專利名稱：一種高透明的多層共擠雙向拉伸聚酯薄膜及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于包裝工業(yè)領(lǐng)域，涉及一種雙向拉伸聚酯薄膜，進一步的，本發(fā)明涉及一種高透明、高光澤度、低霧度、加工性能良好的至少三層共擠結(jié)構(gòu)的雙向拉伸聚酯薄膜及其生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
具有高透明高光澤度，并且加工性能良好的雙向拉伸聚酯薄膜經(jīng)常被應(yīng)用于包裝工業(yè)領(lǐng)域，它可以使包裝表面更具有吸引力，從而刺激消費者對該包裝產(chǎn)品的購買欲望。
在薄膜的制造中，薄膜表面的滑爽性和耐磨性不僅影響雙向拉伸聚酯薄膜的生產(chǎn)過程，而且直接影響最終產(chǎn)品的質(zhì)量。為了提高薄膜的滑爽性，通常需要加入添加劑來提高薄膜表面的粗糙度，使薄膜表面形成突起，從而快速徹底排除空氣。然而這些添加劑的加入在改善了薄膜收卷和分切性能的同時，也可能導(dǎo)致薄膜霧度升高，透明度下降。另一方面，包裝工業(yè)長期以來對高透明高光澤度的聚酯薄膜有很大的需求，因此本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員對如何提高雙向拉伸聚酯薄膜光學(xué)性能(特別是霧度和光澤度)做了一定的研究。
專利號為US5132356的專利公開了含有小玻璃珠和氣相法二氧化硅的線性聚酯薄膜。添加劑的加入改善了薄膜的動摩擦系數(shù)和靜摩擦系數(shù)，但是該薄膜的霧度較大并含有一定的斑點，使薄膜表面的光學(xué)性能變差。
專利號為WO99/33910的專利中，介紹了含有煅燒硅樹脂粒子和氣相法二氧化硅附聚物的聚酯薄膜，該薄膜透明性好并且具有較小的霧度，但是該專利沒有介紹具體的量化指標(biāo)，主要應(yīng)用在太陽窗。
專利號為US6420019的專利公開了一種共擠透明雙向拉伸聚酯薄膜，該薄膜的光澤度大于170，霧度小于2.4％，摩擦系數(shù)小于0.6，薄膜有良好的加工性能，主要應(yīng)用于乳酸酪瓶蓋膜，但是專利中沒有提及該膜其它用途。
專利號為US2002/0160168的專利公開了一種共擠透明雙向拉伸聚酯薄膜，該薄膜可以應(yīng)用在包裝行業(yè)以及工業(yè)領(lǐng)域。該薄膜有良好的加工性能，特別是膜卷的縱向條紋較少，且薄膜光澤度較高(＞170)，霧度較低(＜＝2.5％)。但是在其專利中，薄膜中間層沒有使用回收切片，制造成本較高。
基于以上現(xiàn)有技術(shù)的不足，本領(lǐng)域需要一種改進的，具有更高光澤度、更高透光率、更低霧度的雙向拉伸聚酯薄膜，并且其還應(yīng)該具有很好的加工性能，適用于各種包裝和工業(yè)領(lǐng)域。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種雙向拉伸聚酯薄膜，所述的聚酯薄膜含有至少三層的共擠結(jié)構(gòu)，其光澤度大于170，霧度小于2.0％。較佳地，本發(fā)明所述的聚酯薄膜光澤度大于175，霧度小于1.8％。更佳地，本發(fā)明所述的聚酯薄膜光澤度大于185，霧度小于1.5％。
作為本發(fā)明的一個實施方式，所述的聚酯薄膜含有三層共擠結(jié)構(gòu)，包含兩個表面層A層和C層、一個中間層B層，表面A層和C層中添加抗粘連劑；B層可添加抗粘連劑和回收切片。
本發(fā)明還提供了一種雙向拉伸聚酯薄膜的生產(chǎn)方法，該方法包括制備至少三層結(jié)構(gòu)的聚酯原料、將各層分別擠出，以及對共擠結(jié)構(gòu)的熔體鑄片、拉伸、熱定型、松弛、牽引、收卷。
