KR20110091666A - 형성 방법 - Google Patents

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KR20110091666A
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크리스토퍼 존 니콜스
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Abstract

본 발명은 폴리머(polymer)를 형성하는 방법에 관한 것으로서, 형성될 폴리머를 그것의 유리전이온도(glass transition temperature)을 넘는 온도로 가열하는 단계; 상기 폴리머를 제 1 몰딩의 몰딩 표면(moulding surface, 이하, '하부 몰딩 표면')상에 연속적으로 두는(바람직하게는 흐르게하거나 거치함으로써) 단계(바람직하게는 상기 폴리머에서의 절단 스트레스나 다른 스트레스를 감소시키거나 제거시키거나 최소화하는 방식으로서); 상기 폴리머는 상기 유리전이온도을 넘어있는 상태이고, 상기 폴리머가 상기 유리전이온도를 넘은 온도에 있는 동안에 제 2 몰딩의 몰딩 표면(이하, '상부 몰딩 표면')을 적어도 상기 폴리머의 노출 표면(이하, '상부 표면')으로 인가하는 단계; 상기 폴리머가 상기 몰딩 표면들로부터 제거된 후, 상기 폴리머를 상기 상부 몰딩 표면과 하부 몰딩 표면 사이에서 상기 유리전이온도보다 낮은 온도 상태로 전이시키는 단계; 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 폴리머의 형성 방법에 관한 것이다.

Description

형성 방법{Forming Methods}
본 발명은 형성 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 미세 구조물이나 나노 구조물 또는 이들 양 구조물의 형성 방법이나 제조 방법에 관한 것이다.
분자 단위로부터 미세 단위의 크기를 가지는 구조로 형성되는 나노 구조물이나 마이크로 구조물의 대량 형성 또는 제조방법은 기존의 형성 기술들에게 도전 과제를 부여하고 있다.
예를 들어, 주입 금형에 의한 형성 과정을 통하여 제조되는 품목에 사용되는 재료나 선행물질은 스트레스(stress)가 주어지는 물질 상태에서 형성되어져 왔다. 형성 과정 그 자체는 변형 스트레스, 절단 스트레스, 유동 스트레스, 온도 스트레스와 같은 스트레스를 그 재료나 형성된 선행물질에 부여하게 된다. 일반적으로, 기존의 형성 기술에 있어서 생산속도가 증가될수록 그 형성된 제품에는 더 많은 스트레스가 주어지는 경향이 있다. 통상적으로는, 대량의 제조 생산을 도모할 경우에 그러한 스트레스들이 더 크게 증가된다.
제품을 형성하는 과정에서의 또 다른 불리한 점은 진행되는 형성 과정에서 재료 내에 잔존하는 열에 의하여 압출되거나 형성된 품목이나 제품의 표면에 후발적으로 변형이 포함될 수 있다는 점이다.
품목을 형성하기 위한 재료나 선행물질(precursor)이 형성 스트레스 또는 형성 과정을 거치는 동안에 재료에 전체적으로 작용하는 온도상의 변화로 말미암아 재료 내에 투입되는 스트레스에 수반되는 문제점을 최소화하거나 감소시키는 방법으로 제조되거나 가공될 수 있다면 유익할 것이다. 또한, 품목을 실형상(near net shape, 최종 제품에 가까운 형상)으로 형성하여 전체적인 형성량을 축소하거나 최소화하는 것은 제조상의 효율을 가져올 것이다.
따라서, 제품을 대량으로 생산할 수 있는데에 상당한 잇점이 있을 것이다. 대량 생산은 단위당 비용이나 단위 넓이당 비용을 효율적으로 감소시킬 수 있을 것이다. 대량 생산의 능력은 이전에는 가능하지 않았던 효율성을 가져온다. 큰 부피 또는 큰 넓이로 제품을 대량으로 생산할 수 있는 능력은 이전에 종래의 형성 방법에 의하여 가능하지 않았던 제품의 상업성을 달성하게 한다.
그러므로, 본 발명의 목적은 형성을 위한 보다 향상된 방법 또는 이 방법이나 이 향상된 방법에 의하여 제조되는 선행물질을 통하여 형성된 제품을 제공하며, 이로 인하여 나노-스캐일이나 실 나노-스캐일의 특성을 가지도록 형성되거나 적어도 산업이나 공공에 유용한 선택적 기술을 제공할 수 있게 된다.
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본 발명의 폴리머(polymer)를 형성하는 방법은, 형성될 폴리머를 그것의 유리전이온도(glass transition temperature)을 넘는 온도로 가열하는 단계; 상기 폴리머를 제 1 몰딩의 몰딩 표면(moulding surface, 이하, '하측 몰딩 표면')상에 연속적으로 두는(바람직하게는 흐르게하거나 거치함으로써) 단계(바람직하게는 상기 폴리머에서의 절단 스트레스나 다른 스트레스를 감소시키거나 제거시키거나 최소화하는 방식으로서); 상기 폴리머는 상기 유리전이점을 넘어있는 상태이고, 상기 폴리머가 상기 유리전이온도를 넘은 온도에 있는 동안에 제 2 몰딩의 몰딩 표면(이하, '상측 몰딩 표면')을 적어도 상기 폴리머의 노출 표면(이하, '상측 표면')으로 인가하는 단계; 상기 폴리머가 상기 몰딩 표면들로부터 제거된 후, 상기 폴리머를 상기 상측 몰딩 표면과 하측 몰딩 표면 사이에서 상기 유리전이온도보다 낮은 온도 상태로 전이시키는 단계; 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 두번째 태양은, 폴리머(polymer)를 형성하는 방법에 있어서, 유리전이온도를 넘어선 폴리머를 제 1 몰딩의 몰딩 표면(이하, '하측 몰딩 표면')상에 연속적으로 두는(바람직하게는 흐르게하거나 거치함으로써) 단계(바람직하게는 상기 폴리머에서의 절단 스트레스나 다른 스트레스를 감소시키거나 제거시키거나 최소화하는 방식으로서); 상기 폴리머가 상기 유리전이온도를 넘은 온도에 있는 동안에 제 2 몰딩의 몰딩 표면(이하, '상측 몰딩 표면')을 적어도 상기 폴리머의 노출 표면(이하, '상측 표면')으로 인가하는 단계; 상기 폴리머가 상기 몰딩 표면들로부터 제거된 후, 상기 폴리머를 상기 상측 몰딩 표면과 하측 몰딩 표면 사이에서 상기 유리전이온도 보다 낮은 온도 상태로 전이시키는 단계; 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 폴리머의 형성 방법이다.
