TWI584953B - 具有黏合劑缺乏之滑動塗層之物件及彼等之製造方法 - Google Patents

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傑弗瑞 韋恩 海根
詹姆士 艾德華 洛克瑞吉
傑佛瑞 艾倫 彼特森
布蘭特 艾倫 海汀
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Description

具有黏合劑缺乏之滑動塗層之物件及彼等之製造方法 相關申請案
本申請案主張均於2012年8月21日申請之美國臨時申請案第61/691,680號及第61/691,688號之權利。
本發明係關於具有黏合劑缺乏之滑動塗層之物件，諸如聚合膜，例如多層光學膜，及該等物件之製造方法。
聚合物膜已在例如自封裝至多層光學膜之無數用途中得到應用。該等膜之製造需要形成單層或多層膜及藉由以下方式操作該等膜：通過滾筒裝置以用於塗覆額外層，曝露於選定之處理以賦予所需效能及性質，轉變成所選大小及組態，儲存及運輸。在典型操作中，當聚合物膜穿過多種設備時，其圍繞滾筒捲繞，且其常常在其自身上捲繞成捲筒形式。
聚合膜之重要用途包括所謂的光學膜，其用於依賴於均一膜性質之多種應用中，例如鏡面、偏振器等。美國專利第5,882,774號(Jonza等人)、第6,080,467號(Weber等人)、第6,268,961號(Nevitt等人)、第6,368,699號(Gilbert等人)、第6,673,425號(Hebrink等人)、第6,827,886號(Neavin等人)及第8,182,924號(Hebrink等人)揭示該等膜之說明性實例。包含該等膜之亮度增強膜及光學組件之說明性實例揭示 於美國專利第5,161,041號(Abileah)、第5,771,328號(Wortman等人)、第5,828,488號(Ouderkirk等人)、第5,919,551號(Cobb等人)、第6,277,471號(Tang)、第6,280,063號(Fong)、第6,354,709號(Campbell等人)、第6,759,113號(Tang)、第7,269,327號(Tang)、第7,269,328號(Tang)及美國專利申請公開案第2002/0057564號(Campbell等人)中。
基於例如具有不同折射率之層之厚度及配置等之特徵的精確結構，該等膜展現出如所選之所需光學性質。膜之表面在其經操作及使用時可被損壞，使其對所需最終目的之適合性降低。因此，此項技術中已知，在該等膜之外部上設置層(有時被稱作「預遮罩」層或「表皮」層)以保護膜且便於操作及使用。
術語「表皮」或「表皮層」常常用於指代位於膜外表面之三層或三層以上膜之層。在多層光學膜之情況下，表皮層(在膜之一側或兩側上)可為在輔助擠壓光學層之共擠壓及/或層倍增期間引入之保護性邊界層，或表皮層可為附加層，其可在例如共擠壓進料區塊、或隨後的進料區塊、或模具中添加，或可在藉由擠壓塗佈或其他技術來共擠壓多層膜之後添加。表皮層可提供多種目的，諸如保護內部層，例如以防擦傷或磨損，使整個膜變硬或增強或提供整個膜以尺寸穩定性，容納諸如紫外光穩定劑之添加劑，減少表面反射，提供用於後續塗層之恰當接收性表面，或其他目的。
術語「預遮罩」常常用於指代表面層，其係用剩餘之膜製造或藉由諸如層壓、擠壓塗佈、溶劑塗佈或其他方式的方式隨後添加，意欲在操作、處理、轉變及其類似者期間暫時保護膜以防損傷，且進一步意欲在最終使用膜或自膜切割的部分之前被移除。所謂的「可剝離之表皮」可充當預遮罩。應理解，膜亦可例如藉由共擠壓而用表皮層來製備，且具有例如藉由層壓而塗覆於其上之預遮罩，因此表皮層暫時不再為膜構造之最外層，但預期以後在移除預遮罩之後，再次充當 外部層。
