TWI378024B - - Google Patents

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1378024 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 並制系有關於一種可成型之雙軸延伸聚酿薄膜及 方ϋ指—種在熱成型製程後具有優良成型性 之雙軸延伸聚酯薄膜及其製造方法。 ' 【先前技術】 聚醋薄膜（PQlyester Film)係為一種優良的塑腰薄 版’在應用上可作為電腦周邊材料，如鍵盤、面板保護膜、 =背光膜組之電子絕緣材料等用途，並適合用於電腦磁 f荨磁性基材；另—方面聚g旨薄膜更可應用於食品包裳、 鍍金屬薄膜、電氣絕緣材、文具或其他多種民生及工業用 途_ 〇 一般而言’聚S旨薄膜具有非常優秀的材料特性，例 如丄其伸張力強及耐衝擊力優異、具有高溶點，可應用於 較高的溫度範圍’故聚0旨薄膜可適用於保護材料或基板材 料的範疇。再者，聚酯薄膜的透明度高、富光澤，且其表 面光滑而可大量應用於標籤、貼合或印刷等用途；聚酿薄 膜更有良好对壓特性’可用為絕緣材料，如電線被覆、絕 緣膠帶、馬達變壓器或電容器等元件；尤其聚醋薄膜不溶 於有機溶劑，具有非常好的耐酸及耐油特性。 在.1953年’雙軸向拉伸聚酯薄膜的工業化生產被研 究開發且成功的應用在各種領域。雙向拉伸聚酯薄膜 (Biaxial oriented p〇lyester nim，B〇pET)具有優良 6 1378024 的物理和化學特性，在電子、電器、磁記錄、包裝、製版 印刷和感光材群方面均具有相當廣泛㈣途。、 薄膜目前成為各種高性能應用的主 要匕裝材料，更兩階的產品也已廣泛的 (_如於背光馳的增亮光學膜基材、偏光板用^^ 級保護膜與離賴、觸控面板的ΙΤ0基材等等；然而習知 2雙轴延伸聚酯薄膜由於其應用上皆要求極佳的尺 I定:Α = ΪΓ。。熱處理3°分鐘後熱收縮率要小於1%， Τ0基材更要求小於〇.3%，因此在延伸製程上通常合將^ 酉旨溥膜延伸至極限後再作高於2〇〇。〇的熱處理，使二· =伸聚S旨溥關減縮性降至最小，但如此雙軸延伸製程 旨薄膜其再延伸性極差所以成型性不佳，且其^有 :二=ryrevive)的缺點。由於目前聚醋薄膜用 ' amt程必縣進行油墨印刷後啊烘烤至少 〜道製程’·為了使原先設計圖案保持完整性，其雙轴延 機械軸方向⑽與橫轴方向⑽的熱收 Λ 太大’但目前所生產的聚醋薄膜熱收縮 ^差，、太大造成最終成型態樣有相當明顯 罝，故導致成㈣程的品質無法提^ 〃 外人=古本發明人有感上述缺失之可改善，提出一種設 汁S里且有致改善上述缺失之本發明。 【發明内容】 本發明之主要目的，在於提供一種可成型之雙抽延伸 7 1378024 聚酯薄膜及且费袢士 佳的成型-提升成型製薄膜具有較 軸延伸糊膜之製::法本驟種可成型之雙 供一未延伸之聚合物f ^驟.步驟一：提 薄膜在機械轴方向=之聚合物 軸延伸薄膜；步驟三··將步驟二 二率，形成單 向（TD)横延伸—第二預定倍率， 申賴，橫轴方 在橫向延伸方向形成—弓^又由延伸薄膜，·且 (bcmngregi〇n)小於 成弓开4 伸薄膜進行-熱處理步驟，而文MD=:在 的熱收縮率差小於3.0%，且再延伸性大於 化 之雙軸延伸聚酯薄膜。 ；.