JPWO2002032653A1 - エンボスシートの製造方法及びエンボスシート - Google Patents

Abstract

生産性が高く、安全性も高い、微細なエンボスパターンを備えるエンボスシートの製造方法。冷却固化した基材シート２５と、エンボスロール側に溶融樹脂２７を積層融着しながら、回転する押圧ロール２４とエンボスロール２３により押圧する。

Description

技術分野
本発明は、エンボスシートの製造方法及びエンボスシートに関する。
背景技術
熱可塑性樹脂シートの片面にエンボスパターンが形成されたシートは、フレネルレンズシート、レンチキュラーレンズシート、プリズムレンズシート等のレンズ機能シートとして有用である。例えば、キューブコーナー型のマイクロプリズム加工が施された再帰反射性シート（プラスチック製反射板）が、保安分野、標識分野、ファッション分野、建築分野等で使用されるようになってきている。
このような再帰反射性シートとして、ガラスビーズ型のものとキューブコーナー（立方体コーナ）型のものが使用されている。一般に、ガラスビーズ型のものと比べて、キューブコーナー型のものは遠距離視認性と反射輝度に優れている。
前記キューブコーナー型の再帰反射性シートの製造においては、基材シートにエンボスパターン形成用の型のエンボスパターンが正確に転写されなければならない。
そのためには、特に、熱可塑性樹脂シートがエンボスパターン形成用の型に対して適当な温度及び圧力で加圧されることが重要となる。
従来、このような要件に沿う再帰反射性シートの主な製造方法として、真空プレス法とロール法（特開２０００−５２４２１号公報　参照）がある。
前記真空プレス法においては、微細表面を有するエンボス平板を用い、真空中で熱プレスを行い、冷却後エンボス平板よリ剥離する。
また、前記ロール法においては、基材シートのエンボス加工面側を軟化、具体的には火炎あるいは無炎加熱により軟化させたのちエンボス加工を行う。
しかしながら、前記真空プレス法によれば、生産速度が遅く、また装置が複雑で大型になる。
前記ロール法によれば、熱可塑性樹脂シートを急速に加熱する為に均一加熱が困難であったり、危険が伴うという難点があった。
本発明の目的は、生産性が高く、安全性も高い、微細なエンボスパターンを備えるエンボスシートの製造方法及びエンボスシートを提供することにある。
発明の開示
本発明のエンボスシートの製造方法は、冷却固化した基材シートと、エンボスロール側に溶融樹脂を積層融着しながら、回転する押圧ロールとエンボスロールにより押圧することによって得られることを特徴とする。
前記基材シートとしては、例えば、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）等のアクリル系樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）等を採用できる。
また、前記エンボスロールは、主な構成として、最外層として設けられたエンボスパターン転写用エンボス版、及びこのエンボス版の裏面側に設けられた弾性部材を有するロールである。また、エンボスパターンが刻まれた金属製のロールである。
さらに、前記押圧ロールは、主な構成として、金属製のロールにシリコンゴム等を巻装することによりできる。
このような本発明によれば、ダイから押出された溶融樹脂が冷却固化しないうちにエンボスパターンを転写しているから、エンボス加工時に急速加熱する必要がなく、従来のように急速加熱に伴う危険が生じない。
そして、シート成形機の押圧ロールの一方をエンボスロールとするだけで良いため、エンボス加工装置が大型化、複雑化することもない。
また、前記押圧ロールとエンボスロールにより、基材シートと溶融樹脂の積層融着とエンボス加工を同時に行うため、生産性が高く、かつ、微細で正確なエンボス加工を行うことが可能になる。
本発明のエンボスシートの製造方法において、前記溶融樹脂が、前記基材シートとの組合せにより決定され、基材シートと溶融樹脂が同種の材料であることが望ましい。
ここで、例えば、前記基材シートの材料がポリカーボネート（ＰＣ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリプロピレン（ＰＰ）またはポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）のいずれかである場合には、前記溶融樹脂は基材シートの材料と同種となる。
このように、同種の材料を用いることにより、基材シートに溶融樹脂がなじみやすく、両者の接着を良好に行える。
本発明のエンボスシートの製造方法において、基材シートと溶融樹脂が異種の材料であり、かつ前記溶融樹脂が熱接着性の材料であることが望ましい。
ここで、例えば、前記溶融基材シートの材料がポリカーボネート（ＰＣ）である場合には、前記溶融樹脂は、アクリル系樹脂等、熱接着性のある材料が好ましく、ポリプロピレン（ＰＰ）である場合には、アイオノマーが利用できる。
このように、異種の材料を用いることにより、異なる樹脂の特性を組合わせることができるため、単にエンボス性を備えるだけでなく、多機能のシートを製造することができる。
本発明のエンボスシートの製造方法において、押圧ロールの表面材質が、弾性体であることが望ましい。
例えば、前記弾性体には、シリコーン系ゴム、フッ素系ゴム等を採用できる。この弾性体の硬度（ＪＩＳ　Ｚ　２２４６　Ａ型に準拠）は６０〜９０度が好ましい。