聚合物膜之挑戰為，當聚合物膜與其他膜接觸時，例如當捲繞成捲筒形式或配置成薄片之堆疊時，若膜過於接近以致無法具有完全平滑表面，則膜可能傾向於強力地黏附。此現象有時被稱作「黏連(blocking)」，使得捲筒難以展開或薄片難以自堆疊移除。或者，若膜表面經製造過於光滑，則捲筒上之膜可能傾向於在其自身上側向滑動，引起常常被稱作捲筒「可伸縮」之結果。具有可接受之展開性之良好的捲筒形成需要膜表面取得平衡。
美國專利第5,328,755號及第5,332,617號(均Mills等人)揭示在聚合膜上形成粒子填充層以增加其表面粗糙度，從而改良其操作性質。
在一些情況下，例如藉由在其邊緣上賦予滾花的部分來使薄片之部分變粗糙，從而使得薄片更易於操作，且賦予「疏遠」其所接觸物件(例如堆疊中之其他薄片或當捲繞成捲筒形式時同一薄片之其他部分)之傾向。使用該等措施時常使薄片之主體部分劣化，從而降低產率且招致額外成本。
存在對於改良聚合物膜及薄片之操作性質之改良方式的需求。詳言之，存在改良聚合物膜之操作性質之方式的需求，該方式允許在製膜製程之某一時刻，將粒子填充層塗佈至膜上，同時使塗佈中所需之黏合劑聚合物之量降至最低。
本發明提供一種展現驚人的便利效能及操作性質之新穎的聚合薄片構造及一種製造該等新穎的聚合薄片構造之新穎的方法。
簡言之，本發明之薄片包含：(1)核心部件，其包含一或多個層且具有第一主要表面；及(2)滑動控制層，其如本文所述。滑動控制層安置於第一主要表面之至少一部分上，且包含：(i)安置於核心部件之第一主要表面上之基礎層(footing layer)，(ii)安置於基礎層上之黏 合劑層，及(iii)安置於黏合劑層及基礎層中且自其突出之粒子陣列。在本發明之薄片中，粒子之平均直徑大於基礎層及黏合劑層之組合厚度。
簡言之，製造該等薄片之本發明之方法包含：(1)提供包含一或多個層且具有第一主要表面之核心部件；(2)在第一主要表面之至少一部分上形成基礎層；(3)在基礎層之至少一部分上塗覆如本文所述之含有粒子之黏合劑層組合物；隨後(4)在足以軟化基礎層之熱量下拉幅組件，使得粒子下沈至基礎層中甚至可能接觸核心部件之第一主要表面，其中粒子之平均直徑大於基礎層及黏合劑層之組合厚度。
本發明之薄片可例如在製造及隨後轉變期間易於操作。採用本發明在可運作性、減少廢棄物及提高產率方面可得到可能驚人的改良。
10‧‧‧薄片
10a‧‧‧薄片
10b‧‧‧薄片
10c‧‧‧薄片
12‧‧‧核心部件
14‧‧‧第一主要表面
15‧‧‧第二主要表面
16‧‧‧滑動控制層
18‧‧‧基礎層
20‧‧‧黏合劑層
22‧‧‧粒子
24‧‧‧捲筒核心
參考圖式進一步闡明本發明，其中：圖1為本發明之薄片之一部分的橫截面圖；圖2為以堆疊形式配置之複數個本發明之薄片的端視圖；及圖3為捲繞成捲筒形式之本發明之薄片之一部分的端視圖；此等圖經理想化，並非成比例的，且意欲僅具說明性且無限制性。
關鍵詞及詞彙表
對於以下所定義之術語，除非申請專利範圍或本說明書中其他地方給出不同定義，否則應當應用此等定義。
術語「聚合物」應理解為包括聚合物、共聚物(例如使用兩種或兩種以上不同單體形成之聚合物)、寡聚物及其組合，以及可例如藉由共擠壓或包括酯基轉移之反應以可混溶摻合物形式形成的聚合物、 寡聚物或共聚物。除非另外指出，否則嵌段共聚物及無規共聚物均包括在內。
