CN101980057B - 一种具有双硬化层的光学薄膜及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种具有双硬化层的光学薄膜及其制备方法，它包括透明基材和涂覆在透明基材上下两个表面的硬化层，其中一个硬化层的表面具有凹坑，凹坑所占的面积之和与所述硬化层的面积之比为2∶100～99∶100。本发明通过设置在硬化层表面的凹坑，达到光学薄膜需要添加颗粒时才能具有的效果，它降低了摩擦系数，提高了薄膜的表面爽滑性，解决了薄膜表面因颗粒聚集引起的瑕疵点问题，并同时保持的薄膜的高透光率，可广泛应用触摸屏领域。该方法工序简单，成本低，并且环境友好。
Description
技术领域
本发明涉及一种光学薄膜，特别涉及一种具有双硬化层的光学薄膜及其制备方法。
背景技术
在各种光学机器或荧光屏、液晶显示器等显示装置领域，通常以聚酯薄膜为支持体，在其一面涂敷硬化层，在它的另一面蒸镀一层导电材料，以实现触控导电功能。为了提高触摸屏的导电性能，有人在蒸镀导电材料之前在支持体表面先涂敷一层硬化层，以增加支持体表面的致密性，从而达到在不增加导电材料厚度的情况下降低表面方阻，提高导电性能。然而，带有双面涂层的聚酯薄膜在蒸镀导电材料之前通常是收卷后成卷存放的，由于它的两个表面都有涂层，并且这两个涂层都过于致密，薄膜在收卷时会紧密接触，导致薄膜在收卷过程中发涩，产生相对位移的阻力较大，聚集在薄膜卷之间的空气不容易释放出来，在存放的过程中造成薄膜表面出现水印，这些水印在后期加工过程中一直存在，最终影响显示屏幕的外观。为了改善这种薄膜的发涩性，有人提出，在薄膜的一个涂层加入颗粒，使颗粒突出在涂层的表面，提高其爽滑性，此种方法虽能解决发涩现象，但是，颗粒的加入会降低薄膜的光线透过率，另外，加入的颗粒在涂层固化前容易聚集，产生堆积团，影响光学膜的表观均一性，这些缺陷反映在显示装置上就是视野中的瑕疵点。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服上述已有技术之缺陷、提供一种可避免薄膜表面瑕疵的具有双硬化层的光学薄膜。
本发明要解决的另一技术问题是提供这种具有双硬化层的光学薄膜的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种具有双硬化层的光学薄膜，它包括透明基材和涂覆在透明基材上下两个表面的硬化层，其中一个硬化层的表面具有凹坑，凹坑所占的面积之和与所述硬化层的面积之比为2∶100～99∶100。
上述光学薄膜中，所述凹坑的最大直径在0.01μm～10μm。
上述光学薄膜中，所述凹坑随机排列或紧密排列在硬化层的表面。
一种具有双硬化层的光学薄膜的制备方法，它包括涂敷工序、预处理工序和固化工序，所述的涂敷工序是在透明基材的一面涂敷硬化层；所述的预处理工序是在50％以上的湿度条件对涂敷的硬化层预处理，使得水分能在硬化层的表面不断吸附、解吸附，水分靠微小水滴的自重改变硬化层的表面结构，接着经过固化，使硬化层固化成膜，水份在固化时遇热蒸发掉，硬化层被水占据的部位在水蒸发后变成凹坑固定下来；所述的固化工序是对硬化层进行紫外固化或电离辐射固化处理。
上述制备方法中，所述的预处理工序是在70％以上的湿度条件对涂敷的硬化层预处理。
上述制备方法中，所述的固化工序是在照度为100mj/cm2～1000mj/cm2的条件下对硬化层进行紫外固化。
与现有技术相比，本发明提供的光学薄膜的双硬化层中不含有颗粒，而是通过设置在硬化层表面的凹坑，解决了含有双面硬化层的光学薄膜在收卷过程出现发涩、存放过程中容易造成表面出现水印的问题，避免了薄膜表面因颗粒聚集而造起的瑕疵点问题，同时保持的薄膜的高透光率；本发明提供的制备方法中通过对预处理工序的湿度控制，使得水汽在硬化层的表面先附着，而后在固化工序中使水汽瞬间蒸发的工艺，在硬化层的表面形成凹坑，其工序简单，成本低，并且环境友好。
