TWI636832B - Method for forming strong curing film - Google Patents

Abstract

本發明為有關一種強效型硬化膜之成型方法，該胚料為透過拉料機台成型出片狀之基材，並利用塗佈機台來將硬化製劑塗佈於基材表面上，以使基材表面形成有薄膜，再藉由加熱裝置來對基材表面之薄膜進行加熱，且續利用紫外光線照射機台來照射薄膜，藉此使薄膜產生聚合反應而固化形成為硬化膜，其透過此種製造方法可使基材表面成型出硬化膜，而該硬化膜為具有高耐磨性、抗刮、耐用性、高透光度等特性，以作為強效型之硬化膜，進而達到提升整體使用壽命之效用。

Description

強效型硬化膜之成型方法

本發明係提供一種強效型硬化膜之成型方法，尤指胚料透過拉料機台成型出基材，並利用塗佈機台來塗佈硬化製劑於基材表面，以形成有薄膜，再藉由加熱裝置及紫外光線照射機台來固化薄膜，得到表面具硬化膜之基材，進而有效增強整體耐磨性、抗刮、耐用性及透光度。

按，隨著科技時代的蓬勃發展與進步，有線或無線等之通訊品質亦不斷提升，其中無線通訊由早期的2G、3G已晉升至4G的高速傳輸世代，也使得許多電子裝置不斷推陳出新，如筆記型電腦、智慧型手機、平板電腦、數位相機、電子書、全球衛星導航機、數位相框等，其面板、觸控螢幕等雖然本身就是耐刮磨的強化玻璃，但經過長時間的滑動、按壓、觸碰、點擊等觸控接觸後，仍會在螢幕表面沾染上髒污，甚至是灰塵、飾品與金屬硬物(如鑰匙、鑰匙圈或硬幣等)產生摩擦、而造成強化玻璃的表面產生刮痕及細紋，以致面板、觸控螢幕等受到刮痕及細紋等影響，使螢幕的強化玻璃表面形成模糊不清晰、進而影響到觀看的品質不佳且不美觀。

再者，現今電子裝置不只是功能上之強弱，隨著使用者對於螢幕高解析度及多點觸控之要求，使得螢幕價格也相對的越來越昂貴， 其外部美觀也是使用者考量之一大重點，故為了保護面板、觸控螢幕表面不易產生有刮痕及細紋，一般使用者大都會選購保護貼在螢幕表面上進行貼膜，以利用保護貼具有產品美化、不殘膠、方便重工、基礎防污及耐刮磨等功能來保護面板、觸控螢幕表面。

但因一般保護貼都只是薄形膜片，有些保護貼的膜片厚度甚至不到0.1mm，且一般保護貼硬化膜塗佈技術在3H等級中，合成參數上是僅要求鉛筆硬度(500g負重)達3H，鋼刷耐磨耗測試來回10次(鋼絲絨#0000@200g負重)無刮傷即算符合現有需求，然而，即使在電子裝置的螢幕表面黏貼一般3H等級之保護貼，在使用一段時間的滑動、按壓、觸碰、點擊等觸控接觸後，仍會在保護貼表面形成刮痕或細紋等線條，亦會影響電子裝置螢幕的模糊、不清晰、視覺不美觀等。

是以，要如何設法解決上述習用之缺失與不便，即為從事此行業之相關業者所亟欲研究改善之方向所在。

故，發明人有鑑於上述缺失，乃搜集相關資料，經由多方評估及考量，並以從事於此行業累積之多年經驗，經由不斷試作及修改，始設計出此種強效型硬化膜之成型方法的發明專利者。

本發明之第一目的乃在於該胚料係透過拉料機台來成型出基材，並利用塗佈機台來將硬化製劑塗佈於基材表面上，使基材表面形成有薄膜，再藉由加熱裝置及紫外光線照射機台來使薄膜固化，即可得到表面成型有硬化膜之基材，而藉由此種製造方法成型之硬化膜，可達到有效 增強其耐磨性、抗刮、耐用性，以及同時提升高透光度之目的。

