(57)【要約】【課題】転写性の向上を十分に図ることができると共に、表面状態が極めて良好な溶融押出成形賦形用のロールを提供する。【解決手段】熱可塑性樹脂の溶融押出成形において使用される溶融押出成形賦形用のロール１は、内部に熱媒流路１１が設けられたロール本体部１０、ロール本体部１０の表面を覆うアモルファス金属の皮膜層１３、及び、アモルファス金属の皮膜層１３を覆うメッキ層１４から成り、ロール本体部１０は、４０Ｗ／ｍ・Ｋ以上、１００Ｗ／ｍ・Ｋ以下の熱伝導率を有する金属材料から製作されており、皮膜層１３は、１０Ｗ／ｍ・Ｋ以下の熱伝導率を有するアモルファス金属から作製されている。皮膜層１３の上に設けられたメッキ層１４には、欠陥の少ない光学パターンが設けられている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性樹脂の溶融押出成形において使用される溶融押出成形賦形用のロールであって、  内部に熱媒流路が設けられているロール本体部であって、４０Ｗ／ｍ・Ｋ以上、１００Ｗ／ｍ・Ｋ以下の熱伝導率を有する金属材料から製作される、ロール本体部と、
当該ロール本体部の表面に設けられるアモルファス金属の皮膜層であって、１０Ｗ／ｍ・Ｋ以下の熱伝導率を有するアモルファス金属から製作される、皮膜層と、
当該皮膜層の表面に設けられるメッキ層とを備えることを特徴とする溶融押出成形賦形用のロール。
【請求項２】
前記メッキ層は、銅メッキ層、ニッケルメッキ層、無電解ニッケル−リンメッキ層、電解ニッケル−リンメッキ層、及び、クロム層から成る群から選択された少なくとも１種を有することを特徴とする請求項１に記載の溶融押出成形賦形用のロール。
【請求項３】
前記アモルファス金属は、ニッケル、及びジルコニウムの少なくとも１種を含むことを特徴とする請求項１又は２のいずれか１項に記載の溶融押出成形賦形用のロール。
【請求項４】
前記金属材料は、炭素鋼、クロム鋼、及びクロムモリブデン鋼の少なくとも１種を含むことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の溶融押出成形賦形用のロール。
【請求項５】
前記メッキ層の表面に、マットパターン、プリズムパターン、及びマイクロレンズアレイパターンの少なくとも１種が形成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の溶融押出成形賦形用のロール。
【請求項６】
前記メッキ層の表面粗さが、０．２Ｓ以下であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の溶融押出成形賦形用のロール。
【請求項７】
前記ロール本体部の表層から前記熱媒流路までの距離をＴs、前記皮膜層の厚みをＴa、前記メッキ層の厚みをＴpとしたとき、
５ｍｍ≦Ｔs≦４０ｍｍ
０．１ｍｍ≦Ｔa≦３．０ｍｍ
０．０５ｍｍ≦Ｔp≦１．０ｍｍ
を満足することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の溶融押出成形賦形用のロール。
【請求項８】
溶融押出成形賦形用のロール、及び、前記溶融押出成形賦形用のロールと対向して配置された圧着用ロールを含む溶融押出成形賦形用のロール組立体であって、
前記溶融押出成形賦形用のロールは、
内部に熱媒流路が設けられているロール本体部であって、４０Ｗ／ｍ・Ｋ以上、１００Ｗ／ｍ・Ｋ以下の熱伝導率を有する金属材料から製作される、ロール本体部と、
当該ロール本体部の表面に設けられるアモルファス金属の皮膜層であって、１０Ｗ／ｍ・Ｋ以下の熱伝導率を有するアモルファス金属から製作される、皮膜層と、
当該皮膜層の表面に設けられるメッキ層とを備えることを特徴とする溶融押出成形賦形用のロール組立体。
【請求項９】
溶融押出成形賦形用のロール、及び、前記溶融押出成形賦形用のロールと対向して配置された圧着用ロールを含み、
前記溶融押出成形賦形用のロールは、
内部に熱媒流路が設けられているロール本体部であって、４０Ｗ／ｍ・Ｋ以上、１００Ｗ／ｍ・Ｋ以下の熱伝導率を有する金属材料から製作される、ロール本体部と、
当該ロール本体部の表面に設けられるアモルファス金属の皮膜層であって、１０Ｗ／ｍ・Ｋ以下の熱伝導率を有するアモルファス金属から製作される、皮膜層と、
当該皮膜層の表面に設けられるメッキ層とを備える、溶融押出成形賦形用のロール組立体を用いた溶融押出成形方法であって、
ダイから押し出された溶融熱可塑性樹脂を、前記溶融押出成形賦形用のロールと前記圧着用ロールとの間を通過させることで、シート成形品を得ることを特徴とする溶融押出成形方法。
【請求項１０】
前記溶融押出成形賦形用のロールを用いて溶融押出成形される前記シート成形品の幅をＷ０、前記溶融押出成形賦形用のロールの回転軸線方向における前記メッキ層の長さをＸ１とし、当該回転軸線方向における前記皮膜層の長さをＸ２としたとき、
Ｗ０＞Ｘ１、且つ、Ｘ２≧Ｘ１
を満足することを特徴とする請求項９に記載の溶融押出成形方法。
【請求項１１】
前記溶融押出成形賦形用のロールを用いて溶融押出成形される前記シート成形品の幅をＷ０とし、前記溶融押出成形賦形用のロールの回転軸線方向における前記メッキ層の長さをＸ１としたとき、
