CN102529260A - 用于显示器的保护板的耐擦伤性树脂积层体 - Google Patents
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Abstract
一种用于显示器的保护板的耐擦伤性树脂积层体，包含一个透明热可塑性树脂制成的基层以及至少一个表层；该表层接合在该基层的一个表面，并包含70重量％～97重量％的(甲基)丙烯酸酯系树脂以及3重量％～30重量％的(甲基)丙烯酸酯系共聚物粒子，其中，(甲基)丙烯酸酯系共聚物的平均粒径介于10微米～50微米间。因此，本发明具绝佳的耐刮、耐擦伤性能，并且雾度较低，利于光学性质，同时制造简易、成本低。
Description
技术领域
本发明涉及一种树脂积层体，特别是涉及一种用于显示器的保护板的耐擦伤性树脂积层体。
背景技术
以液晶显示器的结构来说，为了避免其液晶显示模块在运送过程或使用期间中受到污染或损伤，确保其品质性能的稳定，会在液晶显示模块的显示窗处贴设透明的保护板，而用来制造保护板的光学材料常见有玻璃、塑胶(如PET、PE、PC...)等。
特别是，聚碳酸酯树脂(polycarbonate resin，简称PC)，由于其所具备优异的透明度、耐冲击性、耐热性与弹性，而且重量轻、成本低，能大量、快速生产，不但常被用来取代玻璃，还已广泛使用在建筑装潢(如门窗、采光罩)、汽车制造、电子-电气设备(如显示器的保护板、光扩散板)、办公室自动化设备等领域。
不过，当以聚碳酸酯树脂或其他种类的光学塑胶作为显示器的保护板材料时，通常会产生表面硬度不足、易生刮痕的缺点，为了改善此问题，在日本专利特开2006-103169号申请中，所揭露一种用来制造液晶显示器的保护板的聚碳酸酯树脂积层体(polycarbonate resin laminate)，其总厚度介于0.5mm至1.2mm间，该聚碳酸酯树脂积层体包含聚碳酸酯树脂层(polycarbonate resin layer)、一层接合在该聚碳酸酯树脂层的一个表面且厚度介于50μm至120μm间的丙烯酸树脂层(acrylicresin layer)以及一层接合在该丙烯酸树脂层的一个表面的硬化膜层(hard coat layer)。
在上述聚碳酸酯树脂积层体的制造过程中，利用共压出方法使该聚碳酸酯树脂层与该丙烯酸树脂层一体成形，再于该丙烯酸树脂层的表面涂上一层热硬化树脂或光硬化树脂，并施予加热或光照射，使其硬化形成该硬化膜层，通过该聚碳酸酯树脂、该丙烯酸树脂与该硬化膜层所构成的三层结构，虽能让该聚碳酸酯树脂积层体的表面有较高的硬度、耐冲击性与耐候性，但是在制程方面，却存有制造成形不易、制造成本高、产能低且良率不佳等问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种耐刮及耐擦伤性高、雾度较低而利于光学性质，并且制造成形简易、成本低的用于显示器的保护板的耐擦伤性树脂积层体。
本发明用于显示器的保护板的耐擦伤性树脂积层体，包含一个透明热可塑性树脂制的基层以及至少一个表层，该表层接合在该基层的一个表面，该表层包含70重量％～97重量％的(甲基)丙烯酸酯系树脂以及3重量％～30重量％的(甲基)丙烯酸酯系共聚物粒子，所述(甲基)丙烯酸酯系共聚物粒子的平均粒径介于10微米～50微米间。
本发明所述用于显示器的保护板的耐擦伤性树脂积层体，包含二个分别接合在该基层的相反二个表面的表层。
