JP2019166583A - 非直線加工された樹脂シートの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】切削面がテーパー状となることが抑制された、非直線加工された樹脂シートを簡便に製造し得る方法を提供すること。【解決手段】本発明の非直線加工された樹脂シートの製造方法は、樹脂シートを複数枚重ねてワークを形成すること、および、ワークの外周面を刃角度０°のエンドミルで非直線的に切削すること、を含む。１つの実施形態においては、樹脂シートは接着剤層および／または粘着剤層を含み、１つの実施形態においては、樹脂シートは偏光子を含む。【選択図】図２

Description

本発明は、非直線加工された樹脂シートの製造方法に関する。

用途に応じた種々の樹脂シートが幅広く利用されている。近年、樹脂シートを矩形以外に加工（異形加工）することが望まれる場合があり、さらに、用途の多様化に伴い微細な異形加工が望まれる場合がある。このような微細な異形加工においては、エンドミルによる切削が行われる場合がある。しかし、エンドミルは一般的にねじれ刃構造をしているので、エンドミルを用いて微細な異形加工を行うと、ねじれ刃構造の切削刃が樹脂シート端面を斜めに押し上げるように当接し、さらにエンドミルを樹脂シート端面に押し込みながら切削することとなり、切削面（異形加工面）が横方向からみてテーパー状になってしまう場合がある。その結果、異形加工された樹脂シートの端部を正確に検出することが困難となり、検品等の効率を低下させる場合がある。

特開２０１６−１８２６５８号公報

本発明は上記従来の課題を解決するためになされたものであり、その主たる目的は、切削面がテーパー状となることが抑制された、非直線加工された樹脂シートを簡便に製造し得る方法を提供することにある。

本発明の非直線加工された樹脂シートの製造方法は、樹脂シートを複数枚重ねてワークを形成すること、および、該ワークの外周面を刃角度０°のエンドミルで非直線的に切削すること、を含む。
１つの実施形態においては、上記エンドミルの回転速度は２５０００ｒｐｍ未満である。
１つの実施形態においては、上記エンドミルの外径は３ｍｍ〜３０ｍｍである。
１つの実施形態においては、上記エンドミルは両持ち状態で工作機械に保持されている。
１つの実施形態においては、上記樹脂シートは接着剤層および／または粘着剤層を含む。
１つの実施形態においては、上記樹脂シートは偏光子を含む。

本発明によれば、樹脂シートを複数枚重ねてワークを形成し、当該ワークの外周面を非直線的に切削することを含む樹脂シートの製造方法において、刃角度０°のエンドミルを用いることにより、切削面がテーパー状となることを抑制することができる。本発明の効果は、小径のエンドミルを用いた微細な非直線加工（異形加工）において特に顕著である。

本発明の製造方法により得られ得る非直線加工された樹脂シートの形状の一例を示す概略平面図である。 本発明の製造方法により得られ得る非直線加工された樹脂シートの形状の別の例を示す概略平面図である。 本発明の製造方法におけるエンドミル加工を説明するための概略斜視図である。 図３（ａ）は、本発明の製造方法に用いられるエンドミルの構造を説明するための軸方向から見た概略断面図であり；図３（ｂ）は、図３（ａ）のエンドミルの概略斜視図である。 図４（ａ）〜図４（ｅ）は、本発明の製造方法におけるエンドミル加工の一連の手順を説明する概略平面図である。 図５（ａ）は、本発明の製造方法に用いられるエンドミルの片持ち状態を説明する概略図であり；図５（ｂ）は、両持ち状態を説明する概略図である。 エンドミルの刃角度を変えた場合のテーパーの状態について、実施例２と比較例１、および、実施例３と比較例２をそれぞれ比較して示す電子顕微鏡写真である。 エンドミルの刃角度を変えた場合のテーパーの状態について、実施例６と比較例３、および、実施例７と比較例４をそれぞれ比較して示す電子顕微鏡写真である。 エンドミルの回転速度を変えた場合のざらつきの状態について、実施例２と実施例５を比較して示す電子顕微鏡写真である。 エンドミルの回転速度を変えた場合のざらつきの状態について、実施例６と実施例７を比較して示す電子顕微鏡写真である。 エンドミルを両持ちおよび片持ちとした場合のがたつきの状態について、実施例３と実施例４とを比較して示す電子顕微鏡写真である。

