KR102528462B1 - 저반사형 플라스틱 칠판의 제조방법 - Google Patents

저반사형 플라스틱 칠판의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 반사율이 낮은 플라스틱 칠판의 제조방법에 관한 것으로, 구조가 단순하여 제조하기 쉽고 가벼워서 취급이 용이하여 벽체 등에 고정하기 쉬우면서도 내구성, 필기성, 지움성이 좋으며 반사광에 의한 눈부심이 적어 프로젝터 스크린으로도 사용할 수 있도록 한 것이다.
이러한 본 발명은, 페트 칩을 용융압출기에서 용융하는 단계; 용융된 페트를 T형 다이캐스팅에서 분사하여 캐스팅 드럼(Casting Drum)에 균일하게 밀착시키는 방법으로 페트필름을 성형하는 단계; 캐스팅 드럼에서 성형된 페트필름을 이송시키면서 히터를 사용하여 가열하는 단계; 상기 히터에 의해 가열된 페트필름을 이송시키면서 엠보싱 처리용 입자가 표면에 접합된 엠보싱롤로 가압하여 페트필름 표면에 저반사용 요철을 형성하는 단계; 상기 엠보싱롤에 의해 저반사용 요철이 형성된 페트필름을 냉각롤로 냉각하는 단계; 상기 엠보싱롤에 의해 저반사용 요철이 표면에 형성된 페트필름을 일정 크기로 절단하는 단계; 및 일정 크기로 절단된 페트필름을 베이스보드의 전면에 접착제로 접합하여 상기 페트필름에 의한 필기층과, 상기 베이스보드에 의한 지지층과, 상기 접착제에 의한 접착제층을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

저반사형 플라스틱 칠판의 제조방법{Manufacturing method of low-reflective plastic blackboard}
본 발명은 플라스틱 칠판의 제조방법에 관한 것으로, 특히 구조가 단순하여 제조하기 쉽고 가벼워서 취급이 용이하여 벽체 등에 고정하기 쉬우면서도 내구성, 필기성, 지움성이 좋으며 반사광에 의한 눈부심이 적어 프로젝터 스크린으로도 사용할 수 있도록 한 플라스틱 칠판의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 학교, 학원, 관공서에 교육 목적으로 사용되는 칠판의 경우 흑판과 화이트보드가 주로 사용되고 있으며, 아크릴계의 화이트보드가 주종을 이루며 대중화되어 있다.
화이트보드 칠판의 경우 가장 큰 문제점은 표면의 광택으로 인하여 반사율이 높아 형광등과 불빛에 의한 난반사가 발생하여 필기된 글씨가 잘 보이지 않거나 눈부심으로 장시간 쳐다볼 경우 눈의 피로가 가중되어 교육에 상당한 어려움이 있다.
이같은 단점을 극복하기 위해 눈부심이 없는 칠판을 개발하고자 하였으나 상용화되고 있지 못하고 있는 실정이다. 이는 대부분의 기술이 무광코팅층을 별도로 코팅처리하여 여러 층의 플라스틱층을 갖도록 하였는데, 이 경우 칠판의 플라스틱층에 해당하는 부분이 필기층, 배경층 및 그 외 여러 층으로 이루어지는 관계로 구조가 복잡해지는 데다가 무광코팅층의 두께가 얇아서 내구성이 떨어지면서 장기간 사용 시 지움성이 양호하지 못하다는 문제점이 있었다.
한편, 흑판과 화이트보드 외에도 필기층이 플라스틱이 아닌 유리를 사용한 유리형 칠판도 개발되었으나 상대적으로 가격이 높아서 사용되는 곳이 드물고 무광형 필름과 플라스틱층을 압출성형하여 개발된 필기층이 많이 있어도 무광형 필름의 두께가 얇아서 내구성, 필기성, 지움성 등이 좋지 않았기 때문에 무광택 플라스틱 칠판으로 상용화되고 있지는 못하고 있는 실정이다.
이에 따라 구조가 단순하여 제조하기 쉽고 가벼워서 취급이 용이하여 벽체 등에 고정하기 쉬우면서도 내구성, 필기성, 지움성이 좋으며 반사광에 의한 눈부심이 적어 스크린으로도 사용할 수 있도록 한 칠판의 개발이 절실하였다.
한국등록특허공보 제0909863호(2009.07.28.)
이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 구조가 단순하여 제조하기 쉽고 가벼워서 취급이 용이하여 벽체 등에 고정하기 쉬우면서도 내구성, 필기성, 지움성이 좋으며 반사광에 의한 눈부심이 적어 스크린으로도 사용할 수 있도록 한 플라스틱 칠판의 제조방법을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 기술적 사상에 의한 저반사형 플라스틱 칠판의 제조방법은, 페트 칩을 용융압출기에서 용융하는 단계; 용융된 페트를 T형 다이캐스팅에서 분사하여 캐스팅 드럼(Casting Drum)에 균일하게 밀착시키는 방법으로 페트필름(Polyethyleneterephthalate Film)을 성형하는 단계; 캐스팅 드럼에서 성형된 페트필름을 이송시키면서 히터를 사용하여 가열하는 단계; 상기 히터에 의해 가열된 페트필름을 이송시키면서 엠보싱 처리용 입자가 표면에 접합된 엠보싱롤로 가압하여 페트필름 표면에 저반사용 요철을 형성하는 단계; 상기 엠보싱롤에 의해 저반사용 요철이 형성된 페트필름을 냉각롤로 냉각하는 단계; 상기 엠보싱롤에 의해 저반사용 요철이 표면에 형성된 페트필름을 일정 크기로 절단하는 단계; 및 일정 크기로 절단된 페트필름을 베이스보드의 전면에 접착제로 접합하여 상기 페트필름에 의한 필기층과, 상기 베이스보드에 의한 지지층과, 상기 접착제에 의한 접착제층을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 그 기술적 구성상의 특징으로 한다.
