專利名稱：聚酯薄膜及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種聚酯薄膜，更具體地，涉及一種用于棱鏡膜(prism film)的基膜 (base film)中所使用的聚酯薄膜。
背景技術：
雙向拉伸聚酯薄膜由于其優(yōu)異的機械特性、熱特性、電特性和耐化學性而被應用 于各種工業(yè)領域。具體地，在光學聚酯薄膜的制備過程中，通常對光學聚酯薄膜進行熱處理，以提高 取向膜的尺寸穩(wěn)定性。然而，這種熱處理在提高縱向(MD，maChine direction)上的收縮率 方面仍存在限制。此外，在這種熱處理期間的高溫會導致抗拉強度/伸長率和光學特性的 降低。通常，這種熱處理可以減小MD的收縮應力。然而，這種簡單的熱處理存在降低MD 的收縮率的限制。因此，已有許多研究在探索提高聚酯薄膜的尺寸穩(wěn)定性的各種方法。

發(fā)明內容
技術問題本發(fā)明的一個目的是提供一種具有優(yōu)異的高溫尺寸穩(wěn)定性的聚酯薄膜。更具體地，本發(fā)明的一個目的是提供一種生產具有提高的縱向(在下文中也稱作 “MD”)收縮率的聚酯薄膜的方法。本發(fā)明的另一目的是提供一種聚酯薄膜，在150°C、30分鐘的條件下，所述聚酯薄 膜具有0. 5%或更小的縱向(MD)收縮率，在150°C、3分鐘、初始負荷0. 0(^kg/mm2的條件下， 所述聚酯薄膜具有0. 20kg/mm2或更小的MD最大收縮應力，以及在150°C、3分鐘、初始負荷 0. 007kg/mm2的條件下，所述聚酯薄膜具有0. 05kg/mm2或更小的橫向(TD)最大收縮應力。本發(fā)明的又一目的是提供一種適合在棱鏡膜的基膜中使用的聚酯薄膜。技術方案為了達到本發(fā)明的目的，本發(fā)明提供一種聚酯薄膜，所述聚酯薄膜通過在其制備 期間降低縱向(MD)收縮率而具有優(yōu)異的高溫尺寸穩(wěn)定性。具體地，本文公開的方法包括對在MD取向和TD取向之后經熱處理的薄膜進行松 弛，從而提高薄膜的穩(wěn)定性。已發(fā)現(xiàn)，當對薄膜同時進行MD松弛和TD松弛時，薄膜具有最 有效地提高的高溫尺寸穩(wěn)定性。本發(fā)明基于此發(fā)現(xiàn)。更具體地，本發(fā)明提供一種具有優(yōu)異的高溫尺寸穩(wěn)定性的聚酯薄膜的制造方法， 包括a)擠出并冷卻聚酯薄膜以提供無取向的片材；b)在MD對所述片材進行取向；c)在TD對所述經MD取向的片材進行取向；
d)對所述薄膜進行熱處理；以及e)通過在拉幅機(tenter)中以0. 1 %或更高的比率對所述經熱處理的薄膜進行 MD松弛并同時對其進行TD松弛，執(zhí)行同步松弛。根據一個實施例，基于經取向的薄膜的長度，可以以1-10%的TD松弛比率和 1-10%的MD松弛比率，在比熱處理溫度低5-35°C的溫度(具體地，在170-240°C的溫度) 下執(zhí)行所述同步松弛。下面將更加詳細地解釋本發(fā)明。對于在此使用的聚酯沒有具體的限制，只要此聚酯是薄膜領域常用的聚酯。更具 體地，使用聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET，polyethylene ter印hthalate)或包括主要重復單 元是對苯二甲酸亞乙酯(ethylene ter印hthalate)的共聚物的樹脂。通過二元醇(diol)和二羧酸的縮聚作用獲得聚酯。在本發(fā)明中可以使用的二羧 酸的具體實例包括對苯二甲酸(ter印hthalic acid)、間苯二甲酸(isophthalic acid)、鄰
(phthalic acid)(naphthalene dicarboxylic acid) > izli—St (adipic
