KR101294706B1 - 취성수지필름의 제조방법 및 취성수지필름 - Google Patents

취성수지필름의 제조방법 및 취성수지필름 Download PDF

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Abstract

취성수지를 가열용융하고 T 다이에서 압출하여 무연신 필름에 제막하는 방법에 있어서, 제조공정이나 제조 후의 핸들링에 있어 크랙이 발생하기 어렵운 취성수지필름의 제조방법 및 크랙이 발생하기 어려운 취성수지필름을 제공하는 것을 목적으로 한다．취성수지(A)와 인성수지(B)를 각각 별개의 압출기로 가열용융하고, 각각의 압출기에 연속설치된 용융수지 공급용의 관에 공급하고，취성수지(A)를 공급하는 관의 하부의 양측에 구멍을 천공설치하고，이들의 양측에 천공설치된 구멍에 인성수지(B)를 공급하는 관의 단부를 연속설치하여 이루어지는 피드블록에 가열용융한 취성수지(A)와 인성수지(B)를 공급하고，뒤이어 피드블록에 연속설치된 매니폴도로 폭을 넓히고，취성수지(A)의 양측에 인성수지(B)가 병존하는 상태에서 상기 압출용 T 다이의 다이립(die lip)으로부터 캐스팅롤 위에 압출하여 중앙이 취성수지로 되고 양단에 인성수지부를 갖는 무연신의 취성수지필름으로 제막한다
취성수지, 인성수지, T 다이, 무연신필름, 압출기, 다이립, 피드블록

Description

취성수지필름의 제조방법 및 취성수지필름{PROCESS FOR PRODUCTION OF BRITTLE RESIN FILM AND BRITTLE RESIN FILM}
본 발명은 취성(脆性)수지필름의 제조방법 및 크랙(crack)의 발생이 어려운 취성수지필름에 관한 것이다.
폴리이미드(polyimide), 환형(環形) 폴리올레핀(polyolefine), 아크릴수지 등, 강성(剛性)이 높고 약한 수지를 필름으로 제막(製膜)하는 경우, 가열용융한 수지를 캐스팅롤 위에 압출하여 냉각 고화시킨 후의 반송 등의 공정이나, 제조 후의 핸들링(handling)에서 크랙이 발생하기 쉽고, 양호한 수율(yield)로 제조하기 매우 어렵다.
이와 같은 취성수지로 이루어진 필름의 제조방법으로서, 예를 들면 특허문헌 1은 용매에 용해시킨 수지를 지지체에 도포하고, 지지체로부터 박리 후 양단(兩端)을 고정하여 가열로 안에서 가열하는 것에 의해 연속제조하는 폴리이미드의 필름 제막공정에 있어서, 핀 시트(pin seat) 또는 척(chuck)에 고정되는 부분을 가열되기 어렵게 보호하는 것에 의해, 단부(端部)에 응력 집중점이 생기기 어렵게 하는 방법을 제안하고 있다. 또한 특허문헌 2는 약하고 고결정성(高結晶性)으로 아이소택틱(isotactic)의 정도가 큰 폴리프로필렌에 신디오택틱(syndiotactic) 구조의 폴 리프로필렌을 함유시키는 것에 의해 인성(靭性)을 부여하는 방법을 제안하고 있다.
그러나, 특허문헌 1의 방법은 용매에 용해시킨 수지를 지지체에 도포하여 필름으로 제막하는 기술에 관한 것으로서, 수지를 가열 용융시켜 T 다이로부터 압출하여 제막하는 방법에는 적용할 수 없다. 또한, 특허문헌 2의 방법은 특정 폴리프로필렌 수지의 인성의 개량에 관한 것으로서, 다른 수지에는 적용할 수 없다.
본 출원에 관한 선행기술문헌정보로는 다음의 것이 있다.
특허문헌 1 : 특개평 11-286025호 공보
특허문헌 2 : 특개평 2000-239463호 공보
(발명의 개시)
(발명이 해결하려고 하는 과제)
본 발명은 취성수지를 가열 용융시켜 T 다이로부터 압출하여 무연신(無延伸) 필름으로 제막하는 방법에 있어서, 제조공정이나 제조 후의 핸들링에서 크랙이 발생하기 어려운 취성수지필름의 제조방법 및 크랙의 발생이 어려운 취성수지 필름을 제공하는 것을 목적으로 한다.
