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CN101522396B - 微细形状转印片的制造方法和制造装置 - Google Patents

微细形状转印片的制造方法和制造装置 Download PDF

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CN101522396B CN2007800364148A CN200780036414A CN101522396B CN 101522396 B CN101522396 B CN 101522396B CN 2007800364148 A CN2007800364148 A CN 2007800364148A CN 200780036414 A CN200780036414 A CN 200780036414A CN 101522396 B CN101522396 B CN 101522396B
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Abstract

本发明的目的是提供一种片材的制造方法和制造装置，在对片状基体材料和具有微细凹凸形状的模具进行加热，使二者接触并加压从而将微细凹凸形状赋形于片状基体材料表面时，可避免转印面将空气挤入模具与片状基体材料之间而导致转印不良的发生，从而能够制造出在表面成形有希望的微细凹凸形状的片材。本发明是一种对片状基体材料和具有微细凹凸形状的模具进行加热，使二者接触并加压从而将所述微细凹凸形状赋形于所述片状基体材料表面的微细形状转印片的制造方法和制造装置，其中，使由一对加压板和模具之中的至少一个或者它们的组合构成的赋形面的平面性变化来进行赋形，所述一对加压板设置成对所述片状基体材料以及模具进行加压。

Description

微细形状转印片的制造方法和制造装置
技术领域
本发明涉及经过微细形状的转印而在表面具有该微细立体形状的片材的制造方法和制造装置。
背景技术
作为一种在树脂片等材料的表面成形微细凹凸等立体形状的方法，以加热了的具有微细凹凸的模具对树脂片等材料进行按压从而将该凹凸的立体形状转印到该树脂片上的方法已经公知(专利文献1～2)。
但是，以该方法在大面积的树脂片上转印成形微细形状时，会出现这样的问题，即，转印面将空气挤入模具与被加工片材之间，导致微细立体形状无法被完全转印，转印效果不良。
这种将空气挤入的问题，会在被处理片状基体材料厚度不均和加压板平面性不均等情况下发生。
为解决这种问题，上述专利文献2提出一种在加压板开始接触时使转印板弯曲而相对于树脂片突出，在该状态下进行加压从而边从赋形面的中央附近将空气排除边使加压板与薄膜接触而进行微细形状的转印的方法和装置，具体地说，该弯曲是靠弹性不同的弹簧部件实现的。
但是，由于该方法是靠弹性不同的弹簧使加压板弯曲的，因而即使通过压力机加压使之变得平坦，由于突出部的压力高等原因，赋形面的面压力也会产生偏差，这将导致微细形状的转印精度在赋形面内产生差异，其结果，仍然得不到均匀的转印精度。特别是，表面形状越微细这种问题越显著，而且由于面压力分布不同，因而所得到的加工完毕的片材的厚度也会受到影响，故不能令人满意。再有，在想要改变变形量时，每次都要在更换弹簧部件及其支撑保持器的位置方面花费时间，因而并不实用。
专利文献1：日本特开平5-60920号公报
专利文献2：日本特开2006-35573号公报。
发明内容
本发明鉴于上述情况，目的在于提供一种片材的制造方法和制造装置，在对片状基体材料和具有微细凹凸形状的模具进行加热，使二者接触并加压从而将微细凹凸形状赋形于片状基体材料表面时，可避免转印面将空气挤入模具与片状基体材料之间而导致的转印不良，能够制造出在表面上成形有希望的微细凹凸形状的片材。
实现上述目的的本发明的微细形状转印片制造方法如下面的(1)所示。
(1)一种微细形状转印片的制造方法，对片状基体材料和具有微细凹凸形状的模具进行加热，使该片状基体材料与模具二者接触并加压，从而将所述微细凹凸形状赋形于所述片状基体材料表面，其特征是，使由一对加压板和模具之中的至少一个或者它们的组合构成的赋形面的平面性变化来进行赋形，所述一对加压板配置成对所述片状基体材料以及模具进行加压。
此外，作为上述本发明的微细形状转印片制造方法，更具体而言优选由下面的(2)或(3)的方案构成。
(2)如上述(1)所记载的微细形状转印片的制造方法，其特征是，在使所述赋形面的平面性变化来进行赋形时，以下述方式使平面性变化：从片状基体材料的赋形面内的一点最先开始加压，加压力朝向片状基体材料的周边部慢慢减小。
(3)如上述(1)或(2)所记载的微细形状转印片的制造方法，其特征是，在使所述赋形面的平面性变化来进行赋形时，以下述方式使赋形面的平面性变化：开始赋形后，赋形面内的加压力变得均匀。
此外，实现上述目的的另一个本发明的微细形状转印片制造方法如下面的(4)所示。
