JP6926088B2 - 押出樹脂板の製造方法及び押出樹脂板 - Google Patents
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Description
タッチパネルによる入力操作で、表面に擦傷ができたり、内部が圧壊したりすることがある。これを防止するためにタッチパネルの表面に透明な保護カバーが設置される。保護カバーとして強化ガラス製のものが主に使われている。また、加工性や軽量化の観点から、透明樹脂製の保護カバーの開発が行われている。この保護カバーには、光沢、耐擦傷性、耐衝撃性などが求められる。
例えば、特許文献5には、メタクリル樹脂板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6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含有層を積層してなる積層板のメタクリル樹脂含有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。
上述したような樹脂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。
ところが樹脂板が高温下に曝されること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。
本発明の目的は、表面性が良好で、面内のレターデーション値の周期変化の少ない押出樹脂板の製造方法及び押出樹脂板を提供することである。
前記ポリカーボネートを含有する層の少なくとも片面に前記メタクリル樹脂を含有する層が積層された熱可塑性樹脂積層体を溶融状態でTダイから共押出し、
第1冷却ロールと第2冷却ロールとの間に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2冷却ロールと第3冷却ロール間で挟まれている樹脂全体の温度(TX)を、前記ポリカーボネートを含有する層のガラス転移温度に対し+10℃以上とし、
最後に巻き掛ける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(TT)を、前記ポリカーボネートを含有する層のガラス転移温度に対し−2℃〜+19℃の範囲とする、押出樹脂板の製造方法。
前記ポリカーボネートを含有する層の線膨張率(S1)と前記メタクリル樹脂を含有する層の線膨張率(S2)との差(S2−S1)と、前記ポリカーボネートを含有する層の線膨張率(S1)との比((S2−S1)/S1)が−10%〜+10%である、[1]に記載の押出樹脂板の製造方法。
[3]; 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1.01以下とする、[1]または[2]に記載の押出樹脂板の製造方法。
[4]; 前記メタクリル樹脂が、メタクリル酸メチルに由来する構造単位40〜80質量%および下記一般式(I)で表されるメタクリル酸エステルに由来する構造単位60〜20質量%を含有する、[1]〜[3]のいずれかに記載の押出樹脂板の製造方法。
[5]; 前記一般式(I)中におけるCyが多環脂肪族炭化水素基である、[4]に記載の押出樹脂板の製造方法。
[7]; 前記共重合体が、前記芳香族ビニル化合物に由来する構造単位を50〜84質量%、前記酸無水物に由来する構造単位を15〜49質量%、およびメタクリル酸エステルに由来する構造単位を1〜35質量%含有する、[6]に記載の押出樹脂板の製造方法。
[8]; 前記メタクリル酸エステルに由来する構造単位がメタクリル酸メチルである、[7]に記載の押出樹脂板の製造方法。
[9]; [1]〜[8]のいずれかに記載の製造方法で押出樹脂板を得て、さらに前記押出樹脂板を65℃〜110℃の温度で1〜30時間加熱する工程を含み、
前記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50〜600nmであり、前記加熱前後での前記レターデーション値の低下率が30%未満である押出樹脂板の製造方法。
前記メタクリル樹脂を含有する層のガラス転移温度が110℃以上であり、
面内のレターデーション値を押出流れ方向に50mm長さで測定した標準偏差が2.5nm未満であり、
75℃〜100℃のいずれか一定の温度で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50〜600nmであり、
前記加熱前後での前記レターデーション値の低下率が30%未満であり、
前記ポリカーボネートを含有する層の線膨張率(S1)と前記メタクリル樹脂を含有する層の線膨張率(S2)との差(S2−S1)と、前記ポリカーボネートを含有する層の線膨張率(S1)との比((S2−S1)/S1)が−10%〜+10%である、押出樹脂板。
