(57)【要約】【課題】エンボスパターン２ａを彫刻した賦型ロール２と挟圧部材３との間に、ダイ１から連続的に供給投入される溶融した熱可塑性樹脂からなるシート原反７を通過させて、賦型ロール２のエンボスパターン２ａをシート原反７に転写しつつ、シート原反７を圧延冷却する熱可塑性樹脂シートの製造装置であって、転写精度を可及的に高めて、品質の高い熱可塑性樹脂シートを製造できるようにする。【解決手段】賦型ロール２の外表面を加熱するための熱源５と、この熱源５からの放射熱を反射して賦型ロール２の外表面において転写領域８の転写開始位置８ａの近傍を照射させて加熱する反射手段６とを含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンボスパターンを彫刻した賦型ロールと挟圧部材との間に、ダイから連続的に供給投入される溶融した熱可塑性樹脂からなるシート原反を通過させて、前記賦型ロールのエンボスパターンをシート原反に転写しつつ、シート原反を圧延冷却する熱可塑性樹脂シートの製造装置であって、
前記賦型ロールの外表面を加熱するための熱源と、この熱源からの放射熱を反射して前記賦型ロールの外表面において前記転写領域の転写開始位置の近傍を照射させて加熱する反射手段とを含むことを特徴とする熱可塑性樹脂シートの製造装置。
【請求項２】
前記賦型ロールのエンボスパターンが、プリズムパターンを得るためのものとされることを特徴とする請求項１に記載の熱可塑性樹脂シートの製造装置。
【請求項３】
前記賦型ロールの加熱領域の最下流位置が前記転写領域の転写開始位置に移動するまでの移動時間Ｓが、０．５秒以下に設定されていることを特徴とする請求項１に記載の熱可塑性樹脂シートの製造装置。
【請求項４】
前記移動時間Ｓは、賦型ロールの直径寸法Ｄと、賦型ロールの周速度Ｖと、加熱領域の最下流位置から前記転写領域の転写開始位置までの角度αとに基づいて設定されるものであり、
Ｓ＝[（π×Ｄ）×（α÷３６０）]÷Ｖにより求められることを特徴とする請求項１に記載の熱可塑性樹脂シートの製造装置。
【請求項５】
エンボスパターンを彫刻した賦型ロールと挟圧部材との間に、ダイから連続的に供給投入される溶融した熱可塑性樹脂からなるシート原反を通過させて、前記賦型ロールのエンボスパターンをシート原反に転写しつつ、シート原反を圧延冷却する熱可塑性樹脂シートの製造方法であって、
前記賦型ロールの外表面の所定領域を前記熱可塑性樹脂のガラス転移温度Ｔｇ以上の温度に加熱する工程を有し、
この工程は、熱源からの放射熱を反射手段で反射して前記賦型ロールの外表面において前記転写領域の転写開始位置の近傍を照射させて加熱することを特徴とする熱可塑性樹脂シートの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばプリズムシート等からなる熱可塑性樹脂シートの製造装置ならびに製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、カラー液晶表示装置は、ノート型パソコンやデスクトップ型パソコンのモニターや、液晶テレビジョン（ＴＶ）等、種々の分野で幅広く使用されてきている。
【０００３】
液晶表示装置の基本構成は、液晶セルとバックライトとを備えている。バックライトには、光源を液晶セルの直下に設けた直下型や、光源を導光板の側面に設けたエッジライト方式がある。
【０００４】
カラー液晶表示装置は、他の表示装置（ＣＲＴ、ＰＤＰ、有機ＥＬ）と比較して、消費電力が少ないという点で優れているが、視認性の観点から正面輝度が低くなることは容認できない。
【０００５】
そこで、バックライトの光学的な効率を改善し、少ない消費電力で正面輝度を高くすることが必要とされており、従来から、バックライトの出射面側に、片面にプリズム列やレンチキュラー列等のレンズ単位を多数形成してなるプリズムシートを設けている。
【０００６】
一般的に、プリズムシートのレンズ単位について、断面形状が二等辺三角形でかつ頂角を９０度としたものが輝度向上を図るうえで最適であると考えられている。なお、レンズ単位の頂部の曲率半径は「０」、つまり先鋭とされる。
