JPH10151662A - 押出シート成形用ロール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 樹脂の厚みムラを吸収し、均一圧力でシート
を挟圧し、且つ、シートに高度の鏡面を付与することが
できる鏡面ロールを提供する。 【解決手段】 本発明によるシート成形用ロール4 は、
少なくとも片面が平滑面であるプラスチックシートを押
出成形する押出シート成形装置において該平滑面を成形
するためのロールであって、軸芯部1 と、軸芯部を覆う
ゴム層2 と、更にゴム層を覆う金属層3 とからなり、該
金属層の表面が鏡面化されているものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱可塑性樹脂を原
料とし、少なくとも片面が平滑面であるプラスチックシ
ートを押出成形する押出シート成形装置において該平滑
面を成形するための鏡面ロールに関する。少なくとも片
面が平滑面であるプラスチックシート、例えば、フレネ
ルレンズシート、レンチキュラーレンズシート、プリズ
ムレンズシート等は光学的用途に用いられ、レンズ形状
を有する面の反対面に高度な平滑性が要求される。本発
明によるロールはこのような平滑面を成形するのに好適
に用いられるものである。

【０００２】

【従来の技術】フレネルレンズシート、レンチキュラー
レンズシート、プリズムレンズシート等に代表されるレ
ンズ機能シートは、片面に上記レンズ機能を発現する形
状が付与され、その面の反対面は、高度な平滑性（鏡面
性）を有する鏡面であることが要求される。一般に、量
産性に優れる押出連続成形法によって上記レンズ機能シ
ートを製造するには、レンズ形状面を賦形するエンボス
ロールと、それに対向する鏡面成形用の鏡面ロールとの
間に溶融樹脂を膜状に通過させ挾圧することによって、
片面に光学機能を発現する微細な凹凸形状を転写すると
ともに、もう一方の表面に平滑な鏡面を形成する方法が
行われている。

【０００３】この鏡面ロールとして、ｉ）表面が研磨あ
るいはメッキ加工されてなる金属鏡面ロール、ii) 内面
を鏡面化した型を用いて軸芯部表面にシリコーンゴム等
を注型硬化させて軸芯部を被覆してなる鏡面ゴムロー
ル、または、軸芯部表面に流延法によってゴム層を設け
てなる鏡面ゴムロール、iii)軸芯部をフッ素系樹脂製の
熱収縮チューブで被覆した後、表面を研磨により鏡面化
してなる鏡面フッ素樹脂ロールが用いられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】Ｔダイ金型を用いた押
出シートの厚み精度は、近年の金型設計、加工技術の発
達により飛躍的に向上しているが、幅方向ｍｍ単位での
微小な厚みムラ、即ち、近接する２点間の厚みムラに対
して画期的な改善策を見出すには至っていない。このよ
うな厚みムラはレンズ機能シートの賦形状態の不均一と
なって現れ、品質の低下、即ち部分的な光学性能の悪化
をもたらす。

【０００５】エンボスロールは基本的には所望のレンズ
形状を刻んだ金属製ロールであり、多種多様な鏡面ロー
ルと組み合わせてこれらの間に溶融樹脂を膜状に通過さ
せ挾圧することによりレンズ機能シートの成形が行われ
てきた。

【０００６】他方、鏡面ロールは下記のような問題を有
する。まず、金属鏡面ロールｉ）は、鏡面の精度及び無
欠陥性に優れるが、柔軟性がないため樹脂の厚みムラを
自らの変形により吸収する能力を持たない。従って、金
属製鏡面ロールを用いて溶融樹脂を膜状に通過させ挾圧
した場合、樹脂の厚みムラにより厚肉部分に圧力が集中
してしまい薄肉部分の圧力が不足するため、薄肉部分が
賦形不十分となる。

【０００７】また、鏡面ゴムロールii) は、それ自身の
柔軟性により樹脂の厚みムラを吸収するため均一な圧力
で溶融樹脂を膜状に通過させ挾圧することが可能である
が、注型硬化によってゴム層を作製する際の発生ガス等
に起因する微小欠陥が避けられず、高温の樹脂に曝され
ることによるゴムの劣化が生じ、短時間に使用不能とな
る。そのため、このロールでは、シート片面を表面粗度
Ｒａ＝０．０１〜０．２５μｍ程度の鏡面ないしは薄マ
ットに仕上げることは困難であった。