２０ｍｍ≦Ｗ０−Ｘ１≦１００ｍｍ
を満足することを特徴とする請求項９又は１０に記載の溶融押出成形方法。
【請求項１２】
前記シート成形品の厚さは、０．０５ｍｍ〜０．５ｍｍであることを特徴とする請求項９から１１のいずれか１項に記載の溶融押出成形方法。
【請求項１３】
前記熱可塑性樹脂は、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ポリスチレン樹脂、熱可塑性ポリエステル樹脂、環状ポリオレフィン樹脂、ポリメチル−１−ペンテン樹脂から成る群から選択された少なくとも一つの熱可塑性樹脂であることを特徴とする請求項９から１２のいずれか１項に記載の溶融押出成形方法。
【請求項１４】
前記シート成形品は、光拡散フィルムであることを特徴とする請求項９から１３のいずれか１項に記載の溶融押出成形方法。
【請求項１５】
前記シート成形品は、輝度向上フィルムであることを特徴とする請求項９から１３のいずれか１項に記載の溶融押出成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶融押出成形賦形用のロール、溶融押出成形賦形用のロール組立体、及び、溶融押出成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱可塑性樹脂シートの溶融押出成形を行う際、しばしば、表面に微細構造を有する溶融押出成形賦形用のロールを用いてその微細構造をシート表面に転写することで、熱可塑性樹脂から成るシート成形品の表面に様々な機能を付与している。例えば、ロールの表面に微細な光学パターンを設けて、光学パターンを転写させることによって、高機能の光学シートを溶融押出成形している。
【０００３】
このようなシート成形品を溶融押出成形するためには、一般的に、Ｔダイやコートハンガーダイのリップ部から流出した溶融熱可塑性樹脂から成るシート（以下、単に『シート』と呼ぶ場合がある）を、表面に光学パターンが賦与された溶融押出成形賦形用の金属ロール（以下、『第１ロール』と呼ぶ場合がある）と圧着用のプレスロール（以下、『第２ロール』と呼ぶ場合がある）との間で圧着する。一般に、ダイ温度、即ち、樹脂温度が高ければ高い程、また、第１ロール及び第２ロールによるプレス圧力が高ければ高い程、更には、ロール設定温度が高ければ高い程、光学パターンの転写性が向上する。
【０００４】
しかしながら、ダイ温度やロール設定温度が高過ぎると、第１ロール及び第２ロールとの間での圧着から、第１ロールからのシートの離型までの間における溶融熱可塑性樹脂の冷却が間に合わず、シート成形品がロールに粘着してしまい、剥離マークと呼ばれる外観不良が発生する。それ故、ダイ温度やロール設定温度を高くすることには限界がある。また、プレス圧力に関しても、高圧圧着によってロールベンディングが発生し、シート成形品の膜厚制御が難しくなり、あるいは又、均一転写が困難になるといった不具合が発生する。
【０００５】
例えばプラスチックフィルムの熱延伸等に使用される加熱ロールとして、外殻スリーブと、その内側に密着して嵌合した内殻スリーブと、内殻スリーブの内周に接して置かれた発熱体、又は、内殻スリーブ自体に埋め込まれた発熱体とを有し、内殻スリーブは熱伝導性の優れた金属から成る加熱ロールが、例えば、特開平６−１２８６２３号公報に記載されている。ここで、外殻スリーブは、例えばステンレス鋼（熱伝導率：１６Ｗ／ｍ・Ｋ）等から作製され、内殻スリーブは、例えば銅又はその合金、アルミニウム又はその合金等（熱伝導率：約２００Ｗ／ｍ・Ｋ〜約４００Ｗ／ｍ・Ｋ）から作製される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平６−１２８６２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特開平６−１２８６２３号公報における加熱ロールにあっては、熱クラウンを小さくすることができるとされている。しかしながら、この特許公開公報に開示された加熱ロールを溶融押出成形賦形用のロールとして用いた場合、内殻スリーブを高い熱伝導率を有する材料で作製しているが故に、シートの冷却が急速に進み、転写性の向上を十分には図れないといった問題がある。
【０００８】
従って、本発明の目的は、転写性の向上を十分に図ることができる溶融押出成形賦形用のロール、係る溶融押出成形賦形用のロールを備えた溶融押出成形賦形用のロール組立体、及び、係る溶融押出成形賦形用のロール組立体を用いた溶融押出成形方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するための本発明の溶融押出成形賦形用のロール（以下、便宜上、『第１ロール』と呼ぶ場合がある）は、熱可塑性樹脂の溶融押出成形において使用される溶融押出成形賦形用のロールであって、
内部に熱媒流路が設けられたロール本体部であって、４０Ｗ／ｍ・Ｋ以上、１００Ｗ／ｍ・Ｋ以下の熱伝導率を有する金属材料から製作される、ロール本体部と、
当該ロール本体部の表面に設けられるアモルファス金属の皮膜層であって、１０Ｗ／ｍ・Ｋ以下の熱伝導率を有するアモルファス金属から製作される、皮膜層と、
