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CN102615909A - 一种多层双轴取向聚酯膜及其制造方法 - Google Patents

一种多层双轴取向聚酯膜及其制造方法 Download PDF

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CN102615909A
CN102615909A CN2012100866787A CN201210086678A CN102615909A CN 102615909 A CN102615909 A CN 102615909A CN 2012100866787 A CN2012100866787 A CN 2012100866787A CN 201210086678 A CN201210086678 A CN 201210086678A CN 102615909 A CN102615909 A CN 102615909A
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Abstract

本发明提供了一种多层双轴取向聚酯膜及其制造方法，该多层双轴取向聚酯膜依次由第一聚酯膜层、第二聚酯膜层、第三聚酯膜层和易粘结层组成，所述第一聚酯膜层包含粒径为纳米级的二氧化硅粒子。本发明的多层双轴取向聚酯膜可以用于LCD部件的光扩散片、棱镜片、触摸面板等的基膜，该多层双轴取向聚酯膜雾度低，透明度高，划伤少，光学性能好。

Description

一种多层双轴取向聚酯膜及其制造方法
技术领域
本发明属于光学用聚酯膜领域，具体涉及多层双轴取向聚酯膜及其制造方法。
背景技术
目前，光学用聚酯膜广泛地用于LCD部件的光扩散片、棱镜片、触摸面板等的基膜。
光学用双轴取向聚酯膜通常是通过熔融挤压成片状，并进行急冷固化得到的无定性的片进行纵向拉伸，然后，通过涂布的方式进行表面处理，其作用是提高与硬化层的附着力，最后，对聚酯膜进行横向拉伸而得到的。
按上述方法制作光学用双轴取向聚酯膜时，通常在纵向拉伸过程中导致聚酯膜的划伤。
发明内容
本发明提供一种多层双轴取向聚酯膜，防止纵向拉伸过程中聚酯膜的划伤及保持聚酯膜的光学性能。
本发明提供了一种多层双轴取向聚酯膜，该多层双轴取向聚酯膜依次由第一聚酯膜层、第二聚酯膜层、第三聚酯膜层和易粘结层组成，所述第一聚酯膜层包含粒径为纳米级的二氧化硅粒子，所述易粘结层由水溶性饱和聚酯树脂、水性聚氨酯树脂、水性聚异氰酸树脂和二氧化硅粒子组成。
饱和聚酯树脂中的饱和是指聚酯中没有双键。水溶性或水性是指能分散于水中。
水溶性饱和聚酯树脂、水性聚氨酯树脂、水性聚异氰酸树脂和二氧化硅粒子相互协作能取得以下作用：(1)提高第三聚酯膜层和易粘结层之间的附着力；(2)提高多层双轴取向聚酯膜二次加工时的性能。
所述第一聚酯膜层位于所述第二聚酯膜层的上面，所述第三聚酯膜层位于所述第二聚酯膜层的下面，所述易粘结层位于所述第三聚酯膜层的下面，也就是说所述第二聚酯膜层在所述第一聚酯膜层和所述第三聚酯膜层之间，所述第三聚酯膜层在所述第二聚酯膜层和所述易粘结层之间。
所述第一聚酯膜层包含粒径为纳米级的二氧化硅粒子，第一聚酯膜层具有爽滑性能，降低摩擦，其作用是防止纵向拉伸过程中聚酯膜的划伤。
