可重新布置的光学膜的制作方法

专利名称：可重新布置的光学膜的制作方法
技术领域：
本发明涉及光学膜。具体地说，本发明涉及在短期内可重新布置的光学膜。
背景技术：
对于将聚合物膜应用于显示装置的屏幕、窗户或汽车挡风玻璃来说，热固型粘合剂和/或光固化型粘合剂并非总是实用。在这些应用中，通常用粘合剂(例如，压敏粘合剂)来与基材粘合，从而形成叠层体。压敏粘合剂不像热固型粘合剂或光固化型粘合剂那样总是需要独立的固化步骤，并且可以更容易地从基材上除下压敏粘合剂、以及/或者将压敏粘合剂再粘到基材上。
然而，当基材和压敏粘合剂层粘附在一起时，难以确保在叠层体结构中形成牢固的、可靠的粘合作用。将聚合物膜重新布置的操作通常会损坏基材和/或该膜。另外，空气通常会被截留在粘合剂和基材之间的界面处，由此产生的气泡会导致叠层体模糊不清，从而使叠层体的光学性质受损。通过用水或增塑剂润湿基材来调节粘附作用并使得位于粘合剂层与基材的界面处的截留空气溶解在粘合剂层中，这种方式麻烦而且会弄脏，有时候又不切实际。此外，通用的光学膜粘合剂是自粘合形式的，因此，当将两个粘合表面拉开时会损害膜的光学质量。
人们已经描述了当把光学膜层叠到一个表面上时，通过使压敏粘合剂结构化来允许空气和/或流体逸出。所形成的这些通道可以是足够大，使得流体可以流向粘合剂层的外围，以排放到环境大气中。虽然这些微结构化的粘合剂在短期内可重新布置，但是当该粘合剂被层叠时这些通道就会被堵塞，因此，该膜被除下时就变得不能用了。
发明概述总的来说，本发明涉及一种光学膜，该光学膜具有光学基材和置于该光学基材上的粘合剂。本发明还涉及使用该光学膜形成光学叠层体的方法。
在一个示例性实施方案中，光学膜具有光学基材和置于该光学基材上的粘合剂。该粘合剂的第一表面被设置在该光学基材上。所述粘合剂具有硅氧烷部分，该硅氧烷部分处于该粘合剂的富含硅氧烷的第二表面。当把该粘合剂与第二基材接触放置时，该粘合剂的粘合作用随着时间而增强。在一些实施方案中，该粘合剂具有一价硅氧烷侧链部分。在其它实施方案中，该粘合剂包含具有极性部分的有机硅弹性体。
在另一个实施方案中，披露了一种用于形成光学膜叠层体的方法。该方法包括以下步骤提供光学膜，其中该光学膜具有光学基材和其第一表面被设置在该光学基材上的粘合剂。该粘合剂具有硅氧烷部分，该硅氧烷部分处于该粘合剂的富含硅氧烷的第二表面。可以将所述富含硅氧烷的第二表面层叠到第二基材上，以形成第一复合叠层体。该第一复合叠层体具有初始剥离粘合力值。然后，使所述富含硅氧烷的第二表面与所述第二基材保持接触一段时间。经过这一段时间之后，该第一复合叠层体具有第二剥离粘合力值。所述的第二剥离粘合力值大于所述的初始剥离粘合力值。
本发明的以上概述并不意味着描述了本发明的每一个所披露的实施方案或每一种实施方式。随后的附图、发明详述和例子更具体地示例说明了这些实施方案。
附图简要说明结合附图考虑以下对本发明的各种实施方案所做的详细描述，可以更加完全地理解本发明，其中

图1是微结构化粘合剂在光学基材上的示意性剖视图；图2是图1所示的位于光学基材上的微结构化的粘合剂与第二基材接触时的示意性剖视图；
图3是图1所示的位于光学基材上的微结构化的粘合剂在被干式层叠到第二基材上之后的示意性剖视图；图4是从第二基材上除下图3所示的位于光学基材上的微结构化的粘合剂时的示意性剖视图；图5是图4所示的位于光学基材上的微结构化的粘合剂在被干式层叠到第二基材上时的示意性剖视图；虽然可以对本发明进行各种形式的修改和替换，但是其细节已经通过实例的方式被示于附图中、并且将在下文中对其进行详细地描述。然而，应该理解的是，其目的并不是将本发明局限于所述的这些具体实施方案。相反，其目的是涵盖落入在本发明的实质和范围内的所有的修改、等同形式以及替换形式。附图中的各部分不是按任何特定的比例绘制的，各个部分的尺寸都是以便于图解的方式而示出的。
发明详述本发明被认为通常适用于这样一种光学膜，其中该光学膜具有光学基材和置于该光学基材上的粘合剂。该粘合剂的第一表面被设置于光学基材上。该粘合剂具有硅氧烷部分，该硅氧烷部分处于该粘合剂的富含硅氧烷的第二表面。当把该粘合剂与第二基材接触放置时，该粘合剂的粘合作用随着时间而增强。在一些实施方案中，该粘合剂具有一价硅氧烷侧链部分。在其它实施方案中，该粘合剂包含具有极性部分的有机硅弹性体。
本发明还涉及用于形成光学膜叠层体的方法。该方法包括以下步骤提供光学膜，其中该光学膜具有光学基材和其第一表面被设置于该光学基材上的粘合剂。该粘合剂具有硅氧烷部分，该硅氧烷部分处于该粘合剂的富含硅氧烷的第二表面。可以将所述富含硅氧烷的第二表面层叠到第二基材上，以形成第一复合叠层体。该第一复合叠层体具有初始剥离粘合力值。然后，使所述的富含硅氧烷的第二表面与所述第二基材保持接触一段时间。经过这一段时间之后，该第一复合叠层体具有第二剥离粘合力值。所述的第二剥离粘合力值大于所述的初始剥离粘合力值。
通过下面对实例所进行的讨论，将获得对本发明各个方面的了解，但是本发明并不局限于此。
对于以下定义的术语，将采用所给出的这些定义，除非在权利要求书中或在本说明书的其它地方中给出了不同的定义。
术语“聚合物”应被理解为包括聚合物、共聚物、低聚物及其组合；以及可以采用可混的共混物形式而形成的聚合物、低聚物或共聚物。
