JP2012250516A - Method for continuously manufacturing transparent resin plate - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、透明樹脂板を連続的に製造する方法に関する。 The present invention relates to a method for continuously producing a transparent resin plate.
携帯電話、携帯型ゲーム機、カーナビゲーションシステム、ポータブルAV機器等に代表される小型ディスプレイにおいて、画像の精細度が近年、劇的な進歩を見せており、これらディスプレイの表面を保護する透明樹脂シートも、これまで以上に高い透明性と光学歪の少なさが求められるようになってきている。 In recent years, small-sized displays represented by mobile phones, portable game machines, car navigation systems, portable AV devices, etc. have seen dramatic progress in image definition. Transparent resin sheets that protect the surface of these displays However, higher transparency and less optical distortion have been demanded.
特に、携帯電話に関しては、世界的な筐体薄型化の流れを背景とし、今や筐体パーツの精度はμmオーダーで問われる時代になってきており、ディスプレイ部分の保護板も例外ではない。すなわち、光学特性が良好であり、かつ高精度な板厚寸法である透明樹脂シートが近年の小型ディスプレイの保護板として最適となっている。 In particular, mobile phones are now in an era when the accuracy of housing parts is questioned on the order of μm, against the background of the trend toward thinner housings around the world, and the protective plates for display parts are no exception. That is, a transparent resin sheet having good optical characteristics and a highly accurate plate thickness dimension is optimal as a protective plate for recent small displays.
上記の特性を有する樹脂シートの製造方法として例えば、水平方向に走る上下に位置した2個のエンドレスベルトコンベアーの間の一端に、重合性モノマー組成物を注入してベルトの移動と共に、低温の前段重合工程と高温の後段重合工程により重合し、他端より板状の重合物を得る、連続セルキャスト法が知られている(特許文献1)。この連続セルキャスト方式では、他に知られている溶融押出方式と比較して、光学歪の少ない良好な板を製造する方法として利用されている。 As a method for producing a resin sheet having the above-mentioned characteristics, for example, a polymerizable monomer composition is injected into one end between two endless belt conveyors that run in the horizontal direction and the belt moves, and the low temperature front stage A continuous cell casting method is known in which polymerization is performed by a polymerization step and a subsequent polymerization step at a high temperature to obtain a plate-like polymer from the other end (Patent Document 1). This continuous cell casting method is used as a method for producing a good plate with less optical distortion as compared with other known melt extrusion methods.
一方でエンドレスベルトコンベアーの代替として、PETフィルムに代表される活性エネルギー線透過性フィルムを用いる方法がある。しかしながら、後段重合工程において、該フィルムは熱影響を受け、高ヘーズ感など透明樹脂板としての製品に著しい欠陥を生じる。 On the other hand, as an alternative to the endless belt conveyor, there is a method using an active energy ray transmissive film represented by a PET film. However, in the subsequent polymerization step, the film is affected by heat and causes significant defects in the product as a transparent resin plate such as a high haze feeling.
この解決方法として、特許文献2では後段重合工程において、該フィルムを剥離し、高強度の活性エネルギー線を照射する方法を開示している。 As a solution to this problem, Patent Document 2 discloses a method in which the film is peeled off and irradiated with high-intensity active energy rays in the subsequent polymerization step.
しかしながら、この方法では板にうねりが生じ、十分な平滑性が得られず、光学材料向け透明樹脂板としては、不十分であった。 However, this method causes undulations on the plate, and sufficient smoothness cannot be obtained, which is insufficient as a transparent resin plate for optical materials.
本発明の目的は、活性エネルギー線透過性フィルムを用いた透明樹脂板を連続的に製造する方法において、うねりが小さく、熱収縮に異方性がない光学材料への適応も可能な透明樹脂板の製造することにある。 An object of the present invention is to provide a transparent resin plate that can be applied to an optical material with small undulation and no thermal contraction in a method for continuously producing a transparent resin plate using an active energy ray transmissive film. Is to manufacture.
本発明は、移送される可撓性を有する活性エネルギー線透過性フィルムの上に、粘度が100〜1,000,000mPa・sである重合性モノマー組成物を供給し、供給された重合性モノマー組成物上に別の活性エネルギー線透過性フィルムを被せ、前記活性エネルギー線透過性フィルムの少なくとも一方のフィルムを介して前記重合性モノマー組成物に活性エネルギー線を照射し、前記重合性モノマーを重合してモノマー含有率が1〜50重量%である板状組成物とする前段重合工程と、前記板状組成物から前記活性エネルギー線透過性フィルムを剥離し、前記板状組成物を加熱し、重合を完結させて透明樹脂板とする後段重合工程からなる、透明樹脂板の連続製造方法であって、後段重合工程での板状組成物に対して移送方向に2〜30N/cm2の張力を印加する透明樹脂板の連続製造法である。 The present invention supplies a polymerizable monomer composition having a viscosity of 100 to 1,000,000 mPa · s on a flexible active energy ray transmissive film to be transferred, and the supplied polymerizable monomer The composition is covered with another active energy ray-permeable film, and the polymerizable monomer composition is irradiated with active energy rays through at least one of the active energy ray-permeable films to polymerize the polymerizable monomer. And a pre-polymerization step to form a plate-like composition having a monomer content of 1 to 50% by weight, peeling the active energy ray-permeable film from the plate-like composition, heating the plate-like composition, A method for continuously producing a transparent resin plate comprising a subsequent polymerization step for completing polymerization to form a transparent resin plate, which is 2 to 3 in the transport direction with respect to the plate-like composition in the subsequent polymerization step. A continuous method for producing a transparent resin plate for applying a tension of N / cm 2.
本発明によって得られる透明樹脂板は、うねりが小さく、熱収縮に異方性がなく、携帯電話、液晶ディスプレイの表示装置の面板などの光学用シートとして、透明性、平滑性、耐熱性が要求される用途に好適である。 The transparent resin plate obtained by the present invention has small waviness, no thermal shrinkage, and requires transparency, smoothness, and heat resistance as an optical sheet such as a face plate of a display device for a mobile phone or a liquid crystal display. It is suitable for the intended use.
