樹脂シートの製造方法
【課題】切り粉やバリを発生させずに、厚手のシートを連続的に加工できる樹脂シートの製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】溶融した樹脂をダイ１２からシート状に押し出す押出工程１１２と、押し出した樹脂シート１４に対して、少なくとも一方に凸形状が形成された型ローラ１６およびニップローラ１８を用い、樹脂シート１４を型ローラ１６とニップローラ１８で挟み、凸形状１５を転写し切断溝２６を形成し、冷却固化することによりシートを成形するシート成形工程１１４と、樹脂シート１４を型ローラ１６から剥離する剥離工程１１５と、切断溝２６を、搬送方向に沿って超音波カッター１７４で切断する切断工程１２４と、を有し、樹脂シート１４の切断部分の温度が、樹脂のガラス転移温度をＴｇとしたとき、（Ｔｇ−５０）℃以上（Ｔｇ＋１００）℃以下であることを特徴とする樹脂シートの製造方法である。
【解決手段】溶融した樹脂をダイ１２からシート状に押し出す押出工程１１２と、押し出した樹脂シート１４に対して、少なくとも一方に凸形状が形成された型ローラ１６およびニップローラ１８を用い、樹脂シート１４を型ローラ１６とニップローラ１８で挟み、凸形状１５を転写し切断溝２６を形成し、冷却固化することによりシートを成形するシート成形工程１１４と、樹脂シート１４を型ローラ１６から剥離する剥離工程１１５と、切断溝２６を、搬送方向に沿って超音波カッター１７４で切断する切断工程１２４と、を有し、樹脂シート１４の切断部分の温度が、樹脂のガラス転移温度をＴｇとしたとき、（Ｔｇ−５０）℃以上（Ｔｇ＋１００）℃以下であることを特徴とする樹脂シートの製造方法である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂シートの製造方法に係り、特に、各種表示装置の背面に配される導光版や各種光学素子に使用するのに好適な樹脂シートの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、樹脂シートの押出成形においては、Ｔダイから押し出された溶融樹脂シートは冷却ローラにより冷却され、その後、引取ローラにより引き取られながら搬送部での空冷により冷却・固化し、切断機で幅方向に切断されてシート状に成形される。このようにして得られたシートの幅方向の端部は、端の影響で反りや残留歪み、厚み変動などが発生しやすいため、シートの幅方向の端部を切断して所望の幅のシート状成形物を得る。切断された端部は、粉砕機により粉砕屑とされて押出機のホッパーに投入されて再利用される。
【０００３】
特に、幅方向の厚み分布が大きい偏肉樹脂シートの押出成形の場合には、幅方向での温度分布も非常に大きくなるため、特に端部の影響が反りの大きな原因となる。さらに後工程で熱処理により反りを矯正する場合にも、シートの端部があると反りが直りにくいため、端部を切断する必要があった。
【０００４】
端部を切断する場合は、通常は回転刃が用いられるが、回転刃で切断する場合には、切り粉が発生し、この切り粉が製品に付着して不良の発生原因となっていた。レーザーカッターを用いれば切り粉の発生を抑制することができるが、導入コストが高く、また、レーザーカッターでは、切断時にガスが発生したりシートが燃えたりする問題があった。
【０００５】
この対策として、下記の特許文献１〜３では、外部を加熱してカッター刃などで切断することが開示されている。裁断部分を加熱することにより、切断性を向上させ、切断により切り粉や切り屑などの発生を抑制し、良好な切断処理部を得ることができた。
【０００６】
また、樹脂の切断にウォータージェットが用いられている。ウォータージェットは、熱の影響がないため、材料に歪みが生じたり、熱により変形したりすることなく使用することができる。また、切り粉の発生もなく、切断することができる。
【特許文献１】特開平１−２８１８９６号公報
【特許文献２】特開平９−８５６８０号公報
【特許文献３】特開２００５−３０５６３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１〜３に記載されている方法では、１ｍｍ以下の薄手のフィルムに対しては切り粉の発生を抑制するのに効果的であるが、１ｍｍ以上の厚手のシートでは切断時に削れる量が多くなるため切り粉やバリが発生しやすくなる。そのため、発生した切り粉がシート表面に付着して押し傷など表面故障の原因となり、良好なシートを得ることは困難であった。バリは押し傷などの表面故障の原因にはなりにくいが、最終的な製品形態として無いことが望ましい。また、特にＰＭＭＡなどの厚手のシートの場合は、切断すると切断部から亀裂が生じてしまい、良好なシートを得ることは困難であった。また、ウォータージェットは導入コスト・ランニングコストが高く、実用化は困難であった。
【０００８】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、切り粉やバリを発生させずに、厚手のシートを連続的に加工できる樹脂シートの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の請求項１は、前記目的を達成するために、溶融した樹脂をダイからシート状に押し出す押出工程と、押し出した樹脂シートに対して、型ローラおよびニップローラの少なくとも一方の表面の幅方向の両端部に凸形状が形成された型ローラおよびニップローラを用い、前記樹脂シートを前記型ローラと前記ニップローラで挟み、前記凸形状を前記樹脂シートに転写し切断溝を形成し、冷却固化することによりシートを成形するシート成形工程と、前記樹脂シートを前記型ローラから剥離する剥離工程と、前記切断溝を、搬送方向に沿って超音波カッターで切断する切断工程とを有し、前記樹脂シートの切断部分の温度が、樹脂のガラス転移温度をＴｇとしたとき、（Ｔｇ−５０）℃以上（Ｔｇ＋１００）℃以下であることを特徴とすることを特徴とする樹脂シートの製造方法を提供する。
【００１０】
請求項１によれば、凸形状が形成された型ローラまたはニップローラを用いて、樹脂シートに凸形状を転写し、切断溝を形成しているので、この切断溝を超音波カッターを用いて切断することにより、厚みのある樹脂シートに対しても、切断溝の厚みを薄くすることができるので、切り粉の発生を抑制して、樹脂シートの端部の切断を行うことができる。ニップローラ以降の工程で溝加工することも可能であるが、樹脂が十分に高温の状態である方が加工しやすいため、型ローラまたはニップローラで溝加工することが好ましい。
【００１１】
さらに、切断工程において、超音波カッターを用いて行っているため、切り粉を発生させることなく、樹脂シートの端部の切断を行うことができる。また、樹脂シートの切断部分の温度範囲を上記範囲とすることにより切断部の樹脂を柔らかくすることができるので、ＰＭＭＡなどの樹脂シートでも、亀裂を発生させずに切断することができる。
【００１２】
請求項２は請求項１において、前記樹脂シートは幅方向に厚み分布を有し、最厚部と最薄部の厚みの差が０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下であることを特徴とする。
【００１３】
幅方向に厚み分布を有するシートは、冷却工程において、最厚部と最薄部で温度差が大きくなるので、反りの発生の原因となる。したがって、反りの抑制または矯正のため、シートの端部を切断することが重要となってくる。本発明においては、切り粉を発生させることなく、端部を切断することができるので、幅方向に厚み分布を有し、その最厚部と最薄部の厚みの差が上記範囲である樹脂シートの製造に対して特に効果的に行うことができる。
【００１４】
請求項３は請求項２において、前記シート幅方向における厚み分布が２００ｍｍ以上のピッチの周期性を有し、周期形状の継ぎ目を前記超音波カッターで搬送方向に沿って切断することを特徴とする。
【００１５】
請求項３によれば、厚み分布が周期性を有するときに、この周期形状の継ぎ目を超音波カッターで切断することにより、周期形状の継ぎ目の部分についても、切り粉が発生することなく、シートを切断することができるので、良好なシートを製造することができる。
【００１６】
請求項４は請求項１から３いずれかにおいて、前記樹脂シートの前記切断溝の厚みが１ｍｍ以下であることを特徴とする。
