CN105383106A - 具有改进的浸润性的掩蔽膜 - Google Patents

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Abstract

公开了一种具有改进的浸润性的掩蔽膜，其具有改进的对基材的浸润性，该掩蔽膜包括粘合层、第二层，以及介于所述粘合层和第二层之间的任选的芯层,所述粘合层包括金属茂聚烯烃和低密度聚乙烯的混合物，所述第二层为膜提供改进的刚性、强度或机械性能。所述膜的至少一个膜层中还包含抗静电剂。

Description

具有改进的浸润性的掩蔽膜
本发明专利申请是2009年3月17日提交的申请号为200910128585.4、发明名称为“具有改进的浸润性的掩蔽膜”的中国专利申请的分案申请。本申请要求2009年2月2日提交的美国申请12/322397的优先权。
技术领域
本申请涉及用来在制造、运输或使用过程中保护基材的掩蔽膜。所述掩蔽膜包含至少一种金属茂聚烯烃树脂，在基材上具有改进的浸润性。所述掩蔽膜可以被施加在平坦的、织构化的或涂覆过的表面上，以及从这些表面上除去。本发明还涉及制备所述掩蔽膜的方法。
背景技术
掩蔽膜也被称为表面保护膜,通常为基材提供临时性的物理屏障，以防基材发生破坏、污染、刻划、刮擦或其它损坏。在使用之前的制造、运输或储存过程中，掩蔽膜为表面提供这些保护。掩蔽膜在许多的应用中为表面、特别是较平整的表面、例如丙烯酸类树脂、聚碳酸酯、聚酯玻璃、抛光的或涂漆的金属和上釉的陶瓷的表面提供保护性覆盖层。现代光学基材要求掩蔽膜能够保护表面，可以在不破坏表面的情况下从其上除去,而且除去之后不会在表面上残留粘合剂或者其它污染物或颗粒。
通常,表面保护膜包括电晕放电处理过的膜或者涂覆过粘合剂的纸和膜。电晕放电处理过的膜在静电放电条件下处理过，使得膜的表面氧化。通过氧化提高了膜的表面张力以及对极性表面的吸引力。这些电晕放电处理过的膜通常是没有压纹的，依赖于非常窄的电晕放电处理范围以促进粘合性。由于没有压纹，使得膜容易产生硬皱纹和胶凝。电晕放电处理产生的促进粘合性的效果还会随着时间推移而降低。掩蔽膜见述于美国专利第4,395,760；5,100,709；5,693,405；6,040,046；6,326,081；和6,387,484号，这些专利都参考结合入本文中。
人们需要具有以下性质的掩蔽膜，其不含粘合剂,但是能够提供与基材足够的粘合作用，以提供合适的保护。对基材的粘合性不应随时间推移而显著提高。人们还需要具有以下性质的掩蔽膜，其不含粘合剂，但是能够提供合适程度的对基材的浸润。掩蔽膜对基材的浸润使得在膜/基材界面处能够顺畅地接触。可能还需要掩蔽膜粘合侧具有低的表面电阻，以免由于静电而吸引污染物。
发明内容
根据本发明，提供了一种包括粘合层和第二层的掩蔽膜,所述粘合层主要由金属茂聚烯烃和低密度聚乙烯组成，所述第二层由刚性大于粘合层的聚烯烃制成。另外,改进的掩蔽膜可以包括：粘合层，其包含金属茂聚乙烯共聚物和离聚物树脂；芯层，其包含拉伸模量高于内部粘合层中的金属茂聚乙烯的聚合物；以及包含聚合物的外皮层。
具体实施方式
在本发明中,除非上下文有明确的不同的描述，单数形式“一个”、“一种”和“该”包括复数形式。因此，例如，当描述“一层”的时候，也包括多个层的情况。
