JP4705250B2 - エンボスエンドレスベルトの製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表面にエンボスパターンが施され、エンボスシートを製造するために用いられるエンボスエンドレスベルトの製造方法に関する。
【０００２】
【背景技術】
従来から、樹脂シートまたはフィルムの表面に立体的な凹凸模様（エンボスパターン）を形成した、いわゆるエンボスシートが製造されている。
一般に、このようなエンボスシートの製造においては、金属ロールや金属平板の表面にエンボスを形成しておき、これを樹脂シートまたはフィルムの表面に転写する方法や、複数のロールに巻装されたベルトの表面にエンボスを形成した、いわゆるベルトプロセスにより、樹脂シートまたはフィルムの表面にエンボスパターンを形成する方法が採用される。
【０００３】
ベルトプロセスを用いた従来の方法として以下のようなものがある。
エンボスパターンを有する彫刻等でベルト表面に模様を形成した金属ベルトを用い、熱と圧力により連続的にエンボスを形成する方法（従来技術１ 米国特許
４７４０２５８号）。
さらに、金属基板上のポリイミド系樹脂薄膜に凹凸溝を付けるにあたり、薄膜が溶融状態にある間に転写ロールで押圧して表面に凹凸溝を転写する方法（従来技術２ 特開平１０−３３７８０６号公報）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述の各従来技術には、以下にあげるような問題がある。すなわち、従来技術１による方法では、金属ベルト面に木目や生地目等の細かな模様を彫刻等の手段で立体模様をつけることは困難または時間がかかり、不経済であるという問題もある。また、金属ベルト表面で樹脂シートにエンボス付けを行う際、加熱により軟化したシートがベルト表面に溶着して、剥離が困難になるとともに無理に剥離した場合シートが破損するという問題もある。
また、従来技術２による方法では、ポリイミド表面への転写時の型再現性が悪いため、細かい模様をつけようとすると押圧時の圧力を高くする必要があり、加工が難しい問題がある。また、型再現性の向上をはかるため、ポリイミドを柔らかくして押圧すると転写ロールにポリイミドが付着して転写効率が悪くなるという問題がある。
【０００５】
本発明の目的は、簡便に、迅速に、かつ低コストで製造できるとともに、精密な模様を確実に転写でき、しかもエンボスシート加工時の離型性がよいエンボスエンドレスベルトの製造方法を提供することにある。
【０００６】
請求項１に記載のエンボスエンドレスベルトの製造方法は、外面にエンボスパターンが施され、エンボスシートを製造するために用いられるエンボスエンドレスベルトの製造方法であって、エンドレスベルトの外面に熱硬化性樹脂を塗布する塗布工程と、エンドレスベルトの外面に塗布された熱硬化性樹脂を加熱し、半乾燥または半硬化させる半硬化工程と、半乾燥または半硬化させた熱硬化性樹脂に膜状の転写材料を押圧・貼着させる転写工程と、転写材料を貼着させたまま熱硬化性樹脂を加熱し、硬化させる硬化工程と、硬化させた熱硬化性樹脂から転写材料を剥離させる剥離工程とを備え、前記剥離工程で転写材料を剥離することで、外面にエンボスパターンが設けられた熱硬化性樹脂が前記エンドレスベルトの外面にコーティングされたエンボスエンドレスベルトを製造することを特徴とする。
【０００７】
ここで、エンドレスベルトには、スチール、ステンレス、銅など金属製の材質のものを採用できる。また、エンドレスベルトが巻装されるロールの数は２以上であれば任意であり、ロールの種類としては、加熱ロール、冷却ロール等適宜選択できる。
そして、塗布工程に使用される熱硬化性樹脂としては、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、ユリアメラミン樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂等が採用できる。中でもポリイミド樹脂が好ましい。
