CN101142068A - 制备树脂片的方法 - Google Patents

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Abstract

在本发明制备树脂片的方法中，将第一树脂材料和第二树脂材料堆积，并且通过压花辊和夹辊压制，从而将压花辊的表面上的不规则性转印至第一树脂材料，并且使第一树脂材料紧密接触至第二树脂材料，以及将产生的层压材料卷绕在释放辊上，以将其从压花辊上释放。因为两种树脂材料以此装置堆积，因此几乎不发生模塑之后立即产生在背面上的不均匀性，并且即使在通过模塑在宽度方向上具有宽的厚度分布的树脂片的情况下，也可以获得需要的截面形状。

Description

制备树脂片的方法
技术领域
本发明涉及一种制备树脂片的方法，更具体地涉及一种制备适用于安置在各种显示装置或各种光学装置的背面上的导光板的树脂片的方法。
背景技术
关于在各种光学装置中使用的树脂片，菲涅耳透镜(Fresnel lenses)和双曲透镜(lenticular lenses)被使用于宽泛的多种领域中。这些树脂片在表面上具有图案化的不规则性(irregularities)，并且归因于这样的不规则性，菲涅耳透镜和双曲透镜具有它们的光学性质。
对于制备这样的树脂片的方法，迄今为止已经提出了各种建议(见专利文件1至4)。在所有的这些技术中，使用了辊成形以提高生产率。
例如，在专利文件1中，通过在从辊上释放树脂片以前对冷却装置(means)进行特别配置，改善了可转印性。专利文件2公开了一种使用在其上卷绕有模头的辊来制备菲涅耳透镜的方法。
在专利文件3中，将热缓冲器(heat buffer)放入到成形辊的内部，以提高生产率和可转印性。在专利文件4中，使用电晕放电，以提高可转印性并且减少缺陷。
在这些常规技术中，典型的辊成形技术使用图4中示例的构造。该装置包括：片用模头2，该模头2将在挤出机(未示出)中熔融的树脂材料1成形为片；表面上具有不规则性的冲压辊3；与冲压辊3相对安置的镜面抛光辊4；以及面对冲压辊3且安置在镜面抛光辊4对面上的释放用镜面抛光辊5。
通过冲压辊3和镜面抛光辊4压制从模头2挤出的片状树脂材料1，以将在冲压辊3的表面上的不规则性转印到树脂材料1，然后将该树脂材料1卷绕在释放用镜面抛光辊5上，以将其从冲压辊3上释放。
[专利文件1]日本专利申请公开8-31025
[专利文件2]日本专利申请公开7-314567
[专利文件3]日本专利申请公开2003-53834
[专利文件4]日本专利申请公开8-287530
发明内容
然而，上述技术全部涉及制备相对薄的树脂片，因而不适于制备相对厚的树脂片。特别是，当制备通过模塑在宽度方向上具有宽的厚度分布的树脂片时，难以获得需要的截面形状。
例如，当将PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯树脂)在挤出后进行辊成形，并且在宽度方向上给定厚度分布，以在最厚部分和最薄部分之间的厚度产生1mm或更大的厚度差时，产生的片所具有的问题是：片的表面或另一个表面变得不均匀(由树脂通过固化的收缩、弹性回复分布(elastic recoverydistribution)而产生的缩孔)；表面轮廓的全部转印率减小；并且不能转印锐缘形状(sharp edge forms)。
本发明是考虑到这些的情形而进行的，并且旨在提供一种制备特别适用于安置在各种显示装置或各种光学装置的背面上的导光板的树脂片的方法，该方法可以在制备通过模塑在宽度方向上具有宽的厚度分布的树脂片时给出需要的截面形状。
为了实现前述目的，本发明提供了一种制备树脂片的方法，该方法包括以下步骤：堆积从第一模头挤出的片状第一树脂材料和从第二模头挤出的片状第二树脂材料；通过压花辊和相对于压花辊安置的夹辊压制该堆积的树脂材料，使得第一树脂材料与压花辊接触，并且第二树脂材料与夹辊接触；将压花辊表面上的不规则性转印至第一树脂材料，并且使第一树脂材料紧密地接触至第二树脂材料；和通过将紧密接触的材料卷绕在相对于压花辊安置的释放辊上，以将该紧密接触的第一树脂材料和第二树脂材料从压花辊上释放。
