專利名稱：一種光學(xué)聚酯薄膜及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光學(xué)聚酯薄膜及其制備方法，特別涉及具有防干涉彩虹紋的光學(xué)聚酯薄膜，該光學(xué)聚酯薄膜適用于各種LCD用光學(xué)功能薄膜以及高檔IMD膜內(nèi)裝飾加工等高端膜材料領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
聚酯薄膜主要采用雙向拉伸工藝制成，在生產(chǎn)雙向拉伸聚酯薄膜時(shí)，為避免在薄膜表面產(chǎn)生劃痕，防止收卷粘連，已知的的方法是在聚酯切片中加入微粒填料，但是，微粒填料的添加，將會影響聚酯薄膜的透明度。光學(xué)聚酯薄膜作為平板顯示的上游材料，其市場潛力巨大，在家電當(dāng)中所占比例和應(yīng)用范圍已經(jīng)越來越廣泛；用于高檔IMD膜內(nèi)裝飾加工領(lǐng)域的光學(xué)聚酯薄膜要求具有良好的光學(xué)性能、熱穩(wěn)定性、印刷性、耐沖擊、耐劃傷及良好的化學(xué)穩(wěn)定性。對于顯示器和裝飾基材等用途而言，現(xiàn)在市場要求產(chǎn)品的大面積化，但隨之而來的特別是對薄膜進(jìn)行硬涂層加工產(chǎn)生的干涉彩虹紋要求越來越高，由于熒光燈為實(shí)現(xiàn)日光的再現(xiàn)性而以三波長作為主流，所以進(jìn)行硬涂層加工后的光學(xué)聚酯薄膜更容易出現(xiàn)干涉彩虹紋，干涉彩虹紋的存在嚴(yán)重制約了產(chǎn)品的應(yīng)用，在使用產(chǎn)品的過程中容易使人產(chǎn)生視覺疲勞，因此，如何有效解決干涉彩虹紋，是本領(lǐng)域技術(shù)人員一直關(guān)心的問題。進(jìn)行硬涂層加工后的光學(xué)聚酯薄膜產(chǎn)生干涉彩虹紋是由于聚酯薄膜折射率與硬涂層折射率之差而產(chǎn)生的，為了減小這種折射率之差以防止干涉紋的產(chǎn)生。日本專利JP特開平7-151902公開了一種通過硬涂層樹脂中添加金屬氧化物微粒來提高硬涂層折射率的方法，但其存在如下問題聚酯薄膜的透明性、耐劃傷性、防污性等因在硬涂層中添加金屬氧化物微粒而降低；日本專利JP特開2002-210906中公開了通過抑制背面的反射率，層疊特定硬度的硬涂層的方法，在薄膜的硬涂層的反面設(shè)置具有特定折射率和特定厚度的涂層時(shí)，必須將背面反射率控制在0. 1%以下，但以此方式控制背面反射率十分困難。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種光學(xué)聚酯薄膜，通過對其表面進(jìn)行改性，使其既具有高透明性、良好粘附性和易收卷性，又能夠有效解決進(jìn)行硬涂層加工后出現(xiàn)的問題干涉彩虹紋。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供上述光學(xué)聚酯薄膜的制備方法。為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案
一種光學(xué)聚酯薄膜，它包括雙向拉伸的聚酯基膜和涂覆在聚酯基膜至少一個(gè)表面的底涂層，改進(jìn)后，所述底涂層中含有折射率為1. 55 2. 50的填料，形成底涂層的涂液中固體成份的含量按重量計(jì)為5% 10%。所述底涂層中含有折射率為1. 60 2. 35的填料。所述填料的平均直徑為0. 02 μ m 0. 50 μ m。
所述填料的平均直徑為0. 05 μ m 0. 20 μ m。所述底涂層的厚度為0.05 0.2 μ m。所述填料是氧化硅、氧化鋅、硫化鋅、氧化硼、氧化鋁、氧化鉍、氧化銦、二氧化鈦、
氟化釹和二氧化鋯中的一種或幾種。一種光學(xué)聚酯薄膜的制備方法，它按以下步驟進(jìn)行
(1)將干燥聚酯切片熔融擠出，熔體在鑄片輥上冷卻成聚酯基膜厚片；
