JP2020089981A - ポリカーボネート樹脂フィルムおよびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
すなわち、本発明は、以下の要件により達成される。
ヘイズ≦5% (2)
5.押出機における溶融押出時の溶融樹脂温度が、シリンダ設定温度+10℃以内である前項3または4に記載のポリカーボネート樹脂フィルムの製造方法。
本発明のポリカーボネート樹脂フィルムに使用されるポリカーボネート樹脂は、植物由来のエーテルジオール残基を含んでなるポリカーボネートであり、下記式(A)で表される繰り返し単位(A)を含む。繰り返し単位(A)が全繰り返し単位を基準として30モル%以上であり、好ましくは40モル%以上であり、より好ましくは50モル%以上であり、さらに好ましくは60モル%以上である。繰り返し単位(A)が全繰り返し単位を基準として30モル%未満の場合は、耐薬品性能が低下するため好ましくない。
本発明のポリカーボネート樹脂フィルムにおいて、該フィルムを構成するポリカーボネート樹脂の繰り返し単位(A)は前記式(A)に示したように、エーテル基を有する脂肪族ジオールから誘導されるものである。前記式(A)は、バイオマス資源の中でエーテル結合を有するジオールで、耐熱性及び鉛筆硬度が高い材料であるものが好ましい。前記式(A)は、立体異性体の関係にある下記式で表される繰り返し単位(A1)、(A2)および(A3)が例示される。
本発明のポリカーボネート樹脂フィルムに使用されるポリカーボネート樹脂は、上記繰り返し単位(A)を含み、さらに脂肪族ジオール化合物、脂環式ジオール化合物および芳香族ジヒドロキシ化合物からなる群より選ばれる1種以上の化合物に由来する繰り返し単位(B)とを含むことが好ましく、特にそれらの共重合ポリカーボネート樹脂であることが好ましい。
本発明のポリカーボネート樹脂フィルムに使用されるポリカーボネート樹脂は、繰り返し単位(A)を含み、さらに繰り返し単位(B)を含むことが好ましい。それら繰り返し単位(A)と繰り返し単位(B)とのモル比(A)/(B)は好ましくは30/70〜99/1である。モル比(A)/(B)が上記範囲では、耐熱性が高く、さらに溶融粘度が適当で成形性も良好となり、それに伴い、衝撃性に優れる。繰り返し単位(A)と繰り返し単位(B)とのモル比(A)/(B)は、好ましくは35/65〜98/2、より好ましくは40/60〜96/4、さらに好ましくは50/50〜95/5、特に好ましくは60/40〜90/10である。各繰り返し単位のモル比は、日本電子社製JNM−AL400のプロトンNMRにて測定し算出する。
本発明のポリカーボネート樹脂フィルムに使用されるポリカーボネート樹脂は、それ自体公知の反応手段、例えば、ジオール成分に炭酸ジエステルなどのカーボネート前駆物質を反応させる方法により製造できる。次にこれらの製造方法について基本的な手段を簡単に説明する。
くは0.8〜5モルの割合で使用することができる。
本発明におけるポリカーボネート樹脂の比粘度(ηSP)は、0.2〜0.5が好ましく、0.22〜0.49がより好ましく、0.24〜0.48がさらに好ましい。樹脂の比粘度が、上記範囲内であると強度が十分であり、且つ成形性が良好である。
比粘度(ηSP)=(t−t0)/t0
[t0は塩化メチレンの落下秒数、tは試料溶液の落下秒数]
なお、具体的な比粘度の測定としては、次の要領で行うことができる。まず、ポリカーボネート樹脂をその20〜30倍重量の塩化メチレンに溶解し、可溶分をセライト濾過により採取した後、溶液を除去して十分に乾燥し、塩化メチレン可溶分の固体を得る。かかる固体0.7gを塩化メチレン100mlに溶解した溶液から20℃における比粘度を、オストワルド粘度計を用いて求める。