本发明所述用于显示器的保护板的耐擦伤性树脂积层体，所述表层的(甲基)丙烯酸酯系树脂的含量介于80重量％～95重量％间，所述(甲基)丙烯酸酯系共聚物粒子的含量介于5重量％～20重量％间。
本发明所述用于显示器的保护板的耐擦伤性树脂积层体，该基层是聚碳酸酯树脂或(甲基)丙烯酸酯系树脂制成。
本发明所述用于显示器的保护板的耐擦伤性树脂积层体，所述(甲基)丙烯酸酯系共聚物粒子是由二甲基丙烯酸乙二醇酯单体以及(甲基)丙烯酸酯系单体共聚合而成。
本发明所述用于显示器的保护板的耐擦伤性树脂积层体，所述(甲基)丙烯酸酯系共聚物粒子的平均粒径介于20微米～40微米间。
本发明所述用于显示器的保护板的耐擦伤性树脂积层体，所述表层的厚度介于0.01毫米～0.2毫米间。
本发明所述用于显示器的保护板的耐擦伤性树脂积层体，通过共压出方式使该基层与所述表层接合成形。
本发明的有益功效在于，通过在(甲基)丙烯酸酯系树脂中掺杂所述含量范围的(甲基)丙烯酸酯系共聚物粒子，所构成的表层结构，让树脂积层体整体的表面耐擦伤性大幅提升，发挥绝佳的耐刮、耐擦伤性能，并且雾度(Haze)较低，利于光学性质，用以制作显示器的保护板时能够达到优异的保护效果与光学特性。
具体实施方式
本发明用于显示器的保护板的耐擦伤性树脂积层体，包含一个基层以及至少一个表层。为了因应产品应用的不同及其不同结构的需求，所述表层的数量可以是一层或二层，当表层是一层时，是接合在该基层的表面，当表层是二层时，便是分别接合在该基层的相反二个表面。
本发明用于显示器的保护板的耐擦伤性树脂积层体，不论是表层-基层的双层结构型态，或是表层-基层-表层的三层结构型态，皆可为树脂积层体膜或树脂积层体板等型态，当使用于树脂积层体膜时，其总厚度介于0.05毫米～0.5毫米间；当使用于树脂积层体板时，其总厚度介于0.3毫米～10毫米间。
其中，所述表层的厚度介于0.01毫米～0.2毫米间时，可产生较佳的耐擦伤特性，当表层的厚度小于0.01毫米时，耐擦伤特性无法呈现，当表层的厚度大于0.2毫米时，则材料成本较高，不符合经济效益。
本发明用于显示器的保护板的耐擦伤性树脂积层体，该基层是由透明热可塑性树脂所形成，所述透明热可塑性树脂选自于(甲基)丙烯酸酯系树脂、聚苯乙烯树脂、聚碳酸酯树脂、甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯共聚合物、丙烯腈-苯乙烯共聚合物、聚对苯二甲酸乙二酯以及这些的组合，其中，就本发明所强调的耐擦伤特性而言，以聚碳酸酯树脂及(甲基)丙烯酸酯系树脂为较佳。
所谓的(甲基)丙烯酸酯系树脂，表示丙烯酸酯系树脂或甲基丙烯酸酯系树脂，是由(甲基)丙烯酸酯系单体所形成的聚合物，例如聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacerylate，简称PMMA)，上述(甲基)丙烯酸酯系单体，表示丙烯酸酯系单体或甲基丙烯酸酯系单体，包括甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸异丙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸异丙酯等单体，其中以甲基丙烯酸甲酯单体及丙烯酸甲酯单体为佳。
有关上述(甲基)丙烯酸酯系树脂的制备，基于大量生产及操作便利性的观点，较佳是使用连续溶液聚合法，将(甲基)丙烯酸酯系单体、溶剂、视需要而选的聚合起始剂、分子量调节剂等连续地加入反应器中聚合，将聚合得的聚合物与溶剂连续地从反应器中取出，经挥发步骤后便制得(甲基)丙烯酸酯系树脂。
