本发明涉及通过在膜上转印表面结构来制造表面结构膜的方法及其制造装置。通过本发明的方法而获得的表面结构膜作为具有扩散、聚光、反射、透射等光学功能的光学膜、具有超疏液功能、细胞培养适应性的凹凸结构膜等在其表面需要从微米尺寸到纳米尺寸的微细结构的构件而使用。
背景技术：
作为表面具有微细结构的表面结构膜的制造方法，有下述方法：使用在表面形成有微细结构的模具，将热固性或放射线固化性材料涂布于模具或涂布于供给到模具之前的膜后，使上述膜抱合于加热的模具从而在涂布膜上形成微细结构并且使其固化，进一步通过从模具剥离上述膜，从而使微细结构转印于上述膜的表面而获得表面结构膜的方法。
专利文献1中记载了，在将作为热固性材料的溶胶凝胶涂布于以卷对卷方式拉出的膜模具后，一边将模具向基板按压一边进行热处理，从而在基板表面，将由溶胶凝胶材料形成的微细结构转印于基板的方法。在膜模具表面预先形成有微细结构，与该微细结构几乎相同形状的结构也形成于基板表面。由于应用溶胶凝胶材料，因此能够形成耐热性较高的凹凸结构。
此外，专利文献2中记载了，通过将表面预先涂布了放射线固化性树脂的膜，一边向表面形成有微细结构的环形带按压一边进行放射线照射，从而在膜表面形成微细结构，然后通过将模具与膜进行剥离，从而制造在表面形成了微细结构的膜的方法。记载了环形带使用由树脂形成的复制品，由此能够抑制模具成本。
此外，参考文献3中记载了，用第1加热辊使作为热塑性树脂的坯料软化，形成凹凸结构后，一边在第2加热辊上通过加热使发泡材料发泡，一边叠层在形成了凹凸结构的坯料上的方法。记载了第1加热辊与第2加热辊的温度可以根据使用的坯料和发泡材料来分别设定，由此能够通过一连串动作进行对坯料形成凹凸结构与发泡材料的发泡和叠层。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第5695804号公报
专利文献2：日本特开2008-137282号公报
参考文献3：日本特开2001-277354号公报
技术实现要素：
发明所要解决的课题
然而，专利文献1所记载的微细结构转印膜的制造方法中，由于将长尺寸的膜卷作为模具，因此存在模具成本变高这样的问题。此外，虽然可以应用于片状的基板，但在应用于卷对卷状的膜的情况下，存在因为加热时的收缩模具和基板在热固化材料未固化的状态下被剥离，不能形成规定的表面结构这样的问题。此外，即使可以固化而不剥落，在将膜与模具叠层的状态下，也不能将固化材料充分地填充到形成在模具表面的图案的内部，结果，存在转印的图案形状变得不良这样的问题。
此外，专利文献2所记载的微细结构转印膜的制造方法中，在应用于由热固性材料形成的材料的情况下，存在因为固化过程中的收缩而在热固化材料未固化的状态下模具和基板被剥离，不能形成规定的表面结构这样的问题。此外，由于涂布在模具表面的热固性材料的平坦性差，因此存在在与基板叠层的状态下发生热固性材料与基板的密合不良，不能在基板上均匀地转印热固性材料这样的问题。
此外，参考文献3所记载的微细结构转印膜的制造方法中，第1加热辊和第2加热辊都需要为高温，为了维持作为热塑性树脂的坯料的凹凸结构、和连续地卷绕制品，除了2个加热辊以外，还需要用于将制品冷却的冷却辊，存在设备大型化这样的问题。
本发明的目的是解决上述问题，提供将包含热固性材料的微细的表面结构以高精度并且廉价的模具成本连续并且均匀地转印到膜表面的装置以及方法。
用于解决课题的方法
本发明是以下制造方法以及制造装置。
一种表面结构膜的制造装置，是制造在膜的表面具有包含热固性材料的表面结构的表面结构膜的制造装置，其至少具备：
(1)形成有表面结构的环形带状的模具，
(2)用于将抱住2个以上加热辊的上述模具通过使上述加热辊旋转来环绕输送的模具输送装置(模具输送部件)，
(3)加压机构，其至少具备：与上述模具输送装置中的第1加热辊平行地配置，且表面被弹性体覆盖的夹持辊；以及使用了上述加热辊和上述夹持辊的夹压装置(夹压部件)，
(4)与上述加压机构相比设置在上述模具的输送方向上游侧，且用于在模具的形成有上述表面结构的面涂布材料的模具用涂布单元，
(5)对上述模具的表面供给膜的膜供给装置(膜供给部件)，
(6)与上述加压机构相比配置在膜输送方向上游侧，且用于在膜的与上述模具接触的面涂布材料的膜用涂布单元，以及
(7)用于剥落上述模具的表面的膜的膜剥离装置(膜剥离部件)。
一种表面结构膜的制造方法，其特征在于，是制造包含热固性材料的表面结构膜的方法，其至少包含下述工序：
(1)在通过使形成有表面结构的环形带状的模具抱住被加热了的至少2个以上的加热辊，来一边将上述模具加热一边使其环绕输送的模具输送部，在上述模具的表面涂布热固性材料a的工序，
(2)在膜的表面涂布热固性材料b的工序，
(3)使上述模具与上述膜以上述热固性材料a与上述热固性材料b接触的方式贴合的工序，
(4)将上述膜、上述热固性材料a、上述热固性材料b和上述模具在叠层的状态下通过夹持辊进行加压的工序，
(5)将加压后的上述膜、上述热固性材料a、上述热固性材料b和上述模具在叠层的状态下一边加热一边输送的工序，
(6)将由上述膜与上述热固性材料a、上述热固性材料b构成的表面结构膜从上述模具剥离的工序。
发明的效果
