(57)【要約】【課題】  フィルムの表面にパターンを連続的にエンボス加工する方法を提供する。【解決手段】  本発明の方法は、樹脂材料を加熱して流動性メルトを形成し、エンボスロール２０と背面ロール２２との間の接触部である第一のニップ１８にメルトを放出し、エンボスロール及び背面ロールにメルトをプレスし、表面にエンボスパターンを有する自立フィルムを形成することを含む。エンボスロール２０は樹脂のガラス転移温度を超える温度に加熱される一方、背面ロール２２を樹脂のガラス転移温度未満の温度に加熱される。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィルムのエンボス加工方法であって、
樹脂を加熱して流動性メルトを形成し、
流動性メルトを第一のニップ１８に導き、
流動性メルトの第一の表面をエンボス加工すると共に流動性メルトの第二の表面を冷却してエンボス加工フィルム２９を形成し、
エンボス加工フィルム２９を冷却する
ことを含んでなる方法。
【請求項２】
流動性メルトを第一のニップ１８に導くことが、押出機１２から流動性メルトを押し出すことを含む、請求項１記載の方法。
【請求項３】
流動性メルトの第一の表面をエンボス加工すると共に流動性メルトの第二の表面を冷却してエンボス加工フィルム２９を形成することが、樹脂のガラス転移温度を超える温度で流動性メルトの第一の表面をエンボスツールに接触させると共に、樹脂のガラス転移温度未満の温度で流動性メルトの第二の表面を背面ロール２２に接触させることを含む、請求項１記載の方法。
【請求項４】
さらに、キャリヤーフィルム３６を背面ロール２２と係合させてキャリヤーフィルム３６を第一のニップ１８に導入し、キャリヤーフィルム３６をエンボス加工フィルム２９の第二の表面に剥離可能に融着することを含む、請求項１記載の方法。
【請求項５】
さらに、キャリヤーフィルムを第一のニップに導入するのに先立ってキャリヤーフィルム３６に剥離コーティングを塗工することを含む、請求項４記載の方法。
【請求項６】
さらに、キャリヤーフィルムを第一のニップ１８に導入するのに先立ってキャリヤーフィルム３６に転写フィルムを付加することを含む、請求項４記載の方法。
【請求項７】
さらに、キャリヤーフィルム３６のテクスチャード表面を第二の表面に剥離可能に融着することによってテクスチャード表面をエンボス加工フィルム２９の第二の表面に複写することを含む、請求項４記載の方法。
【請求項８】
さらに、裏打ちフィルム５２を背面ロール２２と係合させて裏打ちフィルム５２を第一のニップ１８に導入し、裏打ちフィルム５２をエンボス加工フィルム２９の第二の表面に定着させることを含む、請求項１記載の方法。
【請求項９】
エンボス加工フィルム２９の製造方法であって、
樹脂を加熱して流動性メルトを形成し、
キャリヤーフィルム３６及び流動性メルトを第一のニップ１８に導き、
流動性メルトの第一の表面をエンボス加工すると共に、キャリヤーフィルム３６に接触した流動性メルトの第二の表面を冷却して、キャリヤーフィルムに剥離可能に融着したエンボス加工フィルム２９を形成し、その際にキャリヤーフィルム３６の有する表面テクスチャーで第二の表面をテクスチャー加工し、
エンボス加工フィルム２９を冷却し、
エンボス加工フィルム２９からキャリヤーフィルム３６を引き離す
ことを含んでなる方法。
【請求項１０】
表面にエンボスパターンを有するフィルムの製造装置であって、
樹脂を加熱して流動性メルトを形成し、エンボスツールと背面ロール２２との間に形成された第一のニップ１８に流動性メルトを導く手段、
エンボスツールを樹脂のガラス転移温度を超える温度に維持する手段、
背面ロール２２を樹脂のガラス転移温度未満の温度に維持する手段、並びに
エンボスツール及び背面ロール２２を互いに押しつけあって、エンボスパターンをメルトの第一の表面に転写してエンボス加工フィルム２９を製造する手段
を含んでなる装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面にパターンをエンボス加工するための方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンボス加工は、基材（例えば、連続シート材料又はウェブ）の表面にパターン又はテクスチャーを施すための方法である。エンボス加工は、通例、基材表面に押し付けられ型押しされたポジパターンを形成するネガパターンを用いて行われる。ネガパターンは、エンボスロール、ベルト又は連続スリーブの金属層のような硬質材料に形成される。金属層は、通例、ニッケル、銅、鋼及びステンレス鋼のような金属からなる。ネガパターンは金属層に機械加工されることもあるし、或いは金属層自体が標準的な写真平板技術でガラス又はシリコン基材に形成されたポジパターンの電鋳レプリカであることもある。周知のエンボスツールを製造するためのこのような「マスタリング」又は「サブマスタリング」手順には、その他の変形例も存在する。
【０００３】
