具体实施方式
以下有关本发明的薄膜积层体以及其制造方法,详细地说明适合的实施方式。
在本发明中,积层于透明塑胶薄膜的树脂层,必须是在波长550nm时的光透射率为90%以上且玻璃转化温度(耐热温度)为250℃以上。在形成如此的树脂层时,使用含有具光硬化性的笼型倍半硅氧烷树脂的光硬化性树脂组合物。有关光硬化性树脂组合物中的笼型倍半硅氧烷树脂的含有量,优选含有3重量%以上,更优选可含有5至30重量%以上的光硬化性树脂。如果具光硬化性的笼型倍半硅氧烷树脂未达3重量%,则所获得的薄膜积层体在触摸面板及其他电子机器等用途中作为重要的耐热特性会变得不足。此外,即使在倍半硅氧烷树脂的含有量为相同时,玻璃转化温度由于会依据和倍半硅氧烷树脂并用而使用的其他树脂等的玻璃转化温度而变化,因此适宜地调节倍半硅氧烷树脂的含有量。
积层于透明塑胶薄膜的树脂层,是在波长550nm时的光透射率为90%以上。如果光透射率未达90%,则所获得的薄膜积层体在触摸面板及其他电子机器等透明薄膜用途中作为重要的光透射性会变得不足,而使画面的能见度等产生问题。此外,树脂层的玻璃转化温度为250℃以上。如果玻璃转化温度未达250℃,则所获得的薄膜积层体在触摸面板及其他电子机器等用途中作为重要的耐热特性会变得不足。积层的树脂层的耐热温度越高越好,只要不妨碍到积层的树脂层的其他品质的透明性、高表面硬度性、耐候性、耐药品性、耐久性即可。
作为具光硬化性的笼型倍半硅氧烷树脂,例如可适用以下。
首先,第1是通过使以下通式(1)
RSiX3 (1)
(其中,R为具有(甲基)丙烯酰基、环氧丙基或乙烯基之一的有机官能基;X表示水解性基)所示的硅化物在有机极性溶剂及碱性触媒存在下进行水解反应并使一部分缩合后,再使所得的水解产物于非极性溶剂及碱性触媒存在下进行再缩合而成的笼型倍半硅氧烷树脂。
此外,第2是以下通式(2)
[RSiO3/2]n (2)
(其中,R为具有(甲基)丙烯酰基、环氧丙基或乙烯基之一的有机官能基;n为8、10、12、或14)所示的笼型倍半硅氧烷树脂。
并且,第3是在通式(1)中,R为以下通式(3)、(4)、或(5)
CH2=CH- (5)
(其中,m为1至3的整数,R1表示氢原子或甲基)所示的有机官能基的笼型倍半硅氧烷树脂。
在本发明中,笼型倍半硅氧烷树脂优选为分子量分布及分子结构均被控制的硅原子全部拥有由具有(甲基)丙烯酰基、环氧丙基或乙烯基的有机官能基所构成的反应性官能基的笼型倍半硅氧烷树脂。在本发明的光硬化性组合物中,可含有如此的笼型倍半硅氧烷树脂、或以此为主要成分而含有的树脂混合物、或n数不同的成分等其他成分,此外,笼型倍半硅氧烷树脂也可为低聚物。在此,在含有笼型倍半硅氧烷树脂作为主要成分的树脂混合物中,就适合混合的树脂而言,只要是与笼型倍半硅氧烷树脂具有相溶性及反应性的树脂即无特别限定,但以(甲基)丙烯酸酯以及环氧树脂等为优选。其次,只要不妨碍到光硬化性,也可在光硬化性树脂组合物中加入填料类添加物。
此外,在光硬化性组合物中通常调配有光聚合起始剂。此外,在本发明中,虽可将适当的溶剂作为稀释剂使用,也可用以进行光硬化性树脂组合物的粘度调整等,但从考虑到溶剂的挥发去除步骤并需要时间且生产效率降低、残留溶剂等存在于硬化后所得的树脂层内部而导致成形薄膜的特性降低等观点来看,被涂布的光硬化性树脂组合物中,溶剂的含有量优选限制为5%以下,实质上优选使用不含溶剂的。
