CN101012343A - 一种抗紫外线涂料组合物及抗紫外线薄膜 - Google Patents

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CN101012343A CNA2007100203307A CN200710020330A CN101012343A CN 101012343 A CN101012343 A CN 101012343A CN A2007100203307 A CNA2007100203307 A CN A2007100203307A CN 200710020330 A CN200710020330 A CN 200710020330A CN 101012343 A CN101012343 A CN 101012343A
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Abstract

本发明提供一种包含无机微粒、有机粒子及树脂的抗UV涂料组合物，该涂料组合物可涂布于基材上，使基材具有良好的抗UV效果。同时，本发明也提供一种抗UV薄膜，其包含一基材且该基材的至少一面具有至少一层由本发明抗UV涂料组合物所形成的抗UV层，这种薄膜可增强辉度，具有良好的耐候性，并具有吸收紫外线的性质，能有效解决基材黄化的问题，对于LCD等背光模块可起到很好的应用效果。

Description

一种抗紫外线涂料组合物及抗紫外线薄膜
技术领域
本发明涉及涂料组合物，尤其涉及一种具有抗紫外线性能的涂料组合物，以及包含抗紫外线涂层的薄膜，属于涂料加工及其应用技术领域。
背景技术
背光模块(back light module)是LCD面板的关键零部件之一。由于液晶本身无法自行发光，所以背光模块主要功能是提供液晶面板均匀、高亮度的光源，其基本原理是将常用的点或线型光源，透过简洁有效的光学机构转化成高亮度、辉度均一的面光源产品，藉此提供产品所需的背光源，使其能正常显示影像。目前状态下，背光模块对于液晶显示器的制造成本和使用品质影响颇大。
市面上较为普遍的背光模块，按照灯管的位置来分类，主要分为侧边式结构和直下式结构。在一般侧边式背光模块中，反射膜通常设置在导光板的底部，用于将从底面漏出的光反射回导光板中，防止光源外漏，以增加光的使用效率。而在直下式背光模块中，反射膜则设置于灯箱底部表面或黏贴于其上，将灯管直接照射的光束以及经过扩散板反射的光束从灯箱底部再次反射回扩散板，进而被利用。总而言之，反射膜在这两种结构中的功能都是提升光源的使用效率。
然而，一般灯管所发射的光含有紫外线(UV)，紫外线易使光学膜中的高分子树脂黄化，导致光的反射率下降，并出现光反射色色差。据申请人所知，已有的各种LCD面板在一定程度上均存在上述不足，正因如此，研究开发适用于背光模块光学膜的性能更为优越的抗紫外线涂料，已成为业内一项重要技术课题。
发明内容
本发明的第一个目的是提供一种包含无机微粒、有机粒子及高分子树脂的抗紫外线涂料组合物。
本发明的另一目的是提供一种薄膜，它包含一基材且该基材的至少一面具有至少一层由抗紫外线涂料组合物所形成的抗紫外线涂层。
为实现本发明第一个目的，一种抗紫外线涂料组合物，包含无机微粒和树脂，其特征在于：该涂料组合物当中还含有有机粒子，所述有机粒子与树脂的折射率不同，两者的折射率的差的绝对值至少为0.07、至多为0.6。
进一步地，上述的抗紫外线涂料组合物，其中，所述有机粒子的折射率为1.40至1.60。
再进一步地，上述的抗紫外线涂料组合物，其中，所述有机粒子的粒径为0.1微米至10微米。
再进一步地，上述的抗紫外线涂料组合物，其中，所述有机粒子的粒径为1微米至5微米。
再进一步地，上述的抗紫外线涂料组合物，其中，所述有机粒子的质量是树脂质量的1％至500％。
再进一步地，上述的抗紫外线涂料组合物，其中，所述有机粒子的质量是树脂质量的10％至300％。
再进一步地，上述的抗紫外线涂料组合物，其中，所述有机粒子选自于由甲基丙烯酸树脂、硅酮树脂及其混合物所构成的群组。
再进一步地，上述的抗紫外线涂料组合物，其中，所述有机粒子为硅酮树脂。
再进一步地，上述的抗紫外线涂料组合物，其中，所述无机粒子选自于由氧化锌、二氧化硅、二氧化钛、氧化锆、氧化铝、硫酸钡、碳酸钙及其混合物所构成的群组。
再进一步地，上述的抗紫外线涂料组合物，其中，所述无机粒子选自于由氧化锌、二氧化钛及其混合物所构成的群组。
再进一步地，上述的抗紫外线涂料组合物，其中，所述无机粒子的粒径为1～1000纳米。
再进一步地，上述的抗紫外线涂料组合物，其中，所述无机粒子的质量是树脂质量的0.1％至100％。
再进一步地，上述的抗紫外线涂料组合物，其中，所述树脂选自于由丙烯酸树脂、甲基丙烯酸树脂、聚醯胺树脂、环氧树脂、氟素树脂、聚醯亚胺树脂、聚胺基甲酸酯树脂、醇酸树脂、聚酯树脂及其混合物所构成的群组。
更进一步地，上述的抗紫外线涂料组合物，其中，所述树脂为甲基丙烯酸树脂或氟素树脂。
为实现本发明第二个目的，一种抗紫外线薄膜，包含一光学基材，其特征在于：所述光学基材的至少一面具有至少一层由上述涂料组合物形成的抗紫外线涂层。
再进一步地，上述的抗紫外线薄膜，其中，所述光学基材为反射性基材或透明基材。
再进一步地，上述的抗紫外线薄膜，其中，所述光学基材是单层或多层结构的反射性基材，根据ASTM G154及ASTM E313标准方法测得其黄色指数变化值(ΔYI)小于2。
再进一步地，上述的抗紫外线薄膜，其中，所述反射性基材是发泡塑料，或者是含有粒子的塑料，或者是发泡塑料与含有粒子塑料的组合物。
