JP2013210476A - 偏光板成形体の製造方法、偏光板成形体、防眩製品および防護製品 - Google Patents

偏光板成形体の製造方法、偏光板成形体、防眩製品および防護製品 Download PDF

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Abstract

【課題】 片面にセルロース樹脂シートを、もう片面に前記セルロース樹脂シートとは異なる熱可塑性樹脂シートを貼り合わせた偏光板に保護フィルムを貼り合わせたままで熱曲げ加工しても良好な外観を有する偏光板成形体の製造方法を提供すること。
【解決手段】 偏光性薄膜の片面にセルロース樹脂シートを、もう片面に前記セルロース樹脂シートとは異なる熱可塑性樹脂シートを貼り合わせた厚さ1mm以下の偏光板の両面に保護フィルムを貼り合わせる工程と、裁断または打ち抜きにより形状加工する工程と、加熱しながら前記保護フィルムを貼り合わせた偏光板を成形型に密着させ、賦形させることにより曲げ加工する工程と、を含む偏光板成形体の製造方法であって、前記保護フィルムの140℃での最大引張強度が、0.05N/cm以上であることを特徴とする偏光板成形体の製造方法。
【選択図】なし

Description

本発明は、偏光板成形体の製造方法、偏光板成形体、防眩製品および防護製品に関する。
熱可塑性樹脂シートを保護層に有する偏光板を熱曲げして得られる成形体は、例えば、サングラスやスキーゴーグル、ヘルメットシールド、バイザー、保護面、オートバイの風防など、目、顔または体全体の保護材料として耐衝撃性が要求される用途に好んで用いられる。
このように偏光板を熱曲げ加工することによって成形体を得る方法は、熱曲げ加工前に偏光性薄膜を予め熱可塑性樹脂シートに貼り合わせることが可能であるため、熱曲げ加工後に同様の処理を行うよりも生産性が高く、好んで用いられる製造方法である。
偏光板を熱曲げ加工する際には、従来保護フィルムを剥した後に曲げ加工を行ったり、偏光板の保護層に用いられる熱可塑性樹脂シートの曲げ加工温度よりも高い融点を有する保護フィルムを貼り合わせて曲げ加工したりしている。
保護フィルムを剥した後に曲げ加工を行う場合は、成形型に直接偏光板が接触するため、成形型の表面精度を上げる必要があり、また偏光板に異物が付着しないよう留意する必要があり作業性を著しく阻害する。
一方、保護フィルムを貼り合わせて曲げ加工する場合でも、保護フィルムの表面状態や成形型の凹凸を転写しゆず肌などの外観品質上の問題点が発生しやすく、これを防止するために成形型の表面粗さ精度を上げたり、成形型を傷つけないよう注意を要したり、成形型にラバーを貼り付けたりする必要があった。
これらを改善するため、ポリカーボネート製偏光板の熱曲げ加工については、特許文献1には融点の異なる2枚の保護フィルムを用いること、特許文献2には特定の融解ピークを有する保護フィルムを用いることが示されている。しかしながら、これらはポリカーボネート製偏光板についてのみこれら不具合を改善出来るものである。
以上より、外観および生産性が良好であり、保護フィルムを貼り合わせた偏光板を所望の形状に熱曲げ加工を行うことが出来る片面にセルロース樹脂シートを貼り合わせた偏光板成形体の製造方法はいままで示されていないのが現状である。
特許第3856107号公報 特開2011−110879号公報
本発明は、上記に顧みてなされたものであり、片面にセルロース樹脂シートを、もう片面に前記セルロース樹脂シートとは異なる熱可塑性樹脂シートを貼り合わせた偏光板に保護フィルムを貼り合わせたままで熱曲げ加工しても良好な外観を有する偏光板成形体の製造方法を提供することである。
上記課題は、下記[1]〜[6]に記載の本発明により達成される。
[1] 偏光性薄膜の片面にセルロース樹脂シートを、もう片面に前記セルロース樹脂シートとは異なる熱可塑性樹脂シートを貼り合わせた厚さ1mm以下の偏光板の両面に保護
フィルムを貼り合わせる工程、
