JP2009519145A - 光学的な用途のためのプリズムフィルム - Google Patents
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Abstract
本発明は、プリズム構造を有する共押出し多層フィルム、プリズム構造を有する共押出し多層フィルムを製作するための方法及びプリズム構造を有する共押出し多層フィルムの用途に関する。
Description
本発明はプリズム構造を有する共押出し多層プラスチックフィルム、プリズム構造を有する共押出し多層プラスチックフィルムを製作するための方法及びプリズム構造を有する共押出し多層プラスチックフィルムの使用に関する。
様々な視点に基づき、プラスチックが適した、プラスチック表面を構造化するための方法技術が開発されている。例えば、熱可塑性プラスチックの場合、表面構造化は、有利には適当な温度状態にある表面に型押し工具を作用させることによって得られる（Becker-Braun, Kunststoff-Handbuch, Bd.1, 543-544, Hanser-Verlag 1990; K.Stockhert, Veredeln von Kunststoffoberflaechen, Hanser 1975）。市場にはとりわけ、特徴的に構造化された表面を有するＰＭＭＡベースのプラスチックシート材料がある。前記表面は、特に押出し成形と同時に３本ロール平滑化ユニット（カレンダ）で型押しされることにより製作される。この場合、１つのロール（型押しロール）に所望の板のネガが設けられている。目的は、構造化された板におけるロール構造のできるだけ良好な転写である。この目的は、なるべく低い溶融物粘度及びなるべく高いロール温度を生ぜしめることにより達せられる。更に、実地で示されるように、最大圧力はロールギャップ（即ち平滑ロールと構造化ロールとの間のギャップ）における最も狭い箇所の手前で高くなっていることが望ましく、これにより、型押し力をできるだけ多く伝達することができる。前記の３つの条件から、構造化シートの押出しを技術的に実施する際には避けられない妥協が生じる。
従来技術の方法に基づいた、構造化された表面を有するプラスチック板の製作は、特に構造の精密性及び精度に関して高度な要求が課されるところでその限界に突き当たる。
前記周辺条件の適合手段は限られている。ロール温度を任意に上げることはできない。それというのも、大抵のプラスチック溶融物は高温の金属に付着してしまうからである。この付着傾向は、あるロール温度から型押しロールにおける剥離困難性をもたらす。プラスチックの溶融物粘度を、例えば高い溶融物温度を生ぜしめることによって任意に低く選択することはできない。それというのも、さもなければロールギャップにおける型押し力が極端に小さくなるからである。
当該方法に従って前記の条件付きで生産される板の転写精度は、ある用途のためには十分でない、即ち、微細な構造が正しく加工成形されないか、又は丸みをつけられてしまう。従って、極めて微細な表面構造における、型押しロールの高度な転写精度のような、前記要求を満たす、構造化された表面を製作するための方法を供与するという課題が生じる。
別の問題は、構造化された表面を有する薄いフィルムの製作である。ドイツ連邦共和国特許第４４０７４６８号明細書では、板厚さは０．５〜２５ｍｍに制限される。付与される比較的低粘度の層の厚さは、０．２〜５ｍｍに制限される。これにより、０．７〜３０ｍｍの厚さを有する中実のシートが得られる。板を製作するための技術を薄いフィルムに転用することは、ほぼ不可能である。
別の課題は、構造化された表面を有する薄いフィルムの供給にある。
米国特許第５１７５０３０号明細書には、プリズム構造を有するフィルムを製作するための方法が記載されている。手間のかかる断続的な方法で、樹脂が完成フィルムに付与され、マスターを用いて型押しされ且つ複合体がＵＶ線で硬化される。次いで、マスターがミクロ構造化されたフィルムから分離される。高い製作費の他に、断続的な生産に起因して制限されるフィルムサイズも更なる欠点である。最大マスターサイズは約１２００×１２００ｍｍである。
更に、経済的な連続的な方法を提供することが課題であった。
この課題は、プリズム構造を有する共押出し多層プラスチックフィルムを製作するための連続的な方法であって、押出し法で、０．１０〜０．３５ｍｍの厚さを有するベースフィルムと、低粘度の層とを共押出しし、次いで構造付与表面を備えたロールを有する、加熱可能なロール平滑化ユニットを用いて、フィルム複合体に所定の構造を付与することを特徴とする方法により解決された。
