TWI441729B - Protective film - Google Patents

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Description

保護膜
本發明是有關於一種保護膜，特別是指一種用於貼覆在玻璃表面並具有光學性質的保護膜。
一般所知，具有機能性的保護膜常用於貼置於欲保護物品的表面，令欲保護物品的表面不受粉塵附著、或髒汙、刮傷等影響，而近來由於觸控螢幕等3C產品的大幅發展，玻璃平板的使用量也就更大、品質要求也更多樣化，亦令用於玻璃表面貼覆的保護膜的市場需求大量增加，例如美國大廠ZAGG與Clearplex公司均有針對玻璃使用的保護膜申請各式專利。
如美國專利申請號US20110236629(下稱’629案)提到一種電子產品保護貼，而此保護貼包含一選自於氨基鉀酸酯(urethane)、熱塑性彈性體(thermoplastic elastomer)、聚醚胺基甲酸酯(polyether urethane)、聚酯胺基甲酸酯(polyester urethane)，或脂族胺基甲酸酯(aliphatic urethane)的塑料膜，且該塑料膜的蕭式硬度在25A~25D，伸長量(elongation)大於400%，拉伸強度大於9000psi(約62MPa)，再以一黏著層將該塑料膜黏貼於電子產品的表面，而這些主要以胺基酯類的塑料膜可以降低使用時電子產品表面的刮傷損害，但’629案欲解決的主要問題是此保護貼在貼附於該電子產品外殼時的平整度。
再者，另一美國專利US8172300則提出一種如圖1所 示的保護膜層100，用以保護一透明表面102免於刮傷而影響其光學性質，包含有一黏著層108、一基板106，及一抗刮層104。
該基板106組成分主要是聚酯類或聚碳酸酯，如聚對苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate,PET)、聚氯乙烯塑化劑(Polyvinyl chloride with plasticizer)等；該黏著層108是丙烯酸樹脂(acrylic resin)；而該防刮層104包括至少一個丙烯酸單體(acrylic monomers)與膠態矽(colloidal silica)的混合物。
該基板106除了可用以維持保護膜層100的結構完整性外，還能分散些許外力對該透明表面102的衝擊，藉著該保護膜層100的貼覆，使得該透明表面102對外力的抗衝擊性明顯改善，進一步可令該透明表面102(如車子的玻璃窗)免於砂石衝撞的影響而碎裂，當然也就能使得車窗的使用壽命增加、維持良好的使用狀況。
所以，針對如今使用更加廣泛、頻繁的保護膜市場，開發機能性更強且兼具外觀品質的產品是本領域技術人員亟欲研究發展的目標之一。
因此，本發明之目的，即在提供一種貼覆在玻璃表面且具有抗衝擊性、可保護玻璃不易被外物擊破碎裂的保護膜。
於是，本發明保護膜，用於貼覆在一玻璃的表面，包含一黏著層、一抗衝擊層，及一支撐層。
該黏著層是黏附位於該玻璃表面。
該抗衝擊層位於該黏著層上，其組成分包括苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物。
該支撐層連接於該抗衝擊層上，其構成材料是選自於聚對苯二甲酸乙二酯、聚氯乙烯其中一種，而該保護膜對於可見光的透光率不小於85%。
本發明之功效在於：利用該組成分以苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物為主的抗衝擊層配合上該支撐層與該黏著層的膜層結構共同形成抗衝擊性佳的保護膜，該保護膜在貼覆於玻璃表面時能分散外力對於玻璃本身的衝擊力，防止玻璃被擊碎、破裂。
有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之二個較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。
在本發明被詳細描述之前，要注意的是，在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。
參閱圖2，本發明保護膜之一第一較佳實施例包含一用於貼覆在一玻璃9的表面900的黏著層2、一位於該黏著層2上的抗衝擊層31、一連接於該抗衝擊層31上的支撐層4，及一位於該支撐層4表面的防刮層5，且本發明保護膜對於可見光的透光率大於85%，更佳的是透光率大於90%，且霧度小於7%；特別是當該玻璃9是用於觸控螢幕或車窗玻璃時候，良好的光學性質將令本發明保護膜的貼覆不會 阻礙使用者對於螢幕觀看的彩度、或車窗玻璃的清晰度。
該黏著層2對於該玻璃9的表面900的黏度是可選擇的以符合產品需求，一般常使用組成份有矽感壓膠、壓克力感壓膠，而能將本發明保護膜良好地黏附於該玻璃9的表面900。
