TWI849460B - 抗菌防霧顯示器塗料組成物、其製造方法及含其之透明片材及車用顯示器 - Google Patents
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Abstract
本案是關於一種抗菌防霧顯示器塗料組成物、其製造方法及含其之透明片材及產品，其係藉由對雙離子高分子及乳化劑進行聚合步驟獲得。塗布抗菌防霧顯示器塗料組成物於基材後，所形成之透明片材具有透明性、抗菌性、防霧性及防水性，從而確保車用顯示器在最惡劣的環境下仍可操作。
Description
本發明是有關於一種塗料組成物，特別是一種抗菌防霧顯示器塗料組成物、其製造方法及含其之透明片材及車用顯示器。
車用顯示器為行車帶來方便及娛樂，但車用顯示器有病菌沾附及易起霧的缺點。詳細而言，車用顯示器多需以手觸控的方式操作，而手部又容易沾附病菌，因此如果清潔不當，車用顯示器容易成為接觸感染的媒介。其次，車內溫度通常會維持在舒適宜人的溫度。然而，如果車內溫度與車外溫度的差異過大，空氣中的水氣容易凝結於車用顯示器上形成水珠，不僅會使車用螢幕投影出來的影像散射，從而影響使用方便性，還會造成車用螢幕內的電子元件受潮而故障。
習知防止水氣凝結於車用顯示器上的手段包含在車用顯示器的水平偏光片外，設置聚對苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate，PET)保護片材，並於PET保護片材上塗布防霧劑。防霧劑具有親水端及疏水端，屬於乳化劑，其中親水端可以降低水的表面張力，使水氣凝結後形成水膜，而不形成水珠，且疏水端可使水膜流動。然而，由於乳化劑可溶於水，水膜流動時，亦會帶走防霧劑，故防霧劑的時效性及使用次數有限。
有鑑於此，亟需一種可形成具透明性、抗菌性、防霧性及防水性之透明片材的塗料組成物，以解決上述問題。
因此，本發明之一樣態是提供一種抗菌防霧顯示器塗料組成物的製造方法，包含對雙離子高分子與乳化劑進行聚合步驟。上述抗菌防霧顯示器塗料組成物塗布於基材後，形成之透明片材具有透明性、抗菌性、防霧性及防水性。
本發明之又一態樣是提供一種抗菌防霧顯示器塗料組成物，其係由上述製造方法製得。
本發明之再一態樣是提供一種抗菌防霧的透明片材，包含基材及利用上述抗菌防霧顯示器塗料組成物形成之塗布層。
本發明之又一態樣是提供一種車用顯示器，包含上述透明片材。
根據本發明之上述態樣，提出一種抗菌防霧顯示器塗料組成物的製造方法。首先，提供起始材料，其中起始材料可包含但不限於雙離子高分子溶液、乳化劑、熱聚合起始劑及平衡量的水。然後，於55℃至65℃對起始材料進行聚合步驟，從而獲得抗菌防霧顯示器塗料組成物。
雙離子高分子溶液可包含但不限於雙離子高分子及助溶劑，其中雙離子高分子包含陽離子基，陽離子基具有至少一雙鍵。助溶劑可例如為選自於由生理食鹽水飽和液、甲醇、乙醇及上述所組成的一族群。基於起始材料之含量為100重量%，雙分子高分子之含量可例如為1重量%至5重量%，且助溶劑於起始材料之含量可例如為10重量%至15重量%。乳化劑可包含但不限於至少一雙鍵，其中基於起始材料之含量為100重量%，乳化劑之含量為大於大於15重量%及小於或等於25重量%。基於起始材料之含量為100重量%，熱聚合起始劑之含量可例如為0.1重量%至0.3重量%。
在本發明之一些實施例中，雙離子高分子可包含但不限於式(1)所述之AUmBUn的嵌段共聚物、無規共聚物或交替共聚物，
AU表示式(1)中-CR1R2-所示之具有取代基之二價亞甲基，BU表示式(1)中-CR
