TWI510569B - 塑膠膜 - Google Patents
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Description
本發明關於一種塑膠膜。更特別的是,本發明關於一種塑膠膜,其展現優異物理性質,包括高硬度水準、高抗刮性及低反射率。
本申請案主張2013年3月15日提出之韓國專利申請案10-2013-0028137、2013年3月15日提出之韓國專利申請案10-2014-0028142,及2014年3月12日提出之韓國專利申請案10-2014-0029031的權益,該等申請案係以全文引用方式併入本申請案中。
隨著諸如智慧型手機、平板PC等行動裝置的進步,近來顯示器之基板需要更輕且更纖薄。此等行動裝置之顯示窗或前面板通常由是均具有優異機械性質的玻璃或強化玻璃所製成。然而,玻璃具有增加行動裝置之重量且容易因外來衝擊而破裂的缺點。
已研究塑膠樹脂作為玻璃之替代品。其重量輕及耐衝擊性與追求更輕且更薄之行動裝置的趨勢一致。尤其是,
需要具有高硬度水準及抗磨性之膜。關於這方面,已提出利用其中之基板塗覆有塗層的結構。
首先,增加該塗層之厚度被視為改善其表面硬度的可行途徑。事實上,該塗層應具有最小厚度以確保該塗層之表面硬度程度。隨著該塗層厚度增加,其表面硬度程度可變得更高。然而,較厚塗層雖然提高表面硬度,但其更易於定型收縮(setting shrinkage),其導致起縐或捲曲並伴隨產生龜裂或剝落;因此厚塗層難以在實務上使用。
近來,已提出數種方法使塑膠膜具有高硬度水準,但無龜裂及定型收縮引發捲曲之問題。
韓國早期公開專利申請案第2010-0041992號揭示不含單體、包含以紫外線可固化之聚丙烯酸胺基甲酸酯寡聚物的黏合劑樹脂為基礎之塑膠膜組成物。然而,該塑膠膜之鉛筆硬度為約3H,因此其強度不足以替代用於顯示器之玻璃面板。
因此,本發明係記取在先前技術中發生的上述問題而完成,且意欲提供一種展現高硬度水準及耐衝擊性而無捲曲、翹曲及龜裂之問題的塑膠膜。
根據其一態樣,本發明提供一種塑膠膜,其包含:支撐基材;第一塗層,其形成於該支撐基材之一側上;低反射塗層,其形成於該第一塗層上;及
第二塗層,其形成於該支撐基材之另一側上,其中該第一及該第二塗層各包含第一光交聯共聚物,及分散在該光交聯共聚物中之無機細微粒子,及該低反射塗層包含第二光交聯共聚物,及分散在該第二光交聯共聚物中之中空矽石粒子。
本發明之塑膠膜除了因優異加工性而極不可能捲曲和龜裂之外,還展現高硬度水準、低反射率、抗刮性和高透明度,其可用作由玻璃或強化玻璃所製成之蓋板的替代物,因此可有用地應用至行動裝置、顯示儀器及各種儀器之前面板及顯示窗。
本發明之塑膠膜包含:支撐基材;第一塗層,其形成於該支撐基材之一側上;低反射塗層,其形成於該第一塗層上;及第二塗層,其形成於該支撐基材之另一側上,其中該第一及該第二塗層各包含第一光交聯共聚物,及分散在該光交聯共聚物中之無機細微粒子,及該低反射塗層包含第二光交聯共聚物,及分散在該第二光交聯共聚物中之中空矽石粒子。
如本文所使用,「第一」及「第二」等字僅用以描述各種元件,且意欲將元件彼此區別。
本說明書中所使用的所有用語僅用以說明實施態樣,
且無意限制本發明。如本文及申請專利範圍中所使用,除非前後文另外清楚指示,否則單數形式「一(a、an)」及「該」包括複數指示對象。除非前後文另外清楚需要,否則說明及申請專利範圍全文中,「包含(comprise、comprising)」用語應被視為相反於排除性或封閉性意思的內含性意思,也就是說,為「包括但不局限於」的意思。
此外,形成或構成一元件之上下文中所使用的「於...上」或「在...上方」等用字意指關於在一元件上直接形成或構成另一元件,或在層間或對象或基材上另外形成或構成一元件。
以下本發明實施態樣詳細描述無意為封閉性或將本發明限制在下文揭示之精確形式。雖然下文基於說明目的描述本發明之特定實施態樣及本發明實例,但熟悉相關技術之人士將理解在本發明範圍內有各種等效修改。
以下,茲將詳細描述根據本發明之塗覆組成物及塑膠膜。
根據本發明一態樣,該塑膠膜包含支撐基材;第一塗層,其形成於該支撐基材之一側上;低反射塗層,其形成於該第一塗層上;及第二塗層,其形成於該支撐基材之另一側上,其中該第一及該第二塗層各包含第一光交聯共聚物,及分散在該光交聯共聚物中之無機細微粒子,及該低反射塗層包含第二光交聯共聚物,及分散在該第二光交聯共聚物中之中空矽石粒子。
在該本發明塑膠膜中,任何典型塑膠樹脂只要是透明,不論其是否能拉伸,均可用作於其相對側上分別形成第一第一及第二塗層的支撐基材,對其不強加任何限制。
根據本發明一實施態樣,該支撐基材可為由以下所製成之膜:例如聚酯,諸如聚對苯二甲酸乙二酯(PET);聚乙烯,諸如乙烯乙酸乙烯酯(EVA);環烯烴聚合物(COP);環烯烴共聚物(COC);聚丙烯酸酯(PAC);聚碳酸酯(PC);聚乙烯(PE);聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA);聚醚醚酮(PEEK);聚萘二甲酸乙二酯(PEN);聚醚醯亞胺(PEI);聚醯亞胺(PI);三乙醯基纖維素(TAC);MMA(甲基丙烯酸甲酯);或氟聚合物。支撐基材可為單層結構,若必要時,可為包括二或多層由相同或不同材料所構成之層的多層結構,但無特別限制。
