JPH1148310A - 押出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 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4aと、該チュ
ーブ状物を覆うニッケル・リン化合物を主成分とする被
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
ートを押出成形する押出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。さらに、溶融樹脂の挾圧圧力は鏡面ゴムロールの柔
軟性により分散緩和され、賦形に必要な単位面積当たり
の圧力が得られない場合がある。

【０００８】このように、レンズ機能シート押出成形に
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創出すべ
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成
形する押出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ニ
ッケル・リン化合物を主成分とする被膜とからなるもの
である。

【００１２】以下、本発明をさらに詳しく説明する。

【００１３】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。

【００１４】通常、シートの型押し成形時には一対のロ
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。

【００１５】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。

【００１６】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、
シリコーンゴム等が例示される。特に、ＪＩＳ Ｋ７２
１５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。

【００１７】該ゴム層の厚みは、弾力性を保持できる程
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。

【００１８】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。

【００１９】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
覆うニッケル・リン化合物を主成分とする被膜（以下、
ニッケル・リン化合物被膜という。）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ニッケル・
リン化合物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。

【００２０】金属層のニッケルチューブの厚みは、好ま
しくは０．０５〜０．５ｍｍである。この厚みが０．０
５ｍｍ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０．５ｍ
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。

【００２１】ニッケル・リン化合物被膜は、曲げ弾性率
および表面硬度に優れ、また高い光沢を有するので、軽
金属やプラスチック製品の装飾を兼ねた表面硬度向上手
段として用いられているが、反面、単体の膜状物は柔軟
性に乏しく、それ単独で本発明ロールの金属層として使
用することは困難である。したがって、上記の如くニッ
ケルチューブ上にニッケル・リン化合物被膜を積層する
ことにより、柔軟性、弾力性および表面硬度に優れ、本
発明ロールに好適な金属層が構成される。

【００２２】金属層のニッケル・リン化合物被膜の厚み
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、ニッケル・リン化合物被膜の剥
離が生じる場合もある。

【００２３】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
ューブの表面にニッケル・リン化合物被膜を形成するの
が、両者の密着性および表面光沢性の点で好ましい。

【００２４】ニッケル・リン化合物のメッキは、被膜の
緻密さ、および、仕上がりの光沢の観点から無電解ニッ
ケル・リンメッキが好適である。

【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ることがあ
る。

【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のニッケル・リン化合
物被膜を無電解ニッケル・リンメッキ法により形成し
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ニッケ
ル・リン化合物被膜表面は良好な鏡面性を有していた。

【００３３】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
およびニッケル・リン化合物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。

【００３４】得られた押出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は金属層中のニッケル・リン化合物被
膜、1 はこれらから構成された本発明の押出シート成形
用ロールである。

【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
芯部の表面にニッケル・リン化合物メッキを施し、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 ニッケルチューブの表面にニッケル・リン化合物被膜を
形成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。

【００３８】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２００μ
ｍであった。

【００３９】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、
および、樹脂原料中の異物によるロール表面欠陥の発生
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。

【００４０】評価結果を表１に示す。

【００４１】

【表１】

【００４２】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、 ×は均一性が良くない、 をそれぞれ意味する。

【００４３】また、表１の異物によるロール表面欠陥の
発生の項中、 ○は欠陥の発生なし、 ×は欠陥の発生あり、 をそれぞれ意味する。

【００４４】表１から明らかなように、実施例１の鏡面
ロールは、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。

【００４５】

【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。

【００４６】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：ニッケル・リン化合物被膜

Claims (1)

【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
   ックシートを押出成形する押出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
   ーブ状物を覆うニッケル・リン化合物を主成分とする被
   膜とからなる、押出シート成形用ロール。