CN105829106A - 多层膜及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种多层膜,其具备基材膜和设置于所述基材膜上的易粘接层,所述易粘接层包含组合物的固化物,所述组合物包含聚氨酯、可使所述聚氨酯交联的交联剂及非挥发性碱,所述聚氨酯的拉伸弹性模量为1000N/mm2以上且5000N/mm2以下。
Description
技术领域
本发明涉及多层膜及其制造方法。
背景技术
液晶显示装置、有机EL显示装置、等离子体显示器等各种图像显示装置中使用各种光学膜。这样的光学膜大多贴合于例如起偏器、硬涂层、防反射层、防静电层、防眩层、防污层等具有其他各种功能的任意的构件来使用。因此,对于这样的光学膜,期望其与相贴合的构件之间的粘接力高。
然而,光学膜中存在着粘接性不一定高的材料。因此,有时会在这样的光学膜的表面设置可提高该光学膜的粘接性的层。该层是被称为“易粘接层”的层。易粘接层是具有下述功能的层:在将具备该易粘接层的膜根据需要借助粘接剂而与任意的构件贴合时,可增强该膜的粘接力,使其更牢固地粘接。关于易粘接层,已提出了由聚氨酯树脂形成的层(参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2009-274390号公报
发明内容
发明要解决的问题
近年来,对于易粘接层,要求更高的粘接性。另外,现有的易粘接层如果长时间置于高湿度环境中,有时会导致粘接性降低,因此,正在寻求即使在高湿度环境中也能够长期保持粘接性的易粘接层。
本发明是鉴于上述课题而完成的,目的在于提供多层膜及其制造方法,所述多层膜具备粘接性优异、能够在高湿度环境中长期保持其粘接性的易粘接层。
解决问题的方法
本发明人为解决上述课题而进行了深入研究,结果发现,具备基材膜和设置于该基材膜上的易粘接层的多层膜,当易粘接层由包含聚氨酯、交联剂及非挥发性碱的组合物的固化物形成,且聚氨酯的拉伸弹性模量在给定范围内时,其粘接性优异,并且在高湿度环境中能够长期保持其粘接性,从而完成了本发明。
即,本发明如下。
[1]一种多层膜,其具备基材膜和设置于所述基材膜上的易粘接层,
所述易粘接层由组合物的固化物形成,所述组合物包含聚氨酯、可使所述聚氨酯交联的交联剂、及非挥发性碱,
所述聚氨酯的拉伸弹性模量为1000N/mm2以上且5000N/mm2以下。
[2]根据[1]所述的多层膜,其中,所述基材膜具备由树脂形成的层,所述树脂含有含脂环式结构的聚合物。
[3]根据[1]或[2]所述的多层膜,其中,所述交联剂含有环氧化合物。
[4]根据[1]~[3]中任一项所述的多层膜,其中,所述组合物含有粒子。
[5]根据[1]~[4]中任一项所述的多层膜,其中,所述组合物含有润湿剂。
[6]根据[1]~[5]中任一项所述的多层膜,其中,所述聚氨酯为聚醚类聚氨酯。
[7]一种多层膜的制造方法,其包括:
在基材膜上形成组合物的膜的工序,所述组合物包含聚氨酯、可使所述聚氨酯交联的交联剂、及非挥发性碱;和
使所述组合物的膜固化的工序,
所述聚氨酯的拉伸弹性模量为1000N/mm2以上且5000N/mm2以下。
发明的效果
根据本发明,可提供多层膜及其制造方法,所述多层膜具备粘接性优异、能够在高湿度环境中长期保持其粘接性的易粘接层。
具体实施方式
以下,结合实施方式及例示物对本发明进行详细说明,但本发明并不限定于以下所示的实施方式及例示物等,可以在不脱离本发明的权利要求书及其等同范围的范围内任意地变更来实施。
在本说明书中,“(甲基)丙烯酸”包含丙烯酸及甲基丙烯酸两者。另外,“(甲基)丙烯酸酯”包含丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯两者。
另外,在以下的说明中,粒子的平均粒径只要没有特别限定,则采用通过激光衍射法测定粒径分布、在所测定的粒径分布中从小粒径侧起计算的累积体积达到50%的粒径。
另外,在以下的说明中,膜或层的面内延迟只要没有特别限定,则为(nx-ny)×d所示的值。在此,nx表示在与膜或层的厚度方向垂直的方向(面内方向)中、给出最大折射率的方向的折射率。ny表示膜或层的所述面内方向中、与nx的方向垂直的方向的折射率。d表示膜或层的膜厚。只要没有特别限定,所述延迟的测定波长为550nm。所述延迟可使用市售的相位差测定装置(例如,王子计测机器公司制,“KOBRA-21ADH”,PhotonicLattice公司制,“WPA-micro”)或Senarmont法来测定。
另外,“偏振片”不仅包括刚直的构件,还包括例如像树脂制的膜那样的具有挠性的构件。
[1.多层膜概述]
本发明的多层膜具备基材膜和设置于该基材膜上的易粘接层。另外,易粘接层是由组合物的固化物形成的层,所述组合物含有聚氨酯、可使该聚氨酯交联的交联剂、及非挥发性碱。以下,将上述的含有聚氨酯、交联剂及非挥发性碱的组合物适当称为“聚氨酯组合物”。
[2.基材膜]
作为基材膜,通常使用树脂膜。作为构成基材膜的树脂,可使用含有任意的聚合物的树脂。其中,作为构成基材膜的树脂,优选热塑性树脂,特别优选使用含有含脂环式结构的聚合物的树脂。以下,将含有含脂环式结构的聚合物的树脂适当称为“含脂环式结构的聚合物树脂”。含脂环式结构的聚合物树脂的透明性、低吸湿性、尺寸稳定性及轻质性等优异,适用于光学膜。
另外,基材膜可以是仅含有1层的单层结构的膜,也可以是具备2层以上的层的多层结构的膜。基材膜具有多层结构的情况下,优选基材膜所具备的层中的1层以上含有含脂环式结构的聚合物树脂,特别优选基材膜的至少1个最外层由含脂环式结构的聚合物树脂形成。含脂环式结构的聚合物树脂存在粘接性低的倾向,但可利用易粘接层弥补该低粘接性。因此,在基材膜具备由含脂环式结构的聚合物树脂形成的层的情况下,能够有效地利用可使粘接性提高这样的本发明的优点。
含脂环式结构的聚合物是在聚合物的结构单元中具有脂环式结构的聚合物,可以使用主链具有脂环式结构的聚合物、及侧链具有脂环式结构的聚合物中的任意聚合物。另外,含脂环式结构的聚合物可以单独使用1种,也可以以任意比率组合使用2种以上。其中,从机械强度、耐热性等观点考虑,优选主链含有脂环式结构的聚合物。
作为脂环式结构,例如可以举出:饱和脂环式烃(环烷烃)结构、不饱和脂环式烃(环烯烃、环炔烃)结构等。其中,从机械强度、耐热性等观点考虑,优选环烷烃结构及环烯烃结构,其中特别优选环烷烃结构。
就构成脂环式结构的碳原子数而言,每一个脂环式结构的碳原子数优选为4个以上、更优选为5个以上,优选为30个以下、更优选为20个以下、特别优选为15个以下的范围。由此,可使基材膜的机械强度、耐热性及成型性取得高度平衡,故优选。
含脂环式结构的聚合物中的具有脂环式结构的结构单元的比例可根据使用目的适当选择,优选为55重量%以上,进一步优选为70重量%以上,特别优选为90重量%以上。如果含脂环式结构的聚合物中的具有脂环式结构的结构单元的比例在该范围内,则从基材膜的透明性及耐热性的观点考虑是优选的。
作为含脂环式结构的聚合物,例如可以举出:降冰片烯类聚合物、单环的环状烯烃类聚合物、环状共轭二烯类聚合物、乙烯基脂环式烃类聚合物、及它们的氢化物等。其中,降冰片烯类聚合物由于透明性和成型性良好而优选。
作为降冰片烯类聚合物,例如可以举出:具有降冰片烯结构的单体的开环聚合物、或具有降冰片烯结构的单体与任意单体的开环共聚物、或它们的氢化物;具有降冰片烯结构的单体的加成聚合物、或具有降冰片烯结构的单体与任意单体的加成共聚合物、或它们的氢化物等。其中,从透明性、成型性、耐热性、低吸湿性、尺寸稳定性、轻质性等观点考虑,特别优选具有降冰片烯结构的单体的开环(共)聚合物氢化物。在此,所述的“(共)聚合物”包括聚合物及共聚物两者。
作为具有降冰片烯结构的单体,例如可以举出:双环[2.2.1]庚-2-烯(惯用名:降冰片烯)、三环[4.3.0.12,5]癸-3,7-二烯(惯用名:双环戊二烯)、7,8-苯并三环[4.3.0.12,5]癸-3-烯(惯用名:桥亚甲基四氢化芴)、四环[4.4.0.12,5.17,10]十二碳-3-烯(惯用名:四环十二碳烯)、及这些化合物的衍生物(例如,环上具有取代基的衍生物)等。在此,作为取代基,例如可以举出:烷基、亚烷基、极性基团等。另外,这些取代基可以相同或不同地由多个键合成环。另外,具有降冰片烯结构的单体可以单独使用1种,也可以以任意比率组合使用2种以上。
作为极性基团的种类,例如可以举出:杂原子或具有杂原子的原子团等。作为杂原子,例如可以举出:氧原子、氮原子、硫原子、硅原子、卤原子等。作为极性基团的具体例子,可以举出:羧基、羰氧基羰基、环氧基、羟基、氧基、酯基、硅烷醇基、甲硅烷基、氨基、腈基、磺酸基等。
作为可与具有降冰片烯结构的单体发生开环共聚的任意单体,例如可以举出:环己烯、环庚烯、环辛烯等单环状烯烃类及其衍生物;环己二烯、环庚二烯等环状共轭二烯及其衍生物等。可与具有降冰片烯结构的单体发生开环共聚的任意单体可以单独使用1种,也可以以任意比率组合使用2种以上。
具有降冰片烯结构的单体的开环聚合物、以及和可与具有降冰片烯结构的单体共聚的任意单体的开环共聚物,例如可以通过使单体在公知的开环聚合催化剂的存在下进行聚合或共聚来制造。
作为可与具有降冰片烯结构的单体发生加成共聚的任意单体,例如可以举出:乙烯、丙烯、1-丁烯等碳原子数2~20的α-烯烃及它们的衍生物;环丁烯、环戊烯、环己烯等环烯烃及它们的衍生物;1,4-己二烯、4-甲基-1,4-己二烯、5-甲基-1,4-己二烯等非共轭二烯等。其中,优选α-烯烃,更优选乙烯。另外,可与具有降冰片烯结构的单体发生加成共聚的任意单体可以单独使用1种,也可以以任意比率组合使用2种以上。
具有降冰片烯结构的单体的加成聚合物、以及和可与具有降冰片烯结构的单体共聚的任意单体的加成共聚物,例如可以通过使单体在公知的加成聚合催化剂的存在下进行聚合或共聚来制造。
