CN1204276A - 制备双轴取向聚酯胶片的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用来制备双轴取向聚酯胶片的改进方法,该胶片具有优良的表面光滑度和均匀的厚度,其制备过程是先沿纵向拉伸一非晶聚酯片,然后沿横向拉伸,其中按三个连续步骤来进行纵向拉伸过程:(i)在100—140℃、按范围从10—500mm的总拉伸带长度和范围从1.1到2.0的拉伸比的对角拉伸;(ii)在100—140℃、按范围从1.2到3.0的拉伸比的平行拉伸;(iii)在100—140℃、按范围从1.5到3.0的拉伸比的对角拉伸。
Description
本发明涉及一种用来制备具有良好表面光滑度和均匀胶片厚度的双轴取向聚酯胶片的高生产率方法。
聚酯胶片通常具有良好的机械强度、热阻抗、电绝缘特性和抗化学特性;因而被广泛应用于制造磁记录媒介、食品包装材料、电绝缘体及诸如此类的。由于聚酯胶片优良的机械强度和热阻抗,它们在制备录像带、录音带和计算机磁带中特别有用。
日本专利出版物No.30-5639公开了一种制备双轴取向聚酯胶片的方法。在该方法中,聚酯树脂被干燥并经一模具熔化挤压成型,这样得到的非晶片随后沿纵向拉伸,之后沿横向拉伸。还有,日本公开专利申请No.54-8672公开了一方法,用来通过进行进一步的单轴向或双轴向拉伸来改进双轴延伸的胶片的物理强度和厚度的均匀性。
已知纵向拉伸方法会极大地影响最终双轴取向胶片的厚度的均匀性。在传统的非晶树酯片的纵向拉伸中,由于存在引起胶片收缩的过量定向的结晶,因而不能采用高拉伸比。因此,胶片的侧边部分的厚度均匀性变得很差,并且胶片在横向拉伸中容易断裂。
于是,在传统的方法之上开发了一种多步纵向拉伸方法,用来制备具有改进的厚度均匀性的胶片。例如,日本公开专利申请No.48-43772,50-72,50-139872,49-42277,54-56674,58-78729,58-160123及60-61233,和日本专利出版物No.57-48377,57-49377和59-36851公开了多步纵向拉伸方法。然而,这些方法需要在拉伸步骤之中插入繁琐的淬火和加热步骤,而且最终胶片产品的厚度均匀性通常并不令人满意。
还有,USP4,370,291披露一种两步纵向拉伸方法,其中使用两个分开的拉伸带,与此同时控制胶片的重折率以及此方法中不同阶段的拉伸温度和比例。然而,为了在第一平行纵向拉伸步骤中阻止拉伸强度,需要压料辊。因此,纵向拉伸设备变得很复杂,并且存在胶片要粘附到辊表面的问题。
因而,本发明的目的是提供一种高生产率方法,用来制备具有改进的表面光滑度和厚度统一性的双轴取向聚酯胶片。
按照本发明的一个方面,提供一种制备双轴取向聚酯胶片的方法,包括熔化挤压聚酯树脂以得到大体上的非晶树脂片;沿纵向以3.0到6.0范围的总拉伸比拉伸此树脂片,以得到纵向拉伸的胶片;以及沿横向拉伸该纵向拉伸的胶片;所述纵向拉伸按三个步骤进行,其中:
ⅰ)在100-140℃、以10-500mm的总拉伸带长度和1.2-2.0的拉伸比使大体上的非晶片经受第一沿对角线拉伸步骤,以得到第一纵向拉伸后的胶片;
ⅱ)在100-140℃、以1.2-3.0的拉伸比使第一纵向拉伸后的胶片经受平行拉伸,以得到第二纵向拉伸后的胶片;及
ⅲ)在100-140℃、以1.5-3.0的拉伸比使第二纵向拉伸后的胶片经受第二沿对角线拉伸步骤,以得到纵向拉伸的胶片。
图1是按照本发明的一个实施例的三步纵向拉伸方法的示意图。
图2表示按照本发明的另一实施例的三步纵向拉伸方法的另一方案。
图3表示传统三步纵向拉伸方法的方案。
术语“平行拉伸”的意思是将薄片从胶片离开辊的点拉伸到使胶片与下个辊相接触的点,其中两辊以相同方向旋转。
术语“沿对角线拉伸”的意思是将薄片从胶片离开辊的点拉伸到使胶片与下个辊相接触的点,其中两辊以相反方向旋转。
