KR20070120506A - 수지 시트의 제조 방법 - Google Patents

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다카히로 하야시
다케카즈 야마모토
야스유키 하라
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후지필름 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명의 수지 시트의 제조 방법에서, 제 1 수지 재료와 제 2 수지 재료는 엠보스 롤러와 닙 롤러에 의해 적층 및 가압되며, 이에 의해 엠보스 롤러의 표면에 있는 요철을 제 1 수지 재료에 전사시키고 제 1 수지 재료를 제 2 수지 재료에 밀착하게 접촉시키고, 그 결과적인 적층물을 배출 롤러상에 감아서 엠보스 롤러로부터 배출시킨다. 이러한 방법으로 두 개의 수지 재료가 적층됨으로써, 성형 직후에 생기는 뒷면의 요철이 거의 생성되지 않고 성형시에 폭 방향으로 넓은 두께 분포를 갖는 수지 시트의 경우라고 해도 원하는 단면 형상을 얻을 수 있다.

Description

수지 시트의 제조 방법{METHOD OF PRODUCING RESIN SHEET}
본 발명은 수지 시트의 제조 방법에 관한 것으로, 더 세부적으로는 다양한 디스플레이 장치 또는 광학 장치의 뒷면에 위치한 도광판 용으로 적절하게 사용되는 수지 시트의 제조 방법에 관한 것이다.
다양한 광학 장치, 프레넬 렌즈 (Fresnel lenses) 및 렌티큘라 (lenticular) 렌즈에 사용되는 수지 시트의 참조는 폭넓은 분야에서 사용된다. 이러한 수지 시트는 표면에 패턴화된 요철이 있고, 이러한 요철에 의해, 프레넬 렌즈와 렌티큘라 렌즈는 그들의 광학 특성을 나타낸다.
이러한 수지 시트의 제조 방법에 대해서는, 다양한 제안이 지금까지 제기되어 왔다 (특허 문헌 1 ~ 4 참조). 이러한 모든 기술에 있어서, 롤 성형 (roll forming) 이 생산성을 개선하기 위해 이용된다.
예컨대, 특허 문헌 1 에서, 롤러에서 수지를 배출하기 전에 냉각 수단의 특별한 구성에 의해 전사성이 개선되었다. 특허 문헌 2 는 다이 (die) 가 감겨있는 롤러를 사용하는 프레넬 렌즈의 제조 방법을 설명한다.
특허 문헌 3 에서, 열 버퍼 (heat buffer) 가 생산성과 전사성을 개선하기 위해 성형 롤 내부에 놓여진다. 특허 문헌 4 에서, 코로나 방전 (corona discharge) 이 이용되어 전사성을 개선하고 결함을 감소시킨다.
이러한 종래 기술에서, 전형적인 롤 성형 기술은 도 4 에 도시된 구성을 이용한다. 이 장치는 압출기 (표시 생략) 내에서 용해된 수지 재료 (1) 를 시트로 형성하는 시트용 다이 (2), 표면에 요철을 갖는 스탬퍼 롤러 (3), 스탬퍼 롤러 (3) 에 대향하여 위치한 경면 마무리 롤러 (4), 및 스탬퍼 롤러 (3) 와 마주하고 경면 마무리 롤러 (4) 의 반대편에 위치하는 배출용 경면 마무리 롤러 (5) 를 포함한다.
다이 (2) 에서 압출되는 시트 형태의 수지 재료 (1) 는 스탬퍼 롤러 (3) 와 경면 마무리 롤러 (4) 에 의해 가압되어 스탬퍼 롤러 (3) 의 표면에 있는 요철은 수지 재료 (1) 에 전사되고, 이 수지 재료 (1) 는 그 후 배출용 경면 마무리 롤러 (5) 상에 감기게 되어 스탬퍼 롤러 (3) 로부터 배출된다.
[특허 문헌 1] 일본 특허 출원 공개 공보 No. 8-31025
[특허 문헌 2] 일본 특허 출원 공개 공보 No. 7-314567
[특허 문헌 3] 일본 특허 출원 공개 공보 No. 2003-53834
[특허 문헌 4] 일본 특허 출원 공개 공보 No. 8-287530
하지만, 상기 설명한 기술은 모두 비교적 얇은 수지 시트의 제조 방법에 관한 것이고, 따라서 비교적 두꺼운 수지 시트의 제조에는 적합하지 않다. 특히, 성형시에 폭 방향으로 넓은 두께 분포를 갖는 수지를 제조할 때, 원하는 단면 형상을 얻는 것이 어렵다.
예컨대, PMMA (폴리메틸 메타크릴레이트 수지) 가 압출 이후에 롤 성형이 되고 두께 분포가 폭 방향으로 주어져 가장 두꺼운 부분과 가장 얇은 부분 사이에 1 ㎜ 이상의 두께차가 형성될 때, 그 결과적인 수지는 시트의 표면 또는 다른 표면은 균일하지 않게 되고 (경화 시에 수지의 수축에 의해 형성된 수축 공동, 탄성 회복 분포), 표면 프로파일의 총 전사율은 줄어들고 날카로운 에지 형상은 전사될 수 없다는 문제를 갖는다.
