JPH02212126A - ポリカーボネートシートにハードコートを施す方法 - Google Patents

ポリカーボネートシートにハードコートを施す方法

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JPH02212126A
JPH02212126A JP1307836A JP30783689A JPH02212126A JP H02212126 A JPH02212126 A JP H02212126A JP 1307836 A JP1307836 A JP 1307836A JP 30783689 A JP30783689 A JP 30783689A JP H02212126 A JPH02212126 A JP H02212126A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 発明の分野 本発明は、ポリカーボネートシートにハードコート（硬
い皮膜）を施すための方法に係り、さらに特定的には、
厚くて剛性のポリカーボネート基材上に、摩耗および薬
品に対して耐性がある高品質のコーティング（皮膜）を
設けるための方法に係る。
関連技術の説明 芳香族ポリカーボネート製のシートでガラスを代替する
と、主要な利点としてシャタリング耐性と重量軽減が達
成されるが、傷と引掻き抵抗が低いという欠点がクロー
ズアップされる。これらのポリカーボネートシートの摩
耗耐性を改善するための試みとして、これらのシートの
表面にシリコーン樹脂塗料、無溶剤型のアクリル樹脂塗
料、溶剤型のアクリル樹脂塗料などのような各種の塗料
（コーティング）を塗布することが行なわれて来ている
。しかし、シリコーン系塗料は通常、その粘度を低下さ
せ、かつ塗装時の平滑化（レベリング）を向上させるた
めに溶剤を使用するといったような欠点がいくつかある
。これらの溶剤は高価で、環境に対する危険（すなわち
公害）をもたらすおそれがあり、しかも塗膜の乾燥時に
溶剤を除去するにはかなりの時間とエネルギーを必要と
する。また、シリコーン系塗料は、コーティング層（被
塗膜）を硬化して堅くするのにかなりの硬化時間をかけ
てたくさんの熱を加える必要もある。
これらの欠点のため、塗装工程がいくらか時間がかかり
、しかも高価になる。
無溶剤型のアクリル系塗料も、芳香族ポリカーボネート
シートへの塗布に関連するいくつかの問題がある。すな
わち、無溶剤型アクリル樹脂塗料は、粘度が比較的高く
て、５０センチボイズを越えることが多く、時には５０
００センチボイスもになり、その結果シートに塗布した
後の平滑化が難しくなる傾向があり、したがって最終の
ハードコートに許容できない程度の荒さ、波打ちおよび
すじあとなどの欠陥が生じる。たとえば、ポリカーボネ
ート基材上に無溶剤型のアクリル系ゆ料をロール塗装す
ると、最終のハードコートに目に見えるほどのすじあと
が存在することが多い。また、これらの高粘度塗料を塗
布するスプレー塗装では、硬化した後のコーティングで
も目に見えるような泡が生じ、浸漬塗装などのような工
程を使用すると通常は生産速度が極めて遅くなるため高
速のオンライン生産ができない。さらに、アクリル塗料
に伴う別の問題は、これらの塗料を紫外線で硬化させる
場合、その工程は二原子酸素がほとんど存在しない雰囲
気中で行なわなければならず、したがって通常はアクリ
ル樹脂塗料のシート怜装工程の前に紫外線硬化用の窒素
パージチャンバーを使用する必要があるということであ
る。この窒素パジチャンバーを使用するということはそ
のために余分な装置を必要とし、しかも窒息の災害が起
こる危険性もある。高粘度のアクリル樹脂塗料をポリカ
ーボネートシートに塗布して使用する際に伴う問題を解
決するための従来の方法としては、塗料に溶剤を加える
ことによってその粘度を下げて平滑化を容易にするとい
うものがある。しかし、溶剤を添加して高い粘度の問題
を解決することは、単に問題を摩り替えるだけに過ぎな
い。すなわち、高粘度の問題はなんとか解決するかもし
れないが溶剤の使用に伴う前述の問題がそのシステムに
加わるのである。
ハードコートを施しポリカーボネートシートを製造する
ための従来のプロセスにはさらに別の問題もある。たと
えば、ポリカーボネートシートを押出す際に幅と長さが
そろったほぼ長方形のシートを作るにはその外側の端を
切取らなければならない。このシートから切取られたポ
リカーボネートの切れ端はその後廃棄される（むだにな
るしプロセスのコストを上昇させる）か、あるいはスク
ラップは再利用されて以後のシートの樹脂中に配合され
る。また、ハードコートを施す作業中に出る品質の劣っ
たハードコートされたシートは廃棄できる（むだになる
しコストが上昇する）か、あるいは粉砕して以後のシー
ト生産用の樹脂中に再利用してもよい。しかし、実際問
題として、ポリカーボネートシートの生産にポリカーボ
ネートの再利用プラスチックを使用すると、得られるシ
ートは望ましくない表面欠陥と表面特性をもつことが多
い。たとえば、表面に小さいぎざぎざが存在することも
あるし、あるいは細かいごみや砂が表面に存在すること
もある。これらの表面欠陥は通常慣用のシート塗装技術
によって薄いアクリルコーティングを設けた後もまだ目
に見えるし、厚い無溶剤型アクリル樹脂コーティングを
使用することは一般に費用がかかり過ぎてしかも有効に
硬化させるのが困難に過ぎる。このように、従来におい
ては、再利用されたか、あるいは低品質のポリカーボネ
ート樹脂を用いて表面品質の高い皮膜を施したシートを
製造するのは一般に不可能であったのである。
したがって、本発明のひとつの目的は、ポリカーボネー
トシートに無溶剤型のアクリル系ハードコートを施すた
めの改良された方法を提供することである。
もうひとつ別の目的は、下地シートの表面欠陥を有効に
隠蔽する塗装プロセスを提供することである。
さらに別の目的は、ポリカーボネートシート上に高品質
