KR20090059067A - 열가소성 수지 필름의 제조장치 및 그것의 제조방법 - Google Patents
열가소성 수지 필름의 제조장치 및 그것의 제조방법 Download PDFInfo
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Abstract
열가소성 수지 필름의 제조장치는 필름으로서 용융 열가소성 수지를 토출하는 다이, 상기 다이의 토출구에 대향하도록 배치되고, 상기 토출된 필름을 냉각 및 고화시키는 냉각롤, 및 상기 필름의 표면 근방에 풍속 변동을 감소시키는 변동 감소 메카니즘을 포함한다. 용융 필름형성 방법을 사용하여 열가소성 수지 필름을 제조하는데 있어서, 상기 열가소성 수지 필름의 두께 불균일성을 조절함으로써 광학 용도에 적합한 열가소성 수지 필름을 제공할 수 있다.
열가소성 수지 필름
Description
본 발명은 열가소성 수지 필름의 제조장치 및 열가소성 수지 필름의 제조방법에 관한 것이고, 특히, 액정 표시 장치(LCD) 등의 광학 용도에 사용되는 열가소성 수지 필름의 제조 기술에 관한 것이다.
셀룰로오스 수지, 환상 올레핀계 수지 등으로 이루어지는 열가소성 수지가 광학 용도용 필름으로서 널리 사용된다. 특히, 셀룰로오스 수지 및 환상 올레핀계 수지로 이루어지는 열가소성 수지는 투명성, 견뢰성, 광학 이방성 등을 가지므로 액정 표시 장치용 광학 필름으로서 사용된다.
상기 열가소성 수지 필름의 제조방법은 필름으로서 용융 열가소성 수지를 다이로부터 토출하고, 복수의 냉각롤을 사용하여 상기 토출 필름을 냉각 및 고화하는 방법(예컨대, 용융 필름 형성 방법)을 포함한다. 예컨대, 액정 표시 장치를 보호하는 필름으로서 상기 방법으로 제조되는 미연신 열가소성 수지 필름이 사용된다. 상기 미연신 열가소성 수지 필름을 확장시키고 리타테이션을 발현시킴으로써 제조되 는 필름이 액정 표시 장치의 리타테이션 필름으로서 제조된다.
상술의 용융 필름 형성 방법은 필름이 다이로부터 냉각롤 상에 랜딩될 때까지 상기 다이로부터 토출되는 필름이 갭(에어갭) 내의 교란에 의해 쉽게 영향을 받아 두께 불균일성을 야기한다는 문제를 갖는다.
이 대응 수단으로서, 예컨대, 일본특허공개 제2006-150806호에는 차폐 부재로 상기 다이 및 냉각롤의 전체 주변을 둘러쌈으로써 필름이 에어갭 내의 외부 기류에 의해 영향을 받는 것을 방지하는 방법이 제안되어 있다.
그러나, 일본특허공개 제2006-150806호에 기재된 방법은 상기 두께 불균일성을 감소시키는데 확실한 결과를 나타내지만, 두께 불균일성을 야기하는 기류가 분석되지 않기 때문에 효과적이고 능률적이게 방해를 억제할 수 없다.
본 발명은 이러한 상황에 관련하여 계획되고, 열가소성 수지 필름이 용융 필름 형성 방법으로 제조될 경우에 발생되는 두께 불균일성을 감소시킬 수 있고, 광학 용도용으로 적당한 열가소성 수지 필름을 얻을 수 있는 열가소성 수지 필름의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명자들은 다이가 뜨겁기 때문에 상기 다이와 냉각롤 사이의 온도차가 상승되는 것을 발견하고, 예컨대, 도 23에 설명된 바와 같은 통상의 터치롤 방식에 있어서, 다이(4)를 향하여, 특히, 냉각롤(2)과 터치롤(3) 사이의 공간의 폭 방향으로의 양 측으로부터 상승하는 필름(6)의 양 단에 상승 기류(화살표)가 발생한다. 상기 상승 기류는 상기 다이와 상기 냉각롤의 표면 사이의 공간 내의 필름의 표면 근방에 풍속의 변동을 발생시키고, 상기 필름 표면 상에 온도의 분포(온도 불균형)가 발생된다. 상기 온도의 분포가 상기 필름 표면 상에 형성된 경우, 그 분포는 냉각롤 상에 필름이 냉각 및 고화된 경우에 두께 불균일성을 발생시킬 수 있다.
따라서, 상술한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명자들은 필름으로서 용융 열가소성 수지를 토출하는 다이; 상기 다이의 토출구에 대향하도록 배치되고, 상기 토출 필름을 냉각 및 고화시키는 냉각롤; 및 상기 필름 표면의 근방에 상기 다이를 향하여 기류를 상승시킴으로써 풍속의 변동을 감소시키는 변동 감소 메카니즘을 포 함하는 열가소성 수지 필름을 제조하는 장치를 제공한다. 상기 장치는 상기 메카니즘을 사용하여 상기 다이를 향하여 기류를 상승시킴으로써 풍속의 변동을 감소시킬 수 있고, 그 결과 두께 불균일성이 감소된 필름을 제조할 수 있다.
상기 변동 감소 메카니즘은 상기 냉각롤의 폭 방향의 일 단과 필름의 폭 방향의 일 단 사이에, 상기 필름이 상기 다이의 토출구로부터 토출된 후 상기 냉각롤의 표면 상에 랜딩될 때까지 상기 필름의 폭 방향의 적어도 일 단을 차폐하는 차폐 장치일 수 있다. 또한, 상기 변동 감소 메카니즘은 상기 필름이 상기 다이의 토출구로부터 토출된 후 상기 냉각롤의 표면 상에 랜딩될 때까지, 상기 필름의 표면 근방의 공기를 직선화하는 직선화 장치일 수 있다.
본 발명의 제 1 실시형태는 필름으로서 용융 열가소성 수지를 토출하는 다이; 상기 다이의 토출구에 대향하도록 배치되고, 상기 토출 필름을 냉각 및 고화하는 냉각롤; 및 상기 냉각롤의 폭 방향의 일 단과 상기 필름의 폭 방향의 일 단 사이에 상기 필름이 상기 다이의 토출구로부터 토출된 후 상기 냉각롤의 표면 상에 랜딩될 때까지 상기 필름이 폭 방향으로 적어도 일 단을 차폐하는 차폐 장치를 포함하는 열가소성 수지 필름의 제조장치를 제공한다.
본 발명의 상기 제 1 실시형태에 의해서, 상기 필름이 상기 냉각롤의 폭 방향의 일 단과 상기 필름의 폭 방향의 상기 단 사이에, 상기 다이의 토출구로부터 토출된 후 상기 냉각롤의 표면 상에 랜딩될 때까지, 차폐 장치가 상기 필름의 폭 방향의 적어도 일 단을 차폐한다. 이로써, 상기 차폐 장치는 상기 필름이 상기 다이로부터 토출된 후에 상기 냉각롤의 표면 상에 랜딩될 때까지, 상승 기류가 상기 필름의 표면의 근방과 충돌하는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 상기 차폐 장치는 두께 불균일성을 일으키는, 상기 필름 표면 근방의 풍속의 변동을 감소시킬 수 있다.
본 발명의 제 2 실시형태에 따라서, 상기 제 1 실시형태에 의한 장치에 있어서, 상기 차폐 장치는 상기 냉각롤의 폭 방향의 일 단과 상기 필름의 폭 방향의 일 단 사이에 상기 필름의 표면에 대략 직각 방향으로 설치되는 차폐판이다.
제 2 실시형태에 의한 장치는 상기 냉각롤의 폭 방향의 일 단과 상기 필름의 폭 방향의 상기 일 단 사이에 설치되는 토출되는 상기 필름의 폭 방향의 일 단을 차폐하기 위한 차폐판을 갖는다. 상기 차폐판은 상승 기류가 상기 다이로부터 토출된 상기 필름 표면의 근방과 충돌하는 것을 억제할 수 있다.
본 발명의 제 3 실시형태에 따라서, 상기 제 2 실시형태에 의한 장치에 있어, 상기 차폐판과 상기 필름의 폭 방향의 일 단 사이의 거리가 50mm 이하이다.
제 3 실시형태에 의한 장치에서, 상기 차폐판과 상기 필름의 폭 방향의 측면사이의 거리는 좁다. 그러므로, 그 차폐 성능은 강화될 수 있고, 동시에, 상기 필름 표면의 근방에서 상기 냉각롤의 표면으로부터 상기 다이를 향하는 상승 기류는 거의 형성될 수 없다.
본 발명의 제 4 실시형태에 따라서, 상기 제 2 또는 제 3 실시형태에 의한 장치에 있어서, 상기 차폐 장치는 또한 상기 필름 표면의 주변을 둘러싸도록 설치된다. 이로써, 상기 차폐 장치는 상승 기류가 상기 필름의 표면 측과 충돌하는 것을 확실히 억제할 수 있고, 또한 두께 불균일성이 형성되는 것을 억제할 수 있다.
본 발명의 제 5 실시형태에 따라서, 상기 제 1 실시형태에 의한 장치에 있어, 상기 차폐 장치는: 상기 차폐 장치는 상기 다이의 길이 방향의 표면과 냉각롤의 표면 사이의 공간을 둘러싸고 그 내부에 형성된 라비린스 메카니즘을 갖는 하우징; 및 상기 하우징의 폭 방향의 양 단 상에 상기 필름 표면에 대략 직각 방향으로 기류를 형성하는 기류 형성 장치를 포함한다.
제 5 실시형태에 의한 장치는 종 방향의 상기 다이 표면과 상기 냉각롤 표면 사이의 공간을 둘러싸고, 그 내부에 형성된 라비린스 메카니즘을 지닌 하우징을 갖는다. 그러므로, 상기 장치는 기류가 상기 다이로부터 토출된 상기 필름 표면의 근방에 도달하는 것을 억제할 수 있다. 또한, 상기 장치는 상기 필름 표면의 대략 직각 방향으로 기류를 형성하고, 따라서 양 단의 폭 방향으로부터 유동하는 상승 기류를 제거할 수 있다. 이때, 상기 기류는 상기 하우징의 내부의 라비린스 메카니즘을 통과한다. 그러므로, 상기 라비린스 메카니즘에 의해 쿠셔닝된 상기 기류는 상기 필름 표면 근방의 기류를 방해하지 않는다. 상기 기류의 형태는 공기로 제한되지 않지만, 예컨대, 질소 가스 등의 불활성 가스이어도 좋다.
본 발명의 제 6 실시형태에 따라서, 상기 제 5 실시형태에 의한 상기 장치에 있어서, 상기 기류 형성 장치는 송풍 노즐 또는 흡인 노즐이다.