본 발명은 이러한 점들을 감안하여 만들어졌고, 성형시에 폭 방향으로 넓은 두께 분포를 갖는 수지 시트가 제조될 때 원하는 단면 형태를 줄 수 있고 다양한 디스플레이 장치 또는 광학 장치의 뒷면에 위치한 도광판 용으로 특히 적절하게 사용되는 수지 시트의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 수지의 제조 방법을 제공하며, 이 방법은 제 1 다이에서 압출된 시트 형태의 제 1 수지 재료와 제 2 다이에서 압출된 시트 형태의 제 2 수지 재료를 적층시키고, 엠보스 롤러 (emboss roller) 와 이 엠보스 롤러에 대향하여 위치된 닙 롤러 (nip roller) 에 의해 이 적층된 수지 재료를 가압하여, 제 1 수지 재료는 엠보스 롤러와 접촉하게 되고 제 2 수지 재료는 닙 롤러와 접촉하게 되고, 엠보스 롤러의 표면에 있는 요철을 제 1 수지 재료에 전사시키고 제 1 수지 재료를 제 2 수지 재료에 밀착하게 접촉시키고, 밀착하게 접촉된 제 1 수지 재료와 제 2 수지 재료는 엠보스 롤러에 대향하여 위치한 배출 롤러상에 감아서 엠보스 롤러로부터 배출시키는 것을 포함한다.
본 발명에 따르면, 제 1 수지 재료와 제 2 수지 재료는 엠보스 롤러와 닙 롤러에 의해 적층 및 가압되며, 이에 의해 엠보스 롤러의 표면에 있는 요철이 제 1 수지 재료에 전사되고 제 1 수지 재료는 제 2 수지 재료에 밀착하게 접촉되고, 그 결과적인 적층물은 배출 롤러에 감기게 되어 엠보스 롤러로부터 배출된다. 상기 설명한 것과 같이 두 개의 수지 재료를 적층하는 것에 의해, 성형 직후에 생성된 뒷면의 불균일함은 거의 생기지 않고 성형시 폭 방향으로 넓은 두께 분포를 갖는 수지 시트의 경우에도 원하는 단면 형상이 얻어질 수 있다.
본 발명은 제 1 다이로부터 압출되는 제 1 수지 재료와 제 2 다이로부터 압출되는 제 2 수지 재료가 적층되는 구성을 이용하고 있지만, 상기 두 개의 다이 대신 멀티-매니폴드 (multi-manifold) 다이 또는 피드 블록형 (feed block type) 다이를 사용하는 구성도 본 발명의 상기 구성과 동등하다. 다시 말하면, 이러한 구성은 동등한 기능을 갖고 동등한 효과를 제공한다.
본 발명에 있어서, 상기 닙 롤러 및/또는 배출 롤러는 표면에 요철을 갖는 것이 바람직하다. 닙 롤러 및/또는 배출 롤러가 상기와 같이 표면에 요철을 갖는다면, 양측에 요철을 갖는 수지 시트를 얻을 수 있다.
이러한 경우, 예컨대, 엠보스 롤러에 의해 제 1 수지 재료에 폭 방향으로 넓은 두께 분포를 갖는 요철을 형성하고, 닙 롤러 및/또는 배출 롤러에 의해 제 2 수지 재료의 경우보다 더 좁은 폭 방향 두께 분포를 갖는 요철을 형성하고, 이들을 적층하는 것에 의해 원하는 단면 형상이 양측에 형성된다. 예컨대, 렌티큘라 렌즈는 표면에 형성되고 이 렌즈의 피치보다 더 좁은 피치를 갖는 요철이 귓면에 형성되어 산란면을 형성하게 된다.
본 발명에 있어서, 제 1 수지 재료는 제 2 수지 재료의 유리 전이 온도 (Tg2) 보다 더 낮은 유리 전이 온도 (Tg1) 를 갖는 것이 바람직하다. 상기와 같이 제 1 수지 재료가 제 2 수지 재료의 유리 전이 온도 (Tg2) 보다 더 낮은 유리 전이 온도 (Tg1) 를 가질 때, 제 1 수지 재료상에 폭 방향으로 넓은 두께 분포를 갖는 요철을 형성하는 것과 폭 방향으로의 두께 분포가 제 2 수지 재료상의 요철의 두께 분포보다 좁은 요철을 제 2 수지 재료상에 형성하는 것에 도움이 된다.
"유리 전이 온도 (Tg)" 는 유기 고분자량 재료가 저온 유리 상태로부터 고온의 과냉각 액체 또는 고무와 같은 물질로 변환되는 온도를 나타낸다.
