TW201501931A - 光學薄片及其製造方法 - Google Patents

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Abstract

提供可充分實現微細凹凸構造之轉印性提高的光學薄片之製造方法、與使用其所成形之光學薄片。 本發明之光學薄片,係含有聚碳酸酯樹脂之第1層與含有非晶性聚醯胺樹脂之第2層以共擠出成形而層合的光學薄片,第1層與第2層之界面能夠剝離,第1層及第2層之表面當中,於至少一方的表面形成有微細凹凸形狀。如此地具有複數層之光學薄片,可使熔融擠出成形時之薄片全體增厚,因此可使成形中之層合體保持充分的熱量,可改善微細凹凸構造之轉印性。進一步地,藉由以剝離而僅使用一方之層,亦可達到光學薄片之薄層化。

Description

光學薄片及其製造方法
本發明係關於光學薄片及其製造方法。本發明之光學薄片,適合使用於以電視為首之各種顯示器裝置、或照明機材、數位電子看板(Digital Signage)等各種顯示裝置之輝度提昇或視角改善。
進行熱可塑性樹脂薄片之熔融擠出成形時,常使用表面具有微細凹凸構造之賦形用冷卻輥,藉由將其微細凹凸構造轉印至薄片表面,對由熱可塑性樹脂所成之薄片成形品表面賦予各種功能。例如,於輥之表面設置微細的稜鏡構造,並藉由轉印該稜鏡構造,以熔融擠出成形製造高功能之提昇輝度薄片。
為了將如此薄片成形品予以熔融擠出成形,一般而言係將由自T模或衣架型模之唇狀部所流出之熔融狀態的熱可塑性樹脂所成之薄片,於表面具有微細凹凸構造之賦形用冷卻輥與壓合輥之間壓合。一般而言,薄片之厚度越薄,則越有微細凹凸構造之轉印性降低之傾向。此可列舉於自模唇起至輥壓合部(於賦形用冷卻輥與壓合輥 之壓合部位)為止之被稱作氣隙的區域中,薄片狀之熔融樹脂容易冷卻、且於輥壓合部,亦因對賦形用冷卻輥之導熱等而相對快地固化等。
為了提高熔融擠出成形所致之薄的薄片之轉印性,嘗試將模或輥之設定溫度提高、或提高壓合壓力。但是,模設定溫度或輥設定溫度過高時,因賦形用冷卻輥與壓合輥間之壓力,自賦形用冷卻輥起至薄片剝離之間的熱可塑性樹脂之固化冷卻會來不及,使薄片成形品黏著於賦形用冷卻輥,會產生稱為剝離標記之外觀不良。因此,使模或輥之設定溫度提高係有極限。又,使壓合壓力過度提高時,輥剛性不足時會產生輥撓曲,薄片成形品之膜厚控制變難,或亦會發生難以均勻轉印等不良狀況。
作為以熔融擠出成形進行之形狀轉印型之光學薄片之製造方法,係於日本特開2012-66410號公報中記載了具有將由具有易剝離性之保護膜所構成之第1層、與由具有光學形狀之薄膜所構成之第2層藉由共擠出法而層合之步驟,前述由保護膜所構成之第1層係由聚乙烯系樹脂或聚丙烯系樹脂所構成,且將前述第2層之光學形狀,形成於未與前述由保護膜所構成之第1層接觸之面的方法。
〔先前專利文獻〕
[專利文獻1]日本特開平2012-66410號公報
日本特開平2012-66410號公報中之光學薄片之製造方法,主要著眼於防止將光學薄片捲繞為輥狀時薄片表背面互相摩擦所致之刮痕,進一步地,其次要效果,可列舉操作性之提高或低成本化、對光學薄片背面側賦予柵網紋路等,但並非以熔融擠出成形時之微細凹凸構造之轉印性提高為目標。又,由保護膜所構成之第1層係以聚乙烯系樹脂或聚丙烯系樹脂構成,因此此等樹脂之結晶性高的情況時,因冷卻固化時之體積收縮差而容易產生翹曲(捲曲),會有第1層與第2層意外地剝離等之問題。進一步地,此等樹脂基本上成形溫度低,因此欲提高微細凹凸構造之轉印率,而提高模等之設定溫度時,亦有產生樹脂分解等,對薄片外觀產生不良影響等之問題。亦即,使用如聚碳酸酯樹脂之成形溫度非常高,且係非晶性之極性高分子材料的樹脂時,極為難以使用成形溫度相對地低,且結晶性高之非極性高分子材料的聚烯烴樹脂,作為對象材料。
因此,本發明之目的,係提供防止熔融擠出成形所致之薄片之翹曲或對外觀之不良影響,而且可充分實現微細凹凸構造之轉印性提高的光學薄片之製造方法、與使用其所成形之高功能的光學薄片。
本發明係如以下所述。
(1)一種光學薄片,其係含有聚碳酸酯樹脂之第1層與含有非晶性聚醯胺樹脂之第2層以共擠出成形而層合的光學薄片,其特徵在於
前述第1層與前述第2層於其界面能夠剝離,非為前述第1層與前述第2層之界面的前述第1層之表面及前述第2層之表面當中,至少一方的表面形成有微細凹凸形狀。
(2)如上述(1)之光學薄片,其中前述第1層及/或前述第2層之厚度為50~250μm之範圍。
(3)如上述(1)或(2)之光學薄片,其中前述第1層中含有的聚碳酸酯樹脂與前述第2層中含有的非晶性聚醯胺樹脂之玻璃轉移溫度的差為±40℃以內之範圍。