【０００７】
なお、より一層の正面輝度の向上を目的として、プリズムシートを複数枚重ね合わせて使用することもある。
【０００８】
このようなプリズムシート等のレンズシートは、一般的に、光学的な観点より無色透明で、かつ、成形性の良いポリカーボネート系樹脂、アクリル系樹脂、活性エネルギー線硬化型樹脂等のプラスチック材料が用いられる。
【０００９】
この様なレンズシートを製造する方法としては、鋳造、溶剤キャスティング、異形押出・押出成形しながらのロールエンボッシング法、平板への熱プレス法、モノマーキャスティング法、射出成形法などがあるが、前記モノマーキャスティング法とロールエンボッシング法が一般的で汎用的、利便性が高いと考えられる。
【００１０】
上記モノマーキャスティング法は、樹脂の状態が液状であるため、プリズムパターンの頂部まで行き渡りやすく、また、ＵＶ等の硬化反応により固めるため、形状が安定しやすい等、プリズムシートのプリズムパターンを精度良く確保することが可能である。
【００１１】
しかしながら、上記モノマーキャスティング法では使用できる樹脂には限定があり、また、充分な反応を施しても若干の残留物があり、これが臭気の原因となったり十分な硬さが得られなくなる要因となったりする。
【００１２】
そのため、顧客に提供する際に、製品にプロテクトフィルム等を貼着する必要があって利便性、コスト的に不利となる。また、比較的連続的な生産には不向きであり、硬化反応に要する時間も必要となる。
【００１３】
一方、上記ロールエンボッシング法では、上記モノマーキャスティング法のような不具合はほとんどない。すなわち、熱可塑性樹脂であれば、加工上、樹脂の種類が限定されることがなく、また、化学反応による固化処理が不要であるために、残留物やこれに起因する臭気も発生しない。
【００１４】
なお、ロールエンボッシング法でプリズムシートを製造する場合には、プリズムシートのプリズムパターンを反転したエンボスパターンを彫刻した賦型ロールと、挟圧ロールとの間に、ダイから連続的に供給投入される溶融樹脂からなるシート原反を通過させて、賦型ロールのエンボスパターンをシート原反に転写しつつ、圧延冷却する。
【００１５】
しかしながら、上記ロールエンボッシング法の場合、一般的に、挟圧ロールとして円柱形のロールを用いていて、賦型ロールに対するシート原反の押圧領域（転写領域）が短くなっているために、賦型時間が極めて短くなっている。そのために、賦型ロールのエンボスパターンの溝底までシート原反の樹脂が入り込みにくくなる等、転写精度が低下することが懸念される。
【００１６】
これに対し、挟圧ロールの代わりにフレックスベルトと呼ばれるものとし、賦型ロールに対するシート原反の押圧領域（転写領域）を長くして、賦型時間を長くできるようにしたものがある（例えば特許文献１〜３参照。）。
【特許文献１】特許第２８０８２５１号公報
【特許文献２】特開平１０−２３５７３３号公報
【特許文献３】特開平１０−２９１２５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
上記従来例では、賦型ロールの外表面において熱源で瞬間的に加熱される部分が、転写開始位置（賦型ロールにおいてシート原反の接触開始位置）より上流側に遠く離れた場所とされているために、この加熱部分が転写領域に移動するまでの間に加熱部分の温度が低下するおそれがあり、甚だしい場合には転写時にエンボスパターンの溝底までシート原反の樹脂が入り込みにくくなる等、転写精度が低下することが懸念される。
【００１８】
これに対しては、単純に加熱部分を転写領域に近くすればよいのであるが、シート原反を供給するダイ等を、シート原反の厚み精度を高める狙いから賦型ロールに可及的に近づけて配置している関係より、熱源を転写領域に接近させて配置することが実用上困難であるために、実現できていない。
【００１９】
ところで、上記従来例では、転写領域と剥離領域との温度差を大きくすることを目的として賦型ロールの内径部分に断熱部材を設けているが、この断熱部材の存在によって賦型ロールの加熱部分の熱が径方向内向きへ拡散しにくくなって冷めにくくなるとも考えられるものの、断熱部材によって賦型ロールの構造が複雑になっていることが指摘される。
