JP6997771B2 - 押出樹脂板とその製造方法 - Google Patents
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Description
表面の擦傷等を防止するために、液晶ディスプレイ及びタッチパネル等の表面には透明な保護板が設置される。従来、保護板としては強化ガラスが主に使われてきたが、加工性及び軽量化の観点から、透明樹脂板の開発が行われている。保護板には、光沢、耐擦傷性、及び耐衝撃性等の機能が求められる。
その他、特許文献4には、2枚の樹脂シートを少なくとも1層の絵柄層を挟んで積層した化粧シートにおいて、2枚の樹脂シート間の線膨張率(線膨張係数とも言う)の差を小さくする方法が開示されている(請求項1)。
液晶ディスプレイ用の保護板は、液晶ディスプレイの前面側(視認者側)に設置され、視認者はこの保護板を通して液晶ディスプレイの画面を見る。ここで、保護板は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、偏光サングラス等の偏光フィルタを通して画面を見ると、出射光の偏光軸と偏光フィルタの透過軸とがなす角度によっては、画面が暗くなり、画像の視認性が低下する場合がある。そこで、偏光フィルタ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用の保護板が検討されている。例えば、特許文献7には、樹脂基板の少なくとも一方の面に硬化被膜が形成された耐擦傷性樹脂板からなり、面内のリタデーション値(Re)が85~300nmである液晶ディスプレイ保護板が開示されている(請求項1)。
例えば、押出樹脂板の成形時に発生する応力を低減し、Re値の低下を抑制するべく、特許文献8、9には、ポリカーボネート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を共押出成形する際に、複数の冷却ロールと引取りロールの周速度の関係、及び最後の冷却ロールから剥離する時点における樹脂全体の温度等の製造条件を好適化した押出樹脂板の製造方法が開示されている(特許文献8の請求項1、特許文献9の請求項3、4等)。
また、カーナビゲーションシステム等の車載用表示装置、携帯電話(スマートフォンを含む)等に搭載される液晶ディスプレイ用の保護板は、夏季日照下等の高温環境下で使用される場合がある。
このように製造工程又は使用環境下で樹脂板が高温に曝された場合、熱によりRe値が低下して、所望の範囲外となる恐れがある。Re値の熱変化は小さいことが好ましい。
[1] 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、
互いに隣接する3つ以上の冷却ロールを用い、前記溶融状態の熱可塑性樹脂積層体を、第n番目(但し、n≧1)の冷却ロールと第n+1番目の冷却ロールとの間に挟み込み、第n+1番目の冷却ロールに巻き掛ける操作をn=1から複数回繰り返すことにより冷却し、
冷却後に得られた前記押出樹脂板を引取りロールによって引き取る工程(X)を含み、
第2番目の前記冷却ロールと第3番目の前記冷却ロールとの間に挟み込まれているときの前記熱可塑性樹脂積層体の全体温度(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、
最後の前記冷却ロールから剥離する位置における前記熱可塑性樹脂積層体の全体温度(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)と第2番目の前記冷却ロールの周速度(V2)との周速度比(V4/V2)を0.98以上1.0未満とする、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]の押出樹脂板の製造方法。
[3] 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%及びメタクリル酸脂環式炭化水素エステルに由来する構造単位60~20質量%を含有する、[1]または[2]の押出樹脂板の製造方法。
[4] 前記メタクリル酸脂環式炭化水素エステルがメタクリル酸多環脂肪族炭化水素エステルである、[3]の押出樹脂板の製造方法。
[6] 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50~84質量%、無水マレイン酸に由来する構造単位15~49質量%、及びメタクリル酸エステルに由来する構造単位1~35質量%を含有する、[5]の押出樹脂板の製造方法。
[7] 前記メタクリル酸エステルがメタクリル酸メチルである、[6]の押出樹脂板の製造方法。
[8] 工程(X)後にさらに、前記押出樹脂板を65~110℃の温度で1~30時間加熱する工程(Y)を含み、
加熱前の前記押出樹脂板は、押出方向に平行な軸を0°としたときの面内のレターデーションの遅軸または速軸の角度の絶対値が5~45°であり、
加熱前後の双方において、前記押出樹脂板は、少なくとも幅方向の一部の面内のレターデーション値が50~330nmであり、
加熱前に対する加熱後の前記押出樹脂板の前記レターデーション値の低下率が30%未満である、[1]~[7]のいずれかの押出樹脂板の製造方法。
押出方向に平行な軸を0°としたときの面内のレターデーションの遅軸または速軸の角度の絶対値が5~45°であり、
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、