(4)如上述(1)至(3)中任一項之光學薄片,其中前述第1層中含有之聚碳酸酯樹脂與前述第2層中含有之非晶性聚醯胺樹脂在260℃的熔融黏度比,於剪切速度為100s-1時,係在1:5~5:1之範圍。
(5)如上述(1)至(4)中任一項之光學薄片,其中使試驗速度為150mm/min、使經夾具夾持並掃描之側的薄片層的厚度為100~150μm時,前述第1層與前述第2層於180度剝離試驗中之剝離強度,係在1~100N/m之範圍。
(6)如上述(1)至(5)中任一項之光學薄片,其中前述微細凹凸形狀係柵網形狀(mat shape)、稜鏡形 狀、微透鏡形狀之任一者。
(7)一種光學薄片之製造方法,其特徵在於,具有將含有聚碳酸酯樹脂之第1層與含有非晶性聚醯胺樹脂之第2層共擠出成形,以層合為薄片狀之步驟,藉由在於表面具有微細凹凸構造之賦形用冷卻輥、與壓合輥之間,夾壓前述第1層與前述第2層之層合體,以對前述層合體之至少1側的表面賦予微細凹凸形狀。
(8)如上述(7)之光學薄片之製造方法,其中前述壓合輥係經於表面施以金屬鍍敷的金屬剛性輥或金屬彈性輥。
本發明之光學薄片,係含有聚碳酸酯樹脂之第1層與含有非晶性聚醯胺樹脂之第2層以共擠出成形而層合的光學薄片,前述第1層與前述第2層於其界面能夠剝離,且,非為前述第1層與前述第2層之界面的前述第1層之表面及前述第2層之表面當中,至少一方的表面形成有微細凹凸形狀。此等之具有複數層之光學薄片,可使於熔融擠出成形、亦即微細凹凸構造轉印時之薄片全體的厚度增厚,因此可將能夠防止氣隙區域或輥間壓合時之樹脂的急速冷卻程度的充分的熱量保持於成形中之層合體,可顯著改善微細凹凸構造之轉印性。進一步地,不需為了提高轉印率而特別將成形時之溫度設定在高水準,亦可容易將成形之薄片外觀保持為良好。此外,於共擠出成形後 可將由聚碳酸酯樹脂所構成之第1層與由非晶性聚醯胺樹脂所構成之第2層藉由剝離而簡單地分離,因此雖微細凹凸構造之轉印率高,亦可最終成形為非常薄之光學薄片。
此外,因為聚碳酸酯樹脂與聚醯胺樹脂具有適度的剝離強度,故於以共擠出成形進行薄片化時,成形中不會發生界面剝離,未被賦形之一側的層亦可充分發揮作為保護膜之角色。進一步地,使聚醯胺樹脂為非晶性、且使與聚碳酸酯樹脂之玻璃轉移溫度差為±40℃以內時,可使成形收縮量成為與聚碳酸酯樹脂大致相同程度,亦不會產生翹曲等之問題。
又,用於增加共擠出成形時之層合體厚度,且剝離後最終不使用之層側的樹脂,亦可回收再利用。
10、20、30‧‧‧光學薄片
12、22、32、62‧‧‧第1層
12S、22S‧‧‧第1層之外側表面
14、24、34、64‧‧‧第2層
14S、24S‧‧‧第2層之外側表面
16、26‧‧‧界面
32S‧‧‧第1層之表面
34S‧‧‧第2層之表面
40‧‧‧共擠出成形裝置
42‧‧‧模
44‧‧‧第1流路
46‧‧‧第2流路
48‧‧‧賦形用冷卻輥
50‧‧‧壓合輥
60‧‧‧層合體
[圖1]本發明之第1實施形態的光學薄片之概略截面圖。
[圖2]用以說明本發明之第1實施形態的光學薄片之剝離構造的概略之圖。
[圖3]本發明之第2實施形態的光學薄片之概略截面圖。
[圖4]本發明之第3實施形態的光學薄片之概略截面圖。
[圖5]用以說明本發明之光學薄片之製造方法的圖。
以下進一步詳細地說明本發明。
(I)光學薄片
本發明中,可藉由熔融擠出成形法,得到於表面高轉印有微細凹凸構造之超薄層的光學薄片。為此,係組合使用詳細後述之聚碳酸酯樹脂、與非晶性聚醯胺樹脂。聚碳酸酯樹脂與聚醯胺樹脂均為極性材料,且具有適度的接著力,因此相較於使用如聚烯烴樹脂之非極性材料,且分子間力弱之樹脂時,可迴避成形途中發生剝離現象等之不良現象。
又,聚烯烴系樹脂多具有結晶性,固化收縮量極大,因此與如聚碳酸酯樹脂之非晶性材料實施共擠出成形時,產生翹曲,成形中薄片捲起變圓、或產生界面剝離之可能性高。本發明之光學薄片中,於聚醯胺樹脂中亦使用非晶性聚醯胺樹脂,因此固化收縮量與聚碳酸酯樹脂大致為相同程度,可迴避翹曲等問題產生等之問題。
進一步地,聚烯烴系樹脂的情況時,成形溫度與聚碳酸酯樹脂顯著不同,因此欲與聚碳酸酯樹脂實施共擠出成形時,多有引起分解或凝膠化的例子。特別是關於為了降低聚烯烴系樹脂之結晶性而添加了第2成分、第3成分之共聚物材料,其傾向為強。為了以高轉印對薄片表面賦予微細凹凸構造,必須提高聚碳酸酯樹脂之擠出溫 度,但聚烯烴系樹脂的情況時,於設定溫度係有限制,因此即使實施了共擠出成形,亦無法提高轉印性。進一步地,聚烯烴系樹脂在熔融擠出狀態時,有黏著性變得非常強的傾向,於賦形用冷卻輥與壓合輥之間夾壓時,甚至有聚烯烴系樹脂會黏著於壓合輥側,而無法共擠出薄片化的情況。
