TW201738093A - 低收縮聚酯膜及其製作方法 - Google Patents

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TW201738093A TW105143735A TW105143735A TW201738093A TW 201738093 A TW201738093 A TW 201738093A TW 105143735 A TW105143735 A TW 105143735A TW 105143735 A TW105143735 A TW 105143735A TW 201738093 A TW201738093 A TW 201738093A
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約翰 派翠克 卜歇爾
提摩西 約翰 林匱斯特
詹姆士 貝爾德 史瓦洽
葛蘭特 佛瑞得 提芬布拉克
史蒂芬 艾倫 強生
恰德 萊恩 沃德
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３Ｍ新設資產公司
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Abstract

一種用於製作低收縮聚酯膜之方法，其中該等膜被一起以堆疊配置、拉幅、熱處理、及鬆弛。此外，藉由此類方法生產聚酯膜。

Description

低收縮聚酯膜及其製作方法
本發明係關於尺寸穩定之定向聚酯膜(亦即，當經受高溫時該等聚酯膜展現低收縮)及製作此類膜之方法。
聚酯膜一般經定向以賦予該等膜所欲特性(例如，經歷熱誘導收縮之傾向、增加抗拉強度、增加衝擊強度等)。定向一般經由加熱及拉伸方案進行。膜可在單一軸向維度上如在橫向方向或機器方向上定向(亦即，單軸定向)，或在雙(一般而言為垂直的)軸向維度上如在橫向方向及機器方向兩者上定向(亦即，雙軸定向)。
當經受實質加熱時，定向膜一般展現收縮傾向。對不需要經歷熱誘導收縮之傾向的應用而言，已知使用熱鬆弛(亦即，加熱至高於意欲使用溫度的溫度)處理定向膜來降低餘留之潛在收縮傾向。說明性實例在美國專利第3,632,726號(Knox等人)、第4,160,799號(Locy等人)、及第4,275,107號(Bartkus等人)中揭示，其等揭示了用於製作尺寸穩定、平坦塑膠膜之設備及製程，其中加熱膜之帶材以在熱鬆弛期間由空氣衝擊支撐該帶材時將其選擇性收縮。
在眾多應用中，相對薄之聚酯膜為所欲。然而，眾所周知熱鬆弛此類膜導致在橫幅方向上屈曲該膜，損害了該等膜之所欲平坦性。
存在對高度平坦且尺寸穩定(亦即，當經受高溫時其展現低收縮)之薄厚度(例如，約127微米(5密耳)或更低，較佳地3密耳或更低)聚酯膜及製作此類膜之方法的需求。
本發明提供尺寸穩定之聚酯膜(亦即，該等聚酯膜於高溫展現低收縮)。本發明亦提供用於製作此類膜之方法。本發明之新穎方法可以用於生產展現迄今為止尚未達到且令人驚異之低厚度、高溫下之尺寸穩定性、及高平坦度之組合的聚酯膜。
當暴露至高溫時，本發明之聚酯膜可展現與非常低收縮及高平坦度結合之較低厚度。例如，本發明之膜當在機器方向(亦即，平行於帶材之縱軸)上及橫向或交叉方向(亦即，垂直於帶材之縱軸)上兩者於高溫(例如，150℃)展現低於1%收縮時，可係約127微米(5密耳)或甚至更薄。本發明提供作為單一膜及在包含複數個此類膜(單一膜可自其分離)之總成中的此類聚酯膜。
總而言之，本發明之方法包含在多層堆疊(本文稱為處理總成)中組裝聚酯膜，隨後一起對該等膜進行雙軸定向、熱定型、及熱鬆弛。在熱鬆弛之後，個別膜(其提供迄今為止尚未達到之低厚度、高溫尺寸穩定性、及高平坦度之組合)可自該處理總成分離並用於所欲應用中。
關鍵字與詞彙(Key and Glossary)
針對下文所定義的術語，這些定義均應適用，除非在申請專利範圍或此說明書中的別處給定不同定義。
用語「聚合物(polymer)」將被理解為包括聚合物、共聚物(例如，使用二或更多種不同單體所形成之聚合物)、寡聚物及其組合，以及可藉由例如共擠出(coextrusion)或反應(包括轉酯化反應)而形成為一互溶摻合物(miscible blend)之聚合物、寡聚物、或共聚物。除非另有所指，否則嵌段及隨機共聚物包含在內。
