一種製備熱塑性樹脂薄膜的方法:專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,附

一種製備熱塑性樹脂薄膜的方法

《一種製備熱塑性樹脂薄膜的方法》是佛山金萬達科技股份有限公司於2008年12月29日申請的專利，該專利申請號為2008102205123，公布號為CN101767465A，公布日為2010年7月7日，發明人是林裕衛、蔡朝輝、吳耀根。

《一種製備熱塑性樹脂薄膜的方法》公開了一種製備熱塑性樹脂薄膜的方法，其通過將經熔融流延鑄膜或者吹塑成未拉伸或者拉伸比0.1％~60％的微拉伸薄膜後在輸送張力範圍為0.1牛/平方厘米~300牛/平方厘米的輸送下，在熱塑性樹脂熔點Tm以下、玻璃化轉變溫度（Tg+50攝氏度）以上的熱處理溫度範圍內，在熱處理裝置中熱處理0.1秒以上、1200秒以下。該發明的方法同時結合了熔融流延或者吹塑工藝及熱處理工藝的優越特性，所得熱塑性樹脂薄膜產品內部分子結構及取向合理，力學機械性能、尺寸穩定性、溫度使用範圍、光學性能以及氣體透過性等各方面性能的完善和可控。

2021年6月24日，《一種製備熱塑性樹脂薄膜的方法》獲得第二十二屆中國專利優秀獎。

基本介紹

中文名：一種製備熱塑性樹脂薄膜的方法
公布號：CN101767465A
申請人：佛山金萬達科技股份有限公司
發明人：林裕衛、蔡朝輝、吳耀根
申請號：2008102205123
申請日：2008年12月29日
公布日：2010年7月7日
地址：廣東省佛山市汾江中路85號
代理機構：廣州三環專利商標代理有限公司
代理人：戴建波
Int. Cl.：B29C71/02;B29L7/00;B29K21/00;B29K75/00;B29K27/12;B29K67/00;B29K77/00;B29K25/00;B29K23/00
類別：發明專利

專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,附圖說明,技術領域,權利要求,實施方式,專利榮譽,

專利背景

截至2008年12月，相關技術中利用熔融流延法和吹塑法製備的未拉伸或者微拉伸的熱塑性樹脂薄膜，存在如下的缺陷：縱向、橫向的取向難以控制；內應力、結晶形狀、分子分布及聚集態難以控制；所得薄膜的力學機械性能、尺寸穩定性、光學性能以及氣體透過性也難以控制等。產生這些缺陷的主要願意可能與其熟化工藝只能消除部分內應力有關。

普通的熔融流延法是將熱塑性樹脂熔融流延鑄膜或者吹塑成未拉伸或者微拉伸膜後收卷。對於非結晶型熱塑性樹脂，則由於內應力及微取向的存在易造成薄膜缺陷，影響縱橫向的力學行為、尺寸穩定性、光學性能以及氣體透過性等各方面性能差異，並導致成型生產過程難以控制，最終製備的薄膜各性能分布不均勻。對於半結晶型、結晶型熱塑性塑膠，則在鑄膜或者微拉伸時易出現結晶缺陷，晶體尺寸過大，結晶分布不均勻，最終造成結晶度下降、晶體形狀及聚集態缺陷等問題，並造成取向和結晶內應力，這些也最終會影響到薄膜材料的各方面性能。

中國專利申請200710109944.2公開了一種熱塑性樹脂薄膜的製造方法，其使用金屬擠壓體和金屬制流延冷卻輥將以熔融狀態從口模中擠出的膜狀熱塑性樹脂夾住並進行冷卻固化，其中夾住之前的該膜狀熱塑性樹脂的溫度為TG+20攝氏度~TG+90攝氏度，從而獲得光學性能良好的流延薄膜。但這種方法的缺點是：樹脂溫度控制困難，鑄片冷輥易造成薄膜的取向，擠壓體的壓力控制等設備工藝影響因素較為複雜，將造成薄膜的分子取向、結晶形態及分布等的不均勻，造成力學性能、光學性能及表觀形態等性能可控性差。

