JP6266021B2 - 押出樹脂板の製造方法、液晶ディスプレイ保護板の製造方法、及び、液晶ディスプレイ保護板 - Google Patents
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Description
例えば、特許文献1には、メクリル樹脂板を基板とし、その少なくとも一方の面に硬化被膜を形成して、液晶方式の携帯型情報端末の表示窓保護板として用いることが開示されている。
また、特許文献2には、ポリカーボネート樹脂層の一方の面にメタクリル樹脂層を積層してなる積層板を基板とし、そのメタクリル樹脂層上に硬化被膜を形成して、液晶ディスプレイカバーに用いることが開示されている。
液晶ディスプレイ保護板は、液晶ディスプレイの前面側(視認者側)に設置され、それを通して液晶ディスプレイの画面を見ることになるが、従来の液晶ディスプレイ保護板では、偏光である液晶ディスプレイからの出射光の偏光性をほとんど変化させないため、偏光サングラスをかけて画面を見ると、出射光の偏光軸と偏光サングラスの透過軸とがなす角度によっては、画面が暗く画像が見えにくくなる場合があった。そこで、偏光サングラスなどの偏光性フィルターを通して液晶ディスプレイの画面を見る場合の画像の視認性の低下を抑制しうる液晶ディスプレイ保護板が検討されている。
上述したような樹脂基板の表面に耐擦傷性(ハードコート性)及び低反射性の硬化被膜を形成する工程において、樹脂基板が100℃程度の温度に加熱される場合がある。例えば被膜材料が熱硬化性である場合、被膜の硬化工程で加熱される。また被膜材料が光硬化性である場合、光の照射に伴い加熱される。また被膜材料が有機溶媒などの溶剤を含む場合、乾燥のため加熱される。
ところが樹脂基板が高温下に曝される事によりレターデーション値が低下し、意図とする範囲に制御できない事があった。
本発明に係る押出樹脂板(以降適宜、「押出樹脂板」を「樹脂板」と記載する)の製造方法の一態様は、ポリカーボネート樹脂層の少なくとも片面にメタクリル樹脂層が積層された押出樹脂板の製造方法であり、以下の工程を実施する。
ポリカーボネート樹脂層の少なくとも片面にメタクリル樹脂層が積層された熱可塑性樹脂積層体を溶融状態でTダイから押出す工程。
第1冷却ロールと第2冷却ロールとの間にバンクを形成しながら前記熱可塑性樹脂積層体を挟み込む工程。
前記熱可塑性樹脂積層体を前記第2冷却ロールに巻き掛けた後、第3冷却ロールに巻き掛けることにより冷却する工程。
前記熱可塑性樹脂積層体を引取りロールによって引き取る工程。
加えて、上述した各工程では以下の要件を満たす。
前記第3冷却ロールから前記熱可塑性樹脂積層体が剥離する位置において樹脂全体の温度をポリカーボネート樹脂のガラス転移温度に対し+5℃から−40℃の範囲とする。
前記第3冷却ロールの周速度(V3)と前記第2冷却ロールの周速度(V2)との周速度比(V3/V2)を1.0以上1.01以下とする。
前記引取りロールの周速度(V4)と、前記第2冷却ロールの周速度(V2)との周速度比(V4/V2)を0.98以上1.00以下とする。
製造された前記押出樹脂板の厚さが、押し出し方向と直交する幅方向の中央100mmの平均厚さ(TC)と、両端100mmずつの平均厚さ(TS)との厚さ比(TC/TS)について、1.0より大きく1.05以下となるように、前記バンクの形成を制御する。
前記加熱前後において、少なくとも幅方向の一部で面内のレターデーション値が80〜180nmであることが好ましい。
前記加熱前後での面内のレターデーション値の低下率が30%未満であることが好ましい。
前記押出樹脂板の少なくとも一方の面に硬化被膜が形成されてなることが好ましい。
本発明に関わる樹脂板はポリカーボネート樹脂層の少なくとも一方の面にメタクリル樹脂層が積層される。
