CN103336321A - 聚丙烯型光学保护膜 - Google Patents

Abstract

一种聚丙烯型光学保护膜，该保护膜由爽滑层、芯层和自粘层组成，总厚度为20-70微米，所述爽滑层厚度占总厚度比为10%-20%，芯层厚度占总厚度比为40%-60%，自粘层厚度占总厚度比为10%-30%；本发明具有成本低、无残胶留影、晶点少、外观优良、无溶剂残留、初粘性均匀且容易控制等优点。本发明通过加入合适含量的POP和EVA来调整粘附强度。此外，本发明采用丙烯嵌段共聚物作为主料进行生产，使保护膜表面具有一定的遮光效果和表面粗糙性能，从而对被保护基材起到防晒防压的效果。相较于普通PE保护膜通过添加消光剂达到消光之目的，本发明更进一步避免了消光剂中的无机物杂质或碳化点晶点对保护膜外观的影响。

Description

聚丙烯型光学保护膜

技术领域

本发明涉及一种保护膜，尤其是一种通过流延工艺生产的聚丙烯型光学保护膜。

背景技术

    保护膜是一种用来保护易损害表面的薄膜。其目的是防止受保护基材表面在运送、装配、或加工过程当中受到损害或污染，保护膜会一直贴在受保护基材表面，直到产品送达使用者时才被撕下抛弃。

光学薄膜系指在光学元件或独立基板上，制镀上或涂布一层或多层介电质膜或金属膜或这两类膜的组合，以改变光波之传递特性，包括光的透射、反射、吸收、散射、偏振及相位改变。故经由适当设计可以调变不同波段元件表面之穿透率及反射率，亦可以使不同偏振平面的光具有不同的特性。如增光片、偏光片等薄膜就是叫常用的光学薄膜。

    光学薄膜在使用的过程中通常为了保护薄膜表面不被损伤，就需要使用专用的光学保护膜进行表面保护。光学保护膜需要具有如下的特性：适当而稳定的粘性； 容易撕下，且撕下后无残胶、不留影； 长时间贴合后，不可有气泡浮起或翘边；薄膜无杂质和晶点。

目前光学保护膜的生产方式主要有上胶型保护膜和一次挤出成型的自粘型保护膜。上胶型保护膜通常先用聚酯或聚烯烃制作成基膜，再在基膜上涂上一层或多层压敏热熔胶，组成热熔胶的高分子材料主要有聚异丁烯、聚丙烯酸及其酯类、乙烯醋酸乙烯共聚物、聚氨酯、弹性体等，这类材料均具有较低的玻璃化转变温度和较低的分子量，因此在撕掉保护膜后粘结树脂往往容易转移并残留在被保护体的表面上。且上胶型保护膜生产时还需要使用溶剂型胶黏剂，生产过程包括制膜、上胶、干燥，加工程序复杂，生产成本高，溶剂对环境的污染较大。且由于胶黏剂与保护膜基膜的内聚力随着温度的变化和时间的推移，会发生变化，从而导致粘附性能下降，当保护膜从受保护器件上撕开时极易产生残胶。

自粘型保护膜目前生产较多的是聚乙烯型光学保护膜。而聚乙烯型保护膜一般是通过多层共挤吹塑工艺生产的，聚乙烯耐温性能差，在生产过程中易裂解而产生晶点和炭化点，使保护膜与被保护器件的表面接触就会不平整，容易在接触处产生气泡或翘边，且保护膜薄膜的晶点和碳化点容易将光学膜表面压伤。此外，聚乙烯型保护膜的粘性强度会随着环境温度高低的变化而变化，温度越高粘性越强，越难以撕开，严重的根本无法撕开，影响了被保护产品的正常使用；而温度越低，粘性越差，低温时会出现部分或整体脱落的现象，达不到保护产品的目的。稳定性差已经成为阻碍聚乙烯自粘保护膜发展的重要因素。

发明内容

本发明的目的是提供一种聚丙烯型光学保护膜，以解决现有聚乙烯自粘保护膜稳定性差、耐温性能差、加工程序复杂，生产成本高等技术问题。

本发明主要是通过下述技术方案得以解决上述技术问题的：一种聚丙烯型光学保护膜，该保护膜由爽滑层、芯层和自粘层组成，总厚度为20-70微米，所述爽滑层厚度占总厚度比为10%-20%，芯层厚度占总厚度比为40%-60%，自粘层厚度占总厚度比为10%-30%；

