(57)【要約】【課題】ガラスに特異的な凹凸形状を形成でき、しかも、円筒状で連続賦形作業することができるガラス製のエンボスロールを提供する。【解決手段】外側表面に凹凸を有する円筒状ガラス版材で、凹凸の形成方法がサンドブラスト法又はエッチング法である。また、前記ガラス版材の両端部に延在する軸を有するか、該ガラス版材の略中心線を貫いてガラス円筒の両端部から延在する軸を有し、該軸から突出した複数のラグで前記ガラス版材の内面を保持しすることを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状ガラスの外側表面に凹凸を有することを特徴とするガラス製のエンボスロール。
【請求項２】
外側表面に凹凸を有する円筒状ガラス版材の内部が固形物で埋められ、該固形物の前記ガラス版材の両端部に、該両端部から延在する軸を有し、該軸が前記ガラス版材の略中心線に設けられていることを特徴とするガラス製のエンボスロール。
【請求項３】
外側表面に凹凸を有する円筒状ガラス版材の略中心線を貫いて、さらに両端部から外側へ延在している軸を有し、該軸から突出した複数のラグが前記ガラス版材の内面を保持していることを特徴とするガラス製のエンボスロール。
【請求項４】
上記ラグの突出方式がエアー注入方式、又はメカニカル方式であり、上記ラグが上記ガラス円筒の内側に接する部分がが柔軟性材料であることを特徴とする請求項３記載のガラス製のエンボスロール。
【請求項５】
上記凹凸の形成方法が、サンドブラスト法、又はエッチング法であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のガラス製のエンボスロール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンボスロールに関し、さらに詳しくは、凹凸を賦形するガラス製のエンボスロールに関するものである。
【０００２】
【従来技術】
（技術の背景）エンボスロールは、通常、その表面に鏡像関係にある凹凸を有している金属製のエンボスロールである。エンボスロールの表面凹凸を、他の材料に加熱又は非加熱で押圧して、凹凸形状を他の材料に賦形（エンボスともいう）する。また、該表面凹凸面へ液状樹脂を流し込んで、熱又は電離放射線によって硬化させた後に、剥離することで凹凸形状を賦形することができる。賦形された凹凸は、マット状、梨地状、又はヘアーライン状などの外観、手触り感などの他、反射防止、光拡散、回折などの光学機能も発現する。このために、凹凸形状は、球状、釣鐘状、円錐形、多角錐形などの種々の形状、かつ、目的にあった大きさ、深さ、凹凸形状などが求められている。しかしながら、金属ロールの表面凹凸は、サンドブラスト、エッチング、刻印、切削、より硬い材料での押圧などで形成するので、凹凸形状がある程度限定されてしまう。また、押圧や連続賦形での外力に耐える強度が必要で、一般的に金属に限られていた。
【０００３】
（従来技術）従来、エンボスロールの作製用鋳型として、ガラスを分割する方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。しかしながら、できたエンボスロールはガラス製ではないという欠点がある。
また、靴底を成形するためのガラス凹版が知られている（例えば、特許文献２参照。）。しかしながら、該ガラス凹版はロール状ではなく、円筒状版材のように、連続的に凹凸の賦形作業ができないという欠点がある。
近年、用途によって、ガラスでしか表現できない特異的な凹凸形状が求められるが、円筒状で連続賦型できるガラス製のエンボスロールは前述した理由により、今までなかった。
【０００４】
【特許文献１】実開平５−５６４２３号公報
