KR101977988B1 - 수지 성형체의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
[과제] 압출기로부터 압출된 수지를 폴리머 필터에 통과시켜, 이물질이 제거되도록 수지 성형체를 제조할 때에, 폴리머 필터의 파손을 방지할 수 있는 수지 성형체의 제조 방법을 제공한다.
[해결 수단] 수지 성형체의 제조 방법에서는, 소정의 용융 체적 흐름 속도 값을 갖는 열가소성 수지로 이루어지는 수지 성형체를 제조한다. 이와 같은 수지 성형체의 제조 방법은, 여과 공정과 성형 공정을 포함한다. 여과 공정에서는, 소정의 MVR 값보다 큰 MVR 값을 갖는 열가소성 수지를 상기 폴리머 필터에 통과시킨 후, 소정의 MVR 값을 갖는 열가소성 수지를 상기 폴리머 필터에 통과시켜 여과 처리를 실시한다. 성형 공정에서는, 여과 처리 후의 열가소성 수지를 성형한다.
[해결 수단] 수지 성형체의 제조 방법에서는, 소정의 용융 체적 흐름 속도 값을 갖는 열가소성 수지로 이루어지는 수지 성형체를 제조한다. 이와 같은 수지 성형체의 제조 방법은, 여과 공정과 성형 공정을 포함한다. 여과 공정에서는, 소정의 MVR 값보다 큰 MVR 값을 갖는 열가소성 수지를 상기 폴리머 필터에 통과시킨 후, 소정의 MVR 값을 갖는 열가소성 수지를 상기 폴리머 필터에 통과시켜 여과 처리를 실시한다. 성형 공정에서는, 여과 처리 후의 열가소성 수지를 성형한다.
Description
본 발명은 수지 성형체의 제조 방법에 관한 것이다.
광학 용도로 사용되는 수지 필름은, 예를 들어 광디스크나 편광판과 조합한 액정 셀, 위상차 필름, 확산 필름, 휘도 향상 필름 등에 널리 사용되고 있다.
특허문헌 1 ∼ 4 에는, 수지 필름의 제조 방법이 개시되어 있다. 특허문헌 1 ∼ 4 에 개시된 수지 필름의 제조 방법에서는, 펠릿화된 열가소성 수지인 수지 재료를 가열하여 용융시키고, 용융된 수지를 압출하는 압출기와, 압출기로부터 압출된 용융 상태의 수지를 필름상으로 압출하는 다이와, 다이로부터 필름상으로 압출된 수지를 사이에 두는 복수의 롤을 구비하는 수지 필름 제조 장값을 사용하여 수지 필름을 제조한다.
그러나, 특허문헌 1 ∼ 4 에 개시된 수지 필름의 제조 방법에서는, 얻어진 수지 필름에 겔화물 등의 이물질이 함유되는 경우가 있어, 광학용 프로텍트 필름 또는 시트, 의료용품 등의 외관 품질을 엄격하게 따지는 용도에 있어서는 현저하게 상품 가치가 저하된다.
이물질을 제거하는 방법으로는, 압출기와 다이 사이에 폴리머 필터를 형성하여, 압출기로부터 압출된 수지를 폴리머 필터에 통과시켜 여과하는 방법이 생각된다. 그러나, 압출기로부터 압출된 점도가 높은 수지를 단번에 통과시킨 경우에는, 폴리머 필터가 파손된다는 문제가 일어난다. 이 문제는, 수지 필름을 제조하는 경우뿐만 아니라, 압출기로 압출된 용융 상태의 수지를 폴리머 필터로 여과하는 공정을 포함하는, 수지 필름 이외의 다른 수지 성형체 (수지 시트, 사출 성형체등) 의 제조에 있어서도 일어나는 문제이다.
본 발명의 목적은, 압출기로부터 압출된 수지를 폴리머 필터에 통과시켜, 이물질이 제거되도록 수지 성형체를 제조할 때에, 폴리머 필터의 파손을 방지할 수 있는 수지 성형체의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명은, 소정의 용융 체적 흐름 속도 (Melt Volume flow Rate, MVR) 값을 갖는 열가소성 수지로 이루어지는 수지 성형체를 제조하는 방법으로서,
압출기로부터 압출된 용융 상태의 열가소성 수지를, 폴리머 필터에 통과시켜 여과 처리를 실시하는 여과 공정으로서, 상기 소정의 용융 체적 흐름 속도 값보다 큰 용융 체적 흐름 속도 값을 갖는 열가소성 수지를 상기 폴리머 필터에 통과시킨 후, 상기 소정의 용융 체적 흐름 속도 값을 갖는 열가소성 수지를 상기 폴리머 필터에 통과시켜 여과 처리를 실시하는 여과 공정과,
여과 처리 후의 열가소성 수지를 성형하는 성형 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 수지 성형체의 제조 방법이다.
또 본 발명은, 상기 여과 공정은,
상기 소정의 용융 체적 흐름 속도 값에 대하여 3 ∼ 5 배의 용융 체적 흐름 속도 값을 갖는 열가소성 수지를 상기 폴리머 필터에 통과시키는 제 1 여과 공정과,
상기 소정의 용융 체적 흐름 속도 값에 대하여 2 ∼ 3 배의 용융 체적 흐름 속도 값을 갖는 열가소성 수지를 상기 폴리머 필터에 통과시키는 제 2 여과 공정과,
상기 소정의 용융 체적 흐름 속도 값을 갖는 열가소성 수지를 상기 폴리머 필터에 통과시키는 제 3 여과 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또 본 발명은, 상기 소정의 용융 체적 흐름 속도 값이 10 ㎤/10 min 이상 20 ㎤/10 min 이하이고,
상기 제 1 여과 공정에서는, 용융 체적 흐름 속도 값이 60 ㎤/10 min 이상 80 ㎤/10 min 이하인 열가소성 수지를 상기 폴리머 필터에 통과시키고,
상기 제 2 여과 공정에서는, 용융 체적 흐름 속도 값이 30 ㎤/10 min 이상 50 ㎤/10 min 이하인 열가소성 수지를 상기 폴리머 필터에 통과시키는 것을 특징으로 한다.
