JP6488506B2 - 表面凹凸構造を有する金型及びその製造方法、並びに前記金型を用いる防眩性樹脂構造体の製造方法 - Google Patents
表面凹凸構造を有する金型及びその製造方法、並びに前記金型を用いる防眩性樹脂構造体の製造方法 Download PDFInfo
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Description
[1]本発明は、防眩性樹脂構造体を製造するために使用する金型であって、前記金型は、ロックウエル硬度が30HRC以上で、表面が不規則な高さ及び大きさの複数の凹凸形状がランダムに連続形成された凹凸面構造を有するとともに、前記凹凸面構造を有する表面に表面処理が施されていないものであり、前記凹凸面構造において任意の異なる10箇所の隣接する山と山との間について、山と谷との高低差及び山と山とのピッチ幅をレーザ顕微鏡によって測定するときに、前記山と谷との高低差の平均値が0.2μm以上1.2μm以下で、前記山と谷との高低差の最大値が2.0μm以下であり、且つ、前記山と山とのピッチ幅の平均値が25μm以上70μm以下であることを特徴とする凹凸表面構造を有する金型を適用する。
[2]本発明は、前記山と山とのピッチ幅の平均値が30μm以上70μm以下であることを特徴とする前記[1]に記載の凹凸表面構造を有する金型を提供する。
[3]本発明は、前記金型の表面に、前記ランダムな凹凸形状とともに、文字パターン面形状及び平坦面形状の少なくとも何れかが形成されていることを特徴とする前記[1]又は[2]に記載の表面凹凸構造を有する金型を提供する。
[4]本発明は、前記[1]〜[3]のいずれか一項に記載の表面凹凸構造を有する金型において、前記ランダムな凹凸形状が、粒径範囲として90μmを超え300μm未満を有する微粒子を乾式又は湿式で衝打させることにより形成されることを特徴とする表面凹凸構造を有する金型の製造方法を提供する。
[5]本発明は、前記微粒子の粒径範囲が100μm以上150μm以下であることを特徴とする前記[4]に記載の表面凹凸構造を有する金型の製造方法を提供する。
[6]本発明は、前記[4]又は[5]に記載の表面凹凸構造を有する金型の製造方法において、前記金型の表面の一部に文字パターン面形状及び平坦面形状の少なくとも何れかを形成する場合は、前記金型の表面に前記微粒子を衝打させるとき、前記文字パターン面形状及び平坦面形状の少なくとも何れかに相当する部分にマスクを施し、前記金型の表面に対して前記微粒子による衝打を避けることにより、前記文字パターン面形状及び平坦面形状の少なくとも何れかの形成を前記ランダムな凹凸形状の形成とともに行うことを特徴とする表面凹凸構造を有する金型の製造方法を提供する。
[7]本発明は、前記[1]〜[3]のいずれか一項に記載の金型を用いて、該金型表面の凹凸面構造を樹脂基材に転写成形することにより、少なくとも片側表面に不規則な高さ及び大きさの複数の凹凸形状がランダムに連続形成された凹凸面構造を有する前記樹脂基材を備える樹脂構造体を製造する方法であって、前記樹脂基材は、前記凹凸面構造において任意の異なる10箇所の隣接する山と山との間について、山と谷との高低差及び山と山とのピッチ幅をレーザ顕微鏡によって測定するときに、前記山と谷との高低差の平均値が0.2μm以上1.2μm以下で、前記山と谷との高低差の最大値が2.0μm以下で、前記山と山とのピッチ幅の平均値が25μm以上70μm以下であり、且つ、微粒子を含まない樹脂基材であることを特徴とする防眩性樹脂構造体の製造方法を提供する。
[8]本発明は、前記樹脂基材において、前記山と山とのピッチ幅の平均値が30μm以上70μm以下であることを特徴とする前記[7]に記載の防眩性樹脂構造体の製造方法を提供する。
[9]本発明は、前記樹脂基材において前記凹凸面構造が形成されている表面上にハードコート層を形成することを特徴とする前記[7]又は[8]に記載の防眩性樹脂構造体の製造方法を提供する。
