JP5304303B2 - 微細形状転写シートの製造装置および微細形状転写シートの製造方法 - Google Patents
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Description
また、このようなプレス成形法では、特にシート状基材に対する金型(スタンパー)のプレス時に緩衝材の効果を有効に活用することができず、転写ムラを起こすことがあった。
しかし、特許文献3の提案では、具体的な緩衝材として、物性などは検討されておらず、例えば、市販されているポリイミドフィルム、テフロン(登録商標)、シリコーンゴム、PETフィルム、ポリエチレンフィルム、NBR等を使用することが提案されているに止まり、これら市販されている材料を使用しても、プレスを繰り返す度に緩衝材の変形が起き、結果、緩衝材の厚みが減少し、転写ムラを引き起こすという問題は完全に解消されるわけではなかった。
・クッション量(μm)=(d0−d500)。
・変形回復率(%)={(d’250−d250)/(d0−d250)}×100。
図1に示すように、本発明の微細形状転写シートの製造装置1は、プレスユニット10と、離型ユニット20と、ヒーターユニット30と、冷却ユニット40と、巻出ユニット50、巻取ユニット60から構成される。巻出ユニット50でロール状に巻き取られたシート状樹脂基材2が、巻き出されて、プレスユニット10で金型3の微細凹凸形状が転写形成され、巻取ユニット60によりロール状に巻き取られる。巻出ユニット50と巻取ユニット60は、上記のシート状樹脂基材の搬送装置である。プレスユニット10は、加圧プレート(上)14aが支柱11をガイドにして昇降移動できるように、プレスシリンダー12に連結されている。支柱11はフレーム(上)16aとフレーム(下)16bに挟まれるように配設されている。加圧プレート(上)14aの下面には温調プレート(上)15aが取り付けられている。一方、加圧プレート(下)14bの上面には温調プレート(下)15bが取り付けられている。各温調プレートには、それぞれ、加熱ユニット30、冷却ユニット40が配管、配線等を介して接続されている。そして、金型3は温調プレート(下)15bの上側表面に取り付けられて、下側温調プレートを介して、加熱、冷却制御される。そして温調プレート(上)15aが本発明にかかるプレート板として機能する。なお、金型3は温調プレート(上)15aの下面に取り付けられてもよい。この場合には、温調プレート(下)15bが本発明にかかるプレート板として機能する。プレスシリンダーは図示しない油圧ポンプとオイルタンクに接続されており、油圧ポンプにより加圧プレート(上)14aの昇降動作および、加圧力の制御を行う。また、本実施形態では油圧方式のプレスシリンダーを適用しているが、加圧力を制御できる機構であれば、いかなるものでもよい。圧力範囲は0.1MPa〜20MPaの範囲で制御できることが好ましく、さらに好ましくは、1MPaで〜10MPaの範囲で制御できることが好ましい。プレスシリンダーの昇圧速度は0.01MPa/s〜1MPa/sの範囲で制御できることが好ましく、さらに好ましくは、0.05MPa/s〜0.5MPa/sの範囲で制御できることが好ましい。また、シート状樹脂基材にある程度の厚みムラがあっても全面でムラなく成形できるように、温調プレート(下)15bの上側表面に金型3が取り付けられている場合には、温調プレート(上)15aとシート状樹脂基材2の間に緩衝材17を設置する。また、温調プレート(上)15aの下側表面に金型3が取り付けられている場合には、温調プレート(下)15bとシート状樹脂基材2の間に緩衝材17を設置する。 該緩衝材17としては、変形回復率が40%以上、クッション量が50μm以上のものを用いる。例えば、耐熱性基布の中間基材と、中間基材の片側又は両側に積層された弾性体とで構成された複合シートと、この複合シートの少なくとも片面に積層された耐熱性及び離型性を有するフィルムとで構成されたものを用いる。