本発明に使用される重合性モノマー組成物は、とくに限定されないが、重合性モノマー、ポリマー、重合開始剤および任意の成分とから構成される。 Although the polymerizable monomer composition used for this invention is not specifically limited, It is comprised from a polymerizable monomer, a polymer, a polymerization initiator, and arbitrary components.
本発明において使用される重合性モノマーとしては、活性エネルギー線の照射によって硬化することにより樹脂を形成するモノマーである。前記モノマーとしては透明性の観点からメチルメタクリレートを使用することが好ましい。重合性モノマー組成物中、メチルメタクリレートが10質量%以上含有することが好ましく、50質量%以上含有することがより好ましい。その他のモノマーとしては各種モノマーを使用することができる。例えば、エチルメタクリレート、イソプロピルメタクリレート、ブチルメタクリレート、2−エチルヘキシルメタクリレート、フェニルメタクリレート、ベンジルメタクリレート等のアルキルメタクリレート、メチルアクリレート、エチルアクリレート、ブチルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート等のアルキルアクリレート、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、イタコン酸等の不飽和カルボン酸、無水マレイン酸、無水イタコン酸等の酸無水物、N−フェニルマレイミド,N−シクロヘキシルマレイミド、N−t-ブチルマレイミド等のマレイミド誘導体、2−ヒドロキシプロピルアクリレート、2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシプロピルメタクリレート等のヒドロキシ基含有単量体、メタクリルアミド、アクリルアミド、メタクリロニトリル、アクリロニトリル、ジアセトンアクリルアミド、ジメチルアミノエチルメタクリレート等の窒素含有単量体、アリルグリシジルエーテル、グリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレート等のエポキシ基含有単量体、スチレン、α−メチルスチレン等のスチレン系単量体、エチレングリコールジアクリレート、アリルアクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、アリルメタクリレート、ジビニルベンゼン、トリメチロールプロパントリアクリレート等の架橋剤などが挙げられ、これらの中から1種または複数種選定し使用される。 The polymerizable monomer used in the present invention is a monomer that forms a resin by being cured by irradiation with active energy rays. As the monomer, methyl methacrylate is preferably used from the viewpoint of transparency. In the polymerizable monomer composition, methyl methacrylate is preferably contained in an amount of 10% by mass or more, and more preferably 50% by mass or more. Various monomers can be used as other monomers. For example, alkyl methacrylate such as ethyl methacrylate, isopropyl methacrylate, butyl methacrylate, 2-ethylhexyl methacrylate, phenyl methacrylate, benzyl methacrylate, alkyl acrylate such as methyl acrylate, ethyl acrylate, butyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, acrylic acid, methacrylic acid, Unsaturated carboxylic acids such as maleic acid and itaconic acid, acid anhydrides such as maleic anhydride and itaconic anhydride, maleimide derivatives such as N-phenylmaleimide, N-cyclohexylmaleimide and Nt-butylmaleimide, 2-hydroxypropyl Hydroxyl group-containing monomers such as acrylate, 2-hydroxyethyl acrylate, 2-hydroxypropyl methacrylate, methacrylamide Nitrogen-containing monomers such as acrylamide, methacrylonitrile, acrylonitrile, diacetone acrylamide, dimethylaminoethyl methacrylate, epoxy group-containing monomers such as allyl glycidyl ether, glycidyl acrylate, glycidyl methacrylate, styrene, α-methylstyrene, etc. Cross-linking agents such as styrenic monomers, ethylene glycol diacrylate, allyl acrylate, ethylene glycol dimethacrylate, allyl methacrylate, divinylbenzene, trimethylolpropane triacrylate, etc. used.
本発明で得られる透明樹脂板(以下、「樹脂シート」という。)の種類としては特に限定されないが、以下にアクリル系樹脂シートを製造する場合について説明する。 Although it does not specifically limit as a kind of transparent resin board (henceforth "resin sheet") obtained by this invention, The case where an acrylic resin sheet is manufactured below is demonstrated.
本発明において使用される前記ポリマーとしては、先に挙げた重合性モノマーの単独重合物または共重合物を使用することができ、アクリル系樹脂シートを製造する場合、光学性能の観点から、前記ポリマーの組成としてメチルメタクリレート単位が10質量%以上含有することが好ましい。 As the polymer used in the present invention, a homopolymer or copolymer of the polymerizable monomers listed above can be used. When an acrylic resin sheet is produced, the polymer is used from the viewpoint of optical performance. The composition preferably contains 10% by mass or more of methyl methacrylate units.
重合開始剤としては、活性エネルギー線の照射によってラジカルを発生するものであれば、得られる樹脂シートの透明性を阻害しない限り、特に制限されず、各種の活性エネルギー線分解重合開始剤を使用することができる。代表的には、アセトフェノン系またはベンゾフェノン系の活性エネルギー線分解重合開始剤が挙げられ、特に1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニルケトン(例えばチバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製、商品名イルガキュア184)、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン(例えばチバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製、商品名ダロキュア1173)、ベンゾインエチルエーテル(例えば精工化学社製、商品名セイクオールBEE)等を用いることが好ましい。 The polymerization initiator is not particularly limited as long as it does not inhibit the transparency of the resulting resin sheet as long as it generates radicals by irradiation with active energy rays, and various active energy ray decomposing polymerization initiators are used. be able to. Typical examples include acetophenone-based or benzophenone-based active energy ray decomposition polymerization initiators, particularly 1-hydroxy-cyclohexyl-phenyl ketone (for example, trade name Irgacure 184 manufactured by Ciba Specialty Chemicals), 2-hydroxy It is preferable to use 2-methyl-1-phenylpropan-1-one (for example, Ciba Specialty Chemicals, trade name Darocur 1173), benzoin ethyl ether (for example, Seiko Chemical Co., trade name, Seikol BEE), or the like. .
前記重合開始剤の使用量は重合性モノマー組成物100質量部に対し、0.01質量部以上とすることが好ましく、0.05質量部以上とすることがより好ましい。また2質量部以下とすることが好ましく、0.5質量部以下とすることがより好ましい。前記重合開始剤が少なすぎると重合速度が上がらず、重合時間を多く要する傾向があり、多すぎると樹脂シートの光学性能、耐候性が低下する傾向がある。 The amount of the polymerization initiator used is preferably 0.01 parts by mass or more, and more preferably 0.05 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the polymerizable monomer composition. Moreover, it is preferable to set it as 2 mass parts or less, and it is more preferable to set it as 0.5 mass parts or less. When the amount of the polymerization initiator is too small, the polymerization rate does not increase, and a longer polymerization time tends to be required. When the amount is too large, the optical performance and weather resistance of the resin sheet tend to decrease.
