CN106393918A - 一种消光白色聚酯薄膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及聚酯薄膜及其制备方法，公开了一种消光白色聚酯薄膜及其制备方法。消光白色聚酯薄膜，包括ABC三层结构，B层为中间芯层，材料为超有光聚酯切片；A层为上表层白色消光层，材料为消光白色母粒；C层为下表层白色消光层，材料为消光白色母粒。制备工艺包括制备相应的消光白色母粒，然后通过挤出机挤出拉伸，以及冷却定型、牵引除去废边、电晕处理、检测厚度等步骤完成。本发明具有良好的印刷、复合性能，表面低光泽、高雾度，抗静电性、易褶性好，还在节能、降耗、环保方面具有明显的社会效益。

Description

一种消光白色聚酯薄膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及聚酯薄膜及其制备方法，尤其涉及了一种消光白色聚酯薄膜及其制备方法。
背景技术
消光白色聚酯薄膜主要应用于书册、广告册、礼品袋等的纸塑复合，甚至替代纸张使用，市场广阔。其在性能上要求具有良好的消光效果，消光度均匀，表面细腻，雾度性能优异；消光面具有良好的印刷、复合性能，表面贴合平整；挺度好，尽量减小厚度，易于复合加工；力学性能优异、耐久性好；外观无疵点，尤其是与深色纸类的复合；消光面上UV(紫外光)油墨或烫金加工性能好。目前国内市场上现有的消光白色聚酯薄膜是在BOPET膜(双向拉伸聚酯膜)的表面通过涂布法制备白色消光层，以达到消光的效果，这种工艺制备方法存在如下缺点：一方面制备所得的白色消光层由于附着力不佳容易发生脱落，而且存在二次污染；另一方面，对消光白色聚酯薄膜的膜表面粗糙度控制不适当，表面粗糙度太小容易造成在卷膜过程中膜面互相贴合，而表面粗糙度过大则会造成表面印刷字体图案的着色不匀现象；采用涂布法制备得到的消光白色聚酯薄膜的透光率为25～50％，光泽度为20～50％，粗糙度Ra为0.1～0.5，而消光白色聚酯薄膜的膜表面粗糙度Ra为0.08～0.16具有较好的可印刷性和后续加工性。
现在，国家对资源的高效利用和环境保护越来越注重，研究开发环保性强、资源利用率高、品质高的消光白色聚酯薄膜是必然趋势。
发明内容
本发明针对现有技术中白色消光层附着力不佳、易产生二次污染的缺点，提供了一种消光白色聚酯薄膜，节省了离线涂布的后序工艺以及避免了二次加工的污染，减少了资源浪费，且环保、生产成本低。本发明主要用于书册、广告册、礼品袋等的纸塑复合，甚至替代纸张使用。本发明制备得到的消光白色聚酯薄膜雾度、透光率、光泽度可控。
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：
一种消光白色聚酯薄膜，包括ABC三层结构，B层为中间芯层，材料为超有光聚酯切片；A层为上表层白色消光层，材料为消光白色母粒；C层为下表层白色消光层，材料为消光白色母粒，消光白色母粒是由聚酯切片、二氧化硅中空微球、钛白粉及硅烷偶联剂熔融共混造粒所得。
作为优选，B层厚度占60％～80％，A层厚度占10％～20％，C层厚度占10％～20％。
一种消光白色聚酯薄膜的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：首先将聚酯切片加入磨粉机中磨成粒径为200～300nm的聚酯粉末，之后将质量百分比为35％～50％的聚酯粉末、质量百分比为9％～15％的二氧化硅中空微球、质量百分比为40％～50％的钛白粉、质量百分比为0.5％～1％的硅烷偶联剂均加入混料器中，先以2500～2700r/min的转速混料10～15min，然后将转速调至20～25r/min，混料1～2min，最后将混好的原料加入挤出机中，在250℃～280℃熔融挤出，制备得到消光白色母粒。通过硅烷偶联剂对中空二氧化硅进行改性，在二氧化硅的表面引入羧基，使二氧化硅与聚酯基体间以化学键结合，从而极大的增加了二氧化硅中空微球与聚酯的相容性，使得薄膜具有优异的附着性、光泽度及色泽；钛白粉是一种遮光率比较强的遮光材料，制备消光白色母粒时加入钛白粉再通过控制消光白色母粒的添加量可以有效的控制薄膜的透光率；
