JP7255974B2

JP7255974B2 - 樹脂シートおよびその製造方法

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Publication number: JP7255974B2
Application number: JP2018086481A
Authority: JP
Inventors: 寛友久; 章典伊▲崎▼
Original assignee: Nitto Denko Corp
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 2018-04-27
Filing date: 2018-04-27
Publication date: 2023-04-11
Anticipated expiration: 2038-04-27
Also published as: CN112005142A; KR20210002485A; TW201945193A; WO2019208138A1; TWI803617B; CN112005142B; JP2019191464A

Description

本発明は、樹脂シートおよびその製造方法に関する。

用途に応じた種々の樹脂シートが幅広く利用されている。樹脂シートは、所定形状に切断された後、切断面を切削による仕上げ加工に供する場合がある。さらに、近年、樹脂シートを矩形以外に加工（異形加工）することが望まれる場合がある。このような切削加工においては、エンドミルによる切削が行われる場合がある。しかし、エンドミルにより切削加工された樹脂シートは、クラックが発生する場合がある。

特開２００７－１８７７８１号公報特開２０１８－０２２１４０号公報

本発明は上記従来の課題を解決するためになされたものであり、その主たる目的は、切削加工されているにもかかわらずクラックの抑制された樹脂シートおよびそのような樹脂シートを製造し得る方法を提供することにある。

本発明の樹脂シートは切削加工された樹脂シートであり、切削端面における正反射率ＲＲと拡散反射率ＤＲとの比ＲＲ／ＤＲが０．１０以上である。
１つの実施形態においては、上記樹脂シートは接着剤層および／または粘着剤層を含む。
１つの実施形態においては、上記樹脂シートは偏光子を含む。
本発明の別の局面によれば、上記樹脂シートの製造方法が提供される。この製造方法は、該樹脂シートを複数枚重ねてワークを形成すること；および、該ワークの積層方向に延びる回転軸と該回転軸を中心として回転する本体の最外径として構成された切削刃とを有する切削手段の該切削刃を該ワークの外周面に当接させて、該ワークの外周面を切削すること；を含む。
１つの実施形態においては、該切削刃のＨＶ硬度は７０００以上であり、該切削手段の送り速度Ｆと該切削刃の接触回数Ｔとの比Ｆ／Ｔは０．０１２以上である。この場合、切削刃は焼結ダイヤモンドを含む。
別の実施形態においては、該切削刃のＨＶ硬度は２０００以上であり、該切削手段の送り速度Ｆと該切削刃の接触回数Ｔとの比Ｆ／Ｔは０．０１５以上である。この場合、切削刃は超硬合金で構成されている。

本発明によれば、切削加工された樹脂シートにおいて切削端面の正反射率ＲＲと拡散反射率ＤＲとの比ＲＲ／ＤＲを０．１０以上とすることにより、クラック（特に、ヒートサイクル試験後のクラック）を抑制することができる。このような樹脂シートは、切削加工（代表的には、エンドミル加工）において、切削刃のＨＶ硬度と、切削手段の送り速度と切削刃の接触回数との比と、の関係を最適化することにより実現され得る。

本発明の１つの実施形態による樹脂シートを所定厚みに積層した状態で切削端面の透過光の状態を観察した写真である。本発明の実施形態の範囲外である樹脂シートを所定厚みに積層した状態で切削端面の透過光の状態を観察した写真である。本発明の切削加工された樹脂シートの形状の一例を示す概略平面図である。本発明の樹脂シートの切削加工の一例を説明するための概略斜視図である。本発明の樹脂シートの製造方法における切削加工に用いられる切削手段の一例を説明するための概略斜視図である。図６（ａ）は、本発明の樹脂シートの製造方法における切削加工に用いられる切削手段の別の例を説明するための軸方向から見た概略断面図であり；図６（ｂ）は、図６（ａ）の切削手段の概略斜視図である。