本發(fā)明的雙向拉伸聚酯薄膜具有高光澤度、高透光率、低霧度，并且具有很好的加工性能，適用于各種包裝和工業(yè)領(lǐng)域。
本發(fā)明的雙向拉伸聚酯薄膜的兩個表面的光澤度一般大于170，較好的大于175，最好的大于185。
本發(fā)明的雙向拉伸聚酯薄膜具有很低的霧度，霧度一般小于2.0％，較好的小于1.8％，最好的小于1.5％。
本發(fā)明的雙向拉伸聚酯薄膜的摩擦系數(shù)一般小于0.6，較好的小于0.55，最好的小于0.5。
本發(fā)明的雙向拉伸聚酯薄膜至少有三層結(jié)構(gòu)，包含兩個表面層A層和C層、一個中間層B層。表面A層和C層的原料可以與中間B層不同，但最好使用與B層相同的聚酯原料。表面A層和C層中含有抗粘連劑，B層可以添加回收切片。其中，回收切片是指對聚酯薄膜的廢料進行回收利用，制成的有用的聚酯切片。
本發(fā)明中，用于生產(chǎn)雙向拉伸聚酯薄膜的原料，可以是聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)，聚對萘二酸乙二醇酯(PEN)，聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)及其共聚聚酯等，最好是PET。制備的方法可以是酯交換法和直接聚合法。所用聚對苯二甲酸乙二醇酯的特性粘度[η]一般為0.55-0.80，較好為0.58-0.75，最好為0.60-0.70。用于表面A層和C層與中間B層的聚酯的特性粘度不能相差很大，以免生產(chǎn)過程產(chǎn)生流動不穩(wěn)定，薄膜有條紋。為了降低生產(chǎn)成本，在中間B層中，可以添加回收切片，回收切片的含量在0.001-30％范圍內(nèi)。
在本發(fā)明中，中間B層和其它各層可以含有各種添加劑，包括但不限于穩(wěn)定劑，抗靜電劑，潤滑劑，抗氧化劑，著色劑，紫外光吸收劑，抗粘連劑等。這些添加劑可以采用母切片的方法，即在聚合過程中添加添加劑，也可以采用聚合物擠出熔融共混的方法。
典型的抗粘連劑分為有機添加劑和無機添加劑，包括但不限于碳酸鈣、二氧化硅、滑石、碳酸鎂、碳酸鋇、磷酸鈣、氧化鋁、二氧化鈦、碳黑、高嶺土、交聯(lián)聚苯乙烯顆粒、交聯(lián)丙烯酸酯顆粒等。本發(fā)明所選抗粘連劑可以采用相同化學(xué)成分、不同顆粒大小的上述添加劑，也可以采用兩種或兩種以上不同化學(xué)成分的添加劑。這些添加劑可以采用不同的方法、以不同的濃度添加到雙向拉伸聚酯薄膜的各層中，例如可采用在縮聚過程中加入含有添加劑的乙二醇液制成母切片的方法。
本發(fā)明中，中間B層的添加劑濃度一般比表面A層和C層中的添加劑濃度小。表面A層和C層中抗粘連劑的濃度一般為0.01-0.4％(重量百分比)，較好為0.02-0.3％，最好為0.04-0.2％。中間B層中抗粘連劑的濃度一般為0.001-0.1％，較好為0.001-0.05％，最好為0.001-0.02％。整個薄膜抗粘連劑的含量一般小于0.2％，較好小于0.18％，最好小于0.16％。
選用的添加劑最好是膠狀或鏈狀二氧化硅，因為它與聚酯之間有良好的粘結(jié)性，因此拉伸后孔隙較少。而孔隙是造成薄膜霧度的主要原因。為提高添加劑與聚酯之間的結(jié)合力，本發(fā)明所用二氧化硅的其中一種為納米級二氧化硅，其尺寸一般小于100nm，較好小于60nm，最好在20-50nm范圍內(nèi)；同時為使所制的雙向拉伸聚酯薄膜有良好的加工性能，特別是分切收卷性能，本發(fā)明也采用了微米級二氧化硅，其尺寸一般在0.5-5.0μm范圍內(nèi)，較好在1.0-3.0μm范圍內(nèi)，最好在1.2-2.5μm范圍內(nèi)。本發(fā)明中，納米級的二氧化硅主要應(yīng)用在表面A層和C層中，微米級二氧化硅可以應(yīng)用在各層中。