步骤二：将上、下表层白色消光层的消光白色母粒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，其中B层即中间芯层，由主挤出机—单螺杆挤出机挤出；A层与C层即上、下表层白色消光层由辅助挤出机—双螺杆挤出机挤出；
步骤三：将上、下表层白色消光层与中间芯层在260～280℃挤出熔融，熔体先经精度为15um～40um的过滤器过滤，后再经过25℃～35℃冷却铸片生成PET片材；
步骤四：铸成的PET片材先经70℃～80℃预热，80℃～90℃预热纵向拉伸和25℃～30℃冷却定型；
步骤五：定型后的PET片材再通过110℃～115℃预热横向拉伸和235℃～250℃定型处理；
步骤六：最后经过牵引除去废边、电晕处理再进行收卷卷取制得厚度为50um～100um的消光白色聚酯薄膜。
作为优选，二氧化硅中空微球的粒径为2.0um～5.0um，钛白粉的粒径为0.1um～0.3um；
作为优选，磨粉机的中心转速为2000～2970r/min，电机功率为75～80KW。
作为优选，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TiO2含量而言的。“大有光”(或称为“超有光”)聚酯切片中的TiO2含量为零；“有光”聚酯切片中的TiO2含量为0.10％；“半消光”聚酯切片中的TiO2含量为0.29～0.35％；“全消光”聚酯切片中的TiO2含量为2.4％～2.5％。PET为聚对苯二甲酸乙二醇酯。
本发明由于采用了以上技术方案，具有显著的技术效果：以PET树脂为基料，以经硅烷偶联剂改性的二氧化硅中空微球为消光剂，纳米二氧化钛为遮光剂，相互熔融混合，达到均匀共混，制备白色消光层，是一次性制备成型的，相比二次离线涂布加工制得的消光白色聚酯薄膜而言，不仅在产品品质上得到很大的提高，还在节能、降耗、环保方面具有明显的社会效益，主要体现在：(1)在宽幅生产线批量生产，生产线智能化程度高人工少，避免了离线涂布的后序工艺，薄膜宽，车速快，产量高，单位生产成本低；(2)一次性制备成型，加工成本低；添加剂在薄膜内添加，添加剂不容易脱落，不需要溶剂溶解，安全环保；减少二次加工所需的人、物、能的消耗，同时因不用含有卤素的涂布液避免了对环境造成污染。其次，可以通过对纵向拉伸、横向拉伸的比率、温度等具体工艺参数进行调整，实现消光白色聚酯薄膜的雾度、透光率、光泽度可控。本发明具有良好的印刷、复合性能，表面低光泽、高雾度，抗静电性、易褶性好，还在节能、降耗、环保方面具有明显的社会效益。
具体实施方式
下面实施例是对本发明进一步详细描述，但不是限制本发明的范围。
本发明各实施例中，所得的消光白色聚酯薄膜的拉伸强度、断裂伸长率按照GB/T1040.3-2006标准，采用LRX型的拉伸测试仪进行测量；热收缩率按照GB/T16958-2008标准，采用国产盐城化纤机械厂生产的PX(J)-1型烘箱进行测量；摩察系数按照GB/T10006-1988标准，采用FP-2250型的摩擦系数测试仪进行测量；雾度、透光率按照GB/T2410-2008标准；光泽度按照GB/T8807-1988标准，采用德国BYY-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；润湿张力按照GB/T14216-2008标准，采用达因笔进行测量。
实施例1
一种消光白色聚酯薄膜，包括ABC三层结构，B层为中间芯层，材料为超有光聚酯切片；A层为上表层白色消光层，材料为消光白色母粒；C层为下表层白色消光层，材料为消光白色母粒，消光白色母粒是由聚酯切片、二氧化硅中空微球、钛白粉及硅烷偶联剂熔融共混造粒所得。
