CN105196653B - 一种窗膜用聚酯基膜及其制作工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明属于高分子防护薄膜技术领域，具体涉及一种窗膜用聚酯基膜及其制作工艺，所述聚酯基膜为具有三层构造的薄膜，芯层为抗撕裂层，两侧分别为高阻隔层和抗紫外线层，所述抗撕裂层的原料按重量百分比由10%~15%的聚对苯二甲酸乙二醇酯‑1，4‑环己烷二甲醇酯(PETG)和85%～90%的光学级PET聚酯切片组成，所述高阻隔层的原料按重量百分比由0.2%~0.35%的SiO2微粒和99.65%～99.8%的聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)组成，所述抗紫外线层的原料按重量百分比由3%~5%的紫外线吸收母料和95%～97%的光学级PET聚酯切片组成。本发明既可隔离紫外线、氧气和水蒸气，延长窗膜寿命，又具备抗撕裂性能好和光学性能优的特点，同时提供一种操作简单、成本低廉的窗膜制作工艺。

Description

一种窗膜用聚酯基膜及其制作工艺
技术领域
本发明属于高分子防护薄膜技术领域，应用于需要隔离紫外线、氧气或水蒸气，改善玻璃抗冲击强度等场合，具体涉及一种窗膜用聚酯基膜及其制作工艺。
背景技术
伴随着国家对“节能减排”环保态度的日渐积极，窗膜成为节能环保政策下的受益行业之一，在我国未来的发展前景也十分广阔。窗膜主要用于汽车玻璃和建筑物门窗玻璃，将其贴在玻璃表面上用于改善玻璃的性能和强度，并使之具有保温、隔热、节能、防爆、美化外观、遮避私密及安全防护等功能。
窗膜具备隔离紫外线、氧气或水蒸气，改善玻璃抗冲击强度的特点，现有技术中的窗膜还存在以下不足：
(1)窗膜多以普通光学级PET作为基材，通过使用5～8年后便会出现老化、变色甚至龟裂的现象，主要原因是基材长时间接受阳光的暴晒和空气中水分、氧气的侵蚀，使其结构发生变化，从而使窗膜寿命降低；
(2)采用PET作为基材的窗膜，其抗撕裂性能较差，受冲击时不能起到很好的缓冲作用，不具备安全防护的功能；
(3)现有技术中抗紫外线窗膜通过在薄膜表面涂布抗紫外线涂层来实现抗紫外线功能，阻隔型窗膜一般通过在基材表面复合一层阻隔膜来实现阻隔功能，上述工艺比较复杂，且生产成本高；
(4)窗膜抗撕裂性能一般通过将多层PET基材进行层压复合来实现，该工艺不仅存在复杂、成本高的缺点，而且还会影响窗膜的透明度，降低可见光的透过量，同时，该工艺所制备的窗膜耐老化性能差，容易脱胶起边；
(5)现有技术中的窗膜基材主要通过分步双向拉伸工艺制备，在双向拉伸过程中，薄膜同拉伸辊接触，会降低薄膜的光学和表面性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种既可隔离紫外线、氧气和水蒸气，延长窗膜寿命，又具备抗撕裂性能好和光学性能优特点的窗膜用聚酯基膜，同时提供一种操作简单、成本低廉的窗膜制作工艺。为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种窗膜用聚酯基膜，所述的聚酯基膜为具有三层构造的薄膜，所述聚酯基膜通过胶黏剂粘贴在玻璃表面或在聚酯基膜的外层表面镀膜后通过胶黏剂粘贴在玻璃表面，所述聚酯基膜的芯层为抗撕裂层，所述抗撕裂层的一侧为高阻隔层，另一侧为抗紫外线层；所述抗撕裂层的原料按重量百分比由10％～15％的聚对苯二甲酸乙二醇酯-1，4-环己烷二甲醇酯(PETG)和85％～90％的光学级PET聚酯切片组成，所述高阻隔层的原料按重量百分比由0.2％～0.35％的SiO2微粒和99.65％～99.8％的聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)组成，所述抗紫外线层的原料按重量百分比由3％～5％的紫外线吸收母料和95％～97％的光学级PET聚酯切片组成。
