CN101851402B - 一种高透明厚型聚酯薄膜 - Google Patents

Abstract

一种高透明厚型聚酯薄膜，所述聚酯薄膜由低结晶速率的共聚酯经双向拉伸而得到，所述薄膜的厚度为125μm-500μm，透光率≥88.0％，雾度≤2.4％，薄膜中含有纳米级、亚纳米级和微米级的添加剂，微米级添加剂占添加剂总重量的2～50％，其透明度高，具有良好的尺寸稳定性、耐化学性以及很好的加工性，可以广泛应用于不同的行业，特别是对光学性能要求较高的中大型平板显示屏中的保护膜、反射膜、扩散膜等以及胶片、喷绘、标签、窗膜要求的膜。

Description

一种高透明厚型聚酯薄膜

技术领域

本发明涉及一种聚酯薄膜，特别涉及一种高透明、低雾度、厚度在125μm～500μm的高透明厚型聚酯薄膜。

背景技术

聚酯薄膜由于具有优异的机械性能、良好的尺寸稳定性高透明以及耐化学性，大量的应用于不同的行业，特别是广泛应用于对光学性能要求较高的中大型平板显示屏中的保护膜、反射膜、扩散膜等。这些类型的膜要求聚酯薄膜既要有高透明、低雾度、爽滑性好，还要有厚度的要求，通常要在38μm--300μm之间。可在生产较厚的聚酯薄膜时，由于采用的聚酯的结晶速率较高，容易造成膜的透明度降低，雾度值增加，使之不能满足对光学性能要求较高的中大型平板显示屏中的保护膜、反射膜、扩散膜等光学膜的要求。

再者，由于聚酯薄膜本身具有自粘的特性，为聚酯薄膜的加工带来不便。为改善聚酯薄膜的自粘性，在聚酯薄膜的生产过程中，经常需要加入含有添加剂粒子的聚酯母料切片作为滑爽剂，以增加聚酯薄膜的表面粗糙程度，使聚酯薄膜达到良好的运行性能和收卷性能。但是添加剂的加入，使得聚酯薄膜的透明度在一定程度上遭到破坏，增加了聚酯薄膜的发雾程度，这在许多应用领域不希望的，尤其是在光学应用领域是致命的，增加了聚酯薄膜的浊度，降低了聚酯薄膜的清晰度。

申请号为02136917.8的中国专利公开了一种高透明聚酯薄膜及其生产方法，该薄膜涉及到的厚度为6～75μm，但它不适合厚度在125μm-500μm双向拉伸聚酯薄膜，且无法应用在对光学性能要求较高的显示器领域。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种厚度在125μm--500μm之间、具有高透明性、低雾度的、爽滑性好、易加工的高透明厚型聚酯薄膜。

解决上述问题所采用的技术方案为：

一种高透明厚型聚酯薄膜，所述聚酯薄膜由低结晶速率的共聚酯经双向拉伸而得到，所述薄膜的厚度为125μm～500μm，透光率≥88.0％，雾度≤2.4％，薄膜中含有纳米级、亚纳米级和微米级的添加剂，微米级添加剂占添加剂总重量的2～50％。

上述高透明厚型聚酯薄膜，所述添加剂中0.001μm～0.02μm之间的粒子占添加剂总重量的30％～98％，0.1μm～0.50μm之间的粒子占添加剂总重量的0％～50％，0.8～3.0μm之间的粒子占添加剂总重量的2～50％。

上述高透明厚型聚酯薄膜，所述低结晶速率的共聚酯为乙二醇、聚乙二醇、丙二醇、1，4-环己烷二甲醇中的一种或两种以上的醇与间苯二甲酸、对苯二甲酸、2，6-萘二甲酸中的一种或两种以上的酸共聚形成的共聚酯。

上述高透明厚型聚酯薄膜，所述低结晶速率的共聚酯中的间苯二甲酸占二元酸摩尔含量为0.5mol％～15mol％。

上述高透明厚型聚酯薄膜，所述低结晶速率的共聚酯中的1.4-环己烷二甲醇占二元醇的摩尔含量为0.5mol％～12mol％。

上述高透明厚型聚酯薄膜，所述添加剂为二氧化硅、二氧化钛、三氧化二铝、高岭土、碳酸钙、硫酸钡、聚丙烯酸酯甲酯或聚苯乙烯。

聚酯薄膜由聚酯原料切片经过拉伸而得到，本发明中，为了生产厚度为125μm～500μm的聚酯薄膜，并且保证这种厚型薄膜的透光率≥88.0％，雾度≤2.4％，如果使用普通PET聚酯切片，由于其结晶速率高而造成薄膜在铸片、拉伸后的透光率大大降低、雾度值大幅度提高，使膜的光学性能遭到很大的破坏，所以本发明薄膜在生产时采用可降低PET结晶速率的共聚酯。