このように押圧ロールの表面材質が弾性体であることにより押圧時、シートとの押圧面積が増えるので、微細で、かつ、正確なエンボス加工を行うことができる。
本発明のエンボスシートの製造方法において、エンボスロールが冷却機能を有することが望ましい。
このように冷却機能を有することにより、エンボス加工後、シートを直ちに冷却できるので冷却過程に伴うダレ等のエンボス面の変形を防止でき、高精度のエンボスシートを得ることができる。
請求項８記載のエンボスシートの製造方法は、押圧ロールとエンボスロールとの押圧力が５００００〜１２０００００Ｎ／ｍ（５〜１２０ｋｇｆ／ｃｍを換算した値）であることが望ましい。
５００００Ｎ／ｍ未満の場合、エンボスシートへの押圧が不十分なため，エンボス性の面で劣り、１２０００００Ｎ／ｍより大きい場合、エンボスシートへの押圧が大きすぎ，エンボス加工が施される溶融樹脂の厚さが薄くなりすぎて，耐久性の面で問題が生ずる。押圧力は、４００００〜８０００００Ｎ／ｍ（４〜８０ｋｇｆ／ｃｍを換算した値）の範囲であることがより好ましい。
本発明のエンボスシートの製造方法において、冷却固化した基材シートの厚さが溶融樹脂の層の厚さよりも厚いことが望ましい。
前記基材シートが、前記溶融樹脂の層の厚さよりも薄い場合、溶融樹脂から発生する熱により基材シートが軟化するために、押圧力の伝達が不足し、型充填が不足したり、バンクマークが発生する虞がある。
従って、このように基材シートが厚く、軟化を防止できればバンクマークの発生を防止できる。
本発明のエンボスシートの製造方法において、押圧ロールとエンボスロールの引き出し速度が１０ｍ／ｍｉｎ以上であることが望ましい。
引き出し速度が１０ｍ／ｍｉｎ未満である場合、溶融樹脂がエンボスロールに達する前に冷却されてしまい、押圧によるエンボス加工を十分に行えない可能性がある。
従って、このように引き出し速度を１０ｍ／ｍｉｎ以上とすればエンボスロールによる加工を確実に行って、高精度のエンボス加工を行うことができる。
本発明のエンボスシートは、前述した本発明のエンボスシートの製造方法により得られることを特徴とし、得られたシートは再帰反射性シートであることが好ましい。
ここで、再帰反射性シートの再帰反射性はＪＩＳ　Ｚ　８７１４に規定される方法により測定され、再帰反射性はエンボス加工の精度に大きく影響される。
従って、上述した製造方法により得られたエンボスシートは高精度のエンボス面が形成されているので、上記ＪＩＳ規格を満足するきわめて良好な再帰反射性を期待できる。
また、再帰反射性を有することによって、保安分野、標識分野、ファッション分野、建築分野等、多岐にわたる分野で使用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
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１には、本実施形態に係るエンボスシート１０が示されている。
この得られたエンボスシート１０は，基材シートから構成される基材層１１と、この基材層１１上に溶融樹脂を冷却固化して形成されるエンボス層１２とを備えた再帰反射性シートである。
基材層１１は、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリプロピレン（ＰＰ）等の材料からなるシートであり、押し出し成形等により所定の厚さに成形された原版ロールとして供給されるものである。
また、基材層１１において、エンボス層１２との積層面とは反対側の面１１Ａは、鏡面加工が施されている。
エンボス層１２は基材層１１と同種の材料、または異種の材料から構成される。このエンボス層１２において基材層１１との積層面とは反対側の面は、キューブコーナープリズム面１２Ａとなるエンボス加工が施されている。
このような基材層１１の厚さ寸法Ｈ１１は、エンボス層１２の厚さ寸法Ｈ１２よりも大きくなっている。
そして、エンボスシート１０の基材層１１の面１１Ａから入射角０度で入射した光は、エンボス層１２のキューブコーナープリズム面１２Ａで全反射を繰り返し、面１１Ａの法線方向に再帰する。
次に、このようなエンボスシート１０を製造する製造装置は、図２に示すように、押出し機２１と、この押出し機２１に取り付けられたダイ２２と、エンボスロール２３と、エンボスロール２３の反対側に位置する押圧ロール２４とそして、冷却固化された基材シート２５を送り出すロール２６とを備えて構成されている。
前記押出し機２１は、チップ状の樹脂を溶融混練する部分であり、本実施形態では、単軸押出し機　前記ダイ２２は、溶融樹脂２７をシート状に押し出す金型であり、本実施形態では、Ｔダイが用いられる。このＴダイには、ストレイト・マニホールド型やコートバンガー型またはこれらの組合わせたものなどがあり、使用する材料によって選択する。
前記エンボスロール２３は、Ｔダイから押し出されたシート状の溶融樹脂表面にエンボス面を形成する部分であり、エンボスパターン転写用エンボス版２３２を金属製のロール２３１の外周に巻装あるいは接着固定することにより形成できる。
このエンボスロール２３の内部には、冷却水が循環する冷却機構が設けられ、エンボス加工された溶融樹脂２７は、図２のθの部分で冷却固化される。