相對於此,本發明之光學薄片,因為使用非 晶性聚醯胺樹脂作為與聚碳酸酯樹脂之共擠出材料,故成形溫度區域與聚碳酸酯樹脂大致為相同程度,可無問題地高轉印地於有利的高溫下共擠出成形。因此,可提高熔融擠出成形時之形狀轉印性。進一步地,藉由選擇與聚碳酸酯樹脂之玻璃轉移溫度差為±40℃以內之非晶性聚醯胺樹脂、較佳為±30℃以內、更佳為±20℃以內之非晶性聚醯胺樹脂,可適當設定模溫度或輥溫度。
光學薄片之表面、亦即後述之聚碳酸酯樹脂 所成之第1層與非晶性聚醯胺樹脂所成之第2層之外側表面,且與兩層之界面相反側之表面當中之至少一方,係形成有微細的凹凸。更具體而言,係形成柵網形狀(光擴散)、稜鏡形狀(聚光)、或微透鏡形狀(光擴散且聚光)之任一者的微細凹凸形狀。此處,柵網形狀的情況時,可舉例Ra(算術平均粗度)為0.1~5.0μm、較佳為1.0~3.0μm之範圍的光學薄片。稜鏡形狀的情況時,於本發明之光學薄片全體厚度的關係上,可舉例V溝之深度為150μm以下、較佳為100μm以下,且V溝之頂角為 30~150度之範圍的任意之光學薄片。又,微透鏡形狀的情況時,可舉例透鏡直徑為1~100μm、較佳為5~50μm之光學薄片。
(II)聚碳酸酯樹脂
本發明中,使用聚碳酸酯樹脂來形成光學薄片之第1層。所使用之聚碳酸酯樹脂,可列舉芳香族聚碳酸酯樹脂、及脂肪屬聚碳酸酯樹脂等。此等之中,較佳為使用芳香族聚碳酸酯樹脂。
芳香族聚碳酸酯樹脂,係藉由使芳香族二羥基化合物或其與少量之聚羥基化合物,與光氣或碳酸二酯反應而得到之可分支之熱可塑性聚合物或共聚物。
芳香族聚碳酸酯樹脂之製造方法並無特殊限定,可使用藉由以往周知之光氣法(界面聚合法)或熔融法(酯交換法)所製造者。又,使用熔融法時,可使用經調整末端基之OH基量的聚碳酸酯樹脂。
原料之芳香族二羥基化合物,可列舉如2,2-雙(4-羥基苯基)丙烷(=雙酚A)、雙(4-羥基二苯基)甲烷、1,1-雙(4-羥基苯基)乙烷、2,2-雙(4-羥基苯基)丁烷、2,2-雙(4-羥基苯基)辛烷、雙雙(4-羥基二苯基)苯基甲烷、2,2-雙(4-羥基二苯基-3-甲基苯基)丙烷、1,1-雙(4-羥基-3-第3丁基苯基)丙烷、2,2-雙(4-羥基-3-溴苯基)丙烷、2,2-雙(4-羥基-3,5二溴苯基)丙烷、2,2-雙(4-羥基-3,5-二氯苯基)丙烷之雙(羥基芳 基)烷類;如1,1-雙(4-羥基苯基)環戊烷、1,1-雙(4-羥基苯基)環己烷之雙(羥基芳基)環烷類;如4,4‘-二羥基二苯基醚、4,4’-二羥基-3,3‘-二甲基二苯基醚之二羥基二芳基醚類;如4,4’-二羥基二苯基硫醚、4,4‘-二羥基-3,3’-二甲基二苯基硫醚之二羥基二芳基硫醚類;如4,4‘-二羥基二苯基亞碸之二羥基二芳基亞碸類;如4,4’-二羥基二苯基碸、4,4‘-二羥基-3,3’-二甲基二苯基碸之二羥基二芳基碸類;氫醌、間苯二酚、4,4-二羥基聯苯等,較佳可列舉雙酚A。又,亦可使用1個以上之磺酸四烷基鏻鍵結於上述芳香族二羥基化合物之化合物。
欲得到分支之芳香族聚碳酸酯樹脂,只要將 上述芳香族二羥基化合物之一部分,以如以下之分支劑,亦即均苯三酚、4,6-二甲基-2,4,6-三(4-羥基苯基)庚烯-2、4,6-二甲基-2,4,6-三(4-羥基苯基)庚烷、2,6-二甲基-2,4,6-三(4-羥基苯基庚烯-3、1,3,5-三(4-羥基苯基)苯、1,1,1-三(4-羥基苯基)乙烷等之聚羥基化合物、或3,3-雙(4-羥基芳基)羥吲哚(=吲哚醌雙酚)、5-氯吲哚醌、5,7-二氯吲哚醌、5-溴吲哚醌等之化合物取代即可。 此等取代之化合物之使用量,相對於芳香族二羥基化合物,係0.01~10莫耳%、較佳為0.1~2莫耳%。
作為芳香族聚碳酸酯樹脂,於上述之中,尤 以由2,2-雙(4-羥基苯基)丙烷所衍生之聚碳酸酯樹脂、或由2,2-雙(4-羥基苯基)丙烷與其他芳香族二羥基化合物所衍生之聚碳酸酯共聚物較佳。又,亦可為與具有矽氧 烷構造之聚合物或寡聚物之共聚物等之以聚碳酸酯樹脂為主體的共聚物。進而亦可混合上述之芳香族聚碳酸酯樹脂之2種以上來使用。
欲調節芳香族聚碳酸酯樹脂之分子量,只要 使用一價的芳香族羥基化合物即可,可列舉例如m-及p-甲基酚、m-及p-丙基酚、p-tert-丁基酚、p-長鏈烷基取代酚等。
本發明所用之芳香族聚碳酸酯樹脂之分子 量,由擠出成形性、強度等觀點而言,較佳為使用二氯甲烷作為溶劑,且由於溫度25℃測定之溶液黏度所換算之黏度平均分子量[Mv]為10,000~40,000、更佳為15,000~35,000者。如此地,藉由使黏度平均分子量成為15,000以上,會更提高機械強度,藉由成為35,000以下,會有更抑制而改善流動性降低之傾向,由成形加工性容易之觀點而言更佳。