【００１７】
請求項４によれば、樹脂シートの切断溝の厚みを１ｍｍ以下とすることにより、樹脂シートの切断部のシートの厚みを薄くすることができるので、切り粉の発生を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の樹脂フィルムの製造方法によれば、型ローラまたはニップローラに形成された凸形状をシート成形工程において、樹脂シートに転写することにより切断溝を形成し、この切断溝を切断工程において切断しているため、樹脂シートの切断部分を薄くすることができるので、切り粉の発生を抑制し、良好なシートの製造を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、添付図面に従って、本発明に係る樹脂シートの製造方法の好ましい実施の形態について説明する。以下は、樹脂シートの幅方向に厚み分布を有する偏肉樹脂シートを例として説明する。
【００２０】
図１は、本発明に係る樹脂シートの製造方法の全体工程図であり、図２は各工程における装置構成を示す概念図である。
【００２１】
図１に示すように、本発明の樹脂シートの製造方法は、主として、原料の計量や混合を行う原料工程１００、溶融した樹脂を連続してシート状（帯状）に押し出す押出工程１１２と、押し出した樹脂シート１４を成形しながら冷却して固化するシート成形工程１１４と、樹脂シート１４を剥離する剥離工程１１５と、固化した樹脂シート１４を徐冷する徐冷工程１１６と、樹脂シート１４を所定サイズ（長さ・幅）に裁切断する裁断・切断工程１２４と、裁切断された樹脂シート１４を積載する積載工程１２６とで構成される。
【００２２】
以下、図２を参照に本発明が適用される樹脂シートの製造装置の主要な構成を説明する。
【００２３】
図２に示すように、原料工程１００では、原料サイロ１２８（又は原料タンク）及び添加物サイロ１３０（又は添加物タンク）から自動計量機１３２に送られた原料樹脂および添加物が自動計量され混合器１３４で原料樹脂と添加物が所定比率になるように混合される。
【００２４】
本発明に適用される原料樹脂の樹脂材料としては、熱可塑性樹脂を用いることができ、例えば、ポリメチルメタクリレート樹脂（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート樹脂（ＰＣ）、ポリスチレン樹脂（ＰＳ）、ＭＳ樹脂、ＡＳ樹脂、ポリプロピレン樹脂（ＰＰ）、ポリエチレン樹脂（ＰＥ）、ポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ）、ポリ塩化ビニル樹脂（ＰＶＣ）、熱可塑性エラストマー、又はこれらの共重合体、シクロオレフィンポリマーなどが挙げられる。
【００２５】
また、これらの熱可塑性樹脂に光拡散粒子を含んでもよく、光拡散粒子としては、例えば、シリコーンやシリカ、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、水酸化アルミニウム、酸化チタン、ガラスビーズ、ケイ酸カルシウムなどの無機粒子やポリメチルメタクリレート粒子などが挙げられる。散乱粒子を添加する場合、最初に、原料樹脂に散乱粒子を所定濃度よりも高濃度に添加されたマスターペレットが造粒機で製造される。次いで、マスターバッチ方式を好適に採用することで、散乱粒子を所定濃度よりも高濃度に添加されたマスターペレットと散乱粒子が添加されていないベースペレットとが混合器１３４で所定比率混合される。散乱粒子以外の添加物を添加する場合も同様である。
【００２６】
原料工程１００で適切に計量・混合された原料樹脂は押出工程１１２に送られる。
【００２７】
押出工程１１２では、混合器１３４で混合された原料樹脂がホッパー１３６を介して押出機１３８に投入される。原料樹脂が押出機１３８により混練りされながら溶融される。押出機１３８は単軸式押出機及び多軸式押出機の何れでもよく、押出機１３８の内部を真空にするベント機能を含むものが好ましい。押出機１３８で溶融された原料樹脂は、スクリューポンプ又はギアポンプなどの定量ポンプ１４０により供給管１４２を介してダイ１２（例えばＴダイ）に送られる。ダイ１２からシート状に押し出された樹脂シート１４は次にシート成形工程１１４に送られる。
【００２８】
シート成形工程１１４では、ダイ１２から押し出された樹脂シート１４が、型ローラ１６とニップローラ１８とで挟まれる。樹脂シート１４が幅方向に厚み分布を持つ形状に成形されながら、冷却・固化される。
【００２９】
本発明においては、型ローラ１６およびニップローラ１８のいずれか一方の表面に、凸形状１５が形成されたローラを用いる。凸形状１５は、樹脂シートに対して幅方向の両端に形成されている。図３は型ローラ１６の一例を示す側面図である。また、図４は、切断工程の前の樹脂シートの一例を示す断面図である。
【００３０】
図３（ａ）に示す型ローラ１６を用いて樹脂シートを成形することにより、図４（ａ）に示すように、幅方向に厚み分布を有し、両端に切断溝２６が形成された樹脂シート１４を製造することができる。図４（ａ）は幅方向の厚み分布が、中央部が厚肉で両端が薄肉の形状の樹脂シートである。また、図３（ｂ）に示す型ローラ１６を用いて、樹脂シートを成形することにより、図４（ｂ）に示すように、幅方向に厚肉の部分が２箇所備える樹脂シート１４を成形することができる。また、厚肉の部分は、特に限定されず製造条件により適宜変更が可能であり、３箇所以上有する樹脂シートの製造も可能である。幅方向に厚み分布がある樹脂シートは、最厚部と最薄部との厚みの差が、０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下であることが好ましく、より好ましくは１ｍｍ以上３ｍｍ以下である。また、図４（ｂ）に示すように、厚肉の部分が２箇所以上ある場合のピッチＬは２００ｍｍ以上の周期性を有することが好ましく、より好ましくは４００ｍｍ以上である。そして、このピッチの周期形状の継ぎ目の位置にも切断溝２６を設けることにより、後の切断工程において、搬送方向に切断し、所望のサイズとすることができる。
【００３１】
また、凸形状が形成されたニップローラ１８を用いて樹脂シートを成形することにより、図４（ｃ）に示すように、樹脂シートの下面（平坦な面を有する面）に切断溝２６が形成された樹脂シート１４を製造することができる。樹脂シートの上面に切断溝２６を形成しても、下面に切断溝２６を形成しても、切断箇所の樹脂フィルムの厚さが薄くすることができるので、同様の効果を得ることができる。
【００３２】
樹脂シート１４は、シート成形工程１１４で所定の形状に成形されるが、樹脂シート１４の両縁部は、残留歪みが発生しやすいため切断される。特に、樹脂シート１４の幅方向に厚み分布を有する場合は、樹脂シート１４の両端部は、シートの厚みが薄いため、シート中央部の厚みが厚い部分との温度差が大きくなり、反りの原因となる。そこで、樹脂シート１４の両端部を切断する必要がある。切断部分は、樹脂シート１４の両端部各２０〜５０ｍｍ切断することが好ましく、切断溝もこの位置に設けることが好ましい。また、搬送中にこの切断溝を目印として樹脂シート１４のセンターを特定することで、搬送中の樹脂シート１４の蛇行を防止することもできる。さらに、同様の溝を樹脂シート１４の製品幅外の位置に加工しておくことで、後工程において樹脂シート１４の寸法の目印とすることもできる。
【００３３】
また、型ローラは、図３に示すように型ローラ自体に凸形状１５を設ける構成とすることもでき、図５に示すように、凸形状１５の大きさ、太さなどにより変更可能とできるように、取り外し可能とすることもできる。図５は、凸形状部を取り外し可能とした型ローラ１６の側面図（ａ）および断面図（ｂ）である。凸形状部を取り外し可能とするためには、図５に示すように、型ローラ本体１６ａの幅方向に凸形状１５を有するキャップ１６ｂをはめこみ、ネジなどの固定具１７で固定することにより、型ローラ１６を構成することができる。
【００３４】
形成される切断溝の形状は特に限定されず、四角形状、三角形状、半円状などの形状を挙げることができるが、四角形状であることが好ましい。また、切断溝の幅は、後の切断工程で用いられる超音波カッターの刃のサイズにより、変更可能であるが、０．２ｍｍ以上５ｍｍ以下であることが好ましく、０．４ｍｍ以上３ｍｍ以下であることがさらに好ましい。
