TW201444677A - 機能性膜及其製造方法 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種親水性的樹脂基材與疏水性的被覆層的密著性優異且霧度值低的機能性膜、及其製造方法。機能性膜包括：親水性的樹脂基材，具有大於21.5的溶解度參數值；中間層，形成於親水性的樹脂基材上且具有20.0以上、21.5以下的溶解度參數值；疏水性的被覆層，形成於中間層上且具有小於20.0的溶解度參數值；以及存在於中間層與被覆層之間的中間層與被覆層的混合區域，且所述機能性膜具有小於1.0%的霧度值。溶解度參數值表示利用霍伊法測定的溶解度參數的值。

Description

機能性膜及其製造方法
本發明是有關於一種機能性膜及其製造方法。
就機能性膜而言，一併具有親水性質與疏水性質的用途近年來不斷增加。
以下，作為一例，列舉偏光板保護膜。先前，作為配置於液晶顯示面板的顯示器表面的偏光板保護膜，使用三乙醯纖維素(Triacetyl cellulose，TAC)膜。近年來，要求液晶顯示面板薄型化。伴隨液晶顯示面板的薄型化，TAC膜亦需要薄型化。
另一方面，TAC膜具有高透濕度(moisture permeability)。因薄型化而TAC膜更容易透過水分。已透過TAC膜的水分成為液晶顯示面板的內部的聚乙烯醇(polyvinyl alcohol，PVA)膜吸脫濕(吸濕及脫濕)的原因。因PVA膜的吸脫濕，而使其彎曲(bending)或光學性能劣化等問題變得顯著。
因此，提出降低TAC膜的透濕度的方法。例如，專利文獻1中揭示了一種機能性膜，其包括醯化纖維素膜(TAC膜)，及設置於該醯化纖維素膜的至少一面的疏水性層(低透濕層)。
[現有技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2006-247954號公報
專利文獻1中，在TAC膜形成著疏水性層，但疏水性層與TAC膜的密著性不充分。
進而，為了在TAC膜上更進一步設置疏水性層，而面臨因與TAC膜的極性之差大而難以密著的大的課題。而且，當形成疏水性層時，若TAC膜即便非常少地混入至疏水性層中，亦會產生塗膜的霧度(濁度、渾濁度)上升的問題。
因此，在TAC膜與疏水性層之間，利用依次塗佈(sequential coating)而設置具有所述TAC膜與疏水性層的中間程度的親疏水性(親水性及疏水性)的中間層。
然而，因中間層的極性與疏水性層的極性之差是必然的，故中間層與疏水性層的密著力不充分，而需要改善以進一步提高密著力。
因此，發明者等人經過積極研究後發現：藉由將中間層與疏水性層以濕對濕(wet-on-wet)多層塗佈而製膜，從而可大幅地改善中間層與疏水性層的密著力，其中所述疏水性層所具有的極性基並不比中間層多。
可知若進行濕對濕多層塗佈則中間層與疏水性層之間 的密著會變得良好，但另一方面，亦會出現如下情況，即，中間層的原材料與疏水性層的原材料的相容性差，而該情況下，若中間層與疏水性層過於進行層混合，則會因相分離等而引起膜的霧度值的上升。
本發明是考慮上述課題而完成，其目的在於提供一種親水性的樹脂基材與疏水性的被覆層的密著性優異且霧度值低的機能性膜、及其製造方法。
本發明的一形態中，機能性膜包括：親水性的樹脂基材，具有大於21.5的溶解度參數(Solubility Parameter，SP)值；中間層，形成於親水性的樹脂基材上且具有20.0以上、21.5以下的SP值；疏水性的被覆層，形成於中間層上且具有小於20.0的SP值；以及在中間層與被覆層之間的中間層與被覆層的混合區域，且所述機能性膜具有小於1.0%的霧度值。SP值表示利用霍伊法(Hoy’s method)測定的溶解度參數的值。
