JP2009262546A - 微細形状転写シートの製造方法及び製造装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】基材シート5の両面に微細凹凸形状を賦形する微細形状転写シートの製造方法であって、第1のインプリントモールド4がクッション性を有するものであり、加圧板3の加圧力が最大となった時、前記第1のインプリントモールドと第2のインプリントモールドのそれぞれの賦形面内において賦形圧力差を存在させ、該賦形面内に最大圧力部を作り、圧力が極小値を取る部位が該賦形面内に存在しないように賦形する製造方法。
【選択図】図7
Description
(1) 微細凹凸形状からなる賦形面を有する第1のインプリントモールドと微細凹凸形状からなる賦形面を有する第2のインプリントモールドとを、それぞれの賦形面が向かい合うように並べ、該第1のインプリントモールドと該第2のインプリントモールドとの間に、熱可塑性樹脂からなる基材シートを設置し、一対の加圧板により該第1のインプリントモールドと該第2のインプリントモールドとを該基材シート方向に同時に加圧することにより、該基材シートの両面に微細凹凸形状を賦形する微細形状転写シートの製造方法であって、
前記第1のインプリントモールドがクッション性を有するものであり、
前記加圧板の加圧力が最大となった時、前記第1のインプリントモールドと前記第2のインプリントモールドのそれぞれの賦形面内において賦形圧力差を存在させ、該賦形面内に最大賦形圧力部を作り、賦形圧力が極小値を取る部位が該賦形面内に存在しないように賦形する微細形状転写シートの製造方法。
(2) 前記加圧板による加圧前に、前記第2のインプリントモールドのみをその内部より加熱する前記(1)の微細形状転写シートの製造方法。
(3) 前記第2のインプリントモールドの賦形面とは反対側の面に、少なくとも一方の面が凸形状に湾曲したプレートを設置し、該第2のインプリントモールドの賦形面を前記基材シートに向けて凸状に湾曲させて加圧し、前記第1のインプリントモールドを圧縮して前記賦形圧力差を作る前記(1)あるいは(2)の微細形状転写シートの製造方法。
(4) 前記第2のインプリントモールド自体の厚みを変化させることにより、該第2のインプリントモールドの賦形面を前記基材シートに向けて凸状に湾曲させて加圧し、前記第1のインプリントモールドを圧縮して前記賦形圧力差を作る前記(1)あるいは(2)の微細形状転写シートの製造方法。
(5) 前記第1のインプリントモールドが、クッション性を有する部材に微細凹凸形状を有する転写シートとが積層されたものである前記(1)〜(4)のいずれかの微細形状転写シートの製造方法。
(6) 前記転写シートが樹脂である前記(5)の微細形状転写シートの製造方法。
(7) 前記第1のインプリントモールドが、クッション性を有する部材の表面に微細凹凸形状が形成されたものである前記(1)〜(4)のいずれかに記載の微細形状転写シートの製造方法。
(8) 前記クッション性を有する部材が、(a)内部に気泡を有する高分子素材、(b)ゴム層と繊維層とを積層した複合材、及び(c)繊維層にゴムを含浸した複合材からなる群より選ばれる少なくとも1種からなる前記(5)〜(7)のいずれかの微細形状転写シートの製造方法。
(9) 微細凹凸形状からなる賦形面を有し、それぞれの賦形面が向かい合うように並べられた第1のインプリントモールドと第2のインプリントモールドと、該第1のインプリントモールドと該第2のインプリントモールドとを両側から挟むように配置された一対の加圧板と、該第1のインプリントモールドと該第2のインプリントモールドと該一対の加圧板とを加圧する加圧手段とを少なくとも備え、該第1のインプリントモールドと該第2のインプリントモールドとの間に設置される熱可塑性樹脂からなる基材シートの両面に微細凹凸形状を賦形する微細形状転写装置であって、
前記第1のインプリントモールドがクッション性を有するものであり、
前記第2のインプリントモールドの賦形面を前記基材シートに向けて凸状に湾曲させる手段とを備えた微細形状転写シートの製造装置。
(10) 前記第2のインプリントモールドが、その内部に加熱する手段を備えたものである前記(9)に記載の微細形状転写シートの製造装置。
(11) 前記第2のインプリントモールドの賦形面と反対側の面に、少なくとも一方の面が凸形状に湾曲したプレートを備え、該プレートが厚み分布を有し、プレートの面内に最大厚み部を有し、かつ面内に厚みの極小値を取る部位が存在しない前記(9)あるいは(10)の微細形状転写シートの製造装置。
(12) 前記第2のインプリントモールドが賦形面内で厚み分布を有し、該賦形面内に最大厚み部を有し、かつ該賦形面内に厚みの極小値を持たない前記(9)あるいは(10)の微細形状転写シートの製造装置。