【００２０】
本発明は、熱可塑性樹脂シートの製造装置および製造方法において、転写精度を可及的に高めて、品質の高い熱可塑性樹脂シートを製造できるようにすることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明は、エンボスパターンを彫刻した賦型ロールと挟圧部材との間に、ダイから連続的に供給投入される溶融した熱可塑性樹脂からなるシート原反を通過させて、前記賦型ロールのエンボスパターンをシート原反に転写しつつ、シート原反を圧延冷却する熱可塑性樹脂シートの製造装置であって、前記賦型ロールの外表面を加熱するための熱源と、この熱源からの放射熱を反射して前記賦型ロールの外表面において前記転写領域の転写開始位置の近傍を照射させて加熱する反射手段とを含むことを特徴としている。
【００２２】
この構成によれば、熱源からの放射熱を反射手段を利用して賦型ロールの外表面を加熱するようにしているから、熱源を転写領域から遠く離れた場所に設置しても転写領域の近傍を加熱することが可能になる。
【００２３】
これにより、加熱部分が転写領域に移動するまでに熱が冷めにくくなる等、転写領域において賦型ロールの外表面温度を好ましい温度に保つことが可能になる。また、賦型ロールについては、外表面から深層部への熱拡散を防止するような複雑な構造とする必要がなくなる。
【００２４】
なお、上記製造装置において、前記賦型ロールのエンボスパターンは、プリズムパターンの反転形状とすることができる。
【００２５】
また、前記賦型ロールの加熱領域の最下流位置が前記転写領域の転写開始位置に移動するまでの移動時間Ｓは、０．５秒以下に設定することができる。
【００２６】
この移動時間Ｓは、賦型ロールの直径寸法Ｄと、賦型ロールの周速度Ｖと、加熱領域の最下流位置から前記転写領域の転写開始位置までの角度αとに基づいて設定されるものとすることができ、Ｓ＝[（π×Ｄ）×（α÷３６０）]÷Ｖにより求めることができる。
【００２７】
本発明は、エンボスパターンを彫刻した賦型ロールと挟圧部材との間に、ダイから連続的に供給投入される溶融した熱可塑性樹脂からなるシート原反を通過させて、前記賦型ロールのエンボスパターンをシート原反に転写しつつ、シート原反を圧延冷却する熱可塑性樹脂シートの製造方法であって、前記賦型ロールの外表面の所定領域を前記熱可塑性樹脂のガラス転移温度Ｔｇ以上の温度に加熱する工程を有し、この工程は、熱源からの放射熱を反射手段で反射して前記賦型ロールの外表面において前記転写領域の転写開始位置の近傍を照射させて加熱することを特徴としている。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、転写精度を可及的に高めて、品質の高い熱可塑性樹脂シートを製造することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明の一実施形態を図１から図４に示して説明する。
【００３０】
図１には、熱可塑性樹脂シートの製造装置の概略構成を示している。図中、１はＴ型ダイ、２は賦型ロール、３はフレックスベルト、４はテイクオフロール、５は熱源、６は反射手段である。
【００３１】
フレックスベルト３は、弾性ロール３ａと温度調節機能を有する冷却ロール３ｂとに巻き掛けられており、弾性ロール３ａおよび冷却ロール３ｂにより冷却され、賦型ロール２に対し所定のテンションを介して押圧されている。
【００３２】
このフレックスベルト３は、例えば厚み２５０〜５００μｍ、好ましくは２５０〜３５０μｍであり、材質は耐久性や鏡面性の点からみて、ハードクロムやニッケル合金が好ましい。また、フレックスベルト３の表面は、鏡面、マット、その他微細模様を施した形状の何れを使用しても良く、光学品質に合わせて適宜変更することができる。なお、フレックスベルト３は、特許第２８０８２５１号等に開示されている構成を利用することも可能である。
【００３３】
