JPH10249916A - 押出しシート成形用ロール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 樹脂の厚みムラを吸収し、均一圧力でシート
を挟圧し、且つ、シートに高度の鏡面を付与することが
できる鏡面ロールを提供する。 【解決手段】 本発明によるシート成形用ロール1 は、
少なくとも片面が平滑面であるプラスチックシートを押
出し成形する押出しシート成形装置において該平滑面を
成形するためのロールであって、軸芯部2 と、軸芯部を
覆うゴム層3 と、さらにゴム層を覆う金属層4 とからな
り、該金属層4 が、電気鋳造法によって得られたニッケ
ルを主成分とする継目なしのチューブ状物4aと、該チュ
ーブ状物を覆うクロムを主成分とする被膜4bとからなる
ものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱可塑性樹脂を原
料とし、少なくとも片面が平滑面であるプラスチックシ
ートを押出し成形する押出しシート成形装置において該
平滑面を成形するための鏡面ロールに関する。少なくと
も片面が平滑面であるプラスチックシート、例えば、フ
レネルレンズシート、レンチキュラーレンズシート、プ
リズムレンズシート等は光学的用途に用いられ、レンズ
形状を有する面の反対面に高度な平滑性が要求される。
本発明によるロールはこのような平滑面を成形するのに
好適に用いられるものである。

【０００２】

【従来の技術】フレネルレンズシート、レンチキュラー
レンズシート、プリズムレンズシート等に代表されるレ
ンズ機能シートは、片面に上記レンズ機能を発現する形
状が付与され、その面の反対面は、高度な平滑性（鏡面
性）を有する鏡面であることが要求される。一般に、量
産性に優れる押出し連続成形法によって上記レンズ機能
シートを製造するには、レンズ形状面を賦形するエンボ
スロールと、それに対向する鏡面成形用の鏡面ロールと
の間に溶融樹脂を膜状に通過させ挾圧することによっ
て、片面に光学機能を発現する微細な凹凸形状を転写す
ると共にもう一方の表面に平滑な鏡面を形成する方法が
行われている。

【０００３】この鏡面ロールとして、ｉ）表面が研磨あ
るいはメッキ加工されてなる金属鏡面ロール、ii) 内面
を鏡面化した型を用いて軸芯部表面にシリコーンゴム等
を注型硬化させて軸芯部を被覆してなる鏡面ゴムロー
ル、または、軸芯部表面に流延法によってゴム層を設け
てなる鏡面ゴムロールが用いられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】Ｔダイ金型を用いた押
出しシートの厚み精度は、近年の金型設計、加工技術の
発達により飛躍的に向上しているが、幅方向ｍｍ単位で
の微小な厚みムラ、すなわち、近接する２点間の厚みム
ラに対して画期的な改善策を見出すには至っていない。
このような厚みムラはレンズ機能シートの賦形状態の不
均一となって現れ、品質の低下、即ち部分的な光学性能
の悪化をもたらす。

【０００５】エンボスロールは基本的には所望のレンズ
形状を刻んだ金属製ロールであり、多種多様な鏡面ロー
ルと組み合わせてこれらの間に溶融樹脂を膜状に通過さ
せ挾圧することによりレンズ機能シートの成形が行われ
てきた。

【０００６】他方、鏡面ロールは下記のような問題を有
する。まず、金属鏡面ロールｉ）は、鏡面の精度および
無欠陥性に優れるが、柔軟性がないため樹脂の厚みムラ
を自らの変形により吸収する能力を持たない。したがっ
て、金属製鏡面ロールを用いて溶融樹脂を膜状に通過さ
せ挾圧した場合、樹脂の厚みムラにより厚肉部分に圧力
が集中してしまい薄肉部分の圧力が不足するため、薄肉
部分が賦形不十分となる。

【０００７】また、鏡面ゴムロールii) は、それ自身の
柔軟性により樹脂の厚みムラを吸収するため均一な圧力
で溶融樹脂を膜状に通過させ挾圧することが可能である
が、注型硬化によってゴム層を作製する際の発生ガス等
に起因する微小欠陥が避けられず、高温の樹脂に曝され
ることによるゴムの劣化が生じ、短時間に使用不能とな
る。

【０００８】このように、レンズ機能シート押出し成形
に使用される従来の鏡面ロールはそれぞれ短所を有し、
レンズ機能シートの製造歩留りを低下させ、その光学性
能を制限している。

【０００９】本発明は、上記の諸問題を克服した押出し
シート成形用ロールを提供することを目的とするもので
ある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、均一な賦
形を行い良好な光学機能を得るため、樹脂の厚みムラを
吸収し、均一圧力でシートを挟圧し、且つ、シートに高
度の鏡面を付与することができる鏡面ロールを案出すべ
く検討を行った結果、本発明によるシート成形用ロール
を提供するに至った。

