TW201840660A - 熱塑性聚氨酯薄膜及製造其的方法 - Google Patents

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Abstract

本發明是關於一種熱塑性聚氨酯薄膜及其製造方法，所述熱塑性聚氨酯薄膜在5%至10%之初始伸長率下具有0.2 MPa至1.5 MPa之拉伸強度且由於在初始伸長率下之低應力而易於加工。

Description

熱塑性聚氨酯薄膜及其製造方法
本發明是關於一種在初始伸長率下具有低應力之熱塑性聚氨酯薄膜及其製造方法。
本說明書主張2017年3月17日在韓國智慧財產局（Korean Intellectual Property Office）申請之韓國專利申請案第10-2017-0033596號之優先權及權益，所述申請案的全部內容以引用的方式併入本文中。
熱塑性聚氨酯（thermoplastic polyurethane；TPU）薄膜具有極佳的機械特性，諸如強度、拉伸特性（stretch characteristic）、韌性（toughness）以及耐磨性（abrasion resistance），且因此已主要用於汽車領域。
大體而言，聚氨酯溶液是藉由將經壓製及經模製之聚氨酯丸粒溶解於溶劑中來製造，且熱塑性聚氨酯薄膜是藉由將聚氨酯溶液塗佈至基板上來製造。然而，由於具有高分子量之聚氨酯丸粒未充分溶解於溶劑中，因此所製造之聚氨酯溶液之固體內含物的含量約為15%或小於15%，其為低值。由於具有低含量之固體內含物的聚氨酯溶液可能未塗佈至基板上以具有預定厚度或大於預定厚度，因此存在難以製造厚聚氨酯薄膜的問題。另外，由於難以對聚氨酯丸粒進行額外聚合反應，因此存在難以控制由聚氨酯溶液製造之熱塑性聚氨酯薄膜之物理特性的問題，且必須使用高度毒性溶劑以便溶解具有高分子量之聚氨酯丸粒。
同時，為將熱塑性聚氨酯薄膜應用於汽車零件、工程零件以及類似物，需要一種將熱塑性聚氨酯薄膜加工成彎曲表面以及類似者的方法。因此，需要一種具有較大厚度且容易加工的熱塑性聚氨酯薄膜。
[技術問題]
本發明已致力於提供一種熱塑性聚氨酯薄膜及其製造方法，所述熱塑性聚氨酯薄膜具有大的厚度且由於在初始伸長率下之低應力而容易加工。
然而，待由本發明解決之技術問題不限於前述問題，且本領域的技術人員自以下描述可清楚地理解未提及之其他問題。 [技術解決方案]
本發明之例示性實施例提供一種熱塑性聚氨酯（thermoplastic polyurethane）薄膜，所述熱塑性聚氨酯薄膜包含：聚氨酯樹脂組成物之固化物，所述聚氨酯樹脂組成物包含聚氨酯樹脂、第一異氰酸酯類固化劑（isocyanate-based curing agent）以及有機溶劑，其中所述熱塑性聚氨酯薄膜在5%至10%之初始伸長率（initial elongation）下具有0.2兆帕（MPa）至1.5 MPa的拉伸強度（tensile strength）。
本發明之另一例示性實施例提供一種用於製造熱塑性聚氨酯薄膜的方法，所述方法包含：製造聚氨酯樹脂組成物，所述聚氨酯樹脂組成物包含聚氨酯樹脂、第一異氰酸酯類固化劑以及有機溶劑；藉由將聚氨酯樹脂組成物塗佈至基板薄膜上並對所述聚氨酯樹脂組成物進行熱處理來形成聚氨酯樹脂層；以及額外地固化聚氨酯樹脂層。 [有利效應]
根據本發明之例示性實施例的熱塑性聚氨酯薄膜在5%至10%之初始伸長率下具有0.2 MPa至1.5 MPa的拉伸強度，且具有由於在初始伸長率下之低應力而其可加工性極佳之優勢。
用於製造根據本發明之例示性實施例的熱塑性聚氨酯薄膜的方法可製造一種由於在初始伸長率下之低應力而易於加工的熱塑性聚氨酯薄膜。
本發明之效應不限於上述效應，且本領域的技術人員自本申請案之說明書及隨附圖式將清楚地理解未提及之效應。