본 발명에 있어서, 제 1 수지 재료 및/또는 제 2 수지 재료에 전사되는 요철은 제 1 수지 재료와 제 2 수지 재료의 적층물의 가장 두꺼운 부분과 가장 얇은 부분 간에 1 ㎜ 이상의 폭 방향 두께차를 만드는 것이 바람직하다. 본 발명에 있어서, 제 1 수지 재료와 제 2 수지 재료의 적층물의 두께는 가장 얇은 부분이 5 ㎜ 이하인 것이 또한 바람직하다. 상기 설명한 것과 같이, 본 발명은 성형하기 어려운 수지 재료의 단면 형상을 형성하는데 유리하다.
상기 설명한 것과 같이, 본 발명에 따르면, 원하는 단면 형상은 성형시에 폭 방향으로 넓은 두께 분산을 갖는 수지의 경우에도 얻을 수 있다.
도 1 은 본 발명이 적용된 수지 시트의 생산 라인의 실시예를 나타내는 개략도이다.
도 2 는 성형 후 수지 재료의 선형 절단 에지를 나타내는 사시도이다.
도 3 은 성형 후 수지 재료의 선형 절단 에지를 나타내는 사시도이다.
도 4 는 수지 시트의 종래의 생산 라인을 나타내는 개략도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 수지 시트의 생산 라인
12 : 다이 (제 1 다이)
14 : 제 1 수지 재료
15 : 다이 (제 2 다이)
16 : 엠보스 롤러
17 : 제 2 수지 재료
18 : 닙 롤러
22 : 안내 롤러
24 : 배출 롤러
30 : 점진적 냉각 구역
32 : 적층물
이하에서, 본 발명의 수지 시트의 제조 방법의 바람직한 실시형태가 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명될 것이다. 도 1 은 본 발명의 수지 시트 제조 방법이 적용된 수지 시트의 생산 라인의 실시예를 나타내는 개략도이다.
수지 시트의 생산 라인 (10) 은 압출기 (11) 내에서 용해된 제 1 수지 재료 (14) 를 시트로 형성하기 위한 제 1 시트용 다이 (12), 압출기 (13) 내에서 용해된 제 2 수지 재료 (17) 를 시트로 형성하기 위한 제 2 시트용 다이 (15), 표면에 요철이 있는 엠보스 롤러 (16), 상기 엠보스 롤러 (16) 에 대향하여 위치한 닙 롤러 (18), 엠보스 롤러 (16) 에 대향하여 위치한 배출 롤러 (24) 및 제 1 수지 재료 (14) 와 제 2 수지 재료 (17) 의 적층물 (32) 의 전달을 지지하는 다수의 가이드 롤러 (22) 로 이루어져 있다.
다이 (12) 의 슬릿 (slit) 크기는 압출되는 용해된 제 1 수지 재료 (14) 가 엠보스 롤러 (16) 의 엠보스보다 더 넓게 되도록 설계되고, 또한 그 슬릿은 다이 (12) 에서 나오는 용해된 제 1 수지 재료 (14) 가 엠보스 롤러 (16) 와 닙 롤러 (18) 사이의 영역 안으로 압출되도록 위치한다.
이와 마찬가지로, 다이 (15) 의 슬릿 크기는 압출되는 용해된 제 2 수지 재료 (17) 가 엠보스 롤러 (16) 의 엠보스보다 더 넓게 되도록 설계되고, 또한 그 슬릿은 다이 (15) 에서 나오는 용해된 제 2 수지 재료 (17) 가 엠보스 롤러 (16) 와 닙 롤러 (18) 사이의 영역 안으로 압출되도록 위치한다.
엠보스 롤러 (16) 는 그 표면에 패턴화된 요철을 갖는다. 이 패턴화된 요철은 예컨대, 도 2 에 나타낸 성형 후의 제 1 수지 재료 (14) 의 형상과 반대 형상을 가질 수 있다. 도 2 는 성형 후에 제 1 수지 재료 (14) (적층물 (32)) 의 선형 절단 에지 (14A) 를 나타내는 사시도이다.
한편, 닙 롤러 (18) 의 표면은 편평하고 매끄럽다. 비록 닙 롤러 (18) 가 이 실시 형태에서 편평한 표면을 갖고 있지만, 엠보스 롤러 (16) 와 같이 패턴화된 요철을 가질 수 있다.
특히, 적층물 (32) (제 2 수지 재료 (17)) 은 편평한 뒷면을 갖고, 화살표와 평행한 선형 요철 패턴이 제 1 수지 재료 (14) 의 표면에 형성된다. 화살표는 제 1 수지 재료 (14) 의 이동 방향을 나타낸다. 따라서, 에지 (14A) 의 형상과 반대인 형상을 갖는 무한 (endless) 홈이 엠보스 롤러 (16) 의 표면에 형성될 수 있다. 제 1 수지 재료 (14) 의 표면상의 요철 패턴은 이후에 상세하게 설명될 것이다.