のコーティング（皮膜）を形成するための高速プロセス
を提供することである。
発明の概要 本発明により提供される、透明なアクリル系塗料を用い
てポリカーボネートシートをハードコートするための方
法は、（ａ）高速のキャスティングプロセスによって、
薄くて透明な可撓性のポリカーボネートフィルムに紫外
線硬化された高品質のコーティングを形成し、（ｂ）こ
のハードコートをしたフィルムを、紫外線硬化性接着剤
を用いたニップ積層プロセスによって厚くて剛性のポリ
カーボネート基材に積層することを含んでいる。
得られたハードコートされたシートは優れた表面特性を
もっており、シートにハードコートを施す標準的な方法
よりずっと速い生産速度で製造することができる。
発明の詳細な説明 本発明の方法は以下の工程からなる。
（ａ）約０．５ミル〜約３０ミルの範囲から選択される
厚みを有する可撓性の芳香族ポリカーボネートフィルム
にハードコートを施す工程。この工程は以下の工程を含
む連続的な工程である。
（ｉ）フィルムのひとつの面に未硬化のコーティング材
料を塗布する。このコーティング材料はある量の多官能
性アクリレートエステルモノマーおよびある量の光開始
剤を含んでいる。
（ｉｉ　）フィルムと塗布された未硬化のコーティング
材料を、長手方向に回転する円筒状のキヤスティングド
ラムと長手方向に回転する円筒状のニップロールとの間
に規定される定圧圧縮ニップに通す。キャスティングド
ラムとニップロールは平行な回転軸をもっており、ニッ
プロールはフィルムの塗布されてない而に接触し、キャ
スティングドラムは塗布された未硬化のコーティング材
料に接触し、圧縮ニップは塗布された未硬化のコーティ
ングを有する前記フィルムに実質的に一定の圧力をかけ
、前記圧縮ニップ圧力はフィルムとドラムの間から空気
と余分なコーティング材料を除くように約５ｐｓｉ〜約
５Ｑｐｓ　ｉの範囲から選択され、それによりドラムと
フィルムの間に未硬化のコーティング材料の実質的に均
一な層を提供し、前記余分なコーティング材料は前記フ
ィルムと前記キャスティングドラムとの間で前記圧縮ニ
ップに近接してその上流で前記フィルムの幅全体に亘っ
てコーティング材料のビードを形成する。
（ｉｌ）コーティング層を空気を遮断してドラム表面と
接触させたまま、コーティング層にフィルムを通して紫
外線を当てることによってコーティング層を硬化させて
、キャスティングドラム表面により決定される表面特性
を有する硬化したコーティングをもつハードコートされ
たフィルムを得る。この硬化したコーティングは０．　
１ミル〜１．　０ミルの範囲から選択される厚みをもっ
ている。
（ｂ）ハードコートされたフィルムを剛性の芳香族ポリ
カーボネート基材上に積層する工程。この基材は、約３
５ミル〜約１０００ミルの範囲から選択される厚みをも
っている。この積層工程は以下の工程を含む工程である
。
（ｉ）基材のひとつの表面とハードコートされたフィル
ムの被覆されていない面との間に、ある量のアクリル系
接着剤を配置し、フィルムの被覆されていない面を前記
基材の前記表面に隣接する位置に配置することによって
オーバーレイを作成する。
（ｉｉ　）オーバーレイを積層ニップに通してフィルム
と基材との間から二原子酸素と余分な接着剤を除く。前
記積層ニップは実質的に一定の圧力でオーバーレイを圧
縮してフィルムと基材との間に接着剤の実質的に均一な
層を形成し、前記余分な接着剤は前記基材と前記フィル
ムとの間で前記積層ニップに近接してその上流で前記基
材の幅全体に亘って接着剤のビードを形成する。
（ｉｉ）接着剤層を硬化させると共にハードコートされ
たフィルムを基材に接合するために、フィルムを通して
接着剤層に紫外線を当てることによって接着剤層を硬化
させる。この硬化した接着剤層は０．２ミル〜２．　０
ミルの範囲から選択される厚みをもっている。
芳香族ポリカーボネートフィルムはたとえばゼネラル・
エレクトリック社（Ｇｅｎｅｒａｌ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ
　ＣＯ■ｐａｎｙ）の製品であるレキサン（Ｌｅｘａｎ
■）樹脂などのようなビスフェノール−Ａポリカーボネ
ートが最も好ましく、米国特許箱４，３５１，９２０号
に記載されているようにビスフェノール−Ａとホスゲン
との反応によって得られる。その他の適切な芳香族ポリ
カーボネート樹脂は芳香族のジヒドロキシ化合物をホス
ゲンか炭酸ジアリールのいずれかと反応させることによ
って得ることができる。ポリカーボネートフィルムは、
溶融したポリカーボネートを押出ロールスタック上でカ
レンダー加工してほぼ均一な厚さを有する（±ｌθ％の
厚さの変化もめずらしくないカリつや出し面をもつポリ
カーボネートフィルムを形成するといったようなよく知
られた方法によって作成することができる。このフィル
ムは透明であり、そのフィルム厚は０．５ミル〜３０ミ
ルの範囲が好ましく、その上のアクリル系ハードコート
を硬化させるために十分な紫外線が透過できるように３
０ミル以下とするべきである。被覆前のフィルムは本発
明のプロセスに適するように可撓性でなければならない
。
本発明の紫外線硬化可能なコーティング材料は溶剤を含
まないものでなければならず、硬化したときには摩耗に
対して耐性であるべきである。すなわち、ＡＳＴＭの試
験法に従ってＣＳ１０Ｆ型摩耗輪と５００グラムの荷重
を用いた場合、純粋な有機質ハードコートに関しては１
００サイクル毎の曇りの変化が１０％未満であり、透明
なシリカ強化型ハードコートに関しては５００サイクル
毎の曇りの変化が１０％未満であり、ハードコートのこ
の耐摩耗性の程度は従来技術で最良のハードコートと比
較して優れている。好ましいアクリル系コーティング組
成物は通常粘度が１００センチポイズ〜１０００センチ
ボイズの範囲である。
本発明のアクリル系コーティング材料は多官能性のアク
リレートエステルモノマーと光開始剤を含む。本発明の