(4)一种微细形状转印片的制造方法，对片状基体材料和具有微细凹凸形状的模具进行加热，使该片状基体材料与模具二者接触并加压，从而将所述微细凹凸形状赋形于所述片状基体材料表面，其特征是，以下述方式进行温度调节来实施赋形：温度从由一对加压板和模具之中的至少一个或者它们的组合构成的赋形面内的一点向片状基体材料的周边部慢慢降低，所述一对加压板配置成对所述片状基体材料以及模具进行加压。
此外，作为上述本发明的微细形状转印片的制造方法，更具体而言优选由下面的(5)或(6)所示方案构成。
(5)如上述(4)所记载的微细形状转印片的制造方法，其特征是，以下述方式进行温度调节：使得所述赋形面的平面性大于所述片状基体材料的赋形面上的厚度偏差的最大值。
(6)如上述(4)或(5)所记载的微细形状转印片的制造方法，其特征是，以下述方式变化：在进行赋形时所述模具与所述片状基体材料相接触的时刻，所述赋形面的一点的温度比所述赋形面的其它部位的温度高，赋形开始后温差变小。
此外，实现上述目的的本发明的微细形状转印片制造装置如下面的(7)所示。
(7)一种微细形状转印片的制造装置，包括：片状基体材料、具有微细凹凸形状的模具、以及对该片状基体材料和该模具进行加热加压的装置，其特征是，模具以及/或者一对加压板具有温度梯度，使得温度从由一对加压板和模具之中的至少一个或者它们的组合构成的赋形面内的一点向片状基体材料的周边部慢慢降低，所述一对加压板配置成对所述片状基体材料以及模具进行加压。
此外，作为上述本发明的微细形状转印片制造装置，优选由下面的(8)～(14)中任一项所述的方案构成。
(8)如上述(7)所记载的微细形状转印片的制造装置，其特征是，在所述模具上设置有温度调节装置，模具以下述方式具有温度梯度：温度从模具的赋形面内的一点向周边部慢慢降低。
(9)如上述(7)或(8)所记载的微细形状转印片的制造装置，其特征是，对所述加压板或所述模具进行加热的加热源的功率密度在赋形面内的一点比其它部位高。
(10)如上述(7)至(9)中任一项所记载的微细形状转印片的制造装置，其特征是，使用电阻加热式加热器作为对所述加压板或模具进行加热的装置，设置在加压板或模具中的加热器配线的密度在赋形面内的一点比其它部位高。
(11)如上述(7)至(10)之任一项所记载的微细形状转印片的制造装置，其特征是，使用热媒作为对所述加压板或模具进行加热的装置，设置在该加压板或模具中的热媒流路的密度在赋形面内的一点比其它部位高。
(12)如上述(7)至(11)之任一项所记载的微细形状转印片的制造装置，其特征是，设置有下述两个系统：用来使所述加压板或所述模具在其赋形面内宽广范围地提升温度的加热装置、以及用来使任意点温度上升的独立的加热装置。
(13)如上述(7)至(12)之任一项所记载的微细形状转印片的制造装置，其特征是，设置有下述两个系统：用来使所述加压板或所述模具在其赋形面内宽广范围地提升温度的加热装置、以及用来使赋形面的周边部温度降低的独立的冷却装置。
(14)如上述(7)至(13)之任一项所记载的微细形状转印片的制造装置，其特征是，设置有所述片状基体材料的厚度测定装置、以及从该厚度测定装置发送对所述加热装置、冷却装置进行控制的信号的装置。
根据本发明的方法和装置，使模具以及/或者加压板自身具有对平面性(赋形面的平面性)进行控制的功能，根据当时的系统和模具的状态对弯曲量和位置进行操作，这是其一个特点，能够在加压后边进行空气的排除边转变到面压力均匀的状态。
因此，能够使加压之后的赋形面内的压力变得均匀，并能将空气排除，因而不会发生空气的挤入，可得到均匀且高精度的转印成形状态。
根据本发明的微细形状转印片的制造方法和制造装置，能够良好地制造出表面转印了微细形状的片材。
附图说明
图1是对优选用于实施本发明的微细形状转印片制造方法的本发明的微细形状转印片制造装置的一个实施方式例进行示意性展示的概略主视图。
图2是对优选用于实施本发明的微细形状转印片制造方法的本发明的微细形状转印片制造装置的另一个实施方式例进行示意性展示的概略主视图。
图3是对使用图1所示本发明的微细形状转印片制造装置将赋形面中央部位加热状态置于接通而进行加压的状态进行示意性展示的概略主视图。
图4是对使用图3所示本发明的微细形状转印片制造装置将赋形面中央部位加热状态置于接通而进行加压之后切断，使赋形面温度均匀化且平坦化了的加压状态进行示意性展示的概略主视图。
图5是对图1所示本发明的微细形状转印片制造装置中的温度调节板的温度分布与该温度调节板的热膨胀量的关系之一例进行示意性说明的概略主视图。
图6是对在本发明的微细形状转印片制造装置中的温度调节板内的中央部位附加加热介质的各种方案例进行示意性展示的概略俯视图，图中，(a)是中央热媒配管(并行)方式，(b)是中央热媒配管(直行)方式，(c)是中央加热器埋设及热媒配管方式，(d)是加热器埋设方式，在(a)～(d)的各图中，左侧是俯视图，右侧是其侧视图。
图7是对优选用于实施本发明的微细形状转印片制造方法的本发明的微细形状转印片制造装置的另一个实施方式例进行示意性展示的附图，是对模具内组装了温度调节系统的装置例进行示意性展示的概略主视图。
