CN101405339A - 聚酯系薄膜用粘合剂组合物及使用其的光学薄膜 - Google Patents

聚酯系薄膜用粘合剂组合物及使用其的光学薄膜 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种透明性、被膜性、耐溶剂性出色，且对聚酯系薄膜的粘接性优良的聚酯系薄膜用粘合剂组合物以及使用其的光学薄膜。本发明的聚酯系薄膜用粘合剂组合物含有(a)高分子量聚甲基丙烯酸甲酯、(b)丙烯酸酯多元醇、(c)异氰酸酯系固化剂以及(d)聚酯树脂。此外，在本发明的光学薄膜中，在聚酯系薄膜上设置有含有(a)高分子量聚甲基丙烯酸甲酯、(b)丙烯酸酯多元醇、(c)异氰酸酯系固化剂以及(d)聚酯树脂的功能层。

Description

聚酯系薄膜用粘合剂组合物及使用其的光学薄膜
技术领域
本发明涉及聚酯系薄膜用粘合剂组合物，具体而言，涉及在粘合剂组合物的透明性、被膜性、耐溶剂性出色，且对聚酯系薄膜的粘接性出色的聚酯系薄膜用粘合剂组合物及使用其的光学薄膜。
背景技术
近年来，作为光扩散薄膜、光反射薄膜、偏光薄膜等各种光学薄膜，使用在基材薄膜上设置光扩散层、消光层、背涂层、防静电层等功能层的薄膜。作为基材薄膜，则多使用尺寸稳定性或机械性强度等出色的聚酯系薄膜。
作为构成这样的功能层的粘合剂组合物，使用被膜性、耐溶剂性出色的高分子量树脂，其中多使用由不阻碍作为光学薄膜的功能的透明性出色的高分子量丙烯酸树脂构成的组合物(参考专利文献1)。
专利文献1：特开2003-41205号公报(权利要求书)
发明内容
这样的高分子量粘合剂组合物，确实是透明性、被膜性、耐溶剂性出色的物质，但对于由聚酯系薄膜构成的基材而言，则有粘接性不佳的问题。
因此，使上述的粘合剂组合物中含有对聚酯系薄膜粘接性佳的树脂，虽可改善对聚酯系薄膜的粘接性，但另一方面，却发生了阻碍被膜性、耐溶剂性等高分于量的丙烯酸树脂本来具有的性能等新的问题。
因此，作为粘合剂组合物，具有出色的透明性、被膜性、耐溶剂性，且对聚酯系薄膜具有出色的粘接性等可同时解决上述问题的粘合剂组合物，备受期待。
本发明者们为解决上述课题而潜心研究的结果发现，作为粘合剂组合物使用多个特定的树脂，可同时解决这些问题。
具体而言，发明者们发现，通过使粘合剂组合物由(a)高分子量聚甲基丙烯酸甲酯、(b)丙烯酸酯多元醇、(c)异氰酸酯系固化剂以及(d)聚酯树脂构成，因(a)高分子量聚甲基丙烯酸甲酯的优越的透明性、被膜性、耐溶剂性得以发挥，再通过含有(b)丙烯酸酯多元醇、(c)异氰酸酯系固化剂以及(d)聚酯树脂，可获得不损坏(a)高分子量聚甲基丙烯酸甲酯本来具有的被膜性或耐溶剂性的性能，且可与聚酯系薄膜具有出色的粘接性的粘合剂组合物。
本发明的聚酯系薄膜用粘合剂组合物，是根据上述见解所得，其特征在于，聚酯系薄膜用粘合剂组合物含有：(a)高分子量聚甲基丙烯酸甲酯、(b)丙烯酸酯多元醇、(e)异氰酸酯系固化剂以及(d)聚酯树脂。
本发明的聚酯系薄膜用粘合剂组合物的另一特征在于，(a)高分子量聚甲基丙烯酸甲酯的重均分子量为10万～60万。
本发明的聚酯系薄膜用粘合剂组合物的另一特征在于，上述聚酯系薄膜用粘合剂组合物中的上述各组合物的含有比例是：相对于(a)高分子量聚甲基丙烯酸甲酯100重量份，(b)丙烯酸酯多元醇为20～80重量份、(d)聚酯树脂为2～30重量份。