(13) 前記第1のインプリントモールドが、クッション性を有する部材と微細凹凸形状を有する転写シートとが積層されたものである前記(9)〜(12)のいずれかの微細形状転写シートの製造装置。
(14) 前記転写シートが樹脂である前記(13)の微細形状転写シートの製造装置。
(15) 前記第1のインプリントモールドが、クッション性を有する部材の表面に微細凹凸形状がされたものである前記(9)〜(12)のいずれかの微細形状転写シートの製造装置。
(16) 前記クッション性を有する部材が、(a)内部に気泡を有する高分子素材、(b)ゴム層と繊維層とを積層した複合材、及び(c)繊維層にゴムを含浸した複合材からなる群より選ばれる少なくとも1種からなる前記(13)〜(15)のいずれかの微細形状転写シートの製造装置。
前記第1のインプリントモールドが構成体としてクッション性を有する部材を含み、
前記加圧板の加圧力が最大となった時、前記第1のインプリントモールドと前記第2のインプリントモールドのそれぞれの賦形面内において賦形圧力差を存在させ、該賦形面内に最大賦形圧力部を作り、賦形圧力が極小値を取る部位が該賦形面内に存在しないように賦形することを特徴とする方法である。
また、「賦形面内の一部」とは、賦形面内の一点だけでなく、連続する線状であっても良い。
(1)第1のインプリントモールドサイズ:700mm(基材シート幅方向)×1000mm(基材シート走行方向)×5mm(厚み)
(2)第1のインプリントモールド材質:全体が耐熱性ナイロン織布にフッ素ゴムを含浸したクッション材。
(3)第1のインプリントモールド賦形面の微細形状:上記クッション材の基材シート側の面にショットブラスト処理を施し、ランダムな凹凸形状とした。凹凸形状の平均深さは約10μm、隣り合う凸と凸の間隔は平均約20μmとした。
(4)第2のインプリントモールドサイズ:500mm(基材シート幅方向)×800mm(基材シート走行方向)×30mm(厚み)
(5)第2のインプリントモールド材質:銅
(6)第2のインプリントモールド賦形面の微細形状:ピッチ10μm、凸部高さ5μmでシート走行方向から見たときの断面形状が直角二等辺三角形の溝で、該溝がストライプ状になっているもの。
(7)プレス装置:最大3000kNまで加圧できるもので、加圧は油圧ポンプによってなされる。
(8)温調:第2のインプリントモールドに温調用熱媒路が設けられており、140℃の水により加熱、60℃の水により冷却
(9)基材シート:ポリエチレンテレフタレートからなり、厚みが50μm幅は520mmである。
(10)第2のインプリントモールド設置方法:最大厚み部と最小厚み部の厚み差が70μmである凸形の放物面形状を持つプレートを設置し、その上に第2のインプリントモールドの賦形面と逆側の面を沿わせて設置。
(11)圧力に応じて塑性変形量が変わるフィルムをプレスし、プレス後のフィルムの厚みを10mm間隔で測定した。プレス時に第2のインプリントモールド賦形面の溝の長手方向となっていた方向(以下、溝の長手方向とする)に、1辺10mmの格子が並ぶように測定した。溝の長手方向の圧力分布を調査すると図3に示す圧力分布であった。すなわち、賦形面中心部に最大賦形圧力部を持ち、賦形面内には圧力極小部はなかった。
(12)上記の装置を用い以下のように成形を行った。あらかじめ、基材シートを第2のインプリントモールド上に置く。次に第2のインプリントモールドに温調水を通水し、第2のインプリントモールド温度が120℃になるまで加熱した後、第1のインプリントモールドを取り付けた上部加圧板を下降させて、基材シートのプレスを開始する。プレスは2250kNまで7秒で昇圧し、昇圧完了後3秒間圧力保持した。またプレス中は温調水の通水を停止している。その後、プレスを継続したまま冷却水を第2のインプリントモールドに流し、インプリントモールド温度が90℃になった時冷却を停止し、プレスを解放する。その後、シートを第2のインプリントモールドから離型する。
上記の動作を繰り返し、10枚の成形シートを作成した。成形面を目視で評価した結果、基材シートの両面でエア噛み込みや転写不良がなく、良好な転写を得ることができた。また、走査型電子顕微鏡を用いて成形された微細凹凸形状を観察すると第1のインプリントモールド側にはランダムな凹凸パターンが、第2のインプリントモールド側には直角二等辺三角形のストライプパターンが形成されていた。また、樹脂の充填率を賦形面内の10点において測定すると、平均98%であった。ここで「充填率」とは、金型の微細凹凸形状の凸形状の頂点から凹形状の底までの距離をA、基材シートに転写された微細凹凸形状の凸形状の頂点から凹形状の底までの距離をBとしたとき、B/Aを百分率で表わした値である。