本発明において使用される重合性モノマー組成物に含有する任意の他の成分として、酸化防止剤、紫外線吸収剤、染顔料、離型剤、重合禁止剤などを使用することができる。 As other optional components contained in the polymerizable monomer composition used in the present invention, an antioxidant, an ultraviolet absorber, a dye / pigment, a release agent, a polymerization inhibitor and the like can be used.
本発明において使用される重合性モノマー組成物の粘度に関しては、活性エネルギー線透過性フィルムの上に供給した重合性モノマー組成物を所望の厚みとして、保持すればよく、重合性モノマー組成物を供給する際の温度における粘度が100〜1,000,000mPa・sである。 Regarding the viscosity of the polymerizable monomer composition used in the present invention, the polymerizable monomer composition supplied on the active energy ray transmissive film may be maintained as a desired thickness, and the polymerizable monomer composition is supplied. The viscosity at the temperature at the time of carrying out is 100 to 1,000,000 mPa · s.
重合性モノマー組成物を供給する温度は、重合を速やかに進行させ、生産性を高く維持する点では、高温が好ましく、またモノマーの揮発による外観不良を防止するためには低温で供給することが好ましい。具体的には、10〜30℃の範囲が好ましい。 The temperature at which the polymerizable monomer composition is supplied is preferably a high temperature in terms of rapidly proceeding the polymerization and maintaining high productivity, and it may be supplied at a low temperature in order to prevent poor appearance due to volatilization of the monomer. preferable. Specifically, the range of 10-30 degreeC is preferable.
本発明において重合性モノマー組成物を活性エネルギー線透過性フィルムの上に供給する方法は、特に制限されるものではなく、通常の配管、ホースからの供給や、スロットダイ、カーテンダイ、スライドコーター、グラビアコーター、バーコーターなどの各種コーティング方法が使用できる。重合性モノマー組成物を供給し、連続的にシート形状とするため、前記液体をシート形状に供給する方法が好ましい。前記液体をシート形状にする方法としては、前記スロットダイからの供給や、前記フィルム上に供給した前記液体に前記フィルムを上部から被せた後に、一対のロールによって押し拡げる方法などもあり、これらを組み合わせた方法でも良い。 In the present invention, the method for supplying the polymerizable monomer composition onto the active energy ray-permeable film is not particularly limited, and supply from ordinary piping and hoses, slot die, curtain die, slide coater, Various coating methods such as gravure coater and bar coater can be used. In order to supply the polymerizable monomer composition and continuously form a sheet, a method of supplying the liquid into a sheet is preferable. As a method of making the liquid into a sheet shape, there are a method of supplying from the slot die, a method of covering the liquid supplied on the film from the top, and then spreading it by a pair of rolls. A combined method may be used.
本発明において使用される活性エネルギー線透過性フィルムは、特に規定されるものではなく、重合性モノマー組成物をシート状に保持および重合性モノマー組成物に被せられるものであり、活性エネルギー線を透過する可撓性を有する合成樹脂フィルムであればよい。可撓性の合成樹脂フィルムとは、ロール状に巻くことができる柔軟性を持つフィルムであり、重合性モノマー組成物の重合時の収縮に対して、変形しないことを意味し、具体的には、破断伸度が50%以上、ヤング率が1000MPa以上かつ厚みが10〜250μmのフィルムを意味する。前記フィルムは重合時に生じる重合性モノマー組成物の発熱によって軟化しないよう100℃以上の軟化点を有するフィルムであることが好ましい。前記フィルムとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリカーボネートなどの合成樹脂フィルムが挙げられ、活性エネルギー線透過性、表面粗さの低さから、ポリエチレンテレフタレートが好ましく、その厚みは剛性の観点から10μm以上であることが好ましく、50μm以上であることがより好ましい。活性エネルギー線透過性の点からその厚みは300μm以下であることが好ましく、200μm以下であることがより好ましい。 The active energy ray transmissive film used in the present invention is not particularly defined, and is a film that holds the polymerizable monomer composition in a sheet form and covers the polymerizable monomer composition, and transmits the active energy ray. Any synthetic resin film having flexibility may be used. A flexible synthetic resin film is a film having flexibility that can be wound in a roll shape, meaning that it does not deform with respect to shrinkage during polymerization of the polymerizable monomer composition, specifically, Means a film having a breaking elongation of 50% or more, a Young's modulus of 1000 MPa or more, and a thickness of 10 to 250 μm. The film is preferably a film having a softening point of 100 ° C. or higher so as not to be softened by heat generation of the polymerizable monomer composition generated during polymerization. Examples of the film include synthetic resin films such as polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, and polycarbonate. Polyethylene terephthalate is preferred from the viewpoint of active energy ray permeability and low surface roughness, and its thickness is from the viewpoint of rigidity. It is preferably 10 μm or more, and more preferably 50 μm or more. The thickness is preferably 300 μm or less, more preferably 200 μm or less from the viewpoint of active energy ray permeability.
また、活性エネルギー線透過性フィルムと重合性モノマー組成物とが接する側の表面は、製品として得られる樹脂シートの表面に転写されるため、JIS B0601で規定する表面粗さ(Ra)としては100nm以下が好ましく、5nm以下がより好ましい。 Moreover, since the surface on the side where the active energy ray transmissive film and the polymerizable monomer composition are in contact with each other is transferred to the surface of the resin sheet obtained as a product, the surface roughness (Ra) defined by JIS B0601 is 100 nm. The following is preferable, and 5 nm or less is more preferable.
また、前記フィルムの重合性モノマー組成物と接する面には、各機能層が存在してもよく、たとえば、剥離層、転写型剥離層、転写型反射防止層、転写型防傷層、転写型防眩層などが挙げられ、これらを単独あるいは、複数使用しても良い。 Further, each functional layer may be present on the surface of the film in contact with the polymerizable monomer composition. For example, a release layer, a transfer-type release layer, a transfer-type antireflection layer, a transfer-type antifouling layer, a transfer-type Examples include an antiglare layer, and these may be used alone or in combination.