所述第一聚酯膜层的透光率高于94％，雾度是0.3％～0.8％。
所述第二聚酯膜层不包含二氧化硅粒子，其作用是提高多层双轴取向聚酯膜的透光率。
所述第三聚酯膜层不包含二氧化硅粒子，其作用是在第三聚酯膜层表面涂布易粘结层。
所述易粘结层的作用是提高多层双轴取向聚酯膜二次加工时的性能，提高多层双轴取向聚酯膜的光学性能，例如在多层双轴取向聚酯膜上涂耐刮层时，所述易粘结层能提高耐刮层与多层双轴取向聚酯膜的附着力。
所述聚酯膜中使用的聚酯是使芳香族二羧酸和脂肪族二醇缩聚而得到的物质。作为芳香族二羧酸，可以列举对苯二甲酸、对苯二乙酸、2，6-萘二甲酸等，作为脂肪族二醇，可以列举乙二醇、丙二醇、丁二醇等。代表性的聚酯，例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚2，6-萘二甲酸乙二醇酯(PEN)等。
根据本发明的具体技术方案，其中，所述第一聚酯膜层中的二氧化硅粒子的粒径为3纳米～10纳米，所述第一聚酯膜层中的二氧化硅粒子的含量为2000毫克/千克～10000毫克/千克。
当二氧化硅粒子的粒径小于3纳米时，提高第一聚酯膜层的硬度，但摩擦系数变大；当二氧化硅粒子的粒径大于10纳米时，提高第一聚酯膜层的硬度，摩擦系数变小，但增加聚酯膜的雾度，降低透明度。
当二氧化硅粒子的含量小于2000毫克/千克时，会提高聚酯膜与辊之间的摩擦，增加聚酯膜的划伤；当二氧化硅粒子的含量大于10000毫克/千克时，会增加聚酯膜的雾度，降低透明度。
根据本发明的具体技术方案，其中，以重量份为基准，所述水溶性饱和聚酯树脂10重量份～40重量份，水性聚氨酯树脂20重量份～70重量份，水性聚异氰酸树脂3重量份～10重量份，粒径为30纳米～100纳米的二氧化硅粒子0.1重量份～3重量份。
根据本发明的具体技术方案，其中，所述易粘结层的厚度为0.01μm～0.1μm，在此厚度范围内可以降低光在易粘结层表面的光反射，提高透光率。
当易粘结层的厚度小于0.01μm时，易粘结层面不均匀且聚酯膜表面出现彩虹纹；当易粘结层厚度大于0.1μm时，会影响聚酯膜的光学性能。
根据本发明的具体技术方案，其中，所述易粘结层的折射率为1.57～1.60，在此范围内可以降低易粘结层和第三聚酯膜层之间的光反射，提高透光率。
本发明还提供了一种上述多层双轴取向聚酯膜的制造方法，该方法包括以下步骤：
A、将包含粒径为纳米级的二氧化硅粒子的第一聚酯膜层原料、不包含二氧化硅粒子的第二聚酯膜层原料、不包含二氧化硅粒子的第三聚酯膜层原料送入相应的热融聚酯挤出机的共同挤出设备挤出到转动的冷却辊上得到由第一聚酯膜层、第二聚酯膜层和第三聚酯膜层组成的多层聚酯膜层；
B、将得到的所述多层聚酯膜层进行预热，纵向拉伸2倍～3.5倍；
C、在已纵向拉伸的所述多层聚酯膜层的第三聚酯膜层表面涂布易粘结层；
D、将涂好易粘结层的多层聚酯膜层进行预热，横向拉伸3倍～4倍，得到由第一聚酯膜层、第二聚酯膜层、第三聚酯膜层和易粘结层组成的所述多层双轴取向聚酯膜。
根据本发明的具体技术方案，其中，步骤A中热融聚酯挤出温度为260℃～300℃，冷却辊的温度为10℃～30℃。
根据本发明的具体技术方案，其中，步骤B中的纵向拉伸时的温度为80℃～120℃。