75~100℃の範囲内の一定温度で5時間加熱したときに、加熱前後の双方において、少なくとも幅方向の一部の面内のレターデーション値が50~330nmであり、
加熱前に対する加熱後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。
[10] 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、加熱前後の双方において、少なくとも幅方向の一部の面内のレターデーション値が50~330nmであり、
加熱前に対する加熱後の前記レターデーション値の低下率が30%未満である、[9]の押出樹脂板。
[11] 加熱前後の双方において、少なくとも幅方向の一部の面内のレターデーション値が80~250nmである、[9]または[10]の押出樹脂板。
[12] 加熱前に対する加熱後の前記レターデーション値の低下率が15%未満である、[9]~[11]のいずれかの押出樹脂板。
[13] 少なくとも一方の表面にさらに耐擦傷性層を備える、[9]~[12]のいずれかの押出樹脂板。
本発明は、液晶ディスプレイ及びタッチパネル等の保護板等として好適な押出樹脂板に関する。本発明の押出樹脂板は、ポリカーボネート(PC)を含有する層(以下、単にポリカーボネート含有層とも言う)の少なくとも片面にメタクリル樹脂(PM)を含有する層(以下、単にメタクリル樹脂含有層とも言う)が積層されたものである。
ポリカーボネート(PC)は耐衝撃性に優れ、メタクリル樹脂(PM)は光沢、透明性、及び耐擦傷性に優れる。したがって、これら樹脂を積層した本発明の押出樹脂板は、光沢、透明性、耐衝撃性、及び耐擦傷性に優れる。また、本発明の押出樹脂板は押出成形法で製造されたものであるため、生産性に優れる。
メタクリル樹脂含有層は、1種以上のメタクリル樹脂(PM)を含む。メタクリル樹脂(PM)は、好ましくはメタクリル酸メチル(MMA)を含む1種以上のメタクリル酸炭化水素エステル(以下、単にメタクリル酸エステルとも言う)に由来する構造単位を含む単独重合体又は共重合体である。
メタクリル酸エステル中の炭化水素基は、メチル基、エチル基、及びプロピル基等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、フェニル基等の芳香族炭化水素基であってもよい。
透明性の観点から、メタクリル樹脂(PM)中のメタクリル酸エステル単量体単位の含有量は、好ましくは50質量%以上、より好ましくは80質量%以上、特に好ましくは90質量%以上であり、100質量%であってもよい。
本明細書において、特に明記しない限り、「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である。
本発明に係る一実施形態において、メタクリル樹脂含有層は、MMA及び脂環式炭化水素エステルに由来する構造単位を含むメタクリル樹脂(B)を含むことができる。
以下、脂環式炭化水素エステルを「メタクリル酸エステル(I)」と表す。メタクリル酸エステル(I)としては、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、及びメタクリル酸シクロへプチル等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(TCDMA)、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、及び2-エチル-2-フェンキルメタクリレート等のメタクリル酸多環脂肪族炭化水素エステル;等が挙げられる。中でも、メタクリル酸多環脂肪族炭化水素エステルが好ましく、8-トリシクロ[5.2.1.02,6]デカニルメタクリレート(TCDMA)がより好ましい。
メタクリル樹脂(B)としては、MMA及び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を含むメタクリル樹脂(BX)がより好ましく、MMA及び8-トリシクロ[5.2.1.02,6]デカニルメタクリレート(TCDMA)に由来する構造単位を含むメタクリル樹脂(BX-a)が特に好ましい。
本発明に係る他の実施形態において、メタクリル樹脂含有層は、メタクリル樹脂(IV)とSMA樹脂とを含むメタクリル樹脂組成物(MR)(以下、単に樹脂組成物(MR)とも言う)を含むことができる。
本明細書において、「SMA樹脂」とは、1種以上の芳香族ビニル化合物(II)に由来する構造単位、及び無水マレイン酸(MAH)を含む1種以上の酸無水物(III)に由来する構造単位を含み、さらに好ましくはMMAに由来する構造単位を含む共重合体である。
メタクリル樹脂組成物(MR)は好ましくは、メタクリル樹脂(IV)5~80質量%と、SMA樹脂95~20質量%とを含むことができる。
芳香族ビニル化合物(II)としては、スチレン(St);2-メチルスチレン、3-メチルスチレン、4-メチルスチレン、4-エチルスチレン、及び4-tert-ブチルスチレン等の核アルキル置換スチレン;α-メチルスチレン及び4-メチル-α-メチルスチレン等のα-アルキル置換スチレン;が挙げられる。中でも、入手性の観点からスチレン(St)が好ましい。樹脂組成物(MR)の透明性及び耐湿性の観点から、SMA樹脂中の芳香族ビニル化合物(II)単量体単位の含有量は、好ましくは50~85質量%、より好ましくは55~82質量%、特に好ましくは60~80質量%である。