所述的紫外线吸收母料为2-(2’-羟基-5’-甲基苯基)苯并三氮唑、4-苯甲酰氧基-2，2，6，6-四甲基哌啶、2-(2’-羟基-3’，5’-二叔苯基)-5-氯化苯并***的其中一种或多种与PET、PETG的其中一种或两种形成的混炼物。
所述抗撕裂层的厚度为5～10μm，所述高阻隔层的厚度为30～50μm，所述抗紫外线层的厚度为5～10μm，所述聚酯基膜的抗紫外线层镀金属隔热层后通过胶黏剂粘贴在玻璃的内表面。
本发明的另一目的是提供了一种制备所述窗膜用聚酯基膜的制作工艺，包括如下步骤：
a)将抗撕裂层的原料分别放入流化床中干燥，所得干燥原料按所述的重量百分比配比后，送至主挤出机中加热成熔融状态作为芯层熔体；将配比后的高阻隔层原料和抗紫外线层原料分别送至辅助挤出机中，经熔融、抽真空处理，过滤除去原料熔体中的低聚物、水份及杂质后作为辅挤熔体；所得的芯层熔体和两种辅挤熔体在三层模头中汇合挤出；
b)从模头挤出的熔体贴附到冷辊表面而形成铸片，将铸片从冷辊上剥离形成片材并进入同步双向拉伸装置进行双向拉伸形成薄膜；
c)步骤b)所得的薄膜进入牵引***进行展平、测厚反馈和收卷，分切后包装成成品。
所述步骤a)中从模头挤出的熔体通过静电吸附丝电离空气形成正负电荷，紧密贴附到接地的冷辊表面而形成铸片，冷辊的温度设定为25～35℃，以达到骤冷熔体的目的，所述的模头温度为270～290℃。
所述步骤b)中的铸片厚度为600～1000μm。
所述步骤b)中对铸片进行纵向(MD)和横向(TD)同步双向拉伸，拉伸区可分为预热段、拉伸段、热定型段和冷却段，其中，预热段温度为70～115℃，拉伸段的温度为105～125℃，两个方向的拉伸倍率设定为4.0(MD)×3.5(TD)～4.5(MD)×4.0(TD)，热定型段的温度为190～255℃；冷却段的温度为95～135℃。
进一步，所述步骤b)中在热定型段设有的换风管的管口部装有铂金催化剂。
所述步骤c)中牵引***的牵引入口处设有粉尘吸附装置和除静电设备。
采用上述技术方案制备的窗膜用聚酯基膜具备以下优点：
(1)本发明制备的基膜为具有三层构造的薄膜，依次为高阻隔层、抗撕裂层和抗紫外线层，所述的抗紫外线层镀膜后通过胶黏剂粘贴在玻璃表面，所述的高阻隔层处在最外侧，防止空气中的氧气、水蒸气对窗膜的抗撕裂层和抗紫外线层的侵蚀，延长了窗膜寿命；所述的抗紫外线层以及配合基膜使用的金属隔热层防止汽车、建筑物内部以及高阻隔层、抗撕裂层受紫外线辐射老化，可实现安全防护，同时具有保温、隔热的效果，进一步延长了窗膜的使用寿命；
(2)本发明中制备的基膜，其抗撕裂层的原料采用PETG与PET按照一定配比组合，高阻隔层采用SiO2微粒与PEN按照一定配比组合，抗紫外线层采用紫外线吸收母料与PET按照一定配比组合，通过与市场上的现有薄膜性能进行对比，其抗撕裂性能具有显著的提升，氧气透过率和紫外线透过率明显降低；
(3)本发明中基膜，其制备工艺中抗撕裂层、高阻隔层和抗紫外线层的原料进入挤出机后，所得的芯层熔体和两种辅挤熔体在三层模头中汇合挤出，然后通过双向拉伸工艺制备成膜，此种工艺改变了薄膜表面涂层的复杂工艺，同时克服了抗撕裂层多层叠加影响透明度的缺点，提供了一种工艺操作简单的窗膜用聚酯基膜的制作工艺；
(4)本发明采用同步双向拉伸工艺，在拉伸过程中，薄膜不会接触到任何辊筒，与传统的分步双向拉伸工艺相比，薄膜的光学性能和表面性能会有极大的提升。