根据本发明的具体技术方案，其中，步骤C中的涂布易粘结层时的温度为70℃～110℃。
根据本发明的具体技术方案，其中，步骤D中的横向拉伸时的温度为120℃～130℃。
本发明的多层双轴取向聚酯膜可以用于LCD部件的光扩散片、棱镜片、触摸面板等的基膜，该多层双轴取向聚酯膜雾度低，透明度高，划伤少，光学性能好。
附图说明
以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：
图1为多层双轴取向聚酯膜的剖面示意图。
附图标号说明：
1、第一聚酯膜层；2、第二聚酯膜层；3、第三聚酯膜层；4、易粘结层。
具体实施方式
一种多层双轴取向聚酯膜，如图1所示，该多层双轴取向聚酯膜依次由第一聚酯膜层1、第二聚酯膜层2、第三聚酯膜层3和易粘结层4组成，所述第一聚酯膜层1包含粒径为纳米级的二氧化硅粒子，所述易粘结层4由水溶性饱和聚酯树脂、水性聚氨酯树脂、水性聚异氰酸树脂和二氧化硅粒子组成。
所述第一聚酯膜层1中的二氧化硅粒子的粒径为3纳米～10纳米，所述第一聚酯膜层1中的二氧化硅粒子的含量为2000毫克/千克～10000毫克/千克。
以重量份为基准，所述水溶性饱和聚酯树脂10重量份～40重量份，水性聚氨酯树脂20重量份～70重量份，水性聚异氰酸树脂3重量份～10重量份，粒径为30纳米～100纳米的二氧化硅粒子0.1重量份～3重量份。
所述易粘结层4的厚度为0.01μm～0.1μm。
所述易粘结层的折射率为1.57～1.60。
一种多层双轴取向聚酯膜的制造方法，该方法包括以下步骤：
A、将包含粒径为纳米级的二氧化硅粒子的第一聚酯膜层1原料、不包含二氧化硅粒子的第二聚酯膜层2原料、不包含二氧化硅粒子的第三聚酯膜层3原料送入相应的热融聚酯挤出机的共同挤出设备挤出到转动的冷却辊上得到由第一聚酯膜层1、第二聚酯膜层2和第三聚酯膜层3组成的多层聚酯膜层；
B、将得到的所述多层聚酯膜层进行预热，纵向拉伸2倍～3.5倍；
C、在已纵向拉伸的所述多层聚酯膜层的第三聚酯膜层3表面涂布易粘结层4；
D、将涂好易粘结层4的多层聚酯膜层进行预热，横向拉伸3倍～4倍，得到由第一聚酯膜层1、第二聚酯膜层2、第三聚酯膜层3和易粘结层4组成的所述多层双轴取向聚酯膜。
步骤A中热融聚酯挤出温度为260℃～300℃，冷却辊的温度为10℃～30℃。
步骤B中的纵向拉伸时的温度为80℃～120℃。
步骤C中的涂布易粘结层时的温度为70℃～110℃。
步骤D中的横向拉伸时的温度为120℃～130℃。
生产本发明的多层双轴取向聚酯膜的方法在工业上是这样实施的。首先，在聚酯中添加粒径为3纳米～10纳米的二氧化硅粒子的方法，没有特别的限定，可以采用现有公知的方法，使第一聚酯膜层1中的二氧化硅粒子的含量为2000毫克/千克～10000毫克/千克，例如，可以在制造聚酯的任意阶段添加，特别优选在聚酯树脂合成阶段中添加二氧化硅粒子。其次，使用共挤出法可以得到多层聚酯膜层，通过使用3台聚酯熔融挤出机的所谓共同挤出法，可以制造上述3层的叠层薄膜。