所述爽滑层由下列重量比组分制成：丙烯嵌段共聚物100份和高纯芥酸酰胺爽滑剂0.1-0.25份组成；

所述芯层由下列重量比组分制成：丙烯嵌段共聚物100份、茂金属催化的丙烯基-α-烯烃共弹性体10-50份以及0.1-0.3份的抗静电剂组成；

所述自粘层由下列重量比组分制成：茂金属催化聚丙烯100份、茂金属催化的丙烯基-α-烯烃共弹性体50-150份、乙烯醋酸乙烯酯共聚物10-50份。

作为优选，所述丙烯嵌段共聚物为丙烯二元嵌段共聚物或丙烯三元嵌段共聚物。

作为优选，所述二元嵌段共聚或三元嵌段共聚物中，所述乙烯含量为5%-15%。

作为优选，所述茂金属催化的丙烯基-α-烯烃共弹性体为α-烯烃为C4-C8的烯烃与丙烯共聚物。

作为优选，所述α-烯烃为C4-C8的烯烃与丙烯共聚物中，共聚单体含量为18-22%。

上述三层原料分别在密闭的容器中进行拌料，再经过专用的真空吸料装置分别输送入三台挤出机料仓中进行熔融，其中每台挤出机与模头的连接段均有一滤网过滤器对熔体进行过滤，避免未熔融物和晶点进入模头。三台挤出机的熔体在模头连接器中进行组合，再经模头挤出、流延冷却、再加热结晶定型、在线分切和收卷包装，得到最终保护膜产品。

本发明采用聚丙烯、丙烯共聚弹性体为主要材料进行生产，是基于如下几点考虑：聚丙烯保护膜与聚乙烯保护膜相比，聚丙烯的耐温性能好，生产过程中比较容易控制晶点的产生，且聚丙烯的加工温度范围宽可以适应流延工艺进行生产，厚度均匀性好、透明度高。此外，聚丙烯相对密度比聚酯薄膜轻，生产相对成本低，且易于回收利用，煅烧过程不产生有毒气体，对环境污染小。

本发明的有益效果是：本发明具有成本低、无残胶留影、晶点少、外观优良、耐老化性能好、无溶剂残留、初粘性均匀且容易控制等优点。本发明通过加入合适含量的POP和EVA来调整薄膜粘附强度、耐老化性能。此外，本发明采用丙烯嵌段共聚物作为主料进行生产，使保护膜表面具有一定的遮光效果和表面粗糙性能，从而对被保护基材起到防晒防压的效果。相较于普通PE保护膜通过添加消光剂达到消光之目的，本发明更进一步避免了消光剂中的无机物杂质或碳化点晶点对保护膜外观的影响。

具体实施方式

下面通过实施例，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例1：爽滑层由乙烯含量为5%-15%的丙烯二元嵌段共聚物100份和0.1份的高纯芥酸酰胺爽滑剂组成；芯层由乙烯含量为5%-15%的丙烯二元嵌段共聚物100份、α-烯烃为C4-C8的烯烃与丙烯共聚物（POP，共聚单体含量为18-22%）20份以及0.1份的抗静电剂组成；自粘层由茂金属催化聚丙烯（mPP）100份、α-烯烃为C4-C8的烯烃与丙烯共聚物（POP，共聚单体含量为18-22%）100份和乙烯醋酸乙烯酯共聚物（EVA）40份组成。上述三层材料分别经过三台单螺杆挤出机进行熔融，再经过配料块连接器、T型模头共挤、流延冷却进行成膜。产品后续经过冷却定型、厚度检测、电晕处理、在线分切、收卷及包装，得到最终产品。

实施例2：爽滑层由乙烯含量为5%-15%丙烯二元嵌段共聚物100份和0.15份的高纯芥酸酰胺爽滑剂组成；芯层由乙烯含量为5%-15%丙烯二元嵌段共聚物100份、α-烯烃为C4-C8的烯烃与丙烯共聚物（POP，共聚单体含量为18-22%）20份以及0.2份的抗静电剂组成；自粘层由茂金属催化聚丙烯（mPP）100份、α-烯烃为C4-C8的烯烃与丙烯共聚物（POP，共聚单体含量为18-22%）150份及乙烯醋酸乙烯酯共聚物（EVA）30份组成。上述三层材料分别经过三台单螺杆挤出机进行熔融，再经过配料块连接器、T型模头共挤和流延冷却进行成膜。产品后续经过冷却定型、厚度检测、电晕处理、在线分切、收卷及包装，得到最终产品。

实施例3：爽滑层由乙烯含量为5%-15%的丙烯三元嵌段共聚物100份和0.2份的高纯芥酸酰胺爽滑剂组成；芯层由乙烯含量为5%-15%的丙烯二元嵌段共聚物100份、α-烯烃为C4-C8的烯烃与丙烯共聚物（POP，共聚单体含量为18-22%）20份以及0.15份的抗静电剂组成；自粘层由茂金属催化聚丙烯（mPP）100份、α-烯烃为C4-C8的烯烃与丙烯共聚物（POP，共聚单体含量为18-22%）80份及乙烯醋酸乙烯酯共聚物（EVA）20份组成。上述三层材料分别经过三台单螺杆挤出机进行熔融，再经过配料块连接器、T型模头共挤和流延冷却进行成膜。产品后续经过冷却定型、厚度检测、电晕处理、在线分切、收卷及包装，得到最终产品。