２つの押出機と、構造化された表面を備えたロール（型押しロール）を有するロール平滑化ユニットとを装備した押出装置によって、共押出し多層プラスチックフィルムが製作され、この場合、高粘度のベースフィルムに低粘度の層が付与される。次いで、共押出し多層プラスチックフィルムは、ロール平滑化ユニットにおいて、型押しロールによって構造化される。高粘度のベースフィルムを使用することにより、所要の型押し力がもたらされるということが保証される。ベースフィルムも、共押出し層も、有利には熱可塑性プラスチックである。
熱可塑性プラスチックとしては、ポリアクリレート、特にＰＭＭＡ、ポリカーボネート、ポリオレフィン、ＬＤＰＥ、ＨＤＰＥ、ＰＰ、ポリエチレンテレフタレート、ＰＶＣ、ポリスチロール、ポリアミドが考慮される。低粘度の共押出し層は、有利にはベースフィルムと同一のプラスチックタイプから成っていてよいが、当該プラスチックタイプとの十分な互換性を有するプラスチックから成っていてもよい（J.E.Johnson, Kunststoffberater 10, 538-541 (1976) 参照）。規則としては、共押出し材料の溶融物粘度は、高精度転写用の射出成形材料の溶融物粘度に相当しているのが望ましいということが云える。特に有利にはポリカーボネートが使用される。それというのも、光学的な用途のためには１．５８の屈折係数が良好に適しているからである。例えば、ポリカーボネートによって効率的な光変向が保証される。
共押出し層は、有利には低粘度の材料から成っている。付加的に、この材料には流れ改善剤が添加されてもよい。流れ改善剤としては、例えば低分子のポリメチルメタクリレート等の、低分子の化合物が適している。
高粘度のベースフィルムと低粘度の共押出し層との間のＭＶＲ（ｍｅｌｔ ｖｏｌｕｍｅｆｌｏｗ ｒａｔｅ）比は、理想的には１：２０〜１：８であり、有利には１：１０である。
低粘度の共押出し層の厚さは機能に関連している。構造の型押しは、正確に合わされた方法パラメータを要求する。適合手段は限られている。即ち、ロール温度を任意に上げることはできない。それというのも、大抵のプラスチック溶融物は高温の金属に付着してしまうからである。この付着傾向は、あるロール温度から型押しロールにおける剥離困難性をもたらす。プラスチックの溶融物粘度を、例えば高い溶融物温度を生ぜしめることにより任意に低く選択することはできない。それというのも、さもなければロールギャップにおける型押し力が極端に小さくなってしまうからである。
比較的高い粘度で生ぜしめられた共押出し層では、許容可能な型押しを得るためにはロール対の圧着力が十分でない。
従って、共押出し層の層厚さは特別な影響力を有している。構造を良好に転写するためには、当該層厚さは型押しロールの構造高さの少なくとも４／１を有していることが望ましい。
驚いたことに、前掲のドイツ連邦共和国特許第４４０７４６８号明細書の記載に反して、低粘度の共押出し層が型押しロールの最大深さを超過しても、低粘度のプラスチックから成る極めて厚い共押出し層の付与は、一様なプリズム構造の型押しをもたらすということが判った。
方法パラメータの最適な適合においては、離型剤の使用を省くことができる。それにも関わらず共押出し層における離型剤の使用が必要とされる場合には、当業者には従来技術から公知の材料が供与されている（H.F.Mark et al. Encyclopedia of Polymer Science & Engineering, Index Volume pg. 307-324, J. Wiley 1990; Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 5th Ed. Vol. A20, pg. 479-483, VCH 1992; R.Gaechter, H. Mueller Kunststoffadditive, 3. Aufl. Carl Hanser Verlag 1989）。
有利には、共押出し層と共に使用される離型剤の濃度は、共押出し質量に関して０〜０．３４質量％の範囲内である。特に、比較的高濃度のアルコールが挙げられる。
共押出し材料において離型剤を使用することにより、高温の金属における溶融物の付着傾向は低下する。従って、型押しロール温度を型押し手順に際して著しく上げることができる。基準としては、共押出し材料のガラス温度Ｔｇを最高７０℃上回っていると云える。ガラス温度Ｔｇは公知であるか、若しくは計算で算出可能である（Brandrup-Immergut, Polymer Handbook, Chapter V, J.Wiley, Vieweg-Esser, Kunststoff-Handbuch Bd. IX, 333-340， Carl Hanser 1975 参照）。