또 본 발명은, 상기 열가소성 수지가, 폴리카보네이트 수지인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 수지 성형체의 제조 방법에서는, 소정의 용융 체적 흐름 속도 값을 갖는 열가소성 수지로 이루어지는 수지 성형체를 제조한다. 수지 성형체의 제조 방법은, 압출기로부터 압출된 용융 상태의 열가소성 수지를, 폴리머 필터에 통과시켜 여과 처리를 실시하는 여과 공정과, 여과 처리 후의 열가소성 수지를 성형하는 성형 공정을 포함한다. 이와 같은 수지 성형체의 제조 방법에 있어서, 상기 여과 공정에서는, 상기 소정의 용융 체적 흐름 속도 값보다 큰 용융 체적 흐름 속도 값을 갖는 열가소성 수지를 폴리머 필터에 통과시킨 후, 상기 소정의 용융 체적 흐름 속도 값을 갖는 열가소성 수지를 폴리머 필터에 통과시켜 여과 처리를 실시한다.
상기 소정의 용융 체적 흐름 속도 값보다 큰 용융 체적 흐름 속도 값을 갖는 열가소성 수지, 즉, 상기 소정의 용융 체적 흐름 속도 값을 갖는 열가소성 수지보다 점도가 낮은 열가소성 수지를 폴리머 필터에 통과시킨 후, 상기 소정의 용융 체적 흐름 속도 값을 갖는 열가소성 수지를 폴리머 필터에 통과시킴으로써, 점도가 높은 열가소성 수지를 단번에 통과시킴으로써 발생하는 폴리머 필터의 파손을 방지할 수 있다.
또 본 발명에 의하면, 여과 공정은, 제 1 여과 공정과, 제 2 여과 공정과, 제 3 여과 공정을 포함하는 것이 바람직하다. 제 1 여과 공정에서는, 상기 소정의 용융 체적 흐름 속도 값에 대하여 3 ∼ 5 배의 용융 체적 흐름 속도 값을 갖는 열가소성 수지를 상기 폴리머 필터에 통과시키는 것이 바람직하다. 제 2 여과 공정에서는, 상기 소정의 용융 체적 흐름 속도 값에 대하여 2 ∼ 3 배의 용융 체적 흐름 속도 값을 갖는 열가소성 수지를 상기 폴리머 필터에 통과시키는 것이 바람직하다. 제 3 여과 공정에서는, 상기 소정의 용융 체적 흐름 속도 값을 갖는 열가소성 수지를 상기 폴리머 필터에 통과시키는 것이 바람직하다.
제 3 여과 공정은, 점도가 높은 열가소성 수지를 폴리머 필터에 통과시키는 공정이다. 제 1 여과 공정 및 제 2 여과 공정에 있어서, 상기 수치 범위 내의 용융 체적 흐름 속도 값의 열가소성 수지를 폴리머 필터에 순차적으로 통과시킴으로써, 제 3 여과 공정에 있어서, 점도가 높은 열가소성 수지를 폴리머 필터에 통과시켜도, 폴리머 필터의 파손을 확실하게 방지할 수 있다.
또 본 발명에 의하면, 상기 소정의 용융 체적 흐름 속도 값은, 10 ㎤/10 min 이상 20 ㎤/10 min 이하인 것이 바람직하다. 제 1 여과 공정에서는, 용융 체적 흐름 속도 값이 60 ㎤/10 min 이상 80 ㎤/10 min 이하인 열가소성 수지를 폴리머 필터에 통과시키는 것이 바람직하다. 제 2 여과 공정에서는, 용융 체적 흐름 속도 값이 30 ㎤/10 min 이상 50 ㎤/10 min 이하인 열가소성 수지를 폴리머 필터에 통과시키는 것이 바람직하다.
제 3 여과 공정은, 용융 체적 흐름 속도 값이 10 ㎤/10 min 이상 20 ㎤/10 min 이하로 점도가 높은 열가소성 수지를 폴리머 필터에 통과시키는 공정인 것이 바람직하다. 제 1 여과 공정 및 제 2 여과 공정에 있어서, 상기 수치 범위 내의 용융 체적 흐름 속도 값의 열가소성 수지를 폴리머 필터에 순차적으로 통과시킴으로써, 제 3 여과 공정에 있어서, 점도가 높은 열가소성 수지를 폴리머 필터에 통과시켜도, 폴리머 필터의 파손을 확실하게 방지할 수 있다.
또 본 발명에 의하면, 열가소성 수지는 폴리카보네이트 수지이다. 본 발명의 수지 성형체의 제조 방법에서는, 폴리머 필터를 파손시키는 일 없이, 폴리카보네이트 수지로 이루어지는 수지 성형체를 제조할 수 있다.
도 1 은 본 발명의 일 실시형태인 수지 성형체의 제조 방법에서 사용하는 수지 필름 제조 장치 (100) 의 구성을 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 2 는 폴리머 필터 (12) 의 구성을 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 2 는 폴리머 필터 (12) 의 구성을 모식적으로 나타내는 단면도이다.