以下、図面を参照して本発明の具体的な実施形態について説明するが、本発明はこれらの実施形態には限定されない。なお、見やすくするために図面は模式的に表されており、さらに、図面における長さ、幅、厚み等の比率、ならびに角度等は、実際とは異なっている。

Ａ．樹脂シート
樹脂シートとしては、切削加工が必要とされる用途に用いられ得る任意の適切な樹脂シートが挙げられる。樹脂シートは、単一層で構成されるフィルムであってもよく、積層体であってもよい。樹脂シートの具体例としては、光学フィルムが挙げられる。光学フィルムの具体例としては、偏光子、位相差フィルム、偏光板（代表的には、偏光子と保護フィルムとの積層体）、タッチパネル用導電性フィルム、表面処理フィルム、ならびに、これらを目的に応じて適切に積層した積層体（例えば、反射防止用円偏光板、タッチパネル用導電層付偏光板）が挙げられる。本発明の実施形態によれば、特に、偏光子のような収縮しやすい光学フィルムを含む樹脂フィルムにおいてクラックを顕著に抑制することができる。１つの実施形態においては、樹脂シートは、接着剤層および／または粘着剤層を含む。本発明の実施形態によれば、接着剤層および／または粘着剤層を含む樹脂シートを切削加工した場合であっても、クラック（特に、ヒートサイクル試験後のクラック）を抑制することができる。

本発明の実施形態においては、樹脂シートの切削端面における正反射率ＲＲと拡散反射率ＤＲとの比ＲＲ／ＤＲは０．１０以上であり、好ましくは０．１４以上であり、より好ましくは０．１６以上であり、さらに好ましくは０．１８以上である。比ＲＲ／ＤＲの上限は、例えば０．３０であり、好ましくは０．２４である。比ＲＲ／ＤＲがこのような範囲であれば、切削加工（例えば、エンドミル加工）された樹脂シートにおけるクラック（特に、ヒートサイクル試験後のクラック）を抑制することができる。

樹脂シートの切削端面における正反射率ＲＲは、好ましくは０．３０％以上であり、より好ましくは０．４０％以上であり、さらに好ましくは０．５０％以上である。正反射率ＲＲの上限は、例えば０．７５％であり、好ましくは０．６５％である。樹脂シートの切削端面における拡散反射率ＤＲは、好ましくは２．４０％～５．００％であり、より好ましくは２．５０％～３．５０％である。

正反射率ＲＲおよび拡散反射率ＤＲは例えば下記のようにして求められ、得られたＲＲおよびＤＲから比ＲＲ／ＤＲが算出される。切削加工された樹脂シートをランダムに選び出し、選出した樹脂シートを積層して厚み約１５ｍｍの束を作製する。より詳細には、樹脂シートは、異なる複数のワーク（ワークについては後述）からランダムに選出される。作製した束の測定面を面一とした状態で、束の測定面方向の両端部から所定の距離の位置（２か所）に輪ゴムを巻いて束を拘束する。拘束した束の測定面について、分光測色計（例えば、コニカミノルタ社製「ＣＭ－２６００ｄ」）を用いてＳＣＩ（ＳｐｅｃｕｌａｒＣｏｍｐｏｎｅｎｔＩｎｃｌｕｄｅ）およびＳＣＥ（ＳｐｅｃｕｌａｒＣｏｍｐｏｎｅｎｔＥｘｃｌｕｄｅ）を測定し、以下の式から正反射率ＲＲおよび拡散反射率ＤＲを求める。
正反射率ＲＲ＝ＳＣＩ－ＳＣＥ
拡散反射率ＤＲ＝ＳＣＥ