이와 같이, 상기 기류 형성 장치는 상기 송풍 노즐 또는 흡인 노즐을 사용함으로써 상기 필름 표면의 대략 직각 방향으로 기류를 형성하고, 따라서 상기 필름의 폭 방향의 일 단으로부터 유동하는 상승 기류를 차폐할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 제 7 실시형태에 따른 열가소성 수 지 필름을 제조하는 장치는: 필름으로서 용융 열가소성 수지를 토출하는 다이; 상기 다이의 토출구에 대향하도록 배치되고 상기 토출 필름을 냉각 및 고화하는 냉각롤; 및 상기 필름이 상기 다이의 토출구로부터 토출된 후 상기 냉각롤의 표면 상에 랜딩될 때까지 상기 다이의 토출구 근방에 설치되어 상기 필름의 표면 근방의 공기를 직선화하는 공기 직선화 장치를 포함한다.
제 7 실시형태에 의한 장치는 상기 다이의 토출구 근방에 설치되고, 토출되는 상기 필름 표면 근방의 공기를 직선화시키는 공기 직선화 장치를 갖는다. 그러므로, 상기 필름 표면의 근방에 상승 기류가 도달할지라도, 상기 필름 표면의 근방에서 기류가 직선화됨으로써 풍속의 변동이 감소된다. 이와 같은 공기 직선화 장치로서 유용한 장치는, 예컨대, 상기 필름의 토출 방향과 평행하게 공기를 송풍하는 송풍 노즐 또는 공기를 진공 흡인하는 진공 흡인 노즐 등이 포함된다.
본 발명의 제 8 실시형태에 따라서, 상기 제 7 실시형태에 의한 장치에 있어서, 상기 공기 직선화 장치는 상기 다이의 토출구 근방에 설치되고 상기 필름의 토출 방향과 평행하게 공기를 송풍하거나 흡인하는 송풍 노즐 또는 흡인 노즐이다.
본 발명의 제 9 실시형태에 따라서, 제 1 내지 제 8 실시형태 중 어느 하나에 의한 장치는: 상기 필름의 표면 근방의 온도를 측정하는 측정 장치; 및 상기 측정 결과를 기초로 소정 온도로 상기 필름의 표면 근방을 가열하는 가열 장치를 더 포함한다.
제 9 실시형태에 의한 장치는 상기 다이 근방의 분위기 온도를 상승시킬 수 있고, 따라서 상기 다이와 상기 분위기 사이의 온도차를 감소시킬 수 있다. 이로 써, 상기 장치는 상승 기류를 거의 발생시키지 않을 수 있다. 상기 필름 표면의 근방은 구체적으로 상기 필름 표면으로부터 20mm 이하 떨어진 영역을 의미한다.
여기서, 상기 가열 장치는 차폐 장치 자체 또는 상기 차폐 장치보다 내부쪽에 형성될 수 있고, 예컨대, 상기 차폐 장치 자체에 히터를 끼워넣는 방법을 포함할 수 있다.
본 발명의 제 10 실시형태에 따라서, 상기 제 1 내지 9 실시형태 중 어느 하나에 따른 장치에 있어서, 상기 다이의 토출구와 상기 냉각롤의 표면 상에 상기 필름이 랜딩되는 지점 사이의 에어갭이 200mm 이하이다.
제 10 실시형태의 장치에 따른 장치에 있어서, 상기 에어갭은 200mm 이하로 조절된다. 따라서, 상기 필름의 면적은 외부 기류 등의 교란에 의해 영향을 받는 필름의 면적이 감소될 수 있다. 이로써, 상기 장치는 두께의 불균일성이 발생하는 것을 억제할 수 있다.
본 발명의 제 11 실시형태에 따라서, 상기 제 1 내지 10 실시형태 중 어느 하나에 따른 장치는 상기 냉각롤에 인접하여 설치되는 터치롤을 더 포함하고, 여기서 상기 다이의 토출구는 상기 냉각롤의 정점과 상기 터치롤의 정점 중 어느 하나보다 낮은 위치에 설치된다.
상기 제 11 실시형태에 따른 장치에 있어서, 상기 다이의 토출구는 상기 냉각롤의 정점과 상기 터치롤의 정점 중 어느 하나보다 낮은 위치에 설치된다. 이로써, 상기 다이로부터 토출되는 필름의 양 측이 상기 냉각롤과 터치롤에 의해 차폐되어, 상승 기류가 상기 필름과 거의 충돌하지 않게 된다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 제 12 실시형태에 의한 열가소성 수지 필름을 제조하는 방법은 제 1 내지 제 11 실시형태 중 어느 하나에 따른 열가소성 수지 필름을 제조하는 장치를 사용한 상기 필름의 표면 근방의 풍속 변동을 감소시키는 단계를 포함한다.
제 12 실시형태에 의한 방법은 제 1 내지 제 11 실시형태 중 어느 하나에 따른 상기 열가소성 수지 필름을 제조하는 장치를 사용하는 것을 포함한다. 따라서, 상기 필름 표면의 근방을 향한 상승 기류가 차폐될 수 있거나 또는 상기 필름 표면의 근방의 공기가 직선화될 수 있다. 따라서, 상기 필름 표면 근방의 풍속의 분포(불균일성)의 발생을 억제할 수 있거나 또는 풍속의 분포(불균일성)를 감소시킬 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 제 13 실시형태는 필름으로서 용융 열가소성 수지를 다이로부터 토출하는 단계; 상기 토출 필름을 냉각롤 상에서 냉각 및 고화하고, 상기 토출 필름의 표면 근방의 풍속 변동을 0.5m/s 이하로 조절하는 단계를 포함하는 열가소성 수지 필름을 제조하는 방법이 제공된다.
도 23에 설명된 상승 기류는 상기 다이와 상기 냉각롤 표면 사이의 상기 필름 표면의 근방에 풍속 변동을 발생시키고, 상기 필름 표면 상에 온도 분포(불균일성)를 야기하는 이유가 된다. 상기 필름 표면 상에 이러한 온도 분포가 발생될 경우, 그 분포는 상기 용융 수지가 냉각롤 상에서 냉각 및 고화될 때 두께 불균일성을 야기할 수 있다. 상기 제 13 실시형태에 의한 방법은 상기 풍속의 변동이 0.5m/s 이하로 조절됨으로써 상기 두께 불균일성을 야기하는 상기 온도 분포의 발 생이 억제될 수 있다.
본 발명의 제 14 실시형태에 따라서, 또한 제 13 실시형태에 의한 방법은, 상기 필름이 상기 다이로부터 토출된 후에 상기 냉각롤의 표면 상에 랜딩될 때까지 상기 필름의 표면 근방의 공기를 직선화시키는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 제 15 실시형태에 따라서, 제 14 실시형태에 의한 방법에 있어서, 상기 공기 직선화는 상기 필름의 토출 방향과 평행하게 공기를 송풍 또는 흡인함으로써 행해진다.
본 발명의 제 16 실시형태에 따라서 상기 제 13 내지 15 실시형태 중 어느 하나에 따른 방법은, 상기 필름의 표면 근방의 풍속은 1m/s로 조절하는 단계를 더 포함한다.
상기 제 16 실시형태의 방법에 따른 방법은 작은 값으로 상기 필름 표면 근방의 풍속을 조절함으로써 상기 풍속의 영향에 의해 발생하는 두께 불균일성을 조절할 수 있다.
본 발명의 제 17 실시형태에 있어서, 상기 제 13 내지 제 16 실시형태 중 어느 하나의 방법에서 상기 필름의 표면 근방과 상기 다이 사이의 온도차를 160℃ 이하로 조절한다.
제 17 실시형태에 의한 방법은 상기 필름 표면 근방의 분위기 온도와 상기 다이의 온도 사이의 차를 160℃ 이하 범위로 조절함으로써 상기 다이의 온도와 분위기 온도 사이의 차이로 야기되는 상승 기류가 거의 발생되지 않도록 할 수 있다.
본 발명의 제 18 실시형태에 따라서 상기 제 13 내지 17 실시형태 중 어느 하나에 따른 방법에 있어서, 상기 냉각롤은 터치롤식이다.
이러한 터치롤 방식에 있어서, 상기 냉각롤은 상기 다이로부터 토출된 상기 용융 필름의 표면에 완전히 가압할 수 있고, 따라서 Re 및 Rth의 분균일성, 및 상기 면 상의 불균일성 모두를 감소시킬 수 있다.
본 발명의 제 19 실시형태에 따라서, 상기 제 13 내지 18 실시형태 중 어느 하나에 따른 방법에 있어서, 상기 다이로부터 토출된 직후의 상기 용융 수지의 온도가 T(℃)로 규정될 때, 상기 열가소성 수지는 (T-10)℃ 이상, T℃ 이하의 온도 범위에 있으면 절대값으로 1.7Pa·s/℃ 이상의 점도 구배를 나타낸다.
상기 제 19 실시형태에 의한 방법은, 상기 다이로부터 토출된 직후 상기 용융 수지의 온도가 T(℃)로써 규정될 때, 상기 열가소성 수지가 (T-10)℃ 이상, T℃ 이하 온도의 범위에 있으면 절대값으로 1.7Pa·s/℃ 이상의 점도 구배를 나타내는 열가소성 수지에 본 발명을 적용한다. 용융 점도의 온도 의존성이 높은 수지는 풍속의 변동 때문에 온도 변동에 의해서 쉽게 영향을 받고, 그 결과 상기 점도는 크게 변동하고, 따라서 두께 불균일성을 발생시키는 경우가 많다. 본 발명에 의한 방법은 이러한 경우에 있어서, 상승 기류가 거의 발생되지 않게 함으로써, 상기 두께 불균일성을 매우 억제시킬 수 있다.
본 발명의 제 20 실시형태에 따라서, 상기 제 13 내지 제 19 실시형태 중 어느 하나에 따른 방법에 있어서, 상기 열가소성 수지는 셀룰로오스 수지 또는 환상 올레핀계 수지이다.
이것은 열가소성 수지 필름 중 특히 상기 셀룰로오스 수지 및 상기 환상 올 레핀계 수지가 그들의 투명성, 견뢰성, 광학 이방성 등으로 인하여 광학 용도용 필름에 적합하기 때문이다.
본 발명의 제 21 실시형태에 따라서, 상기 제 13 내지 제 20 실시형태에 따른 방법에 있어서, 상기 필름은 1㎛ 이하의 두께 불균일성을 갖는다.
광학 용도용 열가소성 수지 필름이 본 발명에 따른 제조방법에 의해 제조된 경우, 그 제조된 광학 필름은 1㎛ 이하의 두께 불균일성을 지닌 적당한 면 상태를 나타낼 수 있다.
본 발명의 실시형태 중의 어느 하나에 의해서, 용융 필름 형성 방법을 사용함으로써 열가소성 수지 필름을 제조하는데 있어서, 필름의 두께 불균일성을 억제할 수 있고, 광학 용도에 적합한 열가소성 수지 필름이 얻어질 수 있다.
본 발명에 의한 열가소성 수지 필름의 제조방법의 바람직한 실시형태는 아래에 첨부된 도면을 참조로 이하에 설명될 것이다. 본 발명에 있어서, “∼”를 사용함으로써 나타내어지는 수치의 범위는 “∼”의 전후에 기재된 수치가 각각 상한 및 하한으로서 포함되는 범위를 의미한다.