テイクオフロール４は、賦型ロール２からシート原反７を剥離させるためのものであるが、賦型ロール２からのシート原反７の剥離点を幅方向で均一化するために設置されている。
【００３４】
熱源５は、賦型ロール２の外径側でＴ型ダイ１から遠く離れた場所に非接触に配置されており、反射手段６は、賦型ロール２の外径側でＴ型ダイ１の近くの場所に非接触に配置されている。
【００３５】
熱源５は、賦型ロール２の外表面の所定領域を加熱するためのものであり、例えば短時間で加熱可能な各種の赤外線ヒーター等が好適に用いられる。
【００３６】
反射手段６は、熱源５から放射する熱を反射して賦型ロール２の外表面の所定領域を照射して加熱させるものである。この反射手段６は、熱源５からの放射熱を吸収しにくいものであれば特に限定されないが、例えばアルミニウム、銅、鉄、ステンレス等が用いられ、必要に応じて鏡面とするように研磨処理したり、ニッケル、金、クロム等のメッキを施したりすることができる。
【００３７】
具体的には、熱源５は、外形が側面視略扇形とされており、その凹状湾曲面５ａの曲率は例えば賦型ロール２の曲率と略同じに設定されている。
【００３８】
また、反射手段６は、帯板形状で短手方向に湾曲されたものからなり、その湾曲の曲率は、熱源５からの放射熱を集めて反射するとともに、転写領域に可及的に近い場所へ照射できるように適宜設定される。
【００３９】
このように、熱源５からの放射熱を反射手段６を利用して賦型ロールの外表面を加熱する形態を採用することによって、熱源５をＴ型ダイ１から遠く離れた場所に設置しても転写領域８の近傍を加熱することが可能になる。
【００４０】
また、逆に、熱源５をＴ型ダイ１から遠く離れた場所に設置すると、図１に示すように、賦型ロール２の外周面において円周方向に広い範囲θを加熱することが可能になる。
【００４１】
これらのことから、賦型ロール２における加熱部分が転写領域８に移動するまでに熱が冷めにくくできるので、転写領域８において賦型ロール２の外表面温度を好ましい温度に保つことが可能になる。また、賦型ロール２については、従来例で記載したように外表面から深層部への熱拡散を防止するために複雑な構造とする必要がなくなる。
【００４２】
ところで、転写領域８において賦型ロール２の外表面温度を好ましい温度に保つには、賦型ロール２の加熱範囲θの最下流位置θ１が転写領域８の転写開始位置８ａに移動するまでの移動時間Ｓを短くすると、より好ましい。
【００４３】
この移動時間Ｓは、賦型ロール２の直径寸法Ｄと、賦型ロール２の周速度（ラインスピード）Ｖと、加熱範囲θの最下流位置θ１から転写領域８の転写開始位置８ａまでの角度αとに基づいて設定されるものであり、下記式により求めることができる。
【００４４】
Ｓ＝[（π×Ｄ）×（α÷３６０）]÷Ｖ
つまり、反射手段６を用いることによって、角度αを可及的に小さくした場合には、ラインスピードＶを遅くすることができる。なお、角度αは、ラインスピードＶに応じて、５°〜９０°、好ましくは１０°〜６０°とすることができる。移動時間Ｓは、０．５秒以下に設定するのが好ましい。
【００４５】
次に、上述した製造装置を用いた熱可塑性樹脂シートの製造方法を説明する。
【００４６】
まず、図１に示すように、賦型ロール２の外周面における所定角度範囲θの表層部分を熱源５および反射手段６でもって加熱する。
【００４７】
このとき、賦型ロール２の外周面における所定角度範囲θの温度は、転写領域で必要な賦型ロール２の表層温度と略同じに設定することができる。
【００４８】
なお、転写領域８で必要な賦型ロール２の表層温度は、シート原反７の素材となる熱可塑性樹脂に応じて異なるが、この対象となる素材のガラス転移温度Ｔｇ以上、好ましくはガラス転移温度Ｔｇ＋１０℃以上に設定される。
【００４９】
ここで、賦型ロール２の表層温度がガラス転移温度Ｔｇ未満である場合、賦型ロール２と熱可塑性樹脂が接した瞬間に熱可塑性樹脂の温度が、ガラス転移温度Ｔｇ未満に低下することにより流動性が低下し、精密な転写が行えなくなるためである。
【００５０】
こうしておいて、Ｔ型ダイ１より溶融樹脂をシート状に押出した後に、賦型ロール２とフレックスベルト３との間の転写領域８に供給し、挟圧する。