裁断または打ち抜きにより形状加工する工程と、
加熱しながら前記保護フィルムを貼り合わせた偏光板を成形型に密着させ、賦形させることにより曲げ加工する工程と、を含む偏光板成形体の製造方法であって、
前記保護フィルムの140℃での最大引張強度が、0.05N/cm以上である偏光板成形体の製造方法。
[2] 前記保護フィルムの130℃最大引張強度が、1N/cm以下である[1]に記載の偏光板成形体の製造方法。
[3] 前記曲げ加工が、保護フィルムを貼り合わせた偏光板の周囲を保持して曲げ加工を行う、[1]または[2]に記載の偏光板成形体の製造方法。
[4] 前記曲げ加工工程が、目的の偏光板成形体形状よりも曲率半径の大きな成形型で1次曲げ加工工程、さらに曲率半径の小さな異なる成形型で2次曲げ加工工程を含む、[1]から[3]のいずれか1項に記載の偏光板成形体の製造方法。
[5] [1]から[4]のいずれか1項に記載の偏光板成形体の製造方法によって製造される偏光板成形体。
[6] [5]に記載の偏光板成形体を用いて製造される防眩製品または防護製品。
本発明によれば、偏光性薄膜の片面にセルロース樹脂シートを、もう片面に前記セルロース樹脂シートとは異なる熱可塑性樹脂シートを貼り合わせた偏光板の熱曲げ加工において、曲げ加工時の成形型の温度に応じて適切な保護フィルムを貼り合わせることにより、成形型からの転写やゴミやエアの噛み込みが少なく外観良好であり、生産性にも優れた偏光板成形体の製造方法を提供することができる。
本発明は、偏光性薄膜の片面にセルロース樹脂シートを、もう片面に前記セルロース樹脂シートとは異なる熱可塑性樹脂シートを貼り合わせた厚さ1mm以下の偏光板の両面に保護フィルムを貼り合わせる工程と、
裁断または打ち抜きにより形状加工する工程と、
加熱しながら前記保護フィルムを貼り合わせた偏光板のセルロース樹脂シート面を成形型に密着させ、賦形させることにより曲げ加工する工程と、を含む偏光板成形体の製造方法であって、 前記保護フィルムの140℃での最大引張強度が、0.05N/cm以上である偏光板成形体の製造方法であり、
前記保護フィルムを貼り合わせたままで熱曲げ加工しても、成形型からの転写や、ゴミやエアの噛み込みなどの外観不具合が少なく、生産性にも優れた偏光板成形体の製造方法を提供することができる。
まず、本発明の偏光性薄膜の片面にセルロース樹脂シートを、もう片面に前記セルロース樹脂シートとは異なる熱可塑性樹脂シートを貼り合わせた厚さ1mm以下の偏光板の両面に保護フィルムを貼り合わせる工程としては、例えば、圧着ロールを用いて偏光板の両面に保護フィルムを圧着する方法が挙げられる。
次に、裁断または打ち抜きにより形状加工する工程としては、ギロチン、シャーリング、カッター、パネルソー、糸鋸、帯鋸、鋏、NCルーター、トムソン刃、ダイカッターなどを用いて、所望の形状や大きさに加工する方法が挙げられる。特に、所望の形状に短時間で打ち抜くことが可能かつ断面の仕上がりも良好となるトムソン刃を用いることが好ましい。
加熱しながら曲げ加工する工程としては、予め所望の形状にかたどられた成形型に密着させ、加熱による賦形を行うことによって得られる。
成形型に密着させる方法としては、特に限定されないが、真空吸引、雄型と雌型による
プレス、圧空などの方法から選ばれる。
なお、雄型と雌型によるプレスを行った後に真空吸引を行うなど、これらの方法を組み合わせた方法を用いても良い。加熱しながら曲げ加工する際の加熱方法についても曲げ加工に適した温度に制御できる方法であれば特に限定されるものではなく、成形型に密着させた状態で加熱炉を通しても良いし、加熱した成形型を用いても良い。
成形型としては、アルミニウム、鉄、銅、ステンレス合金などに代表される合金など、加熱と圧力に耐えうる材質であれば何を用いても良い。また、成形型の表面精度は特に限定されず、中心線表面粗さ(Ra)が概ね30μm程度以下であれば問題ない。