本発明において照射する活性エネルギー線としては、X線、紫外線、電子線等が挙げられる。中でも、紫外線が好ましい。 Examples of active energy rays to be irradiated in the present invention include X-rays, ultraviolet rays, and electron beams. Of these, ultraviolet rays are preferable.
紫外線は、各種紫外線照射装置により照射され、例えば高圧水銀灯、低圧水銀灯、メタルハライドランプ、キセノンランプ、ケミカルランプ、殺菌灯、ブラックライト、紫外LEDなどが使用できる。 Ultraviolet rays are irradiated by various ultraviolet irradiation devices. For example, a high pressure mercury lamp, a low pressure mercury lamp, a metal halide lamp, a xenon lamp, a chemical lamp, a germicidal lamp, a black light, an ultraviolet LED, or the like can be used.
活性エネルギー線の照射強度としては、重合性モノマー組成物中の重合開始剤が活性エネルギー線分解重合開始剤の場合、該重合性モノマー組成物に含有する活性エネルギー線分解重合開始剤濃度と照射時間との関係により決定されるが、前記重合性モノマー組成物においては、モノマーの成長速度の観点から1mW/cm2〜100mW/cm2の範囲が好ましい。照射強度が弱すぎると重合開始剤の分解量が少ないことにより重合速度が遅くなり、逆に強すぎると、開始剤分解量を増やしても、本法での重合性モノマー組成物ではモノマーの成長速度が追いつかず、停止反応に多くが消費されてしまうことで、製品として得られる樹脂シートの分子量低下と、活性エネルギー線が過剰に照射されることにより製品が黄変することがある。 As the irradiation intensity of the active energy ray, when the polymerization initiator in the polymerizable monomer composition is an active energy ray decomposition polymerization initiator, the concentration and irradiation time of the active energy ray decomposition polymerization initiator contained in the polymerizable monomer composition It is determined by the relationship between, in the polymerizable monomer composition in the range from the viewpoint of the growth rate of 1mW / cm 2 ~100mW / cm 2 of monomer. If the irradiation intensity is too weak, the polymerization rate becomes slow due to the small amount of decomposition of the polymerization initiator. Conversely, if it is too strong, even if the amount of decomposition of the initiator is increased, monomer growth will occur in the polymerizable monomer composition in this method. Since the speed cannot catch up and much is consumed in the stop reaction, the product may be yellowed due to a decrease in molecular weight of the resin sheet obtained as a product and excessive irradiation of active energy rays.
本発明において活性エネルギー線透過性フィルムの移送速度としては、0.1〜20m/minであることが好ましく、0.15〜10m/minであることがより好ましい。速度が遅すぎると、製品として得られる樹脂シートの生産量が少なくなり、速度が速すぎると必要重合時間を得るための活性エネルギー線照射区間を長くする必要があり、製造設備が長大となる。 In this invention, it is preferable that it is 0.1-20 m / min as a transfer rate of an active energy ray transparent film, and it is more preferable that it is 0.15-10 m / min. If the speed is too slow, the production amount of the resin sheet obtained as a product is reduced, and if the speed is too fast, it is necessary to lengthen the active energy ray irradiation section for obtaining the required polymerization time, resulting in a long manufacturing facility.
本発明において活性エネルギー線を照射して硬化させる際の温度条件としては、重合速度や粘性条件などにより選定できるが、重合性モノマー組成物に活性エネルギー線を照射する際には、モノマーの沸点以下であることが好ましく、メチルメタクリレートモノマーでは100℃以下となる。また、メチルメタクリレートモノマーの重合においては、重合時の温度が低いほど重合体中のモノマー単位の結合の配置においてシンジオタクチック成分が増加することが知られている。このシンジオタクチック成分が多いほど重合体のガラス転移温度Tgなどが高くなり、耐熱性が高くなる。耐熱性向上の観点より、活性エネルギー線を照射するときの重合温度は50℃以下であることがより好ましい。 In the present invention, the temperature condition for curing by irradiation with active energy rays can be selected depending on the polymerization rate, viscosity conditions, etc., but when the polymerizable monomer composition is irradiated with active energy rays, the temperature is below the boiling point of the monomer. It is preferable that the temperature is 100 ° C. or less for the methyl methacrylate monomer. In the polymerization of methyl methacrylate monomer, it is known that the syndiotactic component increases in the arrangement of the bond of the monomer units in the polymer as the temperature during the polymerization is lower. The greater the syndiotactic component, the higher the glass transition temperature Tg of the polymer and the higher the heat resistance. From the viewpoint of improving heat resistance, the polymerization temperature when irradiated with active energy rays is more preferably 50 ° C. or lower.
本発明では、活性エネルギー線を照射し、前段重合工程を経て、後段重合工程を経ていない重合性モノマー組成物を板状組成物という。 In the present invention, a polymerizable monomer composition that is irradiated with an active energy ray, passes through a pre-stage polymerization step, and does not pass through a post-stage polymerization step is referred to as a plate-like composition.
前記板状組成物中のモノマーは、1〜50重量%であることが好ましく、より好ましくは2〜15重量%である。これは、モノマー分が十分に低い場合には、後段重合の必要がなく、またモノマー分が過大の場合には、後段重合工程の加熱により、モノマーの揮発に伴い、気泡が発生し、顕著な外観欠陥が生じるためである。 The monomer in the plate-like composition is preferably 1 to 50% by weight, more preferably 2 to 15% by weight. This is because when the monomer content is sufficiently low, there is no need for post-polymerization, and when the monomer content is excessive, bubbles are generated due to the volatilization of the monomer due to heating in the post-polymerization step. This is because an appearance defect occurs.
