CN106543915B - 一种低温环境适用的手机屏幕用表面保护膜 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种低温环境适用的手机屏幕用表面保护膜，该表面保护膜自上而下依次包括：耐磨涂层（1）、聚合物薄膜层（2）、抗蓝光层（3）、粘合剂层（4）和剥离衬垫（5），所述聚合物薄膜层（2）依次包括聚醚聚氨酯层（2‑1）、聚醚‑聚酯型聚氨酯层（2‑2）、聚醚聚氨酯层（2‑3），其中聚醚聚氨酯层（2‑1）与聚醚聚氨酯层（2‑3）的组成相同。本发明解决了表面保护膜的耐低温性能、铺贴性能、使用和运输性能的问题，达到了优异的技术效果。

Description

一种低温环境适用的手机屏幕用表面保护膜
技术领域
本发明涉及表面保护膜领域，具体涉及一种适用低温环境适用的手机屏幕用表面保护膜领域。
背景技术
随着手机等数码产品在世界范围内普及，屏幕的使用越来越多，对屏幕保护成为一个必然需求。表面保护膜广泛用于手机、平板电脑、液晶电视等领域，表面保护膜基础作用是避免屏幕被磨损，表面保护膜对表面耐磨性的要求越来越高。同时，研究表明，屏幕产生的蓝光对长期使用手机、电脑上班族的危害。数据显示，2006年至2008年因蓝光、辐射每年导致全球超过30000人失明，并在2009年底发出橙色预警：“蓝光、辐射对人类的潜在隐性威胁将远远超过苏丹红、三聚氰胺、SASI、HINI的破坏性，无形中吞噬人的双眼”。故具有抗蓝光性能的表面保护膜也是一个热门研究课题。在我国以东北为代表的低温地区，其对表面保护膜的性能要求较高，低温条件下，表面保护膜脆性增加，使用寿命极大的降低。现有产品中具有地区针对性的产品还很少，几乎没有相关报道。本发明就是为了同时解决上述问题而做出大量的研究，得到本发明的技术方案。
发明内容
发明目的：为了解决上述问题，本发明通过结构的改造，对耐磨涂层、聚合物薄膜层、抗蓝光层、粘合剂层的组成和厚度进行了研究，解决了低温使用寿命、抗蓝光、耐磨性等方面存在的问题。
解决上述技术问题的技术方案如下：
一种低温环境适用的手机屏幕用表面保护膜，该表面保护膜自上而下依次包括：耐磨涂层1、聚合物薄膜层2、抗蓝光层3、粘合剂层4和剥离衬垫5，所述聚合物薄膜层2依次包括聚醚聚氨酯层2-1、聚醚-聚酯型聚氨酯层2-2、聚醚聚氨酯层2-3，其中聚醚聚氨酯层2-1与聚醚聚氨酯层2-3的组成相同。
聚合物膜层的选择
该表面保护膜中聚合物膜层3是实现保护膜具有良好铺贴性能、低温使用性的重要因素。玻璃化转变温度较高的材质不宜用作本发明中的聚合物膜层，其在低温下容易表现脆性，不适合低温下使用，因此宜使用玻璃化转变温度较低的材质；反之，如果都使用玻璃化转变温度较低，聚合物膜层强度不够，整体表面膜表现较软，铺贴性能差。
为了平衡上述两个性能，本申请采用了三层的聚合物薄膜层，自上而下分别为聚醚聚氨酯层2-1、聚醚-聚酯型聚氨酯层2-2、聚醚聚氨酯层2-3。聚醚聚氨酯采用的为聚醚多元醇，其具有较低的玻璃化转变温度；具有良好的柔韧性，提供良好的耐低温性；聚醚-聚酯型聚氨酯采用了具有较高的玻璃化转变温度，其可以提供表面保护膜以一定的强度，提高铺贴性。
作为优选技术方案，所述聚醚聚氨酯层2-1、聚醚-聚酯型聚氨酯层2-2和聚醚聚氨酯层2-3的厚度分别为30-50μm、30-120μm和30-50μm，聚醚聚氨酯层2-1和聚醚聚氨酯层2-3厚度可以相同或不同，三层厚度总和应在90-180μm范围内，在厚度选择过程中，三层经过了特定的选择，其可以平衡耐低温和铺贴性，如果不再该范围内，耐低温性和铺贴性受到十分巨大的影响。