除非另外指出，否則說明書及申請專利範圍中所使用之表示成分之量，諸如分子量、反應條件等之性質的所有數字應理解為在所有情況下均由術語「約」修飾。因此，除非有相反指出，否則前述說明書及隨附申請專利範圍中所闡述的數值參數為可視熟習此項技術者利用本發明之教示設法獲得的所需性質而變化之近似值。絲毫不打算限制均等論對申請專利範圍之範疇的應用，各數值參數至少應根據所報導之有效數字的數目且藉由應用一般捨入技術來解釋。儘管闡述本發明之廣泛範疇的數值範圍及參數為近似值，但特定實例中所闡述之數值係儘可能精確地報導。然而，任何數值均固有地含有必然由存於其相應之測試量測中的標準差產生的某些誤差。
重量百分比、重量%及其類似術語為同義語，其係指以物質之重量除以組合物之重量且乘以100之物質濃度。
端點之數值範圍之引用包括該範圍內包含之所有數字(例如，1至5包括1、1.5、2、2.75、3、3.80、4及5)。除非內容另外明確指出，否則如本說明書及隨附申請專利範圍中所使用，單數形式「一個(種)」及「該」包括複數個指示物。因此，例如，提及含有「化合物」之組合物包括兩種或兩種以上化合物之混合物。除非內容另外明確指出，否則如本說明書及隨附申請專利範圍中所使用，術語「或」一般以其包括「及/或」之含義使用。
說明性實施例之詳細描述
應參考圖式閱讀以下描述，在該等圖式中，在不同圖式中之相似元件以相似方式編號。不一定依比例繪製之該等圖式描繪所選擇之說明性實施例，且並不意欲限制本發明之範疇。儘管針對多種元件說明構造、尺寸及材料之實例，但熟習此項技術者應認識到，所提供之 該等實例中之多者具有可利用之適合替代物。
如圖1中所示，簡言之，本發明之薄片10包含：(1)核心部件12，其包含一或多個層且具有第一主要表面14；及(2)滑動控制層16，其安置於第一主要表面之至少一部分上。滑動控制層包含(i)安置於基底部件之第一主要表面14上之基礎層18，(ii)安置於基礎層上之黏合劑層20，及(iii)安置於黏合劑層及基礎層中且自與核心部件對置之滑動控制層表面突出之粒子22之陣列。在本發明之薄片中，粒子之平均直徑通常大於基礎層及黏合劑層之組合厚度，不過一些粒子可能具有較小直徑。
圖2中展示本發明之三個薄片10a、10b及10c之堆疊。圖3中展示在捲筒核心24上以捲筒形式捲繞於其自身上之本發明之薄片10之一部分。
核心部件
在一些實施例中，核心部件將為單層膜，例如聚酯基底膜，且在其他實施例中，核心部件可為多層結構，例如多層光學膜。光學膜之說明性實例包括光學基底膜、多層光學膜、漫反射偏振膜、稜鏡亮度增強膜等，利用此等實例，本發明可得到有利的結果。
材料之說明性實例包括選自由包含對苯二甲酸酯部分、萘二甲酸酯部分、二苯甲酸酯部分或其組合之均聚物及共聚物聚酯組成之群的聚酯。
基礎層
基礎層安置於核心部件之第一主要表面之至少一部分上。基礎層具黏彈性，且其Tg小於位於核心部件之第一主要表面之聚合物的Tg或Tm。在一些實施例中，基礎層具有至少約85℃之Tg。
在一些實施例中，基礎層可能類似於此前已知的「表皮」層。
通常調配基礎層以提供對核心部件之下伏主要表面、上覆黏合 劑層及粒子之所需黏著力，外加特定應用所需之其他性質。熟習此項技術者根據本發明將能夠輕易選擇適合之組分。
在一些實施例中，經由共擠壓同時形成例如多層光學膜之核心部件及基礎層。
在薄片用於所需光學性質之實施例中，基礎層通常為實質上透明的。
在一些實施例中，基礎層可自核心部件剝離，亦即可移除，而不使核心部件劣化。在其他實施例中，意欲保持對核心部件之黏合。