多官能性アクリレートエステルモノマーは次の一般式で
表わされる。
ここで、ｎは２〜８の整数であり（２〜６が好ましく、
２〜４がさらに好ましい）、Ｒはｎ価の炭化水素残基、
ｎ価の置換炭化水素残基、少なくとも１個のエーテル結
合を含有するｎ価の炭化水素残基、および少なくとも１
個のエーテル結合を含有するｎ価の置換炭化水素残基の
中から選択される。
好まし４％ｎ価の炭化水素残基は、炭素原子を１〜約２
０個含有するｎ価の脂肪族（飽和の脂肪族か好ましい）
の炭化水素残基および炭素原子を６〜約１０個含有する
ｎ価の芳香族の炭化水素残基である。
少なくとも１個のエーテル結合を含有する好ましいｎ価
の炭化水素残基は１〜約５個のエーテル結合と２〜約２
０個の炭素原子を含有するｎ価の脂肪族の炭化水素残基
であり、飽和の脂肪族炭化水素残基が好ましい。
好ましいｎ価の置換炭化水素残基は、炭素原子を１〜約
２０個含有するｎ価の脂肪族の炭化水素残基（飽和の脂
肪族炭化水素残基が好ましい）および炭素原子を６〜１
０個含有するｎ価の芳香族の炭化水素残基であり、これ
らはハロゲン（たとえばフッ素、塩素、臭素およびヨウ
素）、ヒドロキシル、−ＣＯＯＨｌおよび−ＣＯＯＲ■
基（ここで、Ｒ■は炭素原子を１〜約６個含有するアル
キル基を表わす）などのような置換基を含有しているこ
とができる。
少なくとも１個のエーテル結合を含有する好ましいｎ価
の置換炭化水素残基は、２〜約２０個の炭素原子と１〜
約５個のエーテル結合を含有するｎ価の脂肪族の炭化水
素残基（飽和の脂肪族炭化水素残基が好ましい）であり
、これらはハロゲン、ヒドロキシル、−ＣＯＯＨｌおよ
び−Ｃ０ＯＲ■基（ここで、Ｒ■は上で定義した通りで
ある）などのような置換基を含有していることができる
。
置換基が存在する場合、それらはこの多官能性アクリル
モノマーの光硬化を不当に妨害または干渉しないような
ものとするべきであるものと考えられたい。
さらに好ましい多官能性のアクリルモノマーは、式１で
、Ｒが炭素原子を１〜約２０個含有するｎ価の飽和の脂
肪族炭化水素残基、炭素原子を１〜約２０個含有するヒ
ドロキシルで置換されたｎ価の飽和脂肪族炭化水素残基
、２〜約２０個の炭素原子と１〜約５個のエーテル結合
を含有するｎ価の飽和の脂肪族炭化水素残基、および２
〜約２０個の炭素原子を１〜５個のエーテル結合を含有
するヒドロキシルで置換されたｎ価の飽和脂肪族炭化水
素残基であるものである。
最も好ましい多官能性のアクリレートエステルモノマー
は、式１中のＲがｎ価の飽和脂肪族炭化水素基、エーテ
ル基またはポリエーテル基であるものである。Ｒがｎ価
の飽和脂肪族炭化水素基であるモノマーが特に適してい
る。
二官能性のアクリルモノマーすなわちジアクリレートは
ｎが２である場合の式１で表わされ、三官能性めアクリ
レートモノマーすなわちトリアクリレートはｎが３であ
る場合の式１で表わされ、四官能性のアクリルモノマー
すなわちテトラアクリレートはｎが４である場合の式１
で表わされる。
式１の適切な多官能性のアクリレートエステル七ツマ−
の代表例を以下に挙げる。
ＣＨ２″″ＣＨＣＯＯ−ＣＨ２−００ＣＣＨ−ＣＨ２Ｃ
Ｈ２−ＣＨＣＯＯ−ＣＨ２−ＣＨ２−００ＣＣＨ″″Ｃ
Ｈ２ＣＨ２−ＣＨＣＯＯ−ＣＨ２ＣＨＯＨＣＨ２００Ｃ
ＣＨ″″ＣＨ２ ＣＨ２−ＣＨＣＯＯ−（ＣＨ２’Ｉ　６−００ＣＣＨ−
ＣＨ２ＣＨ２′″ＣＨＣＯＯ ＣＨ２ＣＨ２０ＣＨ２ＣＨ２ ００ＣＣＨ″″ＣＨ２ ＣＨ２Ｂ　ｒ ＣＨ，、−ＣＨＣｏＯ−ＣＨ２−ＣＨ−ＣＨ−ＣＨ２Ｃ
Ｈ２−００ＣＣＨ−ＣＨ２ Ｈ２０Ｈ Ｈ２Ｃ１ ＣＨ２′″ＣＨＣＯＯ−ＣＨ２ ＣＨ２″″ＣＨｃＯＯ−ＣＨ２ Ｈ Ｃｌ２−ＣＨＣＯＯ−ＣＨ２ Ｃ１２−Ｏｕｔ；Ｌ；ｔｉ″″ｔ−Ｊ’１２これらのポ
リアクリレートエステルとその製造は当業者にはよく知
られている。ジー　トリーおよびテトラ−アクリレート
エステルを製造するひとつの方法では、アクリル酸をジ
ー　トリーまたはテトラ−ヒドロキシル化合物と反応さ
せてジエステル、トリエステルまたはテトラエステルを
生成する。すなわち、たとえばアクリル酸をエチレング
リコールと反応させてエチレングリコールジアクリレー
トを製造することができる。
コーティング組成物は前記の多官能性アクリレートモノ
マーを１種以上含有することができるが、好ましいコー
ティング組成物は２種類の多官能性モノマー、好ましく
はジアクリレートとトリアクリレートの混合物を含有し
ている。この好ましいコーティング組成物がジアクリレ
ートモノマーとトリアクリレートモノマーの混合物を含
有している場合、ジアクリレートとトリアクリレートの
重量比は約３０／７０から約７０／３０とするのが好ま
しい。ジアクリレートとトリアクリレートの混合物の例
としては、ヘキサンジオールジアクリレートとペンタエ
リスリトールトリアクリレートの混合物、ヘキサンジオ
ールジアクリレートとトリメチロールプロパントリアク
リレートの混合物、ジエチレングリコールジアクリレー
トとペンタエリスリトールトリアクリレートの混合物、
およびジエチレングリコールジアクリレートとトリメチ
ロールプロパントリアクリレートの混合物がある。
使用するコーティング組成物はまたシリカで強化された
透明な無溶剤型ハードコートであってもよい。そのよう
なコーティング組成物は官能化されたシリカを４０重量
％までの量で含有できる。
本発明の紫外線で硬化可能なコーティング組成物は前述
の光開始剤を、このコーティング組成物の紫外線による
硬化を実施するのに有効な量で含有する。通常、この量
はコーティング組成物の約０．０１〜約１０重二％であ
り、約０．１〜約５重量９６が好ましい。これらのＵＶ
光開始剤の非限定的な例をいくつか挙げると、ベンゾフ
ェノン、アセトフェノン、ベンジルメチルケトンなどの
ようなケトン類、ベンゾインメチルエーテル、αヒドロ
キシメチルベンゾインイソプロピルエーテルなどのよう
なベンゾイン類および置換ベンゾイン類、α−ブロモア
セトフェノン、ｐ−ブロモアセトフェノン、α−クロロ
