KR20030059200A - 엠보스 시트의 제조 방법 및 엠보스 시트 - Google Patents

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KR20030059200A
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KR10-2003-7005372A
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후지이아츠시
다쿠보도요카즈
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이데미쓰 유니테크 가부시키가이샤
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Abstract

생산성 및 안전성이 높은 미세한 엠보스 패턴을 구비하는 엠보스 시트의 제조 방법이 본 발명에 따라 제공된다. 본 발명의 방법은 냉각 고화된 기재 시트(25)의 엠보스 롤 측에 용융 수지(27)를 적층 융착하면서, 냉각 고화된 기재 시트를 회전하는 가압 롤(24)과 엠보스 롤(23)에 의해 가압시키는 것을 포함한다.

Description

엠보스 시트의 제조 방법 및 엠보스 시트{METHOD FOR PRODUCING EMBOSSED SHEET AND EMBOSSED SHEET}
열 가소성 수지 시트의 한 면에 엠보스 패턴이 형성된 시트는 프레넬 렌즈 시트, 렌티큘러 렌즈 시트, 프리즘 렌즈 시트 등의 렌즈 기능 시트로서 유용하다. 예컨대, 큐브 코너형의 마이크로프리즘 가공이 실시된 재귀 반사성 시트(플라스틱제 반사판)는 보안 분야, 표식 분야, 패션 분야, 건축 분야 등에서 사용되고 있다.
이러한 재귀 반사성 시트로서 유리 비드형과 큐브코너(입방체 코너)형이 사용된다. 일반적으로, 유리 비드형에 비해 큐브 코너형은 원거리 시인성과 반사 휘도가 우수하다.
상기 큐브 코너형의 재귀 반사성 시트의 제조에서는 기재 시트에 엠보스 패턴 형성용 틀의 엠보스 패턴이 정확히 전사되어야 하다.
이를 위해서는 특히 열 가소성 수지 시트가 엠보스 패턴 형성용 틀에 대하여 적당한 온도 및 압력으로 가압되는 것이 중요하다.
종래, 이러한 요건에 따른 재귀 반사성 시트의 주요 제조 방법으로서 진공 프레스법과 롤법(일본 특허 공개 제 2000-52421호 공보 참조)이 있다.
상기 진공 프레스법에 있어서는, 미세 표면을 갖는 엠보스 평판을 사용하여 진공 중에서 열프레스를 실시하고 냉각 후 엠보스 평판으로부터 박리한다.
또한, 상기 롤법에 있어서, 기재 시트의 엠보스 가공면 측을 연화, 구체적으로는 화염 또는 무염가열에 의해 연화시킨 후, 엠보스 가공을 실시한다.
그러나, 상기 진공 프레스법에 의하면, 생산 속도가 느리고 장치가 복잡하고 대형화가 되었다.
또한, 상기 롤법에 따르면 열 가소성 수지 시트를 급속히 가열하기 때문에 균일 가열이 곤란하거나 위험이 따른다는 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은 생산성과 안정성이 높은 미세한 엠보스 패턴을 구비하는 엠보스 시트의 제조 방법 및 엠보스 시트를 제공하는데 있다.
발명의 요약
본 발명의 엠보스 시트의 제조 방법은, 냉각 고화된 기재 시트의 엠보스 롤측에 용융 수지를 적층 융착하면서, 냉각 고화된 기재 시트를 회전하는 가압 롤과 엠보스 롤에 의해 가압시키는 것을 포함한다.
상기 기재 시트로서는 예컨대, 폴리스티렌(PS), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 등의 아크릴계 수지, 폴리카보네이트(PC), 폴리염화비닐(PVC), 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP) 등을 사용할 수 있다.
또한, 상기 엠보스 롤은 주요 구성으로 최외층에 구비된 엠보스 패턴 전사용 엠보스판, 및 이 엠보스 판의 이면 측에 구비된 탄성 부재를 갖는 롤이다. 또한, 엠보스 패턴이 새겨진 금속제의 롤이다.
