专利名称：阻燃聚酯复合膜的制作方法
阻燃聚酯复合膜相关申请本申请基于2008年10月21日提交的美国临时专利申请第61/107，218号且要求其优先权。
背景技术：
聚合物膜，例如聚酯膜，被用在无限多种的应用中。例如，膜被用作包装材料、 标签、释放衬垫(release liner)、滤光器、家具层压板、和例如百叶窗和窗帘的窗上用品 (window treatment)。聚合物膜也被用于电子行业。例如，膜被用来包裹电缆和电线。在一些应用中，聚合物膜需要有阻燃的特性。例如，如等人的美国专利公开第 2006/0110613号，在这里作为参考引入本文，描述了一种金属化阻燃聚酯膜，其每一膜层都包括不同水平的磷。Kiehne等人的美国专利第7，189，451号，在这里也作为参考引入本文， 论述了将多种阻燃剂添加到多层的、双轴取向的聚酯膜中。尽管过去已经提出了多种阻燃膜，仍需要进一步的改进。就这一点，本发明是针对阻燃膜的构造，尤其是阻燃聚酯膜的构造的进一步改进。
发明内容
总的来说，本发明涉及一种阻燃复合膜，其包括不同的阻燃剂一起协同作用以使膜具有极好的阻燃性能。在一个实施方式中，例如，阻燃复合膜可以包括至少三个膜层。例如，复合膜可以包括第一膜层和第二膜层，其每一层都包括聚酯聚合物。至少一个膜层或者两个膜层均可以进一步包括第一阻燃剂。该复合膜可以进一步包括置于第一和第二膜层之间的中间膜层。该中间膜层包括含有第二阻燃剂的聚酯聚合物。第二阻燃剂不同于第一阻燃剂并且包括可发烟的(fumable)阻燃剂。在这里用到的“可发烟的”阻燃剂是指如下阻燃剂当聚合物加热变成熔融时产生挥发性分解产物，并且在聚合物加热到高于175摄氏度的温度时会特定地产生少量醛，例如乙醛。然而，将可发烟的阻燃剂置于中间膜层，挥发的分解产物存留在复合膜内而同时仍然赋予复合膜极好的阻燃性能。在一个实施方式中，第一阻燃剂和第二阻燃剂包括以化学方法与聚酯聚合物结合的有机磷化合物。例如，第一阻燃剂和第二阻燃剂可以结合到聚酯的主链上或者可以作为侧基存在于聚酯聚合物中。在一个特殊的实施方式中，第一阻燃剂可以包括丁二酸酯，例如双(2-羟基乙基) [(6-氧-6!1-二苯并-[(3^][1，2]氧磷杂己环-6-基)甲基]-丁二酸酯。另一方面，第二阻燃剂可以包括亚磷酸酯。当第一阻燃剂和/或第二阻燃剂包括磷化合物时，磷可以以至少5000ppm的浓度存在于每一膜层。例如，阻燃剂可以结合到每一膜层从而使得磷浓度从约5000ppm到约 20000ppm，例如从约 7000ppm 到约 12000ppm。阻燃复合膜可以根据特殊应用具有任何适合的厚度。在一个实施方式中，例如，复合膜可以具有从约0. 5密耳到约7密耳的厚度，例如从约1密耳到约2密耳。第一膜层和第二膜层可以各自包括复合膜重量的约5%到约40%，例如复合膜重量的约10%到约20%。 另一方面，中间膜层可以包括复合膜重量的约20%到约90%，例如复合膜重量的约60%到 80%。中间膜层的厚度，例如，在一个特殊应用中可以从约1密耳到约2密耳。用来形成膜层的聚酯聚合物可以包括任何适合的聚酯，例如聚对苯二甲酸乙二醇酯。在一个实施方式中，三个膜层可以共挤压到一起。在这个实施方式中，例如，在中间膜层与外部第一和第二膜层之间可以不存在中介膜层。当共挤压时，形成的膜可以在至少一个方向上拉伸。例如，复合膜可以双轴拉伸。当膜层通过挤压形成时，用于形成膜层的每一聚合物树脂可以具有从约0. 60IV到0. 68IV的特性粘度。在一个实施方式中，金属或金属氧化物层可以黏附于阻燃复合膜。当金属化层存在于复合膜上时，例如，所得产物特别适合于生产百叶窗、窗帘、和其他窗上用品。在一个实施方式中，本发明的复合膜在开始合成时仅包括两个膜层。在这个实施方式中，第一膜层可以包含第一阻燃剂而第二膜层可以包含第二阻燃剂，其可包括可发烟的阻燃剂。