以下、図面を参照して本発明の具体的な実施形態について説明するが、本発明はこれらの実施形態には限定されない。なお、見やすくするために図面は模式的に表されており、さらに、図面における長さ、幅、厚み等の比率、ならびに角度等は、実際とは異なっている。

本発明の樹脂シートの製造方法は、樹脂シートを複数枚重ねてワークを形成すること、および、該ワークの外周面を刃角度０°のエンドミルで非直線的に切削すること、を含む。本発明の効果は、樹脂シートの非直線加工において顕著であり、小径のエンドミルを用いた微細な非直線加工において特に顕著である。

Ａ．樹脂シート
樹脂シートとしては、非直線加工が必要とされる用途に用いられ得る任意の適切な樹脂シートが挙げられる。樹脂シートは、単一層で構成されるフィルムであってもよく、積層体であってもよい。樹脂シートの具体例としては、光学フィルムが挙げられる。光学フィルムの具体例としては、偏光子、位相差フィルム、偏光板（代表的には、偏光子と保護フィルムとの積層体）、タッチパネル用導電性フィルム、表面処理フィルム、ならびに、これらを目的に応じて適切に積層した積層体（例えば、反射防止用円偏光板、タッチパネル用導電層付偏光板）が挙げられる。１つの実施形態においては、樹脂シートは、接着剤層および／または粘着剤層を含む。本発明の実施形態によれば、接着剤層および／または粘着剤層を含む樹脂シートであっても、小径のエンドミルを用いた微細な非直線加工を施すことができる。

以下、樹脂シートの一例として粘着剤層付偏光板を採用した場合の製造方法について説明する。具体的には、図１Ａに示すような平面形状の粘着剤層付偏光板の製造方法における各工程を説明する。粘着剤層付偏光板の平面形状が図１Ａの平面形状に限定されないことは当業者に自明である。例えば、図１Ｂのような平面形状の粘着剤層付偏光板が製造されてもよい。また、本発明が粘着剤層付偏光板以外の任意の適切な樹脂シートにも適用され得ることは、当業者に自明である。すなわち、本発明は、任意の適切な形状を有する任意の適切な樹脂シートの製造に適用され得る。

Ｂ．ワークの形成
図２は、切削加工を説明するための概略斜視図であり、本図にワーク１が示されている。図２に示すように、光学積層体を複数枚重ねたワーク１が形成される。光学積層体は、ワーク形成に際し、代表的には任意の適切な形状に切断されている。具体的には、光学積層体は矩形形状に切断されていてもよく、矩形形状に類似する形状に切断されていてもよく、目的に応じた適切な形状（例えば、円形）に切断されていてもよい。図示例では、光学積層体は矩形形状に切断されており、ワーク１は、互いに対向する外周面（切削面）１ａ、１ｂおよびそれらと直交する外周面（切削面）１ｃ、１ｄを有している。ワーク１は、好ましくは、クランプ手段（図示せず）により上下からクランプされている。ワークの総厚みは、好ましくは１０ｍｍ〜５０ｍｍであり、より好ましくは１５ｍｍ〜２５ｍｍであり、さらに好ましくは約２０ｍｍである。このような厚みであれば、クランプ手段による押圧または切削加工時の衝撃による損傷を防止し得る。粘着剤層付偏光板は、ワークがこのような総厚みとなるように重ねられる。ワークを構成する粘着剤層付偏光板の枚数は、例えば２０枚〜１００枚であり得る。クランプ手段（例えば、治具）は、軟質材料で構成されてもよく硬質材料で構成されてもよい。軟質材料で構成される場合、その硬度（ＪＩＳ Ａ）は、好ましくは６０°〜８０°である。硬度が高すぎると、クランプ手段による押し跡が残る場合がある。硬度が低すぎると、治具の変形により位置ずれが生じ、切削精度が不十分となる場合がある。