在本发明中采用的可降低PET结晶速率的共聚酯，可以为乙二醇、聚乙二醇、丙二醇、1，4-环己烷二甲醇中的一种或两种以上的二元醇与间苯二甲酸、对苯二甲酸、2，6-萘二甲酸中的一种或两种以上的二元酸共聚形成的共聚酯。

在本发明所选用的二元醇，可以是乙二醇、1.4-环己烷二甲醇、聚乙二醇、丙二醇中的一种或两中以上的醇，优选乙二醇和1.4-环己烷二甲醇。其中在乙二醇和1.4-环己烷二甲醇中，优选1.4-环己烷二甲醇占二元醇的摩尔含量为0.5％～12％，当1.4-环己烷二甲醇的摩尔含量大于12％时，使得薄膜的结晶性较差，不能保持结晶结构或结构不牢固，因而造成膜的耐热性差、热收缩偏大。

本发明中，所采用的二元酸可以是间苯二甲酸、对苯二甲酸、2.6-萘二甲酸中的一种或两种以上的二元酸，优选间苯二甲酸与对苯二甲酸。随着间苯二甲酸含量的增加，共聚酯的玻璃化转变温度会降低.冷结晶温度会明显提高，熔点降低。这主要是由于分子链中引入了间苯二甲酸，使原有规整的PET大分子链的规整性降低，分子链段解冻所需的能量会降低，从而导致玻璃化转变温度降低。同时由于规整性降低，分子链排入晶格需要更多的活化能，只有在较高的温度下才能结晶，即结晶温度升高.并且所得到的结晶结构的规整度差.表现为结晶结构的墒值较高。间苯二甲酸的引入使共聚酯的结晶速率及球晶生长速率明显降低.但对球晶的形态及生长机理并无明显的影响。其中，间苯二甲酸占二元酸的摩尔含量为0.5～25％，当间苯二甲酸含量大于25％时，使得薄膜的结晶性较差，不能保持结晶结构或结构不牢固。因而膜的耐热性差，热收缩偏大。当间苯二甲酸含量低于0.5％时，共聚酯晶体内几乎没有间苯成分存在，起不到降低结晶速率的作用。

本发明所采用的可降低结晶速率的共聚酯，可以是一种或几种低结晶速率共聚酯的混合物。例如可以是含有1.4-环己烷二甲醇(CHDM)低结晶速率的共聚酯或含有间苯二甲酸(IPA)低结晶速率的共聚酯单独使用也可以混合使用。随着具有环状结构和不同熔点的齐聚物含量的增加，共聚酯的熔融结晶温度向低温偏移，结晶温度区域逐渐变宽、半结晶周期增大，结晶速率降低。

本发明所述低结晶速率的共聚酯的熔点为220℃～254.5℃，其冷结晶温度为150℃～200℃。采用这种共聚酯生产的厚度为125μm--500μm、透光率≥88.0％，雾度≤2.4％的厚型薄膜在应用于对光学性能要求较高的中大型平板显示屏中的保护膜、反射膜、扩散膜等时，需要是薄膜保持良好的运行性能和收卷性能。为使这种厚型薄膜达到良好的运行性能和收卷性能，需要增加薄膜的表面粗糙度，本发明通过在膜中加入添加剂来增加膜的表面粗糙度，所述添加剂是由纳米级粒子、亚纳米级粒子和微米级粒子组成的混合添加剂，其中，微米级粒子占添加剂总重量的2～50％。

本发明所采用的添加剂可以为二氧化硅、硫酸钡、碳酸钙、有机硅、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、二氧化钛、三氧化二铝、高岭土等爽滑粒子。优选二氧化硅、二氧化钛、三氧化二铝、高岭土、碳酸钙、硫酸钡、聚甲基丙烯酸甲酯或聚苯乙烯。

本发明的厚型聚酯薄膜，可以是单层结构，也可以是包括基层和表层的二层/多层结构。

本发明中，在单层结构薄膜、两层/多层结构薄膜的表层中含有粒径为0.001μm～5μm的一种或多种不同粒径、不同种类的添加剂粒子，其中0.001μm～0.02μm之间的粒子占添加剂总重量的30％～98％，0.1μm～0.50μm之间的粒子占添加剂总重量的0％～50％，0.8μm～3.0μm之间的粒子占添加剂总重量的2～50％。

