(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シート状のプラスチック基板の製造方法であって、
レーザー光を用いた切断方法により、プラスチック基板を大判のシートから所望の形状に切断する切断工程と、
レーザー照射により、切断されたプラスチック基板の厚み方向における基板表面と端部との角を加熱・溶融させて、曲面を形成させ、全ての外表面が平滑あるいは曲面状の形状となったプラスチック基板を得る曲面形成工程と、
を有することを特徴とするプラスチック基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、破損しやすいプラスチック基板の耐衝撃性を向上させる加工方法及びそれによって得られるプラスチック基板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、多方面の業界で薄型・軽量化された商品が開発されてきている。身近な生活用品では、重く割れやすいガラス瓶の代わりに、ガスバリア性の高い紙パックやペットボトルなど、軽くて安全性に優れたフィルムなどに置き換わっている。その他にも、メガネのレンズや時計の前面保護ガラスなど、周りを見回しても多々見受けられる。
【０００３】
また、ディスプレイの分野においても、液晶ディスプレイなどでは既にプラスチックへ置き換わっているものが増えている。ディスプレイは今、大型化がこれまでにない規模で開発が進んでおり、重く割れやすいガラスに変わり、軽くて割れないプラスチックの重要性は高まっている。
【０００４】
プラスチックは以上のような利点を有しているが、反面、ガラスに比べ熱的安定性が低い。ディスプレイ用として利用するためには、高い透明性が必要となるため、従来のエンプラを使用することができない。透明なものとしては、耐熱性の高いといわれるポリエチレンテレフタレートでもＴｇは７０℃前後であるため、高温の熱のかかる工程では利用することが難しい。
【０００５】
この現状に対して、最近では剛直な構造を持たせることで、熱による膨張を抑え、熱に対して安定であり、耐薬品性のあるプロセス適性の高いプラスチック基板が開発されるに至った。そのような中、耐熱性が２００℃を超え、更に高い寸法安定性を有するプラスチック基材も開発されてきたが、剛直な構造を持ち、高い耐熱性を有する反面、基材が割れやすくなるという問題が生じることとなった。
【０００６】
このような問題に対し、例えば特許文献１にあるように、プラスチックシートの角の少なくとも一つに、切り欠き形状又はＲコーナー形状をもたせることが提案されているが、プラスチックシートの角の端面（厚み方向）の形状に対し、規定するものではなく、プラスチックシートの破損に対して、充分な対策とはいえないものである。
【特許文献１】特開２００２−１２８９１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、上記のような課題を解決するために、本発明は、耐熱性を有するプラスチック基板において、製造、加工工程や、取扱い等において、割れたりする損傷を防止し、耐衝撃性を有するプラスチック基板と、その加工方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載の発明は、シート状のプラスチック基板において、該基板の厚み方向における、基板表面と端面との角が曲面を形成しており、基板膜厚（Ｌ）に対して端面の長さ（ｌ）が（０．５〜０．９）Ｌであり、基板端面が基板表面に対して垂直であることを特徴とするプラスチック基板である。請求項２の発明は、請求項１に記載の基板の厚み方向における基板表面と端部との角において、曲率半径（ｒ）がｒ＝（Ｌ−ｌ）／２〜（Ｌ−ｌ）の関係式を満足するように、曲面に加工されていることを特徴とする。
【０００９】