acid)、癸二酸(sebacic acid)等。在本發(fā)明中可以使用的二元醇的具體實例包括乙二醇 (ethylene glycol)、亞丙基二酉享(trimethylene glycol)、1,4_ 丁二酉享(tetramethylene glycol)、環(huán)己烷二甲醇(cyclohexane dimethanol)等。在本發(fā)明中可以使用的聚酯的 具體實例包括聚亞甲基對苯二甲酸酯(polymethylene ter印hthalate)、聚對苯二甲酸 乙二醇酯、聚對苯二甲酸二丙酯(PPT，polypropylene ter印hthalate)、聚間苯二甲酸 亞乙酉旨(polyethylene isophthalate)、聚對苯二甲酸四亞甲酉旨(polytetramethylene terephthalate)、聚亞乙基 _ 對輕基苯甲酸酉旨(polyethylene_p_oxybenzoate)、聚對苯二 甲酸 _1，環(huán)己二 甲酉旨(poly—1,4-cyclohexylenedimethylene terephthalate)、聚 ~2, 6_萘二甲酸乙二酯(polyethylene-2，6-naphthalate)等。上述聚酯聚合物可以是均聚物 或共聚物。對于共聚物情形來說，共聚單體的具體實例包括二元醇，諸如二甘醇、新戊二 醇(neopentyl glycol)及聚亞烷基二醇(polyalkylene glycol) ；二羧酸，諸如己二酸、葵 二酸、苯二甲酸、間苯二酸及2，6-萘二甲酸；以及羥基羧酸(hydroxycarboxylic acid), 諸如羥基苯甲酸(hydroxybenzoic acid)和 6-羥基-2-萘甲酸(6-hydroxy-2_naphthoic acid) 0根據本發(fā)明的一個實施例，優(yōu)選聚對苯二甲酸乙二醇酯、羥基萘甲酸(6-羥 基-2-萘甲酸)及其共聚物和改性的聚合物。在此使用的術語“取向”主要被劃分為MD取向和TD取向，其中，利用輥的速度差 異在MD上拉伸薄膜，從而使薄膜的取向為MD，以及，通過在拉幅機中傳送兩端都用夾具固 定的薄膜而在TD上拉伸薄膜，從而使薄膜的取向為TD。根據本發(fā)明，對取向聚酯薄膜時的取向溫度、具體的預熱溫度、取向輥 (orientation roller)的溫度或紅外加熱器(IR-heater)的溫度、取向工件(orientation works)的數(shù)量和取向圖案沒有特定的限制。在更優(yōu)選的實施例中，在預熱聚酯薄膜之后，聚酯薄膜在穿過加熱到600-900°C的 IR加熱器區(qū)時在MD上被初步取向至1-10倍，然后在穿過加熱到500-800°C的IR加熱器區(qū) 時再被取向至1-3倍，從而使總MD取向為1-10倍。接著，MD取向的薄膜穿過預熱區(qū)，在100-200°C下經歷1_10倍的TD取向，然后在205-245 V下對其進行熱處理并固定。然后，經取向的薄膜在比所述熱處理溫度低5_35°C的溫度下，具體在170-240°C 的溫度下，經歷TD松弛(TD relaxation)。在進行TD松弛的同時，以或更高的比率進 行MD松弛，以提高MD的高溫尺寸穩(wěn)定性。更具體地，這種同步松弛實現(xiàn)1-10%的TD松弛和或更高的MD松弛。盡管對 這種同步松弛期間的TD松弛率沒有特殊的限制，但是適于進行1-10 %的TD松弛，并且優(yōu)選 進行1-10%的MD松弛。更優(yōu)選地，考慮到良好的光學特性和熱收縮率，進行3-8%的MD松 弛。 當以小于1 %的比率進行MD松弛時，不能獲得足夠的MD松弛效果，并且難以獲得 0. 5%或更小的MD熱收縮率。另一方面，當以大于10%的比率進行MD松弛時，所述薄膜的 MD強度過度下降，并且薄膜由于裝置的限制所導致的薄膜起皺而呈現(xiàn)較差的外觀。更優(yōu)選地，進行3-8%的MD松弛。3_8%的MD松弛可以得到0. 4%或更小的MD熱 收縮率。因此，可以獲得一種薄膜，其在棱鏡薄膜的制備期間顯示出小的熱變形并且具有優(yōu) 異的光學特性。