作为优选技术方案，其中聚醚聚氨酯层2-1与聚醚聚氨酯层2-3的组成相同。所述聚醚聚氨酯层2-1和聚醚聚氨酯层2-3通过聚醚聚氨酯组合物固化得到，其中聚醚多元醇制备的聚氨酯耐低温性能优异；所述聚醚-聚酯聚氨酯层2-2通过聚醚-聚酯聚氨酯组合物固化得到，其中聚酯多元醇使用量大于聚醚多元醇的使用量，用量的选择旨在提高聚醚-聚酯聚氨酯的玻璃化转变温度。
作为进一步优选技术方案，所述聚醚聚氨酯层2-1和聚醚聚氨酯层2-3通过聚醚聚氨酯组合物固化得到，所述聚醚聚氨酯组合物包括：四氢呋喃-氧化丙烯共聚二醇30-48重量份，二甘醇12-15重量份，甘油3-6重量份，1，6-亚己基二异氰酸酯32-40重量份，助剂1-20重量份，溶剂20-50重量份。其中采用的四氢呋喃-氧化丙烯共聚二醇是一种具有低的玻璃化转变温度的聚醚多元醇，使用该种聚醚多元醇得到的聚氨酯的玻璃化转变温度极低，可以满足严寒地区的使用。采用二甘醇为扩链剂，该扩链剂在扩链的同时还进一步提高柔韧性；同时，为了使该聚氨酯层具有一定的强度，加入了少量的甘油，该用量要严格控制，不在该范围，过低，聚氨酯层强度很低，使用过程中易发生层离，强度不够；过多，交联程度过高，耐低温性受到严重影响。
作为优选技术方案，所述聚醚-聚酯聚氨酯层2-2通过聚醚-聚酯聚氨酯组合物固化得到，所述聚醚-聚酯聚氨酯组合物包括：聚丙二醇10-15重量份，聚己二酸乙二醇酯二醇30-45重量份，甘油6-12重量份，丁二醇4-8重量份，1，6-亚己基二异氰酸酯32-40重量份，助剂1-20重量份，溶剂20-40重量份。该层主要以提供表面保护膜层的强度，其聚酯多元醇含量大于聚醚多元醇含量，用量选择赋予聚氨酯层一定的强度；同时，其多元醇采用过了聚醚多元醇和聚酯多元醇，聚醚多元醇的使用是为了提高与聚醚聚氨酯层2-1和聚醚聚氨酯层2-3的作用力，提高了聚合物膜层之间作用，使聚合物膜层稳定。
耐磨涂层的选择
所述耐磨涂层1由耐磨涂料固化得到，所述耐磨涂料包括以下重量份的原料：环氧丙烯酸酯20-40重量份，聚氨酯丙烯酸酯3-5重量份，光引发剂0.1-3重量份，流平剂0.5-2重量份，耐磨剂3-12重量份，偶联剂0.5-4重量份，溶剂50-80重量份。其环氧丙烯酸酯树脂固化后具有较高的强度，耐磨性较高；但低温条件下，层间作用力会受到影响，故再起组成中加入了少量的聚氨酯丙烯酸酯，在不影响耐磨性的同时可以提高耐磨涂层与聚合物薄膜层的层间作用力。
所述耐磨剂为片状二氧化钛、球型二氧化钛、纳米氧化锌、纳米氧化锆的一种或几种。其中优选为片状的二氧化钛，其较其他结构的耐磨剂有更好的耐磨性和涂层表面顺畅性，不对可见光的透过有明显阻碍作用。
耐磨层外侧也可以根据需要设置一层可剥离衬垫。所述耐磨涂层1厚度20-60μm。
抗蓝光层的选择
所述抗蓝光层3由抗蓝光涂料固化组成，所述抗蓝光涂料包括以下重量份的原料：聚氨酯丙烯酸酯18-38重量份，蓝光吸收剂欧稳德TM473-15重量份，光引发剂0.1-3重量份，流平剂0.5-2重量份，偶联剂0.5-4重量份，溶剂50-80重量份。该蓝光吸收剂是经过定向选择，主要用以吸收蓝光。聚氨酯丙烯酸酯的选择既可以提供耐低温性，也具有良好的层间作用性能。
所述抗蓝光层3厚度为20-60μm。
粘合剂层的选择