貫穿本申請案之說明書，當一個部分「包含」一個組成元件時，除非另外特定描述，否則此並不意謂排除另一組成元件，而是意謂可更包含另一組成元件。
貫穿本申請案之說明書，當一個構件安置於另一構件「上」時，這不僅包含一個構件接觸另一構件之情況，且亦包含另一構件存在於兩個構件之間的情況。
貫穿本申請案之說明書，單位「重量%」可意指按成分之總重量計，包含於成分中之組分之重量比。
貫穿本申請案之說明書，單位「重量份」可意指相應組分之間的重量比。
貫穿本申請案之說明書，術語「聚合單元」可意指單體在聚合物中反應的形式，且特定言之可意指聚合物進行聚合反應來形成例如主鏈或側鏈的聚合物構架的形式。
貫穿本申請案之說明書，化合物之「重量平均分子量」及「數目平均分子量」可藉由使用化合物之分子量及分子量分佈來計算。特定言之，化合物之濃縮物為1重量%的樣品樣本是藉由將四氫呋喃（tetrahydrofuran；THF）及化合物放置於1毫升玻璃瓶中來製造的，標準樣本（聚苯乙烯（polystyrene））及樣品樣本經由過濾器（0.45毫米之微孔大小）來過濾，且隨後藉由將樣本注射至GPC注射器中來對樣品樣本之溶離時間與標準樣本之校準曲線進行比較，由此獲得化合物之分子量及分子量分佈。在此情況下，由安捷倫公司（Agilent Inc.）製造的無限II 1260（Infinity II 1260）可用作量測裝置，且可分別將流速及管柱溫度設置為1.00毫升/分鐘（mL/min）及40.0℃。
下文將更詳細地描述本說明書。
本發明之例示性實施例提供一種熱塑性聚氨酯薄膜，所述熱塑性聚氨酯薄膜包含：聚氨酯樹脂組成物之固化物，所述聚氨酯樹脂組成物包含聚氨酯樹脂、第一異氰酸酯類固化劑以及有機溶劑，其中所述熱塑性聚氨酯薄膜在5%至10%之初始伸長率下具有0.2 MPa至1.5 MPa的拉伸強度。
根據本發明之例示性實施例的熱塑性聚氨酯薄膜在5%至10%之初始伸長率下具有0.2 MPa至1.5 MPa的拉伸強度，且具有由於在初始伸長率下之低應力而其可加工性極佳之優勢。
根據本發明之例示性實施例，熱塑性聚氨酯薄膜可在5%之伸長率下具有0.2 MPa至0.5 MPa的拉伸強度且在10%之伸長率下具有0.4 MPa至1.5 MPa的拉伸強度。特定言之，熱塑性聚氨酯薄膜可在5%之伸長率下具有0.25 MPa至0.45 MPa、0.3 MPa至0.4 MPa、0.2 MPa至0.3 MPa或0.35 MPa至0.45 MPa的拉伸強度。另外，熱塑性聚氨酯薄膜可在10%之伸長率下具有0.5 MPa至1.25 MPa、0.7 MPa至1.1 MPa、0.4 MPa至0.7 MPa或0.85 MPa至1.25 MPa的拉伸強度。因此，由於在初始伸長率下的拉伸強度小，熱塑性聚氨酯薄膜可易於經由相對小之外力來加工。
根據本發明之例示性實施例，熱塑性聚氨酯薄膜可具有極佳耐久性。特定言之，熱塑性聚氨酯薄膜可在斷裂處具有20 MPa至45 MPa之拉伸強度。在斷裂處滿足上述範圍內之拉伸強度的熱塑性聚氨酯薄膜具有極佳地吸收外力撞擊且耐久性極佳之優勢。
因此，熱塑性聚氨酯薄膜由於在初始伸長率下之低拉伸強度而可具有極佳可加工性，且由於斷裂處之高拉伸強度而可具有極佳耐久性。
根據本發明之例示性實施例，第一異氰酸酯類固化劑的含量按100重量份之聚氨酯樹脂計可為2.5重量份至5重量份或3重量份至5重量份。藉由在上述範圍內調節第一異氰酸酯類固化劑之含量，可實現熱塑性聚氨酯薄膜在5%至10%之初始伸長率下具有0.2 MPa至1.5 MPa的拉伸強度。亦即，藉由在上述範圍內調節聚氨酯樹脂組成物中的第一異氰酸酯類固化劑之含量，可實現熱塑性聚氨酯薄膜具有極佳可加工性。