ポリイミド樹脂としては、非熱可塑性ポリイミド、熱可塑線状ポリイミド、熱硬化性ポリイミド、変性ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリエステルイミド等を採用できる。
【０００８】
さらに、熱硬化性樹脂を半乾燥または半硬化の状態にするための半硬化工程においては、加熱手段が必要である。加熱手段は、エンドレスベルトの内側、外側の一方から行う場合、または両側から行う場合等、適宜選択できるが、ベルトの内側から加熱することが好ましい。
ベルトの内側から加熱することで、加熱されたエンドレスベルトに固着したシートを直接加熱することができ、加熱効率を向上できる。
【０００９】
ここで、エンドレスベルトの内側からの加熱手段としては、例えば、ベルトが巻装される複数のロールのうち少なくとも１つを加熱ロールとする方法や、ベルト内側に設置された電熱ヒータ等で加熱する方法等が挙げられる。一方、ベルト外側からの加熱手段としては、例えば、外側に設置された電熱ヒータ等で加熱する方法や、ベルト外側に設けられたニップロールを兼ねた加熱ロール等でシートを直接加熱する方法等が挙げられる。
その他、熱風による加熱等を適宜組み合わせて加熱効率を向上させることも可能である。
【００１０】
また、転写工程において、熱硬化性樹脂に転写するパターンを備える転写材料としては、布地、レース地、エンボスペーパー、樹皮、金網、木の葉、畳おもて等種々の材料を採用することができる。
さらに、転写工程において熱硬化性樹脂の膜に転写材料を押圧する際の加圧手段としては、例えば、エンドレスベルトの外側に設けられたニップロールで、シートをエンドレスベルト側に押圧する方法等を採用できる。
【００１１】
そして、硬化工程においても、半硬化工程と同様に加熱手段が必要であるが、半硬化工程よりも高温に設定できるものであれば、前記と同様の加熱手段を採用できる。
【００１２】
また、剥離工程において、エンボス加工した熱硬化性樹脂から転写材料を剥離させなければならないが、その手段としては、エンドレスベルトを冷却する冷却手段を備え、その冷却手段によって熱硬化性樹脂を冷却するとともにエンドレスベルトの外側に設けられた剥離ロールを用いて冷却された熱硬化性樹脂上に位置する転写材料を巻き取って剥離させる方法が採用できる。
冷却手段としては、例えば、金属製エンドレスベルトが巻装されるロールを冷却ロールとする方法や、ベルト外側に冷却ロールを設ける方法等を採用できる。
【００１３】
この発明によれば、半乾燥または半硬化した熱硬化性樹脂にエンボスパターンを転写するため熱硬化性樹脂上にエンボスパターンを保持させやすく、このまま冷却することで、精密な模様を確実に転写することができる。
また、転写材料を貼着・押圧してエンドレスベルト上にコーティングされた熱硬化性樹脂にエンボスパターンを転写する方法を採用しているため、エンドレスベルト上またはコーティングされたポリイミドに直接彫刻するのと比較して、簡便に、迅速に、かつ低コストで、エンボスエンドレスベルトを製造することができる。
【００１４】
請求項２記載の発明は、請求項１に記載のエンボスエンドレスベルトの製造方法において、前記塗布工程で塗布する熱硬化性樹脂は液状ポリイミドであることが好ましい。
この発明によれば、塗布した液状ポリイミドを半乾燥または半硬化してエンボスパターンを転写するため、ポリイミド上にエンボスパターンを保持させやすく、このまま冷却することで、精密な模様を確実に転写することができる。
【００１５】
請求項３記載の発明は、請求項２に記載のエンボスエンドレスベルトの製造方法において、前記液状ポリイミドの固形分濃度は、３３重量％以上であること特徴とする。
【００１６】
ここで、液状ポリイミドの溶媒には、ポリイミドを分散させる溶媒ならば任意の溶媒を採用することができる。
また、固形分濃度が３３重量％未満の場合には、溶媒が多すぎるため、残留溶媒が揮発することにより、ポリイミドとエンドレスベルトとの界面が剥離して、転写性が悪くなる。また、溶液の粘度が低くなるため、転写したエンボスパターンをポリイミドが保持することが困難になる。
