專利名稱：制備雙軸取向聚酯膠片的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用來制備具有良好表面光滑度和均勻膠片厚度的雙軸取向聚酯膠片的高生產(chǎn)率方法。
聚酯膠片通常具有良好的機(jī)械強(qiáng)度、熱阻抗、電絕緣特性和抗化學(xué)特性；因而被廣泛應(yīng)用于制造磁記錄媒介、食品包裝材料、電絕緣體及諸如此類的。由于聚酯膠片優(yōu)良的機(jī)械強(qiáng)度和熱阻抗，它們?cè)谥苽滗浵駧?、錄音帶和?jì)算機(jī)磁帶中特別有用。
日本專利出版物No．30－5639公開了一種制備雙軸取向聚酯膠片的方法。在該方法中，聚酯樹脂被干燥并經(jīng)一模具熔化擠壓成型，這樣得到的非晶片隨后沿縱向拉伸，之后沿橫向拉伸。還有，日本公開專利申請(qǐng)No．54－8672公開了一方法，用來通過進(jìn)行進(jìn)一步的單軸向或雙軸向拉伸來改進(jìn)雙軸延伸的膠片的物理強(qiáng)度和厚度的均勻性。
已知縱向拉伸方法會(huì)極大地影響最終雙軸取向膠片的厚度的均勻性。在傳統(tǒng)的非晶樹酯片的縱向拉伸中，由于存在引起膠片收縮的過量定向的結(jié)晶，因而不能采用高拉伸比。因此，膠片的側(cè)邊部分的厚度均勻性變得很差，并且膠片在橫向拉伸中容易斷裂。
于是，在傳統(tǒng)的方法之上開發(fā)了一種多步縱向拉伸方法，用來制備具有改進(jìn)的厚度均勻性的膠片。例如，日本公開專利申請(qǐng)No．48－43772，50－72，50－139872，49－42277，54－56674，58－78729，58－160123及60－61233，和日本專利出版物No．57－48377，57－49377和59－36851公開了多步縱向拉伸方法。然而，這些方法需要在拉伸步驟之中插入繁瑣的淬火和加熱步驟，而且最終膠片產(chǎn)品的厚度均勻性通常并不令人滿意。
還有，USP4，370，291披露一種兩步縱向拉伸方法，其中使用兩個(gè)分開的拉伸帶，與此同時(shí)控制膠片的重折率以及此方法中不同階段的拉伸溫度和比例。然而，為了在第一平行縱向拉伸步驟中阻止拉伸強(qiáng)度，需要壓料輥。因此，縱向拉伸設(shè)備變得很復(fù)雜，并且存在膠片要粘附到輥表面的問題。
因而，本發(fā)明的目的是提供一種高生產(chǎn)率方法，用來制備具有改進(jìn)的表面光滑度和厚度統(tǒng)一性的雙軸取向聚酯膠片。
按照本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種制備雙軸取向聚酯膠片的方法，包括熔化擠壓聚酯樹脂以得到大體上的非晶樹脂片；沿縱向以3．0到6．0范圍的總拉伸比拉伸此樹脂片，以得到縱向拉伸的膠片；以及沿橫向拉伸該縱向拉伸的膠片；所述縱向拉伸按三個(gè)步驟進(jìn)行，其中ⅰ)在100－140℃、以10－500mm的總拉伸帶長(zhǎng)度和1．2－2．0的拉伸比使大體上的非晶片經(jīng)受第一沿對(duì)角線拉伸步驟，以得到第一縱向拉伸后的膠片；ⅱ)在100－140℃、以1．2－3．0的拉伸比使第一縱向拉伸后的膠片經(jīng)受平行拉伸，以得到第二縱向拉伸后的膠片；及
ⅲ)在100－140℃、以1．5－3．0的拉伸比使第二縱向拉伸后的膠片經(jīng)受第二沿對(duì)角線拉伸步驟，以得到縱向拉伸的膠片。


圖1是按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的三步縱向拉伸方法的示意圖。
圖2表示按照本發(fā)明的另一實(shí)施例的三步縱向拉伸方法的另一方案。
圖3表示傳統(tǒng)三步縱向拉伸方法的方案。
術(shù)語“平行拉伸”的意思是將薄片從膠片離開輥的點(diǎn)拉伸到使膠片與下個(gè)輥相接觸的點(diǎn)，其中兩輥以相同方向旋轉(zhuǎn)。
