專利名稱：菲涅耳透鏡基片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種菲涅耳(Fresnel)透鏡基片，所述菲涅耳透鏡基片可用作投影電視、微縮膠片閱讀器等的屏幕，也可用作發(fā)射屏幕，并具有優(yōu)良的抗沖擊性和耐環(huán)境性，適于形成紫外線-固化樹脂的透鏡層。
背景技術(shù)：
投影屏幕如發(fā)射屏幕，廣泛用于投影電視圖像、微縮膠片圖像等以實(shí)現(xiàn)期望的顯示。這種類型的投影屏幕通常包括結(jié)合的透鏡片材如雙凸透鏡片材和菲涅耳透鏡片材。由于這種結(jié)構(gòu)，當(dāng)觀眾觀看屏幕時(shí)，屏幕明亮和可視角度增加。
在這些透鏡片材中所使用的透光材料包括擁有優(yōu)良透明度、耐光性、耐擦傷性等，同時(shí)還擁有優(yōu)良可模塑性的甲基丙烯酸樹脂或苯乙烯樹脂?？赏ㄟ^例如壓模、擠出、鑄模、注模方式模塑透鏡片材。然而，近年來，從高產(chǎn)率的觀點(diǎn)來看，已采用其中在透光片材上形成紫外線-固化層的透鏡層的方法。
用作該透鏡片材基質(zhì)的甲基丙烯酸樹脂的吸水率相對高。例如，在起始長度為1000mm的甲基丙烯酸樹脂的情況下，當(dāng)相對濕度在50％-90％或90％-50％變化時(shí)，膨脹或收縮量為1.6mm。一般地，若吸水率引起透鏡片材尺寸變化，則發(fā)生屏幕的翹曲或剝脫(lift)，從而不利地導(dǎo)致劣化光學(xué)性質(zhì)或從框架中分離透鏡片材。
另一方面，在吸水率低的苯乙烯樹脂的情況下，不利地是耐光性差，且透鏡片材經(jīng)受了降低透光率的顏色變化。
另外，甲基丙烯酸樹脂和苯乙烯樹脂二者的抗沖擊性差，從而例如在其制造期間或在運(yùn)輸中有時(shí)導(dǎo)致菲涅耳透鏡斷裂或龜裂等，于是該菲涅耳透鏡被報(bào)廢。
為了解決這些問題，日本專利特開(Laid-Open)No.341101/1993提出一種方法，其中將苯乙烯-雙烯共聚物溶于由芳族乙烯基單體、(甲基)丙烯酸酯單體和多官能團(tuán)不飽和單體組成的混合物中，聚合該混合物，和由該聚合物制備菲涅耳透鏡。日本專利特開No.3502/1994提出一種方法，其中使用含非交聯(lián)樹脂的苯乙烯樹脂制備菲涅耳透鏡。日本專利特開No.147664/2000提出由鑄塑含(甲基)丙烯酸酯單體、苯乙烯單體的單體混合物和透明樹脂球而制備的一種菲涅耳透鏡。然而，對于形成菲涅耳透鏡基片來說這些技術(shù)不是令人滿意的，所述菲涅耳透鏡基片適于形成紫外線-固化樹脂的透鏡層并具有優(yōu)良的抗沖擊性和耐環(huán)境性。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種菲涅耳透鏡基片，所述菲涅耳透鏡基片適于形成紫外線-固化樹脂的透鏡層并具有優(yōu)良的抗沖擊性和耐環(huán)境性以及可實(shí)現(xiàn)優(yōu)良的圖像質(zhì)量。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的發(fā)明者進(jìn)行了深入廣泛的研究，作為結(jié)果，已發(fā)現(xiàn)一種特定的橡膠-改性的苯乙烯樹脂適于形成紫外線-固化樹脂的透鏡層并可提供具有優(yōu)良抗沖擊性和耐環(huán)境性的菲涅耳透鏡基片，所述橡膠-改性的苯乙烯樹脂含作為分散粒子的橡膠狀彈性材料和作為連續(xù)相的苯乙烯單體與丙烯酸(甲基丙烯酸)酯單體的共聚物。從而完成了本發(fā)明。
于是，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供適于形成紫外線-固化樹脂的透鏡層的一種菲涅耳透鏡基片，其中由含作為分散粒子的橡膠狀彈性材料和作為連續(xù)相的苯乙烯樹脂的橡膠-改性的苯乙烯樹脂形成所述基片，(i)構(gòu)成連續(xù)相的苯乙烯樹脂是分子式(1)表示的苯乙烯單體(A)與分子式(2)表示的丙烯酸(甲基丙烯酸)酯單體(B)的共聚物 其中R1表示氫或甲基；和R2表示氫或具有1-5個(gè)碳原子的烷基，
其中R3表示氫或甲基；和R4表示具有1-8個(gè)碳原子的烷基，單體(A)與單體(B)的比例分別為75-25重量％和25-75重量％，其中單體(A)與單體(B)的總重量為100重量％，(ii)分散相中的橡膠狀彈性材料的含量為3-20重量份，基于100重量份的苯乙烯樹脂，(iii)構(gòu)成分散相的橡膠狀彈性材料的分散粒徑為0.3-1.0微米，(iv)在360nm處的透光率不小于50％。