前段重合工程で活性エネルギー線を照射した板状組成物は、残存モノマーを減少させる観点から、後段重合工程として、使用するモノマーとポリマーの組み合わせから得られるガラス転移温度Tg以上の温度での熱処理が必須であり、例えばポリメチルメタクリレートの場合には100℃以上に熱処理することが好ましい。 From the viewpoint of reducing the residual monomer, the plate-like composition irradiated with active energy rays in the former polymerization step is subjected to heat treatment at a temperature equal to or higher than the glass transition temperature Tg obtained from the combination of the monomer and polymer used as the latter polymerization step. For example, in the case of polymethyl methacrylate, it is preferable to perform heat treatment at 100 ° C. or higher.
活性エネルギー線透過性フィルムを板状組成物から剥離するには、高温の熱履歴を受ける前の後段重合工程の初期が好ましい。活性エネルギー線透過性フィルムの耐熱性によっては、後段重合工程後に剥離した場合、ブリードアウトが生じ、透明樹脂板の外観に欠陥が生じるからである。 In order to peel the active energy ray-permeable film from the plate-like composition, the initial stage of the subsequent polymerization step before receiving a high-temperature heat history is preferable. This is because, depending on the heat resistance of the active energy ray-permeable film, when peeled after the post-polymerization step, bleed-out occurs and defects in the appearance of the transparent resin plate occur.
後段重合工程で板状組成物を加熱する時の加熱源としては、蒸気、熱風、電気ヒーター、赤外線などが挙げられるが、安全面から、蒸気、熱風熱源が好ましく、温度制御の面から熱風熱源がより好ましい。 Examples of the heating source for heating the plate-like composition in the subsequent polymerization step include steam, hot air, an electric heater, infrared rays, and the like. From the viewpoint of safety, a steam or hot air heat source is preferable, and from the aspect of temperature control, a hot air heat source. Is more preferable.
後段重合工程では、板状組成物に対して移送方向(MD)へ2〜30N/cm2の張力を印加する。この張力は2.5N/cm2以上が好ましく、また26N/cm2以下が好ましい。張力が弱すぎると、樹脂シートに弛み、加熱の斑が生じ、結果樹脂シートにうねりが生じる。一方、張力が強すぎると、熱収縮の程度に異方性が生じ、またMD方向に平行なうねりが生じやすく、これにより、後段重合工程後も大きなうねりを保持してしまう。 In the latter polymerization step, a tension of 2 to 30 N / cm 2 is applied to the plate-like composition in the transfer direction (MD). This tension is preferably 2.5 N / cm 2 or more, and 26N / cm 2 or less. When the tension is too weak, the resin sheet is loosened, and heating spots are generated. As a result, the resin sheet is swelled. On the other hand, when the tension is too strong, anisotropy occurs in the degree of thermal shrinkage, and the flattening in the MD direction is likely to occur, and thereby a large waviness is maintained after the post-stage polymerization step.
本発明における樹脂シートの厚みは、特に規定されるものではないが0.1mm以上5mm以下であることが好ましく、0.1mm以上3mm以下であることがより好ましい。樹脂シートの厚みが厚すぎると重合発熱の除去が間に合わなくなり、未重合モノマーや重合性モノマー組成物中の溶存ガスが沸騰し、樹脂シート内に気泡が発生しやすくなる。一方、樹脂シートの厚みが薄い場合、活性エネルギー線透過性フィルムから樹脂シートの剥離が困難となり、樹脂シートが破損することがある。 The thickness of the resin sheet in the present invention is not particularly specified, but is preferably 0.1 mm or more and 5 mm or less, and more preferably 0.1 mm or more and 3 mm or less. If the thickness of the resin sheet is too thick, removal of the polymerization heat cannot be made in time, the dissolved gas in the unpolymerized monomer or polymerizable monomer composition will boil, and bubbles will be easily generated in the resin sheet. On the other hand, when the thickness of the resin sheet is thin, it is difficult to peel the resin sheet from the active energy ray permeable film, and the resin sheet may be damaged.
本発明を実施する装置の一例を図1に示し、これをもとに本発明を説明する。この図により本発明が限定されるものではない。
(前段重合工程)
可撓性を有する活性エネルギー線透過性フィルム1、1’は、トルクモーター6、6’と調速ニップローラー8により張力がかけられた状態で、調速ニップローラー8の回転により、搬送される。下側の活性エネルギー線透過性フィルム1’の上に、供給ダイ3より重合性モノマー組成物5が供給される。ロール4により、上側の活性エネルギー線透過フィルム1が重合性モノマー組成物5に被さる。その後、紫外線照射装置2から前記フィルム6、6’を介して、重合性モノマー組成物5に紫外線を照射し、重合固化させ板状組成物5’とする。
(後段重合工程)
トルクモーター7、7’とローラー9により、組成物5’から上下の前記フィルム6、6’を剥がす。剥がされた前記フィルム6、6’はトルクモーター7、7’により巻き取られる。前記フィルム1、1’を剥がされた組成物5’は、ニップローラー12により搬送され、熱風炉10により組成物5’から得られる樹脂シートのガラス転移温度付近まで加熱され重合が完結され樹脂シート14が得られる。その後樹脂シート14は、冷却炉11により室温付近まで冷却される。冷却炉11を通過した樹脂シート14は、切断機13により切断される。
An example of an apparatus for carrying out the present invention is shown in FIG. 1, and the present invention will be described based on this. This figure does not limit the present invention.
(Pre-stage polymerization process)
The flexible active energy ray transmissive films 1 and 1 ′ are conveyed by the rotation of the speed control nip roller 8 in a state where tension is applied by the torque motors 6 and 6 ′ and the speed control nip roller 8. . A polymerizable monomer composition 5 is supplied from a supply die 3 onto the lower active energy ray transmissive film 1 ′. By the roll 4, the upper active energy ray transmissive film 1 covers the polymerizable monomer composition 5. Thereafter, the polymerizable monomer composition 5 is irradiated with ultraviolet rays from the ultraviolet irradiation device 2 through the films 6 and 6 'to be polymerized and solidified to obtain a plate-like composition 5'.
(Post-stage polymerization process)
The upper and lower films 6, 6 ′ are peeled off from the composition 5 ′ by the torque motors 7, 7 ′ and the roller 9. The peeled films 6, 6 'are wound up by torque motors 7, 7'. The composition 5 ′ from which the films 1, 1 ′ have been peeled is conveyed by a nip roller 12, heated by a hot air oven 10 to near the glass transition temperature of the resin sheet obtained from the composition 5 ′, and the polymerization is completed. 14 is obtained. Thereafter, the resin sheet 14 is cooled to near room temperature by the cooling furnace 11. The resin sheet 14 that has passed through the cooling furnace 11 is cut by a cutting machine 13.