(2)在聚酯基膜厚片的至少一個(gè)表面涂覆含有折射率為1.55 2. 50的填料、固體成份的含量按重量計(jì)為5% 10%的底涂層涂液；
(3)將涂覆底涂層涂液的聚酯基膜厚片縱向拉伸3.0 3. 8倍；
(4)將縱向拉伸后的聚酯基膜預(yù)熱后再橫向拉伸3.0 4. 0倍，收卷，得到光學(xué)聚酯薄膜。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)
1.本發(fā)明的聚酯基膜中不含填料，保證了光學(xué)聚酯薄膜高透明性；
2.通過在底涂層中添加填料、控制底涂層中填料的折射率和形成底涂層的涂液中固體成份的含量，一方面使薄膜具有良好的粘附性和易收卷性，另一方面能夠防止進(jìn)行硬涂層加工后出現(xiàn)的干涉彩虹紋；
3.通過進(jìn)一步控制底涂層的厚度，一方面提高了光學(xué)聚酯薄膜與其他功能樹脂層間的牢度，另一方面保證了底涂層能夠發(fā)揮對干涉彩虹紋的抑制效果；
4.本發(fā)明提供的光學(xué)聚酯薄膜適用于各種LCD用光學(xué)功能薄膜以及高檔IMD膜內(nèi)裝飾加工等高端膜材料領(lǐng)域。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明所述聚酯基膜主要由聚酯切片熔融雙向拉伸制成的，用于雙向拉伸的聚酯切片主要是指二元酸和二元醇的縮合物，其中，二元酸可以是直鏈脂肪酸，但主要是芳香族二酸，如對苯二甲酸、對苯二乙酸、對萘二甲酸等；二元醇主要是碳原子數(shù)是2 4的脂肪族二醇，如乙二醇、丙二醇、丁二醇等。除了上述成分外，聚酯切片還可以是加入少量的間苯二甲酸、鄰苯二甲酸等物質(zhì)的改性的聚酯。發(fā)明中的聚酯切片優(yōu)選對苯二甲酸與乙二醇的縮聚物。本發(fā)明的底涂層由底涂層涂液涂覆在聚酯基膜的至少一個(gè)表面而形成，底涂層使聚酯基膜和其它功能樹脂層之間具有優(yōu)良的粘附性，并顯著改善其加工性能。形成底涂層的涂液中含有粘合劑和高折射率微粒填料，
適合本發(fā)明的粘合劑可以是溶劑型的，也可以是水性的，優(yōu)選水性的粘合劑分散體乳液。適合本發(fā)明的粘合劑可以選自聚酯類、聚氨酯樹脂類、改性聚氨酯樹脂類、丙烯酸酯類、 聚酰胺類中的一種或幾種，根據(jù)需要在粘合劑中添加交聯(lián)劑，交聯(lián)劑優(yōu)先使用六亞甲基二異氰酸酯(HDI)、甲苯二異氰酸酯(TDI)、二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)、異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI )、四甲基苯二亞甲基二異氰酸酯(TMXDI)中的一種或幾種。本發(fā)明所述的高折射率微粒填料是指折射率為1. 55 2. 50的填料，優(yōu)選折射率為1. 6 2. 35的填料，當(dāng)?shù)淄繉又刑盍系恼凵渎市∮?. 55或者大于2. 50時(shí)均無法有效防止進(jìn)行硬涂層加工后出現(xiàn)的干涉彩虹紋；高折射率微粒填料料的平均直徑為0. 02 μ m 0. 50 μ m,如果平均直徑小于0. 02 μ m,則因填料的添加量較多而降低薄膜的部分光學(xué)性能， 如果平均直徑大于0. 50 μ m，則影響薄膜的粘附性和易收卷性，高折射率微粒填料料的平均直徑進(jìn)一步優(yōu)選為0. 05 μ m 0. 20 μ m。本發(fā)明所述的高折射率微粒填料可以選自氧化硅、氧化鋅、硫化鋅、氧化硼、氧化鋁、氧化鉍、氧化銦、二氧化鈦、氟化釹和二氧化鋯中的一種或幾種。高折射率微粒填料均勻分散在乳液中，形成分散體乳液后使用，優(yōu)選氧化硅、氧化鋅、氧化硼、氧化鋁、氧化鉍、氧化銦、二氧化鈦、二氧化鋯的水分散體乳液。更優(yōu)選氧化硅、氧化硼、氧化鋁、氧化鉍、氧化銦、 二氧化鋯的水分散體乳液。