TW201615771A - 硬塗覆組合物及使用其之防散射膜 - Google Patents

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Abstract

本發明是關於一種硬塗覆組合物及使用其之防散射膜，其中該硬塗覆組合物包含紫外線固化型丙烯酸酯(acrylate)樹脂、無機奈米粒子、光引發劑及混合溶劑，該混合溶劑包含酮(ketone)類溶劑及醇(alcohol)類溶劑。

Description

硬塗覆組合物及使用其之防散射膜
本發明是關於一種硬塗覆組合物及使用其之表面硬度及光學特性優異的防散射膜。
適用於手機等的觸控螢幕面板的結構從習知多層型結構走向一體成型結構。採用這種一體成型觸控螢幕面板結構是因為無需使用成本比較高的透明電極(如氧化銦錫(Indium Tin Oxide，ITO))膜。
藉由一體成型觸控螢幕面板結構，可實現產品的超薄化，並提高可見光透射率。即使具有這種優點，還頻繁產生因掉落衝擊等而使顯示面側的保護玻璃破碎之問題。
由此，為了提高當可攜式設備的玻璃破碎時產生的碎片之穩定性，在面板和保護玻璃之間插入防散射膜來防止保護玻璃的散射。
普遍地，這種防散射膜包括硬塗層/基材/黏結層的結構，其特性上，需要硬塗層的表面硬度及光學特性。
本發明的目的在於提供一種硬塗覆組合物及使用其之表面硬度及光學特性優異的防散射膜，其中，該硬塗覆組合物包含：紫外線固化型丙烯酸酯樹脂；無機奈米粒子；光引發劑；以及混合溶劑，該混合溶劑包含酮類溶劑及醇類溶劑。
但是，本發明要解決的技術問題不局限於以上所提及的問題，本發明所屬技術領域的普通技術人員可從以下記載內容中明確地理解 未提及的其他問題。
為了達成上述目的，本發明提供一種硬塗覆組合物，其中，該硬塗覆組合物包含：紫外線固化型丙烯酸酯樹脂；無機奈米粒子；光引發劑；以及混合溶劑，該混合溶劑包含酮類溶劑及醇類溶劑。
在本發明的一實施例中，該混合溶劑的極性度可以為3至5。
在本發明的一實施例中，該混合溶劑更可包含選自由醯胺(amide)類溶劑、碳氫化合物類溶劑、酯(ester)類溶劑、醚(ether)類溶劑及甘醇(glycol)類溶劑所組成之群組中的一種以上的其他溶劑。
在本發明的一實施例中，該混合溶劑可包含60~80重量百分比的酮類溶劑、15~35重量百分比的醇類溶劑及5~10重量百分比的其他溶劑。
在本發明的一實施例中，當該無機奈米粒子的50%累積品質粒子大小分佈直徑為D50時，可滿足5nm<D50<20nm。
在本發明的一實施例中，相對於總100重量份的該硬塗覆組合物，紫外線固化型丙烯酸酯樹脂可以為10~70重量份，無機奈米粒子可以為1~30重量份，光引發劑可以為1~15重量份。
在本發明的一實施例中，該硬塗覆組合物可利用無機奈米粒子來形成網狀物結構。
作為本發明的一實施例，提供一種防散射膜，該防散射膜包括：一透明膜；以及一形成於該透明膜的上部的硬塗層，該硬塗層由該硬塗覆組合物形成。
在本發明的一實施例中，該硬塗層的厚度可以為0.1μm至1μm。
在本發明的一實施例中，該硬塗層的鉛筆硬度可以為1H至9H。
在本發明的一實施例中，該硬塗層的透射率可以為90%至100%。
在本發明的一實施例中，本發明更可包括一形成於該透明膜 的下部的黏結層。
在本發明的一實施例中，本發明更可包括一形成於該黏結層的下部的離型膜。
其中，本發明的硬塗覆組合物，其包含：紫外線固化型丙烯酸酯樹脂；無機奈米粒子；光引發劑；以及混合溶劑，該混合溶劑包含酮類溶劑及醇類溶劑，利用無機奈米粒子來形成網狀物結構，從而即使由此形成的硬塗層具有薄的厚度，也可製備表面硬度及光學特性優異的防散射膜。
110‧‧‧透明膜
120‧‧‧硬塗層
130‧‧‧黏結層
140‧‧‧離型膜
第1a圖及第1b圖為在本發明實施例1及比較例1的防散射膜中的硬塗層之掃描電子顯微鏡(Scanning Electron Microscope，SEM)照片。
第2圖為簡要表示本發明一實施例中防散射膜的剖視圖。
以下，參照附圖詳細說明本發明的實施例，以使本發明所屬技術領域的普通技術人員可以容易實施。本發明能夠以多種不同的方式實現，故不局限於在此說明的實施例。