(과제를 해결하기 위한 수단)
상기 과제를 해결하는 본 발명의 취성수지필름의 제조방법은 무연신 필름으로 제막하는 것을 목적으로 하는 취성수지(A)와 그 취성수지(A) 이외에 인성수지(B)를 별개로 가열용융시켜 압출용 T 다이의 양단부로 유도하여, 가열용융한 상기의 취성수지(A)의 양측에 인성수지(B)가 병존(竝存)하도록 토출하여 캐스팅롤 위에 압출하고, 상기의 취성수지(A)의 양측에 상기의 인성수지(B)가 병존할 수 있는 무연신 필름으로 제막하는 것을 특징으로 하는 취성수지필름의 제조방법(청구항 1)이고,
상기(청구항 1)의 취성수지필름의 제조방법에 있어서, 상기의 취성수지(A)와 인성수지(B)를 각각 별개의 압출기로 가열용융하여, 각각의 압출기에 연속설치된 용융수지 공급용의 관에 공급하고, 상기의 취성수지(A)를 공급하는 관의 하부의 양측에 구멍을 천공설치하여, 이들 양측에 천공설치된 구멍에 상기의 인성수지(B)를 공급하는 관의 단부를 연속설치하여 이루어지는 피드블록(feed block)으로 가열용융한 상기의 취성수지(A)와 인성수지(B)를 공급하고, 이어서 상기의 피드블록에 연속설치된 매니폴드(manifold)로 폭을 넓히고, 취성수지(A)의 양측에 인성수지(B)가 병존하는 상태에서 상기 압출용 T 다이의 다이립(die lip)으로부터 캐스팅롤 위에 압출하는 것(청구항 2)을 특징으로 한다.
본 발명의 수지필름에 있어서는, 취성수지(A)가 가소제(可塑劑)를 함유하지 않은 폴리염화비닐, 폴리스틸렌, 폴리스틸렌과 폴리에틸렌의 합금(alloy) 수지, 환형 폴리올레핀수지, 아크릴수지로 이루어진 군(群)에서 선택된 수지이고, 인성수지 (B)가 폴리올레핀수지, 폴리아미드(polyamide)수지, 폴리에스테르수지, 폴리카보네이트(polycarbonate)로 이루어진 군에서 선택된 수지인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 취성수지필름은 상기(청구항 1 또는 2)의 취성수지필름의 제조방법을 이용하여 제조할 수 있는 취성수지부의 양단에 인성수지부가 병존하는 취성수지필름(청구항 3)이다.
(발명을 실시하기 위한 최선의 형태)
이하, 본 발명을 상세하게 설명한다. 본 발명의 제조방법을 이용하여 제조하는 목적으로 하는 취성수지필름은 압출법을 이용하여 필름으로 성형가능한 열가소성 수지를 대상으로 한다. 취성수지필름으로는 제막한 후의 필름의 신장률이 10% 이하인 필름에 적용 가능하다. 보다 바람직하게는 제막한 후의 필름의 신장률이 5% 이하인 취성수지필름의 경우에 적용한 경우 효과가 크다. 구체적으로 이와 같은 수지로는 가소제를 함유하지 않은 폴리염화비닐, 폴리스틸렌, 폴리스틸렌과 폴리에틸렌의 알로이(alloy) 수지, 환형 폴리올레핀수지, 아크릴수지 등을 들 수 있다. 한편, 목적으로 하는 이들 취성수지의 양단부에 병존시키는 인성수지로는 범용(汎用)수지필름으로 제막 가능한 열가소성 수지를 이용할 수가 있다. 예를 들면, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌 공중합체 등의 1종 또는 2종 이상으로 이루어진 폴리올레핀수지, 6-나일론, 6,6-나일론, 6,10-나일론 등의 폴리아미드수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 에틸렌테레프탈레이트, 에틸렌이소부탈레이트 공중합체 등의 1종 또는 2종 이상으로 이루어진 폴리에스테르수지, 폴리카보네이트 등을 이용할 수 있다.