实施例4：爽滑层由乙烯含量为5%-15%的丙烯三元嵌段共聚物中100份和0.25份的高纯芥酸酰胺爽滑剂组成；芯层由丙烯三元嵌段共聚物100份、茂金属催化的丙烯基-α-烯烃共弹性体（POP）10份以及0.3份的抗静电剂组成；自粘层由茂金属催化聚丙烯（mPP）100份、茂金属催化的丙烯基-α-烯烃共弹性体（POP）135份、乙烯醋酸乙烯酯共聚物（EVA）10份组成。上述三层材料分别经过三台单螺杆挤出机进行熔融，再经过配料块连接器、T型模头共挤和流延冷却进行成膜。产品后续经过冷却定型、厚度检测、电晕处理、在线分切、收卷及包装，得到最终产品。

实施例5：爽滑层由丙烯三元嵌段共聚物中100份和0.15份的高纯芥酸酰胺爽滑剂组成；芯层由丙烯三元嵌段共聚物100份、茂金属催化的丙烯基-α-烯烃共弹性体（POP）20份以及0.15份的抗静电剂组成；自粘层由茂金属催化聚丙烯（mPP）100份、茂金属催化的丙烯基-α-烯烃共弹性体（POP）120份以及乙烯醋酸乙烯酯共聚物（EVA）50份组成。上述三层材料分别经过三台单螺杆挤出机进行熔融，再经过配料块连接器、T型模头共挤和流延冷却进行成膜。产品后续经过冷却定型、厚度检测、电晕处理、在线分切、收卷及包装，得到最终产品。

上述原料如丙烯嵌段共聚物、丙烯-α-烯烃共弹性体、茂金属催化聚丙烯、乙烯醋酸乙烯酯共聚物、高纯芥酸酰胺爽滑剂、抗静电剂（抗静电剂为单甘油酯、失水山梨醇酯、乙氧基胺等常用抗静电剂的一种或多种组合）都是市场上购得，其中大部分原料为进口原料，主要厂家选自陶氏化学（DOW）、杜邦公司(DUPONT)、巴塞尔（BASELL）、三井化学(MITSUI CHEMICALS)、科腾(KRATON)、三星道达尔（SUMSUNG TOTAL）、埃克森（EXXON）、康斯坦普(CONSTAB)等知名公司。

对比例1：爽滑层由丙烯三元嵌段共聚物100份和0.15份的高纯芥酸酰胺爽滑剂组成；芯层由丙烯三元嵌段共聚物100份、丙烯-α-烯烃共弹性体（POP）20份以及0.15份的抗静电剂组成；自粘层由茂金属催化聚丙烯（mPP）100份以及乙烯醋酸乙烯酯共聚物（EVA）50份组成。上述三层材料分别经过三台单螺杆挤出机进行熔融，再经过配料块连接器、T型模头共挤和流延冷却进行成膜。产品后续经过冷却定型、厚度检测、电晕处理、在线分切、收卷及包装，得到最终产品。

对比例2：爽滑层由丙烯三元嵌段共聚物100份和0.15份的高纯芥酸酰胺爽滑剂组成；芯层由丙烯三元嵌段共聚物100份以及0.15份的抗静电剂组成；自粘层由茂金属催化聚丙烯（mPP）100份以及乙烯醋酸乙烯酯共聚物（EVA）50份组成。上述三层材料分别经过三台单螺杆挤出机进行熔融，再经过配料块连接器、T型模头共挤和流延冷却进行成膜。产品后续经过冷却定型、厚度检测、电晕处理、在线分切、收卷及包装，得到最终产品。

对比例3：爽滑层由丙烯三元嵌段共聚物100份和0.05份的高纯芥酸酰胺爽滑剂组成；芯层由丙烯三元嵌段共聚物100份以及0.1份的抗静电剂组成；自粘层由聚丙烯（mPP）100份组成。上述三层材料分别经过三台单螺杆挤出机进行熔融，再经过配料块连接器、T型模头共挤和流延冷却进行成膜。产品后续经过冷却定型、厚度检测、电晕处理、在线分切、收卷及包装，得到最终产品。