根据本发明，堆积并且通过压花辊和夹辊压制第一树脂材料和第二树脂材料，从而将压花辊上的不规则性转印至第一树脂材料，并且使第一树脂材料紧密接触至第二树脂材料，以及将产生的层压材料卷绕在释放辊上，以将其从压花辊上释放。通过如上所述堆积两种树脂材料，几乎不发生模塑之后立即产生在背面上的不均匀性，并且即使在通过模塑在宽度方向上具有宽的厚度分布的树脂片的情况下，也可以获得需要的截面形状。
虽然本发明使用其中堆积从第一模头挤出的第一树脂材料和从第二模头挤出的第二树脂材料的构造(configuration)，但是使用多歧管模头或供料头型(feed block type)模头来代替以上两个模头的构造也是与本发明的构造等价的。换言之，这样的构造具有等价的功能并且提供等价的效果。
在本发明中，优选的是，前述夹辊和/或前述释放辊在表面上具有不规则性。当夹辊和/或释放辊在表面上具有如上所述的不规则性时，就可以获得在两侧上具有不规则性的树脂片。
在此情况下，例如通过以下方法就可以在两侧形成需要的截面形状：通过压花辊在第一树脂材料上的宽度方向上形成具有宽的厚度分布的不规则性；通过夹辊和/或释放辊在第二树脂材料上形成具有比该厚度分布窄的在宽度方向上的厚度分布的不规则性；并且将它们堆积。例如，在表面上形成双曲透镜并且在背面上形成这样的不规则性以形成散射表面，该不规则性具有比所述透镜的间距(pitches)窄数量级的间距。
在本发明中，优选的是，第一树脂材料具有比第二树脂材料的玻璃化转变温度Tg2低的玻璃化转变温度Tg1。当如上所述，第一树脂材料具有比第二树脂材料的玻璃化转变温度Tg2低的玻璃化转变温度Tg1时，有助于在第一树脂材料上在宽度方向上形成具有宽的厚度分布的不规则性，并且在第二树脂材料上形成这样的不规则性，该不规则性在宽度方向上的厚度分布比在第二树脂材料上的不规则性在宽度方向上的厚度分布更窄。
“玻璃化转变温度Tg”是指有机高分子量材料从低温玻璃态转变至高温过冷液体或橡胶样物质时的温度。
在本发明中，优选的是，转印至第一树脂材料和/或第二树脂材料的不规则性在第一树脂材料和第二树脂材料的层压材料的宽度方向上的最厚部分和最薄部分之间产生1mm或更多的厚度差。在本发明中，还优选的是，第一树脂材料和第二树脂材料的层压材料在最薄部分的厚度为5mm或更小。如上所述，本发明具有成形过去难以模制的截面形状的树脂材料的益处。
本发明的益处
如上所述，根据本发明，甚至在通过模塑在宽度方向上具有宽的厚度分布的树脂片的情况下，也可以获得需要的截面形状。
附图简述
图1是示例本发明应用的用于树脂片的生产线的一个实例的示意图；
图2是示例模塑后的树脂材料的线性切割边缘(linearly cut edge)的透视图；
图3是示例模塑后的树脂材料的线性切割边缘的透视图；和
图4是示例用于树脂片的常规生长线的一个实例的示意图。
[符号描述]
10...用于树脂片的生产线
12...模头(第一模头)
14...第一树脂材料
15...模头(第二模头)
16...压花辊
17...第二树脂材料
18...夹辊
22...导辊
24...释放辊
30...逐渐冷却区
32...层压材料
实施本发明的最佳装置
以下，通过参考附图来详细描述本发明的制备树脂片的方法的优选实施方案。图1是示例本发明制备树脂片的方法应用的用于树脂片的生产线的一个实例。
用于树脂片的生产线10是由以下方面组成的：作为第一模头的片用模头12，其用于将挤出机11中熔化的第一树脂材料14形成为片；作为第二模头的模头15，其用于将挤出机13中熔化的第二树脂材料17形成为片；表面上具有不规则性的压花辊16；与压花辊16相对安置的夹辊18；与压花辊16相对安置的释放辊24；和支持第一树脂材料14和第二树脂材料17的层压材料32转移的多个导辊22、22...。
