JP5123330B2 - 表面形状転写樹脂シートの製造方法 - Google Patents
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Description
表面形状転写樹脂シートの用途としては、例えば、建築用部材などが従来知られている。近年では、液晶ディスプレイのバックライト装置に組み込まれる各種光学部材としての使用が普及しつつある。
一方、光源の発光により装置内に熱が篭るので、通常、バックライト装置には、空気を入れ替えて装置内を冷却するための排出機構を設ける必要がある。ところが、排出機構を設けると、埃や粉塵(以下、「埃など」という。)が外部から排出機構を通して装置内に侵入し、光拡散板の凹凸表面に埃などがまばらに付着する場合がある。そして、埃などが付着した状態で光源が発光すると、埃などのムラが液晶セルを通して見える結果、画質の低下などの不具合を生じる。
特許文献1では、例えば、光拡散板の作製後、ロールコータ法により、界面活性剤(帯電防止剤)を光拡散板の表面に塗布することによってコーティング層を形成する。
かかる不具合を解決する手法として、多量の帯電防止剤を凹凸表面に滴下することにより、凹凸形状の凹部から帯電防止剤を溢れさせて、面内に行き渡らせる手法が考えられるかもしれない。しかし、帯電防止剤の使用量が極端に多くなりコストが増加する、余分な帯電防止剤が光拡散板の製造装置を汚染する、および帯電防止剤が完全に乾かず光拡散板のハンドリングが困難になるといった別の不具合を生じる。
本発明の目的は、表面コート液を多量に使用しなくても、樹脂シートの微細な凹凸表面に表面コート液を均一に塗布することができる表面形状転写樹脂シートの製造方法を提供することである。
また、表面コート液を多量に使用するのではなく、表面コート液の塗布量が塗布ロールと補助ロールとの接触部分で調節されるので、表面コート液の無駄が少ない。そのため、表面コート液の使用量が少なくて済む。その結果、コート液のコストの増加、製造装置の汚染、および樹脂シートのハンドリング性の低下などを抑制することができる。
この方法では、補助ロールが送出方向上流側に傾斜した角度位置に設けられているので、補助ロールが塗布ロールの周面における頂部よりも下側に接していて、それにより、補助ロールの周面と塗布ロールの周面とにより挟まれて形成された液溜まり部が、下流側に開放している。そして、塗布工程では、送出方向下流側から表面コート液が供給されるので、供給された表面コート液を塗布ロールの回転により確実に液溜まり部に案内することができる。その結果、表面コート液の無駄をより少なくすることができる。
この方法では、塗布ロールの周面がゴム材料からなるので、樹脂シートの凹凸表面(一方表面)を塗布ロールで押圧する際、凹凸表面の形状に合わせてロール周面を変形させることができる。これにより、凹凸表面の凹んだ部分にもロール周面を入り込ませることができるので、より均一に表面コート液を塗布することができる。
また、本発明の表面形状転写樹脂シートの製造方法では、前記微細な凹凸を形成する工程では、前記樹脂シートの前記一方表面に前記送出方向に平行な筋状の溝を多数形成することにより、前記送出方向に延びる凹条および凸条が交互に配置された凹凸条部を前記一方表面に形成することが好適である。
また、本発明の表面形状転写樹脂シートの製造方法では、前記凹凸条部における凸条の高さが、150μm以上であることが好適である。ただし、凸条の高さが150μm以上でなくても本発明の表面形状転写樹脂シート製造方法による上記効果を発現することができる。例えば、凸条の高さが50μm以上150μm未満の場合には、樹脂シートの搬送速度を適宜調整することにより、本発明の効果を良好に発現することができる。
さらに、本発明の表面形状転写樹脂シートの製造方法では、表面コート液が、界面活性剤からなる帯電防止剤を含有していることが好適である。
表面コート液として帯電防止剤を使用する場合、帯電防止剤を樹脂シートの表面に塗布することにより、製造された表面形状転写樹脂シートに帯電防止性能を十分与えることができる。そのため、シートの原料樹脂に帯電防止剤を全く配合する必要がないか、配合するとしても少量でよい。その結果、樹脂シートの変色、樹脂シートの表面状態の低下を抑制することができる。