将包含粒径为纳米级的二氧化硅粒子的第一聚酯膜层1原料、不包含二氧化硅粒子的第二聚酯膜层2原料、不包含二氧化硅粒子的第三聚酯膜层3原料送入相应的聚酯熔融挤出机的共同挤出设备，加热到聚合物熔点以上的温度进行熔融，例如热融聚酯挤出温度可以为260℃～300℃，从聚酯熔融挤出机挤出熔融的聚合物到转动的冷却辊上得到非晶状态的未取向片，冷却辊的温度为10℃～30℃，得到由第一聚酯膜层1、第二聚酯膜层2和第三聚酯膜层3组成的多层聚酯膜层。将得到的所述多层聚酯膜层进行预热，在80℃～120℃纵向拉伸2倍～3.5倍，预热方法没有特别的限定，可以采用现有公知的方法，例如采用热风预热；在已纵向拉伸的所述多层聚酯膜层的第三聚酯膜层3表面涂布易粘结层4，涂布易粘结层时的温度为70℃～110℃。作为易粘结层的涂布方法，可以采用凹版辊涂布、微凹版辊涂布、转移辊涂布、计量棒涂布、气刀涂布或这些以外的涂布方式。易粘结层4的厚度，作为最终的干燥厚度，厚度为0.01μm～0.1μm。将涂好易粘结层4的多层聚酯膜层进行预热，在120℃～130℃横向拉伸3倍～4倍，预热方法没有特别的限定，可以采用现有公知的方法，例如采用热风预热，得到由第一聚酯膜层1、第二聚酯膜层2、第三聚酯膜层3和易粘结层4组成的所述多层双轴取向聚酯膜。
用本方法生产的多层双轴取向聚酯膜可以用于LCD部件的光扩散片、棱镜片、触摸面板等的基膜，该多层双轴取向聚酯膜雾度低，透明度高，划伤少，光学性能好。
下面以具体实施例的方式说明本发明，但是本发明决不仅限于下列实施例。
实施例1
在聚酯树脂合成阶段中添加粒径为5纳米的二氧化硅粒子，使第一聚酯膜层原料中的二氧化硅粒子的含量为5000毫克/千克。
将包含粒径为纳米级的二氧化硅粒子的第一聚酯膜层原料、不包含二氧化硅粒子的第二聚酯膜层原料、不包含二氧化硅粒子的第三聚酯膜层原料送入相应的聚酯熔融挤出机的共同挤出设备挤出到转动的冷却辊上，得到由第一聚酯膜层、第二聚酯膜层和第三聚酯膜层组成的多层聚酯膜层。
将得到的所述多层聚酯膜层进行预热，在100℃纵向拉伸3.0倍；在已纵向拉伸的所述多层聚酯膜层的第三聚酯膜层表面涂布一层厚度为0.05μm、折射率为1.57的易粘结层。易粘结层的组成为水溶性饱和聚酯树脂20重量份，水性聚氨酯树脂70重量份，水性聚异氰酸树酯9.5重量份，粒径为40纳米的二氧化硅粒子0.5重量份。
将涂好易粘结层的多层聚酯膜层进行预热，在125℃横向拉伸3.8倍，得到由第一聚酯膜层、第二聚酯膜层、第三聚酯膜层和易粘结层组成的厚度为188μm的所述多层双轴取向聚酯膜。
实施例2
实施例1中，多层聚酯膜层拉伸过程中，纵向拉伸2.8倍，横向拉伸3.8倍，得到厚度为250μm的多层双轴取向聚酯膜，其他成分、工艺过程与实施例1相同。
实施例3
在聚酯树脂合成阶段中添加粒径为3纳米的二氧化硅粒子，使第一聚酯膜层原料中的二氧化硅粒子的含量为2000毫克/千克。
将包含粒径为纳米级的二氧化硅粒子的第一聚酯膜层原料、不包含二氧化硅粒子的第二聚酯膜层原料、不包含二氧化硅粒子的第三聚酯膜层原料送入相应的聚酯熔融挤出机的共同挤出设备挤出到转动的冷却辊上，得到由第一聚酯膜层、第二聚酯膜层和第三聚酯膜层组成的多层聚酯膜层。
将得到的所述多层聚酯膜层进行预热，在80℃纵向拉伸2.0倍；在已纵向拉伸的所述多层聚酯膜层的第三聚酯膜层表面涂布一层厚度为0.01μm、折射率为1.60的易粘结层。易粘结层的组成为水溶性饱和聚酯树脂10重量份，水性聚氨酯树脂20重量份，水性聚异氰酸树酯3重量份，粒径为30纳米的二氧化硅粒子0.1重量份。