附图说明
以下结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明：
图1为采用本发明的聚酯基膜制备的一种窗膜的结构示意图；
图中：1-聚酯基膜，2-高阻隔层，3-抗撕裂层，4-抗紫外线层。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明：
实施例1
组分配比：
高阻隔层2的原料按重量百分比由0.25％的SiO2微粒和99.75％的光学级聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)组成；
抗撕裂层3的原料按重量百分比由10％的聚对苯二甲酸乙二醇酯-1，4-环己烷二甲醇酯(PETG)和90％的光学级聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)组成；
抗紫外线层4的原料按重量百分比由1.5％的2-(2’-羟基-5’-甲基苯基)苯并三氮唑，1.5％的PETG，97％的光学级PET聚酯切片组成；
按如下生产工艺进行生产：
a)将抗撕裂层3的原料分别放入140℃流化床中干燥4小时，所得干燥原料按所述的重量百分比配比后，送至主挤出机中加热成熔融状态作为芯层熔体；将配比后的高阻隔层2的原料和抗紫外线层4的原料分别送至辅助挤出机中，经熔融、抽真空处理，过滤除去原料熔体中的低聚物、水份及杂质后作为辅挤熔体；所得的芯层熔体和两种辅挤熔体在三层模头中汇合挤出，模头温度为270℃；
b)从模头挤出的熔体通过静电吸附丝电离空气形成正负电荷，紧密贴附到接地的冷辊表面而形成铸片，冷辊的温度设定为25℃，铸片厚度为600μm，将铸片从冷辊上剥离形成片材并进入同步双向拉伸装置进行双向拉伸形成薄膜；
c)所述步骤b)中对铸片进行纵向(MD)和横向(TD)同步双向拉伸，拉伸区可分为预热段、拉伸段、热定型段和冷却段，其中，预热段温度为70℃，拉伸段的温度为105℃，两个方向的拉伸倍率设定为4.0(MD)×3.5(TD)，热定型段的温度为190℃；冷却段的温度为95℃。
d)步骤c)所得的薄膜进入牵引***进行展平、测厚反馈和收卷，分切后包装成成品，所述抗撕裂层3的厚度为5μm，所述高阻隔层2的厚度为30μm，所述抗紫外线层4的厚度为5μm。
实施例2
组分配比：
高阻隔层2的原料按重量百分比由0.25％的SiO2微粒和99.75％的光学级聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)组成；
抗撕裂层3的原料按重量百分比由15％的聚对苯二甲酸乙二醇酯-1，4-环己烷二甲醇酯(PETG)和85％的光学级聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)组成；
抗紫外线层4的原料按重量百分比由1％的2-(2’-羟基-5’-甲基苯基)苯并三氮唑，1％的4-苯甲酰氧基-2，2，6，6-四甲基哌啶，3％的PETG，95％的光学级PET聚酯切片组成；
按如下生产工艺进行生产：
a)将抗撕裂层3的原料分别放入160℃流化床中干燥5小时，所得干燥原料按所述的重量百分比配比后，送至主挤出机中加热成熔融状态作为芯层熔体；将配比后的高阻隔层2的原料和抗紫外线层4的原料分别送至辅助挤出机中，经熔融、抽真空处理，过滤除去原料熔体中的低聚物、水份及杂质后作为辅挤熔体；所得的芯层熔体和两种辅挤熔体在三层模头中汇合挤出，模头温度为290℃；