根據本發明之例示性實施例，第一異氰酸酯類固化劑可包含兩個至六個異氰酸酯官能基（isocyanate functional group）。舉例而言，第一異氰酸酯類固化劑可包含以下中之至少一者：H12MDI，由贏創工業（Evonik Industries）製造之雙官能性異氰酸酯類固化劑；MHG-80B，由旭化成化學株式會社（Asahi Kasei Chemicals Corporation）製造之六官能性異氰酸酯類固化劑（hexafunctional isocyanate-based curing agent）；MFA-100，由旭化成化學株式會社製造之六官能性異氰酸酯類固化劑；以及TKA-100，由旭化成化學株式會社製造之三官能性異氰酸酯類固化劑（trifunctional isocyanate-based curing agent）。
根據本發明之例示性實施例，聚氨酯樹脂可為混合物之共聚物，所述混合物包含：多元醇，具有1,800公克/莫耳（g/mol）至2,200公克/莫耳之數目平均分子量；鏈伸長劑（chain extender），包含具有4至10個碳原子之二醇；以及第二異氰酸酯類固化劑。
根據本發明之例示性實施例，聚氨酯樹脂可為包含軟鏈段（soft segment）及硬鏈段（hard segment）的嵌段共聚物（block copolymer）。特定言之，聚氨酯樹脂之軟鏈段可包含衍生自多元醇及第二異氰酸酯類固化劑的聚合單元，且聚氨酯樹脂之硬鏈段可包含衍生自鏈伸長劑及第二異氰酸酯類固化劑的聚合單元。
根據本發明之例示性實施例，多元醇可具有1,800公克/莫耳至2,200公克/莫耳、1,950公克/莫耳至2,050公克/莫耳或1,900公克/莫耳至2,100公克/莫耳的數目平均分子量。當多元醇之數目平均分子量在上述範圍內時，由於在初始伸長率下的低拉伸強度，而可實現具有極佳可加工性之熱塑性聚氨酯薄膜。另外，藉由在上述範圍內調節多元醇的數目平均分子量，可抑制熱塑性聚氨酯薄膜之伸長率降低。
根據本發明之例示性實施例，多元醇可包含含有兩個羥基的二醇。特定言之，多元醇可包含聚碳酸酯二醇、聚己內酯二醇、聚酯二醇以及聚醚二醇中之一或多者。
根據本發明之例示性實施例，多元醇的含量按混合物之重量計可為60重量%至75重量%。特定言之，多元醇的含量按混合物之重量計可為62.5重量%至73重量%、65重量%至71重量%或68重量%至74.5重量%。藉由在上述範圍內調節混合物中的多元醇之含量，可製造在初始伸長率下具有低拉伸強度的熱塑性聚氨酯薄膜。另外，藉由在上述範圍內調節多元醇的含量，抑制聚氨酯樹脂中所包含的硬鏈段之含量過度增大，使得可防止熱塑性聚氨酯薄膜在初始伸長率下之拉伸強度增大。
根據本發明之例示性實施例，鏈伸長劑可包含具有4至10個碳原子的二醇或具有4至6個碳原子的二醇。包含具有上述範圍內之碳原子之二醇的鏈伸長劑可有效地延伸第二異氰酸酯類固化劑的鏈。特定言之，鏈伸長劑可包含1,4-丁二醇（1,4-butanediol）、1,5-戊二醇（1,5-pentanediol）、1,6-己二醇（1,6-hexanediol）、新戊二醇（neopentyl glycol）、1,10-癸二醇（1,10-decanediol）、1,1-環己烷二甲醇（1,1-cyclohexanedimethanol）以及1,4-環己烷二甲醇（1,4-cyclohexanedimethanol）中之至少一者。
根據本發明之例示性實施例，鏈伸長劑的含量按混合物之重量計可為5重量%至10重量%，特定言之，5重量%至8重量%或6重量%至7.5重量%。藉由在上述範圍內調節混合物中之鏈伸長劑的含量，可提高聚氨酯樹脂之重量平均分子量，且可抑制熱塑性聚氨酯薄膜在初始伸長率下的拉伸強度增大。