しかしながら、固形分濃度が３３重量％以上の場合には、溶媒が少ないため、ポリイミドとエンドレスベルトとの界面が剥離し、転写性が悪くなるという虞はない。また、溶媒が揮発することなく溶液の粘度が高いため、転写したエンボスパターンをポリイミドが保持することができ、転写性を高めることができる。
【００２３】
本発明の被加工物となるシートを構成する熱可塑性樹脂としては、任意の熱可塑性樹脂を採用することができ、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂、２種類以上のオレフィンの共重合体、エチレン−アクリル酸共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−ビニルアルコール共重合体、ポリエステル、ポリ塩化ビニル、アイオノマー等を採用できる。
なお、熱可塑性樹脂中には、必要に応じて、充填剤（炭酸カルシウム、タルク等）、滑剤、帯電防止剤、可塑剤、着色剤、熱分解型発泡剤等を含有させておいてもよい。
【００２４】
以上のようなシートは、２種以上のシートを積層してエンボス加工してもよく、予め積層したシートをエンドレスベルト上に供給してもよい。
また、予め積層する方法としては、例えば、熱ラミネート、ドライラミネート等のラミネート法、共押出法、カレンダ法等を用いることができる。
なお、本発明におけるシートは、厚さが相対的に薄いフィルムをも含む概念である。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１には、本発明の一実施形態に係るエンボスエンドレスベルト１０の製造に用いられる製造装置１が示されている。
製造装置１は、所定間隔を開けて配置された第１加熱ロール１１０、第２加熱ロール１１１および冷却ロール１２０と、これら各ロール１１０、１１１、１２０に巻装されたエンドレスベルト１０Ａと、バーコータ３０と、押出し機４０と、ニップロール５０および剥離ロール６０とを備えて構成されている。
【００２７】
ここで、加熱ロール１１０、１１１は、ヒータ等の加熱手段が内蔵されており、その表面温度は、調節可能である。
また、冷却ロール１２０は、水冷式等の冷却手段が内蔵されており、その表面温度は、調節可能である。
なお、これら各ロールの内の少なくとも一つは、モータ等の回転駆動手段と連結され、回転可能にされている。
【００２８】
エンドレスベルト１０Ａは、ステンレス鋼から形成され、その表面には、凹凸のエンボスパターンを形成するポリイミド１０Ｂがコーティングされる。
このポリイミド１０Ｂは、溶媒に分散したポリイミドからなり、その濃度は、３３重量％以上が好ましい。また、その粘度は、４０〜７００ Poise が好ましい。粘度が４０Poise未満ならば、ポリイミド１０Ｂが柔らかくなりすぎて、エンボスパターンを転写しても保持できないという虞があり、７００ Poiseより大きければ、ポリイミド１０Ｂが硬くなりすぎて、エンボスパターンを転写する際の押圧に余分な力が必要になるという虞がある。
【００２９】
ポリイミド１０Ｂをコーティングする際に、押出し機４０から、液状のポリイミド１０Ｂを押し出し、または粘度が低い場合には、流し込み、バーコータ３０で所定の厚さに調節する。押出し機４０は、対象物の粘度が高い場合に押し出す機能を備えているものならば、好ましい。本実施形態では、ポリイミド１０Ｂを押し出す機能を備えた押出し機４０を使用している。
また、バーコータ３０は、ポリイミド１０Ｂを所定の厚さに調節するためプラスチックやゴム製等の部材が好ましい。本実施形態では、プラスチック製のバーコータ３０を使用している。
【００３０】
また、ニップロール５０は、ゴムにより形成され、その外周面にシリコーンゴム製の表面材が装着されている。ニップロール５０は、第１加熱ロール１１０に適当な圧力で押圧するように調整されている。ここでニップロール５０と第１加熱ロール１１０とにより、エンボスパターン転写時の加圧工程が行われる。なお、上記押圧力は、樹脂シートの厚さ、幅、樹脂の材質等に応じて適宜設定することができる。