本发明中，在单层结构薄膜、两层/多层结构薄膜的表层中的添加剂的含量为80ppm～1500ppm，优选100ppm～1200ppm。在两层/多层结构薄膜的基层中，所有的添加剂为纳米级添加剂，含量为10ppm～800ppm，优选20ppm～600ppm。

本发明中，在两层/多层结构薄膜的基层中应用纳米添加剂粒子，主要是因为纳米粒子比可见光的波长相对要小，它起不到遮光的效果，增加了聚酯薄膜的透光率，提高聚酯薄膜尺寸稳定性，使膜的表面细腻。但是它添加过多，由于纳米效应，聚酯的结晶度会提高，这又会造成厚型薄膜的雾度值提高。为了更好地控制厚型薄膜在加工过程中的结晶速率(膜的透光率与雾度值)，本发明中在添加纳米级添加剂粒子的同时，又添加了亚纳米级添加剂的粒子(0.1μm～0.50μm)，这样既可以控制结晶速率，又在光线通过时，不会阻挡光的通过，同时使厚型薄膜具有高的透光率与清晰度。

本发明所述厚型聚酯薄膜，可以通过下述方法来制备：

1.将混合好的基材层聚酯原料切片和表层聚酯原料切片，送入相应挤出***熔融挤出；

2.基材层和表层熔体经共挤模头，在转动的冷却辊上形成多层的无定型的聚酯铸塑厚片；

3.将冷却后的厚片预热后，纵向拉伸3.0～4.0倍；

4.将纵向拉伸后的膜片预热后，横向拉伸3.0～4.5倍；

5.将拉伸后的薄膜热定型，冷却后收卷，得到厚型高透明聚酯薄膜。

上述制备方法的聚酯切片的熔融挤出温度可以为240℃～300℃，热定型温度可以为160℃～240℃。

与现有技术相比，本发明提供的厚型聚酯薄膜，厚度为150μm--500μm，透明度高(透光率≥88.5％，雾度≤2.4％)，具有良好的尺寸稳定性、耐化学性以及很好的加工性，可以广泛应用于不同的行业，特别是对光学性能要求较高的中大型平板显示屏中的保护膜、反射膜、扩散膜等以及胶片、喷绘、标签、窗膜要求的膜。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详见描述，但本发明并不限于此。

实施例1

将含有1.8％间苯二甲酸(合成中占酸的摩尔含量)的共聚酯与平均粒径为0.007μm二氧化硅爽滑剂的聚酯母粒切片、平均粒径为0.110μm二氧化硅的聚酯母粒切片以及平均粒径为0.250μm二氧化硅聚酯母粒切片进行均匀混合，最终使平均粒径为0.007μm二氧化硅占总的聚酯切片的含量为60PPm，平均粒径为0.110μm二氧化硅占总的聚酯切片的含量为10PPm，平均粒径为0.250μm二氧化硅占总的聚酯切片的含量为10PPm。将这四种原料混合完毕后，作为芯层(B层)的原料在160℃结晶干燥，然后将物料送入单螺杆挤出机，在275℃的条件下熔融挤出。

将含有1.8％间苯二甲酸(合成中占酸的摩尔含量)的共聚酯，与平均粒径为0.007μm二氧化硅爽滑剂的聚酯母粒切片、平均粒径为0.110μm二氧化硅的聚酯母粒切片以及平均粒径为0.250μm二氧化硅聚酯母粒切片和含有平均粒径为2.5μm二氧化硅的聚酯母粒切片进行均匀混合，最终使平均粒径为0.007μm二氧化硅占总的聚酯切片的含量为800PPm，平均粒径为0.110μm二氧化硅占总的聚酯切片的含量为100PPm，平均粒径为0.250μm二氧化硅占总的聚酯切片的含量为30PPm。平均粒径为2.5μm的二氧化硅占总的聚酯切片的含量为50PPm，将这五种原料混合完毕后，作为表层(A层)的原料在160℃结晶干燥，然后将物料送入单螺杆挤出机，在275℃的条件下熔融挤出。