作为单环的环状烯烃类聚合物,例如可以举出:环己烯、环庚烯、环辛烯等具有单环的环状烯烃类单体的加成聚合物。
作为环状共轭二烯类聚合物,例如可以举出:使1,3-丁二烯、异戊二烯、氯丁二烯等共轭二烯类单体的加成聚合物进行环化反应而得到的聚合物;环戊二烯、环己二烯等环状共轭二烯类单体的1,2-或1,4-加成聚合物;及它们的氢化物等。
作为乙烯基脂环式烃聚合物,例如可以举出:乙烯基环己烯、乙烯基环己烷等乙烯基脂环式烃类单体的聚合物及其氢化物;将由苯乙烯、α-甲基苯乙烯等乙烯基芳香族烃类单体聚合而成的聚合物中所含的芳环部分进行氢化而成的氢化物;乙烯基脂环式烃类单体、或乙烯基芳香族烃类单体和可与这些乙烯基芳香族烃类单体共聚的任意单体形成的无规共聚物或嵌段共聚物等共聚物的芳环的氢化物等。作为上述嵌段共聚物,例如可以举出:二嵌段共聚物、三嵌段共聚物或其以上的多嵌段共聚物、以及梯度嵌段共聚物等。
构成基材膜的树脂中所含的聚合物的重均分子量(Mw)通常为10,000以上,优选为15,000以上,更优选为20,000以上,通常为100,000以下,优选为80,000以下,更优选为50,000以下。在此,所述的重均分子量是使用环己烷作为溶剂、通过凝胶渗透色谱法测定的聚异戊二烯或聚苯乙烯换算的重均分子量。其中,在试样不溶于环己烷的情况下,也可以使用甲苯作为凝胶渗透色谱法的溶剂。重均分子量处于这样的范围时,多层膜的机械强度及成型加工性可取得高度平衡,故优选。
构成基材膜的树脂中所含的聚合物的分子量分布(重均分子量(Mw)/数均分子量(Mn))通常为1.2以上,优选为1.5以上,进一步优选为1.8以上,通常为3.5以下,优选为3.0以下,进一步优选为2.7以下。通过使分子量分布在上述范围的下限值以上,可以提高聚合物的生产性、抑制成本。另外,通过使分子量分布在上限值以下,可以减少低分子量成分,因此可以延长松弛时间。因此,可以抑制曝露于高温时的松弛,提高基材膜的稳定性。
构成基材膜的树脂中所含的聚合物的光弹性系数C的绝对值优选为10×10-12Pa-1以下,更优选为7×10-12Pa-1以下,特别优选为4×10-12Pa-1以下。在将双折射设为Δn、应力设为σ时,光弹性系数C为“C=Δn/σ”所示的值。通过使聚合物的光弹性系数C处于上述范围,可以减小基材膜的面内延迟Re的偏差。
构成基材膜的树脂中所含的聚合物的饱和吸水率优选为0.03重量%以下,进一步优选为0.02重量%以下,特别优选为0.01重量%以下。如果饱和吸水率为上述范围,则可以减小基材膜的面内延迟Re及厚度方向的延迟Rth的经时变化。另外,可以抑制具备本发明的多层膜的偏振片及液晶显示装置的劣化,可使显示器的显示长期保持稳定和良好。
饱和吸水率是以将试验片在一定温度的水中浸渍一定时间后增加的质量相对于浸渍前试验片的质量的百分率表示的值。通常,在23℃的水中浸渍24小时而进行测定。聚合物的饱和吸水率例如可以通过减少聚合物中的极性基团的量来调节至上述范围。从进一步降低饱和吸水率的观点考虑,上述聚合物优选不具有极性基团。
只要不显著损害本发明的效果,则构成基材膜的树脂除了聚合物以外也可以含有任意成分。作为该任意成分的例子,可以举出:颜料、染料等着色剂;增塑剂;荧光增白剂;分散剂;热稳定剂;光稳定剂;紫外线吸收剂;防静电剂;抗氧化剂;润滑剂;表面活性剂等添加剂。这些成分可以单独使用1种,也可以以任意比率组合使用2种以上。
需要说明的是,构成基材膜的树脂中所含的聚合物的量通常为50%~100%、或70%~100%。特别地,使用含脂环式结构的聚合物树脂作为构成基材膜的树脂的情况下,具有下述优点:虽然该含脂环式结构的聚合物树脂具有高疏水性,但可以通过易粘接层而与亲水性高的任意构件牢固地粘接。从有效地发挥该优点的观点考虑,优选以使含脂环式结构的聚合物树脂中所含的聚合物的量达到例如80%~100%、更具体地90%~100%的方式调整所述任意成分的量。
需要说明的是,含脂环式结构的聚合物树脂中优选实质上不包含粒子。在此,实质上不包含粒子是指,即使使树脂含有粒子,也仅允许至相对于完全不含粒子的状态而言基材膜的雾度的上升幅度为0.05%以下的范围的量。含脂环式结构的聚合物存在与众多有机粒子及无机粒子的亲和性不足的倾向。因此,如果将含有超过上述范围的量的粒子的含脂环式结构的聚合物树脂进行拉伸,则容易产生空隙,其结果,可能会产生雾度的显著上升。
如上所述,基材膜可以为仅具备一层的单层结构的膜层,也可以为具备2层以上的层的多层结构的膜层。通过使基材膜为多层结构的膜层,可以制造具有各种特性的偏振片。
基材膜具备2层以上的层的情况下,可以具备2层以上的一种膜层,也可以具备不同的两种以上的膜层。另外,基材膜中也可以设有由除上述的含脂环式结构的聚合物树脂以外的树脂形成的层。作为由除含脂环式结构的聚合物树脂以外的树脂形成的层,例如可以举出:具有防损伤、防反射、防静电、防眩、防污等功能的膜层。
基材膜的以1mm厚换算的总透光率优选为80%以上,更优选为90%以上。总透光率可以依据JISK0115、使用分光光度计(日本分光公司制,紫外可见近红外分光光度计“V-570”)进行测定。
另外,基材膜的以1mm厚计的雾度优选为0.3%以下,更优选为0.2%以下。在此,雾度是按照JISK7361-1997、使用日本电色工业公司制“浊度计NDH-300A”测定5个部位,并由此求出的平均值。
基材膜的平均厚度优选为5μm以上,更优选为20μm以上,优选为500μm以下,更优选为300μm以下。基材膜的厚度变化幅度优选在长度方向及宽度方向上为上述平均厚度的±3%以内。通过使厚度变化为上述范围,可以减小基材膜的延迟等光学特性的偏差。
基材膜所含有的挥发性成分的量优选为0.1重量%以下,更优选为0.05重量%以下,进一步优选为0.02重量%以下。通过使挥发性成分的量为上述范围,可以提高尺寸稳定性、减小基材膜的面内延迟Re及厚度方向的延迟Rth的经时变化。此外,由于可以抑制具备本发明的多层膜的偏振片或液晶显示装置等的劣化,因此,可以使显示器的显示长期保持稳定和良好。在此,挥发性成分是指分子量200以下的物质。作为挥发性成分,例如可以举出残留单体及溶剂等。挥发性成分的量作为分子量200以下的物质的合计量,可以通过利用气相色谱进行分析来定量。
对于基材膜的制造方法没有限制。基材膜可以通过将用于形成该基材膜的树脂通过公知的膜成型法进行成型而得到。作为膜成型法,例如可以举出:浇铸成型法、挤出成型法、吹胀成型法等。其中,不使用溶剂的熔融挤出法可以有效地降低残留挥发性成分的量,从地球环境的观点、操作环境的观点、及制造效率优异的观点考虑是优选的。作为熔融挤出法,可以举出使用模具的吹胀法等,其中,从生产性、厚度精度优异的观点考虑,优选使用T型模的方法。
基材膜具备2层以上的层的情况下,对于基材膜的制造方法没有限制。例如,可将分别制造的膜层根据需要使用粘接剂进行贴合而制造基材膜。
粘接剂可根据形成待贴合的膜层的树脂的种类而选择适当的物质。作为粘接剂的例子,可以举出:丙烯酸类粘接剂、氨基甲酸酯类粘接剂、聚酯类粘接剂、聚乙烯醇类粘接剂、聚烯烃类粘接剂、改性聚烯烃类粘接剂、聚乙烯基烷基醚类粘接剂、橡胶类粘接剂、乙烯-乙酸乙烯酯类粘接剂、氯乙烯-乙酸乙烯酯类粘接剂、SEBS(苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯共聚物)类粘接剂、SIS(苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物)类粘接剂、乙烯-苯乙烯共聚物等乙烯类粘接剂、乙烯-(甲基)丙烯酸甲酯共聚物、乙烯-(甲基)丙烯酸乙酯共聚物等丙烯酸酯类粘接剂等。粘接剂可以单独使用1种,也可以以任意比率组合使用2种以上。
由粘接剂形成的粘接剂层的平均厚度优选为0.1μm以上,更优选为0.5μm以上,优选为10μm以下,更优选为5μm以下。
不使用粘接剂而制造具备2层以上的层的基材膜的情况下,可以使用例如共挤出T型模法、共挤出吹胀法、共挤出层压法等共挤出成型法;干式层压法等膜层压成型法等。
另外,也可以使用例如在某一膜层的表面涂敷含有构成其他膜层的树脂的溶液的涂敷成型法等来制造具备2层以上的层的基材膜。
其中,从制造效率的观点及不使基材膜中残留溶剂等挥发性成分的观点考虑,优选共挤出成型法。共挤出成型法中,特别优选共挤出T型模法。进一步,共挤出T型模法中,可以举出进料块方式和多岐管方式,从可以减少膜层厚度的偏差的观点考虑,进一步优选多岐管方式。
基材膜可以是未实施拉伸处理的未拉伸膜,也可以是实施了拉伸处理的拉伸膜。另外,基材膜具备2层以上的层的情况下,可以使预先实施了拉伸处理的膜层贴合而得到拉伸膜,也可以对通过共挤出等得到的多层结构的拉伸前膜实施拉伸处理而得到拉伸膜。
拉伸方法不特别限定,例如可以采用单轴拉伸法、双轴拉伸法中的任意方法。如果列举拉伸方法的例子,则作为单轴拉伸法的例子,可以举出:利用膜输送用的辊的圆周速度之差沿长度方向进行单轴拉伸的方法;使用拉幅拉伸机沿宽度方向进行单轴拉伸的方法等。另外,作为双轴拉伸法的例子,可以举出:在拉大用于固定的夹具的间隔而沿长度方向进行拉伸的同时,通过导轨的张开角度而沿宽度方向进行拉伸的同时双轴拉伸法;利用膜输送用的辊间的圆周速度之差沿长度方向进行拉伸后,用夹具夹持其两个端部并使用拉幅拉伸机沿宽度方向进行拉伸的逐步双轴拉伸法等双轴拉伸法等。进一步,也可以采用使用例如能够对宽度方向或长度方向施加左右不同速度的输送力或拉伸力或接取力的拉幅拉伸机、沿着与膜的宽度方向既不平行也不垂直的方向连续地进行斜向拉伸的斜向拉伸法。