其中，所使用的溶剂具有较原料树脂的单体还高的沸点，例如：甲苯、二甲苯、乙基苯、二乙基苯等的芳香族化合物、辛烷、癸烷等的脂肪族化合物、萘烷等的脂环族化合物、醋酸丁酯、醋酸戊酯等的酯类、1，1，2，2-四氯乙烷等的碱化合物；因甲苯、二甲苯、乙基苯具有适当的沸点，于脱气时负荷少，且对聚合物较无不良影响，所以为溶剂的较佳选择。另外，溶剂的使用量依溶剂的沸点而异，但根据聚合时的全混合物的重量，宜为50重量％以上，更佳为55重量％以上。
本发明用于显示器的保护板的耐擦伤性树脂积层体，所述表层包含70重量％～97重量％的(甲基)丙烯酸酯系树脂以及3重量％～30重量％的(甲基)丙烯酸酯系共聚物粒子，较佳的是，(甲基)丙烯酸酯系树脂的含量在80重量％～95重量％，(甲基)丙烯酸酯系共聚物粒子的含量在5重量％～20重量％。通过使用所述含量范围内的(甲基)丙烯酸酯系共聚物粒子时，本发明可产生足够的表面耐刮性及耐擦伤性，并且雾度较低。若所述表层中的(甲基)丙烯酸酯系共聚物粒子含量太高，会造成本发明的雾度偏高，不利光学性质，并且有成本增加的问题；若所述表层中的(甲基)丙烯酸酯系共聚物粒子含量太低，则会使本发明的耐擦伤性差。
此外，所述表层所使用的(甲基)丙烯酸酯系树脂，与该基层所使用的(甲基)丙烯酸酯系树脂相同，就所述表层的屈折率而言，则以聚甲基丙烯酸甲酯为佳。
而所述表层所使用的(甲基)丙烯酸酯系共聚物粒子，表示丙烯酸酯系共聚物粒子或甲基丙烯酸酯系共聚物粒子，且可以是由二甲基丙烯酸乙二醇酯(Ethylene glycol dimethacrylate，简称EGDMA)单体及(甲基)丙烯酸酯系单体共聚合而成，其聚合方法包含悬浮聚合法、乳化聚合法等，其中，所使用的(甲基)丙烯酸酯系单体，是与前述有关用以形成该基层的(甲基)丙烯酸酯系树脂所使用的(甲基)丙烯酸酯系单体相同。
本发明用于显示器的保护板的耐擦伤性树脂积层体，所述表层所使用(甲基)丙烯酸酯系共聚物粒子的平均粒径介于10微米～50微米间，又以20微米～40微米为较佳，在(甲基)丙烯酸酯系树脂中掺杂(甲基)丙烯酸酯系共聚物粒子，其作用在于增加表层的耐擦伤性，且使表层的雾度低，同时颗粒也会使刮伤形成较不明显的不连续痕，所以，当(甲基)丙烯酸酯系共聚物的平均粒径小于10μm时，(甲基)丙烯酸酯系共聚物粒子不容易平均分散，容易凝集在一起，造成表层的雾度偏高，不利光学性质，同时耐擦伤性差，并且材料成本也较高，而当(甲基)丙烯酸酯系共聚物的平均粒径太大时，也会造成表层的雾度偏高，不利光学性质。
如前所述，本发明用于显示器的保护板的耐擦伤性树脂积层体，可以是表层-基层的双层结构型态，或是表层-基层-表层的三层结构型态。以双层结构型态的耐擦伤性树脂积层体的制造方法来说，较佳是以共压出方式来形成，其制法是取透明热可塑性树脂，以第一压出装置加热加压后压出(压出温度视不同树脂而定，约190℃～280℃)；另取由70重量％～97重量％的(甲基)丙烯酸酯系树脂与3重量％～30重量％的(甲基)丙烯酸酯系共聚物粒子构成的混合物，以第二压出装置加热加压后压出(压出温度视不同树脂而定，约190℃～280℃)；然后，使上述第一压出装置的压出物与上述第二压出装置的压出物，再经模头共同压出后，便能形成包含基层与表层的双层式耐擦伤性树脂积层体。