将上述两种熔融物料通过一共挤模头，将熔体流延到一转动的冷却辊上，成为无定型的A/B/A的三层结构厚片。

将此厚片预热到110℃，随后纵拉3.3倍，将纵拉伸的厚的片膜，送到横向拉伸机中，在120℃条件下，将片膜横向拉伸3.8倍，将在215℃的温度下热定型后，150℃松弛后，制成厚度为A/B/A结构125μm的膜，其A/B/A的厚度比为20/60/20。

实施例2～15

用类似实施例1的制备方法，根据表1中所述膜的层结构与厚度比，A、B聚酯成分的构成，添加剂的成分、粒径大小及含量，制备出不同厚度的厚型高透明聚酯薄膜。

比较例1

将纯的PET聚酯切片与含有平均粒径为0.080μm二氧化硅添加剂的聚酯母料切片混合均匀，使0.080μm二氧化硅的含量占聚酯含量110ppm，将这一物料为芯层(B层)原料，在170℃结晶干燥后，将物料送入单螺杆挤出机在280℃的条件下熔融挤出。

将纯的PET聚酯切片与含有平均粒径为0.080μm二氧化硅爽滑剂的聚酯母料切片，以及平均粒径为3.0μm二氧化硅的聚酯切片混合均匀，最终使0.080μm二氧化硅含量占聚酯切片含量600PPm，3.0μm二氧化硅含量占聚酯含量切片150PPm，将混合料为表层(A层)送入到双螺杆挤出机，在280℃的条件下熔融挤出。

将上述两种熔融物料通过共挤摸头，将熔体流延到一转动的冷却辊上，成为无定型的A/B/A的三层共挤结构的厚片，厚片采用与实施例一类似的制造工艺进行制备，制成厚度为150μm的厚膜，其A/B/A结构膜的厚度比例为18/64/18。

比较例2

用类似于比较例1的制备方法，根据表1中所述膜的结构、厚度，A、B聚酯成分的构成，及添加剂的成分、粒径大小及含量，制备出厚度为250μm的厚膜，其A/B/A结构的厚度比例为12/76/12。

比较例3

用类似于比较例1的制备方法，根据表1中所述膜的结构、厚度，A、B聚酯成分的构成，及添加剂的成分、粒径大小及含量，制备出厚度为450μm的厚膜，其A/B/A结构的厚度比例为7/86/7。

表1中：

1.聚酯熔点与玻璃化温度的测试：采用GB/T14190-2008测试法。

2.摩擦系数的测试：采用ASTM D1894的测试方法。

3.厚度的测试：采用ASTM D374的测试方法。

4.雾度、透光率、清晰度的测试：采用ASTM D1003的测试方法。

表1：

表1(续)：

表中：树脂种类：PET：聚对苯二甲酸乙二醇酯。

共聚酯：IPA：间苯二甲酸。

共聚酯：CHDM：环己酸二甲醇。

表2：各实施例提供的聚酯薄膜的性能数据对照

Claims (5)

1.一种高透明厚型聚酯薄膜，其特征在于，所述聚酯薄膜由低结晶速率的共聚酯经双向拉伸而得到，所述薄膜的厚度为125μm～500μm，透光率≥88.0％，雾度≤2.4％，薄膜中含有纳米级、亚纳米级和微米级的添加剂，微米级添加剂占添加剂总重量的2～50％；所述亚纳米级添加剂为0.1μm～0.50μm之间的粒子；

所述低结晶速率的共聚酯为乙二醇、聚乙二醇、丙二醇、1，4-环己烷二甲醇中的一种或两种以上的醇与间苯二甲酸、对苯二甲酸、2，6-萘二甲酸中的一种或两种以上的酸共聚形成的共聚酯。

2.根据权利要求1所述聚酯薄膜，其特征在于，所述添加剂中0.001μm～0.02μm之间的粒子占添加剂总重量的30％～98％，0.1μm～0.50μm之间的粒子占添加剂总重量的0％～50％，0.8～3.0μm之间的粒子占添加剂总重量的2～50％。

3.根据权利要求1或2所述聚酯薄膜，其特征在于：所述低结晶速率的共聚酯中的间苯二甲酸占二元酸摩尔含量为0.5mol％～15mol％。

4.根据权利要求3所述聚酯薄膜，其特征在于：所述低结晶速率的共聚酯中的1，4-环己烷二甲醇占二元醇的摩尔含量为0.5mol％～12mol％。

5.根据权利要求4所述聚酯薄膜，其特征在于：所述添加剂为二氧化硅、二氧化钛、三氧化二铝、高岭土、碳酸钙、硫酸钡、聚丙烯酸甲酯或聚苯乙烯。