該抗衝擊層31組成分包括苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(Styrene-butadiene block copolymer,SBC)，且以該抗衝擊層31整體重量為100wt%計，該苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物的含量較佳是在55wt%~70wt%；進一步再界定更仔細的實施比例則是，當以苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物整體重量為100wt%計時，苯乙烯單體的含量範圍在於10wt%~90wt%以符合本發明保護膜整體所需的光學性質與物理特性。
除此之外，本第一較佳實施例中的抗衝擊層31對於可見光的透光率在80%~99%、霧度小於3%，且蕭氏硬度(Shore hardness)是A20~D42，拉伸強度(Tensile modulus)為2MPa~120MPa，伸長率(Elongation)則是在450%~880%。
更詳細的說，該抗衝擊層31中的苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物還包括具有部份氫化的聚苯乙烯-乙烯的鏈段、或部份氫化的聚苯乙烯-丙烯的鏈段其中至少一種，也就是說原苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物經氫化部分丁二烯的嵌段後會產生如苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯(Styrene-ethylene/butylene-styrene,SEBS)的共聚物、或苯乙烯-乙烯/丙烯-苯乙烯(Styrene-ethylene/propylene-styrene,SEPS)的共聚物。
更值得一提的是，當該抗衝擊層31中的苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物未包括部份氫化的鏈段時，以苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物整體重量為100wt%計，其中苯乙烯單體的含量大於60wt%為佳，更好的是範圍是70wt%~90wt%；當該抗衝擊層31中的苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物包括有部份氫化的鏈段時，以苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物整體重量為100wt%計，其中苯乙烯單體的較佳含量是10wt%~40wt%，將能令本發明保護膜整體的物理性質(即抗衝擊性等)有最好的表現。
更佳的，該抗衝擊層31組成分還包括一交聯劑、一避免靜電荷累積的抗靜電劑，及一染色劑，且該交聯劑是選自聚丙烯(Polypropylene,PP)、聚乙烯(polyethylene,PE)、甲基丙烯酸甲酯(Methyl methacrylate)、丙烯酸正丁酯(butyl acrylate)、聚碳酸酯(polycarbonate,PC)、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(Ethylene Vinyl Acetate,EVA)，或此等所成的群組；更詳細的說，以該抗衝擊層31整體重量為100wt%計，該交聯劑、該抗靜電劑，及該染色劑的重量比例分別是0~5wt%。
補充說明的是，苯乙烯-丁二烯的共聚合所得的材料一般是用於車用輪胎等橡膠製品，或用於製造運輸皮帶、膠管、設備防腐襯裡、膠鞋和雨衣等，因為其耐磨性、耐自然老化性、耐水性、氣密性等綜合性質的優異；或是將其與其他高分子配合用於塑料塊材或包裝材的使用；另外也常被用於其他高分子材料的改質官能基團等等，因此一般 的苯乙烯-丁二烯的共聚合所得的材料在透光性與性質訴求皆與本案用於玻璃的保護膜不盡相同，且在現今業界的使用上，由於苯乙烯-丁二烯共聚物的特性在成膜上有相當的難度，故在薄膜材料、特別是在玻璃保護膜的應用上仍是非常不普遍，因此也更能凸顯出本案以苯乙烯-丁二烯共聚物為保護膜組成的技術。
該支撐層4其構成材料是選自於聚對苯二甲酸乙二酯(Polyethylene terephthalate,PET)、聚氯乙烯(PolyVinyl Chloride,PVC)其中一種，而補充說明的是，聚對苯二甲酸乙二酯能選擇雙軸取向的聚對苯二甲酸乙二酯(BOPET)為較佳的實施材料。該支撐層4具有一定的堅韌性令本發明保護膜呈現該有的可撓性與硬度以維持整體結構的完整性，且PET、BOPET、或PVC耐磨性好、絕緣性佳等特質也能進一步提供該抗衝擊層31表面更好的保護。
該防刮層5塗佈於該支撐層4的表面，其組成份可選自於矽溶膠(Colloidal silica)，或壓克力單體(acrylic monomer)，雖然該支撐層4已經具有一定的耐磨性，但例如車子擋風玻璃、觸控螢幕的平板玻璃對於防刮、防塵等需求有更高的標準，因此，本第一較佳實施例中亦使用了不妨礙本發明保護膜的光學性質的防刮層5塗佈於表面，提升本發明保護膜防刮傷的效果。
而顧及本發明保護膜的光學性質與使用美觀，本發明保護膜的厚度範圍是50μm~550μm，既能維持該有透光性又能具有一定的抗衝擊能力以防止玻璃被外物衝撞碎裂； 此外，受限於各膜層的製程難度，各膜層的厚度亦無法做得太薄而令總厚度的最小值有所限制，厚度太厚的話不僅製作成本高且外觀也不符現今產品講求輕薄的趨勢。