本発明による方法は、以下のように実施することができる。共押出し装置は、主として主押出機、共押出機及び共押出し工具から構成されている。
押出しフィルムの最大幅は、共押出し工具によって規定される。一般に、押出しフィルムの幅は４００〜２０００ｍｍである。押出しフィルムの厚さも、やはり共押出しの条件によって制限される。一般に、ベースフィルムの厚さは０．１０〜０．３５ｍｍであり、この場合、低粘度の材料から形成される層は、まず第1に構造化によって目指す機能に基づき規定される。一般に当該層の層厚さは０．００６〜０．０７５ｍｍである。型押しロールの構造深さは、理想的には０．０２５〜０．０７０ｍｍである。
主押出機によって適当な温度にもたらされたベース成形材料と、共押出機によって適当な温度にもたらされた低粘度の成形材料とが、共押出し工具において一緒にされる。この場合、ベース成形材料に関してはスタート点として、例えば以下のノズル温度が生ぜしめられる。即ち：
ベース成形材料 加工温度（℃）
ポリメチルメタクリレート ２３０−２９０
ポリスチロール １９０−２３０
ポリカーボネート ２５０−３００
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ポリスチロール １９０−２３０
ポリカーボネート ２５０−３００
共押出し工具から流出する共押出材料は、ロール平滑化ユニットを介してガイドされる。この場合、ロールは型押しロールとして、ロール表面が所望の構造化フィルム表面のネガを成すように設計されている。圧着ロールと型押しロールとの間には、ロールギャップが位置している。この場合、できるだけ多くの型押し力を伝達できるようにするためには、最大圧力は最も狭い箇所の手前で高くなっていることが望ましい。その他の点では、当該ロール平滑化ユニットは従来技術に対応している。構造化された表面を有する押出しフィルムは、支持ロールを介して搬送される。次いで、前記押出しフィルムは所望の長さに巻かれ且つ／又は切断されてよい。この場合、成形部には型押しロール表面が正確に転写されている。
ベースフィルムが０．１０〜０．３５ｍｍの厚さを有する、プリズム構造を備えた任意の長さの共押出し多層プラスチックフィルムが初めて供与可能であるということが判った。
プリズム構造を有する共押出し多層プラスチックフィルムの場合、共押出し層に対するベースフィルムのＭＶＲ比は１：２０〜１：８、有利には１：１０である。
共押出し層は、構造高さの少なくとも１／２の厚さを有していてよい。前掲のドイツ連邦共和国特許第４４０７４６８号明細書に反して、共押出し層の厚さは、型押しロールの構造深さよりも大であってよい。
本発明により製作されたフィルムの適用分野は、光学材料である。光学的な用途に関しては、高品質の材料が必要とされているので、当該方法は有利にはクリーンルーム内で実施される。ディスプレイバックライト用フィルムとしての特に有利な用途に関しては、クラス１００のクリーンルーム内で作業する。それというのも、周辺空気のダスト負荷が許容不能なフィルムの汚染を招く恐れがあるからである。
以下に本発明の実施例を説明するが、本発明はこれらの実施例で開示された構成手段に限定されるものではない。
例１：
共押出し装置において、ＭＶＲ値が６のポリカーボネートを、ＭＶＲ値が６６の低粘度のポリカーボネートと共に共押出しする。
共押出し装置において、ＭＶＲ値が６のポリカーボネートを、ＭＶＲ値が６６の低粘度のポリカーボネートと共に共押出しする。
ベースフィルムは１８００ｍｍの幅及び１５０μｍの厚さを有しており、共押出し層は２５μｍの厚さを有している。
共押出物を、プリズム構造を備えた型押しロールを有する加熱可能なロール平滑化ユニット（ここでは3本ロール平滑化ユニット）を介してガイドする。型押しロールの構造深さは５０μｍである。型押しロールを約２００℃に加熱する。２０ｍ／ｍｉｎの速度で共押出し多層フィルムを、型押しロールを介してガイドする。
極めて良好に模られたプリズム構造を有するポリカーボネート製の共押出し多層プラスチックフィルムが得られ、これらの共押出し多層プラスチックフィルムは、例えばディスプレイバックライト等の光学的な用途に適している。
例２：
共押出し装置において、ＭＶＲ値が６のポリカーボネートを、ＭＶＲ値が６６の低粘度のポリカーボネートと共に共押出しする。
共押出し装置において、ＭＶＲ値が６のポリカーボネートを、ＭＶＲ値が６６の低粘度のポリカーボネートと共に共押出しする。
ベースフィルムは４００ｍｍの幅及び５００μｍの厚さを有しており、共押出し層は７０μｍの厚さを有している。
