CN101293412A - 特种光学级聚酯薄膜及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及塑料薄膜制造领域，尤其是一种用于对光学性能有特殊要求的聚酯薄膜及其制备方法，解决现有聚酯薄膜由于原材料、生产工艺和生产工艺条件控制方面的缺陷所造成的薄膜透明度、光泽度和雾度等性能方面的缺陷，聚酯薄膜经三层共挤及双向拉伸、电晕处理制成，共挤拉伸后的三层为两个表面层和中间层；中间层为含重量比0～25％的聚酯回料和余量的聚酯聚合物的聚酯层，两个表面层为含重量比300～1500ppm的抗粘连剂二氧化硅和余量的聚酯聚合物的聚酯层；聚酯聚合物包括重量比8.0～9.0∶1∶5.0～5.5的苯二甲酸、间苯二甲酸和乙二醇；表面层、中间层的厚度占总薄膜总厚度的5～15％和70～90％。

Description

特种光学级聚酯薄膜及其制备方法

技术领域

本发明涉及塑料薄膜制造领域，尤其是一种用于对光学性能有特殊要求的聚酯薄膜及其制备方法，如：汽车和建筑用玻璃贴膜、液晶显示器用聚酯膜、高档次镜面镀铝基膜及公路交通设施用反光膜等。

背景技术

现有聚酯薄膜的光学性能，如透明度、光泽度和雾度等性能方面存在不足，其主要原因是由于聚酯薄膜的原材料的选择、工艺配方的优化及生产工艺条件的调控等多项技术措施存在缺陷，具体些的原因是：一、原材料方面，聚酯薄膜的主要原料之一是聚酯树脂切片(简称PET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；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，抗粘连剂的使用不当也影响了薄膜的光学性；二、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***，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；三、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。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种用于对光学性能有特殊要求的聚酯薄膜及其制备方法，克服现有聚酯薄膜由于原材料方面、生产工艺方面和生产工艺条件控制方面的缺陷所造成的薄膜透明度、光泽度和雾度等性能方面的不足。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：特种光学级聚酯薄膜，所述的聚酯薄膜经三层共挤及双向拉伸、电晕处理制成，所采用的聚酯非普通的均聚物，而是采用三元共聚树脂，目的是部分破坏聚酯的结晶性能，采用三层共挤是为了减少抗粘连剂的用量，从而减少抗粘连剂对光学性能的影响；共挤拉伸后的三层为两个表面层和中间层；所述的中间层为含重量比0～25％的聚酯回料和余量的聚酯聚合物的聚酯层，所述的两个表面层都为含重量比300～1500ppm的抗粘连剂二氧化硅和余量的聚酯聚合物的聚酯层；所述的聚酯聚合物包括重量比8.0～9.0∶1∶5.0～5.5的苯二甲酸、间苯二甲酸和乙二醇；所述抗粘连剂二氧化硅为微米级抗粘连剂二氧化硅；所述的两个表面层各占薄膜总厚度的5～15％，中间层的厚度占总薄膜总厚度的70～90％。

上述特种光学级聚酯薄膜的制备方法，具有如下制备过程：

(a)聚酯切片的制备过程，将苯二甲酸与间苯二甲酸按重量比8.0～9.0∶1的比例制成混合物，再将前述的混合物与乙二醇按重量比1∶0.50～0.55一起加入打浆釜中，同时加入前述的混合物与乙二醇总重量0.03～0.04％的磷酸酯类稳定剂、前述的混合物与乙二醇总重量0.03～0.04％的三氧化二锑催化剂，于打浆釜中打浆30～40分钟，然后导入酯化釜进行酯化反应，酯化内温控制在220～250℃，分馏柱温170～180℃，酯化反应时间0.1～5小时，然后，经过过滤导入缩聚釜在260～290℃进行缩聚反应，缩聚反应完成后出料水下切粒、风干制成聚酯切片；

(b)配料混合、结晶干燥过程，分别配制两个表面层第一、第二面层原料和中间层原料，中间层原料为过程(a)中制成的聚酯切片和与聚酯切片重量比0～25％的聚酯回料；第一、第二面层原料由过程(a)中制成的聚酯切片和微米级抗粘连剂二氧化硅组成，所述的二氧化硅在原料中的重量比含量为300～1500PPm；对中间层原料还要进行予结晶和干燥，予结晶和干燥温度为150～170℃，时间3.5～4小时，干燥后的中间层原料水份小于40ppm；