具体实施方式
适用于本发明的透明基材可以是二元酸和二元醇的缩合物，其中，二元酸可以是直链脂肪酸，但主要是芳香族二酸，如对苯二甲酸、对苯二乙酸、对萘二甲酸等；二元醇主要是碳原子数是2～4的脂肪族二醇，如乙二醇、丙二醇、丁二醇等。除了上述成分外，聚酯切片还可以是加入少量的间苯二甲酸、邻苯二甲酸等物质的改性的聚酯。还可以选自聚碳酸酯，聚丙烯，聚乙烯，聚芳酯，丙烯酸，乙酰纤维素，聚氯乙烯等塑料薄膜或薄板。
如果需要，可以在透明基材制备过程中添加抗氧化剂、有机润滑剂、抗静电剂、紫外吸收剂、表面活性剂等各种添加剂。
本发明对透明基材的厚度没有特别限定，优选厚度为30μm～400μm的透明基材，进一步优选厚度为70μm～350μm的透明基材。
本发明的硬化层含有树脂和光引发剂，树脂可以选自聚氨酯丙烯酸酯、硅酮丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、多元醇丙烯酸酯等的一种或两种以上的组合。光引发剂可以是苯偶姻、苯偶姻甲醚、苯偶姻乙醚、苯偶姻正丁基醚、苯偶姻异丁基醚、苯乙酮、二甲氨基苯乙酮、2，2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮、2，2-二乙氧基-2-苯基苯乙酮、2-羟基-2-甲基-1-异丙苯-1-酮、1-羟基环己基苯甲酮、2-甲基-1-[4-(甲硫基)苯基]-2-吗啉代丙烷-1-酮、4-(2-羟乙氧基)苯基-2(羟基-2-丙基)甲酮、二苯甲酮、P-苯基二苯甲酮、4，4’-二乙氨基二苯甲酮、二氯代二苯甲酮、2-甲基蒽醌、2-乙基蒽醌、2-叔丁基蒽醌、2-氨基蒽醌、2-甲基噻吨酮、2-乙基噻吨酮、2-氯噻吨酮、2，4-二甲基噻吨酮、2，4-二乙基噻吨酮、偶苯酰二甲基酮缩醇、苯乙酮二甲基酮缩醇、P-二甲胺安息香酸酯等的一种、或两种以上的组合。根据需要，还可以添加大分子引发剂。
如果需要，硬化层还可以添加防静电剂，表面活性剂，防老化剂，流平剂等添加剂。
本发明中，具有双硬化层的光学薄膜的制备方法包括涂敷工序、预处理工序和固化工序。在透明基材的一面涂敷硬化层，在40℃到140℃的条件下加热流平，以保证涂层的表面平整性，然后对硬化层进行一段富含水汽的预处理，预处理时湿度控制在50％以上，更优选在70％以上，使得水分能在硬化层的表面不断吸附、解吸附，水分靠微小水滴的自重改变硬化层的表面结构，接着经过固化，使硬化层固化成膜，水份在固化时遇热蒸发掉，硬化层被水占据的部位在水蒸发后变成凹坑固定下来。在透明基材的另一个表面再涂敷硬化层，经过加热流平后直接固化。在透明基材的两个表面涂敷硬化层的顺序不必局限于以上次序，也可以采取相反的过程。这种固定下来的凹坑可以在薄膜存放时起爽滑的作用，防止薄膜之间粘连而出现水印。
硬化层表面的凹坑面积之和与硬化层的面积之比为2∶100～99∶100。凹坑的面积是凹坑在硬化层水平截面上的投影面积，凹坑的面积之和与硬化层的面积之比超过这个比例范围时就达不到良好的硬化效果。这些凹坑可以随机或紧密地排列硬化层的表面，以保持均一的硬化效果为目的来确定凹坑的排列方式。凹坑结构最大直径可以在0.01微米到10微米之间。
固化可以是热固化、紫外固化或电离辐射固化，优选紫外线固化，紫外线的积分照度在100mj/cm2～1000mj/cm2之间。照度过低，硬化层不能彻底固化；照度过高，容易造成过度固化，使透明基材和硬化层脆化。
本发明中的涂敷方式可以是狭缝涂布，刮刀涂布，转移辊涂布，对辊涂布，网纹辊涂布，凹版涂布等公知的涂布方式。