請求項３は、シート状のプラスチック基板の加工方法において、プラスチック基板の厚み方向における基板表面と端部との角を加熱・溶融させて、曲面を形成させ、かつ基板膜厚（Ｌ）に対して端面の長さ（ｌ）を（ｌ）＝（０．５〜０．９）Ｌの関係を満足させるように、基板端面が基板表面に対して垂直となるように加工することを特徴とする。請求項４は、請求項１に記載の基板の厚み方向における基板表面と端部との角において、曲率半径（ｒ）がｒ＝（Ｌ−ｌ）／２〜（Ｌ−ｌ）の関係式を満足させるように、曲面に加工することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
耐熱性を有するプラスチック基板は、割れやすい剛直な構造を有しているため、大判のシートから所望の形状に切断する際、切断面に多くのマイクロクラックが発生しやすくなる。基板にある圧力が加わると、このマイクロクラックを起点としてクラックが生じる。そのため、このような割れやすいプラスチック基板を切断する際には、通常レーザー光を用いた切断方法が採用されており、この方法を用いることでシート断面にマイクロクラックが残ることは無くなる。
【００１１】
しかしながら、プラスチック基板の表面と断面との角は直角に切断されているため、その角に欠けが生じると、その欠けがマイクロクラック同様に、起点となりクラックを発生させる原因となる。これに対して、本発明では、シート状のプラスチック基板の加工方法において、プラスチック基板の厚み方向における基板表面と端部との角を加熱・溶融させて、曲面を形成させ、かつ基板膜厚（Ｌ）に対して端面の長さ（ｌ）を（ｌ）＝（０．５〜０．９）Ｌの関係を満足させるように、基板端面が基板表面に対して垂直となるように加工した。これにより、プラスチック基板の表面と断面との角を加工し、マイクロクラック発生を抑制することで、基板の耐衝撃性は大幅に向上し、製造、加工工程や、取扱い等において、プラスチック基板が割れたりする損傷を防止することができた。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明のプラスチック基板及びその加工方法について、以下に説明する。
（プラスチック基板）
プラスチック基板の材質は、特に限定されるものではない。その材料として、例えば分子内に２個以上の重合性官能基を有する重合性単量体を含む重合性組成物を重合硬化させて得られるものを用いることができるが、エポキシ系樹脂（エポキシ（メタ）アクリレートなどを含む）、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂（ウレタン（メタ）アクリレートなどを含む）等の熱硬化性または光硬化性樹脂が寸法安定性のある耐熱性基板として好ましい。また有機系の樹脂だけでなく、ポリオルガノシルセスキオキサンを含んだシリコーン樹脂のような無機物を含んだものであっても熱硬化性または光硬化性樹脂であれば特に限定されるものではない。
【００１３】
上記の硬化性樹脂は、例えば分子内に２個以上の官能基を有する多官能（メタ）アクリレートを含有するモノマーを光重合させて得られる樹脂が好ましく、この分子内に２個以上の官能基を有する多官能（メタ）アクリレートは、下記に示す単量体Ａ、単量体Ｂ、及び単量体Ｃよりなる群から選ばれる少なくとも１種のビス（メタ）アクリレートであることが、好ましい。尚、本発明では「（メタ）アクリレート」は、アクリレート及び／又はメタアクリレートを総称するものである。
【００１４】
単量体Ａは、含脂環骨格ビス（メタ）アクリレートであり、例えばビス（ヒドロキシ）トリシクロデカンジアクリレート、ビス（ヒドロキシ）トリシクロデカンジメタクリレート、ビス（ヒドロキシ）トリシクロデカンアクリレートメタクリレート、ビス（ヒドロキシ）ペンタシクロペンタデカンジアクリレート、ビス（ヒドロキシ）ペンタシクロペンタデカンジメタクリレート、ビス（ヒドロキシ）ペンタシクロペンタデカンアクリレートメタクリレート、ビス（ヒドロキシメチル）トリシクロデカンジアクリレート、ビス（ヒドロキシメチル）トリシクロデカンジメタクリレート、ビス（ヒドロキシメチル）トリシクロデカンアクリレートメタクリレート、ビス（ヒドロキシメチル）ペンタシクロペンタデカンジアクリレート、ビス（ヒドロキシメチル）ペンタシクロペンタデカンジメタクリレート、ビス（ヒドロキシメチル）ペンタシクロペンタデカンアクリレートメタクリレート、ビス（ヒドロキシエチル）トリシクロデカンジアクリレート、ビス（ヒドロキシエチル）トリシクロデカンジメタクリレート、ビス（ヒドロキシエチル）トリシクロデカンアクリレートメタクリレート等が挙げられる。