《一種高達因值硬化膜》是合肥樂凱科技產業有限公司於2016年12月23日申請的專利，該專利申請號：2016112071280，專利公布號：CN106634462A，專利公布日：2017年5月10日，發明人是：徐倩倩、王輝、劉玉磊、史良、趙俊武、胡鑫。
一種高達因值硬化膜，包括PET支持體、和PET支持體至少一面塗布有硬化層塗布液固化形成的硬化層，所述硬化層塗布液的組分及重量份為：主體樹脂15重量份—50重量份；氧化物粒子2重量份—10重量份；表面助劑0.05重量份—5.0重量份；光引發劑0.05重量份—7.0重量份；溶劑40重量份—80重量份。《一種高達因值硬化膜》的達因值可達38Dyne—46Dyne，能夠滿足客戶後續ITO鍍膜工藝、油墨印刷工藝的使用要求。
2021年8月16日，《一種高達因值硬化膜》獲得安徽省第八屆專利獎銀獎。
基本介紹
- 中文名：一種高達因值硬化膜
- 公布號：CN106634462A
- 公布日：2017年5月10日
- 申請號：2016112071280
- 申請日：2016年12月23日
- 申請人：合肥樂凱科技產業有限公司
- 地址：安徽省合肥市新站區新站工業園A區樂凱工業園
- 發明人：徐倩倩、王輝、劉玉磊、史良、趙俊武、胡鑫
- Int.Cl.：C09D163/10(2006.01)I、C09D175/14(2006.01)I、C09D167/06(2006.01)I、C09D7/12(2006.01)I
- 專利代理機構：石家莊冀科專利商標事務所有限公司
- 代理人：李羨民; 郭紹華
- 類別：發明專利
專利背景,內容要求,專利目的,技術方案,改善效果,技術領域,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
硬化膜是一種在PET支持體上進行表面硬化處理所得到的膜產品。該產品具有良好的光學性能、優異的耐劃傷、耐熱性能及表觀質量。主要用於觸控螢幕行業，廣泛套用於觸控面板、液晶顯示器、儀表面板、手機、平板計算機、數位相機、筆記本計算機及工業用顯示器等。截至2016年12月23日，市場上硬化膜產品種類繁多，常見硬度1—4均有量產，在後續處理中，除了對基本性能的要求，還要求其表面硬化層對油墨有良好的附著性，以保證優良的印刷效果，在ITO鍍膜用硬化膜產品中，為達到更好的ITO鍍膜效果，對其附著性能也有一定的要求。研究發現，硬化膜產品表面達因值越高，附著性能越好，後續油墨印刷及鍍膜效果也越好。市場上現有的硬化膜產品表面達因值大多在32—36左右，且其達因值會隨著時間及儲存條件的不同呈現不同程度的衰減，導致印刷及鍍膜效果變差，塗層易脫落，難以長期滿足下遊客戶的使用要求。
為了提高硬化膜的表面張力，使其具有穩定的高達因值，以便更好的為下遊客戶所使用，業內迫切需要尋找合適的硬化配方及生產方法，做出一種具有高達因值的硬化膜產品。
內容要求
專利目的
《一種高達因值硬化膜》的主要目的是提供一種高達因值硬化膜，達因值在38以上，以確保在油墨印刷及ITO鍍膜過程中有優良的印刷性能及附著性能。
技術方案
《一種高達因值硬化膜》包括PET支持體、和PET支持體至少一面塗布有硬化層塗布液固化形成的硬化層,所述硬化層塗布液的組分及重量份數為：
主體樹脂15重量份—50重量份；
氧化物粒子2重量份—10重量份；
表面助劑0.05重量份—5.0重量份；
光引發劑0.05重量份—7.0重量份；
溶劑40重量份—80重量份；
所述硬化層塗布液的粘度、固含量與乾燥固化工藝條件滿足以下公式：
其中：η為所述硬化層塗布液的粘度，單位毫帕·秒；P為所述硬化層塗布液的UV固化能量，單位焦/平方米；SC為所述硬化層塗布液的固含量百分比；k為所述硬化層塗布液的調偏係數，