根據本發明之例示性實施例，第二異氰酸酯類固化劑可包含兩個至六個異氰酸酯官能基。特定言之，第二異氰酸酯類固化劑可包含兩個異氰酸酯官能基。舉例而言，第二異氰酸酯類固化劑可包含異佛爾酮二異氰酸酯（isophorone diisocyanate；IPDI）、亞甲基二苯基-4,4'-二異氰酸酯（methylenediphenyl-4,4'-diisocyanate）、二異氰酸4,4'-亞甲基雙環己酯（4,4'-methylenebiscyclohexyl diisocyanate）、二甲苯二異氰酸酯（xylene diisocyanate；XDI）、萘-1,5-二異氰酸酯（naphthalene-1,5-diisocyanate）以及環己烷二異氰酸酯（cyclohexane diisocyanate）中之至少一者。
根據本發明之例示性實施例，第二異氰酸酯類固化劑的含量按混合物之重量計可為20重量%至30重量%。特定言之，第二異氰酸酯類固化劑的含量按混合物之重量計可為20.5重量%至27.5重量%、20重量%至25重量%或22.5重量%至25重量%。藉由在上述範圍內調節第二異氰酸酯類固化劑之含量，可穩定進行聚氨酯樹脂之聚合反應，且可製造在初始伸長率下具有低應力的熱塑性聚氨酯薄膜。
根據本發明之例示性實施例，混合物可更包含催化劑。作為催化劑，可使用（但不限於）用於本領域之催化劑，且例如可使用二月桂酸二丁基錫（dibutyltin dilaurate；DBTDL）。另外，催化劑的含量按100重量份之混合物計可為0.005重量份至0.02重量份或0.008重量份至0.015重量份。
根據本發明之例示性實施例，聚氨酯樹脂可具有40,000公克/莫耳至70,000公克/莫耳的重量平均分子量。藉由調節聚氨酯樹脂之重量平均分子量，可易於控制熱塑性聚氨酯薄膜的物理特性，諸如拉伸強度及耐久性。
根據本發明之例示性實施例，有機溶劑可包含丙酮、甲基乙基酮、甲基異丁基酮、環己烷、甲苯、二甲苯、乙二醇單甲醚（ethylene glycol monomethyl ether）（甲基溶纖劑（methyl cellosolve））以及乙二醇單乙醚（ethylene glycol monoethyl ether）（乙基溶纖劑（ethyl cellosolve））中之至少一者。
根據本發明之例示性實施例，有機溶劑的含量按100重量份之聚氨酯樹脂計可為30重量份至80重量份。藉由在上述範圍內調節有機溶劑之含量，可控制聚氨酯樹脂組成物之固體內含物的含量，且可提高聚氨酯樹脂組成物的可塗佈性。
根據本發明之例示性實施例，聚氨酯樹脂組成物之固體內含物的含量可為20%至70%，特定言之30%至60%或40%至55%。在本說明書中，「固體內含物」可意指整個溶液中除溶劑外的溶質或固體材料，且特定言之，聚氨酯樹脂組成物的固體內含物可共同地指代除有機溶劑外的聚氨酯樹脂、第一異氰酸酯類固化劑以及添加劑，諸如催化劑。當聚氨酯樹脂組成物之固體內含物的含量在上述範圍內時，可將聚氨酯樹脂組成物厚厚地塗佈至基板上，且因此可製造具有大厚度的熱塑性聚氨酯薄膜。
根據本發明之例示性實施例，熱塑性聚氨酯薄膜可具有10微米至250微米的厚度。特定言之，熱塑性聚氨酯薄膜可具有20微米至200微米或30微米至180微米的厚度。亦即，相較於現有聚氨酯薄膜，所述熱塑性聚氨酯薄膜可具有大的厚度。
本發明之另一例示性實施例提供一種用於製造熱塑性聚氨酯薄膜的方法，所述方法包含：製造聚氨酯樹脂組成物，所述聚氨酯樹脂組成物包含聚氨酯樹脂、第一異氰酸酯類固化劑以及有機溶劑；藉由將聚氨酯樹脂組成物塗佈至基板薄膜上並對所述聚氨酯樹脂組成物進行熱處理來形成聚氨酯樹脂層；以及額外地固化聚氨酯樹脂層。
用於製造根據本發明之例示性實施例的熱塑性聚氨酯薄膜的方法可製造一種由於在初始伸長率下之低應力而易於加工的熱塑性聚氨酯薄膜。特定言之，藉由用於製造熱塑性聚氨酯薄膜之方法製造的熱塑性聚氨酯薄膜在5%至10%之初始伸長率下可具有0.2 MPa至1.5 MPa的拉伸強度。在初始伸長率下滿足上述範圍內之拉伸強度的熱塑性聚氨酯薄膜具有其可加工性極佳的優勢。
