CN106753004A - 一种潮湿环境下手机屏幕用表面保护膜 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种潮湿环境性下手机屏幕用表面保护膜，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），其中聚合物薄膜层（2）为含有氧化钙填料的PET薄膜或PBT薄膜，氧化钙含量为聚合物薄膜质量的1‑2.5%，粘合剂层（4）中含有吸水性添加剂。本发明解决了抗蓝光性、在潮湿环境下使用性能不佳的问题，最终具有优异的耐磨性、极低的水分透过率、蓝光过滤性、抗冲击性、耐长期使用、低残留量以及粘合剂有一定的吸水性等优异性能。

Description

一种潮湿环境下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，具体涉及一种潮湿环境下手机屏幕用表面保护膜。
背景技术
随着手机等数码产品在世界范围内普及，手机使用率越来越高，但中国地域广阔，环境差异很大，同一类型的表面保护膜在不同地域应用的效果差异较大。对于海南为代表的地域来说，湿度较大，粘合剂在该环境下，易在粘合剂表面形成水膜，粘合剂也会有水分吸收，影响粘合剂的粘接性能、光学性能。经过检索，现有技术中没有明确基于不同环境下特定设计的表面保护膜种类，具体来说，，现有技术中没有发现潮湿环境下手机屏幕用表面保护膜。
随着科技的发展，人们认识到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。在保持表面保护膜基本粘接性能等的基础上，为了同时解决上述两个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、粘合剂层的厚度的选择、组成的选择，解决了抗蓝光性和在潮湿环境下屏幕表面膜防水、耐久性的问题；同时，粘合剂层根据使用边缘区域和内部区域的不同需要，选择具有不同特定的组成以及内外侧尺寸的选择，还达到了稳定粘结、无粘合剂残留的技术效果。为了避免潮湿环境下表面保护膜中间部分的光学性能，在聚合物薄膜层和粘合剂层均加入了具有吸湿、吸水效果的助剂，且粘合剂层内部区域B和外边缘区别A之间设置了无粘合剂区域C。
解决上述技术问题的技术方案如下：
一种潮湿环境性下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，其中聚合物薄膜层2为含有氧化钙填料的PET薄膜或PBT薄膜，氧化钙含量为聚合物薄膜质量的1-2.5％，粘合剂层4中含有吸水性添加剂。
作为进一步优选技术方案，所述粘合剂层4分为外边缘区域A和内部区域B，其中内部区域B的面积占粘合剂层4面积的80-90％，所述外边缘区域A在表面保护膜外侧形成环状，环形外边缘区域A与内部区域B外边缘存在宽度为0.05-0.5mm的环形无粘合剂区域C。
作为进一步优选技术方案，所述耐磨涂层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，环氧树脂10-12重量份，光引发剂0.1-3重量份，胺类固化剂1-2.2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、球型二氧化钛、纳米氧化锌和纳米氧化锆的一种或几种。
作为进一步优选技术方案，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。
作为进一步优选技术方案，所述粘合剂层4外边缘区域A使用粘合剂A涂覆得到，所述粘合剂A包括：聚氨酯丙烯酸酯20-50重量份，含羟基的丙烯酸酯15-30重量份，吸水性添加剂A 0.2-0.4重量份，交联剂1-5重量份，偶联剂5-15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30-100重量份，所述吸水性添加剂A为无钴变色硅胶干燥剂。
作为进一步优选技术方案，所述粘合剂层4内部区域B使用粘合剂B涂覆得到，所述粘合剂B包括：聚氨酯丙烯酸酯10-30重量份，含羟基的丙烯酸酯10-15重量份，吸水性添加剂B为细孔硅胶干燥剂0.1-0.3重量份，交联剂1-5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30-100重量份。
