CN101646546A - 用于制备不均匀厚度树脂片材的方法和设备 - Google Patents

Abstract

根据本发明的方法包括：将熔融树脂从模头中以带状挤出的挤出步骤，在将挤出的树脂片材通过将其夹持在模辊和夹辊之间以将其以不均匀厚度成型的同时，将其冷却和固化的成型/冷却步骤，和将从模辊上剥离的树脂片材慢冷却的慢冷却步骤，并且至少慢冷却步骤的较前部分具有：在将外力以不阻碍树脂片材运送的程度施加给所述的树脂片材时，在将树脂片材保持在原始的没有翘曲的不均匀厚度形状的同时，慢冷却树脂片材的子步骤。

Description

用于制备不均匀厚度树脂片材的方法和设备

技术领域

本发明涉及用于制备制备不均匀厚度树脂片材的方法和设备，并且更具体而言，涉及用于制备在多种光学元件如液晶显示装置的背光用光导板和各种大显示器用光导板中使用的不均匀厚度树脂片材的方法和设备，所述的大显示器包括用于装饰、展示和照明目的的那些。

背景技术

作为在多种光学元件中使用的树脂片材，这样的树脂片材如菲涅尔透镜和双凸透镜是可得到的并且被用于不同的领域。在这样的树脂片材的表面上，形成规则的凸部和凹部，以使菲涅尔透镜和双凸透镜能够完成它们相应的光学性能。已经提出多种方法用于制备这样的树脂片材(参见专利文件1至7)。考虑到提高生产率，所有这些提出的方法都使用辊形成。

例如，专利文件1描述了通过使用直到树脂片材从辊上剥离之前使用的冷却中的特定工具，来改善可转移性的尝试。专利文件2公开了使用围绕辊缠绕的金属模具制造菲涅尔透镜的方法。专利文件3显示了通过在形成辊的内部安置热缓冲构件而提高生产率和转移性的尝试。专利文件4也涉及通过电晕放电处理对转移性的改善和缺陷的减少。

专利文件5至7涉及考虑到通过降低树脂片材的扭曲实现高水平的厚度精确度，通过加热或冷却从模头挤出的树脂片材的两端或中心部分而制备厚度精确度优异的树脂片材的尝试。

这些较早的辊形成方法中的一种典型方法使用图17中所示的构造。此方法的硬件构造包括：片材模头102，其用于将通过挤出机(未示出)熔融的树脂片材101形成为带状；压印辊103，在其表面上形成凸部和凹部；镜面辊104，其相对于压印辊103安置；和镜面辊105，其用于剥离应用，相对于压印辊103安置并且在镜面辊104相反一侧上。将从模头102挤出的带状树脂片材101在压印辊103和镜面辊104之间挤压，以将压印辊103表面的凸部和凹部转印至树脂片材101，并且通过将树脂片材101围绕用于剥离应用的镜面辊105卷绕，将其从压印辊103上剥离。

在这些光学元件中使用的树脂片材的具体应用包括：液晶显示装置和用于装饰和照明目的的显示装置的背光，并且这些装置使用引导来自光源的光并且完成表面光发射的光导板。例如，液晶显示装置配备有背光，所述的背光用来自液晶显示(LCD)板的后侧的光线经由光导板辐照，由此照明LCD板(参见，例如非专利文件8)。

在较小LCD板上使用的光导板如用于移动电话或膝上型个人计算机的那些，通常是通过熔融树脂的注塑成型制造的。但是，在大型LCD电视机上使用的20英寸以上的光导板是通过熔融树脂的挤出成型而不是注塑成型制造的，在这里注塑成型是不能用的，原因在于成型设备和成型技术的限制。

通常，对于相对小的LCD板如膝上型PC的那些，使用如图18中所示的向一端较厚而向另一端较薄的楔形光导板，而对于大型LCD板如大型LCD电视机的那些，使用如图18B中所示的中间较厚而两侧较薄的半圆柱形光导板。

这些不均匀厚度树脂片材通常是通过如下制造的：将从模头挤出的每一树脂片材冷却和固化，同时将其进一步不均匀成型，然后将其逐渐地冷却。但是，此方法涉及如下问题：在通过挤出成型制造不均匀厚度树脂片材的过程中，不均匀厚度树脂片材翘曲，并且此翘曲不利地影响配备该片材的光导板的光学特性。特别是，片材尺寸越大，其越容易翘曲，并且这对于大型LCD板用的光导板尤其如此。

在例如专利文件9至12中描述了关于防止翘曲、消除引起翘曲的残余应力并且控制挤出成型时片材厚度精确度的技术。

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

专利文件5：日本专利申请公开2002-120248

专利文件6：日本专利申请公开2002-67124

专利文件7：日本专利申请公开2005-349600

非专利文件8：Kenji Manabe等，住友化学株式会社，“Development ofAcryl Materials and Molding Technology for Liquid Crystal BackLights，R&D Paper 2002-II(日语)

专利文件9：日本专利申请公开11-320656

专利文件10：日本专利3730215

专利文件11：日本专利申请公开2002-120273

专利文件12：日本专利公布6-37065

发明内容

但是，在上面参考的专利文件1至7和9至12中描述的每一种方法都关注在宽度方向上的厚度均匀的树脂片材的制备方法。将这些已知方法中的任何一种用来制造在成型时在宽度方向上具有广泛区别的厚度(即，厚度不均匀)的不均匀厚度树脂片材，例如用于构成液晶显示装置背光的光导板的树脂片材，几乎不能提供没有翘曲和扭曲的不均匀厚度树脂片材。

例如，当将聚甲基丙烯酸甲酯树脂(PMMA)在挤出后进行辊成形时，其在宽度方向的厚度存在差别，其中最厚部分和最薄部之间的厚度差为0.5mm以上。在此情况下，将产生大量的问题，包括在前或背表面中凸部和凹部的产生(包括当树脂固化时的收缩空腔和弹性恢复量的差别)，表面形状转印总速率的下降至不利地影响成型，以及转印锐边形状的失败。特别是，在宽度方向上的厚度存在显著差异(不均匀厚度)的情况下，树脂膜在其从模头中以带形挤出后即刻的温度允许在宽度方向上的均匀控制。但是，在将片材从轧制表面或与外部气氛接触的表面逐渐冷却的情况下，温度下降在较厚部分中比在较薄部分中更慢，导致宽度方向上的温度差别。收缩的差别显著导致片材不可避免的翘曲或扭曲。尽管可以想到通过慢的总体冷却或张力调整来降低翘曲和扭曲，但是特别难以实现均匀厚度成型的高精确度。

鉴于这些情形而本发明努力达到的一个目的在于提供一种用于制备不均匀厚度树脂片材的方法和设备，所述的方法和设备当制备在成型时在宽度方向的厚度存在显著差别的不均匀厚度树脂片材时，可以得到所需要的剖面形状，而没有翘曲和扭曲，所述的不均匀厚度树脂片材特别适宜用于将要被安置在各种显示装置后面的各种光导板和用于各种光学元件。

为了实现上述目的，本发明的第一方面提供一种用于制备不均匀厚度树脂片材的方法，所述不均匀厚度树脂片材的厚度在所述树脂片材的宽度方向上是不均匀的，该方法包括：将熔融树脂从模头中以带状挤出的挤出步骤；在将挤出的树脂片材通过将其夹持在模辊和夹辊之间以将其以不均匀厚度成型的同时，将其冷却和固化的成型/冷却步骤；和将从模辊上剥离的树脂片材慢冷却的慢冷却步骤，其特征在于，至少慢冷却步骤的较前部分具有：在将外力以不阻碍所述树脂片材运送的程度施加给所述的树脂片材的同时将所述树脂片材保持在原始的没有翘曲的不均匀厚度形状，与此同时，慢冷却所述树脂片材的子步骤。

在第一方面，在慢冷却步骤，如此施加外力到树脂片材上至不阻碍所述树脂片材的运送的程度，以在将树脂片材保持在其原始的没有翘曲的不均匀厚度形状的同时慢慢冷却。

在这可能时，即使将导致树脂片材内出现翘曲的内应力(内力)在慢冷却步骤出现，由于通过外力将树脂片材保持在其原始的没有翘曲的不均匀厚度形状，因此将片材在保持没有翘曲的同时慢慢冷却，其中内应力逐渐减弱。即使在成型/冷却步骤中在树脂片材中出现翘曲，由于片材在慢冷却步骤中以被外力强迫校正翘曲的状态被慢冷却，因此引起翘曲的内应力逐渐减弱。

因此，当通过挤出成型制备不均匀厚度树脂片材时，可以保持制备的不均匀厚度树脂片材没有翘曲，并且可以在慢冷却步骤中校正在成型/冷却步骤中出现的任何翘曲。

本发明第二方面的特征在于，在第一方面中，所述树脂片材在所述慢冷却步骤的入口处的表面温度不高于玻璃化转变温度Tg℃，但是不低于Tg-30℃，所述树脂片材在停止施加所述外力时的表面温度不高于Tg-20℃，但是不低于Tg-80℃，并且所述外力按线压计不高于200kgf/cm，但是不低于10kgf/cm。

在第二方面，规定了用于将树脂片材保持在其原始的没有翘曲的不均匀厚度形状的优选温度条件和外力的优选压力条件。通过将温度和压力设置在这些相应的水平，可以更加有效地校正树脂片材的翘曲。

