JP6075103B2 - Endless belt metal mold and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、熱可塑性フィルムの表面に微細な凹凸パターン構造を転写することにより微細パターン転写フィルムを製造するためのエンドレスベルト状金属金型、およびその製造方法に関する。本エンドレスベルト状金属金型は、拡散、集光、反射、透過等の光学的な機能を有する光学フィルム等、ミクロンサイズからナノサイズの微細パターンをその表面に必要とする微細パターン転写フィルムの製造装置に用いられる。 The present invention relates to an endless belt-shaped metal mold for producing a fine pattern transfer film by transferring a fine concavo-convex pattern structure onto the surface of a thermoplastic film, and a method for producing the same. This endless belt-shaped metal mold manufactures micropattern transfer films that require micron to nano-sized fine patterns on the surface, such as optical films that have optical functions such as diffusion, light collection, reflection, and transmission. Used in equipment.
プリズムシート、光拡散シート、レンズシート等の光学フィルムに用いられる光学フィルムの製造方法として、表面に微細な凹凸パターンが形成されているエンドレスベルト状の金型の表面に、フィルムを押圧し、該フィルムの表面に金型の微細な凹凸パターンを転写する方法がある。さらに、長尺の熱可塑性材料からなるフィルムに適用可能で、巻き出しから転写工程を経て巻き取りまで連続的に処理される方法または装置が提案されている。 As a method for producing an optical film used for an optical film such as a prism sheet, a light diffusion sheet, or a lens sheet, the film is pressed against the surface of an endless belt-shaped mold having a fine uneven pattern formed on the surface, There is a method for transferring a fine uneven pattern of a mold onto the surface of a film. Furthermore, a method or an apparatus that can be applied to a film made of a long thermoplastic material and that is continuously processed from unwinding through a transfer process to winding is proposed.
これらの方法は、微細パターンを表面に形成したエンドレスベルトからなる金型を適用して、加熱した金型に熱可塑性樹脂からなるフィルムを押圧してフィルム表面に微細凹凸構造を形成した後、金型を冷却してからフィルムを剥離する方法であり、金型の加熱および冷却は、エンドレスベルトからなる金型を加熱ロールおよび冷却ロールと接触させることにより行われ、フィルムへの微細パターンの転写は、加熱ロールと、加熱ロールと対向するニップロールとの間にエンドレスベルトからなる金型とフィルムを挟圧することにより行われるものである。この構造では、転写時の温度と、剥離時の温度をそれぞれ独立に制御できるので、転写時の金型温度を高く設定しても、剥離性が問題とならないので、高い精度での微細な凹凸パターンの転写が可能である(例えば、特許文献1、参照)。 These methods apply a mold made of an endless belt having a fine pattern formed on the surface, press a film made of a thermoplastic resin on a heated mold to form a fine concavo-convex structure on the film surface, This is a method of peeling the film after cooling the mold. The heating and cooling of the mold is performed by bringing the mold made of an endless belt into contact with the heating roll and the cooling roll, and the transfer of the fine pattern to the film is performed. The film is formed by sandwiching a die made of an endless belt and a film between a heating roll and a nip roll facing the heating roll. With this structure, the temperature at the time of transfer and the temperature at the time of peeling can be controlled independently, so even if the mold temperature at the time of transfer is set high, the peelability does not become a problem. A pattern can be transferred (for example, see Patent Document 1).
このような微細パターンを表面に形成したエンドレスベルト状金型の製造方法としては、例えば、電鋳法により作成した金属平板の端部同士をつきあわせ溶接してエンドレスベルト状としたもの(例えば、特許文献2、参照)や、エンドレスベルトの表面に接着層を介して、電鋳板を貼り付けたもの(例えば、特許文献3、参照)、エンドレスベルトをロールに嵌合して旋削加工機にてパターンを切削したもの(例えば、特許文献1、参照)などが挙げられる。 As a manufacturing method of the endless belt-shaped mold having such a fine pattern formed on the surface, for example, the end portions of the metal flat plate prepared by electroforming are joined together to form an endless belt (for example, Patent Document 2, refer to), or an electroless plate attached to the surface of an endless belt via an adhesive layer (for example, refer to Patent Document 3, refer to Patent Document 3). And the like (for example, see Patent Document 1).
しかしながら、特許文献2に記載の方法にて製造したエンドレスベルト状金型においては、ニッケル等の電鋳板同士をつきあわせ溶接するため、溶接強度が不足する。電鋳板の降伏応力は材料・処方などにより異なるが、ニッケル電鋳板で300MPa程度であり、一般にエンドレスベルトとして使用されるステンレス鋼の800〜1,200MPaに対して大幅に劣る。かつ、ステンレス鋼板では突き合わせ溶接を行っても大きな強度低下が生じ難いのに対し、ニッケル電鋳では溶接部分の強度が低下しやすい。このため、特に、加熱ロールと冷却ロールとの間にエンドレスベルトが懸架される構成においては、ベルトが繰り返し曲げ伸ばされるため、溶接部からベルトが破断しやすく、実用的耐久性が得られないという問題があった。 However, in the endless belt-shaped mold manufactured by the method described in Patent Document 2, since the electroformed plates such as nickel are brought together and welded, the welding strength is insufficient. The yield stress of electroformed plates varies depending on the material and formulation, but is about 300 MPa for nickel electroformed plates, which is significantly inferior to 800 to 1,200 MPa for stainless steel generally used as endless belts. In addition, a stainless steel plate is unlikely to have a significant decrease in strength even when butt welding is performed, whereas in nickel electroforming, the strength of the welded portion tends to decrease. For this reason, in particular, in the configuration in which the endless belt is suspended between the heating roll and the cooling roll, the belt is repeatedly bent and stretched, so that the belt is easily broken from the welded portion, and practical durability cannot be obtained. There was a problem.
また、特許文献3に記載の方法にて製造したエンドレスベルト状金型においては、電鋳板貼り付けの端部が不均一に曲げ伸ばされるために剥がれやすいという問題があった。 Moreover, in the endless belt-shaped metal mold manufactured by the method described in Patent Document 3, there is a problem that the end of the electroformed plate attached is easily peeled off because it is bent and stretched unevenly.
一方、特許文献1に記載のように、エンドレスベルトを嵌合した金属ロールを旋盤加工機にて切削する場合、上記のような問題はないが、嵌合精度が加工精度に影響し、例えば、片寄って嵌合されることにより、周方向にベルトの厚みが変動するなどの問題が生じやすい。また、旋盤加工機での加工に適した形状、例えば、周方向に連続する溝などについては、ロールのふれ精度を小さくすることのみで高精度に形状加工を行えるが、周方向に対して特定の角度を有する方向の溝や、蛇行する溝などについては、ロールの回転と、切削工具またはロールの軸方向移動とを同期させて加工を行う必要があり、周方向の溝に対して精度が劣りやすい。 On the other hand, as described in Patent Document 1, when cutting a metal roll fitted with an endless belt with a lathe, there is no such problem, but the fitting accuracy affects the machining accuracy, for example, Due to the side-by-side fitting, problems such as variations in the thickness of the belt in the circumferential direction are likely to occur. In addition, for shapes suitable for processing on a lathe machine, such as grooves that are continuous in the circumferential direction, shape processing can be performed with high accuracy only by reducing the roll deflection accuracy. It is necessary to synchronize the rotation of the roll and the axial movement of the cutting tool or roll with respect to the groove having the direction of the angle, the meandering groove, etc. Inferior.
また、溝深さが変化している場合や、溝そのものが断続している場合には、ロールの回転と、切削工具のロール径(切削深さ)方向への移動とを同期させて行う必要があり、すなわち、主軸の割り出し精度により加工限界が決まってしまう。 Also, when the groove depth is changing or the groove itself is intermittent, it is necessary to synchronize the rotation of the roll and the movement of the cutting tool in the roll diameter (cutting depth) direction. That is, the machining limit is determined by the indexing accuracy of the spindle.
特に、エンドレスベルトの周長が大きくなるほど、嵌合するロール径も大きくなり、ふれ精度の問題を解消できたとしても、小径ロールに嵌合した場合と同等のパターン形状精度を得ることが困難である。これは例えば、一般的な精密旋盤加工機として、主軸の割り出し精度0.001°工具軸の精度0.1μmの加工機の場合、周長100mmのエンドレスベルトであれば、周方向の位置決め精度が0.3μmで工具軸の精度に対して大きくは劣らないが、周長1,000mmのエンドレスベルトでは、周方向の位置決め精度が2.8μmとなり、工具軸精度に大きく劣ることになるためである。そのため、蛇行溝や離散溝など、周方向に溝の周期の1/10〜1/100程度の高度な位置決め精度が必要となる加工の場合、上記旋盤加工機においては、微細な凹凸パターンの繰り返し周期がエンドレスベルトの周長の1/3,600以下では、高精度な加工を行えない問題があった。 In particular, the larger the circumference of the endless belt, the larger the roll diameter to be fitted, and even if the problem of contact accuracy can be solved, it is difficult to obtain the same pattern shape accuracy as when fitted to a small diameter roll. is there. For example, as a general precision lathe machine, the indexing accuracy of the spindle is 0.001 °, the tool axis accuracy is 0.1 μm, and if the endless belt has a circumference of 100 mm, the circumferential positioning accuracy is 0.3 μm. This is because the endless belt with a circumferential length of 1,000 mm has a circumferential positioning accuracy of 2.8 μm, which is greatly inferior to the tool axis accuracy, although it is not significantly inferior to the accuracy of the tool axis. Therefore, in the case of machining that requires a high positioning accuracy of about 1/10 to 1/100 of the groove period in the circumferential direction, such as meandering grooves and discrete grooves, the lathe machine repeats fine uneven patterns. When the cycle is 1 / 3,600 or less of the circumference of the endless belt, there is a problem that high-precision machining cannot be performed.
また、さらに周長の大きな、例えば周長2,000mm以上のエンドレスベルト状金型を製造しようとすると、嵌合するロールの直径が700mm近くになり、実用上加工可能な高精度な旋盤加工機がないか、仮にあっても非常に限られるという問題があった。 In addition, when trying to manufacture an endless belt mold with a larger circumference, for example, a circumference of 2,000 mm or more, the diameter of the roll to be fitted is close to 700 mm, and a high-precision lathe machine that can be practically processed is available. There was a problem that even if it was not, it was very limited.
