KR101609129B1 - 다층 필름 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 다층 필름 제조방법에 관한 것으로, 구체적으로 폴리카보네이트와 폴리메틸메타아크릴레이트를 주재료로 하여 접착제의 사용없이 압출과 동시에 적층이 가능하도록 제조되는 다층 필름 제조방법에 관한 것이다.
본 발명은 상술한 목적을 달성하기 위한 것으로 본 발명의 다층 필름은 폴리카보네이트(Polycarbonate, PC) 수지로 이루어지는 중심층; 상기 중심층의 일측면에 폴리메틸메타크릴레이트(Polymethylmethacrylate, PMMA) 수지로 이루어지는 제 1스킨층; 및 상기 중심층 타측면에 폴리메틸메타크릴레이트(Polymethylmethacrylate, PMMA) 수지로 이루어지는 제 2스킨층;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명인 다층 필름 제조방법은 폴리카보네이트(PC) 수지와 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 수지를 건조하는 제 1단계; 제 1 호퍼부에 상기 폴리카보네이트(PC) 수지를 저장하는 제 2단계; 제 2 호퍼부에 상기 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 수지를 저장하는 제 3단계; 상기 제 1 호퍼부의 폴리카보네이트 수지와 제 2 호퍼부의 폴리메틸메타크릴레이트 수지를 티다이를 이용하여 공압출하여 시트를 제조하는 제 4단계; 상기 시트를 티다이를 통하여 필름 형상으로 제조하는 제 5단계; 상기 필름을 캘린더 가공하는 제 6단계; 상기 캘린더 가공한 필름을 표면처리하는 제 7단계; 상기 표면처리한 필름의 이물질을 제거하는 제 8단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

다층 필름 제조방법{MANUFACTURING METHOD FOR MULTI-LAYERED FILM}
본 발명은 다층 필름 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 구체적으로 폴리카보네이트와 폴리메틸메타크릴레이트를 주재료로 하여 접착제의 사용없이 압출과 동시에 적층이 가능하도록 제조되는 다층 필름 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
폴리카보네이트는 산소차단성, 투명성 등이 우수하나 낮은 유리전이온도(Tg)로 인하여 단독필름으로 사용이 어려운 단점이 있어 대부분의 경우 다른 수지와 적층하여 사용하여야 한다.
따라서, 폴리카보네이트를 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP) 등의 수지와 적층하여 사용하기 위해서는 수지를 접착시킬 수 있는 적정한 접착제를 사용하여야 한다. 그러나, 접착제를 사용할 경우 필름의 두께가 두꺼워지며 폴리카보네이트와 수지간의 층간 분리가 발생할 수 있는 문제점이 있다.
한국공개특허 제 10-2013-0003435호 경도가 향상된 광학필름
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 다층 필름 제조 시 필름을 접착제를 이용하여 접착하는 것이 아니라, 압출 공정 시 티다이(T-die)에 각각의 용융된 수지를 주입하여 압출과 동시에 적층이 이루어지도록 하여 별도의 접착제를 필요로 하지 않고 다층 필름을 제조할 수 있는 다층 필름 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
발명이 해결하고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 상술한 목적을 달성하기 위한 것으로 본 발명의 다층 필름은 폴리카보네이트(Polycarbonate, PC) 수지로 이루어지는 중심층; 상기 중심층의 일측면에 폴리메틸메타크릴레이트(Polymethylmethacrylate, PMMA) 수지로 이루어지는 제 1스킨층; 및 상기 중심층 타측면에 폴리메틸메타크릴레이트(Polymethylmethacrylate, PMMA) 수지로 이루어지는 제 2스킨층;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명인 다층 필름 제조방법은 폴리카보네이트(PC) 수지와 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 수지를 건조하는 제 1단계; 제 1 호퍼부에 상기 폴리카보네이트(PC) 수지를 저장하는 제 2단계; 제 2 호퍼부에 상기 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 수지를 저장하는 제 3단계; 상기 제 1 호퍼부의 폴리카보네이트 수지와 제 2 호퍼부의 폴리메틸메타크릴레이트 수지를 티다이를 이용하여 공압출하여 시트를 제조하는 제 4단계; 상기 시트를 티다이를 통하여 필름 형상으로 제조하는 제 5단계; 상기 필름을 캘린더 가공하는 제 6단계; 상기 캘린더 가공한 필름을 표면처리하는 제 7단계; 상기 표면처리한 필름의 이물질을 제거하는 제 8단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명인 다층 필름 및 이의 제조방법은 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명의 다층 필름 및 이의 제조방법은 내용제성이 약한 폴리카보네이트에 폴리메틸메타크릴레이트를 상하면에 적층하여 다층 필름을 형성함으로써 톨루엔 용제에서의 사용이 가능하며 광학특성이 우수한 다층 필름을 제조할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 다층 필름 및 이의 제조방법은 부착력이 약한 폴리카보네이트 필름을 폴리메틸메타크릴레이트 필름과 접착하는 것이 아니라, 용융된 폴리카보네이트 수지와 폴리메타메틸아크릴레이트 수지를 티다이를 이용하여 압출 시 온도를 조절하여 부착력을 향상시켜 압출과 동시에 적층이 가능하게 함으로써 별도의 접착제 없이 보다 얇은 다층 필름을 제조할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 다층 필름의 바람직한 실시예의 구성을 보인 측단면도.
