(57)【要約】【課題】十分に付型され、付型された形状の変化が抑制された湾曲形状のシートが得られるシートの成型加工方法を提供する。【解決手段】本発明は、熱可塑性樹脂を主体とするシートに湾曲形状を付与するシートの成形加工法であって、シートを凹状湾曲型上に載置して赤外線ヒーターによってシートの熱変形温度より２０℃低い温度から熱変形温度の範囲の温度に加熱した後、凸状湾曲型を載せて一対の湾曲型の間にシート挟んで冷却しながら湾曲形状を付与することを特徴とし、その際に、赤外線ヒーターの出力を高出力から低出力に段階的に変化させると共に、少なくとも３０秒かけて加熱温度まで加熱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】
熱可塑性樹脂を主体とするシートに湾曲形状を付与するシートの成形加工法であって、シートを凹状湾曲型上に載置して赤外線ヒーターによってシートの熱変形温度より２０℃低い温度から熱変形温度の範囲の温度に加熱した後、凸状湾曲型を載せて一対の湾曲型の間にシート挟んで冷却しながら湾曲形状を付与することを特徴とするシートの成型加工方法。
【請求項２】
赤外線ヒーターの出力を高出力から低出力に段階的に変化させると共に、少なくとも３０秒かけて加熱温度まで加熱することを特徴とする請求項１記載のシートの成型加工方法。
【請求項３】
シートが表面処理防眩板であることを特徴とする請求項１または２記載のシートの成型加工方法。
【請求項４】
表面処理がハードコート処理であることを特徴とする請求項３記載のシートの成型加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学スクリーン用、例えばプロジェクションテレビの透過型スクリーン用のシートに湾曲形状を付与するシートの成型加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
プロジェクションテレビの透過型スクリーンのような光学スクリーンは、通常、フレネルレンズシート、レンチキュラーレンズシート、フロントパネル等のシートにより構成されている。一般的には、フレネルレンズシートとレンチキュラーレンズシートを重ね合わせる構成が採用されており、また、近年、これらレンズシートを保護する目的から、さらにフロントパネルを重ね合わせる構成も採用されている。
上記光学スクリーンにおいては、設置環境の温湿度変化により、シート間に「浮き」と呼ばれる現象が発生して、画像の解像度を低下させる等の問題が生じることがある。この問題を解決するため、シート間の密着性を高める目的で、シートに反りを付与する方法が知られている。
【０００３】
シートに反りを付与する方法としては、シートを湾曲した形状に押出成形した後、湾曲した形状を有する型の上で加熱する方法（特許文献１参照。）、シートを凹状湾曲型に載置して熱変形温度より５〜２０℃低い温度で特定の時間熱処理する方法（特許文献２参照。）、赤外線により塑性変形温度以上に加熱したシートを凹状反り型と凸状反り型の間に載置してプレスしながら冷却する方法（特許文献３参照。）等が知られている。
しかしながら、従来の方法で得られた湾曲形状のシートは、付型した形状の変形を招くことがあったり、湾曲の形状が不十分であったりすることがある。最近のより高性能化の要求に対応して、十分に付型され、付型された形状の変化が抑制された湾曲形状のシートが得られるシートの成型加工方法が望まれている。
【特許文献１】特開平１１−２１６７７３号公報
【特許文献２】特開２００３−５２９５号公報
【特許文献３】特開２００４−２５２２９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、十分に付型され、付型された形状の変化が抑制された湾曲形状のシートが得られるシートの成型加工方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、熱可塑性樹脂を主体とするシートに湾曲形状を付与するシートの成形加工法であって、シートを凹状湾曲型上に載置して赤外線ヒーターによってシートの熱変形温度より２０℃低い温度から熱変形温度の範囲の温度に加熱した後、凸状湾曲型を載せて一対の湾曲型の間にシート挟んで冷却しながら湾曲形状を付与することを特徴とするシートの成型加工方法である。