形成底涂層的涂液的固體成份的重量百分比在5% 10%，優(yōu)選水性涂料，為了提高底層涂液的潤濕性，涂液中可以添加適當(dāng)量的硅或丙烯酸類化合物等來改善基膜的潤濕劑，使底層液能均勻涂布，也可以添加抗靜電劑、紫外吸收劑、偶聯(lián)劑等添加劑使底涂層具有防靜電、防紫外等其它功能特性。本發(fā)明中的底涂層厚度控制在0. 05 0. 2 μ m,以提高光學(xué)聚酯薄膜與其他功能樹脂層間的牢度，并保證底涂層發(fā)揮干涉彩虹紋的抑制效果。當(dāng)?shù)淄繉拥暮穸鹊陀?. 05 μ m 或高于0. 2 μ m時(shí)，對于薄膜表面膠粘性較差，而且對干涉彩虹紋抑制效果也變的不充分。本發(fā)明中，在聚酯基膜的表面上涂覆底涂層的過程是在薄膜雙向拉伸之前步驟完成的，涂覆方式可以采用凹版輥涂、條縫涂、氣動刮涂、浸涂等公知方式。光學(xué)聚酯薄膜的制造方法如下， 1.結(jié)晶和干燥
聚對苯二甲酸乙二醇酯切片是具有吸濕傾向的高聚物，在進(jìn)行雙向拉伸之前須先進(jìn)行預(yù)結(jié)晶和干燥處理，提高聚合物的軟化點(diǎn)，避免其在干燥和熔融擠出過程中樹脂粒子互相粘連、結(jié)塊；去除樹脂中水分，防止含有酯基的聚合物在熔融擠出過程中發(fā)生水解降解和產(chǎn)生氣泡。預(yù)結(jié)晶和干燥溫度在160 180°C左右，結(jié)晶時(shí)間10 20min，干燥時(shí)間4 6小時(shí)。2.熔融擠出
結(jié)晶干燥后的聚酯切片經(jīng)擠出機(jī)熔融擠出，擠出機(jī)溫度為210°C 280°C。3.聚酯基膜鑄片
熔融擠出的熔體在鑄片輥上冷卻形成聚酯基膜厚片。4.在線涂布(In-line coating)
在線涂使用凹版輥涂、條縫涂、氣動刮涂、浸涂等方式中的一種，在聚酯基膜厚片的表面涂布含有粘合劑和高折射率微粒填料底涂層涂液，涂液的固體成分重量百分比在5% 10%。5.縱向拉伸(MDO)
縱向拉伸是將來自鑄片機(jī)的聚酯基膜厚片在加熱狀態(tài)下通過慢拉輥與快拉輥之間的速度差進(jìn)行3. 0 3. 8倍數(shù)的縱向拉伸。6.橫向拉伸(TDO)
拉伸倍數(shù)3. 0 4. 0倍數(shù)的橫向拉伸，熱定型溫度190°C -210°C。7.牽引收卷
薄膜通過控制壓力輥、展幅輥、導(dǎo)向輥，最后完成收卷工作。
下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。實(shí)施例1 底涂層涂液的制備
取水性聚氨酯類底層粘合劑乳液NeoRoz R-620 (DSM提供)15份，潤濕劑BI-346 (畢克化學(xué))0. 1份，交聯(lián)劑V_02(日清紡制)1份，去離子水80份，添加含有折射率為1. 55、平均直徑為0. 079 μ m的氧化硅的分散體乳液0. 8份，經(jīng)高剪切乳化機(jī)分散均勻，得到固含量為5質(zhì)量％的底涂層涂液。聚酯薄膜的制備
將干燥聚酯切片熔融擠出，熔體在鑄片輥上冷卻成聚酯基膜厚片；將聚酯基膜厚片的兩個(gè)表面涂布上述制備好的底涂層涂液；將表面涂覆底涂層涂液的聚酯基膜厚片縱向拉伸3. 8倍；將縱向拉伸后的膜片預(yù)熱后，橫向拉伸4. 0倍，190°C熱定型后收卷，得到厚度為 125um的光學(xué)聚酯薄膜，底涂層的厚度為0. 05 μ m，測其性能(見表1)。在光學(xué)聚酯薄膜上進(jìn)行涂布UV硬化樹脂R(^9-120 (DIC)，觀測表面干涉彩虹紋 (見表1)。實(shí)施例2 底涂層涂液的制備
取水性聚酯類底層粘合劑乳液ALFA 15GE (ALFA) 18份；潤濕劑肌K-346 (畢克化學(xué))
0.1份；交聯(lián)劑V-02 (日清紡制)1份；去離子水80份；添加含有折射率為2. 18，平均直徑為0. 02 μ m的二氧化鋯的分散體乳液1份，經(jīng)高剪切乳化機(jī)分散均勻，得到固含量為6質(zhì)量％的底涂層涂液。聚酯薄膜的制備