【０００８】更に、鏡面フッソ樹脂ロールiii)は、耐熱
劣化性に優れるが、柔軟性は鏡面ゴムロールに劣り、鏡
面性、無欠陥性は金属鏡面ロールに劣る。

【０００９】このように、レンズ機能シート押出成形に
使用される従来の鏡面ロールはそれぞれ短所を有し、レ
ンズ機能シートの製造歩留りを低下させ、その光学性能
を制限している。本発明は、上記の諸問題を克服した押
出シート成形用ロールを提供することを目的とするもの
である。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、均一な賦
形を行い良好な光学機能を得るため、樹脂の厚みムラを
吸収し、均一圧力でシートを挟圧し、且つ、シートに高
度の鏡面ないしは薄マットを付与することができる鏡面
ロールを見出すべく検討を行った結果、本発明によるシ
ート成形用ロールを提供するに至った。

【００１１】本発明によるシート成形用ロールは、少な
くとも片面が平滑面であるプラスチックシートを押出成
形する押出シート成形装置において該平滑面を成形する
ためのロールであって、軸芯部と、軸芯部を覆うゴム層
と、さらにゴム層を覆う金属層とからなり、該金属層の
表面が鏡面化されているものである。

【００１２】金属層の厚みは好ましくは０．０３〜１ｍ
ｍであり、より好ましくは０．０３〜０．５ｍｍであ
る。ロール表面の粗さはＲａ＝０．０１〜３μｍである
ことが好ましい。ゴム層の厚みは０．３〜３ｍｍである
ことが好ましい。また、金属層は継目なしのチューブ状
物であることが好ましい。このような継目なしのチュー
ブ状物は例えば電気鋳造法によって得られる。以下、本
発明を更に詳しく説明する。

【００１３】本発明によるシート成形用ロールの軸芯部
は、従来から用いられている鏡面ロールの軸芯部と同じ
ものであってよく特に限定されるものではないが、通
常、シートの型押し成形時には２本の対を成すロール間
に溶融樹脂を膜状に通過させ狭圧することでロールの表
面形状をシートに転写するものであるため、ロールは圧
力に耐える材質からなる堅牢な構造を有するものである
ことが要求される。従って、鏡面ロールの軸芯部として
は、鋼、ステンレス、アルミニウム等の金属製のものが
好適に用いられる。軸芯部はまたロール駆動用の付属部
品を有していてもよい。

【００１４】また、一般的に型押し成形においてロール
温度は転写性に大きく影響を与えるため、ロールを適当
な温度に調節できる構造の軸芯部が好ましい。好適に用
いられる温度調節手段としては、シーズヒーターを軸芯
部に組み込んでロールを加熱する電気加熱方式、誘導発
熱式コイルによる電磁誘導作用によってロールを加熱す
る誘導発熱方式、軸芯部内に設けられた流路に温度制御
用の熱媒体を循環させてロールを間接加熱する熱媒体循
環加熱方式等が挙げられる。特に好ましいのは熱媒体循
環加熱方式であり、この熱媒体は気体でもよいが、水、
油等の液体の方が好ましい。熱媒体流路の好適な例とし
ては、内部に２条スパイラルまたは４条スパイラル等の
構造を有するものが挙げられる。

【００１５】上記ゴム層の材料は室温以上でゴム弾性を
持つものであればよく、例えばネオプレンゴム、ＮＢＲ
ゴム、シリコーンゴム等が例示される。特に、ＪＩＳ
Ｋ７２１５に規定されるゴム硬度で６０〜９０°の材料
が好適であり、高温での寿命を考慮する場合にはシリコ
ーンゴムが好適である。ゴム層の材料にはゴム硬度を調
整する目的でＳｉＯ₂ 粉末等の各種充填材を含ませても
よい。