本発明で使用されるポリカーボネート樹脂のガラス転移温度(Tg)は、好ましくは100〜150℃、より好ましくは105〜140℃、さらに好ましくは110〜135℃である。樹脂のガラス転移温度(Tg)が低いと、耐熱安定性に劣り、位相差値が経時変化して表示品位に影響を与える場合がある。また、樹脂のガラス転移温度(Tg)が高いと、溶融粘度が高くなり、加工性が低下し、フィルムにした際の外観に影響を与える場合がある。
本発明のフィルムに使用されるポリカーボネート樹脂の光弾性係数は、好ましくは30×10−12Pa−1以下、より好ましくは28×10−12Pa−1以下、特に好ましくは20×10−12Pa−1以下である。30×10−12Pa−1以下であると、応力による光学ひずみが発生し難いため好ましい。
本発明で使用されるポリカーボネート樹脂は、鉛筆硬度が好ましくはHB以上である。耐傷性に優れるという点で、F以上がより好ましく、H以上がさらに好ましい。鉛筆硬度は全繰り返し単位を基準として繰り返し単位(B)の組成を増加させることで硬くすることができる。本発明において、鉛筆硬度とは、本発明の樹脂を特定の鉛筆硬度を有する鉛筆で樹脂を擦過した場合に擦過しても擦過痕が残らない硬さのことであり、JIS K−5600に従って測定できる塗膜の表面硬度試験に用いる鉛筆硬度を指標とする。鉛筆硬度は、9H、8H、7H、6H、5H、4H、3H、2H、H、F、HB、B、2B、3B、4B、5B、6Bの順で柔らかくなり、最も硬いものが9H、最も軟らかいものが6Bである。
本発明のポリカーボネート樹脂フィルムに使用されるポリカーボネート樹脂の飽和吸水率は、好ましくは3.3%以下であり、より好ましくは2.2%以下であり、さらに好ましくは2.0%以下である。飽和吸水率が、3.3%より高いとフィルムにおいて吸水による寸法変化や反りなど、種々の物性低下が顕著となり好ましくない。また、本発明のフィルムに使用されるポリカーボネート樹脂は、ガラス転移温度(Tg℃)と吸水率(Wa%)との関係が下記式(I)を満足することが好ましく、下記式(I−a)を満足することがより好ましい。下記式(I)を満足すると、耐熱性に優れ、且つ低吸水率のポリカーボネート樹脂であるため、湿熱環境時の物性変化や変形を抑制でき好ましい。TW値の上限は特に限定されないけれども、10以下で充分である。
1.6 ≦ TW値 = Tg×0.04−Wa (I)
2.6 ≦ TW値 = Tg×0.04−Wa (I−a)
本発明のポリカーボネート樹脂フィルムで使用されるポリカーボネート樹脂は、用途や必要に応じて熱安定剤、可塑剤、光安定剤、重合金属不活性化剤、難燃剤、滑剤、帯電防止剤、界面活性剤、抗菌剤、紫外線吸収剤、離型剤等の添加剤を配合することができる。
また、本発明のフィルムで使用される樹脂は、本発明の効果を損なわない範囲で他の樹脂と併用してもよい。
本発明のポリカーボネート樹脂フィルムで使用されるポリカーボネート樹脂は、ポリカーボネート樹脂と所望の添加剤等をV型ブレンダーなどの混合手段を用いて充分に混合し、得られたポリカーボネート樹脂組成物は、例えば溶融混練機で溶融混練し、ペレタイザー等の機器によりペレット化することが好ましい。
本発明のポリカーボネート樹脂フィルムを製造する方法としては、ダイから溶融押し出した溶融ポリカーボネート樹脂フィルムを、第1冷却ロール、第2冷却ロールおよび第3冷却ロールの順に3つの冷却ロールに順次外接させて冷却した後に引き取る溶融製膜法により製造されることが好ましい。上記溶融押出しに使用される押出機は、樹脂を供給するホッパー部、樹脂を溶融するシリンダ部、樹脂をシリンダ内にかみ込み溶融樹脂を移動させるスクリュー、溶融樹脂を一定量移動させるギアポンプ、溶融樹脂中の異物を除去するためのフィルターおよび溶融樹脂を押し出すダイを有することが好ましい。溶融押出しに先んじて、ポリカーボネート樹脂を十分に乾燥して水分および内部の空気を除去しておくことが好ましい。事前に乾燥処理を施すことにより、得られるフィルムの発泡や樹脂の熱劣化を防ぐことができ、好ましい。