(c)熔融挤出铸片过程，将过程(b)中准备好的原料投向挤出机，经挤出机的共挤模头挤出一体的具有三层结构的连续的铸片，挤出温度控制在280～285℃，激冷鼓的冷却温度控制在40℃以下；

(d)纵向拉伸过程，在纵向拉伸机上对铸片连续进行两次纵向拉伸，第一次拉伸比为1.5～2.0∶1，第二次拉伸比为2.2～3.0∶1，纵向拉伸时铸片被拉伸处加热温度为120～130℃，纵向拉伸后对薄膜进行冷却定型处理，冷却温度20～30℃；

(e)横向拉伸过程，在横向拉伸机上对纵向拉伸过程后的薄膜进行横向拉伸，横向拉伸倍率3.2～4.2∶1，横向拉伸时薄膜被拉伸处温度为110～130℃，横向拉伸前铸片被拉伸处进行预热处理，预热温度60～105℃，预热时间1～3秒，横向拉伸后对薄膜进行热定型及松驰冷却处理，热定型温度190～230℃，热定型时间2～5秒，松弛冷却温度80～120℃；

(f)电晕处理过程，对薄膜进行单面或双面电晕处理，以增加表面张力；

(g)牵引收卷过程，薄膜在牵引辊的牵引下进行收卷。

本发明的有益效果是，本发明的聚酯薄膜透明度、光泽度和雾度等性能优越，原因在于：第一、在原料方面由于采用第三单体——间苯二甲酸部分地代替对苯二甲酸参与共缩聚反应，使所生成的聚酯树脂结晶性能受到一定程度的削弱、结晶度有所降低，从而使薄膜的光学性能有所提高；第二、仍然是在原料方面选择了折光指数与聚酯相近的二氧化硅做薄膜的抗粘连剂，从而既解决了薄膜防粘连问题，又达到不影响或较少影响薄膜光学性能的目的；第三、在生产工艺方面，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***，为解决薄膜的防粘连问题，单层聚酯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，本发明采用三台挤出机多层共挤的工艺路线以生产三层结构的聚酯薄膜，其中，两个表面层第一面层、第二面层厚度各只占整个薄膜厚度的约5～15％、中间层则占70～90％，这样只需在表面层加入适量的抗粘连剂即可，以12微米的聚酯薄膜为例，如是单层聚酯膜，一般需加抗粘连剂约1200PPM*12＝14400ppm，若改为三层结构，只需在两个表面层添加1200*2＝2400ppm，抗粘连剂的用量是原来的1/6，这无疑对改进聚酯膜的光学性能是有益的，同时还降低了生产成本；第四、在生产工艺条件控制上，适当控制工艺温度，以控制其结晶速率和微晶结构，也很重要，本发明在铸片、纵拉工序，尽量控制适当工艺温度，使之不结晶或少结晶；特别是在横拉工序调节热定型温度，以控制结晶度在适当范围内，并使之产生微晶结构，目的是使其对薄膜光学性能的影响降到最低点。

具体实施方式

下面结合具体实施例进一步阐述本发明：

实施例1：

一种特种光学级聚酯薄膜及其制备方法，聚酯薄膜经三层共挤及双向拉伸电晕处理制成，共挤拉伸后的三层为两个表面层和中间层；所述的中间层为聚酯层，中间层聚酯为重量比25％的聚酯回料和余量的聚酯聚合物，所述的两个表面层都为重量比300ppm的二氧化硅和余量的聚酯聚合物，所述的聚酯聚合物包括重量比8∶1∶5.0的苯二甲酸、间苯二甲酸和乙二醇；所述二氧化硅为微米级二氧化硅；所述的两个表面层各占薄膜总厚度的5％，中间层的厚度占总薄膜总厚度的90％。

上述特种光学级聚酯薄膜的制备方法，具有如下制备过程：

(a)聚酯切片的制备过程，将苯二甲酸与间苯二甲酸按重量比8∶1的比例制成混合物，再将前述的混合物与乙二醇按重量比9∶5.0一起加入打浆釜中，同时加入前述的混合物与乙二醇总重量0.03％的磷酸酯类稳定剂、总重量0.03％的三氧化二锑催化剂，于打浆釜中打浆30分钟，然后导入酯化釜进行酯化反应，酯化内温控制在220℃，分馏柱温170℃，酯化反应时间0.1小时，然后，经过过滤导入缩聚釜在260℃进行缩聚反应，缩聚反应完成后出料水下切粒、风干制成聚酯切片；