4HCH
2CR
5H-所示的具有取代基之二價伸丙基，m表示5至120的整數，n表示5至120的整數，R
1表示碳數3至18之直鏈狀、支鏈狀或環狀烷基、酯基[亦即-COOR
x，其中R
x表示碳數3至18之直鏈狀、支鏈狀或環狀烷基、芳香基或碳數5至12之雜芳基(heteroaryl)]、芳香基或碳數5至12之雜芳基，R
2為氫原子或甲基，R
4為羧基，且R
5為陽離子基。
在本發明之一些實施例中，陽離子基可例如為N,N-二甲基銨基伸乙基胺基乙烯基、N,N-二甲基銨基伸丙基胺基乙烯基、N,N-二甲基銨基伸丁基胺基乙烯基或N,N-二甲基銨基伸戊基胺基乙烯基。
在本發明之一些實施例中，乳化劑可包含但不限於聚氧乙烯山梨醇酐單油酸酯及/或山梨糖醇單油酸脂。
在一些實施例中，熱聚合起始劑可包含但不限於2,2'-偶氮二異丁腈、2,2'-偶氮雙-2-甲基丁腈、2,2'-偶氮雙(2-甲基丙酸)二甲酯及/或4,4'-偶氮雙-4-氰基戊酸。
根據本發明之又一態樣，提供一種抗菌防霧顯示器塗料組成物，其是由上述製造方法製得。
根據本發明之再一態樣，提供一種抗菌防霧的透明片材，可包含但不限於基材及塗布層，其中塗布層係設置於基材的一表面上，且塗布層係利用上述抗菌防霧顯示器塗料組成物所形成。
在本發明之一些實施例中，透明片材置於45°C至55°C之熱水上30秒至90秒後不起霧。
在本發明之一些實施例中，透明片材之表面相對於基材之表面的相對抗菌率係至少80%。
根據本發明之又一態樣，提供一種車用顯示器，可包含上述透明片材。
應用本發明之抗菌防霧顯示器塗料組成物、其製造方法，其中抗菌防霧顯示器塗料組成物係將含陽離子基之雙離子高分子溶液與乳化劑進行聚合步驟後獲得，且抗菌防霧顯示器塗料組成物塗布於基材後，所形成之透明片材具有透明性、抗菌性、防霧性及防水性，從而確保車用顯示器在最惡劣的環境下仍可操作。
如前所述，本發明提供一種抗菌防霧顯示器塗料組成物、其製造方法及含其之透明片材及車用顯示器，其係將雙離子高分子與乳化劑進行聚合步驟後獲得，且此抗菌防霧顯示器塗料組成物塗布於基材後，所形成之透明片材具有透明性、抗菌性、防霧性及防水性，從而確保車用顯示器在最惡劣的環境下仍可操作。
請參閱圖1，其係繪示根據本發明之一實施例的抗菌防霧顯示器塗料組成物之製造方法100的流程圖。首先，如步驟110所示，提供起始材料，其中起始材料可包含但不限於雙離子高分子溶液、乳化劑、熱聚合起始劑及水。接著，於55°C至65°C對起始材料進行聚合步驟(如步驟130所示)，以獲得抗菌防霧顯示器塗料組成物(如步驟150所示)。
上述雙離子高分子溶液可包含但不限於雙離子高分子及助溶劑。此雙離子高分子包含陽離子基，且陽離子基具有至少一雙鍵，以助於進行詳述如後之聚合反應。在一實施例中，雙離子高分子可包含但不限於如專利號TW I496819 B所述的結構，其中雙離子高分子包含式(1)所述之AU
mBU
n的嵌段共聚物、無規共聚物或交替共聚物。AU表示式(1)中-CR
1R
2-所示之具有取代基之二價亞甲基，BU表示式(1)中-CR
4HCH
2CR
5H-所示的具有取代基之二價伸丙基，m表示5至120的整數，n表示5至120的整數，其中AU具有錨定基團，BU具有雙離子性基團或擬雙離子性基團。
(1)
詳細而言，R
1可例如為碳數3至18之直鏈狀、支鏈狀或環狀烷基、酯基[亦即-COOR
x，其中R
x表示碳數3至18之直鏈狀、支鏈狀或環狀烷基、芳香基或碳數5至12之雜芳基(heteroaryl)]、芳香基或碳數5至12之雜芳基，R
2可例如為氫原子或甲基，R