なお、これらのトリシクロデカン化合物及びペンタシクロデカン化合物は、群内及び／又は群間で２種以上併用してもよい。
【００１５】
単量体Ｂは、含脂環骨格モノ（メタ）アクリレートであり、例えばビス（ヒドロキシ）トリシクロデカンモノアクリレート、ビス（ヒドロキシ）トリシクロデカンモノメタクリレート、ビス（ヒドロキシ）ペンタシクロペンタデカンモノアクリレート、ビス（ヒドロキシ）ペンタシクロペンタデカンモノメタクリレート、ビス（ヒドロキシメチル）トリシクロデカンモノアクリレート、ビス（ヒドロキシメチル）トリシクロデカンモノメタクリレート、ビス（ヒドロキシメチル）ペンタシクロペンタデカンモノアクリレート、ビス（ヒドロキシメチル）ペンタシクロペンタデカンモノメタクリレート、ビス（ヒドロキシエチル）トリシクロデカンモノアクリレート、ビス（ヒドロキシエチル）トリシクロデカンモノメタクリレート等が挙げられる。なお、これらのトリシクロデカン化合物及びペンタシクロデカン化合物は、群内及び／又は群間で２種以上併用してもよい。
【００１６】
単量体Ｃは、少なくとも２官能性のメルカプト化合物であり、例えば、ペンタエリスリトールテトラキス（β−チオプロピオネート）、ペンタエリスリトールテトラキス（チオグリコレート）、トリメチロールプロパントリス（β−チオプロピオネート）、トリメチロールプロパントリス（チオグリコレート）、エチレングリコールビス（β−チオプロピオネート）、エチレングリコールビス（チオグリコレート）、ジエチレングリコールビス（β−チオプロピオネート）、ジエチレングリコールビス（チオグリコレート）、トリエチレングリコールビス（β−チオプロピオネート）、トリエチレングリコール（チオグリコレート）、ブタンジオールビス（β−チオプロピオネート）、ブタンジオールビス（チオグリコレート）、ジペンタエリスリトールヘキサキス（β−チオプロピオネート）、ジペンタエリスリトールヘキサキス（チオグリコレート）等が挙げられる。
【００１７】
また、単量体Ｃとして、トリス［２−（β−チオプロピオニルオキシ）エチル］イソシアヌレート等のβ−チオール基含有イソシアネート、ベンゼンジメルカプタン等のチオール基含有炭化水素や、ジグリシジル化合物と硫化水素との反応により合成されるジメルカプト化合物等が挙げられる。
【００１８】
上記の単量体Ａ、Ｂ、Ｃは、３種類全て使用して、光重合硬化させ、光硬化性樹脂を構成することができるが、それに限らず、少なくとも１種の単量体を使用して、光硬化性樹脂を構成し、本発明のプラスチック基板に適用することが可能である。上記の単量体Ａ、Ｂ、Ｃの光硬化性モノマー組成物を賦形し、これに活性エネルギー線を照射して光重合硬化させてなる光硬化性樹脂が構成される。
【００１９】
上記に挙げた単量体Ａ、Ｂ、Ｃ以外の単量体として、メタクリロイルオキシメチルシクロドデカン、２，２−ビス［４−（β−メタクリロイルオキシエトキシ）フェニル］プロパン、２，２−ビス［４−（β−メタクリロイルオキシエトキシ）シクロヘキシル］プロパン、１，４−ビス（メタクリロイルオキシメチル）シクロヘキサン等を使用することができる。
【００２０】
本発明においては、硬化エネルギー線として電離放射線を用いる。電離放射線としては、可視光線、紫外線、Ｘ線等の電磁波、または電子線等の荷電粒子線が用いられるが、これらの内で実用上良く用いられるのは、可視光線、紫外線、または電子線である。特に可視光線または紫外線を用いて、光硬化性モノマー組成物を硬化させる場合には、波長が１００〜８００ｎｍなる紫外線または可視光線によって、解離し、ラジカルを発生するような光（重合）開始剤を使用すべきである。