[10]本発明は、前記樹脂基材と前記凹凸表面構造を有する金型との間に、前記ハードコート層を形成するためのフィルムを挿入する形で前記金型の表面凹凸構造を転写成形することにより、前記樹脂基材と一体で表面凹凸構造を有するハードコート層を形成することを特徴とする前記[9]に記載の防眩性樹脂構造体の製造方法を提供する。
[11]本発明は、前記樹脂基材が前記凹凸面構造が形成されていない表面を片側に有する場合は、前記凹凸面構造が形成されていない表面上に反射防止膜を形成することを特徴とする前記[7]〜[10]のいずれか一項に記載の防眩性樹脂構造体の製造方法を提供する。
[12]本発明は、前記樹脂基材の凹凸面構造が形成されていない表面と平坦な金型との間に、前記反射防止膜を形成するためのフィルムを挿入する形で前記平坦な金型の表面を転写成形することにより、前記樹脂基材と一体で前記樹脂基材の凹凸面構造が形成されていない表面上に反射防止膜を形成することを特徴とする前記[11]に記載の防眩性樹脂構造体の製造方法を提供する。
[13]本発明は、前記樹脂基材又は前記防眩性樹脂構造体が射出成形方法によって製造されることを特徴とする前記[7]〜[12]のいずれか一項に記載の防眩性樹脂構造体の製造方法を提供する。
[発明の効果]
<防眩性樹脂構造体の成形用金型>
本発明における防眩性樹脂構造体の成形用金型は、ロックウエル硬度が30HRC以上で、表面が不規則な高さ及び大きさの複数の凹凸形状がランダムに連続形成された凹凸面構造を有するとともに、前記凹凸面構造を有する表面に表面処理が施されていないものである。そして、前記成形用金型の表面に形成される前記凹凸面構造は、異なる10箇所の隣接する山と山との間について、山と谷との高低差及び山と山とのピッチ幅をレーザ顕微鏡によって測定するときに、前記山と谷との高低差の平均値が0.2μm以上1.2μm以下で、前記山と谷との高低差の最大値が2.0μm以下であり、且つ、前記山と山とのピッチ幅の平均値が25μm以上70μm以下であることを特徴としている。
本発明の金型の製造方法を説明する。本発明の金型は、ロックウエル硬度が30HRC以上の基材を用いて、該基材の表面に必要に応じて鏡面加工を施すが、めっき等の表面処理を行わないで表面に直接微粒子をぶつける方法により製造する。めっき処理等の表面処理は凹凸形状の形成後も行わないで、微粒子の衝突により形成された表面凹凸構造を有する金型をそのまま本発明の防眩性樹脂構造体の成形時に使用する。
本発明の防眩性樹脂構造体は、本発明による金型の表面凹凸構造がそのまま転写された樹脂基材を備えるものであり、前記樹脂基材の表面に凹凸形状を付与するために一般的に使用される有機質又は無機質の微粒子を含まない状態で防眩性を示すことができる。そして、本発明で製造する前記樹脂基材は、その表面をレーザ顕微鏡で測定したときに、任意の異なる10箇所の隣接する山と山との間について、前記山と谷との高低差の平均値が0.2μm以上1.2μm以下で、前記山と谷との高低差の最大値が2.0μm以下であり、且つ、前記山と山とのピッチ幅の平均値が25μm以上70μm以下であることが必要である。さらに、前記山と山とのピッチ幅の平均値が30μm以上70μm以下であることが好ましい。
本発明による防眩性樹脂構造体は、擦傷性を向上させるため、上記凹凸構造が形成されている表面上にハードコート層を形成することが好ましい。このハードコート層は、本発明の樹脂基材の表面凹凸構造に倣って連続的な凹凸形状を形成する表面を有することにより、防眩性を併せて付与することができる。ここで、前記ハードコート層の表面に形成される凹部及び凸部の位置は、それぞれ上記樹脂基材の表面に形成された凹部及び凸部の位置と対応している。したがって、ハードコート層の表面凹凸形状は、防眩性樹脂構造体を構成する樹脂基材の表面と同じように、レーザ顕微鏡で測定したときの画像において、異なる10箇所の隣接する山と山との間について、前記山と谷との高低差の平均値が0.2μm以上1.2μm以下で、前記山と谷との高低差の最大値が2.0μm以下であり、且つ、前記山と山とのピッチ幅の平均値が25μm以上70μm以下であることが必要である。さらに、前記山と山とのピッチ幅の平均値が30μm以上70μm以下であることが好ましい。