또한, 상기 가압 롤은 주요 구성으로서 금속제의 롤에 실리콘 고무 등을 권취함으로써 얻을 수 있다.
이러한 본 발명에 의하면, 다이로부터 압출된 용융 수지가 냉각 고화되지 않는 동안에 엠보스 패턴을 전사하기 때문에, 엠보스 가공시에 급속 가열될 필요가 없어 종래와 같이 급속 가열에 따른 위험이 발생하지 않는다.
그리고, 시트 성형기의 가압 롤의 한 편을 엠보스 롤로 하는 것으로도 바람직한 결과를 얻을 수 있기 때문에, 엠보스 가공 장치가 대형화, 복잡화되지 않는다.
또한, 상기 가압 롤과 엠보스 롤에 의해 기재 시트와 용융 수지의 적층 융착과 엠보스 가공을 동시에 실시하기 때문에, 생산성이 높고 미세하고 정확한 엠보스 가공을 실시할 수 있다.
본 발명의 엠보스 시트의 제조 방법에 있어서, 상기 용융 수지가 상기 기재 시트와의 조합에 의해 결정되므로 기재 시트와 용융 수지가 동종의 재료인 것이 바람직하다.
예컨대, 상기 기재 시트의 재료가 폴리카보네이트(PC), 폴리염화비닐(PVC), 폴리프로필렌(PP) 또는 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 중 어느 한가지인 경우, 상기 용융 수지는 기재 시트의 재료와 동종이 된다.
이와 같이 동종의 재료를 사용함으로써 기재 시트에 용융 수지가 친밀해져서 양자의 접착을 양호하게 실시할 수 있다.
본 발명의 엠보스 시트의 제조 방법에 있어서, 기재 시트와 용융 수지가 이종의 재료이고, 또한 상기 용융 수지가 열접착성 재료인 것이 바람직하다.
예컨대, 상기 용융 기재 시트의 재료가 폴리카보네이트(PC)인 경우에는 상기 용융 수지는 아크릴계 수지 등 열접착성이 있는 재료가 바람직하고, 폴리프로필렌(PP)인 경우에는 아이오노머를 사용할 수 있다.
이와 같이 이종의 재료를 사용함으로써 다른 수지의 특성을 조합시킬 수 있기 때문에, 단순히 엠보스성을 구비할 뿐만 아니라 다기능의 시트를 제조할 수 있다.
본 발명의 엠보스 시트의 제조 방법에 있어서, 가압 롤의 표면 재질이 탄성체인 것이 바람직하다.
예컨대, 상기 탄성체에는 실리콘계 고무, 불소계 고무 등을 사용할 수 있다. 이 탄성체의 경도(JIS Z 2246 A형에 의거)는 60 내지 90도인 것이 바람직하다.
이와 같이 가압 롤의 표면 재질이 탄성체이기 때문에, 가압시 시트와의 가압 면적이 늘어나기 때문에 미세하고, 또한 정확한 엠보스 가공을 실시할 수 있다.
본 발명의 엠보스 시트의 제조 방법에 있어서, 엠보스 롤이 냉각 기능을 갖는 것이 바람직하다.
이와 같이 냉각 기능을 가짐으로써, 엠보스 가공 후 시트를 즉시 냉각할 수 있기 때문에 냉각 과정에 따르는 늘어짐 등과 같은 엠보스 면의 변형을 방지할 수있고, 높은 정밀도의 엠보스 시트를 수득할 수 있다.
청구항 8에 기재된 엠보스 시트의 제조 방법은, 가압 롤과 엠보스 롤과의 가압력이 50000 내지 1200000N/m(5 내지 120kgf/cm를 환산한 값)인 것이 바람직하다.