本発明のポリカーボネート樹脂フィルムは、ロール状に巻き取られた形態、もしくは枚葉シート状の形態で提供されるが、そのフィルム幅は100〜2000mmが好ましい。さらに好ましくは、500〜1000mmである。フィルム幅が100mmより狭いと成型される製品の大きさが限定されることがある。フィルム幅が2000mmを超えるフィルムを製膜するためには、大型の生産設備が必要となり、滞留部が生じやすくなる。
フィルム全幅(500mm)、MD方向50mmのサンプリングを行い、アンリツ(株)製の電子マイクロ膜厚計で幅方向に連続的に測定し、フィルム幅方向に平均した値をフィルム厚みとした。
(2)フィルムのガラス転移点
フィルムの幅中心付近から50mm角のサンプルを切り出し、打ち抜きポンチでΦ5mmサイズに打ち抜き、おおよそ10mg程度になるように数枚重ね専用セル内に収め、島津製作所製DSC−60Aを用いて、20℃/minの昇温速度において測定した。
(3)樹脂温度測定
ダイから吐出したフィルムを、K熱電対式の接触型温度計を用いて測定した。
(4)ヘイズ
フィルムの幅中心付近から50mm角のサンプルを切り出し、フィルムの表面状態を日本電色製のヘイズメーターSH−7000を用いて測定した。
(5)フィルム表面における欠点サイズ0.1mm以上の欠点数
得られたフィルム全幅を0.5m2の面積分サンプリングを行い、目視での反射観察を実施し、歪欠点をピックアップした。ピックアップした欠点はキーエンス製マイクロスコープVHX−6000を用いて観察し、欠点サイズは夾雑物測定図表を用いて測定した。
(6)外観評価
フィルム全幅0.5m2の面積分をサンプリングし、壁から10cm離れた状態でつるし、日本技術センター製S−Lightを用いて投影し、フィルムの欠点を壁に投影された影で評価した。ここで、フィルム欠点は、ロールの汚れの転写も含む
○: 影はなく、転写していない
△: 影は薄く軽度の転写
×: 影は濃く重度の転写
(7)フィルム耐薬品性評価
市販の日焼け止めクリーム(ニュートロジーナ)0.125gを全面に塗布し、55℃の環境下に4時間放置した後、フィルム表面のクリームを水と中性洗剤でふき取り、以下の通り評価した。
◎ : ヘイズ1%以下
○ : ヘイズ1%超〜3%以下
△ : ヘイズ3%超〜5%以下
× : ヘイズ5%超
イソソルビド(以下ISSと略す)175部、3,9−ビス(2−ヒドロキシ−1,1−ジメチルエチル)−2,4,8,10−テトラオキサスピロ(5.5)ウンデカン(以下SPGと略す)624部、1,9−ノナンジオール(以下NDと略す)25部、ジフェニルカーボネート(以下DPCと略す)750部、および触媒としてテトラメチルアンモニウムヒドロキシド0.8×10−2部と水酸化ナトリウム0.6×10−4部を窒素雰囲気下180℃に加熱し溶融させた。その後、30分かけて減圧度を13.4kPaに調整した。その後、60℃/hrの速度で240℃まで昇温を行い、10分間その温度で保持した後、1時間かけて減圧度を133Pa以下とした。合計6時間撹拌下で反応を行い、反応槽の底より窒素加圧下吐出し、水槽で冷却しながら、ペレタイザーでカットして共重合ポリカーボネート樹脂ペレットを得た。
ISS,SPG,NDの重量部をそれぞれ290部、395部、20部に変更した他は、ポリカーボネート樹脂製造例1と全く同様の操作を行い、共重合ポリカーボネート樹脂を得た。
ISS,SPG,NDの重量部をそれぞれ366部、218部、30部に変更した他は、ポリカーボネート樹脂製造例1と全く同様の操作を行い、共重合ポリカーボネート樹脂を得た。
ISS,SPG,NDの重量部をそれぞれ366部、125部、75部に変更した他は、ポリカーボネート樹脂製造例1と全く同様の操作を行い、共重合ポリカーボネート樹脂を得た。