再进一步地，上述的抗紫外线薄膜，其中，所述反射性基材同时含有气泡和粒子。
再进一步地，上述的抗紫外线薄膜，其中，所述气泡和粒子的直径为0.01微米至10微米。
再进一步地，上述的抗紫外线薄膜，其中，所述粒子为有机粒子或无机粒子。
再进一步地，上述的抗紫外线薄膜，其中，所述粒子为有机粒子，所述有机粒子选自于由甲基丙烯酸树脂、胺基甲酸酯树脂、硅酮树脂及其混合物所构成的群组。
再进一步地，上述的抗紫外线薄膜，其中，所述粒子为无机粒子，所述无机粒子选自于由氧化锌、二氧化硅、二氧化钛、氧化铝、硫酸钙、硫酸钡、碳酸钙及其混合物所构成的群组。
再进一步地，上述的抗紫外线薄膜，其中，所述光学基材的厚度为16微米至1000微米。
再进一步地，上述的抗紫外线薄膜，其中，所述抗紫外线涂层的厚度为1微米至20微米。
再进一步地，上述的抗紫外线薄膜，其中，所述抗紫外线涂层的厚度为3微米至15微米。
更进一步地，上述的抗紫外线薄膜，其中，根据ASTM 903-96标准方法，在波长313nm时测得该抗紫外线薄膜的反射率或穿透率低于10％，它设置在显示器背光模块中用作为反射膜或扩散膜。
通过以上技术方案的描述可以发现，本发明的突出的实质性特点和显著进步体现在：由于在涂料组合物当中加入与树脂具有不同的折射率的有机粒子，故当来自光源的光线进入由本发明抗UV涂料组合物所形成的涂层时，光在涂层内部进行多次折射，使得光的行进路径延长，更易与无机微粒接触，从而提高吸收紫外线的效果。该涂料组合物涂布于光学基材表面，可增强薄膜辉度，具有良好的耐候性，并具有吸收紫外线的效果，且能有效解决基材黄化的现象，降低LCD的色差问题，达到增强液晶显示器功效的目的。
附图说明
图1表示一种具有已知抗紫外线涂层的反射基材。
图2表示一种具有由本发明涂料组合物所形成的抗紫外线涂层的反射基材。
图3～6为可用于本发明的反射基材的示意图。
图7为广告灯箱的灯源装置示意图。
图8为直下式背光模块装置的示意图。
图9为侧边式背光模块装置的示意图。
图10～图23依次表示实施例1～8、比较例1～6各膜片于各测试时间点的反射光谱图(QUV耐候试验机，设定UVB 313nm灯管能量为0.8W/m2/nm，环境条件：60℃)。
图中各附图标记的含义如下：
11、21              反射基材
12、26              涂层
13、23              光源
14、24              无机微粒
22                  树脂
25                  有机粒子
410、510、610、710  反射基材
41、51、61、71      第一塑料层
42、52、62、73      第二塑料层
44、54、64          第三塑料层
43、63、72、74      无机粒子
53、65              气泡
220                 直下式背光模块
230                 侧边式背光模块
221、231  反射膜
222、232  灯管
223       扩散板
224、234  扩散膜
225、235  聚光膜
226、236  上扩散膜
233       导光板
237       灯罩反射膜
800       灯源装置
80        膜片组
81        扩散膜
82        导光板
83        聚光膜
84        外框
85        内框
具体实施方式
针对现有技术存在的不足，本申请的发明人经过广泛研究，研制出一种新颖的抗紫外线(UV)涂料组合物，该抗UV涂料组合物可涂布于基材上，使基材具有良好的抗UV效果。将该抗UV涂料组合物涂布在光学基材表面而形成的光学膜，因该抗UV涂料组合物具有UV吸收能力，所以能保护光学膜不受紫外光伤害。这种光学膜应用于背光模块，由于光的穿透或反射作用，UV波长大部分能被吸收，因此也可避免背光模块的其它光学膜因UV光而影响其光学性质。
适用于本发明抗UV涂料组合物中的树脂并无特殊限制，包括但不限于甲基丙烯酸树脂、聚醯胺树脂、环氧树脂、氟素树脂、聚醯亚胺树脂、聚胺基甲酸酯树脂、醇酸树脂、聚酯树脂或其混合物；较佳为甲基丙烯酸树脂、氟素树脂或其混合物；更佳为甲基丙烯酸树脂。甲基丙烯酸树脂是以一种或多种丙烯酸系列单体作为聚合单元所形成的高分子聚合物树脂，其中丙烯酸系列单体具有以下通式：
式中R为氢原子、C1-C18脂肪族基团(aliphatic group)或者是C1-C10羟基烷基团(hydroxyalkyl)。较佳地，R为氢原子、C1-C8烷基或C2-C8羟基烷基。
本发明抗UV涂料组合物中含有能够吸收UV光的无机微粒，对这些无机微粒并无特殊限制，包括但不限于：氧化锌、二氧化硅、二氧化钛、氧化锆、氧化铝、硫酸钡、碳酸钙，或者是它们的混合物；较佳为氧化锌、二氧化钛或其混合物，最佳为二氧化钛。上述无机微粒的粒径大小一般为1～1000纳米(nm)，较佳为10～100纳米。
本发明抗UV涂料组合物中的无机微粒的含量并无特殊限制，可为任何适当的含量。较佳地，该无机微粒相对于高分子树脂的量为0.1～100Wt％，特别为1～30Wt％。此外，一般而言，若涂料组合物中的无机微粒分散性不佳，易产生凝聚或沉降现象，进而造成所制得的涂膜涂布不均且抗UV效果不佳，因此，可利用氢氧化物对无机微粒表面作改质处理，以提高分散性。