우선, 본 발명의 제 1 실시형태가 설명된다. 본 실시형태는 차폐판을 설치하거나 또는 필름의 폭 방향의 적어도 일 단에 기류를 형성함으로써 필름을 차폐하여 상승 기류가 필름 표면 근방과 충돌하는 것을 억제하는 예를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 열가소성 수지 필름의 제조방법을 행하는 제조장치의 한 예를 설명하는 개략도이다. 본 발명의 실시형태는 셀룰로오 스 아실레이트 필름을 제조하는 예를 나타낸다. 그러나, 본 발명은 상기 셀룰로오스 아실레이트 필름에 제한되지 않고, 환상 올레핀계 수지 필름 등의 다른 열가소성 수지 필름에 적용될 수 있다.
도 1에 설명한 바와 같이, 제조장치(10)는 셀룰로오스 아실레이트 수지(12)를 용융시키는 압출기(14), 용융 셀룰로오스 아실레이트 수지(12)를 필름으로서 토출하는 다이(16), 상기 다이(16)로부터 토출된 후 가열되고 용융된 상태의 셀룰로오스 아실레이트 필름(12A)(이하, 필름(12A)으로 함)을 냉각시키는 다단의 복수의 냉각롤(18, 20, 22), 마지막 냉각롤(22)로부터 상기 필름(12A)을 박리하는 박리롤(24), 및 상기 냉각 필름(12A)을 권취하는 와인더(26)로 주로 구성된다.
도 2는 상기 압출기(14)의 구조를 설명하는 단면도이다. 도 2에 설명한 바와 같이, 스크류축(34) 상에 부착된 플라이트(36)를 갖는 1축 스크류(38)가 상기 압출기(14)의 실린더(32)에 설치된다. 상기 1축 스크류(38)는 도시되지 않은 모터에 의해서 회전되도록 구성된다. 도시되지 않은 호퍼는 상기 실린더(32)의 공급구(40)에 설치된다. 상기 셀룰로오스 아실레이트 수지(12)는 상기 호퍼로부터 상기 공급구(40)를 통하여 상기 실린더(32)로 공급된다.
상기 실린더(32)의 내부는 공급구(40) 측으로부터 순차적으로 상기 공급구(40)로부터 공급되는 셀룰로오스 아실레이트 수지를 정량 운반하는 공급존((A)로 나타내어지는 영역), 상기 셀룰로오스 아실레이트 수지를 혼련 및 압축하는 압축존((B)로 나타내어지는 영역), 및 상기 혼련 및 압축된 셀룰로오스 아실레이트 수지를 칭량하는 계량존((C)로 나타내어지는 영역)을 포함한다. 상기 압출기(14)에서 용융된 셀룰로오스 아실레이트 수지는 상기 공급구(42)로부터 상기 다이(16)로 연속적으로 반송된다.
상기 압출기(14)의 스크류 압축비는 1.5∼4.5로 설정되는 것이 바람직하고 상기 실린더의 내부 직경에 대한 상기 실린더 길이의 비(L/D)는 20∼70으로 설정되는 것이 바람직하다. 여기서, 상기 스크류 압축비는 계량존(C)에 대한 공급존(A)의 부피비, 즉, 단위 길이당 계량존(C)의 부피로 나눠진 단위 길이당 공급존(A)의 부피로 나타내어지고, 공급존(A)의 스크류축(34)의 외부 직경(d1), 상기 계량존(C)의 스크류축(34)의 외부 직경(d2), 상기 공급존(A)의 그루브 직경(a1) 및 상기 계량존(C)의 그루브 직경(a2)을 사용함으로써 산출된다. 상기 압출 온도는 190℃∼300℃가 바람직하다. 잔존 산소로 인하여 용융 수지가 산화되는 것을 방지하기 위해서, 불활성 가스(질소 등)의 흐름이 압출기의 내부를 충진하거나 또는 상기 압출기의 내부를 벤트가 구비된 압출기를 사용함으로써 배기시키면서 상기 용융 수지를 압출하는 것이 바람직하다.
상기 압출기(14)에 의해 용융된 셀룰로오스 아실레이트 수지(12)는 파이프(44)를 통하여 상기 다이(16)로 송부되고, 상기 다이의 토출구로부터 필름으로서 토출된다. 상기 다이로부터 용융 수지를 토출할 때의 상기 토출 압력의 변동이 16∼10% 이하로 조절되는 것이 바람직하다.
도 1에 설명한 바와 같이, 3개의 냉각롤(18, 20, 22)이 상기 다이(16)의 하류측에 다단으로 배치된다. 상기 냉각롤(18)은 냉각롤 자체 사이의 용융 수지(12A)를 샌드위칭하여 상기 용융 수지(12A)를 냉각 및 고화하도록 구성되고, 터치롤(28) 과 인접하여 설치된다.
도 3은 다이(16)와 냉각롤(18) 사이의 구조를 설명하는 사시도이다. 도 4는 X 방향으로부터 도 3의 구조가 보아진 측면도이다. 도 5는 두께 방향의 중심선으로부터 Y 방향을 향하여 도 3의 구조가 절단될 때 나타내어지는 단면도이다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 한 쌍의 차폐판(46, 47)이 상기 필름(12A)의 폭 방향의 양 단이 둘러싸여지도록, 상기 다이(16)의 토출구와 상기 냉각롤(18)의 표면 사이의 공간에 설치된다.
각각의 차폐판(46)은 상기 다이(16)의 폭 방향의 측면에서 먼 갭을 통하여 상기 냉각롤(18)의 양 단보다 내측에 설치된다. 각각의 차폐판(46)은 상기 다이(16)의 측면에 직접 고정되거나, 또는 도시되지 않은 지지 부재에 의해서 지지되거나 고정되어도 좋다.
상기 차폐판(46)의 폭(W)은 상기 다이(16)의 복사열로 인하여 상승 기류가 효과적으로 차폐되도록 설치되고, 예컨대, 도 4에 설명한 바와 같이, 상기 다이(16)의 측면의 폭(Wd) 이상인 것이 바람직하다.
상기 다이(16)의 토출구는 상기 터치롤(28)의 정점(P) 및 상기 냉각롤(18)의 정점(Q) 중 어느 하나보다 더 낮은 위치가 되도록 설치되는 것이 바람직하다. 이로써, 상기 다이(16)의 토출구는 상기 냉각롤(18)과 상기 터치롤(28) 사이의 공간에서 외부로부터 차폐됨으로써 상기 다이(16)로부터 토출된 상기 필름(12A)이 상기 상승 기류 등으로서 거의 영향을 받지 않도록 할 수 있다.
상기 필름(12A)이 외부 기류(상승 기류 포함)에 의해서 거의 영향을 받지 않 도록 하기 위해서 상기 다이(16)의 토출구와 상기 냉각롤(18)의 표면 사이의 에어갭(L)은 200mm 이하가 바람직하다.
상기 차폐판(46)의 폭 방향의 일 단과 상기 필름(12A)의 폭 방향의 일 단 사이의 간극(C1)은 상기 냉각롤(18)의 표면을 따라 유동된 상승 기류가 효과적으로 차폐되도록 좁게 형성되는 것이 바람직하고, 도 5에 설명된 바와 같이, 상기 필름(12A)의 폭 방향의 일 단으로부터 대략 50mm로 인 것이 바람직하다. 여기서, 상기 다이(16)의 측면과 상기 차폐판(46) 사이의 간극(C2)이 형성되는 것이 반드시 필요한 것은 아니지만, 예컨대, 상기 차폐판(46)에 의해 둘러싸여진 공간의 기류가 배출되도록 10mm 이하로 형성되는 것이 바람직하다.
도 6은 상기 차폐판(46)의 하단과 상기 냉각롤(18) 사이의 공간을 설명하는 단면도이다. 도 6에 설명한 바와 같이, 상기 차폐판(46)의 하단은 공기가 상기 냉각롤(18)의 폭 방향의 양 단으로부터 다이(16)측으로 유동하는 것을 효과적으로 방치하기 위하여 라비린스 메카니즘을 갖는다. 상기 도에 있어서, 그 보다 두껍게 형성된 라비린스 메카니즘을 가져 공기의 유동 내성을 증가시키고 차폐 특성을 향상시킨다. 그러나, 두께는 상술한 두께로 제한되지 않고, 상기 라비린스 메카니즘은 상기 차폐판과 동일한 두께를 가지도록 형성되어도 좋다. 상기 차폐판(46)과 상기 냉각롤(18) 표면 사이의 간극(C3)은 상기 차폐판(46)의 하단(도 6의 라비린드 메카니즘의 돌출부)이 상기 냉각롤(18)의 표면에 접촉하지 않는 범위로, 10mm 이하로 설정되는 것이 바람직하다.
상기 차폐판(46)이 상기 방법으로 구성된 경우, 상기 차폐판(46)에 의해서 둘러싸인 공간의 풍속 변동을 0.5m/s 이하, 바람직하게는 0.3m/s 이하, 더욱 바람직하게는 0.1m/s 이하로 조절하는 것이 바람직하다. 상기 풍속의 절대값은 1m/s 이하로 조절하는 것이 바람직하다.
상기 필름(12A)의 표면 근방의 풍속은 공지의 풍속계, 예컨대, Kanomax Japan 제작의 풍속 측정기 Anemomaster(본체: MODEL6162, 및 프로브: MODEL204) 등을 사용함으로써 측정할 수 있다. 상기 필름(12A)의 표면 근방의 풍속은 상기 필름(12A)의 표면(필름면)으로부터 20mm 이하 떨어진 위치의 측정값으로서 규정된다.
상기 차폐판(46)은 우수한 차풍 특성 및 보온 특성을 갖는 것이 바람직하고, 예컨대, 스테인레스 강 등으로 이루어진 금속판이 바람직하게 사용될 수 있다.
상기 필름(12A)의 두께 불균일성에 영향을 주는 상승 기류는 주로 다이(16)가 뜨겁기 때문에 발생되고, 이것은 다이와 주변 분위기 및/또는 다이와 냉각롤(18)의 표면 온도 사이의 큰 온도차 등을 야기한다. 또한, 이것은 상기 필름(12A)의 표면 근방의 분위기 온도를 상승시킴으로써 상승 기류가 거의 발생되지 않도록 할 수 있고, 그 결과 상기 분위기 온도와 다이(16)간의 온도차를 감소시킬 수 있다.
도 7은 상기 필름(12A) 표면의 근방에 설치된 온도 조절 메카니즘을 갖는 구조의 한 예를 설명하는 사시도이다.
도 7에 나타낸 바와 같이, 차폐판(46)에 의해서 둘러싸여진 공간을 가열하는 히터(46A)(가열 장치)가 상기 차폐판(46)에 끼워 넣어지고, 상기 히터(46A)는 조절 장치(50)와 연결된다. 상기 필름(12A) 표면의 근방에, 온도 센서(48)가 설치되고, 측정 결과가 상기 조절 장치(50)에 출력될 수 있도록 구성된다. 상기 온도 센서(48)는 상기 필름(12A) 표면 근방의 온도를 측정하고, 이어서 상기 조절 장치(50)는 그 측정된 결과를 기초로 상기 차폐판(46)에 끼워진 상기 히터(46A)의 가열 온도를 조절한다. 이로써, 상기 필름(12A) 표면 근방의 분위기와 상기 다이(16) 사이의 온도차는 소정 온도 범위로 조절될 수 있다.
