CN105563972B - 一种抗划伤聚酯薄膜及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种抗划伤聚酯薄膜及其制备方法,该新型聚酯薄膜具有三层层状结构:其上表层是由PET聚酯均聚物、SiO2添加剂型PET聚酯和超高分子有机硅添加剂形成的抗划伤层;该抗划伤层直接共挤复合有成分为PET聚酯均聚物和SiO2添加剂型PET聚酯的芯层;芯层的另一个表面直接共挤复合有成分为PET聚酯均聚物和SiO2添加剂型PET聚酯的下表层;本发明采用共挤法生产工艺,可以大大简化目前国内抗划伤(抗刮伤)聚酯薄膜的加工工艺流程,极大地降低生产成本,并且因为没有涂布过程,因此没有溶剂污染,具有十分重要的市场价值和推广应用价值。
Description
(一)技术领域
本发明涉及一种聚酯薄膜及其制作方法,具体涉及一种抗划伤聚酯薄膜及其制备方法。
(二)背景技术
最近十年来,随着双向拉伸聚酯薄膜生产技术的发展和进步,各种功能型聚酯薄膜开始不断进入市场,并广泛地应用于各类工业领域和人们的社会生活。
所谓功能型聚酯薄膜,就是在原来聚酯薄膜的基本性能之外,通过原料、配方、以及生产工艺的改进或其他生产技术手段,对普通聚酯薄膜的性能进行改性,使生产出来的聚酯薄膜在原来聚酯薄膜的基本性能之外附加上其它性能或功能。
抗划伤(抗刮伤)聚酯薄膜就是一种典型的功能型聚酯薄膜,它是在普通聚酯薄膜的基础上通过物理或化学的方法提高薄膜的耐磨性和抗划伤性。
目前,公知的提高聚酯薄膜的耐磨性和抗划伤性的办法是涂布的办法,也就是通过在薄膜的表面涂布一层硬化层来达到提高耐磨性和抗划伤性的目的。
抗划伤(抗刮伤)聚酯薄膜目前大量应用于各类保护膜、电子和电器产品,特别是在塑封膜(护卡膜)市场,传统的普通聚酯薄膜开始面临抗划伤(抗刮伤)聚酯薄膜的挑战,有逐步被取代的趋势。
目前公知的抗划伤(抗刮伤)聚酯薄膜的生产主要是通过涂布实现的,也即,在普通聚酯薄膜的表面通过涂布的方法涂上一层能够提高聚酯薄膜耐磨性和抗划伤性的涂层,从而形成抗划伤(抗刮伤)层。图1是目前涂布法生产的抗划伤(抗刮伤)聚酯薄膜剖面示意图。
用涂布法生产的抗划伤(抗刮伤)聚酯薄膜存在的主要问题有:一是工艺复杂,二是涂布成本高,三是容易产生诸如涂层均匀不良等一系列涂布质量问题,四是会因为涂布溶剂带来环境污染问题,等等。
(三)发明内容
本发明的目的是:针对现有的涂布法生产的抗划伤(抗刮伤)聚酯薄膜存在的加工工艺复杂、生产成本高、涂布溶剂污染等一系列不足,提出一种具有耐磨性和抗划伤性的聚酯薄膜及其制备方法,本发明抗划伤聚酯薄膜的制备方法与目前的涂布法完全不同,本发明是通过共挤的方法对普通聚酯薄膜进行表面改性,从而生产出具有抗划伤(抗刮伤)的聚酯薄膜。
为实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
一种抗划伤聚酯薄膜,由上表层(抗划伤层)、芯层、下表层(抗粘连层)构成,所述芯层位于上表层与下表层之间,所述上表层、芯层、下表层通过热熔共挤复合成为一体;所述抗划伤聚酯薄膜各层的原料配方为:
基于上表层的总质量,所述上表层由如下质量百分数的原料组成:PET聚酯均聚物75%~85%、SiO2添加剂型PET聚酯10%~20%、超高分子有机硅添加剂5%~10%;