基礎層通常為約0.5微米至約3微米厚，且在一些實施例中，基礎層為約1微米至約1.5微米厚。如應理解，必要時，可使用具有在此等範圍之外的尺寸之基礎層。
基礎層可僅覆蓋核心部件之第一主要表面區域的有限部分，或其可實質上覆蓋其全部部分。
在一些實施例中，核心部件將僅在其一側上具有基礎層；在其他實施例中，可在核心部件之第一及第二主要表面14、15兩者上設置如本文所述之基礎層。
黏合劑層
黏合劑層20覆蓋基礎層18之至少一部分。
在薄片用於所需光學性質之實施例中，黏合劑層通常為透明的。
在拉幅之後，黏合劑層通常為約100奈米至約500奈米厚，且在一些實施例中，黏合劑層為約200奈米至約300奈米厚。
通常，調配黏合劑層20以提供對下伏基礎層18及粒子22之所需黏著力，外加特定應用所需之其他性質。熟習此項技術者根據本發明將能夠輕易選擇適合之組分。
在一些實施例中，黏合劑層包含烯烴成膜劑，例如聚丙烯。
粒子
在本發明之滑動控制層16中，粒子22自其突出。如本文所使用，突出僅意謂粒子界定在由基礎層及黏合劑層界定之滑動控制層之中間部分上方的提昇。粒子在其上可具有黏合劑層前驅體材料之殘餘部分，或可不經覆蓋，且仍視為自滑動控制層「突出」。
粒子之平均粒子直徑通常為約2微米至約30微米，在一些實施例中，為約3微米至約10微米。雖然在一些情況下，粒子較佳具有實質上均一大小，但此並非必要的。
粒子通常較佳具有大體上球形形狀，不過必要時，可使用具有其他規則或不規則形狀之粒子。
粒子通常包含聚合材料。適合本文中使用之說明性粒子基本上由聚甲基丙烯酸甲酯組成。
本發明之優勢包括可僅使用不足量之黏合劑層及粒子來達成在薄片操作、降低捲筒黏連等方面之所需改良。在典型實施例中，粒子占粒子加上黏合劑層之總重量之約5重量%至約20重量%。
製造
在本發明之典型實施例中，可根據以下方法製得薄片：(1)提供包含一或多個層且具有第一主要表面之核心部件；(2)在第一主要表面之至少一部分上形成基礎層，其中基礎層具黏彈性，且其Tg低於位於核心部件之第一主要表面之聚合物的Tg或Tm；(3)將包含成膜聚合體及粒子之黏合劑層組合物塗覆至基礎層表面，通常組合物之厚度上升至粒子直徑之約1/3至約1/2或1/2以上；隨後(4)在足以軟化基礎層之熱量下拉幅組件，使得粒子下沈至基礎層中，或許可能接觸核心部件之第一主要表面，其中粒子之平均直徑 大於基礎層及黏合劑層之組合厚度。
如上文所論述，基礎層可例如經由共擠壓與核心部件同時形成。必要時，可在本發明中使用現有核心部件，隨後在其上形成基礎層。
通常藉由在基礎層之選定部分上塗覆如本文所述之黏合劑層組合物(例如含有成膜聚合體及粒子之水性乳液)，而在薄片上組裝黏合劑層及粒子。
為了形成黏合劑層，通常乾燥組合物。此舉可部分地或完全地在拉幅薄片之前或在拉幅薄片同時進行。
拉幅步驟需要將組件加熱至足以軟化基礎層且促進核心部件拉伸之高溫。
在拉幅期間，粒子下沈至基礎層中，且可能與核心部件之下伏主要表面接觸。拉幅諸如核心部件之膜需要在一或多個維度上拉伸(通常在高溫下)，且其為熟知操作且可由熟習此項技術者輕易進行。
拉幅之後，通常使組件冷卻，根據拉幅方法使組件在一或多個軸上拉伸。
已根據本發明製造之薄片隨後可更易於操作。舉例而言，在一些實施例中，將薄片切割成所需大小，且隨後層層堆疊。根據本發明，存在本文所述之具有突出粒子之滑動控制層將防止上覆薄片潤濕及對下伏薄片更強地黏附。
在其他實施例中，薄片可捲繞成具有複數個層之捲筒形式。