また、この成型加工方法において、赤外線ヒーターの出力を高出力から低出力に段階的に変化させると共に、少なくとも３０秒かけて加熱温度まで加熱することを特徴とする。
この成型加工方法は、シートが表面処理防眩板である場合、表面処理がハードコート処理である場合に好ましく適用される。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の方法によって、十分に付型され、付型された形状の変化が抑制された湾曲形状のシートが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明を詳細に説明する。本発明の方法に供されるシートは、熱可塑性樹脂から構成されるものであり、通常、透明性の高い熱可塑性樹脂を主体としたものが用いられる。熱可塑性樹脂としては、例えば、メタクリル酸メチル重合体、メタクリル酸メチル−アクリル酸メチル共重合体、メタクリル酸メチル−スチレン共重合体、メタクリル酸メチル−スチレン−ブタジエン共重合体のようなアクリル系樹脂や、ポリカーボネート樹脂等が挙げられ、必要に応じてそれらの２種以上を用いることもできる。これら樹脂はゴム強化されたものであってもよいし、また、光拡散剤、酸化防止剤、可塑剤、離型剤、着色剤、帯電防止剤、紫外線吸収剤、難燃剤等の各種添加剤が目的により１種または２種以上添加されたものであってもよい。
【０００８】
上記シートは、プロジェクションテレビの透過型スクリーンのような光学スクリーンを構成するためのものであり、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、フロントパネルのようなシート状のスクリーン構成部材や、それらを製造する際に所謂、原板として用いるシート状基材等が挙げられる。
【０００９】
フレネルレンズシートとしては、例えば、キャスト成形により得られたものであってもよいし、押出成形等により得たシート状基材にプレス成形によりフレネルレンズ形状を付与したものであってもよいし、シート状基材の表面に紫外線硬化型樹脂をフレネルレンズ形状を形成するように硬化させたものであってもよい。
【００１０】
また、レンチキュラーレンズシートとしては、例えば、押出成形やキャスト成形により得られたものであってもよいし、シート状基材にプレス成形によりレンチキュラーレンズ形状を付与したものであってもよいし、その表面に紫外線硬化型樹脂によりレンチキュラーレンズ形状が形成されたフィルムをシート状基材に貼合して得られたものであってもよい。
【００１１】
また、フロントパネルとしては、例えば、押出成形やキャスト成形により得られたものであってもよいし、さらにハードコートや低反射コート等の表面処理が施されたものであってもよい。
【００１２】
さらに、上記フレネルレンズ用のシート状基材（フレネルレンズ原板）やフロントパネルには、表面マット、プリズム、レンチキュラーレンズ、リニアーフレネルレンズ等の表面加工が施してあってもよい。
【００１３】
また、シートとして、表面に細かな凹凸を設けて防眩面としたものも用いることができる。この防眩性シートの製造方法としては、例えば、表面に凹凸を有するロールを用いて、加熱溶融状態でダイから板状に押出された直後の樹脂の表面に凹凸を設ける押出ロール転写成形法、内面に凹凸を有する金型内に樹脂を射出して成形する射出成形法、内面に凹凸を有するセル内で原料単量体を重合させる注型成形法が挙げられる。
【００１４】
また、熱可塑性樹脂に不溶性樹脂粒子を分散させて熱可塑性樹脂組成物とし、これを加熱し、溶融状態としてダイから押出する押出成形方法により製造することもできる。ダイから押出する押出成形された熱可塑性樹脂組成物は、その表面に不溶性樹脂粒子による細かな凹凸が形成され、これにより防眩性の基材表面を得ることができる。
【００１５】
不溶性樹脂とは、熱可塑性樹脂と共に加熱し、熱可塑性樹脂を溶融させても、自らは溶融することなく、粒子状のままで熱可塑性樹脂中に分散しうる樹脂粒子である。不溶性樹脂粒子としては、架橋粒子を用いることができ、具体的には、基材を構成する樹脂として、MS樹脂を用いた場合には、メタクリル酸メチルおよびスチレンと、ラジカル重合可能な官能基を２個以上有する多官能単量体とを共重合させ得られるものが挙げられる。不溶性樹脂粒子の粒子径は、十分な防眩性を付与する場合は通常１０μｍ以上である。
【００１６】