其中,黏度平均分子量尤以10,000~25,000、更佳15,000~24,000、特佳為17,000~23,000更適宜。且亦可混合黏度平均分子量不同的2種以上之芳香族聚碳酸酯樹脂,此時,亦可混合黏度平均分子量為上述適合範圍外的芳香族聚碳酸酯樹脂。此時,混合物之黏度平均分子量期望為上述範圍。
聚碳酸酯樹脂中,亦可添加一般所用之各種添加劑,添加劑可列舉例如抗氧化劑、著色防止劑、紫外線吸收劑、光擴散劑、難燃劑、脫模劑、潤滑劑、抗靜電 劑、染顏料等。此等添加劑在聚碳酸酯樹脂中之含量,在可維持光學薄片之透明性的範圍內係為任意,然為了防止薄片成形時添加劑附著所致之輥髒污等,較佳為1重量%以下。
又,於添加劑以外,亦可將異種聚合物材料 摻合於聚碳酸酯樹脂中。可摻合之異種聚合物材料,在可維持透明性之範圍內並無特殊限定,較佳為與非晶性之聚酯系樹脂或聚碳酸酯樹脂相溶之特殊丙烯酸樹脂等。此時,由與非晶性聚醯胺樹脂之共擠出成形性的觀點而言,較佳為以聚碳酸酯樹脂為主成分,聚碳酸酯樹脂:異種聚合物材料之較佳摻合比率(重量比),係100:0~50:50、更佳為100:0~70:30。若使用此等聚碳酸酯樹脂與異種聚合物材料之摻合材料,則可容易將與非晶性聚醯胺樹脂之玻璃轉移溫度差調整至特定範圍內。
再者,作為將聚碳酸酯樹脂與非晶性聚醯胺樹脂之玻璃轉移溫度差調整為特定範圍內之方法,當然亦可如上述已提過的,藉由摻合2種以上之(芳香族)聚碳酸酯樹脂、或使用2種以上之單體來形成共聚物來進行。
以上述聚碳酸酯樹脂所形成之第1層的厚度,係50~250μm之範圍、較佳為50~200μm之範圍、更佳為50~150μm之範圍。
(III)非晶性聚醯胺樹脂
本發明中,係使用非晶性聚醯胺樹脂來形成光學薄片 之第2層。本案說明書中,「聚醯胺」樹脂意指於主鏈中具有醯胺(-NHCO-)鍵之聚合物,且指以內醯胺之開環聚合所得之聚醯胺化合物、以ω-胺基羧酸之自我縮合而得之聚醯胺化合物、藉由二胺與二羧酸縮合而得之聚醯胺化合物、及此等之共聚合物。
本發明之實施形態中所用之非晶性聚醯胺, 係指於聚醯胺樹脂之中不具有熔點之聚醯胺。非晶性聚醯胺,可列舉例如在構成聚醯胺之二羧酸、二胺、以及內醯胺及胺基羧酸當中,使具有非對稱性之化學構造的原料單體聚合而得的聚醯胺。
非晶性聚醯胺,可列舉例如含有 PA12/MACMI(月桂內醯胺/3,3-二甲基-4,4-二胺基環己基甲烷、間苯二甲酸)、及PA12/MACMT(月桂內醯胺/3,3-二甲基-4,4-二胺基環己基甲烷、對苯二甲酸)等之聚醯胺12(PA12)的共聚物;PAMACM12(3,3-二甲基-4,4-二胺基環己基甲烷、十二烷二羧酸)、PACM12(1,3-雙(胺基甲基)環己烷、十二烷二羧酸)、PA6I/6T及PA6I/6T/MACMI等之PA6I/6T共聚物等。上述非晶性聚醯胺之標記,係遵照JIS-K6920-1之標記。
非晶性聚醯胺並無特殊限定,可藉由以往周 知之方法製造。又,非晶性聚醯胺,可使用市售者,可列聚例如PA12/MACMI(商品名:Grilamid(註冊商標)TR55(EMS公司製))、PA MACM 12(商品名:Grilamid(註冊商標)TR90(EMS公司製))、PA MC 12(商品名:Trogamid(註冊商標)CX(Degussa公司製))、PA12/MACMT(商品名:Cristamid(註冊商標)MS(Arkema公司製))、PA6I/6T(商品名:Novamid(註冊商標)X21(三菱工程塑膠公司製))等。
非晶性聚醯胺樹脂中,亦可添加一般所用之 各種添加劑,添加劑可列舉例如抗氧化劑、著色防止劑、紫外線吸收劑、光擴散劑、難燃劑、脫模劑、潤滑劑、抗靜電劑、染顏料等。此等添加劑於非晶性聚醯胺樹脂中之含量,於可維持光學薄片之透明性的範圍內雖為任意,但為了防止薄片成形時添加劑附著所致之輥髒污等,較佳為1重量%以下。
又,於添加劑以外,亦可將異種聚合物材料 摻合於非晶性聚醯胺樹脂中。可摻合之異種聚合物材料,在可維持透明性之範圍內並無特殊限定,較適合為聚酯系樹脂等。此時,由與聚碳酸酯樹脂之共擠出成形性的觀點而言,較佳係以非晶性聚醯胺樹脂為主成分,非晶性聚醯胺樹脂:異種聚合物材料之較佳摻合比率(重量比),係100:0~50:50、更佳為100:0~70:30。若使用此等非晶性聚醯胺樹脂與異種聚合物材料之摻合材料,可容易將與聚碳酸酯樹脂之玻璃轉移溫度差調整為特定範圍內。
再者,作為將聚碳酸酯樹脂與非晶性聚醯胺樹脂之玻璃轉移溫度差調整為特定範圍內之方法,亦可應用摻合複數種非晶性聚醯胺樹脂等方法。
以上述非晶性聚醯胺樹脂所形成之第2層的 厚度,為50~250μm之範圍,特別是考慮到將非晶性聚醯胺樹脂側作為賦形側使用的情況時,較佳為50~200μm之範圍、更佳為50~150μm之範圍。