除非另有所指，否則本說明書及申請專利範圍中所有表達成分的量、性質(例如分子量、反應狀況等等)所有數字在所有情形中都應予以理解成以用語「約(about)」進行修飾。因此，除非另有相反指示，否則在前述說明書以及隨附申請專利範圍中所提出的數值參數係近似值，其可依據所屬技術領域中具有通常知識者運用本發明之教導所欲獲得的所欲特性而有所不同。起碼，至少應鑑於有效位數的個數，並且藉由套用普通捨入技術，詮釋各數值參數，但意圖不在於限制所主張申請專利範圍範疇均等者學說之應用。雖然本發明之廣泛範疇內提出之數值範圍及參數係近似值，但盡可能準確地報告在特定實例中提出之數值。然而，任何數值本質上都含有其各自試驗量測時所發現的標準偏差必然導致的某些誤差。
以端點敘述之數字範圍包括所有歸於該範圍內的數字(例如，1至5包括1、1.5、2、2.75、3、3.80、4及5)。如本說明書 與隨附之申請專利範圍中所用者，單數形式「一(a/an)」與「該(the)」皆包括複數的指涉，除非內容另有清楚指定。如本說明書以及隨附之申請專利範圍中所使用，除非內文明確另有所指，否則用語「或(or)」一般係以包括「及/或(and/or)」之含義使用。
說明性實施例之詳細描述
圖1係本發明之方法的一說明性實施例的示意圖，該方法包含以下步驟：(a)提供包含二或更多個聚酯膜之處理總成(100a)；(b)雙軸定向處理總成(200)；接著(c)熱定型處理總成(300)；以及接著(d)熱鬆弛處理總成(400)；以及(e)可選地自處理總成分離個別聚酯層(500)。
本發明之方法需要於數個不同溫度及維度張力或應力條件下依序處理聚酯膜。本文所提及之溫度條件如下：
相對於彼此，諸如圖1所示的本發明之方法之受試溫度係如下：Tg<T定向<T使用 T穩定<T鬆弛<T定型<Tm。將理解，本文所提及之該等溫度係在標的處理操作期間聚酯層將變成之溫度且可係具有指定關係之特定溫度或溫度範圍。判定此等溫度之間的適當及較佳關係之原理係與告知選擇用於聚酯膜之單一層之帶材之習知定向及尺寸穩定化的操作溫度之原理相同。
如將理解，用於本發明之方法的受試溫度將部分藉由所使用之聚酯膜之性質、將使用聚酯膜之意欲應用之最高溫度(亦即，T使用)及隨著聚酯膜開始展現熱誘導收縮而損失尺寸穩定性(亦即，低收縮)之最低溫度(亦即，T穩定)來判定。一般而言，意欲應用及使用之溫度(T使用)將在自約85℃至至多約200℃的範圍內。若尺寸穩定性為所欲，則聚酯膜應於至少等於使用溫度之溫度(亦即，具有T穩定=T使用)係尺寸穩定的。通常，較佳地係聚酯膜於稍高於使用溫度之溫度(亦即，具有T穩定>T使用)係尺寸穩定的。在一般實施例中，T定向係比T使用低1℃至100℃。
較佳地，進行該方法使得在熱鬆弛期間聚酯膜之溫度(亦即，T鬆弛)係比意欲使用的溫度(T使用)高約25℃至約35℃。如將理解，若在熱鬆弛期間使用之溫度過度接近使用所得膜之實際溫度，則該膜在使用期間無法展現所欲之尺寸穩定性。較佳地，在鬆弛 期間聚酯膜之溫度(T鬆弛)係比熱定型期間聚酯膜之溫度(T定型)低約40℃至約100℃。
本發明之處理總成之一說明性實施例之一部分在圖2中展示，其中處理總成10包含可分離層封包12a至12d之堆疊11。各層封包包含聚酯膜14及離型層20，該聚酯膜具有第一主表面16及第二主表面18，該離型層具有第一主表面22及第二主表面24，而離型層20之第一主表面22可釋離地附接至聚酯膜14之第二主表面18。
在此描述中，本文參考三個相互垂直之維度軸x、y、及z來描述本發明；該等軸在各圖式中展示以給出定向。如圖2所示，x軸指側至側之處理總成之軸。此維度在所屬領域中有時被稱為寬度、交叉方向(亦即，CD)、或橫向方向(亦即，TD)。y軸指處理總成之縱軸(亦即，有時被稱為長度或機器方向(亦即，MD))。z軸指穿過複數個層封包之處理總成之維度(有時被稱為堆疊高度)。當捲繞為卷形式時，該帶材在其y軸上彎曲。
在圖2所示之實施例中，處理總成10亦包含可選載體26。在一些實施例中，不使用載體且該處理總成基本上由複數個層封包之堆疊組成。
圖3係本發明之處理總成之另一個實施例之透視圖，其中處理總成30包含具有相對側31、33之可選載體32，連同層封包36a、36b之第一堆疊34，各層封包包含可釋離地附接的聚酯膜及離型層，該聚酯膜具有第一及第二主表面，該離型層具有第一及第二主表面，其中該離型層之該第一主表面在側31上可釋離地附接至該聚酯膜 之第二主表面。此外，處理總成30包含在載體32之第二側33上的第二堆疊38。