熱可塑性シート材料をエンボス加工するには、通例、シート材料をまず予熱し、続いて冷却したエンボスパターンロールでプレスする。熱可塑性シート材料を予熱するとシートが軟化してシートに一段と正確なパターンを施すことができるようになり、続く冷却段階はパターンの保持を助ける。連続法では、通例、エンボスパターンを有する彫刻金属ロールとゴムで裏打ちされたバックアップロールとの間に形成されるニップにシート材料を供給する。シートから熱を除去そ。エンボスパターンを固定するため、金属ロールは冷却溶液で冷却される。シートを軟化させる予熱の程度は、シートの融解又は劣化が起こらないように注意深く制御しなければならない。除熱プロセスをできるだけ効率的にするには、製品の十分なエンボス加工に必要な量を超える熱を加えるべきでない。
【０００４】
ホログラムのような用途に用いられるエンボス加工法の別の変形例は、高温エンボスローラー及びバッキングドラムを用いて高圧ニップを形成し、それを通過するウェブの表面をエンボス加工するものである。この方法では塑性材料の流れがほとんど存在しないので、ウェブは極めて平坦で均一な厚さを有していなければならず、ローラーは高いニップ力に耐えるため非常に硬質で精密なものでなければならず、エンボスロールはウェブの粘着とそれに伴うエンボスパターンの汚損を防止するために熱すぎてはならない。
【０００５】
ウェブは通常の押出機を用いて製造し、次いで独立のエンボス加工装置に供給すればよい。このタイプの方法では、ウェブをその軟化温度（即ち、変形温度）に加熱することが律速段階である。その結果、加工速度はウェブを所望の軟化温度に加熱するのに必要な時間で制限されることが多い（通例は約３フィート／分未満〜約５フィート／分）。
【０００６】
加工速度及びエンボスパターンの再現性の正確さを改善するため、数多くの試みが行われてきた。米国特許第３６８９３４６号（Ｒｏｗｌａｎｄ）には、キューブコーナー型の逆反射性シート材料を連続的に製造する方法が記載されている。この方法では、キューブコーナー成形型に硬化性成形材料を配置し、成形材料に透明で柔軟なフィルム材料を当て、その後に成形材料を硬化させてフィルム材料に結合させることで逆反射性シート材料が製造される。しかし、成形材料として用いる樹脂としてこの特許に具体的に記載されているのは、ほとんどがアクリル酸エステルモノマー架橋剤を含有するプラスチゾル型塩化ビニル樹脂のような架橋性樹脂に限られている。
【０００７】
米国特許第４２４４６８３号（Ｒｏｗｌａｎｄ）には、熱可塑性合成樹脂シート材料を半連続的にエンボス加工してその一方の表面にキューブコーナープリズムを形成するための装置及び方法（即ち、いわゆる漸次加圧成形法）が記載されている。この特許では、平滑表面を有するエンドレスベルト上を走行する合成樹脂シート材料の一方の表面に一連の平らな押型を配置し、３つのタイプのプレスステーション（即ち、予熱ステーション、熱成形ステーション及び複数の冷却ステーション）で順次シート材料を加圧成形することによってプリズム素子を形成することが記載されている。しかし、この方法で製造されたプリズムシート材料は並置された平らな押型を用いるためにはっきりと継目を示し、製品の外観が悪い。その上、この方法は生産性が劣るという追加の欠点も有している。
【０００８】
米国特許第４４８６３６３号及び同第４６０１８６１号（Ｐｒｉｃｏｎｅら）には、熱可塑性合成樹脂シート材料の一方の表面にキューブコーナープリズムを連続的にエンボス加工するための装置及び方法が開示されている。これらの特許に記載されたエンボス加工方法では、精密エンボスパターンを有するエンドレスベルトからなるエンボスツールの一部が、熱可塑性合成樹脂のガラス転移温度を超える温度に加熱される。その後、熱可塑性合成樹脂シート材料を複数の加圧点で連続的にエンボス加工し、次いで冷却ステーションで熱可塑性合成樹脂のガラス転移温度未満の温度に冷却する。
【０００９】
以上の特許に記載された方法では、エンボス加工温度は合成樹脂のガラス転移温度よりも高く、キャリヤーフィルムのガラス転移温度未満の温度に限定される。フィルムをそのガラス転移温度を僅かに超える温度に加熱しただけでは、樹脂の流量性は不十分となる傾向があり、長いプレス時間又は複数の加圧点が必要となる。そのため、これらの方法は生産性が高いとはいえない。その上、これらの方法は、かかる温度条件下でエンボス加工される素子が弾性変形のために形状精度の低下を示すという欠点も有している。十分な流動性を確保するためにフィルムをそのガラス転移温度をはるかに超える温度まで加熱すると、加熱のために長いプレス時間が必要となり、そのため生産性が悪くなる。さらに、上述のようにエンボス加工温度は合成樹脂のガラス転移温度よりも高くキャリヤーフィルムのガラス転移温度未満の温度に限定されるので、例えばポリカーボネート樹脂から作られた高融点の合成樹脂シート材料にエンボス加工する場合には、キャリヤーフィルムの選択幅が限られるという不都合もある。さらに、上記の方法はいずれもエンボス加工プロセスに供給される原料としてプラスチックフィルムを必要とするが、そのため高品質の押出フィルムを別途に購入又は製造しなければならず、このことも最終製品のコストを大幅に増大させる。