여기서, 상기 필기층에서 요철 형성된 표면은 반사각도 45도, 600nm 파장에서 반사율을 측정하여 0.9%의 반사율을 갖는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 엠보싱롤은 0.3~1.5㎛의 입경을 가지면서 평균입경 0.5㎛인 알루미나 입자를 롤러 표면에 접합시켜 제조한 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 엠보싱롤에 알루미나 입자를 접합하기 전에 볼밀을 사용하여 상기 알루미나 입자의 크기를 균일화하는 작업을 진행하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 히터에 의해 가열된 페트필름을 엠보싱롤로 가압하기 전에 종방향 및 횡방향으로 연신하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 페트필름은 종방향 연신기에 의해 종방향으로 3.3배 연신되고, 횡방향 연신기에 의해 횡방향으로 3.3배 연신되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 종방향으로 연신되고 횡방향으로 연신된 후 엠보싱롤에 의해 가압된 페트필름의 두께는 0.3 내지 0.5mm인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 베이스보드는, 다수의 유리섬유에 폴리이미드 레진을 함침한 후 적층시켜 이루어지며, 다수의 공급 롤에서 유리섬유를 동시에 공급하는 단계; 다수의 공급 롤에서 이송되는 각각의 유리섬유를 폴리이미드 레진을 저장하고 있는 함침조에 경유시켜 폴리이미드 레진이 유리섬유에 함침되도록 유도하는 단계; 상기 함침조의 출구 측에 설치된 레진 제거부재에 상기 함침조에서 인출되는 유리섬유 각각을 개별적으로 통과시키면서 상기 유리섬유 각각의 표면에 함침되지 않고 남아 있는 폴리이미드 레진을 박리하여 제거하는 단계; 상기 유리섬유 각각을 히팅플레이트 설치된 프로세스 챔버 내부로 경유시키면서 건조, 가압 및 합착, 열경화 공정을 순차 진행하여 베이스보드를 제조하는 단계; 및 상기 프로세스 챔버에서 인출된 후 냉각된 다층시트 형태의 유리섬유를 커터에 의해 일정 크기로 절단하는 단계;에 의해 제작되며, 상기 레진 제거부재에 의해 상기 유리섬유의 표면에서 박리되어 낙하하는 폴리이미드 레진을 하측에서 회수조에 의해 회수하고, 상기 회수조에서 회수된 폴리이미드 레진을 펌핑하여 상기 함침조에 투입하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 프로세스 챔버에는 폴리이미드 레진이 함침된 유리섬유를 예열 건조하는 예열 건조실과, 상기 예열 건조실을 경유한 유리섬유를 더욱 가열하여 유리섬유에 함침된 폴리이미드 레진을 열경화시켜주는 열경화실과, 상기 열경화실을 경유한 유리섬유를 소둔하는 소둔실이 순차 배치되며, 상기 예열 건조실과, 열경화실과, 소둔실은 각기 다른 온도로 개별 제어 가능하도록 한 히팅플레이트와 온도센서들이 각각 설치되어 상기 프로세스 챔버를 경유하는 유리섬유에 대해 건조, 가압 및 합착, 열경화 공정을 순차 진행할 수 있도록 하며, 상기 프로세스 챔버의 상측에는 폴리이미드 레진으로부터 발생하는 수분 및 가스를 원활히 배출하도록 에어벤트가 더 설치되어 폴리이미드 레진으로부터 수분 및 가스를 제거하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 레진 제거부재는, 상기 유리섬유가 관통 가능하도록 일정 간격을 두고 다수의 통공이 형성된 제1벽체와 제2벽체를 구비한 본체; 상기 제1벽체에 형성된 통공에 끼워져 설치되며 상기 유리섬유를 관통시키는 제1관통구를 구비하고 상기 제1관통구의 입구에는 선단부로 갈수록 예리하게 형성되어 상기 유리섬유 표면에 함침되지 않고 남아 있는 폴리이미드 레진을 박리시켜주는 제1삼각 돌기부를 구비한 제1박리체; 및 상기 제2벽체에 형성된 통공에 끼워져 설치되며 상기 유리섬유를 관통시키는 제2관통구를 구비하고 상기 제2관통구의 입구에는 선단부로 갈수록 예리하게 형성되어 상기 제1박리체에 의해 박리되지 않고 상기 유리섬유 표면에 남아 있는 폴리이미드 레진을 재차 박리시켜주는 제2삼각 돌기부를 구비한 제2박리체;를 포함하며, 상기 제2박리체의 제2관통구는 상기 제1박리체의 제1관통구에 비해 좁은 상하 폭을 갖도록 형성되어 상기 유리섬유에 함침되지 않고 남아 있는 폴리이미드 레진을 2차에 걸쳐 점진적으로 제거할 수 있도록 한 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 의한 저반사형 플라스틱 칠판의 제조방법은 구조가 단순하여 제조하기 쉽고 가벼워서 취급이 용이하여 벽체 등에 고정하기 쉬우면서도 내구성, 필기성, 지움성이 좋으며 반사광에 의한 눈부심이 적어 프로젝터 스크린으로도 사용할 수 있다.
또한, 본 발명은 베이스보드를 다수의 유리섬유에 폴리이미드 레진을 함침한 후 적층시킨 경량, 고강도의 다층시트형으로 마련하면서도 건조, 가압 및 합착, 열경화 등의 공정들을 연속적으로 진행하여 생산 효율을 높이고 휘어짐이나 변형 없이 고품질의 제품을 안정적으로 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 저반사형 플라스틱 칠판의 제조방법에 의해 제조된 저반사형 플라스틱 칠판의 적층구조를 보인 단면도
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 저반사형 플라스틱 칠판의 제조방법을 설명하기 위한 흐름도
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 저반사형 플라스틱 칠판의 제조방법에서 엠보싱 처리에 의해 표면에 요철 형성된 페트필름을 제조하기 위한 페트필름 제조장치의 구성도
도 4는 본 발명의 실시예에 의한 저반사형 플라스틱 칠판의 제조방법에서 다층시트형 경량, 고강도 베이스보드를 제조하기 위한 베이스보드 제조장치의 구성도
도 5는 본 발명의 실시예에 의한 저반사형 플라스틱 칠판의 제조방법에서 베이스보드 제조장치의 레진 제거부재 구성을 설명하기 위한 단면도
도 6은 본 발명의 실시예에 의한 저반사형 플라스틱 칠판의 제조방법에서 베이스보드 제조장치의 보조롤러 모듈 구성을 설명하기 위한 단면도
도 7은 각각의 실험예 및 비교예들에 의해 제조된 페트필름의 표면을 대상으로 분광기를 사용하여 반사각도 45도, 400~800nm의 파장에서 측정한 반사율을 나타낸 그래프
첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 의한 저반사형 플라스틱 칠판의 제조방법에 대하여 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하거나, 개략적인 구성을 이해하기 위하여 실제보다 축소하여 도시한 것이다.
또한, 제1 및 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 한편, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 지니고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의된 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 지니는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 저반사형 플라스틱 칠판의 제조방법에 의해 제조된 저반사형 플라스틱 칠판의 적층구조를 보인 단면도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 의한 저반사형 플라스틱 칠판의 제조방법을 설명하기 위한 흐름도이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 의한 저반사형 플라스틱 칠판의 제조방법에서 엠보싱 처리에 의해 표면에 요철 형성된 페트필름을 제조하기 위한 페트필름 제조장치의 구성도이며, 도 4는 본 발명의 실시예에 의한 저반사형 플라스틱 칠판의 제조방법에서 다층시트형 경량, 고강도 베이스보드를 제조하기 위한 베이스보드 제조장치의 구성도이다.
본 발명의 실시예에 의한 저반사형 플라스틱 칠판의 제조방법은 도 1에 도시된 것처럼 페트필름에 의한 필기층(1), 접착제에 의한 접착층(2), 베이스보드에 의한 지지층(3)을 포함하는 단순 구조에 의해 제조하기 쉽고 가벼워서 취급이 용이하여 벽체 등에 고정하기 쉬우면서도 내구성, 필기성, 지움성이 좋으며 반사광에 의한 눈부심이 적어 프로젝터 스크린으로도 사용할 수 있도록 한 플라스틱 칠판을 제조할 수 있도록 해준다.
본 발명의 실시예에 의한 저반사형 플라스틱 칠판의 제조방법에 의해 제조되는 저반사형 플라스틱 칠판에서 필기층(1)은 페트필름을 사용한 플라스틱 층으로 이루어진다. 이같은 필기층(1)의 구성에서 주목할 점은 표면에 엠보싱 처리를 통한 마이크로 크기의 요철(1a)을 형성시킴으로써 필기성과 지움성을 충분한 수준으로 확보하면서도 빛의 반사율을 획기적으로 낮추었다는 점에 있다.
상기 지지층(3)은 일반적으로 생각할 수 있는 알루미늄, 나무, 합판 중에서 어느 하나로 구성될 수 있다. 나아가 상기 지지층(3)은 칠판용으로는 새로운 소재인 글라스 이오노머(GI, glass ionomer) 강판으로도 구성될 수 있는데 글라스 이오노머 강판의 경우 폴리이미드 레진을 함침시킨 여러 겹의 직조된 유리섬유로 이루어지며, 안료 혼합에 의해 원하는 색상을 발현하기가 쉽고 경량이면서도 높은 강도를 갖는다는 점에서 앞서 언급된 알루미늄, 나무, 합판에 비해 저반사형 플라스틱 칠판에 적합한 다양한 장점들을 갖는다. 본 발명의 실시예에서는 폴리이미드 레진을 함침시킨 유리섬유로 이루어지기 때문에 연속생산에 어려움이 있는 글라스 이오노머 강판을 연속 생산할 수 방법을 제시하며, 이에 대해서는 차후에 자세히 설명하기로 한다.