張力の制御は、前記の調速ニップローラー8とニップローラー12の速度差により、可能となる。すなわち、調速ニップローラー8と比較して、ニップローラー12の速度が速い場合、張力は強まり、遅い場合、張力は弱まる。 The tension can be controlled by the speed difference between the speed control nip roller 8 and the nip roller 12. That is, the tension is increased when the speed of the nip roller 12 is higher than that of the governing nip roller 8, and the tension is decreased when the speed is slower.
上側の活性エネルギー線透過フィルム1と樹脂シート14と下側の活性エネルギー線透過性フィルム1’が積層されていればよく、重合性モノマー組成物5を上側の前記フィルム1に供給した後に、下側前記フィルム1’を積層してもよいし、同時に積層してもよい。 The upper active energy ray transmitting film 1, the resin sheet 14, and the lower active energy ray transmitting film 1 ′ may be laminated, and after supplying the polymerizable monomer composition 5 to the upper film 1, The side film 1 'may be laminated, or may be laminated simultaneously.
本発明において、紫外線照射は上面のみあるいは、下面のみから行ってもよく、また紫外線照射前あるいは照射中に重合性モノマー組成物を加熱・冷却してもよい。 In the present invention, the ultraviolet irradiation may be performed only from the upper surface or only from the lower surface, and the polymerizable monomer composition may be heated and cooled before or during the ultraviolet irradiation.
本発明において、後段加熱工程である熱風炉10での張力は、支持体の両側に歪ゲージを設置したロールにフィルムを通し、その際にロールに掛かる荷重より求めるなどの各種張力検知方法を用いることができる。シート形状物に掛かる張力と弛みの関係式である下記の数式(1)を用いて、熱風炉10内部での樹脂シートの最大弛み量ymax[mm]から、張力を定量化することが簡便である。
本発明において、冷却された樹脂シートは、切断せずにロール形状に巻いてもよい。
In this invention, the tension | tensile_strength in the hot stove 10 which is a back | latter stage heating process uses various tension | tensile_strength detection methods, such as letting a film pass through the roll which installed the strain gauge in the both sides of a support body, and calculating | requiring from the load applied to a roll in that case. be able to. It is easy to quantify the tension from the maximum amount of slack y max [mm] of the resin sheet inside the hot stove 10 using the following formula (1) which is a relational expression between the tension applied to the sheet-shaped object and the slack. It is.
In the present invention, the cooled resin sheet may be wound into a roll shape without being cut.
以下、アクリル系樹脂シートの製造に関する実施例により本発明を詳細に説明するが、本発明はこれに限定されない。
(重合性モノマー組成物)
冷却管、温度計及び攪拌機を備えた反応器に、アクリエステルPBOM(三菱レイヨン(株)製ポリブチレングリコールジメタクリレート、商品名)10部、メチルメタクリレート(三菱レイヨン(株)アクリエステルM、商品名)90部及び連鎖移動剤としてn−オクチルメルカプタン(関東化学(株)製、n−OM)1.5部を仕込み、撹拌しながら加熱を開始した。
Hereinafter, although the present invention is explained in detail by the example about manufacture of an acrylic resin sheet, the present invention is not limited to this.
(Polymerizable monomer composition)
In a reactor equipped with a condenser, a thermometer and a stirrer, 10 parts acrylate PBOM (Mitsubishi Rayon Co., Ltd., polybutylene glycol dimethacrylate, trade name), methyl methacrylate (Mitsubishi Rayon Co., Ltd., Acryester M, trade name) ) 90 parts and 1.5 parts of n-octyl mercaptan (manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd., n-OM) as a chain transfer agent were charged, and heating was started while stirring.
反応器内の温度が80℃になった時点で重合開始剤として2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)(和光純薬工業(株)製V−65、商品名)0.2部を添加した。 2,2′-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile) (V-65 manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., trade name) as a polymerization initiator when the temperature in the reactor reaches 80 ° C. Two parts were added.
次いで、反応器内の温度を100℃に昇温して90分間保持した後、多量の氷水によって室温まで急冷して、部分重合体組成物を得た。 Next, the temperature in the reactor was raised to 100 ° C. and held for 90 minutes, and then rapidly cooled to room temperature with a large amount of ice water to obtain a partial polymer composition.
得られた部分重合体組成物78部とアクリエステルPBOM22部とからシラップ組成物を調整した。シラップ組成物100部に対して剥離剤としてスルホ琥珀酸ジ(2−エチルヘキシル)ナトリウム0.05部を添加し重合開始剤として1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン0.3部を添加し、重合性モノマー組成物を得た。
(粘度)
粘度に関しては、各重合性モノマー組成物の20℃における粘度をB型粘度計にて測定した結果を示した。測定方法は、ブルックフィールド社製デジタル粘度計、LVDV−II+ProのスピンドルLV4を使用し、回転速度60rpmにて行った。
(活性エネルギー線照度)
活性エネルギー線照度は、UV照度計(アイグラフィック社製、UVPF−A1)を用い、重合性モノマー組成物と同じ位置にて測定を実施し、測定されたピーク照度を活性エネルギー線照度とした。
(前段重合工程条件)
前段重合工程では、活性エネルギー線照射装置として、ケミカルランプ(東芝ライテック社製、FL−20SBL)を用い、重合性モノマー組成物の位置における片面からの活性エネルギー線の照射強度が2mW/cm2程度となるよう重合性モノマー組成物とランプの距離を調整した。また、前段重合時には、加熱・冷却は実施していないが、ランプの輻射熱、重合発熱により、最高温度は約60℃であった。
A syrup composition was prepared from 78 parts of the obtained partial polymer composition and 22 parts of acrylate PBOM. To 100 parts of syrup composition, 0.05 part of di (2-ethylhexyl) sodium sulfosuccinate was added as a release agent, and 0.3 part of 1-hydroxy-cyclohexyl-phenyl-ketone was added as a polymerization initiator to polymerize. A functional monomer composition was obtained.