【００３５】
また、樹脂シートの切断溝の厚みは１ｍｍ以下とすることが好ましい。切断溝の厚みを１ｍｍ以下とすることにより、切り粉の発生を抑制して切断することができる。
【００３６】
固化した樹脂シート１４は剥離ローラ２０で剥離される（剥離工程）。シート成形工程１１４を経た樹脂シート１４は次に徐冷工程１１６に送られる。
【００３７】
徐冷工程（又はアニーリング工程）１１６は、剥離ローラ２０の下流における樹脂シート１４の急激な温度変化を防止するために設けられたものである。樹脂シート１４に急激な温度変化が生じた場合、例えば、樹脂シート１４の表面近傍が弾性状態になっているにも拘わらず樹脂シート１４の内部が塑性状態となり、この部分の硬化による収縮で樹脂シート１４の表面形状が悪化するおそれがある。また、樹脂シート１４の表裏面に温度差を生じた場合、樹脂シート１４に反りが生じ易い。特に、図４に示すシート断面形状のように幅方向において厚み分布がある場合、幅方向での温度分布が大きくなり樹脂シート１４に反りが発生しやすくなる。
【００３８】
徐冷工程１１６には、入口と出口を有するトンネル状の徐冷ゾーン１５４（又はアニーリングゾーン）が設けられている。
【００３９】
徐冷ゾーン１５４の前半部に設ける加熱手段としては、複数のノズルより温度制御されたエア（温風）を樹脂シート１４に向けて噴出させる構成、ニクロム線ヒータ、赤外線ヒータ、誘電加熱手段等により、樹脂シート１４を加熱する構成等、公知の各種手段を採用することができ、樹脂シートが急冷されるのを防ぐことができる。
【００４０】
また、徐冷ゾーン１５４の前半部には、樹脂シート１４が徐冷搬送される際に、搬送を阻害しないように樹脂シート１４に外力を加えて、樹脂シート１４を本来の反りのない形状に保持するため、形状保持手段（不図示）を設けることができる。
【００４１】
徐冷工程１１６を経た樹脂シート１４は切断工程１２４に送られる。切断工程１２４では、樹脂シート１４の両縁部に形成された切断溝を、搬送中に超音波カッター１７４により切断される。
【００４２】
また、切断手段として超音波カッターを用いているため、切断時の切り粉の発生を抑制することができるので、シートへの不純物の付着の少ない良好なシートを製造することができる。また、型ローラ１６またはニップローラ１８に形成された凸部側面の表面を鏡面にすることで、樹脂シート１４に転写される端部側面を鏡面にし、良好なシート端面を得ることができる。樹脂シート１４の端面の表面粗さはＲｙ≦５μｍが好ましく、Ｒｙ≦３μｍであることがさらに好ましい。
【００４３】
また、樹脂シート１４に転写された切断溝を検知し、切断位置の変化に追従して超音波カッター１７４が移動して所定の切断位置を切断することで、搬送中に樹脂シート１４が蛇行した場合でも所望の形状にシートを加工することができる。
【００４４】
この時、樹脂シートの切断部分の温度が、樹脂のガラス転移温度をＴｇとしたとき、（Ｔｇ−５０）℃以上（Ｔｇ＋１００）℃以下であり、好ましくは（Ｔｇ−３０）℃以上（Ｔｇ＋５０）℃以下である。樹脂シートの切断部分の温度を上記範囲として切断することにより、樹脂シートの切断部分を柔らかくすることができるので、切り粉の発生を抑制することができる。
【００４５】
切断された樹脂シート１４の一部は回収ボックス１７６で回収され、回収された樹脂は廃棄又は再利用される。
【００４６】
次に本発明に用いられる超音波カッターについて説明する。超音波カッターは、超音波振動を与えて摩擦を減少して切り込むことができ、断面に熱がかかるため、樹脂が溶融し、切り粉の発生を抑制し切断するカッターである。
【００４７】
切断条件としては、発振周波数が２０ｋＨｚ以上であることが好ましく、より好ましくは４０ｋＨｚ以上であることが好ましい。また、出力が２０Ｗ以上であることが好ましく、５０Ｗ以上であることがより好ましい。切断する樹脂シートの搬送速度は、遅すぎると切断時の熱により切断したシートが再溶着してしまい、早過ぎると良好な切断面を得ることができないため、１ｍ／ｍｉｎ以上２０ｍ／ｍｉｎ以下であることが好ましい。
【００４８】
超音波カッターの材質としては、切断した樹脂がカッターに付着せず、長時間の切断にも耐えられる耐摩耗性を有することが好ましく、このような材質としては、ハイス、ステンレス、超硬、ダイヤモンド、チタンなどを挙げることができる。耐摩耗性を向上するためにＤＬＣやＳｉＮ、ＣｒＮなどで表面を被覆してもよい。連続使用により切断屑が刃に付着して加工性能に影響を及ぼさないように、ブラシや圧縮空気などで物理的に除去することもできる。
【００４９】
また、超音波カッターの形状としては、斜め刃、丸刃、鋸刃などを挙げることができる。刃先の形状は片刃でも両刃でも切断は可能だが、製品側の切断面へのバリの発生を抑制するためには片刃が良い。また、超音波カッターの刃が切断中に製品側に接する刃面を、樹脂シートの進行方向に対して平行となるように設置し、切断することが好ましい。樹脂シートの製品側の面と、超音波カッターの刃面を平行とすることにより、製品側の切断面のバリの発生を抑制することができる。超音波カッターの刃の厚みは、切断時に削れる量を少なくするため、刃の厚みは１ｍｍ以下であることが好ましく、０．６ｍｍ以下であることがさらに好ましい。
【００５０】
また、使用により超音波カッターの刃が熱を有し、樹脂フィルムが溶融し、切断面が悪化するため、刃の冷却構造も重要である。刃の冷却構造としては、圧縮空気で空冷する構造が好ましい。
【００５１】
図６に超音波カッター１７４が切断溝２６に接触する図を示す。図６（ａ）が、切断溝２６の幅より超音波カッター１７４の刃の幅が狭い状態である、（ｂ）は、切断溝２６の幅より超音波カッター１７４の刃の幅が広い状態である。本発明においては、いずれの場合においても、効果を発揮できるが、図６（ｂ）のように、超音波カッター１７４の刃の幅を広くすることにより、樹脂シート１４の切断面が切断溝により形成される面と切断工程により形成される面とで段差が形成されないため、後の加工工程を省略することができる。
【００５２】
また、切断工程１２４においては、樹脂シート１４を搬送方向と直交する方向に沿って切断し、所定長さに切り揃える工程を有することもできる。また、幅方向に厚みのある偏肉樹脂シートを例に説明したが、平版の樹脂シートにも適用することができる。
【００５３】
樹脂シート１４を所定長さに切り揃える（搬送方向と直交する方向に切断する）には、樹脂シート１４の端部を切断する場合と同様に、超音波カッター１７４を用いることが好ましい。また、樹脂シートの切断部分の温度も、樹脂シートの端部を切断する場合と同様の温度とすることが好ましい。このようにすることで、樹脂シート１４の端部を切断する場合と同様に切り粉の発生を抑制して切断することができる。
【００５４】
樹脂シート１４を搬送方向と直交する方向に沿って切断する場合は、超音波カッターを搬送方向に樹脂シート１４の進行速度と同期して移動させることにより、樹脂シート１４を搬送しながらの切断が可能となる。つまり、オンラインで樹脂シート１４を所定長さに切り揃えることが可能となる。
【００５５】
切断された枚葉の樹脂シート１４は、ローラ１９４により駆動されるコンベアベルト１９６で、次の処理に搬送されると共に、樹脂シート１４の幅方向から鼓状の部材１９２により走行中にズレない様に押さえられている。
【００５６】
また、搬送方向に沿って切断するための切断機についても、樹脂シート１４の端部の切断、搬送方向に対して垂直に切断する場合と同様に、超音波カッター１７４を用いることができる。
【００５７】
本発明においては、超音波カッター１７４で切断された樹脂シート１４の切断面は、切り口が滑らかであるため、導光板として使用する場合に必要な端面加工の工程を省略することができる。また、幅方向（搬送方向と直交する方向）の切断にも、超音波カッターを使用することにより、樹脂シートの側面の仕上げをすることなく、シートの成形を行うことができる。
【００５８】
［樹脂シートの製造方法］
次に、図７に示される樹脂シートの製造ラインによる樹脂シートの製造方法について、偏肉樹脂シートを例にして説明する。
【００５９】