将涂好易粘结层的多层聚酯膜层进行预热，在120℃横向拉伸3倍，得到由第一聚酯膜层、第二聚酯膜层、第三聚酯膜层和易粘结层组成的厚度为400μm的所述多层双轴取向聚酯膜。
实施例4
在聚酯树脂合成阶段中添加粒径为10纳米的二氧化硅粒子，使第一聚酯膜层原料中的二氧化硅粒子的含量为10000毫克/千克。
将包含粒径为纳米级的二氧化硅粒子的第一聚酯膜层原料、不包含二氧化硅粒子的第二聚酯膜层原料、不包含二氧化硅粒子的第三聚酯膜层原料送入相应的聚酯熔融挤出机的共同挤出设备挤出到转动的冷却辊上，得到由第一聚酯膜层、第二聚酯膜层和第三聚酯膜层组成的多层聚酯膜层。
将得到的所述多层聚酯膜层进行预热，在120℃纵向拉伸3.5倍；在已纵向拉伸的所述多层聚酯膜层的第三聚酯膜层表面涂布一层厚度为0.1μm、折射率为1.58的易粘结层。易粘结层的组成为水溶性饱和聚酯树脂40重量份，水性聚氨酯树脂70重量份，水性聚异氰酸树酯10重量份，粒径为100纳米的二氧化硅粒子3重量份。
将涂好易粘结层的多层聚酯膜层进行预热，在130℃横向拉伸4倍，得到由第一聚酯膜层、第二聚酯膜层、第三聚酯膜层和易粘结层组成的厚度为100μm的所述多层双轴取向聚酯膜。
对比例1
实施例1中，在聚酯树脂合成阶段中添加粒径为5纳米的二氧化硅粒子，使第一聚酯膜层原料中的二氧化硅粒子的含量为1500毫克/千克。易粘结层的组成为水溶性饱和聚酯树脂20重量份，水性聚氨酯树脂70重量份，水性聚异氰酸树酯9.2重量份，粒径为40纳米的二氧化硅粒子0.8重量份。其他成分、工艺过程与实施例1相同。
对比例2
实施例1中，易粘结层的组成为水溶性饱和聚酯树脂20重量份，水性聚氨酯树脂72重量份，水性聚异氰酸树酯7.5重量份，粒径为40纳米的二氧化硅粒子0.5重量份。其他成分、工艺过程与实施例1相同。
对比例3
实施例1中，易粘结层的组成为聚氨酯树脂91.5重量份，聚酯树脂8重量份，粒径为45纳米的二氧化硅粒子0.5重量份。其他成分、工艺过程与实施例1相同。
对比例4
对比例1中，多层聚酯膜层拉伸过程中，纵向拉伸2.8倍，横向拉伸3.8倍，得到厚度为250μm的多层双轴取向聚酯膜，其他成分、工艺过程与对比例1相同。
对比例5
对比例2中，多层聚酯膜层拉伸过程中，纵向拉伸2.8倍，横向拉伸3.8倍，得到厚度为250μm的多层双轴取向聚酯膜，其他成分、工艺过程与对比例2相同。
对比例6
对比例3中，多层聚酯膜层拉伸过程中，纵向拉伸2.8倍，横向拉伸3.8倍，得到厚度为250μm的多层双轴取向聚酯膜，其他成分、工艺过程与对比例3相同。
采用如下方法对实施例1-4、对比例1-6提供的多层双轴取向聚酯膜进行检测：
折射率：
采用日本京都电子公司的RA-600型折光仪测试。
透光率和雾度：
根据JIS K7105的方法进行测试，测试设备为日本东京电色公司的TC-HIIIDPK雾度计。
基材附着力：
用单面多刃切割器，在图层上划出十字方格图形，刀齿间距为2mm，切口要裸露出底材，用毛刷沿对角线方向清理后，再用压敏胶带贴紧方格切口处，并接近90度的角度撕开胶带。根据涂膜脱落面积所占比例进行等级评定。
附着力(％)＝(1-脱落的四格数/100)*100
划伤数：
划伤数的检测是在多层双轴取向聚酯膜切成1m*1m的情况下查找划痕数目。