菲涅耳透鏡基片優(yōu)選一種用于光散射的菲涅耳透鏡基片，所述基片適于形成紫外線-固化樹脂的透鏡層，其中橡膠改性的苯乙烯樹脂優(yōu)選為含100重量份橡膠改性的苯乙烯樹脂，和0.1-5重量份折射率之差在±(0.005-0.040)內(nèi)不同于橡膠改性的苯乙烯樹脂且平均粒徑為5-30微米的透明微粒的一種橡膠改性的苯乙烯樹脂組合物。
而且，可在菲涅耳透鏡基片的至少一側(cè)上提供一種雙凸透鏡和/或一種棱鏡和/或一種線性菲涅耳透鏡。
下面將更詳細(xì)地解釋本發(fā)明。
構(gòu)成連續(xù)相的共聚物包括75-25重量％的苯乙烯單體(A)和25-75重量％的丙烯酸(甲基丙烯酸)酯單體(B)(苯乙烯單體和丙烯酸(甲基丙烯酸)酯單體的總重量為100％)。苯乙烯單體的用量優(yōu)選不小于40重量％而小于60重量％。當(dāng)苯乙烯單體的用量小于25重量％時(shí)，由于吸濕所以尺寸穩(wěn)定性差。另一方面，當(dāng)苯乙烯單體的用量超過75重量％時(shí)，耐候性不利地變差。
構(gòu)成連續(xù)相的苯乙烯樹脂的聚合度沒有特別限制。然而從可擠出性等角度考慮，優(yōu)選設(shè)定聚合度，使得根據(jù)JIS K 7210，在條件8(溫度200℃/5kgf負(fù)荷)下測定的橡膠改性的苯乙烯樹脂的MFR在0.3-5.0范圍內(nèi)。在形成基片的時(shí)刻從環(huán)境角度考慮，在本發(fā)明的橡膠改性的苯乙烯樹脂中所含的苯乙烯單體、丙烯酸(甲基丙烯酸)酯單體和聚合溶劑的總量優(yōu)選不超過0.10重量％。由苯乙烯單體和丙烯酸(甲基丙烯酸)酯單體形成的低聚物如二聚體和三聚體的總量優(yōu)選調(diào)節(jié)到不超過0.8重量％，更優(yōu)選不超過0.6重量％。在形成基片的時(shí)刻高于0.8重量％的低聚物總量是引起輥被玷污的原因。這不利地導(dǎo)致基片不良的外觀。
本發(fā)明中，苯乙烯、α-甲基苯乙烯、對甲基苯乙烯和對叔丁基苯乙烯等可用作苯乙烯單體(A)。可單獨(dú)或以兩種或多種的混合物使用上述苯乙烯單體。本發(fā)明中，甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯和丙烯酸環(huán)己酯適合作為丙烯酸(甲基丙烯酸)酯單體(B)。特別地，更優(yōu)選單獨(dú)的甲基丙烯酸甲酯或由甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯(和/或甲基丙烯酸丁酯)組成的混合物。當(dāng)使用由甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯(和/或甲基丙烯酸丁酯)組成的混合物時(shí)，丙烯酸丁酯(和/或甲基丙烯酸丁酯)優(yōu)選不超過作為連續(xù)相的苯乙烯樹脂的20重量％。當(dāng)丙烯酸丁酯(和/或甲基丙烯酸丁酯)的用量超過20重量％時(shí)，耐熱性受到劣化，因此基片的使用溫度范圍被不利地變窄。
本發(fā)明的橡膠狀彈性材料可以是室溫下具有橡膠狀性能的任何材料。其實(shí)例包括聚丁二烯、苯乙烯-丁二烯共聚物、苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物、氫化(部分氫化)的聚丁二烯、氫化(部分氫化)的苯乙烯-丁二烯共聚物、氫化(部分氫化)的苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物、聚異戊二烯、苯乙烯-異戊二烯共聚物、苯乙烯-異戊二烯嵌段共聚物、氫化(部分氫化)的聚異戊二烯、氫化(部分氫化)的苯乙烯-異戊二烯共聚物、氫化(部分氫化)的苯乙烯-異戊二烯嵌段共聚物、乙烯-丙烯共聚物、乙烯-丙烯-非共軛雙烯三元共聚物和硅橡膠。特別地，優(yōu)選苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物。其理由如下，具體地說，苯乙烯含量可設(shè)定在一個(gè)寬的范圍內(nèi)。這可實(shí)現(xiàn)形成具有寬范圍折射率的橡膠狀彈性材料。因此，折射率可容易地調(diào)整到與作為基體的苯乙烯樹脂的折射率相同的值，從而可制備具有優(yōu)良透明度的橡膠改性的苯乙烯樹脂。
由于基片應(yīng)當(dāng)透明，因此優(yōu)選使用折射率之差在±0.03內(nèi)不同于構(gòu)成連續(xù)相的苯乙烯樹脂的橡膠狀彈性材料。本發(fā)明的橡膠狀彈性材料的分散粒子的直徑優(yōu)選0.3-1.0微米，更優(yōu)選0.4-1.0微米。當(dāng)分散粒子的直徑小于0.3微米時(shí)，不能達(dá)到?jīng)_擊強(qiáng)度增加的效果，而當(dāng)分散粒子的直徑超過1.0微米時(shí)，不利地增加濁度。