所述保护膜包括粘合层和第二层。所述第二层的刚性大于粘合层，从而为膜提供刚性、强度和其它所需的性质。所述粘合层可以包含金属茂聚乙烯和低密度聚乙烯的混合物。所述第二层可以包含低密度聚乙烯。
在另一个实施方式中，所述掩蔽膜由粘合层和第二层组成,所述粘合层主要由金属茂聚乙烯和低密度聚乙烯的混合物组成，所述第二层主要由低密度聚乙烯组成。
所述掩蔽膜具有改进的对基材的浸润性。浸润性是用来描述膜的亲合性的术语，由此可以自发地使得膜与基材表面亲密接触。浸润性可以是膜和基材表面之间接触性的度量，可以用膜与基材的接触面积百分数表示。膜的某些区域可能包括气囊，或者表面上包含会阻碍膜与基材的完全接触的杂质。
一般来说,使得膜和基材之间具有较高程度的接触，则粘合性更佳。可以通过施加压力等手段增加膜和基材的接触。但是，对于精细或脆弱的基材,如果要通过施加压力或者其他的膜操作来改进与基材的接触是不利的，可能会对基材造成破坏。因此，优选具有高度浸润性的膜。在将本文所揭示的膜施加于基材上之后的10秒之内，所述膜能够浸润至少90％的基材表面,更优选至少95％，更优选100％的基材表面。但是应当理解,膜的浸润能力会随着特定基材和膜的老化而改变。
较佳的是，在所述掩蔽膜的实施方式中，所述膜的一个面是平整的，另一个面是粗糙或不光滑的表面。在应用中，所述平整的一面被施加于被保护的表面上。粗糙的一面也由至少一层热塑性树脂组成。所述平整面的表面粗糙度(“Ra”)为0-60微英寸,或者更优选0-30微英寸。所述粗糙面可以防止粘连，表面粗糙度为25-600微英寸,更优选50-300微英寸。所述粗糙面可以通过任意合适的方式粗糙化，在优选的实施方式中可以通过粗糙压纹进行。认为包括粗糙面的掩蔽膜的实施方式能够防止膜与自身或者与其它任何表面的过多表面积发生接触,从而防止膜发生粘连和起皱。
粗糙压纹的挤出法是优选的技术，以使得第二层具有足够水平的粗糙度。应当注意，第二层的表面粗糙化可以通过任意合适的方法完成，包括但不限于空气冲击法、空气喷射法、水喷射法以及它们的组合。所述粗糙表面会避免掩蔽膜的表面和其它表面之间发生亲密接触，从而防止发生粘连，使得掩蔽膜可以很容易地展开以及/或者从另外的平整的表面上剥下。这种特征还能防止常规掩蔽膜经常出现的起皱现象。所述多层粗糙压纹的膜层还可以结合机械差异滑动，而非化学(抗粘连剂)引发的差异滑动。
本文所述的保护膜不同于涂覆的膜。涂覆的膜包括具有粘合性涂层的基材。粘合性涂层是一层粘合性组合物，其缺乏自身形成膜所需的足够的内聚强度，因此需要基材作为支承。在本发明的膜中，粘合层是自支承材料，能够独立于其它膜层而存在。本发明的掩蔽膜也不同于压敏性粘合膜。压敏性粘合膜从定义上来说是永久性粘性的，容易在其所粘附的基材上留下残余物。
在本文中,术语"膜"表示通过浇铸挤出法或吹塑法制备的薄片或织物。本发明所述的膜由聚合物制成。所述聚合物可以在辊之间进一步加工并冷却以形成织物。所述多层膜可以通过共挤出法同时挤出不同的膜层而制得，或者可以通过独立地形成各个膜层，然后将单独的膜粘合或层叠在一起而制备。在一个优选的实施方式中，所述掩蔽膜的多个层是使用本领域已知的任何共挤出法共挤出的。通过采用共挤出法，可以较为简单而容易地制备不同的层形成的多层掩蔽膜,其中每一个层具有特定的功能。
