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透明膜材用高耐热蓝光阻隔剂eversorb

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随着科技的进步,手持电子装置与显示器的背光源几乎已全面更换为 LED灯源,而 LED 灯会放射出能量较强的可见光蓝光。根据国际标准化组织ISO(International Organization for Standard)提出的定义,蓝光属于可见光的一部分,波长介于 380~530nm。研究报导指出,蓝光可穿透人眼的角膜及水晶体,直射入视网膜的黄斑部,造成黄斑部感光细胞损伤。为了避免眼睛受到蓝光的伤害,除了本身需养成良好的用眼习惯外,市场上目前也已有许多可降低蓝光透过率的保护膜供消费者选择。

一般蓝光保护膜的结构为:表面涂层╱PET基材膜╱胶黏层╱离型膜。常见的保护膜制作方式为在胶黏层内使用添加剂,或表面涂层使用溅镀、蒸镀或化学气相沈积等工艺而成。由于胶黏层厚度都要求在10μm以下,添加剂的添加量需加到很高才会有明显效果,造成移行(Migration)或相分离(Phase Separation)的风险提升许多;而溅镀等操作难度、环境及设备要求相较于湿式涂布高出许多,大幅增加生产成本。近来有厂商开始发展在PET基材膜内加入紫外光或可见光蓝光阻隔剂的技术,一方面由于基材厚度相对较厚,可降低添加剂使用量;另一方面功能性PET基材膜生产门槛高,大幅提高产品附加值。

阻隔剂的选择

应用于PET基材膜的蓝光阻隔剂需具备几项特点:(1)与PET树脂兼容性佳;(2)蓝光位置有吸收,颜色不宜太深;(3)5%热重损失温度高;(4)固态为佳。一般PET基材膜的加工温度都在摄氏280度以上,因此适用于加工制程的添加剂,其 5%热重损失温度需高于 280 度,避免添加剂在加工过程中挥发损耗。本文选用市面上常用于PET基材膜的固态紫外光阻隔剂进行讨论,并加入台湾永光化学工业公司生产的Eversorb® BL3 (简称BL3)进行探讨,其详细数据列于表1。

使用紫外光-可见光光谱仪 (型号Shimadzu UV-2600) 测量各阻隔剂的穿透光谱,将固体分别溶解于四氢弗喃(THF),浓度为100mg/L,宽度1cm;但UV-3638在THF中无法完全溶解,故将溶剂改为二甲基甲酰胺(DMF),浓度相同。穿透光谱图如图1所示,横轴为波长,纵轴为相对于空气的穿透度,穿透度值越低,代表该波长穿透的量越少,被阻隔的程度越高。表2列出图一曲线在不同波长的穿透度数值,BL3在380-440nm的阻隔效果优于其他的紫外光阻隔剂,即在相同成品膜厚中,欲达到相同的阻隔效果,BL3需要的添加量最低。

蓝光阻隔剂应用于PET基材膜

将Eversorb BL3以10%重量百分浓度与PET塑料粒进行造粒,造粒完成的蓝光PET母粒与PET塑料粒混合以机台进行押出延伸成膜,押出制程段高温达摄氏260-300度,得到厚度 35μm的PET膜材,蓝光阻隔剂BL3占PET膜浓度为3%。将得到的蓝光 PET 膜以紫外光-可见光光谱仪测量穿透度,得到的穿透光谱图。

市场上测试蓝光阻隔效果,除了观察单一特定波长的穿透度外,有些产品会计算蓝光区域的光通量,一般常见方法为计算380nm-495nm区域的面积换算平均穿透度,若小于75%则认为具有蓝光阻隔效果。

BL3的5%热重损失温度超过摄氏380度,适合高温制程的透明树脂加工,依据表3实际测得的数据,含3%BL3的35μm厚PET膜材,在400nm穿透度为12.3%,蓝光区域380-495nm的平均穿透度为63.8%,都证明了此PET膜材具有蓝光阻隔效果。

结语

现代人因长时间使用3C产品,眼睛视力有部分因3C产品放出的蓝光而受到伤害,使得显示器的抗蓝光产品需求大幅提高。本文中的Eversorb® BL3产品在400nm阻隔较常见的PET膜内阻隔剂更强,且5%热重损失温度超过摄氏380度,适合应用于高温透明膜材中。实际添加于PET膜材生产制程,而得到的抗蓝光PET基材膜,其400nm穿透度为12.3%,蓝光区域平均穿透度为63.8%。目前BL3成品颜色与纯度还有进步空间,永光研发人员也正积极进行制程质量改善,以提供在 PET 膜材内更好的解决方案,以达成永光化学追求“Better Chemistry,Better Life”的目标。
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