在由“树脂层-透明塑胶薄膜”所构成的薄膜积层体中,有关使光硬化性树脂组合物硬化所得的树脂层的厚度,为使树脂层与透明塑胶薄膜的厚度比率(树脂层厚度÷透明塑胶薄膜厚度)为0.1以上及5.0以下。如果该厚度的比率未达0.1,则树脂层变得过薄,光硬化性树脂组合物的特征的高耐热性效果无法充分发挥,无法期待使用于基底的透明塑胶薄膜的耐热特性的提升。另一方面,如果厚度的比率超过5.0,则树脂层变得过厚,使树脂层容易破裂,尤其变得容易因加热而使树脂层产生裂痕,而有使所获得的薄膜积层体变得容易破损。同时因于树脂层产生裂痕,而使薄膜积层体本身的耐热性降低。此外,在本发明中,优选在基底的透明塑胶薄膜的两面涂布光硬化性树脂并使其硬化,成为由“树脂层-透明塑胶薄膜-树脂层”的三层结构所构成的薄膜积层体。相比于仅将树脂层设置于单面的“树脂层-透明塑胶薄膜”,可更加减低薄膜积层体的弯曲或变形等。另外,在透明塑胶薄膜的两面形成树脂层时,优选使各个树脂层满足本发明规定的各条件。即,例如树脂层与透明塑胶薄膜的厚度比率优选使各树脂层单独与透明塑胶薄膜的厚度比率成为上述范围的方式。此外,可将两树脂层从同一成分形成,也可使涂布于各面的光硬化性树脂组合物为不同。
此外,有关透明塑胶薄膜,优选在波长550nm时的光透射率为80%以上。如果光透射率未达80%,则所得的薄膜积层体在触摸面板及其他电子机器等透明薄膜用途中为重要的光透射性会变得不足,而于画面的能见度等产生问题。此外,有关该透明塑胶薄膜,使用玻璃转化温度(耐热温度)为70℃以上的。如果玻璃转化温度未达70℃,则在车载用等高温使用环境下有因热而产生形变、弯曲。然后,玻璃转化温度在220℃以下的透明塑胶薄膜是有效。透明塑胶薄膜的耐热温度超过220℃时,所述薄膜具有充分的耐热性,而使制造本发明的积层体结构的意图变小。作为如此的透明塑胶薄膜的材质,可例示为例如聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)、聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)、环烯烃聚合物(COP)、环烯烃共聚物(COC)、聚碳酸酯(PC)、乙酸酯、丙烯酸系、氟乙烯、聚酰胺、聚芳酯、赛璐玢(cellophane)、聚醚砜、降冰片烯树脂等薄膜,所述薄膜可单独或将2种以上组合使用。优选耐热性与透明性优异且取得各特性平衡的聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)、环烯烃聚合物(COP)、环烯烃共聚物(COC)。此外,期望使用与树脂层的密着性优异的透明塑胶薄膜,为了使与树脂层的密着性提升,例如可在薄膜表面进行电晕放电处理、紫外线照射处理、电浆处理等表面活性处理。
关于透明塑胶薄膜的厚度,必须满足其与树脂层的厚度比率,但以单独的厚度而言,优选0.05mm以上。当透明塑胶薄膜的厚度未达0.05mm时,则会因树脂层硬化时的收缩而产生变形、或无法忍耐涂布时的张力。其次,关于透明塑胶薄膜的表面形状,是具有平坦性的,也可是在表面上施以凹凸加工的。但是,优选不阻碍透明性的表面形状。
因光硬化性树脂组合物为液状,故可使用公知的涂布装置加以涂布,但如果使用涂部头而引起硬化反应,则胶状的附着物会成为线条或异物的原因,所以理想地为紫外线没有照射到涂布头。以涂布方式而言,可使用凹版涂布、辊轮涂布、反向涂布(Reverse coat)、刀式涂布、模具涂布、口型涂布(Lip coat)、刮刀式涂布(doctor blade coat)、挤压式涂布、狭缝涂布、线棒式涂布、帘涂布、押出涂布、旋转涂布等公知方法。