為了明確說明本發明，省略了與說明無關的部分，在說明書全文中，對於相同或類似的結構元件，標注相同的附圖標記。
在附圖中，為了明確表示各層及區域，放大示出了厚度。並且，在附圖中，為了便於說明，誇張示出了一部分層及區域的厚度。
以下，在基材的“上部(或下部)”形成任意結構不僅指任意結構與該基材的上表面(或下表面)相接觸來形成，而且不局限於在該基材和形成於基材上(或下)的任意結構之間不包括其他結構。
硬塗覆組合物
本發明提供一種硬塗覆組合物，其中，該硬塗覆組合物包含：紫外線固化型丙烯酸酯樹脂；無機奈米粒子；光引發劑；以及混合溶 劑，該混合溶劑包含酮類溶劑及醇類溶劑。
亦即，該硬塗覆組合物用於防散射膜的硬塗層，該硬塗覆組合物包含：紫外線固化型丙烯酸酯樹脂；無機奈米粒子；光引發劑；以及混合溶劑。
其中，該硬塗覆組合物，由於混合溶劑的規定極性度，利用無機奈米粒子來形成網狀物結構，即使由此形成的硬塗層具有薄的厚度，表面硬度也優異。
該紫外線固化型丙烯酸酯樹脂至少包含兩個以上的官能團，較佳地，包含2~15個官能團，來幫助提高硬度並防止捲曲(Curl)。此時，若包含於紫外線固化型丙烯酸酯樹脂的官能團的數量小於2個，則其添加效果有可能不充分，相反，若官能團的數量大於15個，則有可能導致發生捲曲。
並且，相對於100重量份的總組合物，可添加10~70重量份的該紫外線固化型丙烯酸酯樹脂。此時，在紫外線固化型丙烯酸酯樹脂小於10重量份的情況下，其添加效果有可能不充分，在紫外線固化型丙烯酸酯樹脂大於70重量份的情況下，有可能不賦予塗敷液所具有的功能性。
該無機奈米粒子意指奈米大小的無機粒子，用於確保硬度及捲曲(Curl)。該無機奈米粒子可以為選自由二氧化矽、氧化鋁、氧化鋯、沸石、鈦氧化物及其組合所組成之群組中的至少一種，其中，在性能及費用方面，較佳為二氧化矽，但本發明並不局限於此。
當該無機奈米粒子的該硬塗覆組合物內粒子分佈中50%累積品質粒子大小分佈直徑為D50時，可滿足5nm<D50<20nm，從而在使無機奈米粒子未完全分散，並使無機奈米粒子不分散且未凝結的狀態下，在該硬塗覆組合物內形成網狀物結構。
並且，相對於100重量份的總組合物，可添加1~30重量份的該無機奈米粒子。此時，在無機奈米粒子小於1重量份的情況下，其添加效果有可能不充分，在無機奈米粒子大於30重量份的情況下，有可能不賦予塗敷液所具有的功能性。
該光引發劑發揮由紫外線激發而引發光聚合的作用。該光引發劑可使用公知的光引發劑，較佳地，該光引發劑使用選自由苯甲酮(benzophenone)、被取代的苯甲酮、苯乙酮(acetophenone)、被取代的苯乙酮、安息香(benzoin)、安息香烷基酯(benzoin alkyl ester)、占噸酮(xanthone)、被取代的占噸酮、氧化膦(phosphine oxide)、二乙氧基-苯乙酮(diethoxy-acetophenone)、安息香甲醚(benzoin methyl ether)、安息香乙醚(benzoin ethyl ether)、安息香異丙醚(benzoin isopropyl ether)、二乙氧基占噸酮(diethoxy xanthone)、氯代-硫代-占噸酮(chloro-thio-xanthone)、N-甲基二乙醇-胺-苯甲酮(N-methyl diethanol-amine-benzophenone)、2-羥基-2-甲基-1-苯基-丙烷-1-酮(2-hydroxy-2-methyl-1-phenyl-propane-1-one)、2-苄基-2-(二甲基氨基)-1-[4-(4-嗎啉基)苯基]-1-丁酮(2-benzyl-2-(dimethylamino)-1-[4-(4-morpholinyl)phenyl]-1-butanone)及其組合所組成之群組中的至少一種，但本發明並不局限於此。
並且，相對於100重量份的總組合物，可添加1~15重量份的該光引發劑。此時，在光引發劑小於1重量份的情況下，存在著固化反應時間變長的問題，在光引發劑大於15重量份的情況下，存在著未反應光引發劑有可能以雜質殘存的問題。