本発明の製造方法では、保護フィルムを貼り合わせた偏光板の周囲を保持して曲げ加工を行ってもよい。曲率半径が85mm以下となるように熱曲げ加工を行う場合や偏光板成形体に折れやシワが入る場合には特に有効である。偏光板の周囲を保持して曲げ加工を行う場合は、異なる熱可塑性樹脂シート面を加工後凸側になるように成形を行うと、用いる熱可塑性樹脂により実用上問題となる干渉縞が発生する可能性があるため、セルロース樹脂シート面が曲げ加工後凸側になる面に用いることが好ましい。
曲率半径が85mm以下となるように熱曲げ加工を行う場合や、偏光板成形体に折れやシワが入る場合には、目的の偏光板成形体形状よりも曲率半径の大きな成形型で1次の曲げ加工を行い、1次の曲げ加工を行った成形体をさらに曲率半径の小さな異なる成形型で2次の曲げ加工を行うことで偏光板成形体の曲げ加工を行ってもよい。同様に段階的に3次以上の曲げ加工を行ってもよい。
本発明の製造方法に用いる保護フィルムは、JISK6251のダンベル状1号形(引張試験部の幅が10mm)に打ち抜いた後、140℃にて引張長さ50mmの引張試験を行った際の最大引張強度が0.05N以上であることが好ましい。また、JISK6251のダンベル状1号形に打ち抜いた後に130℃にて引張長さ50mmの引張試験を行った際の最大引張強度が1N以下であることが特に好ましい。
このような最大引張強度を有する保護フィルムを用いることにより、熱曲げ加工温度で溶融するなどの不具合が生じることのない実用上問題ない耐熱性を有し、かつ、熱曲げ加工温度で適度な柔軟性を有するため、成形型の表面肌や真空孔または成形型に付着したゴミなどの転写を抑えたり、2回目以降の曲げ加工でそれ以前の曲げ加工にて保護フィルムに生じたシワなどの不具合が偏光板成形体へ転写することも抑えたりすることができる。
この範囲を逸脱した場合、曲げ加工温度による保護フィルムの柔軟性が不十分であったりするため良好な外観の成形体が得られなかったり、曲げ加工温度により保護フィルムが裂けたり、成形型や成形体への溶着が起こったりするため好ましくない。
また、前記保護フィルムは、偏光板の両面に貼着させることで、打ち抜きや裁断時の繊維状のバリ(髭)発生が起こりにくく、バリが原因となるラインの汚染や、バリの除去作業を行う必要がない上、保護フィルムを貼り合わせる回数が1回で済むため、生産性にも優れる。
保護フィルムの組成としては、特に限定されるものではないが、不十分な加熱でも成形型に密着させることが出来る十分な伸び性を有する熱可塑性樹脂を用いることが好ましい。
例えば、ポリプロピレンやポリエチレン、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−α−オレフィン共重合体、プロピレン−α−オレフィン共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体などのポリオレフィン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、さらにはこれらの混合物を用いることが例として挙げられる。
前記の引張強度を満たすことができればこれらに限らず、いずれの熱可塑性樹脂を用いても良い。
このような、保護フィルムとしては、例えば、保護フィルムUCF−MPGL(YUSANG社製)、DIFAREN K8020(DIC社製)、ML−9510(日立化成工業社製)などが挙げられる。
熱曲げ加工前に用いる偏光板は、曲げ加工時のシワ入り防止や、曲げ加工時の気泡発生の抑制、偏光性能を有する偏光性薄膜の色調変化を抑制するなどの目的で、あらかじめ予備乾燥または予備加熱して用いてもよい。
保護フィルムが溶融したり、得られる成形体の寸法変化やシワ入りによる外観不良が発生したりする可能性があるため、予備乾燥または予備加熱を行う場合は曲げ加工温度よりも10℃高い温度よりも低いことが好ましい。
さらには、用いる偏光板の保護層として用いられるセルロース樹脂シートまたは熱可塑性樹脂シートの樹脂のガラス転移点以下に留めることがより好ましい。予備乾燥のみに限っては、長時間保護フィルムが高温下にさらされるため、曲げ加工温度の30℃以下で行うことが特に好ましい。