較佳為，親水性的樹脂基材包含纖維素系樹脂。
本發明的另一形態中，機能性膜的製造方法包括：連續送出親水性的樹脂基材的步驟，該親水性的樹脂基材具有大於21.5的SP值；第1塗佈步驟，將第1塗佈液塗佈於親水性的樹脂基材上，該第1塗佈液包含具有20.0以上、21.5以下的SP值的中間層形成材料；以及第2塗佈步驟，將第2塗佈液濕對濕塗佈於第1塗佈液上，該第2塗佈液包含具有小於20.0的SP值的疏 水性的被覆層形成材料。SP值表示利用Hoy法測定的溶解度參數的值。
較佳為，第1塗佈液的中間層形成材料具有活性射線硬化性，且機能性膜的製造方法進而包括對第1塗佈液照射活性射線的步驟。
較佳為，活性射線照射後的所述中間層形成材料的聚合率為10%以上、60%以下。
根據本發明，提供親水性的樹脂基材與疏水性的被覆層的密著性優異且霧度值低的機能性膜、及其製造方法。
10‧‧‧機能性膜
12‧‧‧樹脂基材
14‧‧‧中間層
16‧‧‧被覆層
18‧‧‧混合區域
20‧‧‧製造設備
22、32‧‧‧狹縫式模具
24‧‧‧第1塗佈液
25、35‧‧‧袋狀部
26、36‧‧‧狹縫
28、38‧‧‧噴出口
34‧‧‧第2塗佈液
40‧‧‧送出裝置
50‧‧‧照射裝置
圖1是機能性膜的剖面示意圖。
圖2表示機能性膜的製造設備的一例。
圖3表示機能性膜的製造設備的另一例。
以下，依據隨附圖式對本發明的較佳的實施形態進行說明。本發明藉由以下的較佳的實施形態而說明，但只要不脫離本發明的範圍則可藉由許多方法進行變更，且可利用本實施形態以外的其他實施形態。因此，本發明的範圍內的所有變更包含於專利申請範圍內。
此處，圖中，由同一符號表示的部分為具有相同功能的 相同的要素。而且，本說明書中，在使用“~”來表示數值範圍時，“~”所示的上限、下限的數值亦包含在數值範圍內。
(機能性膜)
圖1是本實施的機能性膜的剖面示意圖。本實施的機能性膜10為了改善親水性的樹脂基材12與疏水性的被覆層16的密著性而具有中間層14。該中間層14具有樹脂基材12與被覆層16的中間程度的親疏水性。機能性膜10在中間層14與被覆層16之間具有中間層14與被覆層16的混合區域18。
樹脂基材12具有大於21.5的SP值，中間層14具有20.0以上、21.5以下的SP值，被覆層16具有小於20.0的SP值。
本申請案說明書中將具有大於21.5的SP值的情況定義為親水性，將具有小於20.0的SP值的情況定義為疏水性。另外，SP值表示經Hoy法測定出的溶解度參數的值。Hoy法在聚合物手冊第四版(Polymer Handbook Fourth Edition)(J.布蘭德魯普(J.Brandrup)等著，約翰威立父子公司(John Wiley & Sons,Inc.)出版)中有記載。
機能性膜10具有小於1.0%的霧度值。霧度值依據日本工業標準的JIS(Japanese Industrial Standards)-K7136(2000年版)而測定。另外，JIS-K7136(2000年版)與國際標準化機構的ISO(International Organization for Standardization)14782(1999年版)相對應。
當在樹脂基材12上形成中間層14時，將第1塗佈液塗 佈於樹脂基材12，該第1塗佈液是將中間層形成材料溶解於溶劑中所得。較佳為第1塗佈液的溶劑浸入至樹脂基材12(溶劑使樹脂基材溶解或膨潤)。藉由將溶劑浸入至樹脂基材12中而產生定錨效應(anchor effect)，從而可提高中間層14與樹脂基材12的密著性。此處，所謂定錨效應是指藉由黏著劑進入至黏著面的微細凹凸中並硬化而黏著力得到提高的效應。