さらに、剥離ロール６０も、ゴムにより形成され、その外周面にシリコーンゴム製の表面材が装着されている。
【００３１】
図１の製造装置１を用いた本実施形態に係るエンボスエンドレスベルト１０の製造方法を説明する。上述した製造装置１によるエンボスエンドレスベルト１０の製造方法を図１〜３に基づいて説明する。
（１）押出し機４０により、矢印方向に動作しているエンドレスベルト１０Ａ上に液状のポリイミド１０Ｂを塗布する。その際、バーコータ３０によって、ポリイミド１０Ｂの厚さを約３００μｍに調節する（塗布工程）。
（２）第１加熱ロール１１０、第２加熱ロール１１１の温度を昇温し、冷却ロール１２０は、冷却機能をＯＦＦして，エンドレスベルト１０Ａの回転速度を調節し、１時間、エンドレスベルト１０Ａを回転させ、エンドレスベルト１０Ａ上にコーティングされたポリイミド１０Ｂを乾燥させ、半硬化させた（半硬化工程）。
【００３２】
図２には、図１に加えて、ニップロール５０側に、転写材料７０を送り出すための送り出しロール５１が備えられ、剥離ロール６０側には、送り出しロール５１からエンドレスベルト１０Ａ上にコーティングされたポリイミド１０Ｂ上に貼着された転写材料７０を巻き取るための巻き取りロール６１が備えられている。
【００３３】
（３）半硬化したポリイミド１０Ｂに送り出しロール５１から送り出されるエンボスパターンをエンボス加工面に備えた転写材料７０をニップロール５０とエンドレスベルト１０Ａの間を挿通させて押圧・貼着させる（転写工程）。
【００３４】
（４）その後、第１加熱ロール１１０、第２加熱ロール１１１の温度をさらに昇温し、エンドレスベルト１０Ａの回転速度を調節し、１時間、エンドレスベルト１０Ａを回転させ、エンドレスベルト１０Ａ上にコーティングされたポリイミド１０Ｂを硬化させる（硬化工程）。
【００３５】
（５）さらに、硬化したポリイミド１０Ｂから貼着させた転写材料７０を剥離ロール６０とエンドレスベルト１０Ａの間を挿通させて引き剥がす（剥離工程）。
【００３６】
図３には、図２からバーコータ３０と押出し機４０が取り除かれている。剥離工程が終わった後に、製造装置１からバーコータ３０と押出し機４０を取り外す。
【００３７】
（６）そして、第１加熱ロール１１０、第２加熱ロール１１１の温度を昇温し、エンドレスベルト１０Ａの回転速度を調節し、１時間、エンドレスベルト１０Ａを回転させ、エンドレスベルト１０Ａ上にコーティングされたポリイミド１０Ｂをさらに完全に硬化させる。
以上で、エンボスパターンが形成されたポリイミド１０Ｂがエンドレスベルト１０Ａ上にコーティングされているエンボスエンドレスベルト１０が完成する。
【００３８】
このようにして製造されたエンボスエンドレスベルト１０は、そのままエンボスシート製造装置として利用される。図４では、このエンボスエンドレスベルト１０を備えた製造装置１が示されている。なお、以下の実施形態の説明にあたって、同一構成要件については同一符号を付し、その説明を省略もしくは簡略化する。
製造装置１は、所定間隔を開けて配置された第１加熱ロール１１０、第２加熱ロール１１１および冷却ロール１２０と、これら各ロール１１０、１１１、１２０に巻装されたエンボスエンドレスベルト１０、ニップロール５０、送り出しロール５２、剥離ロール６０および巻き取りロール６２とを備えて構成されている。
【００３９】
ここで、送り出しロール５２には、本発明の被加工物となるシート７１が巻かれており、ここからニップロール５０とエンボスエンドレスベルト１０の間を挿通し、押圧することによって、エンボスエンドレスベルト１０上のエンボスパターンをシート７１に転写する。本実施形態では、シート７１はポリプロピレンシートを採用している。
さらに、巻き取りロール６２には、エンボスパターンを転写されたシート７１を剥離ロール６０とエンボスエンドレスベルト１０の間を挿通して、さらに、引き剥がす。
【００４０】
図４の製造装置１を用いた本実施形態に係るエンボスシート７２の製造方法を説明する。
（７）まず、第１加熱ロール１１０と、第２加熱ロール１１１の温度を昇温し、冷却ロール１２０で冷却する。エンボスエンドレスベルト１０の回転速度を調節する。
