CN104175670B - 功能性膜及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供亲水性的树脂基材与疏水性的被覆层的密合性优异且雾度值低的功能性膜及其制造方法。所述功能性膜具有下述层：具有SP值大于21.5的亲水性的树脂基材，形成于亲水性的树脂基材上的SP值为20.0～21.5的中间层，形成于中间层上的具有SP值小于20.0的疏水性的被覆层，和中间层与被覆层之间的中间层与被覆层的混合区域；并且所述功能性膜具有小于1.0％的雾度。SP值表示通过Hoy法测定的溶解度参数的值。

Description

功能性膜及其制造方法
技术领域
本发明涉及功能性膜及其制造方法。
背景技术
功能性膜中兼具亲水性性质和疏水性性质的用途在近年来有所增加。
以下，作为一个例子举出偏振片保护膜。以往，作为配置于液晶显示面板的显示器表面的偏振片保护膜，使用TAC(三醋酸纤维素)膜。近年来，要求液晶显示面板进行薄型化。随着液晶显示面板的薄型化，TAC膜也需要进行薄型化。
另一方面，TAC膜具有高的透湿度。由于进行薄型化，TAC膜变得更易使水分透过。透过TAC膜的水分成为液晶显示面板内部的PVA(聚乙烯基醇)膜发生吸脱湿(吸湿和脱湿)的原因。由于PVA膜的吸脱湿，弯曲度(bending)或光学性能恶化等问题变得显著。
因此，提出了降低TAC膜的透湿度的方法。例如，专利文献1公开了一种功能性膜，其含有纤维素酰化物膜(TAC膜)和设置在该纤维素酰化物膜的至少一个面上的疏水性层(低透湿层)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2006-247954号公报
发明内容
发明欲解决的课题
专利文献1中在TAC膜上形成有疏水性层，但疏水性层与TAC膜的密合性不足。
此外，当为了在TAC膜上进一步设置疏水性层时，由于与TAC膜的极性的差大，因此要面对难以使其密合的重大课题。另外，在形成疏水性层时，即使TAC膜非常少地混入到疏水性层中，也会发生涂膜的雾度(浊度、不透明度)提高的问题。
因此，选择了在TAC膜与疏水性层之间逐次涂布来设置具有两者中间的亲疏水性(亲水性及疏水性)的中间层。
但是，由于中间层的极性与疏水性层的极性必然存在差异，因此中间层与疏水性层的密合力不足，需要改善以进一步提高密合力。
因此，发明者们深入研究的结果发现，通过利用湿压湿重层涂布(wet on wetcoating)对中间层和极性基团不比中间层多的疏水性层进行制膜，可以大幅度地改善中间层与疏水性层的密合力。
进行湿压湿重层涂布时，中间层与疏水性层之间的密合变得良好，但另一方面，中间层的原材料与疏水性层的原材料的相溶性有时也差，此时若中间层与疏水性层过度地进行层混合，则会由于相分离等而引起膜的雾度上升。
本发明是考虑这种课题而完成的，其目的在于提供亲水性的树脂基材与疏水性的被覆层的密合性优异且雾度低的功能性膜及其制造方法。
用于解决课题的方法
本发明的一个方式中，功能性膜具有下述层：具有SP值(Solubility Parameter)大于21.5的亲水性的树脂基材，形成于亲水性的树脂基材上的SP值为20.0～21.5的中间层，形成于中间层上的具有SP值小于20.0的疏水性的被覆层，和中间层与被覆层之间的中间层与被覆层的混合区域；并且所述功能性膜具有小于1.0％的雾度。SP值表示通过Hoy法(Hoy’s method)测定的溶解度参数的值。
优选亲水性的树脂基材由纤维素系树脂构成。
本发明的另一方式中，功能性膜的制造方法具有以下工序：连续地送出具有SP值大于21.5的亲水性的树脂基材的工序；将含有SP值为20.0～21.5的中间层形成材料的第1涂布液涂布在亲水性的树脂基材上的第1涂布工序；和，将含有具有SP值小于20.0的疏水性的被覆层形成材料的第2涂布液湿压湿涂布在第1涂布液上的第2涂布工序。SP值表示利用Hoy法测定的溶解度参数的值。
优选第1涂布液的中间层形成材料具有活性射线固化性，且功能性膜的制造方法进一步具有对第1涂布液照射活性射线的工序。
优选活性射线照射后的所述中间层形成材料的聚合率为10％～60％。
发明效果