[11]; 前記押出樹脂板を75℃または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50〜600nmであり、
前記加熱前後での前記レターデーション値の低下率が30%未満である、[10]に記載の押出樹脂板。
[12]; 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80〜350nmである、[10]または[11]に記載の押出樹脂板。
[13]; 前記加熱前後での前記レターデーション値の低下率が15%未満である、[10]〜[12]のいずれかに記載の押出樹脂板。
[14]; 少なくとも一方の表面にさらに耐擦傷性層を備える、[10]〜[13]のいずれかに記載の押出樹脂板。
ポリカーボネート含有層にメタクリル樹脂含有層が積層されていることにより、透明性、耐衝撃性、耐擦傷性が優れる。押出樹脂板は押出成形法で製造されることにより生産効率が優れる。
本発明においてメタクリル樹脂は、メタクリル酸エステルに由来する構造単位を含有するものである。メタクリル樹脂において、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述の範囲内にある場合には、透明性が良好である。
Rが表す炭化水素基は、メチル基、エチル基、プロピル基などの非環状脂肪族炭化水素基であっても、脂環式炭化水素基であっても、フェニル基などの芳香族炭化水素基であってもよい。ここで、Rが脂環式炭化水素基の場合は、メタクリル酸エステルは、一般式(I)で表される。以降適宜、一般式(I)で表されるメタクリル酸エステルを「メタクリル酸エステル(I)」とも記載する。
なお本明細書において、Mwはゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)を用いて測定される標準ポリスチレン換算値を意味する。
本発明に用いられるメタクリル樹脂は、一実施形態において、メタクリル酸メチル(以降適宜、「MMA」とも記載する)に由来する構造単位とメタクリル酸エステル(I)に由来する構造単位とを含むもの(以下、メタクリル樹脂(B)と称することがある)が好ましく、その中でも、MMAに由来する構造単位とメタクリル酸多環脂肪族炭化水素エステルに由来する構造単位とを含むものがより好ましく、MMAに由来する構造単位と8−トリシクロ[5.2.1.02,6]デカニルメタクリレートに由来する構造単位とを含むものがさらに好ましい。
本発明の他の一実施形態においてメタクリル樹脂含有層は、メタクリル樹脂5〜80質量%と、少なくとも下記一般式(II)で示される芳香族ビニル化合物(以降適宜、「芳香族ビニル化合物(II)」とも記載する)に由来する構造単位および下記一般式(III)で示される酸無水物(以降適宜、「酸無水物(III)」とも記載する)に由来する構造単位を含んでなる共重合体(以降適宜、「SMA樹脂」と記載する)95〜20質量%を含有する樹脂組成物(以降適宜、「樹脂組成物(1)」と記載する)である。
かかるメタクリル酸エステルとしては、特に制限はないが、入手性の観点から、MMA、メタクリル酸エチル、メタクリル酸n−プロピル、メタクリル酸イソプロピル、メタクリル酸n−ブチル、メタクリル酸イソブチル、およびメタクリル酸tert−ブチルが好ましく、MMAが最も好ましい。当該メタクリル樹脂(A)におけ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90質量%以上が好ましく、95質量%以上がより好ましく、98質量%以上がさらに好ましく、メタクリル酸エステルに由来する構造単位のみであってもよい。
本発明に用いられる樹脂組成物(1)中のメタクリル樹脂(A)の含有量は、80%以下であることが好ましく、5〜55質量%の範囲であることがより好ましく、10〜50質量%の範囲であることがさらに好ましい。
メタクリル樹脂含有層は、上述のメタクリル樹脂(好ましくはメタクリル樹脂(A)または(B))のみからなるものであってもよいし、上述のメタクリル樹脂と他の重合体を含有するものでもよいし、上述の樹脂組成物(1)でもよいし、上述の樹脂組成物(1)にさらに他の重合体を含有するものでもよい。かかる他の重合体としては、本発明の効果を損なわなければ制限されず、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン、ポリアミド、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエステル、ポリスルホン、ポリフェニレンオキサイド、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリアセタール等の熱可塑性樹脂;フェノール樹脂、メラミン樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂などが挙げられる。これら他の重合体は1種を単独で用いても、複数種を併用してもよい。本発明の一実施形態に用いられるメタクリル樹脂含有層を構成する樹脂中におけるこれら他の重合体の含有量は10質量%以下であることが好ましく、5質量%以下であることがより好ましく、2質量%以下であることがさらに好ましい。