习知的抗UV涂料组合物是利用无机微粒来吸收紫外光。图1表示一种反射基材11，其表面具有由已知抗UV涂料组合物所形成的涂层12。如图1所示，自光源13来的光线经过涂层12入射于基材11，再经由基材11反射经过涂层12后射出。当光线经过涂层12时，可与涂层12当中所含的无机微粒14接触并藉此将紫外线吸收。然而，当光线通过由习知涂料组合物所形成的涂层时，因其直线行进路径较短，无法与无机微粒进行更多的有效接触以将紫外线充分吸收，故抗UV效果不佳。
本发明抗UV涂料组合物则包含至少一种折射率与树脂不同的有机粒子以解决上述问题。图2表示一种具有由本发明抗UV涂料组合物所形成的涂层26的反射基材21。如图2所示，由于有机粒子25与树脂22具有不同的折射率，故当来自光源23的光线进入由本发明抗UV涂料组合物所形成的涂层26时，由于有机粒子25与树脂22折射率不同，光在涂层26内部进行多次折射，使得光的行进路径延长，更易与无机微粒24接触，从而提高吸收紫外线的效果。
本发明抗UV涂料组合物中的有机粒子，其折射率必须与树脂的折射率不同，该有机粒子选自于由甲基丙烯酸酯树脂、硅酮树脂及其混合物，较佳为硅酮树脂。上述有机粒子的粒径若太大，光易直接穿透，其UV吸收效果不佳。发明人研究发现，有机粒子的粒径宜为0.1微米至10微米，较佳为1微米至5微米，最佳为1.8微米至2.4微米。
本发明抗UV涂料组合物所包含的树脂的折射率至少为1.47，添加无机微粒可提高树脂的折射率，最高可提高树脂的折射率至2.0。本发明抗UV涂料组合物所包含的有机粒子的折射率为1.40至1.60。本发明抗UV涂料组合物包含至少一种折射率与树脂不同的有机粒子，且该有机粒子与树脂的折射率差的绝对值至少约为0.07，至多约为0.6。
本发明抗UV涂料组合物中的有机粒子含量相对于树脂的量为1～500Wt％，较佳为10～300Wt％，最佳为30～200Wt％。有机粒子相对于树脂的量若低于1Wt％，因有机粒子数量太少，光线折射效果不佳无法有效延长光径；但若高于500Wt％，有机粒子不易固定在基材表面，容易产生脱落。
本发明的抗UV涂料组合物可以根据需要包含熟悉此项技术者已知的添加剂，包括但不限于：硬化剂(curing agent)、流平剂(1eveling agent)、消泡剂(defoamer)、湿润剂(wetting agent)或者抗静电剂(Anti-staticagent)等等。本发明抗UV涂料组合物视需要而添加的硬化剂，其作用是与树脂产生分子与分子之间的化学键，形成交链(Crosslinking)。本发明所使用的硬化剂，系熟习此项技术的人士所熟知者，比如：聚异氰酸酯(Polyisocyanate)。
本发明抗UV涂料组合物可涂布于任何合适的基材表面，例如光学基材、玻璃、金属、合金、计算机机壳、水泥、木器、塑料、皮革或石材等，尤其是光学基材，涂布之后表面形成一抗UV层，起到吸收紫外线的功效。
本发明还提供一种抗紫外线薄膜，它包含一光学基材，且该基材的至少一面具有至少一层由本发明的抗UV涂料组合物所形成的抗UV层。
这种抗紫外线薄膜所使用的光学基材若以功能区分，包含但不限于：反射性基材及透明基材，较佳为反射性基材。上述光学基材的种类为塑料基材，对于该塑料基材并无特殊限制，可为任何本发明所属技术领域具有通常知识者所已知者，例如但不限于：聚酯树脂(polyesterresin)，如聚对苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate，PET)或聚萘二甲酸乙二酯(polyethylene naphthalate，PEN)；聚丙烯酸酯树脂(polyacrylate resin)，如聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate，PMMA)；聚醯亚胺树脂(polyimide resin)；聚烯烃树脂(polyolefin resin)，如聚乙烯(PE)或聚丙烯(PP)；聚环烯烃树脂(polycycloolefin resin)；聚碳酸酯树脂(polycarbonate resin)；聚胺基甲酸酯树脂(polyurethaneresin)；三醋酸纤维素(triacetate cellulose，TAC)；或者是这些物质的混合物。其中优选：聚对苯二甲酸乙二酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚环烯烃树脂、三醋酸纤维素或其混合物，更佳为聚对苯二甲酸乙二酯。基材的厚度通常取决于所欲得光学产品的需求，较佳介于约16微米(μm)至约1000微米之间。
本发明的基材可为反射性基材。上述反射性基材可为单层或多层结构，其中一层或多层可视需要选用发泡塑料或含有粒子的塑料或为上述两者的组合。借助发泡塑料或者含粒子的塑料，可使基材具有反射性质。上述粒子包含有机粒子及无机粒子，其中无机粒子的种类系熟悉此项技术者所熟知，例如：氧化锌、二氧化硅、二氧化钛、氧化铝、硫酸钙、硫酸钡、碳酸钙或其混合物；有机粒子的种类也系熟悉此项技术者所熟知，例如：甲基丙烯酸树脂、胺基甲酸酯树脂、硅酮树脂或其混合物。上述粒子或气泡的直径约介于0.01μm至10μm，较佳为0.1μm至5μm。
可使用一个或多个市售膜片构成本发明的反射性基材。可用于本发明的市售膜片例如但不限于：由Teijin-Dopont公司生产，商品名为uxz1-188、uxz1-225、ux-150、ux-188或ux-225者；由SKC公司生产，商品名为SY-64；由Toray公司生产，商品名为E60L、QG08、QG21、QX08或E6SL者；由Mitsui公司生产，商品名为WS220E或WS180E者；由Tsujiden公司生产，商品名为RF230者；及由Yupo公司生产，商品名为FEB200、FEB250或FEB300者等。
