原料的组分质量百分比为
抗静电抗粘连聚酯切片  5～10％
超有光聚酯切片        90～95％。
5.如权利要求1所述的一种抗静电聚酯薄膜，其特征在于，所述的抗静电抗粘连聚酯切片为选用有机金属阳离子及二氧化硅作为抗静电抗粘连添加剂的聚酯切片，其中二氧化硅的分子粒径为2～3um。
6.如权利要求5所述的一种抗静电聚酯薄膜，其特征在于，所述的有机金属阳离子具体为醋酸镁。
7.如权利要求1所述的一种抗静电聚酯薄膜，其特征在于，所述的超有光聚酯切片的二氧化钛(TiO2)含量为零。
8.一种抗静电聚酯薄膜制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)上、下表层抗静电层的抗静电抗粘连聚酯切片和超有光聚酯切片混合后与中间芯层的超有光聚酯切片分别送入三层共挤双向拉伸设备；
(2)将上、下表层抗静电层与中间芯层的聚酯切片在260～280℃挤出熔融，熔体经过30℃以下冷却铸片生成PET片材；
(3)铸成的PET片材经过80～100℃预热纵向拉伸和35℃以下温度冷却定型；
(4)PET片材再通过86～110℃预热横向拉伸和150～200℃定型结晶处理；
(5)最后经过牵引除去废边、电晕处理、检测厚度再进行收卷卷取制得厚度23um～75um的抗静电聚酯薄膜。
9.如权利要求8所述的一种抗静电聚酯薄膜制备方法，其特征在于，所述的B层中间芯层，由主挤出机一单螺杆挤出机挤出；A层与C层即上、下表层抗静电层，由辅助挤出机——双螺杆挤出机挤出。
10.如权利要求8所述的一种抗静电聚酯薄膜制备方法，其特征在于，所述的主挤出机及两台辅助挤出机挤出的材料质量比为60～80∶10～20∶10～20。
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