本发明第三方面的特征在于，在第一或第二方面中，使所述树脂片材在宽度方向上的慢冷却速度均匀。

不均匀厚度树脂片材由于在树脂片材宽度方向上的厚度的不均匀性而容易出现慢冷却速度的差别，并且此慢冷却速度的差别容易引起可能导致翘曲的内应力。因此，通过使所述树脂片材在宽度方向上的慢冷却速度均匀，可以进一步提高本发明的有效性。

本发明第四方面的特征在于，在第一至第三方面中的任何一方面中，通过将所述树脂片材在辊之间从其前面和后面挤压，施加所述外力，和将在所述树脂片材的不均匀厚度形状面一侧上安置的辊形成为跟随所述的不均匀厚度形状面。

第四方面表示对树脂片材施加外力的优选模式，其中树脂片材的不均匀厚度没有被外力所损坏，原因在于通过将所述树脂片材在辊之间从其前面和后面挤压，施加所述外力，和将在所述树脂片材的不均匀厚度形状面一侧上安置的辊形成为跟随所述的不均匀厚度形状面。此外，由于在不均匀厚度形状面和辊面之间难以出现间隙，所以可以将树脂片材精确地保持在其原始的没有翘曲的不均匀厚度形状。

本发明第五方面的特征在于，在第四方面中，在所述不均匀厚度形状面一侧上安置的辊是具有与所述不均匀厚度形状面相同的辊面的不均匀厚度辊。

第五方面表示在不均匀厚度形状面一侧安置的辊的优选模式，其中它被配置成具有与所述不均匀厚度形状面相同的辊面的单个不均匀厚度辊。这不仅防止了不适当的外力作用于不均匀厚度形状面，而且可以精确地将树脂片材保持在其原始的没有翘曲的不均匀厚度形状。例如，在使用半圆柱形不均匀厚度树脂片材的情况下，使用与半圆柱形匹配的凹辊。在使用楔形不均匀厚度树脂片材的情况下，使用与片材的楔形匹配的楔形辊。

本发明第六方面的特征在于，在第四方面中，在所述不均匀厚度形状面一侧上安置的辊是在所述树脂片材的宽度方向上排列的多个短辊。

第六方面表示将要安置在不均匀厚度形状面一侧上的辊的另一种优选模式，其中它们是在所述树脂片材的宽度方向上排列的多个短辊。这可以使多个短辊沿着不均匀厚度形状安置，从而防止不适当的外力作用于不均匀厚度形状面，而且可以使树脂片材能够精确地保持其原始的没有翘曲的不均匀厚度形状。

本发明第七方面的特征在于，在第四至第六方面中的任何一方面中，在所述不均匀厚度形状面一侧上安置的一个或多个辊是一个或多个弹性辊。

第七方面表示将要安置在不均匀厚度形状面一侧上的一个或多个辊的另一种优选模式，其中使用一个或多个弹性辊。在这发生时，当将外力施给到不均匀厚度形状面时，弹性辊进行塑性变形，以跟随不均匀厚度形状面，结果是不仅防止不适当的外力作用于不均匀厚度形状面，而且可以使树脂片材能够精确地保持其原始的没有翘曲的不均匀厚度形状。在第五方面中的不均匀厚度形状辊或第六方面中的短辊也可以是一个或多个弹性辊。

为了实现上述目的，本发明的第八方面提供一种用于制备厚度在宽度方向上不均匀的不均匀厚度树脂片材的设备，所述设备包括：挤出装置，所述的挤出装置将熔融树脂从模头以带形挤出；成型/冷却装置，所述的成型/冷却装置在将挤出的树脂片材通过将其夹持在模辊和夹辊之间以将其以不均匀厚度成型的同时，将其冷却和固化；慢冷却装置，所述的慢冷却装置慢冷却从所述模辊剥离的所述树脂片材；形状保持装置，所述的形状保持装置在将外力以不阻碍所述树脂片材运送的程度施加给所述的树脂片材的同时，将所述树脂片材保持在原始的没有翘曲的不均匀厚度形状；外力调节装置，所述的外力调节装置调节将要施加的所述外力；和慢冷却控制装置，所述的慢冷却控制装置使所述树脂片材将要在宽度方向慢冷却的慢冷却速度均匀。

第八方面代表本发明作为设备的构造，其中配置形状保持装置，外力调节装置和慢冷却控制装置，以使树脂片材能够在适宜的慢冷却温度被慢冷却，同时被保持在其原始的没有翘曲的不均匀厚度形状。

本发明第九方面的特征在于，在第八方面中，所述形状保持装置包括：第一辊，所述的第一辊布置在所述树脂片材的不均匀厚度形状面一侧并且形成为跟随所述不均匀厚度形状面；和直的第二辊，所述的第二辊布置在所述树脂片材的平坦面一侧。这不仅防止不适当的外力作用于不均匀厚度形状面，而且可以使树脂片材能够精确地保持其原始的没有翘曲的不均匀厚度形状。作为第一辊，例如上述的不均匀厚度形状辊，可以适宜地使用短辊或弹性辊。

为了实现上述目的，本发明的第十方面提供一种用于制备不均匀厚度树脂片材的方法，所述不均匀厚度树脂片材的厚度在所述树脂片材的宽度方向上是不均匀的，该方法包括：将熔融树脂从模头中以带状挤出的挤出步骤；在将挤出的树脂片材通过将其夹持在模辊和夹辊之间以将其以不均匀厚度成型的同时，将其冷却和固化的成型/冷却步骤；和将从模辊上剥离的树脂片材慢冷却的慢冷却步骤，该方法的特征在于，所述成型/冷却步骤和所述慢冷却步骤中的至少一个具有温度控制子步骤，该温度控制子步骤用加热装置或冷却装置控制所述树脂片材的温度，以使所述树脂片材在宽度方向上的温度分布均匀。

在第十方面中的用于制备不均匀厚度树脂片材的方法中，如此完成制造以使树脂片材在宽度方向上的温度分布均匀。因此，所得到的在宽度方向上温度差别的消除可以限制变形如扭曲或翘曲，并且可以提供所需要的带形状。此外，本发明涉及一种用于制备不均匀厚度树脂片材的方法，由该方法，当将树脂片材冷却和成型时，树脂膜的较厚部分被较慢地冷却而较薄部分被较快地冷却。因此，在温度控制子步骤，通过对树脂膜的较厚部分安置冷却装置并且对较薄部分安置加热装置，使更精确的温度控制成为可能。或者，在仅使用加热装置的情况下，由于较薄部分的冷却速度较快，通过将用于树脂膜较厚部分的加热装置的温度设置得较高而对于较薄部分的加热装置的温度设置得较低，使适宜的温度控制成为可能。

为了实现上述目的，本发明的第十一方面提供一种用于制备不均匀厚度树脂片材的方法，所述不均匀厚度树脂片材的厚度在所述树脂片材的宽度方向上是不均匀的，该方法包括：将熔融树脂从模头中以带状挤出的挤出步骤；在将挤出的树脂片材通过将其夹持在模辊和夹辊之间以将其以不均匀厚度成型的同时，将其冷却和固化的成型/冷却步骤；和将从模辊上剥离的树脂片材慢冷却的慢冷却步骤，该方法的特征在于，所述成型/冷却步骤和所述慢冷却步骤中的至少一个具有温度控制子步骤，该温度控制子步骤用加热装置或冷却装置控制所述树脂片材的温度，以使所述树脂片材在宽度方向上的温度分布保持规定的温度分布样式。

为了使被成型的最终产品没有扭曲或翘曲，取决于最终产品的不均匀厚度形状，树脂片材在宽度方向上的温度分布可以不必是均匀的。例如，在树脂片材在将其从辊上剥离时的温度分布具有特定的分布样式时，片材可以成型而没有扭曲或翘曲。在此情况下，必须如此进行控制，以实现该特定的温度分布样式。

在第十一方面中的用于制备不均匀厚度树脂片材的方法中，如此完成制造以使树脂片材在宽度方向上的温度分布符合规定的温度分布。即使使树脂片材在宽度方向上的温度分布均匀，取决于形状，也可能形成扭曲或翘曲。由于本发明的第十一方面能够使树脂片材在免于扭曲或翘曲的温度分布中成型，因此该方法可以被用于各种各样形成的片材。

本发明第十二方面的特征在于，在第十或第十一方面中，在所述温度控制子步骤，用传感器检测所述树脂片材在宽度方向上的温度分布，和根据检测的值进行在宽度方向上的温度控制。

在第十二方面中，用传感器检测树脂片材中的温度分布，并且如此完成温度控制，以使树脂膜在宽度方向上的温度分布符合规定的温度分布样式。因此，可以提高温度控制的精确度。此外，优选此布置中的温度控制是自动的。