作为用于拉伸的装置,例如可以举出:纵向单轴拉伸机、拉幅拉伸机、泡沫拉伸机、辊拉伸机等。就拉伸温度而言,在将构成待拉伸的膜的树脂的玻璃化转变温度设为Tg时,拉伸温度优选(Tg-30℃)以上,更优选(Tg-10℃)以上,优选(Tg+60℃)以下,更优选(Tg+50℃)以下。拉伸倍率可根据使用的基材膜的光学特性而适当选择。具体的拉伸倍率通常为1.05倍以上,优选为1.1倍以上,通常为10.0倍以下,优选为2.0倍以下。
[3.易粘接层]
易粘接层是由聚氨酯组合物的固化物形成的层,所述组合物含有聚氨酯、交联剂及非挥发性碱。通过使用由这样的聚氨酯组合物的固化物形成的易粘接层,在将本发明的多层膜贴合于任意构件的情况下,可以提高粘接性。另外,该易粘接层可在高湿度环境中长期保持优异的粘接性。
[3.1.聚氨酯]
聚氨酯的拉伸弹性模量通常为1000N/mm2以上,优选为1200N/mm2以上,更优选为1400N/mm2以上,通常为5000N/mm2以下,优选为4000N/mm2以下,更优选为3000N/mm2以下。通过使用具有上述范围的下限值以上的拉伸弹性模量的聚氨酯,可以提高易粘接层的粘接性。另外,通过在上限值以下,可以防止易粘接层变得过硬,因此可以防止易粘接层的破损。
现有的易粘接层中通常使用具有低拉伸弹性模量的聚合物。这是因为:从通过以更大的面积与粘接面接触来提高粘接性的观点考虑,一般认为易粘接层最好是柔软的、达到可相应于粘接面的凹凸而发生变形的程度。与此相对,本发明的易粘接层中,通过与现有技术相悖地使用具有高拉伸弹性模量的聚氨酯,实现了高粘接性。
上述的聚氨酯的拉伸弹性模量是在与交联剂及非挥发性碱等成分混合前所测定的值。聚氨酯的拉伸弹性模量的具体测定方法如下。
首先,作为试样,准备聚氨酯的水分散体(也可以根据需要而使用溶液)。将该水分散体以使干燥后膜厚达到100μm的方式注入到玻璃容器中。于室温放置24小时后,使其于50℃干燥3小时以及于120℃干燥20分钟,得到聚氨酯的片。
依据JISK7162,将得到的聚氨酯的片冲切成哑铃形,得到试验片。
对该试验片,使用拉伸试验器以拉伸速度5mm/分钟进行拉伸试验,由所得应力-应变曲线(SS曲线)的斜率测定拉伸弹性模量。
聚氨酯的拉伸弹性模量例如可以通过调整该聚氨酯的单体的种类及比率来控制。作为拉伸弹性模量的控制方法的具体例子,可以举出:通过调整成为聚氨酯的原料的单体中的后述(2)聚醚多元醇、(3)聚酯多元醇、(4)聚醚酯多元醇、及(5)聚碳酸酯多元醇等大分子多元醇的种类及投料比来调整聚氨酯的拉伸弹性模量。
作为聚氨酯,例如可以使用使(i)1分子中含有平均2个以上的活化氢的成分和(ii)多异氰酸酯成分反应而得到的聚氨酯。
另外,作为聚氨酯,例如可以使用下述的聚氨酯:通过将使上述(i)成分及上述(ii)成分发生氨基甲酸酯化反应而得到的含有异氰酸酯基的预聚物使用扩链剂进行扩链、并添加水形成分散体而制造的聚氨酯。上述预聚物可通过使上述(i)成分及上述(ii)成分在异氰酸酯基过量的条件下发生氨基甲酸酯化反应而得到。另外,上述的氨基甲酸酯化反应可以在对反应不活泼且与水的亲和性大的有机溶剂中进行。此外,可以在上述预聚物的扩链之前将该预聚物中和。另外,作为含有异氰酸酯基的预聚物的扩链方法,可以举出:使含有异氰酸酯基的预聚物和扩链剂根据需要在催化剂的存在下发生反应的方法。此时,作为扩链剂,可以使用水、水溶性多胺、二醇类等。
作为上述(i)成分,优选具有羟基性的活化氢的物质,例如,优选1分子中具有平均2个以上的羟基的化合物。作为(i)成分的具体例子,可以举出下述的(1)多元醇化合物、(2)聚醚多元醇、(3)聚酯多元醇、(4)聚醚酯多元醇、及(5)聚碳酸酯多元醇。
(1)多元醇化合物:
作为多元醇化合物,例如可以举出:乙二醇、丙二醇、二乙二醇、三乙二醇、1,2-丁二醇、1,3-丁二醇、2,3-丁二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、新戊二醇、1,6-己二醇、2,5-己二醇、二丙二醇、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇、三环癸烷二甲醇、1,4-环己烷二甲醇、2,2-二甲基丙二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇、1,8-辛二醇、丙三醇、三羟甲基丙烷等。
(2)聚醚多元醇:
作为聚醚多元醇,可以举出:上述多元醇化合物的氧化烯加成物;氧化烯和环状醚(例如四氢呋喃等)的开环(共)聚合物;聚乙二醇、聚丙二醇、乙二醇-丙二醇共聚物、1,4-丁二醇共聚物;乙二醇、聚四亚甲基二醇、聚六亚甲基二醇、聚八亚甲基二醇等二醇类;等。作为聚醚多元醇的具体例子,可以举出:聚(氧亚丙基醚)多元醇、聚(氧亚乙基-亚丙基醚)多元醇等。
(3)聚酯多元醇:
作为聚酯多元醇,例如可以举出使多元羧酸或其酸酐和上述(1)多元醇化合物在羟基过量的条件下进行缩聚而得到的物质等。在此,作为多元羧酸,例如可以举出:己二酸、丁二酸、癸二酸、戊二酸、马来酸、富马酸、邻苯二甲酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸等二羧酸;偏苯三酸等三羧酸。作为聚酯多元醇的具体例子,可以举出:乙二醇-己二酸缩合物、丁二醇-己二酸缩合物、六亚甲基二醇-己二酸缩合物、乙二醇-丙二醇-己二酸缩合物、或以二醇为引发剂使内酯进行开环聚合而得到的聚内酯二醇等。
(4)聚醚酯多元醇:
作为聚醚酯多元醇,例如可以举出:将含有醚基的多元醇、或该多元醇和其他二醇的混合物与如上述(3)中例示的多元羧酸或其酸酐混合并使其与氧化烯反应而成的物质等。作为上述含有醚基的多元醇,例如可以举出上述(2)聚醚多元醇、二乙二醇等。另外,作为聚醚酯多元醇的具体例子,可以举出聚四亚甲基二醇-己二酸缩合物等。
(5)聚碳酸酯多元醇:
作为聚碳酸酯多元醇,例如可以举出:通式HO-R-(O-C(O)-O-R)x-OH(其中,式中的R表示碳原子数1~12的饱和脂肪酸多元醇残基。另外,x表示分子的结构单元的数量,通常为5~50的整数。)所示的化合物等。这些化合物可以通过下述方法得到:使饱和脂肪族多元醇和取代碳酸酯(例如,碳酸二乙酯、碳酸二苯酯等)在羟基过量的条件下进行反应的酯交换法;使上述饱和脂肪族多元醇和光气进行反应、或根据需要在随后进一步与饱和脂肪族多元醇反应的方法等。
这些(i)成分可以单独使用1种,也可以以任意比率组合使用2种以上。
作为与上述(i)成分进行反应的(ii)成分(即,多异氰酸酯成分),例如可以举出1分子中含有平均2个以上的异氰酸酯基的化合物。该化合物可以是脂肪族化合物,可以是脂环式化合物,也可以是芳香族化合物。
作为脂肪族多异氰酸酯化合物,优选碳原子数1~12的脂肪族二异氰酸酯,例如可以举出:六亚甲基二异氰酸酯、2,2,4-三甲基己烷二异氰酸酯、己烷二异氰酸酯(HDI)等。
作为脂环式多异氰酸酯化合物,优选碳原子数4~18的脂环式二异氰酸酯,例如可以举出:1,4-环己烷二异氰酸酯、甲基亚环己基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)等。
作为芳香族多异氰酸酯,例如可以举出:甲苯二异氰酸酯(TDI)、4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯等。
这些(ii)成分可以单独使用1种,也可以以任意比率组合使用2种以上。
上述的(i)成分及(ii)成分可以根据本发明的多层膜的用途任意地选择适当的物质使用。其中,作为(i)成分,优选使用具有不易水解的键的物质,具体而言,优选(2)聚醚多元醇及(5)聚碳酸酯多元醇,其中,特别优选(2)聚醚多元醇。使用了(2)聚醚多元醇作为(i)成分的聚氨酯被称为“聚醚类聚氨酯”。另外,使用了(5)聚碳酸酯多元醇作为(i)成分的聚氨酯被称为“聚碳酸酯类聚氨酯”。这些聚醚类聚氨酯及聚碳酸酯类聚氨酯具有不易水解的醚键或碳酸酯键。因此,在高湿度环境中,聚氨酯不易劣化,因此,可以抑制易粘接层的拉伸弹性模量的经时下降。因此,可以有效抑制高湿度环境中的粘接性的降低。
另外,这些聚氨酯的分子结构中也可以含有酸结构。含有酸结构的聚氨酯即使不使用表面活性剂或表面活性剂的量少,也可以分散于水中,因此,可以期待易粘接层的耐水性的改善。将该聚氨酯称为自乳化型,这意味着即使不存在表面活性剂,仅通过分子离子性就可使聚氨酯的粒子在水中稳定分散。另外,含有酸结构的聚氨酯由于不需要表面活性剂或只要少量表面活性剂即可,因此,与基材膜的粘接性优异,且可以保持高透明性。
作为酸结构,例如可以举出:羧基(-COOH)、磺酸基(-SO3H)等酸基等。另外,在聚氨酯中,酸结构可以存在于侧链上,也可以存在于末端。酸结构可以使用1种,也可以以任意比率组合使用2种以上。
作为酸结构的量,以在聚氨酯组合物中的酸值计,优选为20mgKOH/g以上,更优选为25mgKOH/g以上,优选为250mgKOH/g以下,更优选为150mgKOH/g以下。通过使酸值在上述范围的下限值以上,可以使聚氨酯的水分散性良好。另外,通过使酸值在上限值以下,可以使易粘接层的耐水性良好。
作为向聚氨酯导入酸结构的方法,例如可以举出:通过用二羟甲基烷酸替换上述(2)至(4)中记载的(i)成分的部分或全部而预先向聚醚多元醇、聚酯多元醇、聚醚酯多元醇等引入羧基的方法。作为这里所使用的二羟甲基烷酸,例如可以举出:二羟甲基乙酸、二羟甲基丙酸、二羟甲基丁酸等。二羟甲基烷酸可以单独使用1种,也可以以任意比率组合使用2种以上。
在聚氨酯组合物中,聚氨酯所含有的酸结构的部分或全部会被非挥发性碱所中和。通过酸结构被中和,多层膜即使具有曾曝露于高温下的热历史,也可以保持作为光学材料的特性,或可与任意的构件以强粘接力粘接。另外,即使中和酸结构,也能够在即使不使用表面活性剂或表面活性剂的量少的情况下使聚氨酯的粒子分散于水中。