엠보스 롤러 (16) 의 재료로서, 다양한 강 부재, 스테인리스 강, 구리, 아연, 황동, 이러한 금속으로 된 코어 (core) 를 갖고 표면이 고무로 라이닝 된 재료, HCr, Cu, 또는 Ni 로 도금된 이러한 금속 재료, 세라믹 및 다양한 복합 재료가 유용하다.
엠보스 롤러 (16) 의 표면에 요철 패턴을 형성하는 방법에 관하여, NC 선반을 사용한 절삭과 버핑 마무리 (buffing finish) 의 조합이 일반적으로 바람직하게는 사용되며, 요철 패턴의 피치 (pitch) 와 깊이 또는 엠보스 롤러 (16) 의 표면 재료에 따라 그 방법은 달라진다. 연마, 초음파 가공, 방전 가공과 같은 다른 알려진 가공 방법도 이용될 수 있다.
닙 롤러 (18) 의 표면에 패턴화된 요철을 형성할 때, 유사한 방법이 사용된다. 한편, 닙 롤러 (18) 의 표면이 이 실시 형태와 같이 편평하고 매끄럽게 형성될 때, 일반적으로 선반을 사용한 절삭과 버핑 마무리의 조합이 바람직하게는 사용된다.
엠보스 롤러 (16) 의 표면은 바람직하게는 0.5 ㎛ 이하, 더 바람직하게는 0.2 ㎛ 이하의 표면 거칠기 (Ra) 를 갖는다.
엠보스 롤러 (16) 는 도시되지 않은 구동 부재에 의해 미리 정해진 원주 속도로 도 1 에 나타낸 화살표 방향으로 회전 구동된다. 엠보스 롤러 (16) 는 또한 온도 제어 수단을 구비한다. 이러한 온도 제어 수단은 고온으로 가열된 제 1 수지 재료 (14) (적층물 (32)) 에 의한 엠보스 롤러 (16) 의 온도 증가, 또는 롤러의 온도 급감을 제어하고 방지한다.
이러한 온도 제어 수단으로서, 온도 제어된 오일이 롤러 내부에서 순환되는 구성이 바람직하게는 사용된다. 오일은 회전 조인트가 롤러의 단부에 놓이는 구성을 통하여 공급되고 방출될 수 있다. 온도 제어 수단은 도 1 의 수지 시트의 생산 라인 (10) 에 사용된다.
적층물 (32) 의 뒷면에 밀착 접촉하는 닙 롤러 (18) 는 제 1 수지 재료 (14) 와 제 2 수지 재료 (17) 의 적층물 (32) 을 엠보스 롤러 (16) 와 함께 가압하고, 이동 방향의 상류에서 동일한 높이에서 엠보스 롤러 (16) 에 대향하여 위치된다.
적층물 (32) 의 뒷면이 편평하게 만들어 질 때, 닙 롤러 (18) 의 표면은 앞서 설명한 것처럼 경면 마무리가 되는 것이 바람직하다. 이러한 표면은 성형 후에 제 2 수지 재료 (17) (적층물 (32)) 의 뒷면을 양호한 상태로 만든다. 닙 롤러 (18) 의 표면은 바람직하게는 0.5 ㎛ 이하, 더 바람직하게는 0.2 ㎛ 이하의 표면 거칠기 (Ra) 를 갖는다.
닙 롤러 (18) 의 재료로서, 다양한 강 부재, 스테인리스 강, 구리, 아연, 황동, 이러한 금속으로 된 코어를 갖고 표면상이 고무로 라이닝 된 재료, HCr, Cu, 또는 Ni 로 도금된 이러한 금속 재료, 세라믹 및 다양한 복합 재료가 유용하다.
닙 롤러 (18) 는 도시되지 않은 구동 부재에 의해 미리 정해진 원주 속도로 도 1 에 나타낸 화살표 방향으로 회전 구동된다. 구동 부재가 닙 롤러 (18) 에 장착되지 않은 구성도 또한 가능하지만, 제 2 수지 재료 (17) 의 표면 (적층물 (32) 의 뒷면) 을 양호한 상태로 만들기 위해서는, 구동 부재를 장착하는 것이 바람직하다.
닙 롤러 (18) 는 도시되지 않은 가압 수단을 구비하여 닙 롤러 (18) 와 엠보스 롤러 (16) 사이에 있는 적층물 (32) 을 미리 정해진 압력으로 가압한다. 가압 수단은 닙 롤러 (18) 와 엠보스 롤러 (16) 의 접촉점의 법선 방향으로 가압하고, 모터 구동 수단, 공기 실린더 또는 유압 실린더와 같은 알려진 수단이 사용될 수 있다.
닙 롤러 (18) 를 위해, 가압력에 대한 반작용력에 의해 굽힘이 거의 발생하지 않는 구성이 또한 이용될 수 있다. 이러한 구성을 위해, 백업 롤러가 닙 롤러 (18) 의 뒤 (엠보스 롤러 (16) 의 반대측) 에 제공되는 구성, 왕관 형상 (중앙이 더 넓음) 을 이용하는 구성, 롤러가 롤러의 축선 방향 중앙에서 더 큰 강성을 갖는 강도 분포를 갖는 구성, 또는 이들의 조합이 사용될 수 있다.