在一些实施方式中，粘合层可能占总膜厚度的10-30％，第二层可以占剩余的70-90％。在其他的实施方式中，粘合层可以占掩蔽膜总厚度的15-25％，第二层占剩余的75-85％。在一个更优选的实施方式中，所述粘合层占总膜厚度的15-20％。
所述掩蔽膜可以具有任意所需的厚度。但是，在某些实施方式中，所述掩蔽膜的总厚度为25-100微米。
本发明改进的掩蔽膜的实施方式包括含有金属茂聚烯烃树脂的粘合层。在本文中,“金属茂聚烯烃”是通过金属茂催化的烯烃单体聚合反应制得的聚烯烃聚合物或树脂。通常所述烯烃单体是乙烯。金属茂聚烯烃还包括通过金属茂催化的聚合过程制备的烯烃的共聚物,例如以下任意烯烃单体的组合形成的共聚物：例如但不限于乙烯、丙烯、丁烯、异丁烯、戊烯、甲基戊烯、己烯、庚烯、辛烯和癸烯,例如金属茂聚(乙烯-共聚-辛烯)共聚物。还可使用金属茂聚烯烃的混合物，以及金属茂聚烯烃与其它聚合物的混合物。
金属茂聚烯烃不同于通过其它聚合法制备的聚烯烃,例如用齐格勒-纳塔催化剂制备的聚烯烃。相对于通过其它聚合法制备的聚烯烃，金属茂聚烯烃的特征是小于2.0的窄分子量分布,受控制的聚合物结构,较高的热稳定性,较高的透明度，以及较高的耐冲击性。基于这些性质，本领域技术人员可以很容易地辨别金属茂聚烯烃和通过其它方法制备的聚烯烃。金属茂聚烯烃可以从陶氏化学公司(DowChemicalCorp.)和其它树脂供应商处购得。一个例子是购自陶氏化学公司的PL1280G树脂。
制备的金属茂聚烯烃,包括金属茂共聚物,可以具有窄的分子量分布。掩蔽膜的实施方式包括分子量分布(即多分散性)大于1.0且小于2.0的金属茂聚烯烃。在某些实施方式中,可优选使用分子量分布大于1.0且小于1.7的金属茂聚烯烃,或者分子量分布大于1.0且小于1.5。用于掩蔽膜的金属茂聚合物和共聚物可以是无规聚合物、嵌段聚合物、接枝聚合物或星形聚合物。
在某些实施方式中，所述保护膜包含密度为0.85-0.95克/立方厘米的金属茂聚烯烃。在其他的实施方式中,所述金属茂聚烯烃的密度可以为0.86-0.92克/立方厘米，例如金属茂聚乙烯的密度为0.86-0.92克/立方厘米。
本发明的掩蔽膜的实施方式不包含增粘剂。在所述掩蔽膜的实施方式中,所述膜的粘合层对被掩蔽的基材的剥离强度可小于10gf/25mm,在一些应用中，剥离强度大于5gf/25mm且小于10gf/25mm。
在不影响本发明的基础和新颖特性的情况下,本发明的掩蔽膜的任意的层可以包含至少一种抗氧化剂、着色剂、颜料、澄清剂和/或成核剂。
可以将次要聚合物，例如聚烯烃(均聚物或共聚物),聚乙烯醇,聚氯乙烯,尼龙,聚酯,苯乙烯,丁烯,聚甲基戊烯和聚甲醛(polyoximethylene),以及它们的混合物以各种比例与主要聚合物(金属茂聚烯烃,金属茂聚乙烯)混合起来，以提供所需水平的膜粘合性。酸改性的共聚物、酸酐改性的共聚物和酸/丙烯酸酯改性的共聚物都是可用的。
在一个实施方式中，所述粘合层包含主要由75-85重量％的金属茂聚(乙烯-共聚-辛烯)共聚物和15-25重量％的低密度聚乙烯组成的聚合物混合物。本发明的这个实施方式具有特殊的性质，使得能够快速而充分地浸润低表面能基材，例如，但不限于包括以下的基材：环烯烃聚合物(“COP”)膜,三乙酰基纤维素(“TAC”)膜,聚酯,聚碳酸酯,或者在制造液晶显示器(“LCD”)和其它电子显示器的时候用作延迟和极化的膜的其它基材。
