CN115216035A - 一种光学薄膜及多功能薄膜 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光学薄膜及多功能薄膜，包括聚酯薄膜是以优质的聚酯切片为主要原料，采用先进的工艺配方，经过干燥、熔融、挤出、铸片和拉伸制成的薄膜。由PET生产的薄膜是一种性能比较全面的薄膜，其透明性好，有光泽；具有良好的气密性和保香性；适中的防潮性。PET薄膜的机械性能优良，具备良好的韧性和抗冲击强度，且具备良好的挺度。PET薄膜还具有优良的耐热、耐寒性和良好的耐化学药品性和耐油性，因此被广泛应用于液晶显示、医疗包装、电工产品、新能源等行业。

Description

一种光学薄膜及多功能薄膜

技术领域

本发明涉及属于高科技新材料技术领域，特别涉及一种光学薄膜及多功能薄膜

背景技术

近年来，全球范围的聚酯薄膜产业正处于高速发展期，具有特殊性能的功能性产品日益趋多，代表高新技术、高附加值的高端产品成为行业竞相发展的目标。国际上各大公司纷纷加大产业投入，争夺市场份额，我国的聚酯薄膜产业融合其中，规模也迅速扩大，并在国民经济和社会发展中发挥着重要作用。而光学级聚酯薄膜技术主要集中在国外少数几家厂商手中，我国光学级聚酯薄膜技术与国外厂商存在一定的差距。

发明内容

本发明的目的，在于针对上述现有技术中存在的问题，在于提供一种可避免出现上述技术缺陷的一种光学薄膜及多功能薄膜。为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种光学薄膜及多功能薄膜，包括聚酯薄膜是以优质的聚酯切片为主要原料，采用先进的工艺配方，经过干燥、熔融、挤出、铸片和拉伸制成的薄膜。由PET生产的薄膜是一种性能比较全面的薄膜，其透明性好，有光泽；具有良好的气密性和保香性；适中的防潮性。PET薄膜的机械性能优良，具备良好的韧性和抗冲击强度，且具备良好的挺度。PET薄膜还具有优良的耐热、耐寒性和良好的耐化学药品性和耐油性，因此被广泛应用于液晶显示、医疗包装、电工产品、新能源等行业。

(1)原材料方面，聚酯薄膜的主要原料之一是聚酯树脂切片，它是一种结晶性聚合物，它是由对苯二甲酸与乙二醇在三氧化二锑为催化剂的作用下，在一定的工艺温度和真空度的条件下缩聚而成。因其在成膜过程中，会产生一定的结晶度，于是影响到薄膜的光学性能。

(2)聚酯薄膜另一个重要原材料是抗粘连剂，因为聚酯薄膜在生产过程的卷取和分切两个工序中，为了防止薄膜之间发生相互粘连，以及方便下游用户的放卷使用，必须在薄膜生产时加入一定比例的抗粘连剂，抗粘连剂的种类很多，型号各异，折光指数与聚酯也存在差异，抗拈连剂的使用不当也影响了薄膜的光学性能。

(3)生产工艺方面，聚酯薄膜老的生产工艺是单层挤出，即聚酯切片的熔融挤出采用一台单螺杆挤出机，并配备有复杂的预结晶干燥系统，为解决薄膜的防粘连问题，单层PET薄膜所使用的抗粘连剂的量就比较多，抗粘连剂用量越多，对薄膜光学性能的影响也就越大。