Ｃ．エンドミル加工
次に、ワーク１の外周面の所定の位置を、エンドミル２０により非直線的に切削する。エンドミル２０は、代表的には、工作機械（図示せず）に保持され、エンドミルの回転軸まわりに高速回転されて、回転軸に交差する方向に送り出されながら切削刃をワーク１の外周面に当接させ切り込ませて用いられる。すなわち、切削は、代表的には、エンドミルの切削刃をワーク１の外周面に当接させ切り込ませることにより行われる。図１に示すような平面視形状の粘着剤層付偏光板を作製する場合には、ワークの外周の４つの隅部に面取り部４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄを形成し、面取り部４ａと４ｄとを結ぶ外周面の中央部に凹部４ｅを形成する。

エンドミル２０としては、代表的にはストレートエンドミルが用いられ得る。エンドミルは、図３（ａ）および図３（ｂ）に示すように、ワーク１の積層方向（鉛直方向）に延びる回転軸２１と、最外径として構成される切削刃２２と、を有する。切削刃２２は、代表的には、刃先２２ａとすくい面２２ｂと逃がし面２２ｃとを含む。本発明の実施形態においては、エンドミルの刃角度は０°である。このような構成であれば、切削面がテーパー状となることを抑制することができる。このような効果は、小径のエンドミルを用いた微細な非直線加工（異形加工）において特に顕著である。なお、本明細書において「刃角度が０°」とは、刃先２２ａが回転軸と実質的に平行な方向に延びていること、言い換えれば、刃が回転軸に対してねじれていないことをいう。なお、「０°」は実質的に０°であるという意味であり、加工誤差等によりわずかな角度ねじれている場合も包含する。また、「テーパー状の切削面」とは、切削面を横方向から見たときに当該切削面が鉛直方向から斜め方向にずれて延びていることをいう。切削刃の逃がし面２２ｃは、好ましくは、粗面化処理されている。粗面化処理としては、任意の適切な処理が採用され得る。代表例としては、ブラスト処理が挙げられる。逃がし面に粗面化処理を施すことにより、切削刃への粘着剤の付着が抑制され、結果として、ブロッキングが抑制され得る。本明細書において「ブロッキング」とは、ワークにおける粘着剤層付偏光板同士が端面の粘着剤で接着する現象をいい、端面に付着する粘着剤の削りカスが粘着剤層付偏光板同士の接着に寄与することとなる。

エンドミルの刃数としては、目的に応じて任意の適切な刃数が採用され得る。刃数は、１枚であってもよく、図示例のように２枚であってもよく、３枚であってもよく、４枚であってもよく、５枚以上であってもよい。好ましくは、刃数は２枚である。このような構成であれば、刃の剛性が確保され、かつ、ポケットが確保されて削りカスを良好に排出することができる。

エンドミルの外径は、好ましくは３ｍｍ〜３０ｍｍであり、より好ましくは４ｍｍ〜１０ｍｍである。本発明の実施形態によれば、このような小径のエンドミルを用いた微細な非直線加工（異形加工）において、切削面がテーパー状となることを抑制することができる。切削面がテーパー状となる課題は、微細な非直線加工（異形加工）において新たに見出された課題である。これは、ねじれ刃のエンドミルを用いる場合にねじれ刃が斜めに押し入ることによる押しずれが主たる要因であり、さらに、小径エンドミルの剛性に起因し得ると推定され得る。本発明者らは、このような課題を解決するために試行錯誤を繰り返した結果、上記のようにエンドミルの刃角度を０°とすることにより課題が解決できることを見出したものである。なお、本明細書において「エンドミルの外径」とは、回転軸から１つの刃先までの距離を２倍したものをいう。