酸無水物(III)としては入手性の観点から少なくとも無水マレイン酸(MAH)を用い、必要に応じて、無水シトラコン酸及びジメチル無水マレイン酸等の他の酸無水物を用いることができる。樹脂組成物(MR)の透明性及び耐熱性の観点から、SMA樹脂中の酸無水物(III)単量体単位の含有量は、好ましくは15~50質量%、より好ましくは18~45質量%、特に好ましくは20~40質量%である。
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(B)、及び必要に応じて1種以上の他の重合体を含むことができる。
他の実施形態において、メタクリル樹脂含有層はメタクリル樹脂組成物(MR)からなり、メタクリル樹脂組成物(MR)は、メタクリル樹脂(IV)、SMA樹脂、及び必要に応じて1種以上の他の重合体を含むことができる。
他の重合体としては特に制限されず、ポリエチレン及びポリプロピレン等のポリオレフィン、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、及びポリアセタール等の他の熱可塑性樹脂;フェノール樹脂、メラミン樹脂、シリコーン樹脂、及びエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂等が挙げられる。メタクリル樹脂含有層中の他の重合体の含有量は、好ましくは10質量%以下、より好ましくは5質量%以下、特に好ましくは2質量%以下である。
ポリカーボネート含有層は、1種以上のポリカーボネート(PC)を含む。ポリカーボネート(PC)は、好ましくは1種以上の二価フェノールと1種以上のカーボネート前駆体とを共重合して得られる。製造方法としては、二価フェノールの水溶液とカーボネート前駆体の有機溶媒溶液とを界面で反応させる界面重合法、及び、二価フェノールとカーボネート前駆体とを高温、減圧、無溶媒条件下で反応させるエステル交換法等が挙げられる。
ポリカーボネート(PC)に他の重合体及び/又は添加剤を添加させる場合、添加タイミングは、ポリカーボネート(PC)の重合時でも重合後でもよい。
加熱溶融成形の安定性の観点から、ポリカーボネート含有層の構成樹脂のMFRは、好ましくは1~30g/10分、より好ましくは3~20g/10分、特に好ましくは5~10g/10分である。本明細書において、ポリカーボネート含有層の構成樹脂のMFRは、特に明記しない限り、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される値である。
本発明の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)との差(S2-S1)と、ポリカーボネート含有層の線膨張率(S1)との比((S2-S1)/S1)を、線膨張率比(SR)と定義する。
熱変化等による反りの低減の観点から、線膨張率比(SR)は-10%~+10%であり、好ましくは-10%~+5%、より好ましくは-5%~+2%である。線膨張率比(SR)は、-10%~-0.1%、-5%~-0.1%、+0.1%~+10%、+0.1%~+5%、又は+0.1%~+2%であることができる。線膨張率比(SR)がかかる範囲内であると、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。
耐擦傷性と耐衝撃性のバランスに優れることから、メタクリル樹脂含有層の厚さは、好ましくは20~200μm、より好ましくは25~150μm、特に好ましくは30~100μmであり、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。
本発明の押出樹脂板の全体の厚さは特に制限されず、液晶ディスプレイ及びタッチパネルディスプレイ等の保護板等の用途では、好ましくは0.1~3.0mm、より好ましくは0.5~2.0mmである。薄すぎると剛性が不充分となる恐れがあり、厚すぎると液晶ディスプレイ及びタッチパネルディスプレイ等の軽量化の妨げになる恐れがある。
本発明の押出樹脂板は、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ていれば、他の樹脂層を有していてもよい。本発明の押出樹脂板の積層構造としては、ポリカーボネート含有層-メタクリル樹脂含有層の2層構造;メタクリル樹脂含有層-ポリカーボネート含有層-メタクリル樹脂含有層の3層構造;メタクリル樹脂含有層-ポリカーボネート含有層-他の樹脂層の3層構造;他の樹脂層-メタクリル樹脂含有層-ポリカーボネート含有層の3層構造;等が挙げられる。
本発明の押出樹脂板は必要に応じて、少なくとも一方の最表面に硬化被膜を有することができる。硬化被膜は耐擦傷性層又は視認性向上効果のための低反射性層として機能することができる。硬化被膜は公知方法にて形成することができる(「背景技術」の項で挙げた特許文献5、6等を参照されたい。)。
耐擦傷性(ハードコート性)硬化被膜(耐擦傷性層)の厚さは、好ましくは2~30μm、より好ましくは5~20μmである。薄すぎると表面硬度が不充分となり、厚すぎると製造工程中の折り曲げによりクラックが発生する恐れがある。
低反射性硬化被膜(低反射性層)の厚さは、好ましくは80~200nm、より好ましくは100~150nmである。薄すぎても厚すぎても低反射性能が不充分となる恐れがある。
以下、上記構成の本発明の押出樹脂板の製造方法について、説明する。本発明の押出樹脂板は、共押出成形を含む製造方法により製造される。