不溶性樹脂粒子の使用量は、押出条件、特に押出し後の冷却条件により異なるが、例えば基材を構成する樹脂１００質量部あたり、５質量部〜１５質量部程度である。
不溶性樹脂粒子は、基材の厚み方向にわたって均一に存在してもよいが、不溶性樹脂粒子が分散された表面層と、不溶性樹脂粒子を含まないか、または表面層より含有量の少ない基材層とを含む多層構造とすることが、不溶性樹脂粒子の使用量を削減できて好ましい。このような多層構造の基板は、例えば不溶性樹脂粒子を分散させた熱可塑性樹脂組成物と、不溶性樹脂粒子を含まない熱可塑性樹脂と共押出しする多層押出し成形法により、２種２層板として製造することができる。
【００１７】
更に、シートとして、これらシート表面の片面あるいは両面の一部あるいは全部にハードコートなどの表面処理したシートも挙げられる。
ハードコート剤としては、紫外線などのエネルギー線を照射されることより硬化するエネルギー線硬化性のハードコート剤、加熱されることにより硬化する熱硬化性のハードコート剤としては種々のものが知られているが、例えば、基材を構成する樹脂としてＭＳ樹脂を用いた場合には、分子中に芳香族環および（メタ）アクリロイルオキシ基を有する硬化性化合物を含有し、芳香族環１個あたりの（メタ）アクリロイルオキシ基が３個以上の割合で存在するハードコート剤［特許文献：特開２００４−１３７２号公報］、分子中に脂肪式環および（メタ）アクリロイルオキシ基を有する硬化性化合物と、分子中に３個以上の（メタ）アクリロイルオキシ基を有する硬化性化合物またはそのオリゴマーを含むハードコート剤［特許文献：特開２００３−３１１８９１号公報］などが好ましく用いられる。なお、（メタ）アクリロイルオキシ基とは、メタクリロイルオキシ基、アクリロイルオキシ基をいう。このようなハードコート剤を塗布することにより、ハードコート膜として表面処理膜を形成することができる。
【００１８】
表面処理の際に使用しうる溶剤としては、表面処理剤を溶解することができ、塗布後に揮発し得るものであればよく例えばメタノール、エタノール、２ープロパノール、１−メトキシ−２−プロパノール、４−ヒドロキシ−４−メチル−２−ペンタノンのようなアルコール類、アセトン、２−ブタノン、４−メチルペンタノンのようなケトン類、トルエン、キシレンのような芳香族炭化水素類、酢酸エチルのようなエステル類、水などが挙げられ、これらはそれぞれ単独で、または２種以上を混合して用いられる。表面処理液における溶剤の含有量は、表面処理液を基準として通常５０質量％〜８０質量％、好ましくは６０質量％〜７０質量％程度である。
【００１９】
表面処理液は、例えば導電性無機化合物の微粒子が分散されていてもよい。この微粒子の粒子径は、例えば０．１μｍ以下である〔特許文献１：特開２００４−１３７２号公報、特許文献２：特開２００３−３１１８９１号公報〕。このような微粒子が分散された表面処理液を用いることで、帯電防止性の表面処理膜が形成されて、帯電防止性の表面処理防眩板とすることができる。
【００２０】
表面処理液を防眩性基板の防眩面に塗布するには、例えば防眩性基板の全体を表面処理液中に浸漬するディップコート法、防眩面に表面処理液を吹き付けて付着させるスプレーコート法、防眩面上でバー、ロールにより表面処理液を引き延ばすバーコート法またはロールコート法などの塗布方法で塗布すればよい。
表面処理液の塗布量は、目的の表面処理膜を形成するに要する量であればよく、例えば単位面積当たり、概ね１０ｇ／ｍ２〜２５ｇ／ｃｍ２程度の表面処理液(C)を塗布すればよい。
【００２１】
塗布方法によっては、過剰量の表面処理液が防眩面が塗布される場合もあるが、この場合には、過剰分を除去すればよい。過剰分を除去するには、例えばディップコート法により接触させた場合には、表面処理液から防眩性基板を引き上げればよく、引き上げた後、さらに圧縮空気などを吹き付けて、過剰分を吹き飛ばして除去してもよい。スプレーコート法により接触させた場合には、表面処理液の吹き付けを停止すればよく、吹き付けの停止後、さらに圧縮空気などを吹き付けて、過剰分を吹き飛ばして除去してもよい。バーコート法やロールコート法により塗布した場合には、バーにより、更に防眩面上の表面処理液を引き延ばして過剰分を除去すればよい。このようにして、過剰分の表面処理液を除去することにより、目的の表面処理膜を形成するに適した量の表面処理液を防眩面上に塗布することができる。
【００２２】