其中，該混合溶劑包含酮類溶劑及醇類溶劑。酮類溶劑有甲基乙基酮(methyl ethyl ketone)、甲基異丁基酮(methyl isobutyl ketone)、1-甲基-2-吡咯烷酮(1-methyl-2-pyrrolidinone)、環己酮(cyclohexanone)或丙酮(acetone)等，醇類溶劑有丙二醇單甲醚(propylene glycol monomethyl ether)、甲醇(methanol)、乙醇(ethanol)、異丙醇(isopropyl alcohol)或丁醇(butyl alcohol)等。
該混合溶劑的極性度(Polarity Index)可以為3~5。此時，在混合溶劑的極性度小於3的情況下，由於極性太低，無機奈米粒子完全分散，從而存在著無法利用無機奈米粒子來形成網狀物結構的問題，在混合溶劑的極性度大於5的情況下，由於極性太高，從而存在著無機奈米粒子無法分散而相互凝聚的問題。
該混合溶劑更可包含選自由醯胺類溶劑、碳氫化合物類溶劑、酯類溶劑、醚類溶劑及甘醇類溶劑所組成之群組中的一種以上的其他溶劑。醯胺類溶劑有N，N-二甲基乙醯胺(N，N-dimethylacetamide)、N，N-二甲基甲醯胺(N，N-dimethylformamide)、二甲基亞碸(dimethyl sulfoxide)、N-甲基吡咯烷酮(N-methylpyrrolidone)或甲醯胺(formamide)等，碳氫化合物類溶劑有己烷(hexane)或庚烷(heptane)等的脂肪族碳氫化合物類溶劑及苯甲醚(anisole)、1，3，5-三甲基苯(mesitylene)或二甲苯(xylene)等的芳香族碳氫化合物類溶劑，酯類溶劑有乙酸甲酯(methyl acetate)、乙酸乙酯(ethyl acetate)、乙酸丙酯(propyl acetate)、丙酸甲酯(methyl propionate)、丙酸乙酯(ethyl propionate)、γ-丁內酯(γ-butyrolactone)、γ-戊內酯(γ-valerolactone)、γ-己內酯(γ-caprolactone)、δ-戊內酯(δ-valerolactone)或ε-己內酯(ε-caprolactone)等，酯類溶劑有四氫呋喃(tetrahydrofuran)、2-甲基四氫呋喃(2-methyl tetrahydrofuran)或二丁醚(dibutyl ether)等。
在該混合溶劑包含酮類溶劑、醇類溶劑及其他溶劑的情況下，較佳地，該混合溶劑包含60~80重量百分比的酮類溶劑、15~35重量百分比的醇類溶劑及5~10重量百分比的其他溶劑，但本發明並不局限於此。藉由維持這種重量比，該混合溶劑具有規定極性度，從而引導適當地分散無機奈米粒子，進而可在硬塗覆組合物內形成網狀物結構。
作為該硬塗覆組合物，只要是在防散射膜中，為了用作硬塗層而可維持硬塗性，更可添加添加劑，例如，更可添加染料、填充劑(filler)、加固劑、阻燃劑、增塑劑、潤滑劑、穩定劑(抗氧化劑、紫外線吸收劑、熱穩定劑等)、離型劑、防靜電劑、表面活性劑、分散劑、流動調節劑、均染(leveling)劑、消泡劑、表面改性劑、低應力劑(矽油(silicone oil)、矽橡膠、各種塑膠粉末等)、耐熱性改良劑等。
防散射膜
本發明提供一種防散射膜，該防散射膜包括一透明膜；以及一硬塗層，形成於該透明膜的上部，該硬塗層由該硬塗覆組合物形成。
第2圖為簡要表示本發明一實施例中防散射膜的剖視圖。
參照第2圖，本發明一實施例的防散射膜包括從上到下形成的硬塗層120及透明膜110，該防散射膜更可包括依次形成於該透明膜110下部的黏結層130及離型膜140。
該透明膜110可以為具有可防止觸控螢幕面板(touch screen panel)的鋼化玻璃之類的玻璃的散射的優異的強度，並具有防止光學特性被抑制的90%以上的透射率，較佳地，具有90~100%的透射率的透明性優異的薄膜。