樹脂組成物(1)に他の重合体および/または添加剤を含有させる際は、メタクリル樹脂(A)および/またはSMA樹脂を構成する単量体を重合する際に添加しても、メタクリル樹脂(A)およびSMA樹脂を混合する際に添加しても、メタクリル樹脂(A)およびSMA樹脂を混合した後にさらに添加してもよい。
なお、本明細書におけるメタクリル樹脂含有層を構成する樹脂のMFRとは、メルトインデクサーを用いて、温度230℃、3.8kg荷重下で測定した値である。
本発明の押出樹脂板に用いるポリカーボネートは、好適には二価フェノールとカーボネート前駆体とを共重合して得られる。
上述のポリカーボネート含有層は、本発明の効果を損なわない範囲で、他の重合体を含有していてもよい。かかる他の重合体としては、メタクリル樹脂、SMA樹脂、およびメタクリル樹脂含有層の説明において上述したものと同様のものを用いることができる。これら他の重合体は1種を単独で用いても、複数種を併用してもよい。ポリカーボネートにおけるこれら他の重合体の含有量は15質量%以下であることが好ましく、10質量%以下であることがより好ましく、5質量%以下であることがさらに好ましい。
なお、本明細書におけるポリカーボネートのMFRとは、メルトインデクサーを用いて、温度300℃、1.2kg荷重下の条件で測定したものである。
押出樹脂板において、ポリカーボネート含有層の線膨張率(S1)とメタクリル樹脂含有層の線膨張率(S2)との関係式で表される線膨張比(SR)は、ポリカーボネート含有層の線膨張率(S1)とメタクリル樹脂含有層の線膨張率(S2)との差(S2−S1)と、線膨張率(S1)との比であり、計算式((S2−S1)×100/S1)で表す値と定義する。
線膨張比(SR)は、−10%〜+10%の範囲であり、−10%〜+5%の範囲が好ましく、良好な反りの低減を実現する観点から線膨張比(SR)は、−5%〜+2%の範囲がより好ましい。線膨張比(SR)は、−10%〜−0.1%、−5%〜−0.1%、+0.1%〜+10%、+0.1%〜+5%、または+0.1%〜+2%であることができる。線膨張比(SR)がこの範囲であると、表面性が良好で残留応力に起因する反りが小さい押出樹脂板を得やすい。
本発明の押出樹脂板のポリカーボネート含有層の厚さは、好ましくは0.1〜3.0mm、より好ましくは0.5〜2.0mmである。薄すぎると耐衝撃性が不十分となる傾向がある。厚すぎると液晶表示装置などの軽量化の妨げになる傾向がある。
本発明の一実施形態における押出樹脂板は共押出しで製造される。ポリカーボネート含有層およびメタクリル樹脂含有層を構成する樹脂は加熱溶融され、ポリカーボネート含有層の少なくとも片面にメタクリル樹脂含有層が積層された熱可塑性樹脂積層体の状態で、Tダイといわれる幅広形状の吐出口から溶融状態で押出され、第1冷却ロールおよび第2冷却ロールからなる一対のロールで挟み込んでシート状に形成される。熱可塑性樹脂積層体はその後さらに、第2冷却ロールに巻きかけた後、少なくとも第3冷却ロールに巻きかけることにより冷却される。また熱可塑性樹脂積層体(押出樹脂板16)はその後さらに、それ以降の冷却ロールで冷却される場合がある。
なお、ここでは、主に加熱溶融状態のものを熱可塑性樹脂積層体と表現し、固化したものを押出樹脂板と表現しているが、両者の明確な境界はない。
図1以外の形態として、第3冷却ロールと引き取りロールの間に別途ロールを設置しても良い。この場合、最後に巻きかけるロールは、第3冷却ロールまたは第3冷却ロールと引き取りロールの間に設置したロールのうち、熱可塑性樹脂積層体を巻きかけた最終のロールとなる。
以下では、簡略化のため、最後に巻きかける冷却ロールが第3冷却ロールである図1の形態を例に説明をする。なお、本発明はこの形態に限られるものではない。
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。以後、第2冷却ロールの周速度はV2、第3冷却ロールの周速度はV3、引取ロールの周速度はV4と表すこととする。
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(V3/V2)と面内のレターデーション値の関係を以下のように所定の条件で評価した結果、その周速度比(V3/V2)を大きくしても面内のレターデーション値は大きく増加しなかった。その理由は、以下によると推定している。
上述の第3冷却ロール14から剥離する樹脂の温度はポリカーボネートのガラス転移温度(Tg)に対して−2℃から+19℃の範囲に調整する。