本發明保護膜利用該由苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物為主要組成份的抗衝擊層31夾設於該支撐層4與該黏著層2之間，藉由成膜狀的苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物提供了極高抗衝擊力，也就是說當具速度的外物正面朝該貼有本發明保護膜的玻璃9的表面900撞擊時，本發明保護膜能有效地將撞擊力分散，而令玻璃不會因外物衝撞而碎裂，大幅提高了玻璃產品的使用壽命也間接提升了使用者的安全性。
參閱圖3，本發明保護膜之一第二較佳實施例與該第一較佳實施例相似，其不同之處僅在於還包含一夾設於該抗衝擊層31與該支撐層4間的高分子膠層32。
該高分子膠層32主要成分包括丙烯酸系(Acrylic)的塑料(如光學膠OCA)，且該高分子膠層32對於可見光的透光率大於99%，霧度小於2%。
該由丙烯酸系塑料為主要組成的高分子膠層32，配合該由苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物為主要組成的抗衝擊層31可使得該第二較佳實施例具有的抗衝擊性進一步提升且有加乘的效果，而在本第二較佳實施例中，該抗衝擊層31的厚度範圍30μm~350μm，該高分子膠層32的厚度範圍10μm~200μm，能令整體保護膜的抗衝擊性有最佳的效能。
以下，為令本發明保護膜的功效有更清楚的呈現，發明人特別設計相關實驗，並以目前市售的保護膜產品為比 較，當能令本發明保護膜的特徵有進一步的佐證輔助。
撞擊試驗 <試驗方法>
參閱圖4，首先在一固定尺寸的平板玻璃61上貼置保護膜62而成待測樣品6。本試驗中分別對兩種不同材質的玻璃材料做試驗：一種是以康寧(Corning)所出產、型號#2947-75X25，尺寸為75mm＊ 25mm，厚度0.9mm~1.10mm的玻璃板；另一種亦是康寧出產、型號為Gorilla，尺寸為50mm＊ 50mm，厚度0.7mm的玻璃板。
然後將該待測樣品6平放，再以固定重量的鋼球7由該待測樣品6上方預定的高度距離，靜止後下墜，其中，該鋼球7與該待測樣品6的高度距離由1cm開始增加，並記錄當下墜的鋼球7造成玻璃破裂時的高度為臨界高度。
<試驗數據1：本發明與市售保護膜之比較>
由數據中可以得知無保護膜的平板玻璃61很容易受外力衝擊而碎裂。再對比於市售保護貼與本發明對於平板玻璃61的抗衝擊保護效果可看出，在一般的平板玻璃61(#2947-75X25)上，ZAGG與LLumor的保護貼即使在厚度大於本發明保護膜的厚度時，其臨界高度仍是低於本發明，也就是說，對於該平板玻璃61的保護效果，本發明在保護膜厚度小於ZAGG與LLumor的保護貼的厚度的狀態下還是優於ZAGG與LLumor的保護貼；而Clearplex的保護貼厚度僅有本發明的一半左右，但由後續關於本發明保護膜厚度的試驗結果推論(參下表的試驗數據2)，即使本發明第二較佳實施例的厚度僅有50μm的臨界高度也是大於Clearplex厚度是120的保護貼的臨界高度數值，因此，總結來說，本發明保護膜對於平板玻璃的抗衝擊效果相較於現有市面上的保護貼是有較為優異的表現的。
而在強化過的平板玻璃61(Gorilla)上的表現，本發明第二較佳實施例亦有較為優異的抗衝擊效果；本發明第一較佳實施例也明顯優於LLumor的保護貼，與ZAGG、Clearplex等不同厚度的保護貼相比效果應該也不會較差。
除此之外，本發明第一較佳實施例的保護效果在厚度相等於該第二較佳實施例時，其臨界高度雖小於該第二較佳實施例，但與其他廠牌保護貼相比亦有一定的改善，故，亦能證實本發明保護膜中由苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物為主要組成的抗衝擊層31即能達成提升抗衝擊效果的目的，而再配合上該由丙烯酸系塑料為主要組成的高分子膠層32 更能令本發明保護膜整體的抗衝擊性有加乘的提升。
<試驗數據2：本發明保護膜厚度之比較>
樣品1~3是以前述第二較佳實施例為構成，而在不同厚度範圍下進行撞擊試驗。由實驗數據可得知，臨界高度是與保護膜的厚度概成正比，且即使在極薄的厚度(50μm )下保護玻璃碎裂的效果甚至仍優於市面上LLumor或Clearplex所出售的厚度較厚的保護貼。故，在考量成本、外觀、性質的平衡考量下，本發明保護膜的厚度範圍是以50μm~550μm為佳，更佳地是180μm~300μm。
<試驗數據3：本發明保護膜中抗衝擊層與高分子膠層厚度之比較>
由數據能得知即使抗衝擊層與高分子膠層的厚度總和相同，在其抗衝擊層與高分子膠層厚度比例上的調整仍是會有所不同。但由其臨界高度的數據還是可以看出，相對 於試驗數據1中的其他廠牌，試驗數據3中不同厚度比例的本發明各樣品還是均有優於其他廠牌的抗衝擊力，也就是說，本發明用以搭配該抗衝擊層的高分子膠層的確亦有幫助分散衝擊力的效果，而不僅僅有黏著不同膜層的習知功能。因此，在同樣厚度下，同時具有抗衝擊層、高分子膠層的保護膜除了抗衝擊效果較佳，且於整體成本考量上，亦能藉著高分子膠層的良好光學性質、配合抗衝擊層組合的抗衝擊效果的加成，在厚度與所需物理性質下取得最佳的平衡，而得到具有市場競爭力、用於玻璃表面的保護膜。