σ可成型 、去，以下有益的效果：本發明提出之製造方 藓此^1—紅外線加熱器分布於橫幅寬方向； =在延伸U生—弓形的溫度分佈使得抑制橫向 =的】形，lngreglon)，進而提高薄膜的物性 二、，寺別疋本發明為用於模具成型的加工製程；其需 要在成型前印刷上所設計的圖案，此印刷至少為㈠道製 2 ’為了使印刷上去的圖案在多道供烤後仍能保持圖案的 完整性’因此該雙轴延伸聚g旨薄膜的熱縮均—性格外嚴 謹’即在機械軸方向（MD)與橫軸方向（TD)必須具有相 近的熱縮性，以大幅提升整體品質穩定性。 為使能更進一步瞭解本發明之特徵及技術内容，請參 8 ^/8024 閱以下有關本發明之詳細說明與附 供參考與說明用，並非用來對本發明加圖式僅提 【實施方式】 睛參考第-圖，本發明係提供 ，薄膜的製造方法，該製造方法所製造==延伸 來酉旨缚膜具有相當優良的成型性， 廉=由延伸 I;::均勻’亦__在熱二:= 包非常適合於熱成型等製程。上述之製造方法 步驟一：提供一未延伸之聚合物薄膜。 2物薄膜可為經由縮聚反應所得到的原料藉由ς =融;擠出及鎮片等步驟加以製成。然而二 同的單體及共聚成分進行聚合反應以製造聚 口物原料，例如將聚氧化乙烯對二苯 ^poimhyieneterephthaiate)與至少—共聚成分而混 二成的聚合物原料’而上述的共聚成分係選自酸類，如間 笨一曱酸或已二酸’·醋類，如萘基醋；醇類，如二乙 烯乙二醇、聚乙烯乙二醇等；又如苯二甲酸二甲醋（謝） 或對苯二甲酸（PTA)和卜3一丙二醇（1，3一_聚合而 得的聚合物，但上述組成僅為說明之用，並非用以限制本 發明。換句話說，本發明所提出的製造方法可適用於各種 不同的聚合物薄膜’並將其製成具有高成型性的雙轴延伸 聚酯薄膜。 9 1378024 步驟二：將該未延伸之聚合物薄膜在機械軸方向 (^achine direction，MD)縱延伸第一預定倍率，以形 成單轴延㈣膜。在此步料係將上狀聚合㈣膜進^ 機械軸方向（MD)的延伸，亦即為平行於薄膜行進方向的 延伸，其中該第一預定倍率係介於2 5至4 〇倍之間。 _ 步驟三：將步驟二之單軸延伸薄臈在橫軸方向 (transverse direction，TD)橫延伸第二預定倍率，形 •巧軸延伸薄膜。此步驟中即是將已形成的單軸延伸薄膜 在橫軸方向上進行拉伸，亦即為垂直於薄膜行進方向的延 伸其中上述之第二預定倍率係介於3. 〇至5. 〇倍之間， -且延伸區末端設Ή卜線加熱器，以在橫幅寬方向形成一 •弓形的溫度分布狀態，使該薄膜之幅寬中心區與兩末端區 的溫度差於。5至5(TC;即兩末端區之溫度高於中心區之溫 度為5至50 C，藉此可以抑制並控制在橫軸方向進行拉伸 時所產生的弓形區（bowlngregl〇n)，以使所生產的 鲁延伸聚醋缚膜具有相當優良的均一物性；而在步驟二及步 驟三完成之後，即可形成雙轴向延伸的聚醋薄膜。y . 接著步騾四：將該雙軸延伸聚酯薄膜進行一埶處理牛 =。此熱處理步驟係提供高溫18〇至24〇t ;熱處理時間 至10秒’讓上述的雙袖延伸聚醋薄膜產生結晶化的結 構，^除薄膜的内應力以減小薄膜的熱收縮率進而提高並 尺寸安定性。 ° /、 然而，在步驟二之後（即將聚合物薄膜在MD方向上 延伸之後），或步驟四之後（即將聚合物薄膜進行雙向轴 1378024 延伸之後）更進—步包 adhesion)，該步驟係將含1步驟（加—丨丨此coating 佈於該薄膜上，藉由橫向延伸機的水溶液塗料塗 的目的在於改善雙軸延伸度小於lum。此-步驟 如表面處理所使用的：::=佈:的接著性，例 伸聚酯薄膜的加工性質。 、，夜進而提咼雙軸延 高度= = = 後，本發明可以得到-種具有 成么特_雙軸延伸聚酉旨薄膜，其特徵在於： ；&，斤1V玄雙袖延伸聚醋薄膜在兩個方向上的執縮性相各 接近，使得該雙轴延伸聚醋薄膜在 型步驟: 個方向上 I、換句說，當該雙軸延伸聚酯薄膜在射屮点刑 ，，在機械财向與橫軸方向具有相當接近成Γ 外，該雙軸延伸聚醋薄膜具有U倍以上的再延伸性 此即可大幅提高該雙軸延伸聚醋薄膜的可成型性質。該雔 軸延伸聚酉旨缚膜在全幅寬方向的折射率差於"^至^ 之間，如此可減少後續塗佈硬度層所產生的干涉彩色纹， „進-步之量測後’該聚酯薄膜之薄膜厚度方 射率（Nz)大於！.50 ;雙軸配向度因子⑽