將干燥聚酯切片熔融擠出，熔體在鑄片輥上冷卻成聚酯基膜厚片；將聚酯基膜厚片的兩個(gè)表面涂布上述制備好的底涂層涂液；將表面涂覆底涂層涂液的聚酯基膜厚片縱向拉伸3. 5倍；將縱向拉伸后的膜片預(yù)熱后，橫向拉伸3. 5倍，200°C熱定型后收卷，得到厚度為 175um的光學(xué)聚酯薄膜，底涂層的厚度為0. 1 μ m，測其性能(見表1)。在光學(xué)聚酯薄膜上進(jìn)行涂布UV硬化樹脂R(^8-608 (DIC)，觀測表面干涉彩虹紋 (見表1)。實(shí)施例3 底涂層涂液的制備
取水性聚酯類和聚氨酯類混合底層粘合劑乳液ALFA 15GE (ALFA) 10份和NeoRoz R-620 (DSM) 10份；潤濕劑BYK-346 (畢克化學(xué))0. 1份；交聯(lián)劑V-02 (日清紡制)1份；去離子水80份；添加含有折射率為1. 62，平均直徑為0. 05 μ m的三氧化二鋁的分散體乳液
1.5份，經(jīng)高剪切乳化機(jī)分散均勻，得到固含量為8質(zhì)量％的底涂層涂液。聚酯薄膜的制備
將干燥聚酯切片熔融擠出，熔體在鑄片輥上冷卻成聚酯基膜厚片；將聚酯基膜厚片的兩個(gè)表面涂布上述制備好的底涂層涂液；將表面涂覆底涂層涂液的聚酯基膜厚片縱向拉伸3. 0倍；將縱向拉伸后的膜片預(yù)熱后，橫向拉伸3. 5倍，210°C熱定型后收卷，得到厚度為 188um的光學(xué)聚酯薄膜，底涂層的厚度為0. 15μπι，測其性能(見表1)。在光學(xué)聚酯薄膜上進(jìn)行涂布UV硬化樹脂EKS_675(DIC)，觀測表面干涉彩虹紋(見表1)。實(shí)施例4
底涂層涂液的制備
取水性聚酯類和聚氨酯類混合底層粘合劑乳液ALFA 15GE (ALFA) 10份和NeoRoz R-620 (DSM) 10份；潤濕劑BYK-346 (畢克化學(xué))0. 1份；交聯(lián)劑V-02 (日清紡制)1份；去離子水80份；添加含有折射率為2. O、平均直徑為0. 2 μ m的氧化銦分散體乳液0. 5份和折射率為2. 3、平均直徑為0. 1 μ m的氧化硼的分散體乳液1. 0份，經(jīng)高剪切乳化機(jī)分散均勻， 得到固含量為10質(zhì)量％的底涂層涂液。聚酯薄膜的制備
將干燥聚酯切片熔融擠出，熔體在鑄片輥上冷卻成聚酯基膜厚片；將聚酯基膜厚片的兩個(gè)表面涂布上述制備好的底涂層涂液；將表面涂覆底涂層涂液的聚酯基膜厚片縱向拉伸3. 0倍；將縱向拉伸后的膜片預(yù)熱后，橫向拉伸3. 0倍，210°C熱定型后收卷，得到厚度為 188um的光學(xué)聚酯薄膜，底涂層的厚度為0. 2μπι，測其性能(見表1)。在光學(xué)聚酯薄膜上進(jìn)行涂布UV硬化樹脂V-4025 (DIC)，觀測表面干涉彩虹紋(見表1)。實(shí)施例5
底涂層涂液的制備
取水性聚酯類和聚氨酯類混合底層粘合劑乳液ALFA 15GE (ALFA) 10份和NeoRoz R-620 (DSM) 10份；潤濕劑ΒΥΚ-346 (畢克化學(xué))0. 1份；交聯(lián)劑V-02 (日清紡制)1份；去離子水80份；添加含有折射率為2. 45、平均直徑為0. 5um的氧化鉍分散體乳液0. 5份和含有折射率為1. 62、平均直徑為0. 3 μ m的三氧化二鋁分散體乳液1. 0份，經(jīng)高剪切乳化機(jī)分散均勻，得到固含量為10質(zhì)量％的底涂層涂液。聚酯薄膜的制備
將干燥聚酯切片熔融擠出，熔體在鑄片輥上冷卻成聚酯基膜厚片；將聚酯基膜厚片的兩個(gè)表面涂布上述制備好的底涂層涂液；將表面涂覆底涂層涂液的聚酯基膜厚片縱向拉伸3. 0倍；將縱向拉伸后的膜片預(yù)熱后，橫向拉伸3. 0倍，200°C熱定型后收卷，得到厚度為 188um的光學(xué)聚酯薄膜，底涂層的厚度為0. 2 μ m，測其性能(見表1)。在光學(xué)聚酯薄膜上進(jìn)行涂布UV硬化樹脂V-6841 (DIC)，觀測表面干涉彩虹紋(見表1)。比較例1