提供處理總成
在本發明之方法中，聚酯膜以束(bundle)來處置及處理(亦即，定向、熱定型、及熱鬆弛)，其在本文中被稱為處理總成，單一聚酯膜可自該等處理總成分離。已經發現以此方式操作薄聚酯膜能夠製造比先前可能之厚度更薄的經定向、尺寸穩定之膜。本文所使用之處理總成一般係呈連續帶材形式，其係為了以該途徑可達成之加工效率及加工能力。於此處，用語「帶材(web)」係用來描述以連續、可撓條狀形式來製造或加工的薄材料。
處理總成包含在彼此之上堆疊之複數個層封包。各個層封包包含具有聚酯膜及離型層，該聚酯膜第一及第二主表面，該離型層具有第一及第二主表面，其中該離型層之第一主表面可分離地接合至該聚酯膜之第二主表面。該等層封包可分離地接合在一堆疊中使得上層層封包之離型層之第二主表面可分離地接合至下層層封包之聚酯膜之第一主表面。
一般而言，較佳地，在處理總成內，在一堆疊內之各別層封包中的聚酯膜為相似寬度及長度大小(亦即，該等聚酯膜在x軸及y軸上具有相同尺寸)且一者在另一者上均勻地堆疊(亦即，在z軸上對準)。單一處理總成內的聚酯膜可為實質上相似厚度或不同厚度。
處理總成內的聚酯膜可係相同組成或不同組成。一般而言，較佳地處理總成內的各種聚酯膜具有相似Tg。如將理解，雙軸定向、熱定型、及熱鬆弛將需要於對於具有較高Tg之聚酯層而言足夠高之溫度範圍進行。
聚酯膜
各個層封包包含能夠經定向、熱定型、及熱鬆弛之半結晶聚酯膜。該聚酯藉由已知技術(諸如澆鑄、擠壓、及類似者)被組態為具有第一及第二主表面之膜形式。
聚酯之選擇係部分取決於意欲之最終使用應用及因此之所欲性質。構成聚酯膜之聚酯係藉由二醇與二羧酸之縮合聚合所獲得之聚合物。二醇一般為乙二醇、丙二醇、伸丁二醇、環己烷二甲醇、其組合。二羧酸一般為對苯二甲酸、異苯二甲酸、鄰苯二甲酸、萘二羧酸、己二酸、癸二酸、及其組合。特定言之，聚對苯二甲酸甲二酯、聚對苯二甲酸乙二酯、聚對苯二甲酸丁二醇酯、聚對苯氧基苯甲酸乙酯、聚1,4-環己烷二甲醇對苯二甲酸酯、及聚對萘二甲酸-2,6-乙二酯作為此類聚酯以實例的方式給出。該等聚酯可係均聚物或共聚物。共聚物結構單元可例如包含二醇單元，諸如二乙二醇、新戊二醇、及多鹼性乙二醇，或二羧酸單元，諸如己二酸、癸二酸、鄰苯二甲酸、異苯二甲酸、及2,6-萘二甲酸。
出於諸如機械強度、耐熱性、耐化學性、及耐久性考慮，針對眾多應用而言，聚對苯二甲酸乙二酯(有時被稱為「PET」) 及聚對萘二甲酸-2,6-乙二酯(有時被稱為「PEN」)通常係較佳的。在該二者中，聚對苯二甲酸乙二酯通常因為其成本較低而係更佳的。
聚酯可在聚酯層中單獨使用，或作為與另一種聚酯之共聚物，或在二或更多種聚酯之混合物中。從機器性質及耐熱性的觀點來看，聚酯一般較佳地單獨使用。基於重複結構單元之莫耳數，共聚物或混合物中的一或多種其他成分(若存在)較佳地不大於10mol%，且更佳地不大於5mol%。共聚合成分可包括：二醇成分，諸如二乙二醇、新戊二醇、及聚亞烷基二醇；及/或二羧酸成分，諸如己二酸、癸二酸、鄰苯二甲酸、異苯二甲酸、對苯二甲酸、及5-磺基間苯二甲酸鈉。
一般而言，該聚酯膜包含一或更多種具有Tg及Tm的聚酯，其中Tg低於所欲之T使用，且Tm係足夠高使得可進行本文所述之於T定向之軸向定向、於T定型之熱定型、及於T鬆弛之熱鬆弛，其中：T定向<T鬆弛<T定型<Tm。在圖2所示之實施例中，該處理總成包含四個可分離之層封包12a、12b、12c、12d。在一般實施例中，該處理總成包含自2至20個可分離之層封包。包含更多層封包之處理總成可以根據本發明使用；如將理解，增加在處理總成中層封包之數量傾向於增加定向、運輸、及處置該處理總成所需要之機械力，且相應地影響在本發明之方法之所有漸進步驟中提升該處理總成之溫度所需要之時間及加熱強度需求。
一般而言，較佳地各膜係平坦的且為實質上均勻的厚度(即，其整個寬度之z軸上之實質上均勻的尺寸，即從側至側(即，x軸)；及在長度，即從端至端(即，y軸))。
如在所屬領域中已知，根據在雙軸定向期間施加之拉伸比，該等聚酯膜將實質上變薄。由此，當形成該處理總成時該等聚酯膜之初始厚度大部分根據所得雙軸定向、熱定型、熱鬆弛聚酯膜之所欲厚度來選擇。取決於所使用之拉伸比，初始厚度通常係最終厚度之自約10至約20倍。