ポリカーボネート樹脂層にメタクリル樹脂層が積層されていることにより、板の透明性、耐衝撃性、耐擦傷性が優れる。
樹脂板は押出成形法で製造される事により生産効率が優れる。
メタクリル酸エステルに由来する構造単位の含有量は50質量%以上が好ましく、より好ましくは80質量%以上、さらにより好ましくは90質量%以上が好ましい。100質量%であってもよい。メタクリル酸エステルに由来する構造単位の含有量が上記範囲内にある場合には、透明性が良好である。
また、メタクリル酸メチルと共重合し得る単量体との共重合体であってもよい。メタクリル酸メチルと共重合し得る単量体としては、メタクリル酸メチル以外のメタクリル酸エステル類も挙げられる。かかるメタクリル酸エステル類としては、例えばメタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸フェニル、メタクリル酸ベンジル、メタクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸2−ヒドロキシエチル等が挙げられる。また、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸シクロペンチル、メタクリル酸シクロへプチルなどのメタクリル酸単環脂肪族炭化水素エステル;2−ノルボルニルメタクリレート、2−メチル−2−ノルボルニルメタクリレート、2−エチル−2−ノルボルニルメタクリレート、2−イソボルニルメタクリレート、2−メチル−2−イソボルニルメタクリレート、2−エチル−2−イソボルニルメタクリレート、8−トリシクロ[5.2.1.02,6]デカニルメタクリレート、8−メチル−8−トリシクロ[5.2.1.02,6]デカニルメタクリレート、8−エチル−8−トリシクロ[5.2.1.02,6]デカニルメタクリレート、2−アダマンチルメタクリレート、2−メチル−2−アダマンチルメタクリレート、2−エチル−2−アダマンチルメタクリレート、1−アダマンチルメタクリレート、2−フェンキルメタクリレート、2−メチル−2−フェンキルメタクリレートまたは2−エチル−2−フェンキルメタクリレートなどのメタクリル酸多環脂肪族炭化水素エステル;などが挙げられる。
冷却ロールとしては金属剛性ロール、金属弾性ロールの両方を用いることができる。
バンクとは第1冷却ロール12と第2冷却ロール13との間隙に形成される樹脂溜りである。
そしてバンク量と面内のレターデーション値の関係を評価した結果、バンク量が大きいほど面内のレターデーション値が増すことが分かった。
その理由は、溶融樹脂が樹脂溜まりの発生している位置から第1冷却ロール12と第2冷却ロール13の最小隙間に流れる際に樹脂の冷却と共に樹脂内部の流速差が生じることで分子が配向するためと思われる。
ロールへの樹脂供給量を上げること、もしくはロールの速度を下げることで、バンクは大きくなるものであり、調整が可能である。
周速度比とは第2冷却ロール13に対するそれ以外の任意の冷却ロール及び引取りロールの周速度の比である。
そして第2冷却ロール13に対する第3冷却ロール14の周速度比と、面内のレターデーション値の関係を評価した結果、その周速度比が大きいほど面内のレターデーション値が増すことが分かった。
その理由は、樹脂が第3冷却ロール14に接触する際の樹脂温度がポリカーボネートのガラス転移温度近傍である場合、第3冷却ロール14の周速度比が大きくて樹脂板に大きな引っ張り応力が掛かる際に、樹脂の分子が配向するためと思われる。
そして第2冷却ロール13に対する引き取りロール15の周速度比と、面内のレターデーション値の関係を評価した結果、その周速度比が大きいほど面内のレターデーション値が増すことが分かった。
その理由は、樹脂が第3冷却ロール14から剥離する際の樹脂温度がポリカーボネートのガラス転移温度近傍より+5℃から−40℃程度の範囲である場合、引き取りロール15の周速度比が大きくてより大きな引っ張り応力が掛かる際に、樹脂の分子が配向するためと思われる。
