具体实施方式
本发明中使用的粘合剂为聚丙烯酸酯多元醇,如甲基丙烯酸羟乙酯和甲基丙烯酸甲酯或甲基丙烯酸缩水甘油酯,N-乙烯基吡咯烷酮中的一种或两种聚合得到的高分子聚合物。聚丙烯酸酯多元醇的羟值为25-300mgKOH/g。羟值小于25时,因为交联密度过低,光扩散层的硬度和耐溶剂性容易偏低。羟值大于300时,因为交联密度过高,涂膜容易变脆,易产生破裂等缺陷情况。优选聚丙烯酸酯多元醇的羟值为50-150mgKOH/g。
本发明中,除了光学扩散层中使用分散剂外,本发明在防粘连层中同时使用了分散剂,它可以强烈的降低防粘连层涂布液的表面张力,提高涂布液对基材的润湿性,提高防粘连层涂布液的流动和流平,去除防粘连层涂膜表面缺陷。防粘连层中的分散剂选自改性聚二甲基硅氧烷类分散剂,如:聚醚改性聚二甲基硅氧烷,长链烷基、芳烷基改性聚二甲基硅氧烷,聚酯改性聚二甲基硅氧烷,反应性基团如丙烯基、羧基、羟基等改性聚二甲基硅氧烷中的一种。优选终端聚醚改性聚二甲基硅氧烷,其结构通式如下:
R—Si(CH3)2—O—[Si(CH3)2—O]m—Si(CH3)2—R
其中:m=5-95;R是—(CH2)3—O(C2H4O)x(C3H6O)y—R’;
其中:x=5-50;y=5-50;R’是H或1-10个碳原子的烷基、乙酰氧基、环氧基。
改性聚二甲基硅氧烷类分散剂的两端含有聚醚链,并且相对分子质量比较小,它与聚丙烯酸酯多元醇粘合剂有很好的相容性,在涂膜中头尾的聚醚链C2H4O)x(C3H6O)y伸向树脂,中间的有机硅链O-Si-O弓起如订书钉般排布在表面,表现典型的有机硅氧烷的特性,一方面有机硅链具有降低表面张力的能力,另一方面保留完整的侧链甲基给予优良的滑爽性,因此具有相对最强的滑爽性;改性聚二甲基硅氧烷类分散剂还可以与聚丙烯酸酯多元醇粘合剂相互作用,在涂膜表面形成一层极薄且光滑的膜,降低涂层表面磨擦系数,从而增加滑爽性、提高抗刮性和抗粘连。为了提高防粘连层的硬度与滑爽性,保证涂层的硬度与抗静电性的良好协调性,防粘连层中的粘合剂优选羟值为50-150mgKOH/g的聚丙烯酸酯多元醇,分散剂在防粘连层的用量为粘合剂树脂用量的0.4%-0.8%,用量低于0.4%,分散剂与粘合剂树脂的相互作用弱,在防粘连层涂膜表面形成的膜太薄、不完整、不够光滑,不能显著降低涂层表面磨擦系数,导致滑爽性、抗刮性和抗粘连性的提高有限;用量高于0.8%,则在防粘连层涂膜表面形成的光滑膜太致密,滑爽性、抗刮性和抗粘连性大大提高,但导致防静电剂分子不能有效的迁移至涂层表面,从而出现防粘连层的硬度与抗静电性能不协调的问题。
本发明中,光学扩散层中的分散剂和防粘连层中的分散剂的种类可以相同,但其用量可以不同。
本发明使用的扩散粒子为高聚物树脂微珠,如聚甲基丙烯酸甲酯微珠、聚苯乙烯微珠、聚氨酯微珠、无机氧化硅、氧化铝微粒中的一种或以上几种的混合物,优选聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)微珠。扩散粒子的形状并无特殊限制,例如,球状、针状、棒状、纺锤状、板状、纤维状等,优选光扩散性优异的球状。所述扩散层的扩散粒子为粗、中、细三种粒径的扩散粒子:粗扩散粒子的平均粒径为20-35um,中扩散粒子的平均粒径为11-20um,细扩散粒子的平均粒径为1-10um;防粘连层的扩散粒子的平均粒径为5um。
本发明使用的交联剂为耐光性优越的脂肪类异氰酸酯,如:1,6-己二异氰酸酯(HDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、HDI 三聚体、IPDI 三聚体中的一种。
本发明使用的所述抗静电剂为季铵盐类抗静电剂或烷基丙烯酰胺盐类抗静电剂。