下面结合具体实施例对本发明做进一步的说明。但本发明并不局限于以下实施例。
实施例1
1.硬化层涂布液的配制：
丁酮 40份；
丙烯酸系树脂：SU-690(缔展国际，固体浓度80％)56份；
光引发剂1173(选自天骄化工) 4份；
将以上物料用分散搅拌器搅拌混合，得到扩散层涂布液，备用。
2.以厚度30微米的聚对苯二甲酸乙二醇酯为透明基材，在其一面涂敷上述硬化层涂布液，使其120℃下干燥，再经过100mj/cm2的紫外照射固化，再在另一面上涂敷上述硬化层涂布液，使其经过蒸发溶剂段，同时流平，再使其通过空气湿度为50％的预处理，然后经过100mj/cm2的紫外照射，凹坑随机排列在硬化层的表面，凹坑所占的面积之和与硬化层的面积之比为2∶100。收卷，得到具有双硬化层的光学扩散薄膜。
实施例2
硬化层涂布液与实施例1相同。
透明基材的厚度为100微米，预处理时的湿度为60％，紫外线照度为200mj/cm2，凹坑随机排列在硬化层的表面，凹坑所占的面积之和与硬化层的面积之比为18∶100。
实施例3
硬化层涂布液与实施例1相同。
透明基材的厚度为125微米，预处理时的湿度为65％，紫外线照度为300mj/cm2，凹坑随机排列在硬化层的表面，凹坑所占的面积之和与硬化层的面积之比为40∶100。
实施例4
硬化层涂布液与实施例1相同。
透明基材的厚度为188微米，预处理时的湿度为70％，紫外线照度为350mj/cm2，凹坑随机排列在硬化层的表面，凹坑所占的面积之和与硬化层的面积之比为55∶100。
实施例5
硬化层涂布液与实施例1相同。
透明基材的厚度为350微米，预处理时的湿度为80％，紫外线照度为750mj/cm2，凹坑紧密排列在硬化层的表面，凹坑所占的面积之和与硬化层的面积之比为70∶100。
实施例6
硬化层涂布液与实施例1相同。
透明基材的厚度为250微米，预处理时的湿度为75％，紫外线照度为450mj/cm2，凹坑紧密排列在硬化层的表面，凹坑所占的面积之和与硬化层的面积之比为85∶100。
实施例7
硬化层涂布液与实施例1相同。
透明基材的厚度为400微米，预处理时的湿度为90％，紫外线照度为1000mj/cm2，凹坑紧密排列在硬化层的表面，凹坑所占的面积之和与硬化层的面积之比为99∶100。
比较例1
1.硬化层涂布液的配制：
丁酮 40份；
丙烯酸系树脂：SU-690(缔展国际，固体浓度80％)56份；
光引发剂1173(选自天骄化工) 4份；
将以上物料用搅拌器搅拌，混合均匀，得到硬化层涂布液，备用。
2.以厚度125微米的聚对苯二甲酸乙二醇酯为透明基材，在其一面涂敷硬化层涂布液，使其120℃下干燥后，再经过300mj/cm2的紫外照射固化，再在另一面上涂敷硬化层涂布液，使其120℃下干燥后，再经过300mj/cm2的紫外照射固化，收卷，得到具有双硬化层的光学薄膜。
比较例2
1.硬化层涂布液的配制：
丁酮 40份；
丙烯酸系树脂：SU 690(缔展国际，固体浓度80％)56份；
丙烯酸树脂微珠(平均粒径为4微米，选自积水化学)10份；
光引发剂1173(选自天骄化工) 4份；
将以上物料用搅拌器搅拌，混合均匀，得到硬化层涂布液，备用。
2.以厚度125微米的聚酯薄膜为支持体，在其一面涂敷硬化层涂布液，使其120℃下干燥后，再经过300mj/cm2的紫外照射固化，再在另一面上涂敷硬化层涂布液，使其120℃下干燥后，再经过300mj/cm2的紫外照射固化，收卷，具有双硬化层的光学薄膜。
表一：性能指标
| 实施例 | 透光率 | 凹坑直径 | 摩擦系数 | 硬化层表观状态 |
| (％) | (μm) | |||