；n為經過的n個乾燥段；T為乾燥溫度，單位開；
指分別依次為n個乾燥段的乾燥溫度；t為塗布產品經過每個乾燥溫度段的時間，單位秒；對應經過每個溫度段的時間分別為
為標準溫度，Tθ＝273.15開。
上述高達因值硬化膜，所述氧化物粒子為二氧化矽粒子或金屬氧化物粒子中的一種或幾種。
上述高達因值硬化膜，所述表面助劑為芳烷基·烷基改性有機矽、聚醚改性有機矽、有機矽聚合物改性聚丙烯酸酯、含丙烯酸官能基聚酯改性有機矽類表面助劑中的一種或幾種。
上述高達因值硬化膜，所述光引發劑為1-羥基環己基苯基甲酮、2-羥基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮中的一種或幾種。
上述高達因值硬化膜，所述溶劑為水-醇類混合溶劑或酯類-酮類混合溶劑。
上述高達因值硬化膜，所述產品乾燥固化採用分段乾燥工藝，所分段數為3段—9段，每個乾燥段設定不同溫度。
上述高達因值硬化膜，所述乾燥段乾燥溫度為293開—393開。
上述高達因值硬化膜，所述硬化層塗布液塗布方式為微型凹版塗布、逗號輥塗布或夾縫式擠壓型塗布。
上述高達因值硬化膜，所述PET支持體厚度為50微米—188微米，硬化層塗厚為0.8微米—3.5微米。
改善效果
1、《一種高達因值硬化膜》硬化層塗布液能夠在PET支持體表面形成高達因值、高硬度、耐磨、且具有優異的光學性能、印刷性能及良好的ITO鍍膜性能的硬化層。
2、所製備的硬化膜達因值可達38—46，能夠滿足後續ITO鍍膜工藝、油墨印刷工藝的使用要求。
3、《一種高達因值硬化膜》採用分段乾燥工藝，根據所述硬化層塗布液平均特性粘度及硬化層塗布液固含量，選擇不同UV固化能量及不同溫度段的乾燥溫度、乾燥時間。一方面控制所述硬化層乾燥速率，通過變溫過程控制高分子化合物化學鍵間的反應速率及反應時間，使所述硬化層逐漸乾燥。所述硬化層表面因化學反應進度不同產生不同長度的鏈狀聚合物，在所述硬化層表面產生細小的微觀結構差異，保證所述硬化層有穩定的高達因值，提高所述硬化層的表面接著性能。因採用這種方法是通過改變化學結構來改變所述硬化層表觀性質，化學結構決定其性質，在後期存儲運輸中均不會對其表面化學結構產生影響，從而保證了所述硬化膜產品表面達因值的穩定性。另一方面，採用分段乾燥，溫度是漸變的，也保證了所述硬化膜產品不會在乾燥過程中因溫度突變產生明顯翹曲，影響後續加工使用。
4、《一種高達因值硬化膜》提供的高達因值硬化膜在經過高溫實驗（85℃/500小時）、高溫高濕實驗（溫度60℃、濕度90RH/500小時）、冷熱衝擊實驗（溫度由-40℃至60℃循環100次，每個溫度停留1小時）後，表面達因值依然能保持在38以上，且各項基本性能無明顯變化。
技術領域
《一種高達因值硬化膜》涉及塗料組合物，尤其是一種具有高達因值的硬化膜。
權利要求
1.一種高達因值硬化膜，包括PET支持體、和PET支持體至少一面塗布有硬化層塗布液固化形成的硬化層，其特徵在於,所述硬化層塗布液的組分及重量份數為：
主體樹脂15重量份—50重量份；
氧化物粒子2重量份—10重量份；
表面助劑0.05重量份—5.0重量份；
光引發劑0.05重量份—7.0重量份；
溶劑40重量份—80重量份；
所述硬化層塗布液的粘度、固含量與乾燥固化工藝條件滿足以下公式：
其中：η為硬化層塗布液的粘度，單位毫帕·秒；P為所述硬化層塗布液的UV固化能量，單位焦/平方米；SC為所述硬化層塗布液的固含量百分比；k為所述硬化層塗布液的調偏係數，n為經過的n個乾燥段；T為乾燥溫度，單位開；
指分別依次為n個乾燥段的乾燥溫度；t為塗布產品經過每個乾燥溫度段的時間，單位秒；對應經過每個溫度段的時間分別為
為標準溫度，Tθ＝273.15開；所述產品乾燥固化採用分段乾燥工藝，所分段數為3段—9段，每個乾燥段設定不同溫度。