另以三层结构型态的耐擦伤性树脂积层体的制法而言，同样是以共压出方式来成形，其制法是取透明热可塑性树脂，以第一压出装置加热加压压出(压出温度视不同树脂而定，约190℃～280℃)；另取包含70重量％～97重量％的(甲基)丙烯酸酯系树脂以及3重量％～30重量％的(甲基)丙烯酸酯系共聚物粒子的混合物，以第二压出装置加热加压后压出(压出温度视不同树脂而定，约190℃～280℃)；另取包含70重量％～97重量％的(甲基)丙烯酸酯系树脂以及3重量％～30重量％的(甲基)丙烯酸酯系共聚物粒子的混合物，以第三压出装置加热加压后压出(压出温度视不同树脂而定，约190℃～280℃)；然后，使上述第一压出装置的压出物、上述第二压出装置的压出物与上述第三压出装置的压出物，再经模头共同压出后，便能形成中间层为基层，而基层的相反二个表面各形成表层的三层式耐擦伤性树脂积层体。
本发明将就以下实施例来作进一步说明，但应了解的是，所示实施例只作为例示说明用，而不应被解释为本发明实施的限制。
[材料制备]
1、形成基层用的聚碳酸酯树脂，使用台湾奇美实业(股)公司制的PC-110D产品。
2、形成基层用的(甲基)丙烯酸酯系树脂，是使用台湾奇美实业(股)公司制CM-205产品的聚甲基丙烯酸甲酯。
3、表层所使用的(甲基)丙烯酸酯系树脂，将93重量％的甲基丙烯酸甲酯、7重量％的丙烯酸甲酯、0.0029重量％的正-十二烷基硫醇(n-dodecyl mercaptan)、0.0015重量％的2，2′-偶氮-双-异丁腈(2，2′-azo-bis-isobutyronitrile)与60重量％的甲苯混合后，以三升/小时的流量送入内容积为20升的反应槽。该反应槽具有热媒油循环的夹层，反应温度维持在95℃，压力为550Torr。反应槽内充分搅拌使各成分均匀混合，并将聚合物溶液加热至265℃后于减压下连续送入附脱气口的脱气压出机，真空度维持在100Torr，将聚合物溶液脱挥后，再经由压出、造粒等步骤，便可得到丙烯酸系树脂；该丙烯酸系树脂以GPC测得重量平均分子量20000以下的低分子量聚合物含量为4.2重量％。
4、表层中的(甲基)丙烯酸酯系共聚物粒子(以下简称PMMA Beads)，使用GANZ CHEMICAL Company制的GanzpearlGM-3049产品，其由二甲基丙烯酸乙二醇酯及甲基丙烯酸甲酯共聚合而成，且平均粒径为40μm。
[物性测定]
1、耐擦伤性测定：以钢丝绒或附有SiO2微粒的膜材(例如扩散膜)，在固定荷重下磨擦待测试物的表面，同时在显微镜观察下，检视每次磨擦后，待测试物的表面是否有刮痕出现，造成刮痕的最大磨擦次数，便为耐擦伤性。
2、雾度(Haze)测定：根据ASTM D1003进行测量。
[实施例1～6、比较例1～4]
将上述[材料制备]的(甲基)丙烯酸系树脂与PMMA Beads以表1所示的比例混合，作为制作所述表层的材料。另准备聚碳酸酯树脂或聚甲基丙烯酸甲酯作为制作基层的材料。
使用二台压出机，以分别将一份表层材料、一份基层材料熔融、共压出(压出温度200℃～280℃)，经冷却后，便制造成形出相接合的双层结构型态的耐擦伤性树脂积层体，有关其耐磨擦性、雾度及成本的评价结果见表1所示。
[实施例7～12、比较例5～8]
将上述[材料制备]的(甲基)丙烯酸系树脂与PMMA Beads以表2所示的比例混合，作为制作所述表层的材料。另准备聚碳酸酯树脂或聚甲基丙烯酸甲酯作为制作基层的材料。