当該皮膜層の表面に設けられるメッキ層とを備えることを特徴とする。なお、メッキ層は、アモルファス金属の皮膜層の表面上に、電気メッキにより直接形成することが好ましい。
【００１０】
ここで、アモルファス金属は金属ガラスとも呼ばれ、少なくとも３種以上の金属元素から構成される非晶質金属であり、通常の金属と比較すると相対的に熱伝導率が低いが、本発明においては１０Ｗ／ｍ・Ｋ以下の熱伝導率を有するアモルファス金属を使用する必要がある。尚、限定するものではないが、アモルファス金属の熱伝導率の下限値として３Ｗ／ｍ・Ｋを挙げることができる。
【００１１】
アモルファス金属の皮膜形成方法としては特に限定はないが、好ましい方法として高速フレーム溶射法等を挙げることができる。
【００１２】
上記の目的を達成するための本発明の溶融押出成形賦形用のロール組立体は、溶融押出成形賦形用のロール（第１ロール）、及び、溶融押出成形賦形用のロールと対向して配置された圧着用ロール（以下、便宜上、『第２ロール』と呼ぶ場合がある）から成り、
溶融押出成形賦形用のロールは、本発明の溶融押出成形賦形用のロールから構成されている。
【００１３】
上記の目的を達成するための本発明の溶融押出成形方法は、
溶融押出成形賦形用のロール（第１ロール）、及び、溶融押出成形賦形用のロールと対向して配置された圧着用ロール（第２ロール）から成り、
溶融押出成形賦形用のロールが、本発明の溶融押出成形賦形用のロールから構成されている溶融押出成形賦形用のロール組立体を用いた溶融押出成形方法であって、
ダイから押し出された溶融熱可塑性樹脂を、溶融押出成形賦形用のロール（第１ロール）と圧着用ロール（第２ロール）との間を通過させることで、シート成形品を得ることを特徴とする。尚、シート成形品にはフィルム成形品が包含される。
【００１４】
本発明の溶融押出成形賦形用のロール、本発明の溶融押出成形賦形用のロール組立体を構成する溶融押出成形賦形用のロール、あるいは、本発明の溶融押出成形方法において使用される溶融押出成形賦形用のロール（以下、これらの溶融押出成形賦形用のロールを総称して、『本発明の第１ロール等』と呼ぶ場合がある）にあっては、ロール本体部の表面に形成されたアモルファス金属による皮膜層上に、メッキ層が形成されている。メッキ層を構成する材料として、例えば、ニッケル−リン合金や、銅、ニッケル、クロムを挙げることができ、無電解メッキ法あるいは電解メッキ法にて形成することができる。より具体的には、メッキ層は、例えば、銅メッキ層、ニッケルメッキ層、無電解ニッケル−リンメッキ層、電解ニッケル−リンメッキ層、及び、クロム層から成る群から選択された少なくとも１種を含むことが好ましい。尚、表面に微細凹凸構造を有する第１ロールを作製する場合には、ビッカース硬度が低く、加工性に富む銅やニッケルからメッキ層を構成することが好ましく、一方、高いビッカース硬度が要求される場合にはクロムからメッキ層を構成することが好ましい。また、適度に高いビッカース硬度と微細加工が併せて要求される場合、ニッケル−リン合金からメッキ層を構成することが好ましい。メッキ層の厚さとして、０．０５ｍｍ〜１．０ｍｍを例示することができる。上記の好ましい構成を含む本発明の第１ロール等において、メッキ層の表面には、マットパターン、プリズムパターン、及びマイクロレンズアレイパターンの少なくとも１種が形成されている形態とすることができる。ここで、サンドブラスト、放電加工、ケミカルエッチング等の方法によりマットパターンを形成することができる。また、ダイヤモンドバイトによる切削等によってプリズムパターンやマイクロレンズアレイパターンを形成することができる。あるいは又、例えば、外装材等に使用するための装飾用の図柄とすることもできる。アモルファス金属の皮膜上へのメッキ層形成は、適切な前処理、即ち、不動態皮膜除去処理を行うことで可能となる。セラミック系材料と異なり、アモルファス金属はある程度の導電性を有するため、電気メッキとの相性が比較的よく、複雑な下地処理を実施せずとも、界面の密着性が確保できるというメリットがある。
【００１５】
場合によっては、第１ロールを鏡面ロールとして使用することもでき、この場合、アモルファス金属の皮膜層の表面にハードクロム層をメッキ法にて形成することが好ましい。ハードクロム層は非常に硬く、研磨性に優れ、しかも、傷が付き難い。ハードクロム層の表面粗さは、少なくとも０．２Ｓ以下（算術平均表面粗さで５０ｎｍ以下）とすることが好ましい。鏡面ロールとして使用する場合、その研磨面が転写されるため、非常にフラットなプレーンシート成形品の成形が可能となる。即ち、シート端部の鏡面転写性が向上することに加えて、シート端部のネックインに起因した厚肉部を潰し易くなるので、全面均一プレスが可能となり、通常の鏡面ロールを使用した場合に比べて、更に一層、面精度が向上する。
【００１６】
アモルファス金属の皮膜層上にメッキ層を設ける理由としては、アモルファス金属の皮膜層に均一な光学パターンを設けることが非常に困難であるためである。例えば、アモルファス金属の皮膜層が溶射皮膜である場合には、皮膜層の緻密化を図ったとしても、基本的にはポーラスな状態にあり、研磨による高度な鏡面化が困難であるし、また、切削加工等によってもボイドや欠け等の欠陥が発生し易い。アモルファス金属の皮膜層上にメッキ層を設けることにより、加工性が著しく改善されるので、溶融押出成形賦形用のロールとして好適である。さらに、アモルファス金属の皮膜層上にメッキ層を設けることにより、アモルファス金属の皮膜層がメッキ層により保護されて、アモルファス金属の脱落を防止できると共に、アモルファス金属よりも鏡面化が可能なメッキ層でアモルファス金属の皮膜層を覆うことにより、溶融樹脂の離形性を向上することができる。