상기 접착층(2)은 필기층(1)과 지지층(3)을 접합하기 위한 접착제로 이루어진 것을 특징으로 한다.
이처럼 필기층(1), 접착층(2) 및 지지층(3)으로 이루어진 저반사용 플라스틱 칠판에서 필기층(1)은 가장 중요한 부분으로 눈부심을 적게 하기 위해서 표면을 엠보싱 처리하여 저반사용 요철(1a)을 형성시킴으로써 빛의 반사를 적게 한다. 이를 위해 마이크로 크기의 알루미나(Al2O3) 입자가 표면에 접합된 엠보싱롤(160)을 사용하여 페트필름의 표면을 마이크로 크기로 균일하게 엠보싱 처리한다. 엠보싱 처리된 페트필름의 필기층(1)은 표면에 형성된 요철(1a)의 크기에 따라서 빛의 반사율이 낮아지는 것은 물론 필기성과 지움성에도 영향을 미친다.
종래에는 빛의 반사율을 줄이기 위하여 플라스틱 표면에 소광제나 무기첨가제를 혼합하여 표면처리하였는데 이 경우 생산비용이 높았던 데다가 표면에 존재하는 이질적인 소재의 영향으로 인해 필기성과 지움성이 매우 떨어지는 문제가 있었다. 하지만 본 발명과 같이 페트필름 표면을 엠보싱 처리하는 방법으로 마이크로 크기의 요철(1a) 형성된 필기층(1)을 마련하는 방식에 의해 이같은 문제를 완전히 해소할 수 있게 된다.
아래에서는 본 발명의 실시예에 의한 저반사형 플라스틱 칠판의 제조방법에 대해 보다 상세히 설명한다.
본 발명의 실시예에 의한 저반사형 플라스틱 칠판의 제조방법은 페트 제조단계(S110), 페트 칩 제조단계(S120), 페트 칩 용융단계(S130), 페트필름 성형단계(S140), 페트필름 가열단계(S150), 페트필름 연신단계(S160), 페트필름 엠보싱단계(S170), 페트 플림 냉각단계(S180), 페트필름 절단단계(S190), 페트필름 및 베이스보드 접합단계(S200)를 포함하여 이루어진다.
상기 페트 제조단계(S110)에서는 페트를 배치(batch) 중합을 사용하는 DMT법으로 제조한다. 즉 반응조(40)에서 1단계 EI(ester interchange) 반응으로 DMT(dimethy terephthalate)와 EG(ethylene glycol)를 반응시키며 반응촉매로 아세트산 칼슘(calcium acetate)과 안정제로 TMP(trimethyl phosphate)를 첨가하여 BHET(bis(2-hydroxyethyl) terephthalate)를 얻은 후 반응조(50)에서 2단계 반응으로 BHET 혹은 BHET oligomer 간의 반응 생성물로 형성된 응집물에 삼산화안티몬(antimony trioxide)을 투입하고 중축합 반응을 완료하여 페트를 얻는다. 이후 반응조(50) 내에 질소를 주입하여 그 압력으로 용융상태의 페트를 물속으로 토출하여 급랭시킨다.
상기 페트 칩 제조단계(S120)에서는 냉각된 페트를 절단기(60)에서 칩(Chip) 형태로 제조한다. 이후 이송장치(70)를 통해서 페트 칩을 페트 칩 벙커(80)(Bunker)로 이송한다. 이후 페트 칩 벙커(80)에 임시 저장된 페트 칩을 일정 수량씩 유출하여 건조기(90)를 통과시키면서 수분을 제거한다.
상기 페트 칩 용융단계(S130)에서는 페트 용융압출기(100)(Extruder)에서 285℃로 용융한다.
상기 페트필름 성형단계(S140)에서는 전 단계에서 페트 용융압출기(100)에 의해 용융된 페트를 T형 다이캐스팅(110)에서 분사하여 캐스팅 드럼(120)(Casting Drum)에 균일하게 밀착시키는 방법으로 페트필름을 성형한다. 이때 정전기 피닝(electrostatic pinning) 공정이 진행되어 T형 다이캐스팅(110)에서 분사된 용융 페트는 정전기적인 반발력 및 인력이 작용하여 캐스팅 드럼(120)에 균일하게 밀착된 후 페트필름으로 성형된다. 이후 성형된 페트필름은 가이드롤러(130)를 따라 이송된다.
상기 페트필름 가열단계(S150)에서는 이송되는 페트필름을 히터(140)를 사용하여 가열한다. 페트필름에 대한 가열은 다음 단계들에서 페트필름의 연신과 엠보싱 처리가 원활하게 이루어지도록 하기 위하여 180℃의 온도로 진행한다.
상기 페트필름 연신단계(S160)에서는 히터에 의해 가열된 페트필름을 엠보싱롤(160)로 가압하기 전에 종방향 및 횡방향으로 연신하게 된다. 여기서 상기 페트필름은 종방향 연신기(150a)에 의해 95℃에서 종방향으로 약 3.3배 연신되고, 횡방향 연신기(150b)에 의해 95℃에서 횡방향으로 약 3.3배 연신되며 5m/min 정도의 연신속도로 연신된다. 종방향으로 페트필름을 연신하는 종방향 연신기(150a)의 경우에는 도 3에 도시된 것처럼 히터(140) 전방으로 설치된 롤러 두 개의 회전속도 차를 이용하여 간단히 마련할 수 있는데, 두 개의 롤러 중 상대적으로 후방에 설치된 롤러에 비해 전방에 설치된 롤러의 회전속도를 높게 설정해준다.
상기 페트필름 엠보싱단계(S170)에서는 히터(140)에 의해 가열된 후 연신된 페트필름을 이송시키면서 엠보싱 처리용 입자가 표면에 접합된 엠보싱롤(160)로 가압하여 페트필름 표면에 저반사용 요철(1a)을 형성하게 된다. 상기 엠보싱롤(160)에는 마이크로 크기의 알루미나 입자가 표면에 접합되어 있으며 이같은 엠보싱롤(160)을 통과하면서 엠보싱 처리된 페트필름은 표면에 마이크로 크기의 홈과 돌기로 이루어진 저반사용 요철(1a)이 형성된다. 여기서 상기 엠보싱롤(160)에 접합되는 알루미나 입자는 0.3~1.5㎛의 입경을 가지면서 평균입경 0.5㎛인 것을 사용한다. 마이크로 크기의 알루미나 입자는 해당 크기를 갖는 상용품을 구매하더라도 상용품의 경우 입자의 크기가 균일하지 않으므로 직접 제조하는 것이 바람직하다.
예컨대, 마이크로 크기의 알루미나 입자의 제조를 위해서는 먼저 물 100g에 수산화알루미늄(Al(OH)3·3H2O) 분말 15g을 5℃에서 5분간 교반시켜 현탁액을 만들고 염산(35%)을 서서히 첨가하여 pH 2.5로 조절하여 비정질 수산화알루미늄을 제조하고 이를 여과한다. 이후 비정질 수산화알루미늄을 건조기에서 120℃로 12시간 건조한 후에 소성로에서 분당 5℃씩 승온하여 650℃에서 1시간 하소(Sintering)한 후 계속 승온하여 1400℃에서 30분간 소결한다. 이로써 알루미나 입자를 얻을 수 있다. 이때 볼밀을 사용하여 소결된 알루미나 입자의 크기를 원하는 정도로 정밀하게 형성할 수 있다. 볼밀을 사용하여 균일화한 알루미나 입자의 크기는 0.3~1.5㎛, 평균입경 0.5㎛ 정도면 적당하다. 이같이 평균입경 0.5㎛의 알루미나 입자를 롤러 외주면에 접합시켜 만든 엠보싱롤(160)을 사용하여 엠보싱 처리한 페트필름의 표면은 분광기를 사용하여 반사각도 45도, 600nm 파장에서 0.9%의 반사율을 보이면서 빛이 거의 반사되지 않고 눈부심 현상도 없게 된다. 또한 프로젝트를 사용하여 페트필름에 영상을 투영하면 프로젝터 스크린(Projector screen)으로서의 기능도 할 수 있게 된다. 그리고 마카펜을 사용하여 필기를 할 경우 표면이 부드러워서 필기성과 지움성 모두 우수하다.
