多层聚酯膜制造技术

本发明专利技术提供了一种多层聚酯膜及其制备方法。所述的膜由交替的聚对苯二甲酸酯层（１４）和聚萘二甲酸聚酯层（１２）构成。对这些材料双轴取向和随后约束热定形导致在两个拉伸方向上的薄膜拉伸模量都大大超过用两种材料之一的单膜获得的数值。在有些实施方案中，不使用常规滑爽剂而使膜具有了滑移的表面。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及多层膜，特别是涉及含多个聚萘二甲酸酯和聚对苯二甲酸酯层的多层膜。专利技术的背景本领域中已知不同组成的聚酯膜。这些可连续挤塑成不同厚度片材的膜具有良好的拉伸强度和模量，所以可用作磁介质基材。目前，本领域中非常关注多层膜的光学性质。例如，Alfrey等，PolymerEngineering and Science，第9卷，第6期，第400-404页(1969年11月)，Radford等，Polymer Engineering and Science，第13卷，第3期，第216-221页(1973年5月)和美国专利3,610,729(Rogers)描述了某些多层聚合物膜的反射性。这项工作已扩展到多层聚酯膜。因此，美国专利3,801,429(Schrenk等)和美国专利3,565,985(Schrenk等)揭示了由各种树脂(包括聚酯)制成的多层复合材料及其制备方法。这种复合材料即使不加颜料也具有虹彩色。美国专利4,310,584(Cooper等)描述聚酯在制造多层虹彩反射膜中的应用。这种膜包括高折射率聚合物和低折射率聚合物的交替层。上述的高折射率聚合物是含热塑性聚酯或共聚酯(如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯以及各种用一种以上二元醇和/或一种以上二元酸合成的热塑性共聚酯)的平挤非取向膜。美国专利5,122,905(Wheatley)描述在交替层中具有第一和第二不同聚合物材料的多层反射膜。这种膜至少反射30％入射光。各层的光学厚度至少为0.45微米，相邻层的折射率差至少为0.03。美国专利5,122,906(Wheatley)描述了类似的反射体，其中大部分各层的光学厚度不大于0.09微米，不小于0.45微米，相邻层的折射率差至少为0.03。也已在改善特定多层膜的机械性能方面作了一些努力。因此，美国专利5,077,121(Harrison等)描述了由两层或多层不同树脂构成的聚乙烯基多层膜，并发现复合膜的拉伸比超过组分材料单层膜的拉伸比。在所述的膜中，高伸长率、低模量材料层夹在低伸长率、低模量材料层之间。该文献还揭示，在高模量、低伸长率材料夹在高伸长率材料层之间的复合膜中有时观察到相似的现象，虽然在许多这种复合膜中，低伸长率材料由于它特有的低伸长率而破坏，使高伸长率层同时、早期破坏。然而，直到目前为止，尽管多层聚酯膜在许多工业应用中越来越重要，但对这些膜的机械性能只作了较小的改进。虽然在许多用途中已可得到高模量和中伸长率的聚酯膜，但当聚酯膜用作工程材料或对其进行卷缠操作时，已测试到这些膜的物理极限。因此，在本领域中仍存在对具有改进机械性能的多层聚酯膜及其制造方法的需求。具体地说，本领域中存在对具有改进的拉伸模量、拉伸强度和拉伸性的多层聚酯膜的需求。另一个与聚酯膜有关的文献中常常提到的问题涉及发生起雾。在需要透明膜的应用(如窗膜)中，聚酯膜中的起雾是不合需要的。在其它应用中，可以接受或甚至需要一定的雾度。然而，至今还难于理解起雾现象，也不曾提出可易于控制聚酯膜中雾度的方法。因此，本领域中需要一种控制聚酯膜(特别是多层聚酯膜)中雾度的方法。特别是，本领域中需要一种通过调节易于控制的工艺参数制造具有所需雾度的多层聚酯膜的方法。与聚酯膜有关的另一个问题涉及它们的摩擦系数。具有高摩擦系数的薄聚酯膜在卷缠和处理过程中易于发生起皱、膜断裂和类似的损坏。在这些应用中，需要使用具有低摩擦系数的聚酯膜，从而使薄膜的相邻表面能易于相互滑动。到目前为止，这个问题通过使用滑爽剂加以解决。然而，使用滑爽剂是不合需要的，因为它使制造过程复杂化，而且常常损害所产生薄膜的机械或光学性能。因此，本领域中需要基本上不含滑爽剂、但又有较低摩擦系数的聚酯膜。本领域中还需要在不加滑爽剂的条件下控制摩擦系数的方法。下文中公开的本专利技术可满足这些和其它的需求。