CN102124400B - 多层光学制品 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了多层制品,所述多层制品包括聚丙烯基薄膜和所述聚丙烯基薄膜的至少一个表面上的层,所述层包含乙烯基材料,所述乙烯基材料包含乙烯与至少一种α-烯烃共聚单体的共聚物,所述共聚物的密度不大于0.90g/cm3,并且多分散性指数介于1和4之间,其中所述多层制品为双轴拉伸的。在一些实施例中,所述多层制品呈现出期望的光学性质。

Description

多层光学制品
技术领域
本发明涉及多层制品,包括多层光学制品及其用途。
背景技术
多种制品和构造在使用或应用制品或构造之前利用片状材料保护制品或构造的表面。此类片状材料的例子包括防粘衬垫和保护片材。防粘衬垫通常与包含暴露的粘合剂层的制品和构造一起使用。防粘衬垫设置在暴露的粘合剂层的上面,以防止粘合剂过早粘在基底上,并防止粘合剂粘上灰尘、油脂等,这些物质会妨碍粘合剂附着到基底上的能力。事实上,利用防粘衬垫的制品和构造的例子包括含需要保护一段时间的粘合剂层的任何制品。可包含防粘衬垫的物品范围包括各种条带、标签、标贴、图形制品等,以及可包含粘合剂涂层的零件、薄膜等,用于以后组装或在其他位置组装。一般来讲,除去衬垫后立即粘贴制品,例如剥去衬垫后将标签立即粘贴到信封上。
相似地,使用保护片材来保护各种制品,以进行储存、运输等。保护片材通常与不包含暴露的粘合剂层的制品一起使用。保护片材通常通过静电力作用粘附到制品或构造上(例如粘性薄膜),或者通过使用保护片材上的涂层,帮助保护片材粘附到制品或构造上。
发明内容
本发明公开了多层制品,其包括聚丙烯基薄膜和位于至少一个聚丙烯基薄膜表面上的层,该层包含乙烯基材料,该乙烯基材料包含乙烯与至少一种α-烯烃共聚单体的共聚物,其密度不大于0.90g/cm3并且多分散性指数介于1和4之间,其中多层制品为双轴拉伸的。在一些实施例中,多层制品呈现出期望的光学性质,包括:光透射率大于或等于90%,雾度小于或等于4%,延迟效应(通过光角测试测量)小于或等于10°。多层制品可包括防粘衬垫、保护片材或条带。
本发明还公开了多层制品的制备方法。在一些实施例中,该方法包括:提供聚丙烯基材料;提供乙烯基材料,该乙烯基材料包含乙烯与至少一种α-烯烃共聚单体的共聚物,其密度不大于0.90g/cm3并且多分散性指数介于1和4之间;将聚丙烯基材料加到挤出机中;将乙烯基材料加到另一个挤出机中;将聚丙烯基材料和乙烯基材料通过模具共挤出,形成具有包含乙烯基材料的层的聚丙烯基薄膜;以及同时双轴取向具有包含乙烯基材料的层的聚丙烯基薄膜,形成多层制品,该多层制品呈现出以下光学性质:光透射率大于或等于90%,雾度小于或等于4%,以及延迟效应(通过光角测试测量)小于或等于10°。
在其他实施例中,多层制品的制备方法包括:提供聚丙烯基薄膜;提供乙烯基材料,该乙烯基材料包含乙烯与至少一种α-烯烃共聚单体的共聚物,其密度不大于0.90g/cm3并且多分散性指数介于1和4之间;将乙烯基材料加到挤出机中;将乙烯基材料通过模具挤出到聚丙烯基薄膜上,形成具有包含乙烯基材料的层的聚丙烯基薄膜;以及同时双轴取向具有包含乙烯基材料的层的聚丙烯基薄膜,形成多层制品,该多层制品呈现出以下光学性质:光透射率大于或等于90%,雾度小于或等于4%,延迟效应(通过光角测试测量)小于或等于10°。
另外,本发明还公开了多层构造,这些多层构造包括光学装置、涂覆在光学装置上的粘合剂以及层合到粘合剂上的衬垫,其中衬垫包括多层制品,该多层制品包括聚丙烯基薄膜和位于至少一个聚丙烯基薄膜表面上的层,该层包含乙烯基材料,该乙烯基材料包含乙烯与至少一种α-烯烃共聚单体的共聚物,其密度不大于0.90g/cm3并且多分散性指数介于1和4之间,其中多层制品为双轴拉伸的,并呈现出以下光学性质:光透射率大于或等于90%,雾度小于或等于4%,延迟效应(通过光角测试测量)小于或等于10°。
本发明还公开了光学构造的测试方法,这些方法包括:制备光学构造,该光学构造包括光学装置、涂覆在光学装置上的粘合剂以及层合到粘合剂上的衬垫,其中衬垫包括多层制品,该多层制品包括聚丙烯基薄膜和位于至少一个聚丙烯基薄膜表面上的层,该层包含乙烯基材料,该乙烯基材料包含乙烯与至少一种α-烯烃共聚单体的共聚物,其密度不大于0.90g/cm3并且多分散性指数介于1和4之间,其中多层制品为双轴拉伸的,并呈现出以下光学性质:光透射率大于或等于90%,雾度小于或等于4%,延迟效应(通过光角测试测量)小于或等于10°;将光学构造设置在2个彼此垂直放置的线性偏振器之间;以及旋转光学构造,以确定光角。
具体实施方式
应用于例如医疗、电子和光学行业等领域的粘合剂(特别是压敏粘合剂)的开发日益增加。这些行业的需求对压敏粘合剂提出了额外的要求,从而对用于递送粘合剂的防粘衬垫提出了更高的要求。
期望的新型防粘衬垫具有以下特征:能够提供所需的防粘性能,基本上不含低分子量化合物(特别是诸如有机硅或含氟化合物等的化合物),制备成本相对低廉,另外,在某些情况下,具有期望的光学性质。
此类应用的一个例子是硬盘驱动器领域。在组装硬盘驱动器时,粘合片用于各种用途,例如,将零件临时固定在位,将标签保持在位,密封孔洞等。通常,在使用之前,将这些粘合片粘贴到防粘衬垫上。许多常用防粘衬垫包含有机硅涂层。遗憾的是,许多有机硅涂层含有低分子量有机硅分子,例如硅油、有机硅树脂等,这些有机硅分子能够转移到粘合剂层。在硬盘驱动装置中使用粘合剂层时,这些低分子量分子可挥发,并沉积到硬盘驱动器组件上,并在组件上形成不期望的有机硅层。