【特許文献１】米国特許第３６８９３４６号
【特許文献２】米国特許第４２４４６８３号
【特許文献３】米国特許第４４８６３６３号
【特許文献４】米国特許第４６０１８６１号
【発明の開示】
【００１０】
本明細書では、エンボス表面を有するフィルムの製造方法及び製造装置について開示する。一実施形態では、フィルムのエンボス加工方法は、樹脂を加熱して流動性メルトを形成し、流動性メルトを第一のニップに導き、流動性メルトの第一の表面をエンボス加工すると共に流動性メルトの第二の表面を冷却してエンボス加工フィルムを形成し、エンボス加工フィルムを冷却することを含む。
【００１１】
別の実施形態では、本方法は、樹脂を加熱して流動性メルトを形成し、キャリヤーフィルム及び流動性メルトを第一のニップに導き、流動性メルトの第一の表面をエンボス加工すると共に、キャリヤーフィルムに接触した流動性メルトの第二の表面を冷却して、キャリヤーフィルムに剥離可能に融着したエンボス加工フィルム２９を形成し、エンボス加工フィルムを冷却することを含む。
【００１２】
別の実施形態では、本方法は、樹脂を加熱して流動性メルトを形成し、裏打ちフィルム及び流動性メルトを第一のニップに導き、流動性メルトの第一の表面をエンボス加工すると共に、裏打ちフィルムに接触した流動性メルトの第二の表面を冷却して、裏打ちフィルムに定着したエンボス加工フィルムを形成し、エンボス加工フィルムを冷却することを含む。
【００１３】
表面にエンボスパターンを有するフィルムの製造装置は、樹脂を加熱して流動性メルトを形成し、エンボスツールと背面ロールとの間に形成された第一のニップに流動性メルトを導く手段、エンボスツールを樹脂のガラス転移温度を超える温度に維持する手段、背面ロールを樹脂のガラス転移温度未満の温度に維持する手段、エンボスツールと背面ロールを互いに押し付けあって、エンボスパターンをメルトの第一の表面に転写してエンボス加工フィルムを製造する手段、並びにエンボス加工フィルムをエンボスツールから引き離す前に前記エンボス加工フィルムをそのガラス転移温度未満に冷却する手段を含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
上記その他の特徴は、添付の図面及び以下の詳細な説明で例示される。添付の図面では、類似の構成要素は同じ番号で示されている。
【００１５】
本明細書では、一方の表面にエンボスパターンが形成されたフィルムの製造方法を開示する。本方法は、一般に、樹脂を加熱して流動性メルトを形成し、樹脂のガラス転移温度を超える温度に維持されたエンボスツールと樹脂のガラス転移温度未満の温度に維持された背面ロールとの間の第一のニップに流動性メルトを導くことを含む。流動性メルトはエンボスツール及び背面ロールにプレスされ、背面ロールに接触したメルト表面を樹脂のガラス転移温度未満の温度に冷却することによって自立フィルムが形成されると共に、エンボスツールに接触したメルトの他方の表面にはパターンが型押しされる。エンボスツールに接触した他方の表面は樹脂のガラス転移温度よりも高い温度にあり、したがって樹脂は流動状態に維持される。第一のニップから出たフィルムはエンボスツールと係合状態に維持され、適宜、追加のニップローラー及び／又は音波溶接機を通過し、冷却され、次いでエンボスツールから引き離される。
【００１６】
このようなエンボス加工フィルムの製造方法は融通性が大きく、キャリヤーフィルムを使用しても使用しなくても実施できる。使用する場合、キャリヤーフィルムは好ましくは背面ロールと係合した状態で第一のニップに供給される。有利なことには、キャリヤーフィルムを使用すれば背面（非エンボス表面）に所望の仕上げ状態を付与することができる。例えば、背面に平滑な艶出し仕上げが所望される場合、メルトに接触するキャリヤーフィルムの表面は平滑表面を有するのが好ましい。光拡散用途などのためにテクスチャード仕上げを与えるには、メルトに接触するキャリヤーフィルムの表面は、所望の光拡散性を付与するのに十分なテクスチャード表面を有するのが好ましい。本明細書で使用する「テクスチャー加工」、「テクスチャード表面」及び「テクスチャード仕上げ」という用語は、平滑でない表面の不完全であってもよい複写をいい、例えば、ツールは１０〜１００マイクロインチＲａ程度のランダムな粗さを有するのに対し、フィルムはツールの粗さの５０〜９０％である。それとは対照的に、「エンボス加工」という用語は、エンボスツールのパターンの正確な（通例は１０％以内、好ましくは５％以内の）複写をいう。かかるパターンはランダムな粗さであってもよいし、或いは光拡散構造、プリズム構造、光学レンズ、ミクロ流体素子などの特定の機能的ミクロ構造であってもよい。
【００１７】
背面に所望の仕上げ状態を付与することに加えて、キャリヤーフィルムは、エンボス加工フィルムをツールから保持し、フィルムを粘着しわ、粒子汚染などの加工欠陥から保護するのにも役立つ。第一のニップにキャリヤーフィルムを供給すると、背面ロールへのメルトの粘着が防止されるので、エンボス加工フィルムに粘着しわパターンが生じるのが防止される。キャリヤーフィルムは、巻取り前にエンボス加工フィルムから引き離してもよいし、或いは巻取り時にエンボス加工フィルムに残っていてもよい。