【００１７】
更には、本発明の第１ロール等において、
常温におけるロール本体部の外径をＤo、ロール本体部の表層から熱媒流路までの距離をＴs、アモルファス金属の皮膜層の肉厚をＴａ、メッキ層の肉厚をＴｐとしたとき、Ｄo、Ｔs、Ｔａ、Ｔｐとしては下記を例示できる。
Ｄo：２００ｍｍ〜８００ｍｍ
Ｔs ：５ｍｍ〜４０ｍｍ
Ｔａ：０．１〜３．０ｍｍ
Ｔｐ：０．０５〜１．０ｍｍ
【００１８】
アモルファス金属の材質（熱伝導率）や肉厚の選択に基づき、第１ロールと接する溶融熱可塑性樹脂の冷却遅延効果の程度の制御が可能である。常温（２５℃）から３００℃までの温度範囲において、アモルファス金属の線膨張係数は、ロール本体部の線膨張係数とほぼ同等であることが好ましい。溶融押出成形時においては第１ロールを所望の設定温度とする必要があるため、第１ロールの温度上昇によるアモルファス金属の割れなどを防止するためである。
【００１９】
アモルファス金属の皮膜層の厚みは均一とすることもできるし、意図的に不均一とすることもできる。例えば、ロール回転軸線方向に対して、均一な外径及び肉厚を有する外筒から構成されるロール本体部に、アモルファス金属の皮膜層を設け、それを直接研削することによってロール本体部の中央部の肉厚を薄く、ロール本体部の端部の肉厚を厚くし、更にその上にメッキ層を設けて研磨して、ロール回転軸線方向に対して一定の外径を持つ溶融押出成形賦形用のロールを製作することが可能である。或いは、ロール本体部に予めクラウン形状を付けておき、その上にアモルファス金属の皮膜層を設けた後、研磨等によって皮膜層をフラット化することにより、ロール本体部の中央部では薄く、ロール本体部の端部では厚い皮膜層とすることができる。これらの方法により溶融樹脂（シート）の均一冷却を図ることが可能である。なお、クラウン形状とは、ロール本体部の表面から熱媒流路までの距離がロール本体部の中央部で厚く、ロール本体部の端部で薄くなるような曲率を有する形状であり、フラット化とは、ロール本体部の回転軸線方向に対してその最外径を一定化することである。
【００２０】
更には、本発明の第１ロール等において、金属材料は、例えば、炭素鋼、クロム鋼、クロムモリブデン鋼、鋳鉄、及びタングステン鋼の少なくとも１種を含むことが好ましく、より具体的には、例えば、構造用合金鋼材であるクロムモリブデン鋼ＳＣＭ４４０を含むことがより好ましい。また、アモルファス金属は、例えば、主構成元素による分類の場合には、ニッケル系、ジルコニウム系等の材料が好ましい。各材料の常温における熱伝導率は以下の表１のとおりである。
【００２１】
［表１］
炭素鋼                        ：４５〜５３Ｗ／ｍ・Ｋ
クロム鋼                      ：５２〜６０Ｗ／ｍ・Ｋ
クロムモリブデン鋼            ：４０〜４８Ｗ／ｍ・Ｋ
鋳鉄                          ：４８Ｗ／ｍ・Ｋ
タングステン鋼                ：５３〜６６Ｗ／ｍ・Ｋ
ニッケル系アモルファス金属    ：７〜９Ｗ／ｍ・Ｋ
ジルコニウム系アモルファス金属：５〜７Ｗ／ｍ・Ｋ
【００２２】
ロール本体部の表面の加工精度は、高ければ高い程、好ましく、その芯振れについては１０００分の１０ミリ以下、より好ましくは１０００分の５ミリ以下であることが望ましい。ロール本体部の表面の表面粗度に関しては、バフ研磨仕上げで少なくとも０．４Ｓ程度とすることが好ましい。錆の発生を防止するために、１０μｍ以下の厚さの薄いメッキ層を設けてもよい。また、アモルファス金属の皮膜層の研磨精度については、ロール本体部と同様に高ければ高い程、好ましいが、当該皮膜層上にメッキ層を形成させる必要があるため、下地の影響を抑えるという観点から、１Ｓ以下の表面粗度とすることが望ましい。
【００２３】
更には、以上に説明した各種の好ましい構成、形態を含む本発明の第１ロール等において、溶融押出成形賦形用のロールを用いて溶融押出成形されるシート成形品の幅をＷ０とし、溶融押出成形賦形用のロールの回転軸線方向におけるメッキ層の長さをＸ１とし、当該回転軸線方向におけるアモルファス金属の皮膜層の長さをＸ２としたとき、
Ｗ０＞Ｘ１、且つ、Ｘ２≧Ｘ１
を満足することが好ましく、あるいは又、
２０ｍｍ≦Ｗ０−Ｘ１≦１００ｍｍ
を満足することが好ましい。尚、メッキ層の長さ（Ｘ１）及びアモルファス金属の皮膜層の長さ（Ｘ２）は、溶融押出成形賦形用のロールの回転軸線方向におけるロール本体部の実効的な長さと同じとすることができるし、あるいは又、ロール本体部の実効的な長さよりも短くすることもできる。
【００２４】