상기 페트필름 연신단계(S160)와 페트필름 엠보싱단계(S170)를 거친 페트필름의 두께는 0.3 내지 0.5mm가 된다.
상기 페트필름 냉각단계(S180)에서는 엠보싱롤(160)에 의해 저반사용 요철(1a)이 형성된 페트필름을 냉각롤(170)로 냉각한다. 이 단계에서는 60℃의 온도에서 엠보싱롤(160)에 의해 엠보싱 처리된 페트필름이 권취되어도 늘어붙지 않을 수 있을 정도의 온도로 낮추어준다.
상기 페트필름 절단 단계(S190)에서는 냉각롤(170)을 거친 페트필름을 베이스보드와 접합하기 위하여 베이스보드에 대응하는 일정 크기로 절단한다.
상기 페트필름 및 베이스보드의 접합단계(S200)에서는 일정 크기로 절단된 페트필름을 베이스보드에 접착제를 사용하여 접합한다. 이로써, 저반사용 요철(1a)이 표면에 형성된 페트필름에 의한 필기층(1)과, 베이스보드에 의한 지지층(3)과, 접착제에 의한 접착층(2)으로 이루어진 플라스틱 칠판의 제조가 완료된다.
여기서 상기 지지층(3)을 형성하는 베이스보드는 전술된 것처럼 알루미늄, 나무, 합판 중에서 어느 하나로 구성될 수 있지만, 본 발명의 경우 새로운 칠판용 소재로서 글라스 이오노머(GI, glass ionomer) 강판을 주로 염두에 두고 있다. 상기 글라스 이오노머 강판의 경우 폴리이미드 레진(14)을 함침시킨 여러 겹의 직조된 유리섬유(12)로 이루어지며, 폴리이미드 레진(14)에 안료를 간단히 혼합하여 원하는 색상을 발현하기가 쉽고 경량이면서도 높은 강도를 갖는다는 점에서 앞서 언급된 알루미늄, 나무, 합판에 비해 저반사형 플라스틱 칠판에 적합한 장점들을 갖기 때문이다. 다만, 글라스 이오노머 강판의 경우 폴리이미드 레진(14)을 함침시킨 여러 겹의 직조된 유리섬유(12)로 이루어지기 때문에 연속생산에 어려움이 있지만 본 발명의 실시예에서는 베이스보드 제조장치에 의해 액상인 함침용 폴리이미드 레진(14)(14)의 침전을 방지하면서 각각의 유리섬유(12)(12)에 폴리이미드 레진(14)(14)를 균일하게 함침시킨 후 건조, 가압 및 합착, 열경화 등의 공정들을 연속적으로 진행하여 생산 효율을 높이고 휘어짐이나 변형 없이 경량 고강도의 고품질 베이스보드를 안정적으로 제조할 수 있도록 구성된다.
구체적으로 살펴보면 상기 베이스보드는 다수의 유리섬유(12)에 폴리이미드 레진(14)을 함침한 후 적층시켜 이루어지며, 다수의 공급 롤(11)에서 유리섬유(12)를 동시에 공급하는 단계, 다수의 공급 롤(11)에서 이송되는 각각의 유리섬유(12)를 폴리이미드 레진(14)을 저장하고 있는 함침조(13)에 경유시켜 폴리이미드 레진(14)이 유리섬유(12)에 함침되도록 유도하는 단계, 상기 함침조(13)의 출구 측에 설치된 레진 제거부재(16)에 상기 함침조(13)에서 인출되는 유리섬유(12) 각각을 개별적으로 통과시키면서 상기 유리섬유(12) 각각의 표면에 함침되지 않고 남아 있는 폴리이미드 레진(14)을 박리하여 제거하는 단계, 상기 유리섬유(12) 각각을 히팅플레이트(12) 설치된 프로세스 챔버(18) 내부로 경유시키면서 건조, 가압 및 합착, 열경화 공정을 순차 진행하여 베이스보드를 제조하는 단계, 및 상기 프로세스 챔버(18)에서 인출된 후 냉각된 다층시트 형태의 유리섬유(12)를 커터(28)에 의해 일정 크기로 절단하는 단계를 거쳐 제조되며, 상기 레진 제거부재(16)에 의해 유리섬유(12)의 표면에서 박리되어 낙하하는 폴리이미드 레진(14)을 하측에서 회수조(13)에 의해 회수하고, 상기 회수조(13)에서 회수된 폴리이미드 레진(14)을 펌핑하여 상기 함침조(13)에 투입한다.
여기서, 상기 베이스보드 제조장치는 도 4에 도시된 것처럼 예열 건조실(R1), 열경화실(R2) 및 소둔실(R3)을 포함하는 프로세스 챔버(18)를 중심으로 하여 공급 롤(11), 함침조(13), 레진 제거부재(16), 이송롤러(19), 보조롤러(20), 회수 롤(27)을 주요 구성요소로 포함한다.
상기 공급 롤(11)은 시트 형태의 유리섬유(12)를 동시에 공급할 수 있도록 다수가 이격을 두고 일렬로 설치된다. 이로써 시트 또는 매트 형태를 갖는 다수의 유리섬유(12)가 상기 공급 롤(11)로부터 동시에 공급될 수 있게 된다.
상기 함침조(13)는 다수의 공급 롤(11)에서 이송되는 각각의 유리섬유(12)가 경유하도록 설치되어 내부에 저장된 폴리이미드 레진(14)이 유리섬유(12)에 함침되도록 유도한다. 이를 위해 상기 함침조(13)에는 유리섬유(12)에 함침하고자 하는 폴리이미드 레진(14)이 임시 저장된다. 여기서 유리섬유(12)가 함침조(13)를 경유하는 방법은 다양하게 마련될 수 있다. 즉, 도 4에 도시된 것처럼 함침조(13)의 측벽을 유리섬유(12)가 관통하도록 할 수도 있고, 유리섬유(12)가 함침조(13)의 개구된 상부를 통해 인입된 후 다시 개구된 상부를 통해 인출되도록 할 수도 있다. 전자의 경우 유리섬유(12)가 함침조(13)를 경유하는 경로가 단순하다는 장점이 있지만 함침조(13)의 전측벽과 후측벽에 유리섬유(12)가 관통하는 다수의 통공이 마련되어야 하고 내부에 저장된 폴리이미드 레진(14)이 그 통공을 통해 유출되지 않도록 실링부재가 추가 설치되어야 한다. 후자의 경우 전자에 비해 추가적인 실링부재가 필요하지 않지만 개방된 상부를 통해 함침조(13) 내부로 인입된 유리섬유(12)가 인출되도록 방향을 전환하기 위한 롤러가 추가 설치되어야 한다. 이처럼 함침조(13)가 설치되면 유리섬유(12)가 상기 함침조(13) 내부를 경유하면서 폴리이미드 레진(14)이 유리섬유(12)에 자연스럽게 함침된다.
상기 레진 제거부재(16)는 함침조(13)의 출구 측(전측)에 설치되어 함침조(13)에서 인출되는 유리섬유(12) 각각을 개별적으로 동시 통과시키면서 유리섬유(12) 각각의 표면으로부터 함침되고 남아 있는 잔류 레진을 제거하는 역할을 한다. 이를 위해 상기 레진 제거부재(16)는 유리섬유(12)에 함침되고 난 잔류 레진을 효과적으로 제거할 수 있도록 도 5에 도시된 것처럼 다수의 통공(261)을 구비한 제1벽체(16A) 및 제2벽체(16B)에 제1박리체(262)와 제2박리체(263)가 결합된 형태로 하나의 모듈을 이룬다.
