熱收縮聚酯薄膜的制備方法
【專利摘要】一種熱收縮聚酯薄膜的制備方法，包含：(a)提供一具有X℃的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的聚酯薄膜；(b)使該聚酯薄膜于(X+20)℃至(X+30)℃的預熱溫度范圍下進行預熱，得到一經(jīng)預熱聚酯薄膜；(c)于拉伸比范圍為2.7至7.7以及拉伸時間為不大于15秒下，使該經(jīng)預熱聚酯薄膜沿垂直于機器方向的方向進行拉伸，得到一經(jīng)拉伸薄膜；(d)使該經(jīng)拉伸薄膜于(X-10)℃至X℃的退火溫度范圍及不大于10秒的退火時間下進行退火，得到一經(jīng)退火薄膜；及(e)使該經(jīng)退火薄膜冷卻至環(huán)境溫度，以制得該熱收縮聚酯薄膜。本發(fā)明制備方法所制得的熱收縮聚酯薄膜于標簽熱收縮工序中具有較低的收縮溫度，且于運輸時也具有良好的尺寸安定性。
【專利說明】熱收縮聚酯薄膜的制備方法

【技術(shù)領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種熱收縮聚酯薄膜的制備方法，特別是涉及一種包含預熱、拉伸及 退火步驟的熱收縮聚酯薄膜的制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 熱收縮膜為廣泛使用的包裝及標簽材料，其中，熱收縮聚酯薄膜由于無味、無毒、 機械性質(zhì)佳以及具有易于回收等優(yōu)點，目前已用來取代較不符合環(huán)保要求的聚氯乙烯薄 膜。熱收縮聚酯膜，如聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET)，用于PET飲料瓶的包裝及標簽時，可與 飲料瓶本體一同回收，更符合市場及環(huán)保需求。
[0003] 一般未經(jīng)改質(zhì)的聚酯薄膜的收縮率不超過30%，因此在應用于熱收縮膜時，習知技 術(shù)一般會于聚酯中加入改質(zhì)劑，如間苯二甲酸（IPA)、新戍二醇（neopentylglycol, NPG)、 1,4-環(huán)己燒二甲醇(1, 4 - Cyclohexanedimethanol,CHDM)等。再者,聚酯薄膜于后續(xù)包裝 及標簽熱收縮工序中，須在高于100°C的溫度下進行，而為了達到節(jié)能目的，目前業(yè)界皆希 望將熱收縮聚酯膜的收縮溫度及時間加以降低，例如在80°C及10秒以下就可達成所需的 熱收縮率。依據(jù)前述各種問題，US7，008, 698B2便提出一種熱收縮高分子膜，包含由二酸及 含有2-甲基-1，3-丙二醇的二醇所聚合而成的經(jīng)改質(zhì)聚酯樹脂；此高分子膜是通過熔融及 擠壓成片，再經(jīng)冷卻及于高分子的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度至低于高分子軟化熔融的溫度下進行多 次拉伸所制成。此專利的工序需要經(jīng)過至少2次的拉伸步驟，才可讓所制得的高分子膜于 80°C及10秒下的收縮率為50%。對于業(yè)界而言，此專利案的工序仍不符合經(jīng)濟效益而有待 改進。
[0004] EP1055506B1也利用工序改善方式來降低收縮溫度，其工序包含使聚酯膜于 [Tg-5]°C至[Tg+15] °C的溫度及1.05-1.2的拉伸比(draw ratio)下，沿機器方向(MD)進 行第一次拉伸，以得到經(jīng)拉伸聚酯膜；使該經(jīng)拉伸聚酯膜預熱并沿垂直于機器方向的方向 (TD)分別進行第二次及第三次拉伸，所制得的熱收縮聚酯膜于80°C下的收縮率達50-60%。 上述專利案僅運用兩階段拉伸工序，雖滿足降低收縮溫度的需求，但仍無法有效節(jié)能減碳 及降低制造成本。此外，上述專利案所制得的熱收縮聚酯膜分別具有于70°C及5秒下的收 縮率>20%以及于75°C及5秒下的收縮率>35%，可能會于貨柜運輸時受熱收縮而變形（一 般運輸時的貨柜內(nèi)溫度可能高達70°C )，致使熱收縮聚酯膜的尺寸安定性不佳。