聚氨酯所含有的酸结构中,被中和的酸结构的比例优选20%以上,特别优选50%以上。通过使酸结构中的20%以上被中和,即使多层膜具有曾曝露于高温下的热历史,也可以保持作为光学材料的特性,或可与任意的构件以强粘接力粘接。
为了能与交联剂发生反应,优选聚氨酯含有极性基团。作为极性基团,可以举出:羧基、羰氧基羰基、环氧基、羟基、氧基、酯基、硅烷醇基、甲硅烷基、氨基、腈基、磺酸基等。其中,优选羟甲基、羟基、羧基及氨基,更优选羟基及羧基,特别优选羧基。聚氨酯中的极性基团的量优选为0.0001当量/1kg以上,更优选0.001当量/1kg以上,优选1当量/1kg以下。
作为聚氨酯,也可以使用作为水性聚氨酯而市售的聚氨酯。水性聚氨酯是含有聚氨酯及水的组合物,通常是聚氨酯及根据需要含有的任意的成分分散于水中的组合物。作为水性聚氨酯树脂,例如可以举出:ADEKA公司制造的“ADEKABONTIGHTER”系列、三井化学公司制造的“OLESTER”系列、DIC公司制造的“VONDIC”系列、“HYDRAN(WLS201、WLS202等)”系列、Bayer公司制造的“IMPRANIL”系列、花王公司制造的“POIZ”系列、三洋化成工业公司制造的“SANPLEN”系列、第一工业制药公司制造的“SUPERFLEX”系列、楠本化成公司制造的“NEOREZ”系列、Lubrizol公司制造的“Sancure”系列等。另外,聚氨酯可以单独使用1种,也可以以任意比率组合使用2种以上。
在聚氨酯组合物中,聚氨酯的状态是任意的,可以呈粒子状分散,也可以溶解于溶剂等其他成分中。在这些状态中,聚氨酯大多是呈粒子状分散的。此时,从本发明的多层膜的光学特性的观点考虑,聚氨酯的粒子的平均粒径优选为0.01μm~0.4μm。
[3.2.交联剂]
交联剂可通过与聚氨酯所具有的反应性基团发生反应而成键,从而使聚氨酯交联。通过该交联,可以提高易粘接层的机械强度、粘接性及耐湿热性。通常,交联剂可以与作为上述酸结构而含有的羧基及其酸酐基、以及(i)成分和(ii)成分反应后因未反应而残留的羟基等这样的聚氨酯中所含的极性基团进行反应而形成交联结构。
作为交联剂,例如可以使用1分子内具有2个以上能够与聚氨酯所具有的反应性基团发生反应而成键的官能团的化合物。其中,作为交联剂,优选具有能够与聚氨酯所具有的羧基或其酸酐基发生反应的官能团的化合物。
作为交联剂的具体例子,可以举出:环氧化合物、碳二亚胺化合物、唑啉化合物、异氰酸酯化合物等。另外,交联剂可以单独使用1种,也可以以任意比率组合使用2种以上。
作为环氧化合物,可以使用1分子内具有2个以上环氧基的多官能环氧化合物。其中,作为环氧化合物,优选对水具有溶解性或可分散于水中发生乳化的环氧化合物。如果环氧基对水具有溶解性或可乳化,则在聚氨酯组合物为水性树脂的情况下,可以使该水性树脂的涂布性良好,从而容易地进行易粘接层的制造。在此,水性树脂是指以溶解或分散于水等水性溶剂的状态含有聚合物等固体成分的组合物。
作为上述环氧化合物的例子,可以举出:乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、聚乙二醇、丙二醇、二丙二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇、新戊二醇等二醇类1摩尔和环氧氯丙烷2摩尔通过醚化而得到的二环氧化合物;甘油、聚甘油、三羟甲基丙烷、季戊四醇、山梨醇等多元醇类1摩尔和环氧氯丙烷2摩尔以上通过醚化而得到的多环氧化合物;邻苯二甲酸、对苯二甲酸、乙二酸、己二酸等二羧酸1摩尔和环氧氯丙烷2摩尔通过酯化而得到的二环氧化合物等。
作为环氧化合物的更具体的例子,可以举出:1,4-双(2’,3’-环氧丙氧基)丁烷、1,3,5-三缩水甘油基异氰脲酸酯、1,3-二缩水甘油基-5-(γ-乙酰氧基-β-氧丙基)异氰脲酸酯、山梨醇聚缩水甘油醚类、聚甘油聚缩水甘油醚类、季戊四醇聚缩水甘油醚类、二甘油聚缩水甘油醚、1,3,5-三缩水甘油基(2-羟乙基)异氰脲酸酯、甘油聚甘油醚类及三羟甲基丙烷聚缩水甘油醚类等。
另外,作为环氧化合物的市售品的例子,可以举出:NagaseChemteX公司制造的“Denacol(DenacolEX-521、EX-614B等)”系列等。
环氧化合物可以单独使用1种,也可以以任意比率组合使用2种以上。
相对于聚氨酯100重量份,环氧化合物的量通常为2重量份以上,优选为5重量份以上,更优选为8重量份以上,通常为40重量份以下,优选为35重量份以下,更优选为30重量份以下。通过使环氧化合物的量在上述范围的下限值以上,环氧化合物和聚氨酯的反应充分进行,因此,可以适当提高易粘接层的机械强度。另外,通过使环氧化合物的量在上限值以下,可以减少未反应的环氧化合物的残留,可以适当提高易粘接层的机械强度。
另外,相对于与聚氨酯的极性基团成当量的环氧化合物的量,环氧化合物的量按重量基准计优选为0.2倍以上,更优选为0.4倍以上,特别优选为0.6倍以上,优选为5.0倍以下,更优选为4.0倍以下,特别优选为3.0倍以下。在此,与聚氨酯的极性基团成当量的环氧化合物的量是指可以与聚氨酯的极性基团的总量不多不少地发生反应的环氧化合物的理论量。聚氨酯的极性基团可与环氧化合物的环氧基发生反应。因此,通过将环氧化合物的量控制在上述范围内,可以使极性基团和环氧化合物的反应进行至适当的程度,从而有效提高易粘接层的机械强度。
作为碳二亚胺化合物,可使用1分子内具有2个以上碳二亚胺基的化合物。该碳二亚胺化合物可使用有机单异氰酸酯、有机二异氰酸酯、有机三异氰酸酯等有机异氰酸酯作为原料而进行制造。作为这些有机异氰酸酯的例子,可以举出:芳香族异氰酸酯、脂肪族异氰酸酯及它们的混合物。因此,作为有机异氰酸酯所具有的有机基团,可以使用芳香族及脂肪族中的任一种,另外,也可以组合使用芳香族的有机基团及脂肪族的有机基团。其中,从反应性的观点考虑,特别优选具有脂肪族的有机基团的有机异氰酸酯。通常,碳二亚胺化合物是通过有机二异氰酸酯的缩合反应而合成的。
作为有机异氰酸酯的具体例子,可以举出:4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、4,4-二苯基二甲基甲烷二异氰酸酯、1,4-亚苯基二异氰酸酯、2,4-甲苯二异氰酸酯、2,6-甲苯二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、环己烷二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯、2,2,4-三甲基六亚甲基二异氰酸酯、4,4’-二环己基甲烷二异氰酸酯、1,3-亚苯基二异氰酸酯等有机二异氰酸酯;异佛尔酮异氰酸酯、苯基异氰酸酯、环己基异氰酸酯、丁基异氰酸酯、萘基异氰酸酯等有机单异氰酸酯。
作为碳二亚胺化合物的市售品的例子,可以举出:可以作为市售品而获取的NisshinboChemical公司制造的“Carbodilite(CarbodiliteV-02、V-02-L2、SV-02、V-04、E-02等)”系列。
碳二亚胺化合物可以单独使用1种,也可以以任意比率组合使用2种以上。
相对于聚氨酯100重量份,碳二亚胺化合物的量通常为1重量份以上,优选为3重量份以上,通常为40重量份以下,优选为30重量份以下。通过使碳二亚胺化合物的量在上述范围的下限值以上,碳二亚胺化合物和聚氨酯的反应充分进行,因此,可以适当提高易粘接层的机械强度。另外,通过使碳二亚胺化合物的量在上限值以下,可以减少未反应的碳二亚胺化合物的残留,可以适当提高易粘接层的机械强度。
作为唑啉化合物,可使用下述式(I)所示的具有唑啉基的聚合物。下述式(I)中,R4、R5、R6及R7相同或不同,表示选自氢原子、卤原子、烷基、芳烷基、苯基及取代苯基中的任意基团。
[化学式1]
该唑啉化合物可通过例如使含有加成聚合性唑啉、并根据需要含有任意的不饱和单体的单体成分通过公知的聚合方法在水性溶剂中进行溶液聚合而制造。作为加成聚合性唑啉,例如可以举出下述式(II)所示的化合物。下述式(II)中,R4、R5、R6及R7与式(I)中的定义相同。另外,R8表示具有加成聚合性不饱和键的非环状的有机基团。
[化学式2]
作为加成聚合性唑啉的具体例子,可以举出:2-乙烯基-2-唑啉、2-乙烯基-4-甲基-2-唑啉、2-乙烯基-5-甲基-2-唑啉、2-异丙烯基-2-唑啉、2-异丙烯基-4-甲基-2-唑啉、2-异丙烯基-5-乙基-2-唑啉等。另外,这些唑啉可以单独使用1种,也可以以任意比率组合使用2种以上。其中,2-异丙烯基-2-唑啉在工业上也容易获取,故优选。
相对于用于唑啉化合物的制造的全部单体成分100重量份,上述加成聚合性唑啉的量优选为3重量份以上,另外,优选为100重量份以下。由此,在使含有唑啉化合物的聚氨酯组合物固化时,可以使固化充分地进行,可以得到耐久性及耐水性优异的易粘接层。
作为可用于唑啉化合物的制造的任意的不饱和单体,可使用能够与加成聚合性唑啉共聚、且不与唑啉基发生反应的任意的单体。这样的任意的不饱和单体可从上述单体中任意地选择使用。
作为唑啉化合物的市售品的例子,在水溶性型中,可以举出日本触媒公司制造的EPOCROSWS-500及WS-700。另外,例如在乳液型中,可以举出日本触媒公司制造的EPOCROSK-2010、K-2020及K-2030。其中,优选与聚氨酯的反应性高的水溶性型。
另外,唑啉化合物可以单独使用1种,也可以以任意比率组合使用2种以上。
作为唑啉化合物的量,可以设定为使得聚氨酯所具有的极性基团与唑啉化合物所具有的唑啉基的摩尔比(极性基团的摩尔数/唑啉基的摩尔数)在给定范围内。具体而言,可以设定为使得上述摩尔比为100/20~100/100。通过使上述摩尔比在上述范围的上限值以下,可以防止未反应的极性基团残留。另外,通过使上述摩尔比在下限值以上,可以防止剩余的唑啉基的产生,从而防止亲水基团变得过量。