根据本发明，能够应用环形带状的模具来制作表面结构膜。由于省略如现有技术那样每个制品都制作卷膜状的长条模具那样的工序，因此实现模具的低成本化。此外，在固化过程中膜与模具也不剥离而能够维持叠层状态，此外，能够获得固化材料与膜的均匀密合，因此能够形成高精度的表面结构。
附图说明
图1是从截面观察本发明的表面结构膜的制造装置的一例的概略图。
图2是从截面观察本发明的表面结构膜的制造装置的一例的概略图。
图3是从截面观察本发明的表面结构膜的制造装置的一例的概略图。
图4是从截面观察本发明的表面结构膜的制造装置的一例的概略图。
图5是从截面观察本发明的表面结构膜的制造装置的一例的概略图。
图6是从截面观察本发明的表面结构膜的制造装置的一例的概略图。
图7是从截面观察制造应用于本发明涉及的表面结构膜的模具的装置的一例的概略图。
图8是表示通过本发明的表面结构膜的制造方法制造的表面结构膜的一例的立体图。
图9是通过电子显微镜对通过实施例1制造的表面结构膜的表面进行观察而得的照片。
具体实施方式
本发明的表面结构膜的制造装置是下述制造装置，其至少具备：形成有表面结构的环形带状的模具(モールド)；用于将抱合于2个以上加热辊的上述模具通过使上述加热辊旋转来环绕输送的模具输送装置；加压机构，其至少具备与上述模具输送装置中的第1加热辊平行地配置且表面被弹性体覆盖的夹持辊、以及使用了上述加热辊和上述夹持辊的夹压装置；与上述加压机构相比设置在上述模具的输送方向上游侧，且用于在模具的形成了上述表面结构的面涂布材料的模具用涂布单元；对上述模具的表面供给膜的膜供给装置；与上述加压机构相比配置在膜输送方向上游侧，且用于在膜的与上述模具接触的面涂布材料的膜用涂布单元；以及用于剥落上述模具的表面的膜的膜剥离装置。
图1是从截面观察本发明的表面结构膜的制造装置的一例的概略图。表面结构膜的制造装置10是形成在膜11的表面形成有由热固性材料a13和热固性材料b13’形成的结构的表面结构膜15的装置的例子。另外，从贴合时的密合性的观点考虑，热固性材料a与热固性材料b优选为相同材料，但不需要一定为相同材料，只要选择在两材料的界面相混合的材料、在固化时可以表现界面的密合性的材料即可。
如图1所示，本发明的表面结构膜的制造装置10具备：环形带状的模具12；将模具12架设于第1加热辊21和第2加热辊22使其环绕输送的模具输送装置20；将与第1加热辊21平行地配置的夹持辊28相对第1加热辊21推压(按压)的加压机构27；在模具12的表面涂布热固性材料a13的模具用涂布单元30；对模具12的表面供给膜11的膜供给装置23；用于在膜11的与模具12接触侧的表面涂布热固性材料b13’的膜用涂布单元33；以及从模具12剥离表面结构膜15的膜剥离装置24。各构成的概要如下所述。
模具输送装置20具备：第1加热辊21，第2加热辊22，以及使两辊或第1加热辊21旋转的驱动部。在仅将第1加热辊21旋转驱动的情况下，第2加热辊22以能够自由旋转的方式保持，通过与模具20的摩擦来旋转。此外，第1加热辊21和第2加热辊22包含加热装置。作为加热装置，优选为从辊内部进行加热的构造，但也可以在辊外表面附近设置红外线加热器、感应加热装置，而从辊外表面使加热促进。
加压机构27是能够将夹持辊28相对第1加热辊21以在宽度方向上均匀的压力进行推压的机构，夹持辊28采用在芯层的外表面被覆有弹性体的构造，通过轴承旋转支持芯层的两端部。夹持辊28通过该加压机构27的行程(stroke)来开闭，将模具12、热固性材料a13、热固性材料b13’和膜11在叠层的状态下夹压或开放。此外，夹持辊28根据所希望的工艺和/或膜材质可以具有调温机构。
作为膜供给装置23，具备从卷成卷状的膜将膜卷出的卷出辊23a，以及进一步以与膜11的输送路径相吻合的方式具备1根或多根导辊23b，在使膜11包合于夹持辊后，使其送入加压部27a。
作为膜剥离装置24，具备用于将由膜11与热固性材料a13、热固性材料b13’构成的叠层体即表面结构膜15从模具12剥离的剥离辊24a，以及将剥离的表面结构膜15卷绕成卷状的卷绕辊25a，以及进一步以与表面结构膜15的输送路径相吻合的方式具备1根或多根导辊25b。
模具用涂布单元30只要能够将作为涂布材料的热固性材料a13在宽度方向上连续地稳定排出即可，例如，可以为图示那样的将由缝模31构成的排出器与能够连续地供给定量涂布液的输送机构等组合的结构的模具用涂布单元。此外，为了高精度地维持缝模的排出前端面与模具的间隔，也可以在模具的涂布面的相反侧配置支持辊32。优选设置能够将涂布器的位置在左右以高分辨率进行位置调整那样的位置调整机构。
此外，图中仅显示1个涂布单元，但也可以设置多个模具用涂布单元。因为模具12的表面结构的影响，有时涂布面的平坦性降低。在该情况下，通过经过多次涂布工序能够提高平坦性。
膜用涂布单元33与模具用涂布单元同样地，只要能够将作为涂布材料的热固性材料b13’在宽度方向上连续地稳定排出即可，例如，可以为图示那样的将由缝模34构成的排出器与能够连续地供给定量涂布液的输送机构等组合的结构的膜用涂布单元。此外，为了高精度地维持缝模的排出前端面与模具的间隔，可以在模具的涂布的相反侧配置支持辊35。优选设置能够将涂布器的位置在左右以高分辨率进行位置调整那样的位置调整机构。