根據本發明之例示性實施例，第一異氰酸酯類固化劑的含量按100重量份之聚氨酯樹脂計可為2.5重量份至5重量份或3重量份至5重量份。藉由在上述範圍內調節第一異氰酸酯類固化劑之含量，可有效地降低熱塑性聚氨酯薄膜在初始伸長率下的拉伸強度。
根據本發明之例示性實施例，聚氨酯樹脂組成物之固體內含物的含量可為20%至70%，特定言之30%至60%或40%至55%。當聚氨酯樹脂組成物之固體內含物的含量在上述範圍內時，可將聚氨酯樹脂組成物厚厚地塗佈至基板上，且因此可製造具有大厚度之熱塑性聚氨酯薄膜。
根據本發明之例示性實施例，用於製造熱塑性聚氨酯薄膜之方法所用的聚氨酯樹脂可藉由在有機溶劑中進行混合物之共聚反應來製造，所述混合物包含：多元醇，具有1,800公克/莫耳至2,200公克/莫耳之數目平均分子量；鏈伸長劑，包含具有4至10個碳原子之二醇；以及第二異氰酸酯類固化劑。
此外，用於製造熱塑性聚氨酯薄膜之方法所用的多元醇、鏈伸長劑、第一異氰酸酯類固化劑、第二異氰酸酯類固化劑、有機溶劑、催化劑以及類似物可與熱塑性聚氨酯薄膜中的多元醇、鏈伸長劑、第一異氰酸酯類固化劑、第二異氰酸酯類固化劑、有機溶劑、催化劑以及類似物相同。
根據本發明之例示性實施例，構成用作鏈伸長劑之二醇的碳原子之數目小於構成多元醇的碳原子之數目，使得混合物中的二醇具有比多元醇之二醇更高的流動性。因此，在混合物中，鏈伸長劑與第二異氰酸酯類固化劑的反應可比多元醇與第二異氰酸酯類固化劑之反應更早出現。特定言之，當丁二醇用作鏈伸長劑時，丁二醇的兩個羥基中之一個羥基與第二異氰酸酯類固化劑之異氰酸酯基反應且鍵結於第二異氰酸酯類固化劑之異氰酸酯基，且同時重複將丁二醇之未反應羥基鍵結於第二異氰酸酯類固化劑之新的異氰酸酯基的過程，可形成具有經延伸之長鏈結構的第二異氰酸酯類固化劑。此後，具有經延伸之長鏈結構的第二異氰酸酯類固化劑可與多元醇反應以形成具有增大之重量平均分子量的聚氨酯樹脂。
根據本發明之例示性實施例，可在50℃至70℃的溫度下進行用於製造聚氨酯樹脂的共聚反應。藉由在上述範圍內調節共聚反應溫度，可穩定地聚合聚氨酯樹脂，且可在相對低的溫度下聚合聚氨酯樹脂，使得熱塑性聚氨酯薄膜的製造成本及製造時間可減少。
根據本發明之例示性實施例，多元醇的含量按混合物之重量計可為60重量%至75重量%、62.5重量%至73重量%、65重量%至71重量%或68重量%至74.5重量%。藉由在上述範圍內調節混合物中之多元醇的含量，可穩定地進行聚氨酯樹脂之聚合反應，且可製造在初始伸長率下具有低拉伸強度的熱塑性聚氨酯薄膜。
根據本發明之例示性實施例，鏈伸長劑的含量按混合物之重量計可為5重量%至10重量%、5重量%至8重量%或6重量%至7.5重量%。藉由在上述範圍內調節混合物中之鏈伸長劑的含量，可提高聚氨酯樹脂之重量平均分子量，且可抑制熱塑性聚氨酯薄膜在初始伸長率下的拉伸強度增大。
根據本發明之例示性實施例，第二異氰酸酯類固化劑的含量按混合物之重量計可為20重量%至30重量%、20.5重量%至27.5重量%、20重量%至25重量%或22.5重量%至25重量%。藉由在上述範圍內調節第二異氰酸酯類固化劑之含量，可穩定進行聚氨酯樹脂之聚合反應，且可製造在初始伸長率下具有低應力的熱塑性聚氨酯薄膜。
根據本發明之例示性實施例，混合物可更包含催化劑。經由催化劑，可促進聚氨酯樹脂之聚合反應及聚氨酯樹脂與第一異氰酸酯類固化劑的反應。催化劑的含量按100重量份之混合物計可為0.005重量份至0.02重量份或0.008重量份至0.015重量份。藉由在上述範圍內調節催化劑之含量，可有效地促進聚氨酯樹脂之聚合反應，且可在相對低的溫度下聚合聚氨酯樹脂。
根據本發明之例示性實施例，可在有機溶劑中進行聚氨酯樹脂的聚合反應。當水性溶劑依序用於製造熱塑性聚氨酯薄膜時，氨酯粒子需要經加工呈珠粒形式並且分散於水性溶劑上，所述珠粒具有介於幾十奈米至數百奈米範圍內的直徑。在此情況下，由於需要依序使用諸如各種表面活性劑的添加劑及單體以有效地將氨酯粒子分散於水性溶劑上，因此存在製造熱塑性聚氨酯薄膜之過程變得複雜並且其製造時間及製造成本增加的問題。