相似地,期望的保护片材具有以下特征:具有粘附到某些基底所需的粘附力,基本上不含低分子量化合物(特别是诸如有机硅或含氟化合物等的化合物),制备成本相对低廉,另外,在某些情况下,具有期望的光学性质。
本发明所公开的多层制品可为防粘衬垫和/或保护片材。这些多层制品包括聚丙烯基薄膜和位于至少一个聚丙烯基薄膜表面上包含乙烯基材料的层。多层制品为双轴拉伸的。该制品可具有期望的光学性质。在一些实施例中,多层制品呈现出以下光学性质:光透射率大于或等于90%,雾度小于或等于4%,延迟效应(通过光角测试测量)小于或等于10°。
多层制品既可用作防粘衬垫和保护片材,又能提供期望的光学特征,这些多层制品是期望的,因为包括此类制品的构造越来越多地应用于条件苛刻的使用环境。例如,在光学制品中,可能有利的是,在除去衬垫之前观察光学制品的粘合剂表面是否存在涂层缺陷。相似地,可能有利的是,不必移除保护片材就可以检查保护片材保护的制品和构造。例如,汽车运输商可坚持在运输之前对片材保护的汽车进行目视检查,以确保涂漆表面或其他保护表面不存在缺陷。
如本文所用,术语“多层制品”是指包含不止一个层的制品。各层通常由不同材料构成。“多层光学制品”是指光学透明的或具有光传输性质的那些多层制品。
除非另外指明,“光学透明的”是指粘合剂或制品在可见光谱(约400至约700nm)的至少一部分具有高透光率,并呈现出低雾度。
除非另外指明,“具有光传输性质的”是指粘合剂或制品在可见光谱(约400至约700nm)的至少一部分具有高透光率。
如本文所用,术语“聚丙烯基材料”是指这样的聚合物材料,其至少包含聚丙烯,并且可以包含其他聚合物或添加剂。通常,聚丙烯基材料包含至少50重量%的聚丙烯。
如本文所用,术语“聚丙烯基薄膜”是指由聚丙烯基材料制备的薄膜。
如本文所用,术语“乙烯基材料”是指至少由乙烯单体制备的聚合物材料。一般来讲,乙烯基材料是除了包含乙烯外还包含至少一种其他烯属单体的共聚物。
如本文所用,术语“延迟效应”是指双折射材料特有的光学效应。当光入射到双折射材料时,该过程可以描述为光被分解为快速分量(称为寻常光线)和慢速分量(称为非常光线)。因为两个分量以不同速度行进,所以光波异相。当光线离开双折射材料后重新组合时,因为存在此相位差,偏振态发生改变。
如本文所用,术语“双折射材料”是指呈现出双折射的材料。双折射是光波前在透明的、分子有序材料中呈现出双折射的现象,这是由于折射率存在依赖于取向的差异而造成的。术语“双折射”也常指透射波穿过此类材料所出现的折射率差异。入射到双折射样本上的光线的波前分裂成寻常分量和非常分量,这两个分量在从样本射出后可以重新组合,生成直线、椭圆形或圆形的偏振光。
如本文所用,术语“粘合剂”是指可用于将粘附体粘附到一起的聚合物组合物。粘合剂的例子为非粘性粘合剂(即冷密封粘结合剂)和压敏粘合剂。
非粘性粘合剂对大多数基材具有有限的或较低的粘性,但是,当非粘性粘合剂与特定目标基材成对使用时,或者当两个非粘性粘合剂层接触时,则具有可接受的粘合力强度。非粘性粘合剂通过亲和力粘附。
压敏粘合剂(PSA)组合物是本领域普通技术人员熟知的,具有以下性质:(1)具有干粘性和持久粘性,(2)在不超过指压作用下即可粘合,(3)具有足够能力保持在粘附体上,以及(4)具有足够的内聚强度,可从粘附体上完全移除。已发现在功能上跟PSA一样优秀的材料为被设计和配制成表现出必备的粘弹性的聚合物,该聚合物能够获得所需的粘性、剥离粘合力以及剪切保持力的平衡。获得各种性质的适当平衡不是简单的过程。
如本文所用,术语“有机硅聚乙二酰胺聚合物”是指包含有机硅基团和至少一个乙二酰二胺基团的共聚物。术语“有机硅”和“硅氧烷”可互换使用,是指含有二烷基或二芳基硅氧烷(-SiR2O-)重复单元的单元。“乙二酰二胺基团”是具有通式结构-NR-C(O)-C(O)-NR-的基团,其中C(O)表示羰基,R是氢原子、烷基或芳基。
如本文所用,术语“双轴拉伸”用于描述薄膜时表示沿薄膜所在平面上的两个不同方向,即第一方向和第二方向拉伸薄膜。通常情况下,但不总是这样,两个方向基本上垂直,并且为薄膜的纵向或机器方向(“MD”)(在薄膜制造机器上生产薄膜的方向)和薄膜的横向(“TD”)(与薄膜的MD垂直的方向)。MD有时也称为纵向(“LD”)。双轴拉伸薄膜可以顺序拉伸、同时拉伸、或通过同时拉伸和顺序拉伸的一些组合来拉伸。此外,这种拉伸方法可产生平衡或不平衡的薄膜。只要满足本文所述的期望性能属性,具有各向异性分子取向的薄膜可以呈现出各向异性,排列方向与任何主薄膜轴平行。
如本文所用,术语“同时双轴拉伸”用于描述薄膜时表示两个方向的有效拉伸部分同时执行操作。
如本文所用,术语“拉伸比率”用于描述拉伸方法或拉伸膜时表示拉伸膜的给定部分的线性尺寸与拉伸之前的相同部分的线性尺寸的比率。例如,拉伸膜的MD拉伸比率(“MDR”)为5∶1时,未拉伸的膜的给定部分在纵向的线性测量值为1cm,则拉伸后在纵向的测量值为5cm。拉伸膜的TD拉伸比率(“TDR”)为9∶1时,未拉伸的膜的给定部分在横向的线性测量值为1cm,则拉伸后在横向的测量值为9cm。