본 발명의 수지 성형체의 제조 방법은, 소정의 용융 체적 흐름 속도 (이하,「MVR」이라고 함) 값을 갖는 열가소성 수지로 이루어지는 수지 성형체를 제조한다. 수지 성형체로는, 필름상으로 성형하여 얻어지는 수지 필름, 시트상으로 성형하여 얻어지는 수지 시트, 및 사출 성형하여 얻어지는 사출 성형체 등을 들 수 있다.
여기에서, 열가소성 수지의 MVR 값은, ISO 1133 에 따라, 소정의 온도, 하중의 조건에서 측정된 값으로서, 열가소성 수지의 전단 속도의 지표가 된다. 이 MVR 값은, 열가소성 수지의 점도와 상관 관계를 갖고, MVR 값이 커짐에 따라 점도가 낮아진다. 또, MVR 값을 측정할 때의 온도 및 하중은, 열가소성 수지의 종류에 따라 적절하게 설정된다.
본 발명에 사용할 수 있는 열가소성 수지로는, 예를 들어, 폴리스티렌, 하이 임펙트 폴리스티렌, 미디엄 임펙트 폴리스티렌과 같은 고무 보강 스티렌계 수지, 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체 (SAN 수지), 아크릴로니트릴-부틸아크릴레이트러버-스티렌 공중합체 (AAS 수지), 아크릴로니트릴-에틸렌프로필러버-스티렌 공중합체 (AES), 아크릴로니트릴-염화폴리에틸렌-스티렌 공중합체 (ACS), ABS 수지 (예를 들어, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌-알파메틸스티렌 공중합체, 아크릴로니트릴-메틸메타크릴레이트-부타디엔-스티렌 공중합체) 등의 스티렌계 수지, 폴리메틸메타크릴레이트 (PMMA) 등의 아크릴계 수지, 저밀도 폴리에틸렌 (LDPE), 고밀도 폴리에틸렌 (HDPE), 폴리프로필렌 (PP) 등의 올레핀계 수지, 폴리염화비닐, 폴리염화비닐리덴 등의 염화비닐계 수지, 에틸렌염화비닐아세트산비닐 공중합체, 에틸렌염화비닐 공중합체 등의 염화비닐계 공중합 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트 (PETP, PET), 폴리부틸렌테레프탈레이트 (PBTP, PBT) 등의 폴리에스테르계 수지, 폴리카보네이트 (PC), 변성 폴리카보네이트 등의 폴리카보네이트계 수지, 폴리아미드 66, 폴리아미드 6, 폴리아미드 46 등의 폴리아미드계 수지, 폴리옥시메틸렌 코폴리머, 폴리옥시메틸렌 호모폴리머 등의 폴리아세탈 (POM) 수지, 그 밖의 엔지니어링 수지, 수퍼 엔지니어링 수지, 예를 들어, 폴리에테르술폰 (PES), 폴리에테르이미드 (PEI), 열가소성 폴리이미드 (TPI), 폴리에테르케톤 (PEK), 폴리에테르에테르케톤 (PEEK), 폴리페닐렌설파이드 (PSU), 셀룰로오스아세테이트 (CA), 셀룰로오스아세테이트부틸레이트 (CAB), 에틸셀룰로오스 (EC) 등의 셀룰로오스 유도체, 액정 폴리머, 액정 아로마틱 폴리에스테르 등의 액정계 폴리머를 들 수 있다. 또, 열가소성 폴리우레탄 엘라스토머 (TPU), 열가소성 스티렌부타디엔 엘라스토머 (TSBC), 열가소성 폴리올레핀 엘라스토머 (TPO), 열가소성 폴리에스테르 엘라스토머 (TPEE), 열가소성 염화비닐 엘라스토머 (TPVC), 열가소성 폴리아미드 엘라스토머 (TPAE) 등의 열가소성 엘라스토머를 사용할 수도 있다. 본 실시형태에 있어서는, 1 종 혹은 2 종 이상의 열가소성 수지의 블렌드체를 사용하거나, 첨가재 등을 함유시켜 사용해도 된다.
이하에서는, 본 발명의 수지 성형체의 제조 방법에 있어서, 수지 성형체로서 수지 필름을 제조하는 경우에 대해, 도 1, 2 를 사용하여 상세하게 설명한다.
도 1 은, 본 발명의 일 실시형태인 수지 성형체의 제조 방법에서 사용하는 수지 필름 제조 장치 (100) 의 구성을 모식적으로 나타내는 도면이다. 도 2 는, 폴리머 필터 (12) 의 구성을 모식적으로 나타내는 단면도이다.
수지 필름 제조 장치 (100) 는, 압출기 (1) 와, 폴리머 필터 (12) 와, 다이 (2) 와, 제 1 냉각 롤 (3) 과, 제 2 냉각 롤 (4) 과, 제 3 냉각 롤 (5) 과, 인취 롤 (6) 을 포함한다. 폴리머 필터 (12) 는, 하우징 (14) 과, 하우징 (14) 내부에 형성된 복수의 필터 엘리먼트 (13) 와, 센터 폴 (15) 을 포함한다.
본 발명의 수지 성형체의 제조 방법은, 소정의 MVR 값을 갖는 열가소성 수지로 이루어지는 수지 필름을 제조하는 방법으로서, 압출 공정과, 여과 공정과, 제막 공정과, 냉각 공정을 포함하는 것이 바람직하다. 성형 공정인 제막 공정은, 여과 공정 후에 얻어진 열가소성 수지를 성형하는 공정이다.
압출 공정에서는, 열가소성 수지를 용융시켜, 용융 상태의 열가소성 수지 (용융 수지) 를 압출기 (1) 로부터 압출한다.