樹脂が第3冷却ロール14に接触する樹脂の温度(TX)は、樹脂が第3冷却ロールで冷却されるため、第3冷却ロール14から剥離する樹脂の温度(TT)より高い。つまり、樹脂が第3冷却ロール14に接触する樹脂の温度(TX)は、ポリカーボネートのガラス転移温度(Tg)に対して−2℃から+19℃の範囲内であるTTよりも高く、例えばガラス転移温度(Tg)に対して+20℃付近であることができる。そのため、この場合第3冷却ロール14の周速度比(V3/V2)を大きくし押出樹脂板に大きな引張り応力を掛かけたとしても、樹脂の分子が配向し難い高い温度領域の樹脂の温度のため、面内のレターデーション値が大きく増加しない傾向となる。
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全体の温度をポリカーボネートのガラス転移温度(Tg)より少し高い温度、具体的には当該ガラス転移温度(Tg)に対して、−2℃〜+19℃の範囲に調整し、引き取りロール15の周速度比を大きくし、押出樹脂板に大きな引張り応力を掛けることにより、樹脂の分子が配向しやすい温度領域になるためと思われる。
樹脂が第3冷却ロール14から剥離する際の樹脂全体の温度をポリカーボネートのガラス転移温度(Tg)より低い場合に第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大きくなることが分かった(後述する比較例1,2参照)。
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全体の温度をポリカーボネートのガラス転移温度(Tg)に対して−2℃〜+19℃の範囲に調整し、引き取りロール15の周速度比を大きくし、押出樹脂板に大きな引張り応力を掛けることにより、樹脂の分子が配向するためか、加熱温度がポリカーボネートのガラス転移温度(Tg)より低い温度で実施しているため樹脂の配向が緩和し難いためと思われる。
尚、第2冷却ロール13と引き取りロール15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600nmを超える傾向があり(後述する実施例18参照)、0.98未満の場合は、50nm未満となる傾向がある(後述する実施例19参照)。面内のレターデーション値を好ましい範囲にする観点から、第2冷却ロール13と引き取りロール15の周速度比は、0.985〜0.995がより好ましい。(後述する実施例10、14〜17参照)
第1冷却ロールと第2冷却ロールとの間に挟み込まれながら冷却した際に樹脂が流れる方向(押出方向)に周期的に、押出方向と直交する方向(幅方向)で全幅に一様な帯状の凹凸ムラが発生する場合がある。これは、第1冷却ロール及び第2冷却ロールの周速変化の周期的な変化により発生していると思われる。各ロールの周期的な周速変化は、ロール周速を制御するモーターの制御ムラ、モーターからロールに回転を伝達するギアなどにより発生する場合がある。
ここで、第1冷却ロールと第2冷却ロールとの間に挟み込まれながら発生した樹脂表面の凹凸ムラが、第2冷却ロールから第3冷却ロールに渡る際に面内のレターデーション値の周期変化となって発生する場合がある(図2参照)。
本発明者は、第2冷却ロールと第3冷却ロール間で挟まれている樹脂の温度に着目し種々に検討した結果、第2冷却ロールと第3冷却ロール間で挟まれている樹脂全体の温度(TX)がポリカーボネートのガラス転移温度(Tg)に対して10℃未満の場合は、面内のレターデーション値の周期変化が発生し、+10℃以上の場合は、面内のレターデーション値の周期変化が発生しづらく、+20℃を超えた場合は、面内のレターデーション値の周期変化がほぼ発生しないことが分かった。ここで、ポリカーボネートの温度がガラス転移温度(Tg)に対して+10℃以上の場合、ポリカーボネートの分子が配向し難い高い温度領域のため、面内のレターデーション値の周期変化が発生しにくかったと推定できる。
押出樹脂板の押出流れ方向のレターデーション値のムラは、押出流れ方向に50mm長さで測定した標準偏差(σ)として評価できる。該標準偏差(σ)は2.5nm未満であり、2.0nm以下であるのが好ましい。
本発明において、押出樹脂板の面内のレターデーション値は特に制限されない。尚、液晶ディスプレイ保護板の面内のレターデーション値が600nmを超えた場合は、偏光サングラスなどの偏光フィルターを通して見た場合に可視光範囲の各波長の透過率の差が大きくなるためさまざまな色が見え視認しづらくなる。一方、50nm未満の場合は、可視光範囲の全波長での透過率が大きく減下し真っ黒な画像となり視認し難い。50nm〜600nmの範囲内では、値が大きいほど明るい画像となり、値が小さいほど色が軽減する。特に、面内のレターデーション値を80nm〜350nmとした場合に明るさと色のバランスが良好で視認性に優れて好ましい。