【００１６】ゴム層の厚みは弾性力を保持できる程度、
例えば０．３ｍｍ程度以上であればよく、特に上限は規
定されない。但し、樹脂シートへの凹凸転写性を重視す
る場合は薄い方が有利であり、上限を３ｍｍ程度とする
のが好ましい。即ち、ゴム層の厚みが０．３ｍｍ以下で
はゴム層の弾性変形量が不足し、樹脂の厚みムラを吸収
しきれない恐れがある一方、３ｍｍを超えるとゴム部の
弾性変形量が大きくなって、エンボスロールとの間で挟
圧する樹脂シートにかかる圧力が逸散してしまい、凹凸
転写性が低下することになる。

【００１７】ゴム層の表面状態は、これに外装される金
属層を接着固定できるものであればよいが、ゴムの接着
性に応じてゴム層の接着表面を適宜粗く仕上げることが
好ましい。

【００１８】上記金属層は所定の厚さに作製可能な方法
であればどのような方法で作製したものでもよく、例え
ば、帯状の金属片を管状に巻いて接合したり、金属管の
表面を所定の厚さまで削る方法等で作製できる。帯状の
金属片を管状に巻けば接合部に継目が生じ、また金属管
の表面を削る方法では肉厚０．３ｍｍ程度が薄さの限界
となる。

【００１９】特に好ましい金属層は、継目なしのチュー
ブ状物である。例えば、帯状の銅片を管状に巻いて溶接
しメッキ処理したもの、肉厚の鋼管を旋盤加工により薄
肉化し、研磨仕上げしたもの、電気鋳造法により作製し
たニッケルチューブ等が挙げられる。電気鋳造法により
作製した継目なしのチューブは、鏡面性、無欠陥性に優
れ、また、肉厚精度に優れるため、最も好適である。

【００２０】金属層の厚みは、好ましくは０．０３〜１
ｍｍ、より好ましくは０．０３〜０．５ｍｍである。こ
の厚みが０．０３ｍｍを下回ると、挾圧時にシートが破
断し易く圧力の設定に制限が生じることがある。この厚
みが１ｍｍを上回ると、得られたシートが柔軟性に欠
け、樹脂の厚みムラを吸収しきれない場合もある。

【００２１】ゴム層と金属層とは接着剤を用いて固定さ
れていてもよく、ゴム層を冷却収縮させてチューブ状の
金属層に挿入し摩擦力を強くすることで固定を行っても
よい。軸芯部とチューブ状の金属層を先に位置決めし、
その間に液状ゴムを注入することで本発明鏡面ロールを
作製することもできる。

【００２２】このようにして本発明による鏡面ロールを
得た後、ロール表面の研磨により鏡面性、無欠陥性を向
上させてもよい。また、薄マットをかけたい場合には、
ロール表面にサンドブラストを行う。この場合、ロール
に衝突させる粒子の大きさによって、表面粗さを適宜調
整することもできる。

【００２３】該ロール表面の粗さはＲａ＝０．０１〜３
μｍであることが好ましく、Ｒａ＝０．０１〜１μｍで
あることがより好ましい。Ｒａ＝０．０１μｍ未満とし
ても性能に差がなく、Ｒａ＝３μｍを超えると得られる
シートの成形面のマット状態が濃くなりすぎる。更に、
実際にシートを取り扱う上で、シートと他の平滑面とが
密接する場合があり、このような場合にＲａが小さ過ぎ
ると密着して剥離しにくくなる問題が発生するので、Ｒ
ａの下限を０．０２μｍ、より好ましくは０．０３μｍ
とすれば光学的平滑性と密着防止の両立が図れることに
なって極めて好ましい。なお、ＲａはＪＩＳ Ｂ ０６
０１に規定される中心線平均粗さを示す。

【００２４】

【発明の実施の形態】本発明を実施例により詳述する。

【００２５】実施例１ ｉ） 軸芯部をＳ４５Ｃ鋼材で作製し、その内部に熱媒
体油を循環させるための流路を設けた。流路は４条スパ
イラル構造とした。

【００２６】ii) 次に、ＳｉＯ₂ 粉末を充填材として
含有する液状シリコーンゴムによって軸芯部を被覆し、
ゴムの硬化後ゴム層の厚みを研磨により２ｍｍに調整し
た。硬化後のゴム硬度は７５°であった。