本發明之優點包括藉由在如本文所述之處理總成內處理聚酯膜，於高溫下展現令人驚異之尺寸穩定性的所得聚酯膜可以迄今為止尚未獲得之令人驚異之薄厚度來生產。
離型層
在本發明方法之所有步驟中，離型層應在處理總成中提供所欲黏著性至相鄰聚酯層。在一些實施例中，離型層提供自約2至約40克/公分-寬度(5至100克/吋-寬度)的之接合強度給聚酯膜。
在所有製程條件(亦即，高溫、拉伸、捲繞等)下，離型層應與聚酯相容(即，不與該聚酯非所欲地反應、染色、或降解該聚酯)。離型層應能夠拉伸，較佳地在軸向定向期間平滑地產生，實質上在熱定型及熱鬆弛期間不具有任何彈性恢復之傾向。
離型層應使得在用於本發明之方法之後，特定言之在定向(其將賦予離型層之厚度一些變薄或頸縮)、熱定型、及熱鬆弛之 後，該離型層展現充分本體以允許將該離型層自該聚酯層有效分離，以允許如所欲地使用該聚酯層。較佳地，離型層及聚酯膜係相容的，使得在自聚酯膜之面移除離型層後，無殘留餘留在聚酯膜上且不賦予該聚酯膜表面非所欲之降解。
一般而言，在聚酯膜定向之後，離型層之所欲平均厚度係從約2至約25微米(0.1至1.0密耳)，較佳地從約7.5至約18微米(0.3至0.7密耳)。取決於所使用之拉伸比，初始厚度通常係最終厚度之自約10至約20倍。一般而言，各離型層從側至側(亦即，x軸)及從端至端(亦即，y軸)具有實質上均勻厚度。
適當的離型層可由所屬技術領域中具有通常知識者輕易地選定。說明性實例包括選自由下列所組成之群組的聚合材料：聚烯烴(例如，聚甲烯、聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯與聚丙烯之共聚物等)、苯乙烯/橡膠嵌段共聚物(例如，苯乙烯及聚苯乙烯與聚丁二烯、聚異戊二烯、或氫化等效物之嵌段共聚物)、乙烯α烯烴共聚物、烯烴嵌段共聚物、及一或更多種此類材料之摻合物。在美國專利申請公開案第2014/0065397號(Johnson等人)中揭示為「間層(interlayer)(C)」之層係適合用作本發明之處理總成中的離型層。
離型層可係單層或多層。例如，離型層可使用不同組成物以雙層形式來製造，以便改良所欲性質。例如，在一些實施例中，在多層離型層中該等層之一者經調配以賦予該離型層增加之主體及強度，使得自聚酯層分離係更為容易地完成。在一些實施例中，在雙層離型層中該等層之一者經調配以賦予與由在雙層離型層內的其他層提 供之黏著性程度相比之相對較高黏著性給處理總成中之相鄰聚酯膜。例如，參看圖2，離型層20具有雙層組態，其包含可釋離地接合至上層聚酯層14之第二主表面18的上層19及可釋離地接合至下層聚酯層14之第一主表面16的下層21。
總成
交替選擇之聚酯膜及離型層被配置並組態成堆疊以形成處理總成。用於形成組成膜及層、及將其等配置並組態為所欲多層堆疊之適合方法及技術將為所屬技術領域中具有通常知識者所熟知。說明性實例包括對先前形成之膜及層的共擠壓、層壓(例如，澆鑄、擠壓層等)。共擠壓方法一般將係較佳的，特別係針對採用較薄聚酯膜及離型層的本發明之實施例而言。
處理總成中之聚酯膜之組成可係相同或不同的。處理總成中之聚酯膜可具有相同或不同厚度(亦即，z軸尺寸)。
處理總成中之離型層之組成可係相同或不同的。處理總成中之離型層可具有相同或不同厚度(亦即，z軸尺寸)。
一般而言，較佳地該堆疊係至少約50微米(2密耳)厚(亦即，z軸尺寸)。於較薄尺寸，存在在熱鬆弛期間聚酯層經歷皺褶的較高傾向。較厚處理總成可根據本發明使用，儘管如將理解，使用較厚處理總成傾向於增加定向、運輸、及處置該處理總成所需要之機械力，且相應地影響在本發明方法之所有漸進步驟中提升該處理總成之溫度所需要之時間及加熱強度需求。因此，儘管基本上不存在層 封包數量或其中之聚酯層(處理總成可由聚酯層製造)之厚度的技術上限，但可存在由根據本發明方法來定向、運輸、及處置該處理總成所需要之處理需求所強加的實務限制。
在一些實施例中，如圖2所示，處理總成10進一步包含可選載體26，可選載體26上支撐有堆疊11。當進行本發明之方法時，載體有助於處置處理總成。
軸向定向
如圖1所示，在站200中該處理總成(包括其組成聚酯膜)經雙軸定向。