(工程(X))
ポリカーボネート含有層及びメタクリル樹脂含有層の構成樹脂はそれぞれ加熱溶融され、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、幅広の吐出口を有するTダイから溶融状態で共押出される。
第3冷却ロール14の後段に隣接して第4以降の冷却ロールを設置してもよい。この場合は、熱可塑性樹脂積層体が最後に巻き掛けられる冷却ロールが「最後の冷却ロール」となる。なお、互いに隣接した複数の冷却ロールと引取りロールとの間には必要に応じて搬送用ロールを設置することができるが、搬送用ロールは「冷却ロール」には含めない。
なお、製造装置の構成は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、適宜設計変更が可能である。
Tg(PC)に対して温度TTが過低では、押出樹脂板に最後の冷却ロール(図3では第3冷却ロール)の形状が転写され、反りが大きくなる恐れがある。一方、最後の冷却ロール(図3では第3冷却ロール)と接する樹脂層のガラス転移温度(Tg)に対して温度TTが過高では、押出樹脂板の表面性が低下する恐れがある。なお、温度(TT)は後記[実施例]の項に記載の方法にて測定するものとする。
なお、詳細については後記するが、加熱前後の双方において、押出樹脂板は、少なくとも幅方向の一部のRe値が50~330nmであり、加熱前に対する加熱後の押出樹脂板のRe値の低下率が30%未満であることが好ましい。
本明細書において、特に明記しない限り、「周速度比」は、第2冷却ロールに対するそれ以外の任意の冷却ロール又は引取りロールの周速度の比である。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。
本発明者らが第2冷却ロールに対する第3冷却ロールの周速度比(V3/V2)とRe値との関係について種々評価した結果、周速度比(V3/V2)を大きくしてもRe値は大きく増加しないことが分かった。その理由は、以下のように推定される。
本発明の製造方法では、最後の冷却ロール(図3では第3冷却ロール)から剥離する位置における熱可塑性樹脂積層体の全体温度(TT)は、ポリカーボネート含有層のガラス転移温度(Tg(PC))に対して-2℃~+19℃の範囲に調整する。ここで、熱可塑性樹脂積層体の最後の冷却ロールによる冷却過程に着目する。熱可塑性樹脂積層体は最後の冷却ロールに接触しながら冷却されるため、最後の冷却ロールに最初に接触する位置における熱可塑性樹脂積層体の全体温度は、最後の冷却ロールから剥離する位置における熱可塑性樹脂積層体の全体温度(TT)よりも高い。したがって、最後の冷却ロールに最初に接触する時点の熱可塑性樹脂積層体の全体温度は、ポリカーボネート含有層のガラス転移温度(Tg(PC))に対して-2℃~+19℃の範囲よりも高く、例えばガラス転移温度(Tg(PC))に対して+20℃程度又はそれ以上となる。この条件で周速度比(V3/V2)を大きくして押出樹脂板に大きな引張応力をかけたとしても、樹脂の分子が配向し難い高温度領域であるため、Re値は大きく増加しないと推察される。
温度(TT)をポリカーボネート含有層のガラス転移温度(Tg(PC))に対して-2~+19℃の範囲に調整する条件で、引取りロールの周速度比を大きくし、押出樹脂板に大きな引張応力をかける場合、樹脂の分子が配向しやすい温度領域であるため、Re値が増すと推察される。
温度(TT)がポリカーボネート含有層のガラス転移温度(Tg(PC))に対して-2~+19℃の範囲より低い条件で、周速度比(V4/V2)を大きくした場合には、Re値が大きくなり、かつ、加熱後のRe値の低下率が大きくなる傾向があることが分かった(後記比較例1,2を参照)。
その理由は、以下にように推定される。温度(TT)をポリカーボネート含有層のガラス転移温度(Tg(PC))に対して-2℃~+19℃の範囲に調整する場合、引取りロールの周速度比を大きくして押出樹脂板に大きな引張応力を掛けることにより分子が配向してRe値が大きくなるが、加熱温度がポリカーボネート含有層のガラス転移温度(Tg(PC))より低い温度であるため分子の配向が緩和し難く、Re値の低下率は大きく変化しないと推察される。
具体的には、本発明の製造方法では、周速度比(V4/V2)を0.98以上1.0未満とする。周速度比(V4/V2)が1.0以上では、Re値が330nmを超える恐れがある(後記比較例5~7を参照)。周速度比(V4/V2)が0.98未満ではReが50nm未満となる恐れがある(後記比較例8を参照)。Re値の好適化の観点から、周速度比(V4/V2)は、より好ましくは0.985~0.995である(後記実施例1~10、12~15を参照)。
面内のレターデーションの軸方向は、分子の配向方向に依存する。なお、樹脂の光弾性係数がプラスの場合、分子の配向方向に対して、直交方向が速軸、平行方向が遅軸となる。これとは逆に、樹脂の光弾性係数がマイナスの場合、分子の配向方向に対して、直交方向が遅軸、平行方向が速軸となる。つまり、速軸と遅軸とは互いに直交する関係にある。また、分子の配向方向は引張方向に依存し、一般的に、押出方向に対して平行方向が速軸又は遅軸となる。
