具有释放表面的保护膜 相关申请的交叉引用 本申请要求 2008 年 6 月 27 日提交的美国临时专利申请第 61/133,356 号的优先权。 背景技术 本发明涉及用于在制造、 贮藏、 运输或使用中保护基材表面的膜。 本发明还涉及制 备所述膜的方法。
表面保护膜也被称为掩膜， 通常用于提供物理屏障， 以防基材发生破坏、 污染、 刻 划、 刮擦或其它损坏。掩膜可用于例如在基材使用前的制造、 运输或贮藏中提供这些保护。 这些膜在许多的应用中可用作表面的保护性覆盖层， 特别是用于保护较光滑的表面， 例如 丙烯酸类、 聚碳酸酯类、 玻璃、 抛光或涂漆的金属和上釉的陶瓷表面。 例如用于电视机、 监控 器和其它显示器的光学基材需要既保护表面又可在去除时不在表面上造成损坏、 留下粘合 剂残余物或其它污染物或微粒的掩膜。
通常， 掩膜包括电晕处理的膜或者涂覆粘合剂的纸或膜。电晕处理的膜是经静电 放电处理的膜， 以氧化膜的表面。 该氧化作用提高膜的表面张力和对极性表面的吸引力。 这 样的电晕处理的膜通常为光滑的膜， 依赖于非常精确的电晕处理以促进粘合。由于没有压 纹， 电晕处理的膜通常容易起皱， 使得难以使用和操作这些膜。 另一个缺点是促进电晕处理 效果的粘合作用随时间而消散。
一般来说， 常规掩膜较难使用和操作。 因为掩膜设计成与表面粘合， 它们也可在掩 膜绕在辊上或粘合表面接触掩蔽膜的一部分时与其自身发生粘合。 这种所谓的结块可导致 加工困难， 包括延迟和浪费材料。为降低自身粘合的倾向， 可用弱粘合剂涂覆掩膜。掩膜上 的弱粘合剂可防止膜在辊上与其自身发生紧密粘合， 然而， 弱粘合剂也可能无法提供与需 要保护表面的充分粘合。
其它膜在粘合表面的反面可配有一个不光滑的表面， 常称为单侧粗糙 ( “OSM” )掩 膜。粗糙表面的不规则性不能为粘合提供良好表面， 为掩膜提供抗结块性质。
需要自身粘合低， 但能与基材充分粘合以提供合适保护作用的掩膜。还需要具有 缓冲作用并便于操作平坦基材的掩膜。
在其它应用中， 可能需要采用不粘合表面， 但与基材交错以提供物理分离的材料。 这样的应用常用于制造操作中， 例如， 其中光学级玻璃或塑料基材钉在一起。 在这样的应用 中， 纸或其它材料用于与基材交错放置以防损坏。交错片材也用于叠置易碎和刻划敏感基 材之间， 以在向最终用户的运输期间提供极光滑光学基材之间的分离作用。
相应地， 也需要用于保护基材表面的低成本非粘附材料。
发明内容
在一个实施方式中， 掩膜包含具有至少一个三维释放表面的聚合物膜网状物。 在一个实施方式中， 所述三维释放表面包含与所述膜形成一体的多个突出凸起。在一个实施方式中， 所述突出凸起包含多个间隔的肋条 (rib)。 在一个实施方式中， 所述三维释放表面包含聚合物小块 (nub)。 在一个实施方式中， 所述掩膜包含与三维释放表面相反的粘合层。 参考附图和权利要求书， 进一步阅读说明书后不难理解这些和其它实施方式。附图说明 图 1 是显示与基材粘合并包含释放层和粘合层的掩膜的横截面图， 其中所述释放 层包含具有多个有孔凸起的三维释放表面。
图 1A 是显示与基材粘合并包含释放层和粘合层的掩膜的横截面图， 其中所述释 放层包含具有长斜方形压纹图案的三维释放表面。
图 1B 是显示与基材粘合并包含释放层和粘合层的掩膜的横截面图， 其中所述释 放层包含多平面膜 (multiplanar film)。
图 2 是具有第一释放层、 芯层和第二释放层的掩膜的横截面图， 其中各释放层包 含具有多个无孔凸起的三维释放表面。
图 3 是包含具有两个释放表面的单层膜的掩膜的横截面图。
图 4 是具有粘合层和释放层的掩蔽膜的透视图， 其中释放层具有包含间隔的纵向 肋条的三维释放表面。
图 4A 是除不含任何粘合层外与图 4 实施方式相似的掩膜的横截面图。
图 5 是具有粘合层和释放层的掩膜的透视图， 其中释放层具有包含聚合物珠的三 维表面。
图 5A 是图 5 掩膜的横截面图， 沿图 5 中的线和箭头 A-A 所示。
图 6 是具有两个三维释放表面的膜的另一个实施方式的横截面图。
图 7 是真空层压工艺的示意图。
图 8 是可用于制备某些实施方式的压纹和 / 或真空成型工艺的示意图。
发明详述
美 国 专 利 第 4,395,760、 5,100,709、 5,693,405、 6,040,046、 6,326,081 和 6,387,484 号描述了掩膜， 这些专利均通过引用纳入本文。
除非上下文有明确不同的描述， 本发明中所用的单数形式 “一个” 、 “一种” 和 “该” 包括复数形式。因此， 例如， 述及 “一层” 也包括多层。