【００１８】
別の実施形態では、裏打ちフィルムを使用できる。裏打ちフィルムは、好ましくは、流動性メルトから形成されたエンボス加工フィルムに恒久的に付着する材料である。即ち、加工後、エンボス加工フィルムを傷つけずに裏打ちフィルムを取り除くことはできない。裏打ちフィルムは、エンボス加工フィルムの製造に使用した樹脂と同じ材料からなるものでもよいし、異なる材料からなるものでもよい。裏打ちフィルムにエンボス加工フィルムと同じ材料を使用する場合、裏打ちフィルムの厚さはメルトから形成されるエンボス加工フィルムの厚さを超えるように選択するのが好ましい。こうすると、裏打ちフィルムの熱質量が大きくなり、加工時の裏打ちフィルムの融解が防止できる。同様の理由から、エンボス加工フィルムの製造に用いた樹脂よりも低いガラス転移温度を有する材料から裏打ちフィルムを選択すると、加工時の融解を防ぐため厚さと加工速度とを注意深くバランスさせる必要がある。
【００１９】
本方法の実施に適した樹脂には、各種の熱可塑性又は熱硬化性材料が包含される。考えられる例を幾つか挙げると、特に限定されないが、非晶質材料、結晶質材料、半結晶質材料、反応生成物及び上述の材料の１種以上を含む組合せがある。例えば、かかる樹脂には、ポリ塩化ビニル、ポリオレフィン（特に限定されないが線状及び環状ポリオレフィンを包含し、ポリエチレン、塩素化ポリエチレン、ポリプロピレンなどを含む）、ポリエステル（特に限定されないが、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリシクロヘキシルメチレンテレフタレートなどを含む）、ポリアミド、ポリスルホン（特に限定されないが、水素化ポリスルホンを含む）、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、ＡＢＳ樹脂、ポリスチレン（特に限定されないが、水素化ポリスチレン、シンジオタクチック及びアタクチックポリスチレン、ポリシクロヘキシルエチレン、スチレン−コ−アクリロニトリル、スチレン−コ−無水マレイン酸などを含む）、ポリブタジエン、ポリアクリレート（特に限定されないが、ポリメチルメタクリレート、メチルメタクリレート−ポリイミドコポリマーなどを含む）、ポリアクリロニトリル、ポリアセタール、ポリカーボネート、ポリフェニレンエーテル（特に限定されないが、２，６−ジメチルフェノールから導かれるもの、２，３，６−トリメチルフェノールとのコポリマーなどを含む）、エチレン−酢酸ビニルコポリマー、ポリ酢酸ビニル、液晶ポリマー、エチレン−テトラエチレンコポリマー、芳香族ポリエステル、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン及びポリ塩化ビニリデンがある。その他の好適な樹脂の例には、特に限定されないが、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、アルキド樹脂、ポリエステル、ポリイミド、ポリウレタン、無機充填材入りシリコーン樹脂、ビスマレイミド、シアン酸エステル、ビニル樹脂及びベンゾシクロブテン樹脂がある。さらに、かかる樹脂は上述の樹脂の１種以上を含むブレンド、コポリマー、混合物、反応生成物及び複合体を含むものでもよい。
【００２０】
流動性メルトを形成するための樹脂の加熱は、好ましくは押出機アセンブリで実施される。押出機アセンブリの一般的動作は当業者に公知である。即ち、典型的な押出機動作では、樹脂は強い熱、圧力及び剪断作用を受けて流動性メルトを形成する。次いで、流動性メルトは押出ダイから押し出される。好ましい実施形態では、メルトはフィルムの形状で（即ち、平面状の形態で）押出ダイから押し出され、第一のニップに直接放出される。さらに好ましくは、第一のニップに落下する際のメルトの方向は、フィルム状のメルトが最初にエンボスロールに接触するようにエンボスツール側に偏っている。偏りの量は、所望フィルムの目標厚さにほぼ等しいのが好ましい。押出ダイの開口とメルトが最初に接触するニップ表面との距離は、メルトの流動性を維持するのに有効なものであるのが好ましい。そうすれば、第一のニップに入ったメルトはエンボスパターンと完全に整合するように流れ、そのガラス転移温度未満の温度に十分に冷却されるまでその整合状態に維持される。距離が大きすぎると、流動性メルトの早期冷却が起こり、フィルム表面へのエンボスパターンの不完全な複写及び被覆の異常を生じる。通例、その距離は約４インチ以下である。
【００２１】