4可例如為羧基(-COOH)，且R
5可例如為陽離子基。
在一實施例中，陽離子基可例如為N,N-二甲基銨基伸乙基胺基乙烯基(N,N-dimethylammnio-ethylene-1-amino-vinyl)、N,N-二甲基銨基伸丙基胺基乙烯基(N,N-dimethylammnio-propylene-1-amino-vinyl)、N,N-二甲基銨基伸丁基胺基乙烯基(N,N-dimethylammnio-butylene-1-amino-vinyl)及N,N-二甲基銨基伸戊基胺基乙烯基(N,N-dimethylammnio-pentylene-1-amino-vinyl)。
基於起始材料的含量為100重量%，雙離子高分子之含量可例如為1重量%至5重量%，較佳為1重量%至3重量%。如果雙離子高分子的含量不在上述範圍內，所獲得之塗料組成物形成之透明片材的抗菌性及/或防水性不佳，或者於製作成本大幅提升之情況下，塗料組成物所形成之透明片材之抗菌性、防霧性及/或防水性亦未再有顯著的提升。
助溶劑需可充分溶解雙離子高分子。在一實施例中，助溶劑可例如為選自於由生理食鹽水飽和液、甲醇、乙醇及上述所組成的一族群。在一實施例中，基於起始材料的含量為100重量%，助溶劑之含量可例如為10重量%至15重量%。如果助溶劑的含量過少，則無法使雙離子高分子均勻混合於起始材料中。然而，如果助溶劑的含量過多，則所製得之抗菌防霧顯示器塗料組成物在塗布於基材上後，形成之塗布層易殘留助溶劑，從而刺激皮膚，而有使用安全的問題。
上述乳化劑具有雙鍵，以與雙離子高分子之陽離子基上的雙鍵聚合。在一實施例中，乳化劑可包含但不限於聚氧乙烯山梨醇酐單油酸酯(如：Tween®80)及/或山梨糖醇單油酸脂(如：Span®80)。在一實施例中，乳化劑可選擇性包含長鏈的不飽和脂肪酸烴，其含有11至17個碳。
基於起始材料之含量為100重量%，乳化劑的含量可例如為大於15重量%及小於或等於25重量%，較佳可為18重量%至22重量%。如果乳化劑的含量不在上述範圍，則製得之抗菌防霧顯示器塗料組成物的成膜性不佳，且所製得之抗菌防霧的透明片材的防霧性較差，或者過多的乳化劑將稀釋雙離子高分子於起始材料中的含量，導致製得之抗菌防霧顯示器塗料組成物無法形成的具抗菌性之透明片材，且塗布於基材後，需較長的烘乾時間才能形成塗布層。
上述熱聚合起始劑可包含但不限於2,2'-偶氮二異丁腈、2,2'-偶氮雙-2-甲基丁腈、2,2'-偶氮雙(2-甲基
丙酸)二甲酯及/或4,4'-偶氮雙-4-氰基戊酸。基於起始材料之含量為100重量%，熱聚合起始劑的含量可例如為0.1重量%至0.3重量%。如果熱聚合起始劑的含量不在上述範圍，則後續聚合步驟之效率不佳，或者於製作成本大幅提升之情況下，塗料組成物形成之透明片材的抗菌性及防霧性亦未再有顯著的提升。上述水可例如為蒸餾水、二次水及/或去離子水。
上述製得之抗菌防霧顯示器塗料組成物塗布於基材後，可形成透明片材，其中此透明片材包含基材及塗布層，塗布層係設置於基材的表面上，且此塗布層係抗菌防霧顯示器塗料組成物所形成。上述基材的材料種類不限，以具高透明性的材料為佳，具體例為聚對苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate，PET)。在一實施例中，塗布層的形成方法不限。在一具體例中，抗菌防霧顯示器塗料組成物係以印刷式(printing)塗布的方式對基材進行塗布，並於110℃至130℃烘乾20分鐘至30分鐘後，從而在基材的表面上形成塗布層。