本文用来描述网状物或膜的 “层压物” 或 “复合物” 是同义词。二者均指包含至少 两个结合的网状物或膜以形成多层整体网状物的网状结构。 可通过层压过程对所述网状物 进行共挤出或连接， 包括胶粘层压、 热层压、 加压层压和其组合， 以及本领域技术人员已知 的其它层压技术。用于形成层压物的粘合剂可为大量市售压敏粘合剂中的任何一种， 包括 水基粘合剂如但不限于丙烯酸粘合剂， 例如， 可与增粘剂联用的乙酸乙烯酯 / 丙烯酸乙基 己酯共聚物。其它粘合剂包括压敏热熔性粘合剂或双面胶带。
本文中所用的术语 “聚合物” 包括均聚物、 共聚物如嵌段共聚物、 接枝共聚物、 抗冲 共聚物、 无规共聚物和交替共聚物、 三元共聚物等， 及其掺混物和修饰物。 此外， 除非另外进 行具体限制， 术语 “聚合物” 包括所述材料所有可能的立体化学构型， 如全同、 间同和无规构 型。
对具有极平坦表面的基材， 如玻璃窗格、 用于监控器、 电视机或其它显示器的光学 材料片或其它相似基材进行操作是困难的。在设法将一片这样的基材从另一片上去除时， 所述片材容易粘合在一起。 所述片材可粘合在一起是因为空气可能无法存在于或流过片材 之间。 缺乏空气导致片材之间出现真空， 有时第二个片材其实会与第一个片材一起提起。 然 而， 第二个片材仅可提起一小段距离， 之后真空释放， 第二个片材就会下落。该下落可对第 二个片材造成不能修补的损害。
为该操作困难提供的解决方法是掩膜的各实施方式包含具有三维释放表面的释 放层。在一些实施方式中， 所述掩膜包含粘合层和具有三维释放表面的释放层。在其它实 施方式中， 所述掩膜包含位于膜相反两侧的两个三维释放表面。所述掩膜可包含单层或多 层。中间层可插入粘合层和释放层之间或两个释放层之间。
其它实施方式包括包含两个释放表面的掩膜。 这样的掩膜还可在释放层之间包含 中间层。各释放层均具有三维释放表面。包含两个释放表面的实施方式有利于用于取代光 学基材叠层中的纸元件。
通过在叠置片材之间制造间隙允许基材片之间存在空气空间， 使在其间具有实施 例所述掩膜的基材免于彼此粘合。
所述释放层的实施方式一般包含膜。 本文中所用的 “膜” 指包含聚合物的薄片或网 状物。可通过例如， 在挤出铸塑或吹塑过程中挤出熔融热塑性聚合物生产膜。所述聚合物 可以在辊之间进一步加工并冷却以形成网状物。膜可为例如， 单层膜、 共挤出膜和复合膜。 可通过共挤出过程或将一个或多个膜结合在一起生产复合膜。
在维度方面， 膜可描述为具有轴向、 横向和 z 向。轴向定义为膜通过制造过程的方 向。 通常将膜制造成长度远大于宽度的长片材或网状物， 在这样的情况中， 轴向通常为片材 的长度方向 ( 也称为 x 向 )。
与轴向垂直的是片材的横向 ( 也称为 y 向或宽度 )。在 z 向上测量膜的厚度。三 维成型膜的 z 向包括成型膜的任何三维特征的高度和膜的厚度。
三维成型膜是经加工在膜的至少一个表面上形成三维特征的膜。因此， 三维成型 膜具有 z 向度量， 蓬松度 (loft)， 其显著大于膜的标称厚度。通常， 蓬松度至少是膜标称厚 度的 1.5 倍。三维成型膜的例子是具有从连续区域中伸出的多个凸起的膜， 所述凸起可有 孔或无孔。
在某些实施方式中， 所述三维成型膜可包含多平面膜。多平面膜是在 z 向上具有 相互间隔的连续表面和不连续表面的膜。多平面膜与三维膜的区别在于， 所述凸起可来源 于连续表面或不连续表面或二者。突出部分可形成于任何或所有可用的平面上。多平面膜 的例子在 US 7518032 中有描述， 其内容通过引用纳入本文。
可采用任何合适的方法产生所述三维成型膜的三维特征。最常见地， 优选采用压 纹工艺、 液压成型工艺 (hydroforming process) 或真空成型工艺。所述三维特征可具有圆 形、 椭圆形、 三角形、 方形、 五边形、 六边形或任何其它所需形状的横截面。
三维膜的凸起的图案可存在规则几何阵列或无规阵列。 规则几何图案的典型阵列 可包括但不限于直或波浪的连续线 ( 凸起肋条 )， 位于直线或波浪线、 60 度等边三角阵列、 方形图案阵列或具有混合的间距和角度但以凸起群或凸起组的形式重复的阵列上的凸起。 无规阵列的无规性在于不具有单独凸起或凸起群或凸起组的任何规则重复图案。例如， 可通过采用真空对着成型结构抽拉聚合物网状物， 或采用高压喷嘴或空气 或水对着该成型结构向网状物加压而制造成型膜。US2004/0119208 和 US 2004/0119207 及其中引用的现有技术参考文献的教导中已知这样的工艺。 这些公开申请和引用的现有技 术的内容通过引用纳入本文。在直接铸塑真空成型工艺 (direct cast vacuum formation process) 中， 将熔融聚合物从模具直接挤到成型结构上， 然后进行真空处理以将聚合物拉 入成型结构的孔中。冷却所述膜， 固定膜形状， 将膜从成型结构中取出。拉入成型结构孔中 的聚合物部分形成凸起。 可调整真空水平和其它工艺参数以将聚合物拉入孔中并形成凸起 而不使膜破裂， 或可实施所述工艺使膜破裂以在凸起顶点形成孔。