B层厚度占60％～80％，A层厚度占10％～20％，C层厚度占10％～20％。
一种消光白色聚酯薄膜的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：首先将聚酯切片加入磨粉机中磨成粒径为200～300nm的聚酯粉末，之后将质量百分比为35％～50％的聚酯粉末、质量百分比为9％～15％的二氧化硅中空微球、质量百分比为40％～50％的钛白粉及质量百分比为0.5％～1％的硅烷偶联剂加入混料器中，先以2500～2700r/min的转速混料10～15min，然后将转速调至20～25r/min，混料1～2min，最后将混好的原料加入挤出机中，在250℃～280℃熔融挤出，制备得到消光白色母粒；
步骤二：将上、下表层白色消光层的消光白色母粒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，其中B层即中间芯层，由主挤出机—单螺杆挤出机挤出；A层与C层即上、下表层染色层由辅助挤出机—双螺杆挤出机挤出；
步骤三：将上、下表层白色消光层的消光白色母粒与中间芯层的超有光聚酯切片在260℃～280℃挤出熔融，熔体先经精度为15um～40um的过滤器过滤，后再经过25℃～35℃冷却铸片生成PET片材；
步骤四：铸成的PET片材先经70℃～80℃预热，80℃～90℃预热纵向拉伸和25℃～30℃冷却定型；
步骤五：定型后的PET片材再通过110℃～115℃预热横向拉伸和235℃～250℃定型处理；
步骤六：最后经过牵引除去废边、电晕处理再进行收卷卷取制得厚度为50～100um的消光白色聚酯薄膜。
二氧化硅中空微球的粒径为3.0um～5.0um，钛白粉的粒径为0.2um～0.3um。
磨粉机的中心转速为2000～2970r/min，电机功率为75～80KW
本发明以PET树脂为基料，以经硅烷偶联剂改性的二氧化硅中空微球为消光剂，纳米二氧化钛为遮光剂，相互熔融混合，达到均匀共混，制备白色消光层A层与C层，上下表面白色消光层与B层为中间芯层的超有光聚酯切片融合，制得厚度50um～100um高雾度、低光泽度、低透光率的消光白色聚酯薄膜，薄膜具有雾度＞90％、透光率＜9％、光泽度＜46％，可以达到与纸张一样的效果。有效的改善已有消光白色聚酯薄膜光泽度高、透光率高、容易脱落的缺点。
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，通过拉伸、定型、牵引、切边、电晕处理过程，以制得低光泽度、低透光率的消光白色聚酯薄膜。
实施例2
一种消光白色聚酯薄膜的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：首先将聚酯切片加入到磨粉机中磨成粒径为200～300nm的聚酯粉末，磨粉机的中心转速为2000r/min，电机功率为75KW。按质量百分比，之后将44.2％的聚酯粉末、15％的二氧化硅中空微球、40％的钛白粉、0.8％的HK570硅烷偶联剂加入混料器中，先以2500r/min的转速混料13min，然后将转速调至20r/min，混料2min，最后将混好的原料加入挤出机中，在250℃～280℃熔融挤出，制备得到消光白色母粒；
步骤二：将步骤一制备得到的消光白色母粒按质量百分比为100％通过精确称量设备进行计量后加入到辅助双螺杆挤出机进行挤出(A层)；主挤出机(B层)的原料配比按质量百分比为100％的超有光聚酯切片，原料通过精确计量后送入主挤出机；辅助双螺杆挤出机(C层)的原料配比按质量百分比为100％步骤一所制备得到的消光白色母粒，原料通过精确计量后送入挤出机挤出。主挤出机及两台辅助双螺杆挤出机的质量比为15：70：15，50um薄膜A层白色消光层厚度为7.5um，C层白色消光层厚度为7.5um；