所述粘合剂层4的组成为：聚氨酯丙烯酸酯10-30重量份，含羟基的丙烯酸酯20-45重量份，交联剂2-6重量份，偶联剂1-3重量份，光引发剂0.2-0.8重量份，流平剂0.5-2重量份，溶剂30-80重量份。粘合剂层选择也是低温使用选择的，其聚氨酯丙烯酸酯提供耐低温性，而羟基丙烯酸酯提供了一定的内聚力，同时，其含有大量的羟基，与屏幕具有良好的作用力，其主要采用的是非化学键，其在剥离过程中没有残留；偶联剂使用量较低，起到了一定的粘附力促进剂作用，如果使用量过大，粘附力虽然大幅度提升，但难以剥离，剥离后残留量较大，影响屏幕剥离本发明表面保护膜后的再提铺贴。
所述粘合剂层4厚度为100-180μm。
剥离衬垫的选择
剥离衬垫的材质没有特殊的限定，现有技术中常用的剥离衬垫都可以使用，但其厚度是需要采用较厚的尺寸，所述剥离衬垫5厚度为300-450μm。由上述记载可以发现，聚合物薄膜层、耐磨层、抗蓝光层和粘合剂层都是采用了较薄的厚度，其总厚度很薄，在生产、运输、售卖过程中容易发生褶皱，为了提高使用前运输销售过程中的稳定性，剥离衬垫采取了较厚的尺寸，提供较大的硬度、强度，可以保护表面保护膜的其他层不易发生褶皱，提高表面保护膜的良品率和损坏率。
提高界面作用力
为了增强各层之间的组合，抗蓝光层和粘合剂层之间都是采用了聚氨酯丙烯酸酯，其在制备过程中界面粘合力很好，避免的分层。本发明也可以通过对聚合物薄膜层进行电晕处理，提高界面之间的作用力。
有益的技术效果
本发明通过结构的改造，对耐磨涂层、聚合物薄膜层、抗蓝光层、粘合剂层和剥离衬垫的厚度的选择、结构和组成的选择。聚合物薄膜层采用了耐低温性和强度不同的三层聚氨酯层复合而成，耐磨涂层采用特定的基体数值和耐磨剂，粘合剂层选择特定单体的比例、剥离衬垫特定的厚度选择，解决了表面保护膜的耐低温性能、铺贴性能、使用和运输性能的问题，达到了优异的技术效果。
附图说明：
图1为表面保护膜的剖面图，
其中，1为耐磨涂层、2为聚合物薄膜层、3为抗蓝光层、4为粘合剂层、5为剥离衬垫。
图2为图1中聚合物薄膜层2的细节图，
其中，2-1为聚醚聚氨酯层，2-2为聚醚-聚酯聚氨酯层，2-3为聚醚聚氨酯层。
具体实施方式
以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只是用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。以下制备例和实施例各原料的单位为重量份。
制备例
1.耐磨涂料
2.粘合剂
粘合剂A 粘合剂B 粘合剂C 粘合剂D
聚氨酯丙烯酸酯 20 40 5 20
含羟基的丙烯酸酯 30 10 45 30
交联剂 4 4 4 4
偶联剂 2 2 2 8
光引发剂 0.5 0.5 0.5 0.5
流平剂 1.5 1.5 1.5 1.5
溶剂 42 42 42 36
3.抗蓝光涂料
抗蓝光涂料A：聚氨酯丙烯酸酯30重量份，蓝光吸收剂欧稳德TM4710重量份，光引发剂1.5重量份，流平剂1.5重量份，偶联剂2重量份，溶剂55重量份。
抗蓝光涂料B：环氧丙烯酸酯30重量份，蓝光吸收剂欧稳德TM4710重量份，光引发剂1.5重量份，流平剂1.5重量份，偶联剂2重量份，溶剂55重量份。
4.聚醚聚氨酯组合物
聚醚聚氨酯A：四氢呋喃-氧化丙烯共聚二醇40重量份，二甘醇14重量份，甘油5重量份，1，6-亚己基二异氰酸酯35重量份，助剂10重量份，溶剂46重量份。
聚醚聚氨酯B：聚四氢呋喃二醇40重量份，二甘醇14重量份，甘油5重量份，1，6-亚己基二异氰酸酯35重量份，助剂10重量份，溶剂46重量份。
聚醚聚氨酯C：聚氧化丙烯二醇40重量份，二甘醇14重量份，甘油5重量份，1，6-亚己基二异氰酸酯35重量份，助剂10重量份，溶剂46重量份。