また、第3冷却ロール14から剥離する温度はポリカーボネートのガラス転移温度近傍より+5℃から−40℃の範囲が良い。その理由は、ガラス転移温度近傍より高すぎても低すぎても綺麗な面状を得ることができないためである。
周速度比一定でバンク量を徐々に大きくした場合は、面内のレターデーション値が徐々に大きくなるが、加熱後の面内のレターデーション値の低下率は徐々に小さくなることが分かった。
また、バンク量一定で第2冷却ロール13と引き取りロール15の周速度比を徐々に大きくした場合も面内のレターデーション値が徐々に大きくなるが、加熱後の面内のレターデーション値の低下率は非常に大きくなることが分った。
尚、第2冷却ロール13と第3冷却ロール14の周速度比が1.01を超えた場合は、面内のレターデーション値が210nmを超える傾向があり(後述する比較例3参照)、1.0未満の場合は、50nm未満となる傾向がある(後述する比較例2参照)。好ましい面内レターデーション値を得る観点から、第2冷却ロール13と第3冷却ロール14の周速度比は、バンク量が小の場合は、1.002〜1.010がより好ましく、1.005〜1.007が特に好ましく(後述する実施例7参照)、バンク量が大の場合は、周速度比は、1.000〜1.003が好ましく、1.001〜1.003が特に好ましい。
また、第2冷却ロール13と引き取りロール15の周速度比が1.00を超えた場合は、加熱後の面内のレターデーション値の低下率が非常に大きくなり(後述する比較例1参照)、0.98未満の場合は樹脂板の張力が不足し、第3冷却ロールに接触している樹脂板が密着状態を維持できなくなってロールから剥離し、綺麗な面状が保てない。
押出成形における押し出し方向に直交する幅方向の厚さ制御は、一般的に第1冷却ロール12と第2冷却ロール13の隙間、樹脂供給量に伴う押し出し量、第2冷却ロールの周速度、バンク量によって制御される。
ここで、一般的にバンク量が大きいほど第1冷却ロール12と第2冷却ロール13への押し付け圧力が増大し、冷却ロールが押し曲げられる事になる。そのためバンク量の増大と共に流れ方向と直交する幅方向の厚さ分布は、太鼓状に中央付近が厚く両端部が薄くなる。
ここで幅方向は、樹脂板が押出装置において搬送される方向と直交する方向であり、幅方向の一部とは、樹脂板の幅の任意の長さを含む領域をいう。
このような手順で選択した箇所を測定した結果、加熱前後の面内のレターデーション値が50〜210nmであり、かつ、加熱前後での面内のレターデーション値の低下率が62%未満であれば、得られた樹脂板は本願の効果を奏するため好ましい。
尚、バンク量は、樹脂供給量を変化させることで調整し、目視により評価した。
本発明における加熱条件に関しては75℃〜100℃の範囲とするが、測定する場合には、75℃、5時間と、100℃、5時間とのうちの一方を用いる。上記加熱環境は、一般的な硬化被膜を形成する過程における加熱温度及び時間を参考としたものであり、この加熱環境に耐えてレターデーションを維持できることが好ましい。
押出樹脂板が、押出樹脂板を75℃から100℃の温度で5時間加熱したときに、加熱前後で少なくとも幅方向の一部において面内のレターデーション値が50〜210nmであり、加熱前後での面内のレターデーション値の低下率が62%未満となるように、製造工程を制御することが好ましい。
押出樹脂板が、加熱前後において、少なくとも幅方向の一部で面内のレターデーション値が80〜180nmとなるように、製造工程を制御することが好ましい。
押出樹脂板が、加熱前後での面内のレターデーション値の低下率が30%未満となるように、製造工程を制御することが好ましい。
樹脂および樹脂板の物性を以下の方法にて測定した。
メルトインデクサー(「TAKARA L241−153」、株式会社テクノ・セブン製)を使用し、ISO−1133に準じて測定した。