本发明的生产过程需要特别注意的事项有如下几点：一、原料的粉尘杂质控制：原料从拌料到输送，要求在密封条件下进行，原料贮存车间和拌料上料车间与薄膜的挤出流延车间进行隔离，避免原料的粉尘进入流延单元；二、熔融挤出过程的晶点及炭化点控制：每台挤出机与模头连接器有滤网过滤器，过滤器以采用二级过滤的方式为最佳，过滤器分粗过滤和精过滤两段，从而最大限度避免晶点炭化点等杂质进入模头；三、导辊要求：流延单元至收卷单元所有的导辊需要经过专门的表面处理，导辊表面采用特氟龙喷涂或包特氟龙胶套方式进行处理，从而避免薄膜自粘层与导辊发生粘连拉毛；四、生产车间环境要求：生产过程要求在无尘车间内部进行,车间净化程度要求1000级以上，其中从流延冷却单元至收卷单元要求尽量能够采用有机玻璃板进行隔离，生产操作人员需要穿戴专门的防尘服、头套及口罩；五、薄膜分切方式：分切方式采取在线分切，避免薄膜二次分切时放卷过程对薄膜自粘保护层的损害。六、薄膜的再次加热结晶过程：在收卷之前需有一加热及冷却装置对薄膜进行再加热，加热温度50℃-100℃，其目的是为了加快薄膜再结晶，降低薄膜熟化时间，从而使聚合物分子链得到充分延展定型，避免收卷后薄膜发生收缩变形。

具体实施例的测试结果如下表所示：

具体实施例的对比试验结果：

检验项目

厚度（μm）

产品外观

粘着力范围（N）

剥离后是否残胶

老化试验

粘附基材

实施例1

50

膜面均匀

1.4～1.6

无

合格

增光片、电子屏

实施例2

50

膜面雾度较差

1.9～2.5

无

合格

增光片、电子屏

实施例3

50

膜面均匀

1.3～1.5

无

合格

增光片、电子屏

实施例4

50

膜面均匀

1.2～1.3

无

合格

增光片、电子屏

实施例5

50

膜面均匀

1.2～1.5

无

合格

增光片、电子屏

对比例1

50

膜面均匀

1.2～1.3

有

不合格

增光片、电子屏

对比例2

50

膜面均匀

0.9～1.0

有

不合格

增光片、电子屏

对比例3

50

膜面均匀

很弱，不能作为保护膜

—

不合格

增光片、电子屏

备注：老化试验的方法如下：将保护膜与被保护基材粘附均匀，再在50℃的烘箱中烘10天，取出后进行撕开，观察有无胶残留现象。

从上述试验可以看出，一、芯层中添加POP、自粘层采用mPP、POP和EVA时，抗老化性能好、粘附性能较好。二、自粘层中仅只使用mPP和EVA时，在做老化试验时，薄膜与基材分离时易产生胶残留现象。三、自粘层中使仅只用mPP和EVA，芯层不添加POP时，易产生胶残留现象，抗老化性能差。四、当自粘层不添加POP、EVA，芯层不添加POP时，薄膜的粘附性能差，抗老化性能差，不能作为保护膜使用。

由此可见，芯层中添加POP、自粘层采用mPP、POP和EVA时，产品粘附性能较好，抗老化性能好。根据不同基材对粘附力的不同要求，适当调节POP和EVA的含量比例，从而达到最佳初粘效果，避免粘附力过大对基材表面造成损坏。

Claims (5)

1. 一种聚丙烯型光学保护膜，其特征是该保护膜由爽滑层、芯层和自粘层组成，总厚度为20-70微米，所述爽滑层厚度占总厚度比为10%-20%，芯层厚度占总厚度比为40%-60%，自粘层厚度占总厚度比为10%-30%；

所述爽滑层由下列重量比组分制成：丙烯嵌段共聚物100份和高纯芥酸酰胺爽滑剂0.1-0.25份组成；

所述芯层由下列重量比组分制成：丙烯嵌段共聚物100份、茂金属催化的丙烯基-α-烯烃共弹性体10-50份以及0.1-0.3份的抗静电剂组成；

所述自粘层由下列重量比组分制成：茂金属催化聚丙烯100份、茂金属催化的丙烯基-α-烯烃共弹性体50-150份、乙烯醋酸乙烯酯共聚物10-50份。

2.根据权利要求1所述的一种聚丙烯型光学保护膜，其特征是所述丙烯嵌段共聚物为丙烯二元嵌段共聚物或丙烯三元嵌段共聚物。

3.根据权利要求2所述的一种聚丙烯型光学保护膜，其特征是所述二元嵌段共聚或三元嵌段共聚物中，所述乙烯含量为5%-15%。

4.根据权利要求1所述的一种流延聚丙烯直复膜，其特征是所述茂金属催化的丙烯基-α-烯烃共弹性体为α-烯烃为C4-C8的烯烃与丙烯共聚物。

5.根据权利要求4所述的一种流延聚丙烯直复膜，其特征是所述α-烯烃为C4-C8的烯烃与丙烯共聚物中，共聚单体含量为18-22%。