【００２１】
かかる光（重合）開始剤としては、公知慣用のものが、いずれも併用できるが、そのうちでも代表的な例を挙げれば、例えば４−ジメチルアミノ安息香酸、４−ジメチルアミノ安息香酸エステル、アルコキシアセトフェノン、ベンジルジメチルケタール、ベンゾフェノンおよびベンゾフェノン誘導体、ベンゾイル安息香酸アルキル、ビス（４−ジアルキルアミノフェニル）ケトン、ベンジルおよびベンジル誘導体、ベンゾインおよびベンゾイン誘導体、ベンゾインアルキルエーテル、２−ヒドロキシ−２−メチルプロピオフェノン、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、チオキサントンおよびチオキサントン誘導体、２，４，６−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキシド、２−メチル−１−［４−（メチルチオ）フェニル］−２−モルホリノプロパン−１、２−ベンジル−２−ジメチルアミノ−１−（４−モルホリノフェニル）−ブタノン−１等が挙げられる。
【００２２】
これらの中では、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、チオキサントンおよびチオキサントン誘導体、２，４，６−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキシド、２−メチル−１−［４−（メチルチオ）フェニル］−２−モルホリノ−１−プロパノン、２−ベンジル−２−ジメチルアミノ−１−（４−モルホリノフェニル）−ブタン−１−オンの群から選ばれる１種または２種類以上の混合系が硬化性が高いので、特に好ましい。
【００２３】
光開始剤は、モノマー全体の１００質量部に対し、０．０２質量％から２質量％の範囲での添加が好適である。また、光（重合）開始剤に、公知慣用の光増感剤をも併用することができる。かかる光増感剤として特に代表的なもののみを例示するに留めれば、アミン類、尿素類、含硫黄化合物、含燐化合物、含塩素化合物またはニトリル類もしくは、その他の含窒素化合物等である。また、その他の添加剤として、酸化防止剤、紫外線吸収剤、染料、顔料、充填剤等を加えることができる。例えば、ベンゾフェノン系、トリアゾール系等の紫外線吸収剤が挙げられる。
【００２４】
（プラスチック基板の加工方法）
本発明のプラスチック基板の加工方法は、図１に示すように、シート状のプラスチック基板１の厚み方向における基板表面２と端部３との角４を加熱・溶融させて、曲面を形成させ、かつ基板膜厚（Ｌ）に対して端面の長さ（ｌ）を（ｌ）＝（０．５〜０．９）Ｌの関係を満足させるように、基板端面３が基板表面２に対して垂直となるように加工することを特徴とするものである。そして、基板膜厚（Ｌ）と端面の長さ（ｌ）との相互の位置関係は、図示した間隔ｍ1とｍ2において、ｍ1＝ｍ2、またはｍ1とｍ2がほぼ等しい条件が実用上好ましいが、それに限定されるものではない。
【００２５】
また図１に示すように、基板１の厚み方向における基板表面２と端部３との角４において、曲率半径（ｒ）は、基板膜厚（Ｌ）と端面の長さ（ｌ）との関係において、ｒ＝（Ｌ−ｌ）／２〜（Ｌ−ｌ）の関係式を満足させるように、曲面に加工することが望ましい。すなわち、上記関係式のｒ＝（Ｌ−ｌ）／２の場合は、ｍ1＝ｍ2であり、かつｒ1＝ｍ1の関係となる。また、上記関係式のｒ＝（Ｌ−ｌ）の場合は、ｍ3＝２ｍ1であり、かつｒ2＝ｍ3の関係となり、ｒ＝（Ｌ−ｌ）／２〜（Ｌ−ｌ）の関係式は、図１において、一つの角４で見た場合、実線で示した曲率半径ｒ1による曲面から、破線で示した曲率半径ｒ2による曲面までの間の円弧で示される曲面の形状を有することができる。曲率半径ｒ＝（Ｌ−ｌ）／２〜（Ｌ−ｌ）の関係式において、曲率半径ｒが（Ｌ−ｌ）／２よりも小さいと、角の曲面形状が小さくなり、取扱等でコーナー欠けが生じやすくなり、好ましくない。また、曲率半径ｒが（Ｌ−ｌ）よりも大きいと、角の曲面形状が大きすぎて、基板としての実用性に欠けてしまう。