압출기 (1) 는, 도시되지 않은 압출기 실린더와, 히터와, 압출기 스크류를 포함한다. 압출기 (1) 는, 압출기 실린더 내에서, 히터로부터의 열 및 압출기 스크류의 전단 마찰열에 의해 열가소성 수지를 용융 상태로 하고, 용융 상태의 열가소성 수지 (용융 수지) 를, 압출기 스크류에 의해 압출하여, 폴리머 필터 (12) 로 보낸다.
여과 공정에서는, 압출기 (1) 로부터 압출된 용융 수지를, 복수의 필터 엘리먼트 (13) 를 포함하는 폴리머 필터 (12) 에서 여과 처리를 실시한다. 본 실시형태에서는, 폴리머 필터 (12) 로서 후지 필터 공업 주식회사 제조의 폴리머 필터 (12) (여과 정밀도 : 10 ㎛, 엘리먼트 직경 크기 : 7 inch, 엘리먼트 매수 : 40 매) 를 사용한다. 여과 처리는, 용융 수지를 하우징 (14) 내로 보내고, 각 필터 엘리먼트 (13) 를 통과시켜, 센터 폴 (15) 로부터 다이 (2) 를 향하여 송출함으로써 실시한다.
제막 공정에서는, 여과 처리 후의 열가소성 수지를 다이 (2) 로부터 필름상으로 압출하여 제막한다. 다이 (2) 로는 통상적으로 T 다이가 사용된다.
냉각 공정에서는, 제막 공정에서 압출된 필름상의 열가소성 수지 (필름상 수지) (10) 를 제 1 냉각 롤, 제 2 냉각 롤 및 제 3 냉각 롤을 사용하여 냉각시켜 수지 필름 (11) 을 얻는다.
여과 공정에서는, 소정의 MVR 값보다 큰 MVR 값을 갖는 열가소성 수지, 즉, 소정의 MVR 값을 갖는 열가소성 수지에 대하여, 동종의 열가소성 수지에서 점도가 낮은 열가소성 수지를 폴리머 필터 (12) 에 통과시킨 후, 소정의 MVR 값을 갖는 열가소성 수지를 폴리머 필터 (12) 에 통과시킨다. 이로써, 점도가 높은 열가소성 수지를 단번에 통과시킴으로써 발생하는 폴리머 필터 (12) 의 파손을 방지할 수 있다.
예를 들어 여과 공정은, 소정의 MVR 값에 대하여 3 ∼ 5 배의 MVR 값을 갖는 열가소성 수지를 폴리머 필터 (12) 에 통과시키는 제 1 여과 공정과, 소정의 MVR 값에 대하여 2 ∼ 3 배의 MVR 값을 갖는 열가소성 수지를 폴리머 필터 (12) 에 통과시키는 제 2 여과 공정과, 소정의 MVR 값을 갖는 열가소성 수지를 폴리머 필터 (12) 에 통과시키는 제 3 여과 공정을 포함하는 것이 바람직하다. 제 3 여과 공정은, 점도가 높은 열가소성 수지를 폴리머 필터 (12) 에 통과시키는 공정이다. 제 1 여과 공정 및 제 2 여과 공정에 있어서, 상기 수치 범위 내의 MVR 값의 열가소성 수지를 폴리머 필터 (12) 에 순차적으로 통과시킴으로써, 제 3 여과 공정에 있어서, 점도가 높은 열가소성 수지를 폴리머 필터 (12) 에 통과시켜도, 폴리머 필터 (12) 의 파손을 확실하게 방지할 수 있다.
이와 같이 여과 공정이 제 1 여과 공정 ∼ 제 3 여과 공정을 포함함에 따라, 압출 공정은, 제 1 여과 공정에서 여과하는 용융 수지를 압출하는 제 1 압출 공정과, 제 2 여과 공정에서 여과하는 용융 수지를 압출하는 제 2 압출 공정과, 제 3 여과 공정에서 여과하는 용융 수지를 압출하는 제 3 압출 공정을 포함하고, 제막 공정은, 제 1 여과 공정에서 여과한 용융 수지를 다이 (2) 로부터 필름상으로 압출하는 제 1 제막 공정과, 제 2 여과 공정에서 여과한 용융 수지를 다이 (2) 로부터 필름상으로 압출하는 제 2 제막 공정과, 제 3 여과 공정에서 여과한 용융 수지를 다이 (2) 로부터 필름상으로 압출하는 제 3 제막 공정을 포함한다.
제 1 압출 공정에서는, 제 1 냉각 롤 (3), 제 2 냉각 롤 (4) 및 제 3 냉각 롤 (5) 을 퇴피시킨 상태에서, 압출기 (1) 를 사용하여, 소정의 MVR 값에 대하여 3 ∼ 5 배의 MVR 값을 갖는 열가소성 수지를 압출기 (1) 로 용융시켜, 용융 수지를 폴리머 필터 (12) 로 보낸다. 제 1 여과 공정에서는, 제 1 압출 공정에서 압출된 용융 수지를 폴리머 필터 (12) 에 통과시켜 여과 처리를 실시한다. 이어서, 제 1 제막 공정에서는, 제 1 여과 공정에서 여과 처리되어 배관 (7) 으로부터 보내진 용융 수지를 다이 (2) 로부터 필름상으로 압출한다. 다이 (2) 로부터 압출된 필름상 수지는, 비제품물로서 회수한다.