綜上所述，本發明保護膜藉著結構組成，特別是該由苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物為主的抗衝擊層31與該由丙烯酸系塑料為主的高分子膠層32的相互搭配，加上用於黏貼於該玻璃9表面900的黏著層2、該支撐層4的堅韌性，及最頂面防刮層5的設計，令本發明保護膜能大幅改善因外物衝擊而造成玻璃碎裂的危險性，且又兼具光學性質令實用性更佳廣泛，故確實能達成本發明之目的。
惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。
2‧‧‧黏著層
31‧‧‧抗衝擊層
32‧‧‧高分子膠層
4‧‧‧支撐層
5‧‧‧防刮層
9‧‧‧玻璃
900‧‧‧表面
6‧‧‧待測樣品
61‧‧‧平板玻璃
62‧‧‧保護膜
7‧‧‧鋼球
圖1是一剖視圖，說明現有的保護膜層；圖2是一剖視圖，說明本發明保護膜之一第一較佳實 施例；圖3是一剖視圖，說明本發明保護膜之一第二較佳實施例；及圖4是一立體示意圖，說明本發明之衝擊試驗方法。
2‧‧‧黏著層
31‧‧‧抗衝擊層
4‧‧‧支撐層
5‧‧‧防刮層
900‧‧‧玻璃表面

Claims (12)

  1. 一種保護膜，用於貼覆在一玻璃的表面，包含：一黏著層，用以黏附位於該玻璃的表面；一抗衝擊層，位於該黏著層上，其組成分包括苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物；及一支撐層，連接於該抗衝擊層上，其構成材料是選自於聚對苯二甲酸乙二酯、聚氯乙烯其中一種，而該保護膜對於可見光的透光率不小於85%。
  2. 依據申請專利範圍第2項所述之保護膜，其中，該抗衝擊層中以苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物整體重量為100wt%計，苯乙烯單體含量是10wt%~90wt%。
  3. 依據申請專利範圍第2項所述之保護膜，其中該抗衝擊層中以苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物整體重量為100wt%計，苯乙烯單體含量是60wt%~90wt%。
  4. 依據申請專利範圍第1項所述之保護膜，其中，該抗衝擊層中的苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物具有部份氫化的聚苯乙烯-乙烯的鏈段，且以苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物整體重量為100wt%計，苯乙烯單體含量是10wt%~40wt%。
  5. 依據申請專利範圍第4項所述之保護膜，其中，該抗衝擊層中的苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物還具有部份氫化的聚苯乙烯-丙烯的鏈段，且以苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物整體重量為100wt%計，苯乙烯單體含量是10wt%~20wt%。
  6. 依據申請專利範圍1項所述之保護膜，其中，該抗衝擊 層組成分還包括一交聯劑、一抗靜電劑、一染色劑，且該交聯劑是選自聚丙烯、聚乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸正丁酯、聚碳酸酯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，或此等所成的群組。
  7. 依據申請專利範圍6項所述之保護膜，其中，以該抗衝擊層整體重量為100wt%計，該交聯劑、該抗靜電劑，及該染色劑的重量比例分別是0~5wt%。
  8. 依據申請專利範圍第1項所述之保護膜，還包含一夾設於該抗衝擊層與該支撐層間的高分子膠層，且該高分子膠層的組成分包括丙烯酸系的塑料。
  9. 依據申請專利範圍第8項所述之保護膜，其中，該高分子膠層的組成分是光學膠，且對於可見光的透光率大於99%，霧度小於2%。
  10. 依據申請專利範圍第8項任一項所述之保護膜，其厚度範圍是50μm~550μm，且該抗衝擊層的厚度範圍30μm~350μm，該高分子膠層的厚度範圍10μm~200μm。
  11. 依據申請專利範圍第1項所述之保護膜，還包含一位於該支撐層上的防刮層，該防刮層的組成材料是選自於矽溶膠、壓克力單體，且該支撐層的組成材料是雙軸取向的聚對苯二甲酸乙二酯。
  12. 依據申請專利範圍第1項所述之保護膜，其中，該抗衝擊層的蕭氏硬度為A20~D42，拉伸強度為2MPa~120MPa，伸長率為450%~880%，且對於可見光的透光率在80%~99%，霧度小於3%。
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