根據本發明一實施態樣,該基材可為由聚對苯二甲酸乙二酯(PET)或共擠出之聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)/聚碳酸酯(PC)製成的多層基材。
另外,根據本發明實施態樣,支撐基材可包括聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)與聚碳酸酯(PC)之共聚物。
該支撐基材之厚度可為約30至約1,200μm,或為約50至約800μm範圍內,但不局限於此。
本發明之塑膠膜包括形成於該支撐基材之一側上的第一塗層、形成於該第一塗層上的低反射塗層、及形成於該支撐基材之另一側上的第二塗層。
根據本發明之一實施態樣,介於該支撐基材與該第一塗層之間或介於該支撐基材與該第二塗層之間的厚度比可獨立地為約1:0.5至約1:2,或約1:0.5至約1:1.5。當厚度比在上述範圍內時,可形成展現高硬度水準而無捲曲或龜裂傾向的塑膠膜。
在本發明之塑膠膜中,該第一及第二塗層各包含第一光交聯共聚物,及分散在該第一光交聯共聚物中之無機細微粒子。
根據本發明一實施態樣,該第一光交聯共聚物可為以三至六官能基丙烯酸酯為基礎之單體的交聯(共)聚合物。
如本文所使用之「以丙烯酸酯為基礎」一辭欲包括丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯及經取代之丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯。
該以三至六官能丙烯酸酯為基礎之單體的實例可包括但不局限於三丙烯酸三羥甲基丙烷酯(TMPTA)、三丙烯酸三羥甲基丙烷乙氧酯(TMPEOTA)、甘油-丙氧基化三丙烯酸酯(GPTA)、四丙烯酸新戊四醇酯(PETA)及六丙烯酸二新戊四醇酯(DPHA)。該等以三至六官能丙烯酸酯為基礎之單體可單獨使用或組合使用。
在本發明一實施態樣中,該第一光交聯共聚物除了三至六官能丙烯酸化單體之外尚可包含以單至二官能丙烯酸酯為基礎之單體的交聯共聚物。
以單至二官能丙烯酸酯為基礎之單體的實例可包括丙
烯酸羥乙酯(HEA)、甲基丙烯酸羥乙酯(HEMA)、二丙烯酸己二醇酯(HDDA)、二丙烯酸三丙二醇酯(TPGDA)、及二丙烯酸乙二醇酯(EGDA)。該等以單至二官能丙烯酸酯為基礎之單體可單獨使用或組合使用。
當該第一光交聯共聚物為以單至二官能丙烯酸酯為基礎之單體和以三至六官能丙烯酸酯為基礎之單體的光交聯共聚物之混合物時,介於該以單至二官能丙烯酸酯為基礎之單體與該以三至六官能丙烯酸酯為基礎之單體之間的含量比可為約0.1:9至約5:5,或約1:9至約5:5,或約2:8至約4:6,但不局限於此。
根據本發明一實施態樣,除了以三至六官能丙烯酸酯為基礎之單體以外,該第一光交聯共聚物可為可光固化彈性體的交聯共聚物。
如本文所使用之「可光固化彈性體」係指具有彈性且含有經歷UV光觸發之交聯聚合的官能基之聚合物。該第一可光固化彈性體係與以三至六官能丙烯酸酯為基礎之單體交聯聚合,然後固化形成第一及第二塗層,而使塑膠膜具有可撓性及耐衝擊性。
根據本發明實施態樣,可光固化彈性聚合物可具有大約15%或更高,例如大約15至大約200%,大約20至大約200%,或大約20至大約150%之伸長率,此係根據ASTM D638測量。在伸長率於上述範圍之情況下,該可光固化彈性體與該以三至六官能丙烯酸酯為基礎之單體形成光交聯共聚物,使該塗層具有高硬度水準及可撓性而不
損及其他性質,保障具有耐衝擊性以防止該塑膠膜被外來衝擊損壞。
根據本發明一實施態樣,根據100重量份第一光交聯共聚物計,該第一光交聯共聚物可含有5至20重量份之量的該可光固化彈性體及80至95重量份之量的該以三至六官能丙烯酸酯為基礎之單體。當使用該以三至六官能丙烯酸酯為基礎之單體與該可光固化彈性體以上述重量比彼此交聯聚合的第一光交聯共聚物時,本發明之塑膠膜可展現高硬度水準及高耐衝擊性而不降低包括抗捲曲及耐光性之其他性質。
根據本發明另一實施態樣,該第一可光固化彈性體可為具有大約1,000至大約600,000g/mol或大約10,000至大約600,000g/mol之重量平均分子量的聚合物或寡聚物。
該可光固化彈性體可為選自以下所組成之群組中的至少一者:聚己內酯、丙烯酸胺基甲酸酯聚合物及聚輪烷。
在用作可光固化彈性體之聚合物當中,聚己內酯係由己內酯之開環聚合形成,並且具有優異之物理性質,諸如可撓性、耐衝擊性、耐久性等。
丙烯酸胺基甲酸酯聚合物中因為保留有胺基甲酸酯鍵,所以具有優異彈性與耐久性。
聚輪烷為輪烷之聚合物,由穿過環形部分(巨環)之啞鈴形分子組成的機械性互鎖分子架構。由於啞鈴(停止物)之末端大於該環內徑,輪烷的此二組分係動力獲陷而
防止該等組分解離,因為需要將共價鍵顯著扭曲。