除非上下文有另外的需要,否则术语“取向”、“拉延”和“拉伸”在全文中可互换使用,术语“被取向”、“被拉延”和“被拉伸”和术语“取向到”、“拉延到”和“拉伸到”也是如此。
本发明所公开的多层制品可用作防粘衬垫和保护片材,还可提供期望的光学特征。多层制品包括聚丙烯基薄膜和位于至少一个聚丙烯基薄膜表面上包含乙烯基材料的层。多层制品为双轴拉伸的。
聚丙烯基薄膜由聚丙烯基材料制备。通常聚丙烯基材料是聚丙烯,但可存在其他聚合物材料或其他添加剂。可用于制备多层制品的一种特定的聚丙烯均聚物是PP 3376,可从ATOFINA CHEMICALS商购获得。
聚丙烯基薄膜通常使用无溶剂工艺制备,但可以根据需要采用溶剂涂层技术制备该薄膜。一般来讲,使用熔融挤出技术制备聚丙烯基薄膜。利用此类技术时,将聚丙烯以及任何所需附加材料添加到挤出机中,然后将聚丙烯基材料挤出为薄膜。可用的挤出机的例子包括单螺杆挤出机、双螺杆挤出机、圆盘挤出机、往复式单螺杆挤出机、销钉机筒单螺杆挤出机等。
除了聚丙烯之外,聚丙烯基材料可包含其他可选材料。其中一些材料是聚合物型,例如聚丙烯的共聚物。此外,在不妨碍所需聚丙烯基材料性质的前提条件下,还可以将其他改性剂添加到聚丙烯基材料中,例如抗静电剂、填充剂、阻燃剂、稳定剂、抗氧化剂、增容剂等。为了简化工艺,通常单独使用聚丙烯,而不添加其他添加剂。
聚丙烯基薄膜还可以任选在乙烯基材料侧的相对侧具有涂层。此类涂层的例子包括(例如)硬质涂层、着色涂层、防静电涂层等。此类涂层可应用于多种用途。一个例子表明构造中存在多层制品。因为多层制品可能具有期望的光学性质,用户确定构造中是否存在多层制品可能会很困难。因此,在一些实施例中,给多层制品着色有助于用户清楚了解多层制品的存在。为了同样的目的,还可以在聚丙烯基薄膜上的不连续部分中印刷。印刷可以多种方法进行,包括丝网印刷、凹版印刷或喷墨印刷,并可采用多种标记形式。
多层制品包含位于至少一个聚丙烯基薄膜表面上的层,该层包含乙烯基材料。该乙烯基材料是乙烯与具有3到约10个碳原子的α-烯烃的共聚物。乙烯和1-丁烯、1-己烯、1-辛烯以及它们的组合的共聚物尤其可用。
这些共聚物通常描述为极低密度聚乙烯(VLDPE),并已描述为“塑性体”,即一种具有热塑性和弹性体特性的聚合物。可用共聚物的密度通常不大于0.90克/立方厘米(g/cm3)。某些共聚物的密度不大于0.89g/cm3,或者密度不大于0.88g/cm3。共聚物的密度越低,得到的防粘值越低,通过混合各种类型的共聚物,可调整防粘值,以符合所需防粘性能。
可用共聚物通常具有窄分子量分布,如定义为多分散性介于约1和4之间,或者甚至介于约1.5和3.5之间。多分散性定义为重均分子量与数均分子量的比率。
此类聚合物通常使用过渡金属催化剂进行制备,例如齐格勒-纳塔催化剂或茂金属催化剂。此类材料的一些例子包括:使用齐格勒-纳塔催化剂制备的材料包括得自Japan Polyolefins的J-REX材料和得自SumitomoChemical公司的EXCELLEN材料。使用茂金属催化剂制备的材料的一些例子包括得自Japan Polychem公司的KERNEL材料,得自SumitomoChemical公司的SUMIKASEN E、EXCELLEN E和EXCELLEN EX材料。其他例子包括得自Exxon的EXACT共聚物以及得自Dow Chemical的ENGAGE和INFUSE烯烃嵌段共聚物。使用茂金属催化剂制备的聚合物尤其可用。
EXACT共聚物特别适用于制备本发明的多层制品。这些共聚物形成的薄膜在环境温度下不易熔,并且当薄膜卷绕成卷时,不会形成块状,也就是说,薄膜不会粘贴到下层。
在一些实施例中,乙烯基材料基本上由密度不大于0.90g/cm3的乙烯共聚物组成,并且基本上不含密度等于或大于0.91g/cm3的任何聚乙烯。
乙烯基材料涂层的一个优点是,当粘附到粘合剂(如压敏粘合剂)时,其充当防粘材料(也就是具有低粘附力),但对于某些基材来说,也可以用作非粘性粘合剂。因此,允许将包含上述乙烯基材料层的多层制品用作防粘衬垫和保护片材。
不受理论的束缚,据信本发明的乙烯基材料由于其低表面能性质能够用作防粘衬垫的防粘材料。另外,据信因为这些材料既柔软又可贴合并且具有自然润湿某些表面的能力,它们也能够用作保护片材的非粘性粘合剂。
乙烯基材料可与其他组分混合,以改变乙烯基材料的性质。可与乙烯基材料混合的可用组分包含有机硅聚合物,例如有机硅弹性体和热塑性聚合物。此类聚合物不应是低分子量种类,以避免从乙烯基材料层转移有机硅种类。
可用作乙烯基材料添加剂的一种可用有机硅聚合物类是有机硅聚乙二酰胺聚合物。合适的有机硅聚乙二酰胺聚合物的例子描述于(例如)美国专利公布20070148474。有机硅聚乙二酰胺聚合物是包含下式I表示的至少两个重复单元的共聚物:
在该式中,每个R1独立地为烷基、卤代烷基、芳烷基、烯基、芳基或被烷基、烷氧基或卤素取代的芳基。每个Y独立地为亚烷基、亚芳烷基或它们的组合。下标n独立地为0到1500的整数,下标p为1到10的整数。基团G为二价基团,其是等同于化学式R3HN-G-NHR3的二胺减去两个-NHR3基团(即氨基)的残基单元。基团R3为氢或烷基或R3与G合在一起再共同连接到氮形成的杂环基团。每个星号表示重复单元与另一个基团(例如另一个重复单元)的连接位置。
