JP2008132699A - 表面形状転写樹脂シートの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】樹脂(2)を加熱溶融状態でダイ(3)から連続的に押し出して連続樹脂シート(4)を得、この連続樹脂シート(4)を押圧ロール(5)と転写型(6)との間に挟み込むことにより転写型(6)の表面形状を転写して、転写型(6)の表面形状を精度よく、速やかに転写して、表面形状転写樹脂シート(1)を製造し得る方法を提供する。
【解決手段】本発明の製造方法は、転写型(6)が、有機材料で構成されていることを特徴とする。樹脂(2)を連続的に押し出して連続樹脂シート(4)を得るダイ(3)と、押圧ロール(5)と、連続樹脂シート(4)を押圧ロール(5)との間に挟み込むことにより表面形状を連続樹脂シート(5)に転写する転写型(6)とを備えた製造装置(10)により製造される。この製造装置(10)は、転写型(6)が有機材料で構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、表面形状転写樹脂シートの製造方法に関し、詳しくは転写型の表面形状が転写された樹脂シートの製造方法に関する。

樹脂(2)を加熱溶融状態でダイ(3)から押し出して得られる連続樹脂シート(3)に転写型(6)の表面形状を転写して表面形状転写樹脂シート(1)を製造する方法として、特許文献１〔特開平９−１１３２８号公報〕には、図１に示すように、ダイ(3)から連続的に押し出された連続樹脂シート(B)を押圧ロール(5)と転写型(6)との間に挟み込むことにより、この転写型(6)の表面形状を連続樹脂シート(3)に転写する方法が開示されている。同文献には、転写型(6)を構成する材料に関する記載はないが、転写型(6)として通常は、回転ロール(7)に嵌め込まれた金属製の円筒形状のものや、金属製の回転ロール(7)の表面に彫刻などの方法により形成されたものが一般的である。

特開平９−１１３２８号公報

しかし、かかる従来の製造方法では、転写型(6)の表面形状を精度よく連続樹脂シート(3)に転写するには、転写速度を遅くする必要があり、必ずしも生産性のよい方法であるとは言えなかった。

そこで本発明者は、転写型(6)の表面形状を精度よく、速やかに転写して、表面形状転写樹脂シート(1)を製造し得る方法を開発するべく鋭意検討した結果、本発明に至った。

すなわち本発明は、樹脂(2)を加熱溶融状態でダイ(3)から連続的に押し出して連続樹脂シート(4)を得、
得られた連続樹脂シート(4)を押圧ロール(5)と転写型(6)との間に挟み込むことにより該転写型(6)の表面形状を前記連続樹脂シート(4)に転写して、表面形状転写樹脂シート(1)を製造する方法であり、
前記転写型(6)が、有機材料で構成されていることを特徴とする前記表面形状転写樹脂シート(1)の製造方法を提供するものである。

本発明の製造方法によれば、転写型(6)の表面形状を精度よく、速やかに転写して、生産性よく、目的の表面形状転写樹脂シート(1)を製造することができる。

以下、図１〜図３を用いて本発明の製造方法について説明する。図１〜図３には、表面形状転写樹脂シート(1)の製造装置(10)を模式的に示しており、この製造装置(10)は、加熱溶融状態の樹脂(2)を連続的に押し出して連続樹脂シート(4)を得るダイ(3)と、押圧ロール(5)と、上記連続樹脂シート(4)を、この押圧ロール(5)との間に挟み込むことにより、表面形状を前上記連続樹脂シート(5)に転写する転写型(6)とを備えたものである。

本発明の製造方法に用いられる樹脂(2)は、加熱されることにより硬化する熱硬化性樹脂であってもよいが、通常は、加熱されることにより溶融状態となる熱可塑性樹脂が挙げられ、具体的には、例えばスチレン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、環状オレフィン重合体樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン（ＡＢＳ）樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂などが挙げられる。

樹脂(2)は、光拡散剤、紫外線吸収剤、熱安定剤、帯電防止剤などの添加剤が添加されていてもよい。

光拡散剤は、無機系光拡散剤であってもよいし、有機系光拡散剤であってもよい。

無機系光拡散剤としては、例えば炭酸カルシウム、硫酸バリウム、酸化チタン、水酸化アルミニウム、シリカ、無機ガラス、タルク、マイカ、ホワイトカーボン、酸化マグネシウム、酸化亜鉛などのような無機化合物の粒子が挙げられる。無機系光拡散剤は、脂肪酸などの表面処理剤により表面処理されていてもよい。

有機系光拡散剤としては、例えばスチレン系重合体粒子、アクリル系重合体粒子、シロキサン系重合体粒子などのような有機化合物の粒子が挙げられ、重量平均分子量が５０万〜５００万の高分子量重合体粒子、アセトンに溶解させたときの不溶分として測定されるゲル分率が１０質量％以上の架橋重合体粒子などが好ましく用いられる。

光拡散剤を添加する場合、添加される光拡散剤の屈折率と樹脂(2)の屈折率との差の絶対値は、光拡散の効果の点で、通常０．０２以上であり、得られる表面形状転写樹脂シート(1)の光透過性の点で、通常は０．１３以下である。

樹脂(2)に光拡散剤を添加して製造される表面形状転写樹脂シート(1)は、光拡散板として使用することができる。

ダイ(3)としては、通常の押出成形法に用いられると同様の金属製のＴダイなどが用いられる。

ダイ(3)から樹脂(2)を加熱溶融状態で押し出すには、通常の押出成形法と同様に、押出機(8)が用いられる。押出機(8)は一軸押出機であってもよいし、二軸押出機であってもよい。樹脂(2)は押出機(8)内で加熱され、溶融された状態でダイ(3)に送られ、押し出される。

ダイ(3)から樹脂(2)を加熱溶融状態で押し出すに当っては、ダイ(3)に１種の樹脂(2)を供給し単層で押し出しをしてもよいし、２種以上の樹脂(2)を供給し、積層した状態で共押し出しをしてもよい。２種以上の樹脂(2)を積層した状態で共押し出しをするには、例えば２種３層分配型フィードブロック(図示せず)を用い、これを経由してダイ(3)に樹脂を供給する。

ダイ(3)から押し出された樹脂(2)は通常、連続的にシート状となって押し出され、連続樹脂シート(4)となる。

得られた連続樹脂シート(4)は、押圧ロール(5)と転写型(6)との間に挟み込まれる。
押圧ロール(5)として通常はステンレス鋼、鉄鋼などの金属で構成された金属製ロールが用いられ、その直径は通常１００ｍｍ〜５００ｍｍである。押圧ロール(5)として金属性ロールを用いる場合、その表面は、例えばクロームメッキ、銅メッキ、ニッケルメッキ、ニッケル−リンメッキなどのメッキ処理が施されていてもよい。また、押圧ロール(5)の表面は、鏡面であってもよいし、精度よく転写する必要がなければ、エンボスなどの凹凸が細子された転写面となっていてもよい。

転写型(6)は、連続樹脂シート(4)の表面に押し当てられ、その表面形状を逆型として連続樹脂シート(4)に転写するものである。

本発明の製造方法においては、かかる転写型(6)として、有機材料で構成されたものを用いる。有機材料としては、加熱溶融状態でダイ(3)から押し出された直後の連続樹脂シート(4)に繰り返し押し当てても、転写型(6)の形状を維持しうる耐熱性を有していればよく、例えば熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂などの樹脂が用いられる。

熱硬化性樹脂としては、例えばフェノール樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、、ポリイミド樹脂（ＰＩ樹脂）不飽和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂などが挙げられる。

熱可塑性樹脂としては、例えばスチレン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、管状オレフィン重合体樹脂、アルリロニトリル−ブタジエン−スチレン樹脂（ＡＢＳ樹脂）、ポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ樹脂）、ポリカーボネート樹脂（ＰＣ樹脂）、ポリエーテルスルホン樹脂（ＰＥＳ樹脂）、熱可塑性ポリイミド樹脂（ＰＩ樹脂）などが挙げられる。好ましくは、ビカット軟化点（ＪＩＳ Ｋ７２０６−１９９９ Ａ５０）が、上記ダイ(3)から押し出される樹脂(2)のビカット軟化点よりも４０℃以上高い熱可塑性樹脂、架橋された熱可塑性樹脂などである。