以下、ＲＲ／ＤＲについてより詳細に説明する。図１は、ＲＲ／ＤＲが上記のような範囲を満たす樹脂シートを所定厚みに積層した状態で切削端面の透過光の状態を観察した写真であり、図２は、ＲＲ／ＤＲが上記のような範囲から外れる樹脂シートを所定厚みに積層した状態で切削端面の透過光の状態を観察した写真である。図１と図２とを比較すると明らかなように、ＲＲ／ＤＲが上記のような範囲を満たす樹脂シートは光の輪郭が明確であり（いわゆるテカリがあり）、一方、ＲＲ／ＤＲが上記のような範囲を外れる樹脂シートは光の輪郭が不明確である（テカリがない）。本発明者らは、切削加工（代表的には、エンドミル加工）された樹脂シートにおけるクラックの問題について試行錯誤を繰り返した結果、切削端面にテカリがある樹脂シートにおいてクラックが抑制されることを発見した。さらに、本発明者らは、このような切削端面にテカリがある樹脂シートは、後述するように、切削加工（代表的には、エンドミル加工）において、切削刃のＨＶ硬度と、切削手段の送り速度と切削刃の接触回数との比と、の関係を最適化することにより実現できることを発見した。このように、本発明は樹脂シートの切削加工（代表的には、エンドミル加工）において新たに生じた課題を解決するものであり、切削端面のテカリ（またはＲＲ／ＤＲ）を最適化することによる効果は予期せぬ優れた効果である。なお、図１および図２においては差異を明確化するために透過光の状態を示しているが、反射光のテカリもこれに対応する。

以下、一例として図３に示すような平面形状の樹脂シートの製造方法における各工程を説明する。

Ｂ．ワークの形成
図４は、切削加工を説明するための概略斜視図であり、本図にワーク１が示されている。図４に示すように、樹脂シートを複数枚重ねたワーク１が形成される。樹脂シートは、ワーク形成に際し、代表的には任意の適切な形状に切断されている。具体的には、樹脂シートは矩形形状に切断されていてもよく、矩形形状に類似する形状に切断されていてもよく、目的に応じた適切な形状（例えば、円形）に切断されていてもよい。図示例では、光学積層体は矩形形状に切断されており、ワーク１は、互いに対向する外周面（切削面）１ａ、１ｂおよびそれらと直交する外周面（切削面）１ｃ、１ｄを有している。ワーク１は、好ましくは、クランプ手段（図示せず）により上下からクランプされている。ワークの総厚みは、好ましくは８ｍｍ～２０ｍｍであり、より好ましくは９ｍｍ～１５ｍｍであり、さらに好ましくは約１０ｍｍである。このような厚みであれば、クランプ手段による押圧または切削加工時の衝撃による損傷を防止し得る。樹脂シートは、ワークがこのような総厚みとなるように重ねられる。ワークを構成する樹脂シートの枚数は、例えば１０枚～５０枚であり得る。クランプ手段（例えば、治具）は、軟質材料で構成されてもよく硬質材料で構成されてもよい。軟質材料で構成される場合、その硬度（ＪＩＳＡ）は、好ましくは６０°～８０°である。硬度が高すぎると、クランプ手段による押し跡が残る場合がある。硬度が低すぎると、治具の変形により位置ずれが生じ、切削精度が不十分となる場合がある。

Ｃ．切削加工
次に、ワーク１の外周面を、切削手段２０により切削する。切削は、切削手段の切削刃をワーク１の外周面に当接させることにより行われる。切削は、ワークの外周面の全周にわたって行ってもよく、所定の位置のみに行ってもよい。図３に示すような平面形状の樹脂シートを作製する場合、切削は、代表的にはワークの外周面の全周にわたって行われる。切削加工は、代表的には図４～図６に示すように、いわゆるエンドミル加工である。すなわち、切削手段（エンドミル）２０の側面を用いて、ワーク１の外周面を切削する。切削手段（エンドミル）２０としては、代表的にはストレートエンドミルが用いられ得る。