(b)配料混合、结晶干燥过程，分别配制第一、第二面层原料和中间层原料，中间层原料为过程(a)中制成的聚酯切片和与聚酯切片重量比25％的聚酯回料；第一、第二面层原料由过程(a)中制成的聚酯切片和微米级二氧化硅抗粘连剂组成，所述的二氧化硅在原料中的重量比含量为300PPm；对中间层原料还要进行予结晶和干燥，予结晶和干燥温度为150℃，时间3.5小时，干燥后的中间层原料水份小于40ppm；

(c)熔融挤出铸片过程，将过程(b)中准备好的原料投向挤出机，经挤出机的共挤模头挤出一体的具有三层结构的连续的铸片，挤出温度控制在280℃，激冷鼓的冷却温度控制在40℃以下；

(d)纵向拉伸过程，在纵向拉伸机上对铸片连续进行两次纵向拉伸，第一次拉伸比为1.5∶1，第二次拉伸比为2.2∶1，纵向拉伸时铸片被拉伸处加热温度为120℃，纵向拉伸前铸片被拉伸处进行预热处理，预热温度50℃，预热时间10秒，纵向拉伸后对薄膜进行松驰冷却处理，松驰冷却温度20℃；

(e)横向拉伸过程，在横向拉伸机上对纵向拉伸过程后的薄膜进行横向拉伸，横向拉伸倍率3.2∶1，横向拉伸时薄膜被拉伸处温度为110℃，横向拉伸前铸片被拉伸处进行预热处理，预热温度60℃，预热时间1秒，横向拉伸后对薄膜进行热定型及松驰冷却处理，热定型温度190℃，热定型时间2秒，松弛冷却温度80℃；

(f)电晕处理过程，对薄膜进行单面电晕处理；

(g)牵引收卷过程，薄膜在牵引辊的牵引下进行收卷，收卷方式采用接触收卷，收卷压力为540N/M，收卷张力为60N/M。

实施例2：

一种特种光学级聚酯薄膜及其制备方法，聚酯薄膜经三层共挤及双向拉伸电晕处理制成，共挤拉伸后的三层为两个表面层和中间层；所述的中间层为聚酯层，中间层聚酯为聚酯聚合物，所述的两个表面层都为重量比1500ppm的二氧化硅和余量的聚酯聚合物，所述的聚酯聚合物包括重量比9∶1∶5.5的苯二甲酸、间苯二甲酸和乙二醇；所述二氧化硅为微米级二氧化硅；所述的两个表面层各占薄膜总厚度的15％，中间层的厚度占总薄膜总厚度的70％。

一种特种光学级聚酯薄膜的制备方法，具有如下制备过程：

(a)聚酯切片的制备过程，将苯二甲酸与间苯二甲酸按重量比9∶1的比例制成混合物，再将前述的混合物与乙二醇按重量比10∶5.5一起加入打浆釜中，同时加入前述的混合物与乙二醇总重量0.04％的磷酸酯类稳定剂、总重量0.04％的三氧化二锑催化剂，于打浆釜中打浆40分钟，然后导入酯化釜进行酯化反应，酯化内温控制在250℃，分馏柱温180℃，酯化反应时间5小时，然后，经过过滤导入缩聚釜在290℃进行缩聚反应，缩聚反应完成后出料水下切粒、风干制成聚酯切片；

(b)配料混合、结晶干燥过程，分别配制第一、第二面层原料和中间层原料，中间层原料为过程(a)中制成的聚酯切片；第一、第二面层原料由过程(a)中制成的聚酯切片和微米级二氧化硅抗粘连剂组成，所述的二氧化硅在原料中的重量比含量为1500PPm；对中间层原料还要进行予结晶和干燥，予结晶和干燥温度为170℃，时间4.0小时，干燥后的中间层原料水份小于40ppm；

(c)熔融挤出铸片过程，将过程(b)中准备好的原料投向挤出机，经挤出机的共挤模头挤出一体的具有三层结构的连续的铸片，挤出温度控制在285℃，挤出机冷却辊的冷却温度控制在40℃以下；

(d)纵向拉伸过程，在纵向拉伸机上对铸片连续进行两次纵向拉伸，第一次拉伸比为2.0∶1，第二次拉伸比为3.0∶1，纵向拉伸时铸片被拉伸处加热温度为130℃，纵向拉伸前铸片被拉伸处进行预热处理，预热温度120℃，预热时间5秒，纵向拉伸后对薄膜进行松驰冷却处理，松驰冷却温度30℃；