상기 레진 제거부재(16)는 유리섬유(12)가 관통 가능하도록 일정 간격을 두고 다수의 통공(261)이 형성된 제1벽체(16A)와 제2벽체(16B)를 전측과 후측에 이격된 형태로 구비하는 상하보다 좌우로 넓은 관형의 부재이다.
상기 제1박리체(262)는 유리섬유(12) 표면에 함침되고 남아 있는 폴리이미드 레진(14)을 1차 제거하기 위한 것이다. 상기 제1박리체(262)는 유리섬유(12)와의 마찰을 줄일 수 있도록 테프론 소재로 구비되는 것이 바람직하며 제1벽체(16A)에 형성된 통공(261)에 각각 끼워져 설치된다. 상기 제1박리체(262)는 시트 형태의 유리섬유(12)를 관통시킬 수 있도록 좌우로 넓은 제1관통구(262a)를 구비하고 있으며 제1관통구(262a)의 입구에는 선단부로 갈수록 예리하게 형성되어 유리섬유(12) 표면에 함침되지 않고 남아 있는 폴리이미드 레진(14)을 박리시켜주는 제1삼각 돌기부(262b)를 구비한다. 상기 제1삼각 돌기부(262b)에 의해 유리섬유(12) 표면에서 박리된 폴리이미드 레진(14)은 제1삼각 돌기부(262b)의 경사진 표면을 따라서 이동하다가 낙하하게 된다.
상기 제2박리체(263)는 상기 제1박리체(262)에 의해 박리되고 남아 있는 폴리이미드 레진(14)을 2차로 제거하기 위한 것이다. 상기 제2박리체(263) 역시 유리섬유(12)와의 마찰을 줄일 수 있도록 테프론 소재로 구비되는 것이 바람직하며 제2벽체(16B)에 형성된 통공(261)에 끼워져 설치된다. 상기 제2박리체(263)는 시트 형태의 유리섬유(12)를 관통시킬 수 있도록 좌우로 넓은 제2관통구(263a)를 구비하고 있으며 제2관통구(263a)의 입구에는 선단부로 갈수록 예리하게 형성되어 상기 제1박리체(262)에 의해 박리되지 않은 상태로 상기 유리섬유(12) 표면에 함침되지 않고 남아 있는 레진을 재차 박리시켜주는 제2삼각 돌기부(263b)를 구비한다. 여기서, 제2박리체(263)의 제2관통구(263a)는 제1박리체(262)의 제1관통구(262a)에 비해 상하 폭이 좁은 폭으로 형성되어 제1박리체(262)에 의해 제거된 후 유리섬유(12)에 여전히 남아 있는 폴리이미드 레진(14)을 더욱 철저하게 제거할 수 있도록 한다.
전술된 레진 제거부재(16)에 의해 유리섬유(12)로부터 박리된 폴리이미드 레진(14)은 낙하하여 하측에 설치되어 있는 회수조(24)에서 회수되고, 이렇게 회수된 폴리이미드 레진(14)은 미도시된 펌프에 의해 펌핑되어 이송관(26)을 따라 이송된 후 상기 함침조(13) 상측에 설치된 분사노즐(15)을 통해 상기 함침조(13)로 다시 투입된다. 이로써, 유리섬유(12)에 제대로 함침되지 않고 버려질 수 있는 폴리이미드 레진(14)을 낭비하지 않고 계속해서 재활용하는 것이 가능하다.
상기 프로세스 챔버(18)는 유리섬유(12) 각각을 내부로 경유시키면서 건조, 가압 및 합착, 열경화 공정을 순차 진행하는 역할을 한다. 이를 위해 상기 프로세스 챔버(18)는 폴리이미드 레진(14)이 함침된 유리섬유(12)를 예열 건조하는 예열 건조실(R1)과, 상기 예열 건조실(R1)을 경유한 유리섬유(12)를 더욱 가열하여 유리섬유(12)에 함침된 폴리이미드 레진(14)을 열경화시켜주는 열경화실(R2)과, 상기 열경화실(R2)을 경유한 유리섬유(12)를 소둔하는 소둔실(R3)을 구비한다. 이들 예열 건조실(R1), 열경화실(R2), 소둔실(R3)은 도 4에서 볼 수 있는 것처럼 후측에서 전측으로 순차 배치된다. 상기 예열 건조실(R1)과, 열경화실(R2)과, 소둔실(R3)에는 각기 다른 온도로 개별 제어 가능하도록 히팅플레이트(21)와 온도센서들(22-1,22-2,22-3)이 각각 설치된다. 그리고 이들 예열 건조실(R1)과, 열경화실(R2)과, 소둔실(R3)에서 폴리이미드 레진(14)으로부터 발생하는 수분 및 가스(c)는 프로세스 챔버(18) 상측에 설치된 에어벤트(23)에 의해 외부로 원활하게 배출되도록 한다.
여기서, 상기 히팅플레이트(21)는 전기적인 통전에 의해 발열될 수 있는 것으로 구비되며, 이같은 히팅플레이트(21)의 가열로 인해 예열 건조실(R1)과, 열경화실(R2)과, 소둔실(R3)에서 폴리이미드 레진(14)로부터 발생하는 염기성 수증기와 가스가 에어벤트(23)를 향하도록 안내하는 블로어(blower)가 추가 설치되는 것이 바람직하다.
상기 이송롤러(19)는 도 4에 도시된 것처럼 공급 롤(11)과 회수 롤(27) 사이에 다수의 쌍으로 배치되어 유리섬유(12)를 이송 및 가압하는 역할을 한다. 이송을 필요로 하는 유리섬유(12)의 경우 폴리이미드 레진(14) 함침을 위해 처음에는 다수가 개별적으로 이송되다가 합착되어야 하기 때문에 상기 이송롤러(19)는 이같은 필요를 고려하여 설치되어야 한다. 이를 위해 상기 예열 건조실(R1)의 경우 순차 배치된 복수 쌍의 이송롤러(19)들이 설치되되 전측 지점으로 배치될수록 서로 쌍을 이루고 있는 이송롤러(19) 간 이격이 점차 좁혀진 형태로 설치된다. 이로써 함침조(13)에서 폴리이미드 레진(14)의 함침을 위해 다수가 개별적으로 이송되던 유리섬유(12)가 점진적으로 모이면서 자연스럽게 합착된다.