此外,在聚氨酯具有羧基、且该羧基被中和的情况下,在聚氨酯与唑啉化合物的反应中,唑啉基与羧酸盐不易发生反应。因此,可以通过调整用于中和的非挥发性碱的种类及非挥发性的程度而控制其反应性。
作为异氰酸酯化合物,可使用1分子中含有2个以上异氰酸酯基的化合物。这些异氰酸酯化合物可以是脂肪族化合物,也可以是脂环式化合物,还可以是芳香族化合物。作为异氰酸酯化合物的具体例子,可以举出与作为聚氨酯的原料而说明的(ii)成分相同的例子。
上述交联剂中,优选环氧化合物及碳二亚胺化合物,特别优选环氧化合物。如果使用环氧化合物作为交联剂,则可以特别大幅地提高易粘接层的粘接性。另外,如果使用碳二亚胺化合物作为交联剂,则可以改善聚氨酯组合物的适用期(potlife)。
[3.3.非挥发性碱]
作为非挥发性碱,可以举出在将聚氨酯组合物涂布于基材膜后使其干燥时的处理条件下实质上为非挥发性的碱。在此,实质上为非挥发性通常是指非挥发性碱的减少部分为80%以下。另外,作为将聚氨酯组合物涂布于基材膜后使其干燥时的处理条件,例如可以举出于80℃放置1小时。这样的非挥发性碱可作为中和聚氨酯的酸结构的中和剂而发挥功能。
作为非挥发性碱,可以使用无机碱,也可以使用有机碱。其中,优选沸点100℃以上的有机碱,更优选沸点100℃以上的胺化合物,特别优选沸点200℃以上的胺化合物。另外,有机碱可以是低分子化合物,也可以是聚合物。
如果列举非挥发性碱的例子,则作为无机碱,例如可以举出氢氧化钠及氢氧化钾。另外,作为有机碱,例如可以举出:2-氨基-2-甲基-1-丙醇(AMP)、三乙醇胺、三异丙醇胺(TIPA)、单乙醇胺、二乙醇胺、三[(2-羟基)-1-丙基]胺、2-氨基-2-甲基-1,3-丙二醇(AMPD)、2-氨基-2-羟甲基-1,3-丙烷氢氧化钾、锌铵络合物、铜铵络合物、银铵络合物、γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-β(氨基乙基)-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-β(氨基乙基)-γ-氨基丙基三甲基二甲氧基硅烷、N-苯基-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、N,N-双(三甲基甲硅烷基)脲、3-脲基丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基-三(2-甲氧基-乙氧基-乙氧基)硅烷、N-甲基-3-氨基丙基三甲氧基羧酸二酰肼、乙二酸二酰肼、丙二酸二酰肼、丁二酸二酰肼、己二酸二酰肼、癸二酸二酰肼、十二烷酸二酰肼、间苯二甲酸二酰肼、对苯二甲酸二酰肼、喹啉、甲基吡啶、吡啶、吗啉、哌嗪、环己胺、六亚甲基二胺、N,N-二甲基甲酰胺、乙二胺、二亚乙基三胺、四亚乙基五胺、五亚乙基五胺、单乙醇胺、二乙醇胺、异丙醇胺、N,N-二乙基甲醇胺、N,N-二甲基乙醇胺、氨基乙基乙醇胺、N-甲基-N-N-二乙醇胺、1,2-丙二胺、1,6-六亚甲基二胺、哌嗪、2-甲基哌嗪、2,5-二甲基哌嗪、异佛尔酮二胺、4,4’-二环己基甲烷二胺、3,3’-二甲基-二环己基甲烷二胺、1,2-环己烷二胺、1,4-环己烷二胺、氨基乙基乙醇胺、氨基丙基乙醇胺、氨基己基乙醇胺、氨基乙基丙醇胺、氨基丙基丙醇胺、氨基己基丙醇胺、二亚乙基三胺、二亚丙基三咪唑、1-(2-氨基乙基)-2-甲基咪唑、1-(2-氨基乙基)-2-乙基咪唑、2-氨基咪唑硫酸盐、2-(2-氨基乙基)-苯并咪唑、吡唑、5-氨基吡唑、1-甲基-5-氨基吡唑、1-异丙基-5-氨基吡唑、1-苄基-5-氨基吡唑、1,3-二甲基-5-氨基吡唑、1-异丙基-3-甲基-5-氨基吡唑、1-苄基-3-甲基-5-氨基吡唑、1-甲基-4-氯-5-氨基吡唑、1-甲基-4-氰基-5-氨基吡唑、1-异丙基-4-氯-5-氨基吡唑、3-甲基-4-氯-5-氨基吡唑、1-苄基-4-氯-5-氨基吡唑、氨基树脂(例如,1,3-二甲基-4-氯-三聚氰胺树脂、脲醛树脂、胍胺树脂等)等。另外,这些化合物可以单独使用1种,也可以以任意比率组合使用2种以上。
相对于聚氨酯100重量份,非挥发性碱的量通常为0.5重量份以上,优选为1重量份以上,更优选为2重量份以上,通常为30重量份以下,优选为20重量份以下,更优选为10重量份以下。通过使非挥发性碱的量在上述范围的下限值以上,可以得到充分的粘接力。另外,通过使非挥发性碱的量在上限值以下,可以防止聚乙烯醇制的偏振片的脱色。
[3.4.粒子]
聚氨酯组合物优选含有粒子。通过使聚氨酯组合物含有粒子,可以增大由该聚氨酯组合物的固化物形成的易粘接层的表面粗糙。由此,可以提高易粘接层的表面的滑动性,因此可以防止多层膜的粘连、以及抑制卷绕多层膜时的皱纹的产生。
作为粒子,可以使用无机粒子、有机粒子中的任意粒子。其中,优选使用水分散性的粒子。作为无机粒子的材料,可以举出例如:二氧化硅、氧化钛、氧化铝、氧化锆等无机氧化物;碳酸钙、滑石、粘土、煅烧高岭土、煅烧硅酸钙、水合硅酸钙、硅酸铝、硅酸镁、磷酸钙等。另外,作为有机粒子的材料,可以举出例如:有机硅树脂、氟树脂、丙烯酸树脂等。其中,优选二氧化硅。二氧化硅粒子由于抑制皱纹产生的能力及透明性优异,不易产生雾度、没有着色,因此对本发明的多层膜的光学特性的影响小。另外,二氧化硅在聚氨酯组合物中的分散性及分散稳定性良好。二氧化硅粒子中,特别优选非晶态胶体二氧化硅粒子。
粒子的平均粒径通常为1nm以上,优选为5nm以上,更优选为10nm以上,通常为500nm以下,优选为300nm以下,更优选为200nm以下。通过使粒子的平均粒径在上述范围的下限值以上,可以有效提高易粘接层的滑动性。另外,通过使粒子的平均粒径在上述范围的上限值以下,可以将易粘接层的雾度控制在低水平。
相对于聚氨酯100重量份,粒子的量通常为1重量份以上,优选为3重量份以上,更优选为5重量份以上,通常为50重量份以下,优选为40重量份以下,更优选为30重量份以下。通过使粒子的量在上述范围的下限值以上,可以抑制卷绕多层膜时皱纹的产生。另外,通过使粒子的量在上述范围的上限值以下,可以保持多层膜的无白浊的外观。
[3.5.润湿剂]
聚氨酯组合物优选含有润湿剂。通过使用润湿剂,可以使将聚氨酯组合物涂布于基材膜时的涂布性良好。
作为润湿剂,例如可以使用炔类表面活性剂、氟类表面活性剂等。作为炔类表面活性剂,例如可以使用:AirProductsandChemicals公司制Surfynol系列、Dynol系列等。另外,作为氟类表面活性剂,例如可以使用:DIC公司制MEGAFAC系列、Neos公司制Ftergent系列、AGC公司制SURFLON系列等。作为润湿剂,从重复涂布性的观点考虑,优选使用炔类表面活性剂。
另外,这些润湿剂可以单独使用1种,也可以以任意比率组合使用2种以上。
相对于聚氨酯组合物(涂布液)的固体成分量,润湿剂的配合量通常为0.01重量%以上,优选为0.05重量%以上,更优选为0.1重量%以上,通常为5重量%以下,优选为4重量%以下,更优选为3重量%以下。通过使润湿剂的量在上述范围的下限值以上,可以得到充分的涂布性。另外,通过使润湿剂的量在上限值以下,可以抑制润湿剂的渗出,可以使重复涂布性更为良好。
[3.6.溶剂]
聚氨酯组合物通常含有溶剂。作为溶剂,使用水或水溶性的溶剂。作为水溶性的溶剂,例如可以举出:甲醇、乙醇、异丙醇、丙酮、四氢呋喃、N-甲基吡咯烷酮、二甲亚砜、乙二醇单甲醚、乙二醇单丁醚等。其中,作为溶剂,优选使用水。另外,溶剂可以单独使用1种,也可以以任意比率组合使用2种以上。
溶剂的量可以设定为使得聚氨酯组合物的粘度达到适于涂布的范围。通常,溶剂的量设定为使得聚氨酯组合物的固体成分浓度落在期望的范围。上述期望的范围优选为0.5重量%以上,更优选为1重量%以上,优选为15重量%以下,更优选为10重量%以下。由此,可以使聚氨酯组合物的操作性及涂布性良好。
[3.7.任意的成分]
聚氨酯组合物也可以与上述交联剂相配合地含有固化促进剂。作为固化促进剂,可使用易粘接层的形成中所使用的公知的固化促进剂。例如,使用环氧化合物作为交联剂的情况下,作为固化促进剂,优选叔胺类化合物(4-位上具有叔胺的具有2,2,6,6-四甲基哌啶基的化合物除外)、三氟化硼络合物等。另外,固化促进剂可以单独使用1种,也可以以任意比率组合使用2种以上。
相对于聚氨酯100重量份,固化促进剂的量通常为0.001重量份以上,优选为0.01重量份以上,更优选为0.03重量份以上,通常为30重量份以下,优选为10重量份以下,更优选为5重量份以下。
聚氨酯组合物也可以与上述交联剂相配合地含有固化助剂。作为固化助剂,可使用易粘接层的形成中所使用的公知的固化助剂。作为固化助剂的具体例子,可以举出:醌二肟、苯醌二肟、对亚硝基苯酚等肟-亚硝基类固化助剂;N,N-间亚苯基双马来酰亚胺等马来酰亚胺类固化助剂;邻苯二甲酸二烯丙酯、三烯丙基氰脲酸酯、三烯丙基异氰脲酸酯等烯丙基类固化助剂;乙二醇二甲基丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯等甲基丙烯酸酯类固化助剂;乙烯基甲苯、乙基乙烯基苯、二乙烯基苯等乙烯基类固化助剂;等。另外,固化助剂可以单独使用1种,也可以以任意比率组合使用2种以上。
相对于交联剂100重量份,固化助剂的量通常为1重量份以上,优选为10重量份以上,通常为100重量份以下,优选为50重量份以下。
只要不显著损害本发明的效果,聚氨酯组合物也可以含有例如耐热稳定剂、耐候稳定剂、流平剂、表面活性剂、抗氧化剂、防静电剂、助滑剂、抗粘连剂、防雾剂、润滑剂、染料、颜料、天然油、合成油、蜡等。另外,这些物质可以单独使用1种,也可以以任意比率组合使用2种以上。
[3.8.聚氨酯组合物的性状]