步骤三：将上、下表层白色消光层与中间芯层的超有光聚酯切片在260℃～280℃挤出熔融，熔体先经精度为20um的过滤器过滤，后再经过30℃冷却铸片生成PET片材；
步骤四：铸成的PET片材进行预热、纵向拉伸，纵向拉伸预热温度为80℃，拉伸温度为90℃，拉伸倍率为3.0倍，纵向拉伸后25℃冷却定型；
步骤五：定型后的PET片材再进行横向拉伸，预热、横向拉伸温度为115℃，拉伸倍率为3.8倍，拉伸后在245℃温度下进行薄膜定型处理；
步骤六：最后通过牵引站除去废边、电晕、检测厚度等，再进行收卷制得总厚度为50um的消光白色聚酯薄膜。
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挤出材料的质量比为15:65:20，50um的薄膜A层白色消光层厚度为7.5um，C层白色消光层厚度为10um。
实施例4
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挤出材料的质量比为18:64:18，50um的薄膜A层白色消光层厚度为9.0um，C层白色消光层厚度为9.0um。
如表1:采用性价比较好的合成消光白色母粒生产同一薄膜厚度和生产工艺，不同白色消光层厚度结构分布生产消光白色聚酯薄膜实施例比较表：
表1不同白色消光层厚度结构分布生产消光白色聚酯薄膜实施例比较表
实施例5
一种消光白色聚酯薄膜的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：首先将聚酯切片加入磨粉机中磨成粒径为200～300nm的聚酯粉末，磨粉机的中心转速为2790r/min，电机功率为78KW。按质量百分比，之后将40.5％的聚酯粉末、9％的二氧化硅中空微球，50％的钛白粉，0.5％的硅烷偶联剂加入混料器中，先以2600r/min的转速混料12min，然后将转速调至22r/min，混料1min，最后将混好的原料加入挤出机中，在250～280℃熔融挤出，制备得到消光白色母粒；
步骤二：将步骤一制备得到的消光白色母粒按质量百分比为100％通过精确称量设备进行计量后加入到辅助双螺杆挤出机进行挤出(A层)；主挤出机(B层)的原料配比按质量百分比为100％的超有光聚酯切片，原料通过精确计量后送入主挤出机；辅助双螺杆挤出机(C层)的原料配比按质量百分比为100％步骤一所制备得到的消光白色母粒，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的质量比为20：60：20，80um薄膜A层白色消光层厚度为16um，C层白色消光层厚度为16um；
步骤三：将上、下表层白色消光层的消光白色母粒与中间芯层的超有光聚酯切片在260℃～280℃挤出熔融，熔体先经精度为15um的过滤器过滤，后再经过25℃冷却铸片生成PET片材；
步骤四：铸成的PET片材进行预热、纵向拉伸，纵向拉伸预热温度为70℃，拉伸温度为80℃，拉伸倍率为3.1倍，纵向拉伸后在30℃冷却定型；
步骤五：定型后的PET片材再进行横向拉伸，预热、横向拉伸温度为110℃，拉伸倍率为3.6倍，拉伸后在235℃温度下进行薄膜定型处理；
步骤六：最后通过牵引站除去废边、电晕、检测厚度等，再进行收卷制得总厚度为80um的消光白色聚酯薄膜。
实施例6
本实施例与实施例5的区别在于制备总厚度为100um的消光白色聚酯薄膜，主挤出机及两台辅助双螺杆挤出机的材料挤出质量比为20：60：20，100um薄膜A层白色消光层厚度为20um，C层白色消光层厚度为20um。
实施例7
本实施例与实施例5的区别在于制备总厚度为60um的消光白色聚酯薄膜，主挤出机及两台辅助双螺杆挤出机的材料挤出质量比为20：60：20，60um薄膜A层白色消光层厚度为12um，C层白色消光层厚度为12um。
实施例8