上述透明片材具有透明性、抗菌性、防霧性及防水性。本文所述之「透明性」是指透明片材的透光度佳，評估方式不限，可例如為以肉眼評估。本文所述之「抗菌性」係指透明片材的表面不易被細菌、病毒及/或含其之飛沫沾附。抗菌的評估方式不限，可例如以相對菌數百分比或相對抗菌率評估。其中，相對菌數百分比係指透明片材(基材經抗菌防霧顯示器塗料組成物塗布)之表面生菌數(即，N1)與基材(未經抗菌防霧顯示器塗料組成物塗布)之表面生菌數(即，N
2)之百分比[即(N
1/N
2)×100%]，且相對抗菌率評估是100%與相對菌數百分比的差值[即，100%－(N
1/N
2)×100%]。經實驗證實，透明片材的相對菌數百分比係低於20%，甚至可低於10%，即相對抗菌率可達80%以上，甚至是90%以上。
本文所述之「防霧性」係指透明片材的表面不易水氣凝結，其中防霧性可例如將透明片材置於溫熱水(溫度約為45°C至55°C)上一段時間後，評估透明片材的透明性是否改變及/或表面是否形成水珠。經實驗證實，透明片材置於45°C至55°C之水上，經30秒至90秒後，透明片材仍具有高透明性且表面無水珠附著。
本文所述之「防水性」是指透明片材經多次水洗後，仍具有抗菌性及/或防霧性，其中水洗次數不限，可例如為20次至40次，或30次。換言之，經本發明之抗菌防霧顯示器塗料組成物塗布形成之透明片材可經較多次水洗，實際使用時不僅可延長使用壽命，也可避免用水擦拭後，透明片材之抗菌性及/或防霧性變差。
補充說明的是，相較於未經水洗的透明片材，經水洗的透明片材之表面可形成緻密的水合層，其中水合層不僅可降低細菌、病毒及/或含其之飛沫沾附於透明片材之表面，因此透明片材經水洗後，抗菌性不減反增。
上述透明片材具有透明性、抗菌性、防霧性及防水性，而可應用於車用顯示器等會使用環境溫差大的產品上。
補充說明的是，本發明之抗菌防霧顯示器塗料組成物係藉由對雙離子高分子及特定的乳化劑進行聚合步驟而獲得，其中雙離子高分子具有錨定基團(即AU基團)，提供良好的塗布性、成膜性及表面附著性，故相較於混合雙離子高分子及乳化劑製得之混合物(未經聚合步驟)，抗菌防霧顯示器塗料組成物的防水性較佳。
其次，對於如PET等化學反應性差的疏水性基材，需使用較耗能及/或化學藥劑的方法(如：電漿處理及/或鹼處理)進行塗布，否則單純以浸漬處理塗布，所形成之塗布層的附著性不佳。然而，上述特定的乳化劑具有長鏈(如：11至17個碳)的脂肪酸烴，可較佳地錨定於疏水基材的表面，且雙鍵可使乳化劑與雙離子高分子聚合，故抗菌防霧顯示器塗料組成物藉由浸漬處理塗布於PET基材表面上，所形成之塗布層能可較佳地附著於PET基材表面上。
再者，相較於將雙離子高分子及乳化劑混拌入基材，利用塗布的方式可使用較少量的雙離子高分子及乳化劑達到較佳的抗菌性及防霧性。
以下利用數個實施例以說明本發明之應用，然其並非用以限定本發明，本發明技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。
製備抗菌防霧的透明片材
製備例
將適量的雙離子高分子溶於甲醇中，以配置雙離子高分子溶液。然後，混合雙離子高分子溶液(使用量：10重量%)、Tween
®80(使用量：20重量%)、2,2'-偶氮二異丁腈(使用量：0.2重量%)及平衡量的水，以獲得雙離子高分子含量為2重量%之起始材料。上述雙離子高分子係根據專利號TW I496819 B所揭示之方法製造(由普瑞博生技有限公司提供)，其中雙離子高分子具有陽離子基，且此陽離子基具有至少一雙鍵。使用前，先以80目的篩子過篩雙離子高分子。接著，於60°C對起始材料進行聚合步驟，從而獲得塗料組成物。利用塗料組成物對PET片材進行浸漬處理，並於120°C下烘乾30分鐘，藉以形成製備例之透明片材。