在这个实施方式中，两个膜层可以结合到其他结构中。例如，如金属化涂层之类的涂层可以用于第二膜层以包裹可发烟的阻燃剂。在一个实施方式中，特别是当构造窗上用品时，可以将如上所述的两个复合膜粘合到一起以形成叠层。复合膜可以用阻燃剂粘合剂层压到一起。叠层可以包括第一外表面和第二外表面。在一个实施方式中，第一外表面可以包括金属化层。另一方面，第二外表面可以染上任何特殊的色调以制造具有滤光性能的半透明材料。仍然在另一实施方式中，填充颗粒可以结合到复合膜的一个或两个外层中。填充颗粒可以，例如，以约5重量％到约40重量％的量结合到外层中。填充物可以结合到外层中以制造彩色的不透明材料。在一个实施方式中，例如，二氧化钛颗粒可以结合到一个或两个外层中以制造白色的复合膜层。本发明的其他特征和方面将在下面更为详细地讨论。
本发明完整的和允许的公开内容，包括其对于本领域技术人员的最佳模型，在说明书的剩余部分更详细地说明，包括参考所附的附图，其中图1是根据本发明制造的阻燃复合膜的一个实施方式的横截面图；图2是可根据本发明制造的叠层的一个实施方式的横截面图；图3是可根据本发明构造的窗上用品的一个实施方式的透视图；且图4是根据本发明制造的窗上用品的另一个实施方式的透视图。重复使用本说明书和附图的参考标记意在代表本发明的相同或类似的特征或元素。
具体实施例方式本领域的普通技术人员应该理解的是，本论述只是对示例性的实施方式的说明， 而不是要限制本发明的更广的方面。总的来说，本发明涉及阻燃复合膜。该复合膜由多个膜层组成。在一个实施方式中，例如，至少有两层是用聚酯聚合物结合阻燃剂制造的。根据本发明，复合膜的中间膜层包含可发烟的阻燃剂。中间层可以置于一对相对的外膜层之间。一个或两个外膜层也可以包含阻燃剂。然而，包含在外层中的阻燃剂可以包括不可发烟的阻燃剂。本发明人发现将包含可发烟的阻燃剂的膜层密封在一对相对的外层之间，其中至少一个外层包含不可发烟的阻燃剂，可以提供很多预料不到的优点和好处。具体地，已经发现不同膜层共同作用以显著地改进整个复合膜的阻燃性能。例如，Underwriters Laboratories, Inc.已经公开了对包括膜在内的塑料材料的可燃性的标准检测。具体地，Underwriters Laboratories, Inc.已经公开了在工艺名称 (procedure designation)UL 94下对可燃性的标准检测。具体地，UL 94的测试11涉及薄材料的垂直燃烧检测。根据UL 94的测试11，薄材料以基于检测样品可燃性的VTM等级分类。例如，聚酯膜典型地具有可燃性测试VTM-2级。另一方面，根据本发明制造的复合膜可以具有该测试提供的最高阻燃水平的可燃性测试VTM-O级。可燃性测试VTM-O级，例如，表明当以其纵向轴垂直握拿检测样品时，在对检测样品应用两次各3秒钟的火焰之后10秒钟之内停止燃烧。该火焰是燃烧器产生的大约20毫米高的蓝色火焰。可燃性检测VTM-O级也表明检测样品不产生可点燃置于检测样品下面的棉质物的燃烧微粒或滴状物。为了达到以上结果，认为包含可发烟的阻燃剂的中间膜层与包含不同阻燃剂的外膜层协同作用。实际上，本发明人发现，相比于将包含可发烟的阻燃剂的中间层简单密封于每层都不包含阻燃剂的两个外聚酯层之间，该复合膜的阻燃性能显著改进。本发明的复合膜的阻燃性能也有点意料之外，考虑到美国专利申请公开2006/0110613，其教导了一种多层膜，其中膜的最外层或最外几层包括比最内层或最内几层更高的磷水平。参考图1，例如，用于解释的目的，显示了根据本发明制造的阻燃复合膜10的一个实施方式的横截面。复合膜10包括置于第一膜层12和第二膜层16之间的中间膜层14。 然而，应该理解的是，复合膜10可以包含仅两层或者多于三层。