2.根據權利要求1所述的高達因值硬化膜，其特徵在於，所述主體樹脂為聚酯丙烯酸酯、環氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯或聚醚丙烯酸酯中的一種或幾種。
3.根據權利要求2所述的高達因值硬化膜，其特徵在於，所述氧化物粒子為二氧化矽粒子或金屬氧化物粒子中的一種或幾種。
4.根據權利要求3所述的高達因值硬化膜，其特徵在於，所述表面助劑為芳烷基·烷基改性有機矽、聚醚改性有機矽、有機矽聚合物改性聚丙烯酸酯、含丙烯酸官能基聚酯改性有機矽類表面助劑中的一種或幾種。
5.根據權利要求4所述的高達因值硬化膜，其特徵在於，所述光引發劑為1-羥基環己基苯基甲酮或2-羥基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮中的一種或兩種。
6.根據權利要求5所述的高達因值硬化膜，其特徵在於，所述溶劑為水-醇類混合溶劑或酯類-酮類混合溶劑。
7.根據權利要求6所述的高達因值硬化膜，其特徵在於，所述乾燥段乾燥溫度為293開—393開。
8.根據權利要求1—7任一項所述的高達因值硬化膜，其特徵在於，所述硬化層塗布液塗布方式為微型凹版塗布、逗號輥塗布或夾縫式擠壓型塗布。
9.根據權利要求8所述的高達因值硬化膜，其特徵在於，所述PET支持體厚度為50微米—188微米，硬化層厚度為0.8微米—3.5微米。
實施方式
- 實施例1
硬化膜塗布液的各組分及重量份數為：
脂肪族六丙烯酸酯14克、雙酚A環氧丙烯酸樹脂7克、二氧化矽納米添加劑5克、芳烷基·烷基改性有機矽0.05克、1-羥基環己基苯基甲酮2克、甲基異丁酮49克、丁酮22.9克，在14克脂肪族六丙烯酸酯樹脂[台灣雙鍵化工股份有限公司製造，商品名：571]中加入7克雙酚A環氧丙烯酸樹脂[台灣雙鍵化工股份有限公司製造，商品名：127-TP20]，攪拌均勻後加入5克二氧化矽納米添加劑[畢克化學製造，商品名：NANOBYK-3651]，再次攪拌均勻後加入0.05克表面助劑芳烷基·烷基改性有機矽[畢克化學製造，商品名：BYK-322]、2克光引發劑1-羥基環己基苯基甲酮[台灣雙鍵化工股份有限公司製造，商品名：Doublecure184]，攪拌均勻後加入49克甲基異丁酮及22.9克丁酮稀釋，充分攪拌後靜置1-2小時，得到所述硬化層塗布液。
將所述硬化層塗布液塗布於PET支持體的雙面之上，所述PET支持體厚度為50微米，控制塗厚為0.8微米。經測試塗布液粘度為2.31毫帕·秒，固含量為21％，經293開-333開-358開分段乾燥，通過每個乾燥段的時間分別為90秒-60秒-120秒，然後進行UV固化，UV固化能量約0.43焦/平方米，UV固化完全後得到所述高達因值硬化膜。
所述硬化層塗布液的粘度、固含量與乾燥固化工藝條件滿足以下公式：其中：η為所述硬化層塗布液的粘度，單位毫帕·秒；P為所述硬化層塗布液的UV固化
能量，單位焦/平方米；SC為所述硬化層塗布液的固含量百分比；k為所述硬化層塗布液的調偏係數，
；n為經過的n個乾燥段；T為乾燥溫度，單位開；指分別依次為n個乾燥段的乾燥溫度；t為塗布產品經過每個乾燥溫度段的時間，單位秒；對應經過每個溫度段的時間分別為
為標準溫度，Tθ＝273.15開。
所述高達因值硬化膜經測試達因值為44，經過高溫實驗（85℃/500小時）、高溫高濕實驗（溫度60℃、濕度90％RH/500小時）、冷熱衝擊實驗（溫度由-40℃至60℃循環100次，每個循環-40℃和60℃各停留1小時）後，所述高達因值硬化膜表面達因值依然能保持44Dyne，且各項基本性能無明顯變化。
- 實施例2
硬化膜塗布液的各組分及重量份數為：