ISS,NDの重量部をそれぞれ440部、60部に変更した他は、ポリカーボネート樹脂製造例1と全く同様の操作を行い、共重合ポリカーボネート樹脂を得た。
ISS,SPG,NDの重量部をそれぞれ125部、728部、25部に変更した他は、ポリカーボネート樹脂製造例1と全く同様の操作を行い、共重合ポリカーボネート樹脂を得た。
ポリカーボネート樹脂製造例1に記載の製造方法によって製造されたISS/SPG/NDのモル比が35/60/5のポリマーを用いて、単軸押出機において圧縮比2.03のスクリューを用い、押出機のシリンダ温度を240℃とし押出し、吐出量を40kg/hrに設定し、T−ダイにより、溶融樹脂を回転する冷却ロール面に押し出した。この時の樹脂温度は250℃であり、樹脂温度とシリンダ設定温度との差は10℃であった。
吐出量を30kg/hr、第1冷却ロールの周速度R1を5.5m/分にした以外は実施例1と同様の条件で製膜して、厚み100μmとし、巻層体を得た。得られたフィルムの評価は表1に示す通りであり、外観品質、耐薬品性が良好なフィルムが得られた。
単軸押出機を圧縮比1.95のスクリューに変更した以外は実施例1と同様の条件で製膜して、厚み100μmのフィルムとし、巻層体を得た。得られたフィルムの評価は表1に示す通りであり、外観品質、耐薬品性が良好なフィルムが得られた。
吐出量を30kg/hr、第1冷却ロールの周速度R1を5.5m/分にした以外は実施例3と同様の条件で製膜して、厚み100μmのフィルムとし、巻層体を得た。得られたフィルムの評価は表1に示す通りであり、外観品質、耐薬品性が良好なフィルムが得られた。
単軸押出機を圧縮比1.85のスクリューに変更した以外は実施例1と同様の条件で製膜して、厚み100μmのフィルムとし、巻層体を得た。得られたフィルムの評価は表1に示す通りであり、外観品質、耐薬品性が良好なフィルムが得られた。
ポリカーボネート樹脂製造例2に記載の製造方法によって製造されたISS/SPG/NDのモル比が58/38/4のポリマーを用い、第1冷却ロール温度を100℃、第2冷却ロール温度を90℃、第3冷却ロール温度を80℃とした以外は実施例1と同様の条件で製膜して、厚み100μmのフィルムとし、巻層体を得た。得られたフィルムの評価は表1に示す通りであり、外観品質、耐薬品性が良好なフィルムが得られた。
吐出量を30kg/hr、第1冷却ロールの周速度R1を5.5m/分にした以外は実施例6と同様の条件で製膜して、厚み100μmのフィルムとし、巻層体を得た。得られたフィルムの評価は表1に示す通りであり、外観品質、耐薬品性が良好なフィルムが得られた。
単軸押出機を圧縮比1.95のスクリューに変更した以外は実施例6と同様の条件で製膜して、厚み100μmのフィルムとし、巻層体を得た。得られたフィルムの評価は表1に示す通りであり、外観品質、耐薬品性が良好なフィルムが得られた。
吐出量を30kg/hr、第1冷却ロールの周速度R1を5.5m/分にした以外は実施例8と同様の条件で製膜して、厚み100μmのフィルムとし、巻層体を得た。得られたフィルムの評価は表1に示す通りであり、外観品質、耐薬品性が良好なフィルムが得られた。
単軸押出機を圧縮比1.85のスクリューに変更した以外は実施例6と同様の条件で製膜して、厚み100μmのフィルムとし、巻層体を得た。得られたフィルムの評価は表1に示す通りであり、外観品質、耐薬品性が良好なフィルムが得られた。
ポリカーボネート樹脂製造例3に記載の製造方法によって製造されたISS/SPG/NDのモル比が73/21/6のポリマーを用いた以外は実施例1と同様の条件で製膜して、厚み100μmのフィルムとし、巻層体を得た。得られたフィルムの評価は表1に示す通りであり、外観品質、耐薬品性が良好なフィルムが得られた。