一般に、熱可塑性樹脂の溶融押出成形においては、ダイのリップ部から流出した溶融熱可塑性樹脂は溶融押出成形賦形用のロールに接触する直前のエアギャップにおいてネックインし、リップ開度の調整では制御しきれないほど、シート最端部が極端に厚くなる場合がある。精密賦形シート成形品の成形において、シート最端部の厚肉部は転写阻害因子となり得るので好ましくない。この端部厚肉部をプレスしないように、ロール本体部の端部に段差を設ける場合があるが、本発明における溶融押出成形賦形用のロールにあっては、メッキ層の長さ（Ｘ１）をシート成形品の幅（Ｗ０）よりも予め小さく設定しておくことが可能であるので、ロール本体部の端部にわざわざ段差を設ける必要がない。
【００２５】
本発明の第１ロール等において、ロール本体部は、切削ドリルによってロール本体部の側面から円管状の熱媒流路を軸方向に対して平行に設けた、所謂ドリルドロールであってもよいし、スパイラルロールとも呼ばれ、熱媒流路がスパイラル状になっている、以下に説明する二重管ロールとしてもよい。尚、熱媒流路の数は、本質的に任意である。熱媒として水や熱媒油を挙げることができる。
【００２６】
更には、以上に説明した各種の好ましい形態、構成を含む本発明の溶融押出成形方法において、得られたシート成形品の厚さは０．０５ｍｍ〜０．５ｍｍである構成とすることができるし、このような構成を含む以上に説明した各種の好ましい形態、構成を含む本発明の溶融押出成形賦形用のロール、溶融押出成形賦形用のロール組立体あるいは溶融押出成形方法において、熱可塑性樹脂は、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ポリスチレン樹脂、熱可塑性ポリエステル樹脂、環状ポリオレフィン樹脂、ポリメチル−１−ペンテン樹脂から成る群から選択された熱可塑性樹脂である構成とすることができるが、特に、ポリカーボネート樹脂が好適である。これらの樹脂中には適宜、熱安定剤、離型剤、ＵＶ吸収剤等の添加剤を添加することができる。そして、得られたシート成形品は光拡散シートである形態とすることができるし、あるいは又、得られたシート成形品は輝度向上シートである形態とすることができる。尚、光拡散シートには、通常、マットパターンが形成され、輝度向上シートには、通常、プリズムパターンが形成されている。更には、光拡散性と集光性とを併せ持つマイクロレンズシートとすることも可能である。
【００２７】
溶融押出成形装置を構成する溶融押出成形機は周知の溶融押出成形機を用いればよい。溶融押出成形機は、通常、
ダイを有し、原料熱可塑性樹脂を、可塑化、溶融するための加熱シリンダー（バレルとも呼ばれる）、及び、
加熱シリンダーに取り付けられ、加熱シリンダーに原料熱可塑性樹脂を供給するためのホッパー、
を備えている。本発明の溶融押出成形方法での使用に適した溶融押出成形機として、ベント式押出機やタンデム式押出機を含む周知の一軸押出機、パラレル式二軸押出機やコニカル式二軸押出機を含む周知の二軸押出機を用いることができるし、ダイの構造、構成、形式も、本質的に任意であり、Ｔダイやコートハンガーダイを挙げることができる。加熱シリンダーは、一般に、供給部（フィードゾーン）、圧縮部（コンプレッションゾーン）、計量化部（メタリングゾーン）から構成され、計量化部の下流にダイが配置されており、供給部にホッパーが取り付けられている。使用する溶融押出成形機によっては、加熱シリンダーを密閉構造とし、加熱シリンダーに不活性ガスを導入できるような改造が必要とされる場合がある。ホッパーに投入された原料熱可塑性樹脂は、加熱シリンダーの供給部では固形のまま圧縮部に送られ、圧縮部の前後で原料熱可塑性樹脂の可塑化、溶融が進行し、計量化部で計量され、ダイを通って押し出される。尚、排気口（ベント部）を設ける場合、排気口（ベント部）を圧縮部あるいはその下流（例えば、圧縮部と計量化部との間）に設ければよい。加熱シリンダー、スクリュー、ホッパーの形式、構造、構成は、本質的に任意であり、公知の加熱シリンダー、スクリュー、ホッパーを用いることができる。
【００２８】
本発明におけるロール組立体としては、厚みが３００μｍ以下のシートを成形するのに適しており、片面圧着のみが可能な薄物シート専用の成形装置を使用することもできるし、厚みが３００μｍ以上のシートを成形するのに適しており、３本ロール構成により両面圧着が可能な厚物シート専用の成形装置を使用することもできる。シート成形装置の場合には、ロール配置が縦型仕様でも横型仕様でも、或いはそのハイブリット型でも構わない。第２ロール（圧着ロール）として使用可能なロールとしては、金属剛体ロール、金属弾性ロール、ゴムロール等を挙げることができる。ここで、金属弾性ロールとしては、金属外筒の厚みを２ｍｍ前後まで薄くしたものや、ゴムロールの上に薄い金属スリーブを巻いたもの等が含まれる。
【００２９】
第１ロールと第２ロールの圧着圧（線圧：圧着力をシート成形品の幅で割ったもの）はロール剛性の許容範囲において任意であるが、好ましい線圧の例として、５〜１５０ｋｇ／ｃｍを挙げることができる。第１ロールの設定温度は使用樹脂のガラス転移温度より１０℃程度低い温度に設定することが多いが、剥離マークの出方によって、適宜調整することが可能である。
【００３０】