在其它实施方式中， 释放层可为通过液压成型工艺制造的成型膜， 其中将膜支撑 在成型结构上时通过对着聚合物膜表面施加高压水流形成所述三维凸起。 所述高压水会迫 使膜进入成型筛网的孔中， 采用的方式与真空产生凸起的方式相同。 在其它实施方式中， 释 放层可为采用再加热工艺制备的成型膜， 其中加热前体聚合物膜至接近熔点， 然后如以上 直接铸塑真空工艺所述， 在将其支撑在成型结构上时施加真空。 本文中所用的术语 “有孔成 型膜” 指在膜凸起顶点具有孔或洞的三维成型膜。可通过以上所述的真空成型和液压成型 工艺， 采用在凸起顶点形成孔的方式产生有孔成型膜。 在还有其它实施方式中， 可采用 US 7083843 中教导的脱膜销托板 (pin plate) 通 过使膜变形产生凸起， 该专利的内容通过引用纳入本文。 在其它实施方式中， 可通过对前体 膜进行深度压纹形成凸起， 如使膜通过具有多个间隔凸起的第一辊和具有光滑坚硬表面的 第二支承辊之间形成的辊隙。 在膜通过辊隙时， 其在对应于第一辊凸起的区域发生变形。 深 度压纹在例如 US 5229186 中有描述， 其内容通过引用纳入本文。
对于三维膜， 三维特征的 z 向尺寸与成型筛网中孔直径呈函数关系。其它因素也 对三维特征的 z 向高度有影响， 如膜组成、 膜基重和穿孔时的膜温度。通常， 较小直径的凸 起在 z 向上短于较大直径的孔。
三维成型膜可包含至少一种热塑性聚合物。例如， 三维成型膜可包含至少一种选 自以下的聚合物 ： 聚乙烯、 聚乙烯共聚物、 低密度聚乙烯、 线性低密度聚乙烯、 高密度聚乙 烯、 中密度聚乙烯、 聚丙烯、 聚丙烯共聚物、 聚乙烯和聚丙烯掺混物、 无规共聚物聚丙烯、 聚 丙烯抗冲共聚物、 聚丁烯、 二茂金属聚烯烃、 二茂金属线性低密度聚乙烯、 聚酯、 聚酯共聚 物、 塑性体、 聚乙酸乙烯酯、 ( 乙烯 - 乙酸乙烯酯 ) 共聚物、 ( 乙烯 - 丙烯酸 ) 共聚物、 (乙 烯 - 丙烯酸甲酯 ) 共聚物、 ( 乙烯 - 丙烯酸乙酯 ) 共聚物、 环烯烃聚合物、 聚丁二烯、 聚酰胺、 聚酰胺共聚物、 聚苯乙烯、 聚氨基甲酸酯、 ( 乙烯 - 丙烯酸正丁酯 ) 共聚物、 聚乳酸、 尼龙、 天 然可再生来源的聚合物、 生物可降解聚合物或以上聚合物的掺混物。
通常， 烯烃单体为乙烯或丙烯， 但热塑性聚烯烃可包括更高分子量的烯烃。例如， 聚烯烃也可包括以下烯烃单体的聚合物和共聚物， 例如但不限于乙烯、 丙烯、 丁烯、 异丁烯、 戊烯、 甲基戊烯、 己烯、 庚烯、 辛烯和癸烯。也可采用官能化的烯烃单体， 如可从美国特拉华 州威尔明顿的杜邦公司 (E.I.du Pont de Nemours & Co.， Inc.， Wilmington， Del.) 购得 的商标为 BYNEL 的线性低密度聚乙烯接枝马来酸酐 (LLDPE-g-MA)。
掩膜层也可包含弹性或半弹性聚合物。 这样的弹性和半弹性聚合物的例子包括低 结晶度聚乙烯、 二茂金属催化低结晶度聚乙烯、 乙烯乙酸乙烯酯共聚物 (EVA)、 聚氨基甲酸 酯、 聚异戊二烯、 丁二烯 - 苯乙烯共聚物、 苯乙烯嵌段共聚物如苯乙烯 / 异戊二烯 / 苯乙烯
(SIS)、 苯乙烯 / 丁二烯 / 苯乙烯 (SBS) 或苯乙烯 / 乙烯 - 丁二烯 / 苯乙烯 (SEBS) 嵌段共 聚物及这些聚合物的掺混物。此外， 弹性材料可包括其它改性弹性或非弹性材料。弹性嵌 段共聚物的例子以卡朗唐聚合物有限公司 (Kraton Polymers， LLC) 的商品名 KRATON 出售。
此外， 可将各种填料中的任何一种加入到热塑性聚合物中， 可提供某些所需特征， 包括但不限于粗糙性、 抗静电性、 耐磨性、 可印刷性、 可书写性、 不透明性和颜色。这些填料 为本产业熟知， 包括例如， 碳酸钙 ( 耐磨性 )、 云母 ( 可印刷性 )、 二氧化钛 ( 颜色和不透明 性 ) 和二氧化硅 ( 粗糙性 )。通常， 烯烃单体为乙烯或丙烯， 但热塑性聚烯烃可包括更高分 子量的烯烃。例如， 聚烯烃也可包括以下烯烃单体的聚合物和共聚物， 例如但不限于乙烯、 丙烯、 丁烯、 异丁烯、 戊烯、 甲基戊烯、 己烯、 庚烯、 辛烯和癸烯。
粘合层能与基材表面粘合， 释放层提供三维释放表面从而降低膜在辊上贮藏时与 自身发生粘合的倾向。 此外， 释放表面可提供对基材表面的缓冲和保护而不刻划表面， 也可 允许对受保护表面的操作更加容易。 可将释放层配制为在需要时对掩膜提供显著部分的强 度和保护性质。接触膜表面的树脂、 添加剂和工艺变量设计为消除任何残余物或染料向光 学表面转移。