本发明使用的所述稀释剂为高、中、低不同挥发速度的有机溶剂混合构成。所述高挥发速度稀释剂为丙酮或乙酸乙酯。所述中挥发速度稀释剂为乙酸正丁酯、乙酸异丁酯、甲苯、二甲苯、乙酸戊酯或乙酸异己酯。所述低挥发速度稀释剂为丙二醇甲醚、丙二醇丁醚、二丙二醇甲醚或丙二醇单甲基醚。
本发明提供的光学扩散膜可以通过下述方法制备:在透明基材的任一表面涂布扩散层涂布液,热风干燥成膜;在该透明光学基材的另一表面涂布上述防粘连层,热风干燥成膜;涂层干燥成膜后,在40℃恒温硬化室内放置48小时得到光学扩散膜。
本发明中的透明基材并未特别限定其材质和厚度,具有良好的表面平滑性、机械强度、耐温性以及耐光、耐侯性的材料都可以用作光学扩散膜的基材,如聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚酰亚胺等。基材一般选取20-300um厚度,太薄其耐热尺寸稳定性下降明显,太厚则会影响光线的透过率。本发明中的基材表面可以通过电晕或等离子处理等方式简单处理,为提高基材表面与涂布液的粘着性,亦可采用在基材表面预涂底层,来改善扩散涂布层与基材的粘着性能。
本发明中涂布液的涂布方法没有特别的限制,可以采用棒涂、刮刀涂布、刮板涂布、辊涂、反向辊涂、接触辊、凹版涂布、浸涂、帘式、旋涂、吻合涂布等方式进行。并进热风、红外线、微波加热、导热加热等方式干燥。优选热风干燥。干燥后,根据需要,使用设定的温度和时间进行硬化处理。
下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1
扩散层涂布液的配制:
丁酮:15份
甲苯:25份
丙二醇单甲基醚:5份
PMMA微珠(MBX-25,积水化成公司,粒子平均粒径25um):3份,
PMMA微珠(MBX-16,积水化成公司,粒子平均粒径16um):10份,
PMMA微珠(MB20X-5,积水化成公司,粒子平均粒径5um):2份,
聚丙烯酸酯多元醇(WDU-938,DIC公司,固含量50%,羟值50mgKOH/g):20份,
HDI三聚体(N3600,拜耳公司,固含量100 %,NCO含量23%):1份,
聚醚改性聚二甲基硅氧烷(Levaslip8629,海名斯特殊化学):0.2份。
防粘连层涂布液的配制:
丁酮:20份,
甲苯:20份,
PMMA微珠(MB20X-5,积水化成公司,粒子平均粒径5um):0.5份,
聚丙烯酸酯多元醇(LR-7765,日本三菱丽阳公司,固含量70%,羟值70mgKOH/g):20份,
HDI三聚体(N3600,拜耳公司,固含量100 %,NCO含量23%):3份,
聚醚改性聚二甲基硅氧烷(Levaslip8629,海名斯特殊化学):0.08份,
季铵盐抗静电剂(EA-87,海名斯特殊化学):4份。
将上述扩散层和防粘连层的涂布液分散均匀,分别涂覆在188um的PET基材的两面,热固化成膜,分别形成厚度为18um的扩散涂层和厚度为3um的防粘连涂层,得到抗刮伤型光学扩散膜,测试结果列表1中。
实施例2
扩散层涂布液的配制:
丁酮:25份,
甲苯:25份,
丙二醇单甲基醚:10份,
PMMA微珠(MBX-30,积水化成公司,粒子平均粒径30um):2份,
PMMA微珠(MBX-14,积水化成公司,粒子平均粒径14um):8份,
PMMA微珠(MBX-6,积水化成公司,粒子平均粒径6um):10份,
聚丙烯酸酯多元醇(WDU-938,DIC公司,固含量50%,羟值50mgKOH/g):30份,
HDI三聚体(N3600,拜耳公司,固含量100 %,NCO含量23%):4.5份,
聚醚改性聚二甲基硅氧烷(Levaslip8629,海名斯特殊化学):0.5份。
防粘连层涂布液的配制:
丁酮:30份,
甲苯:30份,
PMMA微珠(MB20X-5,积水化成公司,粒子平均粒径5um):0.5份,
聚丙烯酸酯多元醇(LR-7765,日本三菱丽阳公司,固含量70%,羟值70mgKOH/g):30份,
