专利名称：双轴取向的聚酯膜的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于扭转包装(twist wrapping)的双轴取向的聚酯膜。
背景技术：
扭转包装通过扭转膜的一端或两端已经被广泛用于糖果包装。这类扭转包装膜由赛璐玢膜和单轴取向的聚乙烯膜或聚氯乙烯膜形成。
然而，因为需要对其生产过程中释放出的有毒污染物进行处理导致生产成本高昂，所以不宜使用赛璐玢膜。另一方面，单轴取向的聚乙烯或聚氯乙烯膜存在扭转固定性能不足的问题。
因此，有待制备一种具有良好的扭转包装性能以及良好的力学和化学性能，没有任何环境或食品卫生问题的聚酯膜。
例如，公开号为No.平2-127022的日本专利公开了一种用于扭转包装的聚酯膜，该聚酯膜可以通过如下步骤来制备熔融挤出特性粘度为0.5～1且在265℃时的熔融粘度大于2,300泊的聚酯树脂，以2～150的比率对其进行拉伸，并在温度为40℃～玻璃转变温度(Tg)的第一骤冷辊和温度为Tg～Tg+15℃的第二骤冷辊之间骤冷。
另外，公开号为No.昭61-277422的日本专利公开了一种浊度大于6％的聚酯膜的制备方法，该方法包括熔融挤出由对苯二酸与由1，4-丁二醇和分子量为106～550的聚乙二醇形成的混合物制备的聚酯共聚物，并通过将制得的膜与50～80℃的冷却滚筒接触超过8秒钟进行骤冷。
然而，上述方法的加工性能很差，而且得到的膜的印刷性能不理想。同时，公开号为No.昭57-102317的日本专利公开了一种用于扭转包装的管式聚酯膜，通过挤出特性粘度大于0.8的聚酯树脂以得到片材，并以3～4的比率双轴拉伸该片材来制备所述聚酯膜。公开号为No.昭57-66933的日本专利公开了一种制备厚度为60微米或更小的管式聚酯膜的方法，该方法包括通过环形模口挤出特性粘度大于0.72且在265℃时的熔融粘度大于6000泊的聚酯树脂；以大于1的吹胀率吹胀；并进行冷拉伸。
然而，这类管式膜也存在加工性能差和印刷性能不理想的问题。
公开号为No.昭51-19049的日本专利公开了一种双轴取向的聚酯膜，其含有95～30重量％的熔点高于180℃的聚酯；和5～70重量％的特性粘度等于或小于0.35的低分子量聚酯。然而，这种膜在膜的制作过程中容易撕裂。
发明简介由此，本发明的主要目的是提供一种除了具有改善的力学和化学性能、环境可接受性和食品卫生安全以外，还具有改善的扭转包装性能、印刷性能和加工性能的聚酯膜。
上述本发明的目的可以通过一种双轴取向的聚酯膜得以实现，该膜通过拉伸玻璃化转变温度不低于60℃的聚酯片材来制备，其中，所述膜的比重至少为1.38。
附图简介下面结合附图对本发明进行说明，以使本发明的上述和其它目的和特征更为清楚，这些附图分别表示
图1至3测量根据本发明一个具体实施方式
的聚酯膜的死褶保持能力的示意图；图4测量根据本发明一个具体实施方式
的聚酯膜的横向扭转固定的示意图。
发明详述根据本发明的双轴取向的聚酯膜的死褶保持能力不低于60％，所述死褶保持能力定义如下死褶保持能力(％)＝(180-θ)×100/180其中θ为当聚酯膜片于室温下在30psi的压力下被折叠3秒钟，并且将折叠后的片材垂直放置1小时后观察到的折叠角(参见图3)。
根据本发明的双轴取向的聚酯膜可以通过拉伸聚酯片材以使纵向和横向拉伸比的乘积在4-20的范围内进行制备。