メチルナフタレンなどのようなハロゲン含有化合物など
がある。
このハードコートを施したシートを製造するには、まず
、第１図、第２図および第４図に示したような装置１０
のフィルムハードコーティングセクション１１を使用す
る紫外線キャスティング技術によってハードコートした
フィルムを調製する。
第１図、第２図および第４図において、コーティング組
成物材料１２をコーティングユニット１６によってポリ
カーボネートフィルム１４に塗布する。このユニット１
６は、リザーバー１８、グラビアロール２０１　トラン
スファーロール２２およびインプレッションロール２４
を含んでいる。リザーバー１８内のコーティング材料１
２はグラビアロール２０によって連続的に取上げられる
。グラビアロールコーティングシステムを使用すること
は業界でよく知られており、たとえば米国特許節４，３
０２，４８６号に記載されている。典型的な場合、この
グラビアロールは波状の面（図示してない）をもってお
り、スチール製のバーまたはあるパターンの波うったダ
イクがこのロール面から突出ており、そのような配列に
より形成されるくぼみによってリザーバ−１８内部のコ
ーティング材料１２を拾い上げかつ保持することが可能
にな、る。この配置により、コーティング材料１２は時
計回りに回転するグラビアロール２．（ト）の表面上に
乗り、このロール２０と円周で接触していて時計と反対
口りに回転するトランスファーロール２２に移される。
トランスファーロール２２は外部の動力源（図示してな
い）によって駆動されており、そのためグラビアロール
２０（これも、図示してない外部動力源によって駆動さ
れていてもよい）および以下に記載するインプレッショ
ンロール２４の動きと整合している。
フィルムロール３０は、細長い円筒状の芯３２の回りに
巻付けられた被覆されてない視覚的に透明でかつ紫外線
に対して透明なポリカーボネートフィルム１４のロール
である。フィルム１４は円筒状のキャスティングドラム
３４（以下に記載する）の回転によってロール３０から
解きほぐされ、トランスファーロール２２とインプレッ
ションロール２４との接合部によって規定されるニップ
を通過させられる。インプレッションロール２４は、第
１図、第２図および第４図に示しであるように時計回り
（すなわちトランスファーロール２２の回転方向とは反
対の方向）に回転しており、フィルム１４をトランスフ
ァーロール２２に対して押付け、一方トランスファーロ
ールはフィルム１４のひとつの面２８にコーティング材
料１２を塗布する。当業者には明らかなように、このコ
ーティングシステムでは、コーティングを効率よくフィ
ルムに塗布するように調節することができる。通常の調
節にはロールスピード、コーティング材料粘度、および
ニップ間隔が含まれる。さらに、本発明の方法において
は、上記のグラビアロール手段によってコーティング材
料１２を塗布することは臨界的な意味をもつことはない
。
別法として、フィルム１４の表面２８上に薄い液流を連
続的に注ぐようなコーティングユニット２６を使用する
ことができる。
コーティング材料１２をフィルム１４のひとつの面２８
に塗布した後、フィルム１４は遊びロル３６の回りを回
ってニップロール３８に導かれる。本発明で使用するロ
ールの形成材料の選択には臨界的な意味はない。これら
のロールはプラスチック、金属（すなわちステンレスス
チール、アルミニウム）、ゴム、セラミック材料などで
作成できる。さらに、各々のロールの表面は滑らかで弾
力性があるものとするべきである。通常、各ロールには
その表面にスリーブまたはカバーが設けられている。ニ
ップロール３８には、そのようなスリーブ、好ましくは
テトラフルオロエチレンやポリプロピレンなどのような
弾力性のある材料または合口入手できる各種の合成ゴム
コンパウンドやそれらのブレンドのいずれかから作成さ
れたスリーブを設けることができる。このスリーブはロ
ール表面上にきちんと合っていてフィルム１４と接触す
るための摩擦を最小にする滑らかな面を提供する。ニッ
プロール３８の位置は以下に記載するキャスティングド
ラム３４の位置に対して調節することが可能であり、場
合によっては別個に駆動されてもよい。
図に示されているように、キャスティングドラム３４は
ニップロール３８に隣接して位置しており、ニップロー
ル３８とドラム３４の外周面が互いに近接して二・ンブ
４０を規定するようになっている。明瞭にするためにこ
の特定のニップは以後定圧圧縮ニップ４０と指称するこ
とにする。ニップロール３８とドラム３４の境界面にか
かる圧力は、ニップロール３８の軸４２に取付けたスプ
リング機構（図示してない）などのような周知の方法に
より正確な圧力に調節できる。この機構はドラム３４に
対してニップロールを所望の圧力で選択的に押付ける。
こうしてかけられる圧力は、以下に記載するように未硬
化のコーティングを有するフィルム１４がニップ４０を
通過する際さまざまなパラメーターに応じて再調節する
ことができる。そのパラメーターとしてはフィルムのス
ピド、コーティングの粘度およびキャスティングドラム
３４の表面特性がある。これらのパラメーターが確立さ
れ、かけられる圧力が選定されると、フィルム上に得ら
れる未硬化のコーティングの厚みは、フィルム１４の厚
みの通常の変化、たとえばポリカーボネートフィルムで
普通に見られる±１０％の厚みの変化にかかわりなく実
質的に一様となり、その結果所望のコーティング厚みを
もった均一なコーティングが得られる。ハードコートが
フィルムに適度な摩耗耐性を付与するのに充分な厚みを
もっていることを確保し、しかも同時にハードコーティ
ングプロセスの間、またはロール状にして一時貯蔵する
間、または以後のポリカポネートシートへの積層の間、
ハードコートの割れや破壊を起こすことなくハードコー
トしたフィルムに必要な程度の可撓性をもたせるくらい
に充分な薄さをハードコートがもつことを確保するため