图8是对使用图7所示本发明的微细形状转印片制造装置将赋形面中央部位加热状态置于接通而进行加压的状态进行示意性展示的概略主视图。
图9是对在图1所示本发明的微细形状转印片制造装置中附加了根据片材厚度对加热装置、冷却装置进行控制的构成的本发明的微细形状转印片制造装置的另一个实施方式例进行示意性展示的概略主视图。
附图标记说明
1微细形状转印片制造装置
2加压装置
3模具
4片状基体材料
5上温度调节板
6下温度调节板
7中央加热用热媒流路
8热媒循环装置
9冷却水循环装置
10中央加热用加热器
21片材厚度测定传感器
22片材输送辊
23信号运算器
具体实施方式
下面，参照附图对本发明的微细形状转印片的制造方法和制造装置进行更详细的说明。
本发明的微细形状转印片的制造方法，是一种对片状基体材料和具有微细凹凸形状的模具进行加热，使该片状基体材料与该模具二者接触并加压从而将所述微细凹凸形状赋形于所述片状基体材料表面的微细形状转印片制造方法，其特征是，使由一对加压板和模具之中的至少一个或者它们的组合构成的赋形面的平面性变化来进行赋形，所述一对加压板设置成对所述片状基体材料以及模具进行加压。
这里，“赋形面的平面性”是指“作为加压板与模具之间的间隙而形成的平板状空间的平面度”，“使平面性发生变化”是指使其平面性的程度变化。此外，这里，就该赋形面的平面性而言，不仅在加压板与模具组合的场合，即便在上下使用模具的场合以及在该场合下使用加压板的场合，也是一样的。
在本发明的方法中，在使该赋形面的平面性变化时，优选以下述方式使平面性变化：从片状基体材料的赋形面内的一点最先开始加压，加压力向片状基体材料的周边部慢慢减小。即，要想边排除空气边进行加压以避免将空气挤入，没有必要特意使最初的加压点在赋形面的中央·中心部位，也可以是赋形面的周缘端部附近的一点等。在从该周缘端部附近的一点开始加压时，平面性以下述方式变化：加压力朝向位于其相反侧的周缘端部侧慢慢减小。
在这里，“平面性以使得加压力慢慢减小的方式变化”是指，在赋形面上施加在各单位面积上的压力慢慢减小。
在使该赋形面的平面性变化时，优选地，赋形面的平面性以下述方式变化：赋形开始后，赋形面内的加压力变得均匀。这里所说的“赋形开始后”是指，片状基体材料的赋形面内的一点与模具以及/或者加压板接触从而最初开始加压的状态之后，这是因为，在变成该状态后控制成加压力均匀的做法是有效的。
如上所述的加压力的一系列控制可以这样进行，即，对加压板或模具的赋形面进行局部加热从而使其发生局部的热膨胀变形，以此使得与片状基体材料抵接的模具最初在某一点相抵接，而随着加压的进行，抵接部分向周边部扩大，具体地说，是以下面说明的本发明的具体方法进行的。
即，本发明的微细形状转印片的制造方法，具体地说，是一种对片状基体材料和具有微细凹凸形状的模具进行加热，使该片状基体材料与模具二者接触并加压从而将所述微细凹凸形状赋形于所述片状基体材料表面的微细形状转印片制造方法，其特征是，进行温度调节来进行赋形，使得温度从由一对加压板和模具之中的至少一个或者它们的组合构成的赋形面内的一点向片状基体材料的周边部慢慢降低，所述一对加压板配置成对所述片状基体材料以及模具进行加压。
在该方法中，优选地，以下述方式进行温度调节：使得所述赋形面的平面性大于所述片状基体材料的赋形面中的厚度偏差的最大值，这里所说的“赋形面的平面性大于所述片状基体材料的赋形面中的厚度偏差的最大值”，是指平面性程度的数值大于片材厚度偏差的最大值的状态。
此外，优选地，以下述方式变化：在赋形时的模具与片状基体材料相接触的时刻，所述赋形面的一点的温度比所述赋形面的其它部位的温度高，赋形开始后温差变小。
本发明的上述具体方法可以借助下面说明的本发明的微细形状转印片制造装置实施。
即，一种微细形状转印片制造装置，包括：片状基体材料、具有微细凹凸形状的模具、以及对该片状基体材料和该模具进行加热加压的装置，其特征是，模具以及/或者一对加压板具有温度梯度，使得温度从由一对加压板和模具之中的至少一个或者它们的组合构成的赋形面内的一点向片状基体材料的周边部慢慢降低，所述一对加压板设置成对所述片状基体材料以及模具进行加压。
图1是对优选用于实施本发明的微细形状转印片制造方法的本发明的微细形状转印片制造装置的一个实施方式例进行示意性展示的概略主视图，图2是对优选用于实施本发明的微细形状转印片制造方法的本发明的微细形状转印片制造装置的另一个实施方式例进行示意性展示的概略主视图。
图1和图2中，1是微细形状转印片制造装置，2是加压装置，3是模具，4是片状基体材料，5是上温度调节板，6是下温度调节板，7是中央加热用热媒流路，8是热媒循环装置，9是冷却水循环装置，10是中央加热用加热器，模具以及/或者一对加压板的温度梯度设定成，温度从赋形面内的一点向片状基体材料的周边部慢慢降低，在图1的方案中通过特意设置中央加热用热媒流路7来实现该温度梯度，而在图2的方案中通过特意设置中央加热用加热器10来实现该温度梯度。因此，在该图1、图2的方案中，上温度调节板5、下温度调节板6构成了技术方案1中所说的加压板。