転写型(6)としては、目的とする形状の逆型が表面に形成された有機材料製フィルム(6)が挙げられる。有機材料製フィルムの厚みは通常０．１ｍｍ〜５ｍｍである。

例えば図１に示すように、この有機材料製フィルム(6)は回転ロール(7)に巻き付けられた状態で転写型(6)として使用することができる。この場合、押圧ロール(5)は図１に示すように第一押圧ロール(51)および第二押圧ロール(52)の２本であってもよい。２本の押圧ロール(51、52)を用いる場合、通常は図１に示すように、連続樹脂シート(4)を第一押圧ロール(51)と転写型(6)との間に挟み込むことにより押圧したのち、転写型(6)に巻き掛け、次いで、この状態で第二押圧ロール(52)と転写型(6)との間で押圧する。
また、押圧ロール(5)は、図２に示すように１本であってもよい。

転写型(6)としては、例えば図３に示すように、有機材料製フィルム(6)をそのままで用い、この有機材料製フィルム(6)を連続樹脂シート(4)と重ね合わせ、押圧ロール(5)と回転ロール(7)との間に挟み込むことにより押圧して、有機材料製フィルム(6)の表面形状を連続樹脂シート(4)に転写してもよい。連続樹脂シート(4)に転写したのちの有機材料フィルム(6)は通常、系外に送られ、通常は巻取ロール(図示せず)などに巻き取られる。

転写型(6)の表面形状としては、例えば多数のＶ溝が平行に設けられた形状が挙げられる。Ｖ溝の頂角は通常１６０°以下であり、作成が容易である点で通常は４０°以上である。Ｖ溝の深さ(Ｈ)は、作成が容易である点で通常は１０μｍ以上であり、通常は５００μｍ以下である。Ｖ溝のピッチは、転写型の作成が容易である点で、通常１０μｍ以上、好ましくは５０μｍ以上であり、本発明の製造方法は、Ｖ溝の深さが１０μｍ以上、ピッチが５００μｍ以下の場合に好適である。

かくして転写型(6)の表面形状を連続樹脂シート(4)に転写することにより、目的の表面形状転写樹脂シート(1)を製造することができる。得られた表面形状転写樹脂シート(1)は通常、さらに冷却されたのち枚葉に切断されて、例えば液晶表示装置を構成するプリズムシートなどとして用いられる。また、樹脂(2)として光拡散剤が添加されたものを用いた場合には、表面に形状が転写された光拡散板として用いられる。

以下、実施例により本発明をより詳細に説明するが、本発明は、かかる実施例によって限定されるものではない。

実施例１
〔光拡散剤マスターバッチの製造〕
スチレン樹脂ペレット〔東洋スチレン社製「ＨＲＭ４０」、屈折率１．５９、ビカット軟化点１０６．８℃〕５２質量部、シロキサン系重合体粒子〔架橋重合体粒子、東レダウコーニング社製「トレフィルＤＹ３３−７１９」、屈折率１．４２、体積平均粒子径２μｍ〕４．０質量部、紫外線吸収剤〔住友化学社製「スミソーブ２００」、粉末状〕２質量部および熱安定剤〔住友化学社製「スミライザーＧＰ」、粉末状〕２．０質量部をドライブレンドしたのち、スクリュー径６５ｍｍの二軸押出機にホッパーから投入し、加熱溶融しながら混練して２５０℃でストランド状に押出したのち、ペレット状に切断して、光拡散剤マスターバッチ（ペレット状）を得た。なお、二軸押出機は、ホッパー近傍における樹脂温度が２００℃となり、昇温しながら２５０℃で押し出すようにした。