ワーク１のエンドミル加工（非直線加工）について説明する。まず、図４（ａ）に示すように、図１Ａの面取り部４ａが形成される部分が面取り加工され、次いで、図４（ｂ）〜図４（ｄ）に示すように、面取り部４ｂ、４ｃおよび４ｄが形成される部分が順次面取り加工される。最後に、図４（ｅ）に示すように、凹部４ｅが切削形成される。なお、図示例では面取り部４ａ、４ｂ、４ｃおよび４ｄ、ならびに凹部４ｅをこの順に形成しているが、これらは任意の適切な順序で形成されればよい。

エンドミル加工の条件は、樹脂シートの種類、所望の形状等に応じて適切に設定され得る。例えば、エンドミルの回転速度（回転数）は、好ましくは２５０００ｒｐｍ未満であり、より好ましくは２２０００ｒｐｍ以下であり、さらに好ましくは２００００ｒｐｍ以下である。エンドミルの回転速度の下限は、例えば１００００ｒｐｍであり得る。エンドミルの回転速度がこのような範囲であれば、切削面がテーパー状となることを抑制するのみならず、切削面のざらつき（切削表面の微細な凹凸または不均一）も抑制することができる。このような効果は、小径のエンドミルを用いた微細な非直線加工（異形加工）において顕著である。したがって、エンドミルの外周長さ（外径と円周率πとの積：ｍｍ）と回転数（ｒｐｍ）との積は、好ましくは７８５０００未満であり、より好ましくは６２８０００以下であり、さらに好ましくは３１４０００以下である。当該積の下限は、例えば９４２００であり得る。また例えば、エンドミルの送り速度は、好ましくは５００ｍｍ／分〜１００００ｍｍ／分であり、より好ましくは５００ｍｍ／分〜２５００ｍｍ／分であり、さらに好ましくは８００ｍｍ／分〜１５００ｍｍ／分である。エンドミルによる切削箇所の切削回数は、１回削り、２回削り、３回削りまたはそれ以上であり得る。

エンドミルは、図５（ａ）に示すように工作機械（実質的には、工作機械の保持部５０）に片持ち状態で保持されてもよく、図５（ｂ）に示すように工作機械（実質的には、工作機械の保持部５０、５０）に両持ち状態で保持されてもよい。エンドミルは、好ましくは図５（ｂ）に示すように工作機械に両持ち状態で保持され得る。両持ち状態で保持することにより、切削面がテーパー状となることを抑制するのみならず、切削面のがたつき（切削表面を横方向から見たときの凹凸）も抑制することができる。さらに、両持ち状態で保持することにより、切削時にエンドミルの切削刃にかかる応力を低減することができる。その結果、エンドミルの耐久性を向上させることができ、したがって、エンドミル加工の安定性および信頼性を向上させることができる。

以上のようにして、非直線加工された粘着剤層付偏光板が得られ得る。

なお、一例として図１Ａに示すような平面形状の粘着剤層付偏光板の製造方法を説明してきたが、上記のとおり、本発明は、任意の適切な形状を有する任意の適切な樹脂シートの製造に適用され得る。例えば図１Ｂに示すような平面形状の粘着剤層付偏光板の製造方法においては、曲線部を含む凹部４ｆが形成され得る。凹部における曲線部の半径は、好ましくは５ｍｍ以下であり、より好ましくは４ｍｍ以下であり、さらに好ましくは３ｍｍ以下である。