本实施例与实施例5的区别在于制备总厚度为70um的消光白色聚酯薄膜，主挤出机及两台辅助双螺杆挤出机的材料挤出质量比为20：60：20，70um薄膜A层白色消光层厚度为14um，C层白色消光层厚度为14um。
表2:采用性价比较好的合成白色消光层的母粒生产同一结构质量比例分层和同一生产工艺，不同薄膜厚度生产出消光白色聚酯薄膜实施例比较表。
表2不同薄膜厚度生产出消光白色聚酯薄膜实施例比较表
实施例9
一种消光白色聚酯薄膜的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：首先将聚酯切片加入磨粉机中磨成粒径为200～300nm的聚酯粉末，磨粉机的中心转速为2970r/min，电机功率为80KW。按质量百分比，将35％的聚酯粉末和14％的二氧化硅中空微球，50％的钛白粉，1.0％的硅烷偶联剂加入混料器中，先以2550r/min的转速混料15min，然后将转速调至25r/min，混料2min，最后将混好的原料加入挤出机中，在250℃～280℃熔融挤出，制备得到消光白色母粒；
步骤二：将步骤一制备得到的消光白色母粒按质量百分比为100％通过精确称量设备进行计量后加入到辅助双螺杆挤出机进行挤出(A层)；主挤出机(B层)的原料配比按质量百分比为100％的超有光聚酯切片，原料通过精确计量后送入主挤出机；辅助双螺杆挤出机(C层)的原料配比按质量百分比为100％步骤一所制备得到的消光白色母粒，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的质量比为10：80：10，80um薄膜A层白色消光层厚度为8.0um，C层白色消光层厚度为8.0um；
步骤三：将上、下表层白色消光层的消光白色母粒与中间芯层的超有光聚酯切片在260℃～280℃挤出熔融，熔体先经精度为40um的过滤器过滤，后再经过28℃冷却铸片生成PET片材；
步骤四：铸成的PET片材进行预热、纵向拉伸，纵向拉伸预热温度为75℃，拉伸温度为85℃，拉伸倍率为3.3倍，纵向拉伸后在28℃温度冷却定型；
步骤五：定型后的PET片材再进行横向拉伸，预热、横向拉伸速率为112℃，拉伸倍率为3.7倍，拉伸后在250℃温度下进行薄膜定型处理；
步骤六：最后通过牵引站除去废边、电晕、检测厚度等，再进行收卷制得总厚度为80um的消光白色聚酯薄膜。
实施例10
一种消光白色聚酯薄膜的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：首先将聚酯切片加入磨粉机中磨成粒径为200～300nm的聚酯粉末，磨粉机的中心转速为2700r/min，电机功率为75KW。按质量百分比，将50％聚酯粉、13％的二氧化硅中空微球、36.4％的钛白粉及0.6％的硅烷偶联剂加入混料器中，先以2650r/min的转速混料10min，然后将转速调至20r/min，混料2min，最后将混好的原料加入挤出机中，在250℃～280℃熔融挤出，制备得到消光白色母粒；
步骤二：将步骤一制备得到的上表层白色消光层的消光白色母粒按质量百分比为100％通过精确称量设备进行计量后加入到辅助双螺杆挤出机进行挤出(A层)；主挤出机(B层)的原料配比按质量百分比为100％的超有光聚酯切片，原料通过精确计量后送入主挤出机；辅助双螺杆挤出机(C层)的原料配比按质量百分比为100％步骤一所制备得到的消光白色母粒，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的质量比为10：80：10，60um薄膜A层白色消光层厚度为6.0um，C层白色消光层厚度为6.0um；
步骤三：将上、下表层白色消光层的消光白色母粒与中间芯层的超有光聚酯切片在260℃～280℃挤出熔融，熔体先经精度为30um的过滤器过滤，后再经过30℃冷却铸片生成PET片材；