作为进一步优选技术方案，所述耐磨涂层1厚度50-100μm，所述聚合物薄膜层2厚度为150-180μm，所述抗蓝光层3厚度为10-30μm，所述粘合剂层4厚度为80-120μm。
聚合物膜层选择
该表面保护膜结构的选择实现了良好的优异性能，其中聚合物薄膜层2的厚度和材质选择会影响表面保护膜的铺贴性能、粘结性能。聚合物薄膜层2厚度在150-180μm的PET薄膜或PBT薄膜，当厚度不在该范围，其或是强度过低或是强度过高，如果薄膜过薄，在铺贴中易发生折曲，影响表面性能，如果薄膜过厚，其强度较高，在铺贴中可操作性降低，同时，膜层过厚的话，抗冲击性能也会受到影响，粘附性能较差，在使用过程中易剥离，在使用中大力的碰撞或者摩擦容易使其翘起，不适合长期使用。
对于聚合物薄膜层的材质，其可以为PET薄膜或PBT薄膜，最优选的为PET薄膜。该厚度和材质的选择是与其他层的组成和厚度相关的，其他层的组成和厚度不同的话，其厚度选择的考虑因素不同。
为了降低表面保护膜的水分透过性，在聚合物薄膜层制备原料中加入了氧化钙作为功能填料，为了发挥效果较好，优选为纳米级与微米级别的混合，达到快速水分吸收和持久吸收的效果。对于氧化钙的用量，氧化钙含量为聚合物薄膜质量的1-2.5％，用量过低效果不好，用量过高，分散性受到影响，表面保护膜的光学性能受到较大的影响，光透过率降低，雾度提高。
粘合剂层的选择
作为优选技术方案，所述粘合剂层4根据结构设置为外边缘区域A和内部区域B，其中内部区域B的面积占粘合剂层4面积的80-90％，所述外边缘区域A在表面保护膜外侧形成环状，环形外边缘区域A与内部区域B外边缘存在宽度为0.05-0.5mm的环形无粘合剂区域C。
本发明的一个核心发明点在于，粘合剂层内外侧选择不同组成的粘合剂层，其中外边缘区域A对玻璃的粘附性能好，可以避免使用过程中偶尔的碰撞就翘边，提高使用时长；内部区域B对玻璃的粘附力较小，保证与玻璃可以紧密贴合，不产生气泡，由于粘附力较小，基本无残留。
在内边缘区域与外边缘区域中间设置了一个无粘合剂区域C，其形成一个较小的空白间隙，降低了水分进入速率，起到了非常重要的缓冲作用，但该区域设置不宜过大，过大影响其光学性能，增大的折光变形性。作为优选，环形外边缘区域A与内部区域B外边缘存在宽度为0.05-0.5mm的环形无粘合剂区域C
作为优选技术方案，所述粘合剂层4外边缘区域A使用粘合剂A涂覆得到，所述粘合剂A包括：聚氨酯丙烯酸酯20-50重量份，含羟基的丙烯酸酯15-30重量份，吸水性添加剂A0.2-0.4重量份，交联剂1-5重量份，偶联剂5-15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30-100重量份，所述吸水性添加剂A为无钴变色硅胶干燥剂。
边缘区域A使用的得粘合剂A使用了高粘附力，其主要是通过高含量的偶联剂，其可以提高粘合剂与玻璃的粘附力。同时，由于粘合力的组成选择，其具有较高的内聚力，在测试过程中，残留量也极低；同时，其中添加了吸水性添加剂，在外边缘区域使用的吸水性添加剂为无钴变色硅胶干燥剂，其起到了吸水作用同时还起到了水分含量提示作用，其颜色随着含水量颜色变化，使用者根据颜色提示判断表面保护膜含水量，进而判断是否需要更换屏幕的表面保护膜。
作为进一步优选技术方案，所述粘合剂层4内部区域B使用粘合剂B涂覆得到，所述粘合剂B包括：聚氨酯丙烯酸酯10-30重量份，含羟基的丙烯酸酯10-15重量份，吸水性添加剂B为细孔硅胶干燥剂0.1-0.3重量份，交联剂1-5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30-100重量份。该组成的粘合剂B具有适中的内聚力和与基材的粘附力，在保持与玻璃紧密粘接的同时也不会存在任何残留，同时使用了细孔硅胶干燥剂，起到了控水作用，且使用的细孔硅胶干燥剂优选为吸水前后光学性能变化小，对表面保护膜的总体光学性能影响小。
耐磨层的选择
作为优选技术方案，所述耐磨涂层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，环氧树脂10-12重量份，光引发剂0.1-3重量份，胺类固化剂1-2.2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。在耐磨涂层中使用过了两种树脂，分别为环氧丙烯酸酯和环氧树脂，其环氧基团在固化后具有较高的交联密度，水分透过率会大幅度降低，硬度也较大，为了提高两种树脂的固化，使用过了光引发剂和胺类固化剂进行双重固化。