中國專利申請200610114082.8公開了一種熔融擠出流延法製備聚氟乙烯薄膜的配方和工藝，該工藝將聚氟乙烯與溶劑在一定的溫度下製成高固含量的凝膠，經螺桿式排氣擠出機低溫熔融擠出流延，流延熔膜經過冷卻水槽迅速冷卻後成膜，之後將流延膜通過熱風或紅外熱通道進行乾燥定型。但這種方法的缺陷是：需經水槽急冷卻後乾燥水分，生產工藝流程較長、生產工序複雜，薄膜熔融狀態時水分的引入將影響熱塑性樹脂材料如聚酯型樹脂材料的性能，甚至使之發生降解現象。

中國專利申請200710137331.X公開了一種具有降低的滲透性和提高的抗疲勞性的取向熱塑性彈性體薄膜及其製備方法，該方法通過調節流延或吹塑用模唇處的剪下速度以控制薄膜內的分子排列，改變其光學性能。但這種方法獲得的分子排列未經後期的定型處理，造成分子排列受取向及應力的影響，使得光學性能的改善有限。

中國專利申請200680035317.2公開了一種熱塑性樹脂膜製備方法，該方法在2牛/平方厘米至120牛/平方厘米的張力下輸送熱塑性樹脂膜的同時,將熱塑性樹脂膜在玻璃化轉變溫度TG-30攝氏度至TG+20攝氏度的溫度熱處理10秒至600秒，以減少膜的面內及厚度方向上的延遲。該種方法主要是通過熱處理消除熱塑性樹脂TG範圍內的取向及厚度延遲，以便製備合格的偏振膜，但這種方法對於樹脂材料的分子結構及聚集態等並未產生影響。

因而有必要提供一種熱塑性樹脂薄膜的製備方法，其可以製備內部分子結構及取向合理的熱塑性樹脂薄膜，從而使得其力學機械性能如彈性和韌性等、尺寸穩定性、使用溫度範圍、光學性能以及氣體透過性等各方面性能比較完善和可控。

發明內容

專利目的

《一種製備熱塑性樹脂薄膜的方法》的目的在於提供一種熱塑性樹脂薄膜的製備方法，其所製備的熱塑性樹脂薄膜在力學性能、尺寸穩定性、光學性能以及氣體透過性等各方面性能都得到改善。

技術方案

根據《一種製備熱塑性樹脂薄膜的方法》，其包括如下的處理步驟：在以5牛/平方厘米~60牛/平方厘米範圍的張力輸送熱塑性樹脂薄膜的同時，在超過該熱塑性樹脂的玻璃化轉變溫度50攝氏度以上（即至少為Tg+50攝氏度）、低於該熱塑性樹脂的熔點溫度Tm以下的溫度範圍內，對熱塑性樹脂薄膜熱處理0.1秒-10秒；其中，該熱塑性樹脂薄膜的厚度為10微米~200微米；其中，熱塑性樹脂材料可為任何適用於熔融流延或者吹塑的熱塑性塑膠樹脂和熱塑性彈性體；熱塑性塑膠可以為聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、尼龍6、尼龍66、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸丁二醇酯、聚氟乙烯或聚偏氟乙烯等；熱塑性彈性體可以為熱塑性苯乙烯類彈性體、熱塑性聚氨酯彈性體、熱塑性聚烯烴彈性體、或熱塑性聚酯彈性體。

《一種製備熱塑性樹脂薄膜的方法》的處理方法，既不同於樹脂加工中單向或雙向拉伸的方法，其施加的拉伸力比較大，使得樹脂片材中存在的晶體結構發生重新排列趨向，而且這種拉伸方法一般是用來製備比較厚的樹脂片材；當然《一種製備熱塑性樹脂薄膜的方法》的處理方法也不同於不施加張力的熱處理工藝，這種熱處理基本不會影響樹脂材料的內部分子結構及取向；而且，《一種製備熱塑性樹脂薄膜的方法》的處理方法也不同於在玻璃化溫度（Tg）附近的、施加一定張力的熱處理，其只能消除熱塑性樹脂Tg範圍內的取向及厚度延遲，適合製備偏振膜。