エンボスツールは、その外面にエンボスパターンを有する連続エンボスベルト又はエンボスロールであってもよい。エンボスツールがエンボスロールである場合、エンボスロールは蒸気、熱油、発熱体などの加熱媒体で内部加熱される鋼製ドラムであるのが好ましい。エンボスロールドラムは、通例、加熱媒体の最も効率的な通過を可能にするらせん巻き型の二重シェル構造を有する。別法として、エンボスロールドラムがその軸線の回りに１回転する際に、赤外ランプ又は他の放射加熱装置で加工すべき樹脂のガラス転移温度を超える温度に加熱する場所を通過するようにしてもよい。放射熱を内部加熱ドラムと併用してもよいし、放射熱を単独で用いてもよい。別法として、ドラムの外面に嵌合した薄い金属又はプラスチックスリーブがエンボスパターンを含むようにエンボスドラムを構成することもできる。
【００２２】
エンボスツールが連続エンボスベルトである場合、ベルトは平行な軸線を有する加熱ローラー及び冷却ローラーで支持するのが好ましい。加熱ローラーは、好ましくは樹脂のガラス転移温度を超える温度に加熱される。冷却ローラーは、好ましくはガラス転移温度未満に維持される。加熱ローラー及び冷却ローラーの温度は、前述のような内部加熱及び／又は放射加熱（例えば、蒸気、熱油、赤外ランプなど）で調節できる。ローラーの回転でベルトに運動が伝達される。例えば、ローラーをチェーンで駆動して、ベルトを適切な方向に進行させることなどができる。ベルトの幅及び外周は、部分的にはエンボス加工すべき樹脂材料の幅並びにベルトの所望エンボス加工速度及び厚さに依存する。ベルトが第二のドラムに接触する前にフィルムをベルトから剥離する場合には、第二のドラムを加熱して、エンボス加工用ニップに戻る前にベルト温度の上昇を助けることができる。
【００２３】
背面ロールは、好ましくは鋼製ドラムである。所望のフィルム製品に応じ、背面ロールは高度の艶出し背面を有するフィルムを製造するために高度の研磨表面を含んでいてもよいし、或いはテクスチャード背面を有するフィルムを製造するために弾性エラストマー材料の外部コーティングを含んでいてもよい。ドラムをエラストマー材料で被覆する場合、コーティングは耐摩耗性を有しかつ加工温度に耐え得るように選択するのが好ましい。好ましくは、エラストマーコーティングは、約０．２５〜約０．５インチ（約６．３５〜約１２．７ミリメートル）の厚さ、及びショアＡスケールに基づいて好ましくは約２０〜約１００、さらに好ましくは約６０〜約１００のジュロメーター硬さを有するシリコーンゴムである。
【００２４】
エンボスツールは、空気圧又は油圧シリンダー及びレバー機構によって背面ロールに押し付けるか、或いは背面の直近に維持すればよい。シリンダーに加える圧力を変化させ、エンボスツールと背面ロールとの接触幅を変化させることによって、エンボスツールに加わる力を調節し、それによって複写プロセスを加速することができる。ロールの回転速度は、好ましくはフィルムの特性を維持するように最適化される。メルトが冷却する前に確実に圧力が加えられる最大速度が望ましい。
【００２５】
前述の通り、本方法は、エンボスロール又はメルトに最初に接触する部分のエンボスベルトを樹脂のガラス転移温度を超える温度に維持し、背面ロールをガラス転移温度未満の温度に維持することを含む。「ガラス転移温度」という用語は、樹脂が最初に流れ始める温度をいう。好ましくは、エンボスロール又はメルトに最初に接触する部分のエンボスベルトの温度は樹脂のガラス転移温度（Ｔｇ）よりも約１０℃以上高く、Ｔｇよりも約５０℃以上高い温度がさらに好ましく、Ｔｇよりも約１００℃以上高い温度がさらに一段と好ましい。
【００２６】
エンボスロール又はベルト部分の温度に加えて、背面ロールがエンボス加工すべき樹脂のガラス転移温度よりも低い温度を有するのが好ましい。好ましくは、背面ロールの温度は樹脂のＴｇよりも約５℃低く、Ｔｇよりも約１０℃低い温度がさらに好ましく、Ｔｇよりも約２５℃低い温度がさらに一段と好ましい。理論に束縛されるものではないが、背面ロールを樹脂のガラス転移温度未満の温度に維持し、エンボスロールをガラス転移温度を超える温度に維持することで、メルト（フィルム）の厚さ方向に温度勾配ができると考えられる。メルトの一方の表面は背面ロールに接触した際に樹脂のガラス転移温度未満に冷却されて自立フィルムを形成するのに対し、エンボスロールに接触するメルトの他方の表面は樹脂のガラス転移温度よりも高い温度にあり、第一のニップを通過する際にその流動性を維持する。その結果、フィルムにエンボスパターンを複写する際に高い寸法精度が達成される。その上、ゆがみ及び収縮も最小限に抑えられので、フィルム表面へのエンボスパターンの複写が向上することも判明した。
【００２７】
フィルムが第一のニップを出る際、エンボス加工フィルムはエンボスツールと係合状態に維持され、エンボスロールに接触した追加のニップローラーでエンボスパターンをさらにプレスすることができる。好適なニップローラーには、ゴムロール、金属ロール、合成樹脂ロール、及びその他のタイプのローラー、並びに上述のローラーの１以上を含む組合せがある。適宜、特にキャリヤーフィルム又は裏打ちフィルムを使用する用途で１以上の音波溶接機を使用してもよい。音波溶接機としては、１２０ボルト６０ヘルツの電源で動作し、０．０１０インチの幅で動くホーンを用いて２００００サイクル／秒で振動し得るタイプのものがある。音波溶接機は、好ましくは第一のニップを出た後のフィルムに接触して配設され、さらに好ましくは第一のニップを出た後にエンボスツールと係合状態に維持されているフィルムに接触する。