本发明第十三方面的特征在于，在第十二方面中，对于所述温度控制子步骤，在所述树脂片材的宽度方向上安装传感器和加热装置或冷却装置每一种中的多个。

在第十三方面中，由于在所述树脂片材的宽度方向上安装所述的传感器和加热装置或冷却装置每一种中的多个，可以提高温度控制的精确度。

本发明第十四方面的特征在于，在第十三方面中，所述传感器以及所述加热装置和所述冷却装置的位置可以根据最终产品的剖面形状而在宽度方向上变化。

由于传感器和加热装置或冷却装置的位置是可变的，因此第十四方面可以适于各种剖面形状的最终产品。

本发明第十五方面的特征在于，在第十至第十四方面中的任何一方面中，通过使用用于将所述树脂片材从所述模辊上剥离的剥离辊和用于进行所述慢冷却步骤的慢冷却区，进行所述方法，并且将所述传感器和所述加热装置或所述冷却装置安装在选自模辊部、剥离辊部和慢冷却区中的两个以上部中。

在第十五方面中，由于在制造方法的两个以上的子步骤中安装传感器和加热装置或冷却装置，因此使温度控制在多个步骤中成为可能，并且可以提高温度控制的精确度，并且相应地提高形状控制的精确度。

本发明第十六方面的特征在于，在第十至第十五方面中的任何一方面中，在转印模辊表面的凸部和凹部后的所述不均匀厚度树脂片材在所述片材的宽度方向上在最厚部分和最薄部分之间的厚度差为0.5mm以上。

本发明第十七方面的特征在于，在第十至第十六方面中的任何一方面中，所述不均匀厚度树脂片材最薄部分的厚度不超过5mm。

第十六和第十七方面规定将由本发明的制备方法制造的树脂片材的厚度。根据本发明的制备方法由于其允许控制树脂片材的温度而提供这样的树脂片材：即使对于在最厚和最薄部分之间具有大差别的树脂片材或具有显著大厚度的树脂片材，成型如扭曲和翘曲也得到限制。因此，本发明可以证明在成型具有常规上难以成型的剖面形状的树脂片材时的有效性。

本发明第十八方面的特征在于，在第十至第十七方面中的任何一方面中，在所述温度控制子步骤，将所述树脂片材从两面加热或冷却。

在第十八方面中，由于将所述树脂片材从两面加热或冷却，可以如此完成控制，从而即使在树脂片材特别厚的情况下，也使树脂片材在深度方向上的温度均匀。

本发明第十九方面的特征在于，在第十至第十八方面中的任何一方面中，所述树脂片材含有漫射粒子。

在第十九方面中，由于所述树脂片材含有漫射粒子，在此树脂膜中传播的光线被漫射，从而有助于提高从此树脂膜发出的、来自光源的光线的均匀性。

为了实现上述目的，本发明的第二十方面提供一种用于制备厚度在宽度方向上不均匀的不均匀厚度树脂片材的设备，所述设备包括：挤出装置，所述的挤出装置将熔融树脂从模头以带形挤出；成型/冷却装置，所述的成型/冷却装置在将挤出的树脂片材通过将其夹持在模辊和夹辊之间以将其以不均匀厚度成型的同时，将其冷却和固化；慢冷却装置，所述的慢冷却装置慢冷却从所述模辊剥离的所述树脂片材，该设备的特征在于，所述成型/冷却装置和所述慢冷却装置中的至少一个具有温度控制装置，该温度控制装置用加热装置或冷却装置控制所述树脂片材的温度，以使所述树脂片材在宽度方向上的温度分布均匀。

为了实现上述目的，本发明的第二十一方面提供一种用于制备厚度在宽度方向上不均匀的不均匀厚度树脂片材的设备，所述设备包括：挤出装置，所述的挤出装置将熔融树脂从模头以带形挤出；成型/冷却装置，所述的成型/冷却装置在将挤出的树脂片材通过将其夹持在模辊和夹辊之间以将其以不均匀厚度成型的同时，将其冷却和固化；慢冷却装置，所述的慢冷却装置慢冷却从所述模辊剥离的所述树脂片材，该设备的特征在于，所述成型/冷却装置和所述慢冷却装置中的至少一个具有温度控制装置，该温度控制装置用加热装置或冷却装置控制所述树脂片材的温度，以使所述树脂片材在宽度方向上的温度分布保持规定的温度分布样式。

在第二十和第二十一方面中，本发明被构造为设备。

当制备在成型时在宽度方向上的厚度差别显著的不均匀厚度树脂片材时，根据本发明用于制备不均匀厚度树脂片材的方法和设备可以提供没有翘曲和扭变的所需剖面形状。因此，本发明可以提供用于制备不均匀厚度树脂片材的方法和设备，所述的不均匀厚度树脂片材特别适宜用于将安置在各种显示装置如LCD装置后面的各种光导板和各种光学元件。

附图简述

图1图示了进行在本发明的第一和第二实施方案中的用于制备不均匀厚度树脂片材的方法的流程；

图2概念性地说明在本发明的第一实施方案中的用于制备不均匀厚度树脂片材的设备；

图3A和图3B说明成型和冷却辊的构造；

图4显示成型和冷却辊的放大图；

图5说明在成型/冷却步骤和慢冷却步骤，树脂片材在宽度方向上的温度分布；

图6A至图6E说明引起温度差别的控制装置和慢冷却控制装置的冷却；

图7说明形状保持装置的一个实例；

图8说明另一种模式中的形状保持装置；

图9说明再一种模式中的形状保持装置；

图10说明树脂片材的翘曲；

图11说明用于制备不均匀厚度树脂片材的设备的控制系统；

图12说明由用于制备不均匀厚度树脂片材的设备的控制系统驱动的设备部件；

图13显示在本发明的第二实施方案中的用于制备不均匀厚度树脂片材的设备的构造；

图14显示在本发明的第二实施方案中的用于制备不均匀厚度树脂片材的设备中的成型/冷却步骤和慢冷却步骤的构造；

图15A至图15C显示在本发明的第二实施方案中的成型不均匀厚度树脂片材的实例的剖面；

图16显示在本发明的第二实施方案中的不均匀厚度树脂片材生产线上的模辊部分从下面观看时的图，其中说明了加热装置和传感器的布置；

图17显示常规树脂片材生产线的构造；和

图18A和图18B说明不均匀厚度树脂片材的形状的实例。

符号描述

10    原料制备步骤

12    挤出步骤

14    成型/冷却步骤

16    慢冷却步骤

18    翘曲测量步骤

20    控制步骤

22    层压步骤

24    切边/切割步骤

26    加载步骤

28    原料料仓

30    添加剂料仓

32    自动测量机

34    混合器

36    料斗

38    挤出机

40    恒容量泵

42    进料管线

44    模头

46    模辊

48    夹辊

50    剥离辊

52    冷却控制装置

53    通道

54    慢冷却区

55    绝热体

56    形状保持装置

58    凹辊

60    辊

62    短辊

64    长辊

66    轴承

68    气缸

70    轴承

74    喷气装置

76    进料辊

78    翘曲测量仪器

79    储料器

80    测量台

82    卷轴

84    保护膜

86    夹辊

88    切割机

90    切边机

122，124，126，128，129    加热装置(或冷却装置)

130，132，133，134，135    传感器

本发明的最佳实施方案

下面将参考附图描述在本发明优选实施方案中的用于制备不均匀厚度树脂片材的方法和设备。

(本发明的第一实施方案)

在本发明的第一优选实施方案中，提供一种不均匀厚度树脂片材制备技术，通过该技术，防止在成型/冷却步骤中成型的不均匀厚度树脂片材在慢冷却步骤中被慢冷却时翘曲或扭曲。它还是这样一种技术，通过该技术，在慢冷却步骤校正在成型/冷却步骤出现的任何翘曲。本发明第一实施方案的此描述将参考半圆柱形不均匀厚度树脂片材。

图1图示用于进行制备不均匀厚度树脂片材的方法的总流程，并且图2概念性地说明在本发明的第一实施方案中的用于制备不均匀厚度树脂片材的设备，其配备有用于进行该方法的步骤的各种部件。

如图1中所示，根据本发明用于制备不均匀厚度树脂片材的方法包括：原料制备步骤10，在原料制备步骤10，主要测量并且混合原料；挤出步骤12，在挤出步骤12，将熔融树脂以带形连续地挤出；成型/冷却步骤14，在成型/冷却步骤14，将挤出的树脂片材A在对其进行不均匀厚度成型的同时通过冷却而固化；慢冷却步骤16，在慢冷却步骤16，将固化的树脂片材A慢冷却；翘曲测量步骤18，在翘曲测量步骤18，慢冷却的树脂片材A是否满足关于任何翘曲的规定标准；控制步骤20，在控制步骤20，如果翘曲超过规定的标准，如此进行控制以通过将过分翘曲的事实反馈给成型/冷却步骤14和慢冷却步骤16而使树脂片材的冷却速度和在宽度方向上慢冷却速度均匀；层压步骤22，在层压步骤22，将表面保护膜层压在树脂片材A的前和后表面的每一个上；切边/切割步骤24，在切边/切割步骤24，将树脂片材A切边并且切割成规定的尺寸(长度×宽度)；和加载步骤26，在加载步骤26，将切边并且切割的树脂片材A加载。

下面将参考步骤10至26中的每一步，描述根据本发明用于制备不均匀厚度树脂片材的设备的构造。

如图2中所示，原料制备步骤10，自动测量从原料料仓28(或原料槽)和添加剂料仓30(或添加剂槽)进料到自动测量机32的原料树脂和添加剂，并且将原料树脂和添加剂在混合器34中以规定的比例混合。