相比之下，根據本發明之例示性實施例，由於聚氨酯樹脂處於溶解於有機溶劑中的狀態，因此不必向聚氨酯樹脂組成物中添加分散穩定劑類添加劑，諸如額外分散劑及界面活性劑。因此，可減少熱塑性聚氨酯薄膜的製造時間及製造成本。
根據本發明之例示性實施例，有機溶劑的含量按100重量份之聚氨酯樹脂計可為30重量份至80重量份。藉由在上述範圍內調節有機溶劑之含量，可抑制在對聚氨酯樹脂組成物進行熱處理之步驟中聚氨酯樹脂組成物快速地乾燥使得有機溶劑膨脹的現象，且可防止熱塑性聚氨酯薄膜的厚度減小。
根據本發明之例示性實施例，可藉由允許混合物在有機溶劑中反應來製造包含聚氨酯樹脂及有機溶劑的組成物，且可藉由將第一異氰酸酯類固化劑添加至所述組成物來製造聚氨酯樹脂組成物。亦即，聚氨酯樹脂組成物之有機溶劑可為在製造聚氨酯樹脂期間所使用且保留的有機溶劑。
根據本發明之例示性實施例，聚氨酯樹脂可具有40,000公克/莫耳至70,000公克/莫耳的重量平均分子量。藉由調節多元醇之數目平均分子量、用作鏈伸長劑之二醇的碳原子之數目、混合物中的多元醇之含量、鏈伸長劑之含量、第二異氰酸酯類固化劑之含量以及類似者，可控制聚氨酯樹脂的重量平均分子量。藉由調節聚氨酯樹脂之重量平均分子量，可易於控制熱塑性聚氨酯薄膜的物理特性，諸如拉伸強度及耐久性。
根據本發明之例示性實施例，將聚氨酯樹脂組成物塗佈至基板薄膜上的方法不受特定限制，且例如可使用棒塗（bar coating）、刮塗（blade coating）、槽模塗佈（slot die coating）、噴塗（spray coating）、旋塗（spin coating）以及凹板印刷塗佈（gravure coating）中之任一種方法。
根據本發明之例示性實施例，可將聚氨酯樹脂組成物塗佈於基板薄膜上成20微米至500微米之厚度。厚度為10微米至250微米的聚氨酯樹脂層可藉由對塗佈於基板薄膜上之聚氨酯樹脂組成物進行熱處理來形成。在對聚氨酯樹脂組成物進行熱處理之過程中，所製造之聚氨酯樹脂層的厚度可隨著聚氨酯樹脂組成物中所包含之有機溶劑揮發而減小。因此，考慮到隨有機溶劑揮發而減小的聚氨酯樹脂層之厚度，可調節塗佈於基板薄膜上之聚氨酯樹脂組成物的厚度。
根據本發明之例示性實施例，可藉由在100℃到150℃的溫度下對塗佈於基板薄膜上的聚氨酯樹脂組成物進行熱處理來形成熱塑性聚氨酯樹脂層。藉由在上述溫度範圍內對聚氨酯樹脂組成物進行熱處理，可有效地揮發聚氨酯樹脂組成物中所包含的有機溶劑，由此形成半固化聚氨酯樹脂層。另外，藉由在上述溫度範圍內對聚氨酯樹脂組成物進行熱處理，可抑制聚氨酯樹脂層中發生的黃化現象（yellowing phenomenon）。
根據本發明之例示性實施例，聚氨酯樹脂層可在25℃至40℃的溫度下額外地固化48小時至72小時。由於藉由對聚氨酯樹脂組成物進行熱處理來形成的聚氨酯樹脂層處於半固化狀態，因此可藉由額外固化聚氨酯樹脂層來製造最終固化的熱塑性聚氨酯薄膜。
在額外地固化聚氨酯樹脂層的方法中，聚氨酯樹脂層中所包含的聚氨酯樹脂與第一異氰酸酯類固化劑可彼此反應，或保留的少量多元醇、鏈伸長劑、第一異氰酸酯類固化劑以及第二異氰酸酯類固化劑可彼此反應，由此提供一種包含具有增大之重量平均分子量之聚氨酯樹脂的熱塑性聚氨酯薄膜。
根據本發明之例示性實施例，藉由在上述溫度及時間條件下額外地固化聚氨酯樹脂層，聚氨酯樹脂與第一異氰酸酯類固化劑可有效地彼此反應。
根據本發明之例示性實施例，熱塑性聚氨酯薄膜可具有10微米至250微米的厚度。特定言之，熱塑性聚氨酯薄膜可具有20微米至200微米或30微米至180微米的厚度。