在一實施態樣中,可光固化彈性體可包括包含其中(甲基)丙烯酸酯部分共軛至內酯化合物末端而彼此鍵結的環狀部分(大環);固持於該大環內的線部分;及提供在該線部分兩端以防止該大環解離的停止物之輪烷。
只要大到足以環繞該線形部分,則對該大環無任何特定限制。該大環可包括可與其他聚合物或化合物反應之官能基,諸如氫氧化物基(hydroxide group)、胺基、羧基、硫醇基、醛基等。該大環之實施態樣可包括α-環糊精、β-環糊精、γ-環糊精及其混合物。
另外,只要該線形狀大致為線形並具有指定重量或更大,可使用該線部分而無限制。較佳地,聚伸烷基化合物或聚內酯化合物可用於該線。特別是,包括1至8個碳原子之氧伸烷基重複單元的聚氧伸烷基化合物或包括3至10個碳原子之內酯重複單元的聚內酯化合物可用於該線。
同時,停止物可視待製備之輪烷化合物的特徵而做適當調整。例如,停止物可為選自以下所組成之群組中的至少一者:二硝苯基、環糊精基、金鋼烷基、三苯甲基、螢光素基及芘基。
由於聚輪烷展現優異抗刮性,當其受損及刮傷時能展現自復原能力。
在本發明一實施態樣中,由於藉由光固化形成含有該可光固化彈性體之硬塗層,使得該塑膠膜具有高硬度水準
及可撓性,確保優異之抗外來衝擊性。
在本發明之塑膠膜中,該第一及第二塗層各可包含分散在該第一光交聯共聚物中之第一無機細微粒子。該第一細微粒子與稍後將描述的中空矽石粒子不同,其實質上無空隙。
根據本發明一實施態樣,該第一無機細微粒子可為奈米尺寸。例如,彼等可具有大約100nm或更小,或大約10至大約100nm,或大約10至大約50nm之直徑。作為該第一無機細微粒子,可使用例如矽石粒子、氧化鋁粒子、氧化鈦粒子或氧化鋅粒子。
該等第一無機細微粒子可另外強化該塑膠膜之硬度。
根據本發明一實施態樣,根據100重量份第一塗層計,該第一塗層可含有大約大約50至大約90重量份之量的該第一光交聯共聚物及大約10至大約50重量份之量的該第一無機細微粒子,或大約60至大約80重量份之量的該光交聯共聚物及大約20至大約40重量份之量的該第一無機細微粒子。
根據本發明一實施態樣,根據100重量份第二塗層計,該第二塗層可含有大約大約50至大約90重量份之量的該第一光交聯共聚物及大約10至大約50重量份之量的該第一無機細微粒子,或大約60至大約80重量份之量的該光交聯共聚物及大約20至大約40重量份之量的該第一無機細微粒子。在該第一光交聯共聚物及該第一無機細微粒子之量於上述範圍內的情況下,可形成具有優異硬度及
物理性質之塑膠膜。
同時,除了該第一光交聯共聚物及該第一無機細微粒子之外,該第一及第二硬塗層可另外包括本技術中常用的添加劑,諸如界面活性劑、黃化抑制劑、調平劑、抗污劑等。此處,該添加劑之含量可不同地調整至該硬塗膜的所希望物理性質不劣化的程度。其含量無特別限制,但較佳係根據100重量份第一及第二塗層各者計為大約0.1至大約10重量份。
根據本發明實施態樣,例如,該第一及該第二塗層可包括界面活性劑作為添加劑。該界面活性劑可為單或二官能氟丙烯酸酯、以氟為基礎之界面活性劑或矽界面活性劑。在此情況下,該界面活性劑可以經分散或已交聯形式包含在該第一光交聯共聚物中。
此外,該第一及該第二硬塗層可以經分散或已交聯形式包括黃化抑制劑。該黃化抑制劑可為二苯甲酮化合物或苯並三唑化合物。
該第一及第二塗層可獨立地藉由光固化包含含有以三至六官能丙烯酸酯為基礎之單體的黏合劑、可光固化彈性體、第一無機細微粒子、光起始劑及隨意的添加劑之塗覆組成物而形成。
該光起始劑之實例可包括但不局限於:1-羥基-環己基-苯基酮、2-羥基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、2-羥基-1-[4-(2-羥乙氧基)苯基]-2-甲基-1-丙酮、甲基苯甲醯甲酸酯、α,α-二甲氧基-α-苯基苯乙酮、2-苯甲醯-2-(二甲基胺
基)-1-[4-(4-嗎啉基)苯基]-1-丁酮、2-甲基-1-[4-(甲硫基)苯基]-2-(4-嗎啉基)-1-丙酮、氧化二苯基(2,4,6-三甲基苯甲醯基)-膦、氧化雙(2,4,6-三甲基苯甲醯基)-苯基膦等。此外,該光起始劑可為市售者,諸如以下列品牌名稱銷售者:Irgacure 184、Irgacure 500、Irgacure 651、Irgacure 369、Irgacure 907、Darocur 1173、Darocur MBF、Irgacure 819、Darocur TPO、Irgacure 907及Esacure KIP 100F。該等光起始劑可單獨使用或組合使用。
此外,本發明之第一及第二塗層可藉由將隨意地在有機溶劑中之塗覆組成物施用至支撐基材而形成,以調整該塗覆組成物之黏度及流性,以及提高該組成物對該支撐基材之塗覆性。本發明中可用之有機溶劑的實例可包括:醇類,諸如甲醇、乙醇、異丙醇、丁醇等;烷氧基醇類,諸如2-甲氧基乙醇、2-乙氧基乙醇、1-甲氧基-2-丙醇等;酮類,諸如丙酮、甲基乙基酮、甲基丁基酮、甲基丙基酮、環己酮等;醚類,諸如丙二醇一丙基醚、丙二醇一甲基醚、乙二醇一乙基醚、乙二醇一丙基醚、乙二醇一丁基醚、二乙二醇一甲基醚、二乙二醇一乙基醚、二乙二醇一丙基醚、二乙二醇一丁基醚、二乙二醇-2-乙基己基醚等;及芳族溶劑,諸如苯、甲苯、二甲苯等。該等有機溶劑可單獨使用或組合使用。