用於雙軸定向聚酯膜之熟知製程及設備可用於本發明之方法。一般而言，雙軸定向同時(亦即，同時在x軸及y軸兩者上拉伸)或依序地(首先在x軸或y軸之一者上拉伸並隨後在另一軸上拉伸)進行。可用於處理本發明之處理總成以進行組成聚酯層之所欲定向、熱定型、及熱鬆弛的設備之說明性實例係在美國專利第2,779,684號(Alles)、第2,823,421號(Scarlett)、第4,261,944號(Hufnagel等人)、及第5,885,501號中揭示，其等之各者之全文以引用方式併入。儘管以習知來說單一聚酯膜經定向、熱定型、及熱鬆弛，在本發明中，所使用之設備必須能夠處置如本文所述之處理總成，其包含二或更多個聚酯層以及離型層及可選載體(若使用)。
一說明性組態在圖4中圖示，其中處理總成40包含藉由夾片48、50固持的載體42及離型層44a與聚酯44b之第一層封包 及離型層46a與聚酯46b之第二層封包。在採用同時定向之方法期間，總成40將嚙合一系列夾片48、50以賦予橫向方向及機器方向兩者張力及拉伸。在採用依序定向之方法期間，總成40將在橫向定向相期間嚙合一系列夾片48、50，而在機器方向定向相期間一般釋離夾片48、50，且機器方向張力及拉伸藉由滾輪賦予。
雙軸定向該等聚酯膜係藉由以下進行：加熱該處理總成，使得該等聚酯膜達到溫度T定向，其中T定向高於聚酯膜之Tg，且當該等聚酯層處於至少T定向之溫度時雙軸拉伸該處理總成。T定向一般係比Tg高至少5℃或更多，以避免帶材破裂並在整個聚酯層中獲得更平滑、更均勻之拉伸。一般而言，T定向比Tg高不多於10℃。
儘管拉伸聚酯層所需之力傾向於在相對高溫度下降，但是一般而言較佳地在儘可能低之溫度下進行軸向定向。儘管在此類條件下之定向需要更大的力，該聚酯膜在定向期間達到更高結晶度及應力硬化。
若依序地進行雙軸定向，可加熱該膜以便在定向期間於第一軸向方向(例如，橫向或機器方向之一者)上處於第一定向溫度(亦即，T定向1)且在定向期間於第二軸向定向(例如，橫向或機器方向之另一者)上處於第二定向溫度(亦即，T定向2)，其中T定向1及T定向2(其可係相同或不同的)各高於膜之Tg並低於使用之T定型。
拉伸比將部分藉由該聚酯膜之意欲最終使用應用及所欲性質判定。一般而言，拉伸比將在橫向方向(亦即，x軸)及縱軸(亦即，y軸)各者上係約3：1至5：1，儘管若希望可使用更高比例。
進行軸向定向所需要之時間長度將部分取決於定向器中之溫度、定向器之驅動能力(force capability)、及處理總成之大小及主體(bulk)。與包含相對較少層封包之處理總成或包含較薄聚酯膜及較薄離型層之層封包相比，包含更多層封包之處理總成、或包含較厚聚酯膜或較厚離型層之層封包將傾向於需要更長或更為強烈的加熱以加熱(wram)至所欲定向溫度。
呈其在雙軸向定向之後但在熱定型之前之形式的處理總成在本文中被稱為「經定向總成」。在雙軸定向之後，包含複數個層封包之經定向之總成(其中雙軸定向聚酯膜(且現在拉伸離型層))隨後轉到熱定型步驟。
熱定型
熱定型一般在雙軸定向之後直接進行且較佳地在線內(in-line)完成。
經定向聚酯膜的熱定型係藉由以下來進行：加熱該經定向總成(例如，在烘箱中)，使得該等聚酯膜達到溫度T定型，其中T定型係(1)在同時雙軸定向之情形中高於T定向，或在依序雙軸定向之情形中高於T定向1及T定向2二者，及(2)低於Tm(例如，一般而言，較佳地自約20℃至約60℃)同時維持所欲尺寸(亦即，該經定向總成以諸如圖4所示縱向及橫幅張力固持，以便維持其x軸及y軸尺寸)，以便提升該聚酯組分之結晶度同時抵抗在x軸及y軸中之尺寸改變。
進行熱定型所需要之時間長度將部分取決於烘箱溫度、處理總成之大小及主體。與包含相對較少層封包之處理總成或包含較薄聚酯膜及較薄離型層之層封包相比，包含更多層封包之處理總成、或包含較厚聚酯膜或較厚離型層之層封包將傾向於需要更長或更為強烈的加熱以加熱至所欲溫度(亦即，T定型)。一般而言，較佳地受試聚酯膜在達到所欲溫度(T定型)之後具有至少5秒或更多之滯留時間。
呈其在熱定型之後但在熱鬆弛之前的形式之處理總成在本文中有時被稱為「熱定型總成」。在熱定型之後，包含複數個現在經雙軸定向、熱定型之聚酯膜的熱定型總成隨後轉到熱鬆弛步驟。
熱鬆弛
熱鬆弛可在熱定型(例如，以在線內方式)之後直接進行，或熱定型總成可被儲存並隨後如所欲在另一時間、另一位置、或二者下熱鬆弛。