본 발명의 세번째 태양은, 두개의 폴리머(polymer)들을 형성하는 방법에 있어서, 제 1 폴리머와 제 2 폴리머를 각각의 폴리머의 유리전이온도를 넘는 온도로 각각 가열하는 단계; 상기 제 1 폴리머를 제 1 몰딩의 몰딩 표면(moulding surface, 이하, '하측 몰딩 표면')상에 연속적으로 두는(바람직하게는 흐르게하거나 거치함으로써) 단계(바람직하게는 상기 폴리머에서의 절단 스트레스나 다른 스트레스를 감소시키거나 제거시키거나 최소화하는 방식으로서); 상기 제 1 폴리머는 상기 유리전이온도를 넘어있는 온도 상태이고, 상기 제 2 폴리머를 상기 제 1 폴리머의 노출 표면(이하, '상측 표면') 상에 연속적으로 두는(바람직하게는 흐르게하거나 거치함으로써) 단계(바람직하게는 상기 폴리머에서의 절단 스트레스나 다른 스트레스를 감소시키거나 제거시키거나 최소화하는 방식으로서); 상기 제 2 폴리머는 상기 유리전이온도를 넘어있는 상태이고, 상기 폴리머들의 각각이 그들의 유리전이온도를 넘은 온도에 있는 동안에 제 2 몰딩의 몰딩 표면(이하, '상측 몰딩 표면')을 적어도 상기 폴리머의 노출 표면(이하, '상측 표면')으로 인가하는 단계; 상기 폴리머들이 상기 몰딩 표면들로부터 제거된 후, 상기 폴리머들을 상기 상측 몰딩 표면과 하측 몰딩 표면 사이에서 그들의 유리전이온도 보다 낮은 온도 상태로 전이시키는 단계; 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 폴리머의 형성 방법이다.
본 발명의 네번째 태양은, 다수개의 폴리머(polymer)들을 형성하는 방법에 있어서, 다수개의 폴리머들을 각각의 폴리머들의 유리전이온도를 넘는 온도로 각각 가열하는 단계; 다수개의 폴리머들중 제 1 폴리머를 제 1 몰딩의 몰딩 표면(moulding surface, 이하, '하측 몰딩 표면')상에 연속적으로 두는(바람직하게는 흐르게하거나 거치함으로써) 단계(바람직하게는 상기 폴리머에서의 절단 스트레스나 다른 스트레스를 감소시키거나 제거시키거나 최소화하는 방식으로서); 상기 제 1 폴리머는 상기 유리전이점을 넘어있는 상태이고, 다수개의 폴리머들중 제 2 폴리머를 상기 제 1 폴리머의 노출 표면(이하, '상측 표면') 상에 연속적으로 두는(바람직하게는 흐르게하거나 거치함으로써) 단계(바람직하게는 상기 폴리머에서의 절단 스트레스나 다른 스트레스를 감소시키거나 제거시키거나 최소화하는 방식으로서); 상기 제 2 폴리머는 상기 유리전이온도를 넘어있는 상태이고, 다른 하나 또는 그 이상의 폴리머들중 각각의 다른 개개의 폴리머의 노출 표면 상에 연속적으로 두는(바람직하게는 흐르게하거나 거치함으로써) 단계(바람직하게는 상기 폴리머에서의 절단 스트레스나 다른 스트레스를 감소시키거나 제거시키거나 최소화하는 방식으로서); 다른 각각의 폴리머들은 상기 유리전이온도를 넘어있는 상태이고, 상기 폴리머들의 각각이 그들의 유리전이온도를 넘은 온도에 있는 동안에 제 2 몰딩의 몰딩 표면(이하, '상측 몰딩 표면')을 적어도 가장 상위에 있는 폴리머의 상측 표면으로 인가하는 단계; 그렇게 형성된 상기 폴리머들이 상기 몰딩 표면들로부터 제거된 후, 상기 폴리머들을 상기 상측 몰딩 표면들 사이에서 그들 각각의 유리전이온도보다 낮은 상태의 온도로 전이시키는 단계; 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 폴리머의 형성 방법에 관한 것이다.
본 발명의 다섯번째 태양은, 폴리머를 연속적으로 성형하기 위한 방법에 있어서, 폴리머를 그것의 유리전이온도를 넘는 상태로서, a. 압력; b. 상기 폴리머의 표면의 적어도 일부분의 표면상으로 나노-스캐일 크기의 표면 조직(texture)(바람직하게는 상기 나노-스캐일 크기의 조직은 그것의 적어도 하나의 길이가 0.1-1000 nm 의 범위내)을 공급하는 형성용 몰딩; c. 상기 성형 구역에서 상기 폴리머가 상기 몰딩의 표면에서 제거된 후 상기 폴리머를 유리전이온도보다 낮은 상태의 온도로 전이시키는 동적인 열의 제거(active heat removal); 의 요소들이 주어지는 성형 구역(forming zone)으로 연속적으로 진입시키는 것을 특징으로 하는 폴리머의 형성 방법에 관한 것이다.
바람직하게는, 상기 성형 구역은, 상기 폴리머가, 제 1 몰딩이나 다른 몰딩들의 몰딩 표면이나 다른 몰딩 표면들(이하, 하측 몰딩 표면)과, 제 2 몰딩이나 다른 몰딩들의 몰딩 표면이나 다른 몰딩 표면들(이하, 상측 몰딩 표면)로 순차적으로 진입하는 구역임을 특징으로 한다.