术语“光学膜”或“光学基材”是指用于光学应用中的膜或基材。光学应用包括(例如)窗膜(阳光控制膜、防爆膜、装饰膜、等等)、光学显示器膜(炫光控制膜、防刮保护膜、等等)。这些膜或基材能够控制通过其中的光。
除非另有说明，否则说明书和权利要求书中所用的表示组分的量、诸如分子量之类的性质、以及反应条件等的所有数字，在所有的情况下都应理解为以词语“大约”来修饰。因此，除非有相反说明，否则在说明书和所附的权利要求书中所列出的数字参数都是近似值，其可以根据采用本发明的教导的那些本领域技术人员试图获得的理想性质的不同而加以改变。至少，并不试图对权利要求书范围的等同原则的应用进行限制，各个数字参数应该至少被看作是根据所报告的有效数字的数值并通过使用常规四舍五入方法而得到的。尽管为阐明本发明的宽范围而用的数字范围和参数都是近似值，但是在具体实例中所列的数值都报告得尽可能精确。然而，由于各种检测方法都存在标准偏差，使得任何数值必然都含有一定的误差。
重量百分含量、重量百分比、重量％等为同义词，是指物质的浓度，为该物质的重量除以组合物的重量并乘以100。
由端值表示的数值范围包括该范围内的所有数字(如，1-5包括1、1.5、2、2.75、3、3.80、4和5)。
在本说明书和所附权利要求书中，某一名词前所用的“一种”、“该”、“所述”或未指明数量的情况包括所指对象多于一个的情况，除非所述内容明确表示为其它含义。因此，例如，含有“化合物”的组合物包括由两种或多种化合物形成的混合物。在本说明书和所附权利要求书中，术语“或”使用时的意思通常包括“和/或”，除非所述内容清楚地表示不是这样。
在本发明的一些实施方案中，光学膜具有光学基材和置于该光学基材上的粘合剂。该粘合剂具有硅氧烷部分，该硅氧烷部分处于该粘合剂的富含硅氧烷的第二表面。当把该粘合剂与第二基材接触放置时，该粘合剂的粘合作用随着时间而增强。在一些实施方案中，粘合剂具有微结构化的表面。
在一些实施方案中，光学膜以及用该光学膜形成的叠层体这两者的雾度值可为15％或更低、10％或更低、5％或更低、3％或更低、1％或更低、或者0至1％。可以按照下文“方法”那一部分中的规定来测量雾度值。
在一些实施方案中，光学膜以及用该光学膜形成的叠层体这两者的可见光透射率可为40％或更大、50％或更大、70％或更大、80％或更大、90％或更大、或者95％或更大。光学膜以及用该光学膜形成的叠层体这两者的太阳能总阻隔率值(total solar energy rejectionvalue)可为30％或更大、35％或更大、或者40％或更大。在这些实施方案的一部分中，光学膜以及用该光学膜形成的叠层体这两者的可见光透射率可为40％或更大，并且其太阳能总阻隔率值可为30％或更大、35％或更大、或者40％或更大。在其它实施方案中，光学膜以及用该光学膜形成的叠层体这两者的可见光透射率可为50％或更大，并且其太阳能总阻隔率值可为30％或更大、35％或更大、或者40％或更大。在另外的其它实施方案中，光学膜以及用该光学膜形成的叠层体这两者的可见光透射率可为70％或更大，并且其太阳能总阻隔率值可为30％或更大、35％或更大、或者40％或更大。可以按照下文“方法”那一部分中的规定来测量可见光透射率和太阳能总阻隔率值。
光学基材可以是具有上述光学性质的任何材料。在一些实施方案中，光学基材可以是任何聚合物材料。这些聚合物的部分列举实例包括(例如)聚烯烃、聚丙烯酸酯、聚酯、聚碳酸酯、含氟聚合物、等等。可以将一种或多种聚合物结合在一起以形成聚合物光学膜。
在一些实施方案中，粘合剂可以具有至少一个为光滑表面的主表面。在其它实施方案中，粘合剂可以是具有至少一个主表面的层，其中该主表面具有结构化的表面特征。位于粘合剂层表面上的微结构可以具有特定的形状，从而允许在层叠过程中被截留在粘合剂和基材(光学基材或第二基材)之间的界面处的空气或其它流体流出。这些微结构使得粘合剂层可以被均匀地层叠在基材上，而不会在所得到的叠层体(光学膜或复合叠层体)中形成会引起缺陷的气泡。
粘合剂层上的微结构(以及位于隔离衬底上的对应的微结构)可以在至少两个维度上具有微观尺寸。本文所用的术语“微观”是指在没有显微镜帮助的情况下人眼难以分辨的尺寸。Smith编著的“Modern Optic Engineering”(1966年)第104-105页对“微观”给出了具有实用性的定义，其中，视觉敏锐度是用可辨认的最小字符的角大小来定义和测量的。正常的视觉敏锐度可分辩的字符在视网膜上所对的角高度为5弧分。
可以根据美国专利No.6,197,397和No.6,123,890中所述的方法来制备本发明粘合剂层中的微结构。可以通过任何接触技术(例如浇铸、涂敷或压制)在粘合剂层中形成该表面特征。可以通过以下方法中的至少一种来形成该表面特征(1)将粘合剂层浇铸在具有压花图案的工具上；(2)将粘合剂层涂敷到具有压花图案的隔离衬底上；或者(3)使粘合剂层通过咬送辊，从而将粘合剂压向具有压花图案的隔离衬底。可以采用任何已知的技术(例如，化学蚀刻、机械蚀刻、激光烧蚀、光刻、立体光刻、显微机械加工、滚花、切割或划线)来制备用于形成压花图案的工具的表面特征。