当将散射粒子(也称作漫射粒子)作为添加剂加入到原料树脂中时，可以适宜地采用母料体系，由此用造粒机100(参见图11)预先通过将散射粒子以比规定高的浓度加入到原料树脂中制备母粒料，并且在混合器34中与基础粒料(其中没有加入散射粒子)以规定的比率混合。在与散射粒子不同的任何其它添加剂加入的情况下，同样采用。

用于本发明中的原料树脂可以选自：热塑性树脂，包括例如，聚甲基丙烯酸甲酯树脂(PMMA)，聚碳酸酯树脂(PC)，聚苯乙烯树脂(PS)，MS树脂，AS树脂，聚丙烯树脂(PP)，聚乙烯树脂(PE)，聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂(PET)，聚氯乙烯树脂(PVC)和热塑性弹性体，或其共聚物或环烯烃聚合物。将在原料制备步骤10适当地测量并且混合的原料树脂进料到挤出步骤12。

在挤出步骤12，将在混合器34中混合的原料树脂经由料斗36进料到挤出机38，并且在挤出机38中熔融的同时捏合。挤出机38可以是单轴挤出机或多轴挤出机，并且优选应当具有对挤出机38内部抽真空的抽气功能。在挤出机38中熔融的原料树脂通过恒容量泵40经由进料管线42进料到模头44(例如T模头)，所述的恒容量泵40可以是螺杆泵，齿轮泵等。然后，将以带状从模头44挤出的树脂片材A进料到成型/冷却步骤14。

在成型/冷却步骤14中，将从模头44挤出的树脂片材A冷却和固化，同时由模辊46和夹辊48夹持成不均匀厚度形状，并且将固化的树脂片材A用剥离辊50剥离。这些辊46，48和50以下将被统称为成型和冷却辊。

如图3A和图4中的成型和冷却辊的放大图所示，将模辊46形成为中间较薄并且两端较厚的凹形，并且将夹辊48形成为平坦的。因此，在模辊46的辊面上形成用于成型不均匀厚度树脂片材的反转形状。这使从模头44挤出的高温树脂片材A通过在规定的辊隙压力在模辊46和夹辊48之间挤压(夹持)而成形为半圆柱形。模辊46的材料可以选自各种铁或钢产品，包括不锈钢，铜，锌，黄铜，具有这些金属之一作为芯并且在表面上衬有橡胶的那些，电镀有HCr，Cu，Ni等的这些金属之一，陶瓷和各种复合材料。

为了在模辊表面上形成反转的半圆柱形，通常用NC车床切割和抛光的组合是优选的，尽管方法的选择取决于辊表面的材料。备选地，也可以使用一些其它已知的机械加工方法(如切割，超声波机械加工或放电机械加工)。模辊表面的在中心线上平均的表面粗糙度Ra应当优选不超过0.5μm，或更优选不超过0.2μm。模辊46由驱动装置(未示出)以规定的圆周速度在图4的箭头的方向上驱动。

此外，模辊46配备有用于在树脂片材的宽度方向上如此提供冷却温度分布使其基本上与图5中所示的半圆柱形相同的装置。如图6A中所示，用于这样冷却控制装置52的一种优选构造是这样一种构造，其中使温度受控的冷却液体流动通过从辊的一个向另一个形成的同一膛孔的通道53。此冷却液体的供给和排放可以用其中在辊的末端安置旋转接头的构造实现。如图6A中所见，模辊46在其两端较厚，这使模辊46的冷热难以传递到树脂片材A的薄端部分。相反地，模辊46的中间部分较薄，这有利于将模辊46的冷热传递给树脂片材A较厚的中间部分。这能够使冷却速度在树脂片材的宽度方向上均匀。顺便提及，例如，可以用绝热体55实现模辊46中的辊厚度差别。绝热体55的导热率在室温应当优选不高于1W/mK，并且用于绝热体的适宜材料包括聚酰亚胺树脂和玻璃。

如图3A，图3B和图4中所示，将夹辊48安置成与模辊46相对，并且意在与模辊46一起挤压树脂片材A。夹辊48的材料可以选自各种铁或钢产品，包括不锈钢，铜，锌，黄铜，具有这些金属之一作为芯并且在表面上衬有橡胶的那些，电镀有HCr，Cu，Ni等的这些金属之一，陶瓷和各种复合材料。

具体而言，模辊46和夹辊48之间的关系应当优选是这样的：在模辊46的每一端形成锥形46A，并且当其在它本身和夹辊48之间挤压树脂片材A时，树脂片材A碰到锥形的部分如图3B中所示被切割。此关系的优选性的原因在于，从模头44中挤出的树脂片材A的两端(耳部)倾向于比需要更厚，并且增厚的部分在该方法的后续步骤中将有助于翘曲。由于模辊46和锥形顶部46B接触夹辊48，并且变得容易磨损，因此优选用超硬材料如碳化钨或通过淬火使接触部分超硬化。模辊46和剥离辊50类似优选使它们的接触部分用超硬材料如碳化钨或通过淬火而超硬化。

优选将夹辊48的表面镜面机械加工，优选其中心线上平均的表面粗糙度Ra不超过0.5μm，或更优选不超过0.2μm。这样平滑的表面可以以满意的状态放置成型后的树脂片材A的背表面。夹辊48由驱动装置(未示出)以规定的圆周速度在图4的箭头的方向上驱动。其中对于夹辊48不安置驱动装置的构造也是可能的，但是优选对该辊配备驱动装置，因为如此可以以满意的状态放置树脂片材A的背表面。

夹辊48安置有加压装置(未示出)，所述的加压装置可以使树脂片材A在此辊和模辊46之间在规定的压力下被挤压。可以采用如此构造以在夹辊48和模辊46之间的接触点处的法线方向上施加压力的加压装置，以及各种已知装置之一如电机驱动装置，气缸和液压缸。

可以将夹辊48如此构造以使其难以由挤压力的反作用力而弯曲。这样的构造可以是其中在夹辊48的后面(与模辊46相反的一侧上)安置的支撑辊(未示出)的一种构造，其中使用冠形(中央高)的另一种构造，其中如此分布强度以提高辊在轴向方向上的中央部分的刚性的辊构造，和这些构造中的一些的组合。

与模辊46一样，夹辊48也优选配备有冷却控制装置52，用于在树脂片材的宽度方向上如此提供冷却温度分布以与半圆柱形(参见图5)基本上相同。作为安置在夹辊48上的冷却控制装置52，例如，可以适宜地使用在图6B至图6E中所示的那些中的任何一种。图6B显示其中使冷却液体流动通过在夹辊48内形成的冠状通道53的情况。这使夹辊48的两端更厚，这使夹辊48的冷热难以传递到树脂片材A的两个薄端。相反地，夹辊48的中间部分较薄，这有利于将夹辊48的冷热传递给树脂片材A较厚的中间部分。这能够使冷却速度在树脂片材的宽度方向上均匀。可以采用各种辊结构中的任何一种，包括螺旋辊，钻孔辊和套辊。

图6C中所示的冷却控制装置52表示其中使加热液体流动通过凹形通道53的情况。同样在此情况下，由于在树脂片材的宽度方向上形成温度分布，可以使冷却速度在树脂片材的宽度方向上均匀。在此情况下的加热液体的温度明显低于树脂片材A的温度。

图6D中所示的冷却控制装置52表示其中包埋护套式加热器以代替图6C中所示的情况中的加热液体的情况。图6E显示其中将多个感应加热器(IH加热器)安置在辊的宽度方向上以能够在辊的宽度方向上进行加热温度控制的情况。其它可采用的加热方法包括使用带式加热器、硅橡胶加热器、蒸汽加热器的那些。

此外，如图3A，图3B和图4中所示，将剥离辊50安置与模辊46相对，并且意在通过使树脂片材A围绕它卷绕而能够从模辊46上剥离树脂片材A。安置剥离辊在模辊46下游180度。剥离辊50的表面优选在镜面精加工中机械加工。这种表面能够使成型的树脂片材A的背面处于满意的状态。剥离辊50在中心线上平均的表面粗糙度Ra应当优选不超过0.5μm，或更优选不超过0.2μm。剥离辊50的材料可以选自各种铁或钢产品，包括不锈钢，铜，锌，黄铜，具有这些金属之一作为芯并且在表面上衬有橡胶的那些，电镀有HCr，Cu，Ni等的这些金属之一，陶瓷和各种复合材料。剥离辊50由驱动装置(未示出)以规定的圆周速度在图4的箭头的方向上驱动。其中对于剥离辊50不安置驱动装置的构造也是可能的，但是优选对该辊配备驱动装置，因为如此可以以满意的状态放置树脂片材A的背表面。

与模辊46和夹辊48一样，剥离辊50也优选配备有冷却控制装置52，用于在树脂片材的宽度方向上如此提供冷却温度分布以与半圆柱形(参见图5)基本上相同。

为了能够在辊的宽度方向上监测模辊46，夹辊48和剥离辊50的辊表面温度，优选安置多个表面温度测量装置(未示出)。这些表面温度测量装置可以选自各种已知的测量装置，包括红外温度计和辐射温度计。

由于在如此构造的成型/冷却步骤14，可以使在半圆柱形的树脂片材的宽度方向上的冷却速度均匀，因此可以有效地限制树脂片材A在成型/冷却步骤14中的翘曲。然后，将已经通过成型/冷却步骤14的树脂片材A送到慢冷却步骤16。