바람직하게는, 전체의 형성될 폴리머들은, 상기 상측 몰딩 표면과 하측 몰딩 표면 사이에서 상기 폴리머들에 초기의 형성 압력이 인가되는 동안에는 그들의 각각의 유리전이온도보다 높은 온도 상태를 유지하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 몰딩 표면들은 열적으로 전도성이 있는 몰딩 부분의 각각의 일 부분들인 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 하측 몰딩 표면과 바람직하게는 상기 상측 몰딩 표면은, 적어도 상기 상측 몰딩 표면을 인가하는 단계 이전에, 형성될 폴리머를 그들의 각각의 유리전이온도보다 높은 온도 상태로 유지시키기 위한 온도 제어가 가능한 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 상측 몰딩 표면과 상기 하측 몰딩 표면은, 상기 몰딩 표면들에서 형성된 폴리머들을 제거하기 이전에, 형성된 폴리머들의 온도를 그들 각각의 유리전이온도보다 낮은 온도로 감소시킬 수 있도록 온도 제어가 가능한 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 제 1 몰딩은 제 1 또는 하측 평반(platen)에 설치되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 제 2 몰딩은 제 2 또는 상측 평반에 설치되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 몰딩 표면들중 적어도 어느 하나의 몰딩 표면은, 나노 또는 나노에 가까운 크기나 마이크로 또는 마이크로에 가까운 하나 또는 그 이상의 갯수를 가지는 표면 돌기(relief)나 융기된 단면(profile)으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 몰딩 표면들중 적어도 어느 하나의 몰딩 표면은, 나노 또는 나노에 가까운 크기나 마이크로 또는 마이크로에 가까운 크기를 가지는 표면 패턴으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 상측 몰딩 표면으로 인가하는 단계는, 상기 상측 몰딩 표면을 적어도 상측 폴리머의 최상측 표면과 접촉시키는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 폴리머들은, 그들의 유리전이온도 이상의 상태에 있을 때, 상기 하측 몰딩 표면 및 상기 상측 몰딩 표면의 형태를 가지는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 폴리머들은 상기 유리전이온도 이상으로 가열되어, 사출구(extrusion)를 통하여 상기 하측 몰딩 표면으로 상기 폴리머들을 직접적으로 주입시키기 위한 사출 헤드(extrusion head)로 공급되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 용융 펌프가 상기 폴리머의 주입 정도를 조절하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 유리전이온도 이상의 온도 상태에 있는 폴리머들은 액체 상태인 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 폴리머들이 상기 상측 몰딩 표면과 상기 하측 몰딩 표면 사이에 최초로 위치되었을 때, 상기 몰딩 표면들은 폴리머들의 유리전이온도보다 높은 상태의 온도 상태에 있는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 상측 몰딩 표면을 적어도 폴리머나 최상측 폴리머의 표면에 인가하는 동안에, 상기 몰딩 표면들은 폴리머들의 유리전이온도보다 높은 상태의 온도 상태를 유지하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 적어도 하나의 몰딩 표면이 표면 돌기로 이루어진 상기 몰딩 표면에 인가하는 단계는, 상기 폴리머들을 상기 몰딩 표면의 표면 돌기로 이동시키기 위하여 폴리머들에게 압력을 인가하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 상측 몰딩 표면과 상기 하측 몰딩 표면은, 상기 폴리머에 압력을 대략 500 kg/cm2 까지 인가하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 상측 몰딩 표면과 상기 하측 몰딩 표면은, 상기 폴리머에 압력을 대략 260 kg/cm2 까지 인가하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 상측 몰딩 표면과 상기 하측 몰딩 표면은, 상기 폴리머에 압력을 대략 60 kg/cm2 까지 인가하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 상측 몰딩 표면과 상기 하측 몰딩 표면은, 상기 폴리머에 압력을 대략 1-200 Kg/cm2, 1-150, 1-100, 1-90, 1-80, 1-70, 1-60, 1-50, 1-40, 1-30, 1-20, 1-10, 1-9, 1-8, 1-7, 1-6, 1-5, 1-4, 1-3, 1-2, 1-1.5, 1-1.2 kg/cm2 의 범위중 어느 하나의 범위 내에서 인가하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 상측 몰딩 표면과 상기 하측 몰딩 표면은, 상기 폴리머에 압력을 대략 1 kg/cm2 미만으로 인가하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 상측 몰딩 표면과 상기 하측 몰딩 표면은, 상기 폴리머에 압력을 대략 0.9, 0.8, 0.7, 0.6, 0.5, 0.4, 0.3, 0.2, 0.1 kg/cm2 중 어느 하나의 값으로 인가하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 폴리머는, 열경화성 또는 열가소성 폴리머인 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 폴리머는, 폴리카보네이트(polycarbonate)(PC), 폴리스티렌(polystyrene)(PS), 범용 폴리스티렌(general purpose polystyrene)(GPPS), 폴리메틸메타크릴레이트(polymethyl methacrylate)(PMMA), 열가소성수지(thermoplastic)(poly), 우레탄(urethane)(TPU), 폴리에틸렌 텔레프탈레이트(polyethylene terephthalate)(PET), 폴리에스터메타크릴레이트(polyester methacrylate)(PEM), 폴리프로필렌(Polypropylene)(PP), 내충력 폴리스틸렌(High impact polystyrene) (HIPS), 아크릴로니트닐 부타디엔 스틸렌(Acrylonitnle butadiene styrene)(ABS), 폴리에스테르(Polyester)(PES), 폴리아미드(Polyamides)(PA), 폴리비닐클로라이드(Polyvinyl chloride)(PVC), 폴리우레탄(Polyurethanes)(PU), 폴리비닐리딘 클로라이드(Polyvinylidene chloride)(PVDC), 폴리에틸렌(Polyethylene)(PE), 폴리테트라플루오르에틸렌(Polytetrafluoroethylene)(PTFE), 폴리에틸렌테르케톤(Polyetheretherketone) (PEEK)(폴리테르케톤)(Polyetherketone), 폴리에텐마이드(Polyethenmide)(PEI)(울텐)(Ultem), 폴리락틱에이시드(Polylactic acid)(PLA), 내충격 폴리스티렌(high impact polystyrene), 아퀼로부탈스티렌(aquilobutalstyrene), 나일론(nylons), 아크릭스(acrylics), 아몰퍼스 폴리머(amorphous polymers), 폴리에틸렌(polyethylene) (PE), 폴리에틸렌 텔레프탈레이트(polyethylene terephthalate)(PET), 저밀도 폴리에틸렌(low density polyethylene)(LDPE), 저저밀도 폴리에틸렌(low low density polyethylene)(LLDPE), 열가소성 에틸렌(thermoplastic ethylene)(TPE), 폴리프로필렌(polypropylene) (PP), 고무(rubbers), 페놀수지(phenolics) 등으로 구성되는 군으로부터 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 상측 표면은, 상기 두개의 몰딩 표면들 사이에서의 폴리머의 이동에 의하여 폴리머로 압력을 인가할 수 있도록 인가되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 하측 몰딩 표면은 컨베이어(conveyor)에 의하여 지지되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 상측 몰딩 표면은 컨베이어에 의하여 지지되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 하측 몰딩 표면은 제 1 컨베이어에 의하여 지지되어 이동되고, 상기 상측 몰딩 표면은 제 2 컨베이어에 의하여 지지되어 이동되고, 상기 제 2 컨베이어는, 상기 제 2 몰딩 표면을 상기 제 1 몰딩 표면에 근접하게 위치시키기 위함과, 상기 제 1 몰딩 표면과 제 2 몰딩 표면 사이에서 상기 폴리머에 압력이 주어지는 압력 구역을 통하여 상기 제 1 몰딩 표면과 상기 제 2 몰딩 표면을 이동시키기 위하여, 상기 제 1 컨베이어와 근접하게 위치되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 폴리머는 상기 압력 구역에 진입한 상태에서 그것의 유리전이온도 보다 높은 온도 상태에 있는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 제 1 몰딩 표면과 상기 제 2 몰딩 표면중 적어도 어느 하나의 온도는 상기 압력 구역 내에서 동적으로 조절되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 하측 몰딩 표면의 온도는 상기 압력 구역에 진입하기 전에 동적으로 조절되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 폴리머가 그것의 유리전이온도 보다 높은 온도로 상기 압력 구역으로 진입하기 전에, 상기 하측 몰딩 표면의 온도는 그것의 표면에 인가되는 상기 폴리머를 유지하는데 도움이 되도록 충분하게 높은 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 동적으로 조절되는 열의 제거는, 상기 폴리머가 상기 압력 구역내에 있을 때, 상기 제 1 몰딩 표면과 상기 제 2 몰딩 표면중 적어도 어느 하나의 몰딩 표면의 온도의 조절에 의하여, 상기 상측 몰딩 표면과 상기 하측 몰딩 표면중 적어도 어느 하나를 통하여 상기 폴리머를 그것의 유리전이온도보다 높은 온도로부터 그것의 유리전이온도보다 낮은 온도로 전이시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 태양은, 폴리머를 연속적으로 형성하는 방법에 있어서, 한 매의 폴리머를 제 1 몰딩의 몰딩 표면(이하, '하측 몰딩 표면')상에서 그것의 유리전이온도보다 낮은 온도 상태로 두는 단계(바람직하게는 상기 1매의 폴리머에서의 절단 스트레스나 다른 스트레스를 감소시키거나 제거시키거나 최소화하는 방식으로서); 상기 폴리머를 그것의 유리전이온도보다 높은 온도로 전이시키는 단계;상기 폴리머를 상기 하측 몰딩 표면에 의하여 지지되면서 그것의 유리전이온도보다 높은 온도를 유지하는 압력 구역으로 진입시키는 단계; 상기 압력 구역은 상기 하측 몰딩 표면과 적어도 폴리머의 노출 표면(이하, '상측 표면')과 접촉하는 상기 상측 몰딩 표면에 위치한 제 2 몰딩의 몰딩 표면(이하, '상측 몰딩 표면')으로 이루어지고, 상기 폴리머는 그것의 유리전이온도를 넘는 온도로 유지되고, 상기 상측 몰딩 표면과 하측 몰딩 표면사이에서 상기 폴리머에 압력이 인가되며, 상기 폴리머를 상기 몰딩 표면들로부터 제거한 후, 상기 폴리머를 그것의 유리전이온도보다 낮은 온도로 전이시킬 수 있도록 상기 압력 구역 내에서 상기 폴리머로부터 열을 제거하는 것을 조절하는 단계; 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 폴리머의 형성 방법에 관한 것이다.