本發(fā)明中，三層共擠雙向拉伸聚酯薄膜的表面A層和C層的厚度，一般大于0.1μm，通常在0.2-2.5μm范圍內(nèi)，較好的在0.2-2.2μm范圍內(nèi)，最好是在0.3-1.8μm范圍內(nèi)。A層和C層厚度可以相同，也可不同。整個三層共擠雙向拉伸聚酯薄膜的厚度，一般在6-75μm范圍內(nèi)，較好在8-50μm范圍內(nèi)，最好在10-25μm內(nèi)。中間B層的厚度占所有厚度的50-95％。
本發(fā)明中，三層共擠結(jié)構(gòu)的聚酯薄膜，中間B層、表面A層和C層的聚合物分別經(jīng)過三個螺桿擠出機擠出，擠出機可以是單螺桿擠出機，也可以是雙螺桿擠出機，聚酯原料經(jīng)過干燥后的水分要小于50ppm，最好小于30ppm，聚酯原料在擠出機中熔融擠出到共擠模塊后通過T型平模模頭到達冷鼓鑄片，冷鼓的溫度一般小于50℃，最好小于30℃，為了獲得良好的鑄片效果，可以用靜電輔助鑄片或氣流輔助鑄片，最好為靜電輔助鑄片，隨后經(jīng)過縱向、橫向雙向拉伸、熱定型處理、松弛、冷卻、牽引、收卷。
雙向拉伸通常為逐次拉伸，最好是先縱向拉伸(MD)后橫向拉伸(TD)，使聚酯分子鏈取向，縱向拉伸可以用兩個不同速度的輥按預(yù)先設(shè)定的不同拉伸倍率進行，而橫向拉伸一般在帶夾子的橫拉烘箱里進行。
拉伸溫度通?？梢愿鶕?jù)薄膜性能要求在一個較寬的范圍內(nèi)調(diào)整，縱拉溫度一般為80-130℃，橫拉溫度為90-150℃，縱拉倍率一般為2.5∶1-6.0∶1，最好為3.0∶1-5.5∶1，縱拉可以分幾段進行，也可以一段進行。橫拉倍率一般為3.0∶1-5.0∶1，最好為3.5∶1-4.5∶1。在橫拉之前，薄膜單面或兩面可以用已知的涂布方式進行在線涂布處理，在線涂布處理通常被用來增強鍍鋁復(fù)合牢度或印刷的牢度，也可以用來提供抗靜電或其他性能。
本發(fā)明的方法中，熱定型的溫度一般控制在150-250℃，熱定型時間一般為0.1-10秒。在雙向拉伸之后，通常薄膜單面或雙面要進行電暈處理，使聚酯薄膜的表面張力在52mN/m以上。
本發(fā)明所制得的雙向拉伸聚酯薄膜不僅具有良好的光學(xué)性能，例如很高的光澤度和透明度，很低的霧度，而且具有良好的可加工性，特別是收卷分切性能良好，其具體特征指標(biāo)見表1。
表1 本發(fā)明的雙向拉伸聚酯薄膜的具體特征指標(biāo)

具體實施方式
下面結(jié)合具體實施例，進一步闡述本發(fā)明實施例1 聚酯原料的制備將兩種不同粒徑的二氧化硅混合在乙二醇中配制成二氧化硅的乙二醇懸浮液，按照常規(guī)的聚合物合成方法—直接聚合法(PTA法)生產(chǎn)聚酯切片，首先進行酯化反應(yīng)，然后進行縮聚反應(yīng)，在縮聚之前加入含有二氧化硅的乙二醇懸浮液和已有技術(shù)中的縮聚催化劑、穩(wěn)定劑，在280℃，真空度10-66.7Pa，攪拌速度40rpm，反應(yīng)時間在2-3小時之間，制得母切片。母切片M1(IV＝0.63)中含有富士硅S350(粒徑為1.8μm)3000ppm，母切片M2(IV＝0.63)中含有富士硅S350(粒徑為1.8μm)2000ppm，德固薩OX-50(粒徑為50nm)1000ppm。本發(fā)明所用的聚酯切片原料見表2。
表2 本發(fā)明所用的聚酯切片原料