术语“定向结晶”的意思是由于拉伸胶片的作用而使非晶片中的随机聚合物链被定向并结晶。
按照本发明,提供一种制备双轴取向聚酯胶片的方法,包括熔化挤压聚酯树脂以得到大体上的非晶树脂片;沿纵向以3.0到6.0范围的总拉伸比拉伸此树脂片,以得到纵向拉伸的胶片;以及沿横向拉伸该纵向拉伸的胶片;所述纵向拉伸按三个步骤进行,其中:
ⅰ)在100-140℃、以10-500mm的总拉伸带长度和1.2-2.0的拉伸比使大体上的非晶片经受第一沿对角线拉伸步骤,以得到第一纵向拉伸后的胶片;
ⅱ)在100-140℃、以1.2-3.0的拉伸比使第一纵向拉伸后的胶片经受平行拉伸,以得到第二纵向拉伸后的胶片;及
ⅲ)在100-140℃、以1.5-3.0的拉伸比使第二纵向拉伸后的胶片经受第二沿对角线拉伸步骤,以得到纵向拉伸的胶片。第一对角线拉伸步骤可包括一到三个阶段的沿对角线拉伸。
本发明的上述三步纵向拉伸方法能提供具有改进的厚度统一性的聚酯胶片,并能抑制胶片的过量的定向结晶。本发明的纵向拉伸方法的第一沿对角线拉伸步骤会引起胶片中一些聚合物链的表面结晶和定向,这能有效地防止胶片粘附到辊表面上。由于限定了拉伸应力,随后的平行拉伸并不会在胶片上产生刻痕,并且第二沿对角线拉伸步骤使得胶片宽度的收缩最小,同时增强纵向拉伸后的胶片的厚度统一性和机械强度。每个辊表面涂有特氟隆、硅胶、陶瓷等,以便减少胶片粘附到辊表面。
当总纵向拉伸比低于3.0时,胶片厚度的统一性变得很差,而当总拉伸比大于6.0时,在随后的横向拉伸中胶片容易断裂。如果纵向拉伸不按上述三个步骤连续进行,则会出以下问题:纵向拉伸的胶片变得过度结晶,厚度统一性变差,并且由于需要冷却一加热循环,拉伸装置变得很复杂,此方法也变得效率不高。
本发明的方法的第一沿对角线拉伸步骤不能用平行拉伸步骤来代替,因为平行拉伸将会引起胶片宽度很大的收缩,并减小胶片厚度在横向上的均匀性。
图1表示按照本发明的实施例的三步纵向拉伸方法的一方案。辊1是预热辊;辊2到4是拉伸辊;辊5是冷却辊;辊3’和4’是压料辊;以及11是第一纵向拉伸的拉伸带长度。使非晶片(F)经受第一纵向拉伸步骤,即在辊2和3之间进行的沿对角线拉伸步骤;在
辊3和4之间进行相当于第二纵向拉伸步骤的平行拉伸;以及在第三纵向拉伸步骤 中,在辊4和5之间进行第二沿对角线拉伸,以得到纵向拉伸的胶片(F’)。
图2是按照本发明的另一实施例的三步纵向拉伸方法的另一方案,其中第一纵向拉伸步骤包括三段沿对角线拉伸。辊1是预热辊;辊2到6是拉伸辊;辊7是冷却辊;辊5’和6’是压料辊;以及l11、l12和l13是第一纵向拉伸步骤中的第一、第二和第三阶段拉伸带长度。使非晶片(F)经受第一纵向拉伸步骤,它相当于在辊2和3之间、辊3和4之间、然后在辊4和5之间进行的三段沿对角线拉伸;第二纵向拉伸步骤是在辊5和6之间进行的平行拉伸;以及第三纵向拉伸步骤相当于在辊6和7之间进行的第二沿对角线拉伸,以得到纵向拉伸的片(F’)。
仅为说明的目的给出下列实例,并不是为了限制本发明的范围。
实例1
主要由聚乙烯对酞酸盐构成并且具有0.63dl/g本征粘性的聚酯经一模具以60m/分的模塑率被熔化挤压出来,以形成非晶片,并使用图1所示的拉伸装置制备双轴取向胶片,说明如下。参照图1,辊1和2保持在110℃,而辊3、4和5分别保持在120℃、125℃和25℃。辊3和4之间的拉伸带长度是40mm。如上得到的非晶片经受三步纵向拉伸处理:此片首先以1.3的拉伸比在辊2和3之间经受沿对角线拉伸步骤;随后进行第二步,即以1.5的拉伸比在辊3和4之间进行平行拉伸;以及在第三步中,以2.3的拉伸比在辊4和5之
间进行另一次对角拉伸,以产生纵向拉伸的胶片。随后,纵向拉伸的胶片按横向方向以4.0的比例被拉伸,然后被热固定在220℃,以得到具有14μm厚度的双轴取向聚酯胶片。
实例2
按照实例1的程序制备双轴取向聚酯胶片,但是辊1和2的温度为120℃,而辊3和4的温度分别保持为125℃和130℃;三个连续纵向拉伸步骤的拉伸比分别为1.4、1.6和2.0。