提供慢冷却步骤(或退火步骤)16，以防止树脂片材A的温度在如图2中所示的剥离辊50下游快速变化。如果树脂片材A的温度快速改变，例如，尽管树脂片材A表面附近处于塑性状态，树脂片材A的内部处于弹性状态，并且由于此部分的硬化导致的收缩使树脂片材A的表面形状劣化。此外，出现树脂片材A的前后表面之间的温度差，从而使树脂片材A容易翘曲。这在如在不均匀厚度树脂片材中一样在树脂片材的宽度方向上存在厚度差别的情况下尤其如此。

为慢冷却步骤16提供具有进口和出口的隧道形慢冷却区54(或退火区)。在慢冷却区54的较前部分中，对树脂片材A进行逐渐的自然冷却，同时用加热装置55加热，而在慢冷却区54的较后部分，将树脂片材A通过接触冷空气流而强制冷却。

设置在慢冷却区54的较前部分中的加热装置55可以选自各种已知的构造，包括其中将温度控制下的(温)空气从多个喷嘴向树脂片材A吹送的一种构造，和其中用镍铬合金导线加热器，红外加热器，介电加热装置等加热树脂片材A的另一种构造。

将形状保持装置56安置在慢冷却区54的较前部分中，以在运送树脂片材A时，向树脂片材如此施加外力，以防止树脂片材A的运送受到阻碍，并且使树脂片材A保持其原始的没有翘曲的半圆柱形形状。作为形状保持装置56，例如，可以适宜地使用图7至图9中所示的那些中的任何一种。

如此构造图7中所示的形状保持装置56，使得在半圆柱形树脂片材A的凸面安置一个凹辊58(不均匀厚度形状辊)，并且在另一侧上的平坦面上安置其辊面平坦的一个直辊60，以在规定的压力下挤压树脂片材A。

如此构造图8所示的形状保持装置56，使得在半圆柱形树脂片材A的凸面以在树脂片材的宽度方向上分开的布局安置其辊面平坦的多个短辊62(图8中包括两个短辊62)，并且在另一侧上的平坦面上安置其辊面平坦的一个直辊60，以在规定的压力下挤压树脂片材A。每一个短辊62的两端由轴承66可旋转地支撑，所述的轴承66配备有气缸68(外力调节装置)。使气缸68的活塞伸长的冲程用于调节挤压压力。附图标记70表示长辊64的轴承，长辊64的轴承70和短辊62的气缸68由慢冷却装置的主体(未示出)支撑。

图9中所示的形状保持装置56具有与图8中所示的装置基本上相同的结构。使在树脂片材的宽度方向上安置的短辊62(这时安置四个短辊62)的长度比图8中所示的那些还要短，以能够精确地挤压树脂片材A，从而遵循其半圆柱形形状。为此，形状保持装置56的构造不限于图7至图9中所示的那些，但是基本点在于，装置可以是可以将在慢冷却下运送的树脂片材A保持其半圆柱形形状而没有翘曲的任何装置。例如，形状保持装置还可以通过在树脂片材A的宽度方向上密集地排列压制装置而形成，所述的压制装置配备有比上述短辊62更短的轮。

在构成形状保持装置56的辊中，优选至少在树脂片材A的凸面上安置的辊是弹性辊。弹性辊的材料可以选自例如，硅橡胶(SR)，苯乙烯丁二烯橡胶(SBR)，氯丁二烯橡胶(CR)，氯磺化聚乙烯橡胶(CSM)，丙烯腈丁二烯橡胶(NBR)，氨基甲酸酯橡胶(U)，乙烯丙烯三元共聚物橡胶(EPT)，氯化聚乙烯橡胶(CPE)，含氟聚合物橡胶(FPM)，氢化丁腈橡胶(HNBR)，异丁烯异戊二烯橡胶(IIR)和海帕仑(CMS)，但是可用的材料不限于这些。

图7至图9中所示的形状保持装置56进一步优选配备有慢冷却控制装置57，用于在树脂片材的宽度方向上提供慢冷却温度分布(参见图5中的温度分布曲线)，以与模辊的半圆柱形形状基本上相同。作为构成图7的形状保持装置56的凹辊58和辊60，可以使用与参考图6所述的装置具有类似结构的慢冷却控制装置57。在使用图8和图9的短辊62的情况下，必须形成在树脂片材的宽度方向上排列的多个短辊62的上述慢冷却温度分布。

通过如上所述构造慢冷却步骤16，即使在慢冷却步骤16出现将在树脂片材A内引起翘曲的内应力(内力)，由于由形状保持装置56提供的压力(外力)将树脂片材A保持在其原始的没有翘曲的半圆柱形形状，树脂片材A在没有翘曲的情况下慢冷却并且也使内应力逐渐减弱。即使树脂片材A在成型/冷却步骤14中翘曲，它也以其中翘曲被来自形状保持装置56的压力强迫校正的状态在慢冷却步骤16中慢冷却，引起翘曲的内应力也逐渐减弱。

在此情况下，由于如此构造形状保持装置56使得向树脂片材A的半圆柱形面安置的辊跟随半圆柱形面，因此压力的施加不损坏树脂片材A的半圆柱形面。此外，由于在半圆柱形面和辊面之间难以形成任何间隙，因此可以将树脂片材A精确地保持在其原始的没有翘曲的半圆柱形形状。

此外，由于在半圆柱形树脂片材的宽度方向上的慢冷却速度由慢冷却控制装置57均匀化，因此可以如此完成慢冷却，以不使片材在慢冷却步骤16翘曲。即使树脂片材A在慢冷却步骤16之前的成型/冷却步骤14翘曲，也可以在校正翘曲的同时，使内应力减弱。

在此情况下，优选与安置在慢冷却区54进口处的第一形状保持装置56接触的树脂片材A的表面温度不高于玻璃化转变温度Tg℃，但是不低于Tg-30℃，在慢冷却区54的较前部分的出口处，即在由形状保持装置56保持结束时，树脂片材A的表面温度不高于Tg-20℃，但是不低于Tg-80℃，更优选不高于Tg-50℃，但是不低于Tg-60℃。

将被安置在慢冷却区54中的形状保持装置56在运送树脂片材A的方向上的间距应当优选不超过1000mm，更优选不超过500mm。由形状保持装置56挤压树脂片材A的压力按线压计应当优选不高于200kgf/cm，但是不低于10kgf/cm，更优选不高于50kgf/cm，但是不低于30kgf/cm。

在慢冷却区54的较后部分，安置从树脂片材A的上方和下方吹送冷空气流的多个喷气装置74，由此漂浮并且运送树脂片材A。可以将用于运送料片状负荷的已知装置用作喷气装置74。此布置能够使树脂片材A以不与辊接触的状态冷却到约常温。

接着，如图2中所示，将在慢冷却步骤16中冷却的树脂片材A由夹持型进料辊76拾起，并且送到翘曲测量步骤18。

在翘曲测量步骤18，用翘曲测量仪器78测量树脂片材A的翘曲是否满足规定的标准。此处为了参考通过示例的半圆柱形树脂片材A描述翘曲，当将切割成长度为600mm并且宽度为1100mm尺寸的树脂片材A的背面(平坦面)放置在如图10中所示的平面测量台80的顶面上时，将树脂片材A和测量台80之间的最大距离H称作翘曲程度。在根据树脂片材A的预期用途和用户的需要设置翘曲程度的规定标准时，用翘曲测量仪器78测量以确定翘曲是否满足这样的规定标准。作为翘曲测量仪器78，例如使静电传感器等扫描树脂片材A的表面(外周)的系统，测量树脂片材A和静电传感器之间的距离(形状)，并且从预先准备的在测量值和翘曲程度之间的关系计算出翘曲程度。如果发现用翘曲测量仪器78测量的翘曲程度超过规定的标准，则将该发现反馈到成型/冷却步骤14和慢冷却步骤16，以使冷却速度和在树脂片材的宽度方向上的慢冷却速度均匀。因此，由成型/冷却步骤14中的冷却控制装置52和由慢冷却步骤16中的慢冷却控制装置57，在树脂片材的宽度方向上形成与模辊46基本上类似的半圆柱形温度分布(参见图5)，并且由此使冷却速度和树脂片材的宽度方向上的慢冷却速度均匀。

在此方法中，由于半圆柱形树脂片材A根据不均匀厚度分布程度的半圆柱形形状的类型而翘曲或不翘曲，因此只有当翘曲超过规定标准时，才需要反馈。如果使冷却速度和树脂片材的宽度方向上的慢冷却速度严格地均匀而不管翘曲的不存在，结果可能证明反而不利。

如图2中所示，将配备有层压步骤22的加载步骤26和配备有储料器79的切边/切割步骤24以此顺序安置在翘曲测量步骤18的下游。在这些步骤中，层压步骤22是将保护膜(聚乙烯的等的膜)粘附到树脂片材A的前表面和背表面的步骤，由此使从一对卷轴82中退卷的保护膜84如此在一起以将树脂片材A夹在它们之间，并且在它们通过夹辊86时层压。