吐出量を30kg/hr、第1冷却ロールの周速度R1を5.5m/分とした以外は実施例11と同様の条件で製膜して、厚み100μmのフィルムとし、巻層体を得た。得られたフィルムの評価は表1に示す通りであり、外観品質、耐薬品性が良好なフィルムが得られた。
単軸押出機を圧縮比1.95のスクリューに変更した以外は実施例11と同様の条件で製膜して、厚み100μmのフィルムとし、巻層体を得た。得られたフィルムの評価は表1に示す通りであり、外観品質、耐薬品性が良好なフィルムが得られた。
吐出量を30kg/hr、第1冷却ロールの周速度R1を5.5m/分にした以外は実施例13と同様の条件で製膜して、厚み100μmのフィルムとし、巻層体を得た。得られたフィルムの評価は表1に示す通りであり、外観品質、耐薬品性が良好なフィルムが得られた。
単軸押出機を圧縮比1.85のスクリューに変更した以外は実施例11と同様の条件で製膜して、厚み100μmのフィルムとし、巻層体を得た。得られたフィルムの評価は表1に示す通りであり、外観品質、耐薬品性が良好なフィルムが得られた。
ポリカーボネート樹脂製造例4に記載の製造方法によって製造されたISS/SPG/NDのモル比が73/12/15のポリマーを用いた以外は実施例1と同様の条件で製膜して、厚み100μmのフィルムとし、巻層体を得た。得られたフィルムの評価は表1に示す通りであり、外観品質、耐薬品性が良好なフィルムが得られた。
吐出量を30kg/hr、第1冷却ロールの周速度R1を5.5m/分とした以外は実施例16と同様の条件で製膜して、厚み100μmのフィルムとし、巻層体を得た。得られたフィルムの評価は表1に示す通りであり、外観品質、耐薬品性が良好なフィルムが得られた。
単軸押出機を圧縮比1.95のスクリューに変更した以外は実施例16と同様の条件で製膜して、厚み100μmのフィルムとし、巻層体を得た。得られたフィルムの評価は表1に示す通りであり、外観品質、耐薬品性が良好なフィルムが得られた。
吐出量を30kg/hr、第1冷却ロールの周速度R1を5.5m/分にした以外は実施例18と同様の条件で製膜して、厚み100μmのフィルムとし、巻層体を得た。得られたフィルムの評価は表1に示す通りであり、外観品質、耐薬品性が良好なフィルムが得られた。
単軸押出機を圧縮比1.85のスクリューに変更した以外は実施例16と同様の条件で製膜して、厚み100μmのフィルムとし、巻層体を得た。得られたフィルムの評価は表1に示す通りであり、外観品質、耐薬品性が良好なフィルムが得られた。
ポリカーボネート樹脂製造例5に記載の製造方法によって製造されたISS/NDのモル比が88/12のポリマーを用いた以外は実施例11と同様の条件で製膜して、厚み100μmのフィルムとし、巻層体を得た。得られたフィルムの評価は表1に示す通りであり、外観品質、耐薬品性が良好なフィルムが得られた。
吐出量を30kg/hr、第1冷却ロールの周速度R1を5.5m/分とした以外は実施例21と同様の条件で製膜して、厚み100μmのフィルムとし、巻層体を得た。得られたフィルムの評価は表1に示す通りであり、外観品質、耐薬品性が良好なフィルムが得られた。
単軸押出機を圧縮比1.95のスクリューに変更した以外は実施例21と同様の条件で製膜して、厚み100μmのフィルムとし、巻層体を得た。得られたフィルムの評価は表1に示す通りであり、外観品質、耐薬品性が良好なフィルムが得られた。
吐出量を30kg/hr、第1冷却ロールの周速度R1を5.5m/分にした以外は実施例23と同様の条件で製膜して、厚み100μmのフィルムとし、巻層体を得た。得られたフィルムの評価は表1に示す通りであり、外観品質、耐薬品性が良好なフィルムが得られた。
単軸押出機を圧縮比1.85のスクリューに変更した以外は実施例21と同様の条件で製膜して、厚み100μmのフィルムとし、巻層体を得た。得られたフィルムの評価は表1に示す通りであり、外観品質、耐薬品性が良好なフィルムが得られた。