當該塗覆組成物與有機溶劑一起施用時,可使用之該塗覆組成物中包括該光交聯彈性體、該黏合劑、該細微粒
子、該光起始劑及其他添加劑的固體分率相對於該有機溶劑為約70:30至約99:1之重量比。
在完全固化之後,該第一及該第二塗層具有大約50μm或更大,例如大約50至大約300μm,大約50至大約200μm,大約50至大約150μm,或大約70至大約150μm之厚度。根據本發明,即使當該第一及第二塗層形成至上述厚度時,亦可製備具有高硬度水準及耐衝擊性之塑膠膜而不形成捲曲或龜裂。
本發明之塑膠膜含有形成於該第一塗層上的低反射塗層。
該低反射塗層包含第二光交聯共聚物,及分散在該第二光交聯共聚物中之中空矽石粒子。
為了用以提供具有必要抗刮性及抗磨性之低反射塗層,若第二光交聯共聚物為其中的可光固化之化合物係藉由光照射的聚合物或共聚物,可無特別限制地提供該第二光交聯共聚物。
只要含有於照射時招致聚合反應之官能基,可使用任何可光固化之化合物製備該第二光交聯共聚物。在本發明一實施態樣中,該可光固化之化合物可為含有(甲基)丙烯酸酯官能基、丙烯醯基官能基或乙烯基官能基之單體或寡聚物。
含有丙烯酸酯官能基之可光固化之化合物的實例包括三丙烯酸新戊四醇酯、四丙烯酸新戊四醇酯、五丙烯酸二新戊四醇酯、六丙烯酸二新戊四醇酯、七丙烯酸三新戊四
醇酯、二異氰酸三氯乙烯酯(trilene diisocyanate)、二異氰酸二甲苯酯、二異氰酸六亞甲酯、三(甲基)丙烯酸三羥甲基丙烷酯及三羥甲基丙烷聚乙氧基三丙烯酸酯(trimethylolpropane polyethoxy triacrylate)。
此外,含有丙烯酸酯官能基之寡聚物的實例可為經胺基甲酸酯改質之丙烯酸酯寡聚物、環氧丙烯酸酯寡聚物、醚丙烯酸酯寡聚物、及樹枝狀丙烯酸酯寡聚物,且可具有大約1,000至10,000g/mol之分子量。
含有甲基丙烯酸酯官能基之可光固化之化合物的代表為三丙烯酸三羥甲基丙烷、二甲基丙烯酸乙二醇酯、一甲基丙烯酸丁二醇酯、甲基丙烯酸六乙酯、及甲基丙烯酸丁酯。
至於含有乙烯基官能基之可光固化之化合物,其實例包括二乙烯基苯、苯乙烯及對甲基苯乙烯。
氟丙烯酸酯化合物連同該多官能基丙烯酸酯化合物可用作可光固化之化合物。關於這方面,將氟丙烯酸酯化合物對多官能基丙烯酸酯化合物之重量比調整在100:0.1至10範圍內對於抗刮性會是有利的。
低反射塗層包含可光固化之化合物係彼此交聯交聯聚合的第二光交聯共聚物。
此外,本發明之低反射塗層包含分散在該第二光交聯共聚物中之中空矽石粒子。
該等中空矽石粒子在抗反射性質方面優於經填塞矽石粒子。
為此,該等中空矽石粒子可具有大約20至大約80nm,或大約20至大約70nm,或大約30至大約70nm之數量平均直徑,且其形態無特別限制,但較佳為球形。
此外,該等中空矽石粒子可經以氟為基礎之化合物表面處理。使用以氟為基礎之化合物表面處理可降低該等粒子的表面能,此使得該等粒子更均勻地分散在該組成物內,產生抗刮性之改善。將以氟為基礎之化合物引至該等中空矽石粒子的表面可藉由但不局限於以下方式達成:於水及觸媒之存在下在,經由溶膠-凝膠反應水解及縮合該等中空矽石粒子。
為了用以保障該低反射塗層之抗刮性及抗反射效果,該等中空矽石粒子之用量根據100重量份該可光固化之化合物的第二交聯共聚物計可為大約50至大約250重量份(然而,在中空矽石粒子分散液之情況下為根據固體含量計),或大約50至大約200重量份,或大約50至大約160重量份。
關於這方面,該等中空矽石粒子可以在有機溶劑中之分散形式存在,該分散液之固體含量(中空矽石粒子含量)可充分考慮前文提及之中空矽石粒子的量及適於施用該組成物的黏度而決定。
根據本發明一實施態樣,該低反射塗層可另外包含藉由以下化學式1所表示之以聚醚矽氧烷為基礎之聚合物:
其中,R1
及R2
各獨立地為1至10個碳原子之烷基、6至10個碳原子之芳基、6至15個碳原子之芳烷基、6至10個碳原子之氟化芳基、或6至15個碳原子之氟化芳烷基;且n為100至600之整數。
在該聚醚矽氧烷為基礎之聚合物的情況下,該低反射塗層可更均勻分散該等中空矽石粒子,因而改善抗刮性。
如化學式1所示,該聚醚矽氧烷為基礎之聚合物不含丙烯基也不含甲基丙烯基。當使用含有丙烯基或甲基丙烯基之聚醚矽氧烷為基礎之聚合物時比不存在該聚醚矽氧烷為基礎之聚合物可造成抗刮性少許改善,但招致渾濁及使該組成物的塗覆惡化。即,該塗層中未觀察到膜外觀之基本要求的澄清度及平滑度。詳言之,因塗層不均勻或完全濁化,該膜的透光率及影像清晰度變差。因此,使用化學式1之聚醚矽氧烷為基礎之聚合物較有利。
該聚醚矽氧烷為基礎之聚合物的用量根據100重量份該可光固化之化合物的第二光交聯共聚物計可為大約1至大約50重量份,大約5至40重量份,或大約5至大約30重量份。
為了確保至少有添加效果,該聚醚矽氧烷為基礎之聚