本発明の目的は、上記の問題を解消することであり、熱可塑性フィルムの表面に押圧して微細パターンを転写形成するためのエンドレスベルト状金属金型であって、十分な強度と高精度な微細形状とを有するベルト状金属金型を、形状自由度が高く、また、周長の大きな金型であっても、高精度かつ安価に製造する方法を提供することにある。 An object of the present invention is to eliminate the above-mentioned problem, and is an endless belt-shaped metal mold for transferring and forming a fine pattern by pressing on the surface of a thermoplastic film, which has sufficient strength and high accuracy. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a belt-shaped metal mold having a fine shape with high accuracy and low cost even if the mold has a high degree of freedom in shape and a large circumference.
本発明は上記課題を解決するために、下記の構成を採る。
(1)基層とめっき層とを有する1枚以上の金属平板からなり、前記金属平板の端部において、前記基層が露出しており、該端部に露出した基層同士がつきあわせ溶接されてなるエンドレスベルト状金属金型であって、前記めっき層に微細パターンを有することを特徴とするエンドレスベルト状金属金型。
(2)前記基層の材質がステンレス鋼であり、前記めっき層がニッケルめっき層であって、前記エンドレスベルト状金属金型の総厚さが0.05〜0.3mmであり、かつ、前記ニッケルめっき層の厚さがエンドレスベルト状金属金型の総厚さの1/2以下であることを特徴とする(1)に記載のエンドレスベルト状金属金型。
(3)前記微細パターンが、少なくとも前記エンドレスベルト状金属金型の周方向に周期的に形成されたものであって、前記微細パターンの周期Pと、前記エンドレスベルト状金属金型の周長Lとの関係が、P≦L/3,600であることを特徴とする(1)または(2)に記載のエンドレスベルト状金属金型。
(4)前記エンドレスベルト状金属金型の周長Lが2,000mm以上であることを特徴とする(1)〜(3)のいずれかに記載のエンドレスベルト状金属金型。
In order to solve the above problems, the present invention adopts the following configuration.
(1) It is composed of one or more metal flat plates each having a base layer and a plating layer. The base layer is exposed at the end of the metal flat plate, and the base layers exposed at the end are welded together. An endless belt-like metal mold, wherein the plating layer has a fine pattern.
(2) The material of the base layer is stainless steel, the plating layer is a nickel plating layer, the total thickness of the endless belt-shaped metal mold is 0.05 to 0.3 mm, and the nickel plating layer The endless belt-shaped metal mold according to (1), wherein the thickness is 1/2 or less of the total thickness of the endless belt-shaped metal mold.
(3) The fine pattern is periodically formed at least in the circumferential direction of the endless belt-shaped metal mold, and the period P of the fine pattern and the peripheral length L of the endless belt-shaped metal mold. The endless belt-shaped metal mold according to (1) or (2), characterized in that P ≦ L / 3,600.
(4) The endless belt-shaped metal mold according to any one of (1) to (3), wherein a circumference L of the endless belt-shaped metal mold is 2,000 mm or more.
また本発明では下記の製造方法も提供する。
(5)1枚以上の金属平板の少なくとも一方の基層に端部を除いてめっきを施し、めっき層を形成した後、前記めっき層を切削することで微細パターンを形成し、その後、前記微細パターンが形成されためっき層を外面にして、前記金属平板の端部の基層同士をつきあわせ溶接してエンドレスベルト化することを特徴とするエンドレスベルト状金属金型の製造方法。
(6)前記金属平板が、少なくとも第1の金属平板と、第2の金属平板とを含む複数の金属平板であって、前記第1の金属平板のめっき層に形成された第1の微細パターンと、前記第2の金属平板のめっき層に形成された第2の微細パターンとが異なるパターンであることを特徴とする(5)に記載のエンドレスベルト状金属金型の製造方法。
The present invention also provides the following production method.
(5) Applying plating to at least one base layer of one or more metal flat plates except for an end, forming a plating layer, and then cutting the plating layer to form a fine pattern, and then the fine pattern A method for producing an endless belt-shaped metal mold, comprising forming a plating layer having an outer surface as an outer surface, and joining base layers at end portions of the metal flat plate together to form an endless belt.
(6) The first fine pattern formed on the plating layer of the first metal flat plate, wherein the metal flat plate is a plurality of metal flat plates including at least a first metal flat plate and a second metal flat plate. The method for producing an endless belt-shaped metal mold according to (5), wherein the second fine pattern formed on the plating layer of the second metal flat plate is a different pattern.
さらに本発明では下記の製造装置も提供する。
(7)(1)〜(4)のいずれかに記載のエンドレスベルト状金属金型、または、(5)もしくは(6)に記載の製造方法にて製造されたエンドレスベルト状金属金型と、前記エンドレスベルト状金属金型を加熱するための加熱ロールと、加熱ロールと平行に配置されたニップロールと、前記両ロールを用いた挟圧手段とを少なくとも備えた加圧機構と、前記エンドレスベルト状金属金型を冷却するための冷却ロールと、前記エンドレスベルト状金属金型に密着したフィルムを剥がすための剥離ロールと、前記加熱ロールおよび/または前記冷却ロールを回転させて、前記エンドレスベルト状金属金型を搬送する搬送機構とを備えた微細パターン転写フィルムの製造装置。
The present invention also provides the following manufacturing apparatus.
(7) The endless belt-shaped metal mold according to any one of (1) to (4), or the endless belt-shaped metal mold manufactured by the manufacturing method according to (5) or (6); A pressurizing mechanism comprising at least a heating roll for heating the endless belt-shaped metal mold, a nip roll disposed in parallel with the heating roll, and a pressing means using the both rolls; and the endless belt-shaped A cooling roll for cooling the metal mold, a peeling roll for peeling the film adhered to the endless belt-shaped metal mold, and the endless belt-shaped metal by rotating the heating roll and / or the cooling roll. An apparatus for producing a fine pattern transfer film, comprising a conveyance mechanism for conveying a mold.
本発明によれば、熱可塑性フィルムの表面に押圧して微細パターンを転写形成するためのエンドレスベルト状金属金型を、1枚以上の金属平板の基層に端部を除いてめっきを施した後、めっき層を切削することで微細パターンを形成し、その後微細パターンが形成されためっき層を外面にして、金属平板の端部同士をつきあわせ溶接して製造することにより、十分な強度と高精度微細パターンとを有し、形状自由度が高く、金型の大きさに依存することなく高精度かつ安価に製造できる。 According to the present invention, an endless belt-shaped metal mold for transferring and forming a fine pattern by pressing on the surface of a thermoplastic film is subjected to plating on the base layer of one or more metal flat plates except for the end portion. By cutting the plating layer to form a fine pattern, and then producing the plating layer on which the fine pattern is formed as the outer surface, the ends of the metal flat plates are welded together to produce sufficient strength and high strength. It has an accurate fine pattern, has a high degree of freedom in shape, and can be manufactured with high accuracy and low cost without depending on the size of the mold.
本発明のエンドレスベルト状金属金型は、基層とめっき層とを有する1枚以上の金属平板からなり、金属平板の端部において、露出している基層同士がつきあわせ溶接され、めっき層に微細パターンを有することを特徴とするものである。 The endless belt-shaped metal mold of the present invention is composed of one or more metal flat plates each having a base layer and a plating layer. At the end of the metal flat plate, the exposed base layers are butt-welded to each other, and the plating layer is finely coated. It has a pattern.
図1に、本発明の実施形態の一例である、エンドレスベルト状金属金型の構造を示す。 FIG. 1 shows the structure of an endless belt-shaped metal mold, which is an example of an embodiment of the present invention.
図1に示すように、本発明のエンドレスベルト状金属金型には、基層31とめっき層32とを有する金属平板33が、1枚または複数枚(図1では3枚)使用される。金属平板33の端部は基層31が露出しており、この露出部34において、基層がつきあわせ溶接され、エンドレスベルト化されている。めっき層32には、微細パターン35が形成されている。 As shown in FIG. 1, one or a plurality of metal flat plates 33 having a base layer 31 and a plating layer 32 (three in FIG. 1) are used in the endless belt-shaped metal mold of the present invention. The base layer 31 is exposed at the end of the metal flat plate 33, and the base layer is butt welded at the exposed portion 34 to form an endless belt. A fine pattern 35 is formed on the plating layer 32.
[基層、めっき層]
基層が露出しているとは、基層の表面に形成されているめっき層が存在しない状態をいう。
[Base layer, plating layer]
That the base layer is exposed means a state in which there is no plating layer formed on the surface of the base layer.
基層の材質は、エンドレスベルトとして使用される強度を保つことができれば特に制約はないが、つきあわせ溶接部においても十分な強度を有する必要から、SUS301、SUS304、SUS631、15-7PH、などのステンレス鋼が使用されることが好ましい。エンドレスベルト使用のための必要強度は実使用条件と板厚等により決まるが、降伏応力300MPa以上が好ましく、より好ましくは500MPa以上である。これらステンレス鋼の溶接部における降伏応力は600〜1,200MPa程度であり、エンドレスベルトとしての使用に十分耐えうる。しかし、このようなステンレス鋼においては、一般に微細パターン形成に用いられる単結晶・多結晶などのダイヤモンド工具が、ステンレス鋼切削時に発熱により損耗する場合がある。 The material of the base layer is not particularly limited as long as it can maintain the strength to be used as an endless belt. Steel is preferably used. The required strength for using the endless belt is determined by the actual use conditions, the plate thickness, etc., but the yield stress is preferably 300 MPa or more, more preferably 500 MPa or more. The yield stress in these stainless steel welds is about 600 to 1,200 MPa, and it can sufficiently withstand use as an endless belt. However, in such stainless steel, a diamond tool such as a single crystal or polycrystal generally used for forming a fine pattern may be worn due to heat generation when the stainless steel is cut.
そこで、エンドレスベルト状金属金型表面の微細パターンの形状精度および面粗さ精度を高めるため、ダイヤモンドでの切削性良好なめっき層をステンレス鋼の表面に形成することが好ましい。めっき層に要求される機能は、微細パターンの形状精度、面粗さ精度および、金型使用時の十分な強度などであり、工具形状の正確な転写が可能な非晶のニッケルめっきや銅めっきが好ましく、特に、ニッケルめっきが好ましい。 Therefore, in order to increase the shape accuracy and surface roughness accuracy of the fine pattern on the surface of the endless belt-shaped metal mold, it is preferable to form a plated layer with good cutting ability with diamond on the surface of stainless steel. The functions required for the plating layer include fine pattern shape accuracy, surface roughness accuracy, and sufficient strength when using a mold. Amorphous nickel plating and copper plating that enable accurate transfer of tool shapes Is preferable, and nickel plating is particularly preferable.