제 2 압출 공정에서는, 제 1 냉각 롤 (3), 제 2 냉각 롤 (4) 및 제 3 냉각 롤 (5) 을 퇴피시킨 상태에서, 압출기 (1) 를 사용하여, 소정의 MVR 값에 대하여 2 ∼ 3 배의 MVR 값을 갖는 열가소성 수지를 압출기 (1) 로 용융시켜, 용융 수지를 폴리머 필터 (12) 로 보낸다. 제 2 여과 공정에서는, 제 2 압출 공정에서 압출된 용융 수지를 폴리머 필터 (12) 에 통과시켜 여과 처리를 실시한다. 이어서, 제 2 제막 공정에서는, 제 2 여과 공정에서 여과 처리되어 배관 (7) 으로부터 보내진 용융 수지를 다이 (2) 로부터 필름상으로 압출한다. 다이 (2) 로부터 압출된 필름상 수지는, 비제품물로서 회수한다.
제 3 압출 공정에서는, 퇴피된 제 1 냉각 롤 (3), 제 2 냉각 롤 (4) 및 제 3 냉각 롤 (5) 을 정상 위치, 즉 다이 (2) 로부터 필름상 수지 (10) 를 냉각시킬 수 있는 위치로 되돌린 상태에서, 압출기 (1) 를 사용하여, 소정의 MVR 값을 갖는 열가소성 수지를 압출기 (1) 로 용융시켜, 용융 수지를 폴리머 필터 (12) 로 보낸다. 제 3 여과 공정에서는, 제 3 압출 공정에서 압출된 용융 수지를 폴리머 필터 (12) 에 통과시켜 여과 처리를 실시한다. 이어서, 제 3 제막 공정에서는, 제 3 여과 공정에서 여과 처리되어 배관 (7) 으로부터 보내진 용융 수지를 다이 (2) 로부터 필름상으로 압출한다.
이와 같이 하여 제 3 제막 공정에 있어서 다이 (2) 로부터 압출된 필름상 수지 (10) 는, 냉각 공정에서 냉각 처리되고, 그 후, 인취 롤 (6) 에서 인취되어, 제품 수지 필름 (11) 으로서 권취된다.
냉각 공정에서는, 제 1 냉각 롤 (3) 및 제 2 냉각 롤 (4) 을 사용하여, 필름상 수지 (10) 를 냉각시켜 수지 필름을 얻는다.
제 1 냉각 롤 (3) 및 제 2 냉각 롤 (4) 은, 서로 대향 배치되어 있고, 다이 (2) 로부터 압출된 필름상 수지 (10) 를 그 사이에 끼워넣는다. 제 1 냉각 롤 (3) 은, 고무 롤 또는 금속 탄성 롤로 이루어진다.
제 1 냉각 롤 (3) 로서 고무 롤을 사용하는 경우, 예를 들어 실리콘 고무 롤 및 불소 고무 롤 등이 사용된다. 고무 롤의 경도로는, JIS K 6253 에 준거하여 측정한 A70°∼ A90°의 범위가 바람직하다. 고무 롤의 경도를 상기 소정의 값으로 하려면, 예를 들어 고무 롤을 구성하는 고무의 가교도나 조성을 조정함으로써 임의로 실시할 수 있다.
제 1 냉각 롤 (3) 로서 사용할 수 있는 금속 탄성 롤은, 롤의 내부가 고무로 구성되고, 그 외주부가 굴곡성을 갖는 금속제 박막으로 구성되어 있는 롤이다. 구체적으로는, 실리콘 고무 롤에 원통형의 스테인리스강제 박막을 피복한 롤이다. 또 금속 탄성 롤은, 롤의 내부에 유체가 주입되고, 그 외주부가 굴곡성을 갖는 금속제 박막으로 구성되어 있는 롤, 구체적으로는 스테인리스강제의 원통형 박막을 롤 단부(端部)에서 고정시키고, 내부에 유체를 봉입한 롤이어도 된다.
금속 탄성 롤은, 예를 들어 제 2 냉각 롤 (4) 과의 접촉 길이가 소정의 값이 되는 탄성을 갖고 있는 것이 바람직하다. 즉 제 1 냉각 롤 (3) 로서, 스테인리스강제의 원통형 박막을 롤 단부에서 고정시키고, 내부에 유체를 봉입한 금속 탄성 롤을 예로 들어 설명하면, 다이 (2) 로부터 압출된 필름상 수지 (10) 를 제 1 냉각 롤 (3) 과 제 2 냉각 롤 (4) 사이에 끼워넣으면, 제 1 냉각 롤 (3) 이 필름상 수지 (10) 를 개재하여 제 2 냉각 롤 (4) 의 외주면을 따라 오목상으로 탄성 변형된다. 그 결과, 제 1 냉각 롤 (3) 과 제 2 냉각 롤 (4) 이 필름상 수지 (10) 를 개재하여 소정의 접촉 길이로 접촉한다.
이 접촉 길이는, 하기에서 설명하는 도시하지 않은 제 2 냉각 롤 (4) 의 요철 형상을 필름상 수지 (10) 에 전사할 수 있는 길이이다. 상기 접촉 길이를 소정의 값으로 하려면, 예를 들어 제 1 냉각 롤 (3) 의 두께, 및 제 1 냉각 롤 (3) 에 봉입하는 유체의 봉입량 등을 조정함으로써 임의로 실시할 수 있다.
고무 롤 또는 금속 탄성 롤은, 온도 제어할 수 있게 구성되어 있는 것이 바람직하다. 고무 롤, 고무 롤에 원통형의 금속제 박막을 피복한 금속 탄성 롤을 온도 제어할 수 있게 하려면, 예를 들어 백업 냉각 롤을 각각의 롤에 장착하면 된다. 또, 상기의 내부에 유체를 봉입한 금속 탄성 롤을 온도 제어할 수 있게 하려면, 유체를 온도 제어하면 된다. 유체의 온도 제어에는, 예를 들어 PID 제어나 ON-OFF 제어 등의 공지된 제어 방법을 채용할 수 있다.