닙 롤러 (18) 는 온도 제어 수단을 갖는다. 닙 롤러 (18) 의 최적의 설정 온도는 제 2 수지 재료 (17) 의 재료, 용해 (예컨대, 다이 (15) 의 슬릿 출구에서) 시의 제 2 수지 재료 (17) 의 온도, 제 2 수지 재료 (17) (적층물 (32)) 의 전달 속도, 엠보스 롤러 (16) 의 외경 및 엠보스 롤러 (16) 의 요철 패턴에 기초하여 선택된다.
닙 롤러 (18) 의 온도 제어 수단을 위해, 온도 제어된 오일이 롤러 내부에서 순환하는 구성이 바람직하게는 사용된다. 오일은 회전 조인트가 롤러의 단부에 놓여지는 구성을 통해 공급되고 방출될 수 있다. 이 온도 제어 수단은 도 1 의 수지 시트를 위한 생산 라인 (10) 에 사용된다.
다른 온도 제어 수단으로서, 롤러 내부에 끼워져 있는 쉬드 히터 (sheathe heater) 및 롤러 부근에 위치하는 유전 가열 수단이 사용될 수 있다.
앞서 설명한 것과 같이, 제 1 수지 재료 (14) 는 바람직하게는 제 2 수지 재료 (17) 의 유리 전이 온도 (Tg2) 보다 더 낮은 유리 전이 온도 (Tg1) 를 갖는다. 금방 설명한 것과 같이, 제 1 수지 재료 (14) 의 열 변형이 제 2 수지 재료 (17) 의 열 변형보다 더 클 때, 더 큰 요철이 제 1 수지 재료 (14) 의 표면에 형성될 수 있고, 이것은 또한 제 2 수지 재료 (17) 의 표면을 편평하게 만드는데 효과적이다.
수지 재료의 유리 전이 온도 (Tg) 는 시차 주사 열량계법 (DSC) 에 의한 열량 변화의 측정 또는 유량계 (rheometer) 를 사용한 tanδ = G" (손실 계수) / G' (저장 계수) 의 측정과 같은 일반적인 방법에 의해 측정된다.
이 실시 형태와 다르게 제 2 수지 재료 (17) 의 표면에 또한 요철이 형성되는 경우이더라도, 제 1 수지 재료 (14) 가 제 2 수지 재료 (17) 보다 더 큰 열 변형을 갖는 한 제 1 수지 재료 (14) 의 표면에 있는 요철은 더 커질 수 있고 또한 제 2 수지 재료 (17) 의 표면에 있는 요철은 양호한 상태로 형성될 수 있다.
롤러, 제 1 수지 재료 (14) 및 제 2 수지 재료 (17) 의 일부분의 표면 온도를 측정하기 위해서, 바람직하게는 표면 온도 측정 수단 (표시 생략) 이 제공된다. 이러한 표면 온도 측정 수단을 위해, 적외선 온도계 및 방사선 온도계와 같은 다양한 알려진 측정 수단이 이용될 수 있다.
표면 온도 측정 수단은 예컨대, 다이 (12) 와 엠보스 롤러 (16) 사이에 존재하는 제 1 수지 재료 (14) 의 폭 방향으로 있는 몇 개의 지점, 배출 롤러 (24) 직후의 제 1 수지 재료 (14) 의 폭 방향으로 있는 몇 개의 지점, 또는 엠보스 롤러 (16) 또는 배출 롤러 (24) 상에 감겨 있는 제 1 수지 재료 (14) 의 폭 방향으로 있는 몇 개의 지점에서의 표면 온도를 측정한다.
표면 온도 측정 장치에 의해 측정된 결과를 롤러, 다이 (12) 및 다이 (15) 에 피드백으로서 전달하는 것이 또한 가능하고, 이에 의해 그 결과를 롤러의 온도 제어에 반영한다. 하지만, 대안적으로 표면 온도 측정 수단 없이 피드포워드 제어에 의한 작업이 또한 가능하다.
도 1 에 나타낸 수지 시트를 위한 생산 라인 또는 그 하류에서, 바람직하게는 적층물 (32) 의 장력의 탐지를 위한 장력 탐지 수단 또는 적층물 (32) 의 두께의 탐지를 워한 두께 탐지 수단 (두께 센서) 이 또한 제공된다.
점진적 냉각 구역 (30) (또는 풀림 구역) 이 배출 롤러 (24) 의 하류에서 적층물 (32) 의 급격한 온도 변화를 방지하기 위해 제공된다. 적층물 (32) 이 급격한 온도 변화를 겪는다면, 예컨대 적층물 (32) 의 내부는 소성 상태로 남아 있고 표면과 그 이웃 영역은 이미 탄성 상태이며, 내부의 경화에 의한 수축에 의해, 적 층물 (32) 의 표면 프로파일이 악화된다. 또한, 적층물 (32) 은 제 1 수지 재료 (14) 와 제 2 수지 재료 (17) (적층물의 표면과 뒷면) 간의 온도차에 의해 뒤틀릴 수 있다.