聚氨酯组合物通常为流体状的组合物。该聚氨酯组合物的粘度优选为15mPa·s以下,特别优选为10mPa·s以下。如果聚氨酯组合物的粘度在上述范围内,则可以在基材膜的表面均匀地涂布聚氨酯组合物。聚氨酯组合物的粘度的下限没有特别限制,优选为0.25mPa·s以上。在此,上述粘度是通过音叉型振动式粘度计在25℃的条件下测定的值。
聚氨酯组合物的粘度可以通过例如聚氨酯组合物中的溶剂的比例及粒子的粒径等进行调整。
[3.9.易粘接层的制造方法]
易粘接层是由上述聚氨酯组合物的固化物形成的层。该易粘接层通常不经由粘接剂的层等其他层而直接设置于基材膜上。易粘接层可以仅设置于基材膜的一面,也可以设置于两面。但是,从容易将具有易粘接层的多层膜卷绕成卷状的观点考虑,优选仅在基材膜的一面设置易粘接层。易粘接层可以通过下述制造方法来制造,所述制造方法包括:在基材膜上形成聚氨酯组合物的膜的工序、和使该聚氨酯组合物的膜固化的工序。
在基材膜上形成聚氨酯组合物的膜的情况下,通常采用涂布法。作为涂布法,可以采用公知的涂布法。作为具体的涂布法,例如可以举出:线棒涂布法、浸渍法、喷雾法、旋涂法、辊涂法、凹版涂布法、气刀涂布法、帘流涂布法、滑动涂布法、挤出涂布法等。
在基材膜上形成聚氨酯组合物的膜后,通过使形成该膜的聚氨酯组合物固化,作为由聚氨酯组合物的固化物形成的层而得到易粘接层。通常,聚氨酯组合物含有溶剂,因此,在使其固化时,干燥而除去溶剂。干燥方法是任意的,例如可以通过减压干燥、加热干燥等任意的方法进行。其中,从使聚氨酯组合物中交联反应等反应迅速进行的观点考虑,优选通过加热干燥使聚氨酯组合物固化。进行加热干燥的情况下,通常进行聚氨酯的交联反应。
通过加热使树脂固化的情况下,加热温度在能够使溶剂干燥并使聚氨酯组合物中的聚合物成分固化的范围内适当设定。需要说明的是,在使用拉伸膜作为基材膜、且不期望使该基材膜所表现出的延迟发生变化的情况下,加热温度优选设定为基材膜中不产生取向弛豫的温度。具体而言,当将形成基材膜的材料的玻璃化转变温度设为Tg时,上述加热温度优选为(Tg-30℃)以上,更优选为(Tg-10℃)以上,优选为(Tg+60℃)以下,更优选为(Tg+50℃)以下。
另外,优选在基材膜上形成聚氨酯组合物的膜之前,对基材膜的表面实施改性处理,使基材膜和易粘接层的密合性提高。作为对基材膜的表面改性处理,例如可以举出能量线照射处理及药品处理等。作为能量线照射处理,例如可以举出:电晕放电处理、等离子体处理、电子束照射处理、紫外线照射处理等,从处理效率的观点等考虑,优选电晕放电处理及等离子体处理,特别优选电晕放电处理。另外,作为药品处理,例如可以举出:皂化处理、浸渍于重铬酸钾溶液、浓硫酸等氧化剂水溶液中然后用水洗涤的方法。
此外,优选对易粘接层的表面实施亲水化表面处理。易粘接层的表面通常在将本发明的多层膜与任意的构件贴合时成为贴合面。因此,通过进一步提高易粘接层的表面的亲水性,可以显著提高本发明的多层膜与任意构件的粘接性。
作为对易粘接层的亲水化表面处理,例如可以举出:电晕放电处理、等离子体处理、皂化处理、紫外线照射处理等。其中,从处理效率的观点等考虑,优选电晕放电处理及等离子体处理,更优选电晕放电处理。另外,作为等离子体处理,优选大气压等离子体处理。
优选通过亲水化表面处理使易粘接层的表面的平均水接触角达到期望的范围。该平均水接触角的具体范围优选为80°以下,更优选为70°以下,特别优选为60°以下,通常为20°以上。另外,水接触角的标准偏差优选为0.01°~5°。如果易粘接层的表面具有这样的水接触角,则可以将本发明的多层膜与偏振片等任意的构件牢固地粘接。
上述水接触角可使用接触角仪通过θ/2法求出。
平均水接触角可以通过例如下述方法算出:在实施了亲水化表面处理的易粘接层的表面,在100cm2的范围内随机选取20个点,测定这20个点的水接触角并求出这些测定值的算术平均值。水接触角的标准偏差由该测定值算出。
通过进行亲水化处理,可以在易粘接层的表面导入例如羟基、羧基、羰基、氨基、磺酸基等官能团。
就电晕放电处理而言,作为电极的结构,优选电极丝、平面电极或辊式电极。作为电极的材质,例如可以举出:铁、铜、铝、不锈钢等金属。作为电极形状,例如可以举出:薄板状、刀刃状、刷状等。
另外,在电晕放电处理中,为了使放电均匀,优选在作为处理对象的膜和电极之间夹入电介质而实施处理。作为电介质,优选使用相对介电常数10以上的电介质。另外,电介质的设置结构优选为将两极的电极分别用电介质夹持的结构。作为电介质的材质,例如可以举出:陶瓷;硅橡胶、聚四氟乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯等塑料;玻璃;石英;二氧化硅;氧化铝、二氧化锆、二氧化钛等金属氧化物;钛酸钡等化合物;等。特别地,从可在低电压下高速地进行电晕放电处理的观点考虑,预先介入相对介电常数10以上(25℃环境下)的固体电介质是有利的。作为上述相对介电常数10以上的固体电介质,可列举例如二氧化锆、二氧化钛等金属氧化物;钛酸钡等氧化物;硅橡胶等。电介质的厚度优选0.3mm~1.5mm的范围。通过使电介质的厚度在上述范围的下限值以上,可以防止绝缘破坏。另外,通过使其厚度在上限值以下,无需提高所施加的电压,因此可使处理效率良好。
在电晕放电处理中,作为处理对象的膜与电极之间的间隔优选为0.5mm~10mm。通过使间隔在上述范围的下限值以上,即使是厚度较厚的膜也可以在电极间通过。因此,即使是具有接缝等厚度较厚的部分的膜,也可以使其稳定地在电极间通过,可以防止膜的损伤。另外,通过使间隔在上限值以下,可以降低所施加的电压,因此,可以实现电源的小型化,可以防止放电成为流注状。
电晕放电处理的输出优选为尽可能减少处理对象面的损伤而进行处理的条件,具体而言,优选为0.02kW以上,更优选为0.04kW以上,优选为5kW以下,更优选为2kW以下。另外,在该范围内,尽可能以低输出实施多次电晕放电处理的方法是优选的电晕放电处理方法。
电晕放电处理的密度优选为1W·min/m2以上,更优选为5W·min/m2以上,特别优选为10W·min/m2以上,优选为1000W·min/m2以下,更优选为500W·min/m2,特别优选为300W·min/m2以下。通过使处理密度在上述范围的下限值以上,可使聚氨酯组合物的涂布性良好。另外,通过使处理密度在上限值以下,可以防止因处理面的破坏而引起的粘接性的降低。
电晕放电处理的频率优选为5kHz以上,更优选为10kHz以上,优选为100kHz以下,更优选为50kHz以下。通过使频率在上述范围的下限值以上,可以提高电晕放电处理的均匀性,因此可以防止电晕放电处理的不均匀。另外,通过使频率在上限值以下,可以进行稳定的电晕放电处理。
电晕放电处理可以是用壳体将电极周边围起来,向壳体的内部通入不活泼气体,如果使得气体接触到电极部,则可使放电以更细微的状态发生。作为不活泼气体,例如可以举出:氦气、氩气、氮气等。不活泼气体可以单独使用1种,也可以以任意比率组合使用2种以上。
进行等离子体处理作为亲水化表面处理的情况下,作为等离子体放电处理,例如可以举出:辉光放电处理、火焰等离子体处理等。作为辉光放电处理,可采用在真空下进行的真空辉光放电处理、在大气压下进行的大气压辉光放电处理中的任意处理。其中,从生产性的观点考虑,优选在大气压下进行的大气压辉光放电处理。在此,大气压是指700Torr~780Torr的范围。
辉光放电处理是下述处理方法:将作为处理对象的膜置于相对的电极之间,向装置中导入等离子体激发性气体,并向电极间施加高频电压,由此使该气体发生激发,在电极间进行辉光放电。由此,可进一步提高被处理的面的亲水性。
等离子体激发性气体是指可在如上所述的条件下发生等离子体激发的气体。作为等离子体激发性气体,例如可以举出:氩、氦、氖、氪、氙等稀有气体;氮气;二氧化碳;四氟甲烷等氟利昂类及它们的混合物;在氩、氖等不活泼气体中加入可赋予羧基、羟基、羰基等极性官能团的反应性气体而得到的气体;等。另外,等离子体激发性气体可以单独使用1种,也可以以任意比率组合使用2种以上。
等离子体处理中的高频电压的频率优选为1kHz~100kHz的范围。电压的大小优选设定为使施加于电极时的电场强度为1kV/cm~100kV/cm的范围。
进行皂化处理作为亲水化表面处理的情况下,作为皂化处理,优选碱皂化处理。作为处理方法,例如可以举出:浸渍法、碱液涂布法等,从生产性的观点考虑,优选浸渍法。
皂化处理中的浸渍法是指在适当的条件下在碱液中浸渍作为处理对象的膜,对该膜的整个表面中与碱具有反应性的所有的面进行皂化处理的方法。浸渍法不需要特别的设备,因此从成本的观点考虑是优选的。碱液优选为氢氧化钠水溶液。碱液的浓度优选为0.5mol/L以上,更优选为1mol/L以上,优选为3mol/L以下,更优选为2mol/L以下。碱液的液温优选为25℃以上,更优选为30℃以上,优选为70℃以下,更优选为60℃以下。为了将被处理的面的平均水接触角及水接触角的标准偏差设定在期望的范围内,例如对浸渍时间等进行适当调整。
将膜在碱液中浸渍后,为了使被处理的膜中不残留碱成分,优选用水对膜进行充分水洗,或将膜浸渍于稀薄的酸中来中和碱成分。
进行紫外线照射处理作为亲水化表面处理的情况下,用于照射的紫外线的波长通常为100nm~400nm。另外,作为紫外线的光源的灯的输出值通常为120W以上,优选为160W以上,通常为240W以下,优选为200W以下。如果将紫外线的照射量用对于被照射紫外线的对象物的紫外线累积光量的总量来表示,则优选为100mJ/cm2以上,进一步优选为200mJ/cm2以上,特别优选为300mJ/cm2以上,优选为2,000mJ/cm2以下,进一步优选为1,500mJ/cm2以下,特别优选为1,000mJ/cm2以下。累积光量的总量是由紫外线照射灯的照度和线速度(膜的移动速度)而决定的值,例如可通过紫外线累积照度计(EYEGRAPHIC公司制:EYEUVMETERUVPF-A1)进行测定。