(1)第1のインプリントモールドサイズ:実施例1と同じ
(2)第1のインプリントモールド材質:耐熱性ナイロン織布にフッ素ゴムを含浸したクッション材と、厚さ0.2mmのポリエチレンテレフタレートからなる転写シートを積層した。
(3)第1のインプリントモールド賦形面の微細形状:ピッチ10μm、凸部高さ5μmでシート走行方向から見たときの断面形状が直角二等辺三角形の溝で、該溝がストライプ状になっているもの。あらかじめ、所望の賦形面形状を反転した形状を金型に形成し、この金型を熱した後、転写シートの材料であるポリエチレンテレフタレート樹脂を金型に押圧し、転写シートを得ている。
(4)第2のインプリントモールドサイズ:実施例1と同じ
(5)第2のインプリントモールド材質:実施例1と同じ
(6)第2のインプリントモールド賦形面の微細形状:実施例1と同じ
(7)プレス装置:実施例1と同じ
(8)温調:実施例1と同じ
(9)基材シート:実施例1と同じ
(10)第2のインプリントモールド設置方法:実施例1と同じ
(11)圧力に応じて塑性変形量が変わるフィルムをプレスし、プレス後のフィルムの厚みを10mm間隔で測定すると、図3に示す賦形圧力分布であることがわかった。すなわち、賦形面中心部に最大賦形圧力部を持ち、賦形面内には賦形圧力極小部はなかった。
(12)上記の装置を用い以下のように成形を行った。あらかじめ、基材シートを第2のインプリントモールド上に置く。次に第2のインプリントモールドに温調水を通水し、第2のインプリントモールド温度が120℃になるまで加熱した後、第1のインプリントモールドを取り付けた上部加圧板を下降させて、基材シートのプレスを開始する。プレスは2250kNまで7秒で昇圧し、昇圧完了後3秒間圧力保持した。またプレス中は温調水の通水を停止している。その後、プレスを継続したまま冷却水をインプリントモールドに流し、第2のインプリントモールド温度が90℃になった時冷却を停止し、プレスを解放する。その後、シートを第2のインプリントモールドから離型する。
上記の動作を繰り返し、10枚の成形シートを作成した。成形面を目視で評価した結果、基材シートの両面でエア噛み込みや転写不良がなく、良好な転写を得ることができた。また、走査式電子顕微鏡を用いて成形された微細形状を観察すると、第1のインプリントモールド側と第2のインプリントモールド側の両面に直角二等辺三角形のストライプパターンが形成されていた。また、樹脂の充填率を賦形面内の10点において測定すると、平均98%であった。ここでいう「充填率」とは実施例1のそれと同義である。
実施例2の装置と同じ装置を用いて、ただし、第1のインプリントモールドは転写シートをクッション材を介さず上部加圧プレートに取付け、また第2のインプリントモールドはプレートを介さず、直接下部加圧プレートに取付け、実施例2と同一の条件で10枚の成形シートを作成したが、全てのシートにおいてエア噛みによる成形不良が発生した。また、走査式電子顕微鏡を用いて成形された微細形状を観察し、樹脂の充填率を賦形面内の10点において測定すると、平均82%であった。ここでいう「充填率」とは実施例1のそれと同義である。
実施例2の装置と同じ装置を用いて、ただし、第1のインプリントモールドは転写シートをクッション材を介さず上部加圧プレートに取付け、第2のインプリントモールドは、賦形面外の下側に高さの異なる円柱状のゴムを設置することにより、賦形面中央部を突出させ、プレス開始時に賦形面中央部から順次プレスされるように下加圧板に固定した。この装置で実施例2と同一の条件で10枚の成形シートを作成したが、全てのシートにおいてエア噛みによる成形不良が発生した。また、走査式電子顕微鏡を用いて成形された微細形状を観察し、樹脂の充填率を賦形面内の10点において測定すると、平均78%であった。ここでいう「充填率」とは実施例1のそれと同義である。
2:プレス装置
3:上部加圧板
4:第1のインプリントモールド
41:クッション性を有する部材(クッション材)
42:転写シート
43:第1のインプリントモールド賦形面
5:基材シート
6:第2のインプリントモールド
61:熱媒通路
62:第2のインプリントモールド賦形面
63a:熱媒行きマニホールド
63b:熱媒戻りマニホールド
7:プレート
8:下部加圧板
9:切り替えバルブ
10:加熱装置
11:冷却装置
Claims (16)