本發(fā)明的橡膠改性的苯乙烯樹脂中橡膠狀彈性材料的含量為3-20重量份，優(yōu)選5-15重量份，基于100重量份的苯乙烯樹脂。當(dāng)橡膠狀彈性材料的含量小于3重量份時(shí)，不能達(dá)到?jīng)_擊強(qiáng)度增加的效果，另一方面，當(dāng)橡膠狀彈性材料的含量超過20量份時(shí)，不利地降低剛性。橡膠狀彈性材料的分散粒子的形式和形狀(like)沒有特別限制。使用甲苯所測量的橡膠狀彈性材料的分散粒子的溶脹指數(shù)優(yōu)選5-20，所述溶脹指數(shù)是一種分散粒子交聯(lián)度的測量方法。當(dāng)溶脹指數(shù)在上述范圍之外時(shí)，不能達(dá)到?jīng)_擊強(qiáng)度增加的效果。
本發(fā)明的橡膠改性的苯乙烯樹脂在360nm處的透光率不小于50％。小于50％的透光率對固化用于形成菲涅耳透鏡層的紫外線-可固化樹脂來說不是令人滿意的。
在生產(chǎn)本發(fā)明的橡膠改性的苯乙烯樹脂中可使用一種在生產(chǎn)橡膠-增強(qiáng)的聚苯乙烯(HIPS樹脂)中廣泛使用的方法。具體地說，將橡膠狀彈性材料溶于含苯乙烯單體、丙烯酸(甲基丙烯酸)酯單體和/或聚合溶劑和/或聚合引發(fā)劑的原料溶液(stock solution)中，將橡膠狀彈性材料溶于其中的原料溶液引入到配有攪拌器的反應(yīng)器中，和在100-180℃的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行聚合。在考慮到例如產(chǎn)率、反應(yīng)器的排熱能力和所期望的橡膠-改性的苯乙烯樹脂的流動(dòng)性的同時(shí)，通過常規(guī)技術(shù)可設(shè)定聚合溫度。通過常規(guī)技術(shù)，例如通過調(diào)節(jié)攪拌器的旋轉(zhuǎn)速度可實(shí)現(xiàn)分散粒子的直徑。
聚合完成之后，在真空中在高溫下處理該反應(yīng)混合物以除去殘留的未反應(yīng)單體和聚合溶劑等，從而制備橡膠改性的苯乙烯樹脂。本發(fā)明中，在聚合完成之后或除去未反應(yīng)的單體和聚合溶劑等之前、之后或期間通過操作溫度可調(diào)節(jié)橡膠狀彈性材料的分散粒子的溶脹指數(shù)。通過升高操作溫度可達(dá)到溶脹指數(shù)的降低，而通過降低操作溫度可達(dá)到溶脹指數(shù)的升高。
向本發(fā)明的橡膠改性的苯乙烯樹脂中添加的透明微粒沒有特別限制，條件是透明微粒的平均粒徑為5-30微米和透明微粒與橡膠改性的苯乙烯樹脂之間的折射率之差為±(0.005-0.040)。透明微粒的實(shí)例包括在熔融擠出基片的時(shí)刻不會(huì)熔融變形的那些，例如交聯(lián)的或高分子量的乙烯基芳族樹脂顆粒和交聯(lián)的或高分子量的丙烯酸樹脂顆粒。此處所使用的術(shù)語“交聯(lián)樹脂顆粒”是指當(dāng)溶于丙酮中時(shí)，不小于10％膠凝部分的顆粒。此處所使用的術(shù)語“高分子量樹脂顆?！笔侵钢鼐肿恿?Nw)為500000-5000000的顆粒。
乙烯基芳族樹脂顆粒是指(1)通過聚合乙烯基芳族單體而制備的高分子量樹脂顆粒，或通過聚合含不小于50重量％的乙烯基芳族單體單元和在其分子中具有一個(gè)可自由基聚合的雙鍵的單體而制備的高分子量樹脂顆粒，或(2)通過聚合乙烯基芳族單體和在其分子中具有至少兩個(gè)可自由基聚合的雙鍵的單體而制備的交聯(lián)的樹脂顆粒，或通過聚合含不小于50重量％的乙烯基芳族單體單元和在其分子中具有一個(gè)可自由基聚合的雙鍵的單體以及在其分子中具有至少兩個(gè)可自由基聚合的雙鍵的單體而制備的交聯(lián)的樹脂顆粒。
乙烯基芳族單體包括苯乙烯及其衍生物。苯乙烯衍生物包括，但不限于，鹵代苯乙烯如氯代苯乙烯和溴代苯乙烯，和烷基取代的苯乙烯如乙烯基甲苯和α-甲基苯乙烯。可以以兩種或多種的結(jié)合形式使用以上的乙烯基芳族單體。
在其分子中具有一個(gè)可自由基聚合的雙鍵的單體沒有特別限制，條件是該單體是除了乙烯基芳族單體之外的組分。其實(shí)例包括甲基丙烯酸酯如甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸環(huán)己酯、甲基丙烯酸苯酯、甲基丙烯酸芐酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯和甲基丙烯酸2-羥乙酯；丙烯酸酯如丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸環(huán)己酯、丙烯酸苯酯、丙烯酸芐酯、丙烯酸2-乙基己酯和丙烯酸2-羥乙酯；和丙烯腈。其中特別優(yōu)選甲基丙烯酸烷基酯如甲基丙烯酸甲酯。也可結(jié)合使用兩種或多種上述單體。