ダイヤルゲージ(三豊製作所製)に標準測定子(No900030)を取り付け、ダイヤルゲージスタンド(No7001DGS−M)に設置する。ダイヤルゲージ押さえ部分に荷重をかけないときの緩衝材の厚みをd0、250gの荷重をかけたときの緩衝材の厚みをd250、250gの荷重をかけ、その荷重を開放してから10秒後の緩衝材の厚みをd’250として下記式で求める。尚、測定値は、3個の緩衝材をそれぞれ1回ずつ測定した値の平均値として求めた。
・変形回復率(%)={(d’250−d250)/(d0−d250)}×100。
ダイヤルゲージ(三豊製作所製)に標準測定子(No900030)を取り付け、ダイヤルゲージスタンド(No7001DGS−M)に設置する。ダイヤルゲージ押さえ部分に荷重をかけないときの緩衝材の厚みをd0、500gの荷重をかけたときの緩衝材の厚みをd500として下記式で求める。尚、測定値は、3個の緩衝材をそれぞれ1回ずつ測定した値の平均値として求めた。
クッション量(μm)=(d0−d500)。
緩衝材を2枚用意し、耐熱性及び離型性を有するフィルム面々が重なるように2枚の緩衝材を重ね合わせる。
つまり、重ね合わせた構成は、「複合シート(弾性体/中間基材/弾性体)/耐熱性及び離型性を有するフィルム/耐熱性及び離型性を有するフィルム/複合シート(弾性体/中間基材/弾性体)」となる。
(1)金型サイズ:500mm(シート状樹脂基材幅方向)×800mm(シート状樹脂基材走行方向)×20mm(厚み)。
(2)金型材質:銅。
(3)微細形状:ピッチ50μm、凸部幅25μm、凸部高さ50μmで、シート状樹脂基材走行方向から見たときの断面が矩形形状のものを使用した。
(4)プレス装置:最大3000kNまで加圧できるもので、加圧は油圧ポンプによってされる。プレス装置内にはアルミ合金製でサイズが700mm(シート状樹脂基材幅方向)×1000mm(シート状樹脂基材走行方向)の温調プレートが上下に2枚取り付けられ、それぞれ、加熱装置、冷却装置に連結されている。なお、金型は下側の温調プレート上面に取り付けられている。加熱装置は熱媒循環装置で、熱媒はバーレルサーム#400(松村石油(株)製)で、150℃に加熱したものを100L/minの流量で流す。また、冷却装置は冷却水循環装置で、20℃に冷却された水を150L/minの流量で流すものである。
(5)緩衝材:厚み2.0mmの耐熱性基布の中間基材(耐熱性ナイロン)と、中間基材の両側に積層したフッ素ゴムとで構成された複合シート((株)金陽社製 型番F200)を準備した。この複合シートの片面に厚み100μmのフッ素樹脂フィルム(東レフィルム加工(株)型番:トヨフロンF)を積層して緩衝材とした。この緩衝材を、フッ素樹脂フィルム面とは反対側の面を向けて上側の温調プレートに貼り付けた。
(6)離型装置:図1に示したものと同じ構成で剥離ロールと補助ロールを組み合わせたものを使用した。
(7)シート状樹脂基材:厚みが120μm、層構成は2層構成〔成形層:低融点のポリエチレンテレフタレート(ガラス転移点:75℃)40μm、支持層:ポリエチレンテレフタレート80μm)である。
(8)動作方法:上記の装置を用い、以下のように間欠的に成型を行った。あらかじめ、シート状樹脂基材を巻出装置から巻取装置までプレス装置を経由して通しておく。次に、温調プレートが上下ともに110℃となるまで加熱した後、上側プレートを下降させて、シート状樹脂基材のプレスを開始する。プレスは金型表面で7MPaで、30秒実施した。その後、プレスを継続したまま、温調プレートを上下ともに冷却する。各温調プレートが60℃になったときに冷却を停止する。上下ともに冷却が完了すれば、プレスを開放する。上側プレートを上限まで上昇させ、離型装置を駆動して、シート状樹脂基材を離型する。
(9)上記の動作を繰り返し、10枚の成型フィルムを作成した。成型面を目視で評価した結果、全面均一な転写状態であった。
緩衝材を下記のものに変更する以外は、実施例1と同様にして評価を行った。
