CN100419464C

CN100419464C - 光学用聚酯薄膜

Info

Publication number: CN100419464C
Application number: CNB2004100451430A
Authority: CN
Inventors: 金相弼; 全海尚; 李文馥; 姜昌远
Original assignee: TORYHIHAN CO Ltd
Current assignee: Toray Advanced Materials Korea Inc
Priority date: 2003-10-30
Filing date: 2004-04-05
Publication date: 2008-09-17
Anticipated expiration: 2024-04-05
Also published as: KR100783726B1; KR20050041164A; JP5129875B2; CN1611967A; JP2005133058A; JP2011231333A

Abstract

本发明涉及一种聚酯薄膜，包含由双轴拉伸聚酯制成的基底层以及用粘结树脂粘附到基底层至少一个表面上的底涂层，基底层包括平均直径为0.03至0.50μm的微粒填料，并且基底层还包括平均直径为1.0至10.0μm的填料。本发明的薄膜具有良好的操作性和抗划性，同时保持高透明度，通过改善薄膜拉伸能力还具有良好的平整性。该薄膜适用于显示器领域。

Description

光学用聚酯薄膜

发明背景

技术领域

本发明涉及一种光学用聚酯薄膜，特别是涉及具有良好的粘附性、透明度、光传输性能、抗划痕性和操作性、以及光学用的良好薄膜平整性的光学聚酯薄膜。该薄膜特别适用于显示器领域。

背景技术

通常，大多数塑料薄膜包括聚酯薄膜都具有必要的后处理功能，因为这种薄膜基本上都要加以后处理。在这样的后处理过程中，在薄膜通过一些辊子时由于与辊子摩擦以及从辊子分离而在薄膜表面上产生划痕。具体地说，在完全透明薄膜的情况中，由于薄膜的表面粗糙度低而操作性能差，因此涂布性能差，在后处理过程中容易产生划痕。除了在后处理过程中产生这样的表面缺陷外，在制造双轴拉伸聚酯薄膜的过程中由于薄膜经过许多辊子，如果在加工过程中薄膜的操作性差，则薄膜表面就产生许多缺陷。特别是，这样的薄膜当用于制造显示器领域中的光学产品时，这样的薄膜将使其产品产生严重的缺陷。

双轴拉伸聚酯薄膜被广泛地用作光学薄膜，是由于相对于其他塑料薄膜而言具有良好的尺寸稳定性、耐化学性以及透明性。特别是，双轴拉伸聚酯薄膜主要用作：触摸的面板，它由于要用于无机EL和液晶显示的硬涂层等而要经受离线(off-line)涂覆，该硬涂层在沉积透明的和传电的ITO(铟锡氧化物)之后在其上涂银，然后涂发光材料；用在扩散片上的基板，它相应于LCD监控器、棱镜透镜片以及保护薄膜等中薄膜的背光单元；用于抑制光反射的抗反射(AR)基板，即用于阻止由显示器中的外部光线产生的闪光；以及用于等离子显示板(PDP)中的近红外光阻挡板。

特别是，在用于显示器的双轴拉伸聚酯薄膜中，用作基膜的薄膜必须具有加工稳定性和透明性、光传输性、良好抗划性和平整性。划痕特别会引起电子器件的缺陷(黑点)，这是由于在对应有缺陷的部分上透明薄膜的不均匀涂层以及在后加工如硬涂层过程中的不均匀涂层之故。

因此，在双轴拉伸聚酯薄膜作为光学薄膜的应用中，要获得良好的透明性、粘附性等，就不允许在薄膜表面存有微小的缺陷。而且，在薄膜平整性方面，若薄膜平整性差，在生产基膜的过程中由于产生不均匀的抗拉强度，导致部分滑动(slipping)，因此在薄膜表面引起划痕和其他缺陷。薄膜平整性差在后加工涂布过程中也引起涂布量的不均匀量，从而生产出低价值的不均匀涂覆产品。因此，光学薄膜尤其需要达到良好的平整性。