本發明之第二目的乃在於該基材表面之薄膜的厚度可為5μ，即可透過此厚度來具有良好的透光性，且亦方便成型出符合3H規範值的硬化膜之目的。

本發明之第三目的乃在於該硬化製劑中添加有光起始劑，其利用光起始劑可使固化成型出的硬化膜具有低黃變之效用，且光起始劑受到紫外光線照射後即會產生裂解反應，以與丙烯酸系單體及丙烯酸系寡聚體進行聚合反應，藉此達到極佳表面固化效率之目的。

本發明之第四目的乃在於該硬化製劑中為可添加有添加劑，以藉由添加劑來降低薄膜表面張力，進而防止塗佈過程中產生貝納德漩渦現象，且利用添加劑亦具有防縮孔、有效提高過程中的平坦性與平滑性、提升耐刮傷性等機能之特性，藉此達到提升產品良率之目的。

本發明之第五目的乃在於該具薄膜之基材進入於加熱裝置後，便可透過加熱裝置分段加熱，使薄膜中的溶劑受熱蒸發，以提升後續固化成型後的透光度，且利用三段式來進行分段加熱，其基材即不會長時間持續受到升溫加熱，藉此達到有效避免基材的邊緣發生捲曲情形之目的。

本發明之第六目的乃在於該紫外光線照射機台為包括有高壓水銀紫外線汞燈及高壓金屬鹵素紫外線燈，其中該高壓水銀紫外線汞燈為可供發出主波長最高峰值UVA-1 365nm的紫外光線，而該高壓金屬鹵素紫外線燈可產生其它更長的波長來補足高壓水銀紫外線汞燈其它強度不足的波長，以使紫外光線照射機台所發出的紫外光線可精確批配 待固化的光起始劑，進而提升整體固化的深度及確實性，藉此達到增加產品良率及製程上穩定性之目的。

第一圖 係為本發明之流程圖。

第二圖 係為本發明紫外光線照射機台的高壓水銀紫外線汞燈光譜圖。

第三圖 係為本發明紫外光線照射機台的高壓金屬鹵素紫外線燈光譜圖。

第四圖 係為本發明之硬化膜檢測結果圖。

第五圖 係為本發明加熱作業之流程圖。

為達成上述目的與功效，本發明所採用之技術手段及其構造、實施之方法等，茲繪圖就本發明之較佳實施例詳加說明其特徵與功能如下，俾利完全瞭解。

請參閱第一圖所示，係為本發明之流程圖，由圖中可清楚看出，本發明強效型硬化膜之成型方法為可利用下列步驟執行：

(A)係先利用拉料機台來將胚料成型出至少一個片狀之基材(如：光學級PET薄膜)。

(B)並透過塗佈機台以預設走機速度來將硬化製劑塗佈於基材至少一側表面上，使基材至少一側表面形成出厚度為預設值之薄膜。

(C)再利用加熱裝置來對表面成型有薄膜之基材進行加熱作業。

(D)便可再藉由紫外光線照射機台來進行紫外光線(UV光線)照射作業，以使薄膜受到照射而固化成型為硬化膜。

(E)且待紫外光線照射機台照射完成後，即可利用收料機台來進行收料作業，進而完成本發明之使用。

上述步驟(A)中之胚料可為塊狀、球狀、厚片狀或粉末狀等形狀，且胚料較佳實施例可為聚乙烯對苯二甲酸酯(PET)所製成，但於實際應用時，亦可為聚碳酸酯(PC)、聚乙烯(PE)、聚甲基丙烯酸酯(PMMA)或其它高分子塑膠材質所製成，即可透過拉料機台來對胚料進行拉伸作業，以使胚料拉伸成型出薄片狀且可透光之基材。