设计模头12的狭缝尺寸，使得挤出的熔融第一树脂材料14宽于压花辊16的压花；并且如此安置，使得来自模头12的熔融第一树脂材料14挤出到压花辊16和夹辊18之间的区域。
同样地，设计模头15的狭缝尺寸，使得挤出的熔融第二树脂材料17宽于压花辊16的压花；并且如此安置，使得来自模头15的熔融第二树脂材料17挤出到压花辊16和夹辊18之间的区域。
压花辊16在它的表面上具有图案化的不规则性。该图案化的不规则性可以具有与例如表示于图2中的在模塑之后的第一树脂材料14的形状相反的形状。图2是示例在模塑后的第一树脂材料14(层压材料32)的线性切割边缘14A的透视图。
另一方面，夹辊18的表面是平坦和平滑的。尽管在此实施方案中夹辊18具有平坦的表面，但是它可以如压花辊16一样具有图案化的不规则性。
具体地，层压材料32(第二树脂材料)具有平坦的背面，并且在第一树脂材料14的表面上形成有平行于箭头的线性不规则性图案。该箭头表示第一树脂材料14的移动方向(traveling direction)。因而，可以在压花辊16的表面上形成具有与边缘14A的形状相反的形状的环形凹槽。随后将详细地描述在第一树脂材料14的表面上的不规则性图案。
关于压花辊16的材料，适用的有各种钢构件、不锈钢、铜、锌、黄铜、具有由这样的金属所制造的芯以及在表面上衬有橡胶的材料、镀有HCr、Cu或Ni的那些金属材料、陶瓷和各种复合材料。
关于在压花辊16的表面上形成不规则性的方法，通常优选采用的是用NC车床切割和抛光(buffing finish)的组合，尽管该方法依赖于突起和凹陷图案的间距(pitches)和深度，或压花辊16表面的材料。还可以采用其它已知的加工方法，例如研磨、超声机械加工、放电机械加工。
当在夹辊18的表面上形成图案化的不规则性时，可以使用类似的方法。另一方面，当如在此实施方案中，形成夹辊18平坦和平滑的表面时，通常优选采用用车床切割和抛光的组合。
压花辊16表面的表面粗糙度Ra优选为0.5μm或更小，更优选0.2μm或更小。
压花辊16是在图1中箭头的方向上，通过未示出的驱动构件以预定的圆周速度旋转驱动的。压花辊16还配备有温度控制装置。这样的温度控制装置可以控制和防止归因于加热至高温的第一树脂材料14(层压材料32)而导致的压花辊16的温度上升，或辊温度的急剧下降。
对于这样的温度控制装置，优选采用其中温度受控的油在辊内部循环的构造(configuration)。可以依靠其中使回转接头安置在辊的末端的构造来供给和排放油。在图1的用于树脂片的生产线10中使用了该温度控制装置。
夹辊18与压花辊16一起压制第一树脂材料14和紧密接触第一树脂材料14背面的第二树脂材料17的层压材料32，并且被安置在移动方向的上游(upstream)，与压花辊16相对的相同高度。
当要使层压材料32的背面平坦时，夹辊18的表面优选是经如上所述镜面抛光的。这样的表面使得在模塑后的第二树脂材料17(层压材料32)的背面处于良好的状态。夹辊18表面的表面粗糙度Ra优选为0.5μm或更小，更优选0.2μm或更小。
关于夹辊18的材料，适用的是各种钢构件、不锈钢、铜、锌、黄铜、具有由这样的金属所制造的芯以及在表面上衬有橡胶的材料、镀有HCr、Cu或Ni的那些金属材料、陶瓷和各种复合材料。
夹辊18是在图1中箭头的方向上，通过未示出的驱动构件以预定的圆周速度旋转驱动的。还可以是其中没有驱动构件连接至夹辊18的构造，但是为了使第二树脂材料17(层压材料32的背面)的背面处于良好的状态，优选连接驱动构件。
夹辊18配备有未示出的加压装置，使得在预定的压力下压制存在于夹辊18和压花辊16之间的层压材料32。加压装置在夹辊18和压花辊16的接触点的法线方向上施加压力，并且可以使用已知的装置例如电动装置、气缸或水压力缸。