图3是对使用图1所示本发明的微细形状转印片制造装置将赋形面中央部位加热状态置于接通而进行加压的状态进行示意性展示的概略主视图。是对温度调节板5、6在赋形面中央部位膨胀而鼓起的状态进行展示的图。
图4是对使用图3所示本发明的微细形状转印片制造装置将赋形面中央部位加热状态置于接通而进行加压之后(亦即赋形开始后)切断，使赋形面温度均匀化且平坦化了的状态进行示意性展示的概略主视图。
图5是对图1所示本发明的微细形状转印片制造装置中的温度调节板的温度分布与该温度调节板的热膨胀量的关系之一例进行示意性说明的概略主视图，是对后述实施例1的状态进行展示的图。如图中所示，通过使温度调节板的端部与中央部位之间产生10℃的温差(100℃～10℃)，温度调节板的膨胀量以铅直面方向上的高度差表示产生15μm(175～190μm)的梯度。可以利用该高度差来避免空气挤入而使整个赋形面处于加压状态，在变成该整体加压状态时，将中央部位的局部附加加热切断以消除该梯度差。
图6是对本发明的微细形状转印片制造装置在温度调节板内的中央部位附加加热介质的状态的4个例子进行示意性展示的概略俯视图。图中，(a)是中央热媒配管(并行)方式，(b)是中央热媒配管(直行)方式，(c)是中央加热器埋设及热媒配管方式，(d)是加热器埋设方式，在(a)～(d)的各图中，左侧是俯视图，右侧是其侧视图。
加热用的热媒的配管流路和加热器并非一定要设置于温度调节板，也可以直接使用通常的温度调节板而特意在模具内部局部附加热媒的配管流路和加热器。图7是对该场合的本发明的微细形状转印片制造装置的另一个实施方式例进行示意性展示的图，是对模具内组装了温度调节系统的装置例进行示意性展示的概略主视图。图8是对使用图7所示本发明的微细形状转印片制造装置将赋形面中央部位加热状态置于接通而进行加压的状态进行示意性展示的概略主视图。
图9所示的装置方案例这样构成，即，设置有片状基体材料的厚度测定装置、以及从该厚度测定装置发送对加热装置和冷却装置进行控制的信号的装置，21是片材厚度测定传感器，22是片材输送辊，23是信号运算器，对于赋形加压开始前的片状基体材料的厚度，以该片材厚度测定传感器21依次在线进行测定，依据该测定结果进行加工批次中的温度控制、平面性控制等。
即，在本发明的装置中，作为一种构造，优选地，将温度调节装置设置在模具内，使模具具有温度梯度，使得温度从模具的赋形面内的一点向周边部慢慢降低。这是由于，将温度调节装置设置在模具内便可使用通常的温度调节板，因而具有很多优点。
作为实现这一构造的一个例子，可列举出将使热媒及冷媒进行循环的多个温度调节系统连接在内部形成有热媒流路的模具或加压板上的方案。若将流动于端部的热媒的温度设定得低于中央部位，则在热媒温度低的模具端部，温度上升慢，因而进行压力成形时能够产生温度从模具的中央附近向周边部慢慢降低的适度的温度梯度。中央与端部的温差因进行加压的片状基体材料和图案形状的不同而不同，但一般来说，优选地在1～20℃的范围，更优选在5～10℃的范围。若在1℃以下，则无法在模具上形成温度梯度，而如果在20℃以上，则模具端部的温度过低而导致片状基体材料的成形性降低的可能性增加。
此外，优选地，作为对加压板或模具进行加热的加热源的功率密度，在赋形面内的一点要高于其它部位，特别是，这里所说的“赋形面内”，即便是在加热源设置在加压板以及/或者模具之某一个内的场合，也是以整个加热源为对象，其功率密度在赋形面内的一点上要高于其它部位。这能显著提高本发明的效果因而优选，该点的功率密度优选比其它部位高5kW/m2(0.5W/cm2)以上，上限为50kW/m2(5.0W/cm2)的程度。因此，虽然与模具等的传热性也有关系，但以高10～30kW/m2(1.0～3.0W/cm2)的程度为优选。
如上所述，在本发明的装置中，优选地，作为对加压板或模具进行加热的装置使用电阻加热式加热器，加压板或模具上所设置的加热器配线的密度在赋形面内的一点高于其它部位。
此外，作为对加压板或模具进行加热的装置，使用的是热媒，加压板或模具上所设置的热媒流路的密度在赋形面内的一点高于其它部位。
此外，作为加热装置，优选地，设置有如下两个系统：用来使加压板或模具在其赋形面内宽广范围地提升温度的加热装置、以及用来使任意点温度上升的独立的加热装置。
此外，优选地，设置有如下两个系统：用来使加压板或模具在其赋形面内宽广范围地提升温度的加热装置、以及用来使赋形面的周边部温度降低的独立的冷却装置。
压力机与未图示的液压泵和油箱相连，借助液压泵进行上温度调节板5的升降动作以及加压力的控制。此外，本实施方式中使用的是液压式压力缸，但只要是能够控制加压力，也可以是任何一种机构。
压力范围优选能够在0.1MPa～20MPa的范围内进行控制，若能够在1MPa～10MPa的范围内进行控制则更优选。
压力机的升压速度优选能够在0.01MPa/s～1MPa/s的范围内进行控制，若能够在0.05MPa/s～0.5MPa/s的范围内进行控制则更优选。