(IV)層合體
本發明中,係將上述聚碳酸酯樹脂、與非晶性聚醯胺樹脂藉由共擠出成形而層合為薄片狀,而形成具有第1層及第2層之層合體。
將聚碳酸酯樹脂與非晶性聚醯胺樹脂共擠出成形時,於熔融擠出成形時之設定溫度區域中,必須使兩樹脂之熔融黏度極力相近。兩樹脂有過度的熔融黏度差時,會產生稱為波紋(flow mark)的波浪狀花紋,最壞的情況可能有於薄片寬度方向之全區無法層合、或厚度分布寬度變得過大的情況。一般而言將聚碳酸酯樹脂熔融擠出成形時的設定溫度之中心值為260℃左右,又,熔融擠出成形時之剪切速度的中心值為100S-1左右,因此於該剪切速度,期望兩樹脂於260℃之熔融黏度比為1:5~5:1、更佳為1:3~3:1之範圍。聚碳酸酯樹脂的情況時,於100S-1附近的剪切速度區域,會顯示黏度曲線大幅變化的性質,因此使用於該剪切速度之熔融黏度作為判斷共擠出可否的指標時,則容易選定材料。
又,因為非晶性聚醯胺樹脂係透明性高之材料,因此亦有即使在與聚碳酸酯樹脂之層合狀態下亦可檢查外觀之優點。非晶性聚醯胺樹脂係均質之材料,且於各 部位的成形收縮量均勻,因此其界面粗面化而使光線透過率降低之擔憂亦少。
再者,有不使微細凹凸形狀形成於表面之層 的情況時,則構成該層之聚碳酸酯樹脂或非晶性聚醯胺樹脂不須為透明。因此亦可在不損及適度的剝離性之範圍內,含有著色劑或無機填料等。再者,無機填料之較佳添加量,可舉例1~30重量%。
(V)光學薄片之製造方法
本發明之光學薄片,係如以下方式製造。首先,藉由如下之共擠出成形裝置,製造於聚碳酸酯樹脂層之單面層合有可剝離之非晶性聚醯胺樹脂的上述層合體。即,係以用於擠出聚碳酸酯樹脂之擠出機、與用於擠出非晶性聚醯胺樹脂之擠出機所構成,各自的擠出機之概略大小,係由層合體之層比來決定。聚碳酸酯樹脂用之擠出機之溫度條件,通常為230~320℃,但為了提高微細凹凸形狀之轉印性,較佳係設定為270~300℃。非晶性聚醯胺樹脂用之擠出機的溫度條件,雖可依使用之材料等級來適當變更,但本發明中,期望使非晶性聚醯胺樹脂之熔融黏度與聚碳酸酯樹脂之熔融黏度成為大致相同程度。此時,兩擠出機之擠出溫度條件係大致相同程度,可防止層合時之不良狀況產生於未然。又,為了去除樹脂中之異物,較佳為於較擠出機之擠壓模更上游側設置聚合物過濾器。
層合2種熔融樹脂之方法,可使用多歧管方 式、供料套管(feed block)方式等周知方法。多歧管模的情況時,於該模內被層合之熔融樹脂,係於模內部成形為薄片狀後,夾壓在於表面施有微細凹凸形狀之賦形用冷卻輥與壓合輥之間,成為於聚碳酸酯樹脂之表面或非晶性聚醯胺樹脂之表面轉印有微細凹凸形狀之薄片狀成形物。 此薄片狀成形物,係在賦形用冷卻輥通過中進行微細凹凸形狀之固定,形成層合體。又,於供料套管中層合之熔融樹脂,被導向T模等之薄片成形模,成形為薄片狀後,夾壓在於表面施有微細凹凸形狀之賦形用冷卻輥與壓合輥之間,成為於聚碳酸酯樹脂層之表面或非晶性聚醯胺樹脂之表面轉印有微細凹凸形狀之層合體。此處,模之設定溫度通常係250~320℃、較佳為270~300℃。就賦形用冷卻輥之設定溫度而言,於聚碳酸酯樹脂層表面轉印微細凹凸形狀的情況時,通常係100~190℃、較佳為110~180℃。於非晶性聚醯胺樹脂層表面轉印微細凹凸形狀的情況時,較佳為將賦形用冷卻輥之設定溫度設定為較非晶性聚醯胺樹脂之玻璃轉移溫度低5℃至30℃程度的溫度。薄片成形裝置之輥構成,可適當使用縱型輥機或橫型輥機。
再者,壓合輥可適當使用金屬剛性輥、金屬彈性輥、橡膠輥等。壓合輥之設定溫度,在金屬剛性輥及金屬彈性輥的情況時,較佳設定為相較於接觸該輥之側的樹脂之玻璃轉移溫度低5℃至30℃程度的溫度。橡膠輥的情況時,因冷卻效率差,因此亦可為使用冷媒,設定為100℃以下之情況。
關於聚碳酸酯樹脂層與非晶性聚醯胺樹脂層 之層比的微調整而言,可藉由變更擠出機之旋轉數,調整吐出量而進行。又,關於多層薄片之總厚度調整而言,除了薄片成形裝置上游側(擠出裝置)之吐出量調整以外,亦可藉由變更薄片成形裝置下游側(輥單元)之線速度來進行。
於表面設有微細凹凸構造之賦形用冷卻輥,可於鐵芯輥上施以鍍敷後,使用鑽石刀具之切削加工、砥石之研削加工、施以選擇性的腐蝕之蝕刻加工或其他許多既存之圖型化技術來製作。
前述鍍敷種類,可列舉鍍銅、鍍鎳等,但熔融擠出成形的情況時係負荷高的線壓,因此最佳為耐久性優之表面硬度高的鍍鎳-磷。鍍鎳-磷之施工方法,係有電鍍法與無電解鍍敷法,使用何者均可。其他,亦可使用藉由設置陶瓷層或低導熱金屬材料層作為基底層,延遲熔融樹脂之冷卻,而提高微細凹凸形狀之轉印性的特殊之賦形用冷卻輥。