在图1说明的实施方式中， 膜层是直接互相邻接放置的。然而，在其他实施方式中，其他膜层可以置于中间层14与第一和第二膜层12和16之间。每一膜层，12、14和16是由热塑性聚合物制造的。在一个实施方式中，例如，每一膜层可以由聚酯聚合物制造。用于制造每一层的聚酯聚合物可以是相同或不同的。可用的聚酯聚合物包括，例如，聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯和聚对苯二甲酸丁二醇酯。也可以使用共聚酯聚合物，例如聚对苯二甲酸/间苯二甲酸乙二醇酯。通常地，可以使用任何基于得自乙二醇或二醇与二羧酸(或其酯类等价物)的缩聚反应的聚合物的聚酯膜，其中二羧酸是例如对苯二甲酸、间苯二甲酸、癸二酸、丙二酸、己二酸、壬二酸、戊二酸、 辛二酸、丁二酸等，或者上述两种或以上的混合物。合适的乙二醇包括乙二醇、二乙二醇、聚乙二醇、以及多元醇例如丁二醇等。上述两种或以上的混合物也适用。除热塑性聚合物外，中间膜层14和至少一个外膜层12和16也包括阻燃剂。在一个特别的实施方式中，例如，两个外膜层12和16都包含阻燃剂。根据本发明，包含在中间膜层14中的阻燃剂包括可发烟的阻燃剂。另一方面，包含在第一和第二膜层12和16中的阻燃剂通常包括不可发烟的阻燃剂。通过在中间膜层14 中保留可发烟的阻燃剂，当复合膜加热或暴露于明火时，任何挥发性成分，例如醛化合物，
6留存在复合膜10里面。相信在中间膜层14中保留可发烟的阻燃剂也增加阻燃剂的能力以改进复合膜的整体阻燃性能。例如，在一个实施方式中，可发烟的阻燃剂可以包括磷化合物。在中间膜层14中保留可发烟的阻燃剂抑制磷从中间膜层释放出来，从而保留了复合膜的阻燃性能。如上所述，外膜层12和16中的一个或两个也可以包含与中间膜层中包含的阻燃剂不同的阻燃剂。本发明人发现包含在外膜层中的阻燃剂与包含在中间层中的可发烟的阻燃剂协同作用。这种构造可以制造具有极好阻燃性能的整个复合膜。具体地，相比于外层不包含阻燃剂但在中间层包含可发烟的阻燃剂的相似复合膜，本发明的复合膜显著改进了阻燃性能。包含在第一膜层12和第二膜层16中的阻燃剂可以相同或不同。合适的阻燃剂的例子包括商素化合物，例如有机溴化合物、有机氯化合物或有机氮化合物。其他阻燃剂包括金属氢氧化物或三水合金属氧化物。包含在膜层12和16中的阻燃剂可以与热塑性聚合物混合或者可以与聚合物化学结合。阻燃剂可以通过例如共价键与聚合物化学结合。例如，阻燃剂可以通过存在于聚合物主链上化学结合到聚酯聚合物上，或者可以包括侧基。特别适合用于第一和第二膜层的阻燃剂是磷化合物，例如有机磷化合物。这些化合物不仅具有极好的阻燃特性，而且也能化学结合到例如聚酯的热塑性聚合物上。这样的阻燃剂的例子是包括酐(anhydides)和甲基磷酸二甲酯在内的羧酸膦酸。其他磷化合物包括各种亚磷酸酯，例如丁二酸酯。丁二酸酯的一个具体实施方式
包括双(2-羟基乙基) [(6-氧_6!1-二苯并-[(3^][1，2]氧磷杂己环-6-基)甲基]-丁二酸酯(也称为丁二酸， [6-氧-6H-二苯并_[c，e][l,2]氧磷杂己环_6_基)甲基]-，双(2-羟基乙基)酯)，其
结构如下
权利要求
1.一种阻燃复合膜，包括第一膜层，其包括含有第一阻燃剂的聚酯聚合物；和第二膜层，其包括含有与所述第一阻燃剂不同的第二阻燃剂的聚酯聚合物，所述第二阻燃剂包括可发烟的阻燃剂。
2.如权利要求1所述的阻燃复合膜，还包括第三膜层，所述第二中间膜层置于所述第一膜层与第三膜层之间。
3.如权利要求2所述的阻燃复合膜，其中所述第三膜层包括聚酯聚合物。
4.如权利要求3所述的阻燃复合膜，其中所述第三膜层也包含与所述第二阻燃剂不同的阻燃剂。
5.如权利要求4所述的阻燃复合膜，其中所述第三膜层中所包含的阻燃剂包括所述第一阻燃剂。