바람직하게는, 상기 형성 방법은 폴리머를 대량으로 생산하는 형성 방법인 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 형성 방법은 폴리머를 연속적으로 형성하는 방법인 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 형성 방법은, 상기 폴리머의 적어도 하나의 표면상으로 나노-스캐일 크기의 조직(texture)(바람직하게는 상기 나노-스캐일 크기의 조직은 그것의 적어도 하나의 길이가 0.1-1000 nm 의 범위내)을 형성하는데 이용되는 것을 특징으로 하는 폴리머의 형성 방법.
바람직하게는, 상기 상측 몰딩 표면과 하측 몰딩 표면중 적어도 어느 하나는, 실질적으로 해당 나노-스캐일 크기의 표면 조직(바람직하게는 상기 나노-스캐일 크기의 조직은 그것의 적어도 하나의 길이가 0.1-1000 nm 의 범위내)을 상기 방법에 의하여 형성되는 폴리머 상에 부여하는 나노-스캐일 크기의 표면 조직(바람직하게는 상기 나노-스캐일 크기의 조직은 그것의 적어도 하나의 길이가 0.1-1000 nm 의 범위내)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 태양은, 본 발명의 방법으로 형성된 폴리머 필름 또는 폴리머 시트에 관한 것이다.
본 발명의 또 다른 태양은, 상기 폴리머 필름 또는 폴리머 시트는, 그것의 표면중 적어도 어느 하나의 표면에 나노 스캐일 크기의 표면 조직(바람직하게는 상기 나노-스캐일 크기의 조직은 그것의 적어도 하나의 길이가 0.1-1000 nm 의 범위내)을 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리머 필름 또는 폴리머 시트에 관한 것이다.
본 발명의 또 다른 태양은, 상기 방법에 따라서 형성된 비-반사(non-reflective) 제품에 관한 것이다.
본 발명의 또 다른 태양은, 폴리머(바람직하게는 형성된 폴리머의 적어도 일부분의 표면이 나노-스캐일 크기의 표면 조직으로 이루어진)를 연속적으로 형성하는 장치에 있어서, 연속적으로 폴리머 압출물을 배출하는 사출 헤드를 가진 사출구; 상기 폴리머 압출물을 그것의 유리전이온도 보다 높은 상태의 온도 상태로 수용하는 성형 구역; 을 포함하여 구성되고, 상기 성형 구역은, 순차적으로 진입하는 제 1 몰딩 또는 몰딩들의 몰딩 표면 또는 몰딩들의 표면들(이하, 제 1 몰딩 표면)과,순차적으로 진입하는 제 2 몰딩 또는 몰딩들의 몰딩 표면 또는 몰딩들의 표면들(이하, 제 2 몰딩 표면)으로 이루어지고, 상기 제 1 몰딩 표면은 바람직하게는 상기 폴리머 압출물을 상기 성형 구역으로 수용하기 위하여 설치되고, (바람직하게는, 예를 들어 하측으로 내려놓는 것과 같은 두는 작동에 의하며, 상기 폴리머에서의 절단 스트레스나 다른 스트레스를 감소시키거나 제거시키거나 최소화하는 방식으로서) 상기 성형 구역은 상기 폴리머 압출물에 a. 압력; b. 형성용 몰딩(바람직하게는, 상기 폴리머의 표면의 적어도 일부분의 표면상으로 나노-스캐일 크기의 표면 조직을 공급하는); c. 상기 폴리머를 유리전이온도보다 낮은 상태의 온도로 전이시키는 열의 제거(바람직하게는 동적이면서 조절가능하도록); 의 요소들이 주어지도록 하는 것을 특징으로 하는 폴리머의 형성 장치에 관한 것이다.