又,聚碳酸酯樹脂與非晶性聚醯胺樹脂在180度剝離試驗中之剝離強度為1N/m以上時,不會發生如成形中兩樹脂層剝離般的障礙,故較佳。關於剝離強度之上限值,並無特殊規定,然接著力過強則操作性降低,因此適合的值可舉例100N/m。亦即,光學薄片之第1層與第2層間之剝離強度為1~100N/m之範圍、較佳為2~50N/m之範圍。此等之剝離強度值,係以剝離試驗時之試驗速度為 150mm/min、以用夾具夾持而掃描之側(拉撕之側)的薄片層之厚度為100~150μm時的數值。
使用透明性高之非晶性聚醯胺樹脂時,層合體全體會成為透明,因此光學薄片之外觀確認非常容易。
又,亦可使聚碳酸酯樹脂層與非晶性聚醯胺樹脂層之界面成為柵網面。柵網面化的情況時,係藉由摻合樹脂填料或異種高分子材料來達成。除了以產生物理的凹凸所致之粗面化以外,亦藉由設置局部的固化速度差或收縮量差,來促進粗面化。
本發明之表面賦形型光學薄片,可藉由聚碳酸酯樹脂與非晶性聚醯胺樹脂之共擠出成形而得到,因為聚碳酸酯樹脂與非晶性聚醯胺樹脂之相溶性較高,因此其界面部分具有適度的剝離強度。因此,可抑制共擠出成形中產生之各種的障礙,此外該光學薄片之總厚度厚,因此所具有的熱量相對地高,可防止氣隙部之熔融樹脂的過度冷卻。
藉由此效果,可大幅地提高設於賦形用冷卻輥之表面的微細凹凸形狀之轉印率,只要使聚碳酸酯樹脂層與非晶性聚醯胺樹脂層剝離,則可得到非常薄之高性能的光學薄片。轉印微細凹凸形狀之面,可為聚碳酸酯樹脂層側、亦可為非晶性聚醯胺樹脂層側。依情況,亦可於壓合輥之表面設置微細凹凸形狀,對層合體之兩面賦予形狀。
以下,列舉本發明之實施形態及實施例以更詳細說明,但本發明不僅限定於此等實施形態及實施例。
本發明之第1實施形態之光學薄片10的概略 截面圖如圖1所示。第1實施形態之光學薄片10,係包含以聚碳酸酯樹脂形成之第1層12、與以非晶性聚醯胺樹脂形成之第2層14。此等第1層12及第2層14,係以於平滑的界面16互相接觸的方式層合。於第1層12之外側表面、亦即,與界面16相反側之表面12S,形成有圖中誇張表示的微細凹凸形狀。另一方面,第1層14之外側表面14S為平滑。如圖2所示,第1層12與第2層14,可於界面16互相剝離。
第2實施形態之光學薄片20(參照圖3) 中,聚碳酸酯樹脂之第1層22之外側表面22S係平滑的,相對於此,非晶性聚醯胺樹脂之第2層24之外側表面24S係形成有微細凹凸形狀。第2實施形態在此點上係與第1實施形態相異。此等第1層22及第2層24,亦於界面26可互相剝離。
又,第3實施形態之光學薄片30(參照圖 4)中,不僅聚碳酸酯樹脂之第1層32,於非晶性聚醯胺樹脂之第2層34亦於表面形成有凹凸。亦即,於第1層32之表面32S、與第2層34之表面34S,均形成有微細凹凸形狀。第3實施形態在此點上係與第1實施形態相異。
上述第1~第3實施形態之光學薄片10、20、 及30,均係藉由於圖5例示出一部分的共擠出成形裝置40所製造。共擠出成形裝置40之模42中,形成有第1 流路44及第2流路46,經加熱之聚碳酸酯樹脂與非晶性聚醯胺樹脂通過各自的流路,藉由在與賦形用冷卻輥48及壓合輥50之間隙夾壓,來製造光學薄片。再者,模42係多歧管模。
賦形用冷卻輥48,係具有配合所製造之光學 薄片表面的微細凹凸形狀之表面形狀。因此,藉由選擇通過第1及第2流路44、46之樹脂,於層合體60之第1層62之表面形成微細凹凸形狀,可分別製造上述光學薄片10(參照圖1)及20(參照圖3)。又,使用又一個的賦形用冷卻輥(未圖示)來取代壓合輥50的情況時,於第1層62及第2層64之外側表面均形成微細凹凸形狀,來製造第3實施形態之光學薄片30(參照圖4)。
接著說明本發明之實施例。
〔實施例〕
實施例1中,使用三菱工程塑膠股份有限公司製之Iupilon S-3000N(Tg:145℃)作為聚碳酸酯樹脂,使用EMS股份有限公司製聚醯胺樹脂之Grilamid TR XE 3805(Tg:153℃)作為非晶性聚醯胺樹脂。將聚碳酸酯樹脂以75mm之附有排氣孔(vent)之單軸擠出機、將非晶性聚醯胺樹脂以40mm之附有排氣孔之單軸擠出機分別可塑化,使用設定於280℃之800mm寬度的多歧管模(參照圖5之模42)層合,擠出為薄片狀。由模之唇狀部流出中之薄片狀的熔融樹脂為透明,凝膠、凹坑等點 狀缺陷或條狀之外觀不良等當中未特別觀察到特別顯著者。