再者，上述步驟(B)中塗佈機台的預設走機速度為介於10~13米/每分鐘(m/min)之間，且塗佈機台為一種微凹塗佈機台，以利用微凹塗佈(Micro-gravure)的方式來將硬化製劑於基材至少一側表面塗佈成型出厚度為預設值之薄膜，而該薄膜厚度的預設值可為5μ，其薄膜的厚度為5μ可避免因厚度太厚而影響整體透光性，且厚度若小於5μ，則會使薄膜太薄，其不但不便於成型，且亦無法成型出符合規範值之硬化膜；另外，該塗佈機台之雕刻輪(Engrave Roll)表面的凹槽(Cell)為呈三角形狀(Tri-Helical)，其雕刻輪利用三角形狀之凹槽可在進行微凹塗佈作業時，擁有較佳地塗液轉移率，以使薄膜塗佈的厚度較均勻。

然而，上述步驟(B)中之硬化製劑較佳為由丙烯酸系單體(Acrylate Monomer)、丙烯酸系寡聚體(Acrylate Oligomer)及光起始劑(Photo- Initiator System)所組成，但於實際使用時，其亦包含溶劑(Solvent)及添加劑(Additive)並以預設比例所組成，其中該丙烯酸系單體可約佔有20~30%、丙烯酸系寡聚體可約佔有20~30%、光起始劑可約佔有2~10%、溶劑可約佔有25~45%、添加劑可約佔有1~5%，此種比例為本發明所應用的硬化製劑較佳實施例之一，非因此侷限本發明硬化製劑的配方、比例等。

又，上述丙烯酸系單體可為新力美科技股份有限公司製造之AgiSynTM2830(DPHA)產品；且該光起始劑較佳可為汽巴精化公司製造之Irgacure®184產品，但於實際應用時，亦可為α-羥基酮系之衍生物或者前述二者混合物等，其光起始劑為具有低黃變及針對薄膜塗佈具有極佳表面固化效率；而該溶劑為可包含有甲乙酮(Methyl Ethyl Ketone，MEK)、乙酸乙酯(Ethyl Acetate)等溶劑，其中該甲乙酮可約佔有20~30%、乙酸乙酯可約佔有5~15%，此為本發明所應用的溶劑較佳實施例之一，其溶劑僅需可供協助硬化製劑的各種成份均勻混合，並達到所需的黏度，以便於附著於基材表面上即可，非因此侷限本發明溶劑的配方、成份、比例等；又該添加劑可為聚醚改性有機矽氧烷(Polyether Siloxane Copolymer)，其聚醚改性有機矽氧烷具有可有效降低表面張力、防止塗佈過程中產生貝納德漩渦現象、防縮孔、有效提高過程中的平坦性與平滑性、提升耐刮傷性等機能之特性；至於上述之貝納德漩渦現象係為一種因薄膜表面溶劑的揮發，導致表面處的張力快速升高，以致於內部表面張力較低的液體快速流向 於表面，所形成凸起之現象。

另外，上述步驟(C)中之加熱裝置可為空浮式熱風烘乾隧道式機台，且預設走機速度可設定為10~13米/每分鐘(m/min)。

再請參閱第二、三、四所示，係為本發明紫外光線照射機台的高壓水銀紫外線汞燈光譜圖、高壓金屬鹵素紫外線燈光譜圖及硬化膜檢測結果圖，由圖中可清楚看出，該步驟(D)中之紫外光線照射機台為包括有高壓水銀紫外線汞燈及高壓金屬鹵素紫外線燈，其中該高壓水銀紫外線汞燈為具有一石英管，並於石英管內封裝有液態水銀及氬氣體，以供發出主波長最高峰值UVA-1 365奈米(nm)的紫外光線(如第二圖所示)，且該高壓金屬鹵素紫外線燈是一種汞蒸氣燈，而汞蒸氣燈內添加有金屬鹵化物添加劑，其因添加有金屬鹵化物會造成燈光光譜輸出偏移的效果，所以高壓金屬鹵素紫外線燈產生的UVA-1 365奈米(nm)以外光譜的紫外線光波長，會比高壓水銀紫外線汞燈所產生的波長更長(如第三圖所示)，即可透過高壓金屬鹵素紫外線燈產生更長的波長來補足高壓水銀紫外線汞燈其它強度不足的波長，以使紫外光線照射機台所發出的紫外光線可精確匹配待固化的光起始劑，進而達到提升整體固化的深度及確實性之效用。