【００１１】本発明によるシート成形用ロールは、少な
くとも片面が平滑面であるプラスチックシートを押出し
成形する押出しシート成形装置において該平滑面を成形
するためのロールであって、軸芯部と、軸芯部を覆うゴ
ム層と、さらにゴム層を覆う金属層とからなり、該金属
層が、電気鋳造法によって得られたニッケルを主成分と
する継目なしのチューブ状物と、該チューブ状物を覆う
クロムを主成分とする被膜とからなるものである。

【００１２】該金属層のチューブ状物の厚みは、好まし
くは０．０３〜０．３ｍｍである。また、該金属層の被
膜の厚みは、好ましくは０．０１〜０．１ｍｍである。

【００１３】更に、得られるシートの平滑面が他の平滑
面と密着するのを防止するために、金属層の表面が中心
線平均粗さＲａで０．０２〜０．０８μｍに凹凸加工さ
れてなる場合がある。

【００１４】以下、本発明をさらに詳しく説明する。

【００１５】本発明によるシート成形用ロールの軸芯部
は、従来から用いられている鏡面ロールの軸芯部と同じ
ものであってよく、特に限定されるものではない。軸芯
部はまたロール駆動用の付属部品を有していてもよい。

【００１６】通常、シートの型押し成形時には２本の対
を成すロール間に溶融樹脂を膜状に通過させ狭圧するこ
とでロールの表面形状をシートに転写するものであるた
め、ロールは圧力に耐える材質からなる堅牢な構造を有
するものであることを要する。よって、鏡面ロールの軸
芯部としては、鋼、ステンレス、アルミニウム等の金属
製のものが好適に用いられる。

【００１７】また、一般的に型押し成形においてロール
温度は転写性に大きく影響を与えるため、ロールを適当
な温度に調節できる構造の軸芯部が好ましい。好適に用
いられる温度調節手段としては、シーズヒーターを軸芯
部に組み込んでロールを加熱する電気加熱方式、誘導発
熱式コイルによる電磁誘導作用によってロールを加熱す
る誘導発熱方式、軸芯部内に設けられた流路に温度制御
用の熱媒体を循環させてロールを間接加熱する熱媒体循
環加熱方式等が挙げられる。特に好ましいのは熱媒体循
環加熱方式であり、この熱媒体は気体でもよいが、水、
油等の液体の方が好ましい。熱媒体流路の好適な例とし
ては、内部に二条スパイラルまたは四条スパイラル等の
構造を有するものが挙げられる。

【００１８】該ゴム層の材料は室温以上でゴム弾性を持
つものであればよく、例えばネオプレンゴム、ＮＢＲゴ
ム、シリコーンゴム等が例示される。特に、ＪＩＳ Ｋ
７２１５に規定されるゴム硬度で６０〜９０°の材料が
好適であり、高温での寿命を考慮する場合にはシリコー
ンゴムが好適である。ゴム層の材料にはゴム硬度を調整
する目的でＳｉＯ₂ 粉末等の各種充填材を含ませてもよ
い。

【００１９】該ゴム層の厚みは、弾性力を保持できる程
度、例えば０．５ｍｍ以上であることが好ましい。ゴム
層の厚みが０．５ｍｍを下回ると、ゴム層の弾性変形量
が不足し、樹脂の厚みムラを吸収しきれない恐れがあ
る。

【００２０】該ゴム層の表面状態は、これに外装される
金属層を接着固定できるものであればよいが、ゴムの接
着性に応じてゴム層の接着表面を適宜粗く仕上げること
が好ましい。

【００２１】該金属層は、電気鋳造法によって得られた
ニッケルを主成分とする継目なしのチューブ状物（以
下、ニッケルチューブという。）と、該チューブ状物を
覆うクロムを主成分とする被膜（以下、クロム被膜とい
う。）とからなる。電気鋳造法により作製したニッケル
チューブは、鏡面性、無欠陥性に優れ、また、肉厚精度
に優れるが、その反面、弾力性が低く、局所的な応力に
対して容易に塑性変形する。そこで、このニッケルチュ
ーブの表面にクロム被膜を形成することにより、上記欠
点を回避し、実用上支障のない弾力性を付与することが
できる。

【００２２】金属層のニッケルチューブの厚みは、好ま
しくは０．０３〜０．３ｍｍである。この厚みが０．０
３ｍｍを下回ると、挾圧時にチューブが破断し易く圧力
の設定に制限が生じることがある。この厚みが０．３ｍ
ｍを上回ると、チューブの柔軟性が欠けることとなり、
樹脂の厚みムラを吸収しきれない場合もある。