通过本发明，提供亲水性的树脂基材与疏水性的被覆层的密合性优异且雾度低的功能性膜及其制造方法。
附图说明
图1为功能性膜的截面示意图。
图2表示功能性膜的制造设备的一个例子。
图3表示功能性膜的制造设备的另一个例子。
符号说明
10 功能性膜
12 树脂基材
14 中间层
16 被覆层
18 混合区域
20 制造设备
22、32 狭缝式模头
24 第1涂布液
34 第2涂布液
40 送出装置
50 照射装置
具体实施方式
以下根据附图对本发明的优选实施方式进行说明。本发明通过以下的优选实施方式进行说明，但在不脱离本发明范围的情况下，可以通过很多手法进行改变，也可利用本实施方式以外的其他实施方式。因此，本发明范围内中的所有变更均包含在权利要求书的范围内。
这里，图中用相同符号表示的部分是具有相同功能的相同要素。另外，本说明中使用“～”表示数值范围时，“～”所示的上限、下限的数值也包含在数值范围内。
(功能性膜)
图1为本实施的功能性膜的截面示意图。为了改善亲水性的树脂基材12与疏水性的被覆层16之间的密合性，本实施的功能性膜10具有中间层14。该中间层14具有介于树脂基材12与被覆层16之间的亲疏水性。功能性膜10在中间层14与被覆层16之间具备中间层14与被覆层16的混合区域18。
树脂基材12具有大于21.5的SP值，中间层14具有20.0～21.5的SP值，被覆层16具有小于20.0的SP值。
本申请说明书中，将具有大于21.5的SP值的情况定义为亲水性，将具有SP值小于20.0的情况定义为疏水性。其中，SP值表示利用Hoy法测定的溶解度参数的值。Hoy法在Polymer Handbook Fourth Edition(J.Brandrup等著，John Wiley&Sons,Inc.出版)中有记载。
功能性膜10具有小于1.0％的雾度。雾度根据日本工业标准JIS-K7136(2000年版)测定。其中，JIS-K7136(2000年版)对应于国际标准化机构的ISO14782(1999年版)。
将中间层14形成于树脂基材12上时，将在溶剂中溶解有中间层形成材料的第1涂布液涂布在树脂基材12上。优选第1涂布液的溶剂渗入到树脂基材12中(溶剂使树脂基材溶解或溶胀)。通过将溶剂渗入到树脂基材12中，产生固着效果，可以提高中间层14与树脂基材12之间的密合性。这里，固着效果是指粘接剂进入到粘接面的微细凹凸中发生固化，从而粘接力提高的效果。
另外，溶胀是指在维持如树脂这样的高分子物质的固体状态的形状的同时，分子量相对低的溶剂分子进入到高分子物质的缝隙中渗透，从而发生体积膨胀的状态。溶解是指被溶剂分子包围的高分子链分离、分散于溶剂中的状态。溶剂在树脂基材12中的渗入可以利用膜截面的显微镜观察进行确认。
在中间层14上形成被覆层16时，将含有疏水性的被覆层形成材料的第2涂布液湿压湿涂布在第1涂布液上。通过进行湿压湿涂布，形成混合区域18。通过形成混合区域18，产生固着效果，可以提高中间层14与被覆层16之间的密合性。湿压湿涂布中还包括使用了模涂机的同时重层涂布。
本实施方式中，为了提高中间层14与被覆层16之间的密合性，形成混合区域18。但是，根据第1涂布液的条件不同，有可能有下述情况：中间层14与被覆层16的混合过度地进行，由于中间层14与被覆层16的相分离或由树脂基材12与被覆层16的接触所导致的相分离等，雾度增大。
此时，将中间层14形成于树脂基材12上时，在第1涂布液中含有活性射线固化树脂作为中间层形成材料。为了形成被覆层16，在对第2涂布液进行湿压湿涂布之前，对第1涂布液照射活性射线，使中间层形成材料的一部分聚合，在第1涂布液内制作3维交联结构。由此，可以调节对第2涂布液进行湿压湿涂布之后的第1涂布液与第2涂布液的混合状态。
活性射线照射后的第1涂布液中的中间层形成材料的聚合率优选为10％～60％、更优选为20％～50％。其原因在于，当为10％以上时，可以大大地形成3维交联结构，结果可以抑制过度地混合。另一方面，通过为60％以下，可以抑制3维交联结构的形成过度地进行，结果可顺利地形成混合区域18。聚合率可以利用FT-IR(傅里叶变换红外分光光度计)进行测定。
因此，可获得亲水性的树脂基材12与疏水性的被覆层16之间的密合性优异且雾度低的功能性膜10。