本發明係可先利用拉料機台(放捲)來將胚料拉伸成型出薄片狀且可透光之基材(如：光學級PET薄膜)，並透過塗佈機台以微凹塗佈方式來將硬化製劑塗佈於基材至少一側表面上，使基材至少一側表面形成有厚度為5μ之薄膜，再利用加熱裝置來對具薄膜之基材加熱，以 使薄膜中的溶劑(甲乙酮、乙酸乙酯)蒸發，便可藉由紫外光線照射機台來對薄膜進行紫外光線照射作業，進而使光起始劑受到紫外光線的照射後，其光起始劑中的分子結構會發生裂解，以產生游離基、陽離子或陰離子等活性位點，而活性位點便會與丙烯酸系單體及丙烯酸系寡聚體進行聚合反應(Polymerization Reaction)，藉此使薄膜固化成型為硬化膜，而待薄膜固化成型為硬化膜後，續可再透過收料機台(收捲)來進行收料作業，進而完成本發明之使用作業。

而待製作完成後，該表面成型有硬化膜之基材為可利用檢測機構(如：全光譜穿透率量測儀、Prema PPH-1000鉛筆式硬度計等)來進行硬化膜檢測試驗，其所得到的試驗結果為如第四圖所示，本發明之片狀基材無論是W、X、Y或Z廠商製造，其所成型之硬化膜厚度皆為5μ，且光學特性中的穿透率皆可到達91%、霧度(Haze)皆≦1%，而物理特性中的鉛筆硬度(負重750g)皆可達到3H、耐磨耗測試(#0000@1Kg負重)皆可供進行400~500回，所以固化成型出之硬化膜符合3H規範的同時，又可具有良好的透光度；至於W、X、Y或Z基材為一般市面上廠商所製造之基材(如：SHC SH88H PET光學級薄膜為SKC(江蘇)尖端塑料有限公司所生產的SHC SH88H PET光學級薄膜、Toray UY42 PET光學級薄膜為Toray儀化東麗聚酯薄膜有限公司所生產的Toray UY42 PET光學級薄膜、新光C879光學級薄膜為新光合成纖維股份有限公司所生產的新光C879光學級薄膜或南亞CH995Y光學級薄膜為南亞塑膠工業股份有限公司所生產的南亞 CH995Y光學級薄膜等)。

上述物理特性中的鉛筆硬度試驗係利用750g的負重來使硬化膜達到符合3H的規範，但一般進行鉛筆硬度試驗時，是透過500g的負重來進行檢測，而該耐磨耗測試中是利用1Kg的負重來進行400~500回檢測，但一般進行耐磨耗測試時，是透過200g的負重來進行檢測，所以本發明固化成型之硬化膜擁有更佳的硬度及耐磨性，藉以成為強效型之硬化膜。

再請參閱第五圖，係為本發明加熱作業之流程圖，由圖中可清楚看出，本發明之步驟(C)加熱時的環境溫度為可處於24℃，而加熱裝置則可分為三加熱段式進行分段加熱，且每一加熱段的距離為10公尺，又加熱裝置的走機速度為10~13米/每分鐘(m/min)，當加熱裝置進行加熱作業時，係可依據下列之步驟實施：