合物較佳含量根據100重量份該可光固化之化合物的第二光交聯共聚物計可為1重量份或更多。當添加過多量的聚醚矽氧烷為基礎之聚合物時,該塑膠膜顯示高反射率及不良外觀。因此,聚醚矽氧烷為基礎之聚合物的含量根據100重量份該可光固化之化合物的第二光交聯共聚物計較佳係少於50重量份。
當該聚醚矽氧烷為基礎之聚合物連同該等中空矽石粒子時,為本發明塑膠膜之構成部分的低反射塗層會反射不良且高度透光,確保該塑膠膜之優異抗刮性,不會降低影像清晰度。
除了上述組分外,該低反射塗層亦可含有第二施用之無機細微粒子。
此處,該等第二施用之無機細微粒子為奈米等級尺寸。例如,彼等可具有大約100nm或更小,或大約10至大約100nm,或大約10至大約50nm之直徑。與上述中空矽石粒子相較,第二施用之無機細微粒子在他處實質上無空隙。施用該組成物後,該等第二施用之無機細微粒子在乾燥程序期間遍佈該低反射塗層中,且特別有助於膜強度,使該塑膠膜具有經改良之抗刮性。
該等第二施用之無機細微粒子可與該第一及該第二塗層中所含的第一無機細微粒子相同或不同。作為第二施用之無機細微粒子,例如可選擇以下任一者:矽石細微粒子、氧化鋁粒子、氧化鈦粒子、或氧化鋅粒子。
此外,可決定第二施用之無機細微粒子在不希望僅保
障至少有添加效果,亦不希望使該組成物之所需物理性質惡化的範圍。在本發明一實施態樣中,該等第二施用之無機細微粒子的用量根據100重量份該可光固化之化合物的第二光交聯共聚物計可為:大約1至大約120重量份,大約10至大約80重量份,或大約10至大約50重量份。
此外,除了上述組分以外,本發明之低反射塗層另外包含以氟為基礎之界面活性劑。當分布在該塗層表面上時,該氟界面活性劑可使該膜具有表面滑動性質,從而改善該膜之抗污性質及抗刮性。
若在本技術中常使用,可使用任何以氟為基礎之界面活性劑而不對其組成物造成特別限制。在本發明一實施態樣中,該以氟為基礎之界面活性劑可從市面購得,諸如DIC所售,商品名為magaface F-444、magaface F-445、magaface F-470、magaface F-477或magaface MCF-350SF。
根據100重量份該第二光交聯共聚物,以氟為基礎之界面活性劑的含量可為:大約1至大約50重量份,大約1至大約30重量份,或大約2至大約20重量份。即,該以氟為基礎之界面活性劑的含量係設在不僅保障至少有添加效果,亦避免抗磨性惡化(其係在過量時發生)的範圍內。
該低反射塗層可藉由光固化包含可光固化之化合物、中空矽石粒子及光起始劑,隨意地連同化學式1之聚醚矽氧烷為基礎之聚合物、第二施用之無機細微粒子、界面活
性劑、及溶劑的低反射塗覆組成物而形成。
此外,除了上述組分之外,該低反射塗覆組成物可另外包括典型,諸如調平劑、抗污劑等。此處,該添加劑之含量可不同地調整至該塑膠膜的所希望物理性質不劣化的程度。其含量無特別限制。
本技術中常用之任何光起始劑均可使用而無限制。該低反射塗覆組成物中所使用之光起始劑可與該第一及該第二塗覆組成物中所含者相同或不同。
只要對於該組成物之物理性質無負面影響,該低反射塗覆組成物中可使用任何溶劑。該溶劑可選自由酮類、醇類、乙酸酯類及醚類所組成之群組。更佳地,該組成物可選自酮類,諸如甲基乙基酮、甲基異丁基酮、乙醯丙酮、及異丁基酮;醇類,諸如甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇、正丁醇、異丁醇、及三級丁醇;乙酸酯類,諸如乙酸乙酯、乙酸異丙酯、及聚乙二醇一乙醚乙酸酯;醚類,諸如四氫呋喃、及丙二醇一甲醚;及其組合。
該溶劑可作為分散有中空矽石粒子之分散液形式添加。在此情況下,可決定該溶劑之含量在適於施用該低反射塗覆組成物之範圍內,而無特別限制。然而,當該組成物之流性差時,該膜會形成條紋。另一方面,當添加過量溶劑時,固體含量太低,於乾燥及固化時造成問題。因此,在充分考慮該等狀況之下,可決定該溶劑之含量。較佳地,可使用該溶劑使該低反射塗覆組成物之固體含量為大約1至大約20重量,更佳為大約1至大約15重量。
至於該低反射塗層之厚度,可決定其範圍以保障至少有低反射塗層之效果,以及不使透射率惡化。該厚度可為大約50至大約200nm,或大約80至大約150nm。
本發明之塑膠膜可藉由使用本技術典型塗覆裝置及方法將該塗覆組成物及該低反射塗覆組成物施用於基材,並以UV光固化該等組成物而製備。
例如,該塗覆組成物及該低反射塗覆組成物可藉由線棒塗覆、刮刀塗覆、輥塗覆、刮板塗覆、模具塗覆、微凹版塗覆、缺角輪塗覆、縫模塗覆、端緣塗覆、溶液澆鑄等施用至支撐基材。
可發射大約20至大約600mJ/cm2
,大約50至大約500mJ/cm2
之劑量的UV輻射。本技術中所使用之任何光源可應用至本發明而無特別限制。例如,可使用高壓水銀燈、金屬鹵素燈、黑光螢光燈等。該光固化可藉由將該劑量之UV光照射大約30秒至大約15分鐘,或大約1至大約10分鐘來進行。
根據本發明一實施態樣,將第一塗覆組成物施用於支撐基材之一表面並光固化以形成第一塗層,然後於其上施用低反射塗覆組成物,隨後藉由固化形成低反射塗層。之後,將第二硬塗覆組成物施用至該基材的另一表面並光固化以形成第二塗層。然後,以低反射塗覆組成物塗覆該第一塗層,隨後固化以形成低反射塗層。