从以上讨论可知， 可通过改变真空压力、 液体压力、 温度、 停留时间、 成型结构中的 孔径和用来制备膜的聚合物的量改变凸起的蓬松度。 非压纹膜的厚度通常为 12.7μ-152.4μ， 但更常见为 12.7μ-76.2μ。深度压纹 后， 这样的膜会具有 63.5μ-1069μ 的三维特征。用作掩膜组分的深度压纹膜每英寸可具 有约 4- 约 120 个大孔。在所述掩膜的各实施方式中， 膜孔可具有任何形状， 且可布置为许 多图案。孔形状包括但不限于圆形、 椭圆形、 菱形、 船形、 棱状、 沟槽状、 三角形、 四边形或边 数增多的多边形。
可通过为膜加入三维特征的任何合适工艺制备压纹膜。例如， 可使热塑性膜的网 状物通过驱动牵拉辊的辊隙， 或可使所述网状物通过例如压纹辊的辊隙， 以形成压纹或深 度压纹。可采用其它工艺对膜进行压纹使之具有所需性质和尺寸。在压纹过程之前， 可对 膜进行预热， 以促进对膜的压纹并在冷却后将特征固定于膜中。 例如， 在膜任一侧的间隔加 热器可用来将膜温度升至其软化点之上。 然后可将热软化的膜通入金属压纹辊和回弹性材 料外层覆盖的支持辊形成的辊隙， 其中回弹性材料如橡胶、 橡胶类材料或硅橡胶。在一些 实施方式中， 所述支持辊可具有表面粗糙性， 以在膜上提供粗糙表面。例如， 支持辊可具有 5-150 微英寸 (0.127-3.81μ) 的表面粗糙度。在一些应用中， 可采用具有 30-100 微英寸 (0.762-2.54μ) 表面粗糙度的橡胶辊。在这样的实施方式中， 产生的膜在一侧具有粗糙表 面， 在另一侧具有压纹表面。
在某些其它实施方式中， 然后可将膜通入抛光金属辊如高抛光光滑铬辊和粗糙支 持辊形成的辊隙。该过程会产生具有粗糙表面和光滑相反面的膜， 这样的膜具有一个释放 表面， 可与粘合层层压或可与例如提供第二释放表面的其它层层压。
粘合层是对光滑或粗糙表面具有一定粘合性质的材料层， 可成型为粘附单层。在 应用中， 所述粘合层被施加于受保护的表面上。 在某些实施方式中， 本发明的掩膜获得所需 润湿和粘合特征而无需粘合涂层。在掩膜的优选实施方式中， 所述粘合层包含具有 0-60 微 英寸 (0-1.524μ) 粗糙度， 或更优选 0-30 微英寸 (0-0.762μ) 的光滑表面。
粘合层可包含聚合物。 粘合层的聚合物可为选自以下的至少一种聚合物 ： 聚乙烯、
低密度聚乙烯、 线性低密度聚乙烯、 高密度聚乙烯、 中密度聚乙烯、 聚丙烯、 无规共聚物聚丙 烯、 聚丙烯抗冲共聚物、 二茂金属聚烯烃、 二茂金属线性低密度聚乙烯、 塑性体、 ( 乙烯 - 乙 酸乙烯酯 ) 共聚物、 丙烯酸共聚物、 ( 乙烯 - 丙烯酸 ) 共聚物、 ( 乙烯 - 丙烯酸甲酯 ) 共聚 物、 环烯烃聚合物、 聚酰胺或 ( 乙烯 - 丙烯酸正丁酯 ) 共聚物。
本发明掩膜的实施方式包括含有二茂金属聚烯烃的粘合层。本文中所用的 “二茂 金属聚烯烃” 是通过二茂金属催化的烯烃单体聚合反应产生的聚烯烃。 通常， 烯烃单体为乙 烯或丙烯， 但二茂金属聚合反应可包括可聚合更高分子量烯烃的催化剂。二茂金属聚烯烃 还包括通过二茂金属催化的聚合过程产生的烯烃共聚物， 如以下烯烃单体的任何组合形成 的共聚物 ： 如但不限于乙烯、 丙烯、 丁烯、 异丁烯、 戊烯、 甲基戊烯、 己烯、 庚烯、 辛烯和癸烯， 例如二茂金属聚 ( 乙烯 - 共聚 - 辛烯 ) 共聚物。还可使用二茂金属聚烯烃的掺混物， 以及 二茂金属聚烯烃与其它聚合物的掺混物。 二茂金属聚烯烃与不同聚合方法制备的聚烯烃不 同。二茂金属聚烯烃的特征在于小于 2.0 的窄分子量分布、 受控制的聚合物结构、 较高的热 稳定性、 较高的透明度和较高的耐冲击性。基于这些性质， 本领域技术人员不难区分二茂 金属聚烯烃和其它方法产生的聚烯烃。二茂金属聚烯烃可从陶氏化学公司 (Dow Chemical Corp.) 和其它树脂供应商处购得。 具有所需性质的任何二茂金属聚烯烃均可用于掩膜的各实施方式中。例如， 选自 下组聚合物的二茂金属聚烯烃可用于掩膜的粘合层 ： 二茂金属聚乙烯、 二茂金属聚丙烯和 包含衍生自乙烯和丙烯的单体单元的二茂金属共聚物。 这样的聚合物提供所需水平的粘合 和粘结性质。 二茂金属共聚物也可为掩膜的粘合层提供所需性质。 特别地， 二茂金属共聚物 包含衍生自乙烯具有 3-12 个碳原子的高级 α 烯烃的单体单元， 例如二茂金属 ( 乙烯 - 辛 烯 ) 共聚物。但也可采用其它二茂金属共聚物， 如包含衍生自乙烯、 丙烯、 丁烯、 戊烯、 己烯 和辛烯的单体单元的二茂金属共聚物。在某些实施方式中， 掩膜的粘合层优选包含含有主 要衍生自聚乙烯的单体单元和衍生自丁烯、 戊烯、 己烯、 辛烯的其它单体单元或这些单体的 组合的二茂金属共聚物。也可采用二茂金属聚烯烃的掺混物。