図1は、液晶ディスプレイの模式的な側面図である。図2は、液晶ディスプレイの模式的な斜視図である。
液晶ディスプレイ1は、いわゆる直下型液晶ディスプレイであって、バックライト2と、バックライト2の前面に配置された液晶パネル3とを備えている。なお、図1および図2では、液晶ディスプレイ1を便宜的に、その前側を紙面上側に向けた姿勢で表している。また、以下の図で表される液晶ディスプレイ1、バックライト2、液晶パネル3などの各構成部材の縮尺は、説明の便宜上それぞれ設定されたものであり、全ての構成部材の縮尺が同じであるわけではない。
すなわち、箱状のランプボックス6は、その開放面8の輪郭が四角枠状の側壁5により形成され、側壁5および後壁4により囲まれる空間内に、線状光源7が設けられている。ランプボックス6の後壁4内面には、例えば、線状光源7から後壁4側へ入射する光を、ボックスの開放面8側へ反射させるための反射板(図示せず)が全体に取り付けられている。
隣り合う線状光源7の中心同士の間隔Lは、省電力化の観点から、10mm以上であることが好ましい。また、積層樹脂板9の背面(後述する主面20)と線状光源7の中心との距離dは、薄型化の観点から、50mm以下であることが好ましい。また、距離dに対する間隔Lの比率(L/d)は、1.0〜6.0であることが好ましい。とりわけ、隣り合う線状光源7同士の間隔Lは、10〜100mmであることが好ましく、積層樹脂板9の背面(後述する主面20)と線状光源7の中心との距離dは、3〜50mmであることが好ましい。また、線状光源7の中心とランプボックス6の後壁4内面(反射板)との距離fは、例えば、2.0〜10.0mmである。
液晶パネル3は、液晶セル10と、液晶セル10を厚さ方向両側から挟む1対の偏光板11,12とを備えている。このような液晶パネル3は、一方の偏光板11と積層樹脂板9とが対向するように、バックライト2の前面に配置される。
なお、液晶パネル3と積層樹脂板9との間には、各種光学フィルム、拡散フィルムを介在されていてもよい。
<積層樹脂板の構成>
図3は、積層樹脂板の模式的な斜視図である。図4は、ランプボックスに対する積層樹脂板の取り付け状態を示すランプボックスの要部拡大断面図である。
積層樹脂板9は、前面側の主面16に、微細な凹凸としての半円凹凸部17を有している。
半円凸条18の幅Wは、例えば、10〜500μm、好ましくは、50〜400μmである。また、半円凸条18の高さHは、例えば、10μm以上、好ましくは、50μm以上であり、さらに好ましくは、150μm以上であり、具体的には、150〜400μmである。また、半円凸条18の幅Wおよび高さHの具体的な数値としては、W=400μm、H=200μmが例示できる。ただし、幅Wおよび高さHの値は、これに限定されるものではない。
コーティングされる界面活性剤としては、特に限定されず、例えば、アルキルスルホン酸、アルキルベンゼンスルホン酸およびそれらのLi(リチウム)塩、Na(ナトリウム)塩、Ca(カルシウム)塩、Mg(マグネシウム)塩、Zn(亜鉛)塩などのオレフィン系硫酸エステルまたはその金属塩、高級アルコールのリン酸エステル類などのアニオン系界面活性剤、第3級アミン、第4級アンモニウム塩、カチオン系アクリル酸エステル誘導体、カチオン系ビニルエーテル誘導体などのカチオン系界面活性剤、アルキルアミン系ベタインの両性塩、カルボン酸またはスルホン酸アラニンの両性塩、アミンオキサイド系などの両性系界面活性剤、脂肪酸多価アルコールエステル、アルキル(アミン)のポリオキシエチレン付加物などの非イオン系界面活性剤などが挙げられる。これらは、単独使用または2種以上併用することができる。また、これらのうち、半円凹凸部17の帯電防止性能の持続耐久性の観点から、好ましくは、両性系界面活性剤が挙げられ、さらに好ましくは、アミンオキサイド系界面活性剤が挙げられる。