當以此方式製備塑膠膜時,將用以光固化該第二塗覆組成物之UV光照射至塗覆有該第一塗覆組成物之表面的
相對表面。如此,可抵消在第一塗覆組成物之光固化步驟中會因凝固收縮而產生的捲曲而提供平坦塑膠膜。因此不需要額外平坦化程序。
根據本發明一實施態樣,在施用第一塗覆組成物至該支撐基材一側之後的第一光固化步驟可進行直到該第一塗覆組成物中所含之黏合劑部分交聯為止。與設為100%之完全交聯相較,如本文所使用之「部分交聯」一詞可表達為超過0%且低於100%之交聯程度。例如,該第一光固化步驟可進行至該第一塗覆組成物中所含之黏合劑的可光固化官能基交聯大約30至大約60莫耳%,或大約40至大約50莫耳%之程度。
代替黏合劑之完全交聯,部分交聯可造成第一塗覆組成物之定型收縮的改善,使該塑膠膜具有優異常理及光學性質以及高硬度水準,而不產生捲曲或龜裂。該第一塗覆組成物中保持達固化之黏合劑可在後續第一塗覆組成物之光固化步驟中交聯。
本發明之塑膠膜在硬度、低反射率、抗刮性、透明度、耐久性、耐光性及透光率方面優異,其可用於各種領域之應用。
在本發明一實施態樣,當本發明之塑膠膜在曝露於50℃之溫度或更高與80%或更高之濕度下70小時或更久之後配置在平面上時,該硬塗膜各邊緣或側與該平面間隔開之最大距離可為約1.0mm或更小,約0.6mm或更小,或約0.3mm或更小。更特別的是,當本發明之塑膠膜在
曝露於50℃至90℃之溫度與80%至90%之濕度70至100小時之後配置於平面上時,該塑膠膜各邊緣或側與該平面間隔最大為約1.0mm或更小,約0.6mm或更小,或約0.3mm或更小。
此外,本發明之塑膠膜在1kg負重時可具有6H或更高,7H或更高,或8H或更高之鉛筆硬度。
此外,本發明之塑膠膜在摩擦測試儀上藉由以負重500g之鋼絲絨#0000雙重摩擦10次之後來測試,可只出現兩道或更少之刮痕。
本發明之塑膠膜可具有94%或更高之透光率,以及1.0或更低,0.5%或更低,或0.4%或更低之濁度。
此外本發明之塑膠膜可具有2.5%或更低,或2.0%或更低之反射率。
此外,本發明之塑膠膜可具有1.0或更低之初始彩色b*值(b*係由CIE 1976 L*a*b*色空間界定)。在該塑膠膜於紫外燈下曝露於UV-B為時72小時或更久之後,可具有與曝露前之彩色b*值相差0.5或更小,或相差0.4或更小的彩色b*值。
如上述,本發明之塑膠膜可應用於各種領域。例如,本發明之塑膠膜可用於行動終端、智慧型手機或平板PC之觸控面板,及各種顯示器之蓋或裝置面板。
經由以下描述用以說明之實例可獲得對於本發明之更佳暸解,但該等實例不應視為限制本發明。
將18g之三丙烯酸新戊四醇酯、18g之五丙烯酸二新戊四醇酯、250g之中空矽石粒子分散液(製造商:Catalysts and Chemicals Ltd.,數量平均直徑為50~60nm之中空矽石粒子於甲基異丁基酮(MIBK)中的分散液,其固體含量為20重量)、10g之聚醚矽氧烷聚合物(製造商:EVONIK,品牌名稱:TEGO Glide 450)、及4g之光起始劑(製造商:CIBA,品牌名稱:Irgacure 184)的混合物攪拌30分鐘。以甲基異丁基酮(MIBK)稀釋該混合物直到其固體含量降至3重量%為止。所得之稀釋物係用作低反射塗覆組成物。
將18g之三丙烯酸新戊四醇酯、18g之五丙烯酸二新戊四醇酯、250g之矽石細微粒子分散液(製造商:NISSAN CHEMICAL,品牌名稱:MIBK-ST,數量平均直徑為10~15nm之矽石細微粒子於甲基異丁基酮(MIBK)中的分散液,其固體含量為20重量%)、10g之聚醚矽氧烷聚合物(製造商:EVONIK,品牌名稱:TEGO Glide 450)、及4g之光起始劑(製造商:CIBA,品牌名稱:Irgacure 184)的混合物攪拌30分鐘。以甲基異丁基酮
(MIBK)稀釋該混合物直到其固體含量降至3重量%為止。所得之稀釋物係用作低反射塗覆組成物。
將18g之三丙烯酸新戊四醇酯、18g之五丙烯酸二新戊四醇酯、200g之甲基異丁基酮(MIBK)、10g之聚醚矽氧烷聚合物(製造商:EVONIK,品牌名稱:TEGO Glide 450)、及4g之光起始劑(製造商:CIBA,品牌名稱:Irgacure 184)的混合物攪拌30分鐘。以甲基異丁基酮(MIBK)稀釋該混合物直到其固體含量降至3重量%為止。所得之稀釋物係用作低反射塗覆組成物。
在反應器中,混合50g接枝己內酯之聚輪烷聚合物[A1000,Advanced Soft Material INC]與4.53g之Karenz-AOI[異氰酸2-丙烯醯乙酯,Showadenko Inc.]、20mg二月桂酸二丁基錫[DBTDL,Merck Corp.]、110mg氫醌單亞甲基醚及315g甲基乙基酮。然後,使該混合物在70℃反應5小時獲得下述聚輪烷,其中聚內酯於其末端共軛有丙烯酸酯部分而作為大環,同時環糊精係定位作為停止物。
該聚輪烷具有600,000g/mol之重量平均分子量,且發現其具有根據ASTM D638測量為20%之伸長率。