には、ハードコートの均一な厚みが必要である。
円筒状のキャスティングドラム３４の円周面４４は、硬
化後のコーティング４６に望まれるテキスチャーまたは
パターン（模様）に応じて広範囲のテキスチャーまたは
パターンを設けることができ、硬化後コーティングが剥
離されるような材料で作成すべきである。このドラム面
４４はステンレススチールまたはクロムメツキしたスチ
ールからなるのが好ましい。ドラム３４は中央の軸４８
を取巻いておりこのドラム３４は外部の動力源（図示し
てない）によって別に駆動されるのが好ましい。
本発明のプロセスの隠蔽の利点は、滑らかなハードコー
トが望まれる場合に最も明白である。滑らかな高光沢の
ハードコートは、ドラム３４に高度に研磨したクロムメ
ツキ面４４を使用することによって得ることができる。
コーティングの光沢が低い方が望まれるならば、表面４
４の磨き具合を低くするかまたは表面にゴムを引いて、
コーティングに低光沢のつや消しテキスチャーを与えれ
ばよい。このように、硬化したコーティング４６はキャ
スティングドラムの表面４４の永久鏡像となる。
アクリルコーティングの紫外線硬化の際にそのコーティ
ングの中に二原子酸素が存在すると、有効な硬化がひど
く阻害される。硬化に先立って窒素ガスの雰囲気を使用
することなくコーティング１２とその付近から空気を確
実に除くためには、空気排除ニップ４０にかける圧力を
正確に選択してこのニップ４０の近くでその上流に過剰
のコーティング組成物の小さいビード５０が形成される
ようにする。空気排除ニップ４０にかかる圧カッ調節は
すでに記載したようにして実施することができる。ニッ
プ４０にかかる正確な圧力と、その他の要因、たとえば
コーティング１２の粘度、表面４４上の（存在する場合
は）デザインのパターンの精度、およびフィルムのスピ
ードとが組合せられる結果、このニップ４０を通過する
コーティング１２の厚みが有効に決定される。こうして
、いろいろなパラメーターが固定されると、生成するコ
ーティングの厚みは実質的に均一になり、その変化は比
較的に厚いポリカーボネートフィルムの厚みの変化にか
かわらず±１０９６未満になる。
典型的には、０．６ミルの厚みと８００センチボイスの
粘度を有するアクリルベースのコーティングをもつ厚み
が５ミルの芳香族ポリカーボネートフィルムを毎分５０
フイートのフィルムというコーティング速度で処理する
場合、被覆された基材に２５ボンド／平方インチの空気
排除ニップ圧力をニップ４０のところでかけると、過剰
のコーティング材料からビード５０を形成すると共にニ
ップ４０を通過する時コーティング１２の内部にある空
気をすべて追出すのに充分であり、その結果ニップ４０
の下流でフィルム１４およびドラム面４４の両者と接触
している未硬化のコーティングには二原子酸素が存在し
ない。こうして、コーティング１２はフィルム１４のひ
とつの面２８およびキャスティングドラム面４４の両者
と完全に空気のない状態で接触し、その結果硬化した時
のコーティング１２はフィルム１４に対して強い接着力
を示すと同時にキャスティングドラム表面４４のテキス
チャーの鏡像を示すことが確保される。
すでに述べたように、好ましいドラム表面４４は、高品
質で高光沢のハードコート４６を与える高度に研磨され
たクロム面である。
ビード５０のためにコーティング材料はニップ４０の上
流でフィルム１４の幅全体に亘って拡がることができ、
その結果フィルム１４がこのニップ４０を通り抜ける前
にフィルム１４の幅全体が確実に被覆される。
コーティング１２が塗布されたフィルム１４が空気排除
ニップ４０を通過した後、このコーティングは紫外線エ
ネルギーにより硬化させられる。
第１図、第２図および第４図に示されているように、紫
外線のエネルギーは紫外線エネルギー手段５２から、透
明なフィルム１４のすでにコーティング１２をもってい
る表面２８とは反対側の被覆されてない第二の面５４中
に伝達される。紫外線エネルギーは透明なフィルム１４
中を通過し、塗布されているコーティング１２によって
吸収される。このコーティングはほぼ均一な厚みをもっ
ていてフィルム１４とドラム表面４４との間で圧縮され
ている。ＵＶ放射線の好ましい波長は約１８００〜約４
０００オングストロームである。そのようなＵＶ線を発
生させるのに使用されるランプ系は、放電ランプ、たと
えばキセノン、金属ハロゲン化物、金属アーク、または
高圧、中圧もしくは低圧水銀蒸気放電ランプ（これらは
各々動作圧力が数ミリトル程度の低圧から約１０気圧ま
でである）などで構成することができる。フィルム１４
を通してコーティング１２に与えられる線量レベルは約
２．ＯＪ／ｃ＋Ｊから約１０．ＯＪ／ｃシまでの範囲と
することができる。本発明に適している典型的なＵＶ硬
化系は米国特許箱４，４７７．５２９号に記載されてい
るリンダ（Ｌｌｎｄｅ）の中圧水銀ランプである。フィ
ルム１４を通してＵＶ光を当てるランプの数には臨界的
な意味はない。しかし、ランプの数が多い方がコーティ
ング１２を有するフィルム１４の生産速度が速くなるで
あろう。
通常は、生産ラインスピードを約５０フイート／分とし
た場合、約０．５ミルの厚みを有するアクリルコーティ
ング組成物を硬化させるには、各々が放射エネルギーの
線形インチ当たり２００ワツトを発生するランプふたつ
で充分である。このような硬化手順によって、多官能性
のアクリルモノマーの重合とそのポリマーの架橋が両方
とも起こり、堅くて耐摩耗性で非粘着質のコーティング
が形成され、第７図に示されているようなハードコート
を有するポリカーボネートフィルム５６が得られるはず
である。好ましい硬化したコーティングの厚みは約０．
１ミルから約１．０ミルである。
このコーティングの厚みで、ポリカーボネートフィルム
の被覆された表面に適切な摩耗耐性が与えられると同時
にコーティング材料の使用量が最小になり、しかもハー
ドコートを有するフィルムには所望の程度の可撓性が与