マット部21の形状は、例えば、表面の粗さで表すことができる。一例として、マット部21の算術平均粗さRaは、例えば、JIS B0601−2001に準拠して測定された値で、0.8〜5.0μmであり、好ましくは、1.0〜4.0μmである。また、マット部21の十点平均粗さRzは、例えば、JIS B0601−2001に準拠して測定された値で、8.0〜30.0μmであり、好ましくは、8.0〜20.0μmである。また、マット部21の平均間隔Rsmは、例えば、JIS B0601−2001に準拠して測定された値で、100〜400μmであり、好ましくは、200〜400μmである。
透光性樹脂としては、例えば、アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、ポリカーボネート、ポリエチレン、ポリプロピレン、環状ポリオレフィン、環状オレフィン共重合体、ポリエチレンテレフタレート、MS樹脂(メタクリル酸メチル−スチレン共重合体樹脂)、ABS樹脂(アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体樹脂)、AS樹脂(アクリロニトリル−スチレン共重合体樹脂)などが挙げられる。
また、基材層13の原料として用いられる樹脂(A)と、表面層14,15の原料として用いられる樹脂(B)とは、同じであっても異なっていてもよい。
光拡散剤としては、積層樹脂板9を構成する透光性樹脂と屈折率が異なり、透過光を拡散できる粒子であれば特に制限されず、例えば、無機系の光拡散剤として、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、硝子、タルク、マイカ、ホワイトカーボン、酸化マグネシウム、酸化亜鉛などが挙げられる。これらは、脂肪酸などで表面処理が施されたものであってもよい。
上記光拡散剤は、単独使用または2種以上併用することができる。
<積層樹脂板(積層樹脂シート)の製造方法>
上記した積層樹脂板9は、下記の方法により製造された積層樹脂シートを切断することにより作製することができる。
シート製造装置51は、原料樹脂をシート状に押し出して成形するシート成形機52と、押し出された積層樹脂シート53を押圧により成形するための一組の押圧用ロール群54と、成形された積層樹脂シート53に帯電防止剤を塗布するための塗布用ロール群55と、積層樹脂シート53を引き取るための一対の引取用ロール群56とを備えている。
第1および第2押出機57,58としては、例えば、一軸押出機、二軸押出機など、公知の押出成形機を用いることができる。第1および第2押出機57,58には、押出機のシリンダ内に樹脂を投入するためのホッパ61,62が取り付けられている。
ダイ60としては、共押出し用のダイであれば特に制限されず、例えば、マルチマニホールドダイなど、公知のダイを用いることができる。
3つの押圧ロール63〜65は、それぞれ円柱状の金属製(例えば、ステンレス鋼製、鉄鋼製など)ロールからなり、各軸線が水平となるように配置されていて、上から順に上ロール63、中間ロール64および下ロール65として、互いの軸線が平行となるように鉛直方向に連続して配置されている。押圧ロール63〜65の回転軸にはそれぞれモータ(図示せず)が接続されていて、上ロール63および下ロール65が反時計回りに回転可能であり、中間ロール64が時計回りに回転可能である。すなわち、押圧ロール63〜65は、上から順に「反時計回りに回転可能」、「時計回りに回転可能」、「反時計回りに回転可能」である。これにより、全てのロール63〜65が積層樹脂シート53を挟みこんだ状態で同期回転することができるので、シート成形機52から押し出された積層樹脂シート53の両面75,76に加工を施しながら搬送し、塗布用ロール群55へと送出することができる。
上ロール63の周面66は、例えば、鏡面加工が施されることにより平滑面とされている。
マット転写型68には、積層樹脂板9の背面側の主面20のマット部21とは反対型の微細な凹凸からなるエンボス形状が、中間ロール64の周面67に多数形成されている。すなわち、マット転写型68の表面は、微細な凹凸からなるエンボス形状が表面全体わたってほぼ均一に分布しているマット面とされており、その算術平均粗さRaが、例えば、6.0〜8.0μmであり、その十点平均粗さRzが、例えば、45.0〜50.0μmであり、その平均間隔Rsmが、例えば、120〜150μmである。
