CN108045041B - 一种窗膜用隔热聚酯薄膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种窗膜用隔热聚酯薄膜，所述薄膜为ABA型三层构造薄膜，其中芯层为透明或有色层，芯层两侧为隔热层，所述芯层的原料按质量百分比由0％‑15％的色母粒和85％‑100％的光学级PET切片组成，所述隔热层的原料按重量百分比由3％‑39％的红外线吸收母粒和61％‑97％的光学级PET切片组成。所述聚酯薄膜采用三层共挤双向拉伸设备制备，在避免VOC、显著增加生产能耗或增加生产工序的情况下实现了窗膜隔热功能与基膜的同步制备，减少了成品窗膜的生产工序，实现了绿色环保，生产工艺简单，隔热效果优异。

Description

一种窗膜用隔热聚酯薄膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及聚酯薄膜领域，具体地说是一种窗膜用隔热聚酯薄膜及其制备方法。
技术背景
聚酯薄膜作为窗膜的基膜在本领域内早已熟知，作为基材的聚酯薄膜具有较好的抗冲击性能，除基底作用外主要对玻璃窗起到安全防爆的作用，而窗膜诸如隔热、防紫外线、抗划伤等功能都是在聚酯薄膜的基础上通过涂布、磁控溅射或层压复合等工艺手段来实现。专利CN201410388933.2公开了一种阻隔紫外线窗膜，所述窗膜是将紫外吸收剂、丙烯酸胶粘剂、固化剂和溶剂组成的混合物涂覆在聚酯或聚乙烯膜基材表面上经固化来实现紫外线阻隔效果，这种制备方法无法避免挥发性有机物(VOC)的产生。专利CN201510190228.6公开了一种透明隔热窗膜，所述窗膜采用水性涂料代替油性涂料来实现隔热效果，从而避免VOC的产生来达到环保的目的，但生产过程中需要较长的烘干时间来保证膜面的充分干燥，而且水的沸点较一般有机溶剂高，导致生产能耗显著增加。专利CN201410629081.1公开了一种窗膜核心功能层和制备该窗膜核心功能层的方法，所述方法是在PET基底薄膜上通过六步磁控溅射依次沉积相应的功能层，其缺点是制备工艺复杂，产品成本高。在国家节能环保政策日益收紧的背景下，如何减少生产能耗、保持环境友好，同时生产工艺不过分复杂是薄膜领域内各企业面临的巨大技术挑战。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服上述现有技术存在的不足，提供一种制备工艺简单、隔热效率高的窗膜用聚酯薄膜，其能满足作为窗膜基膜的力学和光学性能要求，又能实现隔热的功能，可使窗膜的生产工序得以减少，实现节能环保的效果。
为此，本发明采用如下的技术方案：一种窗膜用隔热聚酯薄膜，所述薄膜为ABA型三层构造薄膜，其中芯层为透明或有色层，芯层两侧为隔热层，所述芯层的原料按质量百分比由0％-15％的色母粒和85％-100％的光学级PET切片组成，所述隔热层的原料按重量百分比由3％-39％的红外线吸收母粒和61％-97％的光学级PET切片组成。
进一步，所述色母粒为黑色、绿色、黄色、蓝色母粒中一种或多种的组合。
进一步，所述红外线吸收母粒为氧化锡(SnO2)、氧化铟(In2O3)、氧化钼(MoO3)、氧化铋(Bi2O3)、氧化锑(Sb2O3)、氧化锆(ZrO2)、氧化钒(VO2)等无机红外吸收剂中的一种或多种与PET形成的混炼物，优选SnO2、In2O3、Sb2O3、VO2。
进一步，所述隔热聚酯薄膜厚度为12-75um。