图3至图6描述了可用于本发明的反射性基材的具体实施态样。
图3为可用于本发明的反射性基材的一种较佳实施态样，其中基材410是由41、42及44所构成的三层塑料基材，中间层42内含有无机粒子43。基材的种类如本文先前所定义。举例而言，三层塑料基材可为PET树脂，例如商品名为ux-225的市售膜片，该膜片的中间层系包含硫酸钡作为无机粒子。
图4为可用于本发明的反射性基材的另一种较佳实施态样，其中基材510是由51、52及54所构成的三层塑料基材，中间层52为具有气泡53的发泡塑料。基材的种类如本文先前所定义。举例而言，三层塑料基材可为PET树脂，例如商品名为E6SL的市售膜片，该膜片的中间层具有气泡。
图5为可用于本发明的反射性基材的又一种较佳实施态样，其中基材610是由61、62及64所构成的三层塑料基材，中间层62内部同时含有无机粒子63及气泡65。基材的种类如本文先前所定义。举例而言，三层塑料基材可为PP树脂，例如商品名为FEB300的市售膜片，该膜片的中间层除具有气泡外，尚包含二氧化钛和碳酸钙作为无机粒子。
图6为可用于本发明的反射性基材的再一种较佳实施态样，其中基材710为由层71及73所构成的两层塑料基材，其中上层71内含较多无机粒子72，下层73内含有较少无机粒子74。基材的种类如本文先前所定义。举例而言，两层塑料基材可为PET树脂、PEN树脂或其组合。具体实例如商品名为uxz1-225的市售膜片，该膜片系由PET树脂及PEN树脂所构成，且包含硫酸钡作为无机粒子。
本发明的基材亦可为透明基材，其结构可以为单层或多层。可用于本发明的透明基材的市售膜片包括但不限于：由Toray公司生产，商品名为U34者；由三菱公司生产，商品名为T680E或T900E者；由Toyobo公司生产，商品名为A4300者；及由日本帝人-杜邦(TDFJ)公司生产，商品名为KDDW或KD84W者等。
本发明薄膜的抗UV层的厚度宜介于0.1微米至20微米之间，较佳为1微米至15微米。
本发明薄膜的抗UV层可根据熟悉此项技艺的人士所熟知的任何方式制造，例如，利用成卷式(roll to roll)连续生产技术，经由包含以下步骤的方法制造：
(I)将树脂、无机微粒、有机粒子、溶剂等组份，视需要与习知添加剂混合，形成一抗UV涂料组合物；
(II)将该抗UV涂料组合物涂布于光学基材表面，以形成一涂层；
(III)将涂覆后的光学基材加热1至数分钟，蒸发溶剂，并进行热固化聚合反应。
若需要，可重复进行上述各步骤，以获得复数层的抗UV层。此外，亦可视需要，进一步将光学基材另一表面亦涂布单或复数的抗UV层。
上述步骤(II)中的基材可视需要以电晕(corona)或电浆(plasma)作表面处理，以增加其抗UV涂料组合物的密着性。另外，抗UV涂料组合物的涂布方法系熟悉此项技术者所熟知，例如：狭缝式涂布(slit Diecoating)、微凹版印刷涂布(micro gravure coating)、滚轮涂布(rollercoating)等。上述涂布方法可以一种或多种组合使用。
通常，显示器的背光模块中的光源，如冷阴极灯管(CCFL)、外部电极灯管(EEFL)、热阴极灯管(HCFL)、平面氙气光源或紫外线发光二极管等，其所发射的光含有300nm至399nm的紫外光及400nm至780nm的可见光，其中又以313nm的紫外光对膜材的伤害较大。
根据本发明的一具体实例，当光学基材为反射基材时，根据ASTM903-96标准方法，在波长313nm时测得薄膜的反射率低于10％。而当光学基材为透明基材时，根据ASTM 903-96标准方法，在波长313nm时测得薄膜的穿透率也低于10％，这说明由本发明抗UV涂料组合物所形成的抗UV层能够有效吸收313nm波长的紫外线。
根据本发明的一具体实例，本发明的薄膜根据ASTM G154耐候性试验标准方法及ASTM E313检测方法，测得的黄色指数变化值(ΔYI)小于2，故能有效降低薄膜本身的黄化现象。
此外，根据本发明的一具体实例，当光学基材为反射基材时，本发明薄膜在可见光波域400～780nm范围内，可提供达97％以上的反射率，能有效提高背光模块的辉度。
本发明具有抗UV层的薄膜可应用于一般建筑物(如外墙)或大众运输工具(如汽车)的玻璃上，以提供良好的抗UV效果。本发明具有抗UV层的薄膜亦可应用于灯源装置中，例如：广告灯箱及平面显示器等，尤其是可使用于液晶显示器的背光模块中，作为反射膜、灯罩反射膜、扩散膜、扩散板或聚光膜等，以提供改良功效。
上述背光模块一般分为侧边式和直下式，上述广告灯箱的灯源装置系如图7所示，灯源装置800包含外框84、内框85及膜片组80，其中灯管86位于内框85的内部，膜片组80包含扩散膜81、导光板82及反射膜83。图8是直下式背光模块220，包含反射膜221、灯管222、扩散板223、扩散膜224、聚光膜225及上扩散膜226；图9是侧边式背光模块230，包含反射膜231、灯管232、导光板233、扩散膜234、聚光膜235、上扩散膜236及灯罩反射膜237。
本发明的薄膜可增强辉度，具有良好的耐候性，并具有吸收紫外线的效果，且能有效解决基材黄化的现象，降低LCD的色差问题，达到增强液晶显示器功效之目的。
以下为本发明技术方案的具体实施例，这仅仅是应用范例，不能理解为对本发明权利要求保护范围的限制。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。