凹版転写型70には、図6に示すように、シリンドリカルレンズ形状の半円凸条18とは反対型の凹溝71が、下ロール65の周方向に沿って多数筋状に形成されている。すなわち、凹溝71は、その長手方向(周方向)に直交する切断面が略半円弧状の輪郭を有している。隣り合う凹溝71の中心同士の距離(ピッチ)は、半円凸条18の形状に応じて適宜定められる。
上記マット転写型68および凹版転写型70の原料としては、例えば、有機材料を用いることができる。
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。
有機材料の具体的な一例として、上記した反対型の転写型が形成された有機材料製フィルムを、マット転写型68および凹版転写型70として用いることができる。
塗布用ロール群55は、押圧用ロール群54から送出された積層樹脂シート53の一方表面としての上面76に帯電防止剤を塗布するための機構として、3つのロール72〜74を備えている。
3つのロール72〜74は、下から順に、積層樹脂シート53を下側から当接する支持ロール72と、積層樹脂シート53を挟んで支持ロール72に対向し、積層樹脂シート53に上側から当接する塗布ロール73と、塗布ロール73の斜め上方に配置され、塗布ロール73に当接する補助ロール74とを含んでいる。
また、補助ロール74の周面80の材質は、塗布ロール73の周面77の材質と同じであることが好ましい。つまり、補助ロール74の周面80は、ゴム材料からなることが好ましい。なお、補助ロール74の周面80の材質は、スポンジ製であってもよい。また、補助ロール74の周面80形状は、例えば、フラット加工されることにより、軸方向中央部および両端部が平坦であることが好ましい。塗布ロール73の周面77形状がクラウン加工されており、補助ロール74の周面80形状がフラット加工されていることにより、これらロール73,74の接触状態を良好にすることができる。
引取ロール84,85は、それぞれ円柱状の金属製(例えば、ステンレス鋼製、鉄鋼製など)ロールからなり、下側の引取ロール84の上端が下ロール65の下端と同じ高さ位置となるように対向設置されている。これにより、下ロール65から送出される積層樹脂シート53を、送出直後の高さで支持したまま水平搬送できるので、搬送抵抗を小さくすることができる。
(1) シート製造工程
まず、第1押出機57のホッパ61に基材層13の原料樹脂(A)が投入され、溶融混練された後、フィードブロック59に供給される。一方、第2押出機58のホッパ62に表面層14,15の原料樹脂(B)が投入され、溶融混練された後、フィードブロック59に供給される。第1押出機57および第2押出機58のシリンダ温度は、例えば、190〜250℃に設定される。
(2) 転写工程
ダイ60から押し出された積層樹脂シート53は、押圧ロール63〜65で押圧・冷却されることによって成形される。
(3) 塗布工程
塗布用ロール群55では、塗布ロール73が下ロール65と同方向に回転(反時計回り回転)し、それに伴って補助ロール74が同期回転する。
そして、塗布ロール73と積層樹脂シート53との当接位置では、積層樹脂シート53の上面76が、帯電防止剤が付着した周面77で押圧される。これにより、積層樹脂シート53の半円凹凸部17が帯電防止剤に接触して、半円凹凸部17が形成された上面76に帯電防止剤が均一に塗布される。
(4) 引取工程
その後は、一対の引取ロール84,85により引き取られて表面形状転写樹脂シートとしての積層樹脂シート53が製造される。この後、積層樹脂シート53がさらに冷却された後、適当な大きさで切断されることにより、上記積層樹脂板9を得ることができる。
(5) 作用効果
以上のように、本実施形態の方法によれば、積層樹脂シート53が塗布ロール73と支持ロール72との間を通過する際、積層樹脂シート53の上面76に形成された半円凹凸部17全体が、塗布ロール73の周面77に付着した帯電防止剤に満遍なく接触する。そのため、積層樹脂シート53の半円凹凸部17に帯電防止剤を均一に塗布することができる。