製備比較例
以未塗布塗料組成物之PET片材為製備比較例。
評估方式
1.透明片材的抗菌性
製備例及製備比較例的透明片材之抗菌性檢測方法簡述如下：首先，先後利用紫外光照射透明片材的正反面各5分鐘，以對透明片材進行滅菌，其中透明片材的正面是指在後續實驗中，取樣表面生菌數的那一面。接著，將透明片材正面朝上放置於裝有菌液培養皿中，並於37°C進行細菌培養24小時，其中菌液中的細菌濃度為2.5×10
5菌落形成單位(colony-forming unit，CFU)/mL至10.0×10
5CFU/mL。
然後，取出透明片材，並移除肉眼可見的液體，再對透明片材進行清洗處理達2次後，瀝乾透明片材表面的液體，其中清洗處理係浸泡透明片材於磷酸鹽緩衝生理鹽水(phosphate buffered saline，PBS)達5分鐘後，移除PBS。接下來，以10 mL的含卵磷脂及Tween
®80的大豆酪蛋白消化培養基(soybean casein digest lecithin polysorbate 80 medium，SCDLP)沖洗試片的正面，以獲得沖洗液。塗布1 mL的沖洗液於培養瓊脂上，並於37°C下培養24小時後，計算製備例的培養瓊脂的菌落數(即，N
1)與製備比較例的培養瓊脂的菌落數(即，N
2)的百分比[即，(N
1/N
2)×100%]，以獲得製備例的相對菌數百分比，且計算100%與製備例的相對菌數百分比之差值[即，100%－(N
1/N
2)×100%]，以獲得相對抗菌率。補充說明的是，上述細菌包含大腸桿菌，且培養瓊脂為本發明所屬技術領域具有通常知識者所熟知，於此不再贅述。
上述方法可獲得未水洗組之製備例及製備比較例的相對抗菌率，其係記錄於表1中。由表1可知，製備例的透明片材之相對抗菌率為大於80%，表示具有抗菌性。
2. 透明片材經水洗後的抗菌性
將製備例及製備比較例之透明片材以清水浸泡30次，再進行上述抗菌檢定，以獲得水洗組之製備例及製備比較例的相對抗菌率，並將結果記錄於表1中，其中如表1所示，相較於未水洗組，水洗組的製備例之相對抗菌率不減反升(94.3%)，表示抗菌性佳，證實製備例的透明片材具有防水性。
3. 評估透明片材的防霧性及透明性
評估製備例及製備比較例的透明片材的透明性及防霧性。透明性的評估方式是將透明片材置於白底而有圖案的紙上，再透過透明片材觀察圖案是否清晰、顏色飽和度是否降低及/或白底是否呈白色，其中「○」表示圖案的邊緣清晰、顏色飽和度不變，白底呈白色，「╳」表示圖案的邊緣模糊、圖案的飽和度下降及/或白底呈米黃色或黃色。
防霧性的評估方法是在白底而有圖案的紙上放置50°C溫熱水的燒杯，並在燒杯上放置透明片材1分鐘後，透過透明片材觀察紙上的圖案的清晰度，其中「○」表示圖案清晰，且「╳」表示圖案模糊。
如表1所示，製備例及製備比較例的透明片材之透明性都很好。其次，製備例的透明片材具有良好的防霧性，但製備比較例的透明片材的防霧性不佳。
表1
由上述可知，本發明之抗菌防霧顯示器塗料組成物、其製造方法及含其之透明片材及車用顯示器，其優點在於對雙離子高分子及乳化劑進行聚合步驟，獲得之抗菌防霧顯示器塗料組成物塗布於基材後，形成之透明片材具有透明性、抗菌性、防霧性及防水性，從而確保車用顯示器在最惡劣的環境下仍可操作，並延長透明片材的使用壽命。