在其分子中具有至少兩個(gè)可自由基聚合的雙鍵的單體可與上述單體共聚，但共軛二烯烴被這種類型的單體排除在外。在其分子中具有至少兩個(gè)可自由基聚合的雙鍵的單體的實(shí)例包括烷基二醇二(甲基)丙烯酸酯如1，4-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯和新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯；烷撐二醇二(甲基)丙烯酸酯如乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、二甘醇二(甲基)丙烯酸酯、四甘醇二(甲基)丙烯酸酯、丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、四丙二醇二(甲基)丙烯酸酯；芳族多官能團(tuán)化合物如二乙烯基苯和二烯丙基鄰苯二甲酸酯；和多羥基醇的(甲基)丙烯酸酯如三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯和季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯。也可結(jié)合使用兩種或多種這些單體。
丙烯酸樹脂顆粒包括(1)通過聚合丙烯酸單體而制備的高分子量樹脂顆粒，或通過聚合含不小于50重量％的丙烯酸單體單元和在其分子中具有一個(gè)可自由基聚合的雙鍵的單體而制備的高分子量樹脂顆粒，或(2)通過聚合丙烯酸單體和在其分子中具有至少兩個(gè)可自由基聚合的雙鍵的單體而制備的交聯(lián)的樹脂顆粒，或通過聚合含不小于50重量％的丙烯酸單體單元和在其分子中具有一個(gè)可自由基聚合的雙鍵的單體以及在其分子中具有至少兩個(gè)可自由基聚合的雙鍵的單體而制備的交聯(lián)的樹脂顆粒。
丙烯酸單體包括甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸環(huán)己酯、甲基丙烯酸苯酯、甲基丙烯酸芐酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯和甲基丙烯酸2-羥乙酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸環(huán)己酯、丙烯酸苯酯、丙烯酸芐酯、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸2-羥乙酯、甲基丙烯酸和丙烯酸。也可結(jié)合使用兩種或多種這些單體。
在其分子中具有一個(gè)可自由基聚合的雙鍵的單體沒有特別限制，條件是該單體是除了上述丙烯酸單體之外的組分。其實(shí)例包括苯乙烯及其衍生物。苯乙烯衍生物包括鹵代苯乙烯如氯代苯乙烯和溴代苯乙烯，和烷基取代的苯乙烯如乙烯基甲苯和α-甲基苯乙烯。其中優(yōu)選苯乙烯?？梢砸詢煞N或多種的結(jié)合形式使用以上單體。
在其分子中具有至少兩個(gè)可自由基聚合的雙鍵的單體可與上述單體共聚，但共軛二烯烴被這種類型的單體排除在外。該單體可適當(dāng)?shù)貜囊陨蠁误w中選擇。
例如通過懸浮聚合、微懸浮聚合、乳液聚合或分散聚合的方式，聚合這些顆粒組分，可制備乙烯基芳族樹脂顆粒和丙烯酸樹脂顆粒兩種樹脂顆粒。
橡膠改性的苯乙烯樹脂與透明微粒之間的折射率之差小于(±)0.005時(shí)，透過基片的光有時(shí)并不令人滿意地發(fā)生折射，導(dǎo)致入射光射出片材的趨勢增加。當(dāng)該基片被用作投影電視時(shí)，散射的圖像角度小。而且，在此情況下，由菲涅耳透鏡產(chǎn)生的漫射光不被散射，從而圖像質(zhì)量可能變差。另一方面，當(dāng)折射率之差高于(±)0.040時(shí)，基片內(nèi)部光的折射如此高，以致于存在反射光的數(shù)量比入射光的數(shù)量少這樣一種高的趨勢。也就是說，在一些情況下，總的透光率降低。當(dāng)該基片被用作投影電視時(shí)，整個(gè)屏幕的亮度有時(shí)被不利地降低。