在切边/切割步骤24，将树脂片材A在宽度方向上的两端(耳部)切割掉，并且将树脂片材A切边至规定的长度。作为切割机88，如图2中所示，可以适宜地使用包含接受刃88A和压制刃88B的闸刀型切割机，但这不是唯一的选择。作为切边机90，可以适宜地使用如图2中所示的激光切割机90A，或电子束切割装置，但这些不是唯一的选择。

在如上所述构造的根据本发明用于制备不均匀厚度树脂片材的设备中，将从模头44中挤出的带状树脂片材A通过将其在模辊46和夹辊48之间挤压而成型为半圆柱形形状，并且在用于固化的冷却后，将树脂片材A通过剥离辊50从模辊46上剥离。将从模辊46上剥离的树脂片材A通过将其在水平方向上运送通过慢冷却区54而慢冷却，在下游的产品拾取部以没有翘曲的状态切割成规定的长度，并且接受为成品树脂片材A。从模头44中出来的树脂片材A的挤出速度可以是0.1至50m/分钟，优选0.3至30m/分钟。因此，将模辊46的圆周速度设置成基本上等于它。为此，应当将模辊46，夹辊48和剥离辊50的速度波动优选保持在相应设定值的±1％以内。还优选在剥离辊50的位置中的树脂片材A的温度不高于树脂的软化点Ta。在树脂片材A由聚甲基丙烯酸甲酯树脂制成的情况下，可以将剥离辊50的温度设置在50和110℃之间。

在根据本发明制备这样的不均匀厚度树脂片材时，由于至少在慢冷却步骤16的较前部分中，由形状保持装置56以不阻碍树脂片材A运送的程度将压力施加给树脂片材A，并且将树脂片材A在保持其原始的没有翘曲的半圆柱形形状的同时慢冷却，因此防止了由挤出成型制造的不均匀厚度树脂片材翘曲。即使其在成型/冷却步骤14中翘曲，翘曲也可以在慢冷却步骤16中得到校正。

在此情况下，对于限制不均匀厚度树脂片材翘曲有效的是对在成型/冷却步骤14中或之后使用的辊的圆周速度进行牵动控制，由此使圆周速度随着工艺向更下游前进而更大。此外，对于限制不均匀厚度树脂片材翘曲有效的是适宜地控制在成型/冷却步骤中的模辊46和夹辊48之间的间隙。

图11和图12说明制备不均匀厚度树脂片材的设备用的控制系统。图11和图12中所示的测量仪器尤其包括，除了上面所述的翘曲测量仪器78之外，用于测量树脂片材A厚度的厚度计，用于测量树脂片材A的透光率的透射率计，用于测量树脂片材A表面粗糙度的粗糙度计，和用于测量树脂片材A延迟的延迟计。

如图11和图12中所示，将用测量仪器如78，78A至78D，302，304，306，308和温度传感器78E得到的各种测量值输入到分布式控制系统(DCS)102，所述的分布式控制系统(DCS)102包括可编程逻辑控制器(PLC或定序器)。而且，将操作性数据从硬件单元输入到DCS 102中。DCS 102除了贮存测量数据和操作性数据之外，还进行算术运算，以基于测量数据和操作性数据适宜地控制硬件单元。将通过算术运算得到的控制信号输出到硬件单元，包括自动测量机，混合器，料斗，挤出机，模头，成型和冷却辊，慢冷却机104和分类装置108。分类装置108是用于将缺陷树脂片材排出生产线到垃圾箱110中的设备。不能满足关于翘曲，厚度，透射率，表面粗糙度，延迟等的要求的树脂片材由于有缺陷而被排斥。

DCS 102对硬件组件的具体控制包括，如图12中所示，在原料制备步骤，由自动测量机32的混合量控制(232)和由恒容量泵如螺杆泵或齿轮泵的控制(238)，从挤出机向模头44的熔融树脂的量的控制(244)。在原料制备步骤，控制树脂片材在模头的宽度方向上的流量。在成型/冷却步骤，控制成型和冷却辊(模辊46，夹辊48，和剥离辊50)的旋转驱动单元246A，控制用于调节辊之间的间隙的间隙驱动单元246B，并且控制每个温度控制单元246C。在慢冷却步骤的较前部分，完成温度控制单元的控制(204)以及形状保持装置的压力控制单元的控制，并且在较后部分的漂浮运送中，控制空气运送驱动单元205。同样，控制进料辊(拾取辊)驱动单元207，层压机驱动单元206，切边机驱动单元290，切割机驱动单元288以及端面精加工驱动单元289等。

尽管关于第一实施方案描述了制造半圆柱形不均匀厚度树脂片材的情形，但是本发明不限这样的不均匀厚度树脂片材，而是还可以应用到在树脂宽度方向上具有厚度分布的不均匀厚度树脂片材，如楔形不均匀厚度树脂片材。这样的楔形不均匀厚度树脂片材可以通过制造半圆柱形不均匀厚度树脂片材并且将它们切割成一半而制备。

(本发明的第二实施方案)

本发明的第二实施方案关注这样一种技术，通过该技术如下防止树脂片材A翘曲或扭曲：在不均匀厚度树脂片材的制造中，在成型/冷却步骤14和慢冷却步骤16，将从模头44挤出的树脂片材A的宽度方向上的温度分布调节为规定的状态。尽管本发明同时应用到在此第二实施方案中的成型/冷却步骤14和慢冷却步骤16，但是本发明也可以应用到这两个步骤中的仅一个中。

在不均匀厚度树脂片材的制造中的步骤的基本流程与关于第一实施方案的图1中图示的流程相同。图13是在第二实施方案中的总体构造的概念图，在慢冷却区54内仅显示用于运送树脂片材A的辊。因此，将参考图14至图16描述关于作为本发明第二实施方案特征的成型/冷却步骤14和慢冷却步骤16以及在成型/冷却步骤14和慢冷却步骤16进行的温度控制的细节。

如图13至图16中所示，不均匀厚度树脂片材生产线由以下构成：用于将由挤出机38熔融的原料树脂成形为带形状的模头44，其表面上形成不均匀厚度形状的模辊46，相对于模辊46安置的夹辊48，相对于模辊46安置的剥离辊50，加热装置或冷却装置122，124，126，128和129，和慢冷却区54。加热装置或冷却装置122，124，126，128和129用由传感器130，132，133，134和135分别检测的温度控制，以使温度分布在树脂片材A的宽度方向上均匀或以遵循规定的温度分布样式。

如图15A至图15C中所示，例如，在模辊46的表面上形成用于成型不均匀厚度树脂片材的反转形状。图15A至图15C显示成型后的树脂片材A的剖面。因此，树脂片材A的背面是平面的，并且在树脂片材A的前表面上形成与运行方向平均的线性不均匀厚度形状面。因此，如图15A至图15C中所示，可以在模辊46的前表面上形成成型树脂片材A反转形状的环形凹槽。之后将描述树脂片材A前表面的不均匀厚度形状的细节。图15B显示其中将要对半圆柱形树脂片材A的两个接合的个体成型的情况，而图15C显示其中将要对楔形树脂片材A的两个接合的个体成型的情况。将这些连接体投入使用时，将它们在中间切割成为两个分开的个体。

如图14中所示，慢冷却区54在水平方向上是隧道形状，从而使用在隧道内具有温度调节装置的构造以允许对树脂片材A的冷却温度曲线进行控制。对于温度调节装置，可以使用各种已知构造的一种，包括其中将温度受控的空气(热或冷)从多个喷嘴向树脂片材A吹送的一种构造，和其中用加热装置(镍铬合金导线加热器，红外加热器，介电加热装置等)加热树脂片材A的前和后表面的另一种构造。顺便提及，温度调节装置意在控制整个树脂片材A的冷却温度曲线，并且下面将要描述的温度控制装置起到不同的目的，即控制树脂膜在宽度方向上的温度分布。

根据本发明用于制备不均匀厚度树脂片材的设备，主要由加热装置或冷却装置122，124，126，128和129构造，配备有用于控制在树脂片材A的宽度方向上的温度分布的温度控制装置。温度控制装置如此控制温度，以使树脂片材A在宽度方向上的温度分布均匀，并且由此能够以需要的形状制造树脂片材A。为了限制扭曲或翘曲，可以更优选使一些形状以在树脂片材A上的宽度方向具有特定的温度分布。在这样的情况下，如此控制以实现该温度分布样式。顺便提及，虽然下面的描述参考了其中使用加热装置的情况，但是它们可以由冷却装置代替，或者可以同时使用加热装置和冷却装置这两者。

优选安置具有分别与加热装置122，124，126，128和129匹配的传感器130，132，133，134和135的温度控制装置。在图14中所示的构造中，传感器130匹配加热装置122，传感器132匹配加热装置124，传感器133匹配加热装置126，传感器134匹配加热装置128，和传感器135匹配加热装置129。通过用这些传感器检测温度并且将得到的适宜PID值用于反馈到加热装置或冷却装置来控制温度。这可以由任何已知的适宜方法如提供脉冲并且确定对其响应的值来完成。

作为传感器和加热装置(或冷却装置)，可以没有特别限制地使用不与树脂片材接触的任何已知装置。可以优选将辐射温度计用作非接触型传感器，优选的加热装置是红外加热器，并且优选的冷却装置是局部(spot)冷却器。但是，为了在宽度方向上精确的温度控制，优选可以有效局部加热或冷却的那些。