当生产双轴拉伸聚酯薄膜时，常规已经使用的一种方法是在双轴拉伸聚酯薄膜基膜上形成的底涂层中包含无机填料以避免划痕。然而，在生产双轴拉伸聚酯薄膜的过程中为形成底涂层的在线涂布过程中(在线涂布包括的工序有原料的熔融、挤出和冷却以及使用该原料制造薄片，然后在生产薄膜时在其上施用液体涂料，这样做是在单轴纵向拉伸之前或之后，但典型地在单轴拉伸之后)，用大量的水作为溶剂并随后在横向方向进行拉伸，所以很难通过这样的拉伸方法使得底涂层的厚度保持在几μm或更大。因此，涂布过程中所使用的无机填料在粒度大小方面具有一定的限制。如果使用粒度较大的填料，固定填料的涂层厚度比较小，从而在辊子运行中即使微小的磨擦，填料也会与涂层分离。因此，不可能达到良好薄膜操作性的初始目的，而且，由于分离出填料而辊子被污染。比上述问题更为严重的是，由于在在线涂布过程中的纵向辊子运行速度(在大多数情况，纵向拉伸是借助已从动(followed)的辊与正要随动(following)的辊之间的运行速度差异进行薄膜拉伸的)使单轴拉伸过程出现的大多数缺陷是不可能避免的，因为所述在线涂布一般是在生产双轴取向聚酯薄膜过程中的纵向单轴拉伸后进行的。在涂布过程中所使用的无机填料数量大于适当量时将导致与后处理原料之间的粘附性降低，而在后处理之后由于粘附性差而给产品物理性能造成负面影响。

如果在薄膜中没有使用填料，在由辊子转动而进行纵向拉伸的过程中，由于拉力不均匀，则薄片熔融和挤压后降低了薄膜的平整性。在后处理过程中薄膜不平整引起涂布不均匀，导致其加工性能和运行性能产生严重的问题。

为了改善常规双轴拉伸聚酯薄膜的透明度，已经不再使用填料。但不使用填料造成薄膜平整性差和划痕等问题。同样，为了避免薄膜产生划痕，改善抗划性，在线涂布过程中的底涂层中应含有填料，从而在引起大多数划痕的纵向拉伸过程中为避免产生划痕有一个临界限度。这样的纵向拉伸过程在在线涂布之前进行，也就是说，该过程是在薄膜上层形成底涂层之前进行。因此，不可能解决带有底涂层的薄膜在纵向拉伸过程中所产生的划痕问题。在纵向拉伸过程中产生的缺陷，通过涂覆底涂层，使相关缺陷比实际缺陷大的透镜效果显得更突出，导致对产品的价值产生更坏的影响。

日本专利申请JP9-183201公开了一种通过薄膜表面涂布表面活化剂而抑制薄膜缺陷的聚酯薄膜。可是，该薄膜不能避免在涂覆过程之前存在的微小缺陷所产生的问题，并因此不能达到显示器领域中所需的功能。

发明内容

为解决上述问题，本发明的一个目的是提供一种光学聚酯薄膜，其通过提高具有良好操作性能和抗划痕性能的薄膜拉伸能力可改善薄膜平整性，同时保持光学薄膜特别是显示器用薄膜所必需的透明特性。

附图说明

本发明的特征和优点将根据以下优选实施例的详细描述以及相应的附图说明变得更清楚，其中：

图1是本发明一个实施方案的光学聚酯薄膜的截面图；和

图2示出了用于测量本发明的光学聚酯薄膜的一种仪器。

优选实施例的详细描述

本发明为达到上述目的所用的光学聚酯薄膜的特征在于，其包含一个双轴拉伸聚酯的基底层和一个用粘结剂树脂粘附在基底层的至少一个表面上的底涂层，其中所述基底层包含平均直径为0.03至0.50μm的微粒填料，并且形成底涂层的涂料液体中固体成份的含量为2至10重量％。

另外，本发明的光学聚酯薄膜的特征在于，基底层进一步包括平均直径为1.0至10.0μm的填料。

另外，本发明的光学聚酯薄膜的特征还在于，本发明的光学聚酯薄膜的混浊度等于或低于1.5％，以及所述薄膜的厚度等于或大于25μm。

制造本发明光学聚酯基底层的双轴取向聚酯薄膜用的芳香族聚酯优选为主要重复单元是对苯二酸乙二醇酯的均聚物或对苯二酸乙二醇酯的共聚物。特别是，最优选为由对苯二酸乙二醇酯制得的双轴拉伸薄膜。在生产这样聚酯的方法中，降低聚酯中低聚物的含量是通过固相聚合或可使用溶剂萃取，但也可以使用其他的方法。