當(dāng)向本發(fā)明的橡膠改性的苯乙烯樹脂中添加的透明微粒，其平均粒徑小于5微米時(shí)，在微粒的濃度低的情況下，在立體角處傳播的光線數(shù)量變大，其中在直線方向行進(jìn)的光線在所述立體角中受到限制。而且，在該情況下，光線發(fā)紅。當(dāng)增加微粒的濃度時(shí)，降低了直線行進(jìn)的紅光數(shù)量。直到峰值增加(gains)達(dá)到一個(gè)極低值時(shí)才不會(huì)不存在這種反常光。這種光線是不利的光線，當(dāng)用肉眼觀察時(shí)，所述光線被認(rèn)為是所謂的“缺乏隱蔽性(lack of hiding)”。如下測量峰值增加。從背后將平行光引入到平板片材內(nèi)，測量發(fā)光率(luminance)的角度分布，所述平行光向前從平板片材中射出。然后根據(jù)下列等式，由平板片材面的照明度(illuminance)和各自的發(fā)光率計(jì)算增加GG＝發(fā)光率÷照明度×π增加的最大值被認(rèn)為是峰值增加。通常在平板片材的前面得到增加的最大值，和隨著平板片材與平面的角度增加增加值逐漸降低。
另一方面，當(dāng)透明微粒的平均粒徑超過30微米時(shí)，所使用的微粒的濃度過分變大。從經(jīng)濟(jì)和生產(chǎn)技術(shù)的角度考慮這是不利的。而且，在此情況下，與落在本發(fā)明所規(guī)定的粒徑范圍之內(nèi)的粒徑相比，半值角不利地變小。半值角是指增加為峰值增加的一半處的角度。
透明微粒的添加量為0.1-5.0重量份，基于100重量份橡膠改性的苯乙烯樹脂。當(dāng)透明微粒的添加量小于0.1重量份時(shí)，散射圖像角度變小。而且，在此情況下，由菲涅耳透鏡所產(chǎn)生的漫射光不被散射，從而圖像質(zhì)量可能變差。此外，在使用光閥的單一光源如投射器的情況下，發(fā)生被稱為“閃爍”的雙占用圖像。因此，當(dāng)從觀眾(viewer)一側(cè)觀看屏幕上的圖像時(shí)，使得不可能減少缺陷如屏幕圖像的可視度低。另一方面，當(dāng)透明微粒的添加量超過5.0重量份時(shí)，有時(shí)降低總的透光率。當(dāng)該基片用于投影電視時(shí)，有時(shí)不利地降低整個(gè)屏幕的亮度。
可在本發(fā)明所使用的橡膠-改性的苯乙烯樹脂中摻入苯乙烯樹脂中常用的添加劑，例如抗氧劑、潤滑劑和增塑劑，前提是不能犧牲本發(fā)明的菲涅耳透鏡基片的特性。
通過常規(guī)的熔融擠出制備菲涅耳基片。在圖像入射光一側(cè)的表面中的菲涅耳基片優(yōu)選以細(xì)微的凹/凸形式存在。凹/凸形式是特別優(yōu)選的一種在橫截面上大體上具有橢圓形狀的透鏡元件。在菲涅耳透鏡基片的至少一側(cè)上提供一種雙凸透鏡、一種棱鏡和一種線性菲涅耳透鏡可防止被稱為“彩條”的源于漫射光的圖像質(zhì)量的劣化。在此情況下，當(dāng)使用雙凸透鏡時(shí)，可增加散射圖像角度，導(dǎo)致改進(jìn)屏幕亮度的均勻性，而當(dāng)使用棱鏡或線性菲涅耳透鏡時(shí)，根據(jù)觀測器(viewer)的位置可改變光軸以實(shí)現(xiàn)優(yōu)良的圖像質(zhì)量。菲涅耳基片優(yōu)選以特定翹曲的形式存在。
例如，具有在擠出方向?yàn)?468mm和寬度方向?yàn)?108mm的尺寸的基片中，擠出方向的翹曲量為25±5mm(測試方法將片材懸掛在一個(gè)長的側(cè)面的1/3和2/3的位置處，和測試在橫向上的翹曲量)，和在寬度方向上的翹曲量為5±5mm(測試方法將片材懸掛在一個(gè)短的側(cè)面的1/3和2/3的位置處，和測試在橫向上的翹曲量)。為了制備具有特定翹曲形狀的基片，應(yīng)當(dāng)優(yōu)化擠出條件如擠出溫度、擠出速率和拋光壓輥溫度。
視需要，從防止灰塵粘附的角度考慮，可在圖像入射光一側(cè)的擠出基片表面上涂覆抗靜電劑。
通過在菲涅耳透鏡模具上涂布設(shè)定量的液態(tài)紫外線-可固化樹脂，在涂層上放置菲涅耳基片，壓輥組件，在紫外光源設(shè)備中由金屬鹵化物燈對組件施加紫外光，然后從菲涅耳透鏡模具中分離帶有在其上形成透鏡元件的菲涅耳透鏡片材，從而可制備菲涅耳透鏡片材。
具體實(shí)施例方式
下述實(shí)施例和對比例進(jìn)一步闡述本發(fā)明，但不是為了限制本發(fā)明。
將描述在本發(fā)明的實(shí)施例和對比例中所使用的試驗(yàn)方法。
(i)橡膠的粒徑用Coulter公司制造的下述類型的庫爾特計(jì)數(shù)器測試橡膠粒徑。
主機(jī)MODEL MULTISIZER II測試儀器MODEL MULTISIZER IIE使用由二甲基甲酰胺和硫氰酸銨組成的電解質(zhì)溶液測試體積平均50％的中值直徑。