本发明还提供了上述窗膜用隔热聚酯薄膜的制备方法，其包括以下步骤：
1)所述聚酯薄膜采用三层共挤双向拉伸设备制备，将芯层原料通过吸料系统送至主挤出机相应的料仓内，通过计量泵控制原料配比，加料至主挤出机中，经熔融、抽真空、过滤处理，除去原料熔体中的水分、低聚物和杂质后作为主挤熔体；将隔热层原料通过吸料系统送至辅助挤出机相应的料仓内，通过计量泵控制原料配比，加料至辅挤出机中，经熔融、抽真空、过滤处理，除去原料熔体中的水分、低聚物和杂质后作为辅挤熔体；所得主挤熔体和辅挤熔体在三层模头中汇合挤出；
2)由模头挤出的熔体贴附到冷鼓表面经冷却得到铸片，所得铸片经牵引进入纵拉区进行纵向拉伸形成薄膜，纵拉后的薄膜经牵引进入横拉区进行横向拉伸形成薄膜；
3)步骤2)所得的薄膜进入牵引系统进行测厚反馈、超声波清洗、展平、除静电和收卷，制得厚度为12-75um的隔热聚酯薄膜。
进一步，所述步骤1)中的主挤出机和辅挤出机挤出熔体质量比为65-80：20-35。
进一步，所述步骤1)中的三层模头为ABA结构。
进一步，所述步骤1)中熔融挤出温度为270-290℃，所用过滤器精度为5-20um，所述模头温度为270-290℃
进一步，所述步骤1)中由三层模头挤出的熔体通过静电附片的方式密贴附到冷鼓表面进行铸片，冷鼓温度设定为22-35℃，以保证铸片具有较低的结晶度。
进一步，所述步骤2)中铸片的厚度为160-860um。
进一步，所述步骤2)中纵拉区可分为预热段、拉伸段和冷却定型段，预热段温度为65-80℃，拉伸段温度为80-90℃，冷却定型段温度为20-30℃，纵向拉伸倍率设定为3.1-3.8。
进一步，所述步骤2)中横拉区可分为预热段、拉伸段、定型段和冷却段，预热段温度为80-105℃，拉伸段温度为100-130℃，定型段温度为190-240℃，冷却段温度为35-60℃，横向拉伸倍率设定为3.3-4.0。
本发明具有的有益效果如下：本发明采用三层共挤的方式在制备窗膜基膜的过程中赋予基膜以隔热功能，在避免VOC、显著增加生产能耗或增加生产工序的情况下实现了窗膜隔热功能与基膜的同步制备，减少了成品窗膜的制备工序，实现了绿色环保。本发明隔热聚酯薄膜生产工艺简单，隔热效果优异。
附图说明
以下结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明：
图1为采用本发明制备的一种窗膜用聚酯薄膜结构示意图；
图中：A-隔热层，B-芯层(透明或有色)。
具体实施方式
实施例1
原料配比：
芯层原料为100％光学级PET切片；隔热层原料为30％红外吸收母粒和70％的光学级PET切片，其中红外吸收母粒为In2O3和SnO2与PET形成的混炼物；
按如下生产工艺进行生产：
1)将芯层和隔热层原料通过吸料系统送至相应的料仓内，通过计量泵控制主挤出机和辅挤出机挤出熔体质量比为65：35，各原料在主挤和辅挤出机中经270-285℃熔融、抽真空，再经精度为15um的过滤器过滤，除去原料熔体中的水分、低聚物和杂质后作为主挤和辅挤的熔体；所得主挤熔体和辅挤熔体在ABA型三层模头中汇合挤出，模头温度为276℃；
2)由三层模头挤出的熔体通过静电附片的方式密贴附到冷鼓表面进行铸片，冷鼓温度设定为26℃，所得铸片厚度为180um，经牵引进入纵拉区进行纵向拉伸形成薄膜，纵拉后的薄膜经牵引进入横拉区进行横向拉伸形成薄膜；
3)所述步骤2)中纵拉区可分为预热段、拉伸段和冷却定型段，预热段温度为75℃，拉伸段温度为85℃，冷却定型段温度为25℃，纵向拉伸倍率设定为3.4。