[3.10.易粘接层的厚度及折射率]
易粘接层的厚度优选0.005μm以上,更优选0.01μm以上,特别优选0.02μm以上,另外,优选5μm以下,更优选2μm以下,特别优选1μm以下。如果易粘接层的厚度在上述范围内,则可以得到基材膜和易粘接层之间的充分的粘接强度,且可以消除本发明的多层膜的翘曲等缺陷。
基材膜的厚度t1和易粘接层的厚度t2之比t2/t1优选0.0003以上,更优选0.0010以上,特别优选0.0025以上,另外,优选0.0100以下,更优选0.0080以下,特别优选0.0050以下。由此,可以提高本发明的多层膜的透明性。在此,在本发明的多层膜仅具备一层基材膜的情况下,该基材膜的厚度成为厚度t1,在本发明的多层膜具备两层以上基材膜时,这些基材膜的厚度的总和成为厚度t1。另外,在本发明的多层膜仅具备一层易粘接层的情况下,该易粘接层的厚度成为厚度t2,在本发明的多层膜具备两层以上易粘接层的情况下,这些易粘接层的厚度的总和成为厚度t2。
基材膜与易粘接层的界面折射率差优选为0.05以下。如果界面折射率差在上述范围内,则可以抑制光透过本发明的多层膜时的光的损失。
[4.其他的层]
本发明的多层膜可以在基材膜的与易粘接层相反侧的表面具备任意的层。作为任意的层的例子,可以举出:防反射层、硬涂层、防静电层、防眩层、防污层、隔离膜等。
[5.多层膜的物性及尺寸]
本发明的多层膜由于具备上述易粘接层,因此与任意的构件的粘接力高。此外,本发明的多层膜由于具备上述易粘接层,因此即使在高湿度环境中,也可以长期保持其粘接力。因此,即使是在例如运输及保存时等在严酷的环境中长期放置的情况下,也可以防止本发明的多层膜从贴合的构件剥离。
从稳定地发挥出作为光学构件的功能的观点考虑,本发明的多层膜的总透光率优选为80%以上,更优选为90%以上。
本发明的多层膜的雾度优选为5%以下,更优选为3%以下,特别优选为2%以下。通过使雾度为低值,可以提高装配有本发明的多层膜的显示装置的显示图像的清晰度。
本发明的多层膜也可以是在面内或厚度方向具有延迟的相位差膜。具体的延迟范围可根据本发明的多层膜的用途进行设定。作为具体的范围,通常,面内延迟Re可以从10nm~500nm的范围适当选择,厚度方向的延迟Rth可以从-500nm~500nm的范围适当选择。
另外,本发明的多层膜的面内延迟Re的偏差通常为10nm以内,优选为5nm以内,进一步优选为2nm以内。通过使面内延迟Re的偏差在上述范围,在将本发明的多层膜用作液晶显示装置用的相位差膜的情况下,可以使显示品质良好。在此,面内延迟Re的偏差是沿着膜的宽度方向测定光入射角0°(入射光线与膜的表面正交的状态)时的面内延迟Re时,该面内延迟Re的最大值与最小值之差。
本发明的多层膜的残留挥发性成分的量优选为0.1重量%以下,更优选为0.05重量%以下,进一步优选为0.02重量%以下。通过使挥发性成分的量在上述范围,可以提高尺寸稳定性,减小本发明的多层膜的面内延迟Re及厚度方向的延迟Rth的经时变化。
本发明的多层膜的宽度方向的尺寸可以是例如1000mm~3000mm。另外,本发明的多层膜的长度方向的尺寸并无限制,但优选为长条的膜。在此,长条的膜是指相对于膜的宽度具有5倍以上的长度的膜,优选具有10倍或10倍以上的长度,具体是指具有可卷取成卷状进行保管或运输的程度的长度的膜。
[6.多层膜的制造方法]
本发明的多层膜可通过包括准备基材膜的工序、和在准备的基材膜上制造易粘接层的工序的制造方法来制造。在此,在基材膜上制造易粘接层的工序如上所述,包括在基材膜上形成聚氨酯组合物的膜的工序、和使该聚氨酯组合物的膜固化的工序。
另外,本发明的多层膜具备基材膜及易粘接层以外的任意的层的情况下,可以在多层膜的制造方法中的任意时刻进行在基材膜的与易粘接层相反侧的面设置任意的层的工序。
此外,可以在多层膜的制造方法中的任意时刻进行对基材膜、易粘接层及多层膜进行拉伸的工序。
[7.多层膜的用途]
本发明的多层膜通常作为光学膜使用。作为成为多层膜的用途的光学膜的例子,可以举出:保护膜、相位差膜、光学补偿膜等。
在此,本发明的多层膜如上所述地具有与任意构件的粘接性优异、并且可在高湿度下长期保持其粘接性的优点。从有效利用该优点的观点考虑,本发明的多层膜优选应用于与任意的构件贴合而使用的用途。如果列举具体用途的例子,本发明的多层膜优选作为偏振片保护膜使用。
偏振片通常具备起偏器和偏振片保护膜。因此,将本发明的多层膜用作偏振片保护膜的情况下,通常将本发明的多层膜以易粘接层侧贴合于起偏器。
偏振片例如可以通过将本发明的多层膜的易粘接层和起偏器贴合而制造。粘接时,可以不经由粘接剂层而直接将起偏器贴合于易粘接层,也可以经由粘接剂层而贴合。此外,可以仅在起偏器的一面贴合本发明的多层膜,也可以在两面贴合。仅在起偏器的一面贴合本发明的多层膜的情况下,也可以在起偏器的另一面贴合透明性高的其他的膜。
起偏器可以通过例如在使聚乙烯醇膜吸附碘或二色性染料之后,在硼酸浴中进行单轴拉伸来制造。另外,也可以通过例如使聚乙烯醇膜吸附碘或二色性染料并进行拉伸,进而将分子链中的聚乙烯醇单元的一部分改性为聚亚乙烯基单元而制造。此外,作为起偏器,例如可以使用:格栅起偏器、多层起偏器、胆甾型液晶起偏器等具有将偏振光分离成反射光和透射光的功能的起偏器。其中,优选含有聚乙烯醇的起偏器。起偏器的偏光度优选为98%以上,更优选为99%以上。起偏器的平均厚度优选为5μm~80μm。
作为用于将起偏器和本发明的多层膜粘接的粘接剂,可以使用光学上透明的粘接剂。作为该粘接剂,例如可以举出:水性粘接剂、溶剂型粘接剂、双组分固化型粘接剂、光固化型粘接剂、压敏性粘接剂等。其中,优选水性粘接剂,特别优选聚乙烯醇类水性粘接剂。另外,粘接剂可以单独使用1种,也可以以任意比率组合使用2种以上。
作为光固化型粘接剂,例如可以使用含有氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸羟烷基酯及丙烯酰胺衍生物的丙烯酸酯类粘接剂。
氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯可以通过例如在使多异氰酸酯和多元醇反应后,进一步使含羟基的(甲基)丙烯酸化合物及根据需要的含羟基的烯丙基醚化合物反应,从而作为含有自由基聚合性不饱和基团的低聚物而获得。另外,氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯也可以通过例如使含羟基的(甲基)丙烯酸化合物和多元醇反应后,进一步与多异氰酸酯反应而得到。
作为氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯,由于容易使粘接强度、柔软性、光固化性及粘度等取得平衡,因此优选使用每一分子具有2个~3个双键、且每1个双键的数均分子量为500~3000的氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯。
光固化型粘接剂中的氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯的量通常为30重量%~50重量%。通过使氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯的量在上述范围的下限值以上,可以防止粘接剂层变脆,另外,通过使氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯的量在上限值以下,可以降低粘接剂的粘度,另外,可以提高粘接强度。
作为(甲基)丙烯酸羟烷基酯,例如可以举出:(甲基)丙烯酸羟乙酯、(甲基)丙烯酸羟丙酯、(甲基)丙烯酸羟丁酯。其中,特别优选甲基丙烯酸羟乙酯。
光固化型粘接剂中的(甲基)丙烯酸羟烷基酯的量通常为13重量%~40重量%。通过使(甲基)丙烯酸羟烷基酯的量在上述范围的下限值以上,可以提高粘接剂整体的亲水性,因此,特别是可以提高相对于聚乙烯醇类偏振膜的粘接强度。另外,通过使(甲基)丙烯酸羟烷基酯的量在上限值以下,可以防止粘接剂层变脆,另外,可以提高粘接剂的光固化性。
作为丙烯酰胺衍生物,可以举出例如:N,N-二甲基丙烯酰胺、N,N-二乙基丙烯酰胺、N,N-二甲基氨基乙基丙烯酰胺、N,N-二甲基氨基丙基丙烯酰胺、N-异丙基丙烯酰胺、N,N-二甲基氨基丙基丙烯酰胺、N-羟乙基丙烯酰胺。其中,特别优选N,N-二乙基丙烯酰胺、N-异丙基丙烯酰胺、N,N-二甲基氨基丙基丙烯酰胺、N-羟乙基丙烯酰胺。
光固化型粘接剂中的丙烯酰胺的量通常为0~30重量%,优选为1重量%~30重量%的范围。
光固化型粘接剂除上述成分之外,还优选含有30重量%~40重量%的(甲基)丙烯酸异冰片酯。通过含有(甲基)丙烯酸异冰片酯,可以赋予粘接剂层以耐热性。此外,可以对用于改良涂布性能的粘度加以调整、而不会导致粘接性能降低。
光固化型粘接剂优选含有光聚合引发剂。作为光聚合引发剂,例如可以举出:1-羟基环己基苯基酮、2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮、呫吨酮、芴酮、苯甲醛、芴、蒽醌、三苯基胺、咔唑、3-甲基苯乙酮、4-氯二苯甲酮、4,4’-二甲氧基二苯甲酮、4,4’-二氨基二苯甲酮、米蚩酮、苯偶姻丙基醚、苯偶姻乙基醚、安息香双甲醚、1-(4-异丙基苯基)-2-羟基-2-甲基丙烷-1-酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙烷-1-酮、噻吨酮、二乙基噻吨酮、2-异丙基噻吨酮、2-氯噻吨酮、2-甲基-1-[4-(甲硫基)苯基]-2-吗啉代丙烷-1-酮、2,4,6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦等。另外,光固化性粘接剂中的光聚合引发剂的量通常为2重量%~10重量%。