在此使用的術語“松弛”是指在薄膜的兩端都用夾子固定時通過傳送薄膜而進行 的應力松弛，以在MD和TD上松弛薄膜。此外，術語“同步松弛”是指TD松弛和MD松弛同時發(fā)生。可以在不同區(qū)進行若干 次這種同步松弛。換言之，可以按多步驟方式同時進行TD松弛和MD松弛。這里，可以在至 少一個區(qū)中進行同步松弛。至于本文公開的薄膜的熱收縮率，當在無拉力的條件下在150°C的干燥箱中測定 30分鐘時，薄膜具有0. 5%或更小的熱收縮率。更具體地，薄膜具有0. 0-0. 5%的MD熱收縮 率。此外，當用Testrite在0. 007kg/cm2的初始負荷下在150°C測定3分鐘時，所述薄膜具 有0. 20kg/cm2或更小的MD最大收縮應力和0. 05kg/cm2或更小的TD最大收縮應力。當薄膜的MD熱收縮率高于0. 5%時，在棱鏡薄膜的制備期間或成品的使用期間， 所述薄膜會引起熱變形，因此可能會起皺或平整度低，從而導致生產出次品。因此，優(yōu)選地， 薄膜具有0. 5%或更小的MD熱收縮率。此外，薄膜具有0. 20kg/mm2或更小的MD最大收縮應力，具體地為0. 00-0. 20kg/ mm2,薄膜具有0. 05kg/mm2或更小的TD最大收縮應力，具體地為0. 00-0. 05kg/mm2。當MD最 大收縮應力大于0. 20kg/mm2時，薄膜會因過程期間作用在其上的熱量而在涂層上變形，從 而會導致薄膜的外觀變差。當TD最大收縮應力大于0. 05kg/mm2時，薄膜會導致卷曲和起 皺，從而降低平整度。因此，本發(fā)明的一個目的是提供一種滿足以上全部條件的薄膜。這種滿足以上全 部條件的薄膜可以提供具有優(yōu)異的高溫尺寸穩(wěn)定性和光學特性的棱鏡薄膜。本文公開的聚酯薄膜可以進一步包括各種添加劑，諸如無機和有機粒子、抗氧化 劑、抗靜電劑和結晶成核劑。雖然對被用作無機粒子的化合物沒有具體的限制，但是所述 化合物的具體實例包括氧化物，諸如氧化硅、氧化鋁、氧化鎂和氧化鈦；復合氧化物，諸如 高嶺土、滑石和蒙脫石；碳酸鹽，諸如碳酸鈣和碳酸鋇；硫酸鹽，諸如硫酸鈣和硫酸鋇；鈦酸 鹽，諸如鈦酸鋇和鈦酸鉀；磷酸鹽，諸如磷酸三鈣、磷酸二鈣和磷酸一鈣，等等。如果需要，可 以結合使用上述化合物。
雖然對本發(fā)明中可以使用的有機粒子沒有具體的限制，但是所述有機粒子 的具體實例包括乙烯基粒子，諸如聚苯乙烯粒子或交聯(lián)聚苯乙烯粒子、苯乙烯丙烯 酸粒子(styrene acrylic particles)或交聯(lián)丙烯酸粒子(acrylic crosslinked particles)、苯乙烯甲基丙酸烯粒子(styrene methacryl ic particles)、交 聯(lián)甲基丙酸烯粒子(methacrylic crosslinked particles)、苯胍胺甲醛粒子 (benzoguanamine-formaldehyde particles)、硅氧烷粒子、聚四氟乙烯粒子，等等?？梢允?用任意的有機聚合物微粒，只要它們在聚酯中不可溶。此外，考慮到形成薄膜表面粗糙度時 的光滑度和均勻性，這些有機粒子優(yōu)選為球形粒子并且具有均勻的粒度分布。所述粒子具 有根據具體的用途和目的而適當?shù)剡x擇的粒子直徑、數(shù)量、形狀等。優(yōu)選地，粒子的平均粒 徑為0. 2-5. 0 μ m，粒子的使用量為10-1000ppm。本文公開的薄膜可以具有根據薄膜的具體用途和目的而合適地確定的總厚度。本 文公開的薄膜可以用作棱鏡薄膜的基膜并且優(yōu)選地具有50-350 μ m的厚度。有益效果本發(fā)明提供一種聚酯薄膜，所述聚酯薄膜通過在其制備期間降低縱向(MD)收縮 率而具有優(yōu)異的高溫尺寸穩(wěn)定性。通常通過熱處理和松弛可以輕松地控制橫向(TD)的熱收縮率。但是難以控制MD 收縮率。并且，控制MD收縮率伴隨著物理特性的降低。為了降低MD收縮率，可以降低拉幅機中的熱處理溫度或MD取向度(orientation ratio)。