えられる。本発明のプロセスを使用して亀裂のない高品
質のハードコートを施されたフィルム５６が得られるた
めには、コノハードコートを施されたフィルムが、ハー
ドコートの亀裂を発生させることなく半径３インチのシ
リンダーの円周の回りに巻取れる程充分に可撓性でなけ
ればならない。
このハードコートを施されたフィルム５６は、（第１図
に示されているように）直接積層工程に供給することも
できるし、あるいは積層工程で必要となるまで（第３図
および第５図に示されているように）−時貯蔵のための
中間貯蔵ロール５８に巻取ることもできる。この積層工
程では、ハードコートを付与されたフィルム５６、芳香
族ポリカーボネートシート基材６０、および紫外線硬化
可能な無溶剤型接着剤６２を使用する。
芳香族ポリカーボネートシート６０は、芳香族ポリカー
ボネートフィルム１４に関して上で記載したポリカーボ
ネート樹脂の中から選択されるポリカーボネートから作
成される。このシート６０として好ましいポリカーボネ
ート樹脂は、ポリカポネートフィルム１４に関して好ま
しい樹脂としてすでに記載したものと同じポリカーボネ
ート樹脂である。この厚いシート６０はその厚みのため
に剛性であって、薄いフ身ルム１４のコーティングに関
して上記したキャスティングプロセスで必要とされる程
度の可撓性をもっていない。このシート６０は３５ミル
〜１０００ミルの範囲内から選択される厚みをもってお
り、通常その厚みの変化は±５％程度である。上記した
高速で高品質のフィルムのハードコーティングプロセス
と以下に述べるシート積層プロセスとを組合せた本発明
のシートのハードコーティングプロセスによって、従来
のシートコーティング技術より速くしかも従来のプロセ
スよりもずっと高い品質のハードコトをもったシートを
提供するシートのバートコティングプロセスが得られる
。
この積層工程用の紫外線硬化性アクリル接着剤組成物６
２は、上でアクリルコーティング組成物１２の説明で記
載したアクリレートエステルモノマーと同じグループの
中から選択されるアクリレトエステルモノマーを含んで
いる。この接着剤組成物６２は、さらに、上でアクリル
コーティング組成物１２に関して記載した光開始剤と同
じグループの中から選択される光開始剤も含んでいる。
好ましいアクリル接着剤組成物６２は、やはりすでに記
載した好ましいアクリルコーティング組成物１２と同じ
ものである。
第１図、第３図、第４図および第５図に積層セクション
６４を示す。第１図と第２図は、シートの連続的なハー
ドコーティングにこのセクション６４を使用するところ
を示している。一方、第３図と第５図は、フィルム１４
にハードコーティングする段階とハードコートを施した
フィルム５６をシート６０上に積層する段階との間にこ
のフィルム５６を一時的に貯蔵ロール５８上に巻付けて
貯蔵するという情況における積層工程用のセクション６
４を示している。
大まかにいうと、この積層プロセスでは、ハードコート
をもったフィルム５６の被覆されてない而５４かまたは
シート６０の上面６６のいずれかに紫外線硬化性接着剤
６２を塗布し、ハードコートをもったフィルム５６をシ
ート６０の上に載せて接着剤６２がフィルム面５４とシ
ート面６６との間に挟まれるようにし、このシート、フ
ィルムおよび接着剤を積層ニップ７０に通し、それによ
ってシート６０とフィルム５６との間に薄い未硬化の接
着剤層７２をＨするオーバーレイ６８を形成し、その後
この接着剤層７２を紫外線エネルギー源７４からの紫外
線に露出することによって硬化させてフィルム５６をシ
ート６Ｇに接着する。
さらに詳しくいうと、ハードコートをもったフィルム５
６は、第３図と第５図に示されているように貯１１ａ−
ル５８から供給されるか、または第１図と第４図に示さ
れているように遊びロール７６から直接移送される。こ
のハードコートをもったフィルム５６は、次に、コーテ
ィングユニット１６と実質的に同様な接着剤塗布ユニッ
ト７８に供給される。グラビアローラー８２によってリ
ザーバー８０内の接着剤組成物６２が連続的に取り上げ
られる。接着剤組成物δ２は時計回りと反対方向に回転
するグラビアローラー８２の表面上に乗ってトランスフ
ァーローラー８４に移される。
このトランスファーローラー８４はローラー８２と円周
で接し時計回りの方向に回転している。トランスファー
ローラー８４は外部の動力源（図示してない）によって
駆動され、そうしてグラビアローラー８２（これも外部
の図示してない動力源によって駆動されていてもよい）
および以下に記載するインプレッションローラー８６の
動きと整合する。フィルム５６はシート６０の動きに合
わせて移動する。このシート６０は、いくつかの水平方
向に間隔をおいて分割されたセクション８８をもった動
力コンベヤ８７によって左から右へ水平方向に前進する
。ハードコートをもったフィルム５６は、トランスファ
ーローラー８４とインプレッションローラー８６との接
合部によって規定されたニップを通り抜ける。インプレ
ッションローラー８６は時計回りと反対の方向（すなわ
ち、トランスファーローラー８４の回転方向とは反対の
方向）に回転しており、フィルムの被覆されてない表面
５４をトランスファーローラー８４に対して押付けるこ
とによって、ハードコートをもったフィルム５６の被覆
されてない而５４に接着剤組成物６２をくっつける。こ
の接着剤組成物をフィルム５６の表面５４に効率良く付
けるには、ロルスピード、接着剤組成物の粘度、および
ニップ圧力などのようなものを調節すればよい。
あるいは、シート６０の上面６６に接着剤６２の流れを
塗布する接着剤塗布ユニット９０を使用することもでき
る。
シート６０は第１図に示されているように個別のシート
としてこの積層工程に供給してもよいが、好ましくは、
第４図に示されているようにシート生産ユニット９４か
ら連続的にこの積層工程に供給してもよい。このシート
生産ユニット９４は、細長いダイスリット（図示してな