また、塗布ロール73の周面77がゴム材料からなるので、積層樹脂シート53の上面76を塗布ロール73で押圧する際、半円凹凸部17の形状に合わせて周面77を変形させることができる。これにより、半円凹凸部17の凹条19にも周面77を入り込ませることができるので、より均一に帯電防止剤を塗布することができる。
また、転写工程において、積層樹脂シート53の送出方向に平行な筋状の半円凸条18および凹条19が多数本形成されるため、塗布工程においては、積層樹脂シート53は、半円凸条18および凹条19がロールの回転方向に平行となるように水平搬送される。そのため、積層樹脂シート53の半円凹凸部17に塗布された帯電防止剤を、積層樹脂シート53の送出方向に沿ってより均一に広げることができる。
例えば、樹脂板は、積層樹脂板9のような3層樹脂板に限定されるものではなく、例えば、単層樹脂板、2層樹脂板、4層以上の層からなる樹脂板であってもよい。
また、本発明の製造方法で使用される表面コート液としては、例えば、上記した界面活性剤に限らず、撥水剤、防汚ハードコート剤など、均一に塗布する必要性のある各種コート剤を適用することができる。
また、前述の実施形態では、半円凸条18の切断面の輪郭形状は、半円弧状であるとして説明したが、半円弧状に限定されるものではなく、例えば、円柱体をその軸線を含まない平面で切ったうちのいずれか一方の部材に相当する形状であってもよい。また、V字状、半楕円弧状、扁平湾曲線状などであってもよい。すなわち、「半円凸部」の語は、このような形状の凸部をも含む意味で用いている。
また、上記積層樹脂板9は、バックライト用の光拡散板として好適に用いられるが、特にこのような用途に限定されるものではない。
<積層樹脂シートの原料>
積層樹脂シートの原料として、以下の(1)〜(8)の材料を準備した。
(1) 透光性樹脂A
スチレン樹脂(東洋スチレン株式会社製「HRM40」 屈折率1.59)
(2) 透光性樹脂B
MS樹脂(新日鐵化学株式会社製「MS200NT(スチレン/メタクリル酸メチル=80質量部/20質量部)」 屈折率1.57)
(3) 帯電防止剤A
カチオン系帯電防止剤(日本純薬株式会社製「SAT−6C」 100倍希釈(1質量%))
(4) 光拡散剤マスターバッチB(ペレット)
透光性樹脂Bと、光拡散剤と、紫外線吸収剤とをドライブレンドした後、ブレンド物をスクリュー径65mm二軸押出機のホッパに投入し、シリンダ内で溶融混合した。そして、ブレンド物を溶融混合した状態でストランド状(ひも状)に押出し、ペレット化することにより調製した。なお、シリンダ温度は、ホッパ下部(200℃)から押出ダイ付近(250℃)と下流へ向けて徐々に高温になるように設定した。
<実施例および比較例>
(実施例1)
<積層樹脂シートの製造装置の構成>
図5に示す樹脂シート製造装置51と同様の構成を有する装置を用いた。なお、押圧ロール群および塗布用ロール群の条件を以下の通りとした。
(1) 上ロール
周面が鏡面加工された金属製ロール(直径:450mm)。
(2) 中間ロール
周面にマット転写型が設けられた金属製ロール(直径:450mm)。すなわち、中間ロールの周面は、微細な凹凸が多数形成されてなるマット面とされている。
(3) 下ロール
周面に凹版転写型が設けられた金属製ロール(直径:450mm)。すなわち、下ロールの周面には、周方向に一周する断面半円弧状の凹溝が、互いに平行に多数本筋状に形成されている。なお、凹版転写型の凹溝のピッチおよび高さについては、シートに形成する半円凸条の形状に合わせて下記表1のように設定した。
(4) 塗布ロール
周面がゴム製で、周面形状がクラウン加工された金属製ロール(直径50mm)。
(5) 補助ロール
周面がゴム製で、周面形状がフラット加工された金属製ロール(直径50mm)。また、補助ロールと塗布ロールとのなす角度(第2の平面と第1の平面とのなす角度θ)が20°となるように設置した。
(6) 支持ロール
塗布ロールと同じロールを用いた。
<具体的な製造方法>
まず、透光性樹脂A100質量部を、シリンダ内の温度が190〜250℃の第1押出機で溶融混練した後、3層分配型フィードブロックに供給した。また、光拡散剤マスターバッチB100質量部を、シリンダ内の温度が190〜250℃の第2押出機で溶融混練した後、上記3層分配型フィードブロックに供給した。