예컨대, 상기 온도 센서(48)는 상기 필름(12A) 표면으로부터 20mm 이하로 떨어진 위치에 설치되는 것이 바람직하다.
상기 가열 장치는 상술한 히터로 제한되지 않고, 다양한 가열 장치를 사용할 수 있다. 본 발명의 실시형태에 있어서, 상기 히터(46A)는 상기 차폐판(46)에 끼워 넣어지지만 상기 방법으로 제한되지 않고, 상기 히터는 상기 차폐판(46)의 히터와 다른 위치에 설치되어도 좋다.
또한, 배기 장치(도시하지 않음)는 상기 차폐판(46)에 의해서 둘러싸여진 공간으로부터 상기 상승 기류를 배기시키기 위하여 설치된다. 이러한 배기 장치는 특별히 제한되지 않지만, 예컨대, 흡인 펌프, 이젝터 등을 사용할 수 있다.
터치롤 방법은 캐스트 드럼 상에 터치롤을 위치시켜 상기 필름 표면을 형성하는 방법이다. 터치롤(28)은 일반적인 레벨의 높은 강성을 갖지 않는 것이 바람직하고, 탄성을 갖는 것이 바람직하다. 이로써, 상기 터치롤(28)은 과도한 면 압력(plane pressure)에 의해서 본 발명의 범위 이하로 표면 불균일성을 조절할 수 있다. 이것을 실행하기 위해서, 일반적인 롤보다 얇은 외부 실린더의 두께로 조절하는 것이 필요하다. 상기 외부 실린더 두께(Z)는 0.05∼7.0mm가 바람직하고, 0.2 ∼5.0mm가 보다 바람직하며, 0.3∼3.5mm가 더욱 바람직하다. 상기 터치롤은 금속 축 상에 배치된 롤이어도 좋고, 열 매체(유동체)는 상기 터치롤과 상기 금속 축 사이에서 유동된다. 또한, 상기 터치롤은 상기 외부 실린더 및 상기 금속 축 상에 탄성체 층이 배치되고, 상기 외부 실린더와 상기 탄성체 층 사이의 공간은 상기 열 매체(유동체)로 충진된 롤이어도 좋다.
상기 터치롤의 온도는 60∼160℃로 설정되는 것이 바람직하고, 70∼150℃로 설정되는 것이 보다 바람직하며, 80∼140℃로 설정되는 것이 더욱 바람직하다. 이러한 온도 조절은 상기 롤의 내부를 통하여, 온도가 조절된 액체 또는 가스가 통과함으로써 달성될 수 있다. 이와 같은 방법은 본 원에 제공된 온도 조절 메카니즘을 갖는 것이 바람직하다.
상기 터치롤의 재료는 금속이 바람직하고, 스테인레스 강이 더욱 바람직하다. 또한, 도금된 표면을 갖는 터치롤이 바람직하다. 한편, 러버 표면의 불균일성은 너무 커서 상기 표면 불균일성을 갖는 열가소성 수지를 형성할 수 없기 때문에 러버로 안감이 되여진 금속롤 또는 러버롤이 바람직하지 않다.
상기 터치롤 및 캐스팅롤의 표면은 100mm 이하의 산술 평균 높이(Ra)를 가지고, 50mm 이하가 바람직하며, 25mm 이하가 더욱 바람직하다.
복수의 냉각롤을 사용함으로써 다단으로 상기 수지를 냉각하는 온도 조건으로서, 상기 롤의 표면 온도는 상기 필름 운반 방향의 상류측으로부터 순차적으로 낮아지도록 설정하는 것이 바람직하다.
다음에, 본 발명에 의한 상기 열가소성 수지의 필름 제조장치 구동이 도 3 및 도 5를 참조하여 이하에 설명된다.
도 3에 설명된 바와 같이, 다이(16)로부터 토출된 필름(12A)은 냉각롤(18) 표면 상에 랜딩되고, 이어서 상기 냉각롤(18)과 터치롤(28) 사이에 샌드위칭되면서 냉각 및 고화된다.
이때, 도 5에 설명된 바와 같이, 상기 냉각롤(18)의 폭 방향의 양 단으로부터 상기 다이(16)의 토출구를 향하여 유동되는 상승 기류(점선 화살표)가 한 쌍의 차폐판(46)에 의해서 차폐된다. 이로써, 상기 차폐판은 상기 냉각롤(18)의 표면으로부터 상기 다이(16)를 향해 유동하는 상승 기류가 상기 필름(12A)의 주변으로 흐르는 것을 억제할 수 있다. 이로써, 상기 필름(12A) 표면 근방의 풍속 변동은 0.3m/s 이하로 조절되어 상기 필름(12A)의 두께 불균일성을 억제할 수 있다.
또한, 도 7에 설명된 바와 같이 온도 조절 메카니즘이 상기 차폐판에 형성될 경우, 상기 온도 조절 메카니즘은 상기 필름(12A) 표면 근방과 상기 다이 사이의 온도차(△T)를 16∼160℃ 이하로 조절한다. 구체적으로, 상기 다이(16)의 온도가 대략 240℃일 경우, 온도 조절 메카니즘은 상기 필름(12A) 표면 근방의 분위기 온도를 80℃ 이상으로 조절한다. 이로써, 상기 다이(16)와 상기 주변 사이의 온도차는 감소될 수 있고, 이것은 상승 기류를 거의 발생시키지 않는다.
상술한 바와 같이, 상기 필름(12A)을 형성하는 용융 필름 형성 공정에 있어서, 본 실시형태에 의한 제조장치는 상기 냉각롤(18)의 표면으로부터의 상승 기류가 상기 다이(16)와 냉각롤(18)의 표면 사이의 에어갭으로 유동되는 것을 억제할 수 있다. 이로써, 상기 제조장치는 풍속이 상기 필름(12A) 표면 근방의 상승 기류 로 인하여 변동되는 것을 억제하고, 따라서 상기 필름(12A)에 두께 불균일성이 형성되는 것이 억제될 수 있다. 따라서, 상기 제조장치는 우수한 면 형상을 갖고, 광학 용도에 적절한 셀룰로오스 아실레이트 필름을 제조할 수 있다.
본 실시형태는 상기 다이(16)와 상기 냉각롤(18) 사이의 에어갭이 짧고, 차폐판(46)이 폭 상기 다이(16)의 폭 방향의 양 측면에만 설치되는 예를 나타내지만, 상기 에어갭이 길 경우, 상기 필름(12A)의 표면을 대향하는 위치에 차폐판(46)이 더 설치되고, 상기 필름(12A)의 전체 주변을 둘러싸는 차폐 구조를 구성하는 것이 바람직하다. 이로써, 상기 차폐 장치는 냉각롤(18)의 폭 방향의 양 단으로부터 유동하는 상승 기류뿐만 아니라 상기 필름(12A) 표면의 근방을 통하여 상기 냉각롤(18) 표면으로부터 상기 다이(16)를 향하여 유동하는 상승 기류, 및 상기 필름(12A) 표면의 근방을 통하여 상기 터치롤(28) 표면으로부터 상기 다이(16)를 향하여 유동하는 상승 기류를 차폐할 수 있다.
이 경우에, 상기 필름(12A) 표면에 대향하는 상기 차폐판(46)은 상기 필름(12A)의 표면은 200mm 이하로 떨어지도록 설치하는 것이 바람직하다.
본 실시형태에 있어서, 터치롤식의 냉각롤(18)을 사용하는 예가 설명되지만, 상기 냉각롤(18)은 상기 형식에 제한되지 않는다. 상기 냉각롤(18)은 예컨대, 도 8에 설명된 바와 같이 캐스팅롤 형식으로 사용될 수 있다.
도 8은 캐스팅롤 방식에서, 다이와 냉각롤 사이의 공간을 포함하는 구조를 설명하는 확대 사시도이다. 도 9는 X 방향으로부터 도 8을 본 측면도이다. 도 10은 도 8의 차폐판에 온도 조절 메카니즘이 구비된 경우의 사시도이다. 상기 도에 있어 서, 도 4에서와 동일한 부재는 동일한 참조 부호에 의해 기재되고, 그 상세한 설명은 생략된다.
도 8에 설명된 바와 같이, 상기 차폐판(46)은 상기 다이(16)와 상기 냉각롤(18) 사이의 공간 중에 상기 필름(12A)의 폭 방향의 양 단뿐만 아니라, 상기 필름(12A)의 표면을 둘러싸도록 상기 냉각롤(18)의 상부에도 설치된다.
이런 경우에, 상기 필름(12A)의 표면에 대향하도록 배치된 상기 차폐판(46)(도 9 왼쪽의 차폐판)은 상기 냉각롤(18)의 표면보다 약간 더 도출되도록 설치되는 것이 바람직하다. 즉, 도 9에 나타낸 예에 있어서, 상기 차폐판(46)은 상기 냉각롤(18)의 왼쪽 주변의 더욱 왼쪽(극좌점)에 위치된다.
또한, 도 10에 설명된 바와 같이, 온도 조절 메카니즘이 상기 차폐판(46)에 형성될 경우, 상기 차폐판(46)으로 둘러싸인 공간의 분위기 온도는 소정 온도로 조절될 수 있다. 이로써, 상기 분위기 온도와 상기 다이(16) 온도 사이의 차이가 감소될 수 있고, 따라서 상승 기류가 형성되는 것을 상기 차폐판(46)이 억제할 수 있다. 상기 온도 조절 메카니즘은 상기 도 7에 설명된 구조와 동일한 구조를 갖는다.
도 8에 설명된 실시형태에 있어서, 구조는 상기 차폐판이 필름(12A)의 양 면(전체 주변)을 둘러싼 것이 설명되지만, 상기 구조는 상술의 것에 제한되지 않는다. 예컨대, 상기 차폐판은 상기 필름(12A)의 한 측의 면만을 둘러싸도록 구성되어도 좋다. 특히, 상기 필름(12A)의 표면 중에, 냉각롤(18)과 접촉하지 않는 측의 면을 차폐판으로 차폐하도록 하는 것이 바람직하다. 이로써, 상기 차폐판은 상승 기류를 효율적으로 차폐할 수 있고, 따라서 상기 필름(12A)에서, 두께 불균일성이 형 성되는 것을 억제할 수 있다.
상술에 있어서, 본 발명에 의한 열가소성 수지 필름의 제조방법의 바람직한 실시형태가 설명되었으나, 본 발명은 상기 실시형태에 제한되지 않고, 각종 형태가 채용될 수 있다.