[0005] 由上述說明可知，如何降低熱收縮聚酯膜的收縮溫度并同時滿足貨柜運輸時需要 維持的尺寸安定性，對于目前業(yè)界仍有極大需求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 鑒于EP1055506B1使用兩階段拉伸工序所產(chǎn)生的耗能，以及其無法滿足貨柜運輸 時的尺寸安定性問題，本發(fā)明 申請人:提出一種利用一次拉伸步驟，再搭配預熱及退火步驟 (EP1055506B1并未提出此等步驟）的工序，以克服前述所提出的所有問題，同時符合業(yè)界 的需求。
[0007] 本發(fā)明的目的在于提供一種可降低收縮溫度且于運輸時具有良好尺寸安定性的 熱收縮聚酯薄膜的制備方法。
[0008] 本發(fā)明熱收縮聚酯薄膜的制備方法，包含：
[0009] (a)提供一具有X°C的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的聚酯薄膜；
[0010] (b)使該聚酯薄膜于（X+20) °〇至（X+30) °C的預熱溫度范圍下進行預熱，得到一經(jīng) 預熱聚酯薄膜；
[0011] (c)于拉伸比范圍為2. 7至7. 7以及拉伸時間為不大于15秒下，使該經(jīng)預熱聚酯 薄膜沿垂直于機器方向的方向進行拉伸，得到一經(jīng)拉伸薄膜；
[0012] (d)使該經(jīng)拉伸薄膜于（X-10) 的退火溫度范圍及不大于10秒的退火時間 下進行退火，得到一經(jīng)退火薄膜 '及
[0013] (e)使該經(jīng)退火薄膜冷卻至環(huán)境溫度，以制得該熱收縮聚酯薄膜。
[0014] 本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明制備方法通過預熱溫度、拉伸條件及退火溫度的 控制，使所制得的熱收縮聚酯薄膜于70°C及5秒下的收縮率〈0. 5%，而可于貨柜運輸時具有 良好的尺寸安定性，以及于80°C及5秒下的收縮率>60%，通過收縮溫度的降低，使標簽熱收 縮工序溫度能夠降低，并同時減少耗能。

【具體實施方式】
[0015] 本發(fā)明熱收縮聚酯薄膜的制備方法，包含：
[0016] (a)提供一具有X°C的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的聚酯薄膜；
[0017] (b)使該聚酯薄膜于（X+20) 1：至（X+30) °C的預熱溫度范圍下進行預熱，得到一經(jīng) 預熱聚酯薄膜；
[0018] (c)于拉伸比范圍為2. 7至7. 7以及拉伸時間為不大于15秒下，使該經(jīng)預熱聚酯 薄膜沿垂直于機器方向的方向進行拉伸，得到一經(jīng)拉伸薄膜；
[0019] (d)使該經(jīng)拉伸薄膜于（X-10) 的退火溫度范圍及不大于10秒的退火時間 下進行退火，得到一經(jīng)退火薄膜 '及
[0020] (e)使該經(jīng)退火薄膜冷卻至環(huán)境溫度，以制得該熱收縮聚酯薄膜。
[0021] 該步驟（a)的聚酯薄膜可依據(jù)目前已知方法進行制備，例如，使聚酯或經(jīng)改質(zhì)聚 酯通過單螺桿擠出機或雙螺桿擠出機，并于200至300°C加工溫度下進行熔融，接著再通過 一模頭（T-die)而形成聚酯薄膜。
[0022] 優(yōu)選地，該步驟（a)的聚酯薄膜是由一經(jīng)改質(zhì)聚酯所制成，該經(jīng)改質(zhì)聚酯是由一 組成物進行聚合所制成，該組成物包含二酸、二醇及一用于破壞結(jié)晶度的改質(zhì)劑。該經(jīng)改質(zhì) 聚酯的種類可例如TWI335922、US6939616及US7829655等專利所揭示的內(nèi)容，其中優(yōu)選為 經(jīng)改質(zhì)的聚對苯二甲酸乙二醇酯。該二酸可例如但不限于對苯二甲酸（TPA);該二醇可例 如但不限于乙二醇（EG)、丙二醇（PG)、丁二醇（BG)等，優(yōu)選為EG。優(yōu)選地，該改質(zhì)劑是選 自于間苯二甲酸（IPA)、2-甲基-1，3-丙二醇（MPD0)、新戊二醇（NPG)、1，4-環(huán)己烷二甲醇 (CHDM)和所述的一組合，其中以NPG為優(yōu)選。