(ii)透光率使用Shimadzu自動(dòng)繪圖的分光光度計(jì)UV-3100 PC(由Shimadzu SeisakushoLtd.制造)，在360nm處測試透光率。
(iii)折射率；使用ATAGO精密阿貝折射計(jì)(III型，由Atago Co.，Ltd.制造)測試折射率。
(iv)MFR根據(jù)JIS K 7210，在條件8(溫度200℃/5kgf負(fù)荷)下測試MFR。
(v)溶脹指數(shù)將1g橡膠改性的苯乙烯樹脂溶于20cc甲苯中以制備溶液，和離心分離該溶液以分離不溶物，接著稱重所述不溶物。通過離心分離的不溶物的重量表征為(G1)。干燥該不溶物，然后稱重，和將干燥的不溶物的重量表征為(G2)。然后測試G1/G2之比。
(vi)交聯(lián)樹脂顆粒的膠凝部分使用作為溶劑的丙酮，通過索格利特(Soxhlet)方法測試不溶部分。
(vii)耐光性
在63℃/無噴霧、經(jīng)200小時(shí)的條件下用陽光老化試驗(yàn)機(jī)(由Suga TestInstruments Co.，Ltd.制造)測試暴露前和暴露后的YI以確定ΔYI。使用C光源，用TC-1800型號(hào)自動(dòng)顏色分析儀(由Tokyo Denshoku Co.，Ltd.制造)，根據(jù)JISK 7105測試YI。
(viii)抗沖擊性在基片上成型菲涅耳透鏡，然后檢測從模具中分離菲涅耳透鏡時(shí)菲涅耳透鏡的龜裂和用鍘刀式切斷機(jī)切割菲涅耳透鏡的周邊時(shí)菲涅耳透鏡的龜裂。
(ix)耐環(huán)境性將含菲涅耳透鏡片材結(jié)合雙凸透鏡片材的屏幕設(shè)備固定在尺寸為60英寸的投影電視的框架中，在40℃和90％相對濕度的條件下暴露所述屏幕設(shè)備經(jīng)168小時(shí)，然后在室溫下靜置7天。測試試驗(yàn)前與后之間的翹曲量之差和試驗(yàn)前與后之間剝脫程度的差別。
實(shí)施例1(橡膠改性的苯乙烯樹脂-A)使用聚合反應(yīng)器制備橡膠改性的苯乙烯樹脂，該聚合反應(yīng)器含串聯(lián)連接的配有攪拌器的兩個(gè)反應(yīng)器和在反應(yīng)器之后提供有兩級(jí)出口的雙螺桿擠出機(jī)。
在此情況下，將含[A]46重量份苯乙烯，[B]38.5重量份甲基丙烯酸甲酯，[C]6重量份丙烯酸丁酯，9.5重量份橡膠狀彈性材料[橡膠狀彈性材料＝B-S型嵌段共聚物(B丁二烯嵌段，S苯乙烯嵌段)，苯乙烯含量為35重量％]，2.8重量份乙烯基苯和0.01重量份1，1-雙(叔丁基過氧化)環(huán)己烷的原料溶液送入到聚合反應(yīng)器中進(jìn)行聚合。對于第一階段的反應(yīng)器來說，在130℃的聚合溫度和對于第二階段的反應(yīng)器來說，在150℃的聚合溫度下進(jìn)行聚合直到反應(yīng)溶液的含固量達(dá)到80重量％。將聚合物溶液導(dǎo)入到帶有兩級(jí)出口的雙螺桿擠出機(jī)中，和在240℃和10mmHg的條件下除去殘留的未反應(yīng)的單體和聚合溶劑以制備含13重量份橡膠狀彈性材料的橡膠改性的苯乙烯樹脂-A。橡膠改性的苯乙烯樹脂-A中的橡膠狀彈性材料的分散粒子直徑為0.6微米。橡膠改性的苯乙烯樹脂-A在360nm處的透光率為84％，折射率為1.546，MFR為2.8克/10分鐘，和溶脹指數(shù)為11.1。
(透明微粒-A)將40重量份甲基丙烯酸甲酯，20重量份甲基丙烯酸正丁酯，20重量份苯乙烯和20重量份二乙烯基苯送入到配有氮?dú)馊肟诠?、溫度?jì)和冷凝器的玻璃反應(yīng)容器中并在一起混合，然后向混合物中加入1.5重量份過氧化苯甲酰以制備溶液。
獨(dú)立地，向300重量份離子交換水中加入2重量份聚乙烯醇以制備溶液。將該溶液加入到以上的玻璃反應(yīng)容器中，和攪拌混合物以制備分散液。引入氮?dú)庵?，攪拌下加熱該分散液?0℃。
保持該溫度8小時(shí)，然后冷卻所得到的懸浮液至室溫并過濾，從作為分散介質(zhì)的含水聚乙烯醇溶液中分離聚合物顆粒。將由此得到的聚合物顆粒再分散在100重量份甲醇中，和攪拌該分散液1小時(shí)，然后過濾以分離聚合物顆粒。在保持80℃的干燥器中干燥收集的聚合物顆粒經(jīng)8小時(shí)，然后進(jìn)行粉碎。
在空氣中分選由此得到的聚合物顆粒以制備平均粒徑為20微米的透明微粒-A。微粒的膠凝部分為98％和折射率為1.532。
將100重量份橡膠改性的苯乙烯樹脂-A與0.5重量份透明微粒-A混合，和通過雙螺桿擠出機(jī)擠出該混合物以制備一種用于菲涅耳基片的組合物。在220℃的溫度下通過擠出機(jī)熔融擠出該組合物并流經(jīng)1200mm寬的T形模噴口以形成片材，接著在直徑為350mm的一個(gè)輥(設(shè)定溫度60℃)和在直徑為350mm的一種壓輥(設(shè)定溫度60℃)之間夾壓所述片材以連續(xù)地形成厚度為1.8mm和寬度1200mm的菲涅耳基片。