ポリカーボネート樹脂製造例6に記載の製造方法によって製造されたISS/SPG/NDのモル比が25/70/15のポリマーを用いた以外は実施例3と同様の条件で製膜して、厚み100μmのフィルムとし、巻層体を得た。得られたフィルムの評価は表1に示す通りであり、外観品質は良好であったものの、耐薬品性に劣るフィルムが得られた。
ベント付押出機を用いた以外は実施例1と同様の条件で製膜して、厚み100μmのフィルムとし、巻層体を得た。得られたフィルムの評価は表1に示す通りであり、耐薬品性は良好であったものの、外観品質に劣るフィルムが得られた。
ベント付押出機を用いた以外は実施例6と同様の条件で製膜して、厚み100μmのフィルムとし、巻層体を得た。得られたフィルムの評価は表1に示す通りであり、耐薬品性は良好であったものの、外観品質に劣るフィルムが得られた。
ベント付押出機を用いた以外は実施例11と同様の条件で製膜して、厚み100μmのフィルムとし、巻層体を得た。得られたフィルムの評価は表1に示す通りであり、耐薬品性は良好であったものの、外観品質に劣るフィルムが得られた。
ベント付押出機を用いた以外は実施例16と同様の条件で製膜して、厚み100μmのフィルムとし、巻層体を得た。得られたフィルムの評価は表1に示す通りであり、耐薬品性は良好であったものの、外観品質に劣るフィルムが得られた。
ベント付押出機を用いた以外は実施例21と同様の条件で製膜して、厚み100μmのフィルムとし、巻層体を得た。得られたフィルムの評価は表1に示す通りであり、耐薬品性は良好であったものの、外観品質に劣るフィルムが得られた。
圧縮比2.50のスクリューを用いた以外は実施例1と同様の条件で製膜して、厚み100μmのフィルムとし、巻層体を得た。得られたフィルムの評価は表1に示す通りであり、耐薬品性は良好であったものの、外観品質に劣るフィルムが得られた。
圧縮比2.50のスクリューを用いた以外は実施例6と同様の条件で製膜して、厚み100μmのフィルムとし、巻層体を得た。得られたフィルムの評価は表1に示す通りであり、耐薬品性は良好であったものの、外観品質に劣るフィルムが得られた。
圧縮比2.50のスクリューを用いた以外は実施例11と同様の条件で製膜して、厚み100μmのフィルムとし、巻層体を得た。得られたフィルムの評価は表1に示す通りであり、耐薬品性は良好であったものの、外観品質に劣るフィルムが得られた。
圧縮比2.50のスクリューを用いた以外は実施例16と同様の条件で製膜して、厚み100μmのフィルムとし、巻層体を得た。得られたフィルムの評価は表1に示す通りであり、耐薬品性は良好であったものの、外観品質に劣るフィルムが得られた。
圧縮比2.50のスクリューを用いた以外は実施例21と同様の条件で製膜して、厚み100μmのフィルムとし、巻層体を得た。得られたフィルムの評価は表1に示す通りであり、耐薬品性は良好であったものの、外観品質に劣るフィルムが得られた。
2.第1ロール(鏡面ロール)
3.第2ロール(鏡面ロール)
4.第3ロール(鏡面ロール)
5.テイクオフロール(引取ロール)
6.フィルム
Claims (5)
- 前記ポリカーボネート樹脂が、前記式(A)で表される繰り返し単位(A)と、脂肪族ジオール化合物、脂環式ジオール化合物および芳香族ジヒドロキシ化合物からなる群より選ばれる1種以上の化合物に由来する繰り返し単位(B)とを含む共重合ポリカーボネート樹脂である請求項1に記載のポリカーボネート樹脂フィルム。
- 押出機のスクリュー構造が単軸押出方式であり、スクリューの圧縮比が1.80以上2.50未満である請求項3に記載のポリカーボネート樹脂フィルムの製造方法。
- 押出機における溶融押出時の溶融樹脂温度が、シリンダ設定温度+10℃以内である請求項3または4に記載のポリカーボネート樹脂フィルムの製造方法。
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