【００２６】
プラスチック基板の加工する形状は、図１に示すような、Ｒコーナーのような扇形形状を必ずしも形成する必要はないが、コーナーは曲面を形成する必要がある。また、この曲面はプラスチック基板の膜厚（断面長）Ｌ、端面の長さｌに対して曲率半径ｒ＝（Ｌ−ｌ）／２〜（Ｌ−ｌ）の関係式を満足するように、曲面を形成することが望ましい。反対に、端面の長さ（ｌ）は上下の角を加工するため、基板膜厚（Ｌ）よりも短くなるが、プラスチック基板の膜厚Ｌに対してｌ＝（０．５〜０．９）Ｌの関係を満足させなくてはならない。この端面の長さ（ｌ）が０．５Ｌより短くなると、端部の強度が低下し、かえって割れやすい基板となるため好ましくない。また、端面の長さ（ｌ）が０．９Ｌより大きくなると、角を曲面に加工していても、コーナーが欠けが生じやすくなり、問題となる。
【００２７】
図４は、本発明のプラスチック基板である一つの実施形態を示すもので、プラスチック基板１の全ての角４において、曲面形状を有し、角ばった鋭角の部分が全く無い。図示した矢印の４つの方向の全てにおいて、全ての角４の形状がＲ（円弧の一部）の形状を有し、角４部におけるマイクロクラック発生を抑制することで、基板１の耐衝撃性は大幅に向上し、製造、加工工程や、取扱い等において、プラスチック基板１が割れたりする損傷を確実に防止することができる。尚、図示したものは角４部は真円形状の円弧の一部の形状であるが、楕円形状の円弧であってもよい。また図示したプラスチック基板１は角４部の説明をしやすくするための説明図であり、実際のプラスチック基板の全体の寸法の状態を反映したものではない。
【００２８】
上記のように、プラスチック基板の厚み方向における基板表面と端部との角における曲面を形成する加工方法としては、例えば炭酸ガスレーザー、エキシマレーザー、ＹＡＧレーザ等などによるレーザー照射により、プラスチック基板の角を加熱・溶融させて、成形する方法が好ましく使用される。上記の本発明のプラスチック基板の加工方法によれば、プラスチック基板の表面と断面との角が適度な曲面形状を有し、基板の表面から見ても、また基板の断面から見ても、つまり前記の特許文献１に示すような平面的な曲線ではなく、図４に示すような立体的な曲面を有した形状であるプラスチック基板の角を形成することが可能となった。言い換えれば、本発明におけるプラスチック基板の表面と断面との角には、角ばった点状、あるいは角ばった線状の表面が露出することがなく、プラスチック基板の全ての外表面が平滑あるいは曲面状の形状となった。これにより、プラスチック基板の表面と断面との角におけるマイクロクラック発生を抑制し、基板の耐衝撃性は大幅に向上し、製造、加工工程や、取扱い等において、プラスチック基板が割れたりする損傷を防止することができた。
【実施例１】
【００２９】
本発明のプラスチック基板とその加工方法について、具体的な実施例を挙げて更に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。プラスチック基板は以下のようにして作製した。ビス（ヒドロキシメチル）トリシクロデカンジメタクリレート９４部、ビス（ヒドロキシル）トリシクロデカンモノメタクリレート６部のアクリレート化合物に、ペンタエリスリトールテトラキス（β−チオプロピオネート）６部、光開始剤として２，４，６−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキシド（ＢＡＳＦ社製「ルシリンＴＰＯ」）０．１部、ベンゾフェノン０．１部を均一に攪拌混合した後、脱泡して組成物を得た。
【００３０】