ダイ１２より押し出したシート状の樹脂シート１４を、型ローラ１６と型ローラ１６に対向配置されるニップローラとで挟圧し、型ローラ１６表面の偏肉形状の反転型を樹脂シート１４に転写して成形する。その際、型ローラ１６またはニップローラ１８の幅方向の端部には凸形状が形成されているため、この凸形状の反転型が転写されることにより、切断溝が形成される。成形された樹脂シート１４は、型ローラ１６に対向配置される剥離ローラ２０に巻き掛けることにより徐冷し、歪みが除去された状態で、搬送される。
【００６０】
この樹脂シートの製造において、ダイ１２の樹脂シート１４の押し出し速度は、０．１〜５０ｍ／分、好ましくは０．３〜３０ｍ／分の値が採用できる。したがって、型ローラ１６の周速も略これに一致させる。なお、各ローラの速度ムラは、設定値に対して、１％以内に制御することが好ましい。
【００６１】
ニップローラ１８の型ローラ１６への押し付け圧は、線圧換算（各ニップローラの弾性変形による面接触を線接触と仮定して換算した値）で、０〜２００ｋＮ／ｍ（ｋｇｆ／ｃｍ）とすることが好ましく、０〜１００ｋＮ／ｍ（ｋｇｆ／ｃｍ）とするのがより好ましい。
【００６２】
剥離ローラ２０により型ローラ１６から剥離された樹脂シート１４は、徐冷ゾーン１５４で、徐々に冷却される。冷却された樹脂シート１４は、樹脂シート１４の下側（偏肉樹脂シートの凸部が形成されていない側）から加熱装置２２により必要に応じて加熱を行い、樹脂シート１４の切断部である切断溝を柔らかくする。切断溝は、超音波カッター１７４により切断され、樹脂シート１４の端部が切断される。その際、切断溝が柔らかくなっているため、切り粉の発生を抑制し切断を行うことができる。
【００６３】
また、樹脂シート１４の端部を切断した後も、加熱装置２２により、樹脂シート１４を加熱することにより、樹脂シート１４の搬送方向に切断する場合、搬送方向と直交する方向に切断する場合においても、切り粉の発生を抑制して切断することができる。
【実施例】
【００６４】
以下に実施例と比較例を挙げて本発明の特徴を具体的に説明する。以下の実施例に材料、処理内容、処理手順などは、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更することができる。したがって、本発明の範囲は以下に示す具体例により限定的に解釈されるべきものではない。
【００６５】
［実施例１］
図７に示す装置を用いて樹脂シートの製造を行った。
【００６６】
ＰＭＭＡ（旭化成（株）製、８０ＮＨ、ガラス転移温度１１０℃）を、温度２５５℃に設定したＴダイより押し出し、ニップローラ、図３（ａ）に示すような形状の型ローラ、剥離ローラを経てシート状にし、搬送部において遠赤外線ヒータで樹脂シートの薄肉部を加熱して幅方向の温度分布を均一化しながら徐冷し、樹脂シートの両端を切断して、シート幅方向の断面形状が図４（ａ）のような幅５９４ｍｍ、最薄部２．０ｍｍ、最厚部３．８ｍｍの樹脂シートを得た。
【００６７】
押出工程において、ダイのリップ幅は６６０ｍｍであり、リップ開度（リップクリアランス）は４ｍｍであり、幅方向の流量分布は、各位置でのニップローラと型ローラのクリアランス量に略比例するように、チョークバーで調整した。
【００６８】
シート成形工程において、ニップローラ、型ローラ、剥離ローラの表面温度はそれぞれ７０℃、７５℃、８０℃であり、ニップローラのローラ径はφ３５０ｍｍ、剥離ローラのローラ径はφ５００ｍｍ、型ローラの厚肉形成部のローラ径はφ３４５．６ｍｍ、薄肉形成部のローラ径はφ３５０．２ｍｍ、樹脂シートと非接触部のローラ径（最外径）はφ３５０ｍｍとした。
【００６９】
樹脂シートの切断溝の型となる型ローラの凸形状の大きさは、幅１ｍｍ、高さ１ｍｍとした。
【００７０】
ニップローラと型ローラのクリアランスは、ローラ中央の最大部で３．９０ｍｍ、ローラ端部の最小部で１．７０ｍｍであり、型ローラと剥離ローラのクリアランスはローラ中央の最大部で４．００ｍｍ、ローラ端部の最小部で１．８０ｍｍとした。ニップローラ、型ローラ、剥離ローラ、引取ローラの周速度（最外径）はそれぞれ１．２０５ｍ／ｍｉｎ、１．２０９ｍ／ｍｉｎ、１．２３０ｍ／ｍｉｎ、１．２０７ｍ／ｍｉｎだった。ニップローラ、型ローラ、剥離ローラは硬質クロムメッキ処理されており、引取ローラの表面材質は、ＥＰＴゴムとした。
【００７１】
樹脂シートの製造は、図７に示すように、型ローラおよび剥離ローラと接触している面と反対側の樹脂シート面を、樹脂シート表面から５０ｍｍ離れた位置に遠赤外線セラミックヒータを設置し、シートの両端からそれぞれ１５０ｍｍの範囲を加熱した。このとき遠赤外線セラミックヒータの表面温度は５００℃であり、型ローラとの接触中に２０秒間、剥離ローラとの接触中に１５秒間それぞれ加熱した。
【００７２】
搬送部においても、剥離ローラから１２０ｍｍの位置で樹脂シートから下面側に５０ｍｍ離れた位置に遠赤外線セラミックヒータを設置してヒータの表面温度を５００℃とし、シートの両端からそれぞれ１５０ｍｍの範囲を２０秒間ずつ加熱した。
【００７３】
剥離ローラから２００ｍｍの位置に超音波カッターを設置し、樹脂シートの切断溝を切断した。切断部の樹脂シート表面温度を放射温度計（ＮＥＣ 三栄株式会社製 ＴＨ９１００ＭＶ）で測定したところ、シート表面は１１５℃であった。
【００７４】
超音波カッターの刃の材質はハイス、厚みは０．６ｍｍ、形状は斜め刃、先端は片刃で、樹脂シートの製品側の面と接する側の刃面が樹脂シートの進行方向に対して平行となるように設置した。超音波出力は２２０Ｗ，振動周波数は２２ｋＨｚとし、圧縮空気で刃および部品の接合部を空冷した。
【００７５】
超音波カッターでの切断で切り粉は発生せず、切断により発生するバリの量も少なかった。さらにそのバリを、製品側ではなく不要となる両端側の切断面に集中的に発生させたため、良好な樹脂シートを得ることができた。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明が適用される樹脂シートの製造方法のフローを説明する工程図である。
【図２】本発明が適用される樹脂シートの製造装置の概念図である。
【図３】型ローラの形状の一例を示す断面図である。
【図４】樹脂シートの形状の一例を示す断面図である。
【図５】凸形状を取り外し可能とした型ローラの側面図および断面図である。
【図６】切断工程を説明する説明図である。
【図７】樹脂シートの製造装置のシート成形工程、剥離工程、徐冷工程および切断工程を示す構成図である。
【符号の説明】
【００７７】
１２…ダイ、１４…樹脂シート、１５…凸形状、１６…型ローラ、１６ａ…型ローラ本体、１６ｂ…キャップ、１７…固定具、１８…ニップローラ、２０…剥離ローラ、２２…加熱装置、２４…周期形状の継ぎ目、２６…切断溝、１００…原料工程、１１２…押出工程、１１４…シート成形工程、１１５…剥離工程、１１６…徐冷工程、１２４…切断工程、１２６…積載工程、１２８…原料サイロ、１３０…添加物サイロ、１３２…自動計量機、１３４…混合器、１３６…原料樹脂がホッパー、１３８…押出機、１４０…定量ポンプ、１４２…供給管、１５４…徐冷ゾーン、１７４…超音波カッター、１７６…回収ボックス、１９２…鼓状の部材、１９４…ローラ、１９６…コンベアベルト
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂シートの製造方法に係り、特に、各種表示装置の背面に配される導光版や各種光学素子に使用するのに好適な樹脂シートの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、樹脂シートの押出成形においては、Ｔダイから押し出された溶融樹脂シートは冷却ローラにより冷却され、その後、引取ローラにより引き取られながら搬送部での空冷により冷却・固化し、切断機で幅方向に切断されてシート状に成形される。このようにして得られたシートの幅方向の端部は、端の影響で反りや残留歪み、厚み変動などが発生しやすいため、シートの幅方向の端部を切断して所望の幅のシート状成形物を得る。切断された端部は、粉砕機により粉砕屑とされて押出機のホッパーに投入されて再利用される。
【０００３】
特に、幅方向の厚み分布が大きい偏肉樹脂シートの押出成形の場合には、幅方向での温度分布も非常に大きくなるため、特に端部の影響が反りの大きな原因となる。さらに後工程で熱処理により反りを矯正する場合にも、シートの端部があると反りが直りにくいため、端部を切断する必要があった。