环形带状的模具12是形成有凹凸的表面结构的环形带。因为在输送过程中抱合于辊，所以优选为具有挠性的环形带。此外，为了均匀地进行加压、加热，优选为薄且均匀的厚度的材料。作为形状，考虑应用的热固性材料的变形时间、固化时间，优选高低差为1mm以下的表面结构。此外，由于在输送中加热，因此优选为能够耐加热温度的材料。
由表面结构膜的制造装置10进行的一连串成型动作如下所述。模具12成为通过第1加热辊21、第2加热辊22被环绕输送，被加热到规定温度的状态。进而，通过模具用涂布单元30在模具12的表面涂布热固性材料a13。此外，通过膜用涂布单元33在从作为膜供给装置23的卷出辊23a卷出的成型用膜11的表面涂布热固性材料b13’。在涂布后，在加压部27a，被供给到模具12的表面。通过加压机构27，模具12、热固性材料a13、热固性材料b13’和膜11在叠层的状态下被加压部27a夹压。虽然热固性材料a13从刚被涂布后开始，被加热且固化缓慢进行，但通过在固化未完全完成的状态下通过加压机构27加压，从而热固性材料a13进入到形成在模具12表面的表面结构中，同时在加热辊21的表面进一步继续接受热能，因此固化被促进。另一方面，受到对模具12表面赋予的凹凸结构的影响，有时在热固性材料a13的涂布面产生凹凸，但在使模具12与膜11贴合时，涂布在膜11侧的热固性材料b13’以填充于热固性材料a13的涂布面的凹部的方式流动，结果，在模具12、热固性材料a13、热固性材料b13’、膜11的叠层体中在各层间无间隙地密合。
进而，热固性材料a13和b13’接收到来自模具12的热能，固化被促进，从而开始与膜11的密合，变得不容易剥落。在该状态下将模具12、热固性材料a13和b13’、膜11的叠层体14输送到第2加热辊22，热固性材料a13和b13’从被加热的辊表面进一步接收热能，使热固性材料的固化反应完成。如果热固性材料的固化完成，则热固性材料a13和b13’的与模具12和膜11的密合变为牢固的状态。接下来，通过作为膜剥离装置24的剥离辊24a而分成模具12一侧、与由膜11与热固性材料a13和b13’叠层而得的表面结构膜15一侧。表面结构膜15的表面结构为模具表面结构的反转形状。在剥离后，在模具12的表面再次涂布热固性材料a13。另一方面，表面结构膜15通过卷绕辊25a被卷绕。上述动作连续地进行。
通过上述装置结构和动作，能够在膜11的表面形成包含热固性材料的表面结构。通过在作为基材的膜11和预先被加热的模具12双方涂布热固性材料，从而相对于模具12的表面结构的凹凸形状，能够通过因加热而某程度固化从而具有了适度弹性模量的热固性材料a13与比热固性材料a13固化度低且流动性高的热固性材料b13’的组合，兼顾在加压时树脂向模具12的表面结构的凹部的进入(高填充性)、与作为在模具表面的膜的形状(高平坦性)，高精度地获得微细的表面结构。这里，所谓树脂的填充性高，是通过相对于热固性材料a13的弹性模量以足够高的压力进行夹挤，从而树脂流动到形成于模具表面的结构的间隙。此外，所谓平坦性高，是抑制在加压时树脂向夹挤宽度方向的端部及/或输送方向的流入，而在宽度方向与输送方向两者上获得均匀的厚度。
进而，通过应用环形带状的模具，充分长地取加热辊间的距离，根据情况进一步在辊间追加加热装置，从而能够确保充分的树脂固化时间。由此，能够高速化、扩大热固性材料的应用范围。环形带状的模具只要在劣化的时刻、产生缺陷的时刻更换模具地进行管理即可，由于不是卷膜状的模具那样的一次性品，因此能够将模具花费的成本抑制得低。
接下来参照图1对各部的结构进行详细说明。
构成模具输送装置20的第1加热辊21由于在夹挤时受到荷重，因此要求强度和加工精度，进一步包含加热装置。作为材质，可举出例如钢、纤维强化树脂、陶瓷、铝合金等。此外，作为加热装置(加热方式)，可以为使内部为中空而设置插置式加热器、感应加热装置，或在内部加工流路而流通油、水、蒸气等热介质等，从而从辊内部进行加热的结构。此外，可以为在辊外表面附近设置红外线加热加热器、感应加热装置，从辊外表面进行加热的结构。
第1加热辊21的加工精度优选为以jisb0621(修订年1984)中定义的圆柱度公差计为0.03mm以下，以圆跳动公差(円周振れ公差)计为0.03mm以下。如果这些值过大，则在夹压时的第1加热辊21与夹持辊28之间会形成部分间隙，因此有时不能均匀地推压叠层体14，引起转印的表面结构的形状产生偏差。此外，辊的表面粗糙度以jisb0601(修订年2001)中定义的、算术平均粗糙度ra计优选为0.2μm以下。其原因是，如果ra超过0.2μm，则有时第1加热辊21的形状转印到模具12的背面，进一步其转印于膜11的表面结构。
优选对第1加热辊21的表面实施硬质铬镀敷、陶瓷喷镀、类金刚石碳涂布等高硬度皮膜的形成处理。第1加热辊21总是与模具12接触，而且经由叠层体14而受到夹持辊28的推压力，因此其表面非常易于磨损，如果第1加热辊21的表面磨损、或损伤，则有时产生上述那样的表面结构的形状偏差、辊表面的形状的转印这样的问题。