上述聚酯系薄膜用粘合剂组合物中的各组合物的含有比例是不含溶剂下使树脂固体成分为100重量％时的值。
本发明的光学薄膜的特征在于，在聚酯系薄膜的至少一面设置有含有本发明的聚酯系薄膜用粘合剂组合物的功能层。
而且，本发明的光学薄膜的另一特征在于，功能层是选自光扩散层、散射层、反射层、防反射层、防牛顿环层、防粘连层、防静电层以及导电层中的1种或2种以上。
根据本发明，通过在粘合剂组合物中含有(a)高分子量聚甲基丙烯酸甲酯、(b)丙烯酸酯多元醇、(c)异氰酸酯系固化剂以及(d)聚酯树脂，因(a)高分子量聚甲基丙烯酸甲酯的优越的透明性、被膜性、耐溶剂性得以发挥，再根据(b)丙烯酸酯多元醇、(c)异氰酸酯系固化剂以及(d)聚酯树脂，可不损坏(a)高分子量聚甲基丙烯酸甲酯本来具有的被膜性或耐溶剂性的性能，且可提高与聚酯系薄膜的粘接性等以发挥过去所没有的显著效果。
此外，根据本发明，通过使用上述粘合剂组合物作为在聚酯系薄膜上设置功能层而成的光学薄膜的功能层用粘合剂组合物，可提供使聚酯系薄膜与功能层的粘接性良好，两者间不会发生剥离，且透明性、被膜性优越的光学薄膜。
具体实施方式
以下，就本发明的聚酯系薄膜用粘合剂组合物的实施方式进行说明。
构成本发明的聚酯系薄膜用粘合剂组合物的(a)高分子量聚甲基丙烯酸甲酯，是指根据GPC测定重均分子量为5万以上的聚甲基丙烯酸甲酯，优选重均分子量为10万～60万的聚甲基丙烯酸甲酯。通过使聚甲基丙烯酸甲酯的重均分子量在如上所述的高分子量范围，其作为涂膜时可发挥出色的耐擦伤性，而作为粘合剂组合物，可为被膜性、耐溶剂性出色的组合物。
作为聚酯系薄膜用粘合剂组合物，若仅只使用这样的(a)高分子量聚甲基丙烯酸甲酯，则确实可发挥其出色的透明性、被膜性及耐溶剂性，然而，对聚酯系薄膜的粘接性并不佳。但通过使其同时含有(b)丙烯酸酯多元醇、(c)异氰酸酯系固化剂以及(d)聚酯树脂，可成为不损坏(a)高分子量聚甲基丙烯酸甲酯所发挥出的被膜性或耐溶剂性等性能的同时与聚酯系薄膜的粘接性出色的粘合剂组合物。
(a)高分子量聚甲基丙烯酸甲酯，只要在不阻碍本发明效果的范围内，则也可以被以苯乙烯等为代表的具有可进行自由基聚合的不饱和双键的单体改性。
接着，(b)丙烯酸酯多元醇是显示与(a)高分子量聚甲基丙烯酸甲酯的良好的相溶性且与后述的(c)异氰酸酯系固化剂发生交联固化反应的物质。其结果是可在涂膜强度不降低的情况之下，提高粘合剂组合物的被膜性、耐溶剂性。又因不阻碍其透明性，故可为透明性出色的粘合剂组合物。
再者，(b)丙烯酸酯多元醇，只要在不阻碍本发明效果的范围内，则也可与(a)高分子量聚甲基丙烯酸甲酯同样地，被以苯乙烯等为代表的具有可自由基聚合的不饱和双键的单体改性。
就本发明的聚酯系薄膜用粘合剂组合物中的(b)丙烯酸酯多元醇的含有比例而言，相对于(a)高分子量聚甲基丙烯酸甲酯100重量份，优选(b)丙烯酸酯多元醇为20～80重量份，更优选40～70重量份。当其为20重量份以上，则其与(a)高分子量聚甲基丙烯酸甲酯的相溶性佳，并且提高对聚酯系薄膜的粘接性。另外，通过使其为80重量份以下，则可避免被膜性或耐溶剂性等的(a)高分子量聚甲基丙烯酸甲酯原来具有的性能下降。
接着，(c)异氰酸酯系固化剂，起着与(b)丙烯酸酯多元醇以及后述的(d)聚酯树脂进行交联、固化的固化剂的作用，必须具备适度的反应性与NCO基。而且，还有助于与聚酯系薄膜的出色的粘接性。