[0023] 優(yōu)選地，步驟（a)的聚酯薄膜的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度X的范圍為70至80°C。于本發(fā)明 的優(yōu)選具體例中，X的范圍為73至79°C。
[0024] 依據(jù)上述X的優(yōu)選范圍，優(yōu)選地，該步驟（b)的預熱溫度范圍為90至110°C。于本 發(fā)明的優(yōu)選具體例中，該步驟（b)的預熱溫度范圍為93至109°C。于本發(fā)明的更優(yōu)選具體 例中，該步驟（b)的預熱溫度范圍為99至108°C。
[0025] 步驟（b)主要是使該聚酯薄膜預熱，以使薄膜表面具有均勻溫度。于步驟（b)的 預熱過程中，該聚酯薄膜并未同時進行拉伸，優(yōu)選地，該步驟（b)的拉伸比為不大于1.05 ； 更優(yōu)選地，該拉伸比為1 (也就是完全無拉伸）。
[0026] 優(yōu)選地，該步驟（b)的預熱時間范圍為5至9秒；更優(yōu)選地，該預熱時間范圍為7 至9秒。
[0027] 優(yōu)選地，該步驟（c)的溫度范圍為70至90°C。于本發(fā)明的優(yōu)選具體例中，該步驟 (c)的溫度范圍為80至85°C。
[0028] 優(yōu)選地，該步驟（c)的拉伸比為3. 5至6. 5 ;更優(yōu)選地，該拉伸比為4. 5至5. 2。
[0029] 該步驟（c)的拉伸時間為不大于15秒；優(yōu)選地，該拉伸時間為1至12秒；更優(yōu)選 地，該拉伸時間為5至11秒。
[0030] 依據(jù)上述X的優(yōu)選范圍，優(yōu)選地，該步驟⑷的退火溫度范圍為60至80°C。于本 發(fā)明的優(yōu)選具體例中，該步驟（d)的退火溫度范圍為63至79°C。于本發(fā)明的更優(yōu)選具體例 中，該步驟（d)的退火溫度范圍為70至78°C。
[0031] 優(yōu)選地，該步驟（d)的拉伸比為不大于1. 05 ;更優(yōu)選地，該拉伸比為1。
[0032] 該步驟（d)的退火時間為不大于10秒；優(yōu)選地，退火時間為1至8秒。
[0033] 優(yōu)選地，該步驟（e)的環(huán)境溫度范圍為20至30°C。
[0034] 本發(fā)明制備方法所制得的熱收縮聚酯薄膜于70°C及5秒下的收縮率〈0. 5%，以及 于80°C及5秒下的收縮率>60%，完全符合業(yè)界需求。
[0035] 本發(fā)明將就以下實施例來作進一步說明，但應了解的是，該實施例僅為例示說明， 而不應被解釋為本發(fā)明實施的限制。
[0036] <實施例>
[0037][制備例1]經(jīng)改質(zhì)聚酯
[0038] 將80% (摩爾百分比)的TPA、100% (摩爾百分比)的EG與20% (摩爾百分比)的IPA 倒入攪拌槽中攪拌形成糊狀物，并添加 75ppm的熱安定劑（磷酸)，接著將該糊狀物倒入酯 化槽中升溫攪拌，同時進行酯化反應，槽內(nèi)壓力控制在3kg/cm2以內(nèi)，并讓反應生成的水經(jīng) 由精餾管餾出收集。待歷時6-7小時后，最終酯化末溫至250°C，隨后將反應槽內(nèi)的酯化物 移至縮合反應糟，再加入300ppm的三氧化二銻作為觸媒，并逐步升溫至285°C，同時在2小 時內(nèi)抽真空至ltorr左右。至極限黏度介于0. 6-0. 9為止,歷時4_5小時，隨后進行排流、 冷卻、切粒，以制得經(jīng)改質(zhì)聚酯酯粒。
[0039][制備例2及3]經(jīng)改質(zhì)聚酯
[0040] 除了依據(jù)下表1改變反應物及比例外，其余制法及流程皆與制備例1相同，最后制 得經(jīng)改質(zhì)聚酯。