獨(dú)立地，在菲涅耳模具上涂布紫外線-可固化的樹脂，和將菲涅耳基片粘附到紫外線-可固化的樹脂涂層上。向該組件施加紫外光以固化該涂層，和從模具中分離該菲涅耳透鏡。測試基片的耐光性以及菲涅耳透鏡的抗沖擊性和耐環(huán)境性，其結(jié)果見表1。
實(shí)施例2除了輥的表面是R(半徑)＝0.4mm和高度＝0.1mm的雙凸透鏡形式之外，以與實(shí)施例1相同的方式模制菲涅耳基片。接著除了使用以上剛制備的菲涅耳基片之外，以與實(shí)施例1相同的方式制備菲涅耳透鏡。菲涅耳透鏡的抗沖擊性和耐環(huán)境性是優(yōu)良的并可以與實(shí)施例1制備的菲涅耳透鏡的那些性能相匹敵。另外，當(dāng)投影電視圖像時(shí)，彩條弱和屏幕亮度均勻，以及圖像質(zhì)量優(yōu)良。
實(shí)施例3除了在輥的表面上提供有高度＝0.3mm和棱角＝10度的棱鏡之外，以與實(shí)施例1相同的方式模制菲涅耳基片。接著除了使用以上剛制備的菲涅耳基片之外，以與實(shí)施例1相同的方式制備菲涅耳透鏡。菲涅耳透鏡的抗沖擊性和耐環(huán)境性是優(yōu)良的和可以與實(shí)施例1制備的菲涅耳透鏡的那些性能相匹敵。另外，當(dāng)投影電視圖像時(shí)，彩條弱和屏幕亮度均勻，以及圖像質(zhì)量優(yōu)良。
實(shí)施例4除了使用一種輥，其中在該輥的表面上提供有高度為0.3微米和焦距為30米的線性菲涅耳使得線性菲涅耳的中心在輥的端面之外，以與實(shí)施例1相同的方式模制菲涅耳基片。接著除了使用以上剛制備的菲涅耳基片之外，以與實(shí)施例1相同的方式制備菲涅耳透鏡。菲涅耳透鏡的抗沖擊性和耐環(huán)境性是優(yōu)良的和以與實(shí)施例1制備的菲涅耳透鏡的那些性能相匹敵。另外，當(dāng)投影電視圖像時(shí)，彩條弱和甚至從屏幕的上方觀看時(shí)屏幕亮度均勻，以及圖像質(zhì)量優(yōu)良。
對比例1(橡膠改性的苯乙烯樹脂-B)除了使用[A]76重量份苯乙烯，[B]11.5重量份甲基丙烯酸甲酯，[C]3重量份丙烯酸丁酯和9.5重量份橡膠狀彈性材料之外，以與實(shí)施例1相同的方式制備橡膠改性的苯乙烯樹脂-B。橡膠改性的苯乙烯樹脂-B中的橡膠狀彈性材料的分散粒子直徑為0.58微米。橡膠改性的苯乙烯樹脂-B在360nm處的透光率為82％，折射率為1.571，MFR為2.6克/10分鐘，和溶脹指數(shù)為10.3。
除了使用橡膠改性的苯乙烯樹脂-B之外，重復(fù)實(shí)施例1的步驟。于是制備菲涅耳基片和菲涅耳透鏡。
以與實(shí)施例1相同的方式測試基片的耐片性和菲涅耳透鏡的抗沖擊性和耐環(huán)境性。結(jié)果見表1。從表1可顯而易見的看出，基片的耐光性差，從而不能實(shí)際應(yīng)用。
對比例2(橡膠改性的苯乙烯樹脂-C)除了使用[A]14.5重量份苯乙烯，[B]70重量份甲基丙烯酸甲酯，[C]6重量份丙烯酸丁酯和9.5重量份橡膠狀彈性材料之外，以與實(shí)施例1相同的方式制備橡膠改性的苯乙烯樹脂-C。橡膠改性的苯乙烯樹脂-C中的橡膠狀彈性材料的分散粒子直徑為0.58微米。橡膠改性的苯乙烯樹脂-C在360nm處的透光率為85％，折射率為1.507，MFR為2.0克/10分鐘，和溶脹指數(shù)為11.5。
除了使用橡膠改性的苯乙烯樹脂-C之外，重復(fù)實(shí)施例1的步驟。于是制備菲涅耳基片和菲涅耳透鏡。
以與實(shí)施例1相同的方式測試基片的耐光性和菲涅耳透鏡的抗沖擊性和耐環(huán)境性。結(jié)果見表1。從表1可顯而易見的看出，菲涅耳透鏡的耐環(huán)境性差，從而不能實(shí)際應(yīng)用。
對比例3(橡膠改性的苯乙烯樹脂-D)除了使用[A]46重量份苯乙烯，[B]38.5重量份甲基丙烯酸甲酯，[C]6重量份丙烯酸丁酯之外，以與實(shí)施例1相同的方式制備橡膠改性的苯乙烯樹脂-D。橡膠改性的苯乙烯樹脂-D在360nm處的透光率為86％，折射率為1.542，MFR為2.7克/10分鐘。除了使用以上剛制備的橡膠改性的苯乙烯樹脂-D之外，以與實(shí)施例1相同的方式制備菲涅耳基片。接著為了制備菲涅耳透鏡，固化紫外線-可固化的樹脂，接著從模具中分離菲涅耳透鏡，菲涅耳透鏡龜裂。因此，不能評估耐環(huán)境性。以與實(shí)施例1相同的方式測試基片的耐光性和菲涅耳透鏡的抗沖擊性。結(jié)果見表1。從表1可顯而易見的看出，菲涅耳透鏡的抗沖擊性差，從而不能實(shí)際應(yīng)用。