本发明的聚酯系薄膜用粘合剂组合物中，就(c)异氰酸酯系固化剂的含有比例而言，优选(b)丙烯酸酯多元醇和(d)聚酯树脂中的羟基与(c)异氰酸酯系固化剂中的NCO基的摩尔比在2∶3～3∶2的范围内。当在该范围内时，(b)丙烯酸酯多元醇及(d)聚酯树脂方可与(c)异氰酸酯系固化剂进行适当地化学键结。
接着，(d)聚酯树脂是为了改善与聚酯系薄膜的粘接性而使用。此外，聚酯薄膜与(c)异氰酸酯系固化剂进行交联、固化，并可由此不使涂膜强度降低，提高粘合剂组合物的被膜性、耐溶剂性。所谓的聚酯树脂，是指多元羧酸与多元醇的缩聚物，作为多元羧酸，可举出对苯二甲酸、间苯二甲酸、己二酸等，作为多元醇，则可举出乙二醇、丙二醇、新戍二醇等。优选使用重均分子量为15,000～20,000左右的物质。
本发明的聚酯系薄膜用粘合剂组合物中，就(d)聚酯树脂的含有比例而言，相对于(a)高分子量聚甲基丙烯酸甲酯100重量份，优选(d)聚酯树脂为2～30重量份，更优选5～15重量份。当其为2重量份以上，则可提高对聚酯系薄膜的粘接性。另外，当其为30重量份以下，则可避免透明性降低，并可充分发挥被膜性或耐溶剂性等(a)高分子量聚甲基丙烯酸甲酯原来具有的性能。
此外，在不阻碍本发明的聚酯系薄膜用粘合剂组合物的效果的范围内，可使其含有饱和聚酯、氯乙烯-乙酸乙烯共聚物、氯乙烯-偏二氯乙烯共聚物、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、硝酸纤维素、其他纤维素衍生物、聚酰胺聚酯系树脂、本发明的(a)高分子量聚甲基丙烯酸甲酯以及(b)丙烯酸酯多元醇以外的丙烯酸系树脂、丙烯酸氨基甲酸酯系树脂、聚酯丙烯酸酯系树脂、聚氨酯丙烯酸酯系树脂、环氧丙烯酸酯系树脂、氨基甲酸酯系树脂、环氧系树脂、聚碳酸酯系树脂、三聚氰胺系树脂、酚醛系树脂、硅酮系树脂等热塑性树脂、热固性树脂以及电离辐射线固化性树脂等的过去习知的树脂。
本发明的聚酯系薄膜用粘合剂组合物中的(a)高分子量聚甲基丙烯酸甲酯、(b)丙烯酸酯多元醇、(c)异氰酸酯系固化剂以及(d)聚酯树脂的合计含有率，从使本发明的效果充分发挥的观点来看，优选为总粘合剂组合物的50重量％以上，更优选70重量％以上、甚至更优选90重量％以上。
就本发明的聚酯系薄膜用粘合剂组合物而言，在使用时，通过将以上所述的各成分与适当的稀释溶剂混合而得到。在该混合过程中，(b)丙烯酸酯多元醇以及(d)聚酯树脂的羟基是与(c)异氰酸酯系固化剂的NCO基进行化学键结，可获得适宜的被膜性等性质。
这样所得的本发明的聚酯系薄膜用粘合剂组合物，可适合用于需要具有透明性、被膜性、耐溶剂性等性能的光扩散薄膜、反射薄膜、偏光薄膜等的各种光学薄膜的构件要素。
接着，就使用本发明的聚酯系薄膜用粘合剂组合物的光学薄膜的实施方式进行说明。
本发明的光学薄膜是在聚酯系薄膜的至少一面设置有含有本发明的聚酯系薄膜用粘合剂组合物的功能层的薄膜。聚酯系薄膜扮演着基材的角色，可举出例如聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜、聚萘二甲酸乙二醇酯薄膜、聚对苯二甲酸丁二醇酯薄膜等。此外，聚酯系薄膜也可为经喷砂加工(sand-blast)、化学消光加工等过去习知的消光处理的薄膜。