(viscosity)
Regarding the viscosity, the results of measuring the viscosity at 20 ° C. of each polymerizable monomer composition with a B-type viscometer are shown. The measurement was carried out using a Brookfield digital viscometer, LVDV-II + Pro spindle LV4 at a rotational speed of 60 rpm.
(Active energy ray illuminance)
The active energy ray illuminance was measured at the same position as the polymerizable monomer composition using a UV illuminometer (manufactured by Eye Graphic Co., Ltd., UVPF-A1), and the measured peak illuminance was defined as the active energy ray illuminance.
(Preliminary polymerization process conditions)
In the former polymerization step, a chemical lamp (FL-20SBL, manufactured by Toshiba Lighting & Technology Co., Ltd.) is used as the active energy ray irradiation device, and the irradiation intensity of the active energy ray from one side at the position of the polymerizable monomer composition is about 2 mW / cm 2. The distance between the polymerizable monomer composition and the lamp was adjusted so that Further, although heating and cooling were not performed during the pre-stage polymerization, the maximum temperature was about 60 ° C. due to the radiant heat of the lamp and the heat of polymerization.
また、後段重合工程を実施せずに、取得した前段重合工程後のモノマー組成物中のモノマー成分は、ガスクロマトグラフを用いて測定し、1.8質量%であった。なお、測定は、前記モノマー組成物0.5gをアセトン20mlに入れ、さらに内部標準物質としてサリチル酸メチルを0.5ml添加したものをガスクロマトグラフ(アジレント・テクノロジー社製、Agilent6890、カラム 同社製 DB−5)を用いて、定量したものである。
(後段重合工程条件)
移送方向への印加張力は、ロール間距離l:600mm、樹脂シート厚みt:0.4mmあるいは0.33mm、自重w:4.76×10−7kg/mm2、あるいは3.93×10−7kg/mm2、ヤング率×断面二次モーメントD:0.928mm4あるいは0.521mm4を式に代入し算出した。なお、自重、ヤング率はそれぞれ前記板状組成物からなる厚み0.4mmのシートの値である密度1190kg/m3、ヤング率174.1kg/mm3を用いた。密度およびヤング率の測定は、それぞれJIS K7122、JIS K6251−1に基づき測定を実施した。ここでヤング率の測定には、引張速度を500mm/分とした。この際、前記の数式(1)は、張力が十分大きい場合、下記の数式(2)のように簡略化でき、この式に数値を代入し算出した。
後段重合工程内における透明樹脂板の最大弛みを実測し、上記式が成り立つよう張力S[kg/mm2]を求め、単位[N/cm2]に換算した。また、温度は、熱風炉内への導入される熱風の温度を熱電対にて、測定した。
(熱収縮評価)
熱収縮は、評価温度を100℃、評価時間を10分としたこと以外は、JIS K 7133 加熱寸法変化測定方法に準拠した。移送方向(MD)%、MDと直交する幅方向(TD)%のそれぞれの寸法変化を測定し、MDとTDの差が小さいと、すなわち異方性が小さいものほど良好である。ここでは、寸法変化MDとTDの差が1%以下であるものを○、1%を超えるものを×とした。なお、数値が負では収縮を、正では膨張を示すこととする。
(活性エネルギー線透過性フィルム)
活性エネルギー線透過性フィルムとして、コスモシャインA4100(東洋紡社製、厚み188μm)を用いた。
(うねり)
うねりの測定は、透明樹脂板を一辺10cmの正方形に切り出し、端部の高さの変動を測定し、最大値をうねりとした。ここでは、うねりが1mm以下のものを○、1mmを超えるものを×とした。
(実施例1)
粘度200mPa・sの重合性モノマー組成物を移送速度0.2m/分で搬送されるPETフィルムの上へ、ダイを用いて、幅400mmのフィルム上に塗工を行い、重合後厚み0.4mmとなるように吐出量を調整した。これを前記の前段重合条件で前段重合を実施し、さらに熱風温度65℃、樹脂シート表面での熱風風速5m/秒、樹脂シートへの張力4.4N/cm2にて後段重合を実施した。
Moreover, the monomer component in the monomer composition after the acquired pre-stage polymerization process without performing the post-stage polymerization process was 1.8% by mass as measured using a gas chromatograph. The measurement was carried out by adding 0.5 g of the monomer composition to 20 ml of acetone and adding 0.5 ml of methyl salicylate as an internal standard substance to a gas chromatograph (manufactured by Agilent Technologies, Agilent 6890, Column, DB-5 ) And quantified.
(Post polymerization process conditions)
The applied tension in the transfer direction is as follows: distance between rolls l: 600 mm, resin sheet thickness t: 0.4 mm or 0.33 mm, dead weight w: 4.76 × 10 −7 kg / mm 2 , or 3.93 × 10 − It was calculated by substituting 7 kg / mm 2 , Young's modulus × cross-sectional secondary moment D: 0.928 mm 4 or 0.521 mm 4 into the equation. The self-weight and Young's modulus used were a density of 1190 kg / m 3 and a Young's modulus of 174.1 kg / mm 3 , which are values of a sheet having a thickness of 0.4 mm made of the plate composition. The density and Young's modulus were measured based on JIS K7122 and JIS K6251-1, respectively. Here, the Young's modulus was measured at a tensile speed of 500 mm / min. At this time, when the tension is sufficiently large, the above formula (1) can be simplified as the following formula (2), and a numerical value is substituted into this formula.
The maximum slackness of the transparent resin plate in the subsequent polymerization step was measured, and the tension S [kg / mm 2 ] was determined so that the above formula was satisfied, and converted to the unit [N / cm 2 ]. Moreover, temperature measured the temperature of the hot air introduce | transduced in a hot-blast furnace with the thermocouple.
(Evaluation of heat shrinkage)
The heat shrinkage conformed to the JIS K 7133 heating dimensional change measurement method except that the evaluation temperature was 100 ° C. and the evaluation time was 10 minutes. The respective dimensional changes in the transfer direction (MD)% and the width direction (TD)% perpendicular to MD are measured, and the smaller the difference between MD and TD, that is, the smaller the anisotropy, the better. Here, the case where the difference between the dimensional change MD and TD is 1% or less is evaluated as ◯, and the case where the difference exceeds 1% is evaluated as ×. When the numerical value is negative, it indicates contraction, and when it is positive, it indicates expansion.