較佳地，這種透明膜110使用選自由聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET，polyethylene terephthalate)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN，polyethylene naphthalate)、聚醚碸(PES，polyethersulfone)、聚碳酸酯(PC，poly carbonate)、聚乙烯(PE，polyethylene)、聚丙烯(PP，poly propylene)或其組合所組成之群組中的至少一種，更佳地，使用可見光透射率為92%的光學用聚對苯二甲酸乙二醇酯膜，但本發明並不局限於此。
其中，該硬塗層120形成於該透明膜110的上部，並由該硬塗覆組合物形成。此時，硬塗覆組合物如上所述。
亦即，該防散射膜組合物利用無機奈米粒子來形成網狀物結構，從而即使由此形成的硬塗層120具有薄的厚度，表面硬度及光學特性也優異。
該硬塗層120將該硬塗覆組合物塗敷於透明膜的上部面而成，作為塗敷方法，可例舉旋塗(spin coating)法、噴塗(spray coating)法、鑄塗(cast)法、棒塗(bar coating)法、輥塗(roll to roll coating)法、凹版印塗(gravure coating)法、浸漬(dipping)法等。在這些方法中，在生產性面，最佳使用輥塗法，但本發明並不局限於此。
該硬塗層120的厚度較佳為0.1μm至1μm，更佳為0.1μm至0.8μm，最佳為0.1μm至0.7μm，但本發明並不局限於此。該硬塗層120即使具有如上所述的薄的厚度，也由於利用無機奈米粒子來形成網狀物結構，可確保表面硬度及光學特性。此時，在該硬塗層120的厚度太薄的情況下，存在著硬塗性問題，在該硬塗層120的厚度太厚的情況下，存在著硬塗引起的費用上升的問題。
該硬塗層120的鉛筆硬度可以為1H至9H。該硬塗層120具有上述範圍的鉛筆硬度，從而可實現優異的耐磨耗性。
並且，該硬塗層120的透射率可以為90%至100%。該硬塗層120具有上述範圍的透射率，從而維持高水準的透明性，進而可實現優異的光學特性。
該黏結層130可形成於該透明膜110的下部，為了附著於作為黏附面的觸控螢幕面板等，更可形成該黏結層130。
具體地，該黏結層130可直接塗敷於該透明膜110的下部面而成，或該黏結層130可預先塗敷於該離型膜140的上部面後，可藉由貼合透明膜110的下部面和離型膜140而成。
這種黏結層130可無限制地使用丙烯酸類黏結劑、矽類黏結劑、含有無酸(acid-free)類型的羥基(hydroxyl)的黏結劑等公知的黏結劑。黏結層130可包含選自丙烯酸類黏結劑、矽類黏結劑、含有無酸類型的羥基的黏結劑等公知的黏結劑中的至少一種。例如，含有無酸類型的羥基的黏結劑可包含丙烯酸-2-乙基己酯(2-ethylhexyl acrylate)、丙烯酸羥乙酯(hydroxyethyl acrylate)及苯甲酮等公知的光引發劑，更可包含添加劑。添加劑用於提高黏結劑的物性，可無限制地利用公知的固化促進劑、增塑劑、分散劑、表面活性劑、防靜電劑、消泡劑、均染劑等。
該離型膜140可形成於該黏結層130的下部，用於保護該黏結層130。
這種離型膜140可使用聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET，polyethylene terephthalate)膜等各種薄膜，較佳地，使用離型力為10g/in左右的離型用聚對苯二甲酸乙二醇酯膜，以便容易進行離型，但本發明並不局限於此。
以下，為了幫助理解本發明，提出較佳實施例。但是，以下實施例僅用於更容易地理解本發明，本發明的內容不限定於以下實施例。
實施例
實施例1
準備混合溶劑，該混合溶劑包含50重量份的甲基乙基酮 (MEK)作為酮類溶劑，包含45重量份的丙二醇單甲醚(PGME)作為醇類溶劑，並包含5重量份的N，N-二甲基乙醯胺作為醯胺類溶劑。藉由包含準備的混合溶劑、相對於100重量份的總組合物的30重量份的紫外線固化型丙烯酸酯樹脂、大小為約10nm且20重量份的二氧化矽及10重量份的苯甲酮，來製備了形成網狀物結構的硬塗覆組合物。藉由輥塗法將製備的硬塗覆組合物塗敷於聚對苯二甲酸乙二醇酯透明膜上部後，進行乾燥及紫外線(UV)固化來製備了厚度為約537.7~646.1nm的硬塗層，從而製備了防散射膜(請參照第1a圖)。