術(shù)語“沿對(duì)角線拉伸”的意思是將薄片從膠片離開輥的點(diǎn)拉伸到使膠片與下個(gè)輥相接觸的點(diǎn)，其中兩輥以相反方向旋轉(zhuǎn)。
術(shù)語“定向結(jié)晶”的意思是由于拉伸膠片的作用而使非晶片中的隨機(jī)聚合物鏈被定向并結(jié)晶。
按照本發(fā)明，提供一種制備雙軸取向聚酯膠片的方法，包括熔化擠壓聚酯樹脂以得到大體上的非晶樹脂片；沿縱向以3．0到6．0范圍的總拉伸比拉伸此樹脂片，以得到縱向拉伸的膠片；以及沿橫向拉伸該縱向拉伸的膠片；所述縱向拉伸按三個(gè)步驟進(jìn)行，其中ⅰ)在100－140℃、以10－500mm的總拉伸帶長(zhǎng)度和1．2－2．0的拉伸比使大體上的非晶片經(jīng)受第一沿對(duì)角線拉伸步驟，以得到第一縱向拉伸后的膠片；ⅱ)在100－140℃、以1．2－3．0的拉伸比使第一縱向拉伸后的膠片經(jīng)受平行拉伸，以得到第二縱向拉伸后的膠片；及ⅲ)在100－140℃、以1．5－3．0的拉伸比使第二縱向拉伸后的膠片經(jīng)受第二沿對(duì)角線拉伸步驟，以得到縱向拉伸的膠片。第一對(duì)角線拉伸步驟可包括一到三個(gè)階段的沿對(duì)角線拉伸。
本發(fā)明的上述三步縱向拉伸方法能提供具有改進(jìn)的厚度統(tǒng)一性的聚酯膠片，并能抑制膠片的過量的定向結(jié)晶。本發(fā)明的縱向拉伸方法的第一沿對(duì)角線拉伸步驟會(huì)引起膠片中一些聚合物鏈的表面結(jié)晶和定向，這能有效地防止膠片粘附到輥表面上。由于限定了拉伸應(yīng)力，隨后的平行拉伸并不會(huì)在膠片上產(chǎn)生刻痕，并且第二沿對(duì)角線拉伸步驟使得膠片寬度的收縮最小，同時(shí)增強(qiáng)縱向拉伸后的膠片的厚度統(tǒng)一性和機(jī)械強(qiáng)度。每個(gè)輥表面涂有特氟隆、硅膠、陶瓷等，以便減少膠片粘附到輥表面。
當(dāng)總縱向拉伸比低于3．0時(shí)，膠片厚度的統(tǒng)一性變得很差，而當(dāng)總拉伸比大于6．0時(shí)，在隨后的橫向拉伸中膠片容易斷裂。如果縱向拉伸不按上述三個(gè)步驟連續(xù)進(jìn)行，則會(huì)出以下問題縱向拉伸的膠片變得過度結(jié)晶，厚度統(tǒng)一性變差，并且由于需要冷卻一加熱循環(huán)，拉伸裝置變得很復(fù)雜，此方法也變得效率不高。
本發(fā)明的方法的第一沿對(duì)角線拉伸步驟不能用平行拉伸步驟來代替，因?yàn)槠叫欣鞂?huì)引起膠片寬度很大的收縮，并減小膠片厚度在橫向上的均勻性。
圖1表示按照本發(fā)明的實(shí)施例的三步縱向拉伸方法的一方案。輥1是預(yù)熱輥；輥2到4是拉伸輥；輥5是冷卻輥；輥3’和4’是壓料輥；以及11是第一縱向拉伸的拉伸帶長(zhǎng)度。使非晶片(F)經(jīng)受第一縱向拉伸步驟，即在輥2和3之間進(jìn)行的沿對(duì)角線拉伸步驟；在輥3和4之間進(jìn)行相當(dāng)于第二縱向拉伸步驟的平行拉伸；以及在第三縱向拉伸步驟中，在輥4和5之間進(jìn)行第二沿對(duì)角線拉伸，以得到縱向拉伸的膠片(F’)。
圖2是按照本發(fā)明的另一實(shí)施例的三步縱向拉伸方法的另一方案，其中第一縱向拉伸步驟包括三段沿對(duì)角線拉伸。輥1是預(yù)熱輥；輥2到6是拉伸輥；輥7是冷卻輥；輥5’和6’是壓料輥；以及l(fā)11、l12和l13是第一縱向拉伸步驟中的第一、第二和第三階段拉伸帶長(zhǎng)度。使非晶片(F)經(jīng)受第一縱向拉伸步驟，它相當(dāng)于在輥2和3之間、輥3和4之間、然后在輥4和5之間進(jìn)行的三段沿對(duì)角線拉伸；第二縱向拉伸步驟是在輥5和6之間進(jìn)行的平行拉伸；以及第三縱向拉伸步驟相當(dāng)于在輥6和7之間進(jìn)行的第二沿對(duì)角線拉伸，以得到縱向拉伸的片(F’)。
僅為說明的目的給出下列實(shí)例，并不是為了限制本發(fā)明的范圍。