50000N/m 미만인 경우 엠보스 시트로의 가압이 불충분하기 때문에 엠보스성이 뒤떨어지고, 1200000N/m 보다 큰 경우 엠보스 시트로의 가압이 지나치게 크고 엠보스 가공이 실시되는 용융 수지의 두께가 얇아져서 내구성에 문제가 발생한다다. 가압력은 40000 내지 800000N/m(4 내지 80kgf/cm를 환산한 값)의 범위인 것이 보다 바람직하다.
본 발명의 엠보스 시트의 제조 방법에 있어서, 냉각 고화된 기재 시트의 두께가 용융 수지층의 두께보다 두꺼운 것이 바람직하다.
상기 기재 시트가 상기 용융 수지의 층 두께보다 얇은 경우, 용융 수지로부터 발생되는 열에 의해 기재 시트가 연화되기 때문에 가압력의 전달이 부족하고, 틀 충전이 부족하거나 뱅크마크가 발생할 우려가 있다.
따라서, 기재 시트가 두껍고 연화를 방지할 수 있으면 뱅크 마크의 발생을 방지할 수 있다.
본 발명의 엠보스 시트의 제조 방법에 있어서, 가압 롤과 엠보스 롤의 인출 속도는 10m/min 이상인 것이 바람직하다.
인출 속도가 10m/min 미만인 경우, 용융 수지가 엠보스 롤에 도달하기 전에 냉각되어 가압에 의한 엠보스 가공을 충분히 실시할 수 없다.
따라서, 인출 속도를 10m/min 이상으로 하면 엠보스 롤에 의한 가공을 확실히 하여, 높은 정밀도의 엠보스 가공을 실시할 수 있다.
본 발명의 엠보스 시트는 상술한 본 발명의 엠보스 시트의 제조 방법에 의해 수득되는 것을 특징으로 하고, 수득된 시트는 재귀 반사성 시트인 것이 바람직하다.
본원에서, 재귀 반사성 시트의 재귀 반사성은 JIS Z 8714에서 규정된 방법에 의해 측정되고, 재귀 반사성은 엠보스 가공의 정밀도에 크게 영향받는다.
따라서, 상술한 제조 방법에 의해 수득된 엠보스 시트는 높은 정밀도의 엠보스 면이 형성될 수 있기 때문에 상기 JIS 규격을 만족하는 대단히 양호한 재귀 반사성을 기대할 수 있다.
또한, 재귀 반사성을 가짐으로써 보안 분야, 표식 분야, 패션 분야, 건축 분야 등 다양한 분야에서 사용할 수 있다.
본 발명은 엠보스 시트의 제조 방법 및 엠보스 시트에 관한 것이다.
도 1은 엠보스 시트의 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 엠보스 시트의 제조 장치의 개략도이다.
이하, 본 발명의 실시 양태를 도면을 참고하여 설명한다.
도 1은 본 실시 양태에 관한 엠보스 시트(10)를 도시한 것이다.
본 발명에 따른 엠보스 시트(10)는 기재 시트로 구성되는 기재층(11)과 이기재층(11) 상에 용융 수지를 냉각, 고화하여 형성된 엠보스층(12)을 구비한 재귀 반사성 시트이다.
기재층(11)은 폴리카보네이트(PC), 폴리염화비닐(PVC), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리프로필렌(PP) 등의 재료로 이루어진 시트이며, 압출 성형 등에 의해 소정의 두께로 성형된 원판롤로서 공급된다.
또한, 기재층(11)에 있어서, 엠보스층(12)과의 적층면과 반대측의 면(11A)은 경면가공(鏡面加工)이 실시된다.
엠보스층(12)은 기재층(11)과 동종의 재료, 또는 이종의 재료로 구성된다. 이 엠보스층(12)에 있어서, 기재층(11)과의 적층면과 반대측의 면은 큐브 코너 프리즘면(12A)이 되는 엠보스 가공이 실시된다.
이러한 기재층(11)의 두께 치수(H11)는 엠보스층(12)의 두께 치수(H12)보다 크다.