一方、例えば、ニッケル電鋳板のように基層のない材料では、溶接そのものが困難であったり、溶接部強度が不足したりするなどエンドレスベルト状金属金型としての使用が困難となる場合がある。 On the other hand, for example, a material without a base layer such as a nickel electroformed plate may be difficult to use as an endless belt-shaped metal mold because welding itself is difficult or the strength of the welded portion is insufficient. .
ニッケルめっき層の厚さはエンドレスベルト状金属金型の総厚さの1/2以下であることが好ましい。ベルト状金属金型の総厚さに対してニッケルめっき層の厚さが1/2より大きくなると、加熱ロールおよび冷却ロールでの曲げにより、基層とニッケルめっき層との境界面で剥離が発生する場合があるためである。また、基層との境界面付近では、ニッケルめっき層の品質が安定し難いため、ニッケルめっき層の厚さは0.02mm以上であることが好ましい。 The thickness of the nickel plating layer is preferably 1/2 or less of the total thickness of the endless belt-shaped metal mold. When the thickness of the nickel plating layer is greater than 1/2 of the total thickness of the belt-shaped metal mold, peeling occurs at the boundary surface between the base layer and the nickel plating layer due to bending at the heating roll and cooling roll. This is because there are cases. Also, since the quality of the nickel plating layer is difficult to stabilize near the boundary surface with the base layer, the thickness of the nickel plating layer is preferably 0.02 mm or more.
ニッケルめっき層の厚さは上記と、微細パターン深さに応じて任意であるが、好ましくは、0.02〜0.1mmである。 The thickness of the nickel plating layer is arbitrary depending on the above and the fine pattern depth, but is preferably 0.02 to 0.1 mm.
[エンドレスベルト状金属金型]
エンドレスベルト状金属金型の総厚さは0.05〜0.3mmの範囲とすることが好ましい。これは、例えば図2に示す微細パターン転写フィルムの製造装置において、加熱ロールと冷却ロールとに懸架して使用する際に、0.05mmより薄い厚みでは張力によりエンドレスベルト状金属金型が破断あるいは塑性変形する場合があるためである。一方、0.3mmよりも厚みが大きい場合、エンドレスベルト状金属金型の曲げ剛性が大きくなりすぎて、加熱ロールおよび冷却ロールに懸架したり、これらのロールに懸架した状態で搬送させたりすることが難しくなる場合があるためである。
[Endless belt metal mold]
The total thickness of the endless belt-shaped metal mold is preferably in the range of 0.05 to 0.3 mm. This is because, for example, in the apparatus for producing a fine pattern transfer film shown in FIG. 2, the endless belt-shaped metal mold is broken or plasticized by tension when it is suspended from a heating roll and a cooling roll when the thickness is less than 0.05 mm. This is because it may be deformed. On the other hand, when the thickness is larger than 0.3 mm, the bending rigidity of the endless belt-shaped metal mold becomes too large, and it may be suspended on the heating roll and the cooling roll or conveyed while being suspended on these rolls. This is because it may be difficult.
ここで、めっき層の一部に凹み形状などの微細パターンがある場合、総厚さは微細パターンのうち最も凸となっている部分の厚さをいう。 Here, when there is a fine pattern such as a concave shape in a part of the plating layer, the total thickness means the thickness of the most convex portion of the fine pattern.
本発明のエンドレスベルト状金属金型の製造方法は、1枚以上の金属平板の少なくとも一方の基層に端部を除いてめっきを施し、めっき層を形成した後、めっき層を切削することで微細パターンを形成し、その後、微細パターンが形成されためっき層を外面にして、金属平板の端部の基層同士をつきあわせ溶接してエンドレスベルト化することを特徴とするものである。 The manufacturing method of the endless belt-shaped metal mold according to the present invention is such that at least one base layer of one or more metal flat plates is plated except for an end portion, and after forming a plating layer, the plating layer is cut to obtain a fine A pattern is formed, and thereafter, a plating layer on which a fine pattern is formed is used as an outer surface, and base layers at end portions of a metal flat plate are butt-welded to form an endless belt.
端部はつきあわせ溶接ができれば、基層が露出している面積に特に制限はない。 As long as the end portions can be welded together, there is no particular limitation on the area where the base layer is exposed.
ここでつきあわせ溶接とは、板厚が同じ材料同士を同じ面内で溶接することをいう。 Here, butt welding refers to welding materials having the same thickness in the same plane.
また、基層同士をつきあわせ溶接するとは、露出した基層端部同士をつきあわせ溶接することをいう。寸法精度および強度の観点から、基層端部同士を密着させて、密着部分にレーザーまたはマイクロプラズマを照射することで基層を溶融させ一体化させるレーザー溶接またはマイクロプラズマ溶接によるつきあわせ溶接が好ましい。 Also, “welding the base layers together” means joining the exposed end portions of the base layers together. From the viewpoint of dimensional accuracy and strength, butt welding by laser welding or microplasma welding in which the base layer ends are brought into close contact with each other and the base layer is melted and integrated by irradiating the contact portion with laser or microplasma is preferable.
[めっき層の形成]
めっき層を形成する方法としては、めっき中の金属平板の平面度を保てる方法であればよく、例えば、図3のように、基層31を剛体平面板15にボルト固定したり、磁性ステンレス鋼平板を使用しマグネットブロックにチャックしたりするなど、支持部材で支持した状態でめっきを行うことが好ましい。
[Formation of plating layer]
The plating layer may be formed by any method as long as the flatness of the metal flat plate being plated can be maintained. For example, as shown in FIG. 3, the base layer 31 is bolted to the rigid flat plate 15 or a magnetic stainless steel flat plate. It is preferable to perform plating in a state of being supported by a support member, such as using a magnet to chuck the magnet block.
但し、めっき浴中で熱膨張があるため、支持部材と金属平板との線膨張率を合わせることが好ましい。このため、支持部材の材質を金属平板と同じものとすることが好ましい。この際、後工程での溶接に備え金属平板の溶接端部をマスキングテープ16などによりマスクし、めっきがのらない状態とすることが好ましい。これは、基層とめっき層両層を同時につきあわせ溶接しようとしても、溶接できないか、もしくは、たとえ溶接ができた場合でも溶接強度が保たれないため、これを防ぐことが狙いである。めっき時に溶接端部をマスクしておくことで、金属平板の端部の基層を露出させ、これにより溶接強度が高い基層単層同士を金属平板の端部においてつきあわせ溶接でき、エンドレスベルトとして十分な溶接強度が得られることになる。 However, since there is thermal expansion in the plating bath, it is preferable to match the linear expansion coefficients of the support member and the metal flat plate. For this reason, it is preferable that the material of the support member is the same as that of the metal flat plate. At this time, it is preferable that the welding end of the metal flat plate is masked with a masking tape 16 or the like in preparation for welding in a later step so that plating is not applied. This is intended to prevent this because even if the base layer and the plating layer are both butt-welded at the same time, welding cannot be performed, or even if welding can be performed, the welding strength cannot be maintained. By masking the weld end during plating, the base layer at the end of the metal flat plate is exposed, so that a single base layer with high welding strength can be welded together at the end of the metal flat plate, which is sufficient as an endless belt A good welding strength can be obtained.
ボルト固定部分やマスク部分の一部については後工程での要否に従いめっき後に基層を切断して除去することが可能である。但し、マスク部の一部は後工程でのつきあわせ溶接のために1〜10mm程度の幅で残しておくことが好ましい。 The bolt fixing part and part of the mask part can be removed by cutting the base layer after plating according to the necessity in the subsequent process. However, it is preferable to leave a part of the mask portion with a width of about 1 to 10 mm for butt welding in a later process.
[微細パターン]
次いで、めっきを施し、めっき層が形成された金属平板に、このめっき層を切削することで、微細パターンを形成する。ここで、めっき層が形成された金属平板は、十分平面度を保たれているため、平板式加工機によって高精度切削加工を施すことが可能である。
[Fine pattern]
Next, plating is performed, and a fine pattern is formed by cutting the plating layer on the metal flat plate on which the plating layer is formed. Here, since the metal flat plate on which the plating layer is formed is sufficiently flat, it can be subjected to high-precision cutting with a flat plate processing machine.
ここで微細パターンとは、深さ10nm〜100μm、好ましくは深さ1μm〜50μmの凹み形状が、少なくともエンドレスベルト状金属金型の幅方向に、ピッチ10nm〜1mm、好ましくはピッチ1μm〜100μmで周期的に繰り返された形状のことを示す。凹み形状としては、ベルトの周方向を長手方向として、長手方向に垂直な断面の形状が三角形状や、矩形状、半円形状、半楕円形状である溝が複数個ストライプ状に並んでいるもの等が挙げられる。また、凹みが全面積の1/2以上を占め、高さ10nm〜100μm、好ましくは高さ1μm〜50μmの凸形状が、少なくともエンドレスベルト状金属金型の幅方向に、ピッチ10nm〜1mm、好ましくはピッチ1μm〜100μmで周期的に繰り返された形状であってもよい。 Here, the fine pattern is a concave shape having a depth of 10 nm to 100 μm, preferably a depth of 1 μm to 50 μm, and a period of at least 10 nm to 1 mm, preferably a pitch of 1 μm to 100 μm, in the width direction of the endless belt-shaped metal mold. It shows the shape that was repeated automatically. As the dent shape, the belt circumferential direction is the longitudinal direction, and the shape of the cross section perpendicular to the longitudinal direction is triangular, rectangular, semicircular, and semi-elliptical grooves are arranged in multiple stripes Etc. Further, the dents occupy 1/2 or more of the entire area, and a convex shape having a height of 10 nm to 100 μm, preferably a height of 1 μm to 50 μm, at least in the width direction of the endless belt metal mold, a pitch of 10 nm to 1 mm, preferably The shape may be periodically repeated with a pitch of 1 μm to 100 μm.
溝の長手方向は、ベルトの周方向に一致している必要はなく、ベルトの周方向に特定の角度を有する方向を長手方向とする溝であってもよい。また、ベルトの周方向に、溝の幅方向位置が変動する蛇行溝であってもよい。 The longitudinal direction of the groove does not need to coincide with the circumferential direction of the belt, and may be a groove having a longitudinal direction as a direction having a specific angle in the circumferential direction of the belt. Moreover, the meandering groove | channel from which the position of the width direction of a groove | channel fluctuates may be sufficient in the circumferential direction of a belt.