但是，在這些情況下，對收縮率的控制受到限制，并且所得的薄膜引起機械特性和 光學特性的降低。因此，難以獲得適于用作工業(yè)薄膜的薄膜。在這種情況下，本發(fā)明提供一種同時控制MD收縮率和TD收縮率并且對聚酯薄膜 的物理特性和光學特性沒有負面影響的方法，從而提供一種具有優(yōu)異的高溫尺寸穩(wěn)定性并 且適于用作工業(yè)薄膜和光學薄膜的薄膜。此外，由于本文所公開的所述薄膜這種優(yōu)異的熱尺寸穩(wěn)定性，因此所述薄膜的應 用減少了缺陷，諸如，由薄膜后處理(包括涂布和熱處理)期間的熱變形所導致的缺陷。此 外，在成品薄膜的使用期間，所述薄膜不會引起熱變形，并因此保持其獨特的特性和平整 度，從而提高所述薄膜的商業(yè)和工業(yè)價值。
具體實施例方式在下文中，將參照實例和測試詳細描述本發(fā)明的實施例。然而，下述實例只是用于 說明目的的，不意在限制本公開的范圍。這里，通過以下方法來測定薄膜的物理特性。1)熱收縮率將薄膜切成20CmX20Cm的正方形，并測量所述薄膜的縱向(MD)長度和橫向(TD) 長度。接著，在無負荷的情況下，使薄膜在150°C的干燥箱中進行熱收縮30分鐘。在熱收縮 之后，測量薄膜的MD長度和TD長度，并且根據公式1計算MD熱收縮率和TD熱收縮率，< 公式 1>熱收縮率(％) = {(收縮前長度-收縮后長度)/收縮前長度} X 1002)最大收縮應力
使用Testrite (MKV收縮力測試機，Testrite有限公司)來測量在150°C下、3分 鐘內MD收縮應力和TD收縮應力隨時間的變化。這里，各個方向的最大收縮應力除以樣品 的截面積，并且根據公式2計算最大收縮應力。樣品的寬度為15mm、長度為400mm。樣品承受0. 007Kg/mm2的初始負荷，從而可以 被固定為平整狀態(tài)。< 公式 2>最大收縮應力=所測得的最大收縮應力(kg)/樣品的截面積(寬度X厚度；mm2)實例所測得的最大收縮應力10Ν(1· 02kg = 10/9. 8kg)樣品的截面積1·5mm2 (寬 15mm，厚 100 μ m)最大收縮應力(kg/mm2):1· 02kg/l. 5mm2 = 0. 68kg/mm23)抗拉強度/伸長率提供寬度為15mm、標距長度為50mm、交叉(cross)加熱速率為500mm/min的薄膜。 利用多功能拉力測試機(Instron，Tensile Test Machine)測量所述薄膜在MD和TD的拉 伸特性。4)光學特性的評估(霧度測定)能見度(haze)測定基于ASTM D-1003。從聚酯薄膜中任意提取包括兩個邊緣部分 和一個中心部分的七個部分。接著，這些部分從樣品上被切成5cmX 5cm的尺寸并且被插入 霧度測定系統(tǒng)(Nippon Denshoku NDH 300A)。然后，波長為555nm的光射入該系統(tǒng)，其后根 據公式3計算霧度，并且霧度被表示為除去最大/最小值后的平均值。< 公式 3>霧度(％ )=(總散射光/總透射光)X 100[實例1]首先，通過直接酯化反應將IOOmol %的對苯二甲酸，作為二醇成分的124mol% 的乙二醇，以及作為基于酸成分的催化劑的0. 05mol三氧化銻聚縮，以獲得特性粘度為 0. 64dl/g的聚酯，接著，特性粘度為0. 64dl/g的聚酯在275°C被融化地擠出，隨后被快速冷 卻，以提供無取向片材。所述無取向片材通過一組在MD上傳送的輥(MDO，Machine Direction Organization,縱向機構)被預熱，然后，連續(xù)地，通過加熱到760°C的IR加熱器區(qū)被取向至 2. 5倍，通過加熱到650°C的IR加熱器區(qū)被取向至1. 3倍。這樣，所述片材在MD上被取向 為總MD取向度為3. 25倍。就在MD取向之后，所述片材被傳送到拉幅機，連續(xù)地穿過125°C的預熱區(qū)，在 150°C TD取向至3. 5倍，然后在230°C對其進行熱處理。