在某些应用中，所述金属茂聚(乙烯-共聚-辛烯)共聚物可以用金属茂塑性体或其它金属茂聚烯烃代替。TAC膜通常在制造LCD的时候用作偏振器保护层。通过溶剂浇铸形成的低应力TAC聚合物可以得到能够满足高度各向同性的LCD覆盖片的要求的独特的聚合物体系。然而,TAC膜是柔软的膜，当制造并卷起的时候，平整的膜前表面和后表面容易互相粘合或粘连起来，造成很差的卷筒质量。这可能会造成LCD组件中的缺陷。本发明所述掩蔽膜能够比掩蔽膜组分和结构的其它组合更好地浸润TAC膜。因此，当TAC膜被本发明所述的膜掩蔽的时候，可以更成功、更高效地用于LCD组件。
所述掩蔽膜还具有所需的老化性质。时间、温度和湿度都会影响现有技术的掩蔽膜的粘合性质，造成粘合性增大。因此，已经证实，现有技术的膜在经过一段时间之后会难以除去,这可能会对膜预期用来保护的基材的表面造成破坏。本发明的掩蔽膜不会随着时间、温度或湿度的变化表现出粘合性的任何显著增加。
在许多的应用中，人们需要能够防静电累积的掩蔽膜。在某些应用中,所述掩蔽膜不仅能够保护膜的一些部分免于受到机械损伤、化学破坏或污染，还能防止其被灰尘之类的颗粒污染。因此，在某些应用中，例如层状光学屏幕中，需要掩蔽膜本身不会将灰尘或其它颗粒传输到基材的表面。为了改进掩蔽膜的防静电性质，可以将抗静电剂加入粘合层中。较佳的是,所述粘合层或外层包含不会迁移到膜表面处,因此不具有造成基材表面的污染的潜在可能的抗静电剂,例如离聚物。离聚物是指一种聚合物，其具有由于聚合物组分的离散区域的离子性相互作用而带来的独特的物理性质。大多数离聚物是具有以下特征的聚合物：其包含很小但是显著部分的含有离子性基团的组成单体。在一些实施方式中，所述离聚物可以是树脂，例如乙烯-甲基丙烯酸共聚物。具体的离聚物树脂包括购自杜邦内穆尔公司(E.I.duPontdeNemoursandCo.)的ESX112或ESX113。
还预期至少一个芯层可以介于所述热塑性粘合层和第二层之间。所述芯层可能有助于为所述多层掩蔽膜提供所需的不透明性和/或颜色、刚性和韧性。本发明所用的芯层可以选自很宽范围内的以下许多种材料：热塑性聚合材料或弹性材料，例如聚乙烯,聚丙烯,聚氯乙烯,尼龙,聚酯,环烯烃聚合物等。
如果使用一个或多个芯层，粘合层仍占膜总厚度的10-30％,余下的层占70-90％。在一个实施方式中，粘合层占膜总厚度的10-30％,芯层占60-80％，外层占10-30％。
所述芯层可以改进膜的机械性质，例如刚性、模量、抗撕性等。例如，可以对芯层进行配制，以减少膜在制造和使用过程中粘合层平坦表面可能造成的破坏,或者提高膜的模量。在某些实施方式中，掩蔽膜的模量大于15,000psi。在某些实施方式中，掩蔽膜的模量可以大于15,000psi且小于350,000psi。在某些实施方式中，所述掩蔽层的模量为240,000psi(±15％)。需要模量处于这个范围，以便在不影响掩蔽膜的浸润特性的情况下提供对粘合层的保护。