基于芯层的总质量,所述芯层由如下质量百分数的原料组成:PET聚酯均聚物70%~85%、SiO2添加剂型PET聚酯15%~30%;
基于下表层的总质量,所述下表层由如下质量百分数的原料组成:PET聚酯均聚物75%~85%、SiO2添加剂型PET聚酯15%~25%;
上述各层的原料中,所述的SiO2添加剂型PET聚酯的SiO2含量为3000~7000ppm(优选3000~4000pm)。
进一步,本发明所述薄膜的抗划伤层不限于上表层,也可以根据需求,生产出具有上、下两个抗划伤表层的双面抗划伤聚酯薄膜(即下表层的原料配方替换为与上表层的相同),其剖面结构示意图见图3。
本发明所述抗划伤聚酯薄膜各层的原料中,所述的PET聚酯均聚物的质量指标典型值为:特性粘度0.675ml/g,熔点260度,分子量范围20000~30000。
所述的SiO2添加剂型PET聚酯的质量指标典型值为:特性粘度0.645ml/g,熔点259度,分子量范围20000~30000。
所述的超高分子有机硅添加剂的分子量通常在50~100万,所述的超高分子有机硅添加剂具体型号如DN08(浙江大东南集团),分子量范围80~100万,熔融指数33,其中聚硅氧烷含量20%,PET均聚物含量80%。
本发明抗划伤聚酯薄膜,其耐磨性和抗划伤性可根据不同比例的超高分子有机硅添加剂含量进行调节,其铅笔硬度可以达到2H以上。
通常情况下,本发明所述的抗划伤聚酯薄膜的总厚度为12~75μm,其中,上表层(抗划伤层)的厚度一般控制在1.2~2.5μm左右,下表层(抗粘连层)的厚度一般控制在薄膜总厚度的5%~10%左右。同时根据需要,上、下表层的厚度也可以分别控制在1.5~5.0μm的范围之内,并通过调整芯层的厚度,使聚酯薄膜的总厚度为50μm。
本发明还提供了一种所述抗划伤聚酯薄膜的制备方法,所述的制备方法采用三层共挤双向拉伸法,具体包括如下步骤:
(1)芯层原料按照配方比例混合均匀后,经沸腾床结晶、干燥塔干燥,然后进入挤出机塑化成熔体,熔体再经预过滤器过滤、计量泵计量、主过滤器过滤,而后进入三流道三层模头;
(2)上表层和下表层的原料各自按照配方比例均匀混合后,分别进入各自对应的双螺杆挤出机塑化成熔体,并通过双螺杆挤出机的抽真空作用排除水汽和低聚物,再分别经预过滤器、计量泵计量、主过滤器过滤,而后分别进入三流道三层模头;
(3)步骤(1)和步骤(2)中形成的三层熔体经三流道模头汇合后流出,由静电吸附丝压在急冷辊的表面,经急冷辊急速冷却形成铸片,铸片依次经纵向和横向拉伸形成薄膜;
(4)步骤(3)拉伸后的薄膜经定型、冷却后,再经测厚仪测厚、膜边切边、电晕处理、静电消除,最后进行收卷、分切即得成品。
本发明的有益效果在于:本发明采用共挤工艺,在生产普通聚酯薄膜时,在聚酯薄膜的一个表层(或二个表层)共挤一层和聚酯相容的具有抗划伤(抗刮伤)功能的特种添加剂功能层,从而大大提高普通聚酯薄膜的耐磨性和抗划伤性,利用目前普通聚酯薄膜的生产线,在生产普通聚酯博的时候直接生产出抗划伤(抗刮伤)聚酯薄膜。
本发明的生产方法和配方,可以大大简化目前国内抗划伤(抗刮伤)聚酯薄膜的加工工艺流程,极大地降低生产成本,并且因为没有涂布过程,因此没有溶剂污染,具有十分重要的市场价值和推广应用价值。
(四)附图说明
图1是目前涂布法生产的抗划伤聚酯薄膜的剖面示意图;
图2是本发明抗划伤聚酯薄膜的剖面示意图。