エンドミル２０は、図５および図６に示すように、ワーク１の積層方向（鉛直方向）に延びる回転軸２１と、回転軸２１を中心として回転する本体の最外径として構成される切削刃２２と、を有する。切削刃２２は、図５に示すように回転軸２１に沿ってねじれた最外径として構成されてもよく（所定のねじれ角を有していてもよく）、図６に示すように回転軸２１に実質的に平行な方向に延びるよう構成されていてもよい（ねじれ角が０°であってもよい）。なお、「０°」は実質的に０°であるという意味であり、加工誤差等によりわずかな角度ねじれている場合も包含する。切削刃が所定のねじれ角を有する場合、ねじれ角は好ましくは７０°以下であり、より好ましくは６５°以下であり、さらに好ましくは４５°以下である。切削刃２２は、刃先２２ａと、すくい面２２ｂと、逃がし面２２ｃと、を含む。切削刃２２の刃数は、後述の所望の接触回数が得られる限りにおいて適切に設定され得る。図５における刃数は３枚であり図６における刃数は２枚であるが、刃数は１枚であってもよく、４枚であってもよく、５枚以上であってもよい。好ましくは、刃数は２枚である。このような構成であれば、刃の剛性が確保され、かつ、ポケットが確保されて削りカスを良好に排出することができる。

１つの実施形態においては、切削刃２２のＨＶ硬度は、代表的には１５００以上であり、好ましくは１７００以上であり、より好ましくは２０００以上である。ＨＶ硬度の上限は、例えば２３５０であり得る。この場合、切削刃は、代表的には超硬合金で構成される。超硬合金は、代表的には、金属炭化物の粉末を焼結して得られる。超硬合金の具体例としては、ＷＣ－Ｃｏ系合金、ＷＣ－ＴｉＣ－Ｃｏ系合金、ＷＣ－ＴａＣ－Ｃｏ系合金、ＷＣ－ＴｉＣ－ＴａＣ－Ｃｏ系合金が挙げられる。本実施形態においては、エンドミル２０の送り速度Ｆと切削刃２２の接触回数（ワークとの接触回数）Ｔとの比Ｆ／Ｔは、代表的には０．０１５以上であり、好ましくは０．０２０以上であり、より好ましくは０．０３０以上である。Ｆ／Ｔの上限は、例えば０．０７０であり得る。ここで、切削刃の接触回数とは、エンドミルの回転数（ｒｐｍ）と刃数との積で表される。なお、ＨＶ硬度はビッカーズ硬さとも称され、ＪＩＳＺ２２４４に準じて測定され得る。また、本明細書において「送り速度」は、切削手段（エンドミル）とワークとの相対速度を意味する。したがって、切削加工においては、エンドミルのみを移動させてもよく、ワークのみを移動させてもよく、エンドミルおよびワークの両方を移動させてもよい。

別の実施形態においては、切削刃２２のＨＶ硬度は、代表的には７０００以上であり、好ましくは８０００以上であり、より好ましくは９０００以上であり、さらに好ましくは１００００以上である。ＨＶ硬度の上限は、例えば１５０００であり得る。この場合、切削刃は、代表的には焼結ダイヤモンドを含む。より詳細には、切削刃は、超硬合金で構成された基部に焼結ダイヤモンド層が形成されている。焼結ダイヤモンド（ＰＣＤ：Ｐｏｌｙｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅｄｉａｍｏｎｄ）は、ダイヤモンドの小さな粒を金属および／またはセラミックスの粉と一緒に高温・高圧で焼き固めた多結晶ダイヤモンドをいう。本実施形態においては、エンドミル２０の送り速度Ｆと切削刃２２の接触回数（ワークとの接触回数）Ｔとの比Ｆ／Ｔは、代表的には０．０１２以上であり、好ましくは０．０２０以上であり、より好ましくは０．０３０以上である。Ｆ／Ｔの上限は、例えば０．０７０であり得る。