ここで、パターンとは、必ずしも、規則的な繰り返し配列を意味するものではなく、同じかまたは異なるサイズを有する構造体のランダムな配列を意味するものであってもよい。こうしたパターンは、エンボスロールの少なくとも一部分中に機械加工される。パターンの個々の構造体は、エンボスと呼ばれる。エンボスの数および間隔、ならびに個々のエンボスの性質、例えば、エンボスの深さ、鋭いエッジの角度および形状は望み通りに変化させることができる。
前記押圧ロール２４は、エンボス加工に際して押圧力を生じさせる部分であり、金属製のロール２４１表面に、シリコンゴム等の弾性体２４２を巻装することにより構成される。なお、押圧面の圧力を均一に保つように巻装されている。
この押圧ロール２４による押圧力は、５００００〜１２０００００Ｎ／ｍ（５〜１２０ｋｇｆ／ｃｍを換算した値）の範囲で設定することができるが、より好ましくは、４００００〜８０００００Ｎ／ｍ（４〜８０ｋｇｆ／ｃｍを換算した値）の範囲とすることがよい。
この製造装置を使用し、次のようにしてエンボスシート１０を製造する。
（１）まず、ダイ２２から押し出されたシート状の溶融樹脂２７を基材シート２５とともに、エンボスロール２３および押圧ロール２４間に供給される。
（２）基材シート２５および溶融樹脂２７の積層体は、押圧ロール２４により、５００００〜１２０００００Ｎ／ｍ（５〜１２０ｋｇｆ／ｃｍを換算した値）の押圧力で厚さ方向に付勢され、溶融樹脂２７表面には、キューブコーナープリズム面が形成される。
（３）キューブコーナープリズム面形成後、基材シート２５および溶融樹脂２７の積層体は、θ部分で、エンボスロール２３内の冷却機構あるいは図示しない外部冷却機構で冷却された後、エンボスロール２３から剥離され、巻き取られる。
なお、本実施形態では、この際の巻き取り速度は、１０ｍ／ｍｉｎ以上に設定され、ダイ２２から押し出された溶融樹脂２７が冷却固化しないようにエンボスロール２３に供給されるようになっている。
上述のような本実施形態によれば、次のような効果がある。
まず、ダイ２２から押出された溶融樹脂２７が冷却固化しないうちにエンボスパターンを転写しているから、エンボス加工時に急速加熱する必要がなく、従来のように急速加熱に伴う危険が生じない。
そして、シート成形機の押圧ロール２４の一方をエンボスロール２３とするだけで良いため、エンボス加工装置が大型化、複雑化することもない。
また、前記押圧ロール２４とエンボスロール２３により、基材シート２５と溶融樹脂２７の積層融着とエンボス加工を同時に行うため、生産性が高く、かつ、微細で正確なエンボス加工を行うことが可能になる。
また、押圧ロール２４の表面材質が弾性体であることにより押圧時、シートとの押圧面積が増えるので、微細で、かつ、正確なエンボス加工を行うことができる。
さらに、エンボスロール２３が、冷却機能を有することにより、エンボス加工後、シートを直ちに冷却できるので冷却過程に伴うダレ等のエンボス面の変形を防止でき、高精度のエンボスシート１０を得ることができる。
そして、押圧ロール２４の押圧力を、５００００〜１２０００００Ｎ／ｍとすることで、溶融樹脂２７に、正確なエンボス加工を施すことができる。
また、エンボスシート１０を引き出す際の引き出し速度を１０ｍ／ｍｉｎ以上とすればエンボスロール２３による加工を確実に行って、高精度のエンボス加工を行うことができる。
さらに、基材シート２５が、溶融樹脂層よりも、厚いので、バンクマークの発生を防止できる。
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良は、本発明に含まれるものである。
例えば、エンボスロール２３は、前記実施形態では、エンボスパターン転写用エンボス版２３２を金属製のロール２３１の外周に巻装する部材を採用していたが、これに限られず、金属製のロールに所定のエンボスパターンを刻んだものも採用できる。
押圧ロール２４は、前記実施形態では、金属製のロール２４１表面に、シリコンゴム等の弾性体２４２を巻装した部材を採用していたが、これに限られず、ロール自体が弾性体でできているものを採用できる。
その他、本発明を実施する際の具体的な構造および形状等は、本発明の目的を達成できる範囲内で他の構造等としてもよい。
以下、本発明に基づく具体的な実施例について説明する。
（実施例１〜３）
上記実施形態において、製造の具体的条件を下記の通りとした。
エンボスロール…材質：Ｎｉ、幅：３００ｍｍ、内径：２５４ｍｍ。
エンボスパターン：キューブコーナープリズムパターン、１辺の長さ：１７３μｍ、高さ：８６μｍ。（正三角錐形状）
押圧ロール…表面材質：シリコーンゴム、硬度：８０度（ＪＩＳ　Ｚ　２２４６　Ａ型）幅：３００ｍｍ、内径：４００ｍｍ。
尚、実施例１〜３は、表１に示されるように、基材シートの材質及びその厚さ、溶融樹脂層の材質及びその厚さ、押圧ロールとエンボスロールの押圧力を変更したものである。
（比較例１）
従来技術である真空プレス法を比較例としてあげた。
装置条件は、プレスの大きさは、縦：３００ｍｍ、横：３００ｍｍ、であり、このプレスが５段並んでいるバッヂ式である。溶融のための加熱時間が３０分であり、固化のための冷却時間が３０分である。
実施例と比較例における基材シートの材質および厚さ、溶融樹脂層の材質および厚さ、押圧ロールとエンボスロールの押圧力、押圧ロールとエンボスロールの引き出し速度、各種条件は、表１にあげたとおりである。
エンボスシートの再帰反射性の精度を測る条件として輝度を測定した（ＪＩＳ　Ｚ　８７１４）。