在本发明使用的聚酯薄膜中，使用诸如磷酸或磷化合物等的热稳定剂，这对于通过应用静电将一种熔融和挤出的聚酯树脂与旋转冷却辊子接触/在旋转冷却辊子上固化以获得厚度均匀的非拉伸薄片是必要的。

如果需要，可能添加如抗氧化剂、有机润滑剂、抗静电剂、紫外线吸收剂、阻光剂、表面活性剂等各种添加剂到聚酯薄膜中。

通常，为了保持聚酯薄膜的透明度，填料不添加到基底薄膜中，尽管所使用的微粒填料在一定范围内可应用到显示领域，但发明人认识到在本发明的光学用聚酯薄膜中保持良好的透明度是可能的，这可通过分配在薄膜拉伸过程中产生的拉伸应力改善拉伸均匀性并从而改善薄膜的平整性来达到。

底涂层中使用的树脂可以是氢化聚氨酯树脂、氢化聚酯树脂、氢化丙烯酰基树脂等，其包括但不限于水溶或水分散树脂。其中所述底涂层设置在本发明的光学用聚酯薄膜基底层的至少一个表面上。

本发明的底涂层中使用的聚氨酯树脂可以是溶剂型、非溶剂型或各种含水涂料剂型。例如，聚氨酯树脂可以是用亲水基团保护异氰酸酯端基的热反应的水溶性氨基甲酸酯树脂，作为包含保护异氰酸酯型基团的树脂。异氰酸酯基的保护试剂可以是苯酚、内酰胺、肟、醇、含有磺酸基和亚硫酸基的活性亚甲基化合物等等。

丙稀酸树脂优选包括一种或多种，或两种或更多种的共聚物，所述共聚物的酸值等于或大于200eq/t，这是通过在80℃和100Pa减压下干燥树脂溶液两个小时并随后用已知的氢氧化钾醇溶液滴定固体物质而测得。

优选的是，用于形成本发明光学聚酯薄膜底涂层的涂料是含水涂料。当将含水涂料涂覆到薄膜表面时，最好添加适当量的已知非离子表面活性剂或阴离子表面活性剂来改善基底薄膜的湿润性，并因此使该涂料能均匀涂布。

也可添加如耐热的无机聚合物填料、紫外线吸收剂、抗静电剂、抗菌剂、有机润滑剂等添加剂使底涂层中具有抗触电性、处理性等其它功能。

一种用于生产本发明的双轴拉伸聚酯薄膜的方法是但不限于此后所描述的连续双轴拉伸方法。

首先，将原料的聚酯树脂充分地真空干燥、熔融和通过挤压机予以挤压，并将高温熔融的聚酯树脂随后从旋转冷却辊经过模型形成薄片状。在这种情况中，聚酯通过施加静电与冷却辊相接触，获得一种非拉伸的聚酯薄片。在此情况中，非拉伸的聚酯薄片可以通过复合挤出机而具有单层或复层结构。

在此，当使用平均直径为0.03-0.50μm的微粒填料和平均直径为1.0-10.0μm的填料时，该应用成为本发明技术特征，只使用0.03-0.50μm的微粒填料或两种微粒填料生产非拉伸薄片。该情况中使用的填料可以为无机填料，例如：碳酸钙、磷酸钙、高岭土、硅石、滑石粉、二氧化钛、氧化铝、氟化钙、硫酸钡、沸石、硫化钼、氢氧化钙等，以及有机填料，如交联聚合物填料等。填料的折射系数和构成底涂层树脂的折射系数之间的差异等于或大于0.1时，透明度降低。因此，优选地使用从许多类型填料中选出的硅石填料，因为硅石填料具有与底涂层折射系数相似的折射系数并且能获得良好的透明度。

如果被用于上述情况的微粒填料的平均直径低于0.03μm，该填料就不能影响薄片或薄膜的操作性能和抗划性，并且也不能获得由微粒填料加入所产生的作用。如果所述微粒填料的平均直径大于0.50μm，光透射率被降低。这样低的光透射率是由平均直径为1.0到10.0μm的填料混合使用而产生。当使用平均直径为1.0到10.0μm的填料时，光透射率稍有降低。当进一步使用除上述填料外平均直径大于0.50μm的微粒填料时，光透射率将降低更多。因此，需要使用平均直径等于或小于0.50μm的微粒填料。