【００２８】
得られたフィルムは、冷却ステーションで、樹脂のＴｇ未満の温度、好ましくはＴｇよりも約５℃以上低い温度、さらに好ましくはＴｇよりも約２５℃以上低い温度に急冷される。冷却ステーションでの冷却手段は、例えば、（例えば、一方又は両方の表面に冷却媒体を吹き付けるための）送風ノズル、１以上のチリングローラーの使用、水浴中へのフィルムの浸漬などがある。
【００２９】
フィルムが所望の温度に冷却したら、次いでフィルムをエンボスツールから引き離し、巻取りステーションなどに送る。フィルムは、剥離ロールのような通常の手段でエンボスツールから引き離すことができる。
【００３０】
図１に略示された実施形態では、樹脂の流動性メルトが押出機１２内で形成され、押出ダイ１４を通して押し出される。押出ダイ１４は、好ましくはスロット開口１６を用いてメルトを第一のニップ１８に放出する。第一のニップ１８とは、メルトが近接した２つのロール２０、２２の間を通過する際にメルトに圧力を加える該ロール間の接触部をいう。スロット開口の寸法（即ち、高さ及び幅寸法）は、通常、所望されるフィルムの厚さ及び幅寸法に一致する。ロール２０は、表面にエンボスパターンを有するエンボスロールである。エンボスロール２０は、樹脂のガラス転移温度よりも高い温度に維持される。ロール２２は、樹脂のガラス転移温度よりも低い温度を有する背面ロールである。好ましい実施形態では、押出ダイ１４のスロット開口１６は、メルトがエンボスロール２０上に放出されるように偏った位置に配置されている。２つのロール２０、２２の間の接触点からの偏りの量は、好ましくは、スロット開口の幅又はエンボス加工フィルム２９に関する目標厚さ寸法にほぼ等しい。
【００３１】
メルトが第一のニップ１８を通過する際、メルトの厚さ方向に温度勾配ができる。背面ロール２２に接触した部分のメルトは、凝固して自立フィルムを形成する。即ち、背面ロール２２に接触した樹脂部分の温度は樹脂のガラス転移温度よりも低い。それとは対照的に、エンボスロール２０に接触した部分のメルトは樹脂のガラス転移温度よりも高い温度にあり、したがってその流動性を維持する結果、エンボスロール２０はそれに接触したメルトの軟化表面にエンボスパターンを再現可能に刻印する。
【００３２】
エンボス加工フィルムはエンボスロール２０と係合状態に維持され、エンボスロール２０に接触したニップローラー２４でエンボスパターンをさらにプレスすることができる。また、目的のエンボス加工用途に応じて追加のニップローラー、音波溶接機などを加えることもできる。
【００３３】
次に、エンボス加工フィルムは冷却ステーション２６で適当な数の方法によって冷却される。かかる方法には、１以上のチルドローラーに接触させながらフィルムを移動させること、フィルムを水浴に通すこと、空気又は他のガスで冷却すること、などがある。冷却ステーション２６を通過した後、エンボス加工フィルム２９は剥離ローラー２８でエンボスロール２０から引き離される。
【００３４】
図２は、図１を参照して説明した方法でフィルムにエンボスパターンを形成するのにエンボスベルト３０を用いた実施形態を略示する。エンボスベルト３０は２つのローラー３２、３４を取り巻いて配設されている。ローラー３２は、好ましくは、メルトに接触する部分のエンボスベルト３０を樹脂のガラス転移温度を超える温度に加熱するのに十分な温度に維持される。ローラー３４は、好ましくは樹脂のガラス転移温度よりも低い。ローラー３２、３４は、ベルトを適切な方向に進行させるためのチェーン又はその他の駆動機構（図示せず）で駆動すればよい。押出ダイ１４から第一のニップ１８に放出された流動性メルトは、エンボスベルト３０の有するエンボスパターン及び背面ロール２２に接触し、一方の表面に形成されたエンボスパターンを有する自立フィルム２９を生じる。エンボス加工フィルム２９はベルト３０と係合状態に維持され、フィルム表面にエンボスパターンをさらにプレスするため追加の連続ニップローラー２４に通してもよい。次に、エンボス加工フィルム２９は冷却ステーション２６で冷却され、次いで剥離ローラー２８でエンボスベルト３０から引き離される。次に、エンボス加工フィルム２９は巻取りステーションなどに供給することができる。
【００３５】
図３、４及び５は、本方法でキャリヤーフィルムを使用する様々な実施形態を略示している。キャリヤーフィルム３６は、好ましくは、エンボス加工フィルムの製造に用いられる樹脂よりも高いガラス転移温度を有する材料から製造される。
【００３６】