就在熱處理之后，所述片材在加熱 到210°C的區(qū)域經歷4. 2%的TD松弛(relaxation)。同時，所述片材經歷4%的MD松弛， 從而獲得厚度為125 μ m的薄膜。測定所得薄膜的熱收縮率、最大收縮應力、抗拉強度/伸長率和霧度。其結果在表 2中示出。[實例2-4]除了改變MD取向度、IR加熱器區(qū)溫度、熱處理溫度、MD松弛率、TD松弛率、松弛區(qū)數(shù)量、松弛溫度和松弛區(qū)中的MD/TD松弛梯度之外，以如實例1所描述的相同方法獲得無取 向片材，從而獲得不同的薄膜。所改變的條件在表1中詳細地示出。薄膜的特性在表2中 示出。[比較例1]除了薄膜在MD取向之后就被傳送到拉幅機并被TD取向，在加熱到210°C的區(qū)域中 經歷6%的MD松弛，然后在加熱到210°C的區(qū)域中連續(xù)地經歷4. 2%的TD松弛之外，以如實 例1所述的相同方法獲得薄膜。所得薄膜的特性在表2中示出。[比較例2]除了薄膜在TD取向之后僅在加熱到210°C的區(qū)域中經歷4. 2%的TD松弛，而不進 行任何MD松弛之外，以如實例1所述的相同方法獲得薄膜。所得薄膜的特性在表2中示出。[比較例3]除了熱處理區(qū)的溫度被設置為245°C之外，以如比較例2所述的相同方法獲得薄 膜。所得薄膜的特性在表2中示出。[比較例4]除了薄膜經歷0. 8%的MD松弛之外，以如實例1所述的相同方法獲得薄膜。所得 薄膜的特性在表2中示出。[表 1]
權利要求
1.一種聚酯薄膜，在150°C、30分鐘的條件下，所述聚酯薄膜具有0. 5%或更小的縱向 (MD)收縮率，在150°C、3分鐘、初始負荷0. 007kg/mm2的條件下，所述聚酯薄膜具有0. 20kg/ mm2或更小的MD最大收縮應力，以及在150°C、3分鐘、初始負荷0. 007kg/mm2的條件下，所 述聚酯薄膜具有0.05kg/mm2或更小的橫向(TD)最大收縮應力。
2.具有優(yōu)異的高溫尺寸穩(wěn)定性的聚酯薄膜的制造方法，包括 擠出并冷卻聚酯樹脂以提供無取向的片材；在縱向對所述片材進行取向；在橫向對所述經縱向取向的片材進行取向；對所述薄膜進行熱處理；以及通過在拉幅機中以0. 或更高的比率對所述經熱處理的薄膜進行縱向松弛并同時對 其進行橫向松弛，執(zhí)行同步松弛。
3.根據權利要求2所述的聚酯薄膜的制造方法，其中，以1-10%的橫向松弛和1-10% 的縱向松弛執(zhí)行所述同步松弛。
4.根據權利要求3所述的聚酯薄膜的制造方法，其中，通過在至少一個區(qū)同時進行橫 向松弛和縱向松弛來執(zhí)行所述同步松弛。
5.根據權利要求4所述的聚酯薄膜的制造方法，其中，在比所述熱處理溫度低5-35°C 的溫度下執(zhí)行所述同步松弛。
6.根據權利要求5所述的聚酯薄膜的制造方法，其中，在170-M0°C的溫度下執(zhí)行所述 同步松弛。
7.根據權利要求6所述的聚酯薄膜的制造方法，其中，通過同時控制拉幅機中的寬度 和相鄰的夾具之間的間隔以松弛所述薄膜的應力來執(zhí)行所述同步松弛。
8.一種聚酯薄膜，所述聚酯薄膜通過根據權利要求2-7中的任意一項所述的方法獲得。
全文摘要
本發(fā)明提供一種具有優(yōu)異的高溫尺寸穩(wěn)定性的聚酯薄膜。更具體地，提供一種聚酯薄膜的制造方法，包括a)擠出并冷卻聚酯樹脂以提供無取向的片材；b)在MD對所述片材進行取向；c)在TD對所述經MD取向的片材進行取向；d)對所述薄膜進行熱處理；以及e)通過在拉幅機中以0.1％或更高的比率對所述經熱處理的薄膜進行MD松弛并同時對其進行TD松弛，執(zhí)行同步松弛。還提供一種通過所述方法獲得的聚酯薄膜。
文檔編號C08J5/18GK102143993SQ200980134630
公開日2011年8月3日 申請日期2009年9月2日 優(yōu)先權日2008年9月5日
發(fā)明者宋起相, 金允照, 金時敏 申請人:可隆工業(yè)株式會社