实例3
按照实例1的程序制备双轴取向聚酯胶片,但是辊l和2的温度为125℃,而辊3和4的温度分别保持为130和135℃;三个连续纵向拉伸步骤的拉伸比分别为1.3、1.6和2.16。
实例4
按照实例l的程序制备双轴取向聚酯胶片,但是在辊3和4之间的第一纵向拉伸的拉伸带长度是200mm。
实例5
按照与实例1类似的程序,使用图2所示的拉伸装置制备双轴取向聚酯胶片,其中:图2所示的辊1到4的温度是110℃,而辊5、6和7分别保持在120℃、125和25℃。第一纵向拉伸步骤由三段对角拉伸方法来进行,第一段以1.15的拉伸比在辊2和3之间具有40mm的拉伸带长;第二段以1.15的拉伸比在辊3和4之间具有40mm的拉伸带长,以及第三段以1.21的拉伸比在辊4和5之间具有40mm的拉伸带长。以1.5的比例在辊5和6之间进行相当于第二纵向拉
伸步骤的平行拉伸;及如在第三纵向拉伸步骤,以1.88的比例在辊6和7之间进行对角拉伸。
对比实例1
按照实例1的程序制备双轴取向聚酯胶片,但辊1和2(如图1所示)的温度是90℃。
对比实例2
按照实例1的程序制备双轴取向聚酯胶片,但辊3(如图1所示)的温度是90℃。
对比实例3
按照实例1的程序制备双轴取向聚酯胶片,但辊4(如图1所示)的温度是95℃。
对比实例4
按照实例1的程序制备双轴取向聚酯胶片,但辊4(如图1所示)的温度是150℃。
对比实例5
按照实例1的程序制备双轴取向聚酯胶片,但片模塑率为92.3米/分:并且总纵向拉伸比为2.93,其中三个连续拉伸步骤的拉伸比分别为1.3、1.5和1.5。
对比实例6
按照实例1的程序制备双轴取向聚酯胶片,但片模塑率为42米/分;并且总纵向拉伸比为6.48,其中三个连续拉伸步骤的拉伸比分别为1.5、1.8和2.4。
对比实例7
按照实例1的程序制备双轴取向聚酯胶片,但三个连续纵向拉伸步骤的拉伸比分别为1.0、2.0和2.25。
对比实例8
按照实例1的程序制备双轴取向聚酯胶片,但三个连续纵向拉伸步骤的拉伸比分别为1.8、2.0和1.25。
对比实例9
按照实例1的程序制备双轴取向聚酯胶片,但辊2和3(如图1所示)之间的拉伸带长度是600mm。
对比实例10
按照实例1的程序制备双轴取向聚酯胶片,但辊2和3之间的第一纵向拉伸是平行拉伸,并且辊2和3之间拉伸带长是140mm。
测试实例
按照下面的方法测量拉伸比、拉伸带长度、胶片宽度的收缩度、横向拉伸过程中胶片断裂的频数、厚度均匀性及划痕的出现,这些结果如表1所示。
1、纵向的拉伸比
其中i是从1到3的拉伸阶段;
Si1是具有纵向拉伸起始点的辊的速度;
以及Si2是具有纵向拉伸终止点的辊的速度。
纵向上的总拉伸比=ε1×ε2×ε3
2、拉伸带长度
拉伸带长度(l1j)=胶片离开辊的点和胶片与下个辊相接触的
点之间的长度
第一步骤(l1)中的总拉伸带长度(11)=∑l1j其中j是在第一纵向拉伸步骤中从l到3的拉伸阶段。
3、胶片宽度的收缩度
其中wa是在离开拉伸辊之后的胶片宽度;
Wb是在接触拉伸辊之前的胶片宽度。
4、断裂度
断裂度由在横向拉伸过程中(72小时)发生断裂的个数来估算。
A:少于1,B:从2到4,C:从5到8,
D:超过9
5、厚度的均匀性
使用厚度测试仪(Amrits,日本)沿横向按20mm间隔测量胶片的厚度。片厚度的变化列在表1中。
6、在胶片表面形成的划痕
在胶片表面形成的划痕通过将胶片对准荧光灯以进行视觉察看来估计。
X:没有观察到划痕
O:观察到划痕
表1
拉伸比 | 纵 向上 的总 拉伸比 | 辊温度(℃) | 第一纵向拉伸步骤中拉伸带长度 | 胶片在宽度上的收缩(%) | 断裂 | 划痕 | 胶片厚度的变化(μm) | ||||||
第1 | 第2 | 第3 | 第1 | 第2 | 第3 | ||||||||