下面，就本发明中使用的模具3进行说明。模具的转印面具有微细的图案，作为在模具上形成该图案的方法，有机械加工、激光加工、光刻、电子扫描等方法。在这里，模具上所形成的“微细凹凸形状”是指高度为10nm～1mm并且以10nm～1mm范围内的周期周期性重复的凸形形状。凸形形状的高度为1μm～100μm则更优选，周期为1μm～100μm则更优选。此外，作为凸形形状的例子，有以三棱锥、圆锥、四棱柱、穹顶形为代表的任意形状的突起物呈离散状、点状分布的形状，以及，以断面为三角形、四边形、梯形、半圆、椭圆等为代表的任意形状的突起物呈线条状分布的形状等等。
作为模具的材质，只要加压时能够达到所希望的强度、图案加工精度、薄膜脱模性即可，例如含有不锈钢、镍、铜等的金属材料、硅酮、玻璃、陶瓷、树脂以及在它们的表面包覆有用来提高脱模性的有机膜的材质均适用。该模具的微细的图案，是对应于欲赋形于片材表面的微细凹凸图案形成的。
温度调节板优选地由铝合金制成，以浇铸在温度调节板内的电热加热器进行控制为佳。此外，也可以是使受到温度调节的热媒在浇铸在温度调节板内的铜或不锈钢配管中或者经机械加工而加工成的孔的内部流动从而进行加热控制。还可以是将二者组合的装置结构。
片材的厚度测定传感器以采用放射线式、红外线式、光干涉式等为优选。此外，也可以设置两台或多台用来测定片材在输送方向上的厚度和宽度方向上的厚度的传感器，宽度方向上的厚度测定也可以通过使传感器头水平移动来进行。前述加热装置、冷却装置的控制，也可以采用预先在其它场所测得的片材厚度测定结果。
作为热媒以使用巴雷萨姆(barrel therm，松村石油公司)、NeoSK-OIL(综研技术公司)等为好，此外，使加热到100℃以上的水进行循环也可以。此外，为了提高传热效率，使配管内部的雷诺数在1.0×104～12×104的范围内为优选。
本发明的方法和装置中所应用的片状基体材料，是热塑性树脂为主要成分的薄膜，该热塑性树脂的玻化温度Tg以为40～180℃为优选、更优选地为50～160℃、最为优选地为50～120℃。若玻化温度Tg低于该范围，则成形品的耐热性低，形状会发生时效变化，因而是不优选的。此外，若高于该范围，则不得不提高成形温度，会导致能源效率低，而且薄膜加热/冷却时的体积变化大，会出现薄膜挤入模具中而无法脱模、抑或即使能够脱模但图案的转印精度低、局部图案欠缺而形成缺陷等问题，故而更是不优选的。
本发明中应用的以热塑性树脂为主要成分的片状基体材料，具体地说，优选由聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯-2、6-萘二甲酸酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯等聚酯系树脂、聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚异丁烯、聚丁烯、聚甲基戊烯等聚烯烃系树脂、聚酰胺系树脂、聚酰亚胺系树脂、聚醚系树脂、聚酯酰胺系树脂、聚醚酯系树脂、丙烯酸系树脂、聚氨酯系树脂、聚碳酸酯系树脂或者聚氯乙烯系树脂等制成的。其中，共聚的单体种类多样，而且由此可使得材料物性的调节变得容易，由于此等原因，特别优选以从聚酯系树脂、聚烯烃系树脂、聚酰胺系树脂、丙烯酸系树脂以及它们的混合物中选择出来的热塑性树脂为主形成，上述热塑性树脂占50重量百分比以上则更优选。
本发明中应用的薄膜，既可以是由上述树脂的单体构成的薄膜，也可以是由多个树脂层构成的层叠体。在这种场合，与单体片材相比，能够赋予易滑性和耐摩擦性等表面特性以及机械强度、耐热性。在这样采用由多个树脂层构成的层叠体的场合，优选地使片材整体满足前述条件，但即使作为薄膜整体不满足前述条件，如果至少在表层形成满足前述条件的层，那么其表面也能够很容易地成形。
此外，作为本发明中应用的薄膜的优选厚度(膜厚)，优选在0.01～1mm的范围内。若在0.01mm以下，则不具备成形所需的足够厚度，若在1mm以上，则由于薄膜刚性大因而一般来说输送困难。但是，若是单张式处理的片材，则为了防止输送时发生挠曲等，以具有0.3mm以上、优选地具有1mm以上厚度的片状物为优选。
作为本发明中应用的薄膜的形成方法，例如在单体片材的情况下，可列举出在挤出机内将片材形成用材料加热熔融，从挤出口挤出到冷却了的铸造滚筒上而加工成片状的方法(熔融铸造法)。作为其它方法，还可以列举出将片材形成用材料溶解在溶剂中，将其溶液从挤出口挤出到铸造圆筒、环形皮带等支承体上使其变成膜状，继而从该膜层中干燥去除溶剂而加工成片状的方法(溶液铸造法)等。
此外，作为层叠体的制造方法，可列举出：将两种不同的热塑性树脂投入到两台挤出机中，熔融后从挤出口共挤出到冷却了的铸造滚筒上而加工成片状的方法(共挤出法)；将包覆层原料投入到挤出机中，熔融后边挤出边层压在由单膜制成的片材上的方法(熔融层压法)；以单膜分别单独制造出单膜制成的片材和表面易赋形性片材，以加热了的辊组等进行热压合的方法(热层压法)；将片材形成用材料溶解在溶剂中，再将其溶液涂敷在片材上的方法(涂敷法)等。此外，在表面易赋形性片材层叠体的情况下，也可以采用上述熔融层压法、热层压法、涂敷法等。所述基体材料也可以是基底调节材料或底涂料等经过处理的材料。此外，也可以作为与具有其它功能的基体材料的复合体构成。