以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例には限定されない。

＜製造例１＞ 粘着剤層付偏光板の作製
偏光子として、長尺状のポリビニルアルコール（ＰＶＡ）系樹脂フィルムにヨウ素を含有させ、長手方向（ＭＤ方向）に一軸延伸して得られたフィルム（厚み１２μｍ）を用いた。この偏光子の片側に光学機能フィルム（帯電防止層付ＣＯＰフィルム）を貼り合わせた。なお、帯電防止層付ＣＯＰフィルムは、シクロオレフィン（ＣＯＰ）フィルム（２５μｍ）に帯電防止層（５μｍ）が形成されたフィルムであり、ＣＯＰフィルムが偏光子側となるようにして貼り合わせた。得られた偏光子／ＣＯＰフィルム／帯電防止層の積層体の帯電防止層側に表面保護フィルムを貼り合わせた。一方、当該積層体の偏光子側にシクロオレフィン系樹脂の位相差フィルム（日本ゼオン社製、商品名「ＺＢ−１２」、面内位相差Ｒｅ（５５０）＝５０ｎｍ、厚み４０μｍ）を貼り合わせた。さらに、位相差フィルムの外側に粘着剤層（厚み２０μｍ）を形成し、当該粘着剤層にセパレーターを貼り合わせた。このようにして、表面保護フィルム／帯電防止層／ＣＯＰフィルム／偏光子／位相差フィルム／粘着剤層／セパレーターの構成を有する粘着剤層付偏光板１を作製した。

＜製造例２＞ 粘着剤層付偏光板の作製
製造例１と同様にして偏光子を作製し、この偏光子の片側に輝度向上フィルム（３Ｍ社製、商品名「ＤＢＥＦ」）を貼り合わせた。得られた偏光子／輝度向上フィルムの輝度向上フィルム側に表面保護フィルムを貼り合わせた。一方、当該積層体の偏光子側にけん化処理した４０μｍ厚のアクリル樹脂フィルムを貼り合わせた。さらに、アクリル樹脂フィルムの外側に粘着剤層（厚み２０μｍ）を形成し、当該粘着剤層にセパレーターを貼り合わせた。このようにして、表面保護フィルム／輝度向上フィルム／偏光子／アクリル樹脂フィルム／粘着剤層／セパレーターの構成を有する粘着剤層付偏光板２を作製した。

＜実施例１＞
製造例１で得られた粘着剤層付偏光板１を５．７インチサイズ（縦１４０ｍｍおよび横６５ｍｍ程度）に打ち抜き、打ち抜いた偏光板を複数枚重ねてワーク（総厚み約２０ｍｍ）とした。得られたワークをクランプ（治具）で挟んだ状態で、エンドミル加工により、ワークの外周の４つの隅部に面取り部を形成し、さらに、４つの外周面のうちの１つの外周面の中央部に凹部を形成し、図１Ａに示すような非直線加工された粘着剤層付偏光板を得た。ここで、エンドミルの刃数は２枚であり、刃角度は０°であり、外径は５ｍｍであり、工作機械に両持ち状態で保持されるように構成した。また、エンドミルの送り速度は１２００ｍｍ／分であり、回転速度は１５０００ｒｐｍであった。

最終的に得られた非直線加工された粘着剤層付偏光板を、以下の（１）〜（３）の評価に供した。結果を表１に示す。なお、（１）が主たる評価項目であり、（２）および（３）は２次的な評価項目である。

（１）テーパー
実施例および比較例で得られた粘着剤層付偏光板の切削面を横方向から走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察した（倍率５００倍）。横方向から見た切削面を以下の基準で評価した。
○：切削面が実質的に鉛直方向に延びていた
×：切削面が鉛直方向から斜め方向にずれていた
（２）ざらつき
実施例で得られた粘着剤層付偏光板の切削面を正面方向から走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察した（倍率５００倍）。切削面の表面性状について以下の基準で評価した。
○：切削面が滑らかであり、微細な凹凸も不均一も認められなかった
×：微細な凹凸または不均一が顕著であった
（３）がたつき
実施例で得られた粘着剤層付偏光板の切削面を横方向から走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察した（倍率５００倍）。横方向から見た切削面を以下の基準で評価した。
○：切削面が直線状であった
×：切削面に凹凸が認められた