(Active energy ray permeable film)
Cosmo Shine A4100 (manufactured by Toyobo Co., Ltd., thickness 188 μm) was used as the active energy ray permeable film.
(undulation)
In the measurement of waviness, the transparent resin plate was cut into a square of 10 cm on a side, the fluctuation of the height of the end portion was measured, and the maximum value was set as waviness. Here, the swell of 1 mm or less was evaluated as ◯, and the swell exceeding 1 mm as x.
Example 1
A polymerizable monomer composition having a viscosity of 200 mPa · s is coated on a film having a width of 400 mm using a die on a PET film conveyed at a transfer speed of 0.2 m / min, and the thickness after polymerization is 0.4 mm. The discharge amount was adjusted so that This was subjected to pre-polymerization under the pre-polymerization conditions described above, and was further subjected to post-polymerization at a hot air temperature of 65 ° C., a hot air speed of 5 m / sec on the surface of the resin sheet, and a tension of 4.4 N / cm 2 to the resin sheet.
この際得られた樹脂シートの熱収縮は、移送方向(MD)−2.1%、幅方向(TD)−1.9%であった。また、うねりは、0.5mmであった。
(実施例2)
後段重合における樹脂シートへの張力11.8N/cm2に変更した以外は、実施例1と同じ製法で樹脂シートを作製した。
The heat shrink of the resin sheet obtained at this time was the transfer direction (MD) -2.1% and the width direction (TD) -1.9%. The swell was 0.5 mm.
(Example 2)
A resin sheet was produced by the same production method as in Example 1 except that the tension to the resin sheet in the subsequent polymerization was changed to 11.8 N / cm 2 .
この際得られた樹脂シートの熱収縮は、移送方向(MD)−2.1%、幅方向(TD)−1.9%であった。また、うねりは、0.5mmであった。
(実施例3)
重合後の厚みが0.33mmとなるように吐出量を調整し、樹脂シートへの張力を2.6N/cm2(最大弛み20mm)となるように変更したこと以外は実施例1と同じ製法で樹脂シートを作製した。
The heat shrink of the resin sheet obtained at this time was the transfer direction (MD) -2.1% and the width direction (TD) -1.9%. The swell was 0.5 mm.
(Example 3)
The same production method as in Example 1 except that the discharge amount was adjusted so that the thickness after polymerization was 0.33 mm, and the tension to the resin sheet was changed to 2.6 N / cm 2 (maximum slack 20 mm). A resin sheet was prepared.
得られた樹脂シートの熱収縮は、移送方向(MD)−1.5%、幅方向(TD)−1.5%であった。また、うねりは、0.3mmであった。
(実施例4)
樹脂シートへの張力を25.5N/cm2(最大弛み2mm)となるように変更したこと以外は実施例3と同じ製法で樹脂シートを作製した。
The heat shrinkage of the obtained resin sheet was the transfer direction (MD) -1.5% and the width direction (TD) -1.5%. The swell was 0.3 mm.
Example 4
A resin sheet was produced by the same production method as Example 3 except that the tension on the resin sheet was changed to 25.5 N / cm 2 (maximum slack 2 mm).
得られた樹脂シートの熱収縮は、移送方向(MD)−1.7%、幅方向(TD)−1.5%であった。また、うねりは、0.4mmであった。
(比較例1)
後段重合における樹脂シートへの張力49.0N/cm2に変更したこと以外は、実施例1と同じ製法で樹脂シートを作製した。
The thermal shrinkage of the obtained resin sheet was the transfer direction (MD) -1.7% and the width direction (TD) -1.5%. The swell was 0.4 mm.
(Comparative Example 1)
A resin sheet was produced by the same production method as in Example 1 except that the tension on the resin sheet in the subsequent polymerization was changed to 49.0 N / cm 2 .
張力が強すぎたため、得られた樹脂シートの熱収縮は、移送方向(MD)−2.14%、幅方向(TD)1.0%であり、異方性が生じた。また、うねりは、3.0mmであった。
(比較例2)
樹脂シートへの張力を0.5N/cm2(最大弛み100mm)となるように変更したこと以外は実施例3と同じ製法で樹脂シートを作製した。
Since the tension was too strong, the thermal contraction of the obtained resin sheet was the transfer direction (MD) -2.14% and the width direction (TD) 1.0%, and anisotropy occurred. The swell was 3.0 mm.
(Comparative Example 2)
A resin sheet was produced by the same production method as in Example 3, except that the tension on the resin sheet was changed to 0.5 N / cm 2 (maximum slack 100 mm).
この際得られた樹脂シートの熱収縮は、移送方向(MD)−1.7%、幅方向(TD)−1.5%であった。また、張力が弱すぎたため、うねりは、2.3mmであった。 The thermal shrinkage of the resin sheet obtained at this time was the transfer direction (MD) -1.7% and the width direction (TD) -1.5%. Moreover, since the tension was too weak, the undulation was 2.3 mm.
本発明によって、得られる透明樹脂板は、各種用途に好適である。 The transparent resin plate obtained according to the present invention is suitable for various applications.
1、1’:可撓性を有する活性エネルギー線透過性フィルム
2:紫外線照射装置
3:供給ダイ
4:ロール
5:重合性モノマー組成物
5’:板状組成物
6、6’:トルクモーター(ブレーキ)
7、7’‘:トルクモーター(巻取)
8:調速ニップローラー
9:ロール
10:熱風炉
11:冷却炉
12:ニップローラー
13:切断機
14:透明樹脂板(樹脂シート)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 1 ': Flexible active energy ray transparent film 2: Ultraviolet irradiation apparatus 3: Supply die 4: Roll 5: Polymerizable monomer composition 5': Plate-like composition 6, 6 ': Torque motor ( brake)
7, 7 ″: Torque motor (winding)
8: Regulating nip roller 9: Roll 10: Hot air furnace 11: Cooling furnace 12: Nip roller 13: Cutting machine 14: Transparent resin plate (resin sheet)
Claims (2)
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