偏光性能を有する偏光板は、例えば、ポリビニルアルコールを二色性色素で染色、延伸、ホウ酸処理を施すことによって得られる偏光性薄膜の片面にセルロース樹脂シートを、もう一方の面に前記セルロース樹脂シートとは異なる熱可塑性樹脂フィルムまたはシートを接着剤により貼り合わせられる方法により作製することができる。
このセルロース樹脂シートに用いられるセルロース樹脂は、セルロースの脂肪酸エステルであり、例えばトリアセチルセルロース、ジアセチルセルロース、トリプロピルセルロースなどが挙げられる。
また、もう片面の熱可塑性樹脂シートに用いる熱可塑性樹脂は、例えば、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、環状オレフィン樹脂に代表されるポリオレフィン系樹脂、あるいはこれらの混合物を用いてもよい。曲げ加工後凸になる面に用いるシートは、複屈折率×厚みで求められるリタデーションの値が400nm以下あるいは1300nm以上にあらかじめ調整しておくことが好ましく、200nm以下あるいは2000nmであることが特に好ましい。セルロース樹脂シートを曲げ加工後凸側になる面に用いる場合は、50nm以下であることが特に好ましい。
本発明で用いられる偏光性薄膜は、例えば、ポリビニルアルコールに、ヨウ素や二色性染料などに代表される二色性色素を染色し、ホウ素化合物などで架橋することによって得ることができる。
また、本発明の製造方法は、偏光板の表面に、あらかじめ紫外線硬化型樹脂を塗布した後に紫外線で処理することによって得られる表面層を有する偏光板の熱曲げ加工に適している。この表面層は耐擦傷性、防曇性、フォトクロミック性などを有していても良い。
本発明の製造方法を用いることにより、周囲を保持して成形する方法と比較して、塗膜のクラックなどの外観欠点が起こりにくい。同様の理由から、反射防止コート、表面印刷、染色による着色などの処理を行った後に同様の製造方法を適用させても良い。
本発明の偏光性薄膜の保護層として用いられるセルロース樹脂シートまたは熱可塑性樹脂シートの樹脂には、用途によって着色剤、離型剤、酸化防止剤、光安定剤、紫外線吸収剤、蛍光増白剤、エステル交換防止剤、帯電防止剤などの各種添加剤を適宜配合しても良い。
本発明の製造方法によって得られる成形体は、サングラス、ゴーグル、眼鏡、ヘルメットシールド、防護面、水中眼鏡、防毒マスク用透視板、オートバイ用風防、自動車のサンルーフ、船舶の窓板、各種監視カメラ用カバーなどに代表される、防眩製品または防護製品に用いることができる。
次に、本発明の具体的な実施例および比較例について説明する。
<実施例1>
<保護フィルムの貼り合わせ工程>
偏光板として、厚み0.45mmである、0.08mm厚みのトリアセチルセルロース樹脂シート層を偏光性薄膜の片面に、もう一方の面に0.33mm厚みのポリカーボネート樹脂シート層を保護層に有する偏光板(住友ベークライト社製、TPD1381)の両面に、保護フィルムML−9510(日立化成工業社製)(厚み40μm)をゴム製の圧着ロールで圧着した。
<偏光板成形体の作製>
保護フィルムが両面に圧着された偏光板を10cm角の正方形の形状に裁断した後、中央1箇所に真空孔を有し、中心線表面粗さ(Ra)が10μmであり、曲率半径が66mm、断面の直径8cmのアルミニウム製の球面状の雌型におき、その上から中央部に直径8cmの円形の穴を設けたアルミ製のリングを30kgの荷重にて押し付けることにより保護フィルム付き偏光板の周囲を雌型に保持した。偏光板表面から5cmの距離に、表面温度200℃に設定した赤外線ヒーターで1分間加熱した後に、赤外線ヒーターの加熱と周囲の保持を持続したまま、雌型の表面温度120℃、真空度0.09MPaにて1分間真空吸引させることにより、偏光板成形体を得た。
<保護フィルムの加熱時引張強度測定>