对于夹辊18，还可以使用其中几乎不产生归因于对压制力的反应力而产生的弯曲(bending)的构造。对于这样的构造，可以采用：其中将垫辊提供在夹辊18之后(从压花辊16的相对面)的构造；使用冠状形式(在中心更宽)的构造；具有强度分布使得辊在辊轴方向上的中心具有更大的刚性的构造；或它们的组合。
夹辊18具有温度控制装置。夹辊18的最佳预调温度的选择基于第二树脂材料17的材料、第二树脂材料17在熔化(例如，在模头15的狭缝出口)时的温度、第二树脂材料17(层压材料32)的转印率、压花辊16的外径和压花辊16的不规则性图案。
对于夹辊18的温度控制装置，优选采用的是其中温度受控的油在辊内部循环的构造。可以依靠其中使回转接头安置在辊的末端的构造来供给和排放油。在图1的用于树脂片的生产线10中使用了此温度控制装置。
关于其它的温度控制装置，可以使用已知的装置例如包埋在辊内的夹套加热器和布置在辊的附近的介电加热装置。
如上所述，第一树脂材料14优选具有比第二树脂材料17的玻璃化转变温度Tg2低的玻璃化转变温度Tg1。如刚才所述，当第一树脂材料14的热变形大于第二树脂材料17的热变形时，在第一树脂材料14的表面上就可以形成更大的不规则性，并且这对于使第二树脂材料17的表面平坦也是有效的。
树脂材料的玻璃化转变温度Tg是通过普通方法测量的，例如通过差示扫描量热法(DSC)的量热变化的测量或使用流变仪的tanδ＝G″(损耗模量)/G′(储能模量)的测量。
即使在与此实施方案不同，还在第二树脂材料17的表面上形成不规则性的情况下，第一树脂材料14的表面上的不规则性也可以更大，并且在第二树脂材料17的表面上的不规则性也可以以良好的状态形成，只要第一树脂材料14具有比第二树脂材料17更大的热变形即可。
为了监测在辊、第一树脂材料14和第二树脂材料17的一些部分的表面温度，优选提供表面温度测量装置(表示省略)。对于这样的表面温度测量装置，可以使用各种已知的装置，例如红外测温计和辐射温度计。
表面温度测量装置在以下部位测量表面温度，例如，在存在于模头12和压花辊16之间的第一树脂材料14的宽度方向上的几个点；直接在释放辊24后的第一树脂材料14的宽度方向上的几个点；或卷绕在压花辊16或释放辊24上的第一树脂材料14的宽度方向上的几个点。
还可以将通过表面温度测量装置监测的结果作为反馈发送至辊、模头12和模头15的温度控制装置，从而反映在辊的温度控制中的结果。备选地，在没有表面温度测量装置的情况下用前馈控制的操作也是适用的。
在表示于图1中的用于树脂片的生产线10或它的下游中，还优选提供用于检测层压材料32张力的张力检测装置，或用于检测层压材料32的厚度的厚度检测装置(厚度传感器)。
提供逐渐冷却区30(或退火区)，使得防止了层压材料32在释放辊24的下游的迅速温度变化。当层压材料32经受迅速温度变化时，层压材料32的内部例如保持塑性(plastic)，而表面和它的邻近区域已经是弹性的，并且归因于由在内部中的固化所导致的收缩，恶化了层压材料32的表面轮廓。此外，归因于第一树脂材料14和第二树脂材料17(层压材料的表面和背面)之间的温度差，可能使层压材料32翘曲。
可以在水平方向上如隧道(tunnel)一样形成逐渐冷却区30，并且可以采用其中在隧道中提供有温度控制装置以控制层压材料32的冷却温度分布的构造。对于温度控制装置，可以使用已知的装置，例如配置用于通过多个喷嘴对层压材料32供给温度受控的空气(热空气或冷空气)的装置，或配置用于通过加热装置(尼克罗姆镍铬电阻丝加热器、红外线加热器、介电加热装置等)加热层压材料32的两边的装置。
在逐渐冷却区30的下游，以如下顺序提供：洗涤单元(洗涤区)、缺陷检查单元(检查区)、层压单元、切边机、横切机和收集空间(表示省略)。
在这些中，压层单元用于将保护膜(聚乙烯膜等)粘合至层压材料32的两边。切边机切去在层压材料32的宽度方向上的两个边缘(废料部分)，而横切机将层压材料32均匀地切割成为预定的长度。