图3是本发明双面抗划伤聚酯薄膜的剖面示意图。
(五)具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明进行进一步的说明,但本发明的保护范围并不仅限于此。
实施例1
一种的抗划伤聚酯薄膜,其薄膜结构为三层共挤复合结构,如图2所示:该新型聚酯薄膜具有三层层状结构,其上表层是由PET聚酯均聚物、SiO2添加剂型PET聚酯和超高分子有机硅添加剂形成的抗划伤层;该抗划伤层直接共挤复合有成分为PET聚酯均聚物和SiO2添加剂型PET聚酯的芯层;芯层的另一个表面直接共挤复合有成分为PET聚酯均聚物和SiO2添加剂型PET聚酯的下表层。
该新型聚酯薄膜通过共挤双向拉伸工艺生产,下面以50um抗划伤(抗刮伤)护卡膜的生产为例进行说明。
以下所采用的原料来源为:PET聚酯均聚物切片购自中国石化,型号FG620;SiO2添加剂型PET聚酯切片购自中国石化,型号FG610;超高分子有机硅添加剂购自浙江大东南集团,型号DN08。
本实施例制备的抗划伤聚酯薄膜的厚度为50μm,其各层的厚度和原料配方如下:
上表层(厚度约为2.5μm):
PET聚酯均聚物切片144kg
SiO2添加剂型PET聚酯切片18kg,其中SiO2含量为3300ppm;
超高分子有机硅添加剂18kg;
芯层(厚度约为43.3μm):
PET聚酯均聚物切片2652kg
SiO2添加剂型PET聚酯切片468kg,其中SiO2含量为3300ppm;
下表层(厚度约为4.16μm):
PET聚酯均聚物切片240kg
SiO2添加剂型PET聚酯切片60kg,其中SiO2含量为3300ppm;
本实施例薄膜的生产工艺主要包括以下的步骤:
(1)芯层原料按照配方比例混合均匀后,经沸腾床结晶、干燥塔干燥,然后进入挤出机在275℃下塑化成熔体,熔体再经预过滤器过滤、计量泵计量、主过滤过滤,而后进入三流道三层模头;
(2)抗划伤(抗刮伤)层和下表层的原料各自按照配方比例均匀混合后,分别进入各自对应的双螺杆挤出机在275℃下塑化而成熔体,并通过双螺杆挤出机的抽真空作用排除水汽和低聚物,再经预过滤器、计量泵计量、主过滤过滤,而后分别进入三流道三层模头;
(3)步骤(1)和步骤(2)中形成的三层熔体经三流道模头汇合后流出,由静电吸附丝压在急冷辊的表面,经急冷辊急速冷却而形成铸片,铸片依次经纵向和横向拉伸(拉伸倍数分别为3.3和3.8)而成薄膜;
(4)步骤(3)拉伸后的薄膜经定型、冷却后,再经测厚仪、膜边切边、电晕处理、静电消除,然后进入收卷机收卷成大膜卷半成品;
(5)根据不同客户需求,将步骤(4)收卷成的大膜卷的半成品分切成不同宽度的成品即可。
按上述原料配比和工艺条件生产出的50μm的抗划伤(抗刮伤)聚酯薄膜,其物理性能指标典型值见表1。
表1
除了本发明列举的实施例,其他厚度、配方的产品,如23μm、30μm、36μm、42μm、50μm、75μm等规格的抗划伤(抗刮伤)聚酯薄膜,只要按行业知识调整相关工艺即可。其中厚度范围包括目前生产技术能够生产的全部厚度。
以上是采用两步拉伸法双向拉伸加工工艺实现的,由急冷辊进行急速冷却形成厚片后,也可以采用同时进行纵向和横向拉伸的同步拉伸法生产。
本发明所述的抗划伤(抗刮伤)聚酯薄膜及其制作方法具有以下特点:
(1)采用共挤方法代替目前涂布的方法生产出具有抗划伤(抗刮伤)层的功能性聚酯薄膜;