【特許文献２】特開平６−１６６０３８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明はこのような問題点を解消するためになされたものである。その目的は、ガラスに特異的な凹凸形状を形成でき、しかも、円筒状で連続賦形作業することができるガラス製のエンボスロールを提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、請求項１の発明に係わるガラス製のエンボスロールは、円筒状ガラスの外側表面に凹凸を有するように、したものである。本発明によれば、表面に、ガラスに特異的な凹凸形状を形成したガラス製のエンボスロールが提供される。
請求項２の発明に係わるガラス製のエンボスロールは、外側表面に凹凸を有する円筒状ガラス版材の内部が固形物で埋められ、該固形物の前記ガラス版材の両端部に、該両端部から延在する軸を有し、該軸が前記ガラス版材の略中心線に設けられているように、また、請求項３の発明に係わるガラス製のエンボスロールは、外側表面に凹凸を有する円筒状ガラス版材の略中心線を貫いて、さらに両端部から外側へ延在している軸を有し、該軸から突出した複数のラグが前記ガラス版材の内面を保持しているように、さらに、請求項４の発明に係わるガラス製のエンボスロールは、上記ラグの突出方式がエアー注入方式、又はメカニカル方式であり、上記ラグが上記ガラス円筒の内側に接する部分がが柔軟性材料であるように、したものである。本発明によれば、内側直径の公差が大きく精度が悪いガラス版材でも、芯精度のよい軸を取り付けることができ、ガラス円筒への負荷を分散でき破損しにくく、また、該ガラス製のエンボスロールを用いることで、透明フィルム上へガラスに特異的な凹凸形状を、連続的に精度よく賦型することができるガラス製のエンボスロールが提供される。
請求項５の発明に係わるガラス製のエンボスロールは、上記凹凸の形成方法が、サンドブラスト法、又はエッチング法であるように、したものである。本発明によれば、ガラスに特異的な凹凸形状を形成でき、また、該ガラス製のエンボスロールを用いることで、透明フィルム上へガラスに特異的な凹凸形状を賦型することができるガラス製のエンボスロールが提供される。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施態様について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明の１実施例を示すエンボスロールの平面図、及び断面図である。
図２は、本発明の他の実施例を示すエンボスロールの透視平面図、及び断面図である。
図３は、図２の変形態様を示す透視平面図である。
（エンボスロール）請求項１の本発明のガラス製のエンボスロール１は、ガラス円筒の外側表面に凹凸１３を有する、軸なしのガラス円筒状のガラス版材１１である。本発明のガラス製のエンボスロール１は、ガラス円筒の外側表面に凹凸１３を有するガラス円筒状のガラス版材１１へ、前記ガラス版材１１へ軸２１を有するものである。請求項２では、図１のように、本発明の軸は両端部にそれぞれ片軸２１Ａ、２１Ｂが設けられている。また、請求項３では、図２のように、本発明のガラス円筒の略中心線を貫き両端部から延在している。該軸２１から突出した複数のラグ２３で前記ガラス版材１１の内面を保持している。
【０００８】
（発明のポイント）
従来の凹凸形状は前述したように、金属等のロールをサンドブラスト法や、旋盤を用いて加工する方法などがある。しかしながら、これら金属ロールを用いるの方法では、ガラスのみに発現する特異な凹凸形状が得られない。