使用三台压出机，以分别将二份表层材料及一份基层材料熔融、共压出(压出温度200℃～280℃)，经冷却后，便制造成形出相接合的三层结构型态的耐擦伤性树脂积层体，有关其耐磨擦性、雾度及成本的评价结果见表2所示。
【表1】
1.“雾度”符号示意
×：雾度高，不利光学性质。
○：雾度适中。
◎：雾度低，利于光学性。
2.“成本”符号示意
×：成本高。
○：成本适中。
◎：成本低。
【表2】
1.“雾度”符号示意
×：雾度高，不利光学性质。
○：雾度适中。
◎：雾度低，利于光学性。
2.“成本”符号示意
×：成本高。
○：成本适中。
◎：成本低。
由表1与表2的结果可知，表层中的PMMA Beads含量太高时，如比较例1及比较例5，所形成耐擦伤性树脂积层体的雾度偏高，不利光学性质，且有增加成本的问题；当所述表层中的PMMA Beads含量太低，甚至是不添加PMMA Beads，如比较例2及比较例6，则所形成耐擦伤性树脂积层体的耐擦伤性差。
另外，当表层中PMMA Beads的平均粒径太小时，如比较例3及比较例7，因PMMA Beads不容易平均分散，容易凝集，所以造成耐擦伤性树脂积层体的雾度偏高，不利光学性质，且耐擦伤性差、材料成本也较高；而当表层中PMMA Beads的平均粒径太大时，如比较例4及比较例8，便会使耐擦伤性树脂积层体的雾度偏高，不利光学性质。
综上所述，本发明用于显示器的保护板的耐擦伤性树脂积层体，在表层中控制添加一定使用量及平均粒径的(甲基)丙烯酸酯系共聚物粒子，能让本发明的表面耐擦伤性大幅提升，并且降低材料的成本，当用以制作显示器的保护板时，就能够达到优异的保护效果。
Claims (8)
1.一种用于显示器的保护板的耐擦伤性树脂积层体，包含一个基层以及至少一个表层，该表层接合在该基层的一个表面；其特征在于，
该基层由透明热可塑性树脂制成，该表层包含70重量％～97重量％的(甲基)丙烯酸酯系树脂以及3重量％～30重量％的(甲基)丙烯酸酯系共聚物粒子，所述(甲基)丙烯酸酯系共聚物粒子的平均粒径介于10微米～50微米之间。
2.根据权利要求1所述的用于显示器的保护板的耐擦伤性树脂积层体，其特征在于，该用于显示器的保护板的耐擦伤性树脂积层体包含二个分别接合在该基层的相反二个表面的表层。
3.根据权利要求1或2所述的用于显示器的保护板的耐擦伤性树脂积层体，其特征在于，所述表层的(甲基)丙烯酸酯系树脂的含量介于80重量％～95重量％之间，所述(甲基)丙烯酸酯系共聚物粒子的含量介于5重量％～20重量％之间。
4.根据权利要求1或2所述的用于显示器的保护板的耐擦伤性树脂积层体，其特征在于，该基层是聚碳酸酯树脂或(甲基)丙烯酸酯系树脂制成。
5.根据权利要求1或2所述的用于显示器的保护板的耐擦伤性树脂积层体，其特征在于，所述(甲基)丙烯酸酯系共聚物粒子是由二甲基丙烯酸乙二醇酯单体以及(甲基)丙烯酸酯系单体共聚合而成。
6.根据权利要求1或2所述的用于显示器的保护板的耐擦伤性树脂积层体，其特征在于，所述(甲基)丙烯酸酯系共聚物粒子的平均粒径介于20微米～40微米之间。
7.根据权利要求1或2所述的用于显示器的保护板的耐擦伤性树脂积层体，其特征在于，所述表层的厚度介于0.01毫米～0.2毫米之间。
8.根据权利要求1或2所述的用于显示器的保护板的耐擦伤性树脂积层体，其特征在于，通过共压出方式使该基层与所述表层接合成形。
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