onen她on factor)介於〇. 〇7與〇. 15之間，其配 因子定義如方程式1所示： X 方程式1 : 配向度因子⑽F)，讀）/Nz，其中Nz為薄膜厚度 1378024. 方向之折射率，心與Ny分別為機械轴方向及橫軸方向的 折射率。 2、該雙軸延伸聚酯薄膜之弓形區（b〇wing regi〇n) 小於等於1. 5%。其中弓形區係以方程式2所計算： 方程式2 : 弓形區（bowing region) = (b/W)x 1〇〇%， &其中W為橫軸方向（TD)寬度，β為最大凹陷深度。 月多考第一圖’在δ亥溥膜進行橫軸方向（⑺）的延伸時， 會產生-個弓形區（b〇wing regi〇n)，該弓形區（匕⑽㈣ =1〇η)可由上述的方程式2計算所得，而本製程延伸區 力？器分布於橫幅寬方向形成-弓形的 又刀 U寬甲心區與兩末端區的溫度差於5至5〇 在=端區高^心區5〜5Gt，藉此可以抑制並控制 拉伸時所產生的弓形區(Μ—·) 職財Π:二軸延伸聚㈣膜在通 向性Μ㈣聚醋薄膜具有相當均勾的熱性質 Γ (orientati〇n degree) ° 檢測造可成'之雙轴延伸㈣薄膜的特徵的 大小熱r2D率= 軸儀延Λ聚酷膜片裁成MD2咖咖250願 小時後其尺寸後放置9代的供箱，6 計算··在更測其尺寸，其令熱收縮率係以方程式3所 1378024. 方程式3 : 熱收縮率=(供烤前尺寸—烘烤後尺寸/供尺寸） X 100%。 • 再延伸倍率··係利用批式同時雙軸延伸機在16(TC (膜 片熱成型的溫度）與1〇〇%/s (膜片熱成型的速率）之最大延 伸倍率。 折射率：利用菱鏡耦合儀量測MD與TD折射率。 Φ 成1性.熱成型機以加熱板加熱至300至350°C下 10至20秒進行5至i〇mm高度的模具中成型。 以下將利用上述之製程以不同的參數製作雙軸延伸 - 务· ®曰薄膜’並量測該些薄膜的特性。 - 第一實驗組（EX. 1) 係使用IV = 〇· 62 g/L之聚對苯二曱酸乙二醋 (polyethylene terephthalate，PET)樹脂材料，先將 上述材料以180。(：進行五分鐘的乾燥步驟、接著進行壓出 ® 製程，以280°C進行ll〇〇ym的材料壓出，之後以1〇〇c， 速度20 m/s的冷卻氣體將壓出樹脂以7°c/s的速度進行 冷卻。接著是雙向的延伸步驟··首先係為機械軸方向（MD) 的縱延伸，其在90°C的條件下進行延伸率3. 〇倍的機械軸 方向延伸，之後為橫軸方向（TD)的橫延伸，而在橫軸方 向延伸之前先it行95°C下預熱步驟，接下來進行延伸率 3· 5倍的橫軸方向延伸。延伸區紅外線加熱器所產生的弓 形溫度幅寬中心區與兩末端區的溫度差為1〇。〇;接著進行 200°C、六秒鐘的熱處理步驟。 1378024 第二實驗組（EX. 2) 第二實驗組係重複第一實驗組之參數及步驟流程，而 第一貫驗組與第一實驗組不同之處在於延伸區紅外線加 熱器所產生的弓形的溫度幅寬中心區與兩末端區的溫度 差為20°C。 第三實驗組（EX. 3) 第二實驗組係重複第一實驗組之參數及步驟流程，而 第三實驗組與第一實驗組不同之處在於延伸區紅外 熱器所產生的弓形的溫度幅寬中心區與兩末端區的溫度 差為5 C。 