図３では、キャリヤーフィルム３６は背面ロール２２と回転状態で係合し、張力を受けながら第一のニップ１８に引き込まれる。流動性メルトは、押出ダイ１４のスロット開口１６から第一のニップ１８に放出される。スロット開口１６は、好ましくは、流動性メルトが上述のようにしてエンボスロール２０上に放出されるように偏っている。メルト及びキャリヤーフィルム３６が第一のニップ１８を通過する際、エンボスロール２０はメルトの表面にエンボスパターンを刻印する。メルトの他方の表面（即ち、非エンボス表面）は、キャリヤーフィルム３６に剥離可能に融着してラミネートを形成する。ラミネート（即ち、エンボス加工フィルム２９及びキャリヤーフィルム３６）はエンボスロール２０と係合状態に維持され、図示のような追加のニップローラー２４でさらにプレスすることができる。適宜、ラミネートを音波溶接ステーションに通過させてもよい。ニップローラー２４が存在する場合、音波溶接ステーションは追加のニップローラー２４の通過前、通過時又は通過後に配設することができる。
【００３７】
次に、ラミネートを冷却ステーション２６で冷却され、剥離ローラー２８でエンボスロール２０との係合状態から引き離される。エンボスロール２０から引き離した後には、キャリヤーフィルム３６は図示のように剥離ローラー４０と係合させることによってエンボス加工フィルム２９から剥離してもよいし、或いは別法としてエンボス加工フィルムに残してもよい。エンボス加工フィルム２９からキャリヤーフィルムを取り除いた後には、キャリヤーフィルム３６に剥離可能に融着していたエンボス加工フィルムの表面（即ち、非エンボス表面）はキャリヤーフィルムの表面の鏡像を有している。このようにすれば、非エンボス表面に存在する基材の量を所望の用途（例えば、高拡散用途、高光沢、など）に合わせて調節できる。
【００３８】
適宜、フィルムの非エンボス表面の光沢を調節するため、又はエンボス加工フィルム２９からのキャリヤーフィルム３６の引離しの容易性を高めるため、キャリヤーフィルム３６は剥離コーティングを含んでいてもよい。剥離コーティングは、好ましくは、グラビア印刷法、直接又はリバースロール塗布などの塗工法でキャリヤーフィルムに塗工されるシリコーン系液状塗料である。単独で又は剥離コーティングと組合せて使用されるキャリヤーフィルム３６は、加工時にエンボス加工フィルムの背面に転写される転写フィルムを含むこともできる。転写フィルムは、エンボス加工フィルムの製造に用いられる樹脂と同じ材料又は異なる材料から形成すればよく、或いは所望の用途に応じて１以上の層を含んでいてもよい。
【００３９】
図４では、キャリヤーフィルム３６がエンボスベルト３０と組合せて使用される。エンボスベルト３０は、前述のようにして流動性メルトにエンボスパターンを形成する。
【００４０】
図５では、キャリヤーフィルム３６はエンドレスベルトとして構成されている。キャリヤーフィルム３６の継目なしループが、一連のローラー５０及び背面ロール２２の回りに適当な張力をもって巻き付けられている。ローラー３２は、好ましくは、メルトに接触する部分のエンボスベルト３０を樹脂のガラス転移温度を超える温度に加熱するのに十分な温度に維持される。背面ロール２２はキャリヤーフィルムのガラス転移温度未満に維持されるが、樹脂のガラス転移温度を超えていてもよい。エンボス加工フィルム２９及びキャリヤーフィルム３６は、第一のニップ１８を通過する際に互いに剥離可能に融着され、ベルトに接触した追加のニップローラー２４でエンボスベルト３０と係合状態に維持される。次に、エンボス加工フィルム及びキャリヤーフィルム３６は冷却ステーション２６を通過し、続いて追加の剥離ローラーを通過し、そこでエンボス加工フィルム２９はキャリヤーフィルム３６から引き離され、巻取りステーションなどに供給される。別の実施形態では、エンボスベルト３０の代わりにエンボスロール２０を使用できる。
【００４１】
図６及び７は、本方法で裏打ちフィルム５２を使用する様々な実施形態を略示している。加工時に、裏打ちフィルム５２がエンボス加工フィルムに定着される。裏打ちフィルム５２は、好ましくは、熱質量を増大させてウェブの融解を回避するようにするため、エンボス加工フィルムの厚さよりも厚い。裏打ちフィルム５２のガラス転移温度は、エンボス加工フィルムの製造に用いられる樹脂のガラス転移温度より高くても、等しくても、低くてもよい。しかし、融解又は変形欠陥を防止するためには、厚さ及び加工速度を注意深く選択する必要がある。好ましい実施形態では、裏打ちフィルム５２とエンボス加工フィルムの製造に用いられる樹脂は同じ材料である。
【００４２】
図６では、裏打ちフィルム５２は背面ロール２２と係合し、張力を受けながら第一のニップ１８に引き込まれる。裏打ちフィルム５２の温度を綿密に制御するため、適宜熱管理ステーション５４が使用される。熱管理ステーション５４は、裏打ちフィルム５２を加熱又は冷却することができる。流動性メルトは、押出ダイ１４のスロット開口１６から第一のニップ１８に放出される。エンボスロール２０に配置される流動性メルトの量は、エンボスパターンを充填するのに必要な量より多くても少なくてもよい。なぜなら、エンボス加工フィルムが製造された時に、裏打ちフィルムがエンボス加工フィルムの一体部分をなすからである。裏打ちフィルム５２が第一のニップ１８に入ると、メルトで充填され又は部分的にメルトで充填されたエンボスパターンは裏打ちフィルム５２に転写され、それに定着される。