(4)在生产工艺条件控制上，对工艺温度、结晶速率和微晶的结构控制不当，也影响了薄膜的光学性能。

本本发明一种光学薄膜及多功能薄膜，聚酯薄膜的分类及用途

聚酯薄膜可以根据膜厚度的不同分为超薄型膜、薄型膜、中型膜、厚型膜。其中薄型膜、中型膜一般称为通用膜，厚度通常在6-65um之间，主要用于包装等领域，超薄型膜和厚型膜则用作特种膜，主要用于其它工业领域。根据拉伸工艺的不同可将聚酯薄膜分为单向拉伸聚酯薄膜和双向拉伸聚酯薄膜。单向拉伸聚酯薄膜(简称CPET)：是利用半消光料(在原材料聚酯切片中添加钛白粉)经过干燥、熔融、挤出、铸片和纵向拉伸的薄膜，在聚酯薄膜中的档次和价格最低。双向拉伸聚酯薄膜(简称BOPET)：是利用有光料，也称大有光料，即原材料聚酯切片(二氧化钛含量为0.1％)，经过干燥、熔融、挤出、铸片和纵横双向拉伸的中高档薄膜，用途广泛，已在多个领域实现大规模应用，并且在不断拓展到其它应用领域。公司薄膜的生产也都是采用双向拉伸技术。

本发明一种光学薄膜及多功能薄膜，聚酯薄膜的改性；

随着国民经济的不断发展和人民生活水平的日益提高，以及聚酯薄膜应用领域的不断开发，对于聚酯薄膜的技术和性能要求也越来越高。显然，普通的聚酯薄膜已不能满足这些要求，因此需根据不同的使用条件和要求，从不同的角度对聚酯薄膜进行必要的改性以满足更加丰富的性能。常见的改性技术如下：

①共聚改性

由于普通PET薄膜不具有热封性能，为解决这一问题，可以采用共聚改性的办法。普通PET薄膜是由PTA和MEG在催化剂和加热的条件下缩聚形成的，它是一种结晶性高聚物，为破坏或削弱其分子结晶度，可采用其它组分与之进行共聚，以破坏整个分子结构的有序排列，使之成为无定型的共聚物，从而具有可热封性。

②共混改性

所谓共混改性，就是在PET中加入一定比例的其它物质进行共混，如PEN 或LCP，以改善和提高PET的某些性能。如当10％-20％的PEN与PET共混后，对氧气、二氧化碳的阻透性可分别提高30％-50％和23％-37％，并可将对紫外线的遮蔽波长提高到380nm，可用于食用油、酒类等液体包装容器。

③多层共挤技术

聚酯薄膜生产中的多层共挤技术可以根据薄膜产品性能的要求，将不同原料组合在一起。例如，因PEN和PET同属于聚酯类，具有很好的相容性，可在三层共挤生产线的表层之一挤塑一层PEN，通过这种三层共挤技术制得的聚酯薄膜比普通的聚酯薄膜具有更好的阻隔性、耐热性和耐辐射性能。目前广泛运用的是三层共挤技术，三层共挤基本结构分为A/B/A和A/B/C两种。

④表面涂层改性

表面涂层是提高聚酯薄膜性能又一常用的方法。如涂覆紫外线吸收剂的透明涂层，可构成聚酯薄膜的紫外线保护层，增强薄膜的抗紫外线能力。又如涂覆某种高聚物溶液的聚酯薄膜，其表面张力可高达50nN/m，大大提高薄膜的印刷和镀铝性能，而且表面张力不会在高温、高湿的条件下衰减。

⑤纳米材料改性

因纳米粒子尺寸甚小，故具有独特的量子尺寸效应、表面效应、界面效应、小尺寸效应等。纳米塑料是硅酸盐、二氧化硅等材料以纳米级尺寸、均匀分散在母体树脂中形成的复合材料。与原母体树脂相比，纳米材料改性可以提高的性能有：提高力学性能，其刚性可提高1.5-2倍；提高耐热性能，热膨胀系数下降为原来的二分之一；提高透明性等性能。

本发明的优点还在于：聚酯薄膜行业发展情况

近几年，我国聚酯薄膜行业高速发展，市场对聚酯薄膜的需求量逐年增加。根据BOPET专委会的统计，2008年我国聚酯薄膜的需求量为158万吨，2017年的需求量达到了632万吨，需求增加了4倍，年均复合增长率为17％。