【００５１】
この挟圧直後、あるいは挟圧と同時にシート原反７を速やかに冷却してガラス転移温度Ｔｇ以下にし、テイクオフロール４により賦型ロール２からシート原反７を剥離させる。
【００５２】
なお、フレックスベルト３によるシート原反７の冷却は、熱可塑性樹脂のガラス転移温度Ｔｇ以下、好ましくはガラス転移温度Ｔｇ−１０℃以下、より好ましくはＴｇ−２０℃以下に設定することによって、シート原反７に転写された樹脂パターンを変形しないように固化させるようにする。
【００５３】
この後、図示していないが、テイクオフロール４より下流において、シート原反７を適宜の温度調節手段でさらに冷却して巻き取り機に巻き取るようにする。
【００５４】
以上説明した製造装置ならびに製造方法であれば、精密な転写が可能になり、製品品質の高い熱可塑性樹脂シートを安定的に製造することが可能になる。
【００５５】
具体的に、本発明に係る実施例１，２と、比較例１，２，３とを例に挙げて、実験しているので、説明する。
【００５６】
実施例１，２、比較例２は、図１に示す製造装置を用いて製造した。比較例１，３は、従来例で提示した特許文献１（特許第２８０８２５１号）に示す製造装置を用いて製造した。
【００５７】
なお、図１に示す製造装置および従来例で提示した特許文献１に示す製造装置において、賦型ロール２のエンボスパターン２ａの形状については、図２に示すように、各突条部２ｂの断面形状を直角二等辺三角形とし、各突条部２ｂそれぞれの溝底間の間隔Ｗ、つまり直角二等辺三角形の底辺を例えば５０μｍとしている。また、弾性ロール３ａは、ニトリルゴムを素材とし、冷却ロール３ｂおよびスリーブベルト３は、従来例で提示した特許文献１に示すものとし、熱源５は赤外線ヒーターとしている。
【００５８】
図１の製造装置において、反射手段６は磨きアルミニウム製板に金メッキを施したものとしている。
【００５９】
実施例１，２および比較例１〜３の製造条件については、表１に示しているが、以下で簡単に説明する。
(実施例１)
【００６０】
賦型ロール２の直径を２５０ｍｍ、ラインスピードを２０ｍ／分、加熱範囲θの最下流位置θ１から転写領域８の転写開始位置８ａまでの角度αを１５°とすることにより、移動時間Ｓを０．１０ｓｅｃとした。
(実施例２)
【００６１】
ラインスピードを２６ｍ／分とし、角度αを４０°とすることにより、移動時間Ｓを０．２０ｓｅｃとし、赤外線ヒーターの出力を１１ＫＷとし、それ以外は実施例１と同様である。
(比較例１)
【００６２】
ラインスピードを２２ｍ／分とし、反射手段６を用いずに角度αを１２０°とすることにより、移動時間Ｓを０．７１ｓｅｃとし、それ以外は実施例１と同様である。
(比較例２)
【００６３】
ラインスピードを１５ｍ／分とし、角度αを８０°とすることにより、移動時間Ｓを０．７０ｓｅｃとし、それ以外は実施例１と同様である。
(比較例３)
【００６４】
熱源５および反射手段６を用いないが、賦型ロール２の設定温度を１６０℃としてラインスピードを２６ｍ／分とし、それ以外は実施例１と同様である。この場合、賦型ロール２は、その内部に熱媒体を流すことによって賦型ロール２の外表面温度を調整した。但し、この比較例３では、剥離不良によりプリズムシートを得ることができなかったので、角度α、移動時間Ｓ、外表面温度、賦型率を計測できなかった。
【００６５】
【表１】
2006315295.tif 000003
転写性の評価は賦型率に基づいて行い、また、剥離性の評価は剥離時の外観を目視にて行った。
【００６６】
ちなみに、図３には賦型率が高い場合のプリズムシート１０を示しており、レンズ単位１０ａの頂部が先鋭となった構造となっている。図４には賦型率が低い場合のプリズムシート１０を示しており、レンズ単位１０ａの頂部がだれた構造となっている。
【００６７】
つまり、賦型率Ａは、プリズムシート１０の溝深さをｈ（図３参照）とし、賦型ロール２のエンボスパターン２ａの山高さをＨ（図２参照）とすると、下記式により求められる。
Ａ＝（ｈ÷Ｈ）×１００
この値が９０％以上を良品とし、９０％未満を不良品と判定した。