本発明者らは、温度(TX)をTg(PC)に対し+10℃以上とし、温度(TT)をTg(PC)に対し-2℃~+19℃の範囲とする製造条件において、周速度比(V4/V2)が1.0未満の場合、押出方向に対して面内のレターデーションの軸方向は平行とならない(すなわち、ずれる)ことを見出した。具体的には、押出方向に対して面内のレターデーションの遅軸又は速軸の角度が5°以上ずれ、上記評価条件で液晶ディスプレイを視認したとき、視認性が良好となることが分かった。かかる製造条件では、押出方向に対して直交する方向(幅方向)の応力が加算され、面内のレターデーションの軸方向が変化すると推察される。
押出樹脂板のRe値は特に制限されない。液晶ディスプレイ及びタッチパネル等の保護板の用途では、Re値が330nm超では、偏光サングラス等の偏光フィルタを通して視認した場合に可視光範囲の各波長の透過率の差が大きくなり、さまざまな色が見えて視認性が低下する恐れがあり、Re値が50nm未満では、可視光範囲の全波長での透過率が低下し視認性が低下する恐れがある。視認性の観点から、Reは好ましくは50~330nmである。この範囲内では、値が大きいほど明るさが増し、値が小さくなるほど色が鮮明となる傾向がある。明るさと色のバランスの観点から、Re値はより好ましくは80~250nmである。なお、少なくとも幅方向の一部のReが好ましくは50~330nm、より好ましくは80~250nmであればよい。
押出樹脂板のRe値の低下率を評価するための加熱条件に関しては、75~100℃の範囲内の一定温度、1~30時間の範囲内の一定時間とすることができる。例えば、75℃で5時間又は100℃で5時間の条件で評価を実施することができる。例えば、試験片を100℃±3℃又は75℃±3℃に管理されたオーブン内で5時間加熱することで、評価を実施することができる。なお、上記加熱条件は、一般的な硬化被膜を形成する過程における加熱の温度と時間を考慮している。したがって、上記条件の加熱を実施して評価したときに、Re値を好適な範囲に維持できることが好ましい。
本発明の製造方法では、上述した特性をより安定的に付与し、液晶ディスプレイ及びタッチパネル等の保護板等として好適な押出樹脂板をより安定的に得るために、工程(X)後に、押出樹脂板を65~110℃の温度で1~30時間加熱する工程(Y)を実施することができる。
この場合、工程(Y)前の押出樹脂板は、押出方向に平行な軸を0°としたときの面内のレターデーションの遅軸又は速軸の角度の絶対値が5~45°であり、工程(Y)前後の双方において、押出樹脂板は、少なくとも幅方向の一部のRe値が50~330nmであり、好ましくは80~250nmであり、工程(Y)前に対する工程(Y)後の押出樹脂板のRe値の低下率が30%未満、好ましくは15%未満であることが好ましい。
本発明の押出樹脂板は、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ものであるので、光沢、耐擦傷性、及び耐衝撃性に優れる。
本発明の押出樹脂板は、熱変化による反りの発生が少なく、Re値の熱変化が小さいため、耐擦傷性層等として機能する硬化被膜を形成する工程等における加熱及び高温使用環境に耐えるものであり、生産性及び耐久性に優れる。
本発明の押出樹脂板は、液晶ディスプレイ及びタッチパネル等の保護板等として好適であり、本発明の押出樹脂板を液晶ディスプレイ及びタッチパネル等の保護板等として用いたときの画面の視認性に優れる。
本発明の押出樹脂板は、液晶ディスプレイ及びタッチパネル等の保護板等として好適である。例えば、銀行等の金融機関のATM;自動販売機;携帯電話(スマートフォンを含む)、タブレット型パーソナルコンピュータ等の携帯情報端末(PDA)、デジタルオーディオプレーヤー、携帯ゲーム機、コピー機、ファックス、及びカーナビゲーションシステム等のデジタル情報機器等に使用される、液晶ディスプレイ及びタッチパネル等の保護板として好適である。
[評価項目及び評価方法]
評価項目及び評価方法は、以下の通りである。
(SMA樹脂の共重合組成)
SMA樹脂の共重合組成は、核磁気共鳴装置(日本電子社製「GX-270」)を用い、下記の手順で13C-NMR法により求めた。
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製し、室温環境下、積算回数4000~5000回の条件にて13C-NMRスペクトルを測定し、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単量体単位の質量比(スチレン単位:無水マレイン酸単位:MMA単位=104:98:100)から、SMA樹脂中の各単量体単位の質量組成を求めた。
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」と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。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製した。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400~5,000,000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を決定した。