光硬化性树脂组合物在涂布并流延于透明塑胶薄膜后,进行光硬化,而此光硬化通常使用紫外线照射法。使用紫外线灯,而可产生并照射紫外线。在紫外线灯中,有金属卤化物灯、高压水银灯、低压水银灯、脉冲型氙灯、氙/水银混合灯、低温杀菌灯、无电极灯等,可使用任一种。在这些紫外线灯中,优选金属卤化物灯或高压水银灯。照射条件依据各种灯条件而不同,但只要是照射曝光量为20至10000mj/cm2左右即可,优选100至10000mj/cm2。其次,以光能源的有效利用的观点而言,紫外线灯优选附有椭圆型、放射线型、扩散型等的反射板,更可装设热截止滤光片等作为冷却对策。
其次,在紫外线灯照射处,优选具有冷却装置。通过此冷却装置,可抑制因紫外线灯所产生的热而引发的透明塑胶薄膜等的热变形。以冷却方式而言,有气冷方式、水冷方式等公知方法。
由于紫外线硬化反应为自由基反应,因此会因为氧而使反应受到抑制。因此,虽然光硬化性树脂组合物在涂布、流延于透明塑胶薄膜后,再进行光硬化,但在涂布、流延后,为了防止氧抑制,优选在光硬化性树脂组合物上施以透明覆盖膜,且在所流延的原料的液状光硬化性树脂的表面上使氧浓度为1%以下,优选使氧浓度为0.1%以下。为了减少氧浓度,必须采用表面无空孔且氧通过率小的透明覆盖膜。以透明覆盖膜而言,可将PET(对苯二甲酸乙二酯)、PC(聚碳酸酯)、聚丙烯、聚乙烯、乙酸酯、丙烯酸系、氟乙烯、聚酰胺、聚芳酯、赛璐玢、聚醚砜、降冰片烯树脂系等薄膜单独或组合2种以上而使用。但是,该透明覆盖膜必须要可与光硬化性树脂组合物剥离。因此,优选在这些透明覆盖膜的表面上进行硅涂布、氟涂布等易剥离的处理。
实施例
以下针对本发明的薄膜积层体及其制造方法,通过实施例及比较例而详细说明,但本发明不受下述实施例的限定。另外,实施例或比较例中的“份”表示“重量份”。此外,将各实施例及比较例所使用的透明塑胶薄膜的玻璃转化温度、以及所形成的各树脂层的光透射率及玻璃转化温度汇总于表1。光透射率系在波长400至800nm的范围以紫外线可见光分光光度计测定分光透射光谱,显示波长550nm时的透射率作为代表值。玻璃转化温度系通过TMA (热机械分析,thermo-mechanical analysis)法而测定以热分析装置加热所造成的热膨胀量的变化,显示求出的值。此外,在各树脂层的测定中,除了使用预先对于透明塑胶薄膜的表面施行剥离处理的以外,与实施例及比较例以相同条件制作,然后仅剥离树脂层,再测定光透射率及玻璃转化温度。
实施例1
将三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(日本化药公司制KS-TMPA)80份、倍半硅氧烷寡聚物(下述式1)20份、羟基环己基苯基酮(Ciba SpecialtyChemicals公司制IRGACURE 184)2.5份均匀地搅拌混合后,进行脱泡而得到液状的光硬化性树脂组合物,然后将此液状光硬化性树脂组合物投入涂布装置中,使用狭缝模具式涂布法(Slot die Coating method)将该组合物同时涂布于以每分钟1米卷出的透明薄膜(PET:聚对苯二甲酸乙二酯薄膜,宽300mm,厚度0.1mm,波长550nm时的透射率为90%以上)的两面上。然后,对于已涂布透明覆盖薄膜(聚对苯二甲酸乙二酯薄膜,宽300mm,厚度0.1mm,透射率90%以上)的光硬化性树脂从两面进行压合后,使用金属卤化物灯将紫外线以500mj/cm2从两面照射。使因硬化而得到的树脂层的单边厚度各自为0.05mm。然后,将透明覆盖薄膜剥离除去,得到由“树脂层(厚度:0.05mm)-透明塑胶薄膜(厚度:0.1mm)-树脂层(厚度:0.05mm)”的三层结构所构成的薄膜积层体(合计厚度:0.2mm)。随后,测定各树脂层的反应率的结果为85%以上。