(C01)該表面具薄膜之基材輸送於加熱裝置的第一加熱段中，其加熱裝置從50℃升溫至70℃來對薄膜加熱。

(C02)再輸送至加熱裝置的第二加熱段中，其加熱裝置從80℃升溫至90℃來對薄膜加熱。

(C03)續進入至加熱裝置的第三加熱段中，其加熱裝置從80℃降溫至70℃來對薄膜加熱。

上述表面具薄膜之基材進入於加熱裝置的第一加熱段中後，其加熱裝置即會藉由10~13米/每分鐘的走機速度來輸送具薄膜之基材，且加熱裝置的第一加熱段便會從50℃升溫至70℃來對具薄膜之基材進行加熱，使薄膜中包含之甲乙酮及乙酸乙酯受到加熱而上升至薄膜 表面處，再將具薄膜之基材輸送至加熱裝置的第二加熱段中，並從80℃至90℃來加熱薄膜，使薄膜表面之甲乙酮及乙酸乙酯受到加熱而產生蒸發現象，續將具薄膜之基材輸送至加熱裝置的第三加熱段中，且加熱裝置便會從80℃降溫至70℃來持續對薄膜表面加熱，以使薄膜中之甲乙酮及乙酸乙酯完全蒸發，且透過80℃至70℃稍微降低溫度，可有效避免基材邊緣處發生捲曲的情形。

本發明為具有下列之優點：

(一)該胚料僅需透過拉料機台成型出基材，並利用塗佈機台來將硬化製劑塗佈於基材表面上，使基材表面形成有薄膜，再藉由加熱裝置及紫外光線照射機台來使薄膜固化，即可得到表面成型有硬化膜之基材，且藉由此種製造方法成型之硬化膜，可有效增強其耐磨性、抗刮、耐用性及使用壽命，藉以製作出一強效型之硬化膜。

(二)該基材表面之薄膜的厚度可為5μ，即可透過此厚度來具有良好的透光性，且亦方便成型出符合3H規範值之硬化膜。

(三)該硬化製劑中添加有光起始劑，即可透過光起始劑來使固化成型出的硬化膜具有低黃變之效果，且光起始劑受到紫外光線照射後即會產生裂解反應，以與丙烯酸系單體及丙烯酸系寡聚體進行聚合反應，藉此達到極佳表面固化效率之效用。

(四)該硬化製劑中為可添加有添加劑，即可藉由添加劑來有效降低薄膜表面之張力，以防止塗佈過程中產生貝納德漩渦現象，進而具有防縮孔、有效提高過程中的平坦性與平滑性、提升耐刮傷性等機能之特性，藉此提升產品良率。

(五)該具薄膜之基材進入於加熱裝置後，便可透過加熱裝置以三加熱段式來進行分段加熱，使薄膜中的溶劑受熱蒸發，藉以提升固化成型後的透光度，且利用三加熱段式來進行分段加熱，其基材即不會長時間持續受到升溫加熱，藉此有效避免基材的邊緣發生捲曲之情形。

(六)該紫外光線照射機台為包括有高壓水銀紫外線汞燈及高壓金屬鹵素紫外線燈，其中該高壓水銀紫外線汞燈為可供發出主波長最高峰值UVA-1 365nm的紫外光線，而該高壓金屬鹵素紫外線燈可產生其它更長的波長來補足高壓水銀紫外線汞燈其它強度不足的波長，以使紫外光線照射機台所發出的紫外光線可精確批配待固化的光起始劑，進而提升整體固化的深度及確實性，藉此達到增加產品良率及製程上穩定性之效果。

上述詳細說明為針對本發明一種較佳之可行實施例說明而已，惟該實施例並非用以限定本發明之申請專利範圍，凡其它未脫離本發明所揭示之技藝精神下所完成之均等變化與修飾變更，均應包含於本發明所涵蓋之專利範圍中。

綜上所述，本發明上述強效型硬化膜之成型方法於使用時，為確實能達到其功效及目的，故本發明誠為一實用性優異之發明，為符合發明專利之申請要件，爰依法提出申請，盼 審委早日賜准本案，以保障發明人之辛苦發明，倘若 鈞局審委有任何稽疑，請不吝來函指示，發明人定當竭力配合，實感德便。

Claims (9)