(2)不局限于三个膜层,也可以是2层,但至少为两层;
(3)抗划伤(抗刮伤)层位于层状结构薄膜的上表层,也可以位于层状结构的下表层,还可以位于层状结构的上、下表层,从而形成双面抗划伤(抗刮伤)聚酯薄膜;
(4)抗划伤(抗刮伤)层采用PET聚酯均聚物、SiO2添加剂型PET聚酯和超高分子有机硅添加剂;
(5)薄膜的表面铅笔硬度达到2H以上。
Claims (8)
1.一种抗划伤聚酯薄膜,其特征在于,所述的抗划伤聚酯薄膜由上表层、芯层、下表层构成,所述芯层位于上表层与下表层之间,所述上表层、芯层、下表层通过热熔共挤复合成为一体;所述抗划伤聚酯薄膜各层的原料配方为:
基于上表层的总质量,所述上表层由如下质量百分数的原料组成:PET聚酯均聚物75%~85%、SiO2添加剂型PET聚酯10%~20%、超高分子有机硅添加剂5%~10%;
基于芯层的总质量,所述芯层由如下质量百分数的原料组成:PET聚酯均聚物70%~85%、SiO2添加剂型PET聚酯15%~30%;
基于下表层的总质量,所述下表层由如下质量百分数的原料组成:PET聚酯均聚物75%~85%、SiO2添加剂型PET聚酯15%~25%;
上述各层的原料中,所述的SiO2添加剂型PET聚酯的SiO2含量为3000~7000ppm。
2.如权利要求1所述的抗划伤聚酯薄膜,其特征在于,所述的PET聚酯均聚物的质量指标典型值为:特性粘度0.675ml/g,熔点260度,分子量范围20000~30000。
3.如权利要求1所述的抗划伤聚酯薄膜,其特征在于,所述的SiO2添加剂型PET聚酯的质量指标典型值为:特性粘度0.645ml/g,熔点259度,分子量范围20000~30000。
4.如权利要求1或3所述的抗划伤聚酯薄膜,其特征在于,所述的SiO2添加剂型PET聚酯的SiO2含量为3000~4000ppm。
5.如权利要求1所述的抗划伤聚酯薄膜,其特征在于,所述的超高分子有机硅添加剂的分子量为50~100万。
6.如权利要求1所述的抗划伤聚酯薄膜,其特征在于,所述的抗划伤聚酯薄膜的总厚度为12~75μm,其中,上表层的厚度为1.2~2.5μm,下表层的厚度为薄膜总厚度的5%~10%。
7.如权利要求1所述的抗划伤聚酯薄膜,其特征在于,所述上、下表层的厚度分别为1.5~5.0μm,聚酯薄膜的总厚度为50μm。
8.一种如权利要求1所述抗划伤聚酯薄膜的制备方法,所述的制备方法包括如下步骤:
(1)芯层原料按照配方比例混合均匀后,经沸腾床结晶、干燥塔干燥,然后进入挤出机塑化成熔体,熔体再经预过滤器过滤、计量泵计量、主过滤器过滤,而后进入三流道三层模头;
(2)上表层和下表层的原料各自按照配方比例均匀混合后,分别进入各自对应的双螺杆挤出机塑化成熔体,并通过双螺杆挤出机的抽真空作用排除水汽和低聚物,再分别经预过滤器、计量泵计量、主过滤器过滤,而后分别进入三流道三层模头;
(3)步骤(1)和步骤(2)中形成的三层熔体经三流道模头汇合后流出,由静电吸附丝压在急冷辊的表面,经急冷辊急速冷却形成铸片,铸片依次经纵向和横向拉伸形成薄膜;
(4)步骤(3)拉伸后的薄膜经定型、冷却后,再经测厚仪测厚、膜边切边、电晕处理、静电消除,最后进行收卷、分切即得成品。
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