所述掩膜的各实施方式包括分子量分布 ( 即多分散性 ) 大于 1.0 且小于 2.0 的二 茂金属聚烯烃， 或在某些实施方式中， 也可需要分子量分布小于 1.7 或甚至大于 1.0 且小于 1.5 的二茂金属聚烯烃。
此外， 粘合层也可包含含有二茂金属聚烯烃作为聚合物嵌段的聚合物， 其中其它 嵌段可包含或不包含二茂金属聚烯烃。 这样的嵌段共聚物视作本文所用术语的二茂金属聚 烯烃。
两层掩膜的一个实施方式包含粘合层和释放层。 所述粘合层包含二茂金属聚乙烯 和低密度聚乙烯的掺混物。所述释放层包含低密度聚乙烯， 且具有包含多个凸起的释放表 面。
在这样的实施方式中， 基于掩膜的总厚度， 粘合层可占所述膜的 5％ -30％， 或在 其它实施方式中可占 15％ -25％， 释放层可占掩蔽膜总厚度剩余的 70％ -90％， 或在其它实 施方式中可占 75％ -85％。 在一个更具体的实施方式中， 所述粘合层占膜的 15％ -20％。 所 述掩膜可包含提供所需性质的任何聚合物。然而在一个实施方式中， 所述粘合层基本上由 75％ -85％的二茂金属 ( 乙烯 - 辛烯 ) 共聚物和 15％ -25％的低密度聚乙烯组成。该实施 方式具有的特定性质允许快速充分润湿低表面能量基材， 如但不限于包含玻璃、 丙烯酸酯、
环烯烃聚合物 (“COP” ) 膜或三乙酰纤维素 (“TAC” ) 膜的基材。
掩膜在制造用于 LCD 显示器的光学膜如用于 LCD 组件的光学级光管理层 ( 起偏振 器 ) 中特别有用。在某些应用中， 所述二茂金属 ( 乙烯 - 辛烯 ) 共聚物可被二茂金属塑性 体或其它二茂金属聚烯烃取代。TAC 膜在 LCD 制造过程中通常用作起偏振器保护层。用溶 剂铸塑的低应力形成的 TAC 聚合物产生满足极端各向同性的 LCD 覆盖片要求的独特聚合物 系统。这样的性质使得溶剂铸塑 TAC 膜占据绝大多数 LCD 覆盖片应用。然而， TAC 膜是柔软 的膜， 在制造并卷起时， 光滑的膜前表面和后表面具有粘合或结块在一起的倾向， 造成很差 的卷筒质量。这可导致 LCD 组件的缺陷。本发明的掩膜比其它掩膜组分和结构的组合更好 地保护并能对 TAC 膜进行更容易的操作。因此， 在 TAC 膜被本发明的膜掩蔽时， 可更成功、 更高效地用于 LCD 组件。
通过将不同百分比的某些聚合物和共聚物组分掺入掩膜粘合表面可产生具有不 同粘合水平的掩膜的各实施方式。
可将次要聚合物， 如聚烯烃 ( 均聚物或共聚物 )、 聚乙烯醇、 聚氯乙烯、 尼龙、 聚酯、 苯乙烯、 聚丁烯、 聚甲基戊烯、 塑性体、 ( 乙烯 - 乙酸乙烯酯 ) 共聚物、 ( 乙烯 - 丙烯酸 ) 共聚 物、 ( 乙烯 - 丙烯酸甲酯 ) 共聚物、 环烯烃聚合物、 聚酰胺或 ( 乙烯 - 丙烯酸正丁酯 ) 共聚 物和聚甲醛以及这些聚合物的混合物以不同比例与主要聚合物掺混， 以提供所需水平的膜 粘合。酸改性的共聚物、 酸酐改性的共聚物和酸 / 丙烯酸酯改性的共聚物也均可用。聚乙 烯膜特别适合， 因此优选。 低密度聚乙烯均聚物膜由于其拉伸模量较低易于更好贴合表面， 更为特别适合， 因此更为优选。
所述掩膜可具有任何所需的厚度。 然而， 在某些实施方式中， 所述掩膜的总厚度为 60μ-200μ。
掩膜的一个实施方式如图 1 所示。在图 1 中， 显示掩膜 10 位于基材 16 上。掩膜 10 包含粘合层 12 和释放层 14。将粘合层 12 配制为提供与基材 16 的粘合， 但在不再需要 时可去除而不损坏基材 16 或在基材 16 上留下任何残余物。粘合层 12 可为本领域现在已 知或之后为受保护的特定表面开发的任何所需制剂。本领域还知道， 优选制备具有非常光 滑表面的粘合层以促进与基材表面的紧密接触。
如图 1 所示， 释放层 14 包含三维释放表面 15。在该实施方式中， 释放表面 15 包含 多个从释放表面 15 的平面部分突出的凸起 13。 突出的凸起在掩膜 10 和叠层中相邻基材之 间产生物理分离。多个凸起 13 在操作过程中保护基材 16， 并允许一件基材更易与另一件 分离。在该具体的实施方式中， 释放层包含成型膜， 其中凸起 13 是释放层 14 整体的伸出部 分。
释放表面 15 可包含平均高度大于 50 微米的凸起 13， 该平均高度从膜基面 15 测 得。在某些实施方式中， 所述凸起的平均高度可大于 100 微米。在某些实施方式中， 所述释 放层的释放表面包含多个凸起、 多个三维孔、 深度压纹结构或其组合中的至少一项。