衬底可置于粘合剂层或微结构化的粘合剂层上，并且可以是本领域技术人员所知的任何隔离衬底或转印衬底(transfer liner)，在某些情况下，如上所述，该衬底可被压花。衬底能够被设置成与粘合剂紧密地接触，并且随后可以在不损坏粘合剂层的情况下被除下。衬底的非限制的例子包括得自位于美国明尼苏达州St.Paul市的3M公司、位于美国伊里诺伊州Willowbrook市的Loparex公司、P.S.Substrates公司、Schoeller Technical Papers公司、AssiDoman Inncoat有限公司和P.W.A.Kunstoff有限公司的材料。衬底可以是带有隔离涂层的经聚合物涂敷的纸、带有隔离涂层的经聚乙烯涂敷的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜、或者带有隔离涂层的聚烯烃流延膜。可任选的是，粘合剂层和/或隔离衬底可以具有附加的非粘合剂微结构，例如在美国专利No.5,296,277、No.5,362,516和No.5,141,790中所述的那些。这些具有非粘合剂微结构的微结构化粘合剂层可得自位于美国明尼苏达州St.Paul市的3M公司，商品名为Controltac Plus。
微结构可以为形成规则的或随机的阵列或图案。规则的阵列或图案包括(例如)直线图案、极性图案(polar pattern)、方格图案、立体角图案。所述图案可以按照载体料片的方向排列成行，或者可以按照与载体料片成一定角度的方式排列成行。可任选的是，微结构的图案可以位于粘合剂层的两个相背的主表面上。这样允许对所述两个表面中的每一个表面的空气排出情况以及接触表面面积进行单独控制，以调节该粘合剂对两个不同界面的粘合性质。
微结构的图案可以限定基本上连续的开口通道或凹槽，这些通道或凹槽从外露的表面延伸到粘合剂层中。所述通道会终止于粘合剂层的外围部分，或者会与终止于制品的外围部分的其它通道相通。当把该制品施加到基材上时，这些通道使得被截留在粘合剂层和基材之间的界面处的流体可以流出。
随流体排出情况、具体应用所需的剥离粘附力的大小、以及基材表面性质的不同，粘合剂层中的微结构的形状可以有较大幅度的变化。微结构可以采用突起和凹陷，并且微结构可以是连续的，以形成位于粘合剂层中的凹槽。考虑到图案密度、粘合剂性能和便于采用的微结构生产方法，合适的形状包括半球形、直立棱锥、三棱锥、正四棱锥、四棱锥和“V”形凹槽。可以系统地或随机地生成微结构。
图1是微结构化的粘合剂120在基材110上的示意性剖视图。示例性的光学膜100包含置于光学基材110上的微结构化的粘合剂120。所示的实施方案具有在粘合剂层的基面123上延伸出的多个棱锥状突起128。随着粘合剂层的流变性和实施条件的不同，所述突起的尺寸可以有较大幅度的变化，应当选择该尺寸从而使得粘合剂对基材的粘合作用和流体排出情况这二者之间达到充分的平衡。在一些实施方案中，所选定的突起128之间的平均间距P至多为400微米，或者为50微米至400微米，或者为100微米至350微米，或者为200微米至300微米。在一些实施方案中，所选定的突起128离粘合剂层120的基面123的平均高度h可大于1微米，并且至多为35微米，或者为5微米至30微米。所选定的突起128具有至少一个与粘合剂层120表面的基面123成α角度的侧壁132。该角度α可选自大于5°且小于40°、或者5°至15°、或者5°至10°范围内的某一角度。
可任选的隔离衬底(图中未示出)可置于粘合剂120上。隔离衬底可以具有与粘合剂层120的表面特征相对应的表面特征。在一些实施方案中，隔离衬底可以与粘合剂120形成低表面能界面，从而可以允许粘合剂120所含的硅氧烷部分富集在该粘合剂层与隔离衬底的表面界面处或该界面附近。
一旦除下隔离衬底，就可以使微结构化的粘合剂层120的外露表面与第二基材130接触，从而形成复合叠层体150。图2是图1所示的粘合剂120和基材110与第二基材130接触以形成复合叠层体150时的示意性剖视图。
第二基材130可以是刚性的或挠性的。合适的基材130的例子包括玻璃基材、金属基材、塑料基材、木材基材和陶瓷基材、所述这些基材的涂漆表面、等等。代表性的塑料基材包括聚酯基材、聚氯乙烯基材、三元乙丙橡胶基材、聚氨酯基材、聚甲基丙烯酸甲酯基材、工程热塑性塑料(例如，聚苯醚、聚醚醚酮、聚碳酸酯)基材和热塑性弹性体基材。第二基材也可以是由合成材料或天然材料(例如，棉、尼龙、人造丝、玻璃或陶瓷材料)的丝线制成的织造织物。第二基材也可以由非织造织物(例如天然纤维或合成纤维或二者混合物的气流法纤维网)制成。优选的是，第二基材是诸如玻璃、透明的聚合物材料之类的光学材料。当把光学膜与第二基材结合时，可形成光学复合叠层体。
在示例性的实施方案中，当粘合剂层120与第二基材130初始接触时，棱锥状突起128与第二基材130的表面接触，而位于各个突起128之间的区域135则起到流体流出所用通道的作用。这样可以使位于粘合剂层120和第二基材130之间的截留气袋容易被输送到粘合剂边缘。
选择用于形成粘合剂层的材料，使得该粘合剂层在层叠之后可在短期内从第二基材上除下并被重新布置。通过向压敏粘合剂中引入硅氧烷部分，使得可以在粘合剂层上形成富含硅氧烷的表面，从而，可以容易地层叠该光学膜并在短期内重新布置该光学膜，而不会损坏第二基材和该光学膜。粘合剂层对第二基材的粘合作用随着时间而增强到大约为粘合剂中不含硅氧烷部分时的粘合作用的水平。
虽然不希望受任何特定理论的限制，但是据信粘合剂的富含硅氧烷的表面在接触另一表面时能够重构。所述的重构可能是受界面能最小化驱使的。