シート成形品の成形速度についても、シート厚みに応じて適宜調整可能であるが、樹脂冷却不足による転写不良現象の発生を起こさせないようにするため、２〜２０ｍ/ｍｉｎ程度が好ましい。当該速度領域においては、本発明の溶融押出成形賦形用ロールの冷却遅延効果が最も顕著となり、転写性向上と剥離マーク抑制の両立が図り易い。
【発明の効果】
【００３１】
本発明の第１ロール等は、金属材料によるロール本体部とアモルファス金属による皮膜層、及びメッキ層とから成り、ロール本体部を構成する金属材料の熱伝導率が、４０Ｗ／ｍ・Ｋ以上、１００Ｗ／ｍ・Ｋ以下と規定され、皮膜層を構成するアモルファス金属の熱伝導率が１０Ｗ／ｍ・Ｋ以下と規定されているが故に、熱可塑性樹脂のシート成形品の製造に適した冷却速度を得ることが可能である。また、ロール本体部を高熱伝導率の金属材料から作製し、皮膜層を低熱伝導率のアモルファス金属から作製するので、第１ロールと接触した直後の溶融熱可塑性樹脂（シート）の冷却が遅延され、光学パターン等を転写させるために必要な時間を稼ぐことが可能になるため、光学パターン等の転写率を向上させることができると共に、第１ロールから離れる直前のシート成形品が十分に冷却されるが故に、シート成形品における剥離マークの発生を効果的に防ぐことができる。
【００３２】
更には、アモルファス金属の皮膜層の上にメッキ層が設けられており、当該メッキ層に光学パターンが設けられているため、当該光学パターンの品質レベルが非常に高く、それを転写させることによって製作される熱可塑性樹脂製の光学シートの外観品質を高くすることができるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】図１（Ａ）は、実施例１の溶融押出成形賦形用のロールの模式的な断面図であり、図１（Ｂ）は、実施例１のダイ及び溶融押出成形賦形用のロール組立体の配置を示す概念図である。
【図２】図２は、実施例２の溶融押出成形賦形用のロールの模式的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、図面を参照して、実施例に基づき本発明を説明するが、本発明は実施例に限定されるものではなく、実施例における種々の数値や材料は例示である。
【実施例１】
【００３５】
実施例１は、本発明の溶融押出成形賦形用のロール、溶融押出成形賦形用のロール組立体、及び、溶融押出成形方法に関する。実施例１の溶融押出成形賦形用のロール（第１ロール）１を回転軸線を含む仮想平面で切断したときの第１ロール１の模式的な断面図を図１（Ａ）に示し、ダイ及び溶融押出成形賦形用のロール組立体の配置状態の概念図を図１（Ｂ）に示す。
【００３６】
実施例１の第１ロール１は、熱可塑性樹脂の溶融押出成形において使用される溶融押出成形賦形用のロールであって、
内部に熱媒流路１１が設けられたロール本体部１０、
ロール本体部１０の表面を覆うアモルファス金属の皮膜層１３、及び、
アモルファス金属の皮膜層１３の表面を覆うメッキ層１４
から成る。そして、ロール本体部１０は、４０Ｗ／ｍ・Ｋ以上、１００Ｗ／ｍ・Ｋ以下の熱伝導率を有する金属材料から製作されている。また、皮膜層１３は、１０Ｗ／ｍ・Ｋ以下の熱伝導率を有するアモルファス金属から製作されている。具体的には、以下の表２のとおりである。
【００３７】
実施例１の溶融押出成形賦形用のロール組立体は、図１（Ｂ）に示すように、上述した実施例１の第１ロール１、及び、第１ロール１と対向して配置された圧着用の第２ロール５から成る。実施例１において、第２ロール５はフッ素樹脂製のゴムロールから構成されている。
【００３８】
実施例１では、ロール本体部１０を、切削ドリルによってロール本体部１０の側面から円管状の熱媒流路１１を軸方向に対して平行に設けた、所謂ドリルドロールとした。常温におけるロール本体部１０の外径Ｄoと、ロール本体部１０の表層から熱媒流路までの距離Ｔsの値を表２に示す。尚、熱媒流路１１の本数は、本質的に任意である。ロール本体部１０の熱媒として熱媒油を使用した。アモルファス金属の皮膜層１３は、高速フレーム溶射によって製作し、その肉厚Ｔaは１．０ｍｍであった。
【００３９】
アモルファス金属の皮膜層１３の表面には、メッキ層１４、具体的にはニッケルメッキ層が形成されている。その肉厚Ｔpは０．０７５ｍｍであった。メッキ層１４の表面には、サンドブラスト法により、マットパターンを形成した。一連の加工は、溶射、メッキ、サンドブラストの順に実施した。有限会社グルーラボ製ＵＶ硬化型樹脂ＧＬＸ１８−７３Ｎ（屈折率：１．４９）を用いてメッキ層１４の透明レプリカを作製し、そのヘイズ値（濁度）を測定したところ、８６％であった。
【００４０】
溶融押出成形賦形用のロールを用いて溶融押出成形されるシート成形品の幅をＷ０とし、溶融押出成形賦形用のロールの回転軸線方向におけるメッキ層１４の長さをＸ１とし、当該回転軸線方向におけるアモルファス金属の皮膜層１３の長さをＸ２としたとき、
Ｗ０＞Ｘ１、且つ、Ｘ２≧Ｘ１
を満足している。あるいは又、
２０ｍｍ≦Ｗ０−Ｘ１≦１００ｍｍ
を満足している。具体的なＸ１、Ｘ２及びＷ０の値を、以下の表２に示す。尚、メッキ層１４の長さ（Ｘ１）と皮膜層１３の長さ（Ｘ２）は、溶融押出成形賦形用のロールの回転軸線方向におけるロール本体部１０の実効的な長さと同じである。尚、『ロール本体部の実効的な長さ』とは、ロール本体部の表面温度が実質的に均一となるように設計された部分を意味する。