第四實驗組（EX.4) 第四實驗組係重複第一實驗組之參數及步驟流程，而 用第:::組與第-實驗組不同之處在於本實驗組= 用二次伸區紅外線加熱器所產生的溫度差。換句話 四貫驗組係為-對照組，其製程條件 聚酯薄膜的製造流程。 死之又軸延伸 第五實驗組（EX. 5) 第五貫驗組係重複第—實驗 第五實驗組虚第一實驗， 之參數及步驟流程，而 …第貫驗、组不同之處在於該機械轴方向 14 1378024 (MD)的縱延伸倍率改變為3·3倍 橫延伸倍率改變為3 5户。 尹、轴方向（TD )的 第六實驗組（ΕΧ. 6) 弟〃、貫驗組係重複第一實 第六實驗組與第-實驗組不同之卢在二丈及步驟流程，而 的橫延伸倍率改變為3 〇倍。&在於錢輛方向⑽ 商 在平面的公差小於1%者則評比為”佳，， < 其圖案 2圖案在平面的公差大於1%者則評比為，，差”二::： 性可由成型後的結構特徵加以分類再者成型 未出現破膜現象且成型直角之半徑在0.5至丨公^後f 之間者，成型性則評比為”佳” A (_) 出現破膜現象且成型直角之半徑在15公餐^射出成型後 成型性則評比為，，差’’。從表一可：―：以上者’ 驗組及第五至第六實驗組採用本較製造：:至 =峨醋薄膜之成型表現均較第四實驗. ς未使用紅外線加熱器所產生的弓形的溫度）為佳，故本 1月f提出之雙軸延㈣㈣膜的製造方法可以大幅提 伸^旨薄膜的成型性，其中第一至第三實驗組係 :、一二曰所提出之製造方法之較佳實施態樣，亦即第一至 ί三實驗組的成型性表現較第五與第六實驗組為佳。接 者，從表-的薄膜特性進行討論，該雙軸延伸聚醋薄膜在 15 ^/8024 全幅寬方向的MD與TD折射率差小於〇. 〇5，而該聚‘ 在9(TC、六小時之條件下的熱收縮率小於3%，祺 經方程式1計算之後的值最佳小於等於（g ) 1 °° 經由進一步之量測後，該聚酯薄膜之薄膜厚度方向之折二 率（Nz)大於1. 50，雙軸配向度因子（biaxial orientation factor)介於 〇. 07 與 〇. 15 之間。 表一 EX.1 EX.2 EX.3 EX.4 EX.5 EX.6

MD 延伸溫 度（°c ) 延伸倍 預熱溫 度（t ) 90 3.0 95 90 3.0 95 90 3.0 95 90 3.0 95 90 3.3 95 90 3.0 95 製程 參數

TD 預熱時 間（sec) 30 30 30 30 30 30 延伸溫 度（°C ) 延伸倍 率 100 3.5 100 3.5 100 3.5 100 3.5 100 3.5 100 3.0 20 10 幅中心與兩] 端溫度差. (°C ) 16 1378024 熱處理溫度 (°C ) 200 200 200 200 200 200 薄 膜 特 性 厚度（y m ) 188 188 188 188 175 225 弓形區（¾) +0.5 + 1.2 -0.8 -3.0 -0.5 +0.1 BOF 0.0085 0.0098 0.0099 0.035 0.012 -0.011 △ N 0.015 0.048 0.02 0.052 0.014 0.01 熱縮性 (%) MD 0.5 0.51 0.53 0.72 0.62 0.5 TD 0.48 0.45 0.46 0.45 0.48 0.52 再延伸倍 率 1.9 1.9 1.9 1.9 1.75 2.1 成型性 佳 佳 佳 佳 一般 佳 印刷品質 一佳 好 好 差 佳 佳