根据本发明的优选的实施例，纵向拉伸在Tg～Tg+30℃之间进行，横向拉伸在Tg+10℃～Tg+40℃之间进行，其中Tg为所述聚酯片材的玻璃化转变温度。
根据本发明的双轴取向的聚酯膜可以在纵向和横向均具有大于1.6的折射率。
根据本发明的双轴取向的聚酯膜可以通过在纵向和横向双轴拉伸聚酯片材来制备，该聚酯片材由一种或多种通过缩聚包括芳香族二元羧酸的酸组分与二醇组分得到的树脂来制备。
在一个优选实施方式中，所述芳香族二元羧酸为对苯二酸二甲酯或对苯二酸。也优选所述酸组分还包括其它的芳香族二元羧酸，例如间苯二酸、萘二甲酸、间苯二酸二甲酯、2，6-萘二甲酸二甲酯等。
优选的亚烷基二醇为乙二醇。优选的亚烷基二醇还包括其它的亚烷基二醇，例如二甘醇、1，3-丙二醇、1，4-丁二醇、1，4-环己基二甲醇和2，2-二甲基(-1，3-丙)二醇。
在一个优选的实施例中，用于本发明的聚酯树脂的Tg为60℃或更高。如果聚酯树脂的Tg低于60℃，聚酯的力学和热性能会不理想。
用于本发明的聚酯片材可以使用通过将上述芳香族二元羧酸和二醇组分聚合得到的聚酯树脂混合物来制备。
根据本发明的双轴取向的聚酯膜还可以含有其它组分，例如，缩聚催化剂、分散剂、静电发生剂、抗静电剂、防粘剂以及无机润滑剂。
通过双轴拉伸具有玻璃化转变温度为60℃或更高的聚酯片材来制备根据本发明的双轴取向的聚酯膜，其中，所述膜的比重为1.38或更低。
聚酯膜的比重是对膜结晶度的测量，比重和结晶度的关系可以由下式表示Xc＝{dc×(d-da)}×100/{d×(dc-da)}其中Xc为结晶度(％)，d为比重，dc为100％结晶时的比重(对于聚乙二醇对苯二酸酯为1.455)，da为100％非晶态时的比重(对于聚乙二醇对苯二酸酯为1.335)。
根据上述等式，当膜的比重为1.38时，膜的结晶度为大约40％。
聚酯膜的结晶度是影响膜的死褶保持能力和扭转包装性能的一个重要参数。因此，如果结晶度大于40％，死褶保持能力和扭转包装性能会不理想。
聚酯膜的结晶度通常取决于加工条件，例如，拉伸比或拉伸温度。本发明聚酯膜在Tg～Tg+30℃之间进行纵向拉伸。横向的拉伸在Tg+10℃～Tg+40℃之间进行。
如果纵向拉伸在温度低于Tg时进行，或者如果横向拉伸在温度低于Tg+10℃时进行，膜的表面将由于冷拉伸而变得浑浊。另一方面，如果纵向拉伸在温度高于Tg+30℃时进行，或者如果横向拉伸在温度高于Tg+40℃时进行时，扭转包装性能将由于过度结晶而变得很差。
另外，优选横向拉伸比不低于2，纵向和横向的拉伸比的乘积在4-20的范围内。如上述制备的双轴取向的聚酯膜的结晶度低于40％(对于聚乙二醇对苯二酸酯相当于比重为1.38)，这样的膜表现出改善的扭转包装性能。如果横向拉伸比低于2，膜的厚度将变得不均匀。因此，优选横向拉伸比保持在2或更高。
另外，如果纵向和横向的拉伸比的乘积小于4，膜在纵向的取向会不足，从而，膜在其加工过程中容易在横向撕裂。另一方面，如果拉伸比的乘积大于20，膜的取向会过度，并且膜的扭转包装功能会恶化。
优选双轴取向的聚酯膜在纵向和横向上的折射率均大于1.6。
本发明薄膜在纵向和横向上的死褶保持能力至少为60％，优选至少为70％。如果死褶保持能力低于60％，则扭转包装性能不理想。
