发明内容
为了解决现有反射膜表面都比较光滑,在背光模组使用过程会粘附导光板,对导光板产生刮伤的问题,进一步提高反射膜的反射特性,从而提高背光源的亮度,本发明提供一种反射薄膜(或称为光学反射膜,简称反射膜)。本发明提供的产品由于表层加入有机扩散粒子,会有效降低表面光泽度,并且具有一定的爽滑性,能更好的保护导光板,避免刮伤导光板。
为了解决上述技术问题,本发明采用下述技术方案:
本发明提供一种反射薄膜,所述薄膜为三层结构,中间层为反射层(简称为B层),所述反射层的两侧设置有扩散层(简称为A层);所述扩散层包括扩散母粒(或称光扩散母粒)和聚酯原料,所述扩散层中扩散母粒的含量为10-50%;所述反射层包括树脂母粒和聚酯原料,所述反射层中树脂母粒的含量为5-20%;所述扩散母粒含有10%有机扩散粒子;所述树脂母粒含有无机粒子;所述的百分含量为重量百分含量。所述反射层的聚酯原料与扩散层的聚酯原料相同,所得反射薄膜的光学性能优异。优选的,所述扩散层中扩散母粒的含量为15-30%,20%或40%。本发明中所述的百分含量为重量百分含量。
进一步的,所述扩散母粒中的有机扩散粒子(也称为光扩散粒子)为有机微珠,含量为10%(即,扩散层包括1-5%的有机扩散粒子),所述有机微珠选自有机硅、PMMA微珠、PS微珠、PA微珠。所示扩散粒子还可以称为光扩散粒子。
进一步的,所述树脂母粒中的无机粒子选自SiO2、Al2O3、TiO2、CaCO3、BaSO4、CaHPO4中的一种或至少两种的组合,所述树脂母粒中的载体树脂为烯烃类树脂,选自聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、4-甲基戊烯聚合物(TPX)、热塑性聚氨酯弹性体(TPU)。所述反射层中的载体树脂与聚酯材料不相容,在加工过程中,能够进行微发泡,而不需要加入发泡剂。不相容体系引入到聚酯以后,在进行拉伸时,不相容的物质会在反射层的薄膜内做不规则运动,从而在膜内形成不规则的孔洞。所述树脂母粒中无机粒子的含量为80-90%。优选的,所述树脂母粒为含BaSO4的PP母粒,BaSO4的含量为85.5%。
进一步的,所述扩散母粒由有机微珠、助剂(也可称为添加剂)和聚酯原料组成;所述助剂包括分散剂、偶联剂、抗氧剂、稀释剂。
所述分散剂为脂肪酸类、脂肪族酰胺类和酯类,添加量为1%-2%;偶联剂为钛酸酯类和/或铝酸酯类,添加量为0.5%-6%;稀释剂为白油、有机硅油或异丙醇,添加量为0.5%-6%;抗氧剂为受阻酚类抗氧剂,添加量0.5%-2%。
优选的,所述扩散母粒中的助剂包括1.2-1.8%的分散剂、1-4%的偶联剂、1-4%的稀释剂、0.8-1.8%的抗氧剂。
进一步的,所述有机微珠(也称为有机扩散粒子)的粒径为1-15μm。
进一步的,上述有机微珠与聚酯原料混合造粒,造粒所用的有机微珠粒径要经过一定大小粒径搭配。所述有机扩散粒子包括大粒径的扩散粒子和小粒径的扩散粒子;所述小粒径的扩散粒子的粒径为2-3μm,含量为扩散粒子总重量的50%;所述大粒径的扩散粒子的粒径为8-9μm,含量为扩散粒子总重量的50%。
优选方案为2μm搭配8μm,大粒径和小粒径的有机微珠分别占有机微珠总重量份的50%。即,所述小粒径的扩散粒子的粒径为2μm,含量为扩散粒子总重量的50%;所述大粒径的扩散粒子的粒径为8μm,含量为扩散粒子总重量的50%。