第一塗覆組成物係藉由混合2g之丙烯酸羥乙酯(HEA)、11.2g之分散有尺寸為20~30nm之奈米矽石的矽石-六丙烯酸二新戊四醇酯(DPHA)複合物(矽石3.2g,DPHA 8.0g)、0.2g之光起始劑(品牌名稱:Darocur TPO)、0.1g之以苯并三唑為基礎之黃化抑制劑(品牌名稱:Tinuvin 400)、及0.05g之以氟為基礎之界面活性劑(品牌名稱:FC4430)而製備。亦以相同方式製備第二塗覆組成物。
該第一塗覆組成物係施用至PET基材(188μm厚,尺寸為15cm×20cm),然後藉由曝露於來自黑光螢光燈之280~350nm UV光進行光固化來形成第一塗層。
隨後,將第二塗覆組成物施用於該基材背側,然後曝露於來自黑光螢光燈之280~350nm UV光而形成第二塗層。
然後,以製備實例1之低反射塗覆組成物塗覆該第一塗層,接著藉由曝露於來自鹵素UV燈之200~320nm UV光進行光固化來形成低反射塗層。
在光固化完成後,在該基材雙側上形成之第一及第二塗層各為100μm厚,而層合在該第一塗層上之該低反射塗層為100nm厚。
以與實施例1相同之方式製備塑膠膜,但使用2g之三丙烯酸三羥甲基丙烷酯(TMPTA)代替實施例1之第一及第二塗層各者中的2g之丙烯酸羥乙酯(HEA)。
以與實施例1相同方式製備塑膠膜,但使用1g之丙烯酸羥乙酯(HEA)及13.5g之分散有尺寸為20~30nm之奈米矽石的矽石-三丙烯酸三羥甲基丙烷酯(TMPTA)複合物(矽石4.5g,TMPTA 9.0g)分別代替實施例1之第一及第二塗層各者中的2g之丙烯酸羥乙酯(HEA)及11.2g之矽石-DPHA複合物。
第一塗覆組成物係藉由混合9g其中分散有40重量%之粒度為20~30nm的奈米矽石的矽石-六丙烯酸二新戊四醇酯(DPHA)複合物(矽石3.6g,DPHA 5.4g)、1g製備實例2之聚輪烷、0.2g之光起始劑(品牌名稱:Darocur TPO)、0.1g之以苯並三唑為基礎之黃化抑制劑(品牌名稱:Tinuvin 400)及0.05g之以氟為基礎之界面活性劑(品牌名稱:FC4430)而製備。亦以相同方式製備第二塗覆組成物。
該第一塗覆組成物係施用至PET基材(188μm厚,尺寸為15cm×20cm),然後藉由曝露於來自黑光螢光燈
之280~350nm UV光進行光固化來形成第一塗層。
隨後,將第二塗覆組成物施用於該基材背側,然後曝露於來自黑光螢光燈之280~350nm UV光而形成第二塗層。
然後,以製備實例1之低反射塗覆組成物塗覆該第一塗層,接著藉由曝露於來自鹵素UV燈之200~320nm UV光進行光固化來形成低反射塗層。
在光固化完成後,在該基材雙側上形成之第一及第二塗層各為100μm厚,而層合在該第一塗層上之該低反射塗層為100nm厚。
以與實施例4相同之方式製備塑膠膜,但使用1g之丙烯酸胺基甲酸酯聚合物(品牌名稱:UA200PA,Shinnakamura Chemicals Corp.,重量平均分子量:2,600g/mol,根據ASTM D638測量之伸長率:170%)代替實施例1之第一及第二塗覆組成物各者中的1g之製備實例2中的聚輪烷。
以與實施例4相同之方式製備塑膠膜,但使用1g之丙烯酸胺基甲酸酯聚合物(品牌名稱:UA340P,Shinnakamura Chemicals Corp.,重量平均分子量:13,000g/mol,根據ASTM D638測量之伸長率:150%)代替實
施例1之第一及第二塗覆組成物各者中的1g之製備實例2中的聚輪烷。
以與實施例1相同之方式製備塑膠膜,但只使用10g之六丙烯酸二新戊四醇酯(DPHA)代替實施例1之第一及第二塗覆組成物各者中的2g之丙烯酸羥乙酯(HEA)及11.2g之矽石-DPHA複合物。
以與實施例1相同之方式製備塑膠膜,但使用對照製備實例1之塗覆組成物代替製備實例1之塗覆組成物。
以與實施例1相同之方式製備塑膠膜,但使用對照製備實例2之塗覆組成物代替製備實例1之低反射塗覆組成物。
第一及第二塗覆組成物各係藉由混合10g其中分散有40重量%之粒度為20~30nm的奈米矽石的矽石-六丙烯酸二新戊四醇酯(DPHA)複合物(矽石4g,DPHA 6g)、0.1g之以苯并三唑為基礎之黃化抑制劑(品牌名稱:Tinuvin 400)及0.05g之以氟為基礎之界面活性劑
(品牌名稱:FC4430)而製備。
其餘製程係與實施例4所述之塗覆組成物進行以提供塑膠膜。
以與實施例4相同之方式製備塑膠膜,但使用對照製備實例1之塗覆組成物代替製備實例1之低反射塗覆組成物。
以與實施例4相同之方式製備塑膠膜,但使用對照製備實例2之塗覆組成物代替製備實例1之塗覆組成物。
實施例1至6及對照實例1至6之各組成物的主要組分含量係彙總於下表1。
鉛筆硬度係根據日本標準JIS K5400評估。在這方面,塑膠膜係使用鉛筆硬度計在負重1.0kg之雙重摩擦三
次以測定未出現刮痕時的硬度。
塑膠膜係在摩擦測試儀上藉由以負重0.5kg之鋼絲絨(#0000)雙重摩擦10次,並計數如此形成的刮痕。藉由將兩道或更少刮痕標記為○,兩道至少於五道刮痕標記為△,及五道或更多刮痕標記為×,來進行該等膜之抗刮性的評估。