바람직하게는, 상기 동적인 열의 제거는, 상기 제 1 몰딩 표면 또는 상기 제 2 몰딩 표면중 적어도 어느 하나의 몰딩 표면에서 적어도 하나의 온도가 조절되는 히트 싱크(heat sink)에 의하여 발생하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 다수개의 히트 싱크들이 상기 제 1 몰딩 표면 또는 상기 제 2 몰딩 표면중 적어도 어느 하나의 몰딩 표면에 설치되고, 상기 성형 구역에서 상호 이격된 상기 히트 싱크들이 상기 성형 구역에서 충분한 적응을 위하여 진입되거나 지연되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 폴리머가 상기 성형 구역을 통하여 진입하는 동안에 폴리머의 온도를 점진적으로 감소시키기 위하여, 상기 진입되는 히트 싱크는 근접한 지연되는 히트 싱크보다 낮은 온도 상태인 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 각각의 히트 싱크의 온도를 조절하기 위한 온도 조절기가 상기 히트 싱크 각각에 설치되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 제 1 몰딩 표면 또는 상기 제 2 몰딩 표면중 적어도 어느 하나의 몰딩 표면은, 적어도 상기 성형 구역의 시작 지점에서 히터에 의하여 열을 상기 폴리머에 전달하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 제 1 몰딩 표면은, 상기 폴리머가 상기 성형 구역으로 진입하기 전에 상기 폴리머를 수용하기 위하여 설치되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 제 1 몰딩 표면이 상기 성형 구역으로 진입하기 전에 상기 제 1 몰딩 표면을 가열하는 히터(heater)가 설치되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 제 1 몰딩 표면 및 제 2 몰딩 표면들 중 적어도 어느 하나의 몰딩 표면을 그들이 성형 구역으로 진입하기 전에 가열하기 위하여, 적어도 하나의 히터가 설치되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 히터들은 적어도 상기 성형 구역의 시작 지점에서 상기 폴리머들이 그들의 유리전이온도 보다 높은 상태를 보다 용이하게 유지할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 히터들은 적어도 상기 폴리머들이 상기 성형 구역으로 진입하기 전에, 상기 폴리머들이 그들의 유리전이온도 보다 높은 상태를 보다 용이하게 유지할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 제 1 몰딩 표면 및 제 2 몰딩 표면들 중 적어도 어느 하나의 몰딩 표면은, 실질적으로 해당하는 폴리머의 나노-스캐일 크기의 표면 조직을 형성할 수 있는 나노-스캐일 크기의 표면 조직을 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 다수개의 제 1 몰딩 표면 및 제 2 몰딩 표면들이 상기 성형 구역을 통하여 불연속적 및/또는 연속적으로 진입되고, 상기 성형 구역으로의 진입은 상기 제 1 몰딩 표면들과 제 2 몰딩 표면들이 쌍을 이루어 동일한 속도로 상기 성형 구역으로 각각 진입하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 제한적이거나 불연속적인 갯수의 제 1 몰딩 표면들과 제 2 몰딩 표면들이 상기 성형 구역을 반복적으로 통과하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 제한적이거나 불연속적인 갯수의 제 1 몰딩 표면들과 제 2 몰딩 표면들이 상기 성형 구역을 단지 일회만 통과하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 제 1 몰딩 표면 및 제 2 몰딩 표면들 중 적어도 어느 하나의 몰딩 표면은, 각각 연속적인 형상으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 태양은, 폴리머(바람직하게는 형성된 폴리머의 적어도 일부분의 표면이 나노-스캐일 크기의 표면 조직으로 이루어진)를 연속적으로 형성하는 장치에 있어서, 상기 폴리머를 그들의 유리전이온도 보다 높은 상태의 온도 상태로 수용하는 성형 구역; 을 포함하여 구성되고, 상기 성형 구역은, 순차적으로 진입하는 제 1 몰딩 또는 몰딩들의 몰딩 표면 또는 몰딩들의 표면들(이하, 하측 몰딩 표면)과, 순차적으로 진입하는 제 2 몰딩 또는 몰딩들의 몰딩 표면 또는 몰딩들의 표면들(이하, 상측 몰딩 표면)으로 이루어지고, 상기 하측 몰딩 표면은 바람직하게는 폴리머가 상기 성형 구역으로 진입하기 전에 상기 폴리머를 수용하고 상기 성형 구역으로 폴리머를 이송하기 위하여 설치되고, 상기 성형 구역은 상기 폴리머에 a. 압력; b. 형성용 몰딩(바람직하게는, 상기 폴리머의 표면의 적어도 일부분의 표면상으로 나노-스캐일 크기의 표면 조직을 공급하는); c. 상기 폴리머를 유리전이온도보다 낮은 상태의 온도로 전이시키는 열의 제거(바람직하게는 동적이면서 조절가능하도록); 의 요소들이 주어지도록 하는 것을 특징으로 하는 폴리머의 형성 장치에관한 것이다.
본 발명의 또 다른 태양은, 공동으로 사출되는 물질(바람직하게는 형성된 물질의 적어도 일부분의 표면이 나노-스캐일 크기의 표면 조직으로 이루어진)를 연속적으로 형성하는 장치에 있어서, 공동 사출되는 형태로 적어도 두개의 폴리머들의 압출물을 형성하는 적어도 하나의 사출기; 상기 압출물을 수용하되, 적어도 상기 압출물의 상기 폴리머들중 어느 하나 또는 상기 폴리머들 모두를 그들 각각의 유리전이온도 보다 높은 상태의 온도 상태로 수용하는 성형 구역; 을 포함하여 구성되고, 상기 성형 구역은, 순차적으로 진입하는 제 1 몰딩 또는 몰딩들의 몰딩 표면 또는 몰딩들의 표면들(이하, 제 1 몰딩 표면)과, 순차적으로 진입하는 제 2 몰딩 또는 몰딩들의 몰딩 표면 또는 몰딩들의 표면들(이하, 제 2 몰딩 표면)으로 이루어지고, 상기 제 1 몰딩 표면은 바람직하게는 압출물이 상기 성형 구역으로 진입하기 전에 상기 압출물을 수용하고 상기 성형 구역으로 상기 압출물을 이송하기 위하여 설치되고, (바람직하게는 그것을 아래로 두는 것에 의하여) 상기 성형 구역은 상기 폴리머 압출물에 a. 압력; b. 형성용 몰딩(바람직하게는, 상기 압출물의 표면의 적어도 일부분의 표면상으로 나노-스캐일 크기의 표면 조직을 공급하는); c. 상기 압출물을 유리전이온도보다 낮은 상태의 온도로 전이시키는 열의 제거(바람직하게는 동적이면서 조절가능하도록); 의 요소들이 주어지도록 하는 것을 특징으로 하는 형성 장치에 관한 것이다.
바람직하게는, 상기 사출기가 상기 폴리머들에 각각 설치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 태양은, 상기 형성 장치에 의하여 형성된 나노 크기의 표면 조직을 가진 폴리머에 관한 것이다.
본 발명의 또 다른 태양은, 상기 형성 장치에 의하여 형성된 나노 크기의 표면 조직을 가진 물질에 관한 것이다.
본 발명의 또 다른 태양은, 적어도 하나의 폴리머가 나노 크기의 표면 조직을 가진 두개의 폴리머들로 이루어진 연속적으로 형성된 공동으로 사출되는 물질에관한 것이다.
본 발명의 또 다른 태양은, 나노 크기의 표면 조직을 가진 연속적으로 형성되는 폴리머에 관한 것이다.
본 발명의 또 다른 태양은, 폴리머들이 나노 크기의 표면 조직을 포함하는 두개의 폴리머들로 이루어진 연속적으로 형성된 공동으로 사출되는 물질에 관한 것이다.
본 발명의 또 다른 태양은, 적어도 하나의 선구적인 폴리머 물질의 계속적이거나 비 분리적이거나 횟수가 제한되지 않은 공정에 의하여 형성된 나노 크기의 표면 조직을 포함하는 적어도 하나의 폴리머(바람직하게는 적어도 두개의 공동 사출되는 폴리머들)로 이루어진 시트 또는 필름에 관한 것이다.
본 발명의 또 다른 태양은, 계속적이거나 비 분리적이거나 횟수가 제한되지 않은 공정에 의하여 형성되어지고 나노 크기의 표면 조직의 동일하고 반복적인 구역들을 다수개 포함하는 적어도 하나의 폴리머(바람직하게는 적어도 두개의 공동 사출되는 폴리머들)로 이루어진 하나의 시트 또는 필름에 관한 것이다.