【０００４】
端部を切断する場合は、通常は回転刃が用いられるが、回転刃で切断する場合には、切り粉が発生し、この切り粉が製品に付着して不良の発生原因となっていた。レーザーカッターを用いれば切り粉の発生を抑制することができるが、導入コストが高く、また、レーザーカッターでは、切断時にガスが発生したりシートが燃えたりする問題があった。
【０００５】
この対策として、下記の特許文献１〜３では、外部を加熱してカッター刃などで切断することが開示されている。裁断部分を加熱することにより、切断性を向上させ、切断により切り粉や切り屑などの発生を抑制し、良好な切断処理部を得ることができた。
【０００６】
また、樹脂の切断にウォータージェットが用いられている。ウォータージェットは、熱の影響がないため、材料に歪みが生じたり、熱により変形したりすることなく使用することができる。また、切り粉の発生もなく、切断することができる。
【特許文献１】特開平１−２８１８９６号公報
【特許文献２】特開平９−８５６８０号公報
【特許文献３】特開２００５−３０５６３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１〜３に記載されている方法では、１ｍｍ以下の薄手のフィルムに対しては切り粉の発生を抑制するのに効果的であるが、１ｍｍ以上の厚手のシートでは切断時に削れる量が多くなるため切り粉やバリが発生しやすくなる。そのため、発生した切り粉がシート表面に付着して押し傷など表面故障の原因となり、良好なシートを得ることは困難であった。バリは押し傷などの表面故障の原因にはなりにくいが、最終的な製品形態として無いことが望ましい。また、特にＰＭＭＡなどの厚手のシートの場合は、切断すると切断部から亀裂が生じてしまい、良好なシートを得ることは困難であった。また、ウォータージェットは導入コスト・ランニングコストが高く、実用化は困難であった。
【０００８】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、切り粉やバリを発生させずに、厚手のシートを連続的に加工できる樹脂シートの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の請求項１は、前記目的を達成するために、溶融した樹脂をダイからシート状に押し出す押出工程と、押し出した樹脂シートに対して、型ローラおよびニップローラの少なくとも一方の表面の幅方向の両端部に凸形状が形成された型ローラおよびニップローラを用い、前記樹脂シートを前記型ローラと前記ニップローラで挟み、前記凸形状を前記樹脂シートに転写し切断溝を形成し、冷却固化することによりシートを成形するシート成形工程と、前記樹脂シートを前記型ローラから剥離する剥離工程と、前記切断溝を、搬送方向に沿って超音波カッターで切断する切断工程とを有し、前記樹脂シートの切断部分の温度が、樹脂のガラス転移温度をＴｇとしたとき、（Ｔｇ−５０）℃以上（Ｔｇ＋１００）℃以下であることを特徴とすることを特徴とする樹脂シートの製造方法を提供する。
【００１０】
請求項１によれば、凸形状が形成された型ローラまたはニップローラを用いて、樹脂シートに凸形状を転写し、切断溝を形成しているので、この切断溝を超音波カッターを用いて切断することにより、厚みのある樹脂シートに対しても、切断溝の厚みを薄くすることができるので、切り粉の発生を抑制して、樹脂シートの端部の切断を行うことができる。ニップローラ以降の工程で溝加工することも可能であるが、樹脂が十分に高温の状態である方が加工しやすいため、型ローラまたはニップローラで溝加工することが好ましい。
【００１１】
さらに、切断工程において、超音波カッターを用いて行っているため、切り粉を発生させることなく、樹脂シートの端部の切断を行うことができる。また、樹脂シートの切断部分の温度範囲を上記範囲とすることにより切断部の樹脂を柔らかくすることができるので、ＰＭＭＡなどの樹脂シートでも、亀裂を発生させずに切断することができる。
【００１２】
請求項２は請求項１において、前記樹脂シートは幅方向に厚み分布を有し、最厚部と最薄部の厚みの差が０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下であることを特徴とする。
【００１３】
幅方向に厚み分布を有するシートは、冷却工程において、最厚部と最薄部で温度差が大きくなるので、反りの発生の原因となる。したがって、反りの抑制または矯正のため、シートの端部を切断することが重要となってくる。本発明においては、切り粉を発生させることなく、端部を切断することができるので、幅方向に厚み分布を有し、その最厚部と最薄部の厚みの差が上記範囲である樹脂シートの製造に対して特に効果的に行うことができる。
【００１４】
請求項３は請求項２において、前記シート幅方向における厚み分布が２００ｍｍ以上のピッチの周期性を有し、周期形状の継ぎ目を前記超音波カッターで搬送方向に沿って切断することを特徴とする。
【００１５】
請求項３によれば、厚み分布が周期性を有するときに、この周期形状の継ぎ目を超音波カッターで切断することにより、周期形状の継ぎ目の部分についても、切り粉が発生することなく、シートを切断することができるので、良好なシートを製造することができる。
【００１６】
請求項４は請求項１から３いずれかにおいて、前記樹脂シートの前記切断溝の厚みが１ｍｍ以下であることを特徴とする。
【００１７】
請求項４によれば、樹脂シートの切断溝の厚みを１ｍｍ以下とすることにより、樹脂シートの切断部のシートの厚みを薄くすることができるので、切り粉の発生を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の樹脂フィルムの製造方法によれば、型ローラまたはニップローラに形成された凸形状をシート成形工程において、樹脂シートに転写することにより切断溝を形成し、この切断溝を切断工程において切断しているため、樹脂シートの切断部分を薄くすることができるので、切り粉の発生を抑制し、良好なシートの製造を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、添付図面に従って、本発明に係る樹脂シートの製造方法の好ましい実施の形態について説明する。以下は、樹脂シートの幅方向に厚み分布を有する偏肉樹脂シートを例として説明する。
【００２０】
図１は、本発明に係る樹脂シートの製造方法の全体工程図であり、図２は各工程における装置構成を示す概念図である。
【００２１】
図１に示すように、本発明の樹脂シートの製造方法は、主として、原料の計量や混合を行う原料工程１００、溶融した樹脂を連続してシート状（帯状）に押し出す押出工程１１２と、押し出した樹脂シート１４を成形しながら冷却して固化するシート成形工程１１４と、樹脂シート１４を剥離する剥離工程１１５と、固化した樹脂シート１４を徐冷する徐冷工程１１６と、樹脂シート１４を所定サイズ（長さ・幅）に裁切断する裁断・切断工程１２４と、裁切断された樹脂シート１４を積載する積載工程１２６とで構成される。
【００２２】
以下、図２を参照に本発明が適用される樹脂シートの製造装置の主要な構成を説明する。
【００２３】
図２に示すように、原料工程１００では、原料サイロ１２８（又は原料タンク）及び添加物サイロ１３０（又は添加物タンク）から自動計量機１３２に送られた原料樹脂および添加物が自動計量され混合器１３４で原料樹脂と添加物が所定比率になるように混合される。
【００２４】
本発明に適用される原料樹脂の樹脂材料としては、熱可塑性樹脂を用いることができ、例えば、ポリメチルメタクリレート樹脂（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート樹脂（ＰＣ）、ポリスチレン樹脂（ＰＳ）、ＭＳ樹脂、ＡＳ樹脂、ポリプロピレン樹脂（ＰＰ）、ポリエチレン樹脂（ＰＥ）、ポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ）、ポリ塩化ビニル樹脂（ＰＶＣ）、熱可塑性エラストマー、又はこれらの共重合体、シクロオレフィンポリマーなどが挙げられる。
【００２５】