| 实施例1 | 95.4 | 0.01 | 0.314 | ○ |
| 实施例2 | 95.2 | 0.5 | 0.325 | ○ |
| 实施例3 | 95.3 | 1.0 | 0.341 | ○ |
| 实施例4 | 93.4 | 3.0 | 0.304 | ○ |
| 实施例5 | 93.5 | 5.0 | 0.300 | ○ |
| 实施例6 | 92.7 | 7.0 | 0.331 | ○ |
| 实施例7 | 90.6 | 10.0 | 0.312 | ○ |
| 比较例1 | 92.2 | 无 | - | × |
| 比较例2 | 90.0 | 4(背层粒子粒径) | 0.4 | × |
表中的“-”表示摩擦系数过大超过量程。
表1中：产品各项性能评价方法如下：
1.透光率的测试方法
使用上海精密科学仪器有限公司WGT-S透光率/雾度测定仪测试。
2凹坑及背层颗粒直径的测试方法
使用光学显微镜观察检测。
3摩擦系数的测试方法
使用济南机电技术发展中心的摩擦系数仪测定。
4硬化层表观状态的评价
将整卷的具有双面硬化层的光学薄膜放置20小时以上，取有代表性的膜片1平方米，对着反射光进行观察，在此范围内如果发现粘连的水印圈或者聚集的大颗粒，表观状态记为“×”；如果没有发现水印圈或聚集的大颗粒，表观状态记为“○”。
从表中数据可以看出，本发明的技术方案得到的光学薄膜，通过设置在硬化层表面的凹坑，达到光学薄膜需要添加颗粒时才能具有的效果，降低了摩擦系数，提高了薄膜的表面爽滑性，解决了薄膜表面因颗粒聚集引起的瑕疵点问题，并同时保持的光学薄膜的高透光率。
Claims (6)
1.一种具有双硬化层的光学薄膜，它包括透明基材和涂覆在透明基材上下两个表面的硬化层，其特征在于，其中一个硬化层的表面具有凹坑，凹坑所占的面积之和与所述硬化层的面积之比为2∶100～99∶100；
所述具有双硬化层的光学薄膜是通过以下方法制得的：
所述方法中包括涂敷工序、预处理工序和固化工序，所述涂敷工序是在透明基材的一面涂敷硬化层；所述的预处理工序是在50％以上的湿度条件对涂敷的硬化层预处理，使得水分能在硬化层的表面不断吸附、解吸附，水分靠微小水滴的自重改变硬化层的表面结构，接着经过固化，使硬化层固化成膜，水份在固化时遇热蒸发掉，硬化层被水占据的部位在水蒸发后变成凹坑固定下来；所述固化工序是对硬化层进行紫外固化或电离辐射固化处理。
2.根据权利要求1所述的光学薄膜，其特征在于，所述凹坑的最大直径在0.01μm～10μm。
3.根据权利要求1或2所述的光学薄膜，其特征在于，所述凹坑随机排列或紧密排列在硬化层的表面。
4.一种制备如权利要求1、2或3所述的具有双硬化层的光学薄膜的方法，其特征在于，它包括涂敷工序、预处理工序和固化工序，所述的涂敷工序是在透明基材的一面涂敷硬化层；所述的预处理工序是在50％以上的湿度条件对涂敷的硬化层预处理，使得水分能在硬化层的表面不断吸附、解吸附，水分靠微小水滴的自重改变硬化层的表面结构，接着经过固化，使硬化层固化成膜，水份在固化时遇热蒸发掉，硬化层被水占据的部位在水蒸发后变成凹坑固定下来；所述的固化工序是对硬化层进行紫外固化或电离辐射固化处理。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述的预处理工序是在70％以上的湿度条件对涂敷的硬化层预处理。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述的固化工序是在照度为100mj/cm2～1000mj/cm2的条件下对硬化层进行紫外固化。
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