6.如权利要求5所述的阻燃复合膜，其中所述第一阻燃剂和所述第二阻燃剂包括有机磷化合物。
7.如权利要求5所述的阻燃复合膜，其中所述第一阻燃剂和所述第二阻燃剂与聚酯聚合物化学结合。
8.如权利要求5所述的阻燃复合膜，其中所述第二阻燃剂包括亚磷酸酯。
9.如权利要求7所述的阻燃复合膜，其中所述第一阻燃剂和所述第二阻燃剂与聚酯聚合物化学结合从而使得所述第一和第二阻燃剂结合到所述聚酯聚合物的主链中。
10.如权利要求6所述的阻燃复合膜，其中所述第一阻燃剂包括双(2-羟基乙基) [(6-氧-6H- 二苯并_[c，e] [1,2]氧磷杂己环_6_基)甲基]-丁二酸酯。
11.如权利要求5所述的阻燃复合膜，其中所述第一和第三膜层和所述第二中间膜层经过共挤压。
12.如权利要求7所述的阻燃复合膜，其中所述复合膜在至少一个方向经过拉伸。
13.如权利要求12所述的阻燃复合膜，其中所述复合膜经过双轴拉伸。
14.如权利要求5所述的阻燃复合膜，其中磷包含在所述第一膜层、所述第二膜层和所述第三膜层中的浓度从约5000ppm到约20000ppm。
15.如权利要求5所述的阻燃复合膜，其中当根据UL-94测试时，所述复合膜具有VTM0级。
16.如权利要求5所述的阻燃复合膜，其中所述复合膜具有从约0.5密耳到约7密耳的厚度。
17.如权利要求16所述的阻燃复合膜，其中所述第一膜层占所述复合膜的约5重量％ 到约40重量％，所述第三膜层占所述复合膜的约5重量％到约40重量％，并且所述第二膜层占所述复合膜的约20重量％到约90重量％。
18.如权利要求5所述的阻燃复合膜，其中所述第一膜层占所述复合膜的约10重量％ 到约20重量％，所述第三膜层占所述复合膜的约10重量％到约20重量％，并且所述第二膜层占所述复合膜的约60重量％到约80重量％，并且其中所述复合膜具有从约1密耳到约2密耳的厚度。
19.如权利要求5所述的阻燃复合膜，其中所述第一膜层含有给膜层着色的填充物。
20.如权利要求5所述的阻燃复合膜，还包括与所述第一膜层粘合的金属化层。
21.如权利要求6所述的阻燃复合膜，其中所述第一阻燃剂和所述第二阻燃剂与聚酯聚合物化学结合，所述第一阻燃剂包括双O-羟基乙基)[(6-氧-6H- 二苯并_[c，e] [1，2] 氧磷杂己环-6-基)甲基]-丁二酸酯，所述第二阻燃剂包括亚磷酸酯，所述复合膜被共挤压且被双轴拉伸，所述膜层中所包含的所述聚酯聚合物包括聚对苯二甲酸乙二醇酯，所述复合膜具有从约1密耳到约2密耳的厚度，所述第二膜层占所述复合膜的约60重量％到约 80重量％，并且其中当根据UL-94测试时，所述复合膜具有VTM 0级。
22.如权利要求1所述的阻燃复合膜，其中用来形成所述膜层的所述聚酯聚合物具有从约0. 6IV到约0. 68IV的特性粘度。
23.一种层压制品，包括粘合在一起的两个如权利要求5所述的复合膜。
24.如权利要求23所述的层压制品，其中所述层压制品包括第一外表面和相对的第二外表面，所述第一外表面包括金属化层。
25.一种百叶窗或窗帘，包括权利要求23所述的层压制品。
全文摘要
本发明涉及一种具有阻燃性能的多层复合膜。在一个实施方式中，该复合膜包括含有可发烟的阻燃剂的中间层。该中间层置于两个外膜层之间。外膜层也包含阻燃剂。然而，包含在外层中的阻燃剂不同于包含在中间层中的可发烟的阻燃剂。该复合膜可用于制造很多不同制品，例如窗上用品、标签、释放衬垫、电子行业的包裹材料等。在一个实施方式中，金属化层可以粘合到复合膜的一侧。
文档编号B32B27/18GK102216072SQ200980145758
公开日2011年10月12日 申请日期2009年10月20日 优先权日2008年10月21日
发明者H·克利施, J·G·罗林斯 申请人:三菱树脂株式会社