い）を介して熱いポリカーボネート樹脂を連続的に押出
すエクストルーダー９６を含んでいる。押出されたポリ
カーボネート樹脂は、次に、第４図と第５図に示されて
いるように、垂直方向に間隔をもって離れているつや出
しロール９８と第一冷却ロール１００の間に通される。
つや出しロール９８は、好ましくは、滑らかなりロム面
をもっていて熱いシート６０の上面６６をつや出し加工
する。第一冷却口−ル１００はシート６０の温度より低
い温度に保たれていてシート６０の底面１０２を冷却す
る。
その後、シート６０は水平方向に間隔をもって離れてい
る第一冷却ロール１００と第二冷却ロール１０４との間
を下向きに通過する。そのとき、部分的に冷却されたシ
ート６０の上面６６は冷却ロール１０４と接触し、シー
ト６０が上方向に曲げられて水平方向に離れたロール１
０４と１０６の間を通過する間冷却ロール１０４と接触
状態に保たれる。次に、シート６０はふたつの垂直方向
に離れたロール１０６と１０８の間を通過し、水平にコ
ンベヤ８７に向かう。
フィルム５６の面５４に接着剤組成物６２が塗布された
後、このフィルム５６はハードコート４６が遊びローラ
ー１１０と接触するようにこのローラー１１０の下に案
内される。このローラー１１０はサポートローラー１１
２の上方に離れており、その間に積層ニップ７０が形成
される。サポートローラー１１２は、コンベヤシステム
８７においてほぼ決まった位置にある中心軸１１６の回
りで回転することができる。ローラー１１０の位置はそ
の軸１１８に取付けられた機構により垂直方向に調節可
能であり、ローラー１１０によりかけられる圧力はスプ
リングなどによって調節可能である。フィルム５６の接
着剤がついている面はシート６０の上面６６の上に重な
ってシート／フィルムオーバーレイ６８が形成される。
オーバーレイ６８は積層ニップ７０を通過するが、この
ニップでは過剰の接着剤がこのニップ７０を通過してし
まうのを妨げるのに充分な圧力がオーバーレイにかけら
れるためニップ７０の近くでその上流側に接着剤６２の
ビード１２０が形成される。このビード１２０は、オー
バーレイ６８がこのニップ７０を通り抜ける際にフィル
ム５６とシート６０との間から空気を排除するのを補助
する。ロラー１１０によってかけられる圧力は設定する
ことができるので、オーバーレイがニップ７０を通り抜
ける間に実質的に一様で正確な接着剤層の厚みか確実に
得られ、その結果、ハードコートの付いたフィルム５６
および被覆されてないシート６０の厚さの変化にもかか
わらず未硬化の接着剤層７２の厚みが均一になり、好ま
しくは０．２ミル〜２．０ミルの範囲から選択される値
になる。次にオーバーレイ６８は紫外線エネルギー源７
４の下を通過し、このエネルギー源７４から紫外線エネ
ルギーがフィルム５６を通して均一な厚みの接着剤層７
２に照射され、その結果この層７２の硬化が起こって、
好ましくは０．２ミル〜２，０ミルの範囲から選択され
る厚みをもつ均一な厚みで硬化した接着剤層１２１が形
成される。こうして硬化した層４．２１によって、ハー
ドコートをもったフィルム５６が芳香族ポリカーボネー
トシート６０に有効に接管されてハードコートを付され
たシートが形成される。このコンベヤシステム８７はこ
のプロセスの間シート６０を連続的に移動させるので、
本発明のプロセスでは数多くのシートにハードコートを
続けて施すことができる。あるいは、ポリカーボネート
の連続シートを切断して個々のシートにする前に、第４
図と第５図に示しであるように、シート生産ユニット９
４で例示されるシート押出工程のすぐ上流でオンライン
にして積層を行なってもよく、そうするとこの積層は、
ハードコートを施されたシートを製造するための完全に
連続的なプロセスとして働く。
本発明のハードコートを存するフィルム５６を使用する
と、再粉砕したスクラップや廃棄物を使用するシートの
表面６６に普通に見られる小さい凹みまたはアクリルハ
ードコートの小さい破片または砂の小片などのようなあ
らゆる欠陥が有効に隠蔽される。本発明のプロセスによ
れば、最初被覆されていない被覆すべきシートが低品質
の表面をもっている場合従来のコーティングプロセスと
比べて大きく改善された審美的外観を有するハードコー
トをもったシートが製造される。従来のシートのコーテ
ィングプロセスに伴う問題の一因は、従来のプロセスで
薄いコーティングを使用するとシートの表面欠陥がハー
ドコートの外表面に近過ぎるためと考えられ、また従来
のシートのコーティング技術を使用するとコーティング
の硬化前に無溶剤型のアクリルコーティングの粘度が高
過ぎてそのコーティングで普通の表面欠陥全体を覆うよ
うな適当なレベリングができないためとも考えられる。
本発明によると、ハードコートの品質またはハードコー
トを有するシートの表面外観の品質を低下させることな
く、・比較的安価な再粉砕および再利用ポリカーボネー
ト樹脂をシートの生産に使用することができる。好まし
くは比較的薄いフィルムは高品質の未使用樹脂から作成
するべきであるが、比較的厚い未被覆シー）６０の生産
にはそのような樹脂から得られたいかなるスクラップま
たは廃棄物も使用できる。接着剤層およびコーティング
を硬化させるのに使用する紫外線はシート６０を通り抜
ける必要はないので、シート６０は透明でもよいし、ま
たは不透明でも任意の所望の色をもっていてもよい。コ
ンベヤ８７は、第１図、第３図、第４図および第５図に
示されているように水平で左から右へシートを運ぶのが
好ましい。各コンベヤセクション８８は水平方向に離れ
ている一対の回転シャフト１２４をもっており、このシ
ャフト１２４は各一対のシャフト１２４に裁っているコ
ンベヤベルト１２６の少なくともひとつを支持している
。これらのセクション８８の少なくともひとつは、その
ベルト１２６を時計回りに回転させる動力ＦＡ（図示し
てない）によって動力が供給される。コンベヤベルト１
２６は、シート６０との間の機能的係合により第１図、