將經層合之薄片狀熔融樹脂導入拋光輥單元 並入紙後,變更擠出量(擠出機之螺桿旋轉數)與線速度實施厚度調整,藉由將聚碳酸酯樹脂層之厚度設定為約170μm、將非晶性聚醯胺樹脂層之厚度設定為約130μm,成為總厚度300μm左右的多層薄片。再者,此時之線速度係3m/min。厚度調整結束後,於設定為135℃之300mm之賦形用冷卻輥與設定為130℃之300mm之金屬彈性輥之間壓合,於聚碳酸酯樹脂層之表面轉印微細凹凸形狀。金屬彈性輥之壓合壓力(線壓)為20kg/cm。 此處,所使用之賦形用冷卻輥之表面係連續地設有間距80μm、頂角90°之V溝。該V溝係沿著輥圓周方向而設置,轉印有此的薄片係成為稜鏡薄片、即提昇輝度薄片(參照圖1)。使用三鷹光機股份有限公司製三次元形狀測定裝置NH-3N測量所成形之稜鏡薄片之表面形狀的結果,平均溝深度為29.4μm,以與賦形用冷卻輥上之V溝深度的比率來表示的轉印率為73%。進一步地,使用島津製作所股份有限公司製自動立體測圖儀AGS-100,進行180度剝離試驗之結果,聚碳酸酯樹脂層與非晶性聚醯胺樹脂層之剝離強度為2.7N/m。
〔比較例1〕
比較例1中,僅使用三菱工程塑膠股份有限 公司製聚碳酸酯樹脂之Iupilon S-3000N(Tg:145℃),成形為厚度170μm左右的稜鏡薄片。主要成形條件與實施例1大致相同。該稜鏡薄片之轉印率為65%。
〔比較例2〕
比較例2中,僅使用三菱工程塑膠股份有限公司製聚碳酸酯樹脂之Iupilon S-3000N(Tg:145℃),成形為厚度300μm左右的稜鏡薄片。主要成形條件與實施例1大致相同。該稜鏡薄片之轉印率為74%。
〔比較例3〕
比較例3中,使用三菱工程塑膠股份有限公司製之Iupilon S-3000N作為聚碳酸酯樹脂,使用宇部興產股份有限公司製結晶性聚醯胺樹脂之UBE耐綸1030B(耐綸-6樹脂、Tg:47℃、Tm:225℃)作為聚醯胺樹脂。主要成形條件與實施例1大致相同。結果,聚醯胺樹脂劇烈黏著於壓合用之金屬彈性輥,即使將金屬彈性輥之溫度由130℃降低至80℃,亦無法取得良品。測定以壓合輥壓合熔融樹脂前之多層薄片的剝離強度,結果為3.4N/m。實施例1及比較例1~3之結果歸納如表1所示。
由前述實施例1及比較例1~3之結果可知, 藉由組合聚碳酸酯樹脂與非晶性聚醯胺樹脂來共擠出成形,實施例1中,雖剝離後之最終薄片厚度薄,但可成形為微細凹凸形狀之轉印率高的光學薄片。如此,薄層化之實施例1的光學薄片,可貢獻使用其之各種顯示裝置的省空間化。
另一方面,比較例1中,觀察到轉印率低之問題。此問題可認為係起因於未形成非晶性聚醯胺樹脂之層,共擠 出成形時層合體之厚度相較實施例1為薄之故。比較例2中,轉印率雖無問題,但因未形成非晶性聚醯胺樹脂,故觀察到未形成保護層,且薄片之厚度變得過大,無法作為光學薄片使用於廣泛的用途之問題。
又,由實施例1與比較例3之結果比較,可確認非晶性之聚碳酸酯樹脂,相較於結晶性聚醯胺樹脂而言,成形性優良。
〔實施例2〕
實施例2中,除了將聚碳酸酯樹脂之等級變 更為三菱工程塑膠股份有限公司製之Iupilon H-3000N(Tg:142℃)、將非晶性聚醯胺樹脂之種類變更為EMS公司製聚醯胺樹脂之Grivory G-21(Tg:125℃)、將模溫度設定變更為270℃、以及將壓合用金屬彈性輥之設定溫度變更為120℃以外,與實施例1完全相同地進行壓片。可得到均無發生成形時之障礙等,外觀等級亦非常良好之多層薄片。所得稜鏡薄片之稜鏡轉印率為83%、聚碳酸酯樹脂層與非晶性聚醯胺樹脂層之剝離強度為3.1N/m。
〔比較例4〕
比較例4中,僅使用三菱工程塑膠股份有限公司製聚碳酸酯樹脂之Iupilon H-3000N,成形為厚度約170μm之單層的稜鏡薄片。主要成形條件與實施例2大致 相同。該稜鏡薄片之轉印率為70%。
〔比較例5〕
比較例5中,僅使用三菱工程塑膠股份有限 公司製聚碳酸酯樹脂之Iupilon H-3000N,成形為厚度約300μm之單層的稜鏡薄片。主要成形條件與實施例2大致相同。該稜鏡薄片之轉印率為78%。
〔比較例6〕
比較例6中,使用三菱工程塑膠股份有限公 司製之Iupilon H-3000N作為聚碳酸酯樹脂,作為與該材料之共擠出材料,係使用Prime Polymer股份有限公司製聚丙烯樹脂之Prime Polypro F113G,成形為於聚碳酸酯樹脂層之表面轉印有稜鏡形狀之多層薄片。主要成形條件與實施例2大致相同。前述之聚丙烯樹脂F113G係結晶性高之均聚物,且為通用的材料等級,因此線膨脹係數較大,於薄片成形機之下游側,因與非晶性之聚碳酸酯樹脂的成形收縮量差,多層薄片係大幅捲曲,聚碳酸酯樹脂層與聚丙烯樹脂層容易剝離,無法在保持界面之密著性的狀態下,取得多層薄片樣品。雖成形途中剝離,但測定稜鏡薄片之稜鏡轉印率時,為68%左右的低水準。
〔比較例7〕