【００２７】iii) 次に電気鋳造法を用いて厚み０．１
ｍｍのニッケルチューブを作製した。ニッケルチューブ
の表面は良好な鏡面性を有していた。軸芯部を被覆した
ゴム層表面にシリコーン系接着剤を塗布し、ニッケルチ
ューブ内に挿入した後、接着剤を硬化させ本発明による
鏡面ロールを得た。

【００２８】得られた押出シート成形用ロールの構造を
図１に示す。図１中、1 は軸芯部、2 は軸芯部を覆うゴ
ム層、3 はゴム層を覆う金属層、4 はこれらから構成さ
れた本発明の押出シート成形用ロールである。

【００２９】実施例２ 実施例１の工程ii) でゴム層の厚みを３．０ｍｍに調整
したこと以外は実施例１同様に鏡面ロールを得た。

【００３０】比較例１ 実施例１において用いたものと同じＳ４５Ｃ鋼材製の軸
芯部の表面にクロムメッキを施し、鏡面ロールを得た。

【００３１】比較例２ 内面を鏡面化した型を用意し、この型の内面と、実施例
１において用いたものと同じＳ４５Ｃ鋼材製の軸芯部の
表面との間にシリコーンゴムを注型して硬化させ、厚み
４．５ｍｍのゴム層で軸芯部を被覆した鏡面ゴムロール
を得た。

【００３２】比較例３ 実施例１において用いたものと同じＳ４５Ｃ鋼材製の軸
芯部を厚み２．０μｍのフッ素系樹脂製の熱収縮チュー
ブで被覆した後、表面を研磨により鏡面化し、鏡面フッ
素樹脂ロールを得た。

【００３３】実施例３ 実施例１の工程iii)を下記の工程に代えた点を除いて、
実施例１と同様の操作を行った。

【００３４】即ち、鍛造法を用いて肉厚０．１５ｍｍの
帯状ステンレス片を作製した。この帯状ステンレス片の
表面は良好な鏡面性を有していた。帯状ステンレス片を
管状に巻いて溶接で接合しステンレスチューブを作製し
た。工程ｉ）及びii) で得られた軸芯部を被覆したゴム
層の表面にシリコーン系接着剤を塗布し、ステンレスチ
ューブ内に挿入することによって、ステンレスチューブ
からなる金属層でゴム層を被覆した。接着剤の硬化後、
ロール表面をサンドブラスト法により表面粗度Ｒａ＝
０．１５μｍに仕上げた。こうして本発明による鏡面ロ
ールを得た。

【００３５】実施例４ 実施例１の工程ii) でゴム層の厚みを３．５ｍｍに調整
し、工程iii)を下記の工程に代えた点を除いて、実施例
１と同様の操作を行った。

【００３６】即ち、鍛造法を用いて肉厚０．１ｍｍの帯
状ステンレス片を作製し、これを管状に巻いて溶接で接
合しステンレスチューブとした後、更に電気鋳造法によ
り厚み０．０５ｍｍのクロム層を設けステンレス−クロ
ムチューブとした。このチューブ表面は良好な鏡面を有
していた。その後、工程ｉ）及びii) で得られた軸芯部
を被覆したゴム層の表面にシリコーン系接着剤を塗布
し、ステンレス−クロムチューブ内に挿入することによ
って、ステンレス−クロムチューブからなる金属層でゴ
ム層を被覆した。接着剤の硬化後、ロール表面を４００
メッシュのガラスビーズを用いてドライ法によるサンド
ブラスト加工を行い、表面粗度Ｒａ＝０．０５μｍに仕
上げた。こうして本発明による鏡面ロールを得た。

【００３７】比較例４ 実施例１において用いたものと同じＳ４５Ｃ鋼材製の軸
芯部の表面にクロムメッキを施した後、ロール表面を実
施例３と同様のサンドブラスト法により表面粗度Ｒａ＝
０．１５μｍに仕上げ、金属ロールを得た。