また、破損しやすいガラス円筒をガラス版材１１とし、該ガラス版材１１の外側表面に凹凸１３を形成して、ガラス製のエンボスロール１とし、該エンボスロール１を用いて凹凸１３の賦形することで、凹凸形状をガラスに特異的な形状とでき、しかも、円筒状で連続賦形作業することができることを見出して、本発明の完成に至った。
【０００９】
（エンボスロール）本発明のエンボスロール１はガラス円筒からなるガラス版材１１で、その外側表面に凹凸１３が形成されたものである。さらに、円筒の中心部を貫き延在する軸を付けてエンボスロール１としたものである。
（ガラス）ガラス円筒の材料としては、硼珪酸ガラス、ソーダガラス、パイレックス（登録商標）ガラスなどのガラスが適用でき、好ましくは耐熱性、耐光性、機械的強度に優れるパイレックス（登録商標）ガラスである。
【００１０】
（円筒化）上記のガラス材料を用いて円筒化する。まず公知の方法で、薄肉で細目のガラス管を作製する。別途、所望のエンボスロールの外直径を内直径とする金属円筒を準備しておく。上記ガラス管を加熱し軟化状態とし、ガラス管の両端から押圧して徐々に厚肉化する。ある程度の厚さになったら、上記金属円筒の内部へ挿入し、さらに、加熱し軟化状態のままのガラス管を両端から押圧する。
必要に応じてガラス管の両端を閉じて圧搾空気を送り込んで、ガラス管を膨張されて金属円筒の内面へ押し付ける。このようにして、厚肉で太目のガラス版素材とする。該ガラス版素材の外側表面の寸法精度は金属円筒の内面で規制されるので良好であるが、内面は成り行きのために精度が悪い。
該ガラス版材１１（エンボスロール１）の大きさとしては、直径が５０〜５００ｍｍ、好ましくは１００〜３００ｍｍで、長さが３００〜２０００ｍｍ、好ましくは５００〜１０００ｍｍで、ガラスの肉厚が３〜２０ｍｍ、好ましくは５〜１０ｍｍである。
【００１１】
（凹凸）ガラス円筒の外側表面に凹凸１３を形成して、ガラス版材１１とするが、該凹凸の形成方法としては、公知のサンドブラスト法、エッチング法が適用できる。サンドブラスト法は、ガラス円筒の外側表面に、研磨材を吹きかけブラスト処理する。該研磨材としては、平均粒子径１〜１００μｍ程度の炭化珪素、ランダム、人工コランダム、アルミナ、酸化クロム、酸化ジルコニウム、ガーネットなどの粒子や、白色溶融アルミナ、緑色炭化珪素、白色ジルコンなどのセラミックビーズ、ガラスビーズが適用できる。
【００１２】
ガラス円筒へのブラスト処理は、ガラス円筒へブラスト作業用の専用軸を通し固定して、該軸をコンベア上の台座に設けられた左右の軸受け部で、回転自在に載置する。該ガラス版材は、駆動源から軸を経て回転され、また、コンベアによって左右揺動される。該回転と揺動により、ガラス版材の外側表面の全面にわたって、圧搾空気等の力で噴射ノズルの先端から、研磨材が吹き付けられる。該ブラスト処理により、ガラス版材の外側表面の全面に、微細な凹凸が砂目状に形成される。ロールの回転と揺動の量、セラミックビーズの吹き付け圧力、吹き付け時間は、所望の凹凸形状に合わせて適宜選択すればよい。
【００１３】
（エッチング）エッチング法は、ガラス円筒の外側表面にエッチング液を吹きかけエッチング処理する。該エッチング液としては、ガラスを腐蝕するフッ化水素、フッ化水素酸、酸性フッ化アンモニウム、硫酸などの無機酸を添加したフッ化アンモニウム、無水マレイン酸などの有機酸を添加したフッ化アンモニウム、などの水溶液が適用でき、好ましくはフッ化水素水溶液である。通常、エッチングは、濃度１０％程度のフッ化水素液で、１０〜５０℃、５〜３０分間で程度の条件で行う。