在图 1 的实施方式中， 三维凸起 13 包含圆锥或漏斗形状的有孔凸起， 且在凸起 13 的顶点具有开口或孔 11。 然而应理解， 所述凸起不需有孔， 且实际上优选无孔。 所述孔为收 集碎片或使碎片俘获于膜中创造了机会。所述碎片可对基材表面造成刻划或其它损坏。应 理解， 用作释放层 14 的三维膜可以图 1 所示方向的反方向取向， 其中凸起 13 会朝向粘合层 14 并与之接触。图 1A 显示与基材 116 粘合的掩膜 110 的另一个实施方式。掩膜 110 包含粘合层 112 和释放层 114。释放层 114 具有包含从释放表面 115 伸出的多个三维凸起 113 的释放 表面 115。在图 1A 的实施方式中， 可通过深度压纹方法方便地形成释放层 114。
掩膜的另一个实施方式如图 1B 所示。在该实施方式中， 显示掩膜 210 与基材 216 粘合。掩膜 210 包含粘合层 212 和释放层 214。该实施方式中的释放层 214 包含多平面膜。 在一侧， 多平面膜 214 具有从膜的平面表面 215 向上伸出的凸起 213。在相反一侧， 所述多 平面膜具有多个凸起 217， 如该实施方式所示， 其终止于凸起顶点的孔 218。如上所述， 应理 解， 可倒转用作释放层 214 的膜， 使凸起 213 朝向粘合层 212 并与之接触。
实施方式也包括包含多于两层的掩膜。掩膜的具体实施方式包含粘合层、 芯层和 释放层。可在掩膜的粘合层和释放层之间插入至少一个芯层。这样实施方式中的芯层可 包含改进膜机械性质如刚度、 模量、 耐撕裂性等的任何聚合物。例如， 可将芯层配制为减少 膜制造和使用过程中粘合层光滑表面可能的损坏， 或改进膜的模量。在某些实施方式中， 掩膜应具有大于 15,000psi(103.4Mpa) 的模量。在某些实施方式中， 掩膜的模量可大于 15,000psi(103.4MPa) 且小于 350,000psi(2413.17MPa)。在某些实施方式中， 所述释放层 应具有 240,000psi(1654.74MPA)(±15％ ) 的模量。优选模量处于该范围内从而能保护粘 合层而不影响掩膜的润湿特征。 例如， 所述芯层可为本文所述提供掩膜所需性质的任何热塑性、 热固性或弹性聚 合物。 在某些实施方式中， 所述芯层可包含选自以下的聚合物 ： 聚乙烯、 低密度聚乙烯、 线性 低密度聚乙烯、 高密度聚乙烯、 中密度聚乙烯、 聚丙烯、 无规共聚物聚丙烯、 聚丙烯抗冲共聚 物、 二茂金属聚烯烃、 二茂金属线性低密度聚乙烯、 塑性体、 ( 乙烯 - 乙酸乙烯酯 ) 共聚物、 丙烯酸共聚物、 ( 乙烯 - 丙烯酸 ) 共聚物、 ( 乙烯 - 丙烯酸甲酯 ) 共聚物、 环烯烃聚合物、 聚 酰胺、 ( 乙烯 - 丙烯酸正丁酯 ) 共聚物、 聚氯乙烯、 尼龙、 聚酯或以上聚合物的组合。所述芯 层可有助于为所述多层掩膜提供所需的不透明性和 / 或颜色、 刚度和韧性。
掩膜的实施方式可包含两个释放表面。具有两个释放表面的膜可为单层或多层 膜。
图 2 显示包含芯层 21、 第一释放层 22 和第二释放层 26 的掩膜 20 的一个实施方 式。 各释放层 22、 26 分别具有释放表面 23、 27。 释放表面 23、 27 分别包含具有多个凸起 24、 28 的三维表面。所述凸起是释放层整体的伸出部分。在图 2 所示的实施方式中， 三维凸起 24、 28 是无孔的， 但仍具有真空成型或液压成型的膜的特征性圆锥形状。
掩膜的其它实施方式可缺少芯层 21， 且可例如包含两个层压在一起的三维膜， 从 而使三维表面向外取向。
掩膜两侧的释放表面在结构或性质上可相似或不同。例如， 所述释放表面可具有 不同的结构、 图案、 蓬松度、 筛孔计数， 或可由不同材料制得。图 3 显示包含两个释放表面 31、 32 的单层掩蔽膜 30 的一个实施方式。释放表面 31 包含具有多个压纹 33 的三维表面。 释放表面 32 包含表面粗糙度为 5-100 微英寸 (0.127μ-2.54μ) 的粗糙表面。
现在参考图 4， 掩膜 40 包含释放层 42 和粘合层 44。释放层 42 包含具有多个间隔 突出的肋条或凸棱 48 的释放层 46。可通过将熔融聚合物铸塑到具有突出肋条或线状物的 成型鼓 (forming drum) 上方便地制备这样的膜。随着所述聚合物冷却形成膜， 膜表面会对 应于肋条或线状物而在膜中产生连续的突出凸棱 48。然后可对释放层 42 进行涂覆或将其