实例 | 1 | 1.3 | 1.5 | 2.3 | 4.5 | 110 | 120 | 125 | 40 | 6.8 | A | X | 0.2 |
2 | 1.4 | 1.6 | 2.0 | 4.5 | 120 | 125 | 130 | 40 | 7.3 | A | X | 0.2 | |
3 | 1.3 | 1.6 | 2.16 | 4.5 | 125 | 130 | 135 | 40 | 7.0 | A | X | 0.2 | |
4 | 1.3 | 1.5 | 2.3 | 4.5 | 110 | 120 | 125 | 200 | 7.2 | A | X | 0.2 | |
5 | 1.6 | 1.5 | 1.88 | 4.5 | 110 | 120 | 125 | 120 | 8.0 | A | X | 0.3 | |
对比实例 | 1 | 1.3 | 1.5 | 2.3 | 4.5 | 90 | 120 | 125 | 40 | 8.5 | A | O | 0.5 |
2 | 1.3 | 1.5 | 2.3 | 4.5 | 110 | 90 | 125 | 40 | 9.0 | A | O | 0.4 | |
3 | 1.3 | 1.5 | -2.3 | 4.5 | 110 | 120 | 95 | 40 | 8.1 | B | O | 0.6 | |
4 | 1.3 | 1.5 | 2.3 | 4.5 | 110 | 120 | 150 | 40 | 6.0 | C | X | 0.7 | |
5 | 1.3 | 1.5 | 1.5 | 2.93 | 110 | 120 | 125 | 40 | 4.8 | A | X | 0.6 | |
6 | 1.5 | 1.8 | 2.4 | 6.48 | 110 | 120 | 125 | 40 | 10.3 | D | X | 0.1 | |
7 | 1.0 | 2.0 | 2.25 | 4.5 | 110 | 120 | 125 | 40 | 9.4 | B | O | 0.3 | |
8 | 1.8 | 2.0 | 1.25 | 4.5 | 110 | 120 | 125 | 40 | 9.7 | A | X | 0.5 | |
9 | 1.3 | 1.5 | 2.3 | 4.5 | 110 | 120 | 125 | 600 | 12.9 | A | X | 0.7 | |
10 | 1.3 | 1.5 | 2.3 | 4.5 | 110 | 120 | 125 | 140 | 8.7 | A | O | 0.6 |
a:纵向上的拉伸比
b:纵向上的总拉伸比
c:第一纵向拉伸步骤中拉伸带长度
如表1所示,按照本发明的实例1到5所得到的双轴取向聚酯胶片与对比实例1到10所得到的聚酯胶片相比具有优异的表面光滑度和厚度均匀性。还有,在横向拉伸步骤中发生断裂的数目减少表明本发明方法的生产率高。
Claims (3)
1、一种制备双轴取向聚酯胶片的方法,包括熔化挤压聚酯树脂以得到实质上的非晶片;沿纵向以从3.0到6.0范围的总拉伸比拉伸此片,以得到纵向拉伸的胶片;以及沿横向拉伸该纵向拉伸的胶片;所述纵向拉伸按三个步骤进行,其中:
ⅰ)在100-140℃、以10-500mm的总拉伸带长度和1.2-2.0的拉伸比使该实质上的非晶片经受第一沿对角线拉伸步骤,以得到第一纵向拉伸后的胶片;
ⅱ)在100-140℃、以1.2-3.0的拉伸比使第一纵向拉伸后的胶片经受平行拉伸,以得到第二纵向拉伸后的胶片;及
ⅲ)在100-140℃、以1.5-3.0的拉伸比使第二纵向拉伸后的胶片经受第二沿对角线拉伸步骤,以得到纵向拉伸的胶片。
2、如权利要求1的方法,其中第一沿对角线拉伸步骤包括一到三个阶段的沿对角线拉伸。
3、如权利要求1的方法,其中横向拉伸比范围从3.0到5.0。
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