また、浸漬によるエッチングは、ガラス円筒の下部がエッチング液に浸かるように、エッチング液を満たした皿状のパンに保持されている。ガラス円筒が回転し揺動されて、ガラス円筒の外側表面の全面にわたって、ムラなくエッチング液に接触し、エッチングされる。該エッチング処理により、ガラス円筒の外側表面の全面に、微細な凹凸１３が形成されてガラス版材１１となる。ロールの回転と揺動の量、エッチング液の質と含有量、エッチング時間は、所望の凹凸形状に合わせて適宜選択すればよい。
【００１４】
ガラスのみに発現する特異な凹凸形状とは、材料組成によるものか、表面や表面近傍のガラス状態によるものか、不明である、しかしながら、種々の凹凸形状が混在するためか、全体としては極めて均一なガラスに特異なマット状を呈する。このために、ガラスに特異な光散乱や光反射効果が発現する。
【００１５】
（円筒内を埋め、軸つけ）ガラス版材１１へ軸２１を取り付けてガラス製のエンボスロール１とするが、２つの取付法が適用できる。その１つは、請求項２で図１のように、ガラス版材１１の中空内部を固形物３３で埋めた後に、固形物３３の両端へそれぞれ片軸２１Ａ、２１Ｂを設け、該片軸２１Ａ、２１Ｂはガラス版材の略中心線に設け、駆動により回転自在とできる。片軸２１Ａ、２１Ｂには、駆動を伝導するギア２５、機械にセットする軸受部、及び制御用冶具などを必要に応じて設けてもよい。
【００１６】
固形物３３の材料しては、特に限定されないが、金属、天然又は合成樹脂、若しくは木材などが適用でき、これらをガラス版材１１の内直径より小さく作った後に、接着剤をガラス版材１１の及び／又は固形物へ塗布し挿入して接着すればよい。また、図３のように、挿入した固形物３３を中央にして、片固形物３３Ａ、３３Ｂをガラス版材１１の両側から挿入し、接着剤、ネジ留めなどで固定してもよい。この場合、中央に挿入した固形物３３は、ゴムや樹脂のエラストマーであれば好ましい。また、熱や溶剤で軟化及び／又は溶融するものであれば、液状で充填し、冷却及び／又は乾燥などで固化し固定してもよい。
【００１７】
このように、ガラス版材１１の内部を固形物３３で埋めた後に、該固形物３３の両端部を公知の研削法で平面を出し、該平面部のガラス版材の略中心線に芯出しして、それぞれに片軸２１Ａ、２１Ｂをネジ留めやカシメなどで固定すればよい。片軸２１Ａ、２１Ｂは、通常金属が用いられる。
【００１８】
（貫通軸つきガラス版材）軸取付法のもう１つは請求項３で、図２のように、円筒状ガラス版材１１を貫いてさらに両端部から外側へ延在している軸２１を、ガラス版材１１の略中心線へ挿入し固定してエンボスロール１となる。
（ラグ固定法）該軸２１はガラス版材１１への両端部から延在しており、該延在部には、必要に応じてエンボスロール駆動用のギアや、賦型機械で使用するためのメタル軸部などが付随していてもよい。さらに、該軸２１には出入自在のラグ２３が複数設けられており、該ラグ２３が突出してガラス版材１１を内面から固定する。該軸２１には、エアーシャフト、メカニカルシャフトが適用できる。
エアーシャフトでは、内部の膨張体が注入されるエアー圧で膨らむことでラグ２３が突出す。メカニカルシャフトは、楔形のスライダがエアー圧、又はメカニカルな回転トルク力によってスライドし、ラグ２３が突出される。このように外方向へ突き出されたラグが、ガラス版材１１の内面に接触しその摩擦力で固定される。しかしながら、前述のように、ガラス版材１１の内直径は公差が大きく精度が悪いので、個々のラグ２３の押出量を調整できて、偏芯を少なくできるメカニカル方式での突き出しが好ましく、軸の偏芯を少なくすることができる。また、ラグの配置は、図２に示す均等割り振りに限定されることがなく、例えば、千鳥状にすることで、ガラス円筒への負荷を分散できて好ましい。
【００１９】