b)从模头挤出的熔体通过静电吸附丝电离空气形成正负电荷，紧密贴附到接地的冷辊表面而形成铸片，冷辊的温度设定为35℃，铸片厚度为1000μm，将铸片从冷辊上剥离形成片材并进入同步双向拉伸装置进行双向拉伸形成薄膜；
c)所述步骤b)中对铸片进行纵向(MD)和横向(TD)同步双向拉伸，拉伸区可分为预热段、拉伸段、热定型段和冷却段，其中，预热段温度为115℃，拉伸段的温度为125℃，两个方向的拉伸倍率设定为4.5(MD)×4.0(TD)，热定型段的温度为255℃；冷却段的温度为135℃。
d)步骤c)所得的薄膜进入牵引***进行展平、测厚反馈和收卷，分切后包装成成品，所述抗撕裂层3的厚度为10μm，所述高阻隔层2的厚度为50μm，所述抗紫外线层4的厚度为10μm。
实施例3
组分配比：
高阻隔层2的原料按重量百分比由0.25％的SiO2微粒和99.75％的光学级聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)组成；
抗撕裂层3的原料按重量百分比由13％的聚对苯二甲酸乙二醇酯-1，4-环己烷二甲醇酯(PETG)和87％的光学级聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)组成；
抗紫外线层4的原料按重量百分比由1％的2-(2’-羟基-5’-甲基苯基)苯并三氮唑，1％的4-苯甲酰氧基-2，2，6，6-四甲基哌啶、1％的2-(2’-羟基-3’，5’-二叔苯基)-5-氯化苯并***，1％的PETG，96％的光学级PET聚酯切片组成；
按如下生产工艺进行生产：
a)将抗撕裂层3的原料分别放入150℃流化床中干燥4.5小时，所得干燥原料按所述的重量百分比配比后，送至主挤出机中加热成熔融状态作为芯层熔体；将配比后的高阻隔层2的原料和抗紫外线层4的原料分别送至辅助挤出机中，经熔融、抽真空处理，过滤除去原料熔体中的低聚物、水份及杂质后作为辅挤熔体；所得的芯层熔体和两种辅挤熔体在三层模头中汇合挤出，模头温度为280℃；
b)从模头挤出的熔体通过静电吸附丝电离空气形成正负电荷，紧密贴附到接地的冷辊表面而形成铸片，冷辊的温度设定为30℃，铸片厚度为800μm，将铸片从冷辊上剥离形成片材并进入同步双向拉伸装置进行双向拉伸形成薄膜；
c)所述步骤b)中对铸片进行纵向(MD)和横向(TD)同步双向拉伸，拉伸区可分为预热段、拉伸段、热定型段和冷却段，其中，预热段温度为90℃，拉伸段的温度为110℃，两个方向的拉伸倍率设定为4.3(MD)×3.7(TD)，热定型段的温度为220℃；冷却段的温度为115℃。
d)步骤c)所得的薄膜进入牵引***进行展平、测厚反馈和收卷，分切后包装成成品，所述抗撕裂层3的厚度为8μm，所述高阻隔层2的厚度为40μm，所述抗紫外线层4的厚度为7μm。
实施例4
组分配比：
高阻隔层2的原料按重量百分比由0.2％的SiO2微粒和99.8％的光学级聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)组成；
抗撕裂层3的原料按重量百分比由12％的聚对苯二甲酸乙二醇酯-1，4-环己烷二甲醇酯(PETG)和88％的光学级聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)组成；
抗紫外线层4的原料按重量百分比由3％的2-(2’-羟基-3’，5’-二叔苯基)-5-氯化苯并***，1％的PETG，96％的光学级PET聚酯切片组成；
按如下生产工艺进行生产：