与乙烯基材料混合的有机硅聚乙二酰胺聚合物的含量取决于由乙烯基材料形成的层的所需性质。例如,如果多层制品是保护片材,则可能有利的是不添加有机硅聚乙二酰胺聚合物。但是,如果多层制品是防粘衬垫,则可能有利的是乙烯基材料与0.1-10重量%、0.1-5重量%或甚至0.5-5重量%有机硅聚乙二酰胺聚合物共混。在一些实施例中,2重量%有机硅聚乙二酰胺聚合物与乙烯基材料共混。
除了上述有机硅聚乙二酰胺聚合物,还可任选地将其他添加剂与聚乙烯基材料共混,以赋予所需性质。例如,可添加抗静电剂,以在去掉衬垫或保护片材时帮助消散静电荷。
另外,在某些情况下,可能有利的是共混一些着色剂,以使乙烯基材料层带有色彩。因为多层制品可具有期望的光学性质,使多层制品带有色彩有助于用户清楚了解多层制品的存在。为了同样的目的,还可以在聚乙烯基层上的不连续部分中印刷。印刷可以多种方法进行,包括丝网印刷、凹版印刷或喷墨印刷。
在一些实施例中,特别是多层制品用作保护片材的情况下,可能有利的是向聚乙烯基材料中添加材料使其更粘,甚至在聚乙烯基层的顶部添加非常薄的粘合剂材料涂层。粘合剂材料通常是压敏粘合剂,可涂覆在聚乙烯基层上,形成连续的或不连续的层,其厚度比聚乙烯基层的厚度小很多。
本发明公开了多种多层制品,包括防粘衬垫和保护片材。防粘衬垫是包括至少一个防粘表面的制品。防粘表面定义为没有粘合力,可以从基材(特别是被粘合剂涂覆的基材)轻松剥离的表面。施用到被粘合剂涂覆的表面上时,防粘衬垫只是轻轻粘附在上面,可以轻易移除。各种防粘衬垫是已知的,其中许多是具有载体层(例如,其可以是纸张、聚合物膜等)和载体层上的防粘涂层的多层制品。防粘涂层通常是低表面能材料,例如有机硅、含氟化合物或烯属材料。防粘衬垫通常用于构造中,为被粘合剂涂覆的表面提供临时保护,以防止过早粘附到粘合剂表面和/或污染粘合剂表面。
在一些实施例中,可任选地使防粘衬垫结构化,防粘衬垫上的结构可用于在粘合剂上创建结构的反面,从而得到结构化粘合剂。例如,对于粘合剂中的每一个凹槽而言,所述防粘衬垫都具有一个相对应的脊。这些脊突出于衬垫的参考平面,其中该衬垫的参考平面由各脊底部的衬垫表面来限定。每个脊的尺寸与粘合剂中每个凹槽的期望尺寸一致。例如,参考平面内的凹槽宽度与衬垫参考平面内的脊宽度一致。在包括突出于粘合剂结构化表面上的参考平面或真实壁的凸起物的实施例中,防粘衬垫将包括相应的凹陷。防粘衬垫上的结构可以采用已为人们所知的数种方法来创建,这些方法包括:对衬垫进行压花以形成结构化表面,或在表面上印刷出某种结构。
除了用作防粘衬垫外,本发明的多层制品还可用于制备被粘合剂涂覆的制品,例如条带。条带通常包括背衬,该背衬一侧涂覆粘合剂,相对侧涂覆防粘涂层。因此,条带卷成卷时,粘合剂接触防粘涂层,从而允许在使用时再次展开条带。条带上的防粘涂层有时称为“低粘合力背胶层”或“LAB”。聚乙烯基材料可用作LAB。
要制备条带,可制备多层防粘衬垫制品,然后在防粘涂层的相对侧涂覆粘合剂涂层。该涂层可用溶剂型(在溶剂中或在水中)或无溶剂型(例如热熔融涂层)涂覆。此类技术常用于制备条带。
粘合剂可以是任何适合的粘合剂,但通常为压敏粘合剂。合适的压敏粘合剂的例子包括(例如):丙烯酸酯基和甲基丙烯酸酯基压敏粘合剂;天然橡胶基压敏粘合剂;合成橡胶基压敏粘合剂;烯烃基压敏粘合剂;嵌段共聚物基压敏粘合剂,例如苯乙烯-异戊二烯嵌段共聚物;乙烯基醚基压敏粘合剂;聚氨酯基或聚脲基压敏粘合剂和有机硅基压敏粘合剂。在一些实施例中,也可以使用这些压敏粘合剂的混合物。一般来讲,根据条带的所需用途以及其他因素(例如成本、处理容易度和具有防粘涂层的粘合剂的防粘性能)来选择粘合剂。
保护片材是用于临时包覆和保护多种表面的一类制品。表面可以是薄膜、制品、基材或大型构造的一部分。保护片材通常轻轻地粘附到被保护的表面。保护片材对被保护表面的轻微粘合力使得保护片材能够附着到表面上,并且在处理、运输和加工等阶段保持附着在表面上,而需要时又能够轻松拆下保护片材。在某些情况下,这种轻微粘合力是通过静电力作用实现,例如粘性薄膜用作保护片材的情况。在其他情况下,在保护片材上设置涂层,可用作非粘性粘合剂。非粘性粘合剂具有很小粘性,或者没有粘性,并且通过亲和力粘附。已发现本发明的乙烯基材料用作多种不同表面(包括金属表面和膜表面)的非粘性粘合剂。
本发明的一些多层制品具有期望的光学性质。一般来讲,多层制品至少具有光传输性质。在一些实施例中,多层制品是光学透明的。光学透明的多层制品的光透射率可为至少90%,雾度小于5%。在一些实施例中,光学透明的多层制品的光透射率为至少92%,雾度小于4%。另外,一些多层制品特征在于其透明度。一些实施例的透明度等于或大于90%,或甚至等于或大于92%。
多层制品可具有的另一个期望的光学性质是直线偏振光的延迟效应(通过本文所述的光角测试测量)小于或等于10°。
延迟效应常常是双折射材料中观察到的现象。当光入射到双折射材料时,该过程可以描述为光被分解为快速分量(称为寻常光线)和慢速分量(称为非常光线)。因为两个分量以不同速度行进,所以光波异相。当光线离开双折射材料后重新组合时,因为存在此相位差,偏振态发生改变。
确定双折射材料(例如本发明的多层制品)的延迟效应的一个方法是测定光角。光角测试的一个特别有用的例子是使用具有2个彼此垂直放置的线性偏振器(即正交偏振器)的设备和光源进行的测定。当光源产生的光线穿过正交偏振器时,未观察到光线穿过第二偏振器。然而,当将制品(例如本发明的多层制品)放置在两个偏振器之间时,由于延迟效应,则可观察到一些光线穿过第二个偏振器。当这种情况出现时,可对制品进行旋转,直到观察到没有光线或基本上没有光线穿过第二偏振器。为实现此效应而旋转制品的角度定义为光角。