（ラグ）さらに、軸２１によってガラス版材１１を充分に保持するために、ラグ２３のガラス版材１１の内面に接する面積は大きいほどよく、また、ラグ２３のガラス版材１１の内面に接する部分は、柔軟性体が好ましい。該柔軟性体としては、ゴム、柔軟性樹脂、又は発泡体が適用できる。例えば、天然ゴム系、再生ゴム系、シリコーンゴム系、クロロプレンゴム系、ニトリルゴム系、スチレン・ブタジエンゴム系などのゴム系があり、また、ポリエチレン若しくはエチレンと（メタ）アクリル酸との共重合体などのオレフィン系、エチレン‐酢酸ビニル系共重合体、ポリアミド系、ポリエステル系、熱可塑性エラストマー系などがある。また、ポリウレタンやポリエチレンの発泡体なども使用できる。このような柔軟性体を用いることで、ガラス円筒との摩擦が増加して、空転を防止できる。
【００２０】
（軸なし）ガラス版材１１としては、軸２１を設けないガラス円筒状でもよく、左右方向に著しいズレが発生しないように、複数の回転ロールの上に載置する。そして、回転ロールの回転により、ガラス円筒を回転させる。該ガラス円筒の少なくとも凹部に電離放射線硬化性樹脂液を充填し、透明基材を接触させ、電離放射線を照射し、密着させ、硬化し密着した電離放射線硬化樹脂と透明基材を剥離すればよい。
【００２１】
（ガラス内面の遮光）ガラス版材１１を用いて、紫外線を照射する場合には、紫外線が透過して、予期しない場所へ照射しないように、ガラス版材１１の内面は遮光されていることが望ましい。該遮光は、ガラス円筒の内面へ銀鏡反応による鏡面、無電解メッキによる金属層を設けたり、金属箔又は濃色の材料を貼り付けてよい。
【００２２】
（凹凸の賦形方法）本発明のガラス製のエンボスロールを用いた凹凸の賦形方法は、公知のエンボス法、２Ｐ法が適用でき、好ましくは２Ｐ法である。このようにして賦型された凹凸形状は、ガラスに特異な凹凸形状であり、優れた光学機能を発現する光学部材が得られる。また、微細な凹凸１３は、透明基材の表面、裏面いずれに形成してもよく、表裏両面に設けることもできる。
【００２３】
【実施例】
（実施例１）パイレックス（登録商標）製のガラス管から、ガラス円筒（面長６００ｍｍ、直径１５０ｍｍ、片側肉厚５ｍｍ）とし、回転及び揺動しながら、ジルコンビーズＢ１２０（ジルコニア６７％とシリカ３０％とその他３％からなり、粒径７０〜１２５μｍ）で、下記の噴射条件でブラスト処理して微細な凹凸を形成して、光拡散機能を持つ微細な凹凸を有するエンボスロールを得た。
噴射条件は、噴射ノズル６本から噴射圧力３Ｎ／ｃｍ２（０．３ｋｇ／ｃｍ２）で１回、噴射ノズル３本から噴射圧力３Ｎ／ｃｍ２で１回、噴射ノズル３本から噴射圧力２Ｎ／ｃｍ２で３回の、合計５回通した。
光拡散機能を持つ微細な凹凸を有するガラス版材を得た。該ガラス版材へ、長さ１０４０ｍｍのギア付き軸（メカニカルシャフト）を貫通させた。該軸からは千鳥状に突出した複数のラグがあり、該ラグにはガラス円筒に接する部分にはゴム板を設けておき、該ラグでガラス円筒が偏芯しないように、ラグを調整しながら固定してエンボスロールとした。
該エンボスロールの凹部へ、ユニディックＲＣ２０−０４９（大日本インキ化学工業社製、、紫外線硬化性樹脂商品名）を充填すると共に、エンボスロールの速度と同期させながら、帯状の厚さ１８８μｍのエステルフィルムＡ４３００（東洋紡社製、ＰＥＴフィルム商品名）を接触させた。なお、該ＰＥＴフィルムには、予め下記プライマ組成物インキを用いて、乾燥後の厚さが１μｍのプライマ層を設けておいた。
プライマ組成物インキは、ケミカルマットニス用メジウム（ザ・インクテック社製、商品名）１００質量部と、ＸＥＬ硬化剤（ザ・インクテック社製、商品名）１０質量部と、溶剤（ＭＥＫ：トルエン＝１：１）３３質量部とからなる。