各層のガラス転移温度(Tg)は、構成樹脂(組成物)10mgをアルミパンに入れ、示差走査熱量計(「DSC-50」、株式会社リガク製)を用いて、測定を実施した。30分以上窒素置換を行った後、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、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(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樹脂組成物において複数のTgデータが得られる場合は、主成分の樹脂に由来する値をTgデータとして採用した。
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。各層の線膨張率は、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、各層について、同組成のプレス成形樹脂板を得、平滑な端面を形成すべくダイヤモンドソーを用いて、5mm×5mm、高さ10mmの四角柱状の試料を切り出した。得られた試料を石英板の上に5mm×5mmの面が石英板に接するように載置し、その上に、円筒状の棒を載置し、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)から試料のガラス転移温度(Tg)のマイナス10℃まで昇温し、25℃(室温)まで冷却した(1次走査)。次いで、昇温速度3℃/分で25℃(室温)から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)。この2次走査時の各温度における線膨張率を測定し、30~80℃の範囲における平均線膨張率を求めた。各層の線膨張率から線膨張率比(SR)を求めた。
得られた押出樹脂板から、短辺65mm、長辺110mmの長方形状の試験片を切り出した。なお、短辺方向は押出方向に対して平行方向、長辺方向は押出方向に対して垂直方向(幅方向)とした。得られた試験片を、ガラス定盤上に、メタクリル樹脂含有層が最上層となるよう載置し、温度23℃/相対湿度50%の環境下で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、環境試験機内において、試験片をガラス定盤上にメタクリル樹脂含有層が最上層となるよう載置し、温度85℃/相対湿度85%の環境下で72時間放置した後、温度23℃/相対湿度50%の環境下で4時間放置した。その後、初期と同様に反り量の測定を行い、この値を高温高湿後の反り量とした。なお、定盤上にメタクリル樹脂含有層が最上層となるよう載置した試験片において、下向きに凸の反りが生じた場合の反り量の符号を「プラス」、上向きに凸の反りが生じた場合の反り量の符号を「マイナス」と定義した。
ランニングソーを用いて、押出樹脂板から100mm四方の試験片を切り出した。この試験片を100℃±3℃に管理されたオーブン内で5時間加熱した。加熱前後についてそれぞれ、以下のようにRe値を測定した。試験片を23℃±3℃の環境下に10分以上放置した後、株式会社フォトニックラティス製「WPA-100(-L)」を用いて、Re値を測定した。測定箇所は、試験片の中央部とした。加熱前後のRe値の低下率を、以下の式から求めた。
[Re値の低下率(%)]
=([加熱前のRe値]-[加熱後のRe値])/[加熱前のRe値]×100
ランニングソーを用いて、押出樹脂板の幅1000mmを5等分する位置(中央、中央から±225mmの位置、中央から±450mmの位置)でそれぞれ、100mm四方の試験片を切り出した。なお、押出方向と幅方向がランニングソーに対して水平又は垂直となるよう切断を実施した。各試験片について、23℃±3℃の環境下に10分以上放置した後、株式会社フォトニックラティス製「WPA-100(-L)」を用いて、面内のレターデーションの遅軸及び速軸の角度の絶対値を測定した。なお、測定軸に対して試験片の4辺が水平又は垂直となるよう試験片をセットし、押出方向が水平となる軸の角度を0°とした。遅軸及び速軸の角度のそれぞれについて、5点測定の平均値を求めた。遅軸及び速軸の角度が異なる場合には、これらのうち値の小さい方をデータとして採用した。
蛍光灯が設置された室内にて押出樹脂板の両面を目視観察し、次の基準で表面性を評価した。
○(良):押出樹脂板の表面にチャタマークが見られない。
△(可):押出樹脂板の表面にチャタマークが見られるが、目立たない。
×(不可):押出樹脂板の表面にチャタマークが目立って見られる。
最後の冷却ロール(具体的には第3冷却ロール)から剥離する位置における熱可塑性樹脂積層体の全体温度(TT)を、赤外線放射温度計を用いて測定した。測定位置は押出樹脂板の幅方向の中心部とした。
第2冷却ロールと第3冷却ロールとの間に挟み込まれているときの熱可塑性樹脂積層体の全体温度(TX)は、一対のロールに阻まれて赤外線放射温度計を用いた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熱可塑性樹脂積層体全体の温度と第3冷却ロールに渡った直後の熱可塑性樹脂積層体全体の温度とを、赤外線放射温度計を用いて測定した。測定箇所は押出樹脂板の幅方向の中心部とした。第3冷却ロールに渡る直前の温度と渡った直後の温度の平均値をTXとして求めた。
用いた材料は、以下の通りである。
<メタクリル樹脂(A)>
(A1)ポリメタクリル酸メチル(PMMA)、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)。
以下の4種のMMAと8-トリシクロ[5.2.1.02,6]デカニルメタクリレート(TCDMA)との共重合体を用意した。なお、TC比率はMMAとTCDMAとの合計量に対するTCDMAの仕込み比率(質量百分率)を示す。