實施例2不同原料和參數(shù)下雙向拉伸聚酯薄膜的性能測試、其與比較例的薄膜結(jié)構(gòu)以及薄膜性能的比較本實施例中，描述了大量的實驗數(shù)據(jù)和實驗結(jié)果，逐項改變本發(fā)明的雙向拉伸聚酯薄膜的各項參數(shù)并列出了由此產(chǎn)生的薄膜性能，用以證明生產(chǎn)本發(fā)明的雙向拉伸聚酯薄膜所需最佳的參數(shù)，并且還可了解本發(fā)明的雙向拉伸聚酯薄膜與比較例的薄膜在結(jié)構(gòu)和性能上存在的差別。以下所述E1-E7為對本發(fā)明的三層共擠聚酯薄膜改變不同原料和參數(shù)的實驗測試；以下所述的C1為比較例的薄膜的實驗測試。各例獲得的薄膜的具體結(jié)構(gòu)和性能列于表3和表4。
E1三層共擠聚酯薄膜為ABC結(jié)構(gòu)，其中間層B層所用原料為切片F(xiàn)，表面A層和C層所用原料都是60％(wt％)的切片F(xiàn)和40％(wt％)的切片M1。B層原料經(jīng)過結(jié)晶干燥后通過擠出機熔融擠出，A層和C層原料通過雙螺桿擠出機熔融擠出，三層原料通過配有共擠配料塊的共擠模頭，靜電吸附在冷鼓上鑄片，厚片經(jīng)過縱向拉伸、橫向拉伸、熱定型、松弛、牽引、收卷制成厚度為12μm的聚酯薄膜，其中A層和C層厚度均為1.5μm。薄膜具有很高光澤度，很低霧度，但加工性能一般，大膜卷表觀基本正常。
E2除了表面A層和C層厚度只有1.0μm外，其余條件與E1相同。薄膜具有非常高的光澤度和非常低的霧度，但加工性能較差，膜卷表觀有少許縱向條紋，分切時有輕微翹邊。
E3除了表面A層和C層所用原料都由40％(wt％)的切片F(xiàn)和60％(wt％)的切片M1構(gòu)成之外，其余條件與E1相同，薄膜光澤度較高，霧度較低，加工性能較好，收卷基本正常。
E4除了表面A層和C層所用原料都由60％(wt％)的切片F(xiàn)和40％(wt％)的切片M2構(gòu)成之外，其余條件與E1相同。薄膜具有很高的光澤度，很低的霧度，加工性能非常好。
E5除了中間層B層的原料由95％(wt％)的切片F(xiàn)和5％(wt％)的切片M1構(gòu)成之外，其余條件與E4相同。薄膜的光澤度較高，霧度較低，加工性能非常好。
E6除了中間層B層的原料由80％(wt％)的切片F(xiàn)和20％(wt％)的切片R構(gòu)成之外，其余條件與E4相同。薄膜的光澤度較高，霧度較低，加工性能良好。
E7薄膜厚度為16μm，其中A層和C層厚度都為1.5μm，其余條件與E4相同。薄膜光澤度較高，霧度較低，加工性能非常好。
C1薄膜中間層B層的原料由70％(wt％)的切片F(xiàn)和20％(wt％)的切片R以及10％(wt％)的切片M1構(gòu)成，表面A層和C層由原料都由60％(wt％)的切片F(xiàn)和40％(wt％)的切片M1構(gòu)成。薄膜的光澤度明顯降低，霧度增加。
表3本發(fā)明的三層共擠聚酯薄膜以及比較例的薄膜結(jié)構(gòu)

表4本發(fā)明的三層共擠聚酯薄膜以及比較例的薄膜性能

注++++不會粘輥，收卷不會發(fā)粘，沒有縱向條紋，非常好的加工性能。
+++ 不會粘輥，收卷不會發(fā)粘，沒有縱向條紋，好的加工性能。
++ 不會粘輥，收卷不會發(fā)粘，沒有縱向條紋，加工性能尚可。
+ 不會粘輥，收卷不會發(fā)粘，有少許縱向條紋，加工性能尚可。
- 易粘輥，收卷易發(fā)粘，有縱向條紋，加工性能較差。
權(quán)利要求