用與實(shí)施例1相同基本組分，將分散體乳液替換為含有折射率為1.23、平均直徑為 SOnm的氟化鈣分散體乳液1. 5份，通過本發(fā)明所述制造方法，最終得到厚度為125um的光學(xué)聚酯薄膜，測其性能(見表1)。在光學(xué)聚酯薄膜上進(jìn)行涂布UV硬化樹脂V-6841 (DIC)，觀測表面干涉彩虹紋(見表1)。比較例2
用與實(shí)施例1相同基本組分，不添加高折射率的微粒填料。通過本發(fā)明所述制造方法， 最終得到厚度為188um的光學(xué)聚酯薄膜，測其性能(見表1)。在光學(xué)聚酯薄膜上進(jìn)行涂布UV硬化樹脂V-6841 (DIC)，觀測表面干涉彩虹紋(見表1)。 表1 各實(shí)施例性能數(shù)據(jù)表
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)聚酯薄膜，它包括雙向拉伸的聚酯基膜和涂覆在聚酯基膜至少一個(gè)表面的底涂層，其特征是，所述底涂層中含有折射率為1. 55 2. 50的填料，形成底涂層的涂液中固體成份的含量按重量計(jì)為5% 10%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)聚酯薄膜，其特征在于，所述底涂層中含有折射率為 1. 60 2. 35的填料。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光學(xué)聚酯薄膜，其特征在于，所述填料的平均直徑為 0·02μπι 0. 50 μ m。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光學(xué)聚酯薄膜，其特征在于，所述填料的平均直徑為 0·05μπι 0. 20 μ m。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光學(xué)聚酯薄膜，其特征在于，所述底涂層的厚度為0.05 0. 2 μ m0
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光學(xué)聚酯薄膜，其特征在于，所述填料是氧化硅、氧化鋅、硫化鋅、氧化硼、氧化鋁、氧化鉍、氧化銦、二氧化鈦、氟化釹和二氧化鋯中的一種或幾種。
7.一種制備如權(quán)利要求1、2、3、4、5或6所述光學(xué)聚酯薄膜的方法，其特征是，它包括以下步驟(1)將干燥聚酯切片熔融擠出，熔體在鑄片輥上冷卻成聚酯基膜厚片；(2)在聚酯基膜厚片的至少一個(gè)表面涂覆含有折射率為1.55 2. 50的填料、固體成份的含量按重量計(jì)為5% 10%的底涂層涂液；(3)將涂覆底涂層涂液的聚酯基膜厚片縱向拉伸3.0 3. 8倍；(4)將縱向拉伸后的聚酯基膜預(yù)熱后再橫向拉伸3.0 4. 0倍，收卷，得到光學(xué)聚酯薄
全文摘要
一種光學(xué)聚酯薄膜及其制備方法，所述薄膜包括雙向拉伸的聚酯基膜和涂覆在聚酯基膜至少一個(gè)表面的底涂層，所述底涂層中含有折射率為1.55～2.50的填料，形成底涂層的涂液中固體成份的含量按重量計(jì)為5%～10%。本發(fā)明既具有高透明性、良好粘附性和易收卷性，又能夠有效解決進(jìn)行硬涂層加工后出現(xiàn)的問題干涉彩虹紋，適用于各種LCD用光學(xué)功能薄膜以及高檔IMD膜內(nèi)裝飾加工等高端膜材料領(lǐng)域。
文檔編號B32B27/36GK102514275SQ2011103548
公開日2012年6月27日 申請日期2011年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月10日
發(fā)明者李超, 熊躍斌, 霍新莉 申請人:保定樂凱薄膜有限責(zé)任公司, 合肥樂凱科技產(chǎn)業(yè)有限公司, 天津樂凱薄膜有限公司