以下，对适合作为满足上述功能性膜10的树脂基材12和中间层14和被覆层16的主成分的材料等，分别进行说明。这里，“主成分”是指以最高比例含有的成分。
＜树脂基材＞
树脂基材12例如由以纤维素酰化物为主成分的纤维素系树脂等构成。另外，树脂基材12具有大于21.5的SP值。
树脂基材12除了主成分以外还可含有添加剂。添加剂以调节光学特性、改善机械特性、制膜性等为目的进行添加。
＜被覆层＞
被覆层16例如由环状烯烃系树脂(三井化学株式会社制的APEL(注册商标)、TOPASADVANCED POLYMERS GmbH制的TOPAS(注册商标)等)等构成。另外，被覆层16优选具有小于20.0的SP值。
被覆层16除了主成分以外还可含有添加剂。添加剂以调节光学特性、改善机械特性、制膜性等为目的进行添加。
＜中间层＞
中间层14就亲疏水性而言，具有介于树脂基材12与被覆层16之间的性质。中间层14例如由含有环状烯烃的活性射线固化丙烯酸酯树脂(新中村化学工业株式会社制的A-DCP、DCP等)等构成。中间层14具有小于树脂基材12的SP值且大于被覆层16的SP值的20.0～21.5的SP值。
中间层14除了主成分以外还可含有添加剂。添加剂以调节光学特性、改善机械特性、制膜性等、调节聚合率为目的进行添加。
＜混合区域＞
在中间层14与被覆层16之间形成混合区域18。混合区域18定义为中间层14的组合物与被覆层16的组合物混合而成的区域。混合区域18可通过膜截面的显微镜观察进行确认。
混合区域18以功能性膜10的雾度达到1.0％以下的混合状态形成。
(功能性膜的制造方法)
本方式的功能性膜的制造方法包含以下工序：连续地送出亲水性的树脂基材的工序；将含有中间层形成材料的第1涂布液涂布在树脂基材上的第1涂布工序；和，将含有疏水性的被覆层形成材料的第2涂布液湿压湿涂布在第1涂布液上的第2涂布工序；其中，中间层形成材料具有介于亲水性的树脂基材与疏水性的被覆层材料之间的亲疏水性。
图2表示本实施方式的功能性膜的制造设备的一个例子。图2所示的制造设备20至少具备：送出带状树脂基材12的送出装置40、将第1涂布液24涂布在树脂基材12上的狭缝式模头22、和将第2涂布液34涂布在第1涂布液24上的狭缝式模头32。
图3表示本实施方式的功能性膜的制造设备的一个例子。图3所示的制造设备20至少具备：送出带状树脂基材12的送出装置40、将第1涂布液24涂布在树脂基材12上的狭缝式模头22、对树脂基材12上的第1涂布液24照射活性射线的照射装置50和将第2涂布液34涂布在第1涂布液24上的狭缝式模头32。
亲水性的树脂基材12具有卷绕成卷芯的卷状形状。卷状的树脂基材12被送出装置40连续送出。送出装置40具备可以设置卷绕成卷芯的卷状树脂基材12的辊(未图示)。通过旋转该辊，将带状的树脂基材12连续地搬送至下游的狭缝式模头22、32、照射装置50等中。
第1涂布工序中使用狭缝式模头22将第1涂布液24涂布在经连续搬送的带状树脂基材12上。狭缝式模头22具有：与树脂基材12的宽度方向平行的袋部25、与袋部25相连通的狭缝26和喷吐口28。第1涂布液24自喷吐口28喷吐、涂布在树脂基材12上。
第1涂布液24以中间层14的形成材料为主成分而构成。
第1涂布液24含有溶解中间层形成材料的溶剂。
作为第1涂布液的溶剂，有环己烷等烃类、二氯甲烷等卤代烃类、二乙基醚等醚类、乙酸甲酯等酯类、甲乙酮等酮类、甲醇等醇类、丙烯腈(沸点为81.6℃)等氰化合物类等。另外，还可组合多种将树脂基材12溶解或溶胀的溶剂。
如图3所示，在第1涂布工序之后还可设置照射活性射线的工序。使用照射装置50，对在第1涂布工序中涂布于树脂基材12上的第1涂布液24照射活性射线，从而将第1涂布液24的一部分聚合(固化)。通过将第1涂布液24的一部分聚合，可以抑制第1涂布液24与第2涂布液34过度地混合。
作为照射装置50，例如使用紫外线照射装置等。使用紫外线照射装置时，通过调节紫外线的照射强度及照射时间来调节第1涂布液24的聚合率。