(1)緩衝材:厚み2.0mmの耐熱性基布の中間基材(耐熱性ナイロン)と、中間基材の両側に積層したフッ素ゴムとで構成された複合シート((株)金陽社製 型番F200)を準備した。この複合シートの片面に耐熱性および離型性を有する微細凹凸フィルムを積層し、下記製造方法で製造した微細凹凸フィルムの微細凹凸面が、シート状の樹脂基材が挿入される位置側に向けられるように上側の温調プレートに貼り付ける。
微細凹凸フィルム製造方法:光学用ポリエステルフィルム(東レ製 ルミラー (登録商標) U46、厚み100μm)を用い、易接着面に市販のハードコート剤(JSR製 デソライト (登録商標) Z7528)にアクリル樹脂粒子(粒子径2.0μm 屈折率1.53 濃度:塗剤固形分中の3質量%)を添加したものをイソプロピルアルコールで固形分濃度30%に希釈した塗料を、小径グラビアコーターで塗工し、80℃で1分間乾燥後、紫外線1.0J/cm2を照射して硬化させ、厚み3μmの微細凹凸層を設けることで得られる。
(2)10枚の成型フィルムを作成した。成型面を目視で評価した結果、全面均一な転写状態であった。
緩衝材を下記のものに変更する以外は、実施例1と同様にして評価を行った。
(1)緩衝材:上側の温調プレートに、厚み0.30mmのシリコンゴム(シバタ工業(株)製EW−50)と厚み0.25mmの白色のPETフィルム(東レ(株) ルミラー(登録商標)E6SL)を積層し、PETフィルム面が、シート状の樹脂基材が挿入される位置側に向けられるよう貼り付ける。
(2)10枚の成型フィルムを作成した。成型面を目視で評価した結果、端部のごく一部のみに転写ムラが見られるが、使用可能レベルと判断できる。
緩衝材を下記のものに変更する以外は、実施例1と同様にして評価を行った。
(1)緩衝材:厚み2.0mmの耐熱性基布の中間基材(耐熱性ナイロン)と、中間基材の両側に積層したフッ素ゴムとで構成された複合シート((株)金陽社製 型番F200)を準備した。この複合シートの片面に厚み200μmのフッ素樹脂フィルム(東レフィルム加工(株)製 トヨフロン(登録商標)F)を積層して緩衝材とした。この緩衝材を、フッ素樹脂フィルム面とは反対側の面を向けて上側の温調プレートに貼り付けた。
(2)10枚の成型フィルムを作成した。成型面を目視で評価した結果、端部のごく一部のみに転写ムラが見られるが、使用可能レベルと判断できる。
緩衝材を下記のものに変更する以外は、実施例1と同様にして評価を行った。
(1)緩衝材:厚み2.0mmの耐熱性基布の中間基材(耐熱性ナイロン)と、中間基材の両側に積層したフッ素ゴムとで構成された複合シート((株)金陽社製 型番F200)を準備した。この複合シートの片面に厚み78μmの離型PETフィルム(東レフィルム加工(株)製 セラピール(登録商標)BX 片面無粒子シリコーン離型コートフィルム)の非離型コート面が複合シートと接するよう積層して緩衝材とした。この緩衝材を、離型フィルム面とは反対側の面を向けて上側の温調プレートに貼り付けた。
(2)10枚の成型フィルムを作成した。成型面を目視で評価した結果、全面均一な転写状態であった。
緩衝材を下記のものに変更する以外は、実施例1と同様にして評価を行った。
(1)緩衝材:厚み2.0mmの耐熱性基布の中間基材(耐熱性ナイロン)と、中間基材の両側に積層したフッ素ゴムとで構成された複合シート((株)金陽社製 型番F200)を準備した。この複合シートの片面に厚み100μmのPETフィルム(東レ(株)製 ルミラー(登録商標)T60)を積層して緩衝材とした。この緩衝材を、PETフィルム面とは反対側の面を向けて上側の温調プレートに貼り付けた。
(2)10枚の成型フィルムを作成した。成型面を目視で評価した結果、全面均一な転写状態であったが、上記PETフィルムにより、シート状樹脂基材をプレート板により押圧し、プレスを開放する際、シート状樹脂基材が金型から離脱し、プレート板に追従してしまうという問題が多発し、作成時間が非常に長くかかった。よって、スループットが大幅に低下するので、製造コスト面等に悪影響を及ぼすことが判った。
緩衝材を下記のものに変更する以外は、実施例1と同様にして評価を行った。
(1)緩衝材:上側の温調プレートに、厚み0.25mmの白色のPETフィルム(東レ(株)製 ルミラー(登録商標)E6SL)を貼り付ける。