检测结果如表1所示：
表1
  测试项目   透光率％   附着力％   划伤数目
  实施例1   91.8   100   1
  实施例2   91.3   100   1
  实施例3   90.8   100   1
  实施例4   92.1   100   1
  对比例1   89.8   100   3
  对比例2   91.0   80   1
  对比例3   90.2   70   1
  对比例4   90.6   100   3
  对比例5   90.5   100   1
  对比例6   89.7   70   1
通过实施例1-4和对比例1-6比较可以得出，本发明的多层双轴取向聚酯膜透明度高，划伤少，光学性能好。

Claims (10)

1.一种多层双轴取向聚酯膜，该多层双轴取向聚酯膜依次由第一聚酯膜层、第二聚酯膜层、第三聚酯膜层和易粘结层组成，所述第一聚酯膜层包含粒径为纳米级的二氧化硅粒子，所述易粘结层由水溶性饱和聚酯树脂、水性聚氨酯树脂、水性聚异氰酸树脂和二氧化硅粒子组成。
2.根据权利要求1所述的多层双轴取向聚酯膜，其中，所述第一聚酯膜层中的二氧化硅粒子的粒径为3纳米～10纳米，所述第一聚酯膜层中的二氧化硅粒子的含量为2000毫克/千克～10000毫克/千克。
3.根据权利要求1所述的多层双轴取向聚酯膜，其中，以重量份为基准，所述水溶性饱和聚酯树脂10重量份～40重量份，水性聚氨酯树脂20重量份～70重量份，水性聚异氰酸树脂3重量份～10重量份，粒径为30纳米～100纳米的二氧化硅粒子0.1重量份～3重量份。
4.根据权利要求1所述的多层双轴取向聚酯膜，其中，所述易粘结层的厚度为0.01μm～0.1μm。
5.根据权利要求1所述的多层双轴取向聚酯膜，其中，所述易粘结层的折射率为1.57～1.60。
6.权利要求1-5任一项所述的多层双轴取向聚酯膜的制造方法，该方法包括以下步骤：
A、将包含粒径为纳米级的二氧化硅粒子的第一聚酯膜层原料、不包含二氧化硅粒子的第二聚酯膜层原料、不包含二氧化硅粒子的第三聚酯膜层原料送入相应的热融聚酯挤出机的共同挤出设备挤出到转动的冷却辊上得到由第一聚酯膜层、第二聚酯膜层和第三聚酯膜层组成的多层聚酯膜层；
B、将得到的所述多层聚酯膜层进行预热，纵向拉伸2倍～3.5倍；
C、在已纵向拉伸的所述多层聚酯膜层的第三聚酯膜层表面涂布易粘结层；
D、将涂好易粘结层的多层聚酯膜层进行预热，横向拉伸3倍～4倍，得到由第一聚酯膜层、第二聚酯膜层、第三聚酯膜层和易粘结层组成的所述多层双轴取向聚酯膜。
7.根据权利要求6所述的多层双轴取向聚酯膜的制造方法，其中，步骤A中热融聚酯挤出温度为260℃～300℃，冷却辊的温度为10℃～30℃。
8.根据权利要求6所述的多层双轴取向聚酯膜的制造方法，其中，步骤B中的纵向拉伸时的温度为80℃～120℃。
9.根据权利要求6所述的多层双轴取向聚酯膜的制造方法，其中，步骤C中的涂布易粘结层时的温度为70℃～110℃。
10.根据权利要求6所述的多层双轴取向聚酯膜的制造方法，其中，步骤D中的横向拉伸时的温度为120℃～130℃。
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