专利技术的概述一方面，本专利技术涉及一类新的聚酯多层膜及其制造方法。出乎意料的是，通过挤塑具有聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)和聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)交替层的薄膜，可以得到一种多层复合膜，这种复合膜可拉伸至比相似尺寸PEN或PET单层膜更高的拉伸比。取向时，该多层膜具有比PEN或PET单层膜更好的拉伸模量和拉伸强度。这种复合结构即使在结晶后也可使薄膜中的PET层保留可拉伸性。出乎意料的是，这些薄膜的最佳拉伸温度明显高于各组分树脂的玻璃转化温度。相反，本领域中已知各组分树脂的单层薄膜的最佳拉伸温度仅稍高于Tg。另一方面，本专利技术涉及按连续或非连续方式，在不同的特性粘度组合和不同的PEN与PET比率的条件下制造具有所需雾度和有PET或PEN表面树脂的多层聚酯膜的方法。出乎意料的是，通过适当控制预热温度和时间可控制拉伸薄膜成品中的雾度。因此，这种方法可以制造具有任何透明度的薄膜。通过调节这些或其它参数也可以控制薄膜的各种其它特性，包括收缩性、摩擦性、颜色和模量。本专利技术的另一方面涉及具有所需表面粗糙度的聚酯膜及其制造方法。现已惊奇地发现，含PET和PEN层的多层膜中PET结晶度可用来控制表面粗糙度，以提供不加滑爽剂就有滑移表面的聚酯膜。附图简介附图说明图1a是本专利技术多层膜的第一个实施方式的示意图；图1b是本专利技术多层膜的第二个实施方式的示意图；图2是比较纯PEN膜的模量与双轴拉伸比关系与由80％(重量)PET和20％(重量)PEN组成的29层膜的模量与双轴拉伸比的图；图3是本专利技术薄膜的极限双轴拉伸比与多层组成的关系图；图4是热定形对本专利技术薄膜的影响图；图5是本专利技术29层膜的模量与PEN分数的关系图；图6是本专利技术29层膜的模量与PEN分数的关系图；图7是具有不同PEN∶PET比的各种29层膜的最大拉伸比与拉伸温度的关系图；图8是具有不同PEN∶PET比的两种29层膜的模量(最大拉伸比处)与拉伸温度的关系图；图9a是实施例135的表面1的三维干涉图；图9b是实施例135的表面2的三维干涉图；图10a是实施例136的表面1的三维干涉图；图10b是实施例136的表面2的三维干涉图；图11a是实施例137的表面1的三维干涉图；图11b是实施例137的表面2的三维干涉图；图12a是实施例138的表面1的三维干涉图； 图12b是实施例138的表面2的三维干涉图；图13a是实施例139的表面1的三维干涉图；图13b是实施例139的表面1的三维干涉图；图14a是实施例141的表面1的三维干涉图；图14b是实施例141的表面1的三维干涉图；图15是表示实施例202和203中工程应力与拉伸比的关系图；图16是表示实施例202和203中工程应力与拉伸比的关系图。优选实施方式的详细描述在常规“拉幅”薄膜法中，将一种或多种聚合物以连续薄膜或片材状挤塑在温度控制的辊(或“平挤轮”)上。在任何纵向或横向取向拉伸前，这种膜或片材常常用“平挤料片”一词表示。本申请中所用的术语“膜”和“料片”可互换地用来表示本方法中用平挤轮平挤前任何时候的聚合物片材，而“平挤料片”用来表示还没有受到明显纵向或横向取向拉伸的膜。如图1a-b所示，本专利技术的多层膜10至少由两种不同的聚合物树脂形成。这些树脂被共挤塑成具有第一种树脂12和第二种树脂14交替层的复合膜。第一种树脂与第二种树脂最好是不溶混的，或者第一种树脂和第二种树脂在共本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多层膜，它包含： 第一层和第三层；和 介于所述第一层和第三层之间的第二层，该层包含聚对苯二甲酸酯； 其中所述的第二层至少在一个方向上取向到拉伸比高于所述聚对苯二甲酸酯单膜在相同温度和拉伸速度下所能达到的拉伸比。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：BK卡特，RL勒金，JA克莱茵，SJ伊斯拉埃尔，
申请(专利权)人：美国三M公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]