此外，在本发明中应用的薄膜中，也可以在聚合时或聚合后添加各种添加剂。作为可添加配合的添加剂的例子，例如可列举出有机微粒、无机微粒、分散剂、染料、荧光增白剂、防氧化剂、耐风化剂、抗静电剂、脱模剂、增粘剂、增塑剂、pH调节剂以及盐等。特别是作为脱模剂，优选在聚合时少量添加长链羧酸或长链羧酸盐等低表面张力的羧酸或其衍生物、以及长链乙醇或其衍生物、改性硅油等低表面张力的乙醇化合物等。
此外，本发明中应用的片材(薄膜)，优选采用在成形层的表面再层叠脱模层的结构。通过在薄膜的最表面即与模具接触的面上预先设置脱模层，可提高形成于模具表面上的脱模涂层的耐久性(重复使用次数)，即便是在使用例如脱模效果局部丧失了的模具的场合，也能够毫无问题地均匀地脱模。此外，即使对模具完全未实施脱模处理，由于薄膜侧预先形成了脱模层，因而仍能够脱模，可降低模具脱模处理成本，故而优选。此外，还能够防止成形片材从模具上脱模时因树脂的粘着而导致成形图案破坏，能够在更高的温度下脱模，能够缩短周转时间，因此，从成形精度、生产率考虑也优选。此外，通过提高成形片材表面的滑动性，还可以提高耐擦痕性，减少在制造等工序中产生的缺陷，故而优选。
在成形层以支承层为中心而被层叠在两个最外层的场合，既可以在某一侧成形层的表面设置脱模层，也可以在两个最外层设置脱模层。
对于构成脱模层的树脂并无特殊限制，但优选以硅系树脂、氟系树脂、脂肪酸系树脂、聚酯系树脂、烯烃系树脂或三聚氰胺系树脂为主要成分构成。其中，尤以硅系树脂、氟系树脂和脂肪酸系树脂为优选。此外，作为脱模层，除了上述树脂之外，既可以混合例如丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、环氧树脂、尿素树脂或酚醛树脂等，也可以混合各种添加剂，例如防带电剂、界面活性剂、耐氧化剂、耐热稳定剂、耐风化稳定剂、紫外线吸收剂、颜料、染料、有机或无机微粒、填充剂、核剂、交联剂等。此外，对于脱模层的厚度并无特殊限制，但以0.01～5μm为优选。若该脱模层的厚度小于0.01μm，则有时上述提高脱模性的效果会降低，因而应加以注意。
对于形成脱模层的方法并无特殊限制，可采用各种涂敷方法，例如逆向涂敷法、凹印涂敷法、棒式涂敷法、杆式涂敷法、印模涂敷法以及喷涂法。此外，进行在线涂敷，亦即在制膜的同时进行上述涂敷，从生产率、涂敷均匀性来说是优选的。
实施例
下面，结合实施例就本发明的方法、装置的具体构成、效果进行说明。
在以下各实施例中，是在(1)～(10)所示规格的模具和加压装置、加工条件下进行微细形状的赋形加工，进行微细形状转印片的制造的。
实施例1
(1)模具尺寸：500mm(薄膜宽度方向)×800mm(薄膜移动方向)×20mm(厚度)。
(2)模具材质：铜。
(3)微细形状：间距50μm，凸部宽25μm，凸部高50μm，从薄膜移动方向看过去的断面形状为矩形。
(4)加压装置：最大加压力可达到3000kN，加压靠液压泵进行。
(5)加压装置内安装有上下两片铝合金制造的、尺寸为700mm(薄膜宽度方向)×1000mm(薄膜移动方向)的温度调节板，各自与加热装置、冷却装置相连接。模具安装在下侧的温度调节板上。加热装置是热媒循环装置，热媒是巴雷萨姆#400(松村石油公司制造)，加热至150℃的热媒以100L/min的流量流动。此外，冷却装置是冷却水循环装置，冷却至20℃的水以150L/min的流量流动。
(6)再有，在上下温度调节板的中央部位附近埋设有7kW的电热加热器，能够独立于热媒加热装置单独进行温度调节。
(7)片材：由聚对苯二甲酸乙二醇酯制成，厚100μm(厚度偏差：±7μm)，宽520mm。
(8)作业方法：采用上述装置如下进行成形。预先将树脂片放在模具上。其次，将上下温度调节板均加热到中央部位达到110℃、周边部达到100℃后，使上侧的温度调节板下降，开始薄膜的加压。加压是以模具表面在5MPa的条件下实施30秒。此外，在加压过程中仅将温度调节板的电热加热器切断。之后，在保持持续加压的情况下，对上下温度调节板均进行冷却。在各温度调节板达到60℃时停止冷却。上下温度调节板均冷却完了时，将压力释放。之后使片材从模具上脱模。
重复进行上述作业，制造出10片成形薄膜。对成形面目视进行评价，结果无空气挤入和转印不良等现象，得到了整面均匀转印的成形片材。
(9)对在上述条件下进行加压前的温度调节板的变形单独进行测定，结果发现，中央部位附近为190μm，周边部附近为175μm，从而是以中央部位凸出约15μm的状态进行加压的。
上述温度调节板变形的检测，是使用キ-エンス公司制造的激光聚焦变位计LT8100进行的。将传感器头放置在温度调节板上方，在温度调节板的整个面上对20个点的变位进行了检测。温度调节板变形的检测，也可以使用末端绝热的指示表进行。
温度调节板表面温度的控制，以插入温度调节板内部的热电偶的温度进行。预先将热电偶贴在温度调节板表面上，掌握温度调节板表面温度与温度调节板内部温度之间的相关性，在该相关性的基础上依据温度调节板内部的温度进行控制。
在下面的实施例和比较例中，也是以同样的方法进行温度调节板的变形检测和温度调节板表面温度的控制。