另一方面，第2加热辊22也包含加热装置。作为材质和加热装置(加热方式)，与第1加热辊同样。第2加热辊22的加工精度优选以jisb0621(修订年1984)中定义的圆柱度公差计为0.05mm以下，以圆跳动公差计为0.05mm以下。如果它们的值过大，则有时输送精度降低，有在叠层体14或模具12中引起宽度方向的张力不均或过大扭摆行进的可能性。第2加热辊22的表面粗糙度与第1加热辊同样地，以jisb0601(修订年2001)中定义的、算术平均粗糙度ra计优选为0.2μm以下。如果ra超过0.2μm，则有向模具的热传导变得不充分的可能性。此外，关于材质，也与第1加热辊21同样地，优选实施硬质铬镀敷、陶瓷喷镀、类金刚石碳涂布等高硬度皮膜的形成处理。其原因是，防止与模具的接触导致的损伤、磨损。
而且，各辊的端部通过滚动轴承等被旋转支持。第1加热辊21与未图示的电动机等驱动装置连接，能够一边控制速度一边旋转。此外优选第2加热辊22通过模具12利用第1加热辊21的驱动力进行旋转。作为速度，优选为在1～30m/分钟的范围内输送，也可以一边高精度地转印表面结构一边提高生产性。
此外，为了稳定地输送模具12，优选设置模具扭摆(蛇行)修正机构。如图1所示，模具扭摆抑制机构的优选形态是具有：在模具12的输送路径中，用于检测模具12的端部位置的端部检测传感器36；以及通过基于检测到的值来控制第2加热辊22的移动，从而调整模具12的输送位置的控制器37。
作为第2加热辊22的移动装置，优选为能够分别相对于模具12的输送方向来调整第2加热辊22的角度的装置。优选为基于来自端部检测传感器36的值调整第2加热辊的相对于模具输送方向的角度以在要移动的方向降低张力的结构。通过具备上述模具12的扭摆抑制机构，从而能够抑制由热变形引起的模具12的扭摆行进，实现稳定的模具12的输送和成型动作。此外，第2加热辊22优选用气缸等推压装置以恒定的载荷推压模具12的非表面结构面。模具根据温度变化而发生尺寸变化，因此上述结构对于维持恒定的张力是有效的。
此外，也可以在模具输送过程中(途径中)在涂布热固性材料a13后，在到加压之前的期间通过其它加热单元进行加热而使热固性材料a13的固化促进。图2显示追加了加热单元的装置的一例，是从截面观察表面结构膜的制造装置40的概略图。通过将加热单元41设置在刚涂布后的位置，从而使刚涂布后的热固性材料a13的固化开始，在某程度固化的状态下，通过加压机构27将膜11在叠层的状态下加压。能够抑制加压时的材料的向宽度方向端部的扩展，使加压后的热固性材料膜的厚度在宽度方向上均匀。作为加热单元41，只要是能够将热固性材料a13加热的加热单元即可，可以为分开设置红外线加热器等加热单元41的构成、从模具12的非涂布侧使加热辊接触而通过热传导进行加热的构成等。
此外，可以设置在模具输送过程中在涂布热固性材料a13后，在到加压之前的期间将热固性材料a的涂布面平坦化的平坦化装置。图3显示追加了平坦化装置46的装置的一例，是从截面观察表面结构膜的制造装置45的概略图。平坦化装置46优选为用于使具有凹凸的涂布面平坦化，并且具有与涂布面触接的边缘的结构体。进一步优选具有如下机构或构造，该机构或构造中，边缘部能够以在模具12的宽度方向上保持均匀的压力或保持均匀的距模具12表面的距离的状态与涂布面触碰接。
此外，可以设置在模具输送过程中在将热固性材料a13和b13’加压后，在进行加热的期间使膜11与热固性材料密合的推压机构(按压机构)。图4显示追加了推压机构的装置的一例，是从截面观察表面结构膜的制造装置50的概略图。推压机构51，是对由加压机构27加压后的叠层体14，通过环形带54在第1加热辊21的表面进行推压的机构的一例。环形带54被架设于辊52、53，环形带54追随于叠层体14的输送通过与膜11的摩擦而环绕。辊52、53被保持为旋转自由。环形带54优选被加热，辊52、53也优选设置调温机构。作为环形带54的材质，为了不对膜11造成损伤，优选为树脂，但也可以为不锈钢等的金属带。通过上述结构，一边加压后的叠层体14被加热一边膜11被相对于热固性材料a13、b13’按压，从而能够一边促进热固性材料a13、b13’的固化，一边促进热固性材料a13向模具12的表面结构的填充和膜11与热固性材料b13’的密合。
此外，为了在模具输送过程中使热固性材料a13、b13’的加压后的固化促进，也可以将加热辊追加于模具输送装置。图5显示对模具输送装置追加了3个以上加热辊的装置的一例，是从截面观察表面结构膜的制造装置60的概略图。加热辊66a、66b、66c、66d作为输送装置而设置，进一步，与图4同样地设置有用于对第1加热辊21与叠层体14进行推压的推压机构51。利用追加了上述加热辊66a～66d、推压机构51的结构，能够维持膜11与热固性材料b13’的密合，并同时促进固化，因此对于图1、图2所例示的模具输送装置中固化不充分的材料是有效的。
这里，参照图1对加压机构27进行说明。加压机构27由夹持辊28、以及对与其平行地对置配置的第1加热辊21进行推压的机构构成。夹持辊28是在芯层的外表面被覆了弹性体的结构。芯层要求强度和加工精度，例如采用钢、纤维强化树脂、陶瓷、铝合金等。此外，弹性体是因推压力而变形的层，优选应用以橡胶作为代表的树脂层或弹性体材质。芯层在其两端部通过轴承被旋转支持，进一步轴承与缸体等推压装置29连接。夹持辊28通过该推压装置29的行程进行开闭，将叠层体14夹压或开放。