また、これらの熱可塑性樹脂に光拡散粒子を含んでもよく、光拡散粒子としては、例えば、シリコーンやシリカ、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、水酸化アルミニウム、酸化チタン、ガラスビーズ、ケイ酸カルシウムなどの無機粒子やポリメチルメタクリレート粒子などが挙げられる。散乱粒子を添加する場合、最初に、原料樹脂に散乱粒子を所定濃度よりも高濃度に添加されたマスターペレットが造粒機で製造される。次いで、マスターバッチ方式を好適に採用することで、散乱粒子を所定濃度よりも高濃度に添加されたマスターペレットと散乱粒子が添加されていないベースペレットとが混合器１３４で所定比率混合される。散乱粒子以外の添加物を添加する場合も同様である。
【００２６】
原料工程１００で適切に計量・混合された原料樹脂は押出工程１１２に送られる。
【００２７】
押出工程１１２では、混合器１３４で混合された原料樹脂がホッパー１３６を介して押出機１３８に投入される。原料樹脂が押出機１３８により混練りされながら溶融される。押出機１３８は単軸式押出機及び多軸式押出機の何れでもよく、押出機１３８の内部を真空にするベント機能を含むものが好ましい。押出機１３８で溶融された原料樹脂は、スクリューポンプ又はギアポンプなどの定量ポンプ１４０により供給管１４２を介してダイ１２（例えばＴダイ）に送られる。ダイ１２からシート状に押し出された樹脂シート１４は次にシート成形工程１１４に送られる。
【００２８】
シート成形工程１１４では、ダイ１２から押し出された樹脂シート１４が、型ローラ１６とニップローラ１８とで挟まれる。樹脂シート１４が幅方向に厚み分布を持つ形状に成形されながら、冷却・固化される。
【００２９】
本発明においては、型ローラ１６およびニップローラ１８のいずれか一方の表面に、凸形状１５が形成されたローラを用いる。凸形状１５は、樹脂シートに対して幅方向の両端に形成されている。図３は型ローラ１６の一例を示す側面図である。また、図４は、切断工程の前の樹脂シートの一例を示す断面図である。
【００３０】
図３（ａ）に示す型ローラ１６を用いて樹脂シートを成形することにより、図４（ａ）に示すように、幅方向に厚み分布を有し、両端に切断溝２６が形成された樹脂シート１４を製造することができる。図４（ａ）は幅方向の厚み分布が、中央部が厚肉で両端が薄肉の形状の樹脂シートである。また、図３（ｂ）に示す型ローラ１６を用いて、樹脂シートを成形することにより、図４（ｂ）に示すように、幅方向に厚肉の部分が２箇所備える樹脂シート１４を成形することができる。また、厚肉の部分は、特に限定されず製造条件により適宜変更が可能であり、３箇所以上有する樹脂シートの製造も可能である。幅方向に厚み分布がある樹脂シートは、最厚部と最薄部との厚みの差が、０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下であることが好ましく、より好ましくは１ｍｍ以上３ｍｍ以下である。また、図４（ｂ）に示すように、厚肉の部分が２箇所以上ある場合のピッチＬは２００ｍｍ以上の周期性を有することが好ましく、より好ましくは４００ｍｍ以上である。そして、このピッチの周期形状の継ぎ目の位置にも切断溝２６を設けることにより、後の切断工程において、搬送方向に切断し、所望のサイズとすることができる。
【００３１】
また、凸形状が形成されたニップローラ１８を用いて樹脂シートを成形することにより、図４（ｃ）に示すように、樹脂シートの下面（平坦な面を有する面）に切断溝２６が形成された樹脂シート１４を製造することができる。樹脂シートの上面に切断溝２６を形成しても、下面に切断溝２６を形成しても、切断箇所の樹脂フィルムの厚さが薄くすることができるので、同様の効果を得ることができる。
【００３２】
樹脂シート１４は、シート成形工程１１４で所定の形状に成形されるが、樹脂シート１４の両縁部は、残留歪みが発生しやすいため切断される。特に、樹脂シート１４の幅方向に厚み分布を有する場合は、樹脂シート１４の両端部は、シートの厚みが薄いため、シート中央部の厚みが厚い部分との温度差が大きくなり、反りの原因となる。そこで、樹脂シート１４の両端部を切断する必要がある。切断部分は、樹脂シート１４の両端部各２０〜５０ｍｍ切断することが好ましく、切断溝もこの位置に設けることが好ましい。また、搬送中にこの切断溝を目印として樹脂シート１４のセンターを特定することで、搬送中の樹脂シート１４の蛇行を防止することもできる。さらに、同様の溝を樹脂シート１４の製品幅外の位置に加工しておくことで、後工程において樹脂シート１４の寸法の目印とすることもできる。
【００３３】
また、型ローラは、図３に示すように型ローラ自体に凸形状１５を設ける構成とすることもでき、図５に示すように、凸形状１５の大きさ、太さなどにより変更可能とできるように、取り外し可能とすることもできる。図５は、凸形状部を取り外し可能とした型ローラ１６の側面図（ａ）および断面図（ｂ）である。凸形状部を取り外し可能とするためには、図５に示すように、型ローラ本体１６ａの幅方向に凸形状１５を有するキャップ１６ｂをはめこみ、ネジなどの固定具１７で固定することにより、型ローラ１６を構成することができる。
【００３４】
形成される切断溝の形状は特に限定されず、四角形状、三角形状、半円状などの形状を挙げることができるが、四角形状であることが好ましい。また、切断溝の幅は、後の切断工程で用いられる超音波カッターの刃のサイズにより、変更可能であるが、０．２ｍｍ以上５ｍｍ以下であることが好ましく、０．４ｍｍ以上３ｍｍ以下であることがさらに好ましい。
【００３５】
また、樹脂シートの切断溝の厚みは１ｍｍ以下とすることが好ましい。切断溝の厚みを１ｍｍ以下とすることにより、切り粉の発生を抑制して切断することができる。
【００３６】
固化した樹脂シート１４は剥離ローラ２０で剥離される（剥離工程）。シート成形工程１１４を経た樹脂シート１４は次に徐冷工程１１６に送られる。
【００３７】
徐冷工程（又はアニーリング工程）１１６は、剥離ローラ２０の下流における樹脂シート１４の急激な温度変化を防止するために設けられたものである。樹脂シート１４に急激な温度変化が生じた場合、例えば、樹脂シート１４の表面近傍が弾性状態になっているにも拘わらず樹脂シート１４の内部が塑性状態となり、この部分の硬化による収縮で樹脂シート１４の表面形状が悪化するおそれがある。また、樹脂シート１４の表裏面に温度差を生じた場合、樹脂シート１４に反りが生じ易い。特に、図４に示すシート断面形状のように幅方向において厚み分布がある場合、幅方向での温度分布が大きくなり樹脂シート１４に反りが発生しやすくなる。
【００３８】
徐冷工程１１６には、入口と出口を有するトンネル状の徐冷ゾーン１５４（又はアニーリングゾーン）が設けられている。
【００３９】
徐冷ゾーン１５４の前半部に設ける加熱手段としては、複数のノズルより温度制御されたエア（温風）を樹脂シート１４に向けて噴出させる構成、ニクロム線ヒータ、赤外線ヒータ、誘電加熱手段等により、樹脂シート１４を加熱する構成等、公知の各種手段を採用することができ、樹脂シートが急冷されるのを防ぐことができる。
【００４０】
また、徐冷ゾーン１５４の前半部には、樹脂シート１４が徐冷搬送される際に、搬送を阻害しないように樹脂シート１４に外力を加えて、樹脂シート１４を本来の反りのない形状に保持するため、形状保持手段（不図示）を設けることができる。
【００４１】
徐冷工程１１６を経た樹脂シート１４は切断工程１２４に送られる。切断工程１２４では、樹脂シート１４の両縁部に形成された切断溝を、搬送中に超音波カッター１７４により切断される。
【００４２】
また、切断手段として超音波カッターを用いているため、切断時の切り粉の発生を抑制することができるので、シートへの不純物の付着の少ない良好なシートを製造することができる。また、型ローラ１６またはニップローラ１８に形成された凸部側面の表面を鏡面にすることで、樹脂シート１４に転写される端部側面を鏡面にし、良好なシート端面を得ることができる。樹脂シート１４の端面の表面粗さはＲｙ≦５μｍが好ましく、Ｒｙ≦３μｍであることがさらに好ましい。
【００４３】
また、樹脂シート１４に転写された切断溝を検知し、切断位置の変化に追従して超音波カッター１７４が移動して所定の切断位置を切断することで、搬送中に樹脂シート１４が蛇行した場合でも所望の形状にシートを加工することができる。