进一步的,所述聚酯原料选自聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚对萘二甲酸乙二醇酯(PEN)或其共聚改性聚酯。最优选为PET或PEN。聚酯原料的重均分子量范围为16000-20000,优选为18000-19000,特性黏度值为0.55-0.70dl/g,优选为0.63-0.68dl/g,玻璃化转变温度一般要求大于65℃,优选大于70℃,熔点一般要求大于250℃,优选大于260℃,其他性能指标必须符合国家标准。
进一步的,所述薄膜的厚度为188-350μm。优选的,所述薄膜的厚度为200-250μm,230-300μm。
本发明还提供了上述反射薄膜的制备方法,所述制备方法包括如下步骤:
(1)制备扩散母粒;制备无机粒子树脂母粒,将无机粒子与载体树脂材料混合,进行造粒生产,制得无机粒子树脂母粒;
(2)将步骤(1)所得的扩散母粒与聚酯切片混合,熔融挤出,得到扩散层熔融材料;将步骤(1)所得的无机粒子树脂母粒与聚酯切片混合,干燥后熔融,得到反射层熔融材料;
(3)将步骤(2)所得的扩散层熔融材料和反射层熔融材料通过模头三层共挤铸片,纵向拉伸,横向拉伸,热定型,冷却,牵引,收卷,分切,得到所述反射薄膜。
进一步的,上述的反射薄膜的制备方法的步骤(1)中:
将有机扩散粒子、分散剂、偶联剂、稀释剂和抗氧剂相混合,经过双螺杆挤出机进行造粒生产,制备扩散母粒。
通过分散剂和抗氧剂等助剂能够提高扩散母粒的加工生产性能。优选的,所述聚酯材料为PET,所述有机扩散粒子为PMMA,所述分散剂为马来酸酐接枝PP改性母粒。所述的马来酸酐接枝PP改性母粒提高了PMMA在PET中的分散性能。
在上述方法中,用于制备光扩散母粒及双向拉伸所用的基体材料是目前广泛使用的聚酯材料,所用的双向拉伸工艺和设备与目前聚酯薄膜生产所用的相同。
本发明采用的方法是以ABA三层共挤的方式,A层为扩散层,B层为反射层。在扩散层(A层)中加入一定比列大小粒径的光扩散粒子,从而达到发明所需的光扩散效果并使反射膜的表面具有较好的爽滑性,所得薄膜扩散层具有较好的雾度和透光率;在反射层(B层)中加入一定量的含有无机粒子的树脂母料,通过双向拉伸工艺进行发泡加工,发泡以后的B层达到所需的反射效果,所得薄膜的反射层的反射率较高;通过三层共挤所得的最终产品的反射率为95-98%,并且在波长为550nm的反射率不低于99%。
与现有技术相比,本发明提供的反射薄膜通过三层共挤的方式,赋予反射薄膜较低的表面光泽度及优异的表面爽滑性,相比于现在反射膜表面,本发明提供的反射薄膜不会紧紧的粘附导光板,也不会刮伤导光板。所述扩散层中的扩散粒子通过粒径大小的搭配以及表面改性处理,可以具有较好的光学性能;扩散层能使由导光板发出的光线进行散射与折射,反射层通过微发泡工艺制备,在微泡的空洞与聚酯基材的界面也会发生散射与折射,从而通过扩散层和反射层的多重散射折射作用来提高使用时的整个背光模组的辉度,能将模组的辉度提升2-3%,能有效降低背光模组的生产成本。同时,本发明还采用成熟的聚酯双向拉伸生产线及工艺,生产效率高,易于迅速实现工业化生产,得到不同厚度的薄膜,以适应不同场合的需求。
具体实施方式
如图1所示,本发明提供的反射膜(也称为反射薄膜)为三层结构,中间层为反射层20,所述反射层20的两侧设置有扩散层10;所述扩散层10中含有有机扩散粒子101;所述反射层20中含有无机粒子201。
如图2所示,本发明提供的反射膜的扩散层的表面,具有一定的粗糙度,从而使反射膜具有较好的爽滑性,和扩散光线的能力。
如图3所示,本发明提供的反射膜的反射层具有微孔结构,可以与反射层更好的结合在一起,并且具有较好的反射性能。
如图4所示,本发明提供的反射薄膜的效果图,入射光线1被本发明提供的反射薄膜多重散射折射后得到出射光线2、3、4,具有较高的反射性能。