本発明における得られた押出樹脂板のレターデーション値の低下を評価するための加熱条件に関しては75℃〜100℃の範囲のいずれか一定の温度とするが、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値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℃〜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50〜600nmであり、75℃〜100℃の少なくとも1つの温度での加熱前後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。
さらに、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80〜350nmとなるように、製造工程を制御することが好ましい。
さらに、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15%未満となるように、製造工程を制御することが好ましい。
本発明の押出樹脂板は、表面性が良好で、レターデーションの周期変化が抑制されているものである。さらに好適には、反りの発生が抑制され、高温に加熱しても面内のレターデーション値の低下率が小さく、適切な面内のレターデーション値を有している。そのため、当該押出樹脂板及び当該押出樹脂板を加熱した樹脂板は、加熱工程、高温環境に耐えるものであり、生産性、耐久性に優れ、各種用途に用いることができる。特に、銀行など金融機関のATM、自動販売機、携帯電話、携帯情報端末(PDA)、デジタルオーディオプレーヤー、携帯ゲーム機、タブレット型パーソナルコンピュータ、コピー機、ファックス、カーナビなどのデジタル情報機器のタッチパネルの保護板;液晶ディスプレイ保護板;として特に有用である。
押出樹脂板の物性を以下の方法にて測定した。
得られた押出樹脂板を減圧下(1kPa)で80℃、24時間乾燥した後、10mgの試験片を切り出して、アルミパンで封止し、示差走査熱量計(「DSC−50」、株式会社リガク製)を用いて、30分以上窒素置換を行った。その後、10ml/分の窒素気流中、一旦25℃から200℃まで20℃/分の速度で昇温して、10分間保持し、25℃まで冷却した(1次走査)。次いで、10℃/分の速度で200℃まで昇温して(2次走査)、2次走査で得られた結果から、中点法でガラス転移温度(Tg)を算出した。なお、2種以上の樹脂を含有することで複数のガラス転移温度が得られる場合は、主成分の樹脂に由来する値をガラス転移温度として採用した。
線膨張率は、単位温度変化あたりの長さ変化率として定義される。線膨張率は、熱機械分析装置(「TMA4000」ブルカー・エイエックスエス株式会社製)を使用しJIS
K7197に準じて測定した。すなわち、各測定する樹脂をプレス成形したシート状の押出樹脂板を平滑な端面を形成すべくダイヤモンドソーを用い、一辺の長さが5mm×5mm、高さ10mmの四角柱状に加工し、加工した各試料を石英の板の上に5mm×5mmの面を石英板に接するように置き、その上に、円筒状の棒を置いて、5gの圧縮荷重をかけ固定した。次いで、空気雰囲気下、昇温速度3℃/分で25℃(室温)から各試料のガラス転移温度(Tg)のマイナス10℃まで昇温して、25℃(室温)まで冷却した(1次走査)。そして、昇温速度3℃/分で25℃(室温)から各試料のガラス転移温度(Tg)のプラス20℃まで昇温した(2次走査)。2次走査時の各温度における膨張率を測定し、30℃〜80℃の範囲における平均線膨張率を求めた。
実施例および比較例の押出樹脂板を押出流れ方向(押出方向)に対して平行な方向が短辺、押出流れ方向に対して垂直な方向(幅方向)が長辺となるように長方形に切り出して、短辺65mm、長辺110mmの試験片を作製した。作製した試験片を、定盤上にメタクリル樹脂含有層が上向きとなるよう置き、温度23℃、相対湿度50%の環境に24時間放置した。その後、隙間ゲージを用いて試験片と定盤との隙間の最大値を測定し、この値を初期反り量とした。次いで、温度85℃、相対湿度85%に設定した環境試験機の中に前記試験片を、ガラス定盤上にメタクリル樹脂含有層が上向きとなるよう置き、その状態で72時間放置した後、相対湿度50%、23℃環境下で4時間放置した。その後、前記同様に測定し、この値を高温高湿後の反り量とした。試験片を、定盤上にメタクリル樹脂含有層が上向きとなるよう置き、下向きに凸の反りの符号をプラスとし、上向きに凸の反りの符号をマイナスとした。
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。面内のレターデーション値は、試験片を23℃±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。