《一種製備熱塑性樹脂薄膜的方法》的處理方法是在施加0.1牛/平方厘米~300牛/平方厘米範圍張力的同時，在遠高於玻璃化溫度（至少為Tg+50攝氏度）、但在其熔融溫度（Tm）以下對其進行熱處理，從而可以完善其內部分子結構，使其取向合理，得到完善且可控的微晶結構，最終所製備的熱塑性樹脂薄膜在力學性能、尺寸穩定性、光學性能以及氣體透過性等各方面性能都得到改善。

在《一種製備熱塑性樹脂薄膜的方法》的方法中，熱塑性塑膠也可為該熱塑性樹脂材料與其它改性樹脂及助劑的混合物，助劑如抗老化劑、加工助劑、色母、防粘劑、阻燃劑等。熱塑性樹脂材料較佳的為半結晶性、結晶性熱塑性樹脂，更佳的為半結晶性、結晶性熱塑性彈性體樹脂。

《一種製備熱塑性樹脂薄膜的方法》的處理方法既可以是對直接採用熔融流延擠出或擠出吹塑成膜製成的未拉伸的薄膜進行熱處理，也可以對通過任何適合工藝製成單向或者雙向微拉伸薄膜進行熱處理，如採用流延時調整輥速比、吹塑時調整吹脹比等方法得到的微拉伸薄膜，該微拉伸薄膜縱向、橫向拉伸比例為0.1%~60%，對於結晶性熱塑性彈性體較佳的為5%~45%，更佳的為10%~30%。對採用熔融流延時所得的薄膜進行《一種製備熱塑性樹脂薄膜的方法》熱處理前，可先使其通過溫度為10~100攝氏度的急冷輥鑄膜。

《一種製備熱塑性樹脂薄膜的方法》中，熱處理裝置可為任何適用於熱處理的裝置，較佳的可為烘箱、熱風、紅外加熱、接觸輥加熱、電磁加熱、微波加熱等各類適用於薄膜大規模生產的加熱方法及通道，更佳的可為烘箱、紅外加熱、接觸輥加熱等，對於直接與擠出機連線的更佳的為烘箱加熱。

《一種製備熱塑性樹脂薄膜的方法》中，張力、熱處理溫度和時間可以根據不同熱塑性樹脂進行調整。優選地，張力為5牛/平方厘米~100牛/平方厘米，對於熱塑性彈性體樹脂薄膜更佳的為10牛/平方厘米~30牛/平方厘米；較佳的熱處理溫度為熱塑性樹脂的熔點（Tm-10攝氏度）以下、玻璃化轉變溫度（TG+50攝氏度）以上；熱處理時間較佳為0.1秒~300秒，更佳的為0.1秒~50秒，最佳為0.1秒~10秒。

另一方面，《一種製備熱塑性樹脂薄膜的方法》還提供了一種熱塑性樹脂薄膜，該熱塑性樹脂薄膜是採用《一種製備熱塑性樹脂薄膜的方法》的熱處理方法製得的。這種熱塑性樹脂薄膜厚度為5微米~2000微米，優選為10微米~100微米。

改善效果

《一種製備熱塑性樹脂薄膜的方法》同時結合了流延或者吹塑擠出和熱處理製備熱塑性樹脂薄膜的優越性，通過物理加熱方法使得薄膜縱向、橫向取向小，內應力小，內部分子排列及分布均勻合理，如有結晶存在將獲得完善的晶體形態、可控的結晶程度以及晶體聚集形態，結晶區與非晶區分布均勻的熱塑性樹脂薄膜。該種薄膜根據需求將獲得好的力學機械性、彈性、韌性、衝擊性，擴大溫度使用範圍，並有好的尺寸穩定性、光學性能以及氣體透過性等。該種方法加工工藝簡單，易於大規模產業化，尤其是熱處理工藝，只需在流延或者吹塑生產工藝中鑄膜後加入一加熱裝置即可，這些都決定了該種製備熱塑性樹脂薄膜的方法可以廣泛地用於實際套用中。