聚醚聚氨酯D：四氢呋喃-氧化丙烯共聚二醇40重量份，二甘醇14重量份，甘油1重量份，1，6-亚己基二异氰酸酯35重量份，助剂10重量份，溶剂50重量份。
聚醚聚氨酯E：四氢呋喃-氧化丙烯共聚二醇40重量份，二甘醇14重量份，甘油10重量份，1，6-亚己基二异氰酸酯35重量份，助剂10重量份，溶剂41重量份。
5.聚醚-聚酯聚氨酯组合物
聚醚-聚酯聚氨酯A：聚丙二醇12重量份，聚己二酸乙二醇酯二醇40重量份，甘油8重量份，丁二醇5重量份，1，6-亚己基二异氰酸酯35重量份，助剂10重量份，溶剂30重量份。
聚醚-聚酯聚氨酯B：聚丙二醇52重量份，甘油8重量份，丁二醇5重量份，1，6-亚己基二异氰酸酯35重量份，助剂10重量份，溶剂30重量份。
聚醚-聚酯聚氨酯C：聚己二酸乙二醇酯二醇52重量份，甘油8重量份，丁二醇5重量份，1，6-亚己基二异氰酸酯35重量份，助剂10重量份，溶剂30重量份。
聚醚-聚酯聚氨酯D：聚己二酸乙二醇酯二醇52重量份，甘油3重量份，丁二醇5重量份，1，6-亚己基二异氰酸酯35重量份，助剂10重量份，溶剂25重量份。
实施例
实施例1：聚醚-聚酯聚氨酯A制备60μm聚醚-聚酯型聚氨酯层，在两侧分别使用聚醚聚氨酯A得到厚40μm的聚醚聚氨酯层，在一侧涂覆耐磨涂料A得到30μm的耐磨涂层，在另一侧涂覆抗蓝光涂料A得到30μm的抗蓝光涂层，在抗蓝光涂层表面涂覆粘合剂A，得到100μm的粘合剂层，粘合剂层表面设置400μm的剥离衬垫，得到表面保护膜。
对比例1-4(耐磨涂层比较)
分别使用耐磨涂料B-E替换实施例1中的耐磨涂料A，得到表面保护膜。
对比例5-7(粘合剂层比较)
分别使用粘合剂B-D替换实施例1中的粘合剂A，得到表面保护膜。
对比例8(抗蓝光层比较)
使用抗蓝光涂料B替换实施例1中的抗蓝光涂料A，得到表面保护膜。
对比例9-12(聚醚聚氨酯比较)
分别使用聚醚聚氨酯B-E替换实施例1中的聚醚聚氨酯A，得到表面保护膜。
对比例13-15(聚醚-聚酯聚氨酯比较)
分别使用聚醚-聚酯聚氨酯B-D替换实施例1中的聚醚-聚酯聚氨酯A，得到表面保护膜。
对比例16(剥离衬垫厚度比较)
采用200μm厚得剥离衬垫替换实施例1中的400μm的剥离衬垫，得到表面保护膜。
对比例17(聚醚-聚酯型聚氨酯层厚度比较)
使用20μm厚的聚醚-聚酯型聚氨酯层替换实施例1中60μm厚的聚醚-聚酯型聚氨酯层，得到表面保护膜。
对比例18-19(聚醚聚氨酯层厚度比较)
分别使用20μm和60μm厚度的聚醚聚氨酯层替换实施例1中30μm厚的聚醚聚氨酯层，得到表面保护膜。
测试方法
1.耐磨性测试
将实施例或比较例的表面保护片在负载1.5kg的条件下采用耐磨仪进行测试，记录出现明显破损时反复摩擦周期次数。
2.残留污染测试
将实施例或比较例的表面保护片粘贴在具有防反射膜的玻璃上，在160℃放置1小时后，在23℃放置30分钟返回室温后，在23℃剥离表面保护片，目测确认在玻璃上的粘接剂的残留所造成的污染的有无。
A：在表面保护片剥离后没有确认到在玻璃上的粘接剂残留造成的污染。
B：在表面保护片剥离后部分区域确认到在玻璃上的粘接剂少量残留造成的少量污染。
C：在表面保护片剥离后大部分区域确认到在玻璃上的粘接剂残留造成的污染。
D：在表面保护片剥离后确认到在玻璃上的粘接剂严重残留造成严重污染。
3.翘起测试
将实施例或比较例的表面保护片贴在15寸的玻璃屏幕上，采用50g从10cm高度进行自由落体击打在贴有表面保护膜的玻璃屏幕的边缘，滴落20次后，查看是否有翘起。
A：观察不到翘起
B：观察到不明显翘起；