而且，膨潤是指如下狀態，即，維持著如樹脂般的高分子物質的固體狀態的形狀，且相對低分子量的溶劑分子進入並浸透至高分子物質的間隙中，由此體積膨脹。溶解是指由溶劑分子包圍的高分子鏈分離而分散於溶劑中的狀態。溶劑向樹脂基材12的浸入可藉由顯微鏡觀察膜剖面來確認。
當在中間層14形成被覆層16時，在第1塗佈液上濕對濕塗佈含有疏水性的被覆層形成材料的第2塗佈液。藉由進行濕對濕塗佈而形成混合區域18。藉由形成混合區域18而產生定錨效應，從而提高中間層14與被覆層16的密著性。濕對濕塗佈亦包含使用了模塗機(die coater)的同時多層塗佈。
本實施形態中，為了提高中間層14與被覆層16的密著性而形成著混合區域18。然而，有時根據第1塗佈液的條件，而中間層14與被覆層16會過度混合，從而因中間層14與被覆層16的相分離或樹脂基材12與被覆層16的接觸所導致的相分離等，而霧度值增大。
該情況下，當將中間層14形成於樹脂基材12上時，第 1塗佈液中包含作為中間層形成材料的活性射線硬化樹脂。在為了形成被覆層16而將第2塗佈液濕對濕塗佈之前，對第1塗佈液中照射活性射線而使中間層形成材料的一部分聚合，從而在第1塗佈液內形成3維交聯結構。藉此，可調整濕對濕塗佈第2塗佈液後的第1塗佈液與第2塗佈液的混合狀態。
活性射線照射後的第1塗佈液中的中間層形成材料的聚合率較佳為10%以上、60%以下，更佳為20%以上、50%以下。這是因為，若為10%以上，則3維交聯結構可形成得大，結果可抑制過度混合。另一方面，藉由設為60%以下，則可抑制3維交聯結構的形成過度推進，結果可順利地形成混合區域18。聚合率可藉由傅里葉轉換紅外分光光度計(Fourier transform infrared spectroscopy，FT-IR)而測定。
因此，可獲得親水性的樹脂基材12與疏水性的被覆層16的密著性優異且霧度值低的機能性膜10。
以下，分別對適合作為滿足所述機能性膜10的樹脂基材12、中間層14、被覆層16的主成分的材料等進行說明。此處，「主成分」是指以最高比例而含有的成分。
<樹脂基材>
樹脂基材12例如包含以醯化纖維素為主成分的纖維素系樹脂等。而且，樹脂基材12具有大於21.5的SP值。
樹脂基材12除主成分以外亦可含有添加劑。為了整光學特性、改善機械特性、製膜性等而添加有添加劑。
<被覆層>
被覆層16例如包含環狀烯烴系樹脂(三井化學(股)製造的阿佩爾(APEL)(註冊商標)、多巴斯先進聚合物有限責任公司(TOPAS ADVANCED POLYMERS GmbH)製造的多巴斯(TOPAS)(註冊商標)等)等。而且，被覆層16較佳為具有小於20.0的SP值。
被覆層16除主成分以外亦可含有添加劑。為了調整光學特性、改善機械特性、製膜性等而添加有添加劑。
<中間層>
就親疏水性而言，中間層14具有介於樹脂基材12與被覆層16之間的性質。中間層14例如包含含有環狀烯烴的活性射線硬化丙烯酸酯樹脂(新中村化學工業(股)製造的A-DCP、DCP等)等。中間層14具有小於樹脂基材12的SP值且大於被覆層16的SP值即20.0以上、21.5以下的SP值。
中間層14除主成分以外亦可含有添加劑。為了調整光學特性、改善機械特性、製膜性等、調整聚合率等而添加有添加劑。
<混合區域>
在中間層14與被覆層16之間形成著混合區域18。混合區域18被定義為中間層14的組成物與被覆層16的組成物混合而成的區域。混合區域18可藉由顯微鏡觀察膜剖面來確認。
混合區域18以機能性膜10的霧度值為1.0%以下的混合 狀態而形成。
(機能性膜的製造方法)
本形態的機能性膜的製造方法包括：連續送出親水性的樹脂基材的步驟；第1塗佈步驟，將包含中間層形成材料的第1塗佈液塗佈於樹脂基材上；以及第2塗佈步驟，將包含疏水性的被覆層形成材料的第2塗佈液濕對濕塗佈於第1塗佈液上，且中間層形成材料具有介於親水性的樹脂基材與疏水性的被覆層材料之間的親疏水性。