점진적 냉각 구역 (30) 은 수평 방향으로 터널형으로 형성될 수 있고, 온도 제어 수단이 터널 내에 제공되어 적층물 (32) 의 냉각 온도 프로파일을 제어할 수 있게 하는 형태가 사용될 수 있다. 온도 제어 수단을 위해, 다수의 노즐을 통해 적층물 (32) 에 온도 제어된 공기 (뜨겁거나 차가운 공기) 를 제공하는 형태의 수단 또는 가열 수단 (니크롬선 히터, 적외선 히터, 유전 가열 수단 등) 으로 적층물 (32) 의 양측을 가열하는 형태의 수단이 이용될 수 있다.
점진적 냉각 구역 (30) 의 하류에는, 세척 유닛 (세척 구역), 결함 검사 유닛 (검사 구역), 적층 유닛, 측면 커터, 크로스 커터 및 수집 공간이 이 순서대로 제공된다 (표시 생략).
이 중에, 적층 유닛은 적층물 (32) 의 양측에 보호 필름 (폴리에틸렌 필름 등) 을 결합하기 위한 것이다. 측면 커터는 적층물 (32) 의 폭 방향의 양 가장자리 (폐기부) 를 절단하고, 크로스 커터는 적층물 (32) 을 미리 정해진 길이로 일정하게 절단한다.
상기 유닛의 일부는 목적에 따라 생략될 수 있다.
도 1 에 나타낸 수지 시트를 위한 생산 라인 (10) 에서 수지 시트를 제조하는 방법이 이제 설명될 것이다.
본 발명에 사용되는 제 1 수지 재료 (14) 와 제 2 수지 재료 (17) 는 열가소 성 수지일 수 있고, 그 예는 폴리메틸 메타크릴레이트 수지 (PMMA), 폴리카보네이트 (polycarbonate) 수지, MS 수지, AS 수지, 폴리프로필렌 수지, 폴리에틸렌 수지, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (polyethylene terephthalate) 수지, 염화 폴리비닐 수지 (PVC), 열가소성 탄성 중합체 (thermoplastic elastomers), 이들의 공중합체 (copolymer) 및 사이클올레핀 중합체 (cyclolefin polymer) 를 포함한다.
다이 (12) 로부터 압출된 시트 형태의 제 1 수지 재료 (14) 와 다이 (15) 로부터 압출된 시트 형태의 제 2 수지 재료 (17) 는 엠보스 롤러 (16) 와 이 엠보스 롤러 (16) 에 대향하여 위치된 닙 롤러 (18) 에 의해 적층되고 가압되며, 이에 의해 엠보스 롤러 (16) 의 표면의 요철이 제 1 수지 재료 (14) 에 전사되고 제 2 수지 재료 (17) 의 표면은 닙 롤러 (18) 에 의해 편평하고 매끄럽게 유지되며, 그 이후 제 1 수지 재료 (14) 와 제 2 수지 재료 (17) 의 적층물은 이 엠보스 롤러 (16) 에 대향하여 위치하는 배출 롤러 (24) 상에 감기고 엠보스 롤러 (16) 로부터 배출된다.
엠보스 롤러 (16) 로부터 배출된 제 1 수지 재료 (14) 와 제 2 수지 재료 (17) 의 적층물 (32) 은 수평 방향으로 전달되고, 점진적 냉각 구역 (30) 을 지나는 동안 점진적으로 냉각되며, 변형 (strain) 이 제거되면, 적층물은 미리 정해진 길이로 절단되고 하류의 제품 수집 구역에 수지 시트 제품으로 저장된다.
수지 시트의 생산에서, 다이 (12) 로부터 제 1 수지 재료 (14) 의 압출률과 다이 (15) 로부터 제 2 수지 재료 (17) 의 압출률은 0.1 ~ 50 m/분, 바람직하게는 0.3 ~ 30 m/분 이다. 따라서, 엠보스 롤러 (16), 닙 롤러 (18), 배출 롤러 (24) 의 원주 속도는 상기 압축율과 실질적으로 같다.
롤러의 속도 변동은 사전에 설정된 값에 대하여 1 % 내로 제어되는 것이 바람직하다.
닙 롤러 (18) 로부터 엠보스 롤러 (16) 에 가해지는 압력은 선 압력 (탄성 변형에 의한 닙 롤러의 면 접촉을 선 접촉으로 가정하여 변환된 값) 으로 바람직하게는 0 ~ 200 kN/m (0 ~ 200 kgf/cm), 더 바람직하게는 0 ~ 100 kN/m (0 ~ 100 kgf/cm) 이다 .