본 발명의 또 다른 태양은, 계속적이거나 비 분리적이거나 횟수가 제한되지 않도록 형성된 하나의 시트 또는 필름의 선행물질로부터 분리되어진 동일한 나노 크기의 표면 조직을 각각 포함하는 적어도 하나의 폴리머(바람직하게는 적어도 두개의 공동 사출되는 폴리머들)로 이루어진 다수개의 분리된 상태의 시트 또는 필름에 관한 것이다.
바람직하게는, 상기 하측 몰딩 표면은 제 1 평반 또는 하측 평반(platen)에 설치된다. 바람직하게는, 상기 상측 몰딩 표면은 제 2 평반 또는 상측 평반에 설치된다. 바람직하게는, 상기 몰딩 표면은 하나 또는 그 이상의 나노(nano) 또는 실-나노(near nano) 또는 마이크론(micron) 또는 실-마이크론(near micron) 크기의 표면 돌기(relief)나 융기된 단면(profile)으로 이루어진다.
바람직하게는, 상기 상측 몰딩 표면의 인가는 상기 상측 몰딩 표면을 적어도 상측 폴리머의 최상측 표면에 접촉시키도록 하는 것이다.
바람직하게는, 상기 폴리머는 상기 각각의 폴리머들이 유리전이온도보다 높은 온도 상태일 때 상기 하측 몰딩 및 상측 몰딩의 형상을 나타낸다.
바람직하게는, 유리전이온도보다 높은 온도 상태로 가열된 폴리머가 상기 하측 몰딩 표면으로 분사되기 위하여 사출구를 통하여 사출 헤드로 공급된다. 보다 바람직하게는, 용융 펌프가 상기 사출 헤드에서의 폴리머의 주입 정도를 조절한다.
바람직하게는, 상기 폴리머는 액체 상태이다.
바람직하게는, 상기 몰딩 표면들은 실질적으로 형성될 상기 폴리머들의 유리전이온도이거나 그 이상의 온도 상태를 가진다. 보다 바람직하게는, 상기 상측 몰딩 표면을 최상측 폴리머의 상측 표면에 인가시키는 단계에서, 상기 몰딩 표면들은 실질적으로 상기 폴리머들의 유리전이온도이거나 그 이상의 온도 상태를 유지한다. 가장 바람직하게는, 상기 몰딩 표면들은 적어도 형성될 폴리머들의 유리전이온도보다 높은 온도 상태가 되도록 조절될 수 있다.
바람직하게는, 상기 몰딩 (다이(die)) 표면들은 열적으로 전도성이 있다. 보다 바람직하게는, 상기 몰딩 (다이) 표면들은 사용될 수 있는 다른 몰딩 표면들보다 상대적으로 더 높은 열적 전도성을 가진다. 바람직하게는, 몰딩 표면은 니켈, 철, 알루미늄, 카본(carbon) 중 어느 하나 이상의 재질로 이루어진다. 바람직하게는, 상기 몰딩 (다이) 표면은 삼차원(three-dimensional) 몰딩 표면이다. (즉, 평면이 아니다)
바람직하게는, 폴리머를 상기 하측 몰딩 표면에 분사하면서 실형상이 형성된다. 바람직하게는, 적어도 최상측 폴리머의 최상측 표면에 상기 상측 몰딩 표면이 인가되면서 실형상이 형성된다.
바람직하게는, 상기 상측 몰딩 표면을 인가하는 것은 폴리머를 상기 다이 표면으로 이동시키기 위하여 상기 폴리머에 압력을 인가하는 것이다. 보다 바람직하게는, 상기 상측 몰딩 표면을 인가하는 것은 상기 폴리머를 상기 몰딩 표면들에 분사하기 위하여 상기 몰딩 표면들로부터 공기를 제거하는 것이다.
바람직하게는, 형성될 물질 또는 폴리머가 그들의 유리전이온도 보다 높은 온도를 유지하는 동안에 압력이 인가된다.
바람직하게는, 상기 상측 몰딩 표면은 몰딩 압력을 대략 500 kg/cm2 까지 인가하며, 선택적으로는 대략 260 kg/cm2 까지 인가하며, 선택적으로는 대략 60 kg/cm2 까지 인가하며, 선택적으로는, 대략 1-200 Kg/cm2, 1-150, 1-100, 1-90, 1-80, 1-70, 1-60, 1-50, 1-40, 1-30, 1-20, 1-10, 1-9, 1-8, 1-7, 1-6, 1-5, 1-4, 1-3, 1-2, 1-1.5, 1-1.2 kg/cm2 의 범위중 어느 하나의 범위 내에서 인가한다. 또 다른 선택으로는, 상기 압력은 대략 1 kg/cm2 미만으로 인가하며, 선택적으로는 압력을 대략 0.9, 0.8, 0.7, 0.6, 0.5, 0.4, 0.3, 0.2, 0.1 kg/cm2 중 어느 하나의 값으로 인가한다.
바람직하게는, 상기 폴리머가 몰딩 표면의 형상을 가지기 이전에, 폴리머의 냉각 및/또는 피탈(skinning)이 시작된다. 예를 들어, 상기 냉각 및/또는 피탈은 상기 상측 몰딩 표면과 하측 몰딩 표면이 몰딩 압력을 인가하는 단계 이전에 시작된다.
본 발명의 다른 태양으로서, 본 발명은 나노 또는 나노-스캐일의 상세구조로 이루어진 표면 또는 표면들을 포함하는 물질을 형성하는 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 형성가능한 물질을 표면상에 분사 또는 놓거나 거치하는 인가 단계와 물질을 형성하는 단계로 구성된다.
본 발명의 다른 태양으로서, 본 발명은 나노 크기의 표면 돌기를 포함하는 적어도 하나의 표면을 가진 물질을 형성하는 방법으로 이루어지며, 상기 방법은, 형성될 선행물질의 제 1 평반 층 또는 층들의 표면상으로 인도하는 단계를 가지며, 이때 상기 물질은 용융된 상태나 거의 용융된 상태이거나 적어도 인도될 때 고체 상태가 아닌 상태이며, 적어도 상기 선행물질과 이격되되 상기 제 1 평반층 방향을 향하여 위치하는 제 2 평반에 의한 층에 압력을 인가하되, 상기 평반층들중 적어도 어느 하나는 적어도 부분적으로 음각 형상으로 물질을 형성할 수 있는 나노-크기의 표면 돌기를 포함하는 표면을 가진다.
바람직하게는, 상기 방법은 물질이 스트레스 조건이 이완되거나 감소된 상태일 때 인가되는 방법이다.
바람직하게는, 상기 물질은 분사가능한 물질이다. 보다 바람직하게는, 상기 물질은 실질적으로 용융 상태이거나 반-용융 상태이다. 가장 바람직하게는, 상기 물질은 액체 상태이다.