【００２３】金属層のクロム被膜の厚みは、好ましくは
０．０１〜０．１ｍｍである。この厚みが０．０１ｍｍ
を下回ると、局所的な応力に対して容易に塑性変形しな
い程度の弾力性が得られないことがある。この厚みが
０．１ｍｍを上回ると、ニッケルチューブとの密着力が
低下し、クロム被膜の剥離が生じる場合もある。

【００２４】金属層の作製にあたっては、円筒状の母型
を用いて電気鋳造法によりニッケルチューブを得た後、
時間をおかずに連続して湿式メッキ法によりニッケルチ
ューブの表面にクロム被膜を付与するのが、両者の密着
性および表面光沢性の点で好ましい。

【００２５】ゴム層と金属層とは接着剤を用いて固定さ
れていてもよく、ゴム層を冷却収縮させて金属層のニッ
ケルチューブに挿入し摩擦力を強くすることで固定を行
ってもよい。軸芯部とニッケルチューブを先に位置決め
し、その間に液状ゴムを注入することで本発明鏡面ロー
ルを作製することもできる。

【００２６】このようにして本発明による鏡面ロールを
得た後、ロール表面の研磨により更に鏡面性、無欠陥性
を向上させてもよく、逆に、他の平滑面との密着を防止
してハンドリング性を確保するために、金属層の表面に
中心線平均粗さＲａで０．０２〜０．０８μｍの凹凸加
工を施してもよい。

【００２７】金属層表面への凹凸加工の方法は、全面に
おいて均一な凹凸が得られるのであれば、特に限定され
るものではなく、適宜の方法が使用可能である。例え
ば、ウェット法によるサンドブラスト加工の後研磨によ
り表面平滑性を向上し所望の表面平滑性を得る方法、２
００メッシュ程度のガラスビーズを用いてドライ法によ
りサンドブラスト加工のみ行なう方法や、ニッケルチュ
ーブを電気鋳造法により作製する際に表面に光沢をもた
ないようにサージェント浴を調整しておく方法等が挙げ
られる。

【００２８】金属層表面の平滑性は、このロールを用い
て得られるシートの表面性に対して極めて重要であっ
て、中心線平均粗さＲａで０．０２μｍないし０．０８
μｍであることが好ましく、更に好適には０．０３μｍ
ないし０．０６μｍである。中心線平均粗さＲａで０．
０２μｍを下回ると、表面が平滑になりすぎて接触する
他の表面との間で密着が起こり易く、中心線平均粗さＲ
ａで０．０８μｍを上回ると、平滑性が損なわれすぎて
シート本来の光学的機能を著しく低下させてしまう。

【００２９】

【発明の実施の形態】本発明を実施例により詳述する。

【００３０】実施例１ ｉ） 軸芯部をＳ４５Ｃ鋼材で作製し、その内部に熱媒
体油を循環させるための流路を設けた。流路は四条スパ
イラル構造とした。

【００３１】ii) 次に、ＳｉＯ₂ 粉末を充填材として
含有する液状シリコーンゴムによって軸芯部を被覆し、
ゴムの硬化後ゴム層の厚みを研磨により２ｍｍに調整し
た。硬化後のゴム硬度は７５°であった。

【００３２】iii) 次に電気鋳造法を用いて厚み０．２
ｍｍのニッケルチューブを作製し、続いて該ニッケルチ
ューブの表面に厚み０．０５ｍｍのハードクロムメッキ
被膜を湿式メッキ法により付与した。ニッケルチューブ
の内径は、上記ゴム被覆後の軸芯部の外径と一致させ
た。ニッケルチューブを覆うハードクロムメッキ被膜表
面は良好な鏡面性を有していた。軸芯部を被覆したゴム
層表面にシリコーン系接着剤を塗布し、軸芯部を被覆し
たゴム層をニッケルチューブ内に挿入することによっ
て、ニッケルチューブおよびクロム被膜からなる金属層
でゴム層を被覆し、接着剤を硬化させた。こうして、本
発明による鏡面ロールを得た。

【００３３】得られた押出しシート成形用ロールの構造
を図１に示す。図１中、2 は軸芯部、3 は軸芯部を覆う
ゴム層、4 はゴム層を覆う金属層、4aは金属層中のニッ
ケルチューブ、4bは金属層中のクロム被膜、1 はこれら
から構成された本発明の押出しシート成形用ロールであ
る。