4)所述步骤2)中横拉区可分为预热段、拉伸段、定型段和冷却段，预热段温度为100℃，拉伸段温度为125℃，定型段温度为230℃，冷却段温度为50℃，横向拉伸倍率设定为3.8。
5)步骤2)所得的薄膜进入牵引系统进行测厚反馈、超声波清洗、展平、除静电和收卷，获得厚度为12um的透明隔热聚酯薄膜。
实施例2
原料配比：
芯层原料为15％的黑色色母粒和85％的光学级PET切片；隔热层原料为30％红外吸收母粒和70％的光学级PET切片，其中红外吸收母粒为In2O3和SnO2与PET形成的混炼物；
按如下生产工艺进行生产：
1)将芯层和隔热层原料通过吸料系统送至相应的料仓内，通过计量泵控制主挤出机和辅挤出机挤出熔体质量比为65：35，各原料在主挤和辅挤出机中经270-285℃熔融、抽真空，再经精度为15um的过滤器过滤，除去原料熔体中的水分、低聚物和杂质后作为主挤和辅挤的熔体；所得主挤熔体和辅挤熔体在ABA型三层模头中汇合挤出，模头温度为273℃；
2)由三层模头挤出的熔体通过静电附片的方式密贴附到冷鼓表面进行铸片，冷鼓温度设定为25℃，所得铸片厚度为188um，经牵引进入纵拉区进行纵向拉伸形成薄膜，纵拉后的薄膜经牵引进入横拉区进行横向拉伸形成薄膜；
3)所述步骤2)中纵拉区可分为预热段、拉伸段和冷却定型段，预热段温度为73℃，拉伸段温度为85℃，冷却定型段温度为24℃，纵向拉伸倍率设定为3.4。
4)所述步骤2)中横拉区可分为预热段、拉伸段、定型段和冷却段，预热段温度为100℃，拉伸段温度为125℃，定型段温度为220℃，冷却段温度为50℃，横向拉伸倍率设定为3.7。
5)步骤2)所得的薄膜进入牵引系统进行测厚反馈、超声波清洗、展平、除静电和收卷，获得厚度为12um的黑色隔热聚酯薄膜。
实施例3
原料配比：
芯层原料为15％的黑色色母粒和85％的光学级PET切片；隔热层原料为26％红外吸收母粒和74％的光学级PET切片，其中红外吸收母粒为In2O3、SnO2和Sb2O3与PET形成的混炼物；
按如下生产工艺进行生产：
1)将芯层和隔热层原料通过吸料系统送至相应的料仓内，通过计量泵控制主挤出机和辅挤出机挤出熔体质量比为70：30，各原料在主挤和辅挤出机中经270-285℃熔融、抽真空，再经精度为15um的过滤器过滤，除去原料熔体中的水分、低聚物和杂质后作为主挤和辅挤的熔体；所得主挤熔体和辅挤熔体在ABA型三层模头中汇合挤出，模头温度为278℃；
2)由三层模头挤出的熔体通过静电附片的方式密贴附到冷鼓表面进行铸片，冷鼓温度设定为26℃，所得铸片厚度为338um，经牵引进入纵拉区进行纵向拉伸形成薄膜，纵拉后的薄膜经牵引进入横拉区进行横向拉伸形成薄膜；
3)所述步骤2)中纵拉区可分为预热段、拉伸段和冷却定型段，预热段温度为76℃，拉伸段温度为87℃，冷却定型段温度为26℃，纵向拉伸倍率设定为3.5。
4)所述步骤2)中横拉区可分为预热段、拉伸段、定型段和冷却段，预热段温度为100℃，拉伸段温度为127℃，定型段温度为230℃，冷却段温度为55℃，横向拉伸倍率设定为3.6。
5)步骤2)所得的薄膜进入牵引系统进行测厚反馈、超声波清洗、展平、除静电和收卷，获得厚度为25um的黑色隔热聚酯薄膜。
实施例4
原料配比：
芯层原料为12％的黑色色母粒，4％的绿色色母粒和84％的光学级PET切片；隔热层原料为23％红外吸收母粒和77％的光学级PET切片，其中红外吸收母粒为In2O3、SnO2和VO2与PET形成的混炼物；