通过在70-120℃热辊上传递获得非拉伸聚酯薄片并同时沿纵向方向拉伸该薄片2.0至4.5倍来产生单轴拉伸的聚酯薄膜。当用这样的单轴拉伸在辊子上转动薄片时，聚酯薄片表面上的缺陷主要由于和辊子之间的摩擦而产生。通过上述过程产生的缺陷不能用这样的方法避免，即通过添加非活性填料到常规底涂层以达到抗磨损性。根据本发明的光学用聚酯薄膜的特点在于其能避免由于上述过程产生的缺陷并同时保持透明度。

上述产生的双轴拉伸聚酯薄片的两边用夹片予以固定并放入80-150℃的加热区域，以便通过在薄膜的顶部和底部施加热空气而沿横向方向拉伸薄片2.5至5.0倍。随后，薄片被引入适于晶体取向的更高温度(150-250℃)的区域。

另外，在聚酯薄膜的至少一个表面上涂覆底层的过程是在生产薄膜的方法的任一步骤完成的。用于在聚酯薄膜上施加底涂层的方法可以是凹槽辊涂、贴胶、棒涂、喷涂、空气刮刀涂、浸涂等已知涂布方法中的一种或多种。

水性粘结涂料液体中的固体含量可优选为1至20重量％，更优选地为2至10重量％(以100重量％的包含固体内容物的涂料液体计)。

可以对双轴拉伸聚酯薄膜涂布底涂层，或可以在涂覆非拉伸聚酯薄膜或单轴拉伸聚酯薄膜之后进行双轴拉伸。后面的方法通常称为在线涂布。在本发明中，优选为后面的方法(在线涂布)。在此情况中，施加的液体通过拉幅机区域中的热交联反应形成完整的涂层，所述区域中热空气被施加到薄膜的顶部和底部。要形成的底涂层的涂覆量例如通常为0.01至1.00g/m2。

双轴拉伸聚酯薄膜通过紧线器和卷线器被缠绕在线轴上。就此，宽的薄膜在指定辊子上运行时被卷绕。

本发明的双轴拉伸聚酯薄膜的底层与其他材料能很好地粘结，但如果需要，可以用电晕处理、电子束辐射、火焰处理等方法进行表面处理，以获得更好的印刷性或黏附性。

现在，将参照实施例和附图更详细地说明本发明。这些实施例只是为了要说明本发明，尤其是，本领域技术人员将会明白，本发明的范围不限于本发明指示的这些实施例。

[实施例]

制造填料

微粒填料A，B和C被用于本发明的基底中，其中分别是，微粒填料A由SiO₂制成并具有50nm的平均直径；填料B具有2μm的平均直径；填料C具有4μm的平均直径。

生产光学用聚酯薄膜

厚度为1300μm的非拉伸薄片通过以下步骤生产：真空干燥(以0.5托)不包含填料的聚对苯二酸乙二醇酯小片作为原料聚合物在干燥器中高温干燥，并除去包含在小片中的0.4％级湿气，然后冷却和固化熔化的聚合物，通过保持25℃表面温度的金属辊(铸造鼓(drums))的挤出机。在此情况中，微粒填料与除湿气的小片一起通过挤出机混入微粒填料和填料进入基底层。将非拉伸薄片沿薄膜的纵向方向拉伸三倍，这是借助于用热辊和红外加热器在加热非拉伸薄片之后的辊子运行差异来产生单轴拉伸的PET薄膜。在上述过程之后，通过Mayer Bar方法将预备的涂料液体施加到单轴拉伸PET薄膜的两面。在此情况中，在涂布之前，在薄膜的两面(要被涂布的表面)使用单独的电晕处理机进行电晕处理。涂覆的薄膜两端用夹片予以固定并随后引导到热空气区域(拉幅机)中。在干燥涂料液体之后，所述薄膜沿薄膜的横向方向拉伸四倍以产生厚度为100μm的双轴拉伸PET薄膜。用于本实施例的基底层的特征在于，双轴拉伸聚酯薄膜的厚度为100μm，该薄膜至少一个表面用共聚聚酯树脂和聚氨酯树脂涂覆的厚度为100μm。然而，在此实施例中是使用由在线涂布方法在基底层的两面上涂布的薄膜。

[实施例1]

加进原料中的微粒填料A为2.0重量％(基于基底层和填料的总100重量％，下文中具有相同应用)以及微粒填料A和填料B的含量比(A/B)为3，该混合物通过上述方法被熔融和挤出生产厚度为100μm的双轴拉伸PET薄膜。随后，底涂层液体被涂到基底层的两面而构成底涂层而产生光学用聚酯薄膜。