步骤四：铸成的PET片材进行预热、纵向拉伸，纵向拉伸预热温度为72℃，拉伸温度为83℃，拉伸倍率为3.2倍，纵向拉伸后在30℃温度冷却定型；
步骤五：定型后的PET片材再进行横向拉伸，预热、横向拉伸速率为113℃，拉伸倍率为3.5倍，拉伸后在240℃温度下进行薄膜定型处理；
步骤六：最后通过牵引站除去废边、电晕、检测厚度等，再进行收卷制得总厚度为60um的消光白色聚酯薄膜。
实施例11
本实施例与实施例10的区别在于：制备75um薄膜时，主挤出机及两台辅助双螺杆挤出机的材料挤出质量比为15：70：15，75um薄膜A层白色消光层厚度为11.25um，C层白色消光层厚度为11.25um。
表3:采用性价比较好的合成白色消光层的母粒生产同一原料配方和同一薄膜厚度，不同生产工艺生产出消光白色聚酯薄膜实施例比较表。
表3不同生产工艺生产出消光白色聚酯薄膜实施例比较表
总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。

Claims (7)

1.一种消光白色聚酯薄膜，包括ABC三层结构，其特征在于：B层为中间芯层，材料为超有光聚酯切片；A层为上表层白色消光层，材料为消光白色母粒；C层为下表层白色消光层，材料为消光白色母粒，消光白色母粒是由聚酯切片、二氧化硅中空微球、钛白粉及硅烷偶联剂采用熔融共混方法制备所得。
2.根据权利要求1所述的一种消光白色聚酯薄膜，其特征在于：B层厚度占60％～80％，A层厚度占10％～20％，C层厚度占10％～20％。
3.一种制备权利要求1-2任一项所述的消光白色聚酯薄膜的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：首先将聚酯切片加入磨粉机中磨成粒径为200～300nm的聚酯粉末，之后将质量百分比为35％～50％的聚酯粉末、质量百分比为9％～15％的二氧化硅中空微球、质量百分比为40％～50％的钛白粉及质量百分比为0.5％～1％的硅烷偶联剂均加入混料器中，先以2500～2700r/min的转速混料10～15min，然后将转速调至20～25r/min，混料1～2min，最后将混好的原料加入挤出机中，在250℃～280℃熔融挤出，制备得到消光白色母粒；
步骤二：将上、下表层白色消光层的消光白色母粒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，其中B层由主挤出机—单螺杆挤出机挤出；A层与C层即上、下表层白色消光层由辅助挤出机—双螺杆挤出机挤出；
步骤三：将上、下表层白色消光层与中间芯层在260℃～280℃挤出熔融，熔体先经精度为15um～40um的过滤器过滤，后再经过25℃～35℃冷却铸片生成PET片材；
步骤四：铸成的PET片材先经70℃～80℃预热，80℃～90℃预热纵向拉伸和25℃～30℃冷却定型；
步骤五：定型后的PET片材再通过110℃～115℃横向拉伸和235℃～250℃定型处理。
4.根据权利要求3所述的一种消光白色聚酯薄膜的制备方法，其特征在于：经步骤五定型后，经过牵引除去废边、电晕处理再进行收卷卷取制得厚度50um～100um的消光白色聚酯薄膜。
5.根据权利要求3所述的一种消光白色聚酯薄膜的制备方法，其特征在于：中空二氧化硅微球的粒径为2.0um～5.0um，钛白粉的粒径为0.1um～0.5um。
6.根据权利要求3所述的一种消光白色聚酯薄膜的制备方法，其特征在于：磨粉机的中心转速为2000～2970r/min，电机功率为75～80KW。
7.根据权利要求3所述的一种消光白色聚酯薄膜的制备方法，其特征在于：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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