第３図、第４図および第５図に見られるようにシート６
０が左から右に動き、その結果フィルム５６がシート６
０と共に積層ニップ７０を通して引かれることになるよ
うに、はぼ時計回りに動きながらシート６０を支えてい
る。
第６図には得られたハードコートを有するシート１２２
の一部が描かれているが、このシートは最初は被覆され
てなかったポリカーボネートシート６０、硬化した接着
剤層１２１、およびハードコートを有するフィルム５６
からなっている。第７図にはベースフィルム１４に接着
された硬化したコーティング４６を有するハードコート
されたフィルムの断面が描かれている。ＵＶ線源７４の
下流でコンベヤシステム８７内には、垂直方向に離れた
プルロール１２８があり、これは回転動力を与えられて
おり、バー　ドコートを施されたシート１２２の対向表
面と係合してそのハードコートを施されたシート１２２
を引張り、その結果ハトコートを付されたフィルム５６
、シート６０および接着剤６２をニップ７０を介して引
張っている。
【図面の簡単な説明】
第１図は、個別のそれぞれのシートに本発明により連続
的にバートコ−１・を施すための装置の概略を示す側面
図である。 第２図は、ハードコートを施されたフィルムの中間貯蔵
ロールを使用するフィルムのハードコート形成セクショ
ンの概略を示す側面図である。 第３図は、ハードコートを施されたフィルムの中間貯蔵
ロールを使用する積層セクションの概略を示す側面図で
ある。 第４図は、連続的に押出されたシートを使用して本発明
方法により連続的にシートにハードコートを施すための
装置の概略を示す側面図である。 第５図は、ハードコートを施されたフィルムの貯蔵ロー
ルを使用し、かつ連続的に押出されたシートを使用する
積層セクションの概略を示す側面図である。 第６図は、第３図の６−６線に沿ってとったハードコー
トを施されたシートの一部の拡大垂直断面図である。 第７図は、第１図の７−７線に沿ってとったハードコー
トを施されたフィルムの拡大断面図である。 第８図は、第１図の８−８線に沿ってとったフィルム／
シートオーバーレイの拡大断面図である。 １２・・・コーティング材料、１４・・・ポリカーボネ
ートフィルム、１６・・・コーティングユニット、３４
・・キャスティングドラム、４６・・・硬化したコーテ
ィング、５２・・・紫外線エネルギー源、５６・・・ハ
トコートを施されたポリカーボネートフィルム、６０・
・・芳香族ポリカーボネートシー　ト、６２・・・紫外
線硬化性無溶剤型接着剤、６４・・・積層セクション、
６８・・・シート／フィルムオーバーレイ、７４・・・
紫外線エネルギー源、７８・・・接着剤塗布ユニット。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）ハードコートを施された芳香族ポリカーボネート
    樹脂シートの製造方法であって、 （ａ）約０．５ミル〜約３０ミルの範囲から選択された
    厚みを有する可撓性の芳香族ポリカーボネートフィルム
    にハードコートを施すために、（ｉ）ある量の多官能性
    アクリレートエス テルモノマーおよびある量の光開始剤を含 む未硬化コーティング材料を前記フィルム に塗布し、 （ｉｉ）前記のフィルムおよび塗布された未硬化コーテ
    ィング材料を、約５ｐｓｉ〜約 ５０ｐｓｉの範囲から選択される圧縮ニッ プ圧力の定圧圧縮ニップに通して、未硬化 コーティング材料の実質的に均一な層を前 記フィルム上に設け、 （ｉｉｉ）前記均一コーティング層を、長手方向に回転
    可能な円筒状キャスティングドラ ムの外周面と、空気を遮断して接触させ、 （ｉｖ）前記コーティング層を前記ドラム面と接触させ
    ながら、前記フィルムを通して 前記コーティング層に紫外線を当てること によって前記コーティング層を硬化させて、前記キャス
    ティング面により決定される表 面特性を有しかつ０．１ミル〜１．０ミル の範囲から選択される厚みを有する硬化し たコーティングをもつハードコートされた フィルムを得る ことを含む連続した手順からなる段階と、 （ｂ）約３５ミル〜約１０００ミルの範囲から選択され
    る厚みを有する剛性の芳香族ポリカーボネート基材上に
    前記ハードコートされたフィルムを積層するために、 （ｉ）前記基材のひとつの表面と前記ハー ドコートされたフィルムの被覆されてない 面との間に、ある量のアクリル系接着剤を 配置し、前記フィルムの被覆されてない面 を前記基材の前記表面に隣接する位置に配 置することによってオーバーレイを作成し、（ｉｉ）前
    記フィルムと前記基材との間に接着剤の実質的に均一な
    層を形成すべく、実 質的に一定の圧力でオーバーレイを圧縮す る積層ニップに前記オーバーレイを通して 前記フィルムおよび基材間ならびに前記接 着剤から二原子酸素を除去し、 （ｉｉｉ）前記フィルムを通して前記接着剤層に紫外線
    を当てることによって前記接着剤 層を硬化させて０．２ミル〜２．０ミルの 範囲から選択される厚みを有する硬化した 接着剤層を得、それにより、前記ハードコ ートされたフィルムを前記基材に接着させ る ことを含む積層段階と、からなる前記方法。
  2. （２）前記ハードコートされたフィルムを円筒状のロー
    ルに巻取り、前記ハードコート施行段階の後で前記積層
    段階の前に貯蔵し、前記ハードコートされたフィルムは
    、その上のハードコートを荷重５００グラムのＣＳ１０
    Ｆ型テーパー式摩耗輪で５００回転後に生ずる曇りが１
    ０％までであるようなコーティング硬度を有し、かつこ
    のハードコートされたフィルムをそのハードコートに亀
    裂を発生させることなく半径３インチの円筒の回りに巻
    付けることが充分に可能な程度の可撓性を有している、
    請求項１記載の方法。
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