作为光学薄膜的基材，已知有例如聚酰亚胺薄膜、聚丙烯酸薄膜、聚苯乙烯薄膜等，但聚酯系薄膜不仅具有不阻碍各种光学薄膜功能的透明性，而且在尺寸稳定性或机械强度等方面也相当出色。
聚酯系薄膜的厚度根据用途有所区分，通常优选为25～350μm左右。
作为功能层，可举出例如光扩散层、散射层、反射层、防反射层、防牛顿环层、防粘连层、防静电层、导电层等。在聚酯系薄膜上设置这样的功能层而成的构件，可作为光扩散薄膜、光散射薄膜、反射薄膜、偏光薄膜、防反射薄膜、衍射薄膜、相位差薄膜、防牛顿环薄膜、电磁波屏蔽薄膜、棱镜片等各种光学薄膜使用。而且，功能层可根据用途设置于聚酯系薄膜的两面，此时，可设置具有不同机能的功能层。
在上述功能层中，可根据功能而使粘合剂中含有各种颜料、导电材料等的其他物质。例如，在光扩散层、散射层、防牛顿环层、防粘连层等中，可含有有机颜料或无机颜料等各种颜料或者树脂粒。
作为有机颜料，可举出丙烯酸树脂粒子、聚苯乙烯树脂粒子、聚氨酯树脂粒子、聚乙烯树脂粒子、苯并鸟粪胺树脂粒子、环氧树脂粒子等。此外，作为无机颜料，可举出碳酸钙、碳酸镁、硫酸钡、二氧化硅、氢氧化铝、高岭土、粘土、滑石等。特别是作为光学薄膜要求具有透明性时，适用透明性出色的有机颜料。
这些颜料的种类及大小，可根据功能层所需的特性适当地选择。各种颜料在功能层中的含有比例，也可根据用途适当地予以设计。例如，在光扩散层中，虽因树脂的种类及大小而有所差异，但相对于粘合剂成分100重量份，优选使用100～300重量份的颜料或树脂粒。另外，在防牛顿环层或防粘连层中，虽根据树脂的种类及大小而有所差异，但相对于粘合剂成分100重量份，优选使用0.1～3重量份的颜料或树脂粒。
此外，反射层可含铝涂料、硫酸钡、氧化钛等的反射性颜料；防静电层可含AS剂或金属粉、碳粉、石墨等无机物质；导电层可含碳、ITO、ATO等导电材料。此外，防反射层通常是层叠防低折射反射层与防高折射反射层而成的构件，前者中含折射率低的颜料、二氧化硅等中空微粒、金属氧化物，而后者中含折射率高的金属氧化物。
功能层中根据需要还可含有其他树脂、交联剂、粘着赋予剂、酸增生剂、稀释溶剂、填充剂、着色剂、消光剂、润滑剂、防静电剂、阻燃剂、抗菌剂、防霉剂、紫外线吸收剂、光稳定剂、抗氧化剂、增塑剂、流平剂、颜料分散剂、流动调整剂、消泡剂等。
功能层的厚度可根据需要予以适当区分，通常为0.5～50μm的范围。
本发明的光学薄膜，是将上述的构成含有聚酯系薄膜用粘合剂组合物的功能层的材料溶解于适当的溶剂中，配制出功能层用涂布液，将该涂布液通过过去习知的方法，例如棒涂、刮涂、旋涂、辊涂、凹版涂布、流延涂布、喷涂、网板印刷等，在聚酯系薄膜上进行涂布、干燥而得。
此外，在聚酯系薄膜的设置有功能层的一面及/或其相反面，设置光扩散层、散射层、反射层、防反射层、防牛顿环层、防粘连层、防静电层、导电层等各种光学功能层，或设置光扩散薄膜、光散射薄膜、反射薄膜、偏光薄膜、防反射薄膜、衍射薄膜、相位差薄膜、防牛顿环薄膜、电磁波屏蔽薄膜、棱镜片等各种光学薄膜，或硬涂膜等保护薄膜等也没有关系。
实施例
以下，通过实施例进一步说明本发明。其中，“份”、“％”若无特别指示，是以重量为基准。
1.层叠体的制作
[实施例1～5以及比较例1～4]
以厚度100μm的聚酯薄膜(Lumirror T60：东丽公司)为基材薄膜，在该薄膜的一面，利用辊涂法涂布下述配方的聚酯系薄膜用粘合剂组合物a～i，在100℃下将其加热干燥2分钟，形成厚度3μm的树脂层A～I，制作成实施例以及比较例的层叠体。