本発明による防眩性樹脂構造体は、光の干渉を利用して反射光を軽減させるため反射防止膜(アンチリフレクションコーティング膜:AR膜)を設けることが好ましい。この反射防止膜は、表面凹凸構造を有する樹脂基材において、凹凸形状が形成された表面側及びそれとは反対の平坦な表面側の少なくとも一方に配置することで、ニュートンリングの発生を抑制する、若しくは気にならない程度までニュートンリングの発生を低減することができる。
熱処理したマルテンサイト系ステンレス(ロックウエル硬度が50〜60HRC)の金属板の表面を鏡面に研磨したものを金型として用い、金型表面から200mmの距離にブラストノズルを配置し、該金属板に対して垂直に粒径範囲が100〜150μmであるセラミックス微粒子を吐出圧0.25MPaで金属板の全面に吹きかけて表面凹凸構造を有する金型を作製した。このようにして作製された金型の表面凹凸形状は次のようにして測定した。
レーザーテック社製のレーザ顕微鏡用いて、上記の方法で作製された金型の表面凹凸形状を測定した。レーザ顕微鏡で測定した金型表面の画像を図6に示す。図6にはセラミックス微粒子の衝打による微小の圧痕が観測されており、金型表面に圧痕が残存していることが分かる(図6において矢印で示すXの部分)。
まず、図6において、隣接する山(凸部)と山(凸部)を異なる10箇所で任意に選択し、その間隔をそれぞれ山と山とのピッチ幅(A1、A2・・・A10)として測定を行う。また、A1〜A10の各間隔の中間には凹部に相当する谷が存在しており、各測定箇所についてそれぞれ山と谷との高低差(B1、B2、・・・B10)の測定を行う。ここで、A1〜A10の各間隔内には山と谷とが2つ存在するため、両者の高低差として2つの値が測定できるが、2つの測定値には大きな差異がみられないことから、どちらか一方の測定値を任意に選択することができる。そして、前記山と谷との高低差の平均値は、B1、B2・・・・B10の各測定値の平均値として算出される。さらに、B1、B2、・・・B10の測定値の中で最も大きな高低差を、前記山と谷との高低差の最大値として求める。また、前記山と山とのピッチ幅の平均値は、A1、A2・・・・A10の各測定値の平均値として算出する。
金型の表面について、以上のようにして求めた山と谷との高低差の平均値、山と谷との高低差の最大値、及び山と山とのピッチ幅の平均値を下記の表1に示す。
防眩性樹脂構造体の裏面からの反射を防止するため、防眩性樹脂構造体の凹凸形状を形成した面が表面となるように防眩性樹脂構造体の裏側をやすりで荒らした後、黒色スプレー塗装を施し、蛍光灯のついた明るい室内で凹凸面側から目視で観察し、蛍光灯の映り込みの有無及び白ちゃけの程度を目視で評価した。映り込み、白ちゃけともに、1〜3の3段階で次の基準に従って評価した。
映り込み 1:映り込みが観察されない、
2:蛍光灯の輪郭がぼやけるなどの映り込みが少し観察される、
3:映り込みが明瞭に観察される。
白ちゃけ 1:白ちゃけが観察されない、
2:白ちゃけが少し観察される、
3:白ちゃけが明瞭に観察される。
画素ピッチ200μmの液晶に対して水を垂らした上に防眩性樹脂構造体を載置し、液晶ディスプレイと防眩性樹脂構造体間の間隔を埋めた上で、緑色の画像を表示されたときのぎらつきを法線方向から目視で次の基準に従って評価した。
ぎらつき 1:ぎらつきが観察されない、
2:ぎらつきが少し観察される、
3:ぎらつきが観察される。