与粘合层 44 层压。或者， 可通过将释放层 42 和粘合层 44 共挤出到具有多个间隔沟槽或凹 槽的成型结构上， 然后将共挤出物置于真空 ( 如以上讨论的那样 ) 以将形成释放层的聚合 物拉入凹槽中来制备掩膜 40。随着聚合物冷却， 所述膜会形成对应于将聚合物拉入凹槽位 置的凸棱。必须小心谨慎以确保释放层 44 的表面不被拉入凹槽中， 从而使粘合层尽可能保 持光滑。也优选采用制备所述膜的其它方法。
图 4A 显示图 4 实施方式中释放层 42 的横截面图。在图 4A 所示的实施方式中， 掩 膜是具有释放表面 46 的单层膜 42， 其中释放表面 46 包含如图 4 所示与释放表面 46 形成一 体的多个间隔的三维突出凸棱 48。所述掩膜还包含释放表面 46 反面的第二表面 43。释放 层 42 的第二表面 43 具有对应于突出肋条 48 底侧的多个空气空间 54。
图 4 和 4A 实施方式中的凸棱 48 为膜提供显著刚性。这有利于图 4A 的实施方式， 特别是膜可用作基材叠层中纸的替代品。
图 5 和 5A 显示包含释放层 52 和粘合层 54 的掩膜 50。释放层 52 包含释放表面 56， 其上设置有多个聚合物珠 58。 与上述其它实施方式相比， 珠 58 不是作为释放层 52 整体 的伸出部分形成。相反， 珠 58 包含施用于膜表面的单个、 离散的聚合物材料如聚乙烯的珠。
可通过冲击印刷工艺 ( 如凹板印刷 )、 非冲击印刷工艺 ( 如喷墨印刷 )、 胶涂布设 备或能喷射或沉积熔融、 半熔融或固体形式的离散聚合物珠的任何其它设备施用聚合物 珠。 在其它实施方式中， 可将离散的聚合物珠施用于释放层表面， 珠采用固体形式， 释 放层是半熔融或软化状态。 在其它实施方式中， 在聚合物材料处于融化温度、 融化温度之上 或接近融化温度时施用珠。为防止珠扩散入膜层内， 优选通过使用释放层表面接触骤冷辊 而使聚合物珠骤冷。
聚合物珠 58 可包含可施用于释放层 56 的任何聚合物材料， 并保持与释放层的充 分粘合以便实现所需目的。所述聚合物珠可具有膜特定用途所需的任何大小、 形状、 尺寸、 图案或间距。
图 6 显示掩膜 60 的一个实施方式， 其具有平面部分 61 和与平面部分 61 形成一体 的多个凸起 62。凸起 62 从平面部分 61 的任一侧伸出。在所示实施方式中， 凸起 62 在膜的 任一侧对齐， 但这并非必需。
图 7 是一种可用于生产所述掩膜的方法的示意图。混合所述聚合物， 使其在挤出 机中熔化 ( 未显示 )， 穿过模头 70， 其中聚合物以熔融流或熔融幕 72 的形式出现在辊 74 上。 根据进行生产的实施方式， 辊 74 可包括光滑流延辊、 成型结构或纹理化流延辊。网状物 76 与网状物 72 在辊 74 和辊 78 之间形成的辊隙处合并在一起。两个网状物 72、 76 在辊隙中 进行层压， 然后将其从辊 74 中去除以生产最终膜结构 80。如果需要， 可施用真空以协助层 压， 如本领域已知和在通过引用纳入本文的例如 US 4995930 中所教导的。同样地， 根据进 行生产的具体实施方式， 网状物 76 可为有孔或无孔的三维膜、 压纹膜、 深度压纹膜、 粘合层 等。
例如， 如果需要制备图 1 中的掩膜 10， 准备用作粘合层 12 的聚合物材料会作为熔 融网状物 72 从模头 70 挤出至辊 74 上， 该情况下会包括光滑表面骤冷辊。包含图 1 所示三 维有孔膜 14 的网状物 74 会在压力辊 78 和骤冷辊 74 之间形成的辊隙处与网状物 72 发生 接触。辊隙处热和压力的结合会造成有孔膜 76 与粘合层 72 粘合， 藉此， 图 1 的层压膜 10
会作为网状物 80 出现。
如果需要图 2 的掩膜 20， 网状物 72 可包含第一释放层 22 和铸塑至辊 74 上的芯 层 21 的材料的共挤出物， 在这样的实施方式中会包括成型结构。使第二释放层 26 作为网 状物 76 进入辊隙中。如本领域已知， 通过成型结构 74 对网状物 72 施用真空， 会形成第二 释放层 26， 而最终膜 20 作为网状物 80 自辊 70 出现。
图 8 显示可用于产生某些实施方式的另一种工艺的示意图。在图 8 所示工艺中， 熔融聚合物网状物 82 从模头 80 挤出至辊 84 上。与图 7 所示工艺一样， 辊 84 可包括成型 结构、 光滑表面流延辊、 纹理化表面流延辊、 压纹辊等。夹辊 86 可优选包括纹理化辊或压纹 辊， 但如果需要也可为光滑辊。 图 8 所示工艺特别有利于制备例如图 3、 4A 和 6 所示的掩膜。 特别在图 6 的实施方式中， 夹辊 86 可为设置于橡胶或其它材料支撑辊上的薄筛网。所述薄 筛网会赋予膜一侧的表面形貌， 而辊 84 的表面会赋予膜相反一侧的表面形貌， 优选辅以真 空。