【００４４】
この時、樹脂シートの切断部分の温度が、樹脂のガラス転移温度をＴｇとしたとき、（Ｔｇ−５０）℃以上（Ｔｇ＋１００）℃以下であり、好ましくは（Ｔｇ−３０）℃以上（Ｔｇ＋５０）℃以下である。樹脂シートの切断部分の温度を上記範囲として切断することにより、樹脂シートの切断部分を柔らかくすることができるので、切り粉の発生を抑制することができる。
【００４５】
切断された樹脂シート１４の一部は回収ボックス１７６で回収され、回収された樹脂は廃棄又は再利用される。
【００４６】
次に本発明に用いられる超音波カッターについて説明する。超音波カッターは、超音波振動を与えて摩擦を減少して切り込むことができ、断面に熱がかかるため、樹脂が溶融し、切り粉の発生を抑制し切断するカッターである。
【００４７】
切断条件としては、発振周波数が２０ｋＨｚ以上であることが好ましく、より好ましくは４０ｋＨｚ以上であることが好ましい。また、出力が２０Ｗ以上であることが好ましく、５０Ｗ以上であることがより好ましい。切断する樹脂シートの搬送速度は、遅すぎると切断時の熱により切断したシートが再溶着してしまい、早過ぎると良好な切断面を得ることができないため、１ｍ／ｍｉｎ以上２０ｍ／ｍｉｎ以下であることが好ましい。
【００４８】
超音波カッターの材質としては、切断した樹脂がカッターに付着せず、長時間の切断にも耐えられる耐摩耗性を有することが好ましく、このような材質としては、ハイス、ステンレス、超硬、ダイヤモンド、チタンなどを挙げることができる。耐摩耗性を向上するためにＤＬＣやＳｉＮ、ＣｒＮなどで表面を被覆してもよい。連続使用により切断屑が刃に付着して加工性能に影響を及ぼさないように、ブラシや圧縮空気などで物理的に除去することもできる。
【００４９】
また、超音波カッターの形状としては、斜め刃、丸刃、鋸刃などを挙げることができる。刃先の形状は片刃でも両刃でも切断は可能だが、製品側の切断面へのバリの発生を抑制するためには片刃が良い。また、超音波カッターの刃が切断中に製品側に接する刃面を、樹脂シートの進行方向に対して平行となるように設置し、切断することが好ましい。樹脂シートの製品側の面と、超音波カッターの刃面を平行とすることにより、製品側の切断面のバリの発生を抑制することができる。超音波カッターの刃の厚みは、切断時に削れる量を少なくするため、刃の厚みは１ｍｍ以下であることが好ましく、０．６ｍｍ以下であることがさらに好ましい。
【００５０】
また、使用により超音波カッターの刃が熱を有し、樹脂フィルムが溶融し、切断面が悪化するため、刃の冷却構造も重要である。刃の冷却構造としては、圧縮空気で空冷する構造が好ましい。
【００５１】
図６に超音波カッター１７４が切断溝２６に接触する図を示す。図６（ａ）が、切断溝２６の幅より超音波カッター１７４の刃の幅が狭い状態である、（ｂ）は、切断溝２６の幅より超音波カッター１７４の刃の幅が広い状態である。本発明においては、いずれの場合においても、効果を発揮できるが、図６（ｂ）のように、超音波カッター１７４の刃の幅を広くすることにより、樹脂シート１４の切断面が切断溝により形成される面と切断工程により形成される面とで段差が形成されないため、後の加工工程を省略することができる。
【００５２】
また、切断工程１２４においては、樹脂シート１４を搬送方向と直交する方向に沿って切断し、所定長さに切り揃える工程を有することもできる。また、幅方向に厚みのある偏肉樹脂シートを例に説明したが、平版の樹脂シートにも適用することができる。
【００５３】
樹脂シート１４を所定長さに切り揃える（搬送方向と直交する方向に切断する）には、樹脂シート１４の端部を切断する場合と同様に、超音波カッター１７４を用いることが好ましい。また、樹脂シートの切断部分の温度も、樹脂シートの端部を切断する場合と同様の温度とすることが好ましい。このようにすることで、樹脂シート１４の端部を切断する場合と同様に切り粉の発生を抑制して切断することができる。
【００５４】
樹脂シート１４を搬送方向と直交する方向に沿って切断する場合は、超音波カッターを搬送方向に樹脂シート１４の進行速度と同期して移動させることにより、樹脂シート１４を搬送しながらの切断が可能となる。つまり、オンラインで樹脂シート１４を所定長さに切り揃えることが可能となる。
【００５５】
切断された枚葉の樹脂シート１４は、ローラ１９４により駆動されるコンベアベルト１９６で、次の処理に搬送されると共に、樹脂シート１４の幅方向から鼓状の部材１９２により走行中にズレない様に押さえられている。
【００５６】
また、搬送方向に沿って切断するための切断機についても、樹脂シート１４の端部の切断、搬送方向に対して垂直に切断する場合と同様に、超音波カッター１７４を用いることができる。
【００５７】
本発明においては、超音波カッター１７４で切断された樹脂シート１４の切断面は、切り口が滑らかであるため、導光板として使用する場合に必要な端面加工の工程を省略することができる。また、幅方向（搬送方向と直交する方向）の切断にも、超音波カッターを使用することにより、樹脂シートの側面の仕上げをすることなく、シートの成形を行うことができる。
【００５８】
［樹脂シートの製造方法］
次に、図７に示される樹脂シートの製造ラインによる樹脂シートの製造方法について、偏肉樹脂シートを例にして説明する。
【００５９】
ダイ１２より押し出したシート状の樹脂シート１４を、型ローラ１６と型ローラ１６に対向配置されるニップローラとで挟圧し、型ローラ１６表面の偏肉形状の反転型を樹脂シート１４に転写して成形する。その際、型ローラ１６またはニップローラ１８の幅方向の端部には凸形状が形成されているため、この凸形状の反転型が転写されることにより、切断溝が形成される。成形された樹脂シート１４は、型ローラ１６に対向配置される剥離ローラ２０に巻き掛けることにより徐冷し、歪みが除去された状態で、搬送される。
【００６０】
この樹脂シートの製造において、ダイ１２の樹脂シート１４の押し出し速度は、０．１〜５０ｍ／分、好ましくは０．３〜３０ｍ／分の値が採用できる。したがって、型ローラ１６の周速も略これに一致させる。なお、各ローラの速度ムラは、設定値に対して、１％以内に制御することが好ましい。
【００６１】
ニップローラ１８の型ローラ１６への押し付け圧は、線圧換算（各ニップローラの弾性変形による面接触を線接触と仮定して換算した値）で、０〜２００ｋＮ／ｍ（ｋｇｆ／ｃｍ）とすることが好ましく、０〜１００ｋＮ／ｍ（ｋｇｆ／ｃｍ）とするのがより好ましい。
【００６２】
剥離ローラ２０により型ローラ１６から剥離された樹脂シート１４は、徐冷ゾーン１５４で、徐々に冷却される。冷却された樹脂シート１４は、樹脂シート１４の下側（偏肉樹脂シートの凸部が形成されていない側）から加熱装置２２により必要に応じて加熱を行い、樹脂シート１４の切断部である切断溝を柔らかくする。切断溝は、超音波カッター１７４により切断され、樹脂シート１４の端部が切断される。その際、切断溝が柔らかくなっているため、切り粉の発生を抑制し切断を行うことができる。
【００６３】
また、樹脂シート１４の端部を切断した後も、加熱装置２２により、樹脂シート１４を加熱することにより、樹脂シート１４の搬送方向に切断する場合、搬送方向と直交する方向に切断する場合においても、切り粉の発生を抑制して切断することができる。
【実施例】
【００６４】
以下に実施例と比較例を挙げて本発明の特徴を具体的に説明する。以下の実施例に材料、処理内容、処理手順などは、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更することができる。したがって、本発明の範囲は以下に示す具体例により限定的に解釈されるべきものではない。
【００６５】
［実施例１］
図７に示す装置を用いて樹脂シートの製造を行った。
【００６６】
ＰＭＭＡ（旭化成（株）製、８０ＮＨ、ガラス転移温度１１０℃）を、温度２５５℃に設定したＴダイより押し出し、ニップローラ、図３（ａ）に示すような形状の型ローラ、剥離ローラを経てシート状にし、搬送部において遠赤外線ヒータで樹脂シートの薄肉部を加熱して幅方向の温度分布を均一化しながら徐冷し、樹脂シートの両端を切断して、シート幅方向の断面形状が図４（ａ）のような幅５９４ｍｍ、最薄部２．０ｍｍ、最厚部３．８ｍｍの樹脂シートを得た。
【００６７】