此外，夹持辊28根据所希望的工艺、膜材质而可以具有调温机构。作为调温机构，可以为使辊内部为中空而插置式筒形加热器、感应加热装置、或者在内部加工流路而流通油、水、蒸气等热介质，从而从辊内部进行加热的结构。此外，可以为在辊外表面附近设置红外线加热加热器，从辊外表面进行加热的结构。
夹持辊28的加工精度优选以jisb0621(修订年1984)中定义的圆柱度公差计为0.03mm以下，以圆跳动公差计为0.03mm以下。如果它们的值过大，则在夹压时的第1加热辊21与夹持辊28之间会形成部分间隙，因此不能在宽度方向上以均匀的力对叠层体14进行推压，其结果，有时不能将叠层体14均匀地推压，引起转印的表面结构的形状产生偏差。此外，关于弹性体的表面粗糙度，以jisb0601(修订年2001)中定义的、算术平均粗糙度ra计优选为1.6μm以下。其原因是，如果ra超过1.6μm，则有时在推压时弹性体的表面形状转印到膜11的背面。
关于夹持辊28的弹性体的耐热性，优选具有160℃以上的耐热温度，进一步优选具有180℃以上的耐热温度。这里所谓耐热温度，由在该温度放置24小时时的抗拉强度的变化率超过10％时的温度来判定。
作为弹性体的材质，例如在使用橡胶的情况下，可以使用硅橡胶、epdm(乙烯-丙烯-二烯橡胶)、氯丁橡胶、csm(氯磺化聚乙烯橡胶)、聚氨酯橡胶、nbr(腈橡胶)和/或硬质橡胶等。在进一步要求高弹性模量和硬度的情况下，可以使用使韧性提高的硬质耐压树脂(例：聚酯树脂)。弹性体的橡胶硬度以astmd2240：2005(肖氏d)规格计优选为70～97°的范围。如果硬度低于70°则有时弹性体的变形量变大，与膜11的加压接触宽度过大，不能确保结构的形成所需的压力，此外如果硬度超过97°，则相反有时该层的变形量变小，加压接触宽度过小，不能确保表面结构的转印所需的推压时间。
夹持辊28的驱动装置优选能够用链或带等与第1加热辊21的端部连接，与第1加热辊21连动而旋转，或者，使用速度能够与第1加热辊21同步的电动机等使其独立旋转，但也可以制成旋转自由的结构，通过与膜11的摩擦而旋转。
膜供给装置23由卷出辊23a、以及进一步以与膜11的输送路径相吻合的方式设置的1根或多根导辊23b构成，但优选导辊23b具备张力检测机构，以张力成为一定的方式控制导辊23a的旋转转矩。膜11在包合于夹持辊28后，被输送到加压部27a，但也可以在即将包合前设置褶皱展平辊。
膜剥离装置24，由通过剥离辊24a将表面结构膜15从模具12剥离后将其卷绕成卷状的卷绕辊25a、以及进一步具备的1根或多根导辊25b构成，但优选导辊25b具备张力检测机构，以张力成为一定的方式控制卷绕辊25a的旋转转矩。此外，表面结构膜15并非必须卷绕成卷状，也可以具备一边把持宽度方向端部，一边在输送过程中裁切成片状而片状地回收的机构。此外，也可以在剥离辊24a的内面设置冷却机构。也可以在将被加热了的表面结构膜15卷绕前对其进行冷却。此外，也可以在从剥离辊到卷绕前的输送过程中设置空气喷吹器等冷却装置对表面结构膜15进行冷却。通过在卷绕前冷却到室温，可以在卷绕后的表面结构膜15中，抑制因温度变化而可能产生的褶皱、平面性不良等。
模具用涂布单元30在模具12的输送过程中与加压部27a相比在上游侧具备缝模31和与其连接的涂布材料供给机构。缝模31以能够在模具12的形成了表面结构的面涂布热固性材料a13的方式与该面对置。为了形成均匀的涂膜，优选高精度地均匀保持缝模31与模具12的间隔，如图所示，优选配置支持辊32以从与形成了表面结构的面相反侧的面对模具进行支持。此外，为了在模具接触时能够将模具温度控制为规定温度，优选支持辊32在内部设置调温机构。这里，关于缝模31与模具12的间隔，优选预先设为能够以缝模31的排出面与模具12的表面的距离为10μm～500μm的间隔来控制位置。此外，作为宽度方向的间隔的精度，优选为10μm以下，更优选为3μm以下。此外，为了实现本发明中的精度，支持辊32的平直度和旋转振动(回転振れ)优选为5μm以下，更优选为1μm以下。另外，这里例示使用了缝模的涂布方式，但也可以为其它涂布方式。
膜用涂布单元33在膜11的输送过程中与加压部27a相比在上游侧具备涂布器和与其连接的涂布材料供给机构，作为涂布器，只要利用与上述模具用涂布单元同样的缝模等即可。在该情况下，优选高精度地在宽度方向上均匀保持缝模34与膜11的间隔，如图所示，优选配置支持辊35。这里，关于缝模34与膜11的间隔，优选预先设为能够以缝模34的排出面与膜11的表面的距离为10μm～500μm的间隔来控制位置。此外，作为宽度方向的间隔的精度，优选为10μm以下，更优选为3μm以下。此外，为了实现本发明中的精度，支持辊35的平直度和旋转振动优选为5μm以下，更优选为1μm以下。另外，这里例示使用了缝模的涂布方式，但也可以为其它涂布方式。