所述掩膜可交替插入基材叠层之间， 以在运输、 使用、 制造或装配中保护基材。所 述掩膜在用于具有光滑表面的基材叠层如玻璃或其它光学介质时特别有用。 所述掩膜可置 于基材之间以保护基材并提供所需释放特征。 在许多的应用中， 耐受静电累积的掩膜是理想的。 在某些应用中， 所述掩膜不仅保 护膜的一些部分免受机械损伤、 化学破坏或污染， 还防止其被灰尘之类的颗粒污染。因此， 在某些应用， 例如分层光学屏幕中， 掩膜本身不会将灰尘或其它颗粒传输到基材表面是理 想的。为改进掩膜的抗静电性质， 可将抗静电剂加入粘合层和 / 或释放层中。优选地， 所述 粘合层或释放层包含不会迁移到膜表面， 因此不可能造成基材表面污染的抗静电剂， 例如 离聚物。因此， 为减少表面的灰尘， 在特定实施方式中所述粘合层可包含离聚物。离聚物是 一种聚合物， 其因聚合物组分的离散区域的离子相互作用而具有独特的物理性质。大多数 离聚物是其中组成单体的小但显著部分具有离子基团的聚合物。在某些实施方式中， 所述 离聚物可为钾离聚物。
本发明掩膜的任何层均可包含至少一种抗氧化剂、 着色剂、 颜料、 澄清剂和 / 或成 核剂而不会影响基本新颖特征。
在一个优选实施方式中， 在多层膜用于本发明时， 可采用本领域已知的任何共挤 出方法对如粘合层、 芯层和 / 或释放层等任何层进行共挤出。采用共挤出法可较为简单容 易地制造由不同层组成的多层掩膜， 其中各层发挥特定的功能。虽然优选共挤出本发明的 改进多层掩膜， 但应再次注意， 所述掩膜可为单层或多层， 无论何种形式， 如果需要， 均可采 用任何合适的方法生产所述掩膜。
可利用各种常规方法将所述多层 ( 或单层 ) 掩膜施用于需要保护基材的纹理化表 面。优选地， 将所述多层膜从辊上脱下， 依靠夹辊或相似系统直接施用于所述表面。通过这 种方式， 在一步操作中将所述多层膜的光滑侧施用于纹理化基材， 并对着纹理化基材对其 进行挤压。如果需要， 可使所得层压物通过压缩辊或类似设备进行进一步加工。其它适合 形成本发明层压物的技术在阅读本文说明书后对于本领域技术人员是显而易见的。
实施例
本领域技术人员可以在不背离本发明范围的前提下， 可对所述制品和技术进行多种改变、 改进和替代实施方式。相应地， 应清楚地理解， 以上说明书和随后实施例中描述的 制品和方法均仅用于举例说明的目的， 不对本发明的范围构成限制。
实施例 1
制备一系列具有表 1 组成的膜。
表1
4 号样品是单层膜。7 号样品是共挤出膜。通过将两个膜层压在一起制备所有其 它样品。测定样品膜的基重、 浊度和厚度 ( 蓬松度 )， 并进行粘合测试。性质和数据如表 2 所示。
表2
样品编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
基重 (gsm) 48.13 47.79 48.05 25.20 48.74 54.99 26.00 53.18 56.02 47.86 52.13浊度 27.6 59.6 -85.3 -46.6 84.0 26.4 45.5 51.3 --厚度 (mm) 0.131 0.114 0.079 0.031 0.080 0.358 0.034 0.173 0.560 0.089 0.083粘合 (g) 25.3 49.0 22.3 114.8 48.0 5.6 792.0 333.9 53.1 431.7 439.9实施例 2
制备一系列具有光滑粘合表面和反面释放表面的单层聚乙烯膜。 通过将用于之前 实施例的低密度聚乙烯 / 增滑剂掺混物铸塑至光滑骤冷辊上制备所述膜。用纹理化或雕刻 压纹辊向膜反面一侧施加压力， 如图 8 所示。所述纹理化压纹辊由橡胶制成， 具有粗糙度为1.397μ(55 微英寸 ) 的表面纹理。雕刻压纹辊也由橡胶制成， 具有一系列菱形图案的深度 雕刻凹槽。然后采用特定的展开粘合强度测试方法在 180°剥离试验中对所述膜的各表面 进行粘合测试。结果见表 3。
表3
实施例 3制备一系列各侧均具有释放表面的聚乙烯膜。 通过将用于之前实施例的低密度聚 乙烯 / 增滑剂掺混物铸塑至雕刻骤冷辊上制备所述膜。所述骤冷辊具有包含一系列形状为 菱形图案的深度雕刻凹槽的雕刻表面。用纹理化压纹辊向膜反面一侧施加压力， 如图 8 所 示。所述纹理化压纹辊由橡胶制成， 具有粗糙度为 1.397μ(55 微英寸 ) 的表面纹理。然后 对膜的各表面进行粘合测试。结果见表 4。如表 4 所示， 在该实施方式中， 所述膜未与基材 发生粘合。
表4
实施例 4
制备一系列具有图 5 所示组成 ( 第 2 层为芯层， 第 1 和 3 层为外层或 “皮层” )的 三层共挤出膜。将所述膜铸塑到具有包覆外围的细线的成型筛网上， 进行真空处理以形成 图 4A 所示的膜材料。测试膜的各种物理性质。结果见表 6。
表5