【００６８】
また、以上の結果に基づき、移動時間Ｓを０．５ｓｅｃ以下とするのが好ましいと考えられる。なお、移動時間Ｓが０．５秒を超えると、熱源５および反射手段６により賦型ロール２の外表面を加熱しても、この加熱部分が転写領域８に移動するまでに熱が拡散しやすくなり、転写領域８で賦型ロール２の加熱部分が適切な温度に保ちにくくなると考えられる。
【００６９】
以下、本発明の他の実施形態を説明する。
【００７０】
（１）上記実施形態では、シート原反７をスリーブベルト３でもって冷却する形態にしているが、冷風により冷却する形態、冷水により冷却する形態等とすることができる。但し、冷風冷却形態は、冷却効率がスリーブベルト３を用いる形態に比べ劣り、また、冷水冷却形態は、冷却効率が高いものの、水の除去装置が別途必要になるうえ、水滴が残るとそれがシート外観を悪化させるおそれがある。もちろん、スリーブベルト３と、冷風冷却形態や冷水冷却形態等を併用してもよい。
【００７１】
（２）図５に、本発明の製造装置の他の実施形態を示している。この実施形態に示す製造装置では、挟圧形態と冷却形態とが上記実施形態の製造装置と異なる。
【００７２】
具体的に、この実施形態では、挟圧部材として、フレックスベルト３の代わりに、円柱形の弾性ロール２０を用いているとともに、空冷式の冷却装置３０を用いており、それ以外の構成は上記実施形態の製造装置と基本的に同じである。
【００７３】
弾性ロール２０は、賦型ロール２と同一外径サイズとされており、賦型ロール２に略平行に横並びに配置されている。この弾性ロール２０は、特に限定されるものではないが、例えばニトリルゴム、フッソゴム、ウレタンゴム、クロロプレンゴム、ブチルゴム、エチレン・プロピレン共重合ゴム等で形成することができる。
【００７４】
冷却装置３０は、賦型ロール２の略下半分を覆い囲むようなチャンバ３１と、このチャンバ３１の内部に横並びに配置された二つの冷風ノズル３２，３３と、図示していない送風機あるいは冷風発生機等とを備えている。
【００７５】
この例では、Ｔ型ダイ１より供給されたシート原反７が賦型ロール２と弾性ロール２０との間を通過されて賦型された後、常温以下に保たれるチャンバ３１内を通過するときに、二つの冷風ノズル３２，３３から吹き付けられる冷風によってシート原反７が冷却される。
【００７６】
（３）上記賦型ロール２は、図示していないが、例えば、内部に加熱用または冷却用の媒体がスパイラル状に流れる構造を持つものとすることができる。このような賦型ロール２において、内部に冷却用の媒体を流すことにより、転写後のシート原反７を幅方向にわたり均一に冷却することができる。また、賦型ロール２は、従来例で説明したような内部に断熱材を有する構造としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明に係る製造装置の一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】図１の賦型ロールの外周面の一部の断面を拡大して示す図である。
【図３】図１の装置により得られるプリズムシートのプリズムパターンを示す図である。
【図４】図１の装置により得られるプリズムシートのプリズムパターンを示す図である。
【図５】本発明に係る製造装置の他の実施形態を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００７８】
１      Ｔ型ダイ
２      賦型ロール
２ａ    エンボスパターン
３      フレックスベルト
４      テイクオフロール
５      熱源
６      反射手段
７      シート原反
８      転写領域
８ａ    転写開始位置
１０      プリズムシート
１１      レンズ単位
θ      加熱範囲
θ１    加熱範囲の最下流位置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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