1.一種雙向拉伸聚酯薄膜，其特征在于所述的聚酯薄膜含有至少三層的共擠結(jié)構(gòu)，所述的聚酯薄膜的光澤度大于170，霧度小于2.0％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙向拉伸聚酯薄膜，其特征在于所述的聚酯薄膜光澤度大于175，霧度小于1.8％。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙向拉伸聚酯薄膜，其特征在于所述的聚酯薄膜光澤度大于185，霧度小于1.5％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙向拉伸聚酯薄膜，其特征在于所述的聚酯薄膜含有三層共擠結(jié)構(gòu)，包含兩個表面層A層、C層和一個中間層B層，表面層A層和C層中中含有抗粘連劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的雙向拉伸聚酯薄膜，其特征在于所述聚酯薄膜的B層中含有抗粘連劑和回收切片，所述的回收切片是指對聚酯薄膜的廢料進行回收利用后制成的有用的聚酯切片，回收切片的含量在0.001-30％范圍內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的雙向拉伸聚酯薄膜，其特征在于所述聚酯薄膜A層和C層中含有的抗粘連劑選自碳酸鈣、二氧化硅、滑石、碳酸鎂、碳酸鋇、磷酸鈣、氧化鋁、二氧化鈦、碳黑、高嶺土、交聯(lián)聚苯乙烯顆粒、交聯(lián)丙烯酸酯顆粒中的一種或幾種。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的雙向拉伸聚酯薄膜，其特征在于所述聚酯薄膜A層和C層中含有的抗粘連劑為膠狀或鏈狀二氧化硅。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的雙向拉伸聚酯薄膜，其特征在于所述聚酯薄膜的中間B層和其它各層含有添加劑，所述的添加劑為穩(wěn)定劑、抗靜電劑、潤滑劑、抗氧化劑、著色劑、紫外光吸收劑、抗粘連劑中的一種或幾種。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的雙向拉伸聚酯薄膜，其特征在于表面A層和C層的厚度在0.1-2.5μm范圍內(nèi)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的雙向拉伸聚酯薄膜，其特征在于表面A層和C層的厚度在0.2-2.2μm范圍內(nèi)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的雙向拉伸聚酯薄膜，其特征在于表面A層和C層的厚度在0.3-1.8μm范圍內(nèi)。
12.根據(jù)權(quán)利要求4所述的雙向拉伸聚酯薄膜，其特征在于整個三層共擠雙向拉伸聚酯薄膜的厚度在6-75μm范圍內(nèi)，中間B層厚度占整個厚度的50-95％。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的雙向拉伸聚酯薄膜，其特征在于整個三層共擠雙向拉伸聚酯薄膜的厚度在8-50μm范圍內(nèi)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的雙向拉伸聚酯薄膜，其特征在于整個三層共擠雙向拉伸聚酯薄膜的厚度在10-25μm范圍內(nèi)。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙向拉伸聚酯薄膜，其特征在于所述的聚酯薄膜的生產(chǎn)原料選自聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚對萘二酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸丁二醇酯、或其共聚聚酯中的一種或幾種。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的雙向拉伸聚酯薄膜，其特征在于所述的聚酯薄膜的生產(chǎn)原料是聚對苯二甲酸乙二醇酯。