随着各类功能性聚酯薄膜的不断涌现，其应用领域也在不断拓展，但国内聚酯薄膜行业呈现“低端产品过剩、高端产品不足”的结构性矛盾。造成这种现象的主要原因是：普通聚酯薄膜的需求量大，具备大规模生产的条件，且生产设备通用化，生产工艺及技术要求低，行业门槛主要在资金投入上，属于资本密集型行业；特种功能聚酯薄膜应用领域广泛，个性化需求明显，导致生产设备很难具有通用性，因此生产商常常需要向不同的供应商采购不同的设备，再自行进行组装和调试。通过自行调试，利用同一生产线生产出不同规格、不同用途的产品是特种功能聚酯薄膜生产商的核心竞争力之一。此外，相比于普通聚酯薄膜的生产工艺条件和技术要求，特种功能聚酯薄膜对生产工艺和技术水平有更高的要求，其行业进入技术壁垒较高，目前国际上仅美国(如美国3M)、日本(如东丽、帝人)、韩国(如韩国SKC)等少数国家掌握了光学膜等特种功能聚酯薄膜的生产加工制造技术，因此属于资金密集型和技术密集型行业。随着国内少数特种功能聚酯薄膜生产商通过不断的技术研发及技术突破，不断向高端薄膜产品进军，未来会逐渐依托产品技术优势和本土化优势抢占国际巨头的市场份额，实现完全进口替代，提升我国聚酯薄膜产业的技术水平和市场地位。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例中，一种光学薄膜及多功能薄膜和具体实施例对本发明做进一步说明。

特种功能聚酯薄膜因其自身具备优异的力学性能、光学性能、物理性能等，已广泛应用于液晶显示、半导体照明、太阳能光伏、电工电子等工业领域。随着下游应用领域的不断拓宽以及逐步实现进口替代，相应地对特种功能聚酯薄膜产品的品质、性能、稳定性有更高的要求，这就要求薄膜生产商在生产过程中对产品配方设计、制造工艺、生产设备等方面有着苛刻的要求。

在产品配方设计方面，设计者根据不同组分在薄膜中的作用和功能，选择不同的助剂体系以及不同数量及粒径大小的粒子；再根据产品设计的目标性能对不同原料进行组分配比，对不同配比下制造出的试样进行多方面性能测试。通过大量的实验与筛选，最终确定出符合目标性能的最优化配方设计。

在制造工艺方面，根据薄膜拉伸技术的不同，可分为单向拉伸技术和双向拉伸技术，目前特种功能聚酯薄膜多采用双向拉伸技术，相比于单向拉伸技术，双向拉伸技术可有效改善薄膜的拉伸性能、光学性能、耐热耐寒性、尺寸稳定性以及厚度均匀性等多种性能，并具有生产速度快、效率高等优点。双向拉伸的原理是将聚酯切片通过挤出机加热熔融挤出厚片后，在玻璃化温度以上、熔点以下的适当温度范围内(高弹态下)，通过纵拉机与横拉机时，在外力作用下，先后沿纵向和横向进行一定倍数的拉伸，从而使高聚物的分子链或结晶面在平行于薄膜平面的方向上进行取向而有序排列，然后在拉紧状态下进行热定型使取向的大分子结构固定下来，后经冷却及后续处理便可生产出理想的薄膜。

在生产设备方面，特种功能聚酯薄膜生产线的主要设备包括挤出系统、铸片系统、拉伸系统、收卷系统四部分。挤出系统是将原料由固态转变为熔体，同时将各自原料充分混炼的设备。聚酯切片进入挤出机，在挤出机高温和巨大的剪切力作用下熔融、塑化成均匀的熔体。挤出系统主要由挤出机、一次过滤器、计量泵、二次过滤器等组成。铸片系统是将挤出系统输送来的均匀稳定的熔体通过模头流延在转动的急冷辊上，使之形成无定型的厚片。拉伸系统是将从铸片系统中形成的厚片在一定的温度下，经过纵向和横向拉伸，使分子链向特定的结晶面取向形成薄膜的过程。拉伸系统主要由纵拉机和横拉机组成。收卷系统主要作用是将成型的薄膜用芯轴卷成指定长宽的成品，同时控制卷轴张力。收卷系统主要包括收卷轴、张力控制器、压花辊、展平辊、静电消除器等装置。