一、制备抗UV涂料组合物
1、配制抗UV涂料组合物A
将92克甲基丙烯酸树酯(折射率为1.49)[Eterac 7363，Eternal公司](固体成分约50％)，加入溶剂甲乙酮/甲苯各27.5克，在高速搅拌下(转速500rpm)，依序加入2克35nm二氧化钛(折射率为2.72)/37克2μm硅酮树脂粒子(折射率为1.42)(Tospearl 120E，GE-Toshiba公司)、9.2克硬化剂[Desmodur 3390，Bayer公司](固体成分约75％)，形成250克涂料组合物A(固体成分约40％)。
2、抗UV涂料组合物B
将64.0克甲基丙烯酸树脂(折射率为1.49)[Etertac 7363，Eternal公司](固体成分约50％)，加入溶剂甲乙酮/甲苯各36.3克，在高速搅拌下(转速500rpm)，依序加入1.4克35nm二氧化钛(折射率为2.72)/69克2μm硅酮树脂粒子(折射率为1.42)(Tospearl 120E，GE-Toshiba公司)、6克硬化剂[Desmodur 3390，Bayer公司](固体成分约75％)，形成250.0克涂料组合物B(固体成分约43％)。
3、抗UV涂料组合物C
将158.8克甲基丙烯酸树脂(折射率为1.49)[Etertac 7363，Eternal公司](固体成分约50％)，加入溶剂甲乙酮/甲苯各72.7克，在高速搅拌下(转速500rpm)，依序加入3.6克35nm二氧化钛(折射率为2.72)、14.9克硬化剂[Desmodur 3390，Bayer公司](固体成分约75％)，形成250.0克涂料组合物C(固体成分约43％)。
4、抗UV涂料组合物D
将64.0克丙烯酸树脂(折射率为1.49)[Etertec 7363，Eternal公司](固体成分约50％)，加入溶剂甲乙酮、甲苯各54.8克，在高速搅拌下(转速500rpm)，依序加入1.4克35nm氧化锌(折射率为2.37)/69克2μm硅酮树脂微粒子(Tospearl 120E，GE-Toshiba公司)、硬化剂[desmodur3390，Bayer公司](固体成分约75％)6克，形成250.0克涂料组合物D(固体成分约43％)。
抗UV涂料组合物A、B、C中无机粒子为二氧化钛，其中抗UV涂料组合物A及抗UV涂料组合物B的差异在于硅酮树脂粒子的含量，抗UV涂料组合物C则不含硅酮树脂微粒子，抗UV涂料组合物D中的无机粒子则是氧化锌。通过相同的涂布干膜膜厚及相同的无机粒子/树脂的比例，可比较硅酮树脂粒子含量多寡对于抗UV特性所造成的影响。
二、制备本发明抗紫外线薄膜
实施例1
将抗UV涂料组合物A以RDS涂抹棒#16涂布于反射片ux-150(膜厚150μm，Teijin-Dupont公司)基材上，以100℃干燥一分钟，干燥后可得约10μm的涂膜，合计总膜厚约160μm，静置七天待其熟成后，进行光学特性测量〖QUV(UVB-313nm)照射500小时〗，并做耐候试验。
实施例2
将抗UV涂料组合物A以RDS涂抹棒#16涂布于反射片ux-188(膜厚188μm，Teijin-Dupont公司)基材上，以100℃干燥一分钟，干燥后可得约10μm的涂膜，合计总膜厚约198μm，静置七天待其熟成后，进行光学特性测量，并做耐候试验。
实施例3
将抗UV涂料组合物A以RDS涂抹棒#16涂布于反射片ux-225(膜厚225μm，Teijin-Dupont公司)基材上，以100℃干燥一分钟，干燥后可得约10μm的涂膜，合计总膜厚约235μm，静置七天待其熟成后，进行光学特性测量，并做耐候试验。
实施例4
将抗UV涂料组合物B以RDS涂抹棒#16涂布于反射片ux-150(膜厚150μm，Teijin-Dupont公司)基材上，以100℃干燥一分钟，干燥后可得约10μm的涂膜，合计总膜厚约160μm，静置七天待其熟成后，进行光学特性测量，并做耐候试验。
实施例5
将抗UV涂料组合物B以RDS涂抹棒#16涂布于反射片ux-188(膜厚188μm，Teijin-Dupont公司)基材上，以100℃干燥一分钟，干燥后可得约10μm的涂膜，合计总膜厚约198μm，静置七天待其熟成后，进行光学特性测量，并做耐候试验。
实施例6
将抗UV涂料组合物B以RDS涂抹棒#16涂布于反射片ux-225(膜厚225μm，Teijin-Dupont公司)基材上，以100℃干燥一分钟，干燥后可得约10μm的涂膜，合计总膜厚约235μm，静置七天待其熟成后，进行光学特性测量，并做耐候试验。
实施例7
将抗UV涂料组合物C以RDS涂抹棒#16涂布于反射片ux-188(膜厚188μm，Teijin-Dupont公司)基材上，以100℃干燥一分钟，干燥后可得约10μm的涂膜，合计总膜厚约198μm，静置七天待其熟成后，进行光学特性测量，并做耐候试验。
实施例8
将抗UV涂料D所配置的涂料以RDS涂抹棒#16将涂料涂布于反射片UX-188(膜厚188μm，Teijin-Dupont公司)基材上，以100℃干燥一分钟，干燥后可得约10μm的涂膜，合计总膜厚约198μm，静置七天待其熟成后，进行光学特性测量，并做耐候试验。
三、市售反射膜对比
比较例1
将厚度为150μm的市售反射膜ux-150(Teijin-Dupont公司)，进行光学特性测量，并做耐候试验。
比较例2
将厚度为188μm的市售反射膜ux-188(Teijin-Dupont公司)，进行光学特性测量，并做耐候试验。
比较例3