（８）その後、送り出しロール５２に巻かれているシート７１をニップロール５０とエンボスエンドレスベルト１０の間を挿通し、押圧することによって、エンボスエンドレスベルト１０上のエンボスパターンをシート７１に転写する。
（９）さらに、エンボスパターンが転写されたシート７１を剥離ロール６０とエンボスエンドレスベルト１０の間を挿通させて引き剥がす。
以上でエンボスシート７２が完成する。得られたエンボスシート７２は、図５に示すように、凹凸のエンボスパターンを構成するエンボス加工面７２Ａを備える．
【００４１】
上述のような本実施形態によれば、次のような効果がある。
まず、半硬化したポリイミド１０Ｂにエンボスパターンを転写するためポリイミド１０Ｂ上にエンボスパターンを保持させやすく、精密な模様を確実に転写することができる。
また、転写材料７０を貼着・押圧してエンドレスベルト１０Ａ上にコーティングされたポリイミド１０Ｂにエンボスパターンを転写する方法を採用しているため、エンドレスベルト１０Ａ上またはコーティングされたポリイミドに直接彫刻するのと比較して、簡便に、迅速に、かつ低コストで、エンボスエンドレスベルト１０を製造することができる。
【００４２】
さらに、硬化したポリイミド１０Ｂのエンボスパターンを被加工物であるシート７１に転写するため、エンボスシート加工時のエンボスシート７２の剥離時に、ポリイミド１０Ｂにエンボスシート７２が付着することなくエンボスシート７２を剥がすことができる製品価値の高いエンボスシート７２を製造することができる。
そして、エンボスエンドレスベルト１０の製造装置１の大部分の部品（加熱ロール１１０、１１１、冷却ロール１２０など）を引き続き、エンボスシート７２の製造装置１として使用できるので、別の装置でエンボスエンドレスベルトを製造し、エンボスシート製造装置に取り付けるのと比較して、簡便に、迅速に、かつ低コストで、エンボスシート７２を製造することができる。
【００４３】
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良は、本発明に含まれるものである。例えば、エンドレスベルト１０Ａとしては、前記実施形態では、ステンレスを採用していたが、これに限られず、スチール、銅など金属製の材質のものを採用できる。
また、熱硬化性樹脂として、前記実施形態では、ポリイミド１０Ｂを採用していたが、これに限られず、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、ユリアメラミン樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂等の他の熱硬化性樹脂を採用できる。
【００４４】
また、加熱ロール１１０，１１１としては、前記実施形態では、電熱ヒータを内蔵した加熱ロールを採用していたが、これに限られず、外側に設置された電熱ヒータ等で加熱する方法や、ベルト外側に設けられたニップロール５０を兼ねた加熱ロール等でシート７０を直接加熱する方法等を採用できる。
【００４５】
さらに、被加工物となるシート７１としては、前記各実施形態では、ポリプロピレンシートを採用していたが、これに限られず、ポリエチレン等の他の熱可塑性樹脂シート、または、前記熱可塑性樹脂を複数積層した樹脂シート等を採用できる。
その他、本発明を実施する際の具体的な構造および形状等は、本発明の目的を達成できる範囲内で他の構造等としてもよい。
【００４６】
【実施例】
上記実施形態において、エンボスエンドレスベルトおよびエンボスシートの製造の具体的条件を下記の通りとした。
エンボスエンドレスベルトの製造
エンドレスベルト１０Ａの周長：２０００ｍｍ
加熱ロール、冷却ロールの内径：２５０ｍｍ
塗布するポリイミド１０Ｂ：宇部興産（株）製ＦＳ−５１０Ｔ
塗布するポリイミド１０Ｂの粘度１０Ｂ：３５１ Poise
塗布するポリイミド１０Ｂの固形分濃度：６６．３重量％
加熱ロール１１０、１１１の温度（図１）：８０℃