C：观察到明显的翘起。
4.耐寒性测试
耐寒性测试采用HG2-161-65的方法测试，计算低温耐寒温度(仅测试三层聚氨酯得到的聚合物薄膜)。
5.铺贴性测试
随机选定20专业贴膜从业者，针对实施例和对比例表面保护膜(适用于20寸屏幕)，记录每个样品测试中出现不平整或未贴整齐的人数。
A.0-3人出现问题
B.4-8人出现问题
C.9人以上出现问题
测试结果
表1
表2
对比例16在制备和搬运过程中比实施例1中的表面保护片易发生折曲，劣品率高大约30％。
由上述实施例和比较可以发现，影响表面保护膜的因素很多，各层的组成、厚度以及相互配合都对最终产品或多或少产生影响，本申请选择了最佳的情况进行了保护，持长期创造性劳动的结果。
上述实施例和对比例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种低温环境适用的手机屏幕用表面保护膜，其特征在于：该表面保护膜自上而下依次包括：耐磨涂层（1）、聚合物薄膜层（2）、抗蓝光层（3）、粘合剂层（4）和剥离衬垫（5），所述聚合物薄膜层（2）依次包括聚醚聚氨酯层（2-1）、聚醚-聚酯型聚氨酯层（2-2）、聚醚聚氨酯层（2-3），其中聚醚聚氨酯层（2-1）与聚醚聚氨酯层（2-3）的组成相同；
所述聚醚聚氨酯层（2-1）和聚醚聚氨酯层（2-3）通过聚醚聚氨酯组合物固化得到，其中聚醚多元醇制备的聚氨酯耐低温性能优异；所述聚醚-聚酯聚氨酯层（2-2）通过聚醚-聚酯聚氨酯组合物固化得到，其中聚酯多元醇使用量大于聚醚多元醇的使用量；
所述耐磨涂层（1）由耐磨涂料固化得到，所述耐磨涂料包括以下重量份的原料：环氧丙烯酸酯20-40重量份，聚氨酯丙烯酸酯3-5重量份，光引发剂0.1-3重量份，流平剂0.5-2重量份，耐磨剂3-12重量份，偶联剂0.5-4重量份，溶剂 50-80重量份；所述耐磨剂为片状二氧化钛。
2.如权利要求1所述的低温环境适用的手机屏幕用表面保护膜，其特征在于：所述抗蓝光层（3）由抗蓝光涂料固化组成，所述抗蓝光涂料包括以下重量份的原料：聚氨酯丙烯酸酯18-38重量份，蓝光吸收剂欧稳德TM47 3-15重量份，光引发剂0.1-3重量份，流平剂0.5-2重量份，偶联剂0.5-4重量份，溶剂 50-80重量份。
3.如权利要求1所述的低温环境适用的手机屏幕用表面保护膜，其特征在于：所述粘合剂层（4）的组成为：聚氨酯丙烯酸酯10-30重量份，含羟基的丙烯酸酯20-45重量份，交联剂2-6重量份，偶联剂1-3重量份，光引发剂0.2-0.8重量份，流平剂0.5-2重量份，溶剂30-80重量份。
4.如权利要求1-3任一所述的低温环境适用的手机屏幕用表面保护膜，其特征在于：所述耐磨涂层（1）厚度20-60μm，所述聚合物薄膜层（2）厚度为90-180μm，所述抗蓝光层（3）厚度为20-60μm，所述粘合剂层（4）厚度为100-180μm。
5.如权利要求1-3任一所述的低温环境适用的手机屏幕用表面保护膜，其特征在于：所述聚醚聚氨酯层（2-1）、聚醚-聚酯型聚氨酯层（2-2）和聚醚聚氨酯层（2-3）的厚度分别为30-50μm、30-120μm和30-50μm，聚醚聚氨酯层（2-1）和聚醚聚氨酯层（2-3）厚度可以相同或不同，三层厚度总和应在90-180μm范围内。
6.如权利要求1所述的低温环境适用的手机屏幕用表面保护膜，其特征在于：所述剥离衬垫（5）厚度为300-450μm。
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