[0041][性質(zhì)測試]
[0042] 1.熱性質(zhì)：利用熱差掃描分析儀（DSC, TA Instruments公司制造 ,型號為DSC2910 Modulated DSC)來測試玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg(°C )。
[0043] 2.極限黏度[intrinsic viscosity, IV (ml/g)]:將 lg 經(jīng)改質(zhì)聚酯溶解在 100g 且 重量比為50/50的酹/四氯乙燒混合溶劑中，并使用烏氏粘度計（Ubbelohde-viscometer) 于30°C下測得。
[0044]表 1

【權(quán)利要求】
1. 一種熱收縮聚酯薄膜的制備方法，其特征在于包含： (a)提供一具有X°C的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的聚酯薄膜； (b)使該聚酯薄膜于（X+20)°C至（X+30)°C的預熱溫度范圍下進行預熱，得到一經(jīng)預熱 聚酯薄膜； (c)于拉伸比范圍為2. 7至7. 7以及拉伸時間為不大于15秒下，使該經(jīng)預熱聚酯薄膜 沿垂直于機器方向的方向進行拉伸，得到一經(jīng)拉伸薄膜； (d)使該經(jīng)拉伸薄膜于（X-10) 的退火溫度范圍及不大于10秒的退火時間下進 行退火，得到一經(jīng)退火薄膜 '及 (e)使該經(jīng)退火薄膜冷卻至環(huán)境溫度，以制得該熱收縮聚酯薄膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱收縮聚酯薄膜的制備方法，其特征在于：該步驟（a)的聚 酯薄膜是由一經(jīng)改質(zhì)聚酯所制成，該經(jīng)改質(zhì)聚酯是由一組成物進行聚合所制成，該組成物 包含二酸、二醇及一用于破壞結(jié)晶度的改質(zhì)劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的熱收縮聚酯薄膜的制備方法，其特征在于：該改質(zhì)劑是選自 于2-甲基-1，3-丙二醇、新戊二醇、1，4-環(huán)己烷二甲醇和所述的一組合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱收縮聚酯薄膜的制備方法，其特征在于：X的范圍為70至 80。。。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱收縮聚酯薄膜的制備方法，其特征在于：該步驟（b)的拉 伸比為不大于1.05。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱收縮聚酯薄膜的制備方法，其特征在于：該步驟（b)的預 熱時間范圍為5至9秒。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱收縮聚酯薄膜的制備方法，其特征在于：該步驟（c)的溫 度范圍為80至85°C。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱收縮聚酯薄膜的制備方法，其特征在于：該步驟（d)的拉 伸比為不大于1.05。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱收縮聚酯薄膜的制備方法，其特征在于：該環(huán)境溫度范圍 為 20 至 30°C。
【文檔編號】B29D7/01GK104044281SQ201310078258
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2013年3月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月11日
【發(fā)明者】張燦金, 蘇冠樺 申請人:遠東新世紀股份有限公司