예컨대, 본 발명에 있어서 특히, 점도의 온도 의존성이 높은 용융 수지에 본 발명을 적용하는 것이 효과적이다. 온도 의존성이 높은 용융 수지는 구체적으로 상기 다이(16)로부터 토출된 직후의 상기 필름(12A)의 용융 수지의 온도가 T(℃)로 규정될 때, 상기 수지가 (T-10)∼T(℃)의 온도 범위에 있으면 절대값으로 1.7Pa·s/℃ 이상의 필름 점도의 구배를 나타내는 열가소성 수지를 포함한다. 이러한 수지를 사용할 경우, 상기 제조장치는 용융 상태에 있어서, 상기 필름(12A)의 온도 변화(온도 변동), 즉, 풍속의 변동을 조절하는 것에 의한 점도의 변화(점도 변동)를 현저하게 감소시킬 수 있어 두께 불균일성을 매우 개선할 수 있다.
상기 용융된 수지의 점도는 예컨대, 원뿔판(예컨대, Anton Paar GmbH 제작의 Modular Compact Rheometer: Physica MCR301)을 사용함으로써 점탄성 측정 장치를 이용하여 측정할 수 있다. 상기 용융 수지의 점도는 함수율이 0.1% 이하가 될 때까지 상기 열가소성 수지를 충분히 건조시킨 후 소정 온도(상기 용융 수지의 온도와 가까운 온도)에서 1(/s)으로의 전단 속도를 측정하는 측정 조건에 대하여 측정할 수 있다.
본 실시형태에 있어서, 차폐판(46)을 사용함으로써 상승 기류를 차폐하는 예는 설명을 위해 사용되고, 본 발명은 상기 차폐판에 제한되지 않는다. 예컨대, 상 기 상승 기류를 형성함으로써 차폐될 수 있다.
도 11은 본 발명에 의한 차폐 메카니즘의 또 다른 형태를 설명하기 위한 도이다. 도 12는 X 방향으로부터 도 11의 차폐 메카니즘을 본 측면도이다.
도 11에 설명된 바와 같이, 차폐 메카니즘(51)은 종 방향으로 다이(16)의 표면과 냉각롤(18) 표면 사이의 공간을 둘러싸는 하우징(52)을 갖고, Y 방향으로 기류를 형성하는 송풍 노즐(54)이 상기 필름(12A)의 폭 방향의 일 단을 차폐하도록 상기 하우징(52)의 폭 방향의 양 단과 연결된다.
상기 송풍 노즐(54)은 도시되지 않은 송풍기와 연결되고, 청정한 공기를 송풍하도록 구성한다. 상기 송풍 노즐(54)은 송풍 온도를 조절할 수 있는 도시되지 않은 온도 조절 메카니즘으로 형성된다.
송풍 노즐(54)이 연결된 하우징(52)은 상기 하우징의 폭 방향의 양 단에 형성된 복수의 배플(baffle)(52A)로 이루어지는 라비린스 메카니즘(56)을 갖는다. 이로써, 상기 송풍 노즐(54)로부터 상기 하우징(52)에 공급되는 공기가 쿠셔닝됨과 동시에, 상기 라비린스 메카니즘(56)을 통과할 때 직선화된 후, 상기 필름(12A)의 폭 방향의 일 단을 차폐하도록 Y 방향으로 기류를 형성한다. 이와 같이 상기 송풍 노즐(54)로부터 공급되는 공기가 라비린스 메카니즘(56)을 통과할 때 쿠셔닝되고, 따라서 상기 필름(12A) 표면 근방의 기류는 방해받지 않는다.
상기 필름(12A)의 폭 방향의 일 단을 차폐하는 공기의 유속은 0.6∼1.0m/s로 설정되는 것이 바람직하다. 상기 송풍 온도가 너무 높으면, 상기 필름(12A)이 쉽게 네크인(neck-in)이 야기되므로 송풍 온도는 대략 Tg±20℃(예컨대, 대략 140℃)로 설정되는 것이 바람직하다.
상기 필름(12A)의 폭 방향의 일 단과 형성된 기류 사이의 공간은 50mm 이상의 범위가 바람직하다.
도 11에 설명된 바와 같이, 설명을 위해 기류 형성 장치로서 송풍 노즐(54)이 사용된 예가 사용된다. 그러나, 상기 기류 형성 장치는 상기 송풍 노즐에 제한되지 않지만, 도 13에 설명된 바와 같이, 흡인 노즐(58)에 의해서 필름(12A)의 폭 방향의 일 단을 차폐하도록 기류를 형성해도 좋다.
도 13은 본 발명의 의한 차폐 메카니즘의 또 다른 형태를 설명하는 사시도이다. 도 14는 X 방향으로부터 도 13의 차폐 메카니즘을 본 측면도이다.
도 13에 설명된 바와 같이, 상기 차폐 메카니즘은 상기 송풍 노즐(54) 대신에 흡인 노즐(58)이 설치되는 것 이외에, 도 11과 거의 동일한 방법으로 구성된다. 상기 도에 있어서, 도 11 및 도 12의 것과 동일한 기능을 갖는 부재는 동일한 참조 부호로 나타내어지고, 그 상세한 설명은 생략된다.
이와 같은 차폐 메카니즘은 흡인 노즐(58)이 상기 필름(12A)의 폭 방향의 일 단을 흡인하도록 함으로써 상기 필름(12A)의 폭 방향의 일 단을 차폐하도록 적당한 기류를 형성할 수 있다. 따라서, 상기 차폐 메카니즘은 기류가 상기 필름(12A) 표면 근방의 기류를 방해하지 않도록 하여 상기 필름(12A)의 폭 방향의 양 단에 있어서, 상승 기류가 유동하는 것을 억제할 수 있다.
다음에, 본 발명의 제 2 실시형태가 기재된다. 본 실시형태는 필름 표면 근방의 기류를 직선화하는 기류 직선화 장치를 설치함으로써, 상기 필름 표면 근방의 풍속 변동을 감소시키는 예를 나타낸다.
도 15는 본 발명에 의한 열가소성 수지 필름을 제조하는 송풍 노즐(60)(기류 형성 장치)이 구비된 또 다른 형태의 장치를 설명하는 사시도이다. 도 16은 X 방향으로부터 도 15의 제조장치를 본 측면도이다. 상기 도에 있어서, 상술한 제 1 실시형태와 동일한 기능을 갖는 부재는 동일한 참조 부호로 기재되고, 그 상세한 설명은 생략된다.
도 15에 설명된 바와 같이, 종 방향의 상기 다이(16)를 따라서 다이(16)의 토출구에 한 쌍의 송풍 노즐(60)이 설치된다.
상기 송풍 노즐(60)은 도시하지 않은 펌프 등과 연결되고, 필름(20A)의 표면을 따라 토출 방향(수직 하방)으로 청정한 공기를 균일하게 송풍한다. 이로써, 도 16에 설명된 바와 같이, 상기 필름(12A) 표면 근방에서 상승 기류가 발생되더라도, 상기 송풍 노즐(60)은 상기 상승 기류와 반대쪽으로 유동하는 청정한 공기로 상승 기류를 상쇄함으로써, 상기 필름(12A) 표면 근방의 풍속 변동이 감소될 수 있다.
상기 송풍 노즐(60)로부터 송풍된 상기 공기의 유속은 상기 상승 기류를 상쇄하는 필수 속도, 구체적으로, 0.6∼1.0m/s로 설정되는 것이 바람직하다. 상술에 있어서, 상기 공기의 유속은 상기 필름(12A)의 표면에서 20mm 이하로 떨어진 위치에서의 값으로써 정의된다. 송풍 온도가 너무 높을 경우, 상기 필름(12A)은 네크인이 쉽게 야기되어 그 송풍 온도는 대략 Tg±20℃(예컨대, 140℃)로 설정되는 것이 바람직하다.
공기 직선화 장치는 상기 송풍 노즐(60)에 제한되지 않고, 예컨대, 도 17에 설명된 바와 같은 흡인 노즐(62)이어도 좋다.
도 17은 본 발명에 의한 열가소성 수지 필름을 제조하는 상기 흡인 노즐(62)(공기 직선화 장치)이 구비된 장치의 또 다른 형태를 설명하는 사시도이다. 도 18은 X 방향으로부터 도 17의 제조장치를 본 측면도이다.
도 17에 설명된 바와 같이, 한 쌍의 흡인 노즐(62)이 상기 다이(16)의 종 방향을 따라서 다이(16)의 토출구에 설치된다. 이로써, 아래 수직 하방과 반대 방향으로의 유체가 필름(12A)의 표면 근방에 형성된다. 따라서, 상기 흡인 노즐(62)은 상기 필름(12A) 표면 근방의 공기를 직선화함으로써, 풍속의 변동을 감소시킬 수 있다.
상기 필름(12A) 표면 근방의 진공 흡인에 의하여 형성된 상기 기류의 유속은 상승 기류로 인한 유체의 난류를 보정하는 필수값으로 설정되는 것이 바람직하고, 예컨대, 0.6∼1.0m/s로 설정될 수 있다.
상기 도 15∼18에 있어서, 상기 다이(16)의 토출구 근방에 상기 송풍 노즐(60) 또는 상기 흡인 노즐(62)이 설치된 실시예를 나타낸다. 그러나, 그 위치는 상기 다이(16)의 토출구 근방으로 제한하지 않고, 상기 필름(12A)의 하부측(냉각롤측)에 설치되어도 좋다.
도 19에 설명된 바와 같이, 상술한 방법으로 상기 용융 필름 형성 열가소성 필름(12A)이 종 및 횡 연신되는 것이 바람직하고, 수축 처리를 더 겸비하여도 좋다. 상기 공정 중 바람직한 것은, 상기 필름을 종 연신한 후 횡 연신하는 공정, 또는 종 수축 처리와 횡 수축 조작의 공정을 겸비하는 공정이 바람직하다. 전자 공정 은 높은 Rth를 발현하는데 바람직하고, 후자 공정은 낮은 Rth를 발현하는데 바람직하다.
상기 필름은 상기 횡 연신 및 상기 종 수축 처리의 조합 단계로 처리되고, 상기 종 수축 처리는 상기 횡 연신 단계 중에 행해져도 좋고, 상기 종 연신 단계 후에 행해져도 좋으며, 또는 상기 종 연신 단계 중과 후에 모두 행해져도 좋다. 또한, 상기 종 연신 단계는 상기 횡 연신 단계 전에 또는 후에, 또는 상기 횡 연신 단계 전과 후 모두의 횡 연신 단계와 조합되어도 좋다. 또한, 상기 필름은: 용융 필름 형성 단계에 의하여 상기 필름(12A)을 제조하는 단계; 상기 필름을 와인더(26)로 일시적으로 권취하지 않고 필름을 연속적으로 종 및 횡 연신하는 공정; 및 이어서 상기 필름을 권취하는 단계로 제조되어도 좋다.
본 발명에서, 상기 필름은 단독으로 종 연신되거나 또는 상기 횡 연신 단계와 조합되어도 좋다. 상기 필름은 상기 횡 연신 단계 전에 또는 후에 종 연신되어도 좋지만, 횡 연신 단계 전에 연신되는 것이 바람직하다. 또한 상기 필름은 1 단 또는 다단으로 나누어서 종 연신되어도 좋다.