- 微細凹凸形状からなる賦形面を有する第1のインプリントモールドと微細凹凸形状からなる賦形面を有する第2のインプリントモールドとを、それぞれの賦形面が向かい合うように並べ、該第1のインプリントモールドと該第2のインプリントモールドとの間に、熱可塑性樹脂からなる基材シートを設置し、一対の加圧板により該第1のインプリントモールドと該第2のインプリントモールドとを該基材シート方向に同時に加圧することにより、該基材シートの両面に微細凹凸形状を賦形する微細形状転写シートの製造方法であって、
前記第1のインプリントモールドがクッション性を有するものであり、
前記加圧板の加圧力が最大となった時、前記第1のインプリントモールドと前記第2のインプリントモールドのそれぞれの賦形面内において賦形圧力差を存在させ、該賦形面内に最大賦形圧力部を作り、賦形圧力が極小値を取る部位が該賦形面内に存在しないように賦形する微細形状転写シートの製造方法。 - 前記加圧板による加圧前に、前記第2のインプリントモールドのみをその内部より加熱する請求項1に記載の微細形状転写シートの製造方法。
- 前記第2のインプリントモールドの賦形面とは反対側の面に、少なくとも一方の面が凸形状に湾曲したプレートを設置し、該第2のインプリントモールドの賦形面を前記基材シートに向けて凸状に湾曲させて加圧し、前記第1のインプリントモールドを圧縮して前記賦形圧力差を作る請求項1あるいは2に記載の微細形状転写シートの製造方法。
- 前記第2のインプリントモールド自体の厚みを変化させることにより、該第2のインプリントモールドの賦形面を前記基材シートに向けて凸状に湾曲させて加圧し、前記第1のインプリントモールドを圧縮して前記賦形圧力差を作る請求項1あるいは2に記載の微細形状転写シートの製造方法。
- 前記第1のインプリントモールドが、クッション性を有する部材に微細凹凸形状を有する転写シートが積層されたものである請求項1〜4のいずれかに記載の微細形状転写シートの製造方法。
- 前記転写シートが樹脂である請求項5に記載の微細形状転写シートの製造方法。
- 前記第1のインプリントモールドが、クッション性を有する部材の表面に微細凹凸形状が形成されたものである請求項1〜4のいずれかに記載の微細形状転写シートの製造方法。
- 前記クッション性を有する部材が、(a)内部に気泡を有する高分子素材、(b)ゴム層と繊維層とを積層した複合材、及び(c)繊維層にゴムを含浸した複合材からなる群より選ばれる少なくとも1種からなる請求項5〜7のいずれかに記載の微細形状転写シートの製造方法。
- 微細凹凸形状からなる賦形面を有し、それぞれの賦形面が向かい合うように並べられた第1のインプリントモールドと第2のインプリントモールドと、
該第1のインプリントモールドと該第2のインプリントモールドとを両側から挟むように配置された一対の加圧板と、
該第1のインプリントモールドと該第2のインプリントモールドと該一対の加圧板とを加圧する加圧手段とを少なくとも備え、
該第1のインプリントモールドと該第2のインプリントモールドとの間に設置される熱可塑性樹脂からなる基材シートの両面に微細凹凸形状を賦形する微細形状転写装置であって、
前記第1のインプリントモールドがクッション性を有するものであり、
前記第2のインプリントモールドの賦形面を前記基材シートに向けて凸状に湾曲させる手段とを備えた微細形状転写シートの製造装置。 - 前記第2のインプリントモールドが、その内部に加熱する手段を備えたものである請求項9に記載の微細形状転写シートの製造装置。
- 前記第2のインプリントモールドの賦形面とは反対側の面に、少なくとも一方の面が凸形状に湾曲したプレートを備え、該プレートが厚み分布を有し、プレートの面内に最大厚み部を有し、かつ面内に厚みの極小値を取る部位が存在しない請求項9あるいは10に記載の微細形状転写シートの製造装置。
- 前記第2のインプリントモールドが賦形面内で厚み分布を有し、該賦形面内に最大厚み部を有し、かつ該賦形面内に厚みの極小値を持たない請求項9あるいは10に記載の微細形状転写シートの製造装置。
- 前記第1のインプリントモールドが、クッション性を有する部材に微細凹凸形状を有する転写シートが積層されたものである請求項9〜12のいずれかに記載の微細形状転写シートの製造装置。
- 前記転写シートが樹脂である請求項13に記載の微細形状転写シートの製造装置。
- 前記第1のインプリントモールドが、クッション性を有する部材の表面に微細凹凸形状が形成されたものである請求項9〜12のいずれかに記載の微細形状転写シートの製造装置。
- 前記クッション性を有する部材が、(a)内部に気泡を有する高分子素材、(b)ゴム層と繊維層とを積層した複合材、及び(c)繊維層にゴムを含浸した複合材からなる群より選ばれる少なくとも1種からなる請求項13〜15のいずれかに記載の微細形状転写シートの製造装置。
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