加熱ロール１１０、１１１の温度（図２）：１５０℃
加熱ロール１１０、１１１の温度（図３）：１７０℃
エンドレスベルト１０Ａの回転速度（図１，図２、図３）：１ｍ／ｍｉｎ
転写したエンボスパターン：花柄レース模様
【００４７】
得られたエンボスエンドレスベルト１０のポリイミド１０Ｂ側の表面には、正確に花柄レース模様が転写されていた。
【００４８】
エンボスシートの製造
使用するシート７１：ポリプロピレン（出光石油化学（株）製Ｆ−７４４ＮＰ）
加熱ロール１１０の温度（図４）：１７０℃
加熱ロール１１１の温度（図４）：２００℃
冷却ロール１２０の温度（図４）：常温の水で冷却
エンボスエンドレスベルト１０の回転速度（図４）：２ｍ／ｍｉｎ
【００４９】
得られたエンボスシート７２のエンボス加工面側には、花柄レース模様が正確に転写されていた。
【００５０】
【発明の効果】
本発明によれば、半乾燥または半硬化した熱硬化性樹脂にエンボスパターンを転写するため熱硬化性樹脂上にエンボスパターンを保持させやすく、精密な模様を確実に転写することができる。
また、転写材料を貼着・押圧してエンドレスベルト上にコーティングされた熱硬化性樹脂にエンボスパターンを転写する方法を採用しているため、エンドレスベルト上またはコーティングされたポリイミドに直接彫刻するのと比較して、簡便に、迅速に、かつ低コストで、エンボスエンドレスベルトを製造することができるという効果がある。
さらに、硬化した熱硬化性樹脂のエンボスパターンを被加工物であるシートに転写するため、エンボスシート加工時のエンボスシートの剥離時に、熱硬化性樹脂にエンボスシートが付着することなくエンボスシートを剥がすことができる製品価値の高いエンボスシートを製造することができるエンボスエンドレスベルトを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るエンボスエンドレスベルトの製造方法の塗布工程、半硬化工程を示す図である。
【図２】本発明に係るエンボスエンドレスベルトの製造方法の転写工程、硬化工程、剥離工程を示す図である。
【図３】本発明に係るエンボスエンドレスベルトの完成した状態を示す図である。
【図４】本発明に係るエンボスシートの製造装置を示す図である。
【図５】本発明に係るエンボスシートを示す図である。
【符号の説明】
１ 製造装置
１０ エンボスエンドレスベルト
１０Ａ エンドレスベルト
１０Ｂ ポリイミド
３０ バーコータ
４０ 押出し機
５０ ニップロール
６０ 剥離ロール
７０ 転写材料
７１ シート
７２ エンボスシート
１１０，１１１ 加熱ロール
１２０ 冷却ロール

Claims (3)

1. 外面にエンボスパターンが施され、エンボスシートを製造するために用いられるエンボスエンドレスベルトの製造方法であって、
   エンドレスベルトの外面に熱硬化性樹脂を塗布する塗布工程と、
   エンドレスベルトの外面に塗布された熱硬化性樹脂を加熱し、半乾燥または半硬化させる半硬化工程と、
   半乾燥または半硬化させた熱硬化性樹脂に膜状の転写材料を押圧・貼着させる転写工程と、
   転写材料を貼着させたまま熱硬化性樹脂を加熱し、硬化させる硬化工程と、
   硬化させた熱硬化性樹脂から転写材料を剥離させる剥離工程とを備え、
   前記剥離工程で転写材料を剥離することで、外面にエンボスパターンが設けられた熱硬化性樹脂が前記エンドレスベルトの外面にコーティングされたエンボスエンドレスベルトを製造する
   ことを特徴とするエンボスエンドレスベルトの製造方法。
2. 請求項１に記載のエンボスエンドレスベルトの製造方法において、
   前記塗布工程で塗布する熱硬化性樹脂は液状ポリイミドである
   ことを特徴とするエンボスエンドレスベルトの製造方法。
3. 請求項２に記載のエンボスエンドレスベルトの製造方法において、
   前記液状ポリイミドの固形分濃度は、３３重量％以上である
   こと特徴とするエンボスエンドレスベルトの製造方法。

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