(B1)MMA/TCDMA共重合体
(TC比率20質量%、Tg=120℃、線膨張率=7.30×10-5/K)、
(B2)MMA/TCDMA共重合体
(TC比率35質量%、Tg=130℃、線膨張率=7.10×10-5/K)、
(B3)MMA/TCDMA共重合体
(TC比率45質量%、Tg=137℃、線膨張率=6.97×10-5/K)、
(B4)MMA/TCDMA共重合体
(TC比率60質量%、Tg=150℃、線膨張率=6.77×10-5/K)。
(SMA1)国際公開第2010/013557号に記載の方法に準拠して、SMA樹脂(スチレン-無水マレイン酸-MMA共重合体、スチレン単位/無水マレイン酸単位/MMA単位(質量比)=56/18/26、Mw=150,000、Tg=138℃、線膨張率=6.25×10-5/K)を得た。
メタクリル樹脂(A1)とSMA樹脂(SMA1)とを混合して、以下の3種の樹脂組成物を得た。なお、SMA比率は、メタクリル樹脂(A1)とSMA樹脂(S1)との合計量に対するSMA樹脂(S1)の仕込み比率(質量百分率)を示す。
(MR1)(A1)/(S1)樹脂組成物(SMA比率20質量%、Tg=120℃、線膨張率=7.28×10-5/K)、
(MR2)(A1)/(S1)樹脂組成物(SMA比率50質量%、Tg=130℃、線膨張率=6.87×10-5/K)、
(MR3)(A1)/(S1)樹脂組成物(SMA比率70質量%、Tg=132℃、線膨張率=6.59×10-5/K)。
(PC1)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、Tg=150℃、線膨張率=6.93×10-5/K)。
図3に示したような製造装置を用いて押出樹脂板を成形した。
65mmφ単軸押出機(東芝機械株式会社製)を用いて溶融したメタクリル樹脂(B1)(MMA/TCDMA共重合体、TC比率20質量%)と、150mmφ単軸押出機(東芝機械株式会社製)を用いて溶融したポリカーボネート(PC1)とを、マルチマニホールド型ダイスを介して積層し、Tダイから溶融状態の熱可塑性樹脂積層体を共押出した。
次いで、溶融状態の熱可塑性樹脂積層体を、互いに隣接する第1冷却ロールと第2冷却ロールとの間に挟み込み、第2冷却ロールに巻き掛け、第2冷却ロールと第3冷却ロールとの間に挟み込み、第3冷却ロールに巻き掛けることにより冷却した。冷却後に得られた押出樹脂板を一対の引取りロールによって引き取った。なお、第3冷却ロールにポリカーボネート含有層が接するようにした。
第2冷却ロールと第3冷却ロールとの間に挟み込まれているときの熱可塑性樹脂積層体の全体温度(TX)は、第2冷却ロール及び第3冷却ロールの温度を制御することで165℃に調整した。第3冷却ロールから熱可塑性樹脂積層体が剥離する位置における、熱可塑性樹脂積層体の全体温度(TT)は、第2冷却ロール及び第3冷却ロールの温度を制御することで150℃に調整した。第2冷却ロールと引取りロールとの周速度比(V4/V2)を0.995に、第2冷却ロールと第3冷却ロールとの周速度比(V3/V2)を1.005に調整した。
以上のようにして、メタクリル樹脂含有層(表層1)-ポリカーボネート含有層(表層2)の積層構造を有する2層構造の押出樹脂板を得た。押出樹脂板は、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、全体厚みを1mmとした。主な製造条件及び得られた押出樹脂板の評価結果を表1-1、表2に示す。なお、以降の実施例及び比較例において、表に記載のない製造条件は共通条件とした。
メタクリル樹脂含有層の組成と製造条件を表1-1、表1-2に示すように変更する以外は実施例1と同様にして、メタクリル樹脂含有層(表層1)-ポリカーボネート含有層(表層2)の積層構造を有する2層構造の押出樹脂板を得た。各例において得られた押出樹脂板の評価結果を表2に示す。
図3に示したような製造装置を用いて押出樹脂板を成形した。65mmφ単軸押出機を用いて溶融したメタクリル樹脂と、150mmφ単軸押出機を用いて溶融したポリカーボネートと、65mmφ単軸押出機を用いて溶融したメタクリル樹脂とをマルチマニホールド型ダイスを介して積層し、Tダイから溶融状態の3層構造の熱可塑性樹脂積層体を共押出し、第1~第3冷却ロールを用いて冷却し、冷却後に得られた押出樹脂板を一対の引取りロールによって引き取った。
以上のようにして、メタクリル樹脂含有層(表層1)-ポリカーボネート含有層(内層)-メタクリル樹脂含有層(表層2)の積層構造を有する3層構造の押出樹脂板を得た。2つのメタクリル樹脂含有層の組成は同一とした。押出樹脂板は、2つのメタクリル樹脂含有層の厚みをいずれも0.075mm、ポリカーボネート含有層の厚みを0.850mmとし、全体厚みを1mmとした。主な製造条件及び各例において得られた押出樹脂板の評価結果を表1-2、表2に示す。
比較例1~3、5~8の各例においては、メタクリル樹脂含有層の組成と製造条件を表3に示すように変更する以外は実施例1と同様にして、メタクリル樹脂含有層(表層1)-ポリカーボネート含有層(表層2)の積層構造を有する2層構造の押出樹脂板を得た。
比較例4においては、メタクリル樹脂含有層の組成と製造条件を表3に示すように変更する以外は実施例14、15と同様にして、メタクリル樹脂含有層(表層1)-ポリカーボネート含有層(内層)-メタクリル樹脂含有層(表層2)の積層構造を有する3層構造の押出樹脂板を得た。