다음에, 본 발명의 제조방법을 이용하여 취성수지(A)의 양측에 인성수지(B)가 병존하도록 필름으로 제막하는 방법을 설명한다. 도 1은 본 발명의 취성수지필름의 제조에 이용하는 제조장치(10)의 개략도이다. 취성수지(A)는 압출기(A1)에서 가열용융되어, 압출기(A1)에 연속설치된 취성수지(A)의 용융수지 공급용의 관(A2)를 거쳐 피드블록(feed block)(1)에 공급된다. 취성수지(A)의 양단부에 병존시키는 인성수지(B)는 압출기(B1)에서 가열용융되어, 압출기(B1)에 연속설치된 인성수지(B)의 용융수지 공급용의 관(B2)를 거쳐 피드블록(1)에 공급된다. 피드블록(1)에는 취성수지(A)의 용융수지 공급용의 관(A2)이 관통하고, 그 최하부에서 T 다이(2)로 연속설치되어 있다. 또한, 피드블록(1) 속의 취성수지(A)의 용융수지 공급용의 관(A2)의 하부 양측에는 구멍(B3a) 및 구멍(B3b)이 천공설치되어, 이들 구멍(B3a) 및 (B3b)에는 인성수지(B)의 용융수지 공급용의 관(B2)이 각각 피드블록(1) 속을 관통하여 연속설치되고 있다.
압출기(A1)에서 가열용융된 취성수지(A)는 용융수지 공급용의 관(A2)을 거쳐 피드블록(1)에 공급되고, 그 최하부에 연속설치된 T 다이(2)를 향해 압출된다. 압출기 (B1)에서 가열용융된 인성수지(B)는 용융수지 공급용의 관(B2)을 거쳐 피드블록(1)에 공급되고, 용융수지 공급용의 관(A2)의 하부 양측에 천공설치된 구멍(B3a) 및 (B3b)으로부터 용융수지 공급용의 관(A2)내로 압출되어 취성수지(A)의 양측에 인성수지(B)가 병존하게 된다. 이어서, T 다이(2) 내부에 설치된 매니폴드(6)에서 폭을 넓혀 다이립(die lip)(3)에서 T 다이(2)의 하방으로 배설(配設)된 캐스팅롤(4) 위에 토출된다. 이와 같이하여, 취성수지(A)의 양단에 인성수지(B)가 병존할 수 있는 무연신의 취성필름(20)으로 제막된다.
제막장치 제작 시의 가공의 용이성으로부터 용융수지 공급용의 관(A2) 및 용융수지 공급용의 관(B2)을 각각 원단면(圓斷面)의 관으로 한 경우, T 다이(2) 직전의 용융수지 공급용의 관(A2)의 최하부에서 취성수지(A)와 인성수지(B)의 점도(粘度)차에 대해, 취성수지(A)의 양단에는 인성수지(B)가 도 2∼도 4에 나타낸 것과 같은 상태로 병존하게 된다. 도 2∼도 4는 피드블록(1) 내의 용융수지 공급용의 관(A2) 및 용융수지 공급용의 관(A2)의 양측에 천공설치된 구멍(B3a) 및 구멍(B3b)으로부터 용융수지를 T 다이(2)로 압출하기 직전의 취성수지(A)와 인성수지(B)의 상태 및 T 다이(2)로부터 토출하여 무연신의 취성필름으로 제막한 상태를 나타낸 모식도이고, 도면의 상부는 용융수지 공급용의 관(A2)의 하부에서의 취성수지(A) 및 인성수지(B)의 상태를 나타낸 단면도, 도면의 하부는 T 다이(2)로부터 토출되어 제막된 후의 무연신의 취성필름의 단면의 상태를 나타낸다.
취성수지(A)의 용융점도(粘度)보다도 인성수지(B)의 용융점도가 매우 낮은 경우는, 취성수지(A)의 양단에 인성수지(B)가 도 2의 상부에 나타낸 단면 형상으로 병존하게 되고, 이 상태에서 매니폴드(6)로 폭이 넓어져 T 다이(2)의 다이립(3)으로부터 토출되면, 도 2의 하부에 나타낸 것과 같이 취성수지(A)의 단부의 상하로 인성수지(B)가 들어가는 이른바 랩(lap)부(5)가 형성된다.
취성수지(A)의 용융점도보다도 인성수지(B)의 용융점도가 매우 높은 경우는 취성수지(A)의 양단에 인성수지(B)가 도 3의 상부에 나타낸 단면형상으로 병존하게 되고, 이 상태에서 매니폴드(6)로 폭이 넓어져 T 다이(2)의 다이립(3)으로부터 토출되면 도 3의 하부에 나타낸 것과 같이 인성수지(B) 단부의 상하로 취성수지(A)가 들어가는 이른바 랩부(5)가 형성된다.