本发明的粘合剂可具有硅氧烷部分，该硅氧烷部分可富集在粘合剂的低能表面上，从而形成富含硅氧烷的表面。一旦粘合剂被层叠到另一基材上时，该硅氧烷部分可迁移离开所述富含硅氧烷的表面，从而使得当该叠层体与该基材接触时粘合剂和基材之间的粘合力随着时间而增大。
示例性的可用的、聚硅氧烷接枝的共聚物粘合剂组合物在美国专利No.4,693,935中有所描述。该参考文献描述了压敏粘合剂(PSA)组合物，该组合物包含具有乙烯基聚合物骨架的共聚物，其中该乙烯基聚合物骨架上接枝有聚硅氧烷侧链部分。在初始阶段，这些组合物的外露表面可以在将要与之粘合的基材上重新布置，但是，一旦该外露表面与该基材粘合之后，粘合力就会增大而形成牢固的粘合作用。
这些共聚物可具有乙烯基聚合物骨架，其中已经通过引入重量百分含量较低的聚硅氧烷接枝对该乙烯基聚合物骨架进行了化学改性。当这种共聚物(或含有这种共聚物的PSA组合物)被涂敷在片材或背衬上时，在暴露于低表面能表面(例如空气)时会形成硅化的表面(例如，富含硅氧烷的表面)，因此对低能基材表面和高能基材表面都具有较低的初始剥离粘合力值。一旦该硅化的表面被施加到基材表面时，粘合力就会随着时间而增大到与那些不含硅氧烷的对照材料的粘合力接近的值。在经过一段显著的停留时间之后除下该基底表面的情况下，可重新产生初始剥离粘合力低的表面。
可以通过既改变聚硅氧烷接枝部分的分子量又改变共聚物的硅氧烷总含量(重量百分含量)的方式来化学地定制共聚物粘合剂组合物的表面特性，其中，较高的硅氧烷含量和/或分子量提供较低的初始粘合力，即较高程度的可布置性。也可以选择共聚物中乙烯基聚合物骨架的化学性质和分子量，使得该共聚物对基材的粘合力的增加速率以及粘合力的最终水平可以满足具体应用的需要。由此，在需要的情况下，可以实现在较长的时间内具有可布置性。因为这些共聚物的硅氧烷含量比较低，所以它们可以容易地与不含硅氧烷的聚合物(例如其组成类似于乙烯基骨架组成的聚合物)相容。因此，如果需要将所述共聚物和未硅化的PSA混合，则可以选择与未硅化的PSA的化学组成相似或相同的骨架组成，从而优化相容性，并且有助于在广泛的组成范围内进行混合。
可以通过如下多种方式来接枝硅氧烷聚合物部分使单体聚合到位于骨架上的反应活性部位上，或者将预制的聚合物部分连接到骨架上的部位上，或者使乙烯基单体A和增强单体B(如果使用的话)与预制的聚硅氧烷单体C共聚合。由于聚硅氧烷表面改性剂是化学键合的，所以可以化学地定制本发明的PSA组合物，从而使其提供特定程度的可布置性，并且可以重复生产相同的PSA组合物。甚至粘合作用较强的PSA涂层的初始粘合性也可以以受控的方式在较宽的数值范围内发生变化，因此不再需要用于施加物理间隔材料的附加工艺步骤。
在一些实施方案中，PSA组合物可包含乙烯基共聚物，其中该乙烯基共聚物在使用温度下本来就是粘性的，或者，如本领域所知的那样，可以通过加入相容性的增粘树脂或增塑剂来使该乙烯基共聚物发粘。可以将数均分子量大于500的一价硅氧烷聚合物部分接枝到共聚物骨架上。根据本文给出的说明，该共聚物可以基本上由衍生自A单体和C单体以及可任选的B单体的共聚重复单元构成。
可选择A单体(可能多于一种)使得A(或者A和B)聚合时得到粘性的或可发粘的材料。A单体的代表性例子是诸如甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇、1-丁醇、2-甲基-1-丙醇、1-戊醇、2-戊醇、3-戊醇、2-甲基-1-丁醇、1-甲基-1-丁醇、3-甲基-1-丁醇、1-甲基-1-戊醇、2-甲基-1-戊醇、3-甲基-1-戊醇、环己醇、2-乙基-1-丁醇、3-庚醇、苄醇、2-辛醇、6-甲基-1-庚醇、2-乙基-1-己醇、3，5-二甲基-1-己醇、3，5，5-三甲基-1-己醇、1-癸醇、1-十二醇、1-十六醇、1-十八醇(这些醇分别含有1至18个碳原子，其中碳原子的平均数目为大约4-12)之类的非叔醇的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯、以及苯乙烯、乙烯酯、氯乙烯、偏二氯乙烯等。这类单体是本领域已知的，并且有很多是市售可得的。在一些实施方案中，由A单体聚合而成的骨架组合物包括聚丙烯酸异辛酯；聚丙烯酸异壬酯；聚丙烯酸异癸酯；聚丙烯酸2-乙基己酯；以及丙烯酸异辛酯、丙烯酸异壬酯、丙烯酸异癸酯、丙烯酸2-乙基己酯与其它A单体的共聚物。
增强单体B的代表性例子是诸如丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N，N-二甲基丙烯酰胺、丙烯腈、甲基丙烯腈和N-乙烯基吡咯烷酮之类的极性单体。另外，Tg或Tm大于20℃的聚合物单体或大分子单体(下文将要描述)也可用作增强单体。所述聚合物单体的代表性例子是聚苯乙烯、聚α-甲基苯乙烯、聚乙烯基甲苯和聚甲基丙烯酸甲酯之类的大分子单体。在一些实施方案中，B单体是丙烯酸、丙烯酰胺、甲基丙烯酸、N-乙烯基吡咯烷酮、丙烯腈和聚苯乙烯之类的大分子单体。在示例性的实施方案中，B单体的重量含量不超过所有单体总重量的20％，从而避免PSA过于坚硬。在一些实施方案中，引入2重量％至15重量％的B单体可以使PSA具有高的内聚强度或内部强度，这样也会保持良好的粘合性。
C单体可由如下通式表示X(Y)nSi(R)3-(m+n)Zm其中，X是可与A单体和B单体共聚的乙烯基；Y是二价连接基团；n是0或1；m是1至3的整数，其中使m+n不大于3；R是氢、低级烷基(例如，甲基、乙基或丙基)、芳基(例如，苯基或被取代的苯基)或烷氧基；Z是数均分子量大于约500的一价硅氧烷聚合物部分，并且其在共聚反应条件下基本上没有反应活性。