【００４１】
［表２］
金属材料  ：クロムモリブデン鋼  ＳＣＭ４４０
熱伝導率  ：４３〜４８Ｗ／ｍ・Ｋ(常温〜３００℃程度の使用温度域での値)
溶射皮膜  ：トピー工業株式会社  ＧＡＬＯＡ−ＳＮ２１０２
熱伝導率  ：８．０〜８．５Ｗ／ｍ・Ｋ(常温〜３００℃程度の使用温度域での値)
Ｄｏ           ：３００ｍｍ
Ｔｓ           ：２５ｍｍ
Ｔａ           ：１．０ｍｍ
Ｔｐ           ：０．０７５ｍｍ
Ｘ１           ：６００ｍｍ
Ｘ２           ：６００ｍｍ
Ｗ０           ：６５０ｍｍ
【００４２】
実施例１にあっては、熱可塑性樹脂としてポリカーボネート樹脂（ＰＣ樹脂、三菱エンジニアリングプラスチックス株式会社製ポリカーボネート樹脂「ユーピロンＥ２０００」）を使用した。また、実施例１の溶融押出成形方法において得られたシート成形品（フィルム成形品）の公称厚さは１５０μｍであり、幅Ｗ０は表２に示したとおりである。得られたシート成形品（フィルム成形品）は、光拡散シート（光拡散フィルム）であり、マットパターンが形成されている。
【００４３】
実施例１にあっては、周知の溶融押出成形装置を使用して、ダイから押し出された溶融熱可塑性樹脂を、第１ロール１と第２ロール５との間を通過させることで、シート状の溶融熱可塑性樹脂に圧力を加え、シート成形品（フィルム成形品）を得た。ここで、ダイとして、幅８００ｍｍのコートハンガーダイを用いた。溶融押出成形条件を以下の表３に示す。
【００４４】
［表３］
ダイ温度      ：２８０℃
ライン速度    ：５．０ｍ／ｍiｎ
第１ロール温度：１３５℃
第２ロール温度：  ６０℃
線圧レベル    ：１０ｋｇ／ｃｍ
【００４５】
成形されたシート成形品（フィルム成形品）には、剥離マーク等のメッキ層１４からの離形不良による外観不良は発生しておらず、ヘイズ値を測定すると６２％であった。
【００４６】
比較例１として、アモルファス金属の皮膜層を設けず、その他は実施例１と同様にして、第１ロールを作製した。ＵＶ硬化型樹脂ＧＬＸ１８−７３Ｎを用いて筒状部材の表面の透明レプリカを作製して、そのヘイズ値を測定したところ、８７％であり、実施例１とほぼ同じマット柄目であることを確認した。そして、実施例１と同様の条件でシート成形品（フィルム成形品）を成形した。
【００４７】
成形されたシート成形品（フィルム成形品）には、剥離マーク等の離形不良による外観不良は発生していなかったが、ヘイズ値を測定すると５３％となっており、明らかに転写性が悪かった。
【実施例２】
【００４８】
実施例２は、実施例１の変形である。実施例２の溶融押出成形賦形用のロール（第１ロール）２を回転軸線を含む仮想平面で切断したときの第１ロール２の模式的な断面図を図２に示す。
【００４９】
実施例２にあっては、ロール本体部２０を、スパイラルロールとも呼ばれ、熱媒流路２１がスパイラル状になっている、二重管ロールとした。実施例２の第１ロール２におけるロール本体部２０及びアモルファス金属の皮膜層２３の諸元を、以下の表４に示す。実施例１と同様に、アモルファス金属の皮膜層２３は高速フレーム溶射法によってロール本体部２０の表面に施工されており、肉厚を１．００ｍｍとした。更には、ロール本体部２０の外面から熱媒流路２１までの距離（Ｔｓ）を２４ｍｍとした。熱媒流路２１内には、図２に示すようにロール本体部３０の回転軸線に沿って螺旋状に延びる連続した隔壁（仕切り壁）２２が設けられている。尚、隔壁２２の数は、任意に設けることができる。ロール本体部２０の熱媒として熱媒油を使用した。また、アモルファス金属の皮膜層２３の表面に、厚さ０．４ｍｍの電解ニッケル−リンメッキ層２４を形成し、ダイヤモンドバイトによる切削加工によって、公称ピッチ１００μｍ、公称高さ５０μｍ、公称角度９０度のプリズムパターンを設けた。実施例１と異なり、第２ロールとして、ハードクロムメッキを施した金属弾性ロールを使用した。
【００５０】
［表４］
金属材料  ：クロムモリブデン鋼  ＳＣＭ４４０
熱伝導率  ：４３〜４８Ｗ／ｍ・Ｋ(常温〜３００℃程度の使用温度域での値)
溶射皮膜  ：トピー工業株式会社  ＧＡＬＯＡ−ＳＮ２１０２
熱伝導率  ：８．０〜８．５Ｗ／ｍ・Ｋ(常温〜３００℃程度の使用温度域での値)
Ｄｏ           ：３００．００ｍｍ
Ｔｓ           ：２４ｍｍ
Ｔａ           ：１．０ｍｍ
Ｔｐ           ：０．４ｍｍ
Ｘ１           ：６００ｍｍ
Ｘ２           ：６００ｍｍ
Ｗ０           ：６５０ｍｍ
【００５１】
実施例２にあっては、熱可塑性樹脂としてポリカーボネート樹脂（ＰＣ樹脂、三菱エンジニアリングプラスチックス株式会社製ポリカーボネート樹脂「ユーピロンＨ３０００」）を使用した。また、実施例２の溶融押出成形方法において得られたシート成形品（フィルム成形品）の公称厚さは３００μｍであり、幅Ｗ０は表４に示したとおりである。得られたシート成形品（フィルム成形品）は、輝度向上シート（輝度向上フィルム）であり、プリズムパターンが形成されている。
【００５２】