1. 一種強效型硬化膜之成型方法，係依據下列之步驟執行：(A)係先利用拉料機台來將胚料成型出至少一個片狀之基材；(B)並透過塗佈機台以預設走機速度來將硬化製劑塗佈於基材至少一側表面上，使基材至少一側表面形成出厚度為預設值之薄膜；(C)再利用加熱裝置來對表面成型有薄膜之基材進行加熱作業，加熱時的環境溫度為可處於24℃，而加熱裝置則可分為三加熱段式進行分段加熱，且每一加熱段的距離為10公尺，又加熱裝置的走機速度為10~13米/每分鐘(m/min)，當加熱裝置進行加熱作業時，係可依據下列之步驟實施：(C01)該表面具薄膜之基材輸送於加熱裝置的第一加熱段中，其加熱裝置從50℃升溫至70℃來對薄膜加熱；(C02)再輸送至加熱裝置的第二加熱段中，其加熱裝置從80℃升溫至90℃來對薄膜加熱；(C03)續進入至加熱裝置的第三加熱段中，其加熱裝置從80℃降溫至70℃來對薄膜加熱；(D)便可再藉由紫外光線照射機台來進行紫外光線照射作業，以使薄膜受到照射而固化成型為硬化膜；(E)且待紫外光線照射機台照射完成後，即可利用收料機台來進行收料作業。
2. 如申請專利範圍第1項所述之強效型硬化膜之成型方法，其中該步驟(A)中之胚料為聚乙烯對苯二甲酸酯、聚碳酸酯、聚乙烯或聚甲基丙烯酸酯，而該基材為可透光且呈薄片狀。
3. 如申請專利範圍第1項所述之強效型硬化膜之成型方法，其中該步驟(B)中塗佈機台的預設走機速度為介於10~13米/每分鐘之間，且塗佈機台為微凹塗佈機台，而塗佈機台為具有雕刻輪，且雕刻輪表面的凹槽為呈三角形。
4. 如申請專利範圍第1項所述之強效型硬化膜之成型方法，其中該步驟(B)中之薄膜厚度的預設值為5μ。
5. 如申請專利範圍第1項所述之強效型硬化膜之成型方法，其中該步驟(B)中之硬化製劑為由丙烯酸系單體、丙烯酸系寡聚體、光起始劑、溶劑及添加劑所組成，其中該丙烯酸系單體約佔有20~30%、丙烯酸系寡聚體約佔有20~30%、光起始劑約佔有2~10%、溶劑約佔有25~45%、添加劑約佔有1~5%。
6. 如申請專利範圍第5項所述之強效型硬化膜之成型方法，其中該丙烯酸系單體為AgiSyn^TM2830(DPHA)產品(新力美科技股份有限公司)；且該光起始劑為Irgacure^®184產品(汽巴精化公司)、α-羥基酮系之衍生物或Irgacure^®184產品與α-羥基酮系之衍生物的混合物；而該溶劑包含有甲乙酮、乙酸乙酯；又該添加劑為聚醚改性有機矽氧烷。
7. 如申請專利範圍第6項所述之強效型硬化膜之成型方法，其中該甲乙酮約佔有硬化製劑中之20~30%、乙酸乙酯約佔有硬化製劑中之 5~15%。
8. 如申請專利範圍第1項所述之強效型硬化膜之成型方法，其中該步驟(C)中之加熱裝置為空浮式熱風烘乾隧道式機台，且預設走機速度可為10~13米/每分鐘(m/min)。
9. 如申請專利範圍第1項所述之強效型硬化膜之成型方法，其中該步驟(D)中之紫外光線照射機台為包括高壓水銀紫外線汞燈及高壓金屬鹵素紫外線燈，其中該高壓水銀紫外線汞燈為具有一石英管，並於石英管內封裝有液態水銀及氬氣體，且該高壓金屬鹵素紫外線燈為具有一汞蒸氣燈，並於汞蒸氣燈內添加有金屬鹵化物添加劑。