【００３８】比較例５ 実施例１において用いたものと同じＳ４５Ｃ鋼材製の軸
芯部を比較例２で用いたものと同じフッ素系樹脂製の熱
収縮チューブで被覆した後、表面を研磨により薄マット
化し、鏡面フッ素樹脂ロールを得た。

【００３９】性能評価 実施例及び比較例で得られた各鏡面ロールとプリズムシ
ート成形用のエンボスロールとをそれぞれ引き取り機に
設置し、Ｔダイから押出したポリカーボネート溶融樹脂
をこれらのロール間に膜状に通過させ狭圧することでエ
ンボス加工を行った。Ｔダイからの押出し直後の樹脂温
度は２７０℃であり、エンボスロール内に流す熱媒体温
度は１３０℃に制御し、本発明による鏡面ロール内に流
す熱媒体温度は３０℃に制御した。得られた成形シート
はエンボスロールから良好に剥離し、その厚みは２００
μｍであった。

【００４０】作製したシートを観察し、エンボス形状の
転写均一性、転写率、鏡面の平滑性（実施例１，２、比
較例１〜３）、薄マットの表面粗度（実施例３，４、比
較例４，５）、密着性、鏡面の無欠陥性、ロール寿命の
評価を下記の測定により行った。評価結果を表１及び表
２に示す。 ・転写均一性：シート全幅にわたって反射光の光沢ムラ
を目視判定 ・転写率：エンボスロールの凹凸深さに対する転写シー
トの凹凸深さの割合 ・平滑性Ｒａ：ＪＩＳ Ｂ ０６０１に準じて測定 ・表面粗度：ＪＩＳ Ｂ ０６０１に準じて測定 ・密着性：市販の平滑なアクリル板に対して密着の有無
を判定 ・鏡面の無欠陥性：幅５５ｃｍの成形シート１ｍ当たり
の欠陥個数を目視 ・ロール寿命：上記成形条件で成形を行い、ゴム層や金
属層が剥離するまでの時間、またはゴム層の表面や金属
層の表面に傷が発生するまでの時間を測定

【００４１】

【表１】

【００４２】

【表２】

【００４３】表１及び２中、○は均一性が極めて良好、
△は均一性が十分でない、×は均一性が良くない、をそ
れぞれ意味する。

【００４４】表１及び２から明らかなように、実施例の
鏡面ロールはいずれの項目においても良好な評価を得
た。

【００４５】

【発明の効果】本発明により、樹脂の厚みムラを吸収
し、均一圧力でシートを挾圧し、且つ、シートに高度な
鏡面性を付与する鏡面ロールが実現され、これによって
均一なエンボス賦形性と鏡面の平滑性、無欠陥性を飛躍
的に向上した押出シートを成形することが可能となっ
た。従って、本発明により光学精度に優れたレンズシー
トを量産性よく、安価に提供することが可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による押出シート成形用ロールの横断面
図である。

【符号の説明】

１：軸芯部 ２：ゴム層 ３：金属層 ４：本発明の押出シート成形用ロール

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも片面が平滑面であるプラスチ
   ックシートを押出成形する押出シート成形装置において
   該平滑面を成形するためのロールであって、軸芯部と、
   軸芯部を覆うゴム層と、さらにゴム層を覆う金属層とか
   らなり、該金属層の表面が鏡面化されている押出シート
   成形用ロール。
2. 【請求項２】 金属層の厚みが０．０３〜１ｍｍである
   請求項１記載の押出シート成形用ロール。
3. 【請求項３】 ロール表面の粗さがＲａ＝０．０１〜３
   μｍである請求項１又は２記載の押出シート成形用ロー
   ル。
4. 【請求項４】 ゴム層の厚みが０．３〜３ｍｍである請
   求項１〜３いずれかに記載の押出シート成形用ロール。
5. 【請求項５】 金属層が継目なしのチューブ状物である
   請求項１〜４いずれかに記載の押出シート成形用ロー
   ル。
6. 【請求項６】 継目なしのチューブ状物が電気鋳造法に
   よって得られたものである請求項５記載の押出シート成
   形用ロール。