实施例2
(1)模具尺寸：500mm(薄膜宽度方向)×800mm(薄膜移动方向)×20mm(厚度)。
(2)模具材质：铜。
(3)微细形状：间距50μm，凸部宽25μm，凸部高50μm，从薄膜移动方向看过去的断面形状为矩形。
(4)加压装置：最大加压力可达到3000kN，加压靠液压泵进行。
(5)加压装置内安装有上下两片铝合金制造的、尺寸为700mm(薄膜宽度方向)×1000mm(薄膜移动方向)的温度调节板，各自与加热装置、冷却装置相连接。模具安装在下侧的温度调节板上。加热装置是热媒循环装置，热媒是巴雷萨姆#400(松村石油公司制造)，加热至150℃的热媒以100L/min的流量流动。此外，冷却装置是冷却水循环装置，冷却至20℃的水以150L/min的流量流动。
(6)再有，在上下温度调节板的中央部位附近设置有独立于加热用热媒流路单独设置的热媒流路，使热媒(巴雷萨姆#400)达到150℃并以20L/min的流量流动。
(7)片材：由聚对苯二甲酸乙二醇酯制成，厚100μm(厚度偏差：±10μm)，宽520mm。
(8)作业方法：采用上述装置如下进行成形。预先将片材放在模具上。其次，将上下温度调节板均加热到中央部位达到110℃、周边部达到100℃后，使上侧的温度调节板下降，开始薄膜的加压。加压是以模具表面在5MPa的条件下实施30秒。此外，在加压过程中仅将温度调节板的电热加热器关闭。之后，在保持持续加压的情况下，对上下温度调节板均进行冷却。在各温度调节板达到60℃时停止冷却。上下温度调节板均冷却完了时，将压力释放。之后使片材从模具上脱模。
重复进行上述作业，制造出10片成形薄膜。对成形面目视进行评价，结果未发现空气挤入和转印不良等现象，得到了整面均匀转印的成形片材。
(9)对在上述条件下进行加压前的温度调节板的变形单独进行检测，结果发现，中央部位附近为200μm，周边部附近为170μm，是以中央部位凸出约30μm的状态进行加压的。
实施例3
(1)模具尺寸：500mm(薄膜宽度方向)×800mm(薄膜移动方向)×40mm(厚度)。
(2)模具材质：铜。
(3)微细形状：间距50μm，凸部宽25μm，凸部高50μm，从薄膜移动方向看过去的断面形状为矩形。
(4)加压装置：最大加压力可达到3000kN，加压靠液压泵进行。
(5)加压装置内安装有上下两片铝合金制造的、尺寸为700mm(薄膜宽度方向)×1000mm(薄膜移动方向)的温度调节板，各自与加热装置、冷却装置相连接。模具安装在下侧的温度调节板上。加热装置是热媒循环装置，热媒是巴雷萨姆#400(松村石油公司制造)，加热至150℃的热媒以100L/min的流量流动。此外，冷却装置是冷却水循环装置，冷却至20℃的水以150L/min的流量流动。
(6)再有，在模具内部设置用来对模具中央部位附近进行加热的热媒配管，使加热至120℃的热媒以10L/min的流量流动。
(7)片材：由聚对苯二甲酸乙二醇酯制成，厚80μm(厚度偏差：±4μm)，宽520mm。
(8)作业方法：采用上述装置如下进行成形。预先将片材放在模具上。其次，对上下温度调节板均以110℃的设定进行温度调节，通过使热媒在模具中央流动而加热到模具中央的温度达到112℃、周边部达到105℃后，使上侧的温度调节板下降，开始薄膜的加压。加压是以模具表面在5MPa的条件下实施30秒。此外，在加压过程中使模具的热媒循环停止。之后，在保持持续加压的情况下，对上下温度调节板均进行冷却。在各温度调节板达到60℃时停止冷却。上下温度调节板均冷却完了时，将压力释放。之后使片材从模具上脱模。
重复进行上述作业，制造出10片成形薄膜。对成形面目视进行评价，结果无空气挤入和转印不良等现象，得到了整面均匀转印的成形片材。
(9)对在上述条件下进行加压前的温度调节板的变形单独进行检测，结果发现中央部位附近为80μm，周边部附近为71μm，是以中央部位凸出约9μm的状态进行加压的。
实施例4
(1)模具尺寸：500mm(薄膜宽度方向)×800mm(薄膜移动方向)×20mm(厚度)。
(2)模具材质：铜。
(3)微细形状：间距50μm，凸部宽25μm，凸部高50μm，从薄膜移动方向看过去的断面形状为矩形。
(4)加压装置：最大加压力可达到3000kN，加压靠液压泵进行。
(5)加压装置内安装有上下两片铝合金制造的、尺寸为700mm(薄膜宽度方向)×1000mm(薄膜移动方向)的温度调节板，各自与加热装置、冷却装置相连接。模具安装在下方的温度调节板上。加热装置是热媒循环装置，热媒是巴雷萨姆#400(松村石油公司制造)，加热至150℃的热媒以100L/min的流量流动。此外，冷却装置是冷却水循环装置，冷却至20℃的水以150L/min的流量流动。
(6)再有，在上下温度调节板的中央部位附近埋设有7kW的电热加热器，能够独立于热媒加热装置单独进行温度调节。
(7)片材：由聚对苯二甲酸乙二醇酯制成，厚100μm(厚度偏差：±7μm)，宽520mm。
(8)厚度计：在加压装置侧固定设置X线式的片材厚度测定传感器，对片材输送方向的厚度进行测定。厚度偏差为14μm。