[实施例2]

用与实施例1中相同的方法生产光学用聚酯薄膜，只是原料和填料组合物中所使用的填料C代替了填料B。

[实施例3]

用与实施例1中相同的方法生产光学用聚酯薄膜，只是在原料和填料组合物中除使用2.0重量％的微粒填料A外，还有其微粒填料A和填料B的含量比例(A/B)为3以及填料A和填料C的含量比例(A/C)为3。

[实施例4]

用与实施例1中相同的方法生产光学用聚酯薄膜，只是在原料和填料组合物中使用2.0重量％的微粒填料A并不使用填料B和填料C。

[比较例1]

用与实施例1中相同的方法生产光学用聚酯薄膜，只是在原料和填料组合物中仅使用填料B而不使用微粒填料A。

[比较例2]

用与实施例1中相同的方法生产光学用聚酯薄膜，只是在原料和填料组合物中仅使用填料C而不使用微粒填料A。

[比较例3]

用与实施例1中相同的方法生产光学用聚酯薄膜，只是在原料和填料组合物中仅使用填料B和C而不使用微粒填料A。

[比较例4]

用与实施例1中相同的方法生产光学用聚酯薄膜，只是在原料和填料组合物中没有使用填料A，B和C。

表格1示出了本发明的实施例和比较例的构型及使用的填料。

[表格1]

【测试例】

混浊度的测定

使用ASTM D1003方法测定混浊度。所述测量仪器为由N/DENSHOKU制造的NDH-300A。

操作性能的测定

操作性能的测定是测量相关薄膜的操作特性。在测试材料台上将测试薄膜面对面接触以便薄膜表面间磨擦。在此情况中，测试的薄膜尺寸，上面的为120mm(W)×63mm(L)，下面的是150mm(W)×100mm(L)。以150mm/min的速度200g载重情况下进行磨擦产生磨擦力，测量该磨擦力。在此情况中，当数值等于和小于0.50时，其被评估为“好”，而当大于0.50时被评估为“差”。

平整性的测定

附图2中所示的仪器被用于测量平整性。首先，将要被测量的薄膜1放置得与下玻璃板2紧密接触并在丙烯酰基板3的后面打开照明光，该板的前表面具有格栅图案，通过位于下基板上的薄膜观测格栅形状。在此情况中，如果薄膜的平整性不好，被反射和显示出的格栅线看起来弯曲。当弯曲格栅的数量等于和多于10/m²时评估为“差”，而小于10/m²时评估为“好”

抗划痕性

用实施例和比较例中相同的方法制造的光学用双轴拉伸聚酯薄膜分别做成1m×1m试样。20W荧光灯规定产生的光线照射到各自的暗室中样品薄膜的后表面并且随后用该光线检测出薄膜上的划痕。此时，光源位于薄膜的后表面或前表面来检测薄膜表面。在此情况中，当深度等于或大于1μm并且长度等于和大于2mm的划痕数量等于或小于100/m²时评估为“好”，而多于100/m²时，评估为“差”。

表格2示出了根据本发明的实施例和比较例中已估测薄膜的特性。

[表格2]

如上面表格2中所示，其中微粒填料A与填料B和/或填料C共同使用，也包含仅使用微粒填料A的情况，本发明的光学用聚酯薄膜具有良好的操作性、平整性和抗划性并能同时保持几乎与比较例相同的混浊度。

应当注意到，上述实施例是具体说明本发明，但不是限制本发明的范围。显然，在不脱离本发明构思和范围下能做各种修改和改变。

Claims

1. 一种光学用聚酯薄膜，其特征在于，所述薄膜包括由双轴拉伸聚酯制成的基底层以及用粘结树脂粘附到基底层的至少一个表面上的底涂层，所述基底层包括平均直径为0.03至0.50μm的微粒填料，以及其中形成底涂层的涂料液体中固体内容物的浓度为2至10重量％。

2. 如权利要求1所述的聚酯薄膜，其特征在于，所述基底层还包含平均直径为1.0至10.0μm的填料。

3. 如权利要求1或2所述的聚酯薄膜，其特征在于，薄膜的混浊度等于或低于1.5％。

4. 如权利要求1或2所述的聚酯薄膜，其特征在于，薄膜的厚度等于或大于25μm。