実施例２にあっても、周知の溶融押出成形装置を使用して、ダイから押し出された溶融熱可塑性樹脂を、第１ロール２と第２ロールとの間を通過させることで、シート状の溶融熱可塑性樹脂に圧力を加え、シート成形品（フィルム成形品）を得た。ここで、ダイとして、幅８００ｍｍのコートハンガーダイを用いた。溶融押出成形条件を以下の表５に示す。
【００５３】
［表５］
ダイ温度      ：２８０℃
ライン速度    ：８．０ｍ／ｍｉｎ
第１ロール温度：１３５℃
第２ロール温度：１２０℃
線圧レベル    ：２０ｋｇ／ｃｍ
【００５４】
成形したプリズムシートの外観は良好であった。成形したシート成形品を液体窒素に浸漬して脆性破断させた後、その断面を光学顕微鏡にて観察して、プリズム形状の転写性を評価した。プリズム高さを測定した結果は４５μｍであった。また、プリズムの（高さ実測値／公称高さ）の値から算出した転写率は９０％であった。
【００５５】
比較例２Ａとして、アモルファス金属の種類を変更して、熱伝導率が１６Ｗ／ｍ・Ｋの鉄系アモルファス金属の溶射皮膜層２３（トピー工業株式会社  ＧＡＬＯＡ−ＳＦ１１０５）とした。その他は実施例２と同様にして、第１ロールを作製した。そして、実施例２と同様の条件でシート成形品（フィルム成形品）を成形した。
【００５６】
成形したプリズムシートの外観は比較的良好であった。しかしながら、成形したシート成形品を液体窒素に浸漬して脆性破断させた後、その断面を光学顕微鏡にて観察して、プリズム形状の転写性を評価したところ、プリズム高さは４２μｍであり、転写率は８４％であった。
【００５７】
また、比較例２Ｂとして、ＳＣＭ４４０のみでロール本体部を製作し、第１ロールを構成した。即ち、アモルファス金属のような低熱伝導材料は使用していない。尚、ロール本体部の外面から熱媒流路までの距離を２５ｍｍとした。そして、このロール本体部の表面に、厚さ０．４ｍｍの電解ニッケル−リンメッキ層を形成し、ダイヤモンドバイトによる切削加工によって、公称ピッチ１００μｍ、公称高さ５０μｍ、公称角度９０度のプリズムパターンを設けた。そして、実施例２と同様の条件でシート成形品（フィルム成形品）を成形した。
【００５８】
成形したプリズムシートの外観は良好であった。また、成形したシート成形品を液体窒素に浸漬して脆性破断させた後、その断面を光学顕微鏡にて観察して、プリズム形状の転写性を評価したところ、プリズム高さは３９μｍであり、転写率は７８％であった。
さらに比較例２Ｃとして、比較例２Ｂの第１ロール温度のみを１３５℃から１４０℃に変更してシート成形品（フィルム成形品）を成形した。成形したプリズムシートには第１ロール２から剥離した時に生じる剥離模様が発生しており、外観が悪かった。また、成形したシート成形品を液体窒素に浸漬して脆性破断させた後、その断面を光学顕微鏡にて観察して、プリズム形状の転写性を評価したところ、プリズム高さは４１μｍであり、転写率は８２％であった。
【００５９】
以上の実施例１及び実施例２、比較例１、比較例２Ａ、比較例２Ｂの評価結果を以下の表６に纏めた。
【００６０】
［表６］
ロール本体部    アモルファス金属    設定温度      ヘイズ値    剥離性
実施例１    ＳＣＭ４４０    あり                １３５℃      ６２％      良好
比較例１    ＳＣＭ４４０    なし                １３５℃      ５３％      良好
ロール本体部    低熱伝導材物性      設定温度      転写率      剥離性
実施例２    ＳＣＭ４４０    ８．５Ｗ／ｍ・Ｋ    １３５℃      ９０％      良好
比較例２Ａ  ＳＣＭ４４０    １６Ｗ／ｍ・Ｋ      １３５℃      ８４％      良好
比較例２Ｂ  ＳＣＭ４４０    −                  １３５℃      ７８％      良好
比較例２Ｃ  ＳＣＭ４４０    −                  １４０℃      ８２％      不良
【００６１】
以上、本発明を好ましい実施例に基づき説明したが、本発明はこれらの実施例に限定するものではない。実施例にて説明した溶融押出成形賦形用のロール、溶融押出成形賦形用のロール組立体、溶融押出成形装置の構成、構造、使用した材料、溶融押出成形条件等は例示であり、適宜、変更することができる。例えば、実施例２において説明したメッキ層を実施例１に適用することができるし、実施例１において説明したメッキ層を実施例２に適用することができる。
【符号の説明】
【００６２】
１，２，３，４・・・第１ロール、５・・・第２ロール、１０，２０，３０，５０・・・ロール本体部、１１，２１，３３，５３・・・熱媒流路、１３，２３・・・アモルファス金属皮膜、１４，２４・・・メッキ層、２２，４３，６３・・・隔壁、３１，５１・・・第１ロールの端部、３２，５２・・・第１ロールの所定の位置、４１，６１・・・内筒、４１Ａ，６１Ａ・・・内筒の外面、４２，６２・・・外筒、４２Ａ，６２Ａ・・・外筒の内面、４２Ｂ，６２Ｂ・・・外筒の外面、４４，６４Ａ，６４Ｂ・・・隙間
【図１】
2014133381.tif 000003
【図２】
2014133381.tif 000004