塗布ロール群においては、液溜まり部における塗布ロールの軸方向中央部1箇所に帯電防止剤Aを滴下(10秒間隔で10mLごと)した。そして、この滴下された帯電防止剤Aを、液溜まり部を通過する塗布ロールの周面に付着させ、塗布ロールと積層樹脂シートとの接触により、積層樹脂シートの上面全体に塗布した。
(実施例2)
補助ロールと塗布ロールとのなす角度θを10°としたこと以外は、実施例1と同様の方法・条件により、3層の積層樹脂シートを作製した。
(比較例1)
補助ロールを設置しなかったこと、および、帯電防止剤Aを、積層樹脂シートと塗布ロールとの接触部分よりも上流側から当該接触部分における塗布ロールの軸方向中央部1箇所に滴下(10秒間隔で10mLごと)したこと以外は、実施例1と同様の方法・条件により、3層の積層樹脂シートを作製した。
(比較例2)
帯電防止剤Aを、積層樹脂シートと塗布ロールとの接触部分よりも上流側から当該接触部分における塗布ロールの軸方向へ均等割りされた7箇所に滴下(10秒間隔で10mLごと)したこと以外は、比較例1と同様の方法・条件により、3層の積層樹脂シートを作製した。
(比較例3)
ピッチP300μmで等間隔に積層樹脂シートの幅方向全面に配列し、その高さHが200μmの半円凸条を積層樹脂シートの上面に形成したこと以外は、比較例1と同様の方法・条件により、3層の積層樹脂シートを作製した。
<評価>
1 帯電防止剤Aの均一塗布性
上記実施例および比較例で作製された各積層樹脂シートについて、塗布用ロール群通過後の上面外観を目視で確認することにより、均一塗布性を評価した。結果を下記表1に示す。
17 半円凹凸部
18 半円凸条
19 凹条
53 積層樹脂シート
73 塗布ロール
74 補助ロール
76 (積層樹脂シートの)上面
77 (塗布ロールの)周面
78 第1の平面
81 液溜まり部
Claims (4)
- 樹脂シートの一方表面に前記送出方向に平行な筋状の溝を多数形成することにより、前記送出方向に延びる凹条および凸条が交互に配置され、前記凸条の高さが150μm〜400μmである凹凸条部を前記一方表面に形成して、前記凹凸条部が形成された前記樹脂シートを送出する工程と、
前記送出される樹脂シートの前記一方表面に表面コート液を塗布する塗布工程とを含み、
前記塗布工程は、
表面コート液を塗布するための機構として、
送出される前記樹脂シートを、前記一方表面が上方に向いた姿勢で水平方向に搬送し、前記樹脂シートの前記一方表面に常時当接し、少なくとも周面がゴム材料からなる塗布ロールと、
前記塗布ロールの周面に対して回転接触するロールであって、前記塗布ロールが前記樹脂シートに接する角度位置とは異なる角度位置において前記塗布ロールに接していて、前記塗布ロールに接する部分に前記塗布ロールと協働して表面コート液を溜めるための液溜まり部を確保する、表面コート液供給のための補助ロールとを備え、
前記樹脂シートの前記一方表面を前記塗布ロールの周面で押圧することにより、前記液溜まり部に供給されて前記塗布ロールの周面に付着した表面コート液を前記一方表面に均一に塗布することを特徴とする、表面形状転写樹脂シートの製造方法。 - 前記補助ロールが、前記塗布ロールの軸線と、前記樹脂シートに対する前記塗布ロールの接触線とを含む平面よりも前記樹脂シートの送出方向上流側に傾斜した角度位置に設けられており、
前記塗布工程では、前記液溜まり部に前記送出方向下流側から表面コート液を供給することを特徴とする、請求項1に記載の表面形状転写樹脂シートの製造方法。 - 表面コート液が、界面活性剤からなる帯電防止剤を含有していることを特徴とする、請求項1または2に記載の表面形状転写樹脂シートの製造方法。
- 前記塗布ロールの前記周面は、前記塗布ロールの軸方向中央部が両端部よりも盛り上がっている形状であることを特徴とする、請求項1〜3のいずれかに記載の表面形状転写樹脂シートの製造方法。
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