结构式1
实施例2
将上述实施例1所得的光硬化性树脂组合物投入涂布装置中,使用狭缝模具式涂布法将该组合物同时涂布于以每分钟1米卷出的透明薄膜(COC:环烯烃共聚物薄膜,宽300mm,厚度0.1mm,波长550nm时的透射率为85%以上)的两面上。然后,对于已涂布透明覆盖薄膜(聚对苯二甲酸乙二酯薄膜,宽300mm,厚度0.1mm,透射率90%以上)的光硬化性树脂从两面进行压合后,使用金属卤化物灯将紫外线以500mj/cm2从两面照射。使因硬化而得到的树脂层的单边厚度各自为0.05mm。然后,将透明覆盖薄膜剥离除去,得到由“树脂层(厚度:0.05mm)-透明塑胶薄膜(厚度:0.1mm)-树脂层(厚度:0.05mm)”的三层结构所构成的薄膜积层体(合计厚度:0.2mm)。随后,测定各树脂层的反应率的结果为85%以上。
实施例3
将上述实施例1所得的光硬化性树脂组合物投入涂布装置中,使用狭缝模具式涂布法将该组合物同时涂布于以每分钟1米卷出的透明薄膜(PEN:聚萘二甲酸乙二酯薄膜,宽300mm,厚度0.1mm,波长550nm时的透射率为85%以上)的两面上。然后,对于已涂布透明覆盖薄膜(聚对苯二甲酸乙二酯薄膜,宽300mm,厚度0.1mm,透射率90%以上)的光硬化性树脂从两面进行压合后,使用金属卤化物灯将紫外线以500mj/cm2从两面照射。使因硬化而得到的树脂层的单边厚度各自为0.05mm。然后,将透明覆盖薄膜剥离除去,得到由“树脂层(厚度:0.05mm)-透明塑胶薄膜(厚度:0.1mm)-树脂层(厚度:0.05mm)”的三层结构所构成的薄膜积层体(合计厚度:0.2mm)。随后,测定各树脂层的反应率的结果为85%以上。
实施例4
将上述实施例1所得的光硬化性树脂组合物投入涂布装置中,使用狭缝模具式涂布法将该组合物同时涂布于以每分钟1米卷出的透明薄膜(PET:聚对苯二甲酸乙二酯薄膜,宽300mm,厚度0.2mm,波长550nm时的透射率为90%以上)的两面上。然后,对于已涂布透明覆盖薄膜(聚对苯二甲酸乙二酯薄膜,宽300mm,厚度0.1mm,透射率90%以上)的光硬化性树脂从两面进行压合后,使用金属卤化物灯将紫外线以500mj/cm2从两面照射。使因硬化而得到的树脂层的单边厚度各自为0.02mm。然后,将透明覆盖薄膜剥离除去,得到由“树脂层(厚度:0.02mm)-透明塑胶薄膜(厚度:0.2mm)-树脂层(厚度:0.02mm)”的三层结构所构成的薄膜积层体(合计厚度:0.24mm)。随后,测定各树脂层的反应率的结果为85%以上。
实施例5
将上述实施例1所得的光硬化性树脂组合物投入涂布装置中,使用狭缝模具式涂布法将该组合物同时涂布于以每分钟1米卷出的透明薄膜(PET:聚对苯二甲酸乙二酯薄膜,宽300mm,厚度0.1mm,波长550nm时的透射率为90%以上)的两面上。然后,对于已涂布透明覆盖薄膜(聚对苯二甲酸乙二酯薄膜,宽300mm,厚度0.1mm,透射率90%以上)的光硬化性树脂从两面进行压合后,使用金属卤化物灯将紫外线以500mj/cm2从两面照射。使因硬化而得到的树脂层的单边厚度各自为0.5mm。然后,将透明覆盖薄膜剥离除去,得到由“树脂层(厚度:0.5mm)-透明塑胶薄膜(厚度:0.1mm)-树脂层(厚度:0.5mm)”的三层结构所构成的薄膜积层体(合计厚度:1.1mm)。随后,测定各树脂层的反应率的结果为85%以上。