下述表1表示实施例及比较例的聚酯系薄膜用粘合剂组合物a～i的高分子量聚甲基丙烯酸甲酯(a)等的含量(份)。又，表2表示，对于构成实施例及比较例的树脂层A～I的材料，当将高分子量聚甲基丙烯酸甲酯(a)或低分子量聚甲基丙烯酸甲酯(a)’的含量换算为100份时，所得的丙烯酸酯多元醇(b)、异氰酸酯系固化剂(c)以及聚酯树脂(d)的含量(份)。此外，在树脂层G中，由于不含高分子量聚甲基丙烯酸甲酯(a)以及低分子量聚甲基丙烯酸甲酯(a)’，故未予以记载。
<实施例1～5及比较例1～4的聚酯系薄膜用粘合剂组合物a～i>
·高分子量聚甲基丙烯酸甲酯(a)(表1中记载的份)
(分子量30～55万、固体成分10％)
·低分子量聚甲基丙烯酸甲酯(a)’(表1中记载的份)
(ACRYDEC A-195：大日本油墨化学工业公司)
(分子量2～3万、固体成分40％)
·丙烯酸酯多元醇(b)    (表1中记载的份)
(ACRYDEC A-807：大日本油墨化学工业公司、固体成分50％)
·异氰酸酯系固化剂(c)    (表1中记载的份)
(Takenate D110N：三并化学Polyurethanes公司、固体成分60％)
·聚酯树脂(d)    (表1中记载的份)
(VYLON 200：东洋纺织公司、固体成分10％)
·稀释溶剂    300份
[表1]
Figure A20078000948400101
组合物：聚酯系薄膜用粘合剂组合物
PMMA：聚甲基丙烯酸甲酯
[表2]
Figure A20078000948400111
PMMA：聚甲基丙烯酸甲酯
2.评价
对实施例及比较例所得的层叠体进行如下的评价。评价结果示于表3。
(1)透明性
关于实施例及比较例中所得的层叠体，基于JIS K7361-1：1997，使用浊度计(NDH2000：日本电色工业公司)来测定全光线透过率。而且，关于全光线透过率的测定，使光从层叠体的树脂层侧射入来进行测定。
(2)被膜性
关于实施例及比较例中所得的层叠体的树脂层，基于JIS-K5600-5-4：1990的铅笔划痕的试验机法进行擦伤测定。测定值为H以上的评价为“○”；F的评价为“△”；HB以下的评价为“×”。
(3)耐溶剂性：
使用浸染有甲乙酮的破布反覆擦拭实施例及比较例中所得的层叠体的树脂层表面10次，观察擦拭之后的树脂层的状态。树脂层没有变化的评价为“○”；仅只伤及树脂层的表层，而轻微发白的评价为“△”；树脂层整体受到损伤，而被剥离的评价为“×”。
(4)粘接性
在具有实施例及比较例中所得的层叠体树脂层的面，以JIS-K5400：1990的棋盘格状胶带剥离法为基准，以使间隙间隔1mm的网孔有100个的方式引入缝隙，贴合玻璃胶粘着纸带，使其剥离之后以目视观察涂膜的状态。就棋盘格部分而言，若完全没有发生剥离则评价为“○”；棋盘格部分的一部分或全部发生剥离则评价为“×”。
[表3]
  透明性(％)   被膜性   耐溶剂性   粘接性
  实施例1   89.1   ○   ○   ○
  实施例2   89.2   ○   ○   ○
  实施例3   89.3   ○   ○   ○
  实施例4   89.1   △   △   ○
  实施例5   89.4   △   △   ○