〔表層用樹脂の製造〕
スチレン−メタクリル酸メチル共重合体樹脂〔新日鐵化学社製「ＭＳ２００ＮＴ」、スチレン単位８０質量％、メタクリル酸メチル単位２０質量％、屈折率１．５７、ペレット状、ビカット軟化点１０２．１℃〕７５．８質量部、アクリル系重合体粒子〔架橋重合体粒子、住友化学社製「スミペックスＸＣ１Ａ」、屈折率１．４９、体積平均粒子径２５μｍ〕２３質量部、紫外線吸収剤〔ＡＤＥＫＡ社製「ＬＡ−３１」、粉末状〕１質量部および熱安定剤〔住友化学社製「スミライザーＧＰ」、粉末状〕０．２質量部をドライブレンドしたのち、スクリュー径６５ｍｍの二軸押出機にホッパーから投入し、加熱しながら溶融混練して２５０℃でストランド状に押出したのち、ペレット状に切断して、表層用樹脂（ペレット状）を得た。なお、二軸押出機は、ホッパー近傍における樹脂温度が２００℃となり、昇温しながら２５０℃で押し出すようにした。

〔表面形状転写シートの製造〕
２種３層分配型フィードブロック〔田辺プラスチック社製〕に中間層用樹脂および表層用樹脂(2)を供給し、中間層用樹脂が中間層となり、表層用樹脂が、中間層の両面に積層された構造となるようにＴダイ(3)に送り、共押し出しをして、中間層の両面に表層が積層された３層構造の連続樹脂シート(4)を連続的に得た。

中間層用樹脂は、スチレン樹脂ペレット〔東洋スチレン社製「ＨＲＭ４０」、屈折率１．５９〕９７質量部および上記で得た光拡散剤マスターバッチ３質量部をドライブレンドしたのち、スクリュー径４０ｍｍのベント付き一軸押出機〔田辺プラスチック社製〕(8)に供給し、加熱溶融し、２５０℃で上記２種３層分配型フィードブロックに供給した。
表層用樹脂は、上記で得た表装用樹脂をそのままスクリュー径２０ｍｍのベント付き一軸押出機〔田辺プラスチック社製〕(8)に供給し、加熱溶融し、２５０℃で上記２種３層分配型フィードブロックに供給した。Ｔダイ(3)としては、幅２５０ｍｍ、リップ間隔２ｍｍのものを用いた。得られた連続樹脂シート(4)は、幅２４３ｍｍ、厚み１．５ｍｍであった。

図１に示すように、Ｔダイ(3)から共押出しされた連続樹脂シート(4)を連続的に、回転ロール(7)の表面に設けられた有機材料製フィルム〔転写型〕(6)と第一押圧ロール(51)との間に送り、挟み込んで押圧したのち、転写型(6)に巻き掛けた状態で、更に、この転写型(6)と第二押圧ロール(52)との間で押圧することにより、連続樹脂シート(4)の表面に、転写型(6)の表面形状を転写して表面形状転写樹脂シート(1)を得た。このときの表面形状転写樹脂シート(1)の生産速度は０．６８ｍ／分であった。

なお、転写型〔有機材料製フィルム〕(6)としては、ポリエチレンテレフタレート樹脂製フィルム（厚み１２５μｍ）の片面にアクリル系樹脂層（厚み３０μｍ）が積層され、このアクリル系樹脂層に、頂角９０°、高さ２５μｍの二等辺三角形のＶ溝がピッチ５０μｍで設けられたものを用い、これをＶ溝が連続シート(4)の押出方向に対して直角となるように、金属製回転ロール(7)に巻き付けて使用した。得られた表面形状転写樹脂シート(1)は、転写型(6)に対応する形状が正確に表面に転写されており、また製造終了後の有機材料製フィルムのＶ溝は、製造開始前と同じ形状を維持していた。