닙 롤러 (18) 와 배출 롤러 (24) 의 온도는 개별적으로 제어되는 것이 바람직하다. 배출 롤러 (24) 상에 있는 제 1 수지 재료 (14) 의 온도는 수지의 연화점 (Ta) 보다 높지 않은 것이 또한 바람직하다. 제 1 수지 재료 (14) 로서 폴리메틸 메타크릴레이트 수지가 사용될 때, 배출 롤러 (24) 의 사전 설정 온도는 50 ~ 110 ℃ 일 것이다.
이하에, 제 1 수지 재료 (14) 의 표면에 있는 요철 패턴을 상세하게 설명한다. 상기에서 설명한 것과 같이, 도 2 는 성형 후에 제 1 수지 재료 (14) (적층물 (32)) 의 선형 절단 에지 (14A) 를 나타낸 사시도이다. 적층물 (32) 은 편평한 뒷면 (제 2 수지 재료 (17) 의 표면) 을 갖는다.
적층물 (32) (제 1 수지 재료 (14)) 의 표면에 있는 요철 패턴은 길이 방향 (도 2 에 화살표로 나타낸 방향) 으로 선형적으로 뻗어있는 요철 패턴이다. 이 패턴은 제 1 수지 재료 (14) 의 가장 두꺼운 부분 (14B) 에 형성된 V-홈 (50) 과 테이퍼부 (52, 52) 가 반복되어 있으며, 이 테이퍼부 (52) 의 두께는 V-홈 (50) 의 양 에지로부터 제 1 수지 재료 (14) 의 가장 얇은 부분 (14C) 을 향해 선형적으로 감소한다. 다시 말하면, 패턴은 V-홈 (50) 과 양측의 테이퍼부 (52, 52) 를 한 단위 (1 피치) 로 하는 연속적인 프로파일을 갖는데, 이 유닛은 V-홈 (50) 의 중심선에 대해 축대칭이다.
도 2 를 참조하면, 제 1 수지 재료 (14) (또는 적층물 (32) 의 가장 얇은 부분 (14C) 은 바람직하게는 5 ㎜ 이하, 더 바람직하게는 0.5 ㎜ 이상 2 ㎜ 이하의 두께를 갖는다. 제 1 수지 재료 (14) 의 가장 두꺼운 부분 (14B) 과 가장 얇은 부분 (14C) 의 두께 차이는 바람직하게는 1 ㎜ 이상, 더 바람직하게는 2.5 ㎜ 이상이다. 이러한 크기에 의해, 적층물 (32) 은 다양한 디스플레이 장치 또는 다양한 광학 장치의 뒷면에 위치하는 도광판 용으로 적절하게 사용될 수 있다.
적층물 (32) 이 도광판 용으로 사용될 때, 원통형 냉음극관 (cold-cathode tube) 이 V-홈 (50) 의 내부에 놓이고, 냉음극관에서 나온 빛이 V-홈 (50) 의 표면을 지나 적층물 (32) 에 들어가고, 테이퍼부 (52, 52) 에서 반사되고, 평면 형태인 적층물 (32) 의 뒷면을 통해 조사 된다.
성형 후의 적층물 (32) 이 상기 설명한 것과 같이 도광판 용으로 사용될 때, V-홈 (50) 은 바람직하게는 2 ㎜ 이상의 폭 (p) 과 바람직하게는 40 ~ 80 ° 의 꼭지각 (θ1) 을 갖는다. V-홈 (50) 은 바람직하게는 1 ㎜ 이상, 더 바람직하게는 2.5 ㎜ 이상의 깊이 (Δt) 를 갖는다. 테이퍼부 (52, 52) 는 바람직하게는 3 ~ 20 ° 의 경사각 (θ2) 을 갖고 바람직하게는 5 ㎜ 이상, 더 바람직하게는 10 ㎜ 이상의 폭 (p2) 을 갖는다.
이하에, 적층물 (32) 의 표면에 있는 다른 요철 패턴이 설명된다. 도 3 은 성형 후에 제 1 수지 재료 (14) (적층물 (32)) 의 선형 절단 에지 (14A) 를 나타내는 사시도이다. 적층물 (32) 은 편평한 뒷면 (제 2 수지 재료 (17) 의 표면) 을 갖는다.
제 1 수지 재료 (14) (적층물 (32)) 의 표면에 있는 요철 패턴은 길이 방향 (도에서 화살표로 나타낸 방향) 으로 선형적으로 뻗어 있는 요철 패턴이다. 톱니 형상 단면을 갖는 이 패턴은 제 1 수지 재료 (14) 의 가장 두꺼운 부분 (14B) 과 가장 얇은 부분 (14C) 을 연결하는 수직 벽 (54) 과 테이퍼부 (56) 가 반복되어 있고, 이 테이퍼부 (56) 의 두께는 수직 벽 (54) 의 상부 에지 (가장 두꺼운 부분 (14B)) 로부터 제 1 수지 재료 (14) 의 가장 얇은 부분 (14C) 을 향해 선형적으로 감소한다.