比較例1
除了代替混合溶劑單獨使用甲基異丁基酮(MIBK)作為酮類溶劑之外，以與實施例1相同的方法製備了硬塗覆組合物及包含厚度為約1.5μm的硬塗層的防散射膜(請參照第1b圖)。
比較例2
除了代替混合溶劑單獨使用甲基異丁基酮(MIBK)作為酮類溶劑之外，以與實施例1相同的方法製備了硬塗覆組合物及包含厚度為約500nm的硬塗層的防散射膜。
實驗例：物性評價
在下列表1中示出了根據實施例1及比較例1~比較例2來製備的防散射膜的鉛筆硬度、可見光透射率光學特性及測定結果。
鉛筆硬度根據日本工業標準(JIS)K5600-5-4，使用750g的錘來測定，可見光透射率根據日本工業標準(JIS)K7361-1，使用分光光度計(柯尼卡美能達(Konica Minolta)公司，CM-5)來測定。
如上述表1所示，可以確認到實施例1的硬塗覆組合物因混合溶劑而利用無機奈米粒子來形成網狀物結構，即使由此形成的硬塗層具有比比較例1顯著薄的厚度，鉛筆硬度維持同等水準，且可見光透射率也優異。另一方面，可以確認到在比較例2的情況下，因鉛筆硬度降低而不適合作為防散射膜。
雖然本發明已用較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
110‧‧‧透明膜
120‧‧‧硬塗層
130‧‧‧黏結層
140‧‧‧離型膜

Claims (13)

  1. 一種硬塗覆組合物，包括：紫外線固化型丙烯酸酯樹脂；無機奈米粒子；光引發劑；以及混合溶劑，其中該混合溶劑包含酮類溶劑及醇類溶劑。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之硬塗覆組合物，其中該混合溶劑的極性度為3至5。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之硬塗覆組合物，其中該混合溶劑更包含選自由醯胺類溶劑、碳氫化合物類溶劑、酯類溶劑、醚類溶劑及甘醇類溶劑所組成之群組中的一種以上的其他溶劑。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之硬塗覆組合物，其中該混合溶劑包含60~80重量百分比的酮類溶劑、15~35重量百分比的醇類溶劑及5~10重量百分比的其他溶劑。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之硬塗覆組合物，其中當該無機奈米粒子的50%累積品質粒子大小分佈直徑為D50時，5nm<D50<20nm。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之硬塗覆組合物，其中相對於總100重量份的該硬塗覆組合物，紫外線固化型丙烯酸酯樹脂為1~70重量份，無機奈米粒子為1~30重量份，光引發劑為1~15重量份。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之硬塗覆組合物，其中該硬塗覆組合物利用無機奈米粒子來形成網狀物結構。
  8. 一種防散射膜，包括：一透明膜；以及一硬塗層，形成於該透明膜的上部，其中該硬塗層是由如申請專利範圍第1至7項中任一項所述之硬塗覆組合物形成。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之防散射膜，其中該硬塗層的厚度為0.1μm至1μm。
  10. 如申請專利範圍第8項所述之防散射膜，其中該硬塗層的鉛筆硬度為1H至9H。
  11. 如申請專利範圍第8項所述之防散射膜，其中該硬塗層的透射率為90%至100%。
  12. 如申請專利範圍第8項所述之防散射膜，其中更包括一形成於該透明膜的下部的黏結層。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之防散射膜，其中更包括一形成於該黏結層的下部的離型膜。
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