取决于目的，可以省略以上单元的某些。
现在描述在图1中示出的用于树脂片的生产线10上制备树脂片的方法。
在本发明中使用的第一树脂材料14和第二树脂材料17可以是热塑性树脂，并且其实例包括聚甲基丙烯酸甲酯树脂(PMMA)、聚碳酸酯树脂、聚苯乙烯树脂、MS树脂、AS树脂、聚丙烯树脂、聚乙烯树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂、聚氯乙烯树脂(PVC)、热塑性弹性体、它们的共聚物和环烯烃聚合物。
堆积从模头12挤出的片状第一树脂材料14和从模头15挤出的片状第二树脂材料17，并且通过压花辊16和相对于压花辊16安置的夹辊18压制该堆积的树脂材料，使得将压花辊16上的不规则性转印至第一树脂材料14，并且通过夹辊18使第二树脂材料17的表面保持平坦和平滑，然后将第一树脂材料14和第二树脂材料17的层压材料卷绕在与压花辊16相对安置的释放辊24上，以将其从压花辊16上释放。
从压花辊16释放的第一树脂材料14和第二树脂材料17的层压材料32在水平方向上转移，在通过逐渐冷却区30的同时逐渐冷却，并且当除去应变时，将层压材料切割成为预定的长度，并且作为树脂片产品而储存在下游中的产品收集区中。
在树脂片14的制备中，第一树脂材料14从模头12中挤出的挤出速率和第二树脂材料17从模头15中挤出的挤出速率可以为0.1至50m/分钟，优选0.3至30m/分钟。相应地，压花辊16、夹辊18和释放辊24的圆周速度与以上速率基本上一致。
优选的是将在辊的速率中的波动控制在相对于预调值的1％内。
基于线压(line pressure basis)(由假定夹辊归因于弹性变形的平面接触是线接触而换算的值)，从夹辊18施加给压花辊16的压力优选为0至200kN/m(0至200kgf/cm)，更优选0至100kN/m(0至100kgf/cm)。
优选的是夹辊18和释放辊24的温度是分别控制的。还优选的是在释放辊24上的第一树脂材料14的温度不高于该树脂的软化点Ta。当将聚甲基丙烯酸甲酯树脂用作第一树脂材料14时，释放辊24的预调温度可以是50至110℃。
以下详细描述第一树脂材料14的表面上的不规则性图案。如上所述，图2是示例模塑后的第一树脂材料14(层压材料32)的线性切割边缘14A的透视图。层压材料32具有平坦的背面(第二树脂材料17的表面)。
层压材料32(第一树脂材料14)的表面上的不规则性图案是在纵向(在图2中由箭头表示的方向)上线性延伸的不规则性图案。此图案具有V型凹槽50和锥形部分52、52的重复，所述V型凹槽50形成在第一树脂材料14最厚部分14B上，并且所述锥形部分52、52的厚度从V型凹槽50的两个边缘向第一树脂材料14最薄部分14C线性地降低。换言之，该图案具有V型凹槽50和在两侧上与V型凹槽50中心线轴对称的锥形部分52、52的单元(1间距)的连续轮廓。
参考图2，第一树脂材料14(或层压材料32)中的最薄部分14C的厚度优选为5mm或更小，更优选在0.5mm或更大和2mm或更小之间。第一树脂材料14的最厚部分14B和最薄部分14C之间的厚度差优选为1mm或更大，更优选2.5mm或更大。通过这样的尺寸，层压材料32可以合适地用于安置在各种显示装置或各种光学装置的背面上的导光板。
当层压材料32用于导光板时，将圆柱形冷阴极管放于V型凹槽50内部，并且从该冷阴极管发射的光穿过V型凹槽50的表面而进入层压材料32，被反射在锥形部分52、52上，并且辐射穿过以平面形式的层压材料32的背面。
当如上所述将模塑后的层压材料32用于导光板时，V型凹槽50的宽度p优选为2mm或更大，并且顶角θ1优选为40至80度。V型凹槽50的深度Δt优选为1mm或更大，进一步优选为2.5mm或更大。锥形部分52、52的倾角θ2优选为3至20度，以及宽度p2优选为5mm或更大，进一步优选为10mm或更大。