所述芯层可以包含任何合适的聚合物。例如，芯层或者粘合层或外皮层的组分可以是选自以下的至少一种聚合物：聚乙烯,低密度聚乙烯,线性低密度聚乙烯,高密度聚乙烯,中密度聚乙烯,聚丙烯,无规共聚物聚丙烯,聚丙烯抗冲共聚物(polypropyleneimpactcopolymer),金属茂线性低密度聚乙烯,塑性体,聚(乙烯-共聚-乙酸乙烯酯),聚(乙烯-共聚-丙烯酸),聚(乙烯-共聚-丙烯酸甲酯),环烯烃聚合物,聚酰胺或聚(乙烯-共聚-丙烯酸正丁酯)。
三层膜实施方式的外皮层提供了易于脱模且防粘连、具有防静电性质、透明且可印刷的表面。在一些实施方式中，所述外皮层主要由聚乙烯和抗静电剂(例如离聚物盐)组成。
掩蔽膜的具体实施方式包括粘合层、芯层和外层。在一个实施方式中,所述粘合层主要由金属茂聚烯烃以及10-40重量％的离聚物(例如乙烯-甲基丙烯酸共聚物)组成。所述掩蔽层提供了防静电保护、改进的浸润性、粘合性、以及随老化过程中保持稳定的粘合能力的特性。在本发明的实施方式中，所述离聚物或表面活性剂可能无法与层中的其它组分混溶。
实施例
根据本发明制备了膜，并且将其对各种基材的浸润能力以及物理性质与市售的掩蔽膜进行比较。另外，还评价了这些膜的剥离强度随老化的变化。
实施例1中的膜是共挤出的双层膜。所述第一层包含35重量％的低密度聚乙烯和65重量％的金属茂聚乙烯的混合物。所述第二层包含15重量％的高密度聚乙烯和85重量％的低密度聚乙烯的混合物。
实施例2的膜是共挤出的三层膜。第一层包含10重量％的低密度聚乙烯,65重量％的金属茂聚乙烯和25重量％的乙烯-甲基丙烯酸共聚物离聚物。中间层是环烯烃共聚物层。第三层是低密度聚乙烯层。
用作参比的膜是购自美国弗吉尼亚州、里士满市的特莱德加膜产品公司(TredegarFilmProductsCorporation,Richmond,VA.)的ForceFieldTM1035,这是一种单分子层掩蔽膜。
将所述膜施加于各种基材，比较膜浸润基材的能力。结果见表1。
表1–浸润试验
聚碳酸酯 聚酯 丙烯酸类
对照 良好 良好 差
实施例1 优秀 优秀 良好
还比较了膜的物理性质。结果列于表2。表2的数据显示，改进的浸润性对其他的膜性质没有负面影响。表2中的剥离试验数据是通过以下方式测定的：将膜贴在聚碳酸酯基材上，然后在23℃保持60分钟之后，测量除去膜所需的作用力。
表2–物理性质
对照 实施例1
厚度(微米) 28.4 50.0
MD张力(psa) 19.6 17.9
TD张力(psa) 14.7 16.5
MD伸长(％) 330.0 480.0
TD伸长(％) 500.0 600.0
MD收缩(％) 1.6 0.8
180°剥离(克/25毫 2.8 3.3
为了证明膜的老化特性，将实施例2的膜贴在聚碳酸酯基材上，在23℃储存。然后测量除去膜所需的作用力随时间的变化关系。结果见表3。结果显示，在48小时之内，膜的粘合性水平仅增加了大约12％。
表3–老化粘合性
时间(小时) 剥离作用力(克/25毫米)
0 4.0
24 4.0
48 4.5
本领域技术人员可以在不背离本发明范围的前提下，对上述制品和技术进行许多变化、改良和替代性的实施方式。因此，应当很清楚，以上描述和随后的实施例描述的制品和方法都仅仅用于举例说明的目的，不会对本发明的范围构成限制。