この組成物をスペーサーとして厚さ０．２ｍｍのシリコン板を用いた光学研磨ガラスの型（２００ｍｍ角）に注液し、ガラス面より距離４０ｃｍの間隔で上下にある出力８０Ｗ／ｃｍのメタルハライドランプにて、５分間紫外線を照射した。その後脱型し、１６０℃で１時間加熱して、膜厚（Ｌ）が２００μｍのプラスチック基板を得た。このプラスチック基板を炭酸ガスレーザーを用いて、基板寸法９０×９０ｍｍ、基板端面の長さ（ｌ）＝１８０μｍ、厚み方向のコーナー部の曲率半径（ｒ）＝１０μｍの形状に、図１、４に示すように加工した。
【実施例２】
【００３１】
プラスチック基板を基板端面の長さ（ｌ）＝１００μｍ、厚み方向のコーナー部の曲率半径（ｒ）＝５０μｍの形状に加工した以外は、実施例１と同様にして、プラスチック基板を作製した。
【００３２】
（比較例１）
プラスチック基板の厚み方向のコーナーを加工しない以外は、実施例１と同様にして、プラスチック基板を作製した。この場合のプラスチック基板の厚み方向における、基板表面と端面との角は曲面形状ではなく、直方体の角の形状となった。
【００３３】
（比較例２）
プラスチック基板を基板端面の長さ（ｌ）＝６０μｍ、厚み方向のコーナー部の曲率半径（ｒ）＝５０μｍの形状に加工した以外は、実施例１と同様にして、プラスチック基板を作製した。
【００３４】
（比較例３）
プラスチック基板を基板端面の長さ（ｌ）＝１８０μｍとし、厚み方向のコーナー部を図２に示す形状に加工した以外は、実施例１と同様にして、プラスチック基板を作製した。
【００３５】
（比較例４）
プラスチック基板を基板端面の長さ（ｌ）＝１４０μｍとし、厚み方向のコーナー部を図３に示す形状に加工した以外は、実施例１と同様にして、プラスチック基板を作製した。
【００３６】
（試験方法）
強度測定…上記の得られた各プラスチック基板の厚み方向における、基板表面と端面との角である端部に、衝撃を受けたときのサンプルの強度を測定するため、振り子の先端に１００ｇの錘を付け、高さ＝０ｃｍの位置にサンプルをフリーな状態で静置する。振り子を所定の高さまで引き上げた後、放して、サンプルに衝突させ、サンプルを飛ばしたとき、サンプルにクラックの入った高さで比較を行った。（振り子半径＝１５ｃｍ）
【００３７】
上記の評価結果を表１に示す。
【表１】
0004810874.tif 000002
【００３８】
上記の結果が示す通り、シート状のプラスチック基板において、該基板の厚み方向における、基板表面と端面との角が曲面を形成しており、基板膜厚（Ｌ）に対して端面の長さ（ｌ）が（０．５〜０．９）Ｌであり、基板端面が基板表面に対して垂直であるように、加工した実施例は、上記の関係式を満足しない加工方法で作製した比較例と比べ、耐衝撃性を大幅に向上させることができた。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明のプラスチック基板の用途は、例えば、液晶、有機ＥＬ，無機ＥＬ、タッチパネル等のディスプレイ基板、太陽電池基板、光ディスク基板、各種レンズ、光学フィルター等が挙げられ、特に制限は無い。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明のプラスチック基板である一つの実施形態を示す概略図である。
【図２】本発明のプラスチック基板の一つの比較例である実施形態を示す概略図である。
【図３】本発明のプラスチック基板の一つの比較例である実施形態を示す概略図である。
【図４】本発明のプラスチック基板である一つの実施形態を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４１】
１      プラスチック基板
２      基板表面
３      基板端面（端部）
４      プラスチック基板の厚み方向における基板表面と端部との角
【図１】
0004810874.tif 000003
【図２】
0004810874.tif 000004
【図３】
0004810874.tif 000005
【図４】
0004810874.tif 000006