一般来讲,本发明的多层制品至少一部分上的延迟效应(通过光角测试测量)小于10°。在一些实施例中,整个制品宽度范围的光角小于10°。在制品的整个宽度范围内实现此类光角值很困难,因为制品是拉伸的。拉伸的制品常常趋向增加双折射率。制品可达到任何所需宽度,甚至可以达到相对宽的宽度,例如至少152厘米(60英寸)、305厘米(120英寸)、或甚至610厘米(240英寸)或更宽。
此相同的光角测试方法可用于多种光学制品,包括(例如)涂覆有光学透明的粘合剂的光学薄膜。例如,本发明的多层防粘衬垫的一个有利用途包括将多层防粘衬垫附连到涂覆有粘合剂的光学薄膜上,形成光学构造。然后使用光角测试方法对此构造进行测试,以确定光学薄膜/粘合剂组合的光角,在测试之前不必移除防粘衬垫。可以进行此类测试,因为多层防粘衬垫对于促成延迟效应的作用相对较小。相似地,对于包括本发明的多层保护片材的构造,也可以进行相同类型的光角测试。
本发明包括光学构造的测试方法,该方法包括:制备光学构造,该光学构造包括光学薄膜、涂覆在光学薄膜上的粘合剂、以及层合到粘合剂上的衬垫,其中衬垫包括多层制品,该多层制品包括聚丙烯基薄膜和位于至少一个聚丙烯基薄膜表面上的层,该层包含乙烯与至少一种α-烯烃共聚单体的共聚物,其密度不大于0.90g/cm3并且多分散性指数介于1和4之间,其中多层制品为双轴拉伸的,并呈现出以下光学性质:光透射率大于或等于90%,雾度小于或等于4%,延迟效应(通过光角测试测量)小于或等于10°;将光学构造设置在2个彼此垂直放置的线性偏振器之间;以及旋转光学构造,以确定光角。
本发明的多层制品可通过多种方法制备,例如通过共挤出或涂层技术制备。在一些实施例中,共挤出是期望的,特别是在共挤出设备与拉伸设备邻近设置的情况下。使用此方法时,多层制品可以连续操作方式形成和拉伸。
共挤出是形成包含聚合物网的多层制品的可用技术。可通过将来自不同挤出机的不同熔融流通入多层送料区块和薄膜模具,或通入多歧管模具来进行共挤出聚合物网。送料区块技术按如下方式操作:在送料区块中合并至少两种不同的材料,然后将混合的材料以分层的叠堆形式送入模具中,当这些材料离开模具时就变成了分层的片材。另一方面,多歧管模具在模唇处掺混来自不同挤出机的不同熔融流。各层在熔融状态下形成并压合在一起,从而能够提高各层彼此的粘合力。
当共挤出的材料彼此相容性低时,如聚乙烯和聚丙烯,通常在这2个层之间共挤出一个粘结层,以提高它们彼此的粘合力。此类粘结层是聚合物型的,与两种共挤出材料均有良好的相容性。本发明的实施例通常不需要粘结层。
在本发明的一些实施例中,将聚丙烯基材料放入一个挤出机中,将聚乙烯基材料放入另一个挤出机中。如果需要,可以将如上所述的可任选的添加剂添加到其中一种材料或两种材料中。另外,如果需要另外的层,则可将另外的材料分别放入另外的挤出机中。通常将来自不同挤出机的不同熔融流引入多层送料区块和薄膜模具中。
本发明的多层制品也可使用涂层技术进行制备。使用这些涂层技术时,在预先制备的聚丙烯基薄膜上涂覆聚乙烯基材料。预先制备的聚丙烯基薄膜可以使用常规的挤出或浇注技术进行制备,并可包含如上所述的可任选的添加剂。聚乙烯基材料可为溶剂型、水性或无溶剂型,可置于室温或高温(即热熔融涂层)并且可包含如上所述的可任选的添加剂。可使用典型涂层技术涂覆聚乙烯基材料,典型涂层技术例如模具涂布、刮涂、辊涂、凹版涂布、棒涂布、帘式涂布、气刀涂布和印刷技术(例如丝网印刷或喷墨印刷)。如果需要另外的层,可通过使用另外的涂布步骤制备这些层。
一般来讲,制备包括聚丙烯基薄膜和聚乙烯基层的多层制品后,将该制品拉伸。已经开发出制备聚合物膜的新技术。这些技术包括按第一个方向拉伸聚合物膜,然后按与第一个方向不同的第二个方向拉伸聚合物膜,从而形成双轴拉伸的聚合物膜。按第二个方向拉伸的至少一部分与按第一个方向拉伸同时进行。
一般来讲,对于具有光学性质的拉伸膜而言,将该薄膜同时双轴拉伸。这是因为以顺序方式双轴拉伸聚合物膜的尝试常常会生成具有“斑状”光学性质和属性的聚合物型光学薄膜。已经观察到,最终拉伸方向对于双轴拉伸的聚合物型光学薄膜的光学性质和属性影响更大。
可使用拉幅机设备进行双轴同时拉伸,如在美国专利No.5,051,225中所述。送入拉幅机设备中的多层构造可通过如上所述的共挤出方法进行制备,然后以串行式工艺送入拉幅机。或者,可以在一个位置制备多层构造,将多层构造卷起并运到拉幅机位置,然后送入拉幅机。多层构造在拉伸时通常需要加热。
MD拉伸量与TD拉伸量可以不同。MD拉伸量比TD拉伸量最多可多出10%或25%或50%。TD拉伸量比MD拉伸量最多可多出10%或25%或50%。令人惊讶的是,这种“不平衡”拉伸有助于形成面内延迟量大体上均匀的薄膜。
多层构造离开拉幅机后,对其进行后处理。这种后处理可以包括在所需温度保持构造,而无显著拉伸。这种处理可称为热定型或退火,进行这种处理可以提高最终薄膜的性质,例如尺寸稳定性。后处理也可以包括冷却。可在拉伸开始之前或之后开始冷却。例如,通过强制空气对流进行冷却。
拉伸的多层构造可以具有一系列宽度,甚至相对宽的宽度,例如至少152厘米(60英寸)、305厘米(120英寸)或甚至610厘米(240英寸)或更宽。