常規地，當製造諸如光學膜之薄片時，將其捲繞成被稱作巨型物(jumbo)之大型捲筒，其隨後經操作、儲存、運輸至後續生產操作或消費者等。當捲繞成捲筒時，薄片處於張力下，且許多空氣夾帶於其中。隨時間推移，薄片在機器或捲筒方向可展現一些鬆弛，其影響通過捲筒之張力。此外隨時間推移，夾帶之空氣可逸出，導致捲繞之 薄片之穩定性變化。此等變化可引起捲筒之部分起皺或其他損傷，其可致使薄片之顯著部分不可使用。根據本發明捲繞之薄片展現該等缺陷顯著減少或甚至消除。
另外，根據本發明，存在如本文所述之具有突出粒子之滑動控制層將防止薄片之上覆部分潤濕及對薄片之下伏部分更強地黏附。因此，諸如光學膜之昂貴薄片的巨型捲筒可更容易且有效地製造、儲存、運輸及操作。
雖然已參考隨附圖式結合其較佳實施例充分描述本發明，但是應注意，各種變化及修改對於熟習此項技術者為顯而易知的。應理解，除非該等變化及修改背離如所附申請專利範圍所定義之本發明範疇，否則該等變化及修改包括在該範疇內。
本文中所引用之所有專利、專利文獻及公開案之全部揭示內容均以引用之方式併入本文中。
10‧‧‧薄片
12‧‧‧核心部件
14‧‧‧第一主要表面
15‧‧‧第二主要表面
16‧‧‧滑動控制層
18‧‧‧基礎層
20‧‧‧黏合劑層
22‧‧‧粒子

Claims (10)

  1. 一種薄片，其包含：(1)核心部件，其包含一或多個層且具有第一主要表面；及(2)滑動控制層，其安置於該第一主要表面之至少一部分上，其中該滑動控制層包含：(i)安置於該核心部件之該第一主要表面之至少一部分上之基礎層，(ii)安置於該基礎層上之黏合劑層，及(iii)安置於該黏合劑層及該基礎層中且自其突出之粒子陣列，其中該等粒子之平均直徑大於該基礎層及該黏合劑層之組合厚度，因而該等粒子自與該核心部件對置之該滑動控制層突出。
  2. 如請求項1之薄片，其具有下列特徵中之至少一者：(a)該基礎層為非晶形；或(b)該基礎層具黏彈性，且其Tg低於位於該核心部件之該第一主要表面之聚合物的Tg或Tm；或(c)該基礎層具有至少約85℃之Tg；或(d)該基礎層可自該核心部件剝離；或(e)該基礎層為約0.5微米至約3微米厚。
  3. 如請求項1之薄片，其中該等粒子之平均粒子直徑為約2微米至約30微米。
  4. 如請求項1之薄片，其以實質上平面形式配置。
  5. 如請求項4之薄片，其中複數個該等薄片以堆疊形式配置。
  6. 一種製造薄片之方法，其包含：(1)提供包含一或多個層且具有第一主要表面之核心部件；(2)在該第一主要表面之至少一部分上形成基礎層，其中該基礎層具黏彈性，且其Tg低於位於該核心部件之該第一主要表面之 聚合物的Tg或Tm；(3)將包含成膜聚合體及粒子之黏合劑層組合物塗覆至該基礎層之表面上；隨後(4)在足以軟化該基礎層之熱量下拉幅該組件，使得該等粒子下沈至該基礎層中，該基礎層、該黏合劑層及該等粒子組成滑動控制層，其中該等粒子之平均直徑大於該基礎層及該黏合劑層之組合厚度，因而該等粒子自與該核心部件對置之該滑動控制層之表面突出。
  7. 如請求項6之方法，其中該核心部件包含多層光學膜。
  8. 如請求項6之方法，其具有下列特徵中之至少一者：(a)該基礎層為非晶形；或(b)該基礎層具有至少約85℃之Tg；或(c)該基礎層為約0.5微米至約3微米厚。
  9. 如請求項6之方法，其中拉幅之後的該黏合劑層為約100奈米至約500奈米厚。
  10. 如請求項6之方法，其中一些粒子下沈至該基礎層中直至接觸該核心部件之該第一主要表面。
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