그리고, 엠보스 시트(10)의 기재층(11)의 면(11A)으로부터 입사각 0도로 입사된 빛은 엠보스층(12)의 큐브 코너 프리즘면(12A)에서 전반사를 반복하고, 면(11A)의 법선 방향으로 재귀된다.
상기 엠보스 시트(10)를 제조하는 제조 장치는, 도 2에 도시된 바와 같이, 압출기(21), 이 압출기(21)에 부착된 다이(22), 엠보스 롤(23), 엠보스 롤(23)의 반대측에 위치하는 가압 롤(24) 및 냉각 고화된 기재 시트(25)를 송출하는 롤(26)을 구비한다.
상기 압출기(21)는 칩상의 수지를 용융 혼련하는 부분이며, 본 실시 양태에서는 단축 압출기를 사용하며, 상기 다이(22)는 용융 수지(27)를 시트상에 압출하는 금형이며, 본 실시 양태에서는 T 다이가 사용된다. 이러한 T 다이에는 스트레이트 매니홀드형 및 코트뱅커형 또는 이들을 조합한 것 등이 있으며 사용하는 재료에 따라 선택된다.
상기 엠보스 롤(23)은 T 다이로부터 압출된 시트상의 용융 수지표면에 엠보스면을 형성하는 부분이며, 엠보스 패턴 전사용 엠보스판(232)을 금속제의 롤(231)의 외주에 권취 또는 접착 고정함으로써 형성할 수 있다.
이 엠보스 롤(23)의 내부에는 냉각수가 순환하는 냉각 기구가 구비되어 있으며, 엠보스 가공된 용융 수지(27)는 도 2의 θ 부분에서 냉각 고화된다.
본원에서, 패턴이란 반드시 규칙적인 반복 배열을 의미하는 것이 아니라, 동일 또는 다른 크기를 갖는 구조체의 랜덤한 배열을 의미할 수도 있다. 이러한 패턴은 엠보스 롤의 적어도 일부분에 기계 가공된다. 패턴의 개개의 구조체를 엠보스라고 지칭한다. 엠보스의 수 및 간격, 및 개개의 엠보스의 성질, 예컨대, 엠보스의 깊이, 날카로운 에지의 각도 및 형상은 바라는 대로 변화시킬 수 있다.
상기 가압 롤(24)은 엠보스 가공시에 가압력을 발생시키는 부분이며, 금속제의 롤(241) 표면에 실리콘 고무 등의 탄성체(242)를 권취함으로써 구성된다. 또한 가압면의 압력을 균일하게 유지하도록 권취된다.
이 가압 롤(24)에 의한 가압력은 50000 내지 1200000N/m(5 내지 120kgf/cm을 환산한 값)의 범위로 설정할 수 있지만, 보다 바람직하게는 40000 내지 800000N/m(4 내지 80kgf/cm을 환산한 값)의 범위로 하는 것이 바람직하다.
이 제조 장치를 사용하여, 다음과 같이 엠보스 시트(10)를 제조한다.
(1) 우선, 다이(22)로부터 압출된 시트 형상의 용융 수지(27)를 기재 시트(25)와 동시에 엠보스 롤(23) 및 가압 롤(24)사이에 공급한다.
(2) 기재 시트(25) 및 용융 수지(27)의 적층체는 가압 롤(24)에 의해 50000 내지 1200000N/m(5 내지 120kgf/cm를 환산한 값)의 가압력으로 두께 방향으로 가압되고, 용융 수지(27) 표면에는 큐브 코너 프리즘면이 형성된다.
(3) 큐브 코너 프리즘면 형성 후, 기재 시트(25) 및 용융 수지(27)의 적층체는 θ 부분에서 엠보스 롤(23) 내의 냉각 기구 또는 도시하지 않는 외부 냉각 기구로 냉각된 후 엠보스 롤(23)로부터 박리되어 권취된다.
또한, 본 실시 양태에서 권취 속도는 10m/min 이상으로 설정되고, 다이(22)로부터 압출된 용융 수지(27)가 냉각 고화되지 않도록 엠보스 롤(23)에 공급된다.