測量曝露於來自UV燈之UVB為時72小時或更久前後之該等塑膠膜的彩色b*值之差。
使用分光光度計(品名:COH-400)測量塑膠膜之透射率及濁度。
在使塑膠膜背側帶黑色之後,使用Shimadzu Co.之Solid Spec.3700光譜儀測量其反射率。
將各塑膠膜裁切成尺寸為10cm×10cm之小塊,並在維持於85℃之溫度與85%之濕度的室中貯存72小時之
後,將該小塊置於平坦平面上。測量該等小塊各邊緣與該平面間隔開之最大距離。
將各塑膠膜纏繞在直徑為3cm之圓柱形心軸上。當該塑膠膜未龜裂時,評估為OK。若該塑膠膜龜裂,評估為×。
藉由在將22g鋼球從40cm高度自由落至各塑膠膜上時判定各塑膠膜是否龜裂而評估各塑膠膜之耐衝擊性。當各塑膠膜未龜裂時評估為OK,當龜裂時評估為×。
實施例及對照實例之塑膠膜中所測量的物理性質之結果係彙總於下表2及3。
從表2及3之資料暸解,本發明之塑膠膜展現優異物理性質,包括鉛筆硬度、耐衝擊性、反射率等。
Claims (18)
- 一種塑膠膜,其包含:支撐基材;第一塗層,其形成於該支撐基材之一側上;低反射塗層,其形成於該第一塗層上;及第二塗層,其形成於該支撐基材之另一側上,其中該第一及該第二塗層各包含第一光交聯共聚物,及分散在該光交聯共聚物中之無機細微粒子,及該低反射塗層包含第二光交聯共聚物,及分散在該第二光交聯共聚物中之中空矽石粒子,其中該第一光交聯共聚物為三至六官能丙烯酸酯單體及可光固化彈性體之交聯共聚物,且根據ASTM D638測量,該可光固化彈性體具有15至200%之伸長率。
- 如申請專利範圍第1項之塑膠膜,其中該可光固化彈性體包括選自由以下所組成之群組中的至少一者:聚己內酯、以丙烯酸胺基甲酸酯為基礎之聚合物及聚輪烷。
- 如申請專利範圍第2項之塑膠膜,其中該聚輪烷包含其中(甲基)丙烯酸酯部分共軛至內酯化合物之末端而彼此鍵結的環部分(大環);固持於該大環內之線部分(thread moiety);及提供在該線部分兩端以防止該大環解離的停止物。
- 如申請專利範圍第1項之塑膠膜,其中該三至六官能丙烯酸酯單體包含選自以下所組成之群組中的至少一者:三丙烯酸三羥甲基丙烷酯(TMPTA)、三丙烯酸三羥 甲基丙烷乙氧酯(TMPEOTA)、甘油-丙氧基化之三丙烯酸酯(GPTA)、四丙烯酸新戊四醇酯(PETA)及六丙烯酸二新戊四醇酯(DPHA)。
- 如申請專利範圍第1項之塑膠膜,其中該第二光交聯共聚物為含有(甲基)丙烯酸酯官能基、丙烯醯基(aryloyl)官能基或乙烯基官能基之單體或寡聚物經聚合的共聚物。
- 如申請專利範圍第1項之塑膠膜,其中該低反射塗層另外包含藉由以下化學式1所表示之以聚醚矽氧烷為基礎之聚合物:
- 如申請專利範圍第1項之塑膠膜,其中該等中空矽石粒子具有20至80nm之數量平均直徑。
- 如申請專利範圍第1項之塑膠膜,其中該支撐基材係由選自以下的至少一者製成:聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)、環烯烴聚合物(COP)、環烯烴共聚物(COC)、聚丙烯酸酯 (PAC)、聚碳酸酯(PC)、聚乙烯(PE)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚醚醚酮(PEEK)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)、聚醚醯亞胺(PEI)、聚醯亞胺(PI)、三乙醯基纖維素(TAC)、MMA(甲基丙烯酸甲酯)、及以氟為基礎之樹脂。
- 如申請專利範圍第1項之塑膠膜,其中該無機細微粒子包含選自由以下所組成之群組中的至少一者:矽石奈米粒子、氧化鋁細微粒子、氧化鈦細微粒子及氧化鋅細微粒子。
- 如申請專利範圍第1項之塑膠膜,其中該第一及該第二塗層各含有根據100重量份該第一及該第二塗層各者計為50至90重量份之量的第一光交聯共聚物及10至50重量份之量的無機細微粒子。
- 如申請專利範圍第1項之塑膠膜,其中低反射塗層含有根據100重量份該第二光交聯共聚物計為50至250重量份之量的中空矽石粒子。
- 如申請專利範圍第1項之塑膠膜,其在1kg負重時具有6H或更高之鉛筆硬度。
- 如申請專利範圍第1項之塑膠膜,當以負重500g之鋼絲絨#0000雙重摩擦10次測試時,其容許出現兩道或更少之刮痕。
- 如申請專利範圍第1項之塑膠膜,其展現94%或更高之透光率及1.0或更低之濁度。
- 如申請專利範圍第1項之塑膠膜,其中當該膜係 曝露於UVB為時72小時後,該塑膠膜之彩色b*值的差為0.5或更低。
- 如申請專利範圍第1項之塑膠膜,其中該第一及該第二塗層的厚度各為50至300μm。
- 如申請專利範圍第1項之塑膠膜,其中該低反射塗層之厚度為50至200nm。
- 如申請專利範圍第1項之塑膠膜,其具有2.5%或更低之反射率。
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