切削加工の条件は、上記所望のＦ／Ｔが得られる限りにおいて適切に設定され得る。エンドミルの送り速度Ｆは、好ましくは５００ｍｍ／分～１００００ｍｍ／分であり、より好ましくは５００ｍｍ／分～２５００ｍｍ／分である。エンドミルの回転数は、好ましくは５０００ｒｐｍ～６００００ｒｐｍであり、より好ましくは１５０００ｒｐｍ～４５０００ｒｐｍである。切削回数は、１回削り、２回削り、３回削りまたはそれ以上であり得る。１つの実施形態においては、エンドミル２０の直径は、好ましくは３ｍｍ～２０ｍｍである。

以上のようにして、所定のＲＲ／ＤＲを有する切削加工された樹脂シートが得られ得る。なお、切削加工された樹脂シートは、代表的には、切削痕を有し得る。

以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例には限定されない。実施例における評価項目は以下のとおりである。

（１）ＲＲ／ＤＲ
実施例および比較例で得られた異なる複数のワークから偏光板をランダムに選び出し、選出した偏光板を積層して厚み約１５ｍｍの束を作製した。作製した束の測定面を面一とした状態で、束の測定面方向の両端部から１０ｍｍの位置（２か所）に輪ゴム（アイ・ジー・オー社製、＃７）を巻いて束を拘束した。拘束した束の測定面について、分光測色計（コニカミノルタ社製「ＣＭ－２６００ｄ」）を用いてＳＣＩおよびＳＣＥを測定し、以下の式から正反射率ＲＲおよび拡散反射率ＤＲを求めた。
正反射率ＲＲ＝ＳＣＩ－ＳＣＥ
拡散反射率ＤＲ＝ＳＣＥ
（２）クラック
実施例および比較例で得られた偏光板について、－４０℃～８５℃で２００サイクルのヒートサイクル（ヒートショック）試験を行った。試験後のクラックの発生状況について、光学顕微鏡で拡大した画像を用いてクラックの長さを測定した。観測されたクラックの最大長さを評価の指標とした。具体的には、クラックの最大長さが１５０μｍ未満である場合を「良好」、１５０μｍ以上である場合を「不良」と評価した。

＜実施例１＞
常法により、視認側から順に表面保護フィルム（４８μｍ）／ハードコート層（５μｍ）／シクロオレフィン系保護フィルム（４７μｍ）／偏光子（５μｍ）／シクロオレフィン系保護フィルム（２４μｍ）／粘着剤層（２０μｍ）／セパレーターの構成を有する視認側偏光板を作製した。得られた偏光板を図３に類似した形状（概略サイズ１４２．０ｍｍ×６６．８ｍｍで四隅のＲ６．２５ｍｍ）に打ち抜き、打ち抜いた偏光板を複数枚重ねてワーク（総厚み約１０ｍｍ）とした。得られたワークをクランプ（治具）で挟んだ状態で、エンドミル加工により周縁部を切削し、図３に示すような切削加工された偏光板を得た。エンドミルの切削刃は焼結ダイヤモンドを用いたものであり、ＨＶ硬度は１００００であった。また、エンドミルの刃数は２枚、ねじれ角は０°であった。また、エンドミルの送り速度（直線部を切削する際の送り速度）は１５００ｍｍ／分であり、回転数は１５０００ｒｐｍであり、切削回数は２回（１回目０．１ｍｍ、２回目０．２ｍｍの切削しろ０．３ｍｍ）であった。

最終的に得られた切削加工された偏光板を、上記（１）および（２）の評価に供した。結果を表１に示す。

＜実施例２、４、参考例３、５～８および比較例１＞
切削加工の条件を表１に示すように変更したこと以外は実施例１と同様にして、図３に示すような切削加工された偏光板を得た。得られた偏光板を上記（１）および（２）の評価に供した。結果を表１に示す。