本发明的多层制品可用于制备多层构造。这些构造可具有期望的光学性质。例如,多层制品可为防粘衬垫,可层合到多种被粘合剂涂覆的材料,以形成多层构造。在一些实施例中,被粘合剂涂覆的材料是光学装置。光学装置包括(例如)被粘合剂涂覆的光学薄膜以及其他被粘合剂涂覆的光学装置。合适的光学薄膜包括产生光学效应(例如透射和反射等)的薄膜。光学薄膜的例子包括可见镜膜、彩色镜膜、日光反射膜、漫射膜、红外反射膜、紫外反射膜、反射偏振膜(例如增亮薄膜或反射式偏光增亮薄膜)、吸收偏振膜、光学透明膜、着色膜和减反射膜。具有粘合剂涂层的其他光学装置包括(例如)图形制品和信息显示装置。信息显示装置的例子包括具有多种显示区域配置的装置,包括液晶显示器、等离子体显示器、前投和背投显示器、阴极射线管和标牌。这些显示区域配置可在各种便携式和非便携式信息显示装置中采用,包括个人数字助理、移动电话、触感屏、手表、汽车导航系统、全球定位系统、测深仪、计算器、电子书、CD或DVD播放器、投影电视屏幕、计算机监视器、笔记本电脑显示屏、测量仪器、仪器面板盖、标牌,例如图形显示器(包括室内和室外图形、保险杆贴纸等)反射片材等等。
本发明的多层防粘衬垫的一些实施例特别适合与光学装置一起使用,因为其所具有的期望的光学性质可允许在不移除防粘衬垫的情况下对光学装置进行检查和/或测试。例如,可能有利的是,在移除防粘衬垫和粘贴到基材上之前,对涂覆粘合剂的光学装置进行目视检查,检查是否有涂层缺陷、粘合剂污染等。另外,在一些实施例中,不用移除防粘衬垫就能进行上述光角测试。
在其他多层构造中,多层制品是保护片材。保护片材可附连到多种表面。例如,保护片材可附连到薄膜、基材或装置。薄膜的例子包括(例如)光学膜、装饰膜、图形膜、逆向反射片材等。基材的例子包括(例如)金属薄片、窗、木制表面以及相对柔软并容易有划痕的聚合物型基材(例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和聚碳酸酯(PC))等。装置的例子包括信息显示装置,例如具有多种显示区域配置的装置,包括液晶显示器、等离子体显示器、前投和背投显示器、阴极射线管和标牌。此类显示装置在装配、储存或运输过程中可使用保护片材。可能有利的是,无需去掉保护片材就能目视检查装置是否有缺陷、损坏、污垢等。
实例
这些实例仅用于示例性目的,并且无意于限制所附权利要求的范围。除非另外指明,否则实例以及说明书其余部分中的所有份数、百分比、比率等均按重量计。除非另外指明,所用溶剂和其它试剂均得自Sigma-Aldrich Chemical公司(Milwaukee,Wisconsin)。
缩写表
测试方法
防粘测试
用于防粘测试的样品的制备方法是,使用双面胶带(可以商品名“410B”从3M公司商购获得)将由背衬/粘合剂/衬垫构成的3层层合物粘附到17.8厘米×33厘米的钢板上,使用2.3kg橡胶辊通过衬垫的非防粘侧粘到钢板上。随后,按180°从衬垫剥离背衬/粘合剂,速度为2.3米/分钟(90英寸/分钟)。所有测试均在恒温(20℃)和恒湿(50%RH)的设施中进行。就冲击剥离而言,最小、最大和平均剥离值全都记录以指示冲击程度,剥离说明也包括在内。为测定再粘合值,使用2kg橡胶辊将剥离的胶带施用到清洁的不锈钢钢板表面。再粘合值是按180°角并以2.3米/分钟(90英寸/分钟)速度将胶带拉离玻璃表面所需的力的测量值。用于所有实例的剥离测试器是IMass滑移/剥离测试器(型号为3M90,可从Instrumentors公司(Strongville,OH)商购获得)。获得以克/英寸为单位的测量值,然后再转换为以牛顿/分米为单位的值。
剥离力测试
此剥离粘合强度测试类似于ASTM D 3330-90中所述的测试方法,只是使用不锈钢板或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)片材作为基材。将保护片材样品切割成2.54厘米×15厘米的带。然后将每个带粘附到10厘米×20厘米干净基材上。基材是不锈钢或PET,使用2千克辊在带上滚两次,使带朝下粘附PE侧。粘合的组件按指定的状态存在,并使用IMASS滑移/剥离测试器(型号为3M90,可从Instrumentors公司(Strongville,OH)商购获得)测定180°剥离粘合强度,速度为2.3米/分钟(90英寸/分钟),数据采集时间为五秒。获得以克/英寸为单位的测量值,然后再转换为以牛顿/分米为单位的值。
光角测试
使用具有2个彼此垂直放置的线性偏振器(即正交偏振器)的设备和光源进行的测定。当光源产生的光线穿过正交偏振器时,未观察到光线穿过第二偏振器。然而,当将待测试的多层制品放置在两个偏振器之间时,由于延迟效应,则会观察到一些光线穿过第二偏振器。旋转制品,直到观察到没有光线或基本上没有光线穿过第二偏振器。为实现此效应而旋转制品的角度记录为光角。
透光率和雾度测试
根据美国试验与测量协会(American Society for Testing andMeasurement,简称ASTM)的测试方法D 1003-955(“Standard Test forHaze and Luminous Transmittance of Transparent Plastic”(透明塑料雾度和透光率的标准测试方法)),使用得自BYK-Gardner公司(Silver Springs,MD)的TCS Plus分光光度计来测量所有样品的透光率和雾度。