可以进一步追加转印单元和热固性材料的模具用涂布单元，以能够在膜11的两面形成热固性材料的层。图6显示用于在两面形成包含热固性材料的层的装置的一例，是从截面观察表面结构膜的制造装置70的概略图。将构成转印单元的第2模具输送装置71与模具输送装置20平行地设置。构成第2模具输送装置71的第2模具80可以在表面设置表面结构，也可以不设置。在没有表面结构的情况下，可获得平坦的热固性材料的面。第2模具输送装置71以在模具12与第1加热辊21分离的附近第2模具80与膜11接触的方式，配置加热辊72、73，在两辊架设第2模具80。构成第2模具用涂布单元的缝模74设置在在第2模具的输送过程中与膜接触点77相比模具输送工序上游侧。此外，将加热单元75设置在缝模74与膜接触点77之间。此外，可以在通过第1加热辊21后，通过加热辊78、79进行多次夹压，可以促进热固性材料的固化、和膜11与热固性材料的密合。在夹着输送到第2加热辊22的膜而对置的位置设置加热辊73。表面结构膜81通过加热辊72从模具12剥离，卷绕于卷绕辊。表面结构膜81在两面形成热固性材料的层，因此能够抑制伴随热固性材料的收缩而来的膜的翘曲变形，使平面性提高。
环形带状的模具12是加工有表面结构的环形带。关于材质，考虑高强度和热传导率，则可以采用镍、钢、不锈钢和/或铜等金属，但如果考虑与热固性材料的剥离性则优选为树脂。在树脂的情况下，为了获得更高的剥离性，优选表面能为25mn/m以下的热塑性材料。作为材质，优选例示聚烯烃系材料。为了提高作为模具的平面性，可以与双轴拉伸聚对苯二甲酸乙二醇酯膜(pet)贴合。
作为具有表面结构的模具12的制作方法，可以采用向热塑性树脂膜的表面按压型模而成型形状的方法。在向热塑性树脂膜的表面按压型模而成型形状的方法中，将热塑性树脂膜在加热的状态下向型模按压，将形成在型模表面的结构的反转结构形成于热塑性树脂膜的表面。例如，能够通过经由如图7所示那样的模具制造装置的工艺来制造。图7是显示用于使用环形带状的型模101来制造模具12的装置的一例的截面图。
图7所示的例子中，膜102从卷出辊110拉出，供给到由加热辊120加热了的具有表面结构的环形带状的型模101的表面。型模101的表面结构与最终想要获得的表面结构膜15的表面结构形成几乎相同形状。型模101在即将与膜接触前通过加热辊120被加热。连续供给的膜102通过夹持辊121被按压型模101的表面结构，在膜102上形成型模101的表面结构的反转结构。
然后，膜102在与型模101密合的状态下被输送到冷却辊130的外表面位置。膜102通过冷却辊130经由型模101通过热传导进行冷却后，通过剥离辊140从型模101剥离，膜卷绕于卷绕辊150。通过这样的工艺，获得卷膜状的模具。图1所示的模具12根据应用的装置而切割成适当长度，将端部从内面侧用带固定等而加工成环形带状。
另外，作为对型模101的表面实施的加工方法，可举出：在金属带的表面实施直接切削及/或激光加工的方法；对形成于金属带表面的镀覆皮膜实施直接切削及/或激光加工的方法；对内面具有微细结构的圆筒状的原版实施电铸的方法；在金属带表面连续张贴具有微细结构面的薄板的方法等。此外，可举出使具有规定的厚度、长度的金属板的端部彼此对接进行焊接的方法等。
此外，作为模具12的表面结构，适合为离散地配置有凹陷形状的表面结构。这是因为，能够在加压时由模具平坦面承受压力，因此在形状的前端集中受到压力而在前端引起变形的可能性低。作为凹陷形状，优选为下述形状：直径10nm～1mm、高度为10nm～0.5mm的圆柱状的凹陷以间距100nm～1mm、更优选高1μm～500μm进行配置的形状。但是，不限定于此，可以为圆锥、棱锥状的凹陷。进一步，例如，可以为多个槽条纹状排列的形状、或者离散地配置有凸形状的形状。
另外，关于图6所示的在两面形成热固性材料的情况下所使用的第2模具80，也优选为与模具12同样的构成、材料、制造方法。另外，可以为没有表面结构的平坦的模具。
接下来，对本发明的表面结构膜的制造方法进行说明。本发明的表面结构膜的制造方法，其特征在于，通过至少包含下述工序来制造表面结构膜，该工序是：在通过使形成了表面结构的环形带状的模具抱合于被加热了的至少2个以上的加热辊，来一边将上述模具加热一边使其环绕输送的模具输送部，在上述模具的表面涂布热固性材料a的工序；在膜的表面涂布热固性材料b的工序；使上述模具与上述膜以上述热固性材料a与上述热固性材料b接触的方式贴合的工序；将上述膜、上述热固性材料a、上述热固性材料b和上述模具在叠层的状态下通过夹持辊进行加压的工序；将加压后的上述膜、上述热固性材料a、上述热固性材料b和上述模具在叠层的状态下一边加热一边输送的工序；将由上述膜与上述热固性材料a、上述热固性材料b构成的表面结构膜从上述模具剥离的工序。
接下来参照图1～图6对制造方法进行说明。
作为准备阶段，成为下述状态：将膜11从卷出辊23a拉出，沿着模具12上面经过剥离辊24a用卷绕辊25a卷绕的状态。