ＰＥＴフィルムと紫外線硬化性樹脂が接触している間に、ＰＥＴフィルム側から紫外線ランプＤバルブ（フージョン社製、紫外線装置商品名）２４０Ｗ／ｃｍを２灯用いて、走行速度１０ｍ／ｍｉｎで紫外線を照射し、エンボスロールとＰＥＴフィルムの間にある紫外線硬化性樹脂を硬化させることで、紫外線硬化性樹脂とＰＥＴフィルムとを接着させ、同時に紫外線硬化樹脂へエンボスロールの表面の凹凸を賦型させた。その後エンボスロールから剥離して、ＰＥＴフィルム／紫外線硬化樹脂（厚さ５μｍ、表面に凹凸が賦型され光拡散機能を有する）の光拡散フィルムを得た。
【００２４】
（実施例２）ガラス円筒への微細な凹凸方法を下記のエッチング法で行った以外は、実施例１と同様にして、光拡散フィルムを得た。
エッチング法は、ガラス円筒を回転及び揺動しながら、下部を１０％のフッ化水素水溶液に浸漬し、３０℃で１０分間エッチングした後に、洗浄し乾燥した。
【００２５】
（実施例３）微細な凹凸を有するガラス版材の中央部へ、ポリウレタン製の図３に示す固形物３３を挿入した後に、超高分子量ポリエチレン製の図３に示す形状の鍔付き片固形物３３Ａ、３３Ｂを、鍔部にオーリングを介して両側から押圧しながら、ネジ留めして固定した。この鍔付き片固形物３３Ａ、３３Ｂそれぞれの中心部へ片軸２１Ａ、２１Ｂとなる鉄芯をネジ留めしてエンボスロールとした。これ以外は、実施例２と同様にして、光拡散フィルムを得た。
【００２６】
得られた光拡散フィルムの評価は、ヘイズ、全光線透過率、及びＲｚで評価した。ヘイズはＪＩＳ−Ｋ７３６１−１に準拠して、また、全光線透過率（以降、Ｔｔという）はＪＩＳ−Ｋ７１３６に準拠して、ヘイズメーターＨＭ１５０（村上色彩社製、商品名）を用いて測定した。表面粗さＲｚ（１０点平均粗さ）は、ＪＩＳ−Ｂ−０６０１に準拠して、測定機として表面粗さ計サーフコーダＳＥ−３０Ｋ（小坂研究所社製、商品名）を用いて測定を行った。
【００２７】
実施例１〜３の光拡散フィルムの評価結果を表１に示すように、ガラス製エンボスロールの凹凸形状が賦型されていることが確認された。
【００２８】
【表１】
2004223724.tif 000003
【００２９】
【発明の効果】
本発明のガラス製のエンボスロールによれば、中空内部を埋めた後に両側に片軸を設けるか、貫通軸の複数のラグを調整して偏芯を少なくし、かつ、ラグのガラス版材の内面に接する部分を柔軟性体とし、ラグの配置を例えば千鳥状にすればよい。内側直径の公差が大きく精度が悪いガラス版材でも、芯精度のよい軸を取り付けることができ、ガラス円筒への負荷を分散でき破損しにくくできる。
さらに、ガラス版材の内面は遮光することで、紫外線を照射する場合でも紫外線が予期しない場所へ照射しない。
本発明のガラス製のエンボスロールによれば、ガラス表面をサンドブラスト、又はエッチングすることで、ガラスに特異的な凹凸形状を形成できる。該ガラス製のエンボスロールを用いることで、透明フィルム上へガラスに特異的な凹凸形状を賦型することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施例を示すエンボスロールの平面図、及び断面図である。
【図２】本発明の他の実施例を示すエンボスロールの透視平面図、及び断面図である。
【図３】図２の変形態様を示す透視平面図である。
【符号の説明】
１  エンボスロール
１１  ガラス版材
１３  凹凸
２１  軸
２１Ａ、２１Ｂ  片軸
２３  ラグ
２５  ギア
３３  固形物
３３Ａ、３３Ｂ  片固形物
【図１】
2004223724.tif 000004
【図２】
2004223724.tif 000005
【図３】
2004223724.tif 000006