而表二則為將第一實驗組（EX. 1)所製成的雙軸延伸 聚酉口旨薄膜與市售的商品進行成型性質的比較表。第一比較 產品（Comp. 1)為未延伸之PET薄膜，其厚度為25〇#爪 (Shlnk〇ng公司所生產）；第二比較產品（c〇町為雙 轴延伸之PET薄膜（TGyGbQ公司所生產，型號：A43〇〇 ); 第二比較產品（C〇mp.3)為雙轴延伸之pET薄膜（T〇y〇b〇 ^司所生產1號：誦3)。同樣的，從表二中可以得知 提出之製造方法可料效改善傳統之雙轴延伸 型特性’其係利用全幅寬方向的_折 〇 1之間及弓形區（b〇—叫咖）小 以的特性，藉此可提高聚酿薄膜的可成型性及 17 1378024 提升成型製程的整體穩定度。藉由第一實驗組（Εχ ι)所 製成的雙軸延伸聚酯薄膜與第二比較產品（c〇mp 2)及第 二比較產品（Comp. 3)的熱縮性比值之比較可以得知，第 一只驗組（EX. 1 )之熱縮性比值最小，故就雙軸延伸聚酯 薄膜而言，第一實驗組（EX」）之成品具有最佳的成型性 及成型製程之品質穩定度；另外，本發明提出的製造方法 所製成的薄骐同樣具有一定的耐熱性及抗化學性，使該雙 軸延伸聚酯薄膜具有較佳的應用特性。 表二 EX.1 Comp. 1 Comp.2 Comp.3 厚度（ 11 m) 188 250 188 188 △ Ν 0.015 0.002 0.05 0.05 BOF 0.0957 0.004 0.1718 0.0852 熱縮性 MD 0.48 >8 0.2 0.5 Μ (%) TD 0.5 > 8 0.18 0.2 膜 再延伸倍率 1.9 5. 0 1.2 2.0 特 性 成型性 佳 佳 差 佳 成型製程穩定度 佳 佳 差 差 耐熱性 佳 差 佳 佳 抗化學性 佳 差 佳 佳 印刷品質 佳 差 佳 差 印刷後的干涉斑 不明顯 無 明顯 明顯 18 &上所述，本發明具有下列諸項優點： 1、本發明所提出之製造方法在延伸區末端設一紅外 雖熱器分布於橫幅寬方向，以形成一弓形的溫度分布狀 使遠薄膜之幅寬中心區與兩末端區的溫度差於5至50 #即兩末端區高於中心區5至5〇。匸，藉此可以抑制並控制 計曾方向進行拉伸時所產生的弓形區（bowing region )的 伸於等於h5%，另—方面’本製程所製作的雙轴延 小於旨薄膜在，c、六小時之條件下的熱收縮率 向的熱收縮率差小於1%;另—方面全幅寬方 膜的成型性，更·^差G· G1至G. 1之間’其即可大幅提高薄 更可以提升整體的成型品質。 明，】二上輯僅為本發明之較佳實蘭，非音簡限本發 圍’故舉凡運_明說明書;:= 化’均同理皆包含於本發明之權利保護=所 【圖式簡單說明】 醋薄膜之流程圖 意圖。 第一圖係本㈣之可·之雙輪延伸聚 第二圖係本發明之薄膜生成弓形區之示 【主要元件符號說明】 W 橫軸方向寬度 β 最大凹陷深度 19

Claims (1)

1. 、申請專利範圍： 下步驟·· -種可成型之雙轴延伸㈣㈣之製造方法

   將該未延伸之聚合物薄膜在機械軸 ne direction，MD)縱延伸—第 轴方向 預定倍 率，形成單軸延伸薄膜； ε 步，三：將步驟：之單軸延伸薄膜在橫軸方向 4:1伸$一預疋倍率，形成雙軸延伸薄膜；且於 鉍向延伸方向形成一弓形的溫度分布； 步驟四：將該雙軸延伸薄膜.