상기 종 연신 공정은 2쌍의 닙롤을 설치하고, 양 측의 닙롤 사이의 공간을 가열하면서, 입구측의 닙롤의 주속보다 출구측의 닙롤의 주속이 높도록 조절됨으로써 달성된다. 이때, 두께 방향의 리타데이션의 발현 방법은 연신되기 전의 필름의 폭(W)과 닙롤간의 길이(L)를 변경함으로써 변화시킬 수 있다. Rth는 L/W를 2 이상, 50 이하(장 스팬(long span) 연신)로 조절함으로써 감소시킬 수 있고, L/W를 0.01 이상, 0.3 이하(단 스팬(short span) 연신)로 조절함으로써 증가시킬 수 있다. 본 발명에서, 상기 장 스팬 연신, 상기 단 스팬 연신 및 중간 영역 연신(중간 연신=L/W가 0.3 이상 및 2 이하) 중에 어떠한 방법이 사용되어도 좋지만, 상기 장 스팬 연신 또는 상기 단 스팬 연신이 배향각을 작게 할 수 있기 때문에 사용되는 것이 바람직하다. 또한, 높은 Rth를 부여하는 것을 목적으로 할 때 단 스팬 연신을 사용하고, 낮은 Rth를 부여하는 것을 목적으로 할 때 장 스팬 연신을 사용하는 방식으로 연신 방법을 구별하면서 연신 방법이 사용하는 것이 바람직하다.
상기 종 연신 공정에서 바람직한 연신 온도는 (Tg-10℃)∼(Tg+50)℃가 바람직하고, (Tg-5℃)∼(Tg+40)℃가 더욱 바람직하며, (Tg)∼(Tg+30)℃가 가장 바람직하다. 바람직한 연신 배율은 2%∼200%이고, 보다 바람직하게는 4% 이상 150% 이하이며, 및 가장 바람직하게는 6%∼100%이다.
상기 필름은 텐터를 사용함으로써 종 연신될 수 있다. 구체적으로, 상기 텐터는 클립에 의해서 상기 필름의 한나가 잘못알아서 물론 여자칭구는 있지만...
결혼까지는 아직 아닐 수도 있자나~
양 단을 홀딩하고, 상기 필름을 종 방향으로 확장하여 상기 필름을 연신한다. 이때, 소망 온도의 공기를 상기 텐터로 송풍함으로써 연신 온도가 조절될 수 있다. 상기 연신 온도는 Tg-10℃ 이상, Tg+60℃ 이하가 바람직하고, Tg-5℃ 이상, Tg+45℃ 이하가 더욱 바람직하며, Tg 이상, Tg+30℃ 이하가 가장 바람직하다. 바람직한 연신 배율은 10% 이상, 250% 이하이고, 더욱 바람직한 것은 20% 이상, 200% 이하이며, 가장 바람직한 것은 30% 이상, 150% 이하이다. 여기에 기재된 상기 연신 배율은 이하의 식으로 정의된다.
연신 배율(%)=100 x {(연신 후 길이)-(연신 전 길이)}/(연신 전 길이)
본 발명에서 사용되는 각종 재료가 이하에 설명된다.
[열가소성 필름의 재료]
본 발명에 사용되는 열가소성 필름은 특별히 제한되지 않지만, 셀룰로오스 아실레이트계 수지, 락톤 환을 함유하는 폴리머, 환상 올레핀계 수지 및 폴리카보네이트를 포함하는 것이 바람직하다. 그들 중, 상기 셀룰로오스 아실레이트계 수지 및 상기 환상 올레핀계 수지가 바람직하고, 아세테이트기 및 프로피오네이트기를 함유한 셀룰로오스 아실레이트, 및 첨가 중합에 의해 얻어진 환상 올레핀계 수지가더욱 바람직하며, 첨가 중합에 의해 얻어진 환상 올레핀계 수지가 가장 바람직하다.
(1)셀룰로오스 아실레이트계 수지
사용가능한 셀룰로오스 아실레이트계 수지는 예컨대, 일본특허공개 제2006-45500호, 일본특허공개 제2006-241433호, 일본특허공개 제2007-138141호, 일본특허공개 제2001-188128호, 일본특허공개 제2006-142800호, 및 일본특허공개 제2007-98917호에 기재된 것이다. 아실계의 전체 치환도는 2.1 이상 3.0 이하가 바람직하다. 아세틸기의 치환도는 0.05 이상 2.5 이하가 바람직하고, 0.05 이상 0.5 이하, 또는 1.5 이상 2.5 이하가 더욱 바람직하다. 프로피오닐기의 치환도는 0.1 이상 2.8 이하가 바람직하고 0.1 이상 1.2 이하, 또는 2.3 이상 2.8 이하가 더욱 바람직하다.
(2)환상 올레핀계 수지
환상 올레핀계 수지는 노르보르넨계 화합물을 중합함으로써 형성되는 것이 바람직하다. 상기 중합 반응은 개환 중합 반응 및 첨가 중합 반응 중 어느 하나일 수 있다. 상기 첨가 중합 반응에 의해 얻어진 화합물은, 예컨대, 일본특허 제3517471호, 일본특허 제3559360호, 일본특허 제3867178호, 일본특허 제3871721호, 일본특허 제3907908호, 일본특허 제3945598호, 일본국제특허공개 제2005-527696호, 일본특허공개 제2006-28933호, 및 WO 2006/004376호에 기재된다. 특히 바람직한 화합물은 일본특허 제3517471호에 기재된 것이다.
상기 개환 중합에 의해 얻어진 화합물은 예컨대, WO 1998/14499호, 일본특허 제3060532호, 일본특허 제3220478호, 일본특허 제3273046호, 일본특허 제3404027호, 일본특허 제3428176호, 일본특허 제3687231호, 일본특허 제3873934호, 및 일본특허 제3912159호에 기재된다. 그들 중, 상기 개환 중합 반응에 의하여 얻어진 바람직한 화합물은 WO 1998/14499호 및 일본특허 제3060532호에 기재된 것이다. 상기 화합물 중, 상기 첨가 중합에 의하여 얻어진 상기 환상 올레핀 수지가 더욱 바람직하다.
(3)락톤 환을 함유하는 폴리머
상기 폴리머는 이하의 일반식(1)에 의하여 나타내어진 락톤 환 구조를 갖는 것이다.
(여기서 R1, R2 및 R3은 각각 독립적으로 수소 원자 또는 1∼20개의 범위의 탄소수를 갖는 유기 잔기를 나타내고, 여기서, 상기 유기 잔기는 산소 원자를 함유해도 좋다.) 상기 일반식(1)의 화합물은 5∼90wt% 비율의 락톤 환 구조를 함유하는 것이 바람직하고, 10∼70wt%가 더욱 바람직하며, 10∼50wt%가 가장 바람직하다.
(메틸)아크릴산 에스테르, 히드록실기를 함유하는 모노머, 불포화 카르복실산 및 이하의 일반식(2a)로 나타내어지는 모노머로부터 선택된 적어도 하나의 화합물을 중합함으로써 구성된 상기 일반식(1)으로 나타내어지는 락톤 환 구조 이외의 폴리머 구조 단위(반복 구조 단위)가 바람직하다:
(여기서 R4는 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고; X는 수소 원자, 또는 1∼20개의 범위의 탄소수를 갖는 알킬기, 아릴기, -OAc기, -CN기, -CO-R5기 또는 -C-O-R6기를 나타내고; Ac기는 아세틸기를 나타내고; 및 R5 및 R6은 수소 원자 또는 1∼20개의 범위의 탄소수를 갖는 유기 잔기를 나타낸다.)
예컨대, 상기 락톤 환을 함유하는 폴리머는 WO 2006/025445호, 일본특허공개 제2007-70607호, 일본특허공개 제2007-63541호, 일본특허공개 제2006-171464호 및 일본특허공개 제2005-162835호에 기재된 화합물을 사용할 수 있다.
(4)폴리카보나이트계 수지
상기 폴리카보나이트계 수지는 계면 중합법 또는 용융 중합법에 의하여 디히드록시 성분을 카보나이트 전구체와 반응시킴으로써 얻어진 수지이고, 일본특허공개 제2006-277914호, 일본특허공개 제2006-106386호 및 일본특허공개 제2006-284703호에 기재된 것을 바람직하게 사용할 수 있다.
(5)첨가제
상기 열가소성 필름은 0∼20질량%의 양으로 첨가제로서, 알킬프탈릴알킬글리콜레이트, 인산 에스테르, 카르복실산 에스테르 및 다가 알콜의 가소제를 함유할 수 있다. 0∼3질량%의 양의 안정제가 상기 열가소성 수지에 첨가될 수 있고 그 안정제로는, 포스파이트계 안정제(예컨대, 트리(4-메톡시-3,5-디페닐)포스파이트, 트리스(노닐페닐)포스파이트 및 트리스(2,4-디-t-부틸페닐)포스파이트); 페놀계 안정제(예컨대, 2,6-디-t-부틸-4-메틸페놀, 2,2-메틸렌비스(4-에틸-6-t-부틸페놀), 2,5-디-t-부틸히드로퀴논, 펜타에리트리틸 테트라키스[3-(3,5-디-t-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트, 4,4-티오-비스-(6-t-부틸-3-메틸페놀), 1,1-비스(4-히드록시페닐)시클로헥산, 및 옥타데실-3-(3,5-디-t-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트]; 에폭시 화합물; 및 티오에테르 화합물이 포함된다. 0∼1,000ppm 농도의 매트제가 상기 열가소성 수지에 첨가될 수 있고, 그 매트제로는 실리카, 티타니아, 지르코니아, 알루미나, 칼슘 카보나이트, 클레이 등의 무기 미립자; 및 가교 아크릴, 가교 스티렌 등의 유기 미립자가 포함된다. 또한, 상기 열가소성 수지에 UV 흡수제(예컨대, 2,4-디히드록시벤조페논, 2-히드록시-4-메톡시벤조페논 및 2,2-메틸렌비스[4-(1,1,3,3-테트라메틸부틸)-6-[(2H-벤조트리아졸-2-일)페놀]]), 적외선 흡수제 및 리타데이션 조정제를 첨가하는 것이 바람직하다.
[실시예]
본 발명의 특징은 실시예를 참조로 더욱 구체적으로 설명되지만, 본 발명의 범위가 이하에 기재된 특정 예로 한정적으로 해석되는 것은 아니다.
(실시예 1)
본 실시예에 있어서, 도 3의 용융 필름 형성 공정에서, 터치롤의 냉각롤(18)과 다이(16) 사이의 에어갭(용융 수지 필름)을 차폐판(46)으로 차폐함으로써 제조된 필름(12A)의 표면 상태가 어느 정도 개선되는지를 실험하였다.
상기 필름(12A)은 최종적으로 80㎛의 필름 두께 및 1500mm의 단부가 슬릿된 후의 폭을 지닌 형태로 형성되었다. 환상 올레핀 코폴리머(이하,“COC”라 함) 원료로 사용되었다. 상기 환상 올레핀 코폴리머의 유리 전이 온도(Tg)는 140℃이었다.
상기 다이(16)의 토출구와 상기 냉각롤(18)의 표면 사이의 에어갭은 100mm로 설정되었다. 상기 다이(16)의 온도는 260℃로 설정되었고, 및 선 속도는 20m/s로 설정되었다.