实施例6
将三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(日本化药公司制KS-TMPA)80份、倍半硅氧烷寡聚物(下述结构式2)20份、羟基环己基苯基酮(CibaSpecialty Chemicals公司制IRGACURE 184)2.5份均匀地搅拌混合后,进行脱泡而得到液状的光硬化性树脂组合物,然后将此液状光硬化性树脂组合物投入涂布装置中,使用狭缝模具式涂布法将该组合物同时涂布于以每分钟1米卷出的透明薄膜(PET:聚对苯二甲酸乙二酯薄膜,宽300mm,厚度0.1mm,波长550nm时的透射率为90%以上)的两面上。然后,对于已涂布透明覆盖薄膜(聚对苯二甲酸乙二酯薄膜,宽300mm,厚度0.1mm,透射率90%以上)的光硬化性树脂从两面进行压合后,使用金属卤化物灯将紫外线以500mj/cm2从两面照射。使因硬化而得到的树脂层的单边厚度各自为0.05mm。然后,将透明覆盖薄膜剥离除去,得到由“树脂层(厚度:0.05mm)-透明塑胶薄膜(厚度:0.1mm)-树脂层(厚度:0.05mm)”的三层结构所构成的薄膜积层体(合计厚度:0.2mm)。随后,测定各树脂层的反应率的结果为85%以上。
结构式2
比较例1
将上述实施例1所得的光硬化性树脂组合物投入涂布装置中,使用狭缝模具式涂布法将该组合物同时涂布于以每分钟1米卷出的透明薄膜(PET:聚对苯二甲酸乙二酯薄膜,宽300mm,厚度0.1mm,波长550nm时的透射率为90%以上)的两面上。然后,对于已涂布透明覆盖薄膜(聚对苯二甲酸乙二酯薄膜,宽300mm,厚度0.1mm,透射率90%以上)的光硬化性树脂从两面进行压合后,使用金属卤化物灯将紫外线以500mj/cm2从两面照射。使因硬化而得到的树脂层的单边厚度各自为0.005mm。然后,将透明覆盖薄膜剥离除去,得到由“树脂层(厚度:0.005mm)-透明塑胶薄膜(厚度:0.1mm)-树脂层(厚度:0.005mm)”的三层结构所构成的薄膜积层体(合计厚度:0.11mm)。随后,测定各树脂层的反应率的结果为85%以上。
比较例2
将上述实施例1所得的光硬化性树脂组合物投入涂布装置中,使用狭缝模具式涂布法将该组合物同时涂布于以每分钟1米卷出的透明薄膜(PET:聚对苯二甲酸乙二酯薄膜,宽300mm,厚度0.1mm,波长550nm时的透射率为90%以上)的两面上。然后,对于已涂布透明覆盖薄膜(聚对苯二甲酸乙二酯薄膜,宽300mm,厚度0.1mm,透射率90%以上)的光硬化性树脂从两面进行压合后,使用金属卤化物灯将紫外线以500mj/cm2从两面照射。使因硬化而得到的树脂层的单边厚度各自为0.6mm。然后,将透明覆盖薄膜剥离除去,得到由“树脂层(厚度:0.6mm)-透明塑胶薄膜(厚度:0.1mm)-树脂层(厚度:0.6mm)”的三层结构所构成的薄膜积层体(合计厚度:1.3mm)。随后,测定各树脂层的反应率的结果为85%以上。
比较例3