여기서, 건조실(R1)의 각 지점에서 서로 쌍을 이루는 이송롤러(19)들 사이에는 유리섬유(12)들을 이격시킨 상태로 이송을 안내하는 다수의 이격유지용 보조롤러(20)가 조를 이루어 설치된다. 각 조의 보조롤러(20)들은 서로 쌍을 이루고 있는 이송롤러(19)들의 이격거리에 대응하여 전측으로 배치된 조에 속한 것일수록 상대적으로 작은 크기의 것으로 구비되어 유리섬유(12)들의 이격이 점진적으로 좁혀지다가 서로 합착되도록 유도한다. 서로 같은 조에 속한 다수의 보조롤러(20)들은 도 6에 도시된 것처럼 양편에서 쌍을 이루는 이송롤러(19) 사이에서 일렬 배치되며, 보조롤러(20) 각각의 회전축(21)을 회전 가능하게 지지한 상태로 설치되는 다수의 슬라이드 이동체(292)와, 슬라이드 이동체(292)들을 슬라이딩 변위 가능하도록 안내하는 가이드 레일(291)과, 가이드 레일(291)의 내부에서 슬라이드 이동체(292)들 사이사이에 설치되어 탄성지지하는 스프링(293)을 더 구비하여 하나의 모듈을 이루도록 한다. 이로써 서로 같은 조에 속한 다수의 보조롤러(20)들이 유리섬유(12) 두께에 대응하여 자유롭게 이격 조절이 이루어지도록 허용된다. 이같은 구성에 따르면 합착되는 유리섬유(12)의 개수와 두께를 조절하는 것이 가능하기 때문에 다양한 두께를 갖는 다층시트 베이스보드를 생산하는 것이 가능해진다. 이같은 일련의 공정을 거치는 동안 상기 이송롤러(19) 및 보조롤러(20)는 도 4에 도시된 것처럼 b 방향으로 회전하여 유리섬유(12)를 a 방향으로 이동시키게 된다. 이때 생산되는 제품 두께에 따라 열경화 온도도 달라져야 하고 이송 속도도 달라져야 하기 때문에 이송롤러(19)의 회전 속도를 제품에 따라 최소 10rpm에서 최고 60rpm까지 조절 가능하도록 하는 것이 바람직하다. 상기 프로세스 챔버(18)에서 일련의 공정을 거친 후 그 외부로 인출되어 다층시트 형태로 합착된 유리섬유(12)는 외부에 설치된 이송롤러(19)를 통하여 이송되면서 자연 냉각된 후 커터(28)에 의해 일정 크기로 절단되어 필요로 하는 베이스보드가 된다.
전술된 본 발명의 실시예에 의한 저반사형 플라스틱 칠판의 제조방법에서 가장 중요한 공정은 페트필름에 엠보싱 처리를 통해 마이크로 크기의 요철(1a)이 형성된 필기층(1)을 마련하는 것이라 할 수 있다. 따라서 몇 가지 실험조건으로 페트필름 표면에 요철(1a)을 형성시킨 필기층(1)을 마련하여 빛의 반사율, 필기성과 지움성을 비교하였다.
엠보싱롤에 코팅된 알루미나의 입경은 입도분석기(PARTICLE ANALYZER, K-ONE NANO BETTERSIZER SD)를 사용하여 측정하였다. 제조된 페트필름 표면의 반사율(0~100%)은 분광기(SPECTROMETER, MINOLTA CM-700D)를 사용하여 측정하였으며 반사각도는 45도로 빛의 파장은 가시광선 영역인 400~800nm 범위에서 측정하여 값을 표기하였다.
<제1실험예>
제1실험예에서는 도 3과 같이 반응조(40)에서 에스테르화 반응을 진행하였다. 즉, 37.15wt% EG(ethylene glycol)(59,100g)과 62.85wt% DMT(dimethy terephthalate)(100,000g)를 반응기에 투입한 후 온도를 DMT의 융점인 140.6℃까지 승온하여 DMT를 녹인 후 EI 촉매인 아세트산 칼슘(calcium acetate)를 300ppm(48g) 넣고, 약 20분 동안 100rpm으로 교반한다. 교반 후 140.6℃에서 190℃까지 1시간 30분 동안 승온하고, 190℃에서 205℃까지는 2시간 30분 동안 승온한다. 그리고 205℃에서 230℃까지는 30분 동안 승온하였다. 230℃에서 열안정제로 인계 화합물인 TMP(trimethyl phosphate)를 32g 넣은 후 20분 동안 교반하여 BHET를 얻었다. 이 반응 동안 유출되는 메탄올은 냉각기를 이용하여 제거하였다.
이후 반응조(50)에서 BHET 혹은 BHET oligomer 간의 반응 생성물을 중축합 반응을 진행하기 위해 반응촉매인 삼산화안티몬(antimony trioxide)을 300ppm을 첨가한 후 230℃에서 285℃까지 1시간 동안 온도를 올리면서 진공상태에서 중축합반응을 진행하고, 285℃에서 1㎜Hg에 도달하는 것을 확인한 후 반응을 종결하였다. 중합된 페트는 반응조(50) 내에 질소가스를 주입하여 그 압력으로 용융상태의 페트를 물속으로 토출하여 급냉시켰다.
냉각된 페트는 절단기(60)에 의해 페트 칩 형태로 제조되어 이송장치(70)를 통해서 페트 칩 벙커(80)(PET Chip Bunker)에 이송하였다. 페트 칩은 수분제거를 위해서 건조기(90)를 통과하여 용융압출기(100)(Extruder)에서 285℃로 용융되고, 정전기 피닝(electrostatic pinning) 공정에 해당하는 T형 다이캐스팅(110)에서 분사된 용융 페트는 정전기적인 반발력 및 인력이 작용하여 캐스팅 드럼(120)에 균일하게 밀착시켜 페트필름을 형성시켰다. 페트필름은 가이드롤러(130)를 통과하여 히터(140))에서 180℃로 가열되어 종방향 연신기(150a)에서는 95℃에서 약 3.3배의 연신이 되고, 횡방향 연신기(150b)에서 95℃에서 3.3배 연신이 되고 5m/min.의 속도로 연신되었다. 연신된 페트필름은 60℃로 냉각되어 엠보싱롤(160)을 사용하는 엠보싱 처리를 거쳐 페트필름의 표면에 요철(1a) 형성되었고, 냉각롤(170)에 의해 냉각되었다. 이때 엠보싱롤(160)에 접합된 알루미나 입자의 제조는 물 100g에 수산화알루미늄 분말 15g을 5℃에서 5분간 교반시켜 현탁액을 만들고 염산(35%)을 서서히 첨가하여 pH 2.5로 조절하여 비정질 수산화알루미늄을 제조하여 여과하였다. 이후 수산화알루미늄을 건조기에서 120℃로 12시간 건조한 후에 소성로에서 분당 5℃씩 승온 하여 650℃에서 1시간 하소 후 계속 승온하여 1400℃에서 30분간 소결하여 알루미나 입자를 제조하였다. 소결된 알루미나 입자는 볼밀을 사용하여 입자의 크기를 균일하게 하였다. 소결된 알루미나 입자의 크기는 입도분석기로 측정하여 표 1에 나타내었다.
알루미나입도
(㎛)		 알루미나평균입도
(㎛)		 반사율
(%)		 스크린사용 필기성 지움성
제1실험예 0.05~0.2 0.1 0.8 ◎ ○ ◎
제1실험예 0.3~1.5 0.5 0.9 ◎ ◎ ◎
제1실험예 2.5~10 6 1.2 ○ ◎ ○
제1실험예 20~50 38 1.8 ○ ○ ○
제1실험예 60~100 85 2.2 ▽ ○ ○
제1비교예 4.3 ▽ ○ ◎
제2비교예 5.0 ▽ ○ ◎
◎ : 좋음 ○ : 보통 ▽ : 나쁨
표 1에서 볼 수 있는 것처럼 이때의 알루미나 입경이 0.05~0.2㎛로 평균입경이 0.1㎛이었다. 0.1㎛의 알루미나 입자를 롤러에 접합시켜 만든 엠보싱롤을 사용하여 페트필름의 표면을 엠보싱 처리하였다. 엠보싱 처리된 페트필름의 표면을 분광기를 사용하여 반사각도 45도, 400~800nm의 파장에서 반사율을 측정하여 도 7에 나타내었다. 이때 600nm파장에서 0.8%의 반사율을 보여 빛이 거의 반사되지 않고 눈부심 현상도 없었다. 이렇게 제조된 페트필름에 프로젝트를 사용하여 영상을 투영하면 스크린으로서의 기능도 매우 우수하게 나타났다. 그러나 마카펜을 사용하여 필기를 할 경우 표면이 부드러워졌고 필기성은 보통, 지움성은 우수한 것으로 나타났다.