도 2는 본 발명의 다층 필름 제조방법을 보인 순서도.
이상과 같은 본 발명에 대한 해결하고자 하는 과제, 과제의 해결 수단, 발명의 효과를 포함한 구체적인 사항들은 다음에 기재할 실시예 및 도면들에 포함되어 있다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.
본 발명의 다층 필름은 도 1에 도시한 바와 같이 폴리카보네이트(PC) 수지로 이루어지는 중심층(2), 상기 중심층의 일측면에 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 수지로 이루어지는 제 1스킨층(1) 및 상기 중심층 타측면에 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 수지로 이루어지는 제 2스킨층(3)을 포함하여 구성된다.
상기 다층 필름의 베이스가 되는 중심층(2)은 폴리카보네이트(Polycarbonate, PC) 수지로 이루어진다.
상기 폴리카보네이트(Polycarbonate, PC) 수지는 뛰어난 투명도와 내충격성 등의 장점으로 인하여 필름의 베이스가 되는 중심층(2)으로서의 역할을 수행하기에 적합하다.
상기 다층 필름을 구성하는 제 1스킨층(1)과 제 2스킨층(3)은 폴리메틸메타크릴레이트(Polymethylmethacrylate, PMMA) 수지로 이루어진다.
상기 다층 필름은 중심층(2)인 폴리카보네이트의 내화학성을 보완하기 위하여 중심층의 양면에 폴리메틸메타크릴레이트로 이루어진 제 1스킨층(1)과 제 2스킨층(3)을 두어 코팅, 압출하여 제조됨으로서 필름의 내화학성을 향상시킨다.
상기 다층 필름의 두께는 15 내지 100㎛인 것이 바람직하다. 상기 다층 필름의 두께가 15㎛미만일 경우 필름의 기계적인 강도가 낮아지는 문제가 발생할 수 있으며, 다층 필름의 두께가 100㎛를 초과할 경우 투명도가 저하되는 문제점이 발생할 수 있다.
본 발명의 다층 필름 제조방법은 공압출 방법 중 티다이(T-die)법을 이용하여 폴리카보네이트 필름의 상,하면에 폴리메틸메타크릴레이트를 코팅, 적층하여 제조한다.
공압출 방법은 2대 이상의 압출기(extruder)를 사용하여 각각의 용융수지를 동시에 압출되도록 용융상태에서 복수층으로 적층하여 복합필름을 성형하는 방법으로 튜불라(tubula)법과 티다이(T-die)법으로 나뉜다.
본 발명의 다층 필름 제조방법에서는 티다이(T-die)법을 이용하여 다이(die) 내 접착법으로 다층 필름을 제조한다.
<다층 필름 제조방법>
도 2는 본 발명의 다층 필름 제조방법을 설명하기 위한 도면이다.
먼저, 제 1단계(S10)에서는 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 수지와 폴리카보네이트(PC) 수지를 건조한다. 구체적으로, 다층 필름의 주재료로 사용되는 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 수지와 폴리카보네이트(PC) 수지를 건조부에서 건조시킨다.
상기 건조단계는 수지간의 접착력을 높이고 필름의 불량을 방지하기 위해서 수행되는 단계이다.
다음으로, 제 2단계(S20)에서는 제 1호퍼부에 폴리카보네이트(PC) 수지를 저장한다. 구체적으로, 제 1 호퍼부에 중심층의 원료가 되는 폴리카보네이트 수지를 저장한다.
다음으로, 제 3단계(S30)에서는 제 2호퍼부에 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 수지를 저장한다. 구체적으로, 제 2호퍼부에 제 1스킨층과 제 2스킨층의 원료가 되는 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 수지를 저장한다.
다음으로, 제 4단계(S40)에서는 제 1호퍼부의 폴리카보네이트 수지와 제 2 호퍼부의 폴리메틸메타크릴레이트 수지를 공압출하여 시트를 제조한다. 구체적으로, 제 1호퍼부에서 공급되는 폴리카보네이트 수지와 제 2호퍼부에서 공급되는 폴리메틸메타크릴레이트 수지 각각을 스크류실린더를 통해 용융압출한 후 피드블록을 이용하여 시트형상으로 제조한다.