图16显示从不均匀厚度树脂片材的生产线10上的模辊46部分的下方观看时的图，其中图示了加热装置122和传感器130的布置。如图16中所示，优选将加热装置122和传感器130各自的多个安置在树脂片材A的宽度方向上。通过在宽度方向上以短的间隔安置多个加热装置122，高精确的控制成为可能。但是，如果在一个位置中的加热装置可以加热大的面积，由其与相邻加热装置的可能干涉使得总体控制困难，优选设置大量的加热装置并且适宜地设置加热装置之间的距离。

至于传感器130，可以将它们安置成彼此靠近，并且可以安置比加热装置122数量更多的传感器130。通过增加传感器130的数量，使更精确的温度控制成为可能。如果使用快速响应的传感器130，通过在树脂片材A的宽度方向上扫描传感器130，使温度检测成为可能，并且因而可以使传感器130的数量最少化。在图16中，安置相等数量的传感器130和加热装置122，但是这种相等不是绝对需要的，并且传感器130的数量可以多于或少于加热装置122的数量。

关于加热装置122的数量和传感器130的数量，已经参考图16描述了将它们安排在模辊46上的情况，但是也可以将它们类似在安排在其它地方。

优选传感器130和加热装置122的位置在宽度方向上是可以改变的。更具体而言，优选将传感器130和加热装置122重新定位到不均匀厚度树脂片材的最厚或最薄部分。通过使它们可移动，使得温度控制适于最终产品的形状并且实现更精确的形状控制成为可能。

优选将传感器130，132，133，134和135和加热装置122，124，126，128和129安排在模辊46或剥离辊50上，或在慢冷却区54中，并且在两个以上的位置。位置的数量越多，越精确的温度控制成为可能。但是，此方面的确定应当优选考虑制造成本和设置的装配空间。

此外，优选将传感器130，132，133，134和135和加热装置122，124，126，128和129安置在树脂片材A的前表面和后表面上。通过从前表面和后表面加热树脂片材A，即使在将要制造的不均匀厚度树脂片材厚的情况下，温度分布在树脂片材A的深度方向上也是均匀的。高度精确的温度控制使得实现需要的形状成为可能。

在图14中所示的构造中，可以在模辊46的上方安置树脂片材A的仅一个表面，但是在慢冷却区54中实现在树脂片材A的两个表面上的布置。尽管不能将剥离辊50安置在树脂片材A的后表面上，但是对剥离辊50加热可以解决此问题。

在本发明描述的上下文中，“树脂片材的前表面”是指由模辊46在其上形成不均匀厚度形状的表面，并且“树脂片材的后表面”是指由夹辊48挤压的表面。

模辊46和夹辊48可以配备有温度调节装置。根据在其它因素中，树脂片材A的材料，树脂片材A熔融时的温度(例如，在模头12的狭缝出口)，运送树脂片材A的速度，模辊46的外径和模辊46的凸-凹图案形状，可以使模辊46和夹辊48的辊设定温度优化。

对于模辊46和夹辊48的这些温度调节装置，可以使用关于第一实施方案参考图6描述的方法。因此，可以优选采用其中温度调节的油在辊中循环的构造。通过在辊端部提供的旋转接头可以实现此油的供给和排放。其它已知形式的温度调节装置包括，例如，在辊中包埋护套式加热器的一种构造，和在辊的附近安置介电加热装置的另一种构造。通过设置这样的温度调节装置，可以限制由于树脂片材A的高温状态导致的模辊46和夹辊48的温度升高，或突然的温度下降。

在不均匀厚度树脂片材的生产线上，也可以设置参考上面的用于测量翘曲程度的翘曲测量仪器。例如，用静电传感器等扫描不均匀厚度树脂片材通过慢冷却区54之后的表面(外周)，测量树脂片材和静电传感器之间的距离(形状)，并且计算出翘曲程度。通过反馈该值，可以实现更适宜的形状。

接着，将描述使用如上所述构造的树脂片材生产线的树脂片材制备方法。

作为用于本发明的树脂片材A，可以使用热塑性树脂片材，其参考在第一实施方案中的描述，由原料树脂中的一种制成。还可以使树脂片材含有漫射粒子(也称作散射粒子)。通过添加漫射粒子，可以使片材更适宜用在将要安置在各种显示装置后面的光导板上和各种光学元件上。尽管漫射粒子的添加使得片材更容易翘曲，但是由于根据本发明的制备方法可以使树脂片材的温度均匀，稳定形状的片材制备成为可能。

优选这样的漫射粒子的粒径不超过10μm，更优选不超过1μm。漫射粒子的可用材料包括金属，无机材料，有机材料，半导体和大分子材料。更具体而言，可使用材料包括二氧化硅(SiO₂)，氧化铝(Al₂O₃)，氧化钛(IV)(TiO₂)，氧化钇(Y₂O₃)，氧化镁(MgO)，氧化锌(ZnO)，碳(C)，硅(Si)，镁(Mg)，钙(Ca)，银(Ag)，铂(Pt)，钛(Ti)，镍(Ni)，钌(Ru)，铑(Rh)，砷化镓(GaAs)，砷化铝镓(AlGaAs)，氧化锆(ZrO₂)，碳化硅(SiC)，氮化硅(Si₃N₄)，沸石，纳米金刚石，纳米晶体，蒙脱石，云母，树枝状聚合物(dendrimer)，星形聚合物，高度支化的聚合物和微孔甲基膦酸铝。

在将要制造的含粒子树脂片材中含有的漫射粒子的优选浓度在0.005至0.5质量％的范围内，更优选在0.03至0.08质量％的范围内。

将从模头44挤出的带状树脂片材A在模辊46和模辊46和相对安置的夹辊48之间挤压，将模辊46前表面的不均匀厚度形状的反转形式转印给树脂片材A并且成型，并且将树脂片材A通过将其围绕相对于模辊46安置的剥离辊50卷绕而从模辊46上剥离。

将从模辊46上剥离的树脂片材A在水平方向上运送，通过使其通过慢冷却区54而慢冷却，在下游的产品拾取部以没有翘曲的状态切割成规定的长度，并且接受作为成品树脂片材。

在此树脂片材A的制造中，树脂片材A从模头44中的挤出速度可以是0.1至50m/分钟，更优选0.3至30m/分钟。因此，模辊46的圆周速度基本上与此相等。辊的速度波动应当优选保持在相应设置值的±1％内。

夹辊48对模辊46的压力按等价线压(基于假定每个夹辊由于弹性变形导致的面接触是线接触而换算的值)应当优选为0至200kN/m(kgf/cm)，更优选0至100kN/m(kgf/cm)。

优选对于各单个辊，完成对夹辊48和剥离辊50的温度控制。还优选树脂片材A在剥离辊50的位置处的温度不高于树脂的软化点Ta。在此处将聚甲基丙烯酸甲酯树脂用于树脂片材A的情况下，剥离辊50的设定温度可以在50和110℃之间。

接着，将描述树脂片材表面的凸-凹图案形状。图15A至图15C显示成型的不均匀厚度树脂片材线性切割端面的剖面。树脂片材A的背面是平面。优选通过使用根据本发明的制备方法和设备制造的不均匀厚度树脂片材在其最薄部分不超过5mm，更优选不超过2mm。不均匀厚度树脂片材最厚和最薄部分之间之差应当优选不低于1mm，更优选不低于2.5mm。这些尺寸能够使片材更适宜用在将要安置在各种显示装置后面的光导板上和各种光学元件上。

现在，上述形状将导致从模头44挤出的树脂片材A在其围绕模辊46卷绕之后的树脂膜厚度差。因此，树脂膜的较厚部分由于其更大的热容量而被较慢地冷却，而较薄部分被较快地冷却。为了限制此温度差别，从围绕如图14中所示的模辊46卷绕的树脂片材A的上方，在宽度方向上，如图16中所示排列加热装置122，并且类似于加热装置122，在下游排列传感器130。于是，如此控制加热装置122的输出温度，以使树脂片材A在宽度方向上的温度均匀。

这能够使树脂片材A在该片材与模辊46接触的同时在宽度方向上的温度均匀。此外，在围绕剥离辊50卷绕的树脂片材A的上方，在宽度方向上排列加热装置124，安置直接加热剥离辊50的加热装置126，以也能够从后表面控制加热，在其下游、在树脂片材A两个表面上的上方安置温度传感器132和133，并且如此控制加热装置122和124的输出，以使宽度方向上的温度均匀。可用方法之一，其用于控制温度分布的以采取对具有特定的温度分布样式、控制加热装置输出的装置，改变温度设置，并且在试凑基础上一直关注它，同时测量扭曲或翘曲的量，以计算温度分布。

通过使用图14中所示的不均匀厚度树脂片材生产线，如在图16中所示，在宽度方向上布置多个加热装置，并且制造不均匀厚度树脂片材。所制造的不均匀厚度树脂片材是图15A中所示形状的树脂片材A。通过在均匀控制树脂片材A在宽度方向上的温度的同时制造片材，成功地得到具有高度精确形状而没有扭曲和翘曲的不均匀厚度树脂片材。当树脂片材具有图15A中所示的形状而在宽度方向上没有温度控制时，导致显著的扭变和翘曲，并且翘曲程度为10mm以上。