按如下生产工艺进行生产：
1)将芯层和隔热层原料通过吸料系统送至相应的料仓内，通过计量泵控制主挤出机和辅挤出机挤出熔体质量比为73：27，各原料在主挤和辅挤出机中经270-285℃熔融、抽真空，再经精度为15um的过滤器过滤，除去原料熔体中的水分、低聚物和杂质后作为主挤和辅挤的熔体；所得主挤熔体和辅挤熔体在ABA型三层模头中汇合挤出，模头温度为276℃；
2)由三层模头挤出的熔体通过静电附片的方式密贴附到冷鼓表面进行铸片，冷鼓温度设定为26℃，所得铸片厚度为506um，经牵引进入纵拉区进行纵向拉伸形成薄膜，纵拉后的薄膜经牵引进入横拉区进行横向拉伸形成薄膜；
3)所述步骤2)中纵拉区可分为预热段、拉伸段和冷却定型段，预热段温度为78℃，拉伸段温度为90℃，冷却定型段温度为26℃，纵向拉伸倍率设定为3.3。
4)所述步骤2)中横拉区可分为预热段、拉伸段、定型段和冷却段，预热段温度为100℃，拉伸段温度为130℃，定型段温度为230℃，冷却段温度为55℃，横向拉伸倍率设定为3.4。
5)步骤2)所得的薄膜进入牵引系统进行测厚反馈、超声波清洗、展平、除静电和收卷，获得厚度为25um的黑色隔热聚酯薄膜。
实施例5
原料配比：
芯层原料为8％的黑色色母粒，3％的绿色色母粒和89％的光学级PET切片；隔热层原料为19％红外吸收母粒和81％的光学级PET切片，其中红外吸收母粒为In2O3、SnO2、Sb2O3和VO2与PET形成的混炼物；
按如下生产工艺进行生产：
1)将芯层和隔热层原料通过吸料系统送至相应的料仓内，通过计量泵控制主挤出机和辅挤出机挤出熔体质量比为77：23，各原料在主挤和辅挤出机中经270-285℃熔融、抽真空，再经精度为15um的过滤器过滤，除去原料熔体中的水分、低聚物和杂质后作为主挤和辅挤的熔体；所得主挤熔体和辅挤熔体在ABA型三层模头中汇合挤出，模头温度为278℃；
2)由三层模头挤出的熔体通过静电附片的方式密贴附到冷鼓表面进行铸片，冷鼓温度设定为27℃，所得铸片厚度为831um，经牵引进入纵拉区进行纵向拉伸形成薄膜，纵拉后的薄膜经牵引进入横拉区进行横向拉伸形成薄膜；
3)所述步骤2)中纵拉区可分为预热段、拉伸段和冷却定型段，预热段温度为78℃，拉伸段温度为90℃，冷却定型段温度为26℃，纵向拉伸倍率设定为3.2。
4)所述步骤2)中横拉区可分为预热段、拉伸段、定型段和冷却段，预热段温度为100℃，拉伸段温度为130℃，定型段温度为230℃，冷却段温度为55℃，横向拉伸倍率设定为3.4。
5)步骤2)所得的薄膜进入牵引系统进行测厚反馈、超声波清洗、展平、除静电和收卷，获得厚度为75um的黑色隔热聚酯薄膜。
将上述实施例1-5所制备的薄膜分别检测太阳能总阻隔率、可见光透射率和拉伸强度，并于市面上常用窗膜用聚酯薄膜进行对比，具体结果如表1所示：
表1不同实施例的薄膜及对照薄膜的性能比较
Figure BDA0001408116250000081
从上述数据可以看出，本发明实施例所制备得到的聚酯薄膜可以显著增加太阳能总阻隔率，透明膜情况下隔热层只对红外线有阻隔效果，而对于有色膜，由于增加了对可见光的阻隔使得总太阳能阻隔率大幅提升，具有更为明显的隔热效果，同时各实施例所得聚酯薄膜拉伸强度相对于对照样品膜变化不大。
应当指出，以上具体实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本申请所附权利要求所限定的范围。