比較例7中,使用三菱工程塑膠股份有限公 司製之Iupilon H-3000N作為聚碳酸酯樹脂,作為與該材料之共擠出材料,係使用三菱化學股份有限公司製接著性聚烯烴樹脂之Modic P502,成形為於聚碳酸酯樹脂層之表面轉印有稜鏡形狀之多層薄片。主要成形條件與實施例2大致相同。前述接著性聚烯烴樹脂,係為了提高非極性高分子材料之聚烯烴系樹脂與極性高分子材料之密著性,添加複數種共單體成分而共聚合之材料,基本上係非晶性材料。因成形收縮量小,故可無問題地實施與聚碳酸酯樹脂之共擠出成形所致之多層化,於薄片成形機下游側之剝離障礙等亦未發生,但接著性聚烯烴樹脂劇烈地黏著於壓合用金屬彈性輥,即使將該輥之設定溫度由120℃降低至90℃,亦無法抑制該黏著行為,完全無法成形良品。再者,取樣以壓合用金屬彈性輥壓合前之多層薄片,測定其剝離強度之結果,係134N/m的顯著高值,剝離性不佳。實施例2及比較例2~7之結果歸納如表2所示。
由前述實施例2及比較例4~7之結果可知, 藉由組合聚碳酸酯樹脂與非晶性聚醯胺樹脂來共擠出成形,即使厚度薄,亦可成形為微細凹凸形狀之轉印率高的薄片。又,使用聚烯烴系樹脂時,成形中發生許多捲曲、界面剝離或對輥之黏著等各種問題,無法成形為良品。
〔實施例3〕
於實施例3中,除了將聚碳酸酯樹脂之等級變更為三菱工程塑膠股份有限公司製之Iupilon H-4000N以外,係與實施例2完全相同地進行壓片。並無發生成形中之障礙等,可得到外觀等級高之多層構造的稜鏡薄片。該稜鏡薄片之稜鏡轉印率為88%,聚碳酸酯樹脂層與非晶性聚醯胺樹脂層之剝離強度為3.1N/m。
〔實施例4〕
實施例4中,係使用與實施例3完全相同之材料,但藉由使層合構成逆轉,嘗試對非晶性聚醯胺樹脂層表面轉印微細凹凸形狀(參照圖3)。伴隨層合構成之變更,實施輥設定溫度之變更,使賦形用輥之設定溫度為120℃、壓合用金屬彈性輥之設定溫度為135℃。成形本身能夠完全無問題度進行,可得到良好外觀之多層稜鏡薄片。該稜鏡薄片之稜鏡轉印率為89%,聚碳酸酯樹脂層與非晶性聚醯胺樹脂層之剝離強度為4.4N/m。
〔比較例8〕
比較例8中,僅使用EMS股份有限公司製非晶性聚醯胺樹脂之Grivory G-21(Tg:125℃)作為非晶性聚醯胺樹脂,成形為厚度約130μm之單層稜鏡薄片。主要成形條件與實施例8大致相同,但僅將壓合用金屬彈性輥之設定溫度下降為110℃,以防止樹脂黏著。該稜鏡薄片之轉印率為69%之低水準。實施例3~4及比較例8之 結果歸納如表3所示。
由前述實施例3~4及比較例8之結果可知, 藉由組合聚碳酸酯樹脂與非晶性聚醯胺樹脂來共擠出成形,雖厚度為薄,亦可成形為微細凹凸形狀之轉印率高的薄片。又,不僅聚碳酸酯樹脂層側,亦可進行對非晶性聚醯胺樹脂層側之形狀賦予。
10‧‧‧光學薄片
12‧‧‧第1層
12S‧‧‧第1層之外側表面
14‧‧‧第2層
14S‧‧‧第2層之外側表面
16‧‧‧界面

Claims (8)

  1. 一種光學薄片,其係將含有聚碳酸酯樹脂之第1層與含有非晶性聚醯胺樹脂之第2層以共擠出成形而層合的光學薄片,其特徵在於前述第1層與前述第2層於其界面能夠剝離,非為前述第1層與前述第2層之界面的前述第1層之表面及前述第2層之表面當中,於至少一方的表面形成有微細凹凸形狀。
  2. 如請求項1之光學薄片,其中前述第1層及/或前述第2層之厚度為50~250μm之範圍。
  3. 如請求項1或2之光學薄片,其中前述第1層中含有的聚碳酸酯樹脂與前述第2層中含有的非晶性聚醯胺樹脂之玻璃轉移溫度的差為±40℃以內之範圍。
  4. 如請求項1至3中任一項之光學薄片,其中前述第1層中含有之聚碳酸酯樹脂與前述第2層中含有之非晶性聚醯胺樹脂在260℃的熔融黏度比,於剪切速度為100s-1時,係在1:5~5:1之範圍。
  5. 如請求項1至4中任一項之光學薄片,其中使試驗速度為150mm/min、使經夾具夾持並掃描之側的薄片層的厚度為100~150μm時,前述第1層與前述第2層於180度剝離試驗中之剝離強度,係在1~100N/m之範圍。
  6. 如請求項1至5中任一項之光學薄片,其中前述微細凹凸形狀為柵網形狀(mat shape)、稜鏡形狀、微透鏡形狀之任一者。
  7. 一種光學薄片之製造方法,其特徵在於,具有將含有聚碳酸酯樹脂之第1層與含有非晶性聚醯胺樹脂之第2層共擠出成形,以層合為薄片狀之步驟,藉由在於表面具有微細凹凸形狀之賦形用冷卻輥、與壓合輥之間,夾壓前述第1層與前述第2層之層合體,以對前述層合體之至少1側的表面賦予微細凹凸形狀。
  8. 如請求項7之光學薄片之製造方法,其中前述壓合輥係經於表面施以金屬鍍敷的金屬剛性輥或金屬彈性輥。
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