本发明专利提供的一种光学薄膜及多功能薄膜，

(1)国家对特种功能膜及其应用行业的大力支持

近些年，我国相继出台一系列规划、指导政策，以促进高性能功能膜的技术突破及产业化。2019 年国家统计局公布的《战略性新兴产业分类(2019)》中，将光学膜制造作为新材料产业列为战略性新兴产业，聚酯基光学膜和PET基膜被选为重点产品。

国家政策的导向对行业发展有巨大的指导作用，给高性能膜材料产业的发展带来了更大的机遇，对有自主创新能力和知识产权的企业未来高速发展提供了有力的保障。

(2)特种功能膜的市场需求明显，进口替代效应显著

现阶段由于国内企业在技术水平和生产工艺方面较为落后以及普通聚酯薄膜投资过剩的状况。我国进口的功能膜多为高附加值的高端产品。

在我国产业结构调整和升级的大背景下，特种功能膜进口替代市场空间巨大，将成为未来市场争夺的热点。未来随着国内少数特种功能膜生产商不断的研发投入及技术成果转化，进军高端薄膜产品，依托产品技术优势和本土化优势逐步挤占国际巨头的市场份额，最终实现完全进口替代。

(3)技术创新持续拓宽聚酯薄膜应用领域

聚酯薄膜是一种综合性能优良的高分子薄膜材料，已逐步拓展至建筑、电子、电气、新型显示和光伏发电等领域，是应用领域最为广泛的薄膜材料之一。作为可持续改性的工业材料，随着共聚改性、共混改性、多层共挤技术、表面改性、纳米改性等新技术的运用及工艺的不断优化，可进一步提升聚酯薄膜的性能，将会进一步拓宽聚酯薄膜的应用领域，使特种功能聚酯薄膜产业富有强大的生命力。

(4)下游应用领域的快速发展

特种功能膜下游应用领域包括液晶显示、半导体照明、新能源等行业，因此下游应用领域的发展情况将直接影响到本行业的市场前景。

以上所述实施例仅表达了本发明专利的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离发明型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于发明专利的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (4)

1.一种光学薄膜及多功能薄膜，其特征在于，包括聚酯薄膜的主要原料之一是聚酯树脂切片，它是一种结晶性聚合物，它是由对苯二甲酸与乙二醇在三氧化二锑为催化剂的作用下，在一定的工艺温度和真空度的条件下缩聚而成。因其在成膜过程中，会产生一定的结晶度，于是影响到薄膜的光学性能。

2.根据权利要求1所述的一种光学薄膜及多功能薄膜，其特征在于，所述聚酯薄膜另一个重要原材料是抗粘连剂，因为聚酯薄膜在生产过程的卷取和分切两个工序中，为了防止薄膜之间发生相互粘连，以及方便下游用户的放卷使用，必须在薄膜生产时加入一定比例的抗粘连剂，抗粘连剂的种类很多，型号各异，折光指数与聚酯也存在差异，抗拈连剂的使用不当也影响了薄膜的光学性能。

3.根据权利要求1所述的一种光学薄膜及多功能薄膜，其特征在于，所述聚酯薄膜老的生产工艺是单层挤出，即聚酯切片的熔融挤出采用一台单螺杆挤出机，并配备有复杂的预结晶干燥系统，为解决薄膜的防粘连问题，单层PET薄膜所使用的抗粘连剂的量就比较多，抗粘连剂用量越多，对薄膜光学性能的影响也就越大。

4.根据权利要求3所述的一种光学薄膜及多功能薄膜，其特征在于，所述在生产工艺条件控制上，对工艺温度、结晶速率和微晶的结构控制不当，也影响了薄膜的光学性能。