Claims (7)

1.一种窗膜用隔热聚酯薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)聚酯薄膜采用三层共挤双向拉伸设备制备，将芯层原料通过吸料系统送至主挤出机相应的料仓内，通过计量泵控制原料配比，加料至主挤出机中，经熔融、抽真空、过滤处理，除去原料熔体中的水分、低聚物和杂质后作为主挤熔体；将隔热层原料通过吸料系统送至辅助挤出机相应的料仓内，通过计量泵控制原料配比，加料至辅挤出机中，经熔融、抽真空、过滤处理，除去原料熔体中的水分、低聚物和杂质后作为辅挤熔体；所得主挤熔体和辅挤熔体在三层模头中汇合挤出；所述主挤出机和辅挤出机挤出熔体质量比为 65-80：20-35；
2)由三层模头挤出的熔体贴附到冷鼓表面经冷却得到铸片，所得铸片经牵引进入纵拉区进行纵向拉伸形成薄膜，纵拉后的薄膜经牵引进入横拉区进行横向拉伸形成薄膜；
由三层模头挤出的熔体通过静电附片的方式密贴附到冷鼓表面进行铸片，冷鼓温度设定为22-35℃；
纵拉区可分为预热段、拉伸段和冷却定型段，预热段温度为 65-80℃，拉伸段温度为80-90℃，冷却定型段温度为 20-30℃，纵向拉伸倍率设定为 3.1-3.8；
横拉区可分为预热段、拉伸段、定型段和冷却段，预热段温度为 80-105℃，拉伸段温度为100-130℃，定型段温度为 190-240℃，冷却段温度为 35-60℃，横向拉伸倍率设定为3.3-4.0；
3)步骤 2)所得的薄膜进入牵引系统进行测厚反馈、超声波清洗、展平、除静电和收卷，制得隔热聚酯薄膜；
其中，所述的窗膜用隔热聚酯薄膜为 ABA 型三层构造薄膜，其中芯层为有色层，芯层两侧为隔热层，所述芯层的原料按质量百分比由 11%-15%的色母粒和 85%-89%的光学级PET 切片组成，所述隔热层的原料按重量百分比由19-39%的红外线吸收母粒和相应的61-81%的光学级 PET切片组成；所用红外线吸收母粒为无机红外吸收剂氧化锡、氧化铟、氧化钼、氧化铋、氧化锑、氧化锆中的一种或多种与PET形成的混炼物。
2.根据权利要求 1 所述的一种窗膜用隔热聚酯薄膜的制备方法，其特征在于所用色母粒为黑色、绿色、黄色、蓝色母粒中一种或多种的组合。
3.根据权利要求 1 所述的一种窗膜用隔热聚酯薄膜的制备方法，其特征在于，所用红外线吸收母粒为氧化锡、氧化铟、氧化锑中的一种或多种与PET形成的混炼物。
4.根据权利要求 1 所述的一种窗膜用隔热聚酯薄膜的制备方法，其特征在于其厚度为12-75um。
5.根据权利要求 1 所述的窗膜用隔热聚酯薄膜的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中的三层模头为ABA结构。
6.根据权利要求 1 所述的窗膜用隔热聚酯薄膜的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中熔融挤出温度为 270-290℃，所用过滤器精度为 5-20um，所述模头温度为 270-290℃。
7.根据权利要求 1 所述的窗膜用隔热聚酯薄膜的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中铸片的厚度为 160-860um。
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