这些单体经过共聚反应而形成其上接枝有C单体的聚合物骨架，其中，在该共聚物中，C单体的含量和组成使得，PSA组合物的初始剥离粘合力值比其中不含聚硅氧烷接枝的对照组合物的初始剥离粘合力值低(优选为至少低20％)。
当上述PSA组合物被涂敷到背衬上并且被施加到基材表面时，观察到其对基材的初始粘合力较低。粘合力的大小以及由此达到的可布置性的程度至少部分与共聚物中C的分子量和C的重量百分含量有关。其所含C单体的分子量低于约500的共聚物对于提供可布置性来说不是非常有效。其所含C单体的分子量大于50,000的共聚物可有效地提供可布置性，但是在这样高的分子量的情况下，在共聚反应过程中C单体与其它单体可能不相容，从而会导致C的引入量降低。C单体的分子量可以在大约500至大约50,000的范围内。在一些实施方案中，该分子量可以在大约5,000至大约25,000的范围内。
在一些实施方案中，为了达到所需程度的可布置性，共聚物中引入了其含量占单体总重量的0.01％至50％的C单体。C单体的含量可以随具体应用而变化，但是已经发现按这种百分比引入其分子量在上述特定范围内的C单体的过程可顺利实施，并且得到对各种应用都具有有效的可布置性的材料，而且仍然是成本有效的。通常希望其初始剥离粘合力值比不含硅氧烷的对照物的初始剥离粘合力值低(优选为至少低20％)。然而，本领域的技术人员当然也有可能针对特定的目的而希望减小本发明的组合物相对于对照物而言的初始剥离粘合力的下降百分比。
在一些实施方案中，B单体和C单体的总重量占共聚物中所有单体的总重量的0.01％至70％。
在一些实施方案中，C单体和某些增强单体B是具有单官能团(乙烯基)的末端官能聚合物，有时称之为大分子单体。这类单体是已知的，并且可以采用Milkovich等人公开的方法来制备，如美国专利No.3,786,116和No.3,842,059中所述的那样。在Y.Yamashita等人的几篇论文[Polymer J.14,913(1982)；ACS Polymer Preprints 25(1)，245(1984)；Makromol.Chem.185，9(1984)]中已经描述了聚二甲基硅氧烷大分子单体的制备、以及随后使该聚二甲基硅氧烷大分子单体与乙烯基单体进行共聚反应。这种大分子单体的制备方法包括六甲基环三硅氧烷单体的阴离子聚合反应，以形成分子量受控的活性聚合物；以及由含有可聚合的乙烯基的氯代硅烷化合物来终止反应。单官能的硅氧烷大分子单体和乙烯基单体的自由基共聚反应生成其结构严格受限(即，接枝的硅氧烷支链的长度和数目受控)的硅氧烷接枝共聚物。
具有极性部分的有机硅弹性体(例如，聚硅氧烷聚脲)(如专利文献U.S.5,475,124中所述)和辐射固化型有机硅(如专利文献U.S.5,214,119中所述)都具有硅氧烷部分，所述的聚硅氧烷部分可富集在粘合剂的低能表面上而形成富含硅氧烷的表面，当硅氧烷部分发生重排时，粘合力就会增大。一旦这些有机硅弹性体被层叠到另一基材上时，该硅氧烷部分就会迁移离开所述富含硅氧烷的表面，并且使得粘合剂(非硅氧烷的极性部分)和基材之间的粘合力随着时间而增大。可任选的是，具有极性部分的有机硅弹性体可包含诸如增塑剂、抗氧化剂、紫外线稳定剂、染料、颜料、HALS之类的添加剂。
在除下保护性隔离衬底之后，使粘合剂层表面上的微结构保持其形状达足够长的时间，以维持粘合剂层的流体流出性能。粘合剂的选择对决定粘合剂层的长期性能也起到一定的作用。可以选择压敏粘合剂的流变性和表面特性，使得微结构化的粘合剂层和目标第二基材之间的粘合力大于在将该粘合剂层施加到第二基材上时发生变形的那一部分微结构化粘合剂的弹性恢复力。加压之后，粘合剂层上的微结构基本上坍陷，从而使粘合剂与第二基材接触的量增大。
参照图3，在一些实施方案中，在按照本领域已知的技术充分施加粘合剂层之后，通道135(图2所示)(如果存在的话)可至少部分地消失，以便对第二基材130提供所需的粘合作用。复合叠层体150可获得如上文所述的理想的光学性质。
图4是从第二基材130上除下图3所示的粘合剂层120和基材110时的示意性剖视图。在光学膜与第二基材130初始接触之后，可以除下或重新布置该光学膜，而不会损坏粘合剂层120和第二基材130。该膜可以被称为“被除下的光学膜”。
图5是图4所示的被除下的光学膜被层叠在第二基材130上以形成第二复合叠层体的示意性剖视图。可以将图4所示的被除下的光学膜重新层叠在第二基材130上以获得上文所述的光学性质。当该光学膜保持与第二基材130接触时，该光学膜对第二基材的粘合作用随着时间而增强。
在一些实施方案中，不管粘合剂层上的微结构在初始施加后是否仍保持原状，该光学膜都可以被除下，并且可以被重新层叠到第二基材上而没有任何缺陷。可以将该光学膜重新层叠到第二基材上，从而获得第二复合叠层体，其中，如上文所述，该第二复合叠层体的雾度值小于15％，或者小于10％，或者小于5％，或者小于3％。