도 3 를 참조하면, 제 1 수지 재료 (14) (또는 적층물 (32)) 의 가장 얇은 부분 (14C) 은 바람직하게는 5 ㎜ 이하, 더 바람직하게는 0.5 ㎜ 이상 2 ㎜ 이하의 두께를 갖는다. 제 1 수지 재료 (14) 의 가장 두꺼운 부분 (14B) 과 가장 얇은 부분 (14C) 의 두께 차이는 바람직하게는 1 ㎜ 이상, 더 바람직하게는 2.5 ㎜ 이상이다. 이러한 크기에 의해, 적층물 (32) 은 다양한 디스플레이 장치 또는 다양한 광학 장치의 뒷면에 위치하는 도광판 용으로 적절하게 사용될 수 있다.
성형 후의 적층물 (32) 이 도광판 용으로 사용될 때, 원통형 냉음극관 (cold-cathode tube) 이 수직 벽 (54) 의 측면에 놓이고, 냉음극관에서 나온 빛이 수직 벽 (54) 의 표면 (측면) 을 지나 적층물 (32) 에 들어가고, 테이퍼부 (56) 에 서 반사되며, 평면 형태인 적층물 (32) 의 뒷면을 통해 조사 된다.
성형 후의 적층물 (32) 이 도광판 용으로 사용될 때, 테이퍼부 (56) 는 바람직하게는 3 ~ 20 ° 의 경사각 (θ3) 을 갖는다.
성형 후의 적층물 (32) 이 도광판 용으로 사용될 때, 상기의 형태 이외의 다른 형태가 또한 사용될 수 있다. 예컨대, 도 2 의 제 1 수지 재료 (14) 는 V-형태 단면을 갖는 V-홈 (50) 을 갖고 있지만, 다른 형태의 단면, 예컨대 직사각형, 사다리꼴, 원호 또는 포물선 형태의 단면이 광학 특성과 성형성을 만족하는 한 사용될 수 있다.
또한, 엠보스 롤러 (16) 의 표면에 있는 요철은 도 2 또는 도 3 에 있는 제 1 수지 재료 (14) 의 표면 형상과 상반되지 않을 수 있다. 제 1 수지 재료 (14) 의 수축 공차의 면에서, 요철은 도 2 또는 도 3 에 나타낸 요철의 오프셋 형태일 수 있고, 이에 의해 생산된 적층물 (32) 은 도 2 또는 도 3 에 나타낸 형태를 갖는다.
상기 설명한 본 발명의 수지 시트의 제조 방법에 따르면, 성형시에 폭 방향으로 넓은 두께 분포를 갖는 수지 시트의 경우라도 원하는 단면 형상이 얻어질 수 있다.
본 발명의 수지 시트의 제조 방법의 실시형태가 상기에 설명되어 있지만, 본 발명은 상기 설명된 실시 형태에 제한받지 않고 다양한 모드가 가능하다.
예컨대, 본 실시 형태 이외의 다양한 모드는 유사한 기능이 얻어지는 한 닙 롤러의 개수와 위치에 대해서 가능하다.
또한 본 실시 형태 이외의 다양한 모드는 유사한 기능이 얻어지는 한, 점진적 냉각 구역 (30) 에 대해서도 가능하다.

Claims (5)

  1. 수지 시트의 제조 방법으로서,
    제 1 다이에서 압출된 시트 형태의 제 1 수지 재료와 제 2 다이에서 압출된 시트 형태의 제 2 수지 재료를 적층시키고,
    엠보스 롤러와 이 엠보스 롤러에 대향하여 위치하는 닙 롤러에 의해 상기 적층된 수지 재료를 가압하여, 상기 제 1 수지 재료는 엠보스 롤러와 접촉하게 되고 상기 제 2 수지 재료는 닙 롤러와 접촉하게 되고,
    엠보스 롤러의 표면에 있는 요철을 제 1 수지 재료에 전사시키고 제 1 수지 재료를 제 2 수지 재료에 밀착하게 접촉시키고,
    밀착하게 접촉된 제 1 수지 재료와 제 2 수지 재료를 엠보스 롤러에 대향하여 위치한 배출 롤러상에 감아서 엠보스 롤러로부터 배출시키는 것을 포함하는 수지 시트의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 닙 롤러 및/또는 배출 롤러는 표면에 요철을 갖는 수지 시트의 제조 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 수지 재료는 제 2 수지 재료의 유리 전이 온도 (Tg2) 보다 더 낮은 유리 전이 온도 (Tg1) 를 갖는 수지 시트의 제조 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 제 1 수지 재료 및/또는 제 2 수지 재료에 전사되는 요철은 제 1 수지 재료와 제 2 수지 재료의 적층물의 가장 두꺼운 부분과 가장 얇은 부분 간에 1 ㎜ 이상의 폭 방향 두께차를 만드는 수지 시트의 제조 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 제 1 수지 재료와 제 2 수지 재료의 적층물이 가장 얇은 부분에서 5 ㎜ 이하의 두께를 갖는 수지 시트의 제조 방법.
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