透明度测试
使用安装在分光光度计(可以商品名Gardner BYK Color TCS Plus从BYK Gardner(Columbia,MD)商购获得)上的透射配件测定光学透明度。
制备例1
将14K PDMS二胺样品(830.00克)放置在2升3颈树脂烧瓶中,该烧瓶配备了机械搅拌器、加热套、氮入口管(带有旋阀)和出口管。用氮气吹扫烧瓶15分钟,然后逐滴加入DEO(33.56克),同时用力搅拌。此反应混合物在室温下搅拌约一小时,然后在80℃下搅拌75分钟。反应烧瓶配有蒸馏接头和接收器。在真空(133帕斯卡,1托)下于120℃加热反应混合物2小时,然后于130℃加热30分钟,直到不能收集到更多的馏出液。将反应混合物冷却到室温,从而得到式I化合物的产物。清澈流动液体的气相色谱分析显示,没有剩下可检测的草酸二乙酯含量。使用1HNMR(当量等于7,916克/当量)和滴定(当量等于8,272克/当量)测定酯基当量。
制备例2
将18,158.4克14K乙基乙二酰氨丙基封端聚二甲基硅氧烷(滴定法测得的分子量=14,890,其制备方法与“制备例1”中所述类似,并相应调整体积)放入20℃10加仑(37.85升)不锈钢反应容器中。对容器进行搅拌(75转/分钟(rpm)),并用氮气流和真空吹扫15分钟。然后将反应釜加热到80℃,历时25分钟。将乙二胺(73.29克,得自GFS Chemicals)真空充入反应釜中,紧接着充入73.29克甲苯(也是真空充入)。将反应釜加压到1磅/平方英寸(6894Pa),并加热到120℃的温度。30分钟后,将反应釜加热到150℃。达到150℃温度后,将反应釜排气,历时5分钟。将反应釜置于真空(大约65毫米汞柱,8665Pa)40分钟,以去掉乙醇和甲苯。将反应釜加压到2磅/平方英寸(13789Pa),将粘稠的熔融聚合物排出到涂覆特氟隆的托盘上,以便冷却。将冷却后的有机硅聚乙二酰胺产物,即聚二有机硅氧烷-聚乙二酰胺嵌段共聚物磨成细小颗粒。
实例A
本实例示出同时双轴取向的共挤出的PP/PE薄膜的制备方法。
将PP和PE放入单螺杆挤出机并共挤出,以生成2层聚合物熔体,该聚合物熔体通过狭槽模具挤出,然后浇注到每分钟旋转约11.0米的水冷却钢浇注轮上。通过使用内部水循环以及将浇注轮浸在水浴中,使浇注轮维持在约35℃温度。
使浇注片材穿过设为约310℃的一堆红外加热器,以便在拉幅烘箱中同时拉伸之前预热注塑薄膜。预热的注塑薄膜立即沿纵向(MD)和横向(TD)同时拉伸,形成双轴取向薄膜。使用约47∶1的最终面积拉伸比率。MD和TD拉伸比率保持大致恒定,MDR为约5.4倍,TDR为约8.7倍,因此薄膜拉伸结果是MD和TD拉伸比率约相同,或者优选地,MD拉伸比率比TD拉伸比率大。
所使用的拉幅烘箱温度设定值在预热区域为156℃,在拉伸区域为157℃,在退火区域为153℃。薄膜厚度为约50微米,狭缝宽度为约162厘米。
实例B
本实例示出同时双轴取向的共挤出的PP/PE+聚合物型添加剂-1薄膜的制备方法。
将PP和PE/聚合物型添加剂-1放入单螺杆挤出机并共挤出,以生成2层聚合物熔体,该聚合物熔体通过狭槽模具挤出,然后浇注到每分钟旋转约11.0米的水冷却钢浇注轮上。通过使用内部水循环以及将浇注轮浸在水浴中,使浇注轮维持在约35℃温度。
使浇注片材穿过设为约310℃的一堆红外加热器,以便在拉幅烘箱中同时拉伸之前预热注塑薄膜。预热的注塑薄膜立即沿纵向(MD)和横向(TD)同时拉伸,形成双轴取向薄膜。使用约47∶1的最终面积拉伸比率。MD和TD拉伸比率保持大致恒定,MDR为约5.4倍,TDR为约8.7倍,因此薄膜拉伸结果是MD和TD拉伸比率几乎相同,或者优选地,MD拉伸比率比TD拉伸比率大。
所使用的拉幅烘箱温度设定值在预热区域为160℃,在拉伸区域为157℃,在退火区域为153℃。薄膜厚度为约50微米,狭缝宽度为约162厘米。
实例1
按照以上“实例A”中描述的方法使用PP和PE通过共挤出和取向制备多层防粘衬垫样品。PP层为46微米(1.8密耳),PE层为3.8微米(0.15密耳)。使用上述测试方法测量光学性质(透光率、雾度、透明度和光角),结果示于以下“表1”中。按照上述测试方法进行防粘测试,结果示于以下“表2”中。
实例2
按照以上“实例B”中描述的方法使用PP以及PE与2重量%的聚合物型添加剂-1的共混物通过共挤出和取向制备多层防粘衬垫样品。PP层为46微米(1.8密耳),PE/聚合物型添加剂-1层为3.8微米(0.15密耳)。使用上述测试方法测量光学性质(透光率、雾度、透明度和光角),结果示于以下“表1”中。按照上述测试方法使用3种压敏胶带样品PSA-1、PSA-2和PSA-3进行防粘测试,结果示于以下“表2”中。
表1
NM=未测量
表2
实例3
按照以上“实例A”中描述的方法使用PP和PE通过共挤出和取向制备多层保护片材样品。PP层为46微米(1.8密耳),PE层为3.8微米(0.15密耳)。按照上述测试方法进行剥离力测试,结果示于以下“表3”中。
实例4
按照以上“实例B”中描述的方法使用PP以及PE与2重量%的聚合物型添加剂-1的共混物通过共挤出和取向制备多层保护片材样品。PP层为46微米(1.8密耳),PE/聚合物型添加剂-1层为3.8微米(0.15密耳)。按照上述测试方法进行剥离力测试,结果示于以下“表3”中。