熱鬆弛該處理總成係藉由以下進行：加熱該熱定型總成，使得該等聚酯膜達到溫度T鬆弛，其中T鬆弛低於T定型且高於T定向，同時在x及y軸向維度上實質上不受限制。在熱鬆弛期間，該處理總成一般經受約1.4兆帕斯卡(200)psi或更低，較佳地約0.7兆帕斯卡(100psi)或更低，及更佳地約0.3兆帕斯卡(50psi)或更低之機器方向張力。一般而言，在熱鬆弛期間該處理總成在橫向方向上不受限制，其中使用夾片或其他構件來在定向且熱定型已經被釋放期間施加橫向方向張力。
T鬆弛一般比意欲之使用溫度(Tu)高約25℃至約35℃。
進行熱鬆弛步驟所需要之時間長度將部分取決於烘箱溫度、處理總成之大小及主體。與包含相對較少層封包之處理總成或包含較薄聚酯膜及較薄離型層之層封包相比，包含更多層封包之處理總成、或包含較厚聚酯膜或較厚離型層之層封包將傾向於需要更長或更為強烈的加熱以加熱至所欲溫度(亦即，T鬆弛)。
所屬技術領域中具有通常知識者將能夠選擇用於進行在處理總成中之聚酯層之熱鬆弛的適合設備。說明性實例包括空氣漂浮烘箱、具有氣墊設備之熱罐、及類似者。若需要，熱鬆弛可使用習知熱罐進行，其中該處理總成與加熱裝置直接接觸，儘管很可能此類方法將導致至少直接接觸之處理總成之構件的劃痕或變形。
在鬆弛已發生(例如，藉由將該總成維持於T鬆弛一段時間(例如，當其實質上不受限制時))之後，在進一步處理及使用之前，該處理總成經冷卻並一般捲繞為卷形式。
呈其在熱鬆弛之後但在自其分離個別聚酯層之前的形式之處理總成在本文中有時被稱為「經熱鬆弛之總成」。在鬆弛步驟之後，包含複數個現在雙軸定向、熱定型、熱鬆弛之聚酯膜及交錯拉伸之離型層的經熱鬆弛總成隨後轉到用於進一步使用，諸如在所欲應用中分離及使用個別的尺寸穩定之聚酯層、運輸至另一位置、轉移至另一方以供使用等。
分離
個別聚酯層可在冷卻之後直接自經熱鬆弛之總成分離，或分離可於另一時間、另一位置、或二者進行。
層封包之組成離型層及聚酯膜係經選擇，使得在定向、熱定型、及熱鬆弛之後，其等係可分離的，即其等可成功地以連續片材形式脫層以產生單一聚酯膜。
如所欲，該經熱鬆弛之總成可在自其分離個別聚酯層之前被轉化，諸如藉由(1)在y軸上細分或切割以形成一或多個包含複數個聚酯膜及離型層的更狹窄帶材，或(2)在x軸上切削以形成一或多個包含複數個聚酯膜及離型層的更短帶材或堆疊，或(3)以此類方式細分並切削兩者。
所得產物之使用
本發明之膜展現令人驚異之尺寸穩定性，特別係迄今為止尚未達到之低厚度。例如，本發明方法可用於製造聚酯膜，該等聚酯膜於150℃在橫向方向及機器方向二者上展現小於約1%，較佳地小於約0.5%，及在一些情況中小於約0.2%之收縮。本發明提供展現此類高尺寸穩定性之聚酯膜，該等聚酯膜在一些實施例中具有約127微米(5密耳)或更低之平均厚度，在其他實施例中約76微米(3密耳)或更低之平均厚度，在其他實施例中約51微米(2密耳)或更低之平均厚度，在其他實施例中約25微米(1密耳)或更低之平均厚度，且在一些實施例中甚至約13微米(0.5密耳)或更低之平均厚度。
雖然本發明經其較佳實施例及相關參照圖示關連地詳細描述，應指出的是各種變化及改變對所屬技術領域中具有通常知識者係顯而易見的。此等變化及改變應被理解為包括於本發明範疇內，如隨附之申請專利範圍所定義，除非其與之相背離。本文中所引用之所有專利、專利文件及公開文獻的完整揭露係以引用方式併入本文中。前述實施方式及示例之提供僅為了清楚理解本發明之用。不應將其理解為不必要之限制。本發明不限於所示出與描述的具體細節，對所屬技術領域中具有通常知識者來說，顯而易見的變化將被包括在由申請專利範圍所定義的本發明中。
10‧‧‧處理總成
12a‧‧‧層封包
12b‧‧‧層封包
12c‧‧‧層封包
12d‧‧‧層封包
14‧‧‧聚酯膜；聚酯層
16‧‧‧第一主表面
18‧‧‧第二主表面
19‧‧‧上層
20‧‧‧離型層
21‧‧‧下層
22‧‧‧第一主表面
24‧‧‧第二主表面
26‧‧‧載體
30‧‧‧處理總成
31‧‧‧側
32‧‧‧載體
33‧‧‧側
34‧‧‧堆疊
36a‧‧‧層封包
36b‧‧‧層封包
38‧‧‧堆疊
40‧‧‧處理總成；總成
40a‧‧‧層封包
40b‧‧‧層封包
42‧‧‧載體
44a‧‧‧離型層
44b‧‧‧聚酯
46a‧‧‧離型層