圖2表示本實施形態的機能性膜的製造設備的一例。圖2所示的製造設備20至少包括：送出帶狀的樹脂基材12的送出裝置40，將第1塗佈液24塗佈於樹脂基材12的狹縫式模具(slot die)22，以及將第2塗佈液34塗佈於第1塗佈液24上的狹縫式模具32。
圖3表示本實施形態的機能性膜的製造設備的一例。圖3所示的製造設備20至少包括：送出帶狀的樹脂基材12的送出裝置40，將第1塗佈液24塗佈於樹脂基材12的狹縫式模具22，對樹脂基材12上的第1塗佈液24照射活性射線的照射裝置50，以及將第2塗佈液34塗佈於第1塗佈液24上的狹縫式模具32。
親水性的樹脂基材12具有捲繞在卷芯上的卷狀形狀。卷狀的樹脂基材12藉由送出裝置40而連續送出。送出裝置40包括可設置捲繞在卷芯上的卷狀樹脂基材12的輥(不圖示)。藉由使該輥旋轉，而將帶狀的樹脂基材12連續搬送至下游的狹縫式模 具22、狹縫式模具32、照射裝置50等中。
第1塗佈步驟中，使用狹縫式模具22，將第1塗佈液24塗佈於連續搬送的帶狀的樹脂基材12上。狹縫式模具22包括與樹脂基材12的寬度方向平行的袋狀部25、與袋狀部25連通的狹縫26及噴出口28。第1塗佈液24從噴出口28噴出並塗佈於樹脂基材12上。
第1塗佈液24以中間層14的形成材料為主成分而構成。
第1塗佈液24包含溶解中間層形成材料的溶劑。
作為第1塗佈液的溶劑，有環己烷等烴類、二氯甲烷等鹵化烴類、二乙醚等醚類、乙酸甲酯等酯類、甲基乙基酮等酮類、甲醇等醇類、乙腈(沸點81.6℃)等氰基化合物類等。而且，亦可組合多種溶解或膨潤樹脂基材12的溶劑。
如圖3所示，亦可在第1塗佈步驟後設置照射活性射線的步驟。藉由使用照射裝置50而對第1塗佈步驟中塗佈於樹脂基材12的第1塗佈液24照射活性射線，而將第1塗佈液24的一部分聚合(硬化)。藉由將第1塗佈液24的一部分聚合，而可抑制第1塗佈液24與第2塗佈液34過度混合。
作為照射裝置50，例如使用紫外線照射裝置等。在使用紫外線照射裝置的情況下，調整紫外線的照射強度及照射時間，並調整第1塗佈液24的聚合率。
第2塗佈步驟中，使用狹縫式模具32，將第2塗佈液34濕對濕塗佈於連續搬送的樹脂基材12上的被照射了活性射線 的第1塗佈液24上。濕對濕塗佈是指在使第1塗佈液24完全硬化前將第2塗佈液34塗佈於第1塗佈液24上。
狹縫式模具32包括與樹脂基材12的寬度方向平行的袋狀部35、與袋狀部35連通的狹縫36及噴出口38。第2塗佈液34從噴出口38噴出並塗佈於第1塗佈液24上。
第2塗佈液34包含被覆層形成材料作為主成分。
第2塗佈液34包含溶解被覆層形成材料的溶劑。作為第2塗佈液34的溶劑，有環己烷等烴類、二氯甲烷等鹵化烴類、二乙醚等醚類、乙酸甲酯等酯類、甲基乙基酮等酮類、甲醇等醇類、乙腈(沸點81.6℃)等氰基化合物類等。
第2塗佈液34因濕對濕塗佈於第1塗佈液24上，故在第1塗佈液24與第2塗佈液34的界面，第1塗佈液24與第2塗佈液34部分混合。藉由該混合而最終在中間層14與被覆層16之間形成混合區域18。藉由混合區域18的形成而產生定錨效應，從而可確保中間層14與被覆層16的密著性。
[實施例1]
以下，列舉本發明的實施例對本發明進行更詳細說明。然而，本發明並不受該些實施例任何限定。
<樹脂基材的準備>
準備市售的富士軟片(股)製造的作為三乙醯纖維素膜(TAC膜)的Fujitac(註冊商標)TD60UL。TAC膜的SP值為21.8。
<第1塗佈液的製備>