＜実施例２＞
エンドミルの回転速度を２００００ｒｐｍとしたこと以外は実施例１と同様にして、非直線加工された粘着剤層付偏光板を作製した。得られた非直線加工された粘着剤層付偏光板を実施例１と同様の評価に供した。結果を表１に示す。

＜実施例３＞
エンドミルの回転速度を２５０００ｒｐｍとしたこと以外は実施例１と同様にして、非直線加工された粘着剤層付偏光板を作製した。得られた非直線加工された粘着剤層付偏光板を実施例１と同様の評価に供した。結果を表１に示す。

＜実施例４〜７および比較例１〜４＞
粘着剤層付偏光板の種類、エンドミルの刃角度、回転速度、ならびにエンドミルの保持状態を表１に示すように変更したこと以外は実施例１と同様にして、非直線加工された粘着剤層付偏光板を作製した。なお、実施例６および７ならびに比較例３および４については、エンドミルの送り速度を１０００ｍｍ／分とした。得られた非直線加工された粘着剤層付偏光板を実施例１と同様の評価に供した。結果を表１に示す。さらに、エンドミルの刃角度を変えた場合のテーパーの状態を示す電子顕微鏡写真を図６および図７に、エンドミルの回転速度を変えた場合のざらつきの状態を示す電子顕微鏡写真を図８および図９に、エンドミルを両持ちおよび片持ちとした場合のがたつきの状態を示す電子顕微鏡写真を図１０に示す。図６は、実施例２と比較例１、および、実施例３と比較例２をそれぞれ比較して示し；図７は、実施例６と比較例３、および、実施例７と比較例４をそれぞれ比較して示す。図８は、実施例２と実施例５を比較して示し；図９は、実施例６と実施例７を比較して示す。図１０は、実施例３と実施例４とを比較して示す。なお、上記のとおり、テーパーが主たる評価項目であり、がたつきおよびざらつきは２次的な評価項目であるので、比較例についてはテーパーのみを評価した。

＜評価＞
表１ならびに図６および図７から明らかなように、本発明の実施例によれば、樹脂シートを複数枚重ねてワークを形成し、当該ワークの外周面を非直線的に切削することを含む樹脂シートの製造方法において、刃角度０°のエンドミルを用いることにより、切削面がテーパー状となることを抑制することができる。さらに、図８および図９から明らかなように、エンドミルの回転速度を小さくすることにより、切削面のざらつきを抑制することができる。さらに、図１０から明らかなように、エンドミルを両持ち状態とすることにより、切削面のがたつきを抑制することができる。

本発明の製造方法は、非直線加工が必要とされる樹脂シートの製造に好適に用いられ得る。樹脂シートは例えば光学フィルムであり得、本発明の製造方法により得られる光学フィルムは、自動車のインストゥルメントパネルやスマートウォッチに代表される異形の画像表示部に好適に用いられ得る。

１ ワーク
２０ エンドミル

Claims (6)

1. 樹脂シートを複数枚重ねてワークを形成すること、および
   該ワークの外周面を刃角度０°のエンドミルで非直線的に切削すること、
   を含む、非直線加工された樹脂シートの製造方法。
2. 前記エンドミルの回転速度が２５０００ｒｐｍ未満以下である、請求項１に記載の製造方法。
3. 前記エンドミルの外径が３ｍｍ〜３０ｍｍである、請求項１または２に記載の製造方法。
4. 前記エンドミルが両持ち状態で工作機械に保持されている、請求項１から３のいずれかに記載の製造方法。
5. 前記樹脂シートが接着剤層および／または粘着剤層を含む、請求項１から４のいずれかに記載の製造方法。
6. 前記樹脂シートが偏光子を含む、請求項５に記載の製造方法。