実施例1の金型作製において、セラミックス微粒子の吐出圧の条件を0.25MPaに代えて、0.20MPa及び0.15MPaにそれぞれ変更することを除いて、他の製造条件は実施例1と同じにして実施例2及び3の金型を作製した。次に、実施例1と同じ成形方法と成形条件を用いて射出成形を行い、表面に凹凸形状が形成された実施例2及び3の防眩性樹脂構造体を製造した。
実施例1の金型製造において、セラミックス微粒子を粒径範囲が100〜150μmであるものに代えて、45〜90μmであるものに変更し、吐出圧の条件を0.35〜0.15MPaの範囲で変えた状態で実施例1と同じにして比較例1〜3の金型を作製した。次に、実施例1を同じ成形方法と成形条件を用いて射出成形を行い、表面に凹凸形状が形成された比較例1〜3の防眩性樹脂構造体を製造した。
実施例1の金型製造において、粒径範囲が100〜150μmであるセラミックス微粒子を吐出圧0.25MPaで金属板の全面に吹きかけるときの時間を、実施例1の場合よりも1/3と短くする以外は、実施例1と同じ方法で表面凹凸構造を有する金型を作製した。この金型の表面をレーザ顕微鏡を用いて測定した結果、この製造条件ではブラスト時間が短いため金型表面全体に凹凸形状が形成されず、部分的に微小な平坦部分が残存しており、結果的に山と山とのピッチ幅の平均値が実施例1よりも大きくなっていることが分かった。次に、実施例1を同じ成形方法と成形条件を用いて射出成形を行い、表面に凹凸形状が形成された比較例4の防眩性樹脂構造体を製造した。この金型表面には凹凸形状が均一に形成されなかった。
実施例1の金型製造において、セラミック微粒子として粒径範囲が100〜150μmであるものに代えて、300〜425μmであるものを用いて、吐出圧の条件を0.25MPaで実施例1と同じにして比較例5の金型を作製した。次に、実施例1と同じ成形方法と成形条件を用いて射出成形を行い、表面に凹凸形状が形成された比較例5の防眩性樹脂構造体を製造した。
実施例1の金型製造において、セラミック微粒子として粒径範囲が100〜150μmであるものに代えて、425〜600μmであるものを用いて、吐出圧の条件を0.45MPa及び0.25MPaにして、実施例1と同じにしてそれぞれ比較例6及び7の金型を作製した。次に、実施例1と同じ成形方法と成形条件を用いて射出成形を行い、表面に凹凸形状が形成された比較例6及び7の防眩性樹脂構造体を製造した。
防眩性樹脂構造体において凹凸形状を有する表面の上にハードコート層を形成する方法を本実施例によって説明する。
ブラスト工法を用いた文字、平面等パターンの形成方法の一例を本実施例によって説明する。
2・・・加熱溶融された樹脂
3・・・ノズル
4・・・ランナ
5、7、9、12、28、32、33・・・防眩性樹脂構造体を構成する樹脂基材
11・・・中空部分
13・・・基材
14・・・光硬化性樹脂組成物の層
15・・・エンボス金型
16・・・ニップローラ
17・・・紫外線光原
18・・・離形ローラ
19・・・コーティングヘッド
20・・・紫外線硬化性樹脂
21・・・加熱溶融状態の樹脂基材
22・・・ヒータノズル
23・・・厚さ調整用治具
24、29・・・透明支持体
25・・・ハードコート層
26・・・ハードコートフィルム
27・・・吸気通路
30・・・反射防止膜
31・・・反射防止フィルム
Claims (13)
- 防眩性樹脂構造体を製造するために使用する金型であって、
前記金型は、ロックウエル硬度が30HRC以上で、表面が不規則な高さ及び大きさの複数の凹凸形状がランダムに連続形成された凹凸面構造を有するとともに、前記凹凸面構造を有する表面に表面処理が施されていないものであり、
前記凹凸面構造において任意の異なる10箇所の隣接する山と山との間について、山と谷との高低差及び山と山とのピッチ幅をレーザ顕微鏡によって測定するときに、前記山と谷との高低差の平均値が0.2μm以上1.2μm以下で、前記山と谷との高低差の最大値が2.0μm以下であり、且つ、前記山と山とのピッチ幅の平均値が25μm以上70μm以下であることを特徴とする凹凸表面構造を有する金型。 - 前記山と山とのピッチ幅の平均値が30μm以上70μm以下であることを特徴とする請求項1に記載の凹凸表面構造を有する金型。