(e)横向拉伸过程，在横向拉伸机上对纵向拉伸过程后的薄膜进行横向拉伸，横向拉伸倍率4.2∶1，横向拉伸时薄膜被拉伸处温度为130℃，横向拉伸前铸片被拉伸处进行预热处理，预热温度105℃，预热时间3秒，横向拉伸后对薄膜进行热定型及松驰冷却处理，热定型温度230℃，热定型时间5秒，松弛冷却温度120℃；

(f)电晕处理过程，对薄膜进行双面电晕处理；

(g)牵引收卷过程，薄膜在牵引辊的牵引下进行收卷，收卷方式采用接触收卷，收卷压力为670N/M，收卷张力为110N/M。

本发明对上述三个实施例的特种光学级聚酯薄膜的性能进行了测试，结果如下表：(薄膜厚度均为12微米)

Claims (2)

1.特种光学级聚酯薄膜，其特征是：所述的聚酯薄膜经三层共挤及双向拉伸、电晕处理制成，共挤拉伸后的三层为两个表面层和中间层；所述的中间层为含重量比0～25％的聚酯回料和余量的聚酯聚合物的聚酯层，所述的两个表面层都为含重量比300～1500ppm的抗粘连剂二氧化硅和余量的聚酯聚合物的聚酯层；所述的聚酯聚合物包括重量比8.0～9.0∶1∶5.0～5.5的苯二甲酸、间苯二甲酸和乙二醇；所述抗粘连剂二氧化硅为微米级抗粘连剂二氧化硅；所述的两个表面层各占薄膜总厚度的5～15％，中间层的厚度占总薄膜总厚度的70～90％。

2.如权利要求1所述的特种光学级聚酯薄膜的制备方法，其特征是具有如下制备过程：

(a)聚酯切片的制备过程，将苯二甲酸与间苯二甲酸按重量比8.0～9.0∶1的比例制成混合物，再将前述的混合物与乙二醇按重量比1∶0.50～0.55一起加入打浆釜中，同时加入前述的混合物与乙二醇总重量0.03～0.04％的磷酸酯类稳定剂、前述的混合物与乙二醇总重量0.03～0.04％的三氧化二锑催化剂，于打浆釜中打浆30～40分钟，然后导入酯化釜进行酯化反应，酯化内温控制在220～250℃，分馏柱温170～180℃，酯化反应时间0.1～5小时，然后，经过过滤导入缩聚釜在260～290℃进行缩聚反应，缩聚反应完成后出料水下切粒、风干制成聚酯切片；

(b)配料混合、结晶干燥过程，分别配制第一、第二面层原料和中间层原料，中间层原料为过程(a)中制成的聚酯切片和与聚酯切片重量比0～25％的聚酯回料；第一、第二面层原料由过程(a)中制成的聚酯切片和微米级抗粘连剂二氧化硅组成，所述的二氧化硅在原料中的重量比含量为300～1500PPm；对中间层原料还要进行予结晶和干燥，予结晶和干燥温度为150～170℃，时间3.5～4小时，干燥后的中间层原料水份小于40ppm；

(c)熔融挤出铸片过程，将过程(b)中准备好的原料投向挤出机，经挤出机的共挤模头挤出一体的具有三层结构的连续的铸片，挤出温度控制在280～285℃，激冷鼓的冷却温度控制在40℃以下；

(d)纵向拉伸过程，在纵向拉伸机上对铸片连续进行两次纵向拉伸，第一次拉伸比为1.5～2.0∶1，第二次拉伸比为2.2～3.0∶1，纵向拉伸时铸片被拉伸处加热温度为120～130℃，纵向拉伸后对薄膜进行冷却定型处理，冷却温度20～30℃；

(e)横向拉伸过程，在横向拉伸机上对纵向拉伸过程后的薄膜进行横向拉伸，横向拉伸倍率3.2～4.2∶1，横向拉伸时薄膜被拉伸处温度为110～130℃，横向拉伸前铸片被拉伸处进行预热处理，预热温度60～105℃，预热时间1～3秒，横向拉伸后对薄膜进行热定型及松驰冷却处理，热定型温度190～230℃，热定型时间2～5秒，松弛冷却温度80～120℃；

(f)电晕处理过程，对薄膜进行单面或双面电晕处理，以增加表面张力；

(g)牵引收卷过程，薄膜在牵引辊的牵引下进行收卷。