本发明所用的材料和设备均为现有材料和设备,例如:聚酯原料可以采用中国仪征化纤有限公司生产的PET膜级切片,商品牌号FG620。有机扩散粒子可以采用PMMA微珠,粒径分别为2μm,和8μm。无机粒子树脂母粒可以为含BaSO4的PP母粒,BaSO4的重量百分含量为85.5%。
本发明提供的反射膜的制备方法包括如下步骤(下述含量均为重量百分含量):
(1)扩散母粒制备过程
制作方法是:将有机微珠、分散剂、偶联剂、稀释剂和抗氧剂相混合,经过双螺杆挤出机进行造粒生产;添加剂用量如表1所示。
表1添加剂用量
添加剂 |
偶联剂 |
分散剂 |
抗氧剂 |
稀释剂 |
用量(%) |
0.5-6 |
1-2 |
0.5-2 |
0.5-6 |
(2)制备熔融混合物
辅助挤出机:将聚酯大有光切片和10-50%的扩散母料切片通过失重秤混和喂料,挤出,得到扩散层熔融混合物;
主挤出机:将5-20%的含BaSO4的PP母粒(或其他含有无机粒子的树脂母粒)与聚酯大有光切片相混合,干燥后熔融,得到反射层熔融混合物;
(3)光学反射膜的制备
将扩散层熔融混合物和反射层熔融混合物经过模头三层共挤铸片,所得厚片在100℃下纵向拉伸4倍,在104℃下横向拉伸3.8倍,在225℃下热定型处理,冷却之后收卷,最终制成厚度为188μm-350μm的薄膜。
按照上述方法制备得到的反射膜,按照下述测试方法测试其性能。
薄膜厚度:采用千分尺测量,测试标准为GB/T6672-2001;
拉伸强度和断裂伸长率:测试标准为GB/T1040-2006,采用美国英斯特朗公司生产的INSTRON万能材料试验机进行测试。
热收缩率(150℃,30min):测试标准为GB/T12027-2004;切10cm×10cm的样片5片(标清横向和纵向),放在150℃的烘箱内烘烤30min,然后取出样片测量横向和纵向的宽度,分别记为L横和L纵,计算公式为(10cm-L横)/10cm,(10cm-L纵)/10cm,所得收缩率记为热收缩率。采用德国binder烘箱。
摩擦系数:测试标准为GB/T10006-1988;裁切规格为6.5cm×6.5cm的1号样品及8cm×20cm的2号样品各5片并且标清A、B面,将1号样的A面与2号样的B面相接触或者1号样B面与2号样A相接触,然后采用济南兰光FPT-F1摩擦系数测试仪进行摩擦系数测定。测试结果取平均值。
反射率、透光率、雾度的测试标准均为GB/T2410-2008,采用5cm×5cm的样品5片,采用型号为Color Quest XE的Hunterlab测试仪进行测试。测试结果取平均值。
表面光泽度:测试标准为GB/T13891-1992,测试角度为60°;测试仪器为瑞士杰恩尔ZEHNTNER/ZGM1020型便携式光泽度计。
表面电阻率:测试标准为GB/T13541-1992,所用仪器为上海立春精密仪器仪表有限公司ZC36型高阻计。
背光模组亮度:所用的测试仪器为日本拓普康Topcon的BM-7辉度计手动测试台。
实施例1:
按前述方法制备光学反射膜,其中光扩散粒子的粒径为2μm和8μm,分别占光扩散粒子总重量50%,然后将扩散粒子与聚酯材料,和添加剂进行混合造粒,制备扩散母粒,所述扩散母粒包括10%的扩散粒子,1.5%的分散剂,3%的偶联剂,2.5%的稀释剂,1%的抗氧剂,和82%聚酯材料。将所得扩散母粒以30%的添加量与70%聚酯基料相混合,通过辅助挤出机熔融挤出;将含BaSO4的PP母粒以20%的添加量与80%的聚酯基料相混合,通过主挤出机熔融挤出;然后通过模头进行ABA三层共挤铸片,纵拉、横拉、收卷,制备本发明提供的光学反射膜,所得薄膜性能如表2所示,含有该薄膜的背光模组性能如表3所示。
实施例2:
按前述方法制备光学反射膜,其中光扩散粒子为有机硅,粒径为2μm和8μm,分别占光扩散粒子总重量的50%;所述扩散母粒包括10%的扩散粒子,1%的分散剂,0.5%的偶联剂,0.5%的稀释剂,0.5%的抗氧剂,和87.5%聚酯材料。将所得扩散母粒以10%的添加量与90%聚酯基料相混合,通过辅助挤出机挤出,制备扩散层;将含CaCO3的TPU母粒以10%的添加量与90%的聚酯基料相混合,通过主挤出机挤出,制备反射层;然后通过模头进行三层共挤,纵拉、横拉、收卷制备本发明提供的光学反射膜,所得薄膜性能如表2所示。
实施例3:
按前述方法制备光学反射膜,其中光扩散粒子为PMMA微珠,粒径为2μm和8μm,分别占光扩散粒子总重量的50%;所述扩散母粒包括10%的扩散粒子,2%的马来酸酐接枝PP改性母粒、2%的偶联剂、1%的稀释剂、2%的抗氧剂。将所得扩散母粒以40%的添加量与60%聚酯基料相混合,通过辅助挤出机挤出,制备扩散层;将含TiO2的TPX母粒以5%的添加量与95%的聚酯基料相混合,通过主挤出机挤出,制备反射层;所述聚酯为PET;然后通过模头进行三层共挤,纵拉、横拉、收卷制备本发明提供的光学反射膜,所得薄膜性能如表2所示。
实施例4:
按前述方法制备光学反射膜,其中光扩散粒子为PS微珠,粒径为2μm和8μm,分别占光扩散粒子总重量的50%,所述扩散母粒包括10%的扩散粒子,1%的分散剂,6%的偶联剂,3%的稀释剂,1.5%的抗氧剂,和78.5%聚酯材料。将所得扩散母粒以20%的添加量与80%聚酯基料相混合,通过辅助挤出机挤出,制备扩散层;将含SiO2的PE母粒以20%的添加量与80%的聚酯基料相混合,通过主挤出机挤出,制备反射层;然后通过模头进行三层共挤,纵拉、横拉、收卷制备本发明提供的光学反射膜,所得薄膜性能如表2所示。
实施例5:
按前述方法制备光学反射膜,其中光扩散粒子为PA微珠,粒径为2μm和8μm,分别占光扩散粒子总重量的50%,所述扩散母粒包括10%的扩散粒子,1%的分散剂,4%的偶联剂,6%的稀释剂,0.5%的抗氧剂,和78.5%聚酯材料。将所得扩散母粒以20%的添加量与80%聚酯基料相混合,通过辅助挤出机挤出,制备扩散层;将含Al2O3的PP母粒以20%的添加量与80%的聚酯基料相混合,通过主挤出机挤出,制备反射层;然后通过模头进行三层共挤,纵拉、横拉、收卷制备本发明提供的光学反射膜,所得薄膜性能如表2所示。
表2本发明提供的光学反射膜性能测试
表3背光模组的辉度测试性能
通过上表我们可以看出,含有本发明提供的光学反射膜的背光模组的辉度性能明显高于原始背光模组的辉度,高出的比例为2.5%。
实施例6:
按前述方法制备光学反射膜,其中光扩散粒子的粒径为1μm和15μm,分别占光扩散粒子总重量的50%,所述扩散母粒包括10%的扩散粒子,1.5%的分散剂,3.5%的偶联剂,2%的稀释剂,1%的抗氧剂,和82%聚酯材料。将所得扩散母粒以30%的添加量与70%聚酯基料相混合,通过辅助挤出机挤出,制备扩散层;将含BaSO4的PP母粒以10%的添加量与90%的聚酯基料相混合,通过主挤出机挤出,制备反射层;然后通过模头进行三层共挤,纵拉、横拉、收卷制备本发明提供的光学反射膜,所得薄膜性能如表4所示。
实施例7:
按前述方法制备光学反射膜,其中光扩散粒子为有机硅,粒径为3μm和9μm,分别占光扩散粒子总重量的50%,所述扩散母粒包括10%的扩散粒子,1.2%的分散剂,1%的偶联剂,1%的稀释剂,0.8%的抗氧剂,和86%聚酯材料。将所得扩散母粒以15%的添加量与85%聚酯基料相混合,通过辅助挤出机挤出,制备扩散层;将含CaHPO4的TPU母粒以10%的添加量与90%的聚酯基料相混合,通过主挤出机挤出,制备反射层;然后通过模头进行三层共挤,纵拉、横拉、收卷制备本发明提供的光学反射膜,所得薄膜性能如表4所示。实施例8:
按前述方法制备光学反射膜,其中光扩散粒子为PMMA微珠,粒径为2μm和8μm,分别占光扩散粒子总重量的50%,所述扩散母粒包括10%的扩散粒子,1.8%的马来酸酐接枝PP改性母粒,4%的偶联剂,2%的稀释剂,1.8%的抗氧剂,和80.4%聚酯材料。将所得扩散母粒以30%的添加量与70%聚酯基料相混合,通过辅助挤出机挤出,制备扩散层;将含TiO2的TPX母粒以10%的添加量与90%的聚酯基料相混合,通过主挤出机挤出,制备反射层;所述聚酯为PET;然后通过模头进行三层共挤,纵拉、横拉、收卷制备本发明提供的光学反射膜,所得薄膜性能如表4所示。
实施例9:
按前述方法制备光学反射膜,其中光扩散粒子为PS微珠,粒径为2μm和8μm,分别占光扩散粒子总重量的50%,所述扩散母粒包括10%的扩散粒子,1.5%的分散剂,2%的偶联剂,4%的稀释剂,1.5%的抗氧剂,和81%聚酯材料。将所得扩散母粒以40%的添加量与60%聚酯基料相混合,通过辅助挤出机挤出,制备扩散层;将含SiO2的PE母粒以10%的添加量与90%的聚酯基料相混合,通过主挤出机挤出,制备反射层;然后通过模头进行三层共挤,纵拉、横拉、收卷制备本发明提供的光学反射膜,所得薄膜性能如表4所示。
实施例10:
按前述方法制备光学反射膜,其中光扩散粒子为PA微珠,粒径为2μm和8μm,分别占光扩散粒子总重量的50%,所述扩散母粒包括10%的扩散粒子,1.6%的分散剂,2.4%的偶联剂,3%的稀释剂,1%的抗氧剂,和82%聚酯材料。将所得扩散母粒以30%的添加量与70%聚酯基料相混合,通过辅助挤出机挤出,制备扩散层;将含Al2O3的PP母粒以15%的添加量与85%的聚酯基料相混合,通过主挤出机挤出,制备反射层;然后通过模头进行三层共挤,纵拉、横拉、收卷制备本发明提供的光学反射膜,所得薄膜性能如表4所示。
表4本发明提供的光学反射膜性能测试
对比例1:
制备光学反射膜,所得薄膜各层材料选择及配比如实施例1,不同的是,光扩散粒子为有机硅,粒径为20μm。本对比例中的光扩散粒子的粒径过大,且粒径单一,所得反射膜的反射率较低,薄膜性能如表5所示。
对比例2:
制备光学反射膜,所得薄膜各层材料选择及配比如实施例1,不同的是,扩散母粒中扩散粒子的添加量为15%,将所得扩散母粒以60%的添加量与40%聚酯基料相混合,制得扩散层。本对比例中,扩散母粒含量过高,所得反射膜的反射率较低,薄膜性能如表5所示。
对比例3:
制备光学反射膜,所得薄膜各层材料选择及配比如实施例1,不同的是,将含BaSO4的PP母粒以30%的添加量与70%的聚酯基料相混合,制得反射层。本对比例中,树脂母粒的含量过高,所得反射膜的反射率较低,薄膜性能如表5所示。
对比例4:
制备光学反射膜,所得薄膜各层材料选择及配比如实施例1,不同的是,光扩散粒子的粒径为2μm和8μm,分别占光扩散粒子总重量的20%和80%,制得反射层。本对比例中,大粒径光扩散粒子的含量过低,小粒径光扩散粒子的含量过高,所得反射膜的反射率较低,薄膜性能如表5所示。
表5对比例的光学反射膜性能测试
由表2至表5所示实施例和对比例的数据可以得出,本发明提供的反射薄膜具有较高的反射率,良好的综合性能,表面爽滑性好,不会刮伤导光板。特别的,实施例3和8提供的反射膜的反射率更高,滑爽性更好。
以上所述,仅为本发明的较佳实施例而已,并非用于限定本发明的保护范围。凡是根据本发明内容所做的均等变化与修饰,均涵盖在本发明的专利范围内。