a)将抗撕裂层3的原料分别放入150℃流化床中干燥4.5小时，所得干燥原料按所述的重量百分比配比后，送至主挤出机中加热成熔融状态作为芯层熔体；将配比后的高阻隔层2的原料和抗紫外线层4的原料分别送至辅助挤出机中，经熔融、抽真空处理，过滤除去原料熔体中的低聚物、水份及杂质后作为辅挤熔体；所得的芯层熔体和两种辅挤熔体在三层模头中汇合挤出，模头温度为280℃；
b)从模头挤出的熔体通过静电吸附丝电离空气形成正负电荷，紧密贴附到接地的冷辊表面而形成铸片，冷辊的温度设定为30℃，铸片厚度为700μm，将铸片从冷辊上剥离形成片材并进入同步双向拉伸装置进行双向拉伸形成薄膜；
c)所述步骤b)中对铸片进行纵向(MD)和横向(TD)同步双向拉伸，拉伸区可分为预热段、拉伸段、热定型段和冷却段，其中，预热段温度为90℃，拉伸段的温度为110℃，两个方向的拉伸倍率设定为4.4(MD)×3.8(TD)，热定型段的温度为220℃；冷却段的温度为115℃。
d)步骤c)所得的薄膜进入牵引***进行展平、测厚反馈和收卷，分切后包装成成品，所述抗撕裂层3的厚度为6μm，所述高阻隔层2的厚度为45μm，所述抗紫外线层4的厚度为8μm。
实施例5
组分配比：
高阻隔层2的原料按重量百分比由0.35％的SiO2微粒和99.65％的光学级聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)组成；
抗撕裂层3的原料按重量百分比由14％的聚对苯二甲酸乙二醇酯-1，4-环己烷二甲醇酯(PETG)和86％的光学级聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)组成；
抗紫外线层4的原料按重量百分比由2％的2-(2’-羟基-3’，5’-二叔苯基)-5-氯化苯并***，1％的PET，97％的光学级PET聚酯切片组成；
按如下生产工艺进行生产：
a)将抗撕裂层3的原料分别放入150℃流化床中干燥4.5小时，所得干燥原料按所述的重量百分比配比后，送至主挤出机中加热成熔融状态作为芯层熔体；将配比后的高阻隔层2的原料和抗紫外线层4的原料分别送至辅助挤出机中，经熔融、抽真空处理，过滤除去原料熔体中的低聚物、水份及杂质后作为辅挤熔体；所得的芯层熔体和两种辅挤熔体在三层模头中汇合挤出，模头温度为280℃；
b)从模头挤出的熔体通过静电吸附丝电离空气形成正负电荷，紧密贴附到接地的冷辊表面而形成铸片，冷辊的温度设定为30℃，铸片厚度为900μm，将铸片从冷辊上剥离形成片材并进入同步双向拉伸装置进行双向拉伸形成薄膜；
c)所述步骤b)中对铸片进行纵向(MD)和横向(TD)同步双向拉伸，拉伸区可分为预热段、拉伸段、热定型段和冷却段，其中，预热段温度为90℃，拉伸段的温度为110℃，两个方向的拉伸倍率设定为4.2(MD)×3.6(TD)，热定型段的温度为220℃；冷却段的温度为115℃。
d)步骤c)所得的薄膜进入牵引***进行展平、测厚反馈和收卷，分切后包装成成品，所述抗撕裂层3的厚度为9μm，所述高阻隔层2的厚度为35μm，所述抗紫外线层4的厚度为6μm。
将上述实施例1～5所制备的薄膜分别检测其氧气透过率、水蒸汽透过率、紫外线透过率、撕裂强度、拉伸强度和透光率，并与市面上常用的窗膜基膜进行对比，具体检测结果如表1所示，结论如下：
表1：不同实施例的薄膜性能比较
由表1可以看出，本发明实施例所制备得到的聚酯基膜1，其阻隔性能、抗紫外线性能、抗撕裂性能和拉伸强度相对于市场上现有的聚酯基膜显著提高。此外，由表1还可以看出，本发明工艺制备的薄膜透光率高，光学性能优异。具体使用时，聚酯基膜1的抗紫外线层4镀金属隔热层后通过胶黏剂粘贴在玻璃的内表面。