粘接剂的粘度在23℃时通常为20mPa以上,优选为30mPa以上,更优选为50mPa以上,通常为5000mPa以下,优选为3000mPa以下,更优选为1500mPa以下。
粘接剂层的平均厚度优选为0.05μm以上,更优选为0.1μm以上,优选为5μm以下,更优选为1μm以下。
对于使多层膜与起偏器贴合的方法没有限制。例如优选下述方法:在起偏器的一面根据需要而涂布粘接剂后,使用辊式层压机使起偏器和本发明的多层膜贴合,并根据需要进行干燥或紫外线等光的照射。
实施例
以下,结合实施例对本发明进行具体说明,但本发明并不限定于以下所示的实施例,可以在不脱离本发明的权利要求书及其等同范围的范围内任意地进行变更来实施。
另外,在以下的说明中,表示量的“份”及“%”只要没有特别说明,则为重量基准。另外,以下说明的操作只要没有特别说明,则在常温及常压的条件下进行。
[评价方法的说明]
(聚氨酯的弹性模量的测定方法)
将聚氨酯的水分散体以使干燥后膜厚达到100μm的方式注入玻璃容器。于室温放置24小时。然后,使其于50℃干燥3小时以及于120℃干燥20分钟,得到了聚氨酯的片。
依据JISK7162,将得到的聚氨酯的片冲切成哑铃形,从而得到试验片。
对该试验片,使用拉伸试验器(INSTRONJAPAN公司制“拉伸试验机5564”)以拉伸速度5mm/分钟进行拉伸试验,根据得到的SS曲线的斜率测定了拉伸弹性模量。
(初期刀具剥离试验)
将各实施例及比较例中制造的多层膜的易粘接层的表面和制造例2中制造的起偏器的一面使用制造例3中制造的粘接液、利用辊式层压机进行贴合。进一步,使用制造例3中制造的粘接液将保护膜(柯尼卡美能达公司制三乙酸纤维素膜,商品名“KC4UYW”,厚度:40μm)贴合在起偏器的另一面上,由此制造了偏振片。
接着,经由粘接片(日东电工公司制:“LUCIACSCS9621TJ”)将该偏振片的多层膜的与易粘接层相反侧的面与玻璃基板贴合,从而制作了样品。
然后,利用刀具从样品的端部及表面切入切口。然后,拉拽样品的偏振片,尝试剥离。
其结果,在多层膜和玻璃基板之间发生剥离的情况下,易粘接层及粘接液具有充分的粘接强度,将初期刀具剥离试验的结果评价为“良”。另外,在起偏器和多层膜之间发生剥离的情况下,粘接强度不充分,将初期刀具剥离试验的结果评价为“不良”。
(湿热后刀具剥离试验)
与上述(初期刀具剥离试验)同样地操作,制作了依次具备玻璃基板、多层膜、起偏器及保护膜的样品。
将该样品的一部分静置于60℃、90%RH的恒温恒湿槽中。将该样品的一部分每隔一定时间从恒温恒湿槽中取出,并与上述(初期刀具剥离试验)同样地操作,尝试进行基材膜的剥离。
其结果,对于在恒温恒湿槽中静置开始后经过500小时,起偏器和多层膜之间未产生剥离、而在多层膜和玻璃基板之间发生了剥离的情况,将湿热后刀具剥离试验的结果评价为“优”。
另外,对于在恒温恒湿槽中静置开始后的200小时~500小时,起偏器和多层膜之间未产生剥离、而在多层膜和玻璃基板之间发生了剥离的情况,将湿热后刀具剥离试验的结果评价为“良”。
此外,对于在恒温恒湿槽中静置开始后经过200小时之前,起偏器和多层膜之间发生了剥离的情况,将湿热后刀具剥离试验的结果评价为“不良”。
[制造例1:基材膜的制造]
使用使空气流通的热风干燥器,将含脂环式结构的聚合物树脂(日本瑞翁公司制“ZEONOR1430”;玻璃化转变温度135℃)的粒料于70℃干燥2小时。然后,使用具有具备直径65mm的螺杆的树脂熔融混炼机的T型模式的膜熔融挤出成型机,在熔融树脂温度270℃、T型模的宽度500mm的成型条件下,制造了厚100μm、长1000m的膜。该膜是由含脂环式结构的聚合物树脂形成的基材膜。
[制造例2:起偏器的制造]
将厚80μm的聚乙烯醇膜在0.3%的碘水溶液中进行染色。然后,将染色的聚乙烯醇膜在4%的硼酸水溶液及2%的碘化钾水溶液中拉伸至5倍,然后于50℃干燥4分钟,制造了起偏器。
[制造例3:粘接液的制造]
向含有乙酰乙酰基的聚乙烯醇(日本合成化学工业制“GOHSEFIMERZ410”)中加水,稀释至固体成分量3%,制造了粘接液。
[实施例1]
(1-1.树脂组合物的制造)
将聚醚类聚氨酯的水分散体(第一工业制药公司制“SUPERFLEX870”)以聚氨酯的量计100份、作为交联剂的环氧化合物(NagaseChemteX公司制“DenacolEX313”)15份、作为非挥发性碱的己二酸二酰肼2份、作为润滑剂的二氧化硅粒子的水分散液(日产化学公司制“SNOWTEXMP1040”;平均粒径120nm)以二氧化硅的量计8份及二氧化硅粒子的水分散液(日产化学公司制“SNOWTEXXL”;平均粒径50nm)以二氧化硅的量计8份、作为润湿剂的炔类表面活性剂(AirProductsChemicals公司制“Surfynol440”)相对于固体成分总量0.5重量%、以及水配合,得到固体成分浓度2%的液态的树脂组合物1。
(1-2.多层膜的制造)
使用电晕处理装置(春日电机公司制),在输出300W、电极长240mm、工作电极间距3.0mm、输送速度4m/min的条件下,对制造例1中得到的基材膜的表面实施了放电处理。
使用辊涂器将上述液态的树脂组合物1以使干燥厚度为0.1μm的方式涂布于基材膜的实施了放电处理的表面上。然后,于温度130℃加热60秒钟,在基材膜上形成易粘接层。由此,得到了具备基材膜及易粘接层的多层膜。
对该多层膜,采用上述方法进行了初期刀具剥离试验及湿热后刀具剥离试验。
[实施例2]
在上述工序(1-1)中,作为交联剂,代替环氧化合物而使用了碳二亚胺化合物(NisshinboChemical公司制“CarbodiliteV-02”)。
除以上事项之外,与实施例1同样地操作,进行了多层膜的制造及评价。
[实施例3]
在上述工序(1-1)中,作为交联剂,代替环氧化合物而使用了唑啉化合物(日本触媒公司制“EPOCROSWS700”)。
除以上事项之外,与实施例1同样地操作,进行了多层膜的制造及评价。
[实施例4]
在上述工序(1-1)中,将聚醚类聚氨酯的水分散液的种类变更为第一工业制药公司制“SUPERFLEX130”。
除以上事项之外,与实施例1同样地操作,进行了多层膜的制造及评价。
[实施例5]
在上述工序(1-1)中,将聚醚类聚氨酯的水分散液的种类变更为第一工业制药公司制“SUPERFLEX130”。
另外,在上述工序(1-1)中,作为交联剂,代替环氧化合物而使用了碳二亚胺化合物(NisshinboChemical公司制“CarbodiliteV-02”)。
除以上事项之外,与实施例1同样地操作,进行了多层膜的制造及评价。
[实施例6]
在上述工序(1-1)中,将聚醚类聚氨酯的水分散液的种类变更为第一工业制药公司制“SUPERFLEX130”。
另外,在上述工序(1-1)中,作为交联剂,代替环氧化合物而使用了唑啉化合物(日本触媒公司制“EPOCROSWS700”)。
除以上事项之外,与实施例1同样地操作,进行了多层膜的制造及评价。
[比较例1]
在上述工序(1-1)中,使用聚醚酯类聚氨酯的水分散液(第一工业制药公司制“SUPERFLEX150HS”)代替聚醚类聚氨酯的水分散液。在此,聚醚酯类聚氨酯是指使用聚醚酯多元醇作为制造聚氨酯的单体中的(i)成分而制造的聚氨酯。
另外,在上述工序(1-1)中,未使用作为交联剂的环氧化合物。
除以上事项之外,与实施例1同样地操作,进行了多层膜的制造及评价。
[比较例2]
在上述工序(1-1)中,未使用作为交联剂的环氧化合物及作为非挥发性碱的己二酸二酰肼。
除以上事项之外,与实施例1同样地操作,进行了多层膜的制造及评价。
[结果]
将实施例及比较例的结果示于下表。另外,下表中,“ADH”表示己二酸二酰肼。
[表1]
[表1.实施例的结果]
[表2]
[表2.比较例的结果]
[讨论]
从上表可知,实施例中,初期刀具剥离试验的结果均良好。因此可知,在本发明的多层膜置于高湿环境中之前的状态下,易粘接层具有高粘接性。
另外,实施例中,湿热后刀具剥离试验的结果均良好。因此可知,本发明的多层膜在高湿环境中的耐久性优异,即使在置于高湿环境中的情况下也能够长期保持高粘接性。
Claims (7)
1.一种多层膜,其具备:
基材膜、和
设置于所述基材膜上的易粘接层,
所述易粘接层由组合物的固化物形成,所述组合物包含聚氨酯、可使所述聚氨酯交联的交联剂、及非挥发性碱,
所述聚氨酯的拉伸弹性模量为1000N/mm2以上且5000N/mm2以下。
2.根据权利要求1所述的多层膜,其中,所述基材膜具备由下述树脂形成的层,所述树脂含有含脂环式结构的聚合物。
3.根据权利要求1或2所述的多层膜,其中,所述交联剂含有环氧化合物。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的多层膜,其中,所述组合物含有粒子。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的多层膜,其中,所述组合物含有润湿剂。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的多层膜,其中,所述聚氨酯为聚醚类聚氨酯。
7.一种多层膜的制造方法,其包括:
在基材膜上形成组合物的膜的工序,所述组合物包含聚氨酯、可使所述聚氨酯交联的交联剂、及非挥发性碱;和
使所述组合物的膜固化的工序,
所述聚氨酯的拉伸弹性模量为1000N/mm2以上且5000N/mm2以下。
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