이와 같은 제 1 냉각 롤 (3) 로는, 금속 재료나 탄성체로 구성된 롤로, 도금 등으로 경면상으로 마무리된 롤을 사용한다. 또한, 금속 탄성 롤의 금속제 박막이나 고무 롤의 표면은 반드시 평활할 필요는 없으며, 하기에서 설명하는 제 2 냉각 롤 (4) 과 마찬가지로 표면에 요철 형상을 형성해도 전혀 문제는 없다.
제 2 냉각 롤 (4) 은, 외주면에 요철 형상이 형성된 금속 롤로 이루어진다. 구체적으로는, 예를 들어 금속 덩어리를 깎아낸 드릴드 롤, 중공 구조의 스파이럴 롤 등의 롤 내부에 유체, 증기 등을 통하여 롤 표면의 온도를 제어할 수 있는 금속 롤 등을 들 수 있고, 이들 금속 롤의 외주면에 샌드 블라스트나 조각 등에 의해 원하는 요철 형상이 형성된 롤을 사용할 수 있다.
제 2 냉각 롤 (4) 의 외주면에 형성되는 요철 형상으로는, 산술 평균 거칠기 (Ra) 로 0.1 ∼ 10 ㎛ 의 매트 형상 외에, 피치나 높이가 5 ∼ 500 ㎛ 인 프리즘 형상이나 렌즈 형상 등을 채용할 수 있다. 상기 산술 평균 거칠기 (Ra) 는, JIS B 0601-2001 에 준거하여 표면 조도계로 측정하여 얻어지는 값이다.
다이 (2) 로부터 압출된 필름상 수지 (10) 는, 이와 같은 제 1 냉각 롤 (3) 과 제 2 냉각 롤 (4) 사이에 끼워넣어짐으로써, 제 2 냉각 롤 (4) 의 상기 요철 형상이 전사되고, 필름으로 성형된다. 요철 형상이 전사된 수지 필름 (11) 은, 제 2 냉각 롤 (4) 에 감긴 후, 인취 롤 (6) 에 의해 인취되어 권취된다. 또한, 제 1 냉각 롤 (3) 및 제 2 냉각 롤 (4) 은, 모두 전동 모터 등의 회전 구동 수단에 접속되어 있고, 각 냉각 롤이 소정의 주속도(周速度)로 회전하도록 구성되어 있다.
이 때, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 제 2 냉각 롤 (4) 이후에 제 3 냉각 롤 (5) 을 형성해도 된다. 이로써, 수지 필름 (11) 이 완만하게 냉각되므로, 수지 필름 (11) 의 광학 변형을 작게 할 수 있고, 또한, 제 2 냉각 롤 (4) 로의 접촉 시간도 안정적으로 확보할 수 있기 때문에, 제 2 냉각 롤 (4) 에 부여한 요철 형상을 안정적으로 전사시킬 수 있게 된다. 제 3 냉각 롤 (5) 로는, 특별히 한정되지 않고, 종래부터 압출 성형에서 사용되고 있는 통상적인 금속 롤을 채용할 수 있다. 구체예로는, 드릴드 롤이나 스파이럴 롤 등을 들 수 있다. 제 3 냉각 롤 (5) 의 표면 상태는 경면인 것이 바람직하다.
제 2 냉각 롤 (4) 에 감긴 수지 필름 (11) 을, 제 2 냉각 롤 (4) 과 제 3 냉각 롤 (5) 사이로 통과시켜 제 3 냉각 롤 (5) 에 감기게 한다. 제 2 냉각 롤 (4) 과 제 3 냉각 롤 (5) 사이에는, 소정의 간극을 형성하여 해방 상태로 해도 되고, 양 롤 사이에 끼워넣어도 상관없다. 또한, 수지 필름 (11) 을 보다 완만하게 냉각시키는 데에 있어서, 제 3 냉각 롤 (5) 이후에 제 4, 제 5, …, 제 n (n 은 자연수) 과 복수 개의 냉각 롤을 형성하여, 제 3 냉각 롤 (5) 에 감은 수지 필름 (11) 을 순차적으로, 다음 냉각 롤에 감기게 해도 된다.
제 2 냉각 롤 (4) 의 표면 온도 (T) 는, 필름상 수지 (10) 의 열변형 온도 (Th) 에 대하여, (Th - 60 ℃) ≤ T ≤ (Th + 30 ℃), 바람직하게는 (Th - 30 ℃) ≤ T ≤ (Th + 20 ℃), 보다 바람직하게는 (Th - 20 ℃) ≤ T ≤ (Th + 10 ℃) 의 범위 내로 하는 것이 바람직하다.
제 1 냉각 롤 (3) 의 표면 온도는, 제 2 냉각 롤 (4) 의 표면 온도 (T) 에 대하여 ±30 ℃, 바람직하게는 ±20 ℃ 의 범위 내로 하는 것이 바람직하다. 이에 반하여, 제 1 냉각 롤 (3) 의 표면 온도가 상기 범위 밖이면, 제 2 냉각 롤 (4) 의 표면 온도 (T) 를 상기한 특정 범위 내로 설정하는 것이 곤란해질 우려가 있음과 함께, 수지 필름 (11) 내의 온도 분포가 불균일해져, 광학 변형이 커질 우려가 있다.
제 3 냉각 롤 (5), 제 3 냉각 롤 (5) 이후의 각각의 냉각 롤의 표면 온도에 대해서는, 임의의 표면 온도로 설정하면 되고, 특별히 한정되지 않지만, 통상적으로 열가소성 수지의 열변형 온도 (Th) 에 대해 ±15 ℃ 정도가 바람직하다.