溝の深さについても、溝の長手方向に沿って一定である必要はなく、溝深さが変化する揺動溝であったり、溝が断続する断続溝であったりしてもよい。 The depth of the groove does not need to be constant along the longitudinal direction of the groove, and may be a rocking groove whose groove depth changes or an intermittent groove where the groove is intermittent.
二方向以上の溝が、例えばベルトの周方向に対して時計回りに45°傾いた溝と、ベルトの周方向に対して反時計回りに45°傾いた溝といったように交差していてもよい。 Two or more grooves may intersect, for example, a groove inclined 45 ° clockwise with respect to the circumferential direction of the belt and a groove inclined 45 ° counterclockwise with respect to the circumferential direction of the belt. .
旋盤加工機においては加工が非常に困難な同心円状に配置された溝や折り返しのある溝形状でであってもよい。 In a lathe machine, the grooves may be concentrically arranged grooves that are very difficult to machine, or may be grooved with folds.
平板式加工機においては、旋盤加工機と異なり、ふれ精度などの加工方向に依存した問題が発生し難く、高精度加工が容易である。特に、ベルトの周方向に対して特定の角度を有する方向の溝や、蛇行溝などを精度良く加工することができる。これは、ワークサイズに依存して大きく精度を落とす軸がないためであり、蛇行溝や、離散溝などのベルト状金属金型の周方向に高度な位置決め精度が要求される形状において、特に、微細パターンが、エンドレスベルト状金属金型の周方向に周期的に形成されてあって、その微細パターンの周期Pがベルト状金属金型の周長Lの1/3,600以下となる細かな形状であっても、高精度な加工が可能である。 Unlike a lathe machine, a flat plate machine is unlikely to cause problems depending on the machining direction such as runout accuracy, and high-precision machining is easy. In particular, grooves in a direction having a specific angle with respect to the circumferential direction of the belt, serpentine grooves, and the like can be processed with high accuracy. This is because there is no axis that greatly reduces accuracy depending on the workpiece size, especially in shapes that require high positioning accuracy in the circumferential direction of belt-shaped metal molds such as serpentine grooves and discrete grooves, The fine pattern is periodically formed in the circumferential direction of the endless belt-shaped metal mold, and the fine pattern period P is 1 / 3,600 or less of the circumference L of the belt-shaped metal mold. Even if it exists, highly accurate processing is possible.
ここで、微細パターンが、エンドレスベルト状金属金型の周方向に周期的に形成されるとは、微細パターンの深さがベルトの周方向に変化したり、微細パターンが周方向に断続的に形成されたり、微細パターンがベルトの幅方向に蛇行しながら周方向に連続したりするように、微細パターンが変化するものであって、その変化が少なくともベルトの周方向に繰り返されるものをいい、周期Pとは、そのベルトの周方向の繰り返しの長さをいう。 Here, when the fine pattern is periodically formed in the circumferential direction of the endless belt-shaped metal mold, the depth of the fine pattern changes in the circumferential direction of the belt, or the fine pattern is intermittent in the circumferential direction. It is formed, or the fine pattern changes such that the fine pattern is continuous in the circumferential direction while meandering in the width direction of the belt, and the change is repeated at least in the circumferential direction of the belt, The period P is a repeated length in the circumferential direction of the belt.
また、エンドレスベルト状金属金型の周長Lとは、ベルトの内周面に沿ったベルトの周方向の最短長さをいう。 The peripheral length L of the endless belt-shaped metal mold refers to the shortest length in the circumferential direction of the belt along the inner peripheral surface of the belt.
また、本方法において、複数の金属平板を用いてエンドレスベルト状金属金型を製造する場合、個々の金属平板を小さくし、その分、使用する金属平板の枚数を増やしてエンドレスベルト状金属金型を製造することができる。この場合、小型の精密加工機で高精度に切削加工を行うことが可能となる。特に、実用上加工可能な高精度な旋盤加工機がなく、旋削加工方法では精度の低い加工しか行えなかった周長Lが2,000mm以上のエンドレスベルト状金属金型であっても、分割して平板加工機を用い加工することで、微細形状の加工精度を悪化させることなく加工することが可能である。周長Lの上限は特に制限がないが、生産性を考慮すると10,000mmが上限である。 In addition, in the present method, when an endless belt-shaped metal mold is manufactured using a plurality of metal flat plates, each metal flat plate is made smaller, and the number of metal flat plates to be used is increased correspondingly, thereby making the endless belt-shaped metal mold. Can be manufactured. In this case, it becomes possible to perform cutting with high precision by a small precision processing machine. In particular, there is no high-precision lathe machine that can be practically processed, and even an endless belt-shaped metal mold with a circumference L of 2,000 mm or more, which could only be processed with low accuracy by the turning method, was divided. By processing using a flat plate processing machine, it is possible to perform processing without deteriorating the processing accuracy of the fine shape. The upper limit of the circumference L is not particularly limited, but 10,000 mm is the upper limit in consideration of productivity.
なお、平板式加工機によって切削加工を行う際には、金属平板をめっき時に使用した支持部材に固定したまま加工を行ってもよいし、めっき時の支持部材から取り外し、金属平板のみを真空吸着やマグネット吸着等の公知の方法で固定して加工を行ってもよい。新たに、切削加工用の支持部材に固定して加工を行うことも可能である。 When cutting with a flat plate processing machine, the metal plate may be fixed to the support member used at the time of plating, or it may be removed from the support member at the time of plating, and only the metal plate is vacuum adsorbed. Alternatively, processing may be performed by fixing by a known method such as magnet adsorption. It is also possible to perform processing while being fixed to a cutting support member.
[エンドレスベルト状金属金型の製造方法]
このようにしてめっき層に微細パターンを形成した金属平板を、めっきの施されていない端部の基層同士でつきあわせ溶接し、エンドレスベルト状金属金型を形成する。エンドレスベルト状金属金型の形成に使用する金属平板は、1枚の板のみを使用して、その両端部の基層同士をつきあわせることでエンドレスベルト状金属金型としてもよいし、複数枚の金属平板の端部の基層同士をつきあわせ溶接してエンドレスベルト状金属金型としてもよい。また、広幅のエンドレスベルト状金属金型を製作するために、エンドレスベルト状金属金型の幅方向に金属平板同士をつきあわせ溶接することも可能である。
[Method of manufacturing endless belt-shaped metal mold]
Thus, the metal flat plate in which the fine pattern is formed on the plating layer is butt-welded with the base layers at the end portions where the plating is not applied to form an endless belt-shaped metal mold. The metal flat plate used for the formation of the endless belt-shaped metal mold may be an endless belt-shaped metal mold by using only one plate and attaching the base layers at both ends thereof. The base layers at the ends of the metal flat plate may be joined together and welded to form an endless belt-shaped metal mold. Further, in order to produce a wide endless belt-shaped metal mold, it is also possible to butt and weld metal flat plates in the width direction of the endless belt-shaped metal mold.
平板式加工機での高精度切削加工が可能である1,000mm×1,000mm以下の金属平板を複数枚つきあわせ溶接してエンドレスベルト状金属金型とすることが、加工機選択の自由度や金属平板のハンドリングなどの面からも好ましい。 The endless belt-shaped metal mold can be made by welding together multiple metal flat plates of 1,000 mm x 1,000 mm or less that can be machined with high precision on a flat plate processing machine. It is also preferable from the aspect of flat plate handling.
このように、複数の金属平板を用いてエンドレスベルト状金属金型を製造する場合、各金属平板に施される微細パターンの形状は同一であってもよいが、異なるパターンとすることも可能である。 Thus, when manufacturing an endless belt-shaped metal mold using a plurality of metal flat plates, the shape of the fine pattern applied to each metal flat plate may be the same, but different patterns may be used. is there.
異なるパターンとは、パターンの長手方向に垂直な断面からみたパターン断面の形状が異なるか、ベルトの幅方向における溝の繰り返し周期または繰り返し数が異なるか、ベルトの長さ方向に平均した溝深さが1.2倍以上異なるかの少なくともいずれかであることをいう。 Different patterns are different in the shape of the pattern cross section viewed from the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the pattern, or the groove repetition period or number in the belt width direction is different, or the groove depth averaged in the belt length direction Is at least one of 1.2 times different.
本発明におけるエンドレスベルト状金属金型であれば、このように、例えば、V字形状の溝と半円形状のレンチキュラー溝というように断面形状の異なる形状とすることもできるし、同一形状であっても、ベルトの幅方向における溝の繰り返し周期を異なるものとしたり、溝深さを異なるものとしたりするなどが可能であり、このようなエンドレスベルト状金属金型を利用すれば、後で述べる微細パターン転写フィルムの製造に際して、複数の異なる微細パターンを有する製品を同時並行的に生産することが可能である。 In the endless belt-like metal mold according to the present invention, the cross-sectional shape can be different, for example, a V-shaped groove and a semicircular lenticular groove, or the same shape. However, it is possible to make the groove repetition period different in the belt width direction, or make the groove depth different. If such an endless belt metal mold is used, it will be described later. When manufacturing a fine pattern transfer film, products having a plurality of different fine patterns can be produced in parallel.