雖然本發明已以數個特定實施例揭露如上，但可對前述揭露內容進行各種潤飾、各種更動及替換，而且應可理解的是，在不脫離本發明之精神和範圍內，某些情況將採用本發明實施例之某些特徵但不對應使用其他特徵。因此，本發明的精神和權利要求範圍不應限於以上例示實施例所述。
100:製造方法
110,130,150:步驟
為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之詳細說明如下：
[圖1]係繪示根據本發明之一實施例的抗菌防霧顯示器塗料組成物之製造方法的流程圖。
100:製造方法
110,130,150:步驟
Claims (10)
- 一種抗菌防霧顯示器塗料組成物的製造方法，包含：提供一起始材料，其中該起始材料包含：一雙離子高分子溶液，包含：雙離子高分子，包含陽離子基，且該陽離子基具有至少一雙鍵；以及一助溶劑，選自於由生理食鹽水飽和液、甲醇、乙醇及上述所組成的一族群，其中基於該起始材料之一含量為100重量%，該雙離子高分子之一含量為1重量%至5重量%，且該助溶劑之一含量為10重量%至15重量%；一乳化劑，包含至少一雙鍵，其中基於該起始材料之該含量為100重量%，該乳化劑之一含量為大於15重量%至小於或等於25重量%；一熱聚合起始劑，其中基於該起始材料之該含量為100重量%，該熱聚合起始劑之一含量為0.1重量%至0.3重量%；以及一平衡量的水；以及於55℃至65℃對該起始材料進行一聚合步驟，從而獲得該抗菌防霧顯示器塗料組成物。
- 如請求項1所述之抗菌防霧顯示器塗料組成物的製造方法，其中該雙離子高分子包含式(1)所述之 AUmBUn的嵌段共聚物、無規共聚物或交替共聚物，
- 如請求項1或2所述之抗菌防霧顯示器塗料組成物的製造方法，其中該陽離子基係N,N-二甲基銨基伸乙基胺基乙烯基、N,N-二甲基銨基伸丙基胺基乙烯基、N,N-二甲基銨基伸丁基胺基乙烯基或N,N-二甲基銨基伸戊基胺基乙烯基。
- 如請求項1所述之抗菌防霧顯示器塗料組成物的製造方法，其中該乳化劑包含聚氧乙烯山梨醇酐單油酸酯及/或山梨糖醇單油酸脂。
- 如請求項1所述之抗菌防霧顯示器塗料組成物的製造方法，其中該熱聚合起始劑包含2,2'-偶氮二異丁腈、2,2'-偶氮雙-2-甲基丁腈、2,2'-偶氮雙(2-甲基丙酸)二甲酯及/或4,4'-偶氮雙-4-氰基戊酸。
- 一種抗菌防霧顯示器塗料組成物，其係由請求項1至請求項7任一項所述之製造方法製得。
- 一種抗菌防霧的透明片材，包含一基材及一塗布層，其中該塗布層係設於該基材之一表面上，且該塗布層係利用如請求項6所述之抗菌防霧顯示器塗料組成物所形成。
- 如請求項7所述之抗菌防霧的透明片材，其中該透明片材置於45℃至55℃之熱水上30秒至90秒後不起霧。
- 如請求項7所述之抗菌防霧的透明片材，其中該透明片材之一表面相對於該基材之一表面的一相對抗菌率係至少80%。
- 一種車用顯示器，包含如請求項7至請求項9任一項所述之透明片材。
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| WO2001005921A1 (fr) | 1999-07-15 | 2001-01-25 | Rhodia Chimie | Utilisation d'un polymere amphotere pour traiter une surface dure |
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-
2022
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