17.一種雙向拉伸聚酯薄膜的生產(chǎn)方法，其特征在于該方法包括制備至少三層結(jié)構(gòu)的聚酯原料、將各層分別擠出，以及對共擠結(jié)構(gòu)的熔體鑄片、拉伸、熱定型、松弛、牽引、收卷。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的雙向拉伸聚酯薄膜的生產(chǎn)方法，其特征在于制備三層結(jié)構(gòu)的聚酯原料、將三層分別擠出，以及對共擠結(jié)構(gòu)的熔體鑄片、雙向拉伸、熱定型、松弛、牽引、收卷。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的雙向拉伸聚酯薄膜的生產(chǎn)方法，其特征在于聚酯薄膜的中間B層和表面A層和C層的聚合物分別經(jīng)過三個螺桿擠出機擠出。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的雙向拉伸聚酯薄膜的生產(chǎn)方法，其特征在于聚酯原料經(jīng)過干燥后的水分小于50ppm。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的雙向拉伸聚酯薄膜的生產(chǎn)方法，其特征在于聚酯原料經(jīng)過干燥后的水分小于30ppm。
22.根據(jù)權(quán)利要求18所述的雙向拉伸聚酯薄膜的生產(chǎn)方法，其特征在于鑄片時冷鼓的溫度小于50℃。
23.根據(jù)權(quán)利要求18所述的雙向拉伸聚酯薄膜的生產(chǎn)方法，其特征在于鑄片時冷鼓的溫度小于30℃。
24.根據(jù)權(quán)利要求18所述的雙向拉伸聚酯薄膜的生產(chǎn)方法，其特征在于所述的雙向拉伸的順序為先縱向拉伸后橫向拉伸；縱拉溫度為80-130℃，橫拉溫度為90-150℃，縱拉倍率為2.5∶1-6.0∶1，橫拉倍率為3.0∶1-5.0∶1。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的雙向拉伸聚酯薄膜的生產(chǎn)方法，其特征在于縱拉倍率為3.0∶1-5.5∶1，橫拉倍率為3.5∶1-4.5∶1。
26.根據(jù)權(quán)利要求18所述的雙向拉伸聚酯薄膜的生產(chǎn)方法，其特征在于雙向拉伸后，對薄膜單面或雙面進行電暈處理，使聚酯薄膜的表面張力在52mN/m以上。
27.根據(jù)權(quán)利要求18所述的雙向拉伸聚酯薄膜的生產(chǎn)方法，其特征在于熱定型的溫度控制在150-250℃，熱定型時間為0.1-10秒。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種雙向拉伸聚酯薄膜，該雙向拉伸聚酯薄膜包含至少三層的共擠結(jié)構(gòu)。在本發(fā)明的實施方式中，雙向拉伸聚酯薄膜含有兩個表面層A層和C層、一個中間層B層，表面A層和C層中含有抗粘連劑，中間B層可以使用回收切片。本發(fā)明還公開了該雙向拉伸聚酯薄膜的生產(chǎn)方法，包括聚酯原料制備、擠出、鑄片、拉伸、熱定型、松弛、牽引、收卷等步驟。本發(fā)明的雙向拉伸聚酯薄膜具有高的光澤度，低的霧度以及很好的加工性能，特別是收卷和分切性能良好，而且由于可以使用回收切片，薄膜生產(chǎn)成本低。本發(fā)明的薄膜可以廣泛應(yīng)用于包裝工業(yè)領(lǐng)域。
文檔編號B29C55/12GK1579742SQ0314214
公開日2005年2月16日 申請日期2003年8月8日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月8日
發(fā)明者唐延壽, 王兆明, 辛國, 孫樹貴, 戴煉 申請人:上海紫東化工塑料有限公司