상기 차폐판(46)으로서, SUS304의 재료로 이루어지고 5mm의 두께를 갖는 금속판이 사용되었다. 상기 차폐판(46)은 상기 필름(12A)의 한나가 잘못알아서 물론 여자칭구는 있지만...
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양 단(측면)에만 배치되었다. 상기 차폐판(46)은 상기 차폐판(46)과 상기 다이(16)의 측면 사이의 간극(C2)이 5mm(상기 차폐판(46)과 상기 필름(12A)의 폭 방향의 일 단 사이의 간극(C1)이 50mm임)이고, 상기 차폐판(46)과 상기 냉각롤(18) 표면 사이의 간극(C3)이 12mm가 되도록 설치되었다. 상기 필름(12A)의 표면으로부터 20mm 떨어진 위치의 분위기 온도는 설명된 도 7의 온도 조절 메카니즘으로 80℃로 조절되었고, 및 상기 위치에서의 풍속과 풍온이 측정되었다.
(풍속과 풍온의 측정방법)
풍속은 Kanomax Japan, Inc 제작의 풍속 측정기 Anemomaster(본체: MODEL6162 및 프로브: MODEL0204)가 사용되었다.
상기 필름(12A)의 표면으로부터 20mm 떨어진 필름의 폭 방향의 5개 지점에서 풍속의 변동, 풍속의 절대값, 및 풍온을 경시에 따라서 각각 측정하였다.
또한, 냉각롤(18, 20, 22)의 표면 온도는 130℃로 조절되었다. 제조된 필름의 두께 불균일성이 측정되었다.
(두께 측정방법)
두께는 오프라인 접촉식 연속 두께 측정기(Anritsu Corporation 제작의 필름 두께 측정기 KG601B)를 사용하고, 1mm에서 측정 피치를 설정함으로써 측정되었다. 상기 필름의 폭 방향의 두께는 트리밍된 후 상기 필름(12A)의 전체 폭으로 측정되 었고, 반송 방향으로 상기 필름의 두께는 상기 필름(12A)의 3mm 길이에 대해 측정되었다. 상기 두께 불균일성은 이하의 기준에 따라서 평가되었다.
매우 양호...두께 불균일성 범위가 1㎛ 이하
양호...두께 불균일성 범위가 2㎛ 이하
보통...두께 불균일성 범위가 5㎛ 이하
열악...두께 불균일성 범위가 5㎛를 초과
상기 결과는 도 20에 나타내어진다.
(실시예 2)
차폐판(46)과 냉각롤(18)의 표면 사이의 간극(C3)이 5mm가 될 수 있도록 차폐판(46)이 배열된 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 방법으로 필름이 제조되었다. 이 결과는 도 20에 나타내어진다.
(실시예 3)
차폐판(46)이 필름(12A)의 폭 방향의 양 단과 상기 필름(12A)의 표면을 포함하는 상기 필름(12A)의 전체 주변도 둘러싸도록 구성되는 것 이외에는, 실시예 2와 동일한 방법으로 필름이 제조되었다. 이 결과는 도 20에 나타내어진다.
(실시예 4)
다이(16)와 냉각롤(18) 사이의 에어갭(용융 수지 필름의 길이)이 200mm로 설정되는 것 이외에는, 실시예 3과 동일한 방법으로 필름이 제조되었다. 이 결과는 도 20에 나타내어진다.
(실시예 5)
다이(16)와 냉각롤(18) 사이의 에어갭(용융 수지 필름의 길이)이 50mm로 설정되는 것 이외에는, 실시예 3과 동일한 방법으로 필름이 제조되었다. 이 결과는 도 20에 나타내어진다.
(실시예 6)
도 22에 설명된 캐스팅롤식의 냉각롤(18)이 터치롤식의 냉각롤(18) 대신에 사용되는 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 방법으로 필름이 제조되었다. 상술한 경우에서, 차폐판은 측면(46A), 측면(46B), 정면(46C)(냉각롤(18)과 접촉하지 않는 측) 및 저면(46E)에 설치되었고, 이것은 도 22에 설명되었다. 이 결과는 도 20에 나타내어진다.
(실시예 7)
차폐판(46)이 상기 필름(12A)의 표면을 포함한 전체 주변(측면(46A), 측면(46B), 정면(46C), 정면(46D) 및 저면(46E))을 둘러싸도록 구성되고, 간극(C3)이 5mm로 변경되는 것 이외에는, 실시예 6과 동일한 방법으로 필름이 제조되었다. 이 결과는 도 20에 나타내어진다.
(실시예 8)
수지의 종류가 환상 올레핀 코폴리머에서 셀룰로오스 아실레이트 프로피오네이트(이하,“CAP”라 함)로 변경되는 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 방법으로 필름이 제조되었다. 셀룰로오스 아실레이트 프로피오네이트의 유리 전이 온도(Tg)는 135℃이다. 이 결과는 도 20에 나타내어진다.
(실시예 9)
차폐판(46)이 필름(12A)의 폭 방향의 양 단과 상기 필름(12A)의 표면을 포함하는 전체 주변을 둘러싸도록 구성되고, 간극(C3)이 5mm로 변경되는 것 이외에는, 실시예 8과 동일한 방법으로 필름이 제조되었다. 이 결과는 도 20에 나타내어진다.
(실시예 10)
수지 종류가 환상 올레핀 코폴리머에서 폴리에틸렌 테레프탈레이트(이하,“PET”라 함)로 변경되고, 상기 필름(12A)의 표면으로부터 20mm 떨어진 위치의 분위기의 온도가 90℃로 설정되는 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 방법으로 필름이 제조되었다. 폴리에틸렌 테러프탈레이트가 70℃의 유리 전이 온도(Tg)를 갖는다. 이 결과는 도 20에 나타내어진다.
(실시예 11)
차폐판(46)이 필름(12A)의 폭 방향의 양 단과 상기 필름(12A)의 표면을 포함하는 전체 주변을 둘러싸도록 구성되었고, 간극(C3)이 5mm로 변경되는 것 이외에는, 실시예 10과 동일한 방법으로 필름이 제조되었다. 이 결과는 도 20에 나타내어진다.
(비교예 1)
차폐판(46)이 설치되지 않는 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 방법으로 필름이 제조되었다. 이 결과는 도 20에 나타내어진다.
(비교예 2)
차폐판(46)이 설치되지 않는 것 이외에는, 실시예 6과 동일한 방법으로 필름이 제조되었다. 이 결과는 도 20에 나타내어진다.
(비교예 3)
차폐판(46)이 설치되지 않는 것 이외에는, 실시예 8과 동일한 방법으로 필름이 제조되었다. 이 결과는 도 20에 나타내어진다.
(비교예 4)
차폐판(46)이 설치되지 않는 것 이외에는, 실시예 10과 동일한 방법으로 필름이 제조되었다. 이 결과는 도 20에 나타내어진다.
도 20의 표로부터 알 수 있는 바와 같이, 차폐판(46)이 다이(16)와 냉각롤(18)의 표면 사이에 설치된 실시예 1∼11의 모든 장치는, 상기 필름(12A) 표면 근방에서 0.5m/s 이하의 풍속 변동을 나타내었고, 작은 두께 불균일성을 나타내는 바람직한 결과가 나타났다. 또한, 상기 실시예 1∼10의 모든 장치는 절대값으로 1m/s 정도로 작은 풍속을 나타내었고, 두께 불균일성에 현저한 악영향을 나타내지 않았다.
이와 대조적으로, 차폐판(46)이 다이(16)와 냉각롤(18)의 표면 사이에 설치되지 않은 비교예 1∼4의 모든 장치는, 상기 필름(12A) 표면 근방에 0.5m/s를 초과하는 풍속 변동을 나타내었고, 상기 변동은 큰 두께 불균일성을 발생시킨다는 것이 확인되었다. 또한 상기 비교예는 1.2m/s 이상의 풍속의 큰 절대값을 나타내었다.
또한, 상기 필름(12A) 표면 근방의 풍속 변동은 상기 냉각롤(18)의 표면과 상기 차폐판(46) 사이의 간극(C3)을 감소시킴으로써 저감되고(실시예 1 및 2), 그 결과, 상기 차폐판의 차폐 성능이 향상된다는 것이 확인되었다. 또한, 상기 필름(12A)의 전체 주변에 상기 차폐판(46)이 설치됨으로써 두께 불균일성이 현저하게 감소되어(실시예 3) 상기 차폐판(46)의 차폐 성능이 향상되고, 상기 필름(12A) 표면 근방에서 풍속의 변동은 0.1m/s 이하로 감소되는 것을 확인하였다. 또한, 풍속의 변동을 감소시키는데 에어갭을 짧게 하는 것(실시예 3,4 및 5)이 효과적이고, 이것에 의해 상기 필름(12A)의 차폐 성능이 향상된다는 것도 확인되었다.
상기 필름(12A)의 전면(전면(46C)), 측면 및 저면 중 적어도 어느 한 면에 차폐판(46)을 설치함으로써 바람직하게는 전체 면에 차폐판을 설치함으로써 캐스팅롤식 및 터치롤식에 있어서 필름 표면 근방의 풍속 변동이 감소되었고, 두께 불균일성이 감소될 수 있다(실시예 6 및 7)는 것이 확인되었다.
또한, 셀룰로오스 아실레이트 프로피오네이트 또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트가 수지로서 사용되었을 경우, 환상 올레핀 코폴리머와 동등한 성향이 나타나는 것(실시예 8∼11)이 확인되었다.
상기 결과로부터, 상기 필름의 두께 불균일성은 열가소성 수지 필름 제조장치로 본 발명을 적용함으로써 감소될 수 있다는 것이 확인되었다.
이어서, 기류 조절 방식을 사용함으로써 필름(12A) 표면 근방의 풍속의 변동을 감소시킬 때의 효과를 실험하였다.
(실시예 12)
공기가 도 15에 설명된 송풍 노즐(60)에 의해서 상기 필름(12A) 표면을 따라 통과하는 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 방법으로 필름(12A) 표면 근방의 풍속 변동 및 상기 필름(12A)의 두께 불균일성이 측정되었다. 이 결과는 도 21의 표에 나타내어진다.
(실시예 13)
공기가 도 17에 설명된 흡인 노즐(62)에 의해서 상기 필름(12A) 표면을 따라서 통과하는 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 방법으로 필름(12A) 표면 근방의 풍속 변동이 측정되었다. 이 결과는 도 21의 표에 나타내어진다.
(실시예 14)
기류가 도 11에 설명된 하우징(52)에서 라비린스를 제거함으로써 제조된 하우징에 설치된 송풍 노즐(54)에 의해서 상기 필름(12A)의 폭 방향의 양 단의 외측에 형성되는 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 방법으로 필름(12A) 표면 근방의 풍속 변동이 측정되었다. 이 결과는 도 21의 표에 나타내어진다.