附圖說明

圖1為熔融流延熱處理典型設備示意圖；

圖2為熔融吹塑成膜熱處理工藝流程示意圖；

圖3吹塑或流延熱塑性樹脂薄膜進行熱處理工藝流程示意圖；

圖中，各附圖示記的含義為：1為擠出機，2為連線管，3為模頭，4為流延鑄片輥裝置，5可為鋼輥、膠輥等壓輥裝置也可無，6、8為導輥，7為熱處理裝置，9收卷裝置。

《一種製備熱塑性樹脂薄膜的方法》附圖

技術領域

《一種製備熱塑性樹脂薄膜的方法》涉及一種製備熱塑性樹脂薄膜的方法。

權利要求

1.一種製備熱塑性樹脂薄膜的方法，其特徵在於，該方法包括如下的處理步驟：在以每平方厘米施加5牛-60牛的張力輸送所述熱塑性樹脂薄膜的同時，在超過該熱塑性樹脂的玻璃化轉變溫度Tg+50攝氏度以上、低於該熱塑性樹脂的熔點溫度Tm以下的溫度範圍內，對所述的熱塑性樹脂薄膜熱處理0.1秒-10秒；其中，所述的熱塑性樹脂薄膜的厚度為10微米~200微米；

其中，所述的熱塑性樹脂為適用於熔融流延或者吹塑的熱塑性塑膠樹脂和熱塑性彈性體；其中，所述的熱塑性塑膠是聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、尼龍6、尼龍66、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸丁二醇酯、聚氟乙烯或聚偏氟乙烯等；所述的熱塑性彈性體為熱塑性苯乙烯類彈性體、熱塑性聚氨酯彈性體、熱塑性聚烯烴彈性體、或熱塑性聚酯彈性體。

2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述的熱塑性樹脂薄膜是採用熔融流延擠出或擠出吹塑成膜製成的未拉伸的薄膜。

3.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述的熱塑性樹脂薄膜是採用熔融流延擠出或擠出吹塑成膜後製成的雙向或單向微拉伸的薄膜。

4.如權利要求3所述的方法，其特徵在於，所述的雙向或單向微拉伸薄膜是採用縱向、橫向拉伸比例為0.1%~60%的微拉伸工藝製成的。

5.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述的熱塑性樹脂薄膜在成膜後直接進入線上熱處理，或者該熱塑性樹脂薄膜是在收卷後再另行進行熱處理。

6.一種採用如權利要求1~5之一所述方法製得的熱塑性樹脂薄膜。

實施方式

實施例1~4

按照圖1所示的工藝流程圖，將表1中對應的共混熱塑性樹脂（LDPE、PP、PA6、PET）以及其它助劑抗氧劑1010按100%和1%的重量百分比均勻混合，從模口流延擠出，通過溫度為10~60攝氏度的急冷輥冷卻製成厚度為10~100微米的薄膜，再分別按照表2所對應的實施例1~4熱處理工藝條件，採用接觸輥熱處理，製得厚度為10~100微米的薄膜，即製得《一種製備熱塑性樹脂薄膜的方法》的熱塑性樹脂薄膜材料。

實施例5~9

按照附圖2所示的工藝流程圖，將表1中對應的共混熱塑性樹脂（PS、TPU、TPE、TPEA、TPO）以及其它助劑抗氧劑1010按1%的重量百分比均勻混合，採用吹塑成膜法，經擠出機熔融擠出後，通過口模形成膜管；膜管經風環鼓入壓縮空氣，使膜管吹脹，再通過定型框使之冷卻定型，而後用人字板壓平膜管，製成薄膜，再分別按照表2對應的實施例5~9熱處理工藝條件，採用接觸輥熱處理，製得厚度為10~100微米的薄膜，即製得《一種製備熱塑性樹脂薄膜的方法》的熱塑性樹脂薄膜材料。

表1（比例均為重量百分比）

表2