취성수지(A)의 용융점도와 인성수지(B)의 용융점도가 같은 정도인 경우는 취성수지(A)의 양단에 인성수지(B)가 도 4의 상부에 나타낸 단면형상으로 병존하게 되고, 이 상태에서 매니폴드(6)로 폭이 넓어져 T 다이(2)의 다이립(3)으로부터 토출되면 도 4의 하부에 나타낸 것과 같이 랩부가 형성되는 일이 없이 취성수지(A)의 양단에 인성수지(B)가 병존한 상태로 제막(製膜)된다.
상기와 같이, 가열용융 시의 취성수지(A) 및 인성수지(B)의 용융점도에 의해, 도 2∼도 4에 나타낸 것과 같은 상태로 취성수지(A)의 양단에 인성수지(B)가 병존한 상태에서 제막되지만, 취성수지는 일반적으로 용융점도가 높고, 인성수지로서 이용하는 범용수지는 일반적으로 용융점도가 취성수지보다도 낮기 때문에 도 2에 나타낸 랩부(5)가 형성되기 쉽다.
그러나, 취성수지(A)를 고온에서 가열용융하는 것에 의해 용융점도를 인성수지(B)보다도 낮게 하거나, 인성수지(B)의 용융수지 공급용의 관(B2)이 취성수지(A)의 용융수지 공급용의 관(A2)에 합류하는 부분의 단면형상을 바꾸는 것에 의해, 도 3 또는 도 4에 나타낸 것과 같은 랩부(5)를 형성시키는 것도 가능하다. 또한, 랩부 (5)룰 확인하기 쉽게 하기 위해서 인성수지(B)에 유색의 안료를 함유시켜서 착색시켜 이용해도 좋다.
또한, 상기한 바와 같이, 단층의 취성수지(A)의 양단에 인성수지(B)를 병존시키는 경우를 나타냈지만, 멀티매니폴드(multi manifold)법을 이용하는 복층의 취성수지를 제조하는 경우에도 본 발명의 기술을 적용하고, 복수의 취성수지(A)군을 별개로 가열용융하여 각각의 매니폴드로 폭을 넓히기 직전에 인성수지(B)를 취성수지(A)군의 각 수지의 양측으로 유도하고, 각 취성수지(A)의 양단부에 인성수지(B)가 병존하도록 각 매니폴드에 공급하여 폭을 넓히고, 이어서 합류시킨 후, T 다이의 다이립으로부터 캐스팅롤 위에 토출하여 복층의 무연신의 취성수지필름으로서 제막하는 것도 가능하다.
도 1은 본 발명의 무연신 필름의 제조방법을 나타내는 개략도를 나타낸 도면이다.
도 2는 T 다이로 압출하기 직전의 열가소성 수지의 상태 및 필름으로 제막한 상태를 나타내는 개략도를 나타낸 도면이다.
도 3은 T 다이로 압출하기 직전의 열가소성 수지의 상태 및 필름으로 제막한 상태를 나타내는 개략도를 나타낸 도면이다.
도 4는 T 다이로 압출하기 직전의 열가소성 수지의 상태 및 필름으로 제막한 상태를 나타내는 개략도를 나타내는 도면이다.
또한, 도면에 있어서, 1은 피드블록(feed block)을, 2는 T 다이(die)를, 3은 다이립(die lip)을, 4는 캐스팅(냉각)롤(casting(cooling) roll)을, 5는 랩부(lap section)를, 6은 매니폴드(manifold)를, A는 취성수지(brittle resin)를, B는 인성수지(toughness resin)를, A1은 압출기(extruder)를, A2는 용융수지 공급용의 관을, A2R은 용융수지 공급용의 관과 T 다이와의 접속부를, B1은 압출기를, B2는 용융수지 공급용의 관을, B3a는 구멍을, B3b는 구멍을 각각 나타낸다.