将二羟甲基三环癸烷二丙烯酸酯(共荣社化学公司制Light-acrylateDCP-A)90份、倍半硅氧烷寡聚物(与上述结构式1相同)10份、羟基环己基苯基酮(Ciba Specialty Chemicals公司制IRGACURE 184)2.5份均匀地搅拌混合后,进行脱泡而得到液状的光硬化性树脂组合物,然后将此液状光硬化性树脂组合物投入涂布装置中,使用狭缝模具式涂布法将该组合物同时涂布于以每分钟1米卷出的透明薄膜(PET:聚对苯二甲酸乙二酯薄膜,宽300mm,厚度0.1mm,波长550nm时的透射率为90%以上)的两面上。然后,对于已涂布透明覆盖薄膜(聚对苯二甲酸乙二酯薄膜,宽300mm,厚度0.1mm,透射率90%以上)的光硬化性树脂从两面进行压合后,使用金属卤化物灯将紫外线以500mj/cm2从两面照射。使因硬化而得到的树脂层的单边厚度各自为0.05mm。然后,将透明覆盖薄膜剥离除去,得到由“树脂层(厚度:0.05mm)-透明塑胶薄膜(厚度:0.1mm)-树脂层(厚度:0.05mm)”的三层结构所构成的薄膜积层体(合计厚度:0.2mm)。随后,测定各树脂层的反应率的结果为85%以上。
针对上述实施例及比较例所得的薄膜积层体,进行如下的评估。
表1
|
实施例1 |
实施例2 |
实施例3 |
实施例4 |
实施例5 |
树脂层 |
光透射率(%) |
91 |
91 |
91 |
91 |
91 |
Tg(℃) |
>300 |
>300 |
>300 |
>300 |
>300 |
透明塑胶薄膜 |
Tg(℃) |
72 |
170 |
120 |
72 |
72 |
树脂层的厚度/透明塑胶薄膜的厚度*1 |
0.5 |
0.5 |
0.5 |
0.1 |
0.5 |
|
实施例6 |
|
树脂层 |
光透射率(%) |
91 |
|
Tg(℃) |
>300 |
透明塑胶薄膜 |
Tg(℃) |
72 |
树脂层的厚度/透明塑胶薄膜的厚度*1 |
0.5 |
|
比较例1 |
比较例2 |
比较例3 |
树脂层 |
光透射率(%) |
91 |
91 |
91 |
Tg(℃) |
>300 |
>300 |
210 |
透明塑胶薄膜 |
Tg(℃) |
72 |
72 |
72 |
树脂层的厚度/透明塑胶薄膜的厚度*1 |
0.05 |
6.0 |
0.5 |
*1:“树脂层的厚度/透明塑胶薄膜的厚度”是指在各薄膜积层体所具有的树脂层中,“单边的树脂层的厚度”与“透明塑胶薄膜的厚度”的比值。
评估方法:表面硬度测定试验
根据铅笔硬度法(JIS-K5400),将各种硬度的铅笔以90度的角度在所得的薄膜积层体的表面(树脂层)上以荷重1kg划线,表示当生损伤时的铅笔硬度。将其结果示于表2。
评估方法:耐热评估试验
使用热风炉,将所得的薄膜积层体以加热温度200℃加热1小时后的物性值的变化依据如下基准评估。
○:耐热试验后,其物性值无降低
×:耐热试验后,其物性值有降低
将其结果示于表2。
评估方法:外观评估
将所得的薄膜积层体的制造后的外观评估依据如下基准评估。
○:在积层体的表面上没有裂痕等外观异常
×:在积层体的表面上有裂痕等外观异常
将其结果示于表2。
表2
|
实施例1 |
实施例2 |
实施例3 |
实施例4 |
实施例5 |
表面硬度测定 |
4H |
4H |
4H |
4H |
4H |
耐热评估 |
○ |
○ |
○ |
○ |
○ |
外观评估 |
○ |
○ |
○ |
○ |
○ |
|
实施例6 |
|
表面硬度测定 |
B |
耐热评估 |
× |
外观评估 |
○ |
|
比较例1 |
比较例2 |
比较例3 |
|
表面硬度测定 |
B |
4H |
4H |
耐热评估 |
× |
× |
× |
外观评估 |
○ |
× |
× |