【００３４】実施例２ ニッケルチューブの厚みを０．１ｍｍとした点、および
接着剤硬化後金属層の表面に４００メッシュのガラスビ
ーズを用いてドライ法によるサンドブラスト加工を行な
った点を除いて実施例１と同様の操作を行なって、鏡面
ロールを得た。

【００３５】比較例１ 実施例１において用いたものと同じＳ４５Ｃ鋼材製の軸
芯部の表面にクロムメッキを施し、鏡面ロールを得た。

【００３６】比較例２ 内面を鏡面化した型を用意し、この型の内面と、実施例
１において用いたものと同じＳ４５Ｃ鋼材製の軸芯部の
表面との間にシリコーンゴムを注型して硬化させ、軸芯
部を被覆した鏡面ゴムロールを得た。

【００３７】比較例３ 実施例１において用いたものと同じＳ４５Ｃ鋼材製の軸
芯部をフッ素系樹脂製の熱収縮チューブで被覆した後、
表面を研磨により鏡面化し、鏡面フッ素樹脂ロールを得
た。

【００３８】比較例４ ニッケルチューブの表面にハードクロムメッキ被膜を付
与していない点を除いて実施例１と同様の操作を行っ
て、鏡面ロールを得た。

【００３９】性能評価 実施例および比較例で得られた各鏡面ロールとプリズム
シート成形用のエンボスロールとをそれぞれ引取り機に
設置し、Ｔダイから押出したポリカーボネート溶融樹脂
をこれらのロール間に膜状に通過させ狭圧することでエ
ンボス加工を行った。Ｔダイからの押出し直後の樹脂温
度は２７０℃であり、エンボスロール内に流す熱媒体温
度は１３０℃に制御し、本発明による鏡面ロール内に流
す熱媒体温度は３０℃に制御した。得られた成形シート
はエンボスロールから良好に剥離し、その厚みは２００
μｍであった。

【００４０】作製したシートを観察し、エンボス形状の
転写性、鏡面の平滑性、鏡面の無欠陥性、ロール寿命、
樹脂原料中の異物によるロール表面欠陥の発生、および
シート平滑面と表面の中心線平均粗さＲａが０．０２μ
ｍであるアクリル板との非密着性の評価を行った。ロー
ル寿命は、上記成形条件で成形を行い、ゴム層や金属層
が剥離するまでの時間、またはゴム層の表面や金属層の
表面に傷が発生するまでの時間によって表示したもので
ある。

【００４１】評価結果を表１に示す。

【００４２】

【表１】

【００４３】表１のエンボス形状転写均一性の項中、○
は均一性が極めて良好、△は均一性が十分でない、×は
均一性が良くない、をそれぞれ意味する。

【００４４】また、表１の非密着性の項中、○はアクリ
ル板との密着が起こらない、×はアクリル板との密着が
起こる、をそれぞれ意味する。

【００４５】表１から明らかなように、実施例１の鏡面
ロールは、非密着性を除く全ての項目において良好な評
価を得た。また、実施例２の鏡面ロールは、いずれの項
目においても良好な評価を得た。

【００４６】

【発明の効果】本発明により、樹脂の厚みムラを吸収
し、均一圧力でシートを挾圧し、且つ、シートに高度な
鏡面性を付与する鏡面ロールが実現され、これによって
均一なエンボス賦形性と鏡面の平滑性、無欠陥性を飛躍
的に向上した押出しシートを成形することが可能となっ
た。したがって、本発明により、光学精度に優れたレン
ズシートを量産性よく、安価に提供することが可能とな
った。

【００４７】また、本発明は、上記レンズシートのみな
らず、包装用等に供される例えば透明ポリプロピレン樹
脂シート等の透明シートの成形に用いることによって、
該透明シートの平滑性を向上させ、透明性を改善するこ
とが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による押出しシート成形用ロールの横断
面図である。

【符号の説明】

１：本発明の押出しシート成形用ロール ２：軸芯部 ３：ゴム層 ４：金属層 ４ａ：ニッケルチューブ ４ｂ：クロム被膜

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも片面が平滑面であるプラスチ
   ックシートを押出し成形する押出しシート成形装置にお
   いて該平滑面を成形するためのロールであって、軸芯部
   と、軸芯部を覆うゴム層と、さらにゴム層を覆う金属層
   とからなり、該金属層が、電気鋳造法によって得られた
   ニッケルを主成分とする継目なしのチューブ状物と、該
   チューブ状物を覆うクロムを主成分とする被膜とからな
   る、押出しシート成形用ロール。
2. 【請求項２】 金属層の表面が中心線平均粗さＲａで
   ０．０２〜０．０８μｍに凹凸加工されてなる、請求項
   １記載の押出しシート成形用ロール。