表3

Claims (19)

1.一种多层制品,包括:
聚丙烯基薄膜,和
位于所述聚丙烯基薄膜的至少一个表面上的层,所述层包含乙烯基材料,
所述乙烯基材料包含乙烯与至少一种α-烯烃共聚单体的共聚物,
所述共聚物的密度不大于0.90g/cm3,并且多分散性指数介于1和4之间,其中包含乙烯基材料的所述层还包含有机硅聚乙二酰胺聚合物,并且其中所述多层制品为双轴拉伸的,其中所述拉伸的制品呈现出以下光学性质:光透射率大于或等于90%,雾度小于或等于4%,通过光角测试测量的延迟效应小于或等于10°。
2.根据权利要求1所述的多层制品,其中包含乙烯基材料的所述层还包含抗静电剂。
3.根据权利要求1所述的多层制品,其中所述制品的厚度小于或等于102微米。
4.根据权利要求3所述的多层制品,其中包含乙烯基材料的所述层的厚度小于或等于10.2微米。
5.根据权利要求1所述的多层制品,还包括粘合剂,所述粘合剂涂覆在所述聚丙烯基薄膜上,并与包含乙烯基材料的所述层相背。
6.根据权利要求5所述的多层制品,其中所述粘合剂包括压敏粘合剂,所述压敏粘合剂选自丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、天然橡胶、合成橡胶、嵌段共聚物、烯烃、乙烯基醚、聚氨酯、聚脲、有机硅或它们的混合物。
7.根据权利要求1所述的多层制品,其中所述多层制品是防粘衬垫。
8.根据权利要求1所述的多层制品,其中所述多层制品是保护片材制品。
9.根据权利要求1所述的多层制品,其中所述拉伸的制品在所述制品的整个宽度范围内呈现出延迟效应小于或等于10°,所述延迟效应是通过所述光角测试测量的。
10.一种制备多层制品的方法,包括:
提供聚丙烯基材料;
提供乙烯基材料,所述乙烯基材料包含乙烯与至少一种α-烯烃共聚单体的共聚物,所述共聚物的密度不大于0.90g/cm3,并且多分散性指数介于1和4之间;所述乙烯基材料还包含有机硅聚乙二酰胺聚合物;
将所述聚丙烯基材料加到挤出机;
将所述乙烯基材料加到另一台挤出机;
将所述聚丙烯基材料和所述乙烯基材料通过模具共挤出,以形成具有包含乙烯基材料的层的聚丙烯基薄膜;和
同时双轴取向具有包含乙烯基材料的层的所述聚丙烯基薄膜,以形成多层制品,所述多层制品呈现出以下光学性质:
光透射率大于或等于90%,雾度小于或等于4%,
通过光角测试测量的延迟效应小于或等于10°。
11.根据权利要求10所述的方法,其中所述乙烯基材料还包含抗静电剂。
12.根据权利要求10所述的方法,其中所述制品的厚度小于或等于102微米。
13.根据权利要求12所述的方法,其中包含乙烯基材料的所述层小于或等于10.2微米。
14.一种制备多层制品的方法,包括:
提供聚丙烯基薄膜;
提供乙烯基材料,所述乙烯基材料包含乙烯与至少一种α-烯烃共聚单体的共聚物,所述共聚物的密度不大于0.90g/cm3,并且多分散性指数介于1和4之间;所述乙烯基材料还包含有机硅聚乙二酰胺聚合物;
将所述乙烯基材料加到挤出机;
将所述乙烯基材料通过模具挤出到所述聚丙烯基薄膜上,以形成具有包含乙烯基材料的层的聚丙烯基薄膜;和
同时双轴取向具有包含乙烯基材料的层的所述聚丙烯基薄膜,以形成多层制品,所述多层制品呈现出以下光学性质:光透射率大于或等于90%,雾度小于或等于4%,以及通过光角测试测量的延迟效应小于或等于10°。
15.一种多层构造,包括:
光学装置;
涂覆在所述光学装置上的粘合剂;和
层合到所述粘合剂上的衬垫,其中所述衬垫包括多层制品,所述多层制品包括:
聚丙烯基薄膜,和
位于所述聚丙烯基薄膜的至少一个表面上的层,
所述层包含乙烯基材料,所述乙烯基材料包含乙烯与至少一种α-烯烃共聚单体的共聚物,所述共聚物的密度不大于0.90g/cm3,并且多分散性指数介于1和4之间,其中包含乙烯基材料的所述层还包含有机硅聚乙二酰胺聚合物,
其中所述多层制品为双轴拉伸的,并呈现出以下光学性质:
光透射率大于或等于90%,雾度小于或等于4%,
以及通过光角测试测量的延迟效应小于或等于10°。
16.根据权利要求15所述的多层构造,其中所述光学装置包括光学薄膜。
17.根据权利要求16所述的多层构造,其中所述光学薄膜包括可见镜膜、彩色镜膜、日光反射膜、漫射膜、红外反射膜、紫外反射膜、诸如增亮薄膜或反射式偏光增亮薄膜之类的反射偏振膜、吸收偏振膜、光学透明膜、着色膜或减反射膜。
18.根据权利要求15所述的多层构造,其中所述光学装置包括图形制品或信息显示装置。
19.一种测试光学构造的方法,包括:
制备光学构造,所述光学构造包括:
光学装置;
涂覆在所述光学装置上的粘合剂;和
层合到所述粘合剂上的衬垫,其中所述衬垫包括多层制品,
所述多层制品包括:
聚丙烯基薄膜和位于所述聚丙烯基薄膜的至少一个表面上的层,
所述层包含乙烯基材料,
所述乙烯基材料包含乙烯与至少一种α-烯烃共聚单体的共聚物,
所述共聚物的密度不大于0.90g/cm3,并且多分散性指数介于1和4之间,其中所述多层制品为双轴拉伸的,并呈现出以下光学性质:
光透射率大于或等于90%,雾度小于或等于4%,
以及通过光角测试测量的延迟效应小于或等于10°;
将所述光学构造设置在彼此垂直放置的2个线性偏振器之间;和
旋转所述光学构造,以确定所述光角。
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