〔メタクリル樹脂〕
株式会社クラレ製「パラペット(登録商標) HR」(MVR:2.0cm3/10分)をメタクリル樹脂として用意した。
〔ポリカーボネート樹脂〕
住化スタイロンポリカーボネート株式会社製「SDポリカ(登録商標) PCX」(MVR:8cm3/10分、ガラス転移温度:151℃)をポリカーボネート樹脂として用意した。
試験片は、ランニングソーにより切断し、100mm四方のものを作製した。加熱は、試験片を100℃±3℃に管理されたオーブン内に5時間投入した。
試験片は、ランニングソーにより切断し、100mm四方のものを作製した。レターデーション値は、試験片を25℃±3℃の環境下に10分以上放置し株式会社フォトニックラティス製 WPA−100(−L)により測定した。測定位置は、試験片の中央付近を測定した。
試験片は、ランニングソーにより切断し、100mm四方のものを作製した。
次に目から35cm離れた位置に液晶表示装置を配置して画像を表示した。そして実施例および比較例にかかる加熱前の試験片を液晶表示装置と目の間の、目から30cm離れた位置に表示装置の画面と平行に配置した。
まず偏光サングラスを装着せずに、試験片の厚さ方向に通して、画像を目視した。
次に、偏光サングラスを装着して、顔を画像に向けたまま左右に首を傾けて、上記と同様に画像を目視した。
その後、加熱前の試験片を加熱後の試験片に変えた以外は上記と同様にして、偏光サングラスを装着しない場合及び装着した場合について画像を目視した。
○:画像の見え方は偏光サングラスの装着有無によって顕著な変化がなく、画像は問題なく視認できた。
×:画像の見え方は、偏光サングラスを装着しない場合に比べ、装着した場合は首をある角度に傾けた時に暗い映像となったか、あるいは濃い着色が見られ、画像が見えにくかった。
(樹脂板の製造方法)
メタクリル樹脂を150mmφ一軸押出機[東芝機械株式会社製]で、ポリカーボネート樹脂を150mmφ一軸押出機[東芝機械株式会社製]でそれぞれ溶融し、両者を、マルチマニホールド型ダイスを介して積層した。積層した樹脂(樹脂板16)を、図1で示すような第1冷却ロール12と第2冷却ロール13に挟み込んで、樹脂板の製造を行った。ここで、第1冷却ロール12と第2冷却ロール13と第3冷却ロール14は全て金属剛性ロールとした。また、中央付近の平均厚さ(TC)が厚さ1mmとなるように成形、冷却した。また、バンク量は大きい状態に保ち、第2冷却ロール13と第3冷却ロール14の周速度比(V3/V2)を1.000に調整し、第2冷却ロール13と引き取りロール15の周速度比(V4/V2)を0.99に調整した。また、第3冷却ロール14から剥離する位置において樹脂板16全体の温度を赤外線放射温度計で測定した結果が130℃であった。製造条件及び得られた樹脂板の評価結果を表1に示す。
第2冷却ロールの種類、バンク量、第2冷却ロール13と第3冷却ロール14の周速度比(V3/V2)、第2冷却ロール13と引き取りロール15の周速度比(V4/V2)を表1に従って変更した以外は実施例1と同様に樹脂板を製造した。得られた樹脂板の評価結果を表1に示す。
[比較例1〜4]
第2冷却ロールの種類、バンク量、第2冷却ロール13と第3冷却ロール14の周速度比(V3/V2)、第2冷却ロール13と引き取りロール15の周速度比(V4/V2)を表1に従って変更した以外は実施例1と同様に樹脂板を製造した。得られた樹脂板の評価結果を表1に示す。
バンク量を小さくした以外は実施例1と同様に樹脂板を製造した。得られた樹脂板の評価結果を表1に示す。