第一押圧ロール(51)としては、直径２００ｍｍで表面が鏡面仕上げされた金属製ロールを９５℃で用いた。
回転ロール(7)としては、直径２００ｍｍで表面が鏡面仕上げされた金属製ロールを８９℃で用いた。
第二押圧ロール(52)としては、直径２００ｍｍで表面が鏡面仕上げされた金属製ロールを１１２℃で用いた。
得られた表面形状転写樹脂シート(1)は、厚み１．４ｍｍの中間層の両面に、厚み０．０５ｍｍの表面層が積層された総厚み１．５ｍｍの多層構造のものであった。

〔表面形状転写樹脂シートの評価〕
得られた表面形状転写樹脂シート(1)を切断し、断面を鏡面仕上げしたのち、超深度形状測定顕微鏡〔ＫＥＹＥＮＣＥ社製「ＶＫ−８５００」〕で観察して、表面に転写されたプリズムの深さ(Ｎ)を測定し、転写型(6)におけるプリズムの深さ(Ｈ)とから、式（１）
β ＝ Ｎ／Ｈ×１００(％)・・・（１）
により、転写率を求めたところ、９８％であった。また、得られた表面形状転写樹脂シート(1)の表面には、転写型(6)から剥離する際に付く縞状の外観不良（タックマーク）は見られなかった。
結果を第１表に示す。

比較例１
有機材料製フィルムに代えて、ニッケル電鋳板からなる円筒を転写型(6)とし、回転ロール(7)に嵌め込んで使用した以外は、実施例１と同様に操作した。このときの表面形状転写樹脂シート(1)の生産速度は０．６６ｍ／分である。なお、ニッケル電鋳板(6)としては、頂角９０°、高さ(Ｈ)２５μｍの二等辺三角形のＶ溝が、連続樹脂シート(4)の押出方向に対して直角となるように、ピッチ５０μｍで設けられたものを用いた。得られた表面形状転写樹脂シート(1)の転写率(β)は６２％であり、表面にタックマークが多く見られた。

次いで、押出機(8)からの樹脂(2)の供給速度並びに第一押圧ロール(51)、第二押圧ロール(52)および回転ロール(7)の回転速度を調節して、表面形状転写樹脂シート(1)の生産速度を０．５８ｍ／分としたところ、得られた表面形状転写樹脂シート(1)の転写率(β)は７６％であり、表面に数多くのタックマークが見られた。

さらに、生産速度を０．４１ｍ／分としたところ、得られた表面形状転写樹脂シート(1)の転写率(β)は９８％であり、表面に僅かにタックマークが見られた。

比較例１の結果を第１表にまとめて示す。

第 １ 表
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
生産速度 転写率(β) タックマーク
(ｍ／分) （％）
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
実施例１ ０．６８ ９８ なし
比較例１ ０．６６ ６２ 多い
０．５８ ７６ 多い
０．４１ ９８ 僅か
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━

表面形状転写樹脂シートを製造する方法の一例を模式的に示す図である。 表面形状転写樹脂シートを製造する方法の他の一例を模式的に示す図である。 表面形状転写樹脂シートを製造する方法の更に他の一例を模式的に示す図である。

符号の説明

１：表面形状転写樹脂シート
２：樹脂 ３：ダイ ４：連続樹脂シート
５：押圧ロール 51：第一押圧ロール 52：第二押圧ロール
６：転写型（有機材料製フィルム） ７：回転ロール
８：押出機 10：表面形状転写樹脂シートの製造装置

Claims (2)

1. 樹脂を加熱溶融状態でダイから連続的に押し出して連続樹脂シートを得、
   得られた連続樹脂シートを押圧ロールと転写型との間に挟み込むことにより該転写型の表面形状を前記連続樹脂シートに転写して、表面形状転写樹脂シートを製造する方法であり、
   前記転写型が、有機材料で構成されていることを特徴とする前記表面形状転写樹脂シートの製造方法。
2. 加熱溶融状態の樹脂を連続的に押し出して連続樹脂シートを得るダイと、
   押圧ロールと、
   前記連続樹脂シートを該押圧ロールとの間に挟み込むことにより表面形状を前記連続樹脂シートに転写する転写型とを備え、
   該転写型が有機材料で構成されていることを特徴とする表面形状転写樹脂シートの製造装置。

Images