塗布温度は、表面処理剤が硬化したり、溶剤が揮発したりせず、表面処理液を塗布しうる温度であればよく、通常は０℃〜４０℃程度である。
【００２３】
塗布後、乾燥することにより溶剤を揮発させ、必要により硬化させて、目的の表面処理膜を形成することができる。溶剤を揮発させるには、そのまま室温で風乾する方法、加熱して乾燥させる方法、減圧して揮発させる方法などが挙げられる。硬化させる方法は、表面処理剤の種類により異なり、エネルギー線硬化性の表面処理剤を用いた場合には、エネルギー線を照射すればよく、エネルギー線の強度や照射時間などは、用いた表面処理剤の種類、平均膜厚などにより適宜選択される。また熱硬化性の表面処理剤を用いた場合には加熱すればよく、加熱時間や加熱温度などは、用いた表面処理剤の種類、平均膜厚などにより適宜選択される。硬化は、溶剤を揮発させた後に行ってもよいし、溶剤の揮発と同時に行ってもよい。
【００２４】
図１は、本発明で使用する成型加工装置の一例を示す模式図である。
上記のシート１をスタッキングマシン４にてローラコンベア８で搬送される凹状湾曲型２に載置する。シート１を載置した凹状湾曲型２は、ローラコンベア８、９によって加熱室５に搬送し、赤外線ヒーター６によってシート１を加熱する。加熱を終了したシート１を載置した凹状湾曲型２は、ローラコンベア９、１０によって加熱室５から搬出し、次にシート１を載置した凹状湾曲型２の上に、凸状湾曲型３を下降させて載せ、一対の湾曲型の間にシート１を挟んで冷却しながら湾曲形状を付与する。その後、凸状湾曲型３を上昇させ、湾曲形状を付与したシート１を載置した凹状湾曲型２をローラコンベア１０、１１によって搬送し、スタッキングマシン４にて湾曲形状を付与したシート１を取り出す。
【００２５】
シートの加熱は、温度制御が容易で、均一に加熱することができることから赤外線ヒーターで行うのが好ましい。特に遠赤外線を主体とする放射するものが、より速やかで均一に加熱できるので好ましい。
シートの加熱は、シートの熱変形温度より約２０℃低い温度から略熱変形温度の範囲の温度（以下、加熱温度と言うことがある。）にシートを加熱する。シートの加熱温度が熱変形温度より約２０℃低い温度よりも低いと、湾曲形状の付与が不十分になり、また略熱変形温度を超えると、付型した湾曲形状の戻り率が大きくなり、防眩性の指標である基材表面の光沢度の変化も大きくなり、好ましくない。この温度は、表面温度計を用いてシートの表面温度を測定した値である。
また、上記の温度にする際に、急速に加熱すると付型率が小さくなり好ましくなく、通常のシートの場合、少なくとも約３０秒かけて行う。この時間は１２０秒程度までである。長くてもそれに見合った効果は得られない。
【００２６】
加熱の際には、初め赤外線ヒーター出力を大きくし、段階的に出力を小さくして行うのが好ましい。ヒーターの容量、ヒーターの位置等にもよるが、例えば、上記の加熱温度の９１％の温度までは出力を１００〜９０％、９３％の温度までは出力を９０〜８０％、９７％の温度までは出力を８０〜７０％、最終の１００％の温度までは出力を７０〜６０％のような加熱パターンで行う。
【００２７】
シートを凹状湾曲型上で上記温度に加熱することによって、シートは凹状湾曲型の湾曲形状に近づくが、凹状湾曲型と凸状湾曲型の間にシートを挟んで冷却しながら最終的に湾曲形状を付与する。
この際、凹状湾曲型と凸状湾曲型の間に特段の圧力をかける必要はなく、凸状湾曲型の自重による押し付けでよい。また、冷却も湾曲型を特に冷却して行う必要はなく、凹状湾曲型と凸状湾曲型の間に約３〜１０分間、好ましくは約４〜７分間、シートを挟んで保持して自然冷却する。
【００２８】
湾曲形状は、矩形シートの一方方向が湾曲した形状、または全体が湾曲した形状で、弧長さが７００〜８００ｍｍの場合、弧高さが約２０〜５０ｍｍのものであるが、これに限られるものではない。
【００２９】
図１では、１枚のシートを成型加工する例を示しているが、複数枚のシートを載置して一度に成型加工することもできる。
【実施例】
【００３０】
以下、本発明を実施例で詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【００３１】
シートとして長さ７５０ｍｍ×幅３００ｍｍの帯電防止ハードコート防眩板（熱変形温度：１００℃）を用いて成型加工して湾曲形状を付与した。
得られたシート成型体の評価は次の方法で行った。