まず、貼り合わせに用いた保護フィルム;ML−9510(日立化成工業社製、厚み40μm)をトムソン刃にてJISK6251のダンベル状1号形に打ち抜いた。次に、このダンベル状試験片をあらかじめ掴み治具間の距離を80mmに調整したオートグラフAGS−J(島津製作所社製)に取り付け、オートグラフ用恒温槽TCH−220T(島津製作所社製)を用いて130℃まで昇温させた。試験片の温度を安定させるため昇温後2分間経った後に、引張速度50mm/分にて引張距離50mmにて引張試験を行った。この試験により得られた130℃での最大引張強度は0.86N/cmであった。また140℃でも引張強度を上記同様に測定し、140℃では0.57N/cmであった。
得られた偏光板成形体を用いて以下の評価を行った。
<外観評価>
得られた偏光板成形体の保護フィルムを剥し、成形体の表面肌について目視で確認を行った。評価基準は下記の通りとした。
A:成形体の外観に不具合が無い場合
B:成形体の外観(シワ、ゆず肌状、凹凸)に不具合がある、保護フィルムの溶融
がある場合
<形状評価>
得られた成形体の保護フィルムを剥がし、カーブ計(カートン光学社製)を用い、吸収軸方向および透過軸方向の曲がり度合いを測定した。評価基準は以下の通りとした。なお、この測定値で8Rは曲率半径66mm、7Rは曲率半径75mmである。
A:吸収軸方向および透過軸方向の曲がり度合いが7R以上の場合
B:吸収軸方向または透過軸方向の曲がり度合いが7R未満の場合
<実施例2>
曲率半径が88mm、断面の直径8cmのアルミニウム製の球面状の雌型を用いたこと以外は実施例1と同様に偏光板成形体を得た。
得られた偏光板成形体を、外観評価は実施例1と同様の方法で、形状評価は下記の方法で評価した。
<形状評価>
得られた成形体の保護フィルムを剥がし、カーブ計(カートン光学社製)を用い、吸収
軸方向および透過軸方向の曲がり度合いを測定した。評価基準は以下の通りとした。なお、この測定値で6Rは曲率半径88mm、5Rは曲率半径106mmである。
A:吸収軸方向および透過軸方向の曲がり度合いが5R以上の場合
B:吸収軸方向または透過軸方向の曲がり度合いが5R未満の場合
<実施例3>
保護フィルムとして、K8020(DIC社製、厚み60μm)を用いたこと以外は実施例1と同様に偏光板成形体を作製した。なお、この保護フィルムの前記引張試験の最大引張強度は、130℃では0.47N、140℃では0.33Nであった。
得られた偏光板成形体を、実施例1と同様の方法にて評価した。
<実施例4>
保護フィルムとして、UCF−MPGL(YUSANG社製)(厚み60μm)を用いたこと以外は実施例1と同様に偏光板成形体を作製した。なお、この保護フィルムの前記引張試験の最大引張強度は、130℃では0.12N/cm、140℃では0.09N/cmであった。
得られた偏光板成形体を、実施例1と同様の方法にて評価した。
<実施例5>
実施例1にて得られた保護フィルムが両面に圧着された偏光板を、トムソン刃を用いて偏光板の吸収軸方向の長さ7cm、透過軸方向の長さ5cmの長方形状に打ち抜きを行った。その後、成形機CPL32(レマ社製)を用いて成形型の雰囲気温度153℃で、表面温度145℃、中央1箇所に真空孔を有し、中心線表面粗さ(Ra)が10μmであり、曲率半径が88mmであるアルミニウム製の球面状の雌型に真空度0.09MPaにて5分間真空吸引させること以外は実施例1と同様に偏光板成形体を作製した。
得られた偏光板成形体を、実施例2と同様の方法にて評価した。
<実施例6>
実施例5にて得られた偏光板成形体を、保護フィルムを剥がさず、さらに成形機CPL32(レマ社製)を用いて成形型の雰囲気温度153℃で、表面温度145℃、中央1箇所に真空孔を有し、中心線表面粗さ(Ra)が10μmであり、曲率半径が66mmであるアルミニウム製の球面状の雌型に真空度0.09MPaにて5分間真空吸引させることにより偏光板成形体を作製した。
得られた偏光板成形体を、実施例1と同様の方法にて評価した。
<実施例7>