HDI三聚体(N3600,拜耳公司,固含量100 %,NCO含量23%):4.5份,
聚醚改性聚二甲基硅氧烷(Levaslip8629,海名斯特殊化学):0.12份,
季铵盐类抗静电剂(EA-87,海名斯特殊化学):5份。
将上述扩散层和防粘连层的涂布液分散均匀,分别涂覆在188um的PET基材的两面,热固化成膜,分别形成厚度为20um的扩散涂层和厚度为4um的防粘连涂层,得到抗刮伤型光学扩散膜,测试结果列表1中。
实施例3
扩散层涂布液的配制:
丁酮:30份,
甲苯:30份,
丙二醇单甲基醚:10份,
PMMA微珠(MBX-25,积水化成公司,粒子平均粒径25um):8份,
PMMA微珠(MBX-10,积水化成公司,粒子平均粒径10um):15份,
PMMA微珠(MBX-2,积水化成公司,粒子平均粒径2um):5份,
聚丙烯酸酯多元醇(WDU-938,DIC公司,固含量50%,羟值50mgKOH/g):30份,
HDI三聚体(N3600,拜耳公司,固含量100 %,NCO含量23%):5份,
聚醚改性聚二甲基硅氧烷(Levaslip8629,海名斯特殊化学):3份。
防粘连层涂布液的配制:
丁酮:30份,
甲苯:30份,
PMMA微珠(MB20X-5,积水化成公司,粒子平均粒径5um):1份,
聚丙烯酸酯多元醇(LR-7765,日本三菱丽阳公司,固含量70%,羟值70mgKOH/g):50份,
HDI三聚体(N3600,拜耳公司,固含量100 %,NCO含量23%):5份,
聚醚改性聚二甲基硅氧烷(Levaslip8629,海名斯特殊化学):0.25份,
季铵盐类抗静电剂(EA-87,海名斯特殊化学):6份。
将上述扩散层和防粘连层的涂布液分散均匀,分别涂覆在188um的PET基材的两面,热固化成膜,分别形成厚度为16um的扩散涂层和厚度为4um的防粘连涂层,得到抗刮伤型光学扩散膜,测试结果列表1中。
实施例4
扩散层涂布液的配制
丁酮:30份,
甲苯:30份,
丙二醇单甲基醚:10份,
PMMA微珠(MBX-25,积水化成公司,粒子平均粒径25um):8份,
PMMA微珠(MBX-10,积水化成公司,粒子平均粒径10um):15份,
PMMA微珠(MBX-2,积水化成公司,粒子平均粒径2um):5份,
聚丙烯酸酯多元醇(WDU-938,DIC公司,固含量50%,羟值50mgKOH/g):30份,
HDI三聚体(C-HX,日本聚氨酯公司,固含量100 %,NCO含量22%):3.5份,
聚醚改性聚二甲基硅氧烷(BYK307,德国BYK化学):3份。
防粘连层涂布液的配制:
丁酮:40份,
甲苯:30份,
PMMA微珠(MB20X-5,积水化成公司产品,粒子平均粒径5um):2份,
聚丙烯酸酯多元醇(LR-7765,日本三菱丽阳公司,固含量70%,羟值70mgKOH/g):50份,
HDI三聚体(C-HX,日本聚氨酯公司,固含量100 %,NCO含量22%):5份,
聚醚改性聚二甲基硅氧烷(Levaslip8629,海名斯特殊化学):0.4份,
季铵盐类抗静电剂(EA-71,海名斯特殊化学):6份。
将上述扩散层和防粘连层的涂布液分散均匀,分别涂覆在188um的PET基材的两面,热固化成膜,分别形成厚度为18um的扩散涂层和厚度为4um的防粘连涂层,得到抗刮伤型光学扩散膜,测试结果列表1中。
实施例5
扩散层涂布液的配制:同实施例1
防粘连层涂布液的配制:
丁酮:40份,
甲苯:30份,
PMMA微珠(MB20X-5,积水化成公司产品,粒子平均粒径5um):0.2份,
聚丙烯酸酯多元醇(LR-7568,日本三菱丽阳公司,固含量70%,羟值100mgKOH/g):
30份,
HDI三聚体(C-HX,日本聚氨酯公司产品,固含量100 %,NCO含量22%):3.5份,
聚醚改性聚二甲基硅氧烷(BYK307,德国BYK化学):0.18份,