<제2실험예>
제2실험예에서는 제1실험예와 동일한 과정을 거쳐 페트를 만들고 종방향 및 횡방향 연신까지 진행하였다. 또한 엠보싱롤(160)에 접합된 알루미나 입자의 제조의 경우에도 물 100g에 수산화알루미늄 분말 15g을 5℃에서 5분간 교반시켜 현탁액을 만들고 염산(35%)을 서서히 첨가하여 pH 2.5로 조절하여 비정질 수산화알루미늄을 제조하여 여과하였다. 이후 수산화알루미늄을 건조기에서 120℃로 12시간 건조한 후에 소성로에서 분당 5℃씩 승온 하여 650℃에서 1시간 하소 후 계속 승온하여 1400℃에서 30분간 소결하여 알루미나 입자를 제조하였다.
하지만 소결된 알루미나 입자를 볼밀을 사용하여 실험예1과는 다른 입경을 갖도록 하였으며, 입도분석기로 측정하여 표 1에 나타내었으며 알루미나의 입경이 0.3~1.5㎛로 평균입경이 0.5㎛이었다. 0.5㎛의 알루미나 입자를 롤러에 접합시켜 만든 엠보싱롤을 사용하여 페트필름의 표면을 엠보싱 처리하였다. 엠보싱 처리된 페트필름의 표면을 분광기를 사용하여 반사각도 45도, 400~800nm의 파장에서 반사율을 측정하여 도 7에 나타내었다. 이때 600nm파장에서 0.9%의 반사율을 보여 빛이 거의 반사되지 않고 눈부심 현상도 없었다. 이렇게 제조된 페트필름에 프로젝트를 사용하여 영상을 투영하면 스크린으로서의 기능도 매우 우수하게 나타났다. 또한 마카펜을 사용하여 필기를 할 경우 필기성이 매우 우수하고 지움성도 매우 우수한 것으로 나타났다.
<제3실험예>
제3실험예에서는 제1실험예와 동일한 과정을 거쳐 페트를 만들고 종방향 및 횡방향 연신까지 진행하였다. 또한 엠보싱롤(160)에 접합된 알루미나 입자의 제조의 경우에도 물 100g에 수산화알루미늄 분말 15g을 15℃에서 5분간 교반시켜 현탁액을 만들고 염산(35%)을 서서히 첨가하여 pH 2.5로 조절하여 비정질 수산화알루미늄을 제조하여 여과하였다. 이후 수산화알루미늄을 건조기에서 120℃로 12시간 건조한 후에 소성로에서 분당 5℃씩 승온 하여 650℃에서 1시간 하소 후 계속 승온하여 1400℃에서 30분간 소결하여 알루미나 입자를 제조하였다.
하지만 소결된 알루미나 입자를 볼밀을 사용하여 실험예1과는 다른 입경을 갖도록 하였으며, 입도분석기로 측정하여 표 1에 나타내었으며 알루미나의 입경이 2.5~10㎛로 평균입경이 6㎛이었다. 6㎛의 알루미나 입자를 롤러에 접합시켜 만든 엠보싱롤을 사용하여 페트필름의 표면을 엠보싱 처리하였다. 엠보싱 처리된 페트필름의 표면을 분광기를 사용하여 반사각도 45도, 400~800nm의 파장에서 반사율을 측정하여 도 7에 나타내었다. 이때 600nm파장에서 1.2%의 반사율을 보여 빛이 약하게 반사되는 것을 확인할 수 있었다. 이렇게 제조된 페트필름에 프로젝트를 사용하여 영상을 투영하면 스크린으로서의 기능은 일반적으로 사용되는 스크린보다 약간의 빛이 산란되는 것을 확인할 수 있었다. 또한 마카펜을 사용하여 필기를 할 경우 필기성은 우수하나 지움성은 약간의 잔사가 남아 보통인 것으로 나타났다.
<제4실험예>
제4실험예에서는 제1실험예와 동일한 과정을 거쳐 페트를 만들고 종방향 및 횡방향 연신까지 진행하였다. 또한 엠보싱롤(160)에 접합된 알루미나 입자의 제조의 경우에도 물 100g에 수산화알루미늄 분말 10g을 20℃에서 5분간 교반시켜 현탁액을 만들고 염산(35%)을 서서히 첨가하여 pH 2.5로 조절하여 비정질 수산화알루미늄을 제조하여 여과하였다. 이후 수산화알루미늄을 건조기에서 120℃로 12시간 건조한 후에 소성로에서 분당 5℃씩 승온 하여 650℃에서 1시간 하소 후 계속 승온하여 1400℃에서 30분간 소결하여 알루미나 입자를 제조하였다.
소결된 알루미나 입자를 볼밀을 사용하여 실험예1과는 다른 입경을 갖도록 하였으며, 입도분석기로 측정하여 표 1에 나타내었으며 알루미나의 입경이 20~50㎛로 평균입경이 38㎛이었다. 38㎛의 알루미나 입자를 롤러에 접합시켜 만든 엠보싱롤을 사용하여 페트필름의 표면을 엠보싱 처리하였다. 엠보싱 처리된 페트필름의 표면을 분광기를 사용하여 반사각도 45도, 400~800nm의 파장에서 반사율을 측정하여 도 7에 나타내었다. 이때 600nm파장에서 1.8%의 반사율을 보여 빛이 많이 반사되는 것을 확인할 수 있었다. 이렇게 제조된 페트필름에 프로젝트를 사용하여 영상을 투영하면 스크린으로서의 기능성은 떨어지는 것을 확인할 수 있었다. 또한 마카펜을 사용하여 필기를 할 경우 표면이 부드러워 약간의 밀림현상이 발생하면서 필기성은 보통이었으며 지움성은 약간의 잔사가 남아 보통인 것으로 나타났다.
<제5실험예>
제5실험예에서는 제1실험예와 동일한 과정을 거쳐 페트를 만들고 종방향 및 횡방향 연신까지 진행하였다. 또한 엠보싱롤(160)에 접합된 알루미나 입자의 제조의 경우에도 물 100g에 수산화알루미늄 분말 5g을 20℃에서 5분간 교반시켜 현탁액을 만들고 염산(35%)을 서서히 첨가하여 pH 2.5로 조절하여 비정질 수산화알루미늄을 제조하여 여과하였다. 이후 수산화알루미늄을 건조기에서 120℃로 12시간 건조한 후에 소성로에서 분당 5℃씩 승온 하여 650℃에서 1시간 하소 후 계속 승온하여 1400℃에서 30분간 소결하여 알루미나 입자를 제조하였다.
소결된 알루미나 입자를 볼밀을 사용하여 실험예1과는 다른 입경을 갖도록 하였으며, 입도분석기로 측정하여 표 1에 나타내었으며 알루미나의 입경이 60~100㎛로 평균입경이 85㎛이었다. 85㎛의 알루미나 입자를 롤러에 접합시켜 만든 엠보싱롤을 사용하여 페트필름의 표면을 엠보싱 처리하였다. 엠보싱 처리된 페트필름의 표면을 분광기를 사용하여 반사각도 45도, 400~800nm의 파장에서 반사율을 측정하여 도 7에 나타내었다. 이때 600nm파장에서 2.2%의 반사율을 보여 눈이 피로할 정도로 빛이 많이 반사되는 것을 확인할 수 있었다. 이렇게 제조된 페트필름에 프로젝트를 사용하여 영상을 투영하면 스크린으로서의 기능성은 매우 떨어지는 것을 확인할 수 있었다. 또한 마카펜을 사용하여 필기를 할 경우 표면이 부드러워 약간의 밀림현상이 발생하면서 필기성은 보통이었으며 지움성은 약간의 잔사가 남아 보통인 것으로 나타났다.
<제1비교예>
제1비교 실험예에서는 제1실험예와 동일한 과정을 거쳐 페트를 만들고 종방향 및 횡방향 연신까지 진행하였다.