  比较例1   89.3   ○   ○   ×
  比较例2   88.9   ×   ×   ○
  比较例3   89.1   ○   ○   ×
  比较例4   89.1   △   ×   ○
由表3的结果清楚可见，就实施例的层叠体而言，由于树脂层由含有(a)高分子量聚甲基丙烯酸甲酯、(b)丙烯酸酯多元醇、(c)异氰酸酯系固化剂以及(d)聚酯树脂的聚酯系薄膜用粘合剂组合物构成，因此透明性高，且被膜性、耐溶剂性以及粘接性优良。
特别是对于实施例1～3的层叠体而言，在树脂层中，相对于100重量份的(a)高分子量聚甲基丙烯酸甲酯，含有20～80重量份的(b)丙烯酸酯多元醇、2～30重量份的(d)聚酯树脂，因此被膜性、耐溶剂性以及粘接性特别出色。
另一方面，对于比较例1的层叠体而言，由于将(a)高分子量聚甲基丙烯酸甲酯单独作为聚酯系薄膜用粘合剂组合物使用，因此虽然在透明性、被膜性、耐溶剂性上表现出色，但在粘接性评价时，其树脂层完全被剥离，导致其对聚酯薄膜的粘接性极差。
对于比较例2的层叠体而言，虽然将(b)丙烯酸酯多元醇及(c)异氰酸酯系固化剂作为聚酯系薄膜用粘合剂组合物使用，但因不含(a)高分子量聚甲基丙烯酸甲酯，所以虽对聚酯系薄膜表现出出色的粘接性，可是被膜性及耐溶剂性却不佳。
对于比较例3的层叠体而言，虽然将(a)高分子量聚甲基丙烯酸甲酯、(b)丙烯酸酯多元醇以及(c)异氰酸酯系固化剂作为聚酯系薄膜用粘合剂组合物使用，但因不含(d)聚酯树脂，所以虽在被膜性及耐溶剂性上表现出色，可是对聚酯薄膜的粘接性却不佳。
对于比较例4的层叠体而言，由于不使用高分子量聚甲基丙烯酸甲酯(a)而使用低分子量聚甲基丙烯酸甲酯(a)’，因此其耐溶剂性差。
接着，在上述所制作的实施例1～5的聚酯系薄膜用粘合剂组合物a～e中，添加150份的聚甲基丙烯酸甲酯粒子(TECPOLYMER MBX-8：积水化成品工业公司)，形成厚度12μm的功能层(光扩散层)，制作实施例1～5的光学薄膜(光扩散薄膜)。就这些光学薄膜进行与上述相同的评价时，无论哪个都是透明性、被膜性、耐溶剂性以及对聚酯薄膜的粘接性良好的光学薄膜。此外，关于功能层的功能(光扩散性)，也是无任何问题的良好的薄膜。

Claims (5)

1.一种聚酯系薄膜用粘合剂组合物，其特征在于，
含有：(a)高分子量聚甲基丙烯酸甲酯、(b)丙烯酸酯多元醇、(c)异氰酸酯系固化剂以及(d)聚酯树脂。
2.根据权利要求1所述的聚酯系薄膜用粘合剂组合物，其特征在于，
(a)高分子量聚甲基丙烯酸甲酯的重均分子量为10万～60万。
3.根据权利要求1或2所述的聚酯系薄膜用粘合剂组合物，其特征在于，
所述聚酯系薄膜用粘合剂组合物中的所述各组合物的含有比例是：相对于(a)高分子量聚甲基丙烯酸甲酯100重量份，(b)丙烯酸酯多元醇为20～80重量份、(d)聚酯树脂为2～30重量份。
4.一种光学薄膜，其特征在于，
聚酯系薄膜的至少一面设置有含有权利要求1～3中任一项所述的聚酯系薄膜用粘合剂组合物的功能层。
5.根据权利要求4所述的光学薄膜，其特征在于，
所述功能层为选自光扩散层、散射层、反射层、防反射层、防牛顿环层、防粘连层、防静电层以及导电层中的1种或2种以上的层。
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