将粘合剂的富含硅氧烷的表面层叠到第二基材上(可层叠任何次数)，在粘合剂的富含硅氧烷的表面和第二基材之间形成一定的初始剥离粘合力值。该初始剥离粘合力值可以是任何可用的值，例如，0.1盎司/英寸至30盎司/英寸，或者1盎司/英寸至25盎司/英寸，或者1盎司/英寸至20盎司/英寸。该复合叠层体随着时间而熟化，与此同时，剥离粘合力值增大到第二剥离粘合力值，其中该第二剥离粘合力值大于初始剥离粘合力值。第二剥离粘合力值可以比初始剥离粘合力值大至少75％，或者比初始剥离粘合力值大至少100％，或者比初始剥离粘合力值大至少150％，或者比初始剥离粘合力值大至少200％，或者比初始剥离粘合力值大至少300％。从干式层叠时开始，达到第二剥离粘合力值所需的时间段可以是几分钟至几天。
可以用粘合剂将光学膜层叠到第二基材上，以形成复合叠层体。复合叠层体的一些实施方案包括可见光透射率值为40％或更大且太阳能总阻隔率值为30％或更大的复合叠层体；或者可见光透射率值为50％或更大且太阳能总阻隔率值为35％或更大的复合叠层体；或者可见光透射率值为40％或更大且太阳能总阻隔率值为30％或更大的复合叠层体；或者可见光透射率值为50％或更大且太阳能总阻隔率值为35％或更大的复合叠层体；或者可见光透射率值为70％或更大且太阳能总阻隔率值为40％或更大的复合叠层体。示例性的太阳能阻隔膜的部分列举物在专利文献WO 2000/11502、U.S.3,681,179、U.S.5,691,838和WO 2001/79340中有所描述。
通过以下例子来说明本发明的优点。但是，在这些例子中所述的具体材料及其用量、以及其它条件和细节应当被解释为是本领域中广泛应用的那些，而不应该被理解为是不适当地限制本发明。
方法光透射率和雾度使用得自位于美国马里兰州Silver Springs市BYK-Gardner公司的TCS Plus分光光度计，根据美国试验与材料协会(ASTM)试验方法D 1003-95(“透明塑料的雾度和光透射率的标准试验(StandardTest for Haze and Luminous Transmittance of Transparent Plastic)”)测量所有样品的光透射率和雾度。
太阳能总阻隔率被玻璃窗系统阻隔的入射太阳能的百分比等于太阳能反射率加上所吸收的太阳能被向外再次辐射的部分。我们采用可以从美国Lawrence Berkeley国家实验室公开得到的“WINDOW 5.2”程序来计算太阳能总阻隔率。该程序可以从以下网址得到http://windows.lbl.gov/software/window/window.html。使用Perkin-Elmer Lambda 9型分光光度计(得自位于美国马萨诸塞州Boston市的PerkinElmer Life and Analytical Science公司)测量样品的透射光谱和反射光谱。WINDOW5.2是可公开得到的计算机程序，用于计算总的窗户热性能指数(即，U值、太阳能热增益系数、阴影系数和可见光透射率)。WINDOW 5.2提供通用的热转移分析方法，该方法与由美国国家门窗等级评定委员会(NationalFenestration Rating Council)(NFRC)开发的已更新的评级法(符合ISO15099标准)是一致的。
剥离粘合力剥离粘合力试验与ASTM D3330-90中所述的试验方法相似，不同之处在于用玻璃基材取代该试验中所述的不锈钢基材。将涂有粘合剂的样品切成1.27cm×15cm的条带。然后将每个条带粘到10cm×20cm的用溶剂清洗过的干净玻璃试样上，这是通过使2kg的辊在该条带上通过一次而实现的。将粘合的组件在室温下保持大约1分钟，然后使用IMASS滑动/剥离试验机(可购自位于美国俄亥俄州Strongville市的Instrumentors公司，型号为3M90)以0.31米/分钟(12英寸/分钟)的速率对该组件进行180°剥离粘合力试验，数据收集时间为5秒。
例子材料IOA-丙烯酸异辛酯，可购自Sigma Aldrich公司(商品目录#437425)AA-丙烯酸，可购自Sigma Aldrich公司ACM-丙烯酰胺，可购自Sigma Aldrich公司(商品目录#148571)14,000 PDMS二胺-按照美国专利No.5,461,134的实例2中所述的方法制备的聚二甲基硅氧烷二胺，其数均分子量为大约14,400克/摩尔。
33,000 PDMS二胺-按照美国专利No.5,461,134的实例2中所述的方法制备的聚二甲基硅氧烷二胺，其数均分子量为大约32,300克/摩尔。
IEM-甲基丙烯酸2-异氰酸基乙酯，可得自Polysciences公司(位于美国宾夕法尼亚州Warrington市)DarocurTM1173-光引发剂，可得自位于美国宾夕法尼亚州Tarrytown市的Ciba Specialty Chemicals公司Kimoto消光膜是一种聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜，大约0.005英寸厚，并且具有消光硬涂层，可得自Kimoto Tech.公司(位于美国乔治亚州Cedartown市)APB-胺化的聚丁二烯，如美国专利No.3,661,874中所述。
SiMac和SiMac类似物-有机硅大分子单体，可购自日本Shin-Etsu株式会社和位于美国明尼苏达州St.Paul市的3M公司。