취성수지(A)로서 폴리메타크릴산 메틸(이하 PMMA로 나타냄)을 압출기(A1)를 이용해서 270℃로 가열하여 용융하고, 취성수지(A)의 양단부에 병존시키는 수지로서 폴리카보네이트(이하 PC로 나타냄)를 압출기(B1)을 이용해서 250℃로 가열하여 용융했다. 이어서, 압출기(A1)로부터 가열용융한 PMMA를 1개의 용융수지 공급용의 관(A2)을 거치고, 압출기(B1)로부터 가열용융한 PC를 2개의 용융수지 공급용의 관 (B2)를 거쳐 피드블록(1)에 공급했다. 피드블록(1) 내의 중앙에는 용융수지 공급용의 관(A2)이 관통하고 있고, 그 하부의 양측에 구멍(B3a) 및 구멍(B3b)가 천공설치되어 있고, 각각의 구멍에는 용융수지 공급용의 관(B2)이 연속설치되어 있다. 그 구멍(B3a) 및 구멍(B3b)으로부터 가열용융한 PC를 관(A2)내로 압출하고, PMMA의 양단에 PC가 병존하도록 했다. 다음에, 제막 후의 PMMA의 폭이 80㎝, PMMA의 양단에 병존시킨 PC의 폭이 각각 10㎝가 되도록 T 다이(2) 내부에 설치된 매니폴드(6)로 폭을 넓히고, T 다이(2)의 하방에 배설된 다이립(3)으로부터 연속하여 회전하는 캐스팅롤(4) 위에 낙하시켜 냉각고화시키고, 폭 약 1m의 양단에 PMMA 단부의 상하로 PC가 들어간 랩부(5)가 형성되어 PC가 병존한 무연신의 PMMA필름으로 제막했다.
본 발명의 취성수지필름의 제조방법에 있어서는 취성수지를 가열용융하고, 압출용 T 다이로부터 토출하여 캐스팅롤 위에 압출하여 제막하는 취성수지필름의 제조방법에 있어서, 취성수지와 인성수지를 별개로 가열용융하여 압출용 T 다이의 양단부로 유도하고, 가열용융한 취성수지를 양측에 인성수지가 병존하도록 토출하여 캐스팅롤 위에 압출하여 목적으로 하는 취성수지부의 양측에 인성수지부가 병존하도록 취성수지필름을 제막하기 때문에 제조공정의 반송공정 등에서 필름에 크랙이 생기는 일이 없다. 또한, 제조 후의 핸들링에 있어서도 취성수지부의 양단이 인성수지로 보호되기 때문에 필름에 크랙이 생기는 경우가 없다.

Claims (5)

  1. 무연신필름으로 제막(製膜)하는 것을 목적으로 하는 취성수지(A)와 상기 취성수지(A) 이외의 인성수지(B)를 별개로 가열용융하여 압출용 T 다이의 양단부로 유도하고, 가열용융한 상기 취성수지(A)의 양측에 인성수지(B)가 병존하도록 토출하여 캐스팅롤 위에 압출하여 수지필름의 축방향에 있어 상기 취성수지(A)의 양측에 인성수지(B)가 병존할 수 있는 무연신 필름으로서 제막하는 것을 특징으로 하는 취성수지필름의 제조방법.
  2. 상기 취성수지(A)와 인성수지(B)를 각각 별개의 압출기에서 가열용융하고, 각각의 압출기에 연속설치된 용융수지 공급용의 관에 공급하여 상기 취성수지(A)를 공급하는 관의 하부 양측에 구멍을 천공설치하여 이들 양측에 천공설치된 구멍에 인성수지(B)를 공급하는 관의 단부를 연속설치할 수 있는 피드블록으로 가열용융한 취성수지(A)와 인성수지(B)를 공급하고, 이어서, 상기 피드블록에 연속설치된 매니폴드로 폭을 넓혀서 취성수지(A)의 양측에 인성수지(B)가 병존하는 상태로 상기 압출용 T 다이의 다이립(die lip)으로부터 캐스팅롤 위에 압출하는 것을 특징으로 하는 청구항 1 기재의 취성수지필름의 제조방법.
  3. 상기 취성수지(A)가 가소제를 함유하지 않은 폴리염화비닐, 폴리스틸렌, 폴리스틸렌과 폴리에틸렌의 알로이 수지, 환형 폴리올레핀수지, 아크릴 수지로 이루어진 군에서 선택된 수지이고, 인성수지(B)가 폴리올레핀수지, 폴리아미드수지, 폴 리에스테르수지, 폴리카보네이트로 이루어진 군에서 선택된 수지인 청구항 1 또는 2 기재의 취성수지필름의 제조방법.
  4. 청구항 1 기재의 취성수지필름의 제조방법을 이용하여 제조할 수 있는 취성수지부의 양단에 인성수지부가 병존하는 취성수지필름.
  5. 상기 취성수지(A)가 제막 후 필름의 신장률이 10% 이하인 것을 특징으로 하는 청구항 1 또는 2 기재의 취성수지필름의 제조방법.
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