（１）反り付型率（％）
得られたシート成型体を立て置き、その時の弧高さを測定し、型の弧高さ３５ｍｍに対する率を求めた。
（２）反り戻り率（％）
得られたシート成型体をアニール（８０℃の熱風オーブンで、無荷重の状態で３０分間加熱）した後、弧高さを測定し、その戻り率を求めた。
反り戻り率＝{[弧高さ(成型後)−弧高さ(アニール後)]／[弧高さ(成型後)]}×１００
（３）６０°光沢度（グロス）
光沢計〔ミノルタ(株)製、「ＧＭ−２６８」〕を用いて測定した。
（４）光沢度変化
シートの幅３００ｍｍ方向の一辺から９０ｍｍの位置で、長さ７５０ｍｍ方向の一辺から１３５ｍｍ、２９５ｍｍ、４５５ｍｍ及び６１５ｍｍの位置の４ヶ所の光沢度の平均値を求め、その平均値から光沢度変化（成型後−成型前）および光沢度変化（アニール後−成型前）を求めた。
【００３２】
なお、帯電防止ハードコート防眩板は、メタクリル酸メチル（６０重量％）とスチレン（４０重量％）の共重合体樹脂〔住友化学(株)製、「スミペックスＨＳ」〕に、不溶性樹脂粒子〔メタクリル酸メチルおよびスチレンを主成分とする重合体〕を含む基板（厚み：約２．１ｍｍ）を、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート〔新中村化学(株)、「ＮＫエステルＡ−９５３０」〕、２，２’−ビス（４−アクリロイルオキシジエトキシ）フェニルプロパン−２−プロパノール〔共栄社化学(株)、「ライトアクリレート  ＢＰ−４ＥＡ」〕、２−メチル−１−プロパノールを主成分とする耐擦傷性塗料に五酸化二アンチモン分散液〔Ｓｂ2Ｏ5、触媒化成工業(株)、「ＥＬＥＣＯＭ  ＰＣ−１４」〕を添加した帯電防止ハードコート塗料に浸漬、塗布し、乾燥、紫外線を照射して硬化させることによって、表面に帯電防止ハードコート膜（厚み：約５μｍ）を形成したものである。
【００３３】
凹状湾曲型及び凸状湾曲型として、厚さ２ｍｍのＳＵＳ３０４製の板からなり、曲率半径が２３０３ｍｍ、弧長さが８００ｍｍで、弧長さが７５０ｍｍにおける弧高さが３５ｍｍであり、シート長さ７５０ｍｍ方向のみ湾曲した形状のものを用いた。湾曲型はこの板を表面にリブで支持し、全体として厚みが約５０〜１００ｍｍのものである。
凹状湾曲型上に上記のシートを、表面処理面を上にして水平に載置し、上から遠赤外線輻射式クイックレスポンスヒータ(浅野製作所製)（表面温度計付き）を用いて、表１に示す条件で加熱した。
ヒーターパネル面からシート上面までの距離は約１８０ｍｍであった。なお、出力１００％の時のヒーターパネル温度を６００℃に設定した。
【００３４】
加熱パターンＡは、目標とする加熱温度の９１％に達するまではヒーター出力を９０％、９１％から９３％まではヒーター出力を８０％、９３％から９７％まではヒーター出力を７０％、９７％から１００％まではヒーター出力を６０％で加熱する場合である。
加熱パターンＢは、目標とする加熱温度の９１％に達するまではヒーター出力を１００％、９１％から９３％まではヒーター出力を９０％、９３％から９７％まではヒーター出力を８０％、９７％から１００％まではヒーター出力を７０％で加熱する場合である。
【００３５】
シート温度が所定の温度に到達後、加熱を停止し、シート上に凸状湾曲型を載せて一対の湾曲型の間にシートを挟み、５分間保持して自然冷却して湾曲形状を付与した。結果を表１に示す。
【００３６】
【表１】
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【００３７】
加熱を熱変形温度より高くすると、反り戻り率が大きくなり過ぎ、すなわち形状の変形が大きく、また光沢度変化も大きくなり好ましくない。また加熱温度までの加熱時間が３０秒未満である場合には、シートの下面まで均一に温度が上昇していないためか、反り付型率が低くなる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明で使用する成型加工装置の一例を示す模式図である。
【符号の説明】
【００３９】
１  シート
２  凹状湾曲型
３  凸状湾曲型
４  スタッキングマシン
５  加熱室
６  赤外線ヒーター
７  スタッキングマシン
８、９、１０、１１  ローラコンベア
【図１】
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