表１に示されるように実施例１〜３で得られたエンボスシートは、比較例１と比較して、引き出し速度が十分速いため、生産性が向上していることがわかる。さらに、再帰反射性の面でも、十分なエンボスシートが得られたことが解る。
産業上の利用可能性
本発明は、エンボスパターンを有するフレネルレンズシート、レンチキュラーレンズシート、プリズムレンズシート等のレンズ機能シートとして有用である。例えば、キューブコーナー型のマイクロプリズム加工が施された再帰反射性シート（プラスチック製反射板）は、保安分野、標識分野、ファッション分野、建築分野等で使用することができる。
【図面の簡単な説明】
図１はエンボスシートの断面図である。
図２は本発明に係るエンボスシートの製造装置の概略図である。

Claims (12)

1. 冷却固化した基材シートと、エンボスロール側に溶融樹脂を積層融着しながら、回転する押圧ロールとエンボスロールにより押圧することによって得られることを特徴とするエンボスシートの製造方法。
2. 請求項１に記載のエンボスシートの製造方法において、基材シートと溶融樹脂が同種の材料であることを特徴とするエンボスシートの製造方法。
3. 請求項２に記載のエンボスシートの製造方法において、基材シートおよび溶融樹脂の材料は、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリプロピレン（ＰＰ）およびポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）のいずれかであることを特徴とするエンボスシートの製造方法。
4. 請求項１に記載のエンボスシートの製造方法において、基材シートと溶融樹脂が異種の材料であり、かつ、前記溶融樹脂が熱接着性の材料であることを特徴とするエンボスシートの製造方法。
5. 請求項４に記載のエンボスシートの製造方法において、基材シートの材料がポリカーボネートであり、溶融樹脂の材料がポリメチルメタクリレートであることを特徴とするエンボスシートの製造方法。
6. 請求項１から請求項５のいずれかに記載のエンボスシートの製造方法において、押圧ロールの表面材質が弾性体であることを特徴とするエンボスシートの製造方法。
7. 請求項１から請求項６のいずれかに記載のエンボスシートの製造方法において、エンボスロールが冷却機能を有することを特徴とするエンボスシートの製造方法。
8. 請求項１から請求項７のいずれかに記載のエンボスシートの製造方法において、押圧ロールとエンボスロールとの押圧力が５００００〜１２０００００Ｎ／ｍであることを特徴とするエンボスシートの製造方法。
9. 請求項１から請求項８のいずれかに記載のエンボスシートの製造方法において、冷却固化した基材シートの厚さが溶融樹脂の層の厚さよりも厚いことを特徴とするエンボスシートの製造方法。
10. 請求項１から請求項９のいずれかに記載のエンボスシートの製造方法において、押圧ロールとエンボスロールの引き出し速度が１０ｍ／ｍｉｎ以上であることを特徴とするエンボスシートの製造方法。
11. 請求項１から請求項１０のいずれかに記載のエンボスシートの製造方法により得られたエンボスシート。
12. 請求項１１に記載のエンボスシートにおいて、そのエンボスシートは再帰反射性シートであることを特徴とするエンボスシート。

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