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。
抗蓝光层的选择
作为优选技术方案，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。
各层厚度的选择
作为优选技术方案，所述耐磨涂层1厚度50-100μm，所述聚合物薄膜层2厚度为150-180μm，所述抗蓝光层3厚度为10-30μm，所述粘合剂层4厚度为80-120μm。抗蓝光层3的厚度选择较薄，为了避免该层组成影响表面保护膜的水分透过率的控制。
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、粘合剂层的厚度的选择、组成的选择，解决了抗蓝光性和在潮湿环境下屏幕表面膜防水、耐久性的问题；同时，粘合剂层根据使用边缘区域和内部区域的不同需要，选择具有不同特定的组成以及内外侧尺寸的选择，还达到了稳定粘结、无粘合剂残留的技术效果。为了避免潮湿环境下表面保护膜中间部分的光学性能，在聚合物薄膜层和粘合剂层均加入了具有吸湿、吸水效果的助剂，且粘合剂层内部区域B和外边缘区别A之间设置了无粘合剂区域C，控制了水分的传递，提高了潮湿环境下的综合使用性能。
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为粘合剂层的俯视图，
其中，A为外边缘区域，B为内部区域，C为无粘合剂区域。
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
耐磨涂料A 耐磨涂料B 耐磨涂料C 耐磨涂料D
环氧丙烯酸酯 30 30 30 40
环氧树脂 10 10 10 0
光引发剂 0.7 0.7 0.7 0.7
胺类固化剂 1.8 1.8 1.8 1.8
流平剂 0.7 0.7 0.7 0.7
片状二氧化钛 8 0 0 8
球型二氧化钛 0 8 0 0
纳米氧化锌 0 0 8
偶联剂 0.8 0.8 0.8 0.8
溶剂 48 48 48 48
2.粘合剂
粘合剂A1 粘合剂A2 粘合剂B1 粘合剂B2 粘合剂B3
聚氨酯丙烯酸酯 30 30 25 25 25
含羟基的丙烯酸酯 15 15 10 10 10
吸水性添加剂* 0.3 0 0.2 0.4 0
交联剂 2 2 3 3 3
偶联剂 15 15 2 2 2
光引发剂 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
流平剂 1.2 1.2 1.5 1.5 1.5
溶剂 36 36.3 57.8 57.6 58
*粘合剂A1使用无钴变色硅胶干燥剂，粘合剂B1和B2使用孔硅胶干燥剂。
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。
实施例
_____________________________________________________________
实施例1
在160μm厚含有1.5wt％氧化钙的PET薄膜2的正面涂覆耐磨涂料A固化得到80μm厚的耐磨涂层1，在反面涂覆抗蓝光涂料A固化得到20μm厚的抗蓝光层3，在抗蓝光层3表面外圈涂覆粘合剂A1(外圈面积占薄膜层面积的10％)，内部区域涂覆粘合剂B1，粘合剂层厚度为90μm，外圈的内边缘与内部区域的外边缘之间存在0.1mm宽的环形间隙，粘合剂层表面覆盖剥离衬垫，剥离衬垫厚度为100μm，得到表面保护膜。
实施例2-3
分别采用耐磨涂料B和C替换实施例1中的耐磨涂料A，得到表面保护膜。
对比例1
采用耐磨涂料D替换实施例1中的耐磨涂料A，得到表面保护膜。
对比例2
采用粘合剂A2替换实施例1中的粘合剂A1，得到表面保护膜。
对比例3
采用粘合剂B2替换实施例1中的粘合剂B1，得到表面保护膜。
对比例4
采用粘合剂B3替换实施例1中的粘合剂B1，得到表面保护膜。
对比例5
采用粘合剂B1替换实施例1中的粘合剂A1，得到表面保护膜。
对比例6
采用粘合剂A1替换实施例1中的粘合剂B1，得到表面保护膜。
对比例7