[微細パターン転写フィルムの製造装置]
このようにして製造したエンドレスベルト状金属金型は、図2に示す微細パターン転写フィルムの製造装置1に好適に用いることができる。微細パターン転写フィルムの製造装置1は、エンドレスベルト状金属金型3と、エンドレスベルト状金属金型が懸架された加熱ロール4および、前記エンドレスベルト状金属金型を冷却するための冷却ロール5を有する。また、前記エンドレスベルト状金属金型を加熱するための加熱ロール4と平行に配置され、成形用フィルム2を加圧成形するニップロール6と、成形後のフィルムをエンドレスベルト状金属金型3より剥離する剥離ロール7を備えている。そして加熱ロール4と加熱ロール4と平行に配置されたニップロール6は、両ロールでエンドレスベルト状金属金型3と成形用フィルム2を挟んで加圧するために、少なくともどちらか一方が狭圧手段14に接続され、加圧機構として構成されている。また、加熱ロール4と冷却ロール5に懸架したエンドレスベルト状金属金型3を周回させるように搬送するための搬送機構として、加熱ロール4および/または冷却ロール5を回転駆動する駆動部を備えている。また、成形用フィルムの巻き出し、巻き取り用として、巻出ロール9、巻取ロール10を備えており、さらに、成形用フィルム2の搬送経路に合うようにガイドロール8を1本ないしは複数備えている。
[Production equipment for fine pattern transfer film]
The endless belt-shaped metal mold manufactured in this way can be suitably used in the manufacturing apparatus 1 for a fine pattern transfer film shown in FIG. The fine pattern transfer film manufacturing apparatus 1 includes an endless belt-shaped metal mold 3, a heating roll 4 on which the endless belt-shaped metal mold is suspended, and a cooling roll 5 for cooling the endless belt-shaped metal mold. Have. Also, a nip roll 6 that is arranged in parallel with the heating roll 4 for heating the endless belt-shaped metal mold and press-molds the forming film 2, and the film after molding is peeled from the endless belt-shaped metal mold 3. A peeling roll 7 is provided. The heating roll 4 and the nip roll 6 arranged in parallel with the heating roll 4 have at least one of the narrow pressure means 14 in order to press the endless belt-shaped metal mold 3 and the forming film 2 with both rolls. And is configured as a pressurizing mechanism. In addition, as a transport mechanism for transporting the endless belt-shaped metal mold 3 suspended on the heating roll 4 and the cooling roll 5 so as to circulate, a driving unit that rotationally drives the heating roll 4 and / or the cooling roll 5 is provided. Yes. In addition, an unwinding roll 9 and a winding roll 10 are provided for unwinding and winding the forming film, and one or a plurality of guide rolls 8 are provided so as to fit the conveying path of the forming film 2. ing.
微細パターン転写フィルムの製造装置1による一連の成形の動作は以下のとおりである。巻出ロール9より巻き出した成形用フィルム2を加熱ロール4により加熱されたエンドレスベルト状金属金型3上に供給する。エンドレスベルト状金属金型3と積層された成形用フィルム2はニップロール6によりエンドレスベルト状金属金型3の微細パターン面3aに押し付けられ、成形用フィルムの成形面2aにエンドレスベルト状金属金型3の表面の形状に対応する形状、すなわちエンドレスベルト状金属金型3の微細パターンとは逆パターンの微細パターンが転写成形される。その後、成形用フィルム2は、成形用フィルムの成形面2aにエンドレスベルト状金属金型3が密着した状態で冷却ロール5の外表面まで搬送される。成形用フィルム2は、冷却ロール5によってエンドレスベルト状金属金型3を介して熱伝導により冷却された後、剥離ロール7によってエンドレスベルト状金属金型3から剥離され、巻取ロール10に巻き取られる。上記の動作が連続的に行われる。 A series of molding operations by the fine pattern transfer film manufacturing apparatus 1 is as follows. The forming film 2 unwound from the unwinding roll 9 is supplied onto the endless belt-shaped metal mold 3 heated by the heating roll 4. The forming film 2 laminated with the endless belt-shaped metal mold 3 is pressed against the fine pattern surface 3a of the endless belt-shaped metal mold 3 by the nip roll 6, and the endless belt-shaped metal mold 3 is pressed against the molding surface 2a of the forming film. A shape corresponding to the shape of the surface, that is, a fine pattern opposite to the fine pattern of the endless belt-shaped metal mold 3 is transferred and molded. Thereafter, the forming film 2 is conveyed to the outer surface of the cooling roll 5 in a state where the endless belt-shaped metal mold 3 is in close contact with the forming surface 2a of the forming film. The forming film 2 is cooled by heat conduction through the endless belt-shaped metal mold 3 by the cooling roll 5, peeled off from the endless belt-shaped metal mold 3 by the peeling roll 7, and taken up on the winding roll 10. It is done. The above operation is continuously performed.
ニップロール6は芯層の外表面に弾性層11を被覆した構造である。芯層は、強度および加工精度が求められ、例えば鋼や繊維強化樹脂、セラミックス、アルミ合金などが適用される。また、弾性層11は、押圧力により変形する層であり、ゴムに代表される樹脂層もしくはエラストマー材質が好ましく適用される。芯層はその両端部で軸受13によって回転支持されており、さらに前記軸受13は、シリンダなどの狭圧手段14と接続されている。ニップロール6はこの狭圧手段14のストロークにより開閉し、成形用フィルム2を挟圧または開放する。 The nip roll 6 has a structure in which the outer surface of the core layer is covered with an elastic layer 11. The core layer is required to have strength and processing accuracy. For example, steel, fiber reinforced resin, ceramics, aluminum alloy or the like is applied. The elastic layer 11 is a layer that is deformed by a pressing force, and a resin layer represented by rubber or an elastomer material is preferably applied. The core layer is rotatably supported by bearings 13 at both ends thereof, and the bearing 13 is connected to a narrow pressure means 14 such as a cylinder. The nip roll 6 is opened and closed by the stroke of the narrow pressure means 14 to pinch or release the molding film 2.
また、ニップロール6は所望のプロセスやフィルム材質に合わせて、温調機構を有してもよい。温調機構としては、ロール内部を中空にしてカートリッジヒーターや誘導加熱装置を埋め込んだり、内部に流路を加工して油や水、蒸気等の熱媒を流したりすることにより、ロール内部から加熱する構造でもよい。また、ロール外表面付近に赤外線加熱ヒーターを設置して、ロール外表面から加熱する構造でもよい。 Further, the nip roll 6 may have a temperature adjustment mechanism in accordance with a desired process and film material. The temperature control mechanism can be heated from the inside of the roll by hollowing out the inside of the roll and embedding a cartridge heater or induction heating device, or by processing a flow path in the inside and flowing a heat medium such as oil, water, or steam. It may be a structure. Further, an infrared heater may be installed near the outer surface of the roll and heated from the outer surface of the roll.
ニップロール6の弾性層11の耐熱性は、160℃以上の耐熱温度を有するものが好ましく、さらに好ましくは180℃以上の耐熱温度を有するものが好ましい。ここで耐熱温度とはその温度で24時間放置したときの引張強さの変化率が10%を超えるときの温度をいう。なお、耐熱温度の上限はニップロールの耐久性の観点から400℃以下が好ましい。 The heat resistance of the elastic layer 11 of the nip roll 6 is preferably one having a heat resistance temperature of 160 ° C. or higher, more preferably one having a heat resistance temperature of 180 ° C. or higher. Here, the heat resistant temperature means a temperature at which the rate of change in tensile strength when left at that temperature for 24 hours exceeds 10%. The upper limit of the heat resistant temperature is preferably 400 ° C. or less from the viewpoint of durability of the nip roll.
弾性層11の材質としては、例えばゴムを用いる場合には、シリコーンゴムやEDPM(エチレンプロピレンジエンゴム)、ネオプレン、CSM(クロロスルホン化ポリエチレンゴム)、ウレタンゴム、NBR(ニトリルゴム)、エボナイトなどを用いることができる。更に高い弾性率と硬度を求める場合には、カレンダーローラ用樹脂としてゴムメーカ各社から販売されている上記ゴムに特殊な処方を用いたものや、じん性を向上させた硬質耐圧樹脂(例:ポリエステル樹脂)を用いることができる。 As the material of the elastic layer 11, for example, when rubber is used, silicone rubber, EDPM (ethylene propylene diene rubber), neoprene, CSM (chlorosulfonated polyethylene rubber), urethane rubber, NBR (nitrile rubber), ebonite, etc. are used. Can be used. For higher elastic modulus and hardness, calender roller resins that are sold by rubber manufacturers using special prescriptions for the above rubbers or hard pressure resistant resins with improved toughness (eg polyester resins) ) Can be used.
次に、ニップロール6とエンドレスベルト状金属金型3を挟んで対向する加熱ロール4について説明する。加熱ロール4はニップ時に荷重を受けるので、強度および加工精度が求められ、さらに加熱手段を含むことが好ましい。材質としては、例えば鋼や繊維強化樹脂、セラミックス、アルミ合金などが挙げられる。また、加熱手段としては内部を中空にしてカートリッジヒーターや誘導加熱装置を設置したり、内部に流路を加工して油や水、蒸気等の熱媒を流したりすることにより、ロール内部から加熱する構造でもよい。また、ロール外表面付近に赤外線加熱ヒーターや誘導加熱装置を設置して、ロール外表面から加熱する構造でもよい。 Next, the heating roll 4 facing the nip roll 6 and the endless belt-shaped metal mold 3 will be described. Since the heating roll 4 receives a load at the time of nip, strength and processing accuracy are required, and it is preferable to further include a heating means. Examples of the material include steel, fiber reinforced resin, ceramics, and aluminum alloy. Also, as a heating means, the inside of the roll is heated by hollowing the inside and installing a cartridge heater or an induction heating device, or by processing a flow path inside and flowing a heat medium such as oil, water, or steam. It may be a structure. Further, an infrared heater or induction heating device may be installed near the outer surface of the roll and heated from the outer surface of the roll.
加熱ロール4の表面には、硬質クロムめっき、セラミック溶射、ダイヤモンド・ライク・カーボン・コーティングなどの高硬度皮膜の形成処理を施すことが好ましい。なぜなら、加熱ロール4は常にエンドレスベルト状金属金型3と接触しているうえ、ニップロール6による押圧力を受けるため、その表面は非常に磨耗しやすく、加熱ロール4の表面が磨耗したり、傷が入ったりすると、フィルムの転写ムラや、フィルムへのロール表面形状の転写といった問題が生じる場合があるためである。 The surface of the heating roll 4 is preferably subjected to a treatment for forming a hard coating such as hard chrome plating, ceramic spraying, diamond-like carbon coating, or the like. This is because the heating roll 4 is always in contact with the endless belt-shaped metal mold 3 and is subjected to a pressing force by the nip roll 6, so that the surface thereof is very easily worn, and the surface of the heating roll 4 is worn or damaged. This is because problems such as uneven transfer of the film and transfer of the roll surface shape to the film may occur.
上記の加熱ロール4とニップロール6との間に成形用フィルム2とエンドレスベルト状金属金型3を積層した状態で挟圧する。 The forming film 2 and the endless belt-shaped metal mold 3 are sandwiched between the heating roll 4 and the nip roll 6 and pressed.