對比例4除了加入0.01重量份紫外線吸收劑(由Ciba Specialty Chemicals，K.K.制造的Tinuvin P)，以與實(shí)施例1相同的方式制備橡膠改性的苯乙烯樹脂組合物。除了使用以上剛制備的橡膠改性的苯乙烯樹脂組合物之外，以與實(shí)施例1相同的方式制備基片?；?60nm處的透光率為10％。除了使用以上剛制備的基片之外，以與實(shí)施例1相同的方式嘗試制備菲涅耳透鏡。作為結(jié)果，紫外線-可固化的樹脂不固化，使得不可能制備菲涅耳透鏡。
對比例5和6除了反應(yīng)器中攪拌器的攪拌速度高于實(shí)施例1中反應(yīng)器的攪拌速度之外，以與實(shí)施例1相同的方式制備橡膠改性的苯乙烯樹脂-E。比外，除了反應(yīng)器中攪拌器的攪拌速度低于實(shí)施例1中反應(yīng)器的攪拌速度之外，以與實(shí)施例1相同的方式制備橡膠改性的苯乙烯樹脂-F。
橡膠改性的苯乙烯樹脂-E中的橡膠狀彈性材料的分散粒子直徑為0.25微米，以及橡膠改性的苯乙烯樹脂-E的其它性能大體上與橡膠改性的苯乙烯樹脂-A的那些性能相同。
橡膠改性的苯乙烯樹脂-F中的橡膠狀彈性材料的分散粒子直徑為2.0微米，以及橡膠改性的苯乙烯樹脂-F的其它性能大體上與橡膠改性的苯乙烯樹脂-A的那些性能相同。
除了使用以上剛制備的橡膠改性的苯乙烯樹脂-E之外，以與實(shí)施例1相同的方式制備菲涅耳基片。接著為了制備菲涅耳透鏡，固化紫外線-可固化的樹脂，接著從模具中分離菲涅耳透鏡，菲涅耳透鏡龜裂。
另一方面，由橡膠改性的苯乙烯樹脂-F制備的基片的濁度大，從而不能實(shí)際應(yīng)用作為菲涅耳透鏡基片。
表1

*由于不能制備任何菲涅耳透鏡所以不可測試。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，提供了一種菲涅耳基片，所述菲涅耳基片適于形成紫外線-固化樹脂的透鏡層并具有優(yōu)良的抗沖擊性和耐環(huán)境性。該菲涅耳基片包括一種特定的橡膠-改性的苯乙烯樹脂，所述橡膠-改性的苯乙烯樹脂含作為分散粒子的橡膠狀彈性材料和作為連續(xù)相的苯乙烯單體與丙烯酸(甲基丙烯酸)酯單體的共聚物。
權(quán)利要求
1.一種適用于形成紫外線-固化樹脂的透鏡層的菲涅耳透鏡基片，由含作為分散粒子的橡膠狀彈性材料和作為連續(xù)相的苯乙烯樹脂的橡膠-改性的苯乙烯樹脂形成所述基片，(i)構(gòu)成連續(xù)相的苯乙烯樹脂是分子式(1)表示的苯乙烯單體(A)與分子式(2)表示的丙烯酸(甲基丙烯酸)酯單體(B)的共聚物 其中R1表示氫或甲基；和R2表示氫或具有1-5個(gè)碳原子的烷基， 其中R3表示氫或甲基；和R4表示具有1-8個(gè)碳原子的烷基，單體(A)與單體(B)的比例分別為75-25重量％和25-75重量％，其中單體(A)與單體(B)的總重量為100重量％，(ii)分散相中的橡膠狀彈性材料的含量為3-20重量份，基于100重量份的苯乙烯樹脂，(iii)構(gòu)成分散相的橡膠狀彈性材料的分散粒徑為0.3-1.0微米，(iv)在360nm處的透光率不小于50％。
2.權(quán)利要求1的菲涅耳透鏡基片，其中橡膠改性的苯乙烯樹脂是一種橡膠改性的苯乙烯樹脂組合物，所述橡膠改性的苯乙烯樹脂組合物含100重量份橡膠改性的苯乙烯樹脂和0.1-5重量份折射率之差在±(0.005-0.040)內(nèi)不同于橡膠改性的苯乙烯樹脂且平均粒徑為5-30微米的透明微粒。
3.權(quán)利要求1或2的菲涅耳透鏡基片，其中在基片的至少一側(cè)上提供一種雙凸透鏡和/或一種棱鏡和/或一種線性菲涅耳透鏡。
4.一種應(yīng)用權(quán)利要求1的基片制備的菲涅耳透鏡。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種菲涅耳透鏡基片,所述菲涅耳透鏡基片適于形成紫外線－固化樹脂的透鏡層并具有優(yōu)良的抗沖擊性和耐環(huán)境性。該菲涅耳透鏡基片包括一種特定的橡膠－改生的苯乙烯樹脂,所述橡膠－改性的苯乙烯樹脂含作為分散粒子的橡膠狀彈性材料和作為連續(xù)相的苯乙烯單體與丙烯酸(甲基丙烯酸)酯單體的共聚物。
文檔編號(hào)C08F287/00GK1372147SQ0210803
公開日2002年10月2日 申請日期2002年2月19日 優(yōu)先權(quán)日2001年2月19日
發(fā)明者神谷俊児, 本田誠, 花本惠嗣 申請人:旭化成株式會(huì)社, 大日本印刷株式會(huì)社