また厚さ比(TC/TS)が1.0を越え1.05以下であること、周速度比(V3/V2)が1.0以上1.01以下であること、周速度比(V4/V2)が0.98以上1.00以下であること、を満たせば、レターデーション値が50〜210nmの範囲内である樹脂板が得られ、かつ、該樹脂板を100℃で5時間加熱した後であってもレターデーション値が50〜210nmの範囲内に収まり、その前記加熱前後での低下率も30%以内となることが分かる。これにより、偏光サングラスを装着した状態であっても、得られた樹脂板を通して見る場合の画像の視認性に優れ、これは該樹脂板の加熱前後いずれについても当てはまる。
なお、参考例1の場合は、バンクの形成もなく、周速度比(V3/V2及びV4/V2)も小さいためレターデーションを付与できていないが、レターデーションの低下率は低い値に抑えられている。
12 第1冷却ロール
13 第2冷却ロール
14 第3冷却ロール
15 引き取りロール
16 樹脂板
Claims (7)
- ポリカーボネート樹脂層の少なくとも片面にメタクリル樹脂層が積層された押出樹脂板の製造方法であって、
ポリカーボネート樹脂層の少なくとも片面にメタクリル樹脂層が積層された熱可塑性樹脂積層体を溶融状態でTダイから押出し、
第1冷却ロールと第2冷却ロールとの間にバンクを形成しながら前記熱可塑性樹脂積層体を挟み込み、
前記熱可塑性樹脂積層体を前記第2冷却ロールに巻き掛けた後、第3冷却ロールに巻き掛けることにより冷却し、
前記熱可塑性樹脂積層体を引取りロールによって引き取る工程を含み、
前記第3冷却ロールから前記熱可塑性樹脂積層体が剥離する位置において樹脂全体の温度をポリカーボネート樹脂のガラス転移温度に対し+5℃から−40℃の範囲とし、
前記第3冷却ロールの周速度(V3)と前記第2冷却ロールの周速度(V2)との周速度比(V3/V2)を1.0以上1.01以下とし、
前記引取りロールの周速度(V4)と、前記第2冷却ロールの周速度(V2)との周速度比(V4/V2)を0.98以上1.00以下とし、
製造された前記押出樹脂板の厚さが、押し出し方向と直交する幅方向の中央100mmの平均厚さ(TC)と、両端100mmずつの平均厚さ(TS)との厚さ比(TC/TS)について、1.0より大きく1.05以下となるように、前記バンクの形成を制御し、
前記押出樹脂板を75℃〜100℃の温度で5時間加熱したときに、加熱前後で少なくとも幅方向の一部において面内のレターデーション値が50〜210nmである押出樹脂板の製造方法。 - 請求項1に記載の押出樹脂板の製造方法で得られる前記押出樹脂板を75℃で5時間加熱したときに、加熱前後で少なくとも幅方向の一部において面内のレターデーション値が50〜210nmであり、前記加熱前後での面内のレターデーション値の低下率が62%未満である液晶ディスプレイ保護板の製造方法。
- 請求項1に記載の押出樹脂板の製造方法で得られる前記押出樹脂板を100℃で5時間加熱したときに、加熱前後で少なくとも幅方向の一部において面内のレターデーション値が50〜210nmであり、前記加熱前後での面内のレターデーション値の低下率が62%未満である液晶ディスプレイ保護板の製造方法。
- ポリカーボネート樹脂層の少なくとも片面にメタクリル樹脂層が積層された押出樹脂板からなり、
前記押出樹脂板を75℃〜100℃の温度で5時間加熱したときに、加熱前後で少なくとも幅方向の一部において面内のレターデーション値が50〜210nmであり、前記加熱前後での面内のレターデーション値の低下率が62%未満である液晶ディスプレイ保護板。 - 前記加熱前後において、少なくとも幅方向の一部で面内のレターデーション値が80〜180nmである請求項4に記載の液晶ディスプレイ保護板。
- 前記加熱前後での面内のレターデーション値の低下率が30%未満である請求項4又は5に記載の液晶ディスプレイ保護板。
- 前記押出樹脂板の少なくとも一方の面に硬化被膜が形成されてなる請求項4乃至6のいずれか一項に記載の液晶ディスプレイ保護板。
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