(실시예 15)
기류가 도 13에 설명된 하우징(52)에서 라비린스를 제거함으로써 제조된 하우징에 설치된 흡인 노즐(58)에 의해서 상기 필름(12A)의 폭 방향의 양 단의 외측에 형성되는 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 방법으로 필름(12A) 표면 근방의 풍속 변동이 측정되었다. 이 결과는 도 21의 표에 나타내어진다.
(실시예 16)
기류가 도 11에 설명된 하우징(52)(라비린스를 가짐)에 설치된 송풍 노즐(54)에 의해서 상기 필름(12A)의 폭 방향의 양 단의 외측에 형성되는 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 방법으로 필름(12A) 표면 근방의 풍속 변동이 측정되었다. 이 결과는 도 21의 표에 나타내어진다.
(실시예 17)
기류가 도 13에 설명된 하우징(52)(라비린스를 가진짐)에 설치된 흡인 노즐(58)에 의해서 상기 필름(12A)의 폭 방향의 양 단의 외측에 형성되는 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 방법으로 필름(12A) 표면 근방의 풍속 변동이 측정되었다. 이 결과는 도 21의 표에 나타내어진다.
(실시예 18)
다이(16)와 냉각롤(18) 사이의 에어갭(용융 수지 필름의 길이)이 200mm로 설정되는 것 이외에는, 실시예 17과 동일한 방법으로 필름(12A) 표면 근방의 풍속 변동이 측정되었다. 이 결과는 도 21의 표에 나타내어진다.
(실시예 19)
수지 종류가 환상 올레핀 코폴리머에서 셀룰로오스 아실레이트 프로피오네이트(이하,“CAP”라 함)로 변경되는 것 이외에는, 실시예 17과 동일한 방법으로 필름(12A) 표면 근방의 풍속 변동이 측정되었다. 이 결과는 도 21의 표에 나타내어진다.
도 21의 표로 알 수 있듯이, 각각의 실시예 12 및 13은 표면을 따라 공기가 지나감으로써 상기 필름(12A)의 표면을 따라서 직선화된 공기의 경우를 나타낸다. 각각의 실시예 14∼19는 상기 필름(12A) 표면 근방의 양 단 외측에 기류를 형성함으로써 상승 기류가 상기 필름(12A) 표면 근방과 충돌하는 것을 억제한 경우를 나타낸다. 각각의 비교예 1∼3은 상술된 방법으로 상기 기류를 조절하지 않는 경우를 나타낸다.
실시예 12∼19의 모든 장치는 상기 필름(12A) 표면 근방에 0.5m/s 이하의 풍 속 변동을 나타내고, 필름의 두께 불균일성은 5㎛ 이하로 조절될 수 있었다.
이와 대조적으로, 비교예 1 및 3 중 어느 하나의 장치는 상기 필름(12A) 표면 근방에 0.5m/s를 초과하는 풍속 변동을 나타내고, 상기 변동은 많은 두께 불균일성을 야기한다는 것이 확인되었다.
송풍 노즐(54) 또는 흡인 노즐(58)을 지닌 하우징(52)을 사용한 실시예 14∼19의 장치는 상기 필름(12A) 표면 근방에 0.3m/s 이하의 풍속 변동을 나타내고, 필름의 두께 불균일성을 작게 할 수 있었다. 또한, 장치가 상기 하우징(52)에 라비린스 메카니즘에 의해 기류를 통과시킨 후 상기 필름(12A)의 폭 방향의 양 단 외측에 기류를 형성하는 차폐 메카니즘을 사용하는 경우, 상기 장치는 상기 필름(12A)의 표면 근방에서 풍속의 방해 없이 상승 기류를 효과적으로 차폐할 수 있었다(실시예 16∼19).
상기 결과로부터, 본 발명을 열가소성 수지 필름의 제조장치에 적용함으로써 필름의 두께 불균일성이 감소될 수 있다는 것이 확인되었다.
도 1은 제 1 실시형태에 따른 열가소성 수지 필름의 제조장치의 예를 나타내는 전체 개략도이다;
도 2는 제 1 실시형태에 따른 압출기의 구조를 나타내는 단면도이다;
도 3은 제 1 실시형태에 따른 다이와 냉각롤 사이의 구조를 나타내는 확대 사시도이다;
도 4는 도 3의 구조가 X 방향으로부터 보아진 측면도이다;
도 5는 도 3의 구조가 Y 방향으로부터 보아진 측면도이다;
도 6은 도 3의 냉각롤 표면 근방의 차폐판의 확대 단면도이다;
도 7은 제 1 실시형태에 따른 필름 표면의 근방에 설치된 온도 조절 메카니즘을 나타내는 사시도이다;
도 8은 제 1 실시형태에 따른 다이와 냉각롤 사이의 또 다른 구조를 나타내는 확대 사시도이다;
도 9는 도 8의 구조가 X 방향으로부터 보아진 측면도이다;
도 10은 도 8의 필름 표면의 근방에 설치된 온도 조절 메카니즘을 나타내는 사시도이다;
도 11은 제 1 실시형태에 따른 차폐 메카니즘의 또 다른 형태를 설명하는 사시도이다;
도 12는 도 11의 차폐 메카니즘이 X 방향으로부터 보아진 측면도이다;
도 13은 제 1 실시형태에 따른 차폐 메카니즘의 또 다른 형태를 설명하는 측 면도이다;
도 14는 도 13의 차폐 메카니즘이 X 방향으로부터 보아진 측면도이다;
도 15는 제 2 실시형태에 따른 차폐 메카니즘을 설명하는 사시도이다;
도 16은 도 15의 차폐 메카니즘이 X 방향으로부터 보아진 측면도이다;
도 17은 제 2 실시형태에 따른 차폐 메카니즘의 또 다른 형태를 설명하는 사시도이다;
도 18은 도 17의 차폐 메카니즘이 X 방향으로부터 보아진 측면도이다;
도 19는 본 실시형태에서 제조된 필름이 종 연신 및 횡 연신이 될 경우의 블록도이다;
도 20은 본 실시예들의 결과를 나타낸 표이다;
도 21은 본 실시예들의 결과를 나타낸 표이다;
도 22는 본 실시예에 따른 캐스팅롤 방식에 있어서, 다이와 냉각롤 사이의 구조를 나타내는 확대 단면도이다;
도 23은 다이와 냉각롤 사이의 종래 구조를 나타내는 확대 사시도이다.
Claims (21)
- 필름으로서 용융 열가소성 수지를 토출하는 다이;상기 다이의 토출구에 대향하도록 배치되어 상기 토출 필름을 냉각 및 고화하는 냉각롤; 및상기 냉각롤의 폭 방향의 일 단과 상기 필름의 폭 방향의 일 단 사이에 상기 필름이 상기 다이의 토출구로부터 토출된 후 상기 냉각롤의 표면 상에 랜딩될 때까지 상기 필름의 폭 방향으로의 적어도 일 단을 차폐하는 차폐 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 필름의 제조장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 차폐 장치는 상기 냉각롤의 폭 방향의 일 단과 상기 필름의 폭 방향의 일 단 사이에서 상기 필름의 표면에 대략 직각 방향으로 설치되는 차폐판인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 필름의 제조장치.
- 제 2 항에 있어서,상기 차폐판과 상기 필름의 폭 방향의 일 단 사이의 거리가 50mm 이하인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 필름의 제조장치.
- 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,상기 차폐 장치는 상기 필름 표면의 주변을 더 둘러싸도록 설치되는 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 필름의 제조장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 차폐 장치는 상기 다이의 길이 방향의 표면과 냉각롤의 표면 사이의 공간을 둘러싸고 그 내부에 형성된 라비린스 메카니즘을 갖는 하우징; 및상기 하우징의 폭 방향의 양 단 상에 상기 필름 표면에 대략 직각 방향으로 기류를 형성하는 기류 형성 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 필름의 제조장치.
- 제 5 항에 있어서,상기 기류 형성 장치는 송풍 노즐 또는 흡인 노즐인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 필름의 제조장치.
- 필름으로서 용융 열가소성 수지를 토출하는 다이;상기 다이의 토출구에 대향하도록 배치되고 상기 토출 필름을 냉각 및 고화하는 냉각롤; 및상기 필름이 상기 다이의 토출구로부터 토출된 후 상기 냉각롤의 표면 상에 랜딩될 때까지 상기 다이의 토출구 근방에 설치되어 상기 필름의 표면 근방의 공기를 직선화하는 공기 직선화 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 필름의 제조장치.
- 제 7 항에 있어서,상기 공기 직선화 장치는 상기 다이의 토출구 근방에 설치되어 상기 필름의 토출 방향과 평행하게 공기를 송풍하거나 흡인하는 송풍 노즐 또는 흡인 노즐인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 필름의 제조장치.
- 제 1 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 필름의 표면 근방의 온도를 측정하는 측정 장치; 및상기 측정 결과를 기초로 소정 온도로 상기 필름의 표면 근방을 가열하는 가열 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 필름의 제조장치.
- 제 1 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 다이의 토출구와 상기 냉각롤의 표면 상에 상기 필름이 랜딩되는 지점 사이의 에어갭이 200mm 이하인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 필름의 제조장 치.
- 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 냉각롤에 인접하여 설치되는 터치롤을 더 포함하고,상기 다이의 토출구는 상기 냉각롤의 정점과 상기 터치롤의 정점 중 어느 하나보다 낮은 위치에 설치되는 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 필름의 제조장치.
- 제 1 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 따른 열가소성 수지 필름을 제조하는 장치를 사용하여 상기 필름의 표면 근방의 풍속 변동을 감소시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 필름의 제조방법.
- 필름으로서 용융 열가소성 수지를 다이로부터 토출하는 단계;상기 토출 필름을 냉각롤 상에서 냉각 및 고화하는 단계; 및상기 토출 필름의 표면 근방의 풍속 변동을 0.5m/s 이하로 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 필름의 제조방법.
- 제 13 항에 있어서,상기 필름이 상기 다이로부터 토출된 후에 상기 냉각롤의 표면 상에 랜딩될 때까지 상기 필름의 표면 근방의 공기를 직선화시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 필름의 제조방법.
- 제 14 항에 있어서,상기 공기 직선화는 상기 필름의 토출 방향과 평행하게 공기를 송풍 또는 흡인함으로써 행해지는 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 필름의 제조방법.
- 제 13 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 필름의 표면 근방의 풍속을 1m/s 이하로 조절하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 필름의 제조방법.
- 제 13 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 필름의 표면 근방과 상기 다이 사이의 온도차를 160℃ 이하로 조절하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 필름의 제조방법.
- 제 13 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 냉각롤은 터치롤식인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 필름의 제조방법.
- 제 13 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 다이로부터 토출된 직후의 상기 용융 수지의 온도가 T(℃)로 규정될 때, 상기 열가소성 수지는 (T-10)℃ 이상, T℃ 이하의 온도 범위에 있으면 절대값 으로 1.7Pa·s/℃ 이상의 점도 구배를 나타내는 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 필름의 제조방법.
- 제 13 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 열가소성 수지는 셀룰로오스 수지 또는 환상 올레핀계 수지인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 필름의 제조방법.
- 제 13 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 필름은 1㎛ 이하의 두께 불균일성을 갖는 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 필름의 제조방법.
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