상술한 바와 같이, 본 실시 양태에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.
우선, 다이(22)로부터 압출된 용융 수지(27)가 냉각 고화되지 않는 동안에 엠보스 패턴을 전사하기 때문에, 엠보스 가공시에 급속 가열할 필요가 없고, 종래와 같이 급속 가열에 따르는 위험이 생기지 않는다.
그리고, 시트 성형기의 가압 롤(24)의 한편만을 엠보스 롤(23)로 하는 것으로도 양호하기 때문에 엠보스 가공 장치가 대형화, 복잡화되는 경우도 없다.
또한, 상기 가압 롤(24)과 엠보스 롤(23)에 의해 기재 시트(25)와 용융 수지(27)의 적층 융착과 엠보스 가공을 동시에 실시하기 때문에, 생산성이 높고 미세하고 정확한 엠보스 가공을 실시할 수 있다.
또한, 가압 롤(24)의 표면 재질이 탄성체이기 때문에, 가압시 시트와의 가압 면적이 늘어나기 때문에 미세하고 또한 정확한 엠보스 가공을 실시할 수 있다.
또한, 엠보스 롤(23)이 냉각 기능을 가짐으로써 엠보스 가공 후, 시트를 즉시 냉각할 수 있어 냉각 과정에 따르는 늘어짐 등의 엠보스 면의 변형을 방지할 수 있고, 높은 정밀도의 엠보스 시트(10)를 수득할 수 있다.
그리고, 가압 롤(24)의 가압력을 50000 내지 1200000N/m으로 함으로써 용융 수지(27)에 정확한 엠보스 가공을 실시할 수 있다.
또한, 엠보스 시트(10)를 인출할 때의 인출 속도를 10m/min 이상으로 하면 엠보스 롤(23)에 의한 가공을 확실히 하여 높은 정밀도의 엠보스 가공을 실시할 수 있다.
또한, 기재 시트(25)가 용융 수지층보다 두껍기 때문에, 뱅크 마크의 발생을 방지할 수 있다.
본 발명은 상기 실시 양태로 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 목적을 달성할 수 있는 범위 내에서 변형 및 개량이 또한 가능하다.
예컨대, 엠보스 롤(23)은 상기 실시 양태에서는 엠보스 패턴 전사용 엠보스판(232)을 금속제의 롤(231)의 외주(外周)에 권취하는 부재를 사용하였지만, 이에 한정되지 않고 금속제의 롤에 소정의 엠보스 패턴을 새긴 것도 사용할 수 있다.
가압 롤(24)은, 상기 실시 형태에서는 금속제의 롤(241) 표면에 실리콘 고무 등의 탄성체(242)를 권취한 부재를 사용했지만, 이에 한정되지 않고 롤 자체가 탄성체로 되어 있는 것을 사용할 수 있다.
기타, 본 발명을 실시할 때의 구체적인 구조 및 형상 등은 본 발명의 목적을 달성할 수 있는 범위내에서 다른 구조 등일 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 구체적인 실시예에 대해서 설명한다.
실시예 1 내지 3
상기 실시 양태에 사용된 구체적 조건은 다음과 같다:
(1) 엠보스 롤 - 재질: Ni, 폭: 300mm, 내경: 254mm(2) 엠보스 패턴 - 큐브 코너 프리즘 패턴, 1변의 길이: 173μm, 높이: 86μm(정삼각뿔 형상)(3) 가압 롤 - 표면 재질: 실리콘 고무, 경도: 80도(JIS Z 2246 A형) 폭: 300mm, 내경: 400mm
한편, 실시예 1 내지 3은, 기재 시트의 재질 및 그 두께, 용융 수지층의 재질 및 그 두께, 가압 롤과 엠보스 롤의 가압력을 표 1에 도시된 바와 같이 변경한 것이다.
비교예 1
비교예에서는 종래 기술인 진공 프레스법을 사용하였다.