采用抗蓝光涂料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8
采用不含有氧化钙填料的PET薄膜替换实施例1中的PET薄膜，得到表面保护膜。
对比例9
在内部区域和外缘区域不设置无粘合剂区域，其余部分与实施例1相同，得到表面保护膜。
测试方法
1.水分透过率测试
通过电解法透湿仪测定表面保护膜的水分透过率(去除剥离衬垫后测试)。
2.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。
3.残留污染测试
将实施例或比较例的表面保护片粘贴在玻璃片上，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。
4.抗冲击性测试
将实施例或比较例的表面保护片贴在5寸的玻璃屏幕上，采用150g进行自由落体击打在贴有表面保护膜的玻璃屏幕中心位置上，记录发生玻璃破裂时的高度(cm)。
5.翘起测试
将实施例或比较例的表面保护片贴在5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。
测试结果如下：
由上述数据可以发现，本发明保护的表面保护膜具有优异的耐磨性、极低的水分透过率、蓝光过滤性、抗冲击性、耐长期使用、低残留量以及粘合剂有一定的吸水性等优异性能，各组分的选择和参数的选择都是创造性的选择和实验得到。
上述实施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 (7)

1.一种潮湿环境下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），其中聚合物薄膜层（2）为含有氧化钙填料的PET薄膜或PBT薄膜，氧化钙含量为聚合物薄膜质量的1-2.5%，粘合剂层（4）中含有吸水性添加剂。
2.如权利要求1所述的潮湿环境下手机屏幕用表面保护膜，其特征在于：所述粘合剂层（4）分为外边缘区域（A）和内部区域（B），其中内部区域（B）的面积占粘合剂层（4）面积的80-90%，所述外边缘区域（A）在表面保护膜外侧形成环状，环形外边缘区域（A）与内部区域（B）外边缘存在宽度为0.05-0.5mm的环形无粘合剂区域（C）。
3.如权利要求1所述的潮湿环境下手机屏幕用表面保护膜，其特征在于：所述耐磨涂层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，环氧树脂10-12重量份，光引发剂0.1-3重量份，胺类固化剂1-2.2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、球型二氧化钛、纳米氧化锌和纳米氧化锆的一种或几种。
4.如权利要求1所述的潮湿环境下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。
5.如权利要求2所述的潮湿环境下手机屏幕用表面保护膜，其特征在于：所述粘合剂层（4）外边缘区域（A）使用粘合剂A涂覆得到，所述粘合剂A包括：聚氨酯丙烯酸酯20-50重量份，含羟基的丙烯酸酯15-30重量份，吸水性添加剂A 0.2-0.4重量份，交联剂1-5重量份，偶联剂5-15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30-100重量份，所述吸水性添加剂A为无钴变色硅胶干燥剂。
6.如权利要求2所述的潮湿环境下手机屏幕用表面保护膜，其特征在于：所述粘合剂层（4）内部区域（B）使用粘合剂B涂覆得到，所述粘合剂B包括：聚氨酯丙烯酸酯10-30重量份，含羟基的丙烯酸酯10-15重量份，吸水性添加剂B 0.1-0.3重量份，交联剂1-5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30-100重量份，所述吸水性添加剂B为细孔硅胶干燥剂。
7.如权利要求1所述的潮湿环境下手机屏幕用表面保护膜，其特征在于：所述耐磨涂层（1）厚度50-100μm，所述聚合物薄膜层（2）厚度为150-180μm，所述抗蓝光层（3）厚度为10-30μm，所述粘合剂层（4）厚度为80-120μm。
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