바람직하게는, 표면에 물질을 인가하는 것은 물질을 분사하는 것에 의하여 이루어진다.
바람직하게는, 상기 물질은 대략 50, 40, 30, 20, 10 mm 보다 적은 깊이로 표면에 인가될 수 있다. 보다 바람직하게는 대략 5mm, 보다 바람직하게는 대략 3mm, 가장 바람직하게는 대략 2mm 보다 적은 깊이로 인가된다. 적합한 물질의 인가 깊이는 대략 0.1mm 내지 3mm 의 깊이이며, 선택적으로는 그 깊이는 대략 4, 3, 2, 1 mm 중 어느 하나의 깊이이다.
선택적으로는, 상기 표면으로 인가되는 물질의 깊이는 대략 0.5, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 15, 20, 25, 30, 35 40, 45, 50 or 55 마이크로 미터 또는 대략 56, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 100, 105, 110, 115, 120, 125, 130, 135, 140, 145, 150, 155, 160, 165, 170, 175, 180, 185, 190, 195, 200, 220, 240, 260, 280, 290, 300, 350, 400, 450, 500, 550, 600, 650, 700, 750, 800, 850, 900, 950, 1000, 1050, 1100, 1150, 1200, 1250, 1300, 1350, 1400, 1450, 1500, 1550, 1600, 1650, 1700, 1750, 1800, 1850, 1900, 1950, 2000, 2050, 2100, 2150, 2200, 2250, 2300, 2350, 2400, 2450, 2500, 2550, 2600, 2650, 2700, 2750, 2800, 2850, 2900, 2950, 3000, 3500, 3550, 3600, 3650, 3700, 3750, 3800, 3850, 3900, 4000, 4050, 4100, 4150, 4200, 4250, 4300, 4350, 4400, 4450, 4500, 4550, 4600, 4650, 4700, 4750, 4800, 4850, 4900, 4950, 5000 마이크로미터 또는 0.1 밀리미터로부터 3 밀리미터이며, 사용 가능한 범위는 그들의 값 사이에서 정하여질 수 있다. (예를 들어, 대략 0.5 밀리미터로부터 대략 3 밀리미터나 대략 0.2 밀리미터로부터 대략 2 밀리미터 등)
바람직하게는, 상기 물질은 물질의 형성 표면의 가열이나 다이로부터 제거된 물질을 최소화하는 깊이로 표면에 인가된다.
바람직하게는, 상기 표면에 인가되는 물질의 깊이를 얇게 하면 할수록 수행에 필요한 형성(압축 또는 인쇄) 공정이 더 빠르게 진행되고, 물질이나 제품은 더 단축된 냉각 시간을 가지게 된다.
바람직하게는, 형성을 위한 물질은 형성을 위한 평반이나 표면이 위치되는 표층에 인가된다. 상기 표층은 임의의 깊이를 가진다. 상기 물질의 깊이는 임의의 깊이일 수 있으며, 형성 방법은 나노-스캐일의 가압이나 물질상의 패턴을 형성하는 단계를 가진다.
바람직하게는, 상기 물질은 표면과의 접촉 상태에서 대략 230 ℃ 에서 조절가능한 온도를 가진 폴리스티렌이다.
바람직하게는, 상기 물질은 표면과의 접촉 상태에서 대략 300 ℃ 에서 조절가능한 온도를 가진 폴리카보네이트이다.
바람직하게는, 상기 물질은 미리 정하여진 물질 특성에 따라서 온도가 조절가능한 물질이다. 예를 들어, 상기 물질을 표면에 분사할 수 있는 용융 또는 반-용융 상태에 이르거나 액체 상태에 이르는 온도가 조절 가능한 물질이다.
바람직하게는, 상기 물질은 온도가 조절가능한 물질이며, 분사에 의하여 표면에 오목한 물질(pooled material)을 인가하기 전에 오목한 물질이다. 선택적으로는, 상기 물질이 실질적으로 시트 형태의 표면에 제공될 수 있다. 예를 들어, 상기 물질은 사출시스템으로부터의 압출물일 수 있으며(즉, 계속적인 분사의 형태), 선택적으로 용융 펌프를 가질 수 있다.
바람직하게는, 상기 물질은 조절가능한 방법으로 몰딩 표면상으로 연속적으로 분사되며 그것의 유리전이온도 보다 높은 온도로 가열될 수 있는 물질(이러한 물질은 액체 상태이다)이거나, 용융상태의 몰딩가능한 물질이거나, 열변화온도를 가진 열가소성 물질이거나, 열변화조건에서의 표면이나 형성 도구에 의하여 가열될 수 있는 열가소성 물질이거나, 표면이나 형성 도구에 의하여 냉각될 수 있는 열가소성 물질이거나 용융상태의 몰딩가능한 물질이거나, 표면이나 형성 도구에 의하여 열경화되는 열경화성물질이거나, 이들을 하나 이상 함께 사용할 수 있다. 실시예에 의하면, 상기 물질을 용융상태에서 상기 다이 표면으로 분사가능하고, 그것의 유리전이온도보다 높은 상태의 온도를 가질 수 있도록 온도가 가열될 수 있는 물질이며, 이에 의하여 상기 물질을 그것의 액체 상태에 있을때 몰딩의 형상을 가지도록 할 수 있다.
바람직하게는, 상기 물질은 열경화성 폴리머나 열경화성 플라스틱 폴리머로부터 선택될 수 있다.
바람직하게는, 상기 물질은 열변화온도에서 표면에 인가될 수 있다.
바람직하게는, 상기 물질은 중합체 합성물(polymeric composite)일 수 있다.
바람직하게는, 상기 물질은 폴리카보네이트(polycarbonate)(PC), 폴리스티렌(polystyrene)(PS), 범용 폴리스티렌(general purpose polystyrene)(GPPS), 폴리메틸메타크릴레이트(polymethyl methacrylate)(PMMA), 우레탄(urethane)(TPU), 폴리에틸렌 텔레프탈레이트(polyethylene terephthalate)(PET), 폴리에스터메타크릴레이트(polyester methacrylate)(PEM), 폴리프로필렌(Polypropylene)(PP), 내충력 폴리스틸렌(High impact polystyrene) (HIPS), 아크릴로니트닐 부타디엔 스틸렌(Acrylonitnle butadiene styrene)(ABS), 폴리에스테르(Polyester)(PES), 폴리아미드(Polyamides)(PA), 폴리비닐클로라이드(Polyvinyl chloride)(PVC), 폴리우레탄(Polyurethanes)(PU), 폴리비닐리딘 클로라이드(Polyvinylidene chloride)(PVDC), 폴리에틸렌(Polyethylene)(PE), 폴리테트라플루오르에틸렌(Polytetrafluoroethylene)(PTFE), 폴리에틸렌테르케톤(Polyetheretherketone) (PEEK)(폴리테르케톤)(Polyetherketone), 폴리에텐마이드(Polyethenmide)(PEI)(울텐)(Ultem), 폴리락틱에이시드(Polylactic acid)(PLA)일 수 있다.