상기 제 4단계에서 공압출 과정은 다음과 같이 제 4-1단계 내지 제 4-4단계로 나눌수 있다.
먼저, 제 4-1단계(S41)에서는 제 1호퍼부의 폴리카보네이트 수지를 압출한다. 구체적으로, 제 1호퍼부의 폴리카보네이트 수지를 스크류실린더를 이용하여 용융압출하여 시트를 제조한다..
다음으로, 제 4-2단계(S42)에서는 제 2호퍼부의 폴리메틸메타크릴레이트 수지를 압출한다. 구체적으로, 제 2호퍼부의 폴리메틸메타크릴레이트 수지를 스크류실린더를 이용하여 용융압출하여 시트를 제조한다.
다음으로, 제 4-3단계(S43)에서는 피드블록(Feed-Block) 내에서 압출된 폴리카보네이트(PC) 시트를 중심층으로, 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 시트를 제 1 스킨층, 제 2 스킨층으로 하여 다층 시트로 제조한다. 구체적으로, 피드블록 내에서 다층 시트의 형상을 이루도록 폴리카보네이트 시트를 중심층으로 두고 그의 양면에 폴리메틸메타크릴레이트 시트를 제 1스킨층, 제 2스킨층으로 하여 다층 시트을 제조한다.
상기 제 4단계에서의 공압출 과정에서 열접착 수지인 다층 필름의 우수한 접착력 향상을 위해 온도의 제어가 중요한 요소로 작용된다.
상기 공압출 과정에서의 온도제어는 총 구간을 5 내지 12구간으로 나누어 순차적으로 온도의 변화를 주어 시트간의 부착력을 향상시킨다.
구체적으로, 상기 공압출 과정의 총 구간은 호퍼부와 연결된 제 1구간, 실린더부의 시작인 제 2구간을 포함하며, 실린더부와 피드블럭까지 용융압출되는 구간을 3 내지 9구간으로 나누어 제 3~5구간 내지 제 3~12구간을 포함하여 총 5 내지 12구간으로 구성된다.
먼저, 상기 호퍼부와 연결된 제 1구간을 260 내지 320℃로 하여 수지를 공급받는다.
상기 제 1구간의 온도가 260℃미만일 경우 수지의 용융이 원활하게 이루어지지 않아 가공성 및 부착성에 문제가 발생할 수 있으며, 온도가 330℃를 초과할 경우 필름 제조 시 기포 생성 등의 불량이 발생할 수 있다.
상기 제 1구간이 가장 높은 온도를 가져야 하는 데, 이는 호퍼부에서 전달되는 폴리카보네이트의 용융이 원활하게 이루어져야지만 필름의 불량을 방지하고 피드블럭 방향으로의 흐름을 형성할 수 있기 때문이다.
그리고, 상기 실린더부인 제 2구간을 270 내지 330℃로 하여, 이를 기준으로 실린더부에서 피드블럭까지의 용융압출이 이루어지는 구간을 3 내지 9구간으로 나누어 제 3~5구간 내지 제 3~12구간은 순차적으로 5 내지 10℃씩 낮추며 조절하여 수지를 용융압출한다.
상기 온도를 순차적으로 5 내지 10℃씩 낮추며 조절할 경우 용융된 수지의 흐름을 원활하게 할 수 있으며, 폴리카보네이트와 폴리메틸메타크릴레이트 수지 간 결합력이 높아져 접착력을 향상시킬 수 있다.
상기 제 2구간의 온도가 270℃미만일 경우 열접착 수지인 다층 필름의 층간 부착력이 약해질 수 있으며, 온도가 330℃를 초과할 경우 시트의 열분해로 인하여 필름의 줄 생김, 기포 생성 등의 불량이 발생할 수 있다.
상기 구간 별 온도를 5 내지 10℃씩 낮추며 조절하는 것은 각 구간 별로 5℃미만으로 조절할 경우 미미한 온도변화로 인해 온도를 조절하는 데에 대한 효과를 얻기 어려우며, 10℃를 초과할 경우 폴리카보네이트의 녹는점으로 인해 필름의 이물질이 형성되거나 필름의 형성이 불가능한 문제점이 발생할 수 있다.
또한, 다층 구조의 형성이 이루어지는 피드블럭의 온도는 240 내지 300℃로 조절한다. 상기 피드블록의 온도가 240℃미만일 경우 폴리카보네이트의 높은 녹는점으로 인해 피드블럭 내에서 굳어버리는 문제점이 발생할 수 있으며, 300℃를 초과할 경우 과도한 용융으로 인해 필름 형성이 어려운 문제가 있다.