実施例5に記載の打ち抜きを行った保護フィルム付き偏光板を、表面温度142℃、中心線表面粗さ(Ra)が1μm、曲率半径88mmのアルミニウム製の球面状の雌型の上に置き、その上から表面温度142℃、中心線表面粗さ(Ra)が1μm、曲率半径87.5mmのアルミニウム製の球面状の雄型を20kgの力で2分間かけて押し付けることにより偏光板成形体を作製した。
得られた偏光板成形体を、実施例2と同様の方法にて評価した。
<実施例8>
まず、ポリビニルアルコールフィルム(クラレビニロン#7500、クラレ社製)を水槽中で延伸しながら、C.I.ダイレクトブラック17を溶解した水溶液にて染色、ホウ酸で処理したのち、水洗、乾燥を行うことにより偏光性薄膜を得た。一方、偏光性薄膜の保護層として、ポリアミド樹脂(トロガミドCX7323、ダイセルエボニック社製)を用いベント式単軸押出機により押出成形を行い0.35mmのポリアミド樹脂シートを得た。前記で得られた偏光性薄膜の片面に前記ポリアミド樹脂シートを、もう一方の面に、
厚み80μmのトリアセチルセルロースフィルム(フジタックT80SN、富士フイルム社製)をウレタン系接着剤を用いて厚み0.48mmの偏光板を得た。その後、実施例1と同様に保護フィルムが両面に圧着された偏光板を得た後、保護フィルムが両面に圧着された偏光板を10cm角の正方形の形状に裁断した。中央1箇所に真空孔を有し、中心線表面粗さ(Ra)が10μmであり、曲率半径が88mm、断面の直径8cmのアルミニウム製の球面状の雌型におき、その上から中央部に直径8cmの円形の穴を設けたアルミ製のリングを30kgの荷重にて押し付けることにより保護フィルム付き偏光板の周囲を雌型に保持した。偏光板表面から5cmの距離に、表面温度190℃に設定した赤外線ヒーターで1分間加熱した後に、赤外線ヒーターの加熱と周囲の保持を持続したまま、雌型の表面温度105℃、真空度0.09MPaにて1分間真空吸引させることにより、偏光板成形体を得た。
得られた偏光板成形体を、実施例1と同様の方法にて評価した。
<比較例1>
保護フィルムとして、厚み50μmのFM−5300(大王加工紙社製)を用いたこと以外は実施例1と同様に偏光板成形体を作製した。なお、この保護フィルムの前記引張試験の最大引張強度は、130℃、140℃とも0.02N/cm以下であった。
得られた偏光板成形体を、実施例1と同様の方法にて評価したところ、成形体表面に保護フィルムが溶融密着し、外観良好な成形体を得ることができなかった。
Figure 2013210476

Claims (6)

  1. 偏光性薄膜の片面にセルロース樹脂シートを、もう片面に前記セルロース樹脂シートとは異なる熱可塑性樹脂シートを貼り合わせた厚さ1mm以下の偏光板の両面に保護フィルムを貼り合わせる工程と、
    裁断または打ち抜きにより形状加工する工程と、
    加熱しながら前記保護フィルムを貼り合わせた偏光板を成形型に密着させ、賦形させることにより曲げ加工する工程と、を含む偏光板成形体の製造方法であって、
    前記保護フィルムの140℃での最大引張強度が、0.05N/cm以上である偏光板成形体の製造方法。
  2. 前記保護フィルムの130℃最大引張強度が、1N/cm以下である請求項1に記載の偏光板成形体の製造方法。
  3. 前記曲げ加工が、保護フィルムを貼り合わせた偏光板の周囲を保持して曲げ加工を行う、請求項1または2に記載の偏光板成形体の製造方法。
  4. 前記曲げ加工工程が、目的の偏光板成形体形状よりも曲率半径の大きな成形型で1次曲げ加工工程、さらに曲率半径の小さな異なる成形型で2次曲げ加工工程を含む、請求項1から3のいずれか1項に記載の偏光板成形体の製造方法。
  5. 請求項1から4のいずれか1項に記載の偏光板成形体の製造方法によって製造される偏光板成形体。
  6. 請求項5に記載の偏光板成形体を用いて製造される防眩製品または防護製品。
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