根據本發明之例示性實施例，方法可更包含在額外地固化聚氨酯樹脂層之後，移除基板薄膜。亦即，經由用於製造熱塑性聚氨酯薄膜之方法，可製造熱塑性聚氨酯薄膜層壓於基板薄膜上的層合物，且可藉由移除基板薄膜來提供在初始伸長率下具有低應力的熱塑性聚氨酯薄膜。 [用於本發明之模式]
在下文中，將參考用於特定描述本發明之實例詳細地描述本發明。然而，根據本發明之實例可以各種形式進行修改，且本發明之範疇不應解釋為限於下文所描述的實例。提供本說明書之實例用於向於本領域具有通常知識者更完整地解釋本發明。實例 1 製造聚氨酯樹脂組成物
製造作為多元醇之數目平均分子量為2,050公克/莫耳的聚碳酸酯二醇（Polycarbonatediol；PCDL，旭化成化學株式會社）、作為鏈伸長劑之1,4-丁二醇（1,4-butanediol；1,4BD，由巴斯夫公司（BASF SE）製造）、作為第一異氰酸酯類固化劑之包含兩個異氰酸酯官能基的H12MDI（由贏創工業製造）、作為第二異氰酸酯類固化劑之異佛爾酮二異氰酸酯（IPDI，由贏創工業製造）、作為催化劑之二月桂酸二丁基錫（DBTDL）以及作為有機溶劑的甲基乙基酮。此後，製造多元醇之含量是約70.03重量%、鏈伸長劑之含量是約6.64重量%以及第二異氰酸酯類固化劑之含量是約23.33重量%的混合物，且藉由將100重量份之混合物與約50重量份之有機溶劑混合來製造混合溶液。
將所製造之混合溶液裝入反應器中且升溫至55℃，且向100重量份之混合物中添加0.005重量份之催化劑同時維持溫度。此後，藉由允許所得混合物在57℃下反應25小時來製造包含重量平均分子量約為51,000公克/莫耳之聚氨酯樹脂的組成物。此後，藉由將按100重量份的所製造之聚氨酯樹脂計約3重量份之第一異氰酸酯類固化劑添加至組成物，製造聚氨酯樹脂組成物。所製造之聚氨酯樹脂組成物之固體內含物的含量為約45%。製造熱塑性聚氨酯薄膜
將所製造之聚氨酯樹脂組成物塗佈於作為基板薄膜的聚對苯二甲酸伸乙酯（polyethylene terephthalate；PET）薄膜上成約200微米之厚度。此後，藉由在100℃下對聚氨酯樹脂組成物進行熱處理，形成聚氨酯樹脂層，並且藉由在40℃下額外地固化聚氨酯樹脂層48小時，最終製造厚度為95微米的熱塑性聚氨酯薄膜。實例 2 至實例 5
除了製造聚氨酯樹脂組成物所使用之多元醇、鏈伸長劑、第一異氰酸酯類固化劑、第二異氰酸酯類固化劑以及催化劑如下表1所示之外，熱塑性聚氨酯薄膜是以與實例1中相同之方式製造。在下表1中，TKA-100為由旭化成化學株式會社製造的三官能性異氰酸酯類固化劑。比較例 1
除了製造聚氨酯樹脂組成物所使用之多元醇、鏈伸長劑、第一異氰酸酯類固化劑、第二異氰酸酯類固化劑以及催化劑如下表1所示之外，熱塑性聚氨酯薄膜是以與實例1中相同之方式製造。在下表1中，MHG-80B為由旭化成化學株式會社製造的六官能性異氰酸酯類固化劑。 [表1] 量測熱塑性聚氨酯薄膜的拉伸強度
為了量測熱塑性聚氨酯薄膜之拉伸強度，根據ASTM D-638標準藉由對實例1至實例5以及比較例1中所製造之熱塑性聚氨酯薄膜進行加工來製造樣品。此後，藉由使用極限拉伸機器（ultimate tensile machine；UTM）（型號3343（Model 3343），由英斯特朗公司（INSTRON Corp.）製造），固定樣品之一端且以300毫米/分鐘之速率牽引另一端，且量測根據熱塑性聚氨酯薄膜伸長之程度的拉伸強度。
關於實例1至實例5以及比較例1中所製造之熱塑性聚氨酯薄膜的根據伸長率之拉伸強度展示於下表2中。 [表2]
參考表2，其證實本發明之實例1至實例5中所製造的熱塑性聚氨酯薄膜滿足在5%至10%之初始伸長率下之0.2 MPa至1.5 MPa的拉伸強度。特定言之，其證實本發明之實例1至實例5中所製造的熱塑性聚氨酯薄膜滿足在5%之伸長率下0.2 MPa至0.5 MPa的拉伸強度，且在10%之伸長率下0.4 MPa至1.5 MPa的拉伸強度。相比之下，其證實比較例1中所製造的熱塑性聚氨酯薄膜在10%之伸長率下具有大於1.5 MPa的拉伸強度。另外，其證實比較例1中所製造的熱塑性聚氨酯薄膜在5%之伸長率下具有大於0.5 MPa的拉伸強度。