(9)作业方法：采用上述装置如下进行成形。在对片材的厚度以厚度传感器进行检测的同时将其安放在模具上。其次，将上下温度调节板均加热到中央部位达到110℃、周边部达到100℃后，使上侧的温度调节板下降，开始薄膜的加压。加压是以模具表面在5MPa的条件下实施30秒。此外，在加压过程中仅将温度调节板的电热加热器关闭。之后，在保持持续加压的情况下，对上下温度调节板均进行冷却。在各温度调节板达到60℃时停止冷却。上下温度调节板均冷却完了时，将压力释放。之后使片材从模具上脱模。
重复进行上述作业，制造出10片成形薄膜。对成形面目视进行评价，结果无空气挤入和转印不良等现象，得到了整面均匀转印的成形片材。
(10)对在上述条件下进行加压前的温度调节板的变形单独进行检测，结果发现中央部位附近为190μm，周边部附近为175μm，是以中央部位凸出约15μm的状态进行加压的。
比较例1
使用与实施例1的装置相同的装置，但未使用中央加热用加热器，在与实施例1相同的条件下进行加压，结果在薄膜的中央部位因空气挤入而产生了未转印部。在相同条件下制造出了10片成形薄膜，所有的薄膜上均出现了未转印部。

Claims (14)

1.一种微细形状转印片的制造方法，对片状基体材料和具有微细凹凸形状的模具进行加热，使该片状基体材料与模具二者接触并加压，从而将所述微细凹凸形状赋形于所述片状基体材料表面，其特征是，使由一对加压板和模具之中的至少一个或者它们的组合构成的赋形面的平面性变化来进行赋形，所述一对加压板配置成对所述片状基体材料以及模具进行加压。
2.如权利要求1所述的微细形状转印片的制造方法，其特征是，在使所述赋形面的平面性变化来进行赋形时，以下述方式使平面性变化：从片状基体材料的赋形面内的一点最先开始加压，加压力朝向片状基体材料的周边部慢慢减小。
3.如权利要求1或2所述的微细形状转印片的制造方法，其特征是，在使所述赋形面的平面性变化来进行赋形时，以下述方式使赋形面的平面性变化：开始赋形后，赋形面内的加压力变得均匀。
4.一种微细形状转印片的制造方法，对片状基体材料和具有微细凹凸形状的模具进行加热，使该片状基体材料与模具二者接触并加压，从而将所述微细凹凸形状赋形于所述片状基体材料表面，其特征是，以下述方式进行温度调节来实施赋形：温度从由一对加压板和模具之中的至少一个或者它们的组合构成的赋形面内的一点向片状基体材料的周边部慢慢降低，所述一对加压板配置成对所述片状基体材料以及模具进行加压。
5.如权利要求4所述的微细形状转印片的制造方法，其特征是，以下述方式进行温度调节：使得所述赋形面的平面性大于所述片状基体材料的赋形面上的厚度偏差的最大值。
6.如权利要求4或5所述的微细形状转印片的制造方法，其特征是，以下述方式变化：在进行赋形时所述模具与所述片状基体材料相接触的时刻，所述由一对加压板和模具之中的至少一个或者它们的组合构成的赋形面的一点的温度比所述由一对加压板和模具之中的至少一个或者它们的组合构成的赋形面的其它部位的温度高，赋形开始后温差变小。
7.一种微细形状转印片的制造装置，包括：片状基体材料、具有微细凹凸形状的模具、以及对该片状基体材料和该模具进行加热加压的装置，其特征是，模具以及/或者一对加压板具有温度梯度，使得温度从由一对加压板和模具之中的至少一个或者它们的组合构成的赋形面内的一点向片状基体材料的周边部慢慢降低，所述一对加压板配置成对所述片状基体材料以及模具进行加压。
8.如权利要求7所述的微细形状转印片的制造装置，其特征是，在所述模具上设置有温度调节装置，模具以下述方式具有温度梯度：温度从模具的赋形面内的一点向周边部慢慢降低。
9.如权利要求7所述的微细形状转印片的制造装置，其特征是，对所述加压板或所述模具进行加热的加热源的功率密度在赋形面内的一点比其它部位高。
10.如权利要求7所述的微细形状转印片的制造装置，其特征是，使用电阻加热式加热器作为对所述加压板或模具进行加热的装置，设置在加压板或模具中的加热器配线的密度在赋形面内的一点比其它部位高。
11.如权利要求7所述的微细形状转印片的制造装置，其特征是，使用热媒作为对所述加压板或模具进行加热的装置，设置在该加压板或模具中的热媒流路的密度在赋形面内的一点比其它部位高。
12.如权利要求7所述的微细形状转印片的制造装置，其特征是，设置有下述两个系统：用来使所述加压板或所述模具在其赋形面内宽广范围地提升温度的加热装置、以及用来使任意点温度上升的独立的加热装置。
13.如权利要求7所述的微细形状转印片的制造装置，其特征是，设置有下述两个系统：用来使所述加压板或所述模具在其赋形面内宽广范围地提升温度的加热装置、以及用来使赋形面的周边部温度降低的独立的冷却装置。
14.如权利要求7所述的微细形状转印片的制造装置，其特征是，具备所述片状基体材料的厚度测定装置和对所述片状基体材料进行加热的加热装置以及冷却装置，还设置有从该厚度测定装置发送对所述加热装置、所述冷却装置进行控制的信号的装置。
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