다음으로, 제 5단계(S50)에서는 상기 시트를 티다이를 통하여 필름 형상으로 제조한다. 구체적으로, 상기 다층형성되어 나온 폴리카보네이트 시트와 폴리메틸메카트릴레이트 시트를 티다이를 통해 성형하여 필름형상으로 제조한다.
다음으로, 제 6단계(S60)에서는 상기 필름을 캘린더 가공한다. 구체적으로, 캘린더부를 통하여 상기 필름을 캘린더 가공하여 필름 양면의 조도와 광택도를 개선시킨다.
다음으로, 제 7단계(S70)에서는 상기 캘린더 가공한 필름을 표면처리한다. 구체적으로, 상기 캘린더 가공을 거친 필름을 표면처리부를 통하여 필름 양면을 개질시킨다.
다음으로, 제 8단계(S80)에서는 상기 표면처리한 필름의 이물질을 제거한다. 구체적으로, 상기 표면처리한 필름을 오실레이션 장치에 투입하여 필름을 진동시켜 이물질을 제거한다.
이와 같이, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타나며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
1. 제 1스킨층
2. 중심층
3. 제 2스킨층
S10. 폴리카보네이트 수지와 폴리메틸메타크릴레이트 수지를 건조하는 제 1단계
S20. 제 1 호퍼부에 상기 폴리카보네이트 수지를 저장하는 제 2단계
S30. 제 2 호퍼부에 상기 폴리메틸메타크릴레이트 수지를 저장하는 제 3단계
S40. 상기 제 1 호퍼부의 폴리카보네이트 수지와 제 2 호퍼부의 폴리메틸메타크릴레이트 수지를 티다이를 이용하여 공압출하여 시트를 제조하는 제 4단계
S41. 제 1 호퍼부의 폴리카보네이트 수지를 압출하는 제 4-1단계
S42. 제 2 호퍼부의 폴리메틸메타크릴레이트 수지를 압출하는 제 4-2단계
S43. 피드블록(Feed-Block) 내에서 압출된 폴리카보네이트를 중심층으로, 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 수지를 제 1 스킨층, 제 2 스킨층으로 하여 다층 시트로 제조하는 4-3단계
S50. 상기 시트를 티다이를 통하여 필름 형상으로 제조하는 제 5단계
S60. 상기 필름을 캘린더 가공하는 제 6단계
S70. 상기 캘린더 가공한 필름을 표면처리하는 제 7단계
S80. 상기 표면처리한 필름의 이물질을 제거하는 제 8단계

Claims (5)

  1. 삭제
  2. 폴리카보네이트 수지와 폴리메틸메타크릴레이트 수지를 건조하는 제 1단계;
    제 1호퍼부에 상기 폴리카보네이트 수지를 저장하는 제 2단계;
    제 2호퍼부에 상기 폴리메틸메타크릴레이트 수지를 저장하는 제 3단계;
    상기 제 1 호퍼부의 폴리카보네이트 수지와 제 2 호퍼부의 폴리메틸메타크릴레이트 수지를 티다이를 이용하여 공압출하여 시트를 제조하는 제 4단계;
    상기 시트를 티다이를 통하여 필름 형상으로 제조하는 제 5단계;
    상기 필름을 캘린더 가공하는 제 6단계;
    상기 캘린더 가공한 필름을 표면처리하는 제 7단계;
    상기 표면처리한 필름의 이물질을 제거하는 제 8단계;를 포함하되,
    상기 제 4단계에서 공압출은,
    제 1 호퍼부의 폴리카보네이트 수지를 압출하는 제 4-1단계;
    제 2 호퍼부의 폴리메틸메타크릴레이트 수지를 압출하는 제 4-2단계;
    피드블록(Feed-Block) 내에서 압출된 폴리카보네이트 수지를 중심층으로, 폴리메틸메타크릴레이트 수지를 제 1 스킨층, 제 2 스킨층으로 하여 다층 시트로 제조하는 4-3단계;를 포함하고,
    상기 공압출 과정에서의 온도제어는 총 구간을 5 내지 12구간으로 나누어,
    호퍼부와 연결된 1구간을 260 내지 320℃로 하고,
    실린더부인 2구간을 270 내지 330℃로 하며,
    상기 실린더부에서 피드블럭까지의 용융압출이 이루어지는 구간인 3~5구간 내지 3~12구간은 상기 실린더부의 온도 270 내지 330℃를 기준으로 순차적으로 5 내지 10℃ 낮추어 조절하며,
    상기 피드블럭의 온도는 240 내지 300℃인 것을 특징으로 하는 다층 필름 제조방법
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
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