上述实施方案，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式的限制。凡是依据本发明的技术和方法实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明的技术和方法方案的范围内。

Claims (9)

1.一种窗膜用聚酯基膜，所述的聚酯基膜为具有三层构造的薄膜，所述聚酯基膜通过胶黏剂粘贴在玻璃表面或在聚酯基膜的外层表面镀膜后通过胶黏剂粘贴在玻璃表面，其特征在于：所述聚酯基膜的芯层为抗撕裂层，所述抗撕裂层的一侧为高阻隔层，另一侧为抗紫外线层；所述抗撕裂层的原料按重量百分比由10%～15%的聚对苯二甲酸乙二醇酯-1，4-环己烷二甲醇酯(PETG)和85%～90%的光学级PET聚酯切片组成，所述高阻隔层的原料按重量百分比由0.2%～0.35%的SiO2微粒和99.65%～99.8%的聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)组成，所述抗紫外线层的原料按重量百分比由3%～5%的紫外线吸收母料和95%～97%的光学级PET聚酯切片组成。
2.根据权利要求1所述的窗膜用聚酯基膜，其特征在于：所述的紫外线吸收母料为2-(2’-羟基-5’-甲基苯基)苯并三氮唑、4-苯甲酰氧基-2，2，6，6-四甲基哌啶、2-(2’-羟基-3’，5’-二叔苯基)-5-氯化苯并***的其中一种或多种与PET、PETG的其中一种或两种形成的混炼物。
3.根据权利要求1所述的窗膜用聚酯基膜，其特征在于：所述抗撕裂层的厚度为5～10μm，所述高阻隔层的厚度为30～50μm，所述抗紫外线层的厚度为5～10μm，所述聚酯基膜的抗紫外线层镀金属隔热层后通过胶黏剂粘贴在玻璃的内表面。
4.根据权利要求1所述窗膜用聚酯基膜的制作工艺，其特征在于包括如下步骤：
a)将抗撕裂层的原料分别放入流化床中干燥，所得干燥原料按所述的重量百分比配比后，送至主挤出机中加热成熔融状态作为芯层熔体；将配比后的高阻隔层原料和抗紫外线层原料分别送至辅助挤出机中，经熔融、抽真空处理，过滤除去原料熔体中的低聚物、水份及杂质后作为辅挤熔体；所得的芯层熔体和两种辅挤熔体在三层模头中汇合挤出；
b)从模头挤出的熔体贴附到冷辊表面而形成铸片，将铸片从冷辊上剥离形成片材并进入同步双向拉伸装置进行双向拉伸形成薄膜；
c)步骤b)所得的薄膜进入牵引***进行展平、测厚反馈和收卷，分切后包装成成品。
5.根据权利要求4所述窗膜用聚酯基膜的制作工艺，其特征在于：所述步骤a)中从模头挤出的熔体通过静电吸附丝电离空气形成正负电荷，紧密贴附到接地的冷辊表面而形成铸片，冷辊的温度设定为25～35℃，以达到骤冷熔体的目的，所述的模头温度为270～290℃。
6.根据权利要求4所述窗膜用聚酯基膜的制作工艺，其特征在于：所述步骤b)中的铸片厚度为600～1000μm。
7.根据权利要求4所述窗膜用聚酯基膜的制作工艺，其特征在于：所述步骤b)中对铸片进行纵向(MD)和横向(TD)同步双向拉伸，拉伸区可分为预热段、拉伸段、热定型段和冷却段，其中，预热段温度为70～115℃，拉伸段的温度为105～125℃，两个方向的拉伸倍率设定为4.0(MD)×3.5(TD)～4.5(MD)×4.0(TD)，热定型段的温度为190～255℃；冷却段的温度为95～135℃。
8.根据权利要求7所述窗膜用聚酯基膜的制作工艺，其特征在于：所述步骤b)中在热定型段设有的换风管的管口部装有铂金催化剂。
9.根据权利要求4所述窗膜用聚酯基膜的制作工艺，其特征在于：所述步骤c)中牵引***的牵引入口处设有粉尘吸附装置和除静电设备。
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