以下，描述在层压材料32的表面上的另一种不规则性图案。图3是示例模塑后的第一树脂材料14(层压材料32)的线性切割边缘14A的透视图。该层压材料32具有平坦的背面(第二树脂材料17的表面)。
第一树脂材料14(层压材料32)的表面上的不规则性图案是在纵向(在图中由箭头表示的方向)上线性地延伸的不规则性图案。具有锯齿形截面的此图案具有垂直壁54和锥形部分56的重复，所述垂直壁54连接第一树脂材料14的最厚部分14B和最薄部分14C的垂直壁54，并且所述锥形部分56的厚度从垂直壁54的上部边缘(最厚部分14B)向第一树脂材料14的最薄部分14C线性地降低。
参考图3，第一树脂材料14(或层压材料32)的最薄部分14C的厚度为5mm或更小，更优选在0.5mm或更大和2mm或更小之间。第一树脂材料14的最厚部分14B和最薄部分14C之间的厚度差优选为1mm或更大，更优选为2.5mm或更大。通过这样的尺寸，层压材料可以合适地用于安置在各种显示装置或各种光学装置的背面上的导光板。
当将模塑后的层压材料32用于导光板时，将圆柱形冷阴极管放至垂直壁54的侧面，并且从该冷阴极管发射的光穿过垂直壁54的表面(侧面)而进入层压材料32，被反射在锥形部分56上，并且辐射穿过以平面形式的层压材料32的背面。
当将模塑后的层压材料32用于导光板时，锥形部分56的倾斜角θ3优选为3至20度。
当将模塑后的层压材料32用于导光板时，还可以采用除了以上形式以外的另一种形式。例如，虽然图2中的第一树脂材料14具有拥有V形截面的V型凹槽50，但是还可以采用除此以外的截面，例如矩形、梯形、圆弧或抛物线截面，只要满足光学性质和模塑性即可。
此外，压花辊16的表面上的不规则性可以不与图2或图3中的第一树脂材料14的表面形状相反。考虑到第一树脂材料14的收缩余量，不规则性可以是表示于图2或图3中的不规则性的偏置(offset)形式，从而使得制备的层压材料32具有表示于图2或图3中的形状。
根据以上所述的本发明制备树脂片的方法，即使在通过模塑在宽度方向上具有宽的厚度分布的树脂片情况下，也可以获得需要的截面形状。
虽然以上已经描述了本发明制备树脂片的方法的实施方案，但是本发明不限于上述实施方案，并且不同的方式是可用的。
例如，对于夹辊的数目和位置，可以使用不同于本实施方案的各种方式，只要获得类似的功能即可。
此外，对于逐渐冷却区30，可以使用不同于本实施方案的各种方式，同样，只要获得类似的功能即可。

Claims (5)

1.一种制备树脂片的方法，该方法包括以下步骤：
堆积从第一模头挤出的片状第一树脂材料和从第二模头挤出的片状第二树脂材料；
用压花辊和相对于压花辊安置的夹辊压制所述堆积的树脂材料，使得第一树脂材料与压花辊接触，并且第二树脂材料与夹辊接触；
将压花辊表面上的不规则性转印至第一树脂材料，并且使第一树脂材料紧密地接触至第二树脂材料；和
通过将紧密接触的材料卷绕在相对于压花辊安置的释放辊上，将紧密接触的第一树脂材料和第二树脂材料从压花辊上释放。
2.按照权利要求1所述的制备树脂片的方法，其中所述夹辊和/或所述释放辊在表面上具有不规则性。
3.按照权利要求1或2所述的制备树脂片的方法，其中所述第一树脂材料具有比所述第二树脂材料的玻璃化转变温度Tg2低的玻璃化转变温度Tg1。
4.按照权利要求1至3中任何一项所述的制备树脂片的方法，其中转印至第一树脂材料和/或第二树脂材料的所述不规则性在第一树脂材料和第二树脂材料的层压材料的宽度方向上在最厚部分和最薄部分之间产生1mm或更大的厚度差。
5.按照权利要求1至4中任何一项所述的制备树脂片的方法，其中所述第一树脂材料和所述第二树脂材料的层压材料在最薄部分的厚度为5mm或更小。
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