- 前記金型の表面に、前記ランダムな凹凸形状とともに、文字パターン面形状及び平坦面形状の少なくとも何れかが形成されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の表面凹凸構造を有する金型。
- 請求項1〜3のいずれか一項に記載の表面凹凸構造を有する金型において、前記ランダムな凹凸形状が、粒径範囲として90μmを超え300μm未満を有する微粒子を乾式又は湿式で衝打させることにより形成されることを特徴とする表面凹凸構造を有する金型の製造方法。
- 前記微粒子の粒径範囲が100μm以上150μm以下であることを特徴とする請求項4に記載の表面凹凸構造を有する金型の製造方法。
- 請求項4又は5に記載の表面凹凸構造を有する金型の製造方法において、前記金型の表面の一部に文字パターン面形状及び平坦面形状の少なくとも何れかを形成する場合は、
前記金型の表面に前記微粒子を衝打させるとき、前記文字パターン面形状及び平坦面形状の少なくとも何れかに相当する部分にマスクを施し、前記金型の表面に対して前記微粒子による衝打を避けることにより、前記文字パターン面形状及び平坦面形状の少なくとも何れかの形成を前記ランダムな凹凸形状の形成とともに行うことを特徴とする表面凹凸構造を有する金型の製造方法。 - 請求項1〜3のいずれか一項に記載の金型を用いて、該金型表面の凹凸面構造を樹脂基材に転写成形することにより、少なくとも片側表面に不規則な高さ及び大きさの複数の凹凸形状がランダムに連続形成された凹凸面構造を有する前記樹脂基材を備える樹脂構造体を製造する方法であって、
前記樹脂基材は、前記凹凸面構造において任意の異なる10箇所の隣接する山と山との間について、山と谷との高低差及び山と山とのピッチ幅をレーザ顕微鏡によって測定するときに、前記山と谷との高低差の平均値が0.2μm以上1.2μm以下で、前記山と谷との高低差の最大値が2.0μm以下で、前記山と山とのピッチ幅の平均値が25μm以上70μm以下であり、且つ、微粒子を含まない樹脂基材であることを特徴とする防眩性樹脂構造体の製造方法。 - 前記樹脂基材は、前記山と山とのピッチ幅の平均値が30μm以上70μm以下であることを特徴とする請求項7に記載の防眩性樹脂構造体の製造方法。
- 前記樹脂基材において前記凹凸面構造が形成されている表面上にハードコート層を形成することを特徴とする請求項7又は8に記載の防眩性樹脂構造体の製造方法。
- 前記樹脂基材と前記凹凸表面構造を有する金型との間に、前記ハードコート層を形成するためのフィルムを挿入する形で前記金型の表面凹凸構造を転写成形することにより、前記樹脂基材と一体で表面凹凸構造を有するハードコート層を形成することを特徴とする請求項9に記載の防眩性樹脂構造体の製造方法。
- 前記樹脂基材が前記凹凸面構造が形成されていない表面を片側に有する場合は、前記凹凸面構造が形成されていない表面上に反射防止膜を形成することを特徴とする請求項7〜10のいずれか一項に記載の防眩性樹脂構造体の製造方法。
- 前記樹脂基材の凹凸面構造が形成されていない表面と平坦な金型との間に、前記反射防止膜を形成するためのフィルムを挿入する形で前記平坦な金型の表面を転写成形することにより、前記樹脂基材と一体で前記樹脂基材の凹凸面構造が形成されていない表面上に反射防止膜を形成することを特徴とする請求項11に記載の防眩性樹脂構造体の製造方法。
- 前記樹脂基材又は前記防眩性樹脂構造体が射出成形方法によって製造されることを特徴とする請求項7〜12のいずれか一項に記載の防眩性樹脂構造体の製造方法。
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