冷却ロール5は例えば内部に通水路が設けられ、一定の温度の水を連続して循環させる水冷式の冷却手段などによって冷却されることが好ましい。そしてエンドレスベルト状金属金型3との接触面における熱伝導によりエンドレスベルト状金属金型3を冷却する。 The cooling roll 5 is preferably cooled, for example, by a water-cooled cooling means that is provided with a water passage inside and continuously circulates water having a constant temperature. Then, the endless belt-shaped metal mold 3 is cooled by heat conduction at the contact surface with the endless belt-shaped metal mold 3.
各ロールの端部は、ころがり軸受などにより回転支持される。加熱ロール4はモータ等の駆動手段と連結され、速度を制御しながら回転可能となっている。また冷却ロール5はエンドレスベルト状金属金型3を通じて、加熱ロール4の駆動力により回転することが好ましい。搬送速度は微細パターンの成形性と成形フィルムの生産性のバランスを考慮して決定されるが、微細パターンを高精度に転写しながら生産性を高くするために、速度は1〜30m/分の範囲より決定されることが好ましい。ニップロール6の駆動手段は、加熱ロール4の端部とチェーンまたはベルトなどで連結し、加熱ロール4と連動して回転できるようにしたり、あるいは、加熱ロール4と速度を同期可能なモータなどを用いて独立して回転させたりすることが好ましいが、回転自在の構造とし、成形用フィルム2との摩擦によって回転されるようにしてもよい。 The end of each roll is rotatably supported by a rolling bearing or the like. The heating roll 4 is connected to driving means such as a motor, and is rotatable while controlling the speed. The cooling roll 5 is preferably rotated by the driving force of the heating roll 4 through the endless belt-shaped metal mold 3. The conveyance speed is determined in consideration of the balance between the moldability of the fine pattern and the productivity of the molded film. In order to increase the productivity while transferring the fine pattern with high accuracy, the speed is 1 to 30 m / min. It is preferable to be determined from the range. The driving means of the nip roll 6 is connected to the end of the heating roll 4 with a chain or a belt, and can be rotated in conjunction with the heating roll 4 or a motor capable of synchronizing the speed with the heating roll 4 is used. It is preferable to rotate them independently. However, the structure may be rotatable and may be rotated by friction with the forming film 2.
巻出ロール9および巻取ロール10はともに成形用フィルム2を巻きつけるコアを固定できる構造となっており、端部はモータ等の駆動手段と連結され、速度を制御しながら回転可能となっている。また、トルク制御により、成形用フィルム2に与えられる張力を調整できることが好ましい。 Both the unwinding roll 9 and the winding roll 10 have a structure capable of fixing a core around which the forming film 2 is wound, and the end portion is connected to a driving means such as a motor and can be rotated while controlling the speed. Yes. Moreover, it is preferable that the tension applied to the molding film 2 can be adjusted by torque control.
剥離ロール7は冷却ロール5と同様に冷却手段を有しており、成形用フィルム2を裏面側から冷却し、エンドレスベルト状金属金型3からの剥離を補助する役割を果たす。剥離ロール7の成形用フィルム2に対する押圧力は特に制限されず、剥離ロール7の周面が成形用フィルム2の裏面に密着していればよい。 Like the cooling roll 5, the peeling roll 7 has a cooling means, and cools the forming film 2 from the back side, and plays a role of assisting the peeling from the endless belt-shaped metal mold 3. The pressing force of the peeling roll 7 against the molding film 2 is not particularly limited as long as the peripheral surface of the peeling roll 7 is in close contact with the back surface of the molding film 2.
[微細パターン転写フィルムの製造方法]
上記の装置を用いて微細パターンが表面に形成された微細パターン転写フィルムの製造方法を説明する。
[Production method of fine pattern transfer film]
The manufacturing method of the fine pattern transfer film in which the fine pattern was formed on the surface using said apparatus is demonstrated.
本発明の微細パターン転写フィルムの製造方法は、基層とめっき層を有する1枚以上の金属平板からなり、金属平板の端部において、露出している基層同士がつきあわせ溶接され、めっき層に微細パターンを有するエンドレスベルト状金属金型を使用し、該エンドレスベルト状金属金型を加熱された加熱ロールに抱かせながら加熱する金型加熱工程と、フィルムの転写側表面と前記エンドレスベルト状金属金型の微細めっき表面とを密着させた状態で、前記加熱ロールを含む一対のロールによりニップ加圧する加圧転写工程と、加圧後の前記エンドレスベルト状金属金型と前記フィルムを密着させたまま冷却ゾーンまで搬送する搬送工程と、前記冷却ゾーンでエンドレスベルト状金属金型とフィルムを密着させたままエンドレスベルト状金属金型側から冷却する金型冷却工程と、冷却後のエンドレスベルト状金属金型とフィルムとを剥離する剥離工程と、を少なくも含むことにより、エンドレスベルト状金属金型の表面に形成された微細パターンを、加熱したフィルムの表面に転写することにより微細パターン転写フィルムを製造するものである。 The method for producing a fine pattern transfer film of the present invention comprises one or more metal flat plates having a base layer and a plating layer, and the exposed base layers are butt-welded to each other at the end of the metal flat plate, so that the plating layer is fine. A mold heating step of using an endless belt-shaped metal mold having a pattern, and heating the endless belt-shaped metal mold while holding the endless belt-shaped metal mold in a heated heating roll; a transfer side surface of the film; and the endless belt-shaped metal mold In a state in which the fine plating surface of the mold is in close contact, a pressure transfer process in which nip pressurization is performed by a pair of rolls including the heating roll, and the endless belt-shaped metal mold after pressurization and the film are in close contact with each other A transporting process for transporting to the cooling zone, and an endless belt-shaped metal with the endless belt-shaped metal mold and the film in close contact in the cooling zone; The fineness formed on the surface of the endless belt-shaped metal mold by including at least a mold cooling process for cooling from the mold side and a peeling process for peeling the film from the endless belt-shaped metal mold after cooling. A fine pattern transfer film is produced by transferring a pattern onto the surface of a heated film.
本発明の実施形態の一例を図2を用いて説明する。 An example of an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
まず準備段階として、成形用フィルム2を巻出ロール9より引き出し、ニップロール6を開放した状態で、加熱ロール4と冷却ロール5に懸架されたエンドレスベルト状金属金型3上に沿わせ、剥離ロール7を経由し、巻取ロール10で巻き取っている状態とする。 First, as a preparatory stage, the forming film 2 is pulled out from the unwinding roll 9 and the nip roll 6 is opened, and then along the endless belt-shaped metal mold 3 suspended on the heating roll 4 and the cooling roll 5, the peeling roll 7 is taken up by the take-up roll 10.
続いて、駆動手段により成形用フィルム2を低速で搬送しながら、加熱ロール4の加熱手段及び冷却ロール5の冷却手段を作動し、加熱ロール4及び冷却ロール5の表面温度が所定の温度になるまで温調する。搬送しながら温調する理由は、搬送していないと成形用フィルム2の加熱ロール4上に位置する部分が蓄熱し、そこでフィルムが溶けて破れてしまう場合があるからである。加熱ロール4の表面温度、冷却ロール5の表面温度の条件は、成形用フィルム2の材質、エンドレスベルト状金属金型3の微細パターンの形状、アスペクト比等に依存し、加熱ロール4の表面温度は180〜250℃、冷却ロール5の表面温度は20〜80℃で設定されるのが好ましい。また、温調中の搬送速度は0.1〜5m/分とすることが好ましく、0.1〜1m/分とすることがより好ましい。 Subsequently, while the molding film 2 is conveyed at a low speed by the driving means, the heating means of the heating roll 4 and the cooling means of the cooling roll 5 are operated, and the surface temperature of the heating roll 4 and the cooling roll 5 becomes a predetermined temperature. Adjust the temperature until. The reason for adjusting the temperature while being transported is that, if not transported, the portion of the molding film 2 located on the heating roll 4 stores heat, and the film may melt and be broken there. The conditions of the surface temperature of the heating roll 4 and the surface temperature of the cooling roll 5 depend on the material of the forming film 2, the shape of the fine pattern of the endless belt-shaped metal mold 3, the aspect ratio, etc., and the surface temperature of the heating roll 4 Is set to 180 to 250 ° C., and the surface temperature of the cooling roll 5 is preferably set to 20 to 80 ° C. Moreover, it is preferable that the conveyance speed during temperature control shall be 0.1-5 m / min, and it is more preferable to set it as 0.1-1 m / min.
加熱ロール4及び冷却ロール5の表面温度が設定値まで温調されたら、フィルムを成形速度で搬送すると同時に、ニップロール6を閉じ、加熱ロール4とニップロール6で成形用フィルム2及びエンドレスベルト状金属金型3を加圧し、エンドレスベルト状金属金型3の微細パターン面3aの形状を成形用フィルム2の成形面2aに転写する。このときの条件として、フィルムの成形速度は1〜30m/分、ニップ圧力は80〜120MPaの範囲が好ましい。 When the surface temperature of the heating roll 4 and the cooling roll 5 is adjusted to the set value, the film is conveyed at the molding speed, and at the same time, the nip roll 6 is closed and the heating roll 4 and the nip roll 6 are used to form the molding film 2 and the endless belt-shaped metal gold. The mold 3 is pressurized, and the shape of the fine pattern surface 3 a of the endless belt-shaped metal mold 3 is transferred to the molding surface 2 a of the molding film 2. As conditions at this time, the film forming speed is preferably 1 to 30 m / min, and the nip pressure is preferably in the range of 80 to 120 MPa.
フィルムの連続転写は、エンドレスベルト状金属金型3の周回動作に合わせて各工程を並べると、金型加熱工程、加圧転写工程、搬送工程、金型冷却工程、剥離工程から構成される。エンドレスベルト状金属金型3は加熱ロール4と接触する部分において、常に高温の加熱ロール4からの熱伝導により加熱され、加熱ロール4とニップロール6によって挟圧されるまでに、エンドレスベルト状金属金型3の温度は加熱ロール4の表面温度まで昇温される(金型加熱工程)。成形用フィルム2は、加熱ロール4とニップロール6による挟圧部において加熱されたエンドレスベルト状金属金型3に押し当てられ、軟化したフィルムを構成する樹脂がエンドレスベルト状金属金型3の微細パターン面3aのパターン内に充填される(加圧転写工程)。エンドレスベルト状金属金型3に狭圧されたフィルムは、エンドレスベルト状金属金型3に密着したまま冷却ゾーンまで搬送される(搬送工程)。 The continuous transfer of the film is composed of a mold heating process, a pressure transfer process, a conveying process, a mold cooling process, and a peeling process, when the processes are arranged in accordance with the rotating operation of the endless belt-shaped metal mold 3. The endless belt-shaped metal mold 3 is always heated by heat conduction from the high-temperature heating roll 4 at a portion in contact with the heating roll 4 and is clamped by the heating roll 4 and the nip roll 6 until the endless belt-shaped metal mold 3 is pressed. The temperature of the mold 3 is raised to the surface temperature of the heating roll 4 (mold heating process). The forming film 2 is pressed against the endless belt-shaped metal mold 3 heated in the pressure-carrying portion between the heating roll 4 and the nip roll 6, and the resin constituting the softened film is a fine pattern of the endless belt-shaped metal mold 3. It is filled in the pattern of the surface 3a (pressure transfer process). The film that is narrowly pressed by the endless belt-shaped metal mold 3 is conveyed to the cooling zone while being in close contact with the endless belt-shaped metal mold 3 (conveying step).