共押出物を、プリズム構造を備えた型押しロールを有する加熱可能なロール平滑化ユニット（ここでは3本ロール平滑化ユニット）を介してガイドする。型押しロールの構造深さは５０μｍである。型押しロールを約２００℃に加熱する。２ｍ／ｍｉｎの速度で共押出し多層フィルムを、型押しロールを介してガイドする。
極めて良好に模られたプリズム構造を有するポリカーボネート製の共押出し多層プラスチックフィルムが得られ、これらの共押出し多層プラスチックフィルムは、例えばディスプレイバックライト等の光学的な用途に適している。
例３：
共押出し装置において、ＭＶＲ値が３のポリカーボネートを、ＭＶＲ値が６０の低粘度のポリカーボネートと共に共押出しする。
共押出し装置において、ＭＶＲ値が３のポリカーボネートを、ＭＶＲ値が６０の低粘度のポリカーボネートと共に共押出しする。
ベースフィルムは４００ｍｍの幅及び５００μｍの厚さを有しており、共押出し層は７０μｍの厚さを有している。
共押出物を、プリズム構造を備えた型押しロールを有する加熱可能な３本ロール平滑化ユニットを介してガイドする。型押しロールの構造深さは５０μｍである。
型押しロールを約２００℃に加熱する。２ｍ／ｍｉｎの速度で共押出し多層フィルムを、型押しロールを介してガイドする。
極めて良好に模られたプリズム構造を有するポリカーボネート製の共押出し多層プラスチックフィルムが得られ、これらの共押出し多層プラスチックフィルムは、例えばディスプレイバックライト等の光学的な用途に適している。
例４：
共押出し装置において、ＭＶＲ値が１．２のポリメチルメタクリレートを、ＭＶＲ値が１２の低粘度のポリメチルメタクリレートと共に共押出しする。
共押出し装置において、ＭＶＲ値が１．２のポリメチルメタクリレートを、ＭＶＲ値が１２の低粘度のポリメチルメタクリレートと共に共押出しする。
ベースフィルムは４００ｍｍの幅及び８００μｍの厚さを有しており、共押出し層は２５μｍの厚さを有している。
共押出物を、プリズム構造を備えた型押しロールを有する加熱可能な３本ロール平滑化ユニットを介してガイドする。型押しロールの構造深さは１００μｍである。
型押しロールを約１８０℃に加熱する。２ｍ／ｍｉｎの速度で共押出し多層フィルムを、型押しロールを介してガイドする。
極めて良好に模られたプリズム構造を有するポリメチルメタクリレート製の共押出し多層プラスチックフィルムが得られる。
Claims (13)
- 押出し法で、０．１０〜０．３５ｍｍの厚さを有するベースフィルムと、低粘度の層とを共押出しし、次いで構造付与表面を備えたロールを有する、加熱可能なロール平滑化ユニットを用いて、フィルム複合体を構造化することを特徴とする、プリズム構造を有する共押出し多層プラスチックフィルムを製作するための連続的な方法。
- 押出し法で、０．１０〜０．３５ｍｍの厚さを有するベースフィルムと、構造高さの少なくとも１／４の厚さを有する低粘度の層とを共押出しする、請求項1記載の共押出し多層プラスチックフィルムを製作するための連続的な方法。
- 押出し法で、ベースフィルムと、構造高さよりも大きな厚さを有する低粘度の層とを共押出しする、請求項２記載の共押出し多層プラスチックフィルムを製作するための連続的な方法。
- ベースフィルムと低粘度の層とのＭＶＲ比が１：８〜１：２０である、請求項1記載の共押出し多層プラスチックフィルムを製作するための連続的な方法。
- 型押しロールの温度が、共押出し材料のガラス温度を最高７０℃上回っている、請求項1記載の共押出し多層プラスチックフィルムを製作するための連続的な方法。
- 共押出し材料が更に離型剤を含有している、請求項1記載の共押出し多層プラスチックフィルムを製作するための連続的な方法。
- ベースフィルムが０．１０〜０．３５ｍｍの厚さを有していることを特徴とする、プリズム構造を有する共押出し多層プラスチックフィルム。
- 共押出し層に対するベースフィルムのＭＶＲ比が、１：２０〜１：８であることを特徴とする、プリズム構造を有する共押出し多層プラスチックフィルム。
- 共押出し層に対するベースフィルムのＭＶＲ比が１：１０である、請求項7記載の共押出し多層プラスチックフィルム。
- 共押出し層の厚さが構造高さの少なくとも１／４である、請求項7記載の共押出し多層プラスチックフィルム。
- 共押出し層の厚さが構造深さよりも大である、請求項7記載の共押出し多層プラスチックフィルム。
- 光学的な用途に使用される、請求項1記載の方法で製作された共押出し多層プラスチックフィルム。
- ディスプレイバックライトに使用される、請求項1記載の方法で製作された共押出し多層プラスチックフィルム。
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