各例において得られた押出樹脂板の評価結果を表4に示す。
実施例1~15では、第2冷却ロールと第3冷却ロールとの間に挟み込まれているときの熱可塑性樹脂積層体の全体温度(TX)を、ポリカーボネート含有層のガラス転移温度(Tg(PC))に対し+10℃以上とし、最後の冷却ロールから剥離する位置における熱可塑性樹脂積層体の全体温度(TT)をTg(PC)に対し-2℃~+19℃の範囲とし、周速度比(V4/V2)を0.98以上1.0未満とした。これら実施例ではいずれも、熱変化による反りの発生が少なく、Re値及び面内のレターデーションの軸方向が好適な範囲内であり、表面性が良好な押出樹脂板を製造することができた。
12 第1冷却ロール(第1番目の冷却ロール)
13 第2冷却ロール(第2番目の冷却ロール)
14 第3冷却ロール(第3番目の冷却ロール)
15 引取りロール
16 押出樹脂板
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、
互いに隣接する3つ以上の冷却ロールを用い、前記溶融状態の熱可塑性樹脂積層体を、第n番目(但し、n≧1)の冷却ロールと第n+1番目の冷却ロールとの間に挟み込み、第n+1番目の冷却ロールに巻き掛ける操作をn=1から複数回繰り返すことにより冷却し、
冷却後に得られた前記押出樹脂板を引取りロールによって引き取る工程(X)を含み、
冷却後に得られた前記押出樹脂板は、押出方向に平行な軸を0°としたときの面内のレターデーションの遅軸または速軸の角度の絶対値が5~45°であり、75~100℃の範囲内の一定温度で5時間加熱したときに、加熱前後の双方において、少なくとも幅方向の一部の面内のレターデーション値が50~330nmであり、
第2番目の前記冷却ロールと第3番目の前記冷却ロールとの間に挟み込まれているときの前記熱可塑性樹脂積層体の全体温度(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℃~+25℃とし、
最後の前記冷却ロールから剥離する位置における前記熱可塑性樹脂積層体の全体温度(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)と第2番目の前記冷却ロールの周速度(V2)との周速度比(V4/V2)を0.98以上1.0未満とする、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%及びメタクリル酸脂環式炭化水素エステルに由来する構造単位60~20質量%を含有する、請求項1または2に記載の押出樹脂板の製造方法。
- 前記メタクリル酸脂環式炭化水素エステルがメタクリル酸多環脂肪族炭化水素エステルである、請求項3に記載の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が、メタクリル樹脂5~80質量%と、芳香族ビニル化合物に由来する構造単位及び無水マレイン酸に由来する構造単位を含む共重合体95~20質量%とを含有する、請求項1または2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50~84質量%、無水マレイン酸に由来する構造単位15~49質量%、及びメタクリル酸エステルに由来する構造単位1~35質量%を含有する、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。
- 工程(X)後にさらに、前記押出樹脂板を65~110℃の温度で1~30時間加熱する工程(Y)を含み、
加熱前の前記押出樹脂板は、押出方向に平行な軸を0°としたときの面内のレターデーションの遅軸または速軸の角度の絶対値が5~45°であり、
加熱前後の双方において、前記押出樹脂板は、少なくとも幅方向の一部の面内のレターデーション値が50~330nmであり、
加熱前に対する加熱後の前記押出樹脂板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1~7のいずれかに記載の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、
押出方向に平行な軸を0°としたときの面内のレターデーションの遅軸または速軸の角度の絶対値が5~45°であり、
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、
75~100℃の範囲内の一定温度で5時間加熱したときに、加熱前後の双方において、少なくとも幅方向の一部の面内のレターデーション値が50~330nmであり、
加熱前に対する加熱後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、加熱前後の双方において、少なくとも幅方向の一部の面内のレターデーション値が50~330nmであり、
加熱前に対する加熱後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。 - 加熱前後の双方において、少なくとも幅方向の一部の面内のレターデーション値が80~250nmである、請求項9または10に記載の押出樹脂板。
- 加熱前に対する加熱後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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