ここで、本発明のエンドレスベルト状金属金型を使用して、成形用フィルムに微細パターンを転写成形する際、エンドレスベルト上の溶接部分は、めっき膜の厚み分、周囲に対して凹みであるため、軟化した樹脂はこの凹み部分にも充填され、フィルムには凸形状が形成される。めっき層厚みは微細パターンの高さより大きいため、この部分がフィルムにおける大突起となり、加熱ロールから冷却ロールまでの、エンドレスベルト状金属金型へのフィルム密着を促進する。このことは、特に、微細パターンそのものの高さが低い場合やアスペクト比が小さく、微細パターンそのものでの密着だけでは、加熱ロールから冷却ロールまでの間にエンドレスベルト状金属金型からフィルムが剥がれて成形不良となりやすい場合において、密着を補強する働きとなるため、より高精度な微細パターン転写を可能とする。 Here, when the endless belt-shaped metal mold of the present invention is used to transfer and form a fine pattern on a forming film, the welded portion on the endless belt is recessed with respect to the surroundings by the thickness of the plating film. Therefore, the softened resin is also filled in the dent portion, and a convex shape is formed on the film. Since the thickness of the plating layer is larger than the height of the fine pattern, this portion becomes a large protrusion on the film, and promotes film adhesion to the endless belt-shaped metal mold from the heating roll to the cooling roll. This is especially true when the height of the fine pattern itself is low or the aspect ratio is small, and the film peels off from the endless belt-shaped metal mold between the heating roll and the cooling roll only by the close contact with the fine pattern itself. In the case where molding defects are likely to occur, it serves to reinforce the adhesion, so that a fine pattern transfer with higher accuracy is possible.
冷却ゾーンとはエンドレスベルト状金属金型3と冷却ロール5が接触している範囲を示す。フィルムは該冷却ゾーンにおいて、冷却ロール5との熱伝導により、エンドレスベルト状金属金型3ごとフィルムを構成する樹脂のガラス転移温度以下まで冷却される(冷却工程)。冷却後のフィルムは剥離ロール7により、エンドレスベルト状金属金型3から連続的に剥がすように離型される(剥離工程)。剥離後のフィルムは巻取ロール10に巻き取られる。 The cooling zone indicates a range where the endless belt-shaped metal mold 3 and the cooling roll 5 are in contact with each other. In the cooling zone, the film is cooled to the glass transition temperature or less of the resin constituting the film together with the endless belt-shaped metal mold 3 by heat conduction with the cooling roll 5 (cooling step). The cooled film is released from the endless belt-shaped metal mold 3 by the peeling roll 7 so as to be continuously peeled off (peeling step). The film after peeling is wound up on a winding roll 10.
本発明に適用される成形用フィルム2は、熱可塑性樹脂を主たる成分とした熱可塑性フィルムが用いられ、具体的に好ましくは、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン−2,6−ナフタレート、ポリプロピレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル系樹脂、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリイソブチレン、ポリブテン、ポリメチルペンテン等のポリオレフィン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂ポリエーテル系樹脂、ポリエステルアミド系樹脂、ポリエーテルエステル系樹脂、アクリル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、あるいはポリ塩化ビニル系樹脂などからなるものである。この中でも、共重合するモノマー種が多様であり、かつそのことによって材料物性の調整が容易であるなどの理由から特にポリエステル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリアミド系樹脂、アクリル系樹脂またはこれらの混合物から選ばれる熱可塑性樹脂から主として形成されていることが好ましく、上述の熱可塑性樹脂を50質量%以上含むことがさらに好ましい。熱可塑性樹脂の含有量の上限は特にないが、好ましくは70質量%以下である。 As the molding film 2 applied to the present invention, a thermoplastic film containing a thermoplastic resin as a main component is used. Specifically, polyethylene terephthalate, polyethylene-2,6-naphthalate, polypropylene terephthalate, polybutylene terephthalate are preferable. Polyester resins such as polyethylene, polystyrene, polypropylene, polyisobutylene, polybutene, polymethylpentene, etc., polyolefin resins, polyamide resins, polyimide resins, polyether resins, polyesteramide resins, polyetherester resins, acrylic Resin, polyurethane resin, polycarbonate resin, or polyvinyl chloride resin. Among these, there are various types of monomers to be copolymerized, and it is particularly easy to adjust the material properties, so that polyester resins, polyolefin resins, polyamide resins, acrylic resins, or mixtures thereof are used. It is preferably formed mainly from a selected thermoplastic resin, and more preferably contains 50% by mass or more of the above-mentioned thermoplastic resin. The upper limit of the content of the thermoplastic resin is not particularly limited, but is preferably 70% by mass or less.
成形用フィルム2は上述の樹脂の単体からなるフィルムであっても構わないし、複数の樹脂層からなる積層体であってもよい。この場合、単体フィルムと比べて、易滑性や耐摩擦性などの表面特性や、機械的強度、耐熱性を付与することができる。このように複数の樹脂層からなる積層体とした場合は、フィルム全体が前述の熱可塑性樹脂を主たる成分とする要件を満たすことが好ましいが、フィルム全体としては前記要件を満たしていなくても、少なくとも前記要件を満たす層が表層に形成されていれば容易に表面を形成することができる。特に、フィルムの成形性を良くするために金型温度を高温にしたい場合は、表層にガラス転移点が低く微細パターンを転写しやすい樹脂、芯層にガラス転移点が高く強度の強い樹脂、という構成のフィルムを用いることで、フィルムの平面性を維持しつつ、フィルムの成形性を高めることができる。 The molding film 2 may be a film made of the above-mentioned resin alone or a laminate made of a plurality of resin layers. In this case, compared with a single film, surface characteristics such as slipperiness and friction resistance, mechanical strength, and heat resistance can be imparted. Thus, when it is a laminate composed of a plurality of resin layers, it is preferable that the entire film satisfies the requirement that the above-mentioned thermoplastic resin is the main component, but the entire film does not satisfy the requirement, If a layer satisfying at least the above requirements is formed on the surface layer, the surface can be easily formed. In particular, when it is desired to increase the mold temperature in order to improve the moldability of the film, the surface layer is a resin having a low glass transition point and easy to transfer a fine pattern, and the core layer is a resin having a high glass transition point and high strength. By using a film having a configuration, it is possible to improve the moldability of the film while maintaining the flatness of the film.
以下実施例を用いて本発明を説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described using examples, but the present invention is not limited to the examples.
(実施例1)
500mm×300mm、厚さ0.15mmのステンレス鋼(SUS631)板を2枚用い、それぞれ、300mmの辺に沿って両端部5mmずつをマスクして、その内側(490×300mm)となる部分にめっきを施した。めっきは無電界ニッケルめっきとし、めっき層の厚みを0.05mmとした。ニッケルめっきを施したステンレス鋼板を平板加工機上のマグネットチャックに乗せて固定し、ニッケルめっき層にダイヤモンドバイトで溝加工を施した。溝形状は、頂角90°、ピッチ25μmのV字形状(深さ12.5μm)とした。
Example 1
Using two stainless steel (SUS631) plates of 500mm x 300mm and thickness 0.15mm, mask each 5mm edge along the 300mm side, and plating on the inner part (490 x 300mm) gave. The plating was electroless nickel plating, and the thickness of the plating layer was 0.05 mm. A nickel-plated stainless steel plate was placed on a magnetic chuck on a flat plate machine and fixed, and the nickel-plated layer was grooved with a diamond tool. The groove shape was V-shaped (depth: 12.5 μm) with an apex angle of 90 ° and a pitch of 25 μm.
この2枚のステンレス鋼板をステンレス鋼が露出している端部の基層同士でつきあわせ溶接し、幅300mm、周長1,000mmのエンドレスベルト状金属金型とした。 The two stainless steel plates were attached to each other at the base layer at the end where the stainless steel was exposed, and welded to form an endless belt-shaped metal mold having a width of 300 mm and a circumferential length of 1,000 mm.
得られたエンドレスベルト状金属金型の微細パターンの精度は、計測時の誤差を含んで、ピッチ24.7〜25.2μm、深さ12.3〜12.6μmと良好であって、エンドレスベルト状金属金型としての使用にも問題がなかった。 The accuracy of the fine pattern of the obtained endless belt-shaped metal mold is good with a pitch of 24.7 to 25.2 μm and a depth of 12.3 to 12.6 μm, including errors during measurement. There was no problem in use.
(実施例2−1〜2−9)
実施例1同様の加工手順に従い、表1に示す基層厚さおよびめっき層厚さとして、エンドレスベルト状金属金型を製作した。
(Examples 2-1 to 2-9)
According to the same processing procedure as in Example 1, an endless belt-shaped metal mold was manufactured with the base layer thickness and plating layer thickness shown in Table 1.
表1に示すように、総厚さにより使用できるロール径が異なるが、いずれもエンドレスベルト状金属金型として使用可能であった。 As shown in Table 1, the roll diameters that can be used differ depending on the total thickness, but any of them could be used as an endless belt-shaped metal mold.
(実施例3)
実施例1と同様の加工手順に従い、使用するステンレス鋼板の枚数を増やしてエンドレスベルト状金属金型を製作した。
(Example 3)
In accordance with the same processing procedure as in Example 1, the number of stainless steel plates to be used was increased to produce an endless belt-shaped metal mold.