在第二实施方案的慢冷却步骤16中，没有使用第一实施方案中的形状保持装置56，但是也可以将形状保持装置56应用到第二实施方案。尽管在描述第二实施方案时没有参考图11和图12中所示的用于不均匀厚度片材制备设备的控制系统，但是通过使用图11和图12中所示的那些中的为成型和冷却辊46，48，50和慢冷却机104安置的加热装置(或冷却装置)和传感器，可以构建以规定的状态对在从模头44挤出的树脂片材A的宽度方向上的温度分布进行控制的控制系统。

Claims (21)

1.一种用于制备不均匀厚度树脂片材的方法，所述不均匀厚度树脂片材的厚度在所述树脂片材的宽度方向上是不均匀的，该方法包括：

将熔融树脂从模头中以带状挤出的挤出步骤；

在通过将挤出的树脂片材夹持在模辊和夹辊之间以将其以不均匀厚度成型的同时，将其冷却和固化的成型/冷却步骤；和

将从所述模辊上剥离的树脂片材慢冷却的慢冷却步骤，

其特征在于，

至少所述慢冷却步骤的较前部分具有：在将外力以不阻碍所述树脂片材运送的程度施加给所述的树脂片材的同时将所述树脂片材保持在原始的没有翘曲的不均匀厚度形状，与此同时，慢冷却所述树脂片材的子步骤。

2.根据权利要求1所述的用于制备不均匀厚度树脂片材的方法，该方法的特征在于，

所述树脂片材在所述慢冷却步骤的入口处的表面温度不高于玻璃化转变温度Tg℃，但是不低于Tg-30℃，

所述树脂片材在停止施加所述外力时的表面温度不高于Tg-20℃，但是不低于Tg-80℃，并且

所述外力按线压计不高于200kgf/cm，但是不低于10kgf/cm。

3.根据权利要求1或2所述的用于制备不均匀厚度树脂片材的方法，该方法的特征在于，使所述树脂片材在宽度方向上的慢冷却速度均匀。

4.根据权利要求1至3中任何一项所述的用于制备不均匀厚度树脂片材的方法，该方法的特征在于，

通过将所述树脂片材在辊之间从其前面和后面挤压，施加所述外力，和

将在所述树脂片材的不均匀厚度形状面一侧上安置的辊形成为跟随所述的不均匀厚度形状面。

5.根据权利要求4所述的用于制备不均匀厚度树脂片材的方法，该方法的特征在于，在所述不均匀厚度形状面一侧上安置的辊是具有与所述不均匀厚度形状面相同的辊面的不均匀厚度辊。

6.根据权利要求4所述的用于制备不均匀厚度树脂片材的方法，该方法的特征在于，在所述不均匀厚度形状面一侧上安置的辊是在所述树脂片材的宽度方向上排列的多个短辊。

7.根据权利要求4至6中任何一项所述的用于制备不均匀厚度树脂片材的方法，该方法的特征在于，在所述不均匀厚度形状面一侧上安置的一个或多个辊是一个或多个弹性辊。

8.一种用于制备厚度在宽度方向上不均匀的不均匀厚度树脂片材的设备，所述设备包括：

挤出装置，所述的挤出装置将熔融树脂从模头以带形挤出；

成型/冷却装置，所述的成型/冷却装置在通过将挤出的树脂片材夹持在模辊和夹辊之间以将其以不均匀厚度成型的同时，将其冷却和固化；

慢冷却装置，所述的慢冷却装置慢冷却从所述模辊剥离的所述树脂片材；

形状保持装置，所述的形状保持装置在将外力以不阻碍所述树脂片材运送的程度施加给所述的树脂片材的同时，将所述树脂片材保持在原始的没有翘曲的不均匀厚度形状；

外力调节装置，所述的外力调节装置调节将要施加的所述外力；和

慢冷却控制装置，所述的慢冷却控制装置使所述树脂片材将要在宽度方向慢冷却的慢冷却速度均匀。

9.根据权利要求8所述的用于制备不均匀厚度树脂片材的设备，其特征在于，所述形状保持装置包括：

第一辊，所述的第一辊布置在所述树脂片材的不均匀厚度形状面一侧并且沿着所述不均匀厚度形状面构造；和

直的第二辊，所述的第二辊布置在所述树脂片材的平坦面一侧。

10.一种用于制备不均匀厚度树脂片材的方法，所述不均匀厚度树脂片材的厚度在所述树脂片材的宽度方向上是不均匀的，该方法包括：

将熔融树脂从模头中以带状挤出的挤出步骤；

在通过将挤出的树脂片材夹持在模辊和夹辊之间以将其以不均匀厚度成型的同时，将其冷却和固化的成型/冷却步骤；和

将从所述模辊上剥离的树脂片材慢冷却的慢冷却步骤，

该方法的特征在于，所述成型/冷却步骤和所述慢冷却步骤中的至少一个具有温度控制子步骤，该温度控制子步骤用加热装置或冷却装置控制所述树脂片材的温度，以使所述树脂片材在宽度方向上的温度分布均匀。

11.一种用于制备不均匀厚度树脂片材的方法，所述不均匀厚度树脂片材的厚度在所述树脂片材的宽度方向上是不均匀的，该方法包括：

将熔融树脂从模头中以带状挤出的挤出步骤；

在通过将挤出的树脂片材夹持在模辊和夹辊之间以将其以不均匀厚度成型的同时，将其冷却和固化的成型/冷却步骤；和

将从所述模辊上剥离的树脂片材慢冷却的慢冷却步骤，

该方法的特征在于，所述成型/冷却步骤和所述慢冷却步骤中的至少一个具有温度控制子步骤，该温度控制子步骤用加热装置或冷却装置控制所述树脂片材的温度，以使所述树脂片材在宽度方向上的温度分布保持规定的温度分布样式。

12.根据权利要求10或11所述的用于制备不均匀厚度树脂片材的方法，该方法的特征在于，

在所述温度控制子步骤，用传感器检测所述树脂片材在宽度方向上的温度分布，和

根据检测的值进行在宽度方向上的温度控制。

13.根据权利要求12所述的用于制备不均匀厚度树脂片材的方法，该方法的特征在于，

对于所述温度控制子步骤，在所述树脂片材的宽度方向上安装多个所述的传感器和选自所述加热装置和所述冷却装置中的一个。

14.根据权利要求13所述的用于制备不均匀厚度树脂片材的方法，该方法的特征在于，

所述传感器以及选自所述加热装置和所述冷却装置中的一个的位置可以根据最终产品的剖面形状而在宽度方向上变化。

15.根据权利要求10至14中任何一项所述的用于制备不均匀厚度树脂片材的方法，该方法的特征在于，

通过使用用于将所述树脂片材从所述模辊上剥离的剥离辊和用于进行所述慢冷却步骤的慢冷却区，进行所述方法，并且

将所述传感器和选自所述加热装置和所述冷却装置中的一个安装在选自所述模辊部、所述剥离辊部和所述慢冷却区中的两个以上部中。

16.根据权利要求10至15中任何一项所述的用于制备不均匀厚度树脂片材的方法，该方法的特征在于，所述不均匀厚度树脂片材在所述片材的宽度方向上在最厚部分和最薄部分之间的厚度差为0.5mm以上。

17.根据权利要求10至16中任何一项所述的用于制备不均匀厚度树脂片材的方法，该方法的特征在于，所述不均匀厚度树脂片材最薄部分的厚度不超过5mm。

18.根据权利要求10至17中任何一项所述的用于制备不均匀厚度树脂片材的方法，该方法的特征在于，在所述温度控制子步骤，将所述树脂片材从两面加热或冷却。

19.根据权利要求10至18中任何一项所述的用于制备不均匀厚度树脂片材的方法，该方法的特征在于，所述树脂片材含有漫射粒子。

20.一种用于制备厚度在宽度方向上不均匀的不均匀厚度树脂片材的设备，所述设备包括：

挤出装置，所述的挤出装置将熔融树脂从模头以带形挤出；

成型/冷却装置，所述的成型/冷却装置在通过将挤出的树脂片材夹持在模辊和夹辊之间以将其以不均匀厚度成型的同时，将其冷却和固化；

慢冷却装置，所述的慢冷却装置慢冷却从所述模辊剥离的所述树脂片材，

该设备的特征在于，所述成型/冷却装置和所述慢冷却装置中的至少一个具有温度控制装置，该温度控制装置用加热装置或冷却装置控制所述树脂片材的温度，以使所述树脂片材在宽度方向上的温度分布均匀。

21.一种用于制备厚度在宽度方向上不均匀的不均匀厚度树脂片材的设备，所述设备包括：

挤出装置，所述的挤出装置将熔融树脂从模头以带形挤出；

成型/冷却装置，所述的成型/冷却装置在通过将挤出的树脂片材夹持在模辊和夹辊之间以将其以不均匀厚度成型的同时，将其冷却和固化；

慢冷却装置，所述的慢冷却装置慢冷却从所述模辊剥离的所述树脂片材，

该设备的特征在于，所述成型/冷却装置和所述慢冷却装置中的至少一个具有温度控制装置，该温度控制装置用加热装置或冷却装置控制所述树脂片材的温度，以使所述树脂片材在宽度方向上的温度分布保持规定的温度分布样式。

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