また、上記加熱条件を経た試験片に対して、同様にして測定をした。
レターデーションの変化率は以下の式から求めた。
変化率(%)=
100×(〔加熱前のレターデーション値〕−〔加熱後のレターデーション値〕)/〔加熱前のレターデーション値〕
レターデーションの周期変化の評価方法は、液晶表示装置上に試験片、偏光板を順に置き、さらに偏光板を傾けて画面を観察した。
○:レターデーション周期変化が見えない。
△:レターデーション周期変化が微かに見える。
×:レターデーション周期変化が図2と同程度に見える。
〔レタデーション値のムラ値測定〕
レターデーション値を押出流れ方向に50mm長さで測定し、その標準偏差(σ)をレターデーション値のムラとした。標準偏差の値が大きい場合にムラが大きく、標準偏差の値が小さい場合、ムラが小さい。標準偏差が2.5nm以上となるとムラが大きく許容できないと判断し、2.5nm未満であれば微かに見えるレベルであり、2.0nm以下であれば見えない。
蛍光灯が設置された室内にて、押出樹脂板の両面を肉眼観察し、次の基準で表面性を評価した。
○:押出樹脂板表面にチャタマークが見えない。
△:押出樹脂板表面にチャタマークが見えるが、目立たない
×:押出樹脂板表面にチャタマークが目立つ。
第3冷却ロール14から剥離する位置において押出樹脂板16全体の温度を赤外線放射温度計で測定した。測定対象は押出樹脂板の幅方向の中心部とした。このようにして測定した温度を樹脂全体の温度(TT)と称することにする。
第2冷却ロールと第3冷却ロール間で挟まれている樹脂全体の温度は、ロールに阻まれて赤外線放射温度計で直接の測定が困難である。そこで、第2冷却ロールから第3冷却ロールに渡る直前の押出樹脂板16全体の温度と渡った直後の押出樹脂板16全体の温度を赤外線放射温度計で測定した。測定対象は押出樹脂板の幅方向の中心部とした。渡る直前の温度と渡った直後の温度の平均値を第2冷却ロールと第3冷却ロール間で挟まれている樹脂全体の温度(TX)と称することにする。
メタクリル酸メチルと8−トリシクロ[5.2.1.02,6]デカニルメタクリレートとのラジカル重合によって得られる共重合体をメタクリル樹脂(B)として用意した。
なお、8−トリシクロ[5.2.1.02,6]デカニルメタクリレートが、メタクリル酸メチルと8−トリシクロ[5.2.1.02,6]デカニルメタクリレートの合計量に占める仕込み比率(質量百分率)を、TC比率と称することにする。
製造例では、下記に示すメタクリル樹脂(A)およびSMA樹脂を使用した。
<メタクリル樹脂(A)>
株式会社クラレ製「パラペット(登録商標) HR」(温度230℃、3.8kg荷重下でのMFR=2.0cm3/10分)をメタクリル樹脂(A)として用意した。
<SMA樹脂>
SMA樹脂は以下の方法で入手できる。
WO2010/013557に記載の方法で、スチレン−無水マレイン酸−MMA共重合体であるSMA樹脂を得ることができる。
用いたSMA樹脂の質量組成比および重量平均分子量(Mw)を表1に示す。
SMA樹脂の共重合組成は、下記の手順で13C−NMR法により求めた。
13C−NMRスペクトルは、核磁気共鳴装置(日本電子社製 GX−270)を用いた。SMA樹脂1.5gを重水素化クロロホルム1.5mlに溶解させて試料溶液を調整し、室温環境下、積算回数4000〜5000回の条件にて、測定した。測定結果より、以下の値を求めた。
・〔スチレン単位中のベンゼン環(炭素数6)のカーボンピーク(127、134,143ppm付近)の積分強度〕/6
・〔無水マレイン酸単位中のカルボニル部位(炭素数2)のカーボンピーク(170ppm付近)の積分強度〕/2
・〔MMA単位中のカルボニル部位(炭素数1)のカーボンピーク(175ppm付近)の積分強度〕/1
以上の値の面積比から、試料中のスチレン単位、無水マレイン酸単位、MMA単位のモル比を求めた。得られたモル比とそれぞれのモノマー単位の質量比(スチレン単位:無水マレイン酸単位:MMA単位=104:98:100)から、SMA樹脂中の各単量体の質量組成を求めた。
SMA樹脂のMwは、下記の手順でGPC法により求めた。
溶離液としてテトラヒドロフラン、カラムとして東ソー株式会社製のTSKgel SuperMultipore HZM−Mの2本とSuperHZ4000を直列に繋いだものを用いた。GPC装置として、示差屈折率検出器(RI検出器)を備えた東ソー株式会社製のHLC−8320(品番)を使用した。SMA樹脂4mgをテトラヒドロフラン5mlに溶解させて試料溶液を調整した。カラムオーブンの温度を40℃に設定し、溶離液流量0.35ml/分で、試料溶液20μlを注入して、クロマトグラムを測定した。分子量が400〜5000000の範囲内にある標準ポリスチレン10点をGPCで測定し、保持時間と分子量との関係を示す検量線を作成した。この検量線に基づいてMw決定した。