溶劑改性聚氨酯丙烯酸酯樹脂12克、環氧丙烯酸酯3克、二氧化矽納米添加劑2克、聚醚改性有機矽3克、1-羥基環己基苯基甲酮0.05克、甲基異丁酮48.5克、丙二醇單甲醚31.5克，在12克溶劑改性聚氨酯丙烯酸酯樹脂[台灣長興化學工業股份有限公司製造，商品名：DR-U092]中加入3克環氧丙烯酸酯[沙多瑪亞洲有限公司製造，商品名：CN104NS]，攪拌均勻後加入2克二氧化矽納米添加劑[畢克化學製造，商品名：NANOBYK-3651]，再次攪拌均勻後加入3克表面助劑聚醚改性有機矽[畢克化學製造，商品名：BY-325]、7.0克光引發劑1-羥基環己基苯基甲酮[台灣雙鍵化工股份有限公司製造，商品名：Doublecure 184]，攪拌均勻後加入48.5克甲基異丁酮及31.5克丙二醇單甲醚稀釋，充分攪拌後靜置1-2小時，得到所述硬化層塗布液。
將所述硬化層塗布液塗布於PET支持體的雙面之上，所述PET支持體厚度為188微米，控制塗厚為1.5微米。經測試上述塗布液粘度為2.03毫帕·秒，固含量為15％，經313開-333開-363開-348開分段乾燥，通過每個乾燥段的時間分別為60秒-60秒-60秒-60秒，然後進行UV固化，UV固化能量約0 .49焦/平方米，UV固化完全後得到所述高達因值硬化膜。
所述硬化層塗布液的粘度、固含量與乾燥固化工藝條件滿足以下公式：
所述高達因值硬化膜經測試達因值為44，經過高溫實驗（85℃/500小時）、高溫高濕實驗（溫度60℃、濕度90％RH/500小時）、冷熱衝擊實驗（溫度由-40℃至60℃循環100次，每個循環-40℃和60℃各停留1小時）後，所述高達因值硬化膜表面達因值依然能保持，且各項基本性能無明顯變化。
- 實施例3
硬化膜塗布液的各組分及重量份數為：
聚氨酯丙烯酸酯樹脂30克、氧化鋅納米添加劑9克、Adherant ADK1.5克、2-羥基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮7克、異丙醇52.5克，在30克聚氨酯丙烯酸酯樹脂[沙多瑪亞洲有限公司製造，商品名：CN750]中加入9克氧化鋅納米添加劑[畢克化學製造，商品名：NANOBYK-3860]，攪拌均勻後加入1.5克表面助劑[海明斯特殊化學公司，商品名：Adherant ADK]、7克光引發劑2-羥基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮[台灣雙鍵化工股份有限公司製造，商品名：Doublecure1173]，攪拌均勻後加入52.5克異丙醇稀釋，充分攪拌後靜置1-2小時，得到所述硬化層塗布液。
將所述硬化層塗布液塗布於PET支持體的雙面之上，所述PET支持體厚度為125微米，控制塗厚為3.5微米。經測試上述塗布液粘度為3.4毫帕·秒，固含量為30％，經293開-313開-328開-348開-368開-393開-358開-338開-323開分段乾燥，通過每個乾燥段的時間分別為30秒-30秒-60秒-30秒-45秒-15秒-45秒-60秒-60秒，然後進行UV固化，UV固化能量約0.38焦/平方米，UV固化完全後得到所述高達因值硬化膜。
所述硬化層塗布液的粘度、固含量與乾燥固化工藝條件滿足以下公式：
其中：η為所述硬化層塗布液的粘度，單位毫帕·秒；P為所述硬化層塗布液的UV固化能量，單位焦/平方米；SC為所述硬化層塗布液的固含量百分比；k為所述硬化層塗布液的調偏係數，，n為經過的n個乾燥段；T為乾燥溫度，單位開；指分別依次為n個乾燥段的乾燥溫度；t為塗布產品經過每個乾燥溫度段的時間，單位秒；對應經過每個溫度段的時間分別為為標準溫度，Tθ＝273.15開。