另外，膜在横向上的扭转性能取决于膜在纵向上的死褶保持能力。另一方面，膜在纵向上的扭转性能取决于膜在横向上的死褶保持能力。从而，取决于膜的用途，优选在两个方向中的任意一个方向上的死褶保持能力为60％或更高。优选地，本发明的膜在两个方向上都具有至少为60％的死褶保持能力。
下面通过实施例对本发明作进一步的描述和举例说明，但是，这些实施例并非对本发明范围的限制。
对实施例中制备的聚酯膜的以下性能进行了测试(1)比重密度梯度管法(ASTM D1505，JISK7112)(2)折射率用阿贝折射仪测量膜在纵向和横向上的折射率(3)死褶保持能力(％)a.横向如图1中所示，10cm(横向)×1cm(纵向)的膜样品(10)在9cm处被横向折叠。如图2中所示，使用施压设备(20)(SentinelBrand Machine，型号为No.12-AS，热压，Packaging IndustriesGroup，Inc.，Hyannis，MA 02601，USA)，在室温(23～25℃)下将30psi的压力均匀地施加到膜样品的折叠部分上3秒钟。然后，将膜垂直放置1小时并测量在膜样品的折叠部分形成的角度(θ)。按下式确定死褶保持能力(％)。
死褶保持能力(％)＝(180-θ)×100/180b.纵向用10cm(横向)×1cm(纵向)的膜样品(10)重复上述过程。
(4)横向上的扭转固定如图4中所示，准备10cm(横向)×7cm(纵向)的膜样品，通过在横向上的540°扭转(1.5圈)用其包装硬糖果。包装的糖果放置24小时并测量保持的扭转角度。按下式确定扭转固定扭转固定(％)＝保持的扭转角度/初始扭转角度(540°)(5)玻璃化转变温度示差扫描量热计(Perkin-Elmer DSC-7)以20℃/min的速度升温(6)膜强度(ASTM D882)在室温(23±2℃)、200mm/min的速度下，测量100mm×15mm样品的断裂强度。
(7)膜厚度偏差测量在纵向和横向上以5cm的间隔分布的50个点的膜厚度。
厚度偏差(％)＝(Tmax-Tmin)×100/Tave其中Tmax为膜的最大厚度；Tmin为膜的最小厚度；Tave为膜的平均厚度。
实施例1将100摩尔份的对苯二酸二甲酯和180摩尔份的乙二醇放入装有蒸馏柱的高压釜中，加热至150℃，加入以对苯二酸二甲酯的重量计0.05％的醋酸锰(酯交换催化剂)。在除去形成的甲醇的同时，将温度在120分钟内上升至220℃。酯交换完成后，加入以对苯二酸二甲酯的重量计0.04％的磷酸三甲酯(稳定剂)，加入以对苯二酸二甲酯的重量计0.1％的平均粒径为2微米的二氧化硅(防粘剂)。10分钟后，加入以对苯二酸二甲酯的重量计0.03％的三氧化锑(聚合催化剂)，将所得产物转移到装有真空装置的第二反应器中，在280℃下反应140分钟，以得到特性粘度为0.66dl/g的聚乙二醇对苯二酸酯(Tg78℃)。
将由此得到的聚酯在280℃下熔融，通过一个宽为820mm的T型口挤出，通过一个保持30℃的浇铸辊冷却，以得到780mm宽225微米厚的非晶片材。将该非晶片材于94℃下在纵向上以3的比率拉伸，然后于100℃下在横向上拉伸3倍，以得到2,250mm宽25微米厚的双轴拉伸的聚酯膜。
上述得到的聚酯膜的拉伸条件如表1中所示，测得的膜性能，即膜强度、比重、结晶、折射率、死褶保持能力以及扭转固定，如表2中所示。
实施例2-10以及比较例1-5重复实施例1的过程，只是使用如表1中所示的不同的拉伸条件。双轴取向的聚酯膜的性能和结果如表2中所示。