已经结合上述特别优选的实施方式和实施例描述了本发明。但是，本领域技术人员能够理解,可以在不背离本发明的精神和范围的前提下，对本发明进行各种改变。

Claims (20)

1.一种膜，其包括粘合层和第二层，所述粘合层包含金属茂聚烯烃和低密度聚乙烯的混合物。
2.如权利要求1所述的膜，其特征在于，所述第二层为所述膜提供改进的强度、刚性或机械性能。
3.如权利要求1所述的膜，其特征在于，所述金属茂聚烯烃选自以下的聚合物：金属茂聚乙烯,金属茂聚丙烯,以及金属茂共聚物，所述共聚物包含源自乙烯以及选自以下的至少一种单体的单体单元：丙烯、丁烯、戊烯、己烯和辛烯。
4.如权利要求3所述的膜，其特征在于，所述金属茂聚烯烃是金属茂聚乙烯。
5.如权利要求1所述的膜，其特征在于，所述金属茂聚烯烃的分子量分布大于1.0且小于2.0。
6.如权利要求1所述的膜，其特征在于，所述掩蔽膜不含粘合性涂层。
7.如权利要求1所述的膜，其特征在于，所述粘合层还包含离聚物。
8.如权利要求7所述的膜，其特征在于，所述离聚物选自乙烯-甲基丙烯酸和钾离聚物。
9.如权利要求1所述的膜，其特征在于，所述粘合层不含增粘剂。
10.如权利要求1所述的膜，其特征在于，所述粘合层占掩蔽膜总厚度的10-30％。
11.如权利要求1所述的膜，其特征在于，所述第二层包含选自以下的至少一种聚合物：聚乙烯,低密度聚乙烯,线性低密度聚乙烯,高密度聚乙烯,金属茂聚丙烯,金属茂高密度聚乙烯,中密度聚乙烯,金属茂线性低密度聚乙烯,塑性体,环烯烃聚合物以及聚酰胺。
12.如权利要求1所述的膜，其特征在于，所述膜还包含选自以下的至少一种添加剂：抗氧化剂,着色剂,颜料，澄清剂或成核剂。
13.如权利要求1所述的膜，其特征在于，所述膜在施加到基材上之后，在10秒内表现出大于90％的表面浸润。
14.如权利要求1所述的膜，其特征在于，所述金属茂聚烯烃的密度为0.85-0.95克/立方厘米。
15.如权利要求1所述的膜，其特征在于，所述膜还包括芯层，该芯层位于粘合层和第二层之间，与所述粘合层和第二层相粘合。
16.如权利要求15所述的膜，其特征在于，所述芯层包含环烯烃聚合物，其抗张强度大于内部粘合层中的金属茂聚乙烯的抗张强度。
17.如权利要求16所述的膜，其特征在于，所述芯层或第二层包含选自以下的至少一种聚合物：聚乙烯、低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、金属茂聚丙烯、金属茂高密度聚乙烯、中密度聚乙烯、聚丙烯、无规聚丙烯共聚物、聚丙烯抗冲共聚物、金属茂线性低密度聚乙烯、塑性体、聚(乙烯-共聚-乙酸乙烯酯)、聚(乙烯-共聚-丙烯酸)、聚(乙烯-共聚-丙烯酸甲酯)、环烯烃聚合物、聚酰胺或聚(乙烯-共聚-丙烯酸正丁酯)。
18.如权利要求17所述的膜，其特征在于，所述膜的至少一个层中还包含抗静电剂。
19.如权利要求15所述的膜，其特征在于，在所述第二层中包含脱模剂。
20.如权利要求15所述的膜，其特征在于，所述粘合层的厚度占膜总厚度的10-30％,所述芯层的厚度占膜总厚度的40-80％,所述第二层的厚度占膜总厚度的10-30％。
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