46b‧‧‧聚酯
48‧‧‧夾片
50‧‧‧夾片
100‧‧‧提供處理總成
200‧‧‧雙軸取向
300‧‧‧熱定型
400‧‧‧熱鬆弛
500‧‧‧膜分離
圖1係本發明之一說明性方法的方塊圖；圖2係本發明之處理總成的一說明性實施例之一部分的透視圖；圖3係本發明之處理總成的另一說明性實施例的剖面圖；且圖4係與設備之一部分嚙合的處理總成之另一說明性實施例之剖面示意圖，在設備之該部分中該處理總成經受交叉方向張力。
這些圖未依比例繪製，而且僅意欲用於說明而非用於限制。以下元件符號用於該等圖式中。
100‧‧‧提供處理總成
200‧‧‧雙軸取向
300‧‧‧熱定型
400‧‧‧熱鬆弛
500‧‧‧膜分離

Claims (42)

  1. 一種用於製作尺寸穩定聚酯膜之方法，其包含以下步驟：(a)提供一處理總成，其包含複數個層封包，各層封包包含一聚酯膜及一離型層，該聚酯膜包含一或多個具有一Tg及一Tm之半結晶聚酯，該聚酯膜具有第一及第二主表面，該離型層具有第一及第二主表面，該離型層之該第一主表面附接至該聚酯膜之該第二主表面，其中該等層封包以一堆疊配置使得一上層層封包之該離型層之該第二主表面可分離地附接至一下層層封包之該聚酯膜之該第一主表面；(b)藉由以下使該等聚酯膜雙軸定向：加熱該處理總成，使得該等聚酯膜達到至少T定向之一溫度，其中T定向高於該聚酯膜之該Tg，並且當該等層封包處於至少T定向之一溫度時雙軸拉伸該處理總成以產生一經定向之總成；接著(c)藉由加熱該經定向之處理總成至一溫度T定型來熱定型該等聚酯膜，其中T定型高於T定向且低於Tm，同時維持該定向組態及尺寸以便提升該聚酯組分之結晶度以產生一熱定型總成；以及接著(d)藉由加熱至一溫度T鬆弛來熱鬆弛該熱定型處理總成，其中T鬆弛低於T定型且高於T定向，同時在該等x及y軸向維度上係實質上不受限制的以產生一經熱鬆弛之總成。
  2. 如請求項1之方法，其中該處理總成包含從2至20個層封包。
  3. 如請求項1之方法，其中該處理總成包含一載體。
  4. 如請求項1之方法，其中在該經熱鬆弛之總成的各層封包中之各聚酯膜之平均厚度係約127微米(5密耳)或更低。
  5. 如請求項1之方法，其中在該經熱鬆弛之總成的各層封包中之各聚酯膜之平均厚度係約76微米(3密耳)或更低。
  6. 如請求項1之方法，其中在該經熱鬆弛之總成的各層封包中之各聚酯膜之平均厚度係約51微米(2密耳)或更低。
  7. 如請求項1之方法，其中在該經熱鬆弛之總成的各層封包中之各聚酯膜之平均厚度係約25微米(1密耳)或更低。
  8. 如請求項1之方法，其中在該經熱鬆弛之總成的各層封包中之各聚酯膜之平均厚度係約13微米(0.5密耳)或更低。
  9. 如請求項1之方法，其中在該經熱鬆弛之總成的各層封包中之該聚酯膜之平均厚度係從約5至約75微米(0.2至3.0密耳)。
  10. 如請求項1之方法，其中在該經熱鬆弛之總成的各層封包中之該聚酯膜之平均厚度係從約7.5至約50微米(0.3至2.0密耳)。
  11. 如請求項1之方法，其中該等聚酯膜包含藉由二醇與二羧酸之一縮合聚合獲得之聚合材料。
  12. 如請求項11之方法，其中該等聚酯膜包含以下材料中的一或多者：聚對苯二甲酸甲二酯、聚對苯二甲酸乙二酯、聚對苯二甲酸丁二醇酯、聚乙烯-對氧基苯甲酸酯(polyethylene-p-oxybenzoate)、聚1,4-環己烷二甲醇對苯二甲酸酯、及聚對萘二甲酸-2,6-乙二酯。
  13. 如請求項11之方法，其中該二醇選自由乙二醇、丙二醇、伸丁二醇、環己烷二甲醇、及其組合所組成之群組。
  14. 如請求項11之方法，其中該二羧酸選自由對苯二甲酸、異苯二甲酸、鄰苯二甲酸、萘二甲酸、己二酸、癸二酸、及其組合所組成之群組。
  15. 如請求項11之方法，其中該等聚酯膜包含聚萘二甲酸乙二酯或聚苯二甲酸乙二酯。
  16. 如請求項1之方法，其中該等離型層之平均厚度係從約5至約25微米(0.2至1.0密耳)，較佳地從約7.5至約18微米(0.3至0.7密耳)。
  17. 如請求項1之方法，其中該等離型層提供從約2至約40克/公分-寬度 (5至100克/吋-寬度)的一接合強度給該等聚酯膜。
  18. 如請求項1之方法，其中該等離型層包含選自由聚烯烴、苯乙烯/橡膠嵌段共聚物、乙烯α烯烴共聚物、烯烴嵌段共聚物、及一或多種此類材料之摻合物所組成之群組的聚合材料。