＜参考例９＞
エンドミルの切削刃として超硬合金製のもの（ＨＶ硬度：２０５０）を用いたこと、および、切削加工の条件を表１に示すように変更したこと以外は実施例１と同様にして、図３に示すような切削加工された偏光板を得た。得られた偏光板を上記（１）および（２）の評価に供した。結果を表１に示す。

＜参考例１０～１６および比較例２～５＞
切削加工の条件を表１に示すように変更したこと以外は参考例９と同様にして、図３に示すような切削加工された偏光板を得た。得られた偏光板を上記（１）および（２）の評価に供した。結果を表１に示す。

＜参考例１７＞
常法により、背面側から順に表面保護フィルム（４８μｍ）／輝度向上フィルム（３０μｍ）／粘着剤層（１２μｍ）／偏光子（５μｍ）／アクリル系保護フィルム（２０μｍ）／粘着剤層（２０μｍ）／セパレーターの構成を有する背面側偏光板を作製した。この偏光板を用いたこと、および、切削加工の条件を表１に示すように変更したこと以外は実施例１と同様にして、図３に示すような切削加工された偏光板を得た。得られた偏光板を上記（１）および（２）の評価に供した。結果を表１に示す。

＜参考例１８～２８および比較例６＞
切削加工の条件を表１に示すように変更したこと以外は参考例１７と同様にして、図３に示すような切削加工された偏光板を得た。得られた偏光板を上記（１）および（２）の評価に供した。結果を表１に示す。

＜評価＞
表１から明らかなように、本発明の実施例によれば、ヒートサイクル試験後のクラックが抑制されていることがわかる。

本発明の切削加工された樹脂シートは、光学フィルムとして好適に用いられ得る。光学フィルム（特に、偏光板）は、パーソナルコンピューター（ＰＣ）やタブレット端末に代表される矩形の画像表示部、および／または、自動車のインストゥルメントパネルやスマートウォッチに代表される異形の画像表示部に好適に用いられ得る。

１ワーク
２０切削手段

Claims

切削加工された樹脂シートであって、
矩形以外の異形状を有し、
切削端面における正反射率ＲＲと拡散反射率ＤＲとの比ＲＲ／ＤＲが０．１８以上０．３０以下である、
樹脂シート。
前記樹脂シートが接着剤層および／または粘着剤層を含む、請求項１に記載の樹脂シート。
前記樹脂シートが偏光子を含む、請求項１に記載の樹脂シート。
請求項１から３のいずれかに記載の樹脂シートの製造方法であって、
該樹脂シートを複数枚重ねてワークを形成すること；および、該ワークの積層方向に延びる回転軸と該回転軸を中心として回転する本体の最外径として構成された切削刃とを有する切削手段の該切削刃を該ワークの外周面に当接させて、該ワークの外周面を切削して、該ワークを矩形以外の異形状に加工すること；を含み、
該切削刃のＨＶ硬度が７０００以上であり、
該切削刃の直径が３ｍｍ～２０ｍｍであり、
該切削手段の送り速度Ｆと該切削刃の接触回数Ｔとの比Ｆ／Ｔが０．０１２以上０．０７以下である、
方法。
前記切削刃が焼結ダイヤモンドを含む、請求項４に記載の製造方法。
請求項１から３のいずれかに記載の樹脂シートの製造方法であって、
該樹脂シートを複数枚重ねてワークを形成すること；および、該ワークの積層方向に延びる回転軸と該回転軸を中心として回転する本体の最外径として構成された切削刃とを有する切削手段の該切削刃を該ワークの外周面に当接させて、該ワークの外周面を切削して、該ワークを矩形以外の異形状に加工すること；を含み、
該切削刃のＨＶ硬度が２０００以上２３５０以下であり、
該切削刃の直径が３ｍｍ～２０ｍｍであり、
該切削手段の送り速度Ｆと該切削刃の接触回数Ｔとの比Ｆ／Ｔが０．０１５以上０．０７以下である、
方法。
前記切削刃が超硬合金で構成されている、請求項６に記載の製造方法。