接着，一边通过驱动装置输送膜11，一边使第1加热辊21与第2加热辊22工作，调温到两加热辊的表面温度变为规定温度。两加热辊的表面温度的条件依赖于涂布的热固性材料a13、b13’的材质、膜11的耐热性、模具12的表面结构的形状、长宽比等，但通常在80℃～200℃之间设定。在模具为树脂的情况下，优选加热辊的表面温度比构成模具的树脂的玻璃化转变温度低20℃以上。这是为了能够抑制模具的表面结构的形状变形。此外，如图2所示，可以在从模具用涂布单元30到加压部27a之间设置加热单元41，对模具进行加热。此时，加热单元41的设定温度优选设定为使得热固性材料a13在加压部27a成为适当的固化状态。通过形成适当的固化状态，能够抑制加压时的材料的宽度方向端部的扩大，使加压后的热固性材料膜的厚度在宽度方向上均匀形成。
在第1加热辊21和第2加热辊22的表面温度达到设定值之后，将膜11以成型速度输送，同时使模具用涂布单元30与膜用涂布单元33工作，开始热固性材料a13对模具12的涂布和热固性材料b13’对膜11的涂布，同时闭合夹持辊28，用第1加热辊21和夹持辊28对膜11、模具12进行加压，将模具12的表面结构的反转形状形成于热固性材料a13。此外，通过热固性材料a13与热固性材料b13’接触而被加压，从而热固性材料b13’被填充到受模具的表面结构的影响而产生的热固性材料a13的涂布面的凹凸部。作为此时的条件，虽然依赖于涂布的热固性材料a、b的机械特性、模具12的表面结构的形状、长宽比等，但优选膜的成型速度在1～30m/分钟内设定，夹挤压力在10mpa以上切100mpa以下的范围内设定。此外，如图3所示，可以在从模具用涂布单元30到加压部27a之间设置平坦化装置46，将热固性材料a刚涂布后的涂布面预先平坦化。完全的平坦化是困难的，但通过减小涂布面的凹凸的大小，从而之后的热固性材料b13’易于填充于凹凸面。
作为应用的热固性材料a、b，可以为无机材料、有机材料中的任一种，但考虑膜11的耐热性，适合为固化温度较低的有机材料。例如，适合使用酚树脂、脲树脂(尿素树脂)、三聚氰胺树脂、环氧树脂、不饱和聚酯、有机硅树脂、聚氨酯等。此外，适合使用涂布时的粘度、固化时的硬度等可以广泛选择的双组分固化型硅橡胶。
夹挤压力如果小于10mpa则在转印微细结构的情况下，有时树脂不能充分变形完而变得成型不良。此外，如果超过100mpa则有时模具的形状变形，和有时在强度设计上装置变得大型而成本成为问题。
热固性材料a13通过来自模具12的热传导而被加热，通过第1加热辊21和夹持辊28被夹压，从而填充在模具12的表面结构内。进而，通过了加压部27a的膜11、热固性材料、模具12叠层而得的叠层体14，一边基本维持温度一边输送到第2加热辊22。这里模具12被进一步加热，通过来自模具12的热传导而热固性材料a13、b13’都被加热，固化进行。然后，通过作为膜剥离装置的剥离辊24a而被剥离。此外，如图4所示，在第1加热辊21的表面，也可以使用环形带54从膜11侧对叠层体14加压。能够促进热固性材料a13、b13’的固化、以及与膜11的密合。
接着，在第2加热辊22的表面，通过作为膜剥离装置的剥离辊24a，将膜11与热固性材料a13、b13’密合而叠层的表面结构膜15从模具12剥离。剥离的表面结构膜15用卷绕辊25a卷绕。
此外，如图6所示也可以进一步追加转印单元和热固性材料的模具用涂布单元，以能够在膜11的两面转印热固性材料的层。优选预先使涂布的热固性材料的材质、涂布厚度与在相反面形成的热固性材料a13同等。此外，关于加热辊72、73及/或其它追加的加热辊的设定温度，也优选与热固性材料a13侧的加热设定同等。这为了在表面结构膜81中使膜的两面的热收缩量同等而抑制膜的翘曲，使平面性提高。
作为膜11，为了在输送及/或热固性材料的固化收缩时也不变形，优选具有强度和耐热性，具体而言，优选有由聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚2,6-萘二甲酸乙二醇酯、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、或聚氯乙烯系树脂等形成的膜。
将制造的表面结构膜的形态的一例示于图8中。图8是切下表面结构膜15的一区域的立体图。表面结构膜15在膜11的表面被覆包含热固性材料的图案层13a，在表层形成有结构。作为适合应用于本发明的制造方法的优选结构，优选为离散地柱状或锥状、圆锥、棱锥状的凸形状的突起及/或条纹状、凹陷形状离散配置的结构，但不限定于此。作为图案的间距为100nm～1mm、作为高度为100nm～500μm而配置的结构是适合的。
实施例
[实施例1]
膜11使用了双轴拉伸的由聚对苯二甲酸乙二醇酯形成的厚度100μm的膜(商品名“ルミラー”(注册商标)，s10，東レ株式会社制)。宽度设为300mm。
模具12应用由甲基戊烯聚合物形成的厚度100μm、长度3m、宽度320mm的膜(オピュラン，三井化学株式会社制)，表面结构的形成使用了图7所示的向热塑性树脂膜的表面按压型模而成型形状的装置。作为表面结构，是具有等腰三角形截面的条纹状图案，且为以等腰三角形的高度12.5μm、顶角90度、间距25μm配置的波状形状。
作为热固性材料a13和b13’，使用了使用双组分固化型硅橡胶(商品名7-6830，東レ·ダウコーニング株式会社制)，将双组分混合，搅拌后脱泡而得的材料。