实例1辐射固化型有机硅使重量比为50∶50的33,000PDMS二胺和14,000 PDMS二胺的共混物与足量的甲基丙烯酸异氰酸基乙酯反应，以保证所有的胺端基都参与了反应。加入0.5重量％的DarocurTM1173，并且充分混合。使用刮刀涂布机(其间隙被设定为0.002英寸(0.05mm))将所得的混合物涂敷到0.002英寸(0.05mm)的PET膜(三菱“SAC”双面的、涂有底漆的膜)上。将隔离衬底(ScotchPakTMPET平膜，860197型(可购自位于美国明尼苏达州St.Paul市的3M公司))覆盖到该涂层上，以便与环境氧气隔绝。以15英尺/分钟的速度使样品在300瓦的UV光源下通过两次，从而透过该PET的涂有底漆的那一侧使弹性体固化。除下衬底之后，将固化的甲基丙烯酸酯-脲硅氧烷粘合剂的样品层叠到Kimoto消光膜上，将其保存在室温下，直到使用Imass SP-2000型滑动剥离试验机(得自位于美国马萨诸塞州Accord市)进行180°剥离粘合力的试验。每天对这些样品进行测试，持续8天。结果示于表1中。
表1

实例2A和实例2B-聚硅氧烷聚脲实例2A-在甲苯(53份)和2-丙醇(22份)的溶液中混入33,000PDMS二胺(25份)和2-甲基五亚甲基二胺(0.1份)(DYTEK A，得自位于美国特拉华州Wilmington市的E.I.duPont de Nemours公司)的共混物，从而形成固含量为25％的溶液。将这种胺的混合物与H12MDI(0.4份)(Desmodur W，4，4-二异氰酸酯二环己基甲烷，可得自位于美国宾夕法尼亚州Pittsburg市的拜耳公司)反应。使该混合物反应到H12MDI被耗光为止。
实例2B-是通过将60份的实例2A的产物、10份的47V1000Rhodorsil Fluid(可得自位于美国新泽西州Cranbury市的RhodiaSilicones公司)、9份2-丙醇和21份甲苯混合而形成的。
使用标准的刮刀涂布机(对于实例2A，使用11密耳的间隙，对于实例2B，使用15密耳的间隙)，将实例2A和实例2B的产物分别涂敷到0.002英寸(0.05mm)的透明的PET膜上。将这两个样品都在70℃的鼓风烘箱中干燥10分钟。分别在玻璃基材和带有消光硬涂层的Kimoto膜CG10基材上以90英寸/分钟的速度对这些样品进行180°剥离性能与滞留时间和温度的关系的试验。结果被记录在下表2中。
表2

实例3有机硅改性的丙烯酸酯粘合剂根据美国专利No.4,693,935中所述的方法，制备含有0％SiMac的粘合剂(即，含有96％的IOA和4％的ACM，粘合剂对比例)、含有1％SiMac的粘合剂(即，含有95％的IOA、4％的ACM和1％的SiMac，实例4)、含有5％SiMac的粘合剂(即，含有91％的IOA、4％的ACM和5％的SiMac，实例5)、和含有10％SiMac的粘合剂(即，含有83％的IOA、7％的AA和10％的SiMac，实例6)。以大约为0.8克/平方英尺(9.9克/平方米)的粘合剂干涂层重量将这些粘合剂分别涂敷到0.002英寸(0.05mm)的透明的PET膜上。然后，将带涂层的PET干式层叠到干净的1/8英寸(3.2mm)的玻璃车窗上。通过用手将膜施加到玻璃表面并且用硬塑料刮板将该膜弄平的方式来实施干式层叠。在带有粘合剂的膜首次被层叠到玻璃上之后，立即测定雾度百分数和透射率。然后从该玻璃表面剥掉所述被层叠的膜，使用相同的刮板技术重新施加该膜。在重新施加之后，测定雾度和透射率。在一种方案中，在初次施加的数分钟内，除下带有硅氧烷改性粘合剂的膜并且重新施加该粘合剂膜。在第二方案中，将所述带有硅氧烷改性粘合剂的膜施加到玻璃基材上，并且在除下和重新施加该膜之前使之在该玻璃基材上保留16小时。结果被记录在表3中。
表3

(所有的值都表示三次独立试验的平均值)实例4-6微结构化表面的粘合作用随时间的变化将实例4-6和粘合剂对比例所制备的制剂的一部分以溶剂溶液的形式分别涂敷到平坦的非结构化的衬底和具有正四棱锥微结构的衬底上。以“SS”和“DSS”表示的微结构的性质在表4中有所描述。将这些带涂层的样品在70℃的鼓风烘箱中干燥10分钟。将涂有APB底漆的PET膜(0.0015英寸；0.038mm)层叠到粘合剂上，然后除下衬底以露出微结构化的粘合剂-从粘合剂的基面上耸起了一系列的其尺寸与衬底结构体的尺寸相同的正四棱锥。在玻璃上以90英寸/分钟的速度对由此制备的粘合剂样品进行180°剥离性能与滞留时间和温度的关系的试验。结果被记录在表5中。
表4

表5

注意上述粘合剂的干态厚度均为25微米，如图3中的部分120所示。
*注释在24小时和48小时的时候，被涂敷到平坦衬底的实例6的粘合剂在剥离试验过程中发生内聚破坏。在剥离期间，粘合剂仍处于衬底表面和玻璃表面这二者上。
给出上述详细说明和例子仅仅是为了便于清楚理解本发明。应当理解这些对本发明没有构成不必要的限制。本发明不局限于所示和所述的具体细节，对于本领域的技术人员来说，包含在由权利要求书限定的本发明范围内的各种变化是显而易见的。
权利要求
1.一种光学膜，该光学膜具有光学基材；以及粘合剂，该粘合剂的第一表面置于所述光学基材上，并且该粘合剂具有硅氧烷部分，该硅氧烷部分处于该粘合剂的富含硅氧烷的第二表面，其中，在将所述富含硅氧烷的第二表面与第二基材接触放置时，所述富含硅氧烷的第二表面的粘合作用随着时间而增大。
2.根据权利要求1所述的光学膜，其中，所述粘合剂具有一价硅氧烷侧链部分。
3.根据权利要求1所述的光学膜，其中，所述粘合剂包含具有极性部分的有机硅弹性体。
4.根据权利要求2所述的光学膜，其中，所述一价硅氧烷侧链部分的数均分子量在500至50,000的范围内。