表1
表2
a)由于加工性能差没有形成满意的膜使用实施例1-10以及对比例1-5得到的各种双轴取向的聚酯膜，以600块/分钟的速度扭转包装硬糖果。如果膜在包装过程中破损了，或者如果在24小时后包装好的糖果中散开的超过5％，该膜被评为“差”。如表2中所示，实施例1-10的膜表现出改进的扭转包装性能，同时对比实施例1-5的膜被评价为差。
由此，本发明的双轴取向的聚酯膜除了具有聚酯膜所固有的性能，如高热稳定性、耐侯性、物理性能以及化学耐性以外，还具有对于糖果的扭转包装来说很有用的良好的死褶保持能力。
尽管用上述具体实施方式
对本发明进行了说明，但是应该认识到本领域熟练技术人员可以对本发明进行各种变换和改进，这些变换和改进也在所附的权利要求所限定的本发明的范围内。
权利要求
1.一种双轴取向的聚酯膜，其是通过在纵向和横向上双轴拉伸玻璃化转变温度(Tg)为60℃或更高的聚酯片材而制得的，其中，所述双轴取向的聚酯膜的比重为1.38或更低。
2.如权利要求1所述的双轴取向的聚酯膜，其特征在于所述膜的死褶保持能力为至少60％，其中，死褶保持能力定义如下死褶保持能力(％)＝(180-θ)×100/180其中θ为当聚酯膜片于室温下在30psi的压力下被折叠3秒钟，并且将折叠后的片材垂直放置1小时后观察到的折叠角。
3.如权利要求1所述的双轴取向的聚酯膜，其特征在于所述聚酯片材由一种或多种通过缩聚二元羧酸组分与亚烷基二醇组分得到的树脂制备。
4.如权利要求3所述的双轴取向的聚酯膜，其特征在于所述二元羧酸组分包括对苯二酸二甲酯或对苯二酸。
5.如权利要求4所述的双轴取向的聚酯膜，其特征在于所述二元羧酸组分还包括至少一种选自间苯二酸、萘二甲酸、间苯二酸二甲酯、2，6-萘二甲酸二甲酯的芳香族二元羧酸。
6.如权利要求3所述的双轴取向的聚酯膜，其特征在于所述亚烷基二醇组分包括乙二醇。
7.如权利要求6所述的双轴取向的聚酯膜，其特征在于所述亚烷基二醇组分还包括至少一种选自二甘醇、1，3-丙二醇、1，4-丁二醇、1，4-环己基二甲醇和2，2-二甲基(-1，3-丙)二醇的亚烷基二醇。
8.如权利要求1所述的双轴取向的聚酯膜，其特征在于所述膜的结晶度小于40％。
9.如权利要求1所述的双轴取向的聚酯膜，其特征在于纵向和横向的拉伸比的乘积在4-20的范围内。
10.如权利要求1所述的双轴取向的聚酯膜，其特征在于纵向拉伸在Tg～Tg+30℃之间进行，其中Tg为所述聚酯片材的玻璃化转变温度。
11.如权利要求1所述的双轴取向的聚酯膜，其特征在于横向拉伸在Tg+10℃～Tg+40℃之间进行，其中Tg为所述聚酯片材的玻璃化转变温度。
12.如权利要求1所述的双轴取向的聚酯膜，其特征在于所述膜在纵向和横向上的折射率均为1.6或更高。
13.如权利要求1所述的双轴取向的聚酯膜，其特征在于所述膜被用于扭转包装。
全文摘要
本发明涉及适用于扭转包装的双轴取向的聚酯膜，其是通过在纵向和横向上双轴拉伸玻璃化转变温度(Tg)为60℃或更高的聚酯片材而制得的，其中所述双轴取向的聚酯膜的比重为1.38或更低。
文档编号C08J5/18GK1602330SQ02824657
公开日2005年3月30日 申请日期2002年12月11日 优先权日2001年12月11日
发明者金尚一, 李昌柱 申请人:Skc株式会社