實(shí)例1主要由聚乙烯對(duì)酞酸鹽構(gòu)成并且具有0．63dl／g本征粘性的聚酯經(jīng)一模具以60m／分的模塑率被熔化擠壓出來，以形成非晶片，并使用圖1所示的拉伸裝置制備雙軸取向膠片，說明如下。參照?qǐng)D1，輥1和2保持在110℃，而輥3、4和5分別保持在120℃、125℃和25℃。輥3和4之間的拉伸帶長(zhǎng)度是40mm。如上得到的非晶片經(jīng)受三步縱向拉伸處理此片首先以1．3的拉伸比在輥2和3之間經(jīng)受沿對(duì)角線拉伸步驟；隨后進(jìn)行第二步，即以1．5的拉伸比在輥3和4之間進(jìn)行平行拉伸；以及在第三步中，以2．3的拉伸比在輥4和5之間進(jìn)行另一次對(duì)角拉伸，以產(chǎn)生縱向拉伸的膠片。隨后，縱向拉伸的膠片按橫向方向以4.0的比例被拉伸，然后被熱固定在220℃，以得到具有14μm厚度的雙軸取向聚酯膠片。
實(shí)例2按照實(shí)例1的程序制備雙軸取向聚酯膠片，但是輥1和2的溫度為120℃，而輥3和4的溫度分別保持為125℃和130℃；三個(gè)連續(xù)縱向拉伸步驟的拉伸比分別為1.4、1.6和2.0。
實(shí)例3按照實(shí)例1的程序制備雙軸取向聚酯膠片，但是輥l和2的溫度為125℃，而輥3和4的溫度分別保持為130和135℃；三個(gè)連續(xù)縱向拉伸步驟的拉伸比分別為1.3、1.6和2.16。
實(shí)例4按照實(shí)例l的程序制備雙軸取向聚酯膠片，但是在輥3和4之間的第一縱向拉伸的拉伸帶長(zhǎng)度是200mm。
實(shí)例5按照與實(shí)例1類似的程序，使用圖2所示的拉伸裝置制備雙軸取向聚酯膠片，其中圖2所示的輥1到4的溫度是110℃，而輥5、6和7分別保持在120℃、125和25℃。第一縱向拉伸步驟由三段對(duì)角拉伸方法來進(jìn)行，第一段以1.15的拉伸比在輥2和3之間具有40mm的拉伸帶長(zhǎng)；第二段以1.15的拉伸比在輥3和4之間具有40mm的拉伸帶長(zhǎng)，以及第三段以1.21的拉伸比在輥4和5之間具有40mm的拉伸帶長(zhǎng)。以1.5的比例在輥5和6之間進(jìn)行相當(dāng)于第二縱向拉伸步驟的平行拉伸；及如在第三縱向拉伸步驟，以1.88的比例在輥6和7之間進(jìn)行對(duì)角拉伸。
對(duì)比實(shí)例1按照實(shí)例1的程序制備雙軸取向聚酯膠片，但輥1和2(如圖1所示)的溫度是90℃。
對(duì)比實(shí)例2按照實(shí)例1的程序制備雙軸取向聚酯膠片，但輥3(如圖1所示)的溫度是90℃。
對(duì)比實(shí)例3按照實(shí)例1的程序制備雙軸取向聚酯膠片，但輥4(如圖1所示)的溫度是95℃。
對(duì)比實(shí)例4按照實(shí)例1的程序制備雙軸取向聚酯膠片，但輥4(如圖1所示)的溫度是150℃。
對(duì)比實(shí)例5按照實(shí)例1的程序制備雙軸取向聚酯膠片，但片模塑率為92.3米/分并且總縱向拉伸比為2.93，其中三個(gè)連續(xù)拉伸步驟的拉伸比分別為1.3、1.5和1.5。
對(duì)比實(shí)例6按照實(shí)例1的程序制備雙軸取向聚酯膠片，但片模塑率為42米/分；并且總縱向拉伸比為6.48，其中三個(gè)連續(xù)拉伸步驟的拉伸比分別為1.5、1.8和2.4。
對(duì)比實(shí)例7按照實(shí)例1的程序制備雙軸取向聚酯膠片，但三個(gè)連續(xù)縱向拉伸步驟的拉伸比分別為1.0、2.0和2.25。
對(duì)比實(shí)例8按照實(shí)例1的程序制備雙軸取向聚酯膠片，但三個(gè)連續(xù)縱向拉伸步驟的拉伸比分別為1.8、2.0和1.25。
對(duì)比實(shí)例9按照實(shí)例1的程序制備雙軸取向聚酯膠片，但輥2和3(如圖1所示)之間的拉伸帶長(zhǎng)度是600mm。
對(duì)比實(shí)例10按照實(shí)例1的程序制備雙軸取向聚酯膠片，但輥2和3之間的第一縱向拉伸是平行拉伸，并且輥2和3之間拉伸帶長(zhǎng)是140mm。