季铵盐类抗静电剂(EA-71,海名斯特殊化学):5份。
将上述扩散层和防粘连层的涂布液分散均匀,分别涂覆在188um的PET基材的两面,热固化成膜,分别形成厚度为18um的扩散涂层和厚度为4um的防粘连涂层,得到抗刮伤型光学扩散膜,测试结果列表1中。
实施例6
扩散层涂布液的配制:同实施例1
防粘连层涂布液的配制:
丁酮:30份,
甲苯:30份,
PMMA微珠(MB20X-5,积水化成公司产品,粒子平均粒径5um):0.5份,
聚丙烯酸酯多元醇(LR-7595,日本三菱丽阳公司,固含量70%,羟值147mgKOH/g):
30份,
HDI三聚体(C-HX,日本聚氨酯公司产品,固含量100 %,NCO含量22%):3份,
聚醚改性聚二甲基硅氧烷(BYK307,德国BYK化学):0.24份,
季铵盐类抗静电剂(EA-71,海名斯特殊化学):5份。
对比例1
扩散层涂布液的配制:同实施例1
防粘连层涂布液的配制:
丁酮:30份,
甲苯:30份,
PMMA微珠(MB20X-5,积水化成公司产品,粒子平均粒径5um):0.5份,
聚丙烯酸酯多元醇(LR-7765,日本三菱丽阳公司,固含量70%,羟值70mgKOH/g):30份,
HDI三聚体(N3600,拜耳公司产品,固含量100 %,NCO含量23%):4.5份,
季铵盐类抗静电剂(EA-87,海名斯特殊化学):5份。
将上述扩散层和防粘连层的涂布液分散均匀,分别涂覆在188um的PET基材的两面,热固化成膜,分别形成厚度为18um的扩散涂层和厚度为4um的防粘连涂层,得到抗刮伤型光学扩散膜,测试结果列表1中。
对比例2
扩散层涂布液的配制:同实施例1
防粘连层涂布液的配制:
丁酮:30份,
甲苯:30份,
PMMA微珠(MB20X-5,积水化成公司产品,粒子平均粒径5um):0.5份,
聚丙烯酸酯多元醇(LR-7765,日本三菱丽阳公司,固含量70%,羟值70mgKOH/g):30份,
HDI三聚体(N3600,拜耳公司产品,固含量100 %,NCO含量23%):4.5份,
聚醚改性聚二甲基硅氧烷(Levaslip8629,海名斯特殊化学): 0.5份,
季铵盐类抗静电剂(EA-87,海名斯特殊化学):5份,
将上述扩散层和防粘连层的涂布液分散均匀,分别涂覆在188um的PET基材的两面,热固化成膜,分别形成厚度为18um的扩散涂层和厚度为4um的防粘连涂层,得到抗刮伤型光学扩散膜,测试结果列表1中。
光学扩散膜的耐磨性评价:
(1)铅笔硬度测试
根据标准GB/T6739-1996的方法,使用电动铅笔硬度计(型号:elcometer3086)测量涂层的铅笔硬度。
(2)耐磨性能测试
通过耐磨耗试验机A20-339,采用20gf负载、马达转速60rpm的条件下,往复30次摩擦光学扩散膜的涂层。查看扩散层和防粘连层的耐磨性、防粘连层和增亮膜出光面的耐磨性、防粘连层和导光板出光面的耐磨性。
用光学显微镜对摩擦后的扩散膜涂层进行观察,评价标准如下:优异,参与测试的元件没有任何问题,记为◎;合格,参与测试的元件有轻微刮伤、擦伤,但不影响使用,记为○;不合格,参与测试的元件有严重刮伤、擦伤,影响使用,记为×。
表1实施例和比较例的测试结果
从表1中可以看出,采用本发明的技术方案,通过高硬度的热固化树脂搭配聚醚改性聚二甲基硅氧烷分散剂制成的涂布液,实施例1-6得到的光学扩散膜的防粘连层的硬度达到2H,且防粘连层具有良好的抗静电性;扩散膜与增亮膜、导光板、扩散膜之间接触时不易产生刮伤,且不易刮伤其他组件。
对比例1主要考察防粘连层的涂布液中不含分散剂的测试情况。防粘连层的硬度太低,与增亮膜、导光板、扩散膜之间接触时容易被刮伤、擦伤,测试均不合格。
对比例2主要考察防粘连层的涂布液中含有过多分散剂的测试情况。防粘连层的硬度提高,与增亮膜、导光板、扩散膜之间接触时不易产生刮伤,但防粘连层的抗静电性能不合格。