在第2涂布工序中，使用狭缝式模头32将第2涂布液34湿压湿涂布在连续搬送的树脂基材12上的经活性射线照射的第1涂布液24上。湿压湿涂布是指在使第1涂布液24完全固化之前，将第2涂布液34涂布在第1涂布液24上。
狭缝式模头32具有与树脂基材12的宽度方向平行的袋部35、与袋部3相连通的狭缝36和喷吐口38。第2涂布液34自喷吐口38喷吐、涂布在第1涂布液24上。
第2涂布液34含有被覆层形成材料作为主成分。
第2涂布液34含有溶解被覆层形成材料的溶剂。作为第2涂布液34的溶剂，有环己烷等烃类、二氯甲烷等卤代烃类、二乙基醚等醚类、乙酸甲酯等酯类、甲乙酮等酮类、甲醇等醇类、丙烯腈(沸点为81.6℃)等氰化合物类等。
第2涂布液34由于被湿压湿涂布在第1涂布液24上，因此在第1涂布液24与第2涂布液34的界面处，第1涂布液24与第2涂布液34部分地混合。通过该混合，最终在中间层14与被覆层16之间形成混合区域18。通过形成混合区域18，产生固着效果，可以确保中间层14与被覆层16之间的密合性。
实施例1
以下举出本发明的实施例更为详细地说明本发明。但本发明并非受这些实施例的任何限定。
＜树脂基材的准备＞
准备市售的富士胶片株式会社制三醋酸纤维素膜(TAC膜)Fujitac(注册商标)TD60UL。TAC膜的SP值为21.8。
＜第1涂布液的制备＞
作为中间层形成材料使用A-DCP(新中村化学工业株式会社)。A-DCP的SP值为20.4。作为溶剂使用MEK(甲乙酮)和乙酸甲酯。通过在MEK与乙酸甲酯的1：1混合溶剂中溶解A-DCP，制备中间层形成材料的浓度为50质量％的第1涂布液。
＜第2涂布液的制备＞
作为被覆层形成材料使用三井化学株式会社制的APEL(注册商标)8008T。APEL8008T的SP值为19.2。作为溶剂使用环己烷。通过将APEL8008T溶解在环己烷中，制备被覆层形成材料的浓度为10质量％的第2涂布液。
＜被覆层的形成＞
在表1所示的条件下，在树脂基材上形成被覆层，从而制造功能性膜。这里，逐次涂布是指在使第1涂布液完全固化之后，将第2涂布液涂布在第1涂布液24上。
＜评价＞
对于密合性，根据JIS-K5600(1999年版)记载的划格法进行试验。其中，JIS-K5600(1999年版)对应于国际标准化机构的ISO/DIS2808(1996年发行)。剥离胶带后，按照以下的基准进行评价。
A：切割边缘完全光滑，任何格子的涂膜均未脱落。
B：切割交差点处的涂膜有小小脱落。在划格部分处受到影响的明确不会超过15％。
C：涂膜沿着切割的边缘在部分或整个面上发生大的脱落和/或数个部位的涂膜在部分或整个面上脱落。划格部分处受到影响的明确为15％以上。
对于雾度，使用雾度计(HZ-V3，Suga试验机株式会社制)根据JIS-K7136进行测定。
＜评价结果＞
将所得实施例1～5及比较例1、2的特性示于表1。实施例1～5具有中间层和混合区域。其结果，实施例1～5就密合性而言为B以上的评价，就雾度而言小于1.0％。比较例1由于没有中间层，因此就密合性而言为C的评价、就雾度而言为1.0％以上。比较例2由于没有混合区域，因此就密合性而言为C的评价。
表1

Claims (4)

1.一种功能性膜的制造方法，其具有以下工序：
连续地送出具有SP值大于21.5的亲水性的树脂基材的工序，
将含有具有SP值为20.0～21.5的中间层形成材料的第1涂布液涂布在所述亲水性的树脂基材上的第1涂布工序，和
将含有具有SP值小于20.0的疏水性的被覆层形成材料的第2涂布液湿压湿涂布在所述第1涂布液上的第2涂布工序；
其中，SP值表示通过Hoy法测定的溶解度参数的值。
2.根据权利要求1所述的功能性膜的制造方法，其中，所述第1涂布液中的所述中间层形成材料具有活性射线固化性，且所述功能性膜的制造方法还具有对所述第1涂布液照射活性射线的工序。
3.根据权利要求2所述的功能性膜的制造方法，其中，活性射线照射后的所述中间层形成材料的聚合率为10％～60％。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的功能性膜的制造方法，其中，所述亲水性的树脂基材由纤维素系树脂构成。
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