将厚度为225μm的市售反射膜ux-225(Teijin-Dupont公司)，进行光学特性测量，并做耐候试验。
比较例4
将厚度为225μm的市售反射膜uxz1-225(Teijin-Dupont公司)，进行光学特性测量，并做耐候试验。
比较例5
将厚度为250μm的市售反射膜E6SL(Toray公司)，进行光学特性测量，并做耐候试验。
比较例6
将厚度为250μm的市售反射膜E6SV(Toray公司)，进行光学特性测量，并做耐候试验。
四、测试方法
膜厚测试：利用膜厚计PIM-100[TESA公司]，以1N下压接触方式测量待测样品的膜厚。
反射率测试：利用紫外光可见光光谱仪Lamda 650[Perkin Elmer公司]，以积分球式ASTM 903-96方法量测待测样品200nm至800nm波长的反射率，测试所得结果如下列表一所示。
利用QUV耐候试验机[Q-Panel公司]，分别以ASTM G154方法设定，设定UVB 313nm灯管能量为0.8W/m2/nm，环境条件：60℃下，对样品进行测试。分别于各时间点(第0、100、300及500小时)取出膜片以上述方法测量待测样品的反射率，测试所得结果如下列表三及图10至23所示。
光泽度测试：利用光泽计VG2000[Nippon Denshoku公司]，以ASTMD523方法将光源以60°入射角投射至待测样品表面，再于60°反射角位置测量其表面光泽度。测试所得结果如下列表一所示。
色度测试：利用色度计Color Quest XE[Hunter Lab公司]，依据CIE1976制定的标准与ASTM E313方法测量待测样品L、a、b、YI值，测试所得结果如下列表一所示。
抗UV黄变测试：利用QUV耐候试验机[Q-Panel公司]，设定UVB313nm灯管能量为0.8W/m2/nm，在60℃下，分别以ASTM G154方法设定UVB 313nm灯管能量为0.8W/m2/nm依序照射待测样品100、300、500小时，随后取出样品量以ASTM E313方法测量黄色指数(YellowIndex)YI数值，并计算黄色指数变化值(ΔYI)，测试所得结果如下列
表二。
五、测试结果
经由上述反射率、光泽度、及色度测试方法测得实施例1-8及比较例1-6各膜片的光学性质，并记录于表一。
表一：各膜片的光学性质
项目   光泽度(60°) 反射率(313nm，％)   反射率(550nm，％) L a b YI
实施例1   36.2 5.8   97.74  98.17 -0.15 0.13  0.06
实施例2   33.0 5.5   98.20  98.36 -0.20 0.33  0.41
实施例3   34.9 5.7   98.45  98.83 -0.17 0.37  0.50
实施例4   2.6 5.5   97.35  98.04 -0.17 0.27  0.32
实施例5   2.6 5.6   97.90  98.29 -0.20 0.41  0.55
实施例6   2.6 5.5   98.19  98.37 -0.22 0.58  0.85
实施例7   96 5.9   97.25  98.26 -0.16 0.24  0.26
实施例8   2.6 4.4   97.60  98.32 -0.23 0.32  0.37
比较例1   45.0 29.2   96.51  98.04 -0.05 -0.19  -0.47
比较例2   45.3 28.6   97.13  98.12 -0.04 0.03  -0.05
比较例3   44.7 25.8   97.62  98.39 -0.08 0.08  0.02
比较例4   20.0 64.0   97.65  98.26  0.32 -0.63  -1.01
比较例5   29.0 46.5   96.74  99.39  2.14 -11.50  -19.94
比较例6   26.0 5.9   96.73  98.59  0.35 -4.16  -7.63
由表一的结果可知——
1、光泽度的影响：以抗UV涂料A涂布的实施例1、2、3，其硅酮树脂微粒子与树脂比例较少，表面较为光滑，但入射光进入涂层并经由部分粒子折射、反射，因此光泽度分别为36.2、33.0、34.9。以抗UV涂料B、D涂布的实施例4、5、6、8，其硅酮树脂微粒子为树脂的200％，表面粗糙使得入射光进入涂层经过有机粒子多次折射形成一朗伯(Lambertian)扩散的反射光，光泽度皆为2.6。而实施例7不含任何硅酮树脂微粒子，因此表面相当平整光滑，其光泽度很高，光线直接入射、反射，光泽度实测值为96.0。
2、反射率的影响：实施例1、2、3与4、5、6的可见光波长550nm反射率分别为97.74％、98.20％、98.45％与97.35％、97.90％、98.19％，显示总膜厚增加会使可见光波长550nm反射率提升。以实施例1、2、3与比较例1、2、3的可见光波长550nm反射率相比，均提升了1％左右，显示抗UV涂料A可提升原反射基材的反射率。另由实施例4、5、6的结果也显示出抗UV涂料B可使反射率提升的效果。实施例1～7的紫外光波长313nm反射率均小于10％，相比于比较例1～5的紫外光波长313nm反射率，显示抗UV涂料A、B、C具有抗紫外线功能。而抗UV涂料D使用的无机微粒是纳米氧化锌，其实施例8的紫外光波长313nm反射率亦小于10％，同样具备抗紫外线功能。
3.色度的影响：实施例1～8与比较例1、2、3的L、a、b、YI数据相较并无明显差异，显示抗UV涂料A、B、C、D不会影响原反射基材的色度表现。