ステンレス鋼板の枚数を4枚とした以外は実施例1と同様に、めっき、溝加工とつきあわせ溶接とを行い、幅300mm、周長2,000mmのエンドレスベルト状金属金型とした。得られたベルト状金属金型の微細パターン形状の精度は、計測誤差を含んで、ピッチ24.6〜25.1μm、深さ12.2〜12.6μmと良好であり、エンドレスベルト状金属金型としての使用にも問題がなかった。 Except that the number of stainless steel plates was changed to four, plating, grooving and butt welding were performed in the same manner as in Example 1 to obtain an endless belt-shaped metal mold having a width of 300 mm and a circumferential length of 2,000 mm. The accuracy of the fine pattern shape of the obtained belt-shaped metal mold is good with a pitch of 24.6 to 25.1 μm and a depth of 12.2 to 12.6 μm, including measurement errors, and can be used as an endless belt-shaped metal mold. There was no problem.
(実施例4)
実施例1と同様の加工手順に従い、めっきを施したステンレス鋼板の長手方向(500mmの方向)に断続的に溝加工を行った。断続溝加工の周期は0.2mmとし、この間に、深さ6μmの溝を溝底長さ65.7μm、溝上部の長さ143.3μmとなるよう加工した。長手方向の繰り返し数は2,449回とし、短手方向には60μmの間隔で、4,666列の加工を繰り返し、溝位置が千鳥状に配置されるようにした。
Example 4
According to the same processing procedure as in Example 1, groove processing was intermittently performed in the longitudinal direction (500 mm direction) of the plated stainless steel plate. The period of the intermittent groove processing was 0.2 mm, and during this time, a groove having a depth of 6 μm was processed so as to have a groove bottom length of 65.7 μm and a groove top length of 143.3 μm. The number of repetitions in the longitudinal direction was 2,449 times, and processing in 4,666 rows was repeated at intervals of 60 μm in the short direction so that the groove positions were arranged in a staggered manner.
この加工を施したステンレス鋼板を2枚溶接して、実施例1と同様に、幅300mm、周長1,000mmのエンドレスベルト状金属金型を製作した。 Two stainless steel plates subjected to this processing were welded to produce an endless belt-shaped metal mold having a width of 300 mm and a circumferential length of 1,000 mm as in Example 1.
このエンドレスベルト状金属金型において、断続溝形状の周期は、エンドレスベルト状金属金型の周長の1/10,000に相当するが、溝深さ、溝底長さ、溝上部長さ、繰り返し周期に問題なく、エンドレスベルト状金属金型としての使用にも問題がなかった。 In this endless belt-shaped metal mold, the period of the intermittent groove shape corresponds to 1 / 10,000 of the circumference of the endless belt-shaped metal mold, but the groove depth, groove bottom length, groove top length, and repetition period There was no problem and there was no problem in use as an endless belt-shaped metal mold.
(実施例5)
ステンレス鋼板を3枚用いて、周長1,500mmとした以外は実施例1と同じ方法でエンドレスベルト状金属金型を作成し、このエンドレスベルト状金属金型を使用して図2の熱インプリント装置にてフィルムへのインプリント成形を行った。
(Example 5)
An endless belt-shaped metal mold was prepared in the same manner as in Example 1 except that three stainless steel plates were used and the circumference was changed to 1,500 mm. Using this endless belt-shaped metal mold, the thermal imprint shown in FIG. Imprint molding on a film was performed using an apparatus.
フィルム2には、ポリカーボネート樹脂を芯層とし、その両面に被転写層としてポリメタクリル酸メチル(PMMA)樹脂を積層した、3層積層フィルムを共押出しにより作成し用いた。該フィルムの総厚みは200μm、各層の積層比(厚み比)はおよそ1:8:1であり、幅は320mmとした。 For film 2, a three-layer laminated film in which polycarbonate resin was used as a core layer and polymethyl methacrylate (PMMA) resin was laminated on both sides as a transfer layer was prepared by coextrusion and used. The total thickness of the film was 200 μm, the lamination ratio (thickness ratio) of each layer was about 1: 8: 1, and the width was 320 mm.
加熱ロール4は炭素鋼からなる筒状の芯材の表面に硬質クロムめっきをしたものを用いた。加熱ロール4の外径は180mm、幅方向長さは304mmとした。加熱手段には加熱ロール内部に備えた誘導加熱装置を用い、加熱ロール4の表面温度を210℃まで加熱した。 As the heating roll 4, a cylindrical core material made of carbon steel with hard chrome plating on the surface thereof was used. The outer diameter of the heating roll 4 was 180 mm, and the length in the width direction was 304 mm. An induction heating device provided inside the heating roll was used as the heating means, and the surface temperature of the heating roll 4 was heated to 210 ° C.
冷却ロール5は加熱ロール4と同様に、炭素鋼を芯材とし、表面に硬質クロムめっきをしたものを用いた。冷却ロール5は内部を循環する流水により、常に表面温度50℃に保った。 As with the heating roll 4, the cooling roll 5 was made of carbon steel as a core material and hard chrome plated on the surface. The cooling roll 5 was always kept at a surface temperature of 50 ° C. by running water circulating inside.
ニップロール6は外径が160mmの炭素鋼からなる筒状の芯材表面に、弾性層11としてポリエステル樹脂(硬度:ショア D80°)を20mmの厚みで被膜したものを用いた。 As the nip roll 6, a surface of a cylindrical core material made of carbon steel having an outer diameter of 160 mm was coated with a polyester resin (hardness: Shore D80 °) with a thickness of 20 mm as the elastic layer 11.
狭圧手段14には空気圧シリンダを用いてニップロール6に対し押圧力180kNを負荷した。 このとき、ニップロール6と成形用フィルム2との接触幅Bを、圧力測定フィルム(プレスケール、富士フィルム株式会社製)を用いて確認したところ全幅で6mmであり、成形用フィルム2に負荷される圧力が100MPaとなり、幅方向で均一であった。 The narrow pressure means 14 was loaded with a pressing force of 180 kN on the nip roll 6 using a pneumatic cylinder. At this time, when the contact width B between the nip roll 6 and the molding film 2 was confirmed using a pressure measurement film (Prescale, manufactured by Fuji Film Co., Ltd.), the total width was 6 mm, and the molding film 2 was loaded. The pressure was 100 MPa and was uniform in the width direction.
フィルムの搬送速度を1m/分から最大20m/分まで徐々に上げていったところ、いずれの速度でもエンドレスベルト状金属金型が破断することなく、エンドレスベルト状金属金型に加工された微細パターンを均一に連続的にフィルムに転写することができた。20m/分でフィルム上に転写されたV字形状を計測したところ、ピッチ24.6〜25.2μm、高さ12.2〜12.5μmであった。 When the film conveyance speed was gradually increased from 1 m / min to a maximum of 20 m / min, the endless belt-shaped metal mold was not broken at any speed, and the fine pattern processed into the endless belt-shaped metal mold was It was possible to transfer the film uniformly and continuously. When the V shape transferred onto the film at 20 m / min was measured, the pitch was 24.6 to 25.2 μm and the height was 12.2 to 12.5 μm.
(比較例1)
実施例1と同様のステンレス鋼板を使用し、めっき時に両端部のマスクを行わず全面(500mm×300mm)めっきを施した以外は実施例1と同様に、めっきおよび溝加工を施した。この板を端部でつきあわせ溶接を試みたが、溶接時にニッケルの溶け落ちが不純物となり強度が出ず、エンドレスベルト状金属金型として成形することができなかった。
(Comparative Example 1)
The same stainless steel plate as in Example 1 was used, and plating and grooving were performed in the same manner as in Example 1 except that the entire surface (500 mm × 300 mm) was plated without masking both ends during plating. Attempts were made to butt-weld the plate at the end, but the nickel burn-out during the welding became an impurity and the strength did not come out, so that it could not be formed as an endless belt-shaped metal mold.
(比較例2)
実施例3と同じ4枚のステンレス鋼板をつきあわせ溶接して周長2,000mのベルト状金属金型とした後に、エンドレスベルト状金属金型の周長と等しい周長を持つ剛体ロールにエンドレスベルト状金属金型を嵌合し、嵌合した状態にて0.1mmのニッケルめっきを行い、このめっき層にダイヤモンドバイトで溝加工を施した。溝加工は旋盤加工機に剛体ロールを固定し、周長2,000m、すなわち、直径636.620mmのエンドレスベルト状金属金型を装着可能な高精度旋盤加工機がないため、比較的精度の低い旋盤加工機で加工を行い、V字形状のピッチ精度は、23.5〜26μm、深さ精度は、11〜13.5μmとばらつきが大きくなった。また、加工機のふれに起因すると見られる加工ムラによって、一部の溝において、稜線部分が変形する問題が生じた。
(Comparative Example 2)
The same four stainless steel plates as in Example 3 were welded together to form a belt-like metal mold with a circumference of 2,000 m, and then the endless belt was placed on a rigid roll having a circumference equal to the circumference of the endless belt-like metal mold. The metal mold was fitted, and 0.1 mm nickel plating was performed in the fitted state, and the plated layer was grooved with a diamond tool. For grooving, there is no high-precision lathe machine with a rigid roll fixed to a lathe machine and a circumference of 2,000 m, that is, a metal mold with an endless belt diameter of 636.620 mm. The V-shaped pitch accuracy was 23.5 to 26 μm, and the depth accuracy was 11 to 13.5 μm. Moreover, the problem that the ridgeline part deform | transformed in a part of groove | channel by the process nonuniformity considered to originate in the shake of a processing machine arose.
1:微細パターン転写フィルムの製造装置
2:成形用フィルム
2a:成形用フィルムの成形面
3:エンドレスベルト状金属金型
3a:エンドレスベルト状金属金型の微細パターン面
4:加熱ロール
5:冷却ロール
6:ニップロール
7:剥離ロール
8:ガイドロール
9:巻出ロール
10:巻取ロール
11:弾性層
13:軸受
14:狭圧手段
15:剛体平面板
16:マスキングテープ
31:基層
32:めっき層
33:金属平板
34:基層露出部
35:微細パターン
1: Fine pattern transfer film manufacturing apparatus 2: Molding film 2a: Molding film molding surface 3: Endless belt-shaped metal mold 3a: Endless belt-shaped metal mold fine pattern surface 4: Heating roll 5: Cooling roll 6: Nip roll 7: Peeling roll 8: Guide roll 9: Unwinding roll 10: Winding roll 11: Elastic layer 13: Bearing 14: Narrow pressure means 15: Rigid flat plate 16: Masking tape 31: Base layer 32: Plating layer 33 : Metal flat plate 34: Base layer exposed portion 35: Fine pattern
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