測(cè)試實(shí)例按照下面的方法測(cè)量拉伸比、拉伸帶長(zhǎng)度、膠片寬度的收縮度、橫向拉伸過程中膠片斷裂的頻數(shù)、厚度均勻性及劃痕的出現(xiàn)，這些結(jié)果如表1所示。
1、縱向的拉伸比拉伸比
其中i是從1到3的拉伸階段；Si1是具有縱向拉伸起始點(diǎn)的輥的速度；以及Si2是具有縱向拉伸終止點(diǎn)的輥的速度。
縱向上的總拉伸比=ε1×ε2×ε3
2、拉伸帶長(zhǎng)度拉伸帶長(zhǎng)度(l1j)＝膠片離開輥的點(diǎn)和膠片與下個(gè)輥相接觸的點(diǎn)之間的長(zhǎng)度第一步驟(l1)中的總拉伸帶長(zhǎng)度(11)=∑l1j其中j是在第一縱向拉伸步驟中從l到3的拉伸階段。
3、膠片寬度的收縮度收縮度
其中wa是在離開拉伸輥之后的膠片寬度；Wb是在接觸拉伸輥之前的膠片寬度。
4、斷裂度斷裂度由在橫向拉伸過程中(72小時(shí))發(fā)生斷裂的個(gè)數(shù)來估算。
A少于1，B從2到4，C從5到8，D超過95、厚度的均勻性使用厚度測(cè)試儀(Amrits，日本)沿橫向按20mm間隔測(cè)量膠片的厚度。片厚度的變化列在表1中。
6、在膠片表面形成的劃痕在膠片表面形成的劃痕通過將膠片對(duì)準(zhǔn)熒光燈以進(jìn)行視覺察看來估計(jì)。
X沒有觀察到劃痕O觀察到劃痕表1
a縱向上的拉伸比b縱向上的總拉伸比c第一縱向拉伸步驟中拉伸帶長(zhǎng)度如表1所示，按照本發(fā)明的實(shí)例1到5所得到的雙軸取向聚酯膠片與對(duì)比實(shí)例1到10所得到的聚酯膠片相比具有優(yōu)異的表面光滑度和厚度均勻性。還有，在橫向拉伸步驟中發(fā)生斷裂的數(shù)目減少表明本發(fā)明方法的生產(chǎn)率高。
權(quán)利要求
1.一種制備雙軸取向聚酯膠片的方法，包括熔化擠壓聚酯樹脂以得到實(shí)質(zhì)上的非晶片；沿縱向以從3．0到6．0范圍的總拉伸比拉伸此片，以得到縱向拉伸的膠片；以及沿橫向拉伸該縱向拉伸的膠片；所述縱向拉伸按三個(gè)步驟進(jìn)行，其中ⅰ)在100－140℃、以10－500mm的總拉伸帶長(zhǎng)度和1．2－2．0的拉伸比使該實(shí)質(zhì)上的非晶片經(jīng)受第一沿對(duì)角線拉伸步驟，以得到第一縱向拉伸后的膠片；ⅱ)在100－140℃、以1.2－3．0的拉伸比使第一縱向拉伸后的膠片經(jīng)受平行拉伸，以得到第二縱向拉伸后的膠片；及ⅲ)在100－140℃、以1.5－3．0的拉伸比使第二縱向拉伸后的膠片經(jīng)受第二沿對(duì)角線拉伸步驟，以得到縱向拉伸的膠片。
2.如權(quán)利要求1的方法，其中第一沿對(duì)角線拉伸步驟包括一到三個(gè)階段的沿對(duì)角線拉伸。
3.如權(quán)利要求1的方法，其中橫向拉伸比范圍從3.0到5.0。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用來制備雙軸取向聚酯膠片的改進(jìn)方法,該膠片具有優(yōu)良的表面光滑度和均勻的厚度,其制備過程是先沿縱向拉伸一非晶聚酯片,然后沿橫向拉伸,其中按三個(gè)連續(xù)步驟來進(jìn)行縱向拉伸過程:(i)在100—140℃、按范圍從10—500mm的總拉伸帶長(zhǎng)度和范圍從1.1到2.0的拉伸比的對(duì)角拉伸;(ii)在100—140℃、按范圍從1.2到3.0的拉伸比的平行拉伸;(iii)在100—140℃、按范圍從1.5到3.0的拉伸比的對(duì)角拉伸。
文檔編號(hào)B29K67/00GK1204276SQ96199029
公開日1999年1月6日 申請(qǐng)日期1996年11月13日 優(yōu)先權(quán)日1995年11月14日
發(fā)明者徐廷旭, 沈完燮 申請(qǐng)人:株式會(huì)社Skc