经由上述抗UV黄变测试方法测得实施例1-8及比较例1-6各膜片于各时间点的黄化指数变化值，并记录于表二。此外，上述膜片于各时间点的反射率系如图10～图23所示。
表二：QUV(UVB-313nm)照射黄化指数变化
项目   照射100小时ΔYI   照射300小时ΔYI   照射500小时ΔYI
    实施例1   0.63   0.66   0.80
    实施例2   0.50   0.52   0.69
项目    照射100小时ΔYI    照射300小时ΔYI    照射500小时ΔYI
    实施例3    0.52    0.58    0.65
    实施例4    0.46    0.50    0.56
    实施例5    0.25    0.28    0.30
    实施例6    0.38    0.44    0.47
    实施例7    0.86    1.30    1.96
    实施例8    0.82    1.22    1.86
    比较例1    6.70    11.1    13.98
    比较例2    5.59    11.17    14.02
    比较例3    7.34    12.60    15.79
    比较例4    5.67    6.53    7.53
    比较例5    19.87    25.97    29.65
    比较例6    0.13    1.74    2.48
由表二及图8～图21的结果可知——
1、实施例1～8与比较例1～6以QUV照射100、300、500小时，其黄色指数均随照射时间拉长而逐渐增加。其中，使用抗UV涂料A、B、C涂布所得的实施例2、实施例5、实施例7，以QUV照射500小时后，黄色指数变化值分别为0.69、0.30、1.96，以实施例5的变化最小。结果表明：在相同的涂布干膜厚与反射基材下，硅酮树脂微粒子的添加量增加，会造成紫外光进入涂布层后，经由微粒子与树脂之间多次折射，使紫外光到达基材的路径增长，接触无机微粒的次数增加，因而进一步提升了抗UV性。
2、实施例1～7经QUV照射0、100、300、500小时的反射光谱，图10至图16，发现其可见光波长400～800nm区域均无明显变化，可证明所使用无机微粒二氧化钛吸收紫外光的能力。而使用抗UV涂料D涂布所得的实施例8，以QUV照射500小时后，黄色指数变化值为1.86，此涂料使用氧化锌，其抗紫外线能力一样，因此黄色指数变化值ΔYI小于2.0。
3、比较例1～5在QUV照射500小时后可明显观察到黄色指数变化值均大于7.0以上，而比较例6为市售抗UV反射膜，其黄色指数变化值约2.48，亦高于实施例1～8。进一步由比较例1～5经QUV照射0、100、300、500小时候，可看出可见光波长400～780mm的反射率明显变化且下降，尤其蓝色光域反射率(400～550nm)下降变化较大，造成黄色指数的数值增加。
根据反射率测试方法，测试实施例1～8及比较例1～6各膜片于QUV耐候试验机[Q-Panel公司]，设定UVB313nm、灯管能量为0.8W/m2/nm、环境条件60℃下的第0及500小时反射率，记录于表三。
表三：QUV(UVB-313nm)照射500小时反射率变化比较
  项目   反射率(450nm，％)   反射率(550nm，％)   反射率(650nm，％)
  0小时   500小时   0小时   500小时   0小时   500小时
  实施例1   97.0   96.1   97.2   96.1   96.8   95.8
  实施例2   97.0   96.0   97.5   96.9   97.3   96.6
  实施例3   97.9   96.8   98.4   97.8   98.1   97.6
  实施例4   96.4   96.4   96.7   96.5   96.2   96.2
  实施例5   96.5   96.5   97.0   96.6   96.6   96.6
  实施例6   96.5   96.5   98.2   97.6   96.9   96.9
  实施例7   96.9   95.3   97.3   96.0   97.0   95.8
  实施例8   97.1   96.5   97.6   96.8   97.4   96.7
  比较例1   96.6   80.6   96.5   94.9   96.0   96.0
  比较例2   97.0   80.3   97.1   95.3   96.6   96.5
  项目   反射率(450nm，％)   反射率(550nm，％)   反射率(650nm，％)
  0小时   500小时   0小时   500小时   0小时   500小时
  比较例3   97.3   79.3   97.6   95.5   97.2   97.0
  比较例4   97.4   91.7   97.7   96.7   97.5   96.8
  比较例5   95.6   82.8   96.7   95.0   96.9   96.1
  比较例6   95.7   93.0   96.7   95.9   96.9   96.4
由表三的结果可知——