  19. 如請求項1之方法，其中至少一些離型層係雙層。
  20. 如請求項1之方法，其中至少一些層封包包含一離型層，與該離型層對一下層聚酯膜所展現黏著性相比，該離型層對在該層封包中之該聚酯膜展現較強的黏著性。
  21. 如請求項1之方法，其中使該等聚酯膜雙軸定向係藉由同時雙軸定向進行。
  22. 如請求項18之方法，其中使該等聚酯膜雙軸定向包含以下之依序定向步驟：(b1)藉由以下使該等聚酯膜在一第一軸向方向上定向：加熱該處理總成使得該等聚酯膜達到至少T定向1之一溫度，其中T定向1高於該聚酯膜之該Tg，且隨後當該等層封包處於至少T定向1之一溫度時在該第一軸向方向上拉伸該處理總成，及隨後(b2)藉由以下使該等聚酯膜在一第二軸向方向上定向：加熱該處理總成使得該等聚酯膜達到至少T定向2之一溫度，其中T定向2高於該聚酯膜之該Tg，且當該等層封包處於至少T定向2時在該第二軸向方向上拉伸該處理總成；其中T定向1及T定向2可係相同或不同的。
  23. 如請求項1之方法，其中在該第一軸向方向上使該等聚酯膜定向包含在該第一軸向方向上以約3：1至約5：1或更高之一比例拉伸該處理總成。
  24. 如請求項1之方法，其中在該第二軸向方向上使該等聚酯膜定向包含在該第二軸向方向上以約3：1至約5：1或更高之一比例拉伸該處理總 成。
  25. 如請求項1之方法，其中該第一軸向方向與該第二軸向方向實質上垂直。
  26. 如請求項1之方法，其中該熱鬆弛以空氣衝擊在一空氣漂浮烘箱或熱罐中進行。
  27. 如請求項1之方法，其中步驟(b)、(c)、及(d)在線內(in-line)進行。
  28. 一種具有高達約76微米(3.0密耳)之一厚度的聚酯膜，其中該膜當在實質上不受限制之同時被加熱至約150℃之一溫度時，在任何軸向方向上展現低於1%之收縮。
  29. 如請求項28之膜，其具有高達約50微米(2.0密耳)之一厚度。
  30. 如請求項28之膜，其具有高達約25微米(1密耳)或更低之一厚度。
  31. 如請求項28之膜，其具有高達約13微米(0.5密耳)或更低之一厚度。
  32. 如請求項28至31中任一項之膜，其當在實質上不受限制之同時被加熱至約150℃之一溫度時，在任何軸向方向上展現低於0.5%之收縮。
  33. 如請求項28至31中任一項之膜，其當在實質上不受限制之同時被加熱至約150℃之一溫度時，在任何軸向方向上展現低於0.2%之收縮。
  34. 一種經熱鬆弛總成，其包含複數個可分離之層封包，各層封包包含一聚酯膜及一離型層，該聚酯膜包含一或多個具有一Tg及一Tm之半結晶聚酯，該聚酯膜具有第一及第二主表面，該離型層具有第一及第二主表面，該離型層之該第一主表面附接至該聚酯膜之該第二主表面，其中該等層封包以一堆疊配置使得一上層層封包之該離型層之該第二主表面附接至一下層層封包之該聚酯膜之該第一主表面；其中該聚酯膜之平均厚度係約127微米(5密耳)或更低且該聚酯膜於150℃在任何軸向方向上展現低於1%之收縮。
  35. 如請求項34之經熱鬆弛總成，其中該聚酯膜之該平均厚度係約76微 米(3密耳)或更低。
  36. 如請求項34之經熱鬆弛總成，其中該聚酯膜之該平均厚度係約51微米(2密耳)或更低。
  37. 如請求項34之經熱鬆弛總成，其中該聚酯膜之該平均厚度係約25微米(1密耳)或更低。
  38. 如請求項34之經熱鬆弛總成，其中該聚酯膜之該平均厚度係約13微米(0.5密耳)或更低。
  39. 如請求項34之經熱鬆弛總成，其中該聚酯膜之該平均厚度係從約5至約75微米(0.2至3.0密耳)。
  40. 如請求項34之經熱鬆弛總成，其中該聚酯膜之該平均厚度係從約7.5至約50微米(0.3至2.0密耳)。
  41. 如請求項34至40中任一項之經熱鬆弛總成，其中該聚酯膜當在實質上不受限制之同時被加熱至約150℃之一溫度時，在任何軸向方向上展現低於0.5%之收縮。
  42. 如請求項34至40中任一項之經熱鬆弛總成，其中該聚酯膜當在實質上不受限制之同時被加熱至約150℃之一溫度時，在任何軸向方向上展現低於0.2%之收縮。
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