作为表面结构膜的制造装置，使用图1所示的装置，第1加热辊21、第2加热辊22使用了使插置式加热器内置于由碳钢形成的筒状的芯材，对表面进行了硬质镀铬而得的加热辊。支持模具12的中央部的外径设为400mm，宽度方向长度设为340mm。将第1加热辊21的表面温度加热到120℃，将第2加热辊22的表面温度加热到160℃。
在模具12的表面，使用排出宽度为290mm、狭缝宽度为100μm的缝模31涂布热固性材料a13，使得涂布成平坦面的情况下涂布厚度为10μm。
在膜11的表面，使用排出宽度为290mm、狭缝宽度为200μm的缝模34，以厚度成为20μm的方式涂布热固性材料b13’。
作为膜剥离装置的剥离辊24a设为在外径为400mm、宽度方向长度为340mm的由碳钢形成的中空的芯材中使内部流通冷却水的结构。冷却水的温度设为30℃。
膜11对模具12的供给从卷成卷状的膜进行，使卷出张力为30n。
表面结构膜15的膜以卷绕张力30n从模具12剥离，卷绕为膜卷。
模具12以2m/分钟的速度环绕输送。以对模具12施加30n张力的方式保持第1加热辊、第2加热辊。
夹持辊28使用了：在外径为160mm、由碳钢形成的筒状的芯材表面，作为弹性体将聚酯树脂(硬度：肖氏d80°)以加压宽度成为290mm的那样覆膜于表面而成的夹持辊。推压装置中，使用液压缸对夹持辊28负荷100kn推压力。此时，使用压力测定膜(プレスケール，富士フィルム株式会社制)确认了夹持辊28与膜11的接触宽度b，结果以总宽度计为6mm，负荷于成型用膜的压力为约50mpa，在宽度方向上是均匀的。
连续进行了成型动作的结果是，膜11上的热固性材料b13’能够与模具12上的热固性材料a13接合，模具12的表面形状几乎100％转印到模具12上的热固性材料a13。图9显示通过扫描型电子显微镜对表面结构膜的表面进行观察而得的结果。
[实施例2]
膜11和模具12使用了与实施例1记载同样的构成。
作为热固性材料a13和b13’，使用了使用双组分固化型硅橡胶(商品名rbl-9101-05，東レ·ダウコーニング株式会社制)，将双组分混合，搅拌后脱泡而得的材料。
作为表面结构膜的制造装置，使用图3所示的装置，第1加热辊21、第2加热辊22使用了：使插置式加热器内置于由碳钢形成的筒状的芯材，对表面进行了硬质镀铬的加热辊。支持模具12的中央部的外径设为400mm，宽度方向长度设为340mm。将第1加热辊21的表面温度加热到70℃，将第2加热辊22的表面温度加热到150℃。
缝模31的排出宽度为290mm，狭缝宽度为100μm，以在涂布成平坦面的情况下涂布厚度为25μm的方式涂布热固性材料a13。在膜11的表面，使用排出宽度为290mm、狭缝宽度为200μm的缝模34，以厚度成为10μm的方式涂布热固性材料b13’。
平坦化装置46使用由不锈钢形成的刮取宽度320mm的刮取刀，保持使得模具12表面与刮取刀的最短距离为20μm。
通过刮取刀刮取的剩余液，由配置在刮取刀的上方、与真空泵连接的吸引宽度320mm、狭缝宽度200μm的吸引嘴进行回收。吸引嘴的吸引压力通过压力调整器设定为－10kpa。
作为膜剥离装置的剥离辊24a制成下述结构：中外径为400mm、宽度方向长度为340mm的、由碳钢形成的中空的芯材中使内部流通冷却水。冷却水的温度设为30℃。
膜11对模具12的供给从卷成卷状的膜进行，使卷出张力为30n。
表面结构膜15的膜以卷绕张力30n从模具12剥离，卷绕为膜卷。
模具12以2m/分钟的速度环绕输送。以对模具12施加30n张力的方式保持第1加热辊、第2加热辊。
夹持辊28使用了：在外径为160mm、由碳钢形成的筒状的芯材表面，作为弹性体将聚酯树脂(硬度：肖氏d80°)以加压宽度为290mm的方式覆膜于表面而成的夹持辊。推压装置中，使用液压缸对夹持辊28负荷100kn推压力。
连续进行成型动作的结果是，膜11上的热固性材料b13’能够与模具12上的热固性材料a13接合，将模具12的表面形状几乎100％转印到模具12上的热固性材料a13。
符号的说明
10：本发明的表面结构膜的制造装置
11：膜
12：模具
13：热固性材料a
13’：热固性材料b
13a：图案层
14：叠层体
15：表面结构膜
20：模具输送装置
21：第1加热辊
22：第2加热辊
23：膜供给装置
23a：卷出辊
23b：导辊
24：膜剥离装置
24a：剥离辊
25a：卷绕辊
25b：导辊
27：加压机构
27a：加压部
28：夹持辊
29：推压装置
30：模具用涂布单元
31：缝模
32：支持辊
33：膜用涂布单元
34：缝模
35：支持辊
36：端部检测传感器
37：控制器
40：本发明的表面结构膜的制造装置
41：加热单元
45：本发明的表面结构膜的制造装置
46：平坦化装置
50：本发明的表面结构膜的制造装置
51：推压机构
52、53：辊
54：环形带
60：本发明的表面结构膜的制造装置
66a～66d：加热辊
70：本发明的表面结构膜的制造装置
71：第2模具输送装置
72、73：加热辊
74：缝模
75：加热单元
77：膜接触点
78、79：加热辊
80：模具
81：表面结构膜
100：应用于本发明的表面结构膜的制造装置的模具的制造装置
101：型模
102：膜
110：卷出辊
120：加热辊
121：夹持辊
130：冷却辊
140：剥离辊
150：卷绕辊