進行-180 i 24(rc，, I 1〇秒之熱處理步驟；藉此生成在全巾i寬方向的 MD與TD折射率差G G1至，雙軸配向度因子 (biaXlal 〇rientati〇n factor )介於 〇· 〇7 與 0· 15 之間，弓形區（bowing regi〇n)小於等於丨5% 可成型之雙軸延伸聚酿薄膜， 其中雙軸配向度因子係以方程式丨所計算， 方程式1 : 配向度因子⑽F)=(NX+Ny)/Νζ，其+ Νζ為薄膜厚度 方向之折射率，Νχ與Ny分別為機械軸方向及橫軸 方向的折射率； 其t弓形區係以方程式2所計算， 方程式2 : 弓形區（bowing region) =(B/W)x 1〇〇%，其中你 為橫軸方向（TD)寬度’B為最大凹陷深度。 、如申請專利範圍第1項所述之可成型之雙轴延伸聚酯 薄膜之製造方法，其中步驟三中形成該弓形的溫度分 布係將該薄膜之幅寬中心區與兩末端區形成5至5〇 °C的溫度差。 如申睛專利範圍第2項所述之可成型之雙軸延伸聚酯 薄膜之製造方法，其中該溫度分布係將兩末端區之溫 度高於中心區之溫度為5至5〇°C。 、如申請專利範圍第3項所述之可成型之雙軸延伸聚酯 薄膜之製造方法，其中步驟二中的該第一預定倍率係 介於2· 5至4. 0倍之間。 、如申請專利範圍第3項所述之可成型之雙軸延伸聚酯 ’專膜之製造方法，其中步驟三中的該第二預定倍率係 介於3. 0至5. 0倍之間。 、如申請專利範圍第3項所述之可成型之雙軸延伸聚酯 薄膜之製造方法，其中步驟二之後更包括—將含有無 機氧化物的水溶液塗料塗佈於該單軸延伸薄膜上之 步驟。 Ή請專利範圍第3項所述之可成型之雙軸延伸聚賴 4膜之製造方法，其中步驟四之後更包括一將含有無 機氧化物的水溶液塗料塗佈於該雙軸延伸薄膜 步驟。： 、 、-種可之雙軸延伸以旨_，其具有以下特性： 在全幅寬方向的MD與TD折射率差於0.01至〇 . ^/8024. 雙軸配向度因子（biaxial orientation factor)介 於0. 07與〇. 15之間，其中雙軸配向度因子係以方程 式1所計算， 方程式1 : 配向度因子（BOF)=(Nx+Ny)/Nz，其中Nz為薄膜厚度 方向之折射率，Nx與Ny分別為機械軸方向及橫軸 方向的折射率；以及 弓形區（bowing region)小於等於1. 5%，其中弓形 區係以方程式2所計算， 方程式2 : 弓形區（bowing region) =(B/W)x 1〇〇%，其中 w 為檢轴方向（TD)寬度，B為最大凹陷深度。 、=申請專利範圍第8項所述之可成型之雙軸延伸聚酯 薄膜，其中該雙軸延伸聚酯薄臈之再延伸倍率大^ 1. 7 倍。 ° 〇、如申請專利範圍第8項所述之可成型之雙軸延伸聚 酯薄膜，其中該雙軸延伸聚酯薄膜之薄膜厚度方向之 折射率（Nz)大於1. 50。 1、如申請專利範圍第8項所述之可成型之雙軸延伸聚 酯薄膜，其中該雙軸延伸聚酯薄膜之雙軸配向度因; (biaxial orientati〇n factor)介於 〇 〇7盥 〇 15 之間。： /、. 2 申請專利範圍第8項所述之可成型之雙軸延伸聚 酉曰薄膜，其中該雙軸延伸聚酯薄臈在9(rc、六小時之 22 1378024. 條件下的熱收縮率小於3%。 、匕如申請專利範圍第8項所述之可成型之雙軸延伸聚 酉曰薄膜，其中该雙軸延伸聚酯薄膜之機械軸方向（仙） 的（stretch ratio)與橫軸方向（TD) 丄 小時之條件下的熱收縮率差小於1%·)讀，、 14

   、如申請專利範㈣8項所述之可成型之雙軸延伸聚 醋缚膜’其中該雙軸延伸聚自旨薄膜係從單獨的聚對苯 -f Si ( polyethylene terephthalate > PET) > 或結合至少-共聚成份㈣成的共聚物所獲得。 、如申請專利範，！ 4項所述之可成型之 =薄膜，其中該共聚成份至少選自酸類、：類： 23