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」(温度300℃、1.2kg荷重下でのMFR=6.7g/10分、ガラス転移温度(Tg)=150℃、線膨張率=6.93×10−5/K)をポリカーボネートとして用意した。
(押出樹脂板の製造方法)
TC比率20質量%のメタクリル樹脂(B)(ガラス転移温度:120度、線膨張率:7.30×10−5/K)を65mmφ単軸押出機[東芝機械株式会社製]で、ポリカーボネートを150mmφ単軸押出機[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(押出樹脂板16、溶融状態の熱可塑性樹脂積層体)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との間に挟み込んで第2冷却ロール13に巻き掛けた後、第3冷却ロール14に巻き掛けることにより冷却し、引取りロール15によって押出樹脂板16を引き取り製造した。樹脂全体の温度(TT)は、第2冷却ロール13及び、第3冷却ロール14の温度を制御することで150℃に調整した。また、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0.995に、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1.005に調整した。第3冷却ロール14側にポリカーボネート含有層側が接するようにした。メタクリル樹脂含有層の厚みを0.075mm、ポリカーボネート含有層の厚みを0.925mmとし、厚み1mmした。製造条件及び得られた押出樹脂板の評価結果を表3に示す。
TC比率20質量%のメタクリル樹脂(B)に代えて、表2の「メタクリル樹脂含有層」の欄に記載のTC比率を有するメタクリル樹脂Bを用い、樹脂全体の温度(TT)および樹脂全体の温度(TX)を表2に記載のとおり調整した以外は、実施例1と同様にして押出樹脂板を製造した。製造条件及び得られた押出樹脂板の評価結果を表3に示す。
TC比率20質量%のメタクリル樹脂(B)に代わりに、SMA比率20質量%の樹脂組成物(1)を用い、表2に記載のとおり実施例1と同様にして押出樹脂板を製造した。評価結果を表3に示す。
SMA比率20質量%の樹脂組成物(1)の代わりに、表2の「メタクリル樹脂含有層」に記載のSMA比率を有する樹脂組成物(1)を用い、各条件を表2に記載の通り変更した以外は、実施例5と同様にして押出樹脂板を製造した。評価結果を表3に示す。
TC比率20質量%のメタクリル樹脂(B)の代わりに、メタクリル樹脂(A)を用い、各条件を表2に記載の通りに変更した以外は、実施例1と同様にして押出樹脂板を製造した。評価結果を表3に示す。
押出樹脂板のメタクリル樹脂含有層を表裏面に構成し、順に、厚み0.075mmのメタクリル樹脂含有層、厚み0.850mmのポリカーボネート含有層、厚み0.075mmのメタクリル樹脂含有層の3層構成で厚み1mmとした。メタクリル樹脂含有層は、実施例16および比較例4においてはメタクリル樹脂(A)を用い、実施例17においてはSMA比率70質量%の樹脂組成物(1)を用い、各条件を表2に記載した通りに変更した以外は、実施例1と同様にして押出樹脂板を製造した。評価結果を表3に示す。
実施例1から4では、TC比率20〜60質量%のメタクリル樹脂(B)を含有する層とポリカーボネート含有層とを積層した押出樹脂板を製造して試験した。表2および表3に示すように、実施例3のTC比率45%のメタクリル樹脂Bを含有する層を用いる場合では、ガラス転移温度(Tg)、線膨張率比(SR)、反り量並びにレターデーションの値及び変化率を考慮すると最も好ましい結果となった。
実施例5から14、17から19では、SMA比率10〜70質量%の樹脂組成物(1)を含有する層とポリカーボネート含有層とを積層した押出樹脂板を製造して試験した。表2および表3に示すように、特に実施例7および9のSMA比率70質量%の樹脂組成物(1)を含有する層を用いる場合では、レターデーションの値及び変化率が好適であり、反り量の絶対値も小さく、最も好ましい結果となった。
また、実施例1〜9では、周速度比(V4/V2)を0.995一定とした。実施例9〜14、17〜19では、SMA比率70質量%の樹脂組成物(1)を含有する層を用い、樹脂全体の温度(TT)を表2のとおりに固定し周速度比(V4/V2)を0.98〜1.015とした。実施例18では、周速度比(V4/V2)を高くしたところ、レターデーション値が高い押出樹脂板となった。実施例19では、周速度比(V4/V2)を低くしたところ、レターデーション値が低い押出樹脂板となった。
比較例3では、樹脂全体の温度(TT)を高くしたところ、表面性が良好でない押出樹脂板となった。比較例1,2,4では、樹脂全体の温度(TX)を低くしたところ、レターデーションの周期変化が表れ、良好でない押出樹脂板となった。