1、实施例1～6、8的可见光波长450nm(蓝光)、550nm(绿光)、650nm(红光)反射率经QUV(UVB-313nm)照射500小时其反射率变化值均小于2.0％，显示无机微粒二氧化钛、氧化锌可有效将紫外光吸收，保护原反射基材。而随着有机粒子硅酮树脂微粒子的比例增加，可使紫外光进入涂布层后经多次折射到达基材的路径增长，接触无机微粒的次数增加，减低紫外光对基材的伤害，因此反射率大致可维持与0小时的数值。实施例7虽包含无机微粒，然而，树脂成分不含硅酮树脂微粒子，紫外光进入涂层后直接入射及反射，接触无机微粒次数少，紫外线无法有效吸收，进而影响了膜片性质，使其于可见光波长450nm、550nm、650nm处之反射率变化值大于实施例1-6膜片所制得之反射率变化。
2、比较例1～5经QUV(UVB-313nm)照射500小时，其于可见光波长450nm的反射率变化率均大于10％以上，显示蓝光区域反射率下降，使基材黄色指数亦大幅提升。另外，比较例6的可见光波长450nm反射率变化2.7％，较实施例1～8的2.0％以下差。
以上结果表明，本发明的抗UV涂料组合物具有相当优越的性质，涂布于反射基材之后，无论是色度的表现、经QUV(UVB-313nm)测试500小时的黄色指数变化或是反射率变化，均优于其它市售品。

Claims (28)

1.一种抗紫外线涂料组合物，包含无机微粒和树脂，其特征在于：该涂料组合物当中还含有有机粒子，所述有机粒子与树脂的折射率不同，两者的折射率的差的绝对值至少为0.07、至多为0.6。
2.根据权利要求1所述的抗紫外线涂料组合物，其特征在于：所述有机粒子的折射率为1.40至1.60。
3.根据权利要求1所述的抗紫外线涂料组合物，其特征在于：所述有机粒子的粒径为0.1微米至10微米。
4.根据权利要求3所述的抗紫外线涂料组合物，其特征在于：所述有机粒子的粒径为1微米至5微米。
5.根据权利要求1所述的抗紫外线涂料组合物，其特征在于：所述有机粒子的质量是树脂质量的1％至500％。
6.根据权利要求5所述的抗紫外线涂料组合物，其特征在于：所述有机粒子的质量是树脂质量的10％至300％。
7.根据权利要求1所述的抗紫外线涂料组合物，其特征在于：所述有机粒子选自于由甲基丙烯酸树脂、硅酮树脂及其混合物所构成的群组。
8.根据权利要求7所述的抗紫外线涂料组合物，其特征在于：所述有机粒子为硅酮树脂。
9.根据权利要求1所述的抗紫外线涂料组合物，其特征在于：所述无机粒子选自于由氧化锌、二氧化硅、二氧化钛、氧化锆、氧化铝、硫酸钡、碳酸钙及其混合物所构成的群组。
10.根据权利要求9所述的抗紫外线涂料组合物，其特征在于：所述无机粒子选自于由氧化锌、二氧化钛及其混合物所构成的群组。
11.根据权利要求1所述的抗紫外线涂料组合物，其特征在于：所述无机粒子的粒径为1～1000纳米。
12.根据权利要求1所述的抗紫外线涂料组合物，其特征在于：所述无机粒子的质量是树脂质量的0.1％至100％。
13.根据权利要求1所述的抗紫外线涂料组合物，其特征在于：所述树脂选自于由丙烯酸树脂、甲基丙烯酸树脂、聚醯胺树脂、环氧树脂、氟素树脂、聚醯亚胺树脂、聚胺基甲酸酯树脂、醇酸树脂、聚酯树脂及其混合物所构成的群组。
14.根据权利要求13所述的抗紫外线涂料组合物，其特征在于：所述树脂为甲基丙烯酸树脂或氟素树脂。
15.一种抗紫外线薄膜，包含一光学基材，其特征在于：所述光学基材的至少一面具有至少一层由权利要求1所述涂料组合物形成的抗紫外线涂层。
16.根据权利要求15所述的抗紫外线薄膜，其特征在于：所述光学基材为反射性基材或透明基材。
17.根据权利要求16所述的抗紫外线薄膜，其特征在于：所述光学基材是单层或多层结构的反射性基材，根据ASTM G154及ASTM E313标准方法测得其黄色指数变化值(ΔYI)小于2。
18.根据权利要求17所述的抗紫外线薄膜，其特征在于：所述反射性基材是发泡塑料，或者是含有粒子的塑料，或者是发泡塑料与含有粒子塑料的组合物。
19.根据权利要求18所述的抗紫外线薄膜，其特征在于：所述反射性基材同时含有气泡和粒子。
20.根据权利要求19所述的抗紫外线薄膜，其特征在于：所述气泡和粒子的直径为0.01微米至10微米。
21.根据权利要求18或19或20所述的抗紫外线薄膜，其特征在于：所述粒子为有机粒子或无机粒子。
22.根据权利要求21所述的抗紫外线薄膜，其特征在于：所述粒子为有机粒子，所述有机粒子选自于由甲基丙烯酸树脂、胺基甲酸酯树脂、硅酮树脂及其混合物所构成的群组。
23.根据权利要求21所述的抗紫外线薄膜，其特征在于：所述粒子为无机粒子，所述无机粒子选自于由氧化锌、二氧化硅、二氧化钛、氧化铝、硫酸钙、硫酸钡、碳酸钙及其混合物所构成的群组。
24.根据权利要求15所述的抗紫外线薄膜，其特征在于：所述光学基材的厚度为16微米至1000微米。
25.根据权利要求15所述的抗紫外线薄膜，其特征在于：所述抗紫外线涂层的厚度为1微米至20微米。
26.根据权利要求25所述的抗紫外线薄膜，其特征在于：所述抗紫外线涂层的厚度为3微米至15微米。
27.根据权利要求15所述的抗紫外线薄膜，其特征在于：根据ASTM903-96标准方法，在波长313nm时测得该抗紫外线薄膜的反射率低于10％，它设置在显示器背光模块中用作为反射膜。
28.根据权利要求15所述的抗紫外线薄膜，其特征在于：根据ASTM903-96标准方法，在波长313nm时测得该抗紫外线薄膜的穿透率低于10％，它设置在显示器背光模块中用作为扩散膜。
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