使用A-DCP(新中村化學工業股份有限公司)作為中間層形成材料。A-DCP的SP值為20.4。使用甲基乙基酮(methyl ethyl ketone，MEK)與乙酸甲酯作為溶劑。藉由在MEK與乙酸甲酯的1：1混合溶劑中溶解A-DCP，而製備出中間層形成材料的濃度為50質量%的第1塗佈液。
<第2塗佈液的製備>
使用三井化學(股)製造的APEL(註冊商標)8008T作為被覆層形成材料。APEL8008T的SP值為19.2。使用環己烷作為溶劑。藉由將APEL8008T溶解於環己烷中，而製備出被覆層形成材料的濃度為10質量%的第2塗佈液。
<被覆層的形成>
在表1所示的條件下，在樹脂基材上形成被覆層，藉此製造出機能性膜。此處，依次塗佈是指在使第1塗佈液完全硬化後，將第2塗佈液塗佈於第1塗佈液24上。
<評價>
關於密著性，以JIS-K5600(1999年版)記載的交叉切割(crosscut)法進行試驗。另外，JIS-K5600(1999年版)與國際標準化機構的ISO/DIS2808(1996年發行)相對應。將膠帶剝離後，依據以下的基準進行評價。
A：切割的邊緣非常光滑，任一格子網眼均未剝離。
B：切割的交叉點處的塗膜稍有剝離。明確在交叉切割部分受到影響的不超過15%。
C：塗膜沿著切割的邊緣局部或整個面地產生大的剝離，及/或數個部位的網眼局部或整個面地發生剝離。明確在交叉切割部分受到影響的為15%以上。
關於霧度，使用霧度計(HZ-V3，須賀試驗機(股)製造)並依據JIS-K7136進行測定。
<評價結果>
將所獲得的實施例1~實施例5及比較例1、比較例2的特性表示於表1中。實施例1~實施例5具有中間層及混合區域。結果，實施例1~實施例5中，關於密著性評價為B以上，霧度值小於1.0%。比較例1中，因不具有中間層，故關於密著性評價為C，霧度值為1.0%以上。比較例2中，因不具有混合區域，故關於密著性評價為C。
10‧‧‧機能性膜
12‧‧‧樹脂基材
14‧‧‧中間層
16‧‧‧被覆層
18‧‧‧混合區域

Claims (5)

  1. 一種機能性膜，包括：親水性的樹脂基材，具有大於21.5的SP值，所述SP值表示經霍伊法測定出的溶解度參數的值；中間層，形成於所述親水性的樹脂基材上且具有20.0以上、21.5以下的SP值；疏水性的被覆層，形成於所述中間層上且具有小於20.0的SP值；以及在所述中間層與所述被覆層之間的所述中間層與所述被覆層的混合區域，且所述機能性膜具有小於1.0%的霧度值。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的機能性膜，其中所述親水性的樹脂基材包含纖維素系樹脂。
  3. 一種機能性膜的製造方法，包括：連續送出親水性的樹脂基材的步驟，所述親水性的樹脂基材具有大於21.5的SP值，所述SP值表示經霍伊法測定出的溶解度參數的值；第1塗佈步驟，將第1塗佈液塗佈於所述親水性的樹脂基材上，所述第1塗佈液包含具有20.0以上、21.5以下的SP值的中間層形成材料；以及第2塗佈步驟，將第2塗佈液濕對濕塗佈於所述第1塗佈液上，所述第2塗佈液包含具有小於20.0的SP值的疏水性的被覆 層形成材料。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的機能性膜的製造方法，其中所述第1塗佈液中的所述中間層形成材料具有活性射線硬化性，且，所述機能性膜的製造方法進而包括對所述第1塗佈液照射活性射線的步驟。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的機能性膜的製造方法，其中活性射線照射後的所述中間層形成材料的聚合率為10%以上、60%以下。
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