流動性メルトがエンボスパターンを完全に充填していない場合には、裏打ちフィルムは完全なエンボスパターンの完全な複写を可能にするのに十分な厚さを有するのが好ましい。即ち、部分的にメルトで充填されたエンボスパターンが定着するのと同時に裏打ちフィルムにエンボスパターンが型押しされることで、エンボスパターンの完全な複写が達成される。エンボスロール２０が裏打ちフィルム５２の表面に接触することで接触表面は軟化し、これが裏打ちフィルム５２へのメルトの定着を容易にし、それによって裏打ちフィルム表面にエンボスパターンを複製する。裏打ちフィルム５２の他方の表面は背面ロール２２に接触しているが、これは裏打ちフィルム材料のガラス転移温度未満の温度に維持される。このようにすれば、裏打ちフィルム５２はその構造的健全性を維持し、しかもその表面へのメルトの定着を可能にする。エンボス加工フィルム６０（裏打ちフィルム及び定着したパターン化メルト）はエンボスロールと係合状態に維持され、次いで追加のニップローラー２４を通過することによって裏打ちフィルム５２にエンボスパターンをさらにプレスすることができる。次に、エンボス加工フィルム６０は冷却ステーション２６で冷却され、続いて剥離ローラー２８でエンボスロール２０から引き離される。
【００４３】
図７では、裏打ちフィルム５２をエンボスベルト３０と組合せて使用することで、剥離ローラー４０を使用することなく、図４に示した方法と同様な方法でエンボスパターンが形成される。
【００４４】
本発明は、フィルムの一方の表面をエンボス加工し、他方の表面を適宜テクスチャー加工するための方法を提供する。有利なことには、本方法は連続シート材料を別途に形成して該シート材料を独立のエンボス加工装置に供給する段階を排除するが、これは大幅なコスト削減である。また、エンボス加工装置内に流動性メルトを直接に押し出すことで、作業時間の大幅な短縮も達成できる。このようにすれば、エンボス加工プロセスの加工速度を典型的な押出速度に一層正確に一致するように最適化できる。その上、エンボスツールを樹脂のガラス転移温度を超える温度に維持し、背面ロールをガラス転移温度未満の温度に維持することで、収縮及び変形の効果を最小限に抑えながらエンボスパターンが正確に複写される。本方法は、キャリヤーフィルムを使用しても使用しなくても実施できる。キャリヤーフィルムを使用すれば、第一に、ユーザーは非エンボス表面の表面テクスチャーを制御できる。さらに、本方法は裏打ちフィルムを恒久的に付着させるため有利に使用できる。これらの方法では、流動性メルトはエンボスパターンを部分的又は完全に充填するために使用できる。
【００４５】
以上、例示的な実施形態に関して本発明を説明してきたが、本発明の技術的範囲から逸脱せずに様々な変更や均等物による構成要素の置換を行い得ることは当業者には自明であろう。さらに、本発明の本質的な技術的範囲から逸脱せずに特定の状況や材料を本発明の教示に適合させるため、数多くの修正を行うこともできる。したがって、本発明は本発明を実施するための最良の形態として開示された特定の実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲の技術的範囲に含まれるあらゆる実施形態を包含する。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】フィルムにパターンを連続的にエンボス加工するための装置の一実施形態を示す略図である。
【図２】フィルムにパターンを連続的にエンボス加工するための装置の別の実施形態を示す略図である。
【図３】フィルムにパターンを連続的にエンボス加工するための装置の第三の実施形態を示す略図である。
【図４】フィルムにパターンを連続的にエンボス加工するための装置の第四の実施形態を示す略図である。
【図５】フィルムにパターンを連続的にエンボス加工するための装置の第五の実施形態を示す略図である。
【図６】フィルムにパターンを連続的にエンボス加工するための装置の第六の実施形態を示す略図である。
【図７】フィルムにパターンを連続的にエンボス加工するための装置の第七の実施形態を示す略図である。
【符号の説明】
【００４７】
１２  押出機
１４  押出ダイ
１６  スロット開口
１８  第一のニップ
２０  エンボスロール
２２  背面ロール
２４  ニップローラー
２６  冷却ステーション
２８  剥離ローラー
２９  エンボス加工フィルム
３０  エンボスベルト
３２  ローラー
３４  ローラー
３６  キャリヤーフィルム
４０  剥離ローラー
５０  ローラー
５２  裏打ちフィルム
５４  熱管理ステーション
６０  エンボス加工フィルム
【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】
2005053231.tif 000007
【図６】
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【図７】
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