本発明の製造方法で得られる押出樹脂板は、例えば、液晶ディスプレイ保護板やタッチパネルの保護カバーに使用でき、車載用表示装置、携帯電話、スマートフォン、パソコン、テレビなどに好適である。
なお、本発明は上述実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
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 押出樹脂板(熱可塑性樹脂積層体)
22 押出方向
23 幅方向
Claims (13)
- ポリカーボネートを含有する層の少なくとも片面にメタクリル樹脂を含有する層が積層された押出樹脂板の製造方法であって、
前記押出樹脂板は、面内のレターデーション値を押出流れ方向に50mm長さで測定した標準偏差が2.0nm以下であり、
前記ポリカーボネートを含有する層の少なくとも片面に前記メタクリル樹脂を含有する層が積層された熱可塑性樹脂積層体を溶融状態でTダイから共押出し、
第1冷却ロールと第2冷却ロールとの間に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2冷却ロールと前記第3冷却ロール間で挟まれている樹脂全体の温度(TX)を、前記ポリカーボネートを含有する層のガラス転移温度に対し+18℃以上とし、
最後に巻き掛ける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(TT)を、前記ポリカーボネートを含有する層のガラス転移温度に対し−2℃〜+19℃の範囲とし、
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0.985〜0.995とする、押出樹脂板の製造方法。 - 前記メタクリル樹脂を含有する層のガラス転移温度が110℃以上であり、
前記ポリカーボネートを含有する層の線膨張率(S1)と前記メタクリル樹脂を含有する層の線膨張率(S2)との差(S2−S1)と、前記ポリカーボネートを含有する層の線膨張率(S1)との比((S2−S1)/S1)が−10%〜+10%である、請求項1に記載の押出樹脂板の製造方法。 - 前記一般式(I)中におけるCyが多環脂肪族炭化水素基である、請求項3に記載の押出樹脂板の製造方法。
- 前記共重合体が、前記芳香族ビニル化合物に由来する構造単位を50〜84質量%、前記酸無水物に由来する構造単位を15〜49質量%、およびメタクリル酸エステルに由来する構造単位を1〜35質量%含有する、請求項5に記載の押出樹脂板の製造方法。
- 前記メタクリル酸エステルに由来する構造単位がメタクリル酸メチルである、請求項6に記載の押出樹脂板の製造方法。
- 請求項1〜7のいずれかに記載の製造方法で押出樹脂板を得て、さらに前記押出樹脂板を65℃〜110℃の温度で1〜30時間加熱する工程を含み、
前記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50〜600nmであり、前記加熱前後での前記レターデーション値の低下率が30%未満である押出樹脂板の製造方法。 - ポリカーボネートを含有する層の少なくとも片面にメタクリル樹脂を含有する層が積層された押出樹脂板であって、
前記メタクリル樹脂を含有する層のガラス転移温度が110℃以上であり、
面内のレターデーション値を押出流れ方向に50mm長さで測定した標準偏差が2.0nm以下であり、
75℃〜100℃の範囲内のいずれか一定の温度で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50〜600nmであり、
前記加熱前後での前記レターデーション値の低下率が30%未満であり、
前記ポリカーボネートを含有する層の線膨張率(S1)と前記メタクリル樹脂を含有する層の線膨張率(S2)との差(S2−S1)と、前記ポリカーボネートを含有する層の線膨張率(S1)との比((S2−S1)/S1)が−10%〜+10%である、押出樹脂板。 - 前記押出樹脂板を75℃または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50〜600nmであり、
前記加熱前後での前記レターデーション値の低下率が30%未満である、請求項9に記載の押出樹脂板。 - 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80〜350nmである、請求項9または10に記載の押出樹脂板。
- 前記加熱前後での前記レターデーション値の低下率が15%未満である、請求項9〜11のいずれかに記載の押出樹脂板。
- 少なくとも一方の表面にさらに耐擦傷性層を備える、請求項9〜12のいずれかに記載の押出樹脂板。
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