하지만, 알루미나 입자가 접합되지 않은 일반 롤러를 사용하여 단순 가압함으로써 엠보싱 처리는 하지 않았다. 이렇게 제작된 페트필름을 반사각도 45도, 400~800nm의 파장에서 반사율을 측정하여 도 7에 나타냈다. 이때 600nm파장에서 4.3%의 반사율을 보여 빛이 많이 심하게 반사되는 것을 확인할 수 있었다. 이렇게 제조된 페트필름은 스크린으로 사용하는 것은 불가능하였으며 필기성은 보통이고 지움성은 우수한 것으로 나타났다.
<제2비교예>
제2비교예에서는 시중에서 판매 중인 일반적인 아크릴계 화이트보드를 사용하여 필기부분이 되는 표면을 분광기를 사용하여 반사각도 45도에서 400~800nm의 파장에서 반사율을 측정하여 도 7에 나타냈다. 600nm파장에서 5.0%의 반사율을 보여 빛이 눈부시게 반사되는 것을 확인할 수 있었다. 스크린으로 사용이 불가능하며 필기성은 보통이며 지움성은 우수한 것으로 나타났다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있다. 본 발명은 상기 실시예를 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수 있음이 명확하다. 따라서 상기 기재 내용은 하기 특허청구범위의 한계에 의해 정해지는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.
1: 필기층 1a: 요철
2: 접착제층 3: 지지층

Claims (9)

  1. 일련의 공정을 저반사형 플라스틱 칠판을 제조하기 위한 저반사형 플라스틱 칠판의 제조방법으로서,
    페트 칩을 용융압출기에서 용융하는 단계; 용융된 페트를 T형 다이캐스팅에서 분사하여 캐스팅 드럼(Casting Drum)에 균일하게 밀착시키는 방법으로 페트필름을 성형하는 단계; 캐스팅 드럼에서 성형된 페트필름을 이송시키면서 히터를 사용하여 가열하는 단계; 상기 히터에 의해 가열된 페트필름을 이송시키면서 엠보싱 처리용 입자가 표면에 접합된 엠보싱롤로 가압하여 페트필름 표면에 저반사용 요철을 형성하는 단계; 상기 엠보싱롤에 의해 저반사용 요철이 형성된 페트필름을 냉각롤로 냉각하는 단계; 상기 엠보싱롤에 의해 저반사용 요철이 표면에 형성된 페트필름을 일정 크기로 절단하는 단계; 및 일정 크기로 절단된 페트필름을 베이스보드의 전면에 접착제로 접합하여 상기 페트필름에 의한 필기층과, 상기 베이스보드에 의한 지지층과, 상기 접착제에 의한 접착제층을 형성하는 단계;를 포함하며,
    상기 베이스보드는, 다수의 유리섬유에 폴리이미드 레진을 함침한 후 적층시켜 이루어지며, 다수의 공급 롤에서 유리섬유를 동시에 공급하는 단계; 다수의 공급 롤에서 이송되는 각각의 유리섬유를 폴리이미드 레진을 저장하고 있는 함침조에 경유시켜 폴리이미드 레진이 유리섬유에 함침되도록 유도하는 단계; 상기 함침조의 출구 측에 설치된 레진 제거부재에 상기 함침조에서 인출되는 유리섬유 각각을 개별적으로 통과시키면서 상기 유리섬유 각각의 표면에 함침되지 않고 남아 있는 폴리이미드 레진을 박리하여 제거하는 단계; 상기 유리섬유 각각을 히팅플레이트 설치된 프로세스 챔버 내부로 경유시키면서 건조, 가압 및 합착, 열경화 공정을 순차 진행하여 베이스보드를 제조하는 단계; 및 상기 프로세스 챔버에서 인출된 후 냉각된 다층시트 형태의 유리섬유를 커터에 의해 일정 크기로 절단하는 단계;에 의해 제작되며, 상기 레진 제거부재에 의해 상기 유리섬유의 표면에서 박리되어 낙하하는 폴리이미드 레진을 하측에서 회수조에 의해 회수하고, 상기 회수조에서 회수된 폴리이미드 레진을 펌핑하여 상기 함침조에 투입하며,
    상기 프로세스 챔버에는 폴리이미드 레진이 함침된 유리섬유를 예열 건조하는 예열 건조실과, 상기 예열 건조실을 경유한 유리섬유를 더욱 가열하여 유리섬유에 함침된 폴리이미드 레진을 열경화시켜주는 열경화실과, 상기 열경화실을 경유한 유리섬유를 소둔하는 소둔실이 순차 배치되며, 상기 예열 건조실과, 열경화실과, 소둔실은 각기 다른 온도로 개별 제어 가능하도록 한 히팅플레이트와 온도센서들이 각각 설치되어 상기 프로세스 챔버를 경유하는 유리섬유에 대해 건조, 가압 및 합착, 열경화 공정을 순차 진행할 수 있도록 하며, 상기 프로세스 챔버의 상측에는 폴리이미드 레진으로부터 발생하는 수분 및 가스를 원활히 배출하도록 에어벤트가 더 설치되어 폴리이미드 레진으로부터 수분 및 가스를 제거하며,
    상기 레진 제거부재는, 상기 유리섬유가 관통 가능하도록 일정 간격을 두고 다수의 통공이 형성된 제1벽체와 제2벽체를 구비한 본체; 상기 제1벽체에 형성된 통공에 끼워져 설치되며 상기 유리섬유를 관통시키는 제1관통구를 구비하고 상기 제1관통구의 입구에는 선단부로 갈수록 예리하게 형성되어 상기 유리섬유 표면에 함침되지 않고 남아 있는 폴리이미드 레진을 박리시켜주는 제1삼각 돌기부를 구비한 제1박리체; 및 상기 제2벽체에 형성된 통공에 끼워져 설치되며 상기 유리섬유를 관통시키는 제2관통구를 구비하고 상기 제2관통구의 입구에는 선단부로 갈수록 예리하게 형성되어 상기 제1박리체에 의해 박리되지 않고 상기 유리섬유 표면에 남아 있는 폴리이미드 레진을 재차 박리시켜주는 제2삼각 돌기부를 구비한 제2박리체;를 포함하며, 상기 제2박리체의 제2관통구는 상기 제1박리체의 제1관통구에 비해 좁은 상하 폭을 갖도록 형성되어 상기 유리섬유에 함침되지 않고 남아 있는 폴리이미드 레진을 2차에 걸쳐 점진적으로 제거할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 저반사형 플라스틱 칠판의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 필기층에서 요철 형성된 표면은 반사각도 45도, 600nm 파장에서 반사율을 측정하여 0.9%의 반사율을 갖는 것을 특징으로 하는 저반사형 플라스틱 칠판의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 엠보싱롤은 0.3~1.5㎛의 입경을 가지면서 평균입경 0.5㎛인 알루미나 입자를 롤러 표면에 접합시켜 제조한 것을 특징으로 하는 저반사형 플라스틱 칠판의 제조방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 엠보싱롤에 알루미나 입자를 접합하기 전에 볼밀을 사용하여 상기 알루미나 입자의 크기를 균일화하는 작업을 진행하는 것을 특징으로 하는 저반사형 플라스틱 칠판의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 히터에 의해 가열된 페트필름을 엠보싱롤로 가압하기 전에 종방향 및 횡방향으로 연신하는 단계;를 더 포함하며,
    상기 페트필름은 종방향 연신기에 의해 종방향으로 3.3배 연신되고, 횡방향 연신기에 의해 횡방향으로 3.3배 연신되는 것을 특징으로 하는 저반사형 플라스틱 칠판의 제조방법.
  6. 제5항에 있어서,
    종방향과 횡방향으로 연신된 후 엠보싱롤에 의해 가압된 페트필름의 두께는 0.3 내지 0.5mm인 것을 특징으로 하는 저반사형 플라스틱 칠판의 제조방법.
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