5.根据权利要求1所述的光学膜，其中，所述粘合剂具有微结构化的富含硅氧烷的第二表面。
6.根据权利要求5所述的光学膜，其中，所述微结构化的表面具有从所述第一表面延伸出的多个棱锥状突起，每个所述突起的平均高度为1微米至30微米，平均间距为50微米至400微米。
7.根据权利要求1所述的光学膜，所述光学膜还具有置于所述富含硅氧烷的第二表面上的第二基材，其中所述粘合剂被设置在所述光学膜和该第二基材之间，从而形成复合叠层体。
8.根据权利要求7所述的光学膜，其中，所述复合叠层体的雾度值为15％或更低。
9.根据权利要求7所述的光学膜，其中，所述复合叠层体的雾度值为10％或更低。
10.根据权利要求7所述的光学膜，其中，所述复合叠层体的可见光透射率值为40％或更大，太阳能总阻隔率值为30％或更大。
11.根据权利要求7所述的光学膜，其中，所述复合叠层体的可见光透射率值为50％或更大，太阳能总阻隔率值为35％或更大。
12.根据权利要求7所述的光学膜，其中，所述复合叠层体的可见光透射率值为70％或更大，太阳能总阻隔率值为40％或更大。
13.根据权利要求7所述的光学膜，其中，所述复合叠层体的可见光透射率值为80％或更大。
14.根据权利要求7所述的光学膜，其中，所述复合叠层体的可见光透射率值为90％或更大。
15.根据权利要求7所述的光学膜，其中，所述复合叠层体的可见光透射率值为95％或更大。
16.一种方法，该方法包括以下步骤提供具有光学基材和粘合剂的光学膜，其中该粘合剂的第一表面置于该光学基材上，并且该粘合剂具有硅氧烷部分，该硅氧烷部分处于该粘合剂的富含硅氧烷的第二表面；将所述富含硅氧烷的第二表面层叠到第二基材上，以形成第一复合叠层体，其中该第一复合叠层体具有初始剥离粘合力值；使所述富含硅氧烷的第二表面与所述第二基材保持接触一段时间，其中经过这一段时间之后所述第一复合叠层体具有第二剥离粘合力值，并且所述的第二剥离粘合力值大于所述的初始剥离粘合力值。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述的提供步骤包括提供具有光学基材和粘合剂的光学膜，其中该粘合剂的第一表面置于该光学基材上，并且该粘合剂具有硅氧烷部分，该硅氧烷部分处于该粘合剂的富含硅氧烷的第二表面，其中，该富含硅氧烷的第二表面具有微结构化的表面。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述的提供步骤包括提供具有光学基材和粘合剂的光学膜，所述富含硅氧烷的第二表面具有从所述第一表面延伸出的多个棱锥状突起，并且每个所述突起的平均高度为10微米至30微米，平均间距为50微米至400微米。
19.根据权利要求16所述的方法，所述方法还包括以下步骤在所述的层叠步骤之后将所述光学膜的至少一部分从所述第二基材上除下，以形成被除下的光学膜。
20.根据权利要求19所述的方法，所述方法还包括以下步骤将所述被除下的光学膜层叠到所述第二基材上，以形成第二复合叠层体。
21.根据权利要求16所述的方法，其中，所述的层叠步骤提供其雾度值为5％或更低的第一复合叠层体。
22.根据权利要求20所述的方法，其中，所述的层叠步骤提供其雾度值为10％或更低的第二复合叠层体。
23.根据权利要求16所述的方法，其中，所述的层叠步骤提供其可见光透射率值为40％或更大、并且太阳能总阻隔率值为30％或更大的第一复合叠层体。
24.根据权利要求16所述的方法，其中，所述的层叠步骤提供其可见光透射率值为50％或更大、并且太阳能总阻隔率值为35％或更大的第一复合叠层体。
25.根据权利要求16所述的方法，其中，所述的层叠步骤提供其可见光透射率值为40％或更大、并且太阳能总阻隔率值为30％或更大的第一复合叠层体。
26.根据权利要求16所述的方法，其中，所述的层叠步骤提供其可见光透射率值为50％或更大、并且太阳能总阻隔率值为3 5％或更大的第一复合叠层体。
27.根据权利要求16所述的方法，其中，所述的层叠步骤提供其可见光透射率值为80％或更大的第一复合叠层体。
28.根据权利要求16所述的方法，其中，所述的层叠步骤提供其可见光透射率值为90％或更大的第一复合叠层体。
29.根据权利要求16所述的方法，其中，所述的第二剥离粘合力值比所述的初始剥离粘合力值大至少75％。
30.根据权利要求16所述的方法，其中，所述的第二剥离粘合力值比所述的初始剥离粘合力值大至少100％。
31.根据权利要求16所述的方法，其中，所述的第二剥离粘合力值比所述的初始剥离粘合力值大至少200％。
全文摘要
本发明披露了一种光学膜，该光学膜具有光学基材和粘合剂，其中该粘合剂的第一表面置于该光学基材上。该粘合剂具有硅氧烷部分，该硅氧烷部分处于该粘合剂的富含硅氧烷的第二表面。在将所述粘合剂与第二基材接触放置时，该粘合剂的粘合作用随着时间而增强。本发明还披露了制造光学膜的方法。
文档编号C09J7/02GK101018838SQ200580030711
公开日2007年8月15日 申请日期2005年9月2日 优先权日2004年9月14日
发明者奥德蕾·A·舍曼, 米奇斯瓦夫·H·马祖雷克, 文迪·J·温克勒, 克里斯蒂娜·U·托马斯, 肯尼思·J·卡拉汉, 大卫·W·埃里斯曼, 拉古纳特·帕迪亚斯, 柳德米拉·A·佩库洛夫斯基 申请人:3M创新有限公司