(2)10枚の成型フィルムを作成した。成型面を目視で評価した結果、10枚のうち2枚目以降において、端部以外にも多数の転写ムラが見られた。
緩衝材を下記のものに変更する以外は、実施例1と同様にして評価を行った。
(1)緩衝材:緩衝材:上側のプレート板に、厚み0.188mmのPETフィルム(東レ(株)製 ルミラー(登録商標)T60)を貼り付ける。
(2)10枚の成型フィルムを作成した。成型面を目視で評価した結果、10枚のうち1枚目以降において、金型面内全域において転写ムラが見られた。
緩衝材を下記のものに変更する以外は、実施例1と同様にして評価を行った。
(1)緩衝材:上側の温調プレートに、厚み0.30mmのシリコンゴム(シバタ工業(株)製EW−50)を貼り付ける。
(2)10枚の成型フィルムを作成した。成型面を目視で評価した結果、10枚のうち2枚目以降において、端部以外にも多数の転写ムラが見られた。
緩衝材を下記のものに変更する以外は、実施例1と同様にして評価を行った。
(1)緩衝材:上側の温調プレートに、比較例1で使用した白色のPETフィルム(東レ(株)製 ルミラー(登録商標)E6SL)を貼り付ける。
(2)10枚の成型フィルムを作成した。成型面を目視で評価した結果、10枚のうち1枚目以降において、金型面内全域において、転写ムラが見られた。
2:シート状樹脂基材
3:金型
4:荷重をかける装置
5:ステージ
6:加重バネ
7:加重ネジ
8:ステンレス板
9:ステンレス直定規
10:プレスユニット
11:支柱
12:プレスシリンダー
13:昇降ガイド
14a、b:加圧プレート(上)、(下)
15a、b:プレート板(温調プレート)(上)、(下)
16:フレーム
17:緩衝材
20:離型ユニット
21:剥離ロール
22:補助ロール
30:ヒーターユニット
40:冷却ユニット
50:巻出ユニット
51:巻出ロール回転手段
52a〜d:ガイドロール
53:引出バッファ部
54:シート状樹脂基材固定部
55:ボックス
56:吸引排気手段
57a、b:センサー
60:巻取ユニット
61:巻取ロール回転手段
62a〜d:ガイドロール
63:巻取バッファ部
64:搬送駆動ロール
65:シート状樹脂基材固定部
66:ボックス
67:吸引排気手段
68a、b:センサー
Claims (4)
- 微細形状が表面に形成された金型と、該金型の表面にシート状の樹脂基材を押圧するプレート板と、該シート状の樹脂基材が挿入される位置と該プレート板との間に設けられた緩衝材とを含む微細形状転写シートの製造装置であって、
該緩衝材の明細書中で定義するクッション量が50μm以上かつ変形回復率が40%以上である微細形状転写シートの製造装置。 - 前記緩衝材が、耐熱性基布の中間基材と、該中間基材の片側又は両側に積層された弾性体とで構成された複合シートと、
該複合シートの少なくとも片面に積層された耐熱性及び離型性を有するフィルムとで構成されており、
該緩衝材の該耐熱性及び離型性を有するフィルム面が、前記シート状の樹脂基材が挿入される位置側に向けられている請求項1に記載の微細形状転写シートの製造装置。 - 微細形状が表面に形成された金型の表面にシート状の樹脂基材を供給した後、緩衝材を介してプレート板により該シート状の樹脂基材を該金型に押圧して該シート状の樹脂基材の表面に微細形状を転写する微細形状転写シートの製造方法であって、
該緩衝材として、明細書中で定義するクッション量が50μm以上かつ変形回復率が40%以上である緩衝材を用いる微細形状転写シートの製造方法。 - 前記緩衝材として、
耐熱性基布の中間基材と、該中間基材の片側又は両側に積層された弾性体とで構成された複合シートと、
該複合シートの少なくとも片面に積層された耐熱性及び離型性を有するフィルムとで構成された緩衝材を用い、
該緩衝材の該耐熱性及び離型性を有するフィルム面を、前記シート状の樹脂基材側に向ける請求項3に記載の微細形状転写シートの製造方法。
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