장치 조건은 프레스의 크기는 세로: 300mm, 가로: 300mm이며, 이 프레스가 5단 배치되어 있는 배치식이다. 용융을 위한 가열 시간은 30분이며, 고화를 위한 냉각 시간은 30분이다.
실시예 1 내지 3과 비교예 1에 있어서, 기재 시트의 재질 및 두께, 용융 수지층의 재질 및 두께, 가압 롤과 엠보스 롤의 가압력, 가압 롤과 엠보스 롤의 인출속도, 각종 조건은 표 1에 나타낸 바와 같다.
엠보스 시트의 재귀 반사성의 정밀도를 측정하는 조건으로서 휘도를 측정했다(JIS Z 8714).
기재 시트의 재질 및 그 두께(μm) 용융 수지층의 재질 및 그 두께(μm) 가압 롤과 엠보스 롤과의 가압력(N/m) 가압 롤과 엠보스 롤과의 인출 속도(m/min) 휘도(cd/lux/m2)
실시예 1 PP (150) PP (100) 60000 20 130
실시예 2 PP (150) PP (100) 80000 20 220
실시예 3 PP (150) PMMA (100) 80000 20 220
비교예 1 PP - - 0.025 -
표 1에 도시된 있는 바와 같이, 실시예 1 내지 3에서 수득된 엠보스 시트는 비교예 1와 비교해서 인출 속도가 매우 빠르기 때문에 생산성이 향상된다는 것을 알 수 있다. 또한 재귀 반사성의 면에서도 충분한 엠보스 시트가 수득된다는 것을 알 수 있다.
본 발명은 엠보스 패턴을 갖는 프레넬 렌즈 시트, 렌티큘러 렌즈 시트, 프리즘 렌즈 시트 등의 렌즈 기능 시트로서 유용하다. 예컨대, 큐브 코너형의 마이크로프리즘 가공이 실시된 재귀 반사성 시트(플라스틱제 반사판)는 보안 분야, 표식 분야, 패션 분야, 건축 분야 등에서 사용할 수 있다.

Claims (12)

  1. 냉각 고화된 기재 시트의 엠보스 롤 측에 용융 수지를 적층 융착시키면서, 냉각 고화된 기재 시트를 회전하는 가압 롤과 엠보스 롤에 의해 가압시키는 것을 포함하는 엠보스 시트의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    기재 시트와 용융 수지가 동종의 재료인 것을 특징으로 하는 엠보스 시트의 제조 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    기재 시트 및 용융 수지의 재료가 폴리카보네이트(PC), 폴리염화비닐(PVC), 폴리프로필렌(PP) 및 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)로부터 선택된 일종인 것을 특징으로 하는 엠보스 시트의 제조 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    기재 시트와 용융 수지가 이종의 재료이고, 상기 용융 수지가 열접착성 재료인 것을 특징으로 하는 엠보스 시트의 제조 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    기재 시트의 재료가 폴리카보네이트이며, 용융 수지의 재료가 폴리메틸메타크릴레이트인 것을 특징으로 하는 엠보스 시트의 제조 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    가압 롤의 표면 재질이 탄성체인 것을 특징으로 하는 엠보스 시트의 제조 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    엠보스 롤이 냉각 기능을 갖는 것을 특징으로 하는 엠보스 시트의 제조 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    가압 롤과 엠보스 롤과의 가압력이 50000 내지 1200000N/m인 것을 특징으로 하는 엠보스 시트의 제조 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    냉각 고화된 기재 시트의 두께가 용융 수지의 층 두께보다도 두꺼운 것을 특징으로 하는 엠보스 시트의 제조 방법.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    가압 롤과 엠보스 롤의 인출 속도가 10m/min 이상인 것을 특징으로 하는 엠보스 시트의 제조 방법.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 따른 엠보스 시트의 제조 방법에 의해 수득된 엠보스 시트.
  12. 제 11 항에 있어서,
    재귀 반사성 시트인 것을 특징으로 하는 엠보스 시트.
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