열가소성 수지의 열변형 온도 (Th) 로는, 특별히 한정되지 않지만, 통상적으로 60 ∼ 200 ℃ 이다. 열가소성 수지의 열변형 온도 (Th) 는, ASTMD-648 에 준거하여 측정되는 온도이다.
인취 롤 (6) 은, 1 쌍의 상부 롤 (6a), 하부 롤 (6b) 로 이루어진다. 상부 롤 (6a), 하부 롤 (6b) 로는, 예를 들어 고무 롤, 금속 롤 등을 들 수 있다. 하부 롤 (6b) 은, 전동 모터 등의 회전 구동 수단에 접속되어 있고, 이 하부 롤 (6b) 과 접하도록 상부 롤 (6a) 이 자유롭게 회전할 수 있게 배치되어, 하부 롤 (6b) 의 회전에 의해 상부 롤 (6a) 도 회전하도록 구성되어 있다. 따라서, 상부 롤 (6a), 하부 롤 (6b) 은 동일한 주속도로 회전한다. 또한, 상부 롤 (6a), 하부 롤 (6b) 의 주속도가 동일해지는 한, 상기 구성과는 반대인 구성, 즉 상부 롤 (6a) 을 회전 구동 수단에 접속하고, 이 상부 롤 (6a) 과 접하도록 하부 롤 (6b) 을 자유롭게 회전할 수 있도록 배치해도 되고, 상부 롤 (6a), 하부 롤 (6b) 이 모두 회전 구동 수단에 접속되어 있어도 된다.
인취 롤 (6) 에 의해 인취된 제품 수지 필름 (11) 은 두께가 30 ∼ 300 ㎛ 인 것이 바람직하다. 이에 반하여, 두께가 30 ㎛ 미만이면, 상기한 롤 구성에서는 안정적으로 수지 필름 (11) 을 얻을 수 없는 경우가 있고, 300 ㎛ 를 초과하면, 필름으로서 취급하는 것이 곤란해지는 경우가 있다. 수지 필름 (11) 의 두께는, 다이 (2) 로부터 압출되는 필름상 수지 (10) 의 두께, 제 1 냉각 롤 (3) 과 제 2 냉각 롤 (4) 의 간격 등에 따라 조정할 수 있다.
수지 필름 (11) 은, 표면에 요철 형상이 형성되어, 광을 산란시키는 기능이 부여되어 있으므로, 예를 들어 광디스크나 편광판과 조합한 액정 셀, 위상차 필름, 확산 필름, 휘도 향상 필름 등 외에, 자동차 내장용 필름, 조명용 필름, 건재용 필름 등에 적용할 수 있는데, 본 발명은 이들 용도에 한정되지 않는다.
이하, MVR 값이 10 ㎤/10 min 이상 20 ㎤/10 min 이하인 폴리카보네이트 수지로 이루어지는 수지 필름을 제조하는 경우에 대해 설명한다.
폴리카보네이트 수지의 MVR 값은, 폴리카보네이트 수지의 분자량에 의해 조정한다. 분자량을 작게 함으로써, MVR 값을 크게 할 수 있다. 가열에 의해 폴리카보네이트 수지의 MVR 값을 조정할 수도 있지만, 이 방법에서는 폴리카보네이트 수지가 열 분해를 일으키기 때문에 바람직하지 않다.
폴리카보네이트 수지의 MVR 값은, ISO 1133 에 준거하여 측정되고, 300 ℃, 12 ㎏ 의 하중 조건에서 측정한 값이다.
제 1 압출 공정에서는, 제 1 냉각 롤 (3), 제 2 냉각 롤 (4) 및 제 3 냉각 롤 (5) 을 퇴피시킨 상태에서, 압출기 (1) 를 사용하여 MVR 값이 60 ㎤/10 min 이상 80 ㎤/10 min 이하인 열가소성 수지를 230 ∼ 280 ℃ 의 온도 하에서 용융시켜, 용융 수지를 폴리머 필터 (12) 로 보낸다. 제 1 여과 공정에서는, 제 1 압출 공정에서 압출된 용융 수지를 온도 230 ∼ 280 ℃, 압력 0.0 ∼ 3.5 ㎫ 의 조건 하에서 폴리머 필터 (12) 에 통과시켜 여과 처리를 실시한다. 이어서, 제 1 제막 공정에서는, 제 1 여과 공정에서 여과 처리되어 배관 (7) 으로부터 보내진 용융 수지를 다이 (2) 로부터 필름상으로 압출한다. 다이 (2) 로부터 압출된 필름상 수지는, 비제품물로서 회수한다.
제 1 제막 공정에서 제 2 압출 공정으로의 전환은, 제 1 여과 공정에 있어서 MVR 값이 60 ㎤/10 min 이상 80 ㎤/10 min 이하인 폴리카보네이트 수지를 폴리머 필터 (12) 용적의 2 배 이상의 양 통과시켰을 때에 실시한다. 또한, 폴리머 필터 (12) 의 용적이란, 하우징 (14) 의 용적에서 필터 엘리먼트 (13) 및 센터 폴 (15) 의 용적을 뺀 용적을 말한다.