因此，可見根據本發明之例示性實施例的熱塑性聚氨酯薄膜由於在初始伸長率下之低拉伸強度而具有極佳可加工性。
無
無

Claims (14)

  1. 一種熱塑性聚氨酯薄膜，包括： 聚氨酯樹脂組成物之固化物，所述聚氨酯樹脂組成物包括聚氨酯樹脂、第一異氰酸酯類固化劑以及有機溶劑， 其中所述熱塑性聚氨酯薄膜在5%至10%之初始伸長率下具有0.2 MPa至1.5 MPa之拉伸強度。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的熱塑性聚氨酯薄膜，其中按100重量份之所述聚氨酯樹脂計，所述第一異氰酸酯類固化劑的含量為2.5重量份至5重量份。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的熱塑性聚氨酯薄膜，其中所述第一異氰酸酯類固化劑包括兩個至六個異氰酸酯官能基。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的熱塑性聚氨酯薄膜，其中所述聚氨酯樹脂為混合物之共聚物，所述混合物包括： 多元醇，具有1,800公克/莫耳至2,200公克/莫耳之數目平均分子量； 鏈伸長劑，包括具有4至10個碳原子之二醇；以及 第二異氰酸酯類固化劑。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的熱塑性聚氨酯薄膜，其中按所述混合物之重量計，所述多元醇的含量為60重量%至75重量%。
  6. 如申請專利範圍第4項所述的熱塑性聚氨酯薄膜，其中按所述混合物之重量計，所述鏈伸長劑的含量為5重量%至10重量%。
  7. 如申請專利範圍第4項所述的熱塑性聚氨酯薄膜，其中按所述混合物之重量計，所述第二異氰酸酯類固化劑的含量為20重量%至30重量%。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的熱塑性聚氨酯薄膜，其中所述聚氨酯樹脂組成物之固體內含物的含量是20%至70%。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的熱塑性聚氨酯薄膜，其中所述熱塑性聚氨酯薄膜具有10微米至250微米之厚度。
  10. 一種製造熱塑性聚氨酯薄膜的方法，其用於製造如申請專利範圍第1項所述的熱塑性聚氨酯薄膜，所述方法包括： 製造聚氨酯樹脂組成物，所述聚氨酯樹脂組成物包括聚氨酯樹脂、第一異氰酸酯類固化劑以及有機溶劑； 藉由將所述聚氨酯樹脂組成物塗佈至基板薄膜上且對所述聚氨酯樹脂組成物進行熱處理來形成聚氨酯樹脂層；以及 額外地固化所述聚氨酯樹脂層。
  11. 如申請專利範圍第10項所述的製造熱塑性聚氨酯薄膜的方法，其中所述熱處理在100℃至150℃的溫度下進行。
  12. 如申請專利範圍第10項所述的製造熱塑性聚氨酯薄膜的方法，其中在25℃至40℃的溫度下進行所述額外固化48小時至72小時。
  13. 如申請專利範圍第10項所述的製造熱塑性聚氨酯薄膜的方法，其中所述聚氨酯樹脂藉由在有機溶劑中進行混合物之共聚反應來製造，所述混合物包括： 多元醇，具有1,800公克/莫耳至2,200公克/莫耳之數目平均分子量； 鏈伸長劑，包括具有4至10個碳原子之二醇；以及 第二異氰酸酯類固化劑。
  14. 如申請專利範圍第13項所述的製造熱塑性聚氨酯薄膜的方法，其中所述共聚反應在50℃至70℃的溫度下進行。
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