所述高達因值硬化膜經測試達因值為46，經過高溫實驗（85℃/500h）、高溫高濕實驗（溫度60℃、濕度濕度90％RH/500小時）、冷熱衝擊實驗（溫度由-40℃至60℃循環100次，每個循環-40℃和60℃各停留1小時）後，所述高達因值硬化膜表面達因值依然能保持在44以上，且各項基本性能無明顯變化。
- 實施例4
硬化膜塗布液的各組分及重量份數為：聚酯丙烯酸酯樹脂50克、氧化鋁納米添加劑4.65克、聚醚改性有機矽5克、1-羥基環己基苯基甲酮0.35克、乙酸丁酯40克，在50克聚酯丙烯酸酯樹脂[台灣長興化學工業股份有限公司製造，商品名：DRE582]中加入4.65克經表面處理的氧化鋁納米添加劑[畢克化學製造，商品名：NANOBY開-3610]，攪拌均勻後加入5克表面助劑聚醚改性有機矽[畢克化學製造，商品名：BYK-325]、0.35克光引發劑1-羥基環己基苯基甲酮[台灣雙鍵化工股份有限公司製造，商品名：Doublecure184]，攪拌均勻後加入40克乙酸丁酯稀釋，充分攪拌後靜置1—2小時，得到所述硬化層塗布液。
將所述硬化層塗布液塗布於PET支持體的雙面之上，所述PET支持體厚度為125微米，控制塗厚為2.0微米。經測試上述塗布液粘度為4.22毫帕·秒，固含量為50％，經303開-328開-363開-358開-318開分段乾燥，通過每個乾燥段的時間分別為60秒-50秒-45秒-65秒-60秒，然後進行UV固化，UV固化能量約0.37焦/平方米，UV固化完全後得到所述高達因值硬化膜。
所述硬化層塗布液的粘度、固含量與乾燥固化工藝條件滿足以下公式：
所述高達因值硬化膜經測試達因值為46，經過高溫實驗（85℃/500小時）、高溫高濕實驗（溫度60℃、濕度90％RH/500小時）、冷熱衝擊實驗（溫度由-40℃至60℃循環100次，每個循環-40℃和60℃各停留1小時）後，所述高達因值硬化膜表面達因值依然能保持在44以上，且各項基本性能無明顯變化。
- 對比例1
採用實施例1所用硬化層塗布液配方。
將所述硬化層塗布液塗布於PET支持體的雙面之上，所述PET支持體厚度為50微米，控制塗厚為0.8微米，經348開溫度乾燥120秒後進行UV固化，UV固化能量約0.43焦/平方米，UV固化完全後得到硬化膜產品。
所述硬化膜經測試達因值為36，經過高溫實驗（85℃/500小時）、高溫高濕實驗（溫度60℃、濕度90％RH/500小時）、冷熱衝擊實驗（溫度由-40℃至60℃循環100次，每個循環40℃和60℃各停留1小時）後，所述硬化膜表面達因值為30。
- 對比例2
採用實施例3所用硬化層塗布液配方。
將所述硬化層塗布液塗布於PET支持體的雙面之上，所述PET支持體厚度為125微米，控制塗厚為3.5微米，經368開溫度乾燥180秒後進行UV固化，UV固化能量約0.37焦/平方米，UV固化完全後得到硬化膜產品。
所述硬化膜經測試達因值為36，經過高溫實驗（85℃/500小時）、高溫高濕實驗（溫度60℃、濕度90％RH/500小時）、冷熱衝擊實驗（溫度由-40℃至60℃循環100次，每個循環-40℃和60℃各停留1小時）後，所述硬化膜表面達因值為30。
使用英國Sherman Treater秒達因筆進行測試。
測試結果：
達因值 | 硬化膜達因值 | 高溫試驗後達因值 | 高溫高濕實驗後達因值 | 冷熱衝擊實驗後達因值 |
|---|---|---|---|---|
實施例1 | 46 | 46 | 46 | 46 |
實施例2 | 44 | 44 | 44 | 44 |
實施例3 | 46 | 46 | 46 | 46 |
實施例4 | 46 | 46 | 46 | 46 |
對比例1 | 36 | 32 | 30 | 30 |
對比例2 | 36 | 32 | 30 | 300 |
榮譽表彰
2021年8月16日，《一種高達因值硬化膜》獲得安徽省第八屆專利獎銀獎。