押出工程において、ダイのリップ幅は６６０ｍｍであり、リップ開度（リップクリアランス）は４ｍｍであり、幅方向の流量分布は、各位置でのニップローラと型ローラのクリアランス量に略比例するように、チョークバーで調整した。
【００６８】
シート成形工程において、ニップローラ、型ローラ、剥離ローラの表面温度はそれぞれ７０℃、７５℃、８０℃であり、ニップローラのローラ径はφ３５０ｍｍ、剥離ローラのローラ径はφ５００ｍｍ、型ローラの厚肉形成部のローラ径はφ３４５．６ｍｍ、薄肉形成部のローラ径はφ３５０．２ｍｍ、樹脂シートと非接触部のローラ径（最外径）はφ３５０ｍｍとした。
【００６９】
樹脂シートの切断溝の型となる型ローラの凸形状の大きさは、幅１ｍｍ、高さ１ｍｍとした。
【００７０】
ニップローラと型ローラのクリアランスは、ローラ中央の最大部で３．９０ｍｍ、ローラ端部の最小部で１．７０ｍｍであり、型ローラと剥離ローラのクリアランスはローラ中央の最大部で４．００ｍｍ、ローラ端部の最小部で１．８０ｍｍとした。ニップローラ、型ローラ、剥離ローラ、引取ローラの周速度（最外径）はそれぞれ１．２０５ｍ／ｍｉｎ、１．２０９ｍ／ｍｉｎ、１．２３０ｍ／ｍｉｎ、１．２０７ｍ／ｍｉｎだった。ニップローラ、型ローラ、剥離ローラは硬質クロムメッキ処理されており、引取ローラの表面材質は、ＥＰＴゴムとした。
【００７１】
樹脂シートの製造は、図７に示すように、型ローラおよび剥離ローラと接触している面と反対側の樹脂シート面を、樹脂シート表面から５０ｍｍ離れた位置に遠赤外線セラミックヒータを設置し、シートの両端からそれぞれ１５０ｍｍの範囲を加熱した。このとき遠赤外線セラミックヒータの表面温度は５００℃であり、型ローラとの接触中に２０秒間、剥離ローラとの接触中に１５秒間それぞれ加熱した。
【００７２】
搬送部においても、剥離ローラから１２０ｍｍの位置で樹脂シートから下面側に５０ｍｍ離れた位置に遠赤外線セラミックヒータを設置してヒータの表面温度を５００℃とし、シートの両端からそれぞれ１５０ｍｍの範囲を２０秒間ずつ加熱した。
【００７３】
剥離ローラから２００ｍｍの位置に超音波カッターを設置し、樹脂シートの切断溝を切断した。切断部の樹脂シート表面温度を放射温度計（ＮＥＣ 三栄株式会社製 ＴＨ９１００ＭＶ）で測定したところ、シート表面は１１５℃であった。
【００７４】
超音波カッターの刃の材質はハイス、厚みは０．６ｍｍ、形状は斜め刃、先端は片刃で、樹脂シートの製品側の面と接する側の刃面が樹脂シートの進行方向に対して平行となるように設置した。超音波出力は２２０Ｗ，振動周波数は２２ｋＨｚとし、圧縮空気で刃および部品の接合部を空冷した。
【００７５】
超音波カッターでの切断で切り粉は発生せず、切断により発生するバリの量も少なかった。さらにそのバリを、製品側ではなく不要となる両端側の切断面に集中的に発生させたため、良好な樹脂シートを得ることができた。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明が適用される樹脂シートの製造方法のフローを説明する工程図である。
【図２】本発明が適用される樹脂シートの製造装置の概念図である。
【図３】型ローラの形状の一例を示す断面図である。
【図４】樹脂シートの形状の一例を示す断面図である。
【図５】凸形状を取り外し可能とした型ローラの側面図および断面図である。
【図６】切断工程を説明する説明図である。
【図７】樹脂シートの製造装置のシート成形工程、剥離工程、徐冷工程および切断工程を示す構成図である。
【符号の説明】
【００７７】
１２…ダイ、１４…樹脂シート、１５…凸形状、１６…型ローラ、１６ａ…型ローラ本体、１６ｂ…キャップ、１７…固定具、１８…ニップローラ、２０…剥離ローラ、２２…加熱装置、２４…周期形状の継ぎ目、２６…切断溝、１００…原料工程、１１２…押出工程、１１４…シート成形工程、１１５…剥離工程、１１６…徐冷工程、１２４…切断工程、１２６…積載工程、１２８…原料サイロ、１３０…添加物サイロ、１３２…自動計量機、１３４…混合器、１３６…原料樹脂がホッパー、１３８…押出機、１４０…定量ポンプ、１４２…供給管、１５４…徐冷ゾーン、１７４…超音波カッター、１７６…回収ボックス、１９２…鼓状の部材、１９４…ローラ、１９６…コンベアベルト
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融した樹脂をダイからシート状に押し出す押出工程と、
押し出した樹脂シートに対して、型ローラおよびニップローラの少なくとも一方の表面の幅方向の両端部に凸形状が形成された型ローラおよびニップローラを用い、前記樹脂シートを前記型ローラと前記ニップローラで挟み、前記凸形状を前記樹脂シートに転写し切断溝を形成し、冷却固化することによりシートを成形するシート成形工程と、
前記樹脂シートを前記型ローラから剥離する剥離工程と、
前記切断溝を、搬送方向に沿って超音波カッターで切断する切断工程とを有し、
前記樹脂シートの切断部分の温度が、樹脂のガラス転移温度をＴｇとしたとき、（Ｔｇ−５０）℃以上（Ｔｇ＋１００）℃以下であることを特徴とする樹脂シートの製造方法。
【請求項２】
前記樹脂シートは幅方向に厚み分布を有し、最厚部と最薄部の厚みの差が０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の樹脂シートの製造方法。
【請求項３】
前記シート幅方向における厚み分布が２００ｍｍ以上のピッチの周期性を有し、周期形状の継ぎ目を前記超音波カッターで搬送方向に沿って切断することを特徴とする請求項２に記載の樹脂シートの製造方法。
【請求項４】
前記樹脂シートの前記切断溝の厚みが１ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１から３いずれかに記載の樹脂シートの製造方法。
【請求項１】
溶融した樹脂をダイからシート状に押し出す押出工程と、
押し出した樹脂シートに対して、型ローラおよびニップローラの少なくとも一方の表面の幅方向の両端部に凸形状が形成された型ローラおよびニップローラを用い、前記樹脂シートを前記型ローラと前記ニップローラで挟み、前記凸形状を前記樹脂シートに転写し切断溝を形成し、冷却固化することによりシートを成形するシート成形工程と、
前記樹脂シートを前記型ローラから剥離する剥離工程と、
前記切断溝を、搬送方向に沿って超音波カッターで切断する切断工程とを有し、
前記樹脂シートの切断部分の温度が、樹脂のガラス転移温度をＴｇとしたとき、（Ｔｇ−５０）℃以上（Ｔｇ＋１００）℃以下であることを特徴とする樹脂シートの製造方法。
【請求項２】
前記樹脂シートは幅方向に厚み分布を有し、最厚部と最薄部の厚みの差が０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の樹脂シートの製造方法。
【請求項３】
前記シート幅方向における厚み分布が２００ｍｍ以上のピッチの周期性を有し、周期形状の継ぎ目を前記超音波カッターで搬送方向に沿って切断することを特徴とする請求項２に記載の樹脂シートの製造方法。
【請求項４】
前記樹脂シートの前記切断溝の厚みが１ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１から３いずれかに記載の樹脂シートの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１０−５８４３７（Ｐ２０１０−５８４３７Ａ）
【公開日】平成２２年３月１８日（２０１０．３．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２２８２８９（Ｐ２００８−２２８２８９）
【出願日】平成２０年９月５日（２００８．９．５）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年３月１８日（２０１０．３．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年９月５日（２００８．９．５）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
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