제 2 압출 공정에서는, 제 1 냉각 롤 (3), 제 2 냉각 롤 (4) 및 제 3 냉각 롤 (5) 을 퇴피시킨 상태에서, 압출기 (1) 를 사용하여, MVR 값이 30 ㎤/10 min 이상 50 ㎤/10 min 이하인 열가소성 수지를 230 ∼ 280 ℃ 의 온도 하에서 용융시켜, 용융 수지를 폴리머 필터 (12) 로 보낸다. 제 2 여과 공정에서는, 제 2 압출 공정에서 압출된 용융 수지를 온도 230 ∼ 280 ℃, 압력 0.0 ∼ 7.0 ㎫ 의 조건 하에서 폴리머 필터 (12) 에 통과시켜 여과 처리를 실시한다. 이어서, 제 2 제막 공정에서는, 제 2 여과 공정에서 여과 처리되어 배관 (7) 으로부터 보내진 용융 수지를 다이 (2) 로부터 필름상으로 압출한다. 다이 (2) 로부터 압출된 필름상 수지는, 비제품물로서 회수한다.
제 2 제막 공정에서 제 3 압출 공정으로의 전환은, 제 2 여과 공정에 있어서 MVR 값이 30 ㎤/10 min 이상 50 ㎤/10 min 이하인 폴리카보네이트 수지를 폴리머 필터 (12) 용적의 3 배 이상의 양을 통과시켰을 때에 실시한다.
제 3 압출 공정에서는, 퇴피된 제 1 냉각 롤 (3), 제 2 냉각 롤 (4) 및 제 3 냉각 롤 (5) 을 정상 위치, 즉 다이 (2) 로부터 필름상 수지 (10) 를 냉각시킬 수 있는 위치로 되돌린 상태에서, 압출기 (1) 를 사용하여, MVR 값이 10 ㎤/10 min 이상 20 ㎤/10 min 이하인 열가소성 수지를 230 ∼ 295 ℃ 의 온도 하에서 용융시켜, 용융 수지를 폴리머 필터 (12) 로 보낸다. 제 3 여과 공정에서는, 제 3 압출 공정에서 압출된 용융 수지를 온도 280 ∼ 295 ℃, 압력 8.4 ∼ 8.7 ㎫ 의 조건 하에서 폴리머 필터 (12) 에 통과시켜 여과 처리를 실시한다. 이어서, 제 3 제막 공정에서는, 제 3 여과 공정에서 여과 처리되어 배관 (7) 으로부터 보내진 용융 수지를 다이 (2) 로부터 필름상으로 압출한다.
제 1 여과 공정 및 제 2 여과 공정에 있어서, 상기 수치 범위 내의 MVR 값의 폴리카보네이트 수지를 폴리머 필터 (12) 에 순차적으로 통과시킴으로써, 제 3 여과 공정에 있어서, 점도가 높은 폴리카보네이트 수지를 폴리머 필터 (12) 에 통과시켜도, 폴리머 필터 (12) 의 파손을 확실하게 방지할 수 있으며, MVR 값이 10 ㎤/10 min 이상 20 ㎤/10 min 이하인 폴리카보네이트 수지로 이루어지는 수지 필름을 얻을 수 있다.
1 : 압출기
2 : 다이
3 : 제 1 냉각 롤
4 : 제 2 냉각 롤
5 : 제 3 냉각 롤
6 : 인취 롤
12 : 폴리머 필터
100 : 수지 필름 제조 장치
2 : 다이
3 : 제 1 냉각 롤
4 : 제 2 냉각 롤
5 : 제 3 냉각 롤
6 : 인취 롤
12 : 폴리머 필터
100 : 수지 필름 제조 장치
Claims (4)
- 소정의 용융 체적 흐름 속도 (Melt Volume flow Rate, MVR) 값을 갖는 열가소성 수지로 이루어지는 수지 성형체를 제조하는 방법으로서,
압출기로부터 압출된 용융 상태의 열가소성 수지를, 폴리머 필터에 통과시켜 여과 처리를 실시하는 여과 공정으로서, 상기 소정의 용융 체적 흐름 속도 값보다 큰 용융 체적 흐름 속도 값을 갖는 열가소성 수지를 상기 폴리머 필터에 통과시킨 후, 상기 소정의 용융 체적 흐름 속도 값을 갖는 열가소성 수지를 상기 폴리머 필터에 통과시켜 여과 처리를 실시하는 여과 공정과,
여과 처리 후의 열가소성 수지를 성형하는 성형 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 수지 성형체의 제조 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 여과 공정은,
상기 소정의 용융 체적 흐름 속도 값에 대하여 3 ∼ 5 배의 용융 체적 흐름 속도 값을 갖는 열가소성 수지를 상기 폴리머 필터에 통과시키는 제 1 여과 공정과,
상기 제 1 여과 공정 후에 실시되고, 상기 소정의 용융 체적 흐름 속도 값에 대하여 2 ∼ 3 배의 용융 체적 흐름 속도 값을 갖는 열가소성 수지를 상기 폴리머 필터에 통과시키는 제 2 여과 공정과,
상기 제 2 여과 공정 후에 실시되고, 상기 소정의 용융 체적 흐름 속도 값을 갖는 열가소성 수지를 상기 폴리머 필터에 통과시키는 제 3 여과 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 수지 성형체의 제조 방법. - 제 2 항에 있어서,
상기 소정의 용융 체적 흐름 속도 값이 10 ㎤/10 min 이상 20 ㎤/10 min 이하이고,
상기 제 1 여과 공정에서는, 용융 체적 흐름 속도 값이 60 ㎤/10 min 이상 80 ㎤/10 min 이하인 열가소성 수지를 상기 폴리머 필터에 통과시키고,
상기 제 2 여과 공정에서는, 용융 체적 흐름 속도 값이 30 ㎤/10 min 이상 50 ㎤/10 min 이하인 열가소성 수지를 상기 폴리머 필터에 통과시키는 것을 특징으로 하는 수지 성형체의 제조 방법. - 제 3 항에 있어서,
상기 열가소성 수지가, 폴리카보네이트 수지인 것을 특징으로 하는 수지 성형체의 제조 방법.
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