바람직하게는 상기 물질은 본 발명의 형성 방법에 이용될 수 있다. 폴리스티렌(polystyrene)(PS), 내충력 폴리스틸렌(High impact polystyrene) (HIPS), 폴리카보네이트(polycarbonate)(PC), 아크릴로니트닐 부타디엔 스틸렌(Acrylonitnle butadiene styrene)(ABS), 나일론(nylon), 크리스탈라인 폴리머(crystalline polymer)와 같은 다양한 열가소성 물질이 이용가능하며, 제한적이지 않다. 상기 물질은 폴리에틸렌(Polyethylene)(PE), 폴리에틸렌 텔레프탈레이트(polyethylene terephthalate)(PET), 저밀도 폴리에틸렌(low density polyethylene)(LDPE), 저저밀도 폴리에틸렌(low low density polyethylene)(LLDPE), 열가소성 우레탄(urethane)(TPU), 열가소성 에틸렌(TPE), 폴리프로필렌(polypropylene) (PP)과 같은 무정형의(amorphous) 폴리머와 같은 다양한 얇은 플라스틱일 수 있으며, 제한적이지 않다. 예를 들어 1 내지 20 층으로 이루어진 폴리프로필렌일 수 있으며, 적합한 다이를 가진 기계로 공급되어 평반이나 그릇 또는 유사한 접시 형상을 이룰 수 있다. 나아가, 고무나 페놀수지 등과 같은 열경화성수지도 이용가능하다.
바람직하게는, 상기 물질은 열가소성 우레탄(urethane)(TPU), 폴리카보네이트(PC), 폴리메틸메타크릴레이트(polymethyl methacrylate)(PMMA), 범용 폴리스티렌(general purpose polystyrene)(PS)과 같은 광학적(optical) 물질일 수 있다. 이와 같은 광학적 물질은 예를 들어 광학 렌즈 제조용 물질이다.
바람직하게는, 분사를 위하여 공급되어질 수 있는 물질과 본 발명의 방법에 이용될 수 있는 물질은 여러가지가 이용될 수 있다. 예를 들어, 성형 구역에서 형성 과정의 압력에 의하여 반응될 수 있는 보다 적합한 물질이 선택될 수 있다. 그러한 반응은 압력이나 열에 의하여 촉진되거나 생성되거나 형성될 수 있으나 그 결과는 적어도 그 물질은 그것에 주어진 변화를 형성할 수 있어야 한다. 예를 들어, 시트 금속과 같은 연성(ductile)의 물질이 제공되고 그 위나 아래로 다양한 물질이 공급될 수 있으며, 예를 들면 반-용융 시트 금속처럼 적어도 하나의 물질이 용융상태나 반-용융상태에 있는 경우와 같이 다른 물질들이 상기 성형 구역내에서 영향을 받음에도 불구하고, 금속물질이나 펴늘일 수 있는(malleable) 물질이 압력 성형 구역에서 바람직한 형상으로서 형성될 수 있다.
압력이 주어지는 환경에서 형상을 유지하거나 가지거나 인쇄될 수 있는 기본적인 물질(예를 들어, 납, 구리, 아연 등과 같이 펴 늘일 수 있거나 연성의 금속물질이거나 플라스틱 등)은 그들을 형성시키는 열이 필요한 열가소성 수지이거나, 형성 압력이 가해지는 촉매나 열이 필요한 열경화성 수지이거나 변형에 열과 압력이 필요한 범용 열가소성 수지일 수 있다. 예를 들어, 고무는 형성 압력이 주어지며 추가적으로 열이 가해져서 고무 분자의 상호 연결을 보다 촉진시킬 수 있으며, 압력과 열이 제거되면서 고무 물질에서 부여된 형상이 유지된다.
다른 물질에 있어서도, 예를 들어 열경화성 물질이나 두개의 포트(pot) 또는 촉매로서 열이 필요한 보다 많은 물질에 있어서 물질을 형성하는 압력과 물질을 드러나게 하는 열이 존재할 수 있다. 예를 들어, 주입형 탄소섬유(preimpregnated carbon fibre)의 공급은 물질을 형성하는 압력과 물질을 드러내게 하는 열과 몰딩이나 에폭시를 경화시키는 응용례로서 적용할 수 있다.
물질이나 물질의 요소들을 액체 상태(즉, 물질의 유리전이온도 이상으로, Tg)로 할 수 있도록 가열될 수 있는 바람직한 물질들이 있다. 냉각중에서는(즉, 물질의 유리전이온도 Tg 로 감소) 상기 물질이 고체화되고(결정화), 그럼으로써 액체 상태일 때 분사된 물질에 몰딩의 형상이나 표면 돌기 패턴이 유지된다.
바람직하게는, 상기 물질은 전도성 폴리머이거나 그 일부를 형성할 수 있다.
바람직하게는, 상기 물질은 폴리머로 된 상처용 붕대(polymer wound dressing)이거나 그 일부를 형성할 수 있다.
바람직하게는, 형성된 제품은 금속화 가공 처리가 될 수 있다. 보다 상세하게는, 금속화 가공 처리가 수행될 수 있는 제품은 상기 형성된 물질(폴리머)을 예를 들어 용해에 의하여 제거시킬 수 있으며, 그 결과의 금속 구조는 형성된 제품의 표면의 음각의 형상을 가지게 된다.
바람직하게는, 형성된 제품은 비-반사 또는 강한 비-반사 표면 돌기 구조를 가질 수 있다.
바람직하게는, 표면은 성형 구역의 일부에 제공되거나 그 일부를 이룰 수 있다. 바람직하게는, 상기 성형 구역은 압력 성형 구역이다.
바람직하게는, 표면은 형성 블럭의 표면의 일부를 이룰 수 있다. 바람직하게는, 표면은 형성 도구나 다이 또는 인쇄기(imprinter)의 하나의 표면일 수 있다. 바람직하게는 상기 표면은 하나의 평반 프레스 또는 형성 도구이다.
바람직하게는, 상기 표면은 계속적인 형성 도구(Continuous Forming Tool, CFT)의 일부이다. 바람직하게는, 상기 표면은 이동하는 벨트 형성기(Moving Belt Former. MBF)의 일부이다.
바람직하게는, 형성은 인쇄를 포함할 수 있다. 바람직하게는 상기 다이는 인쇄다이일 수 있다.
바람직하게는, 물질을 형성하는 형성 도구나 다이나 인쇄 표면은 하나 이상의 금속 코팅된 나노튜브(nanotube)로서 이루어진다. 보다 바람직하게는, 상기 금속 코팅된 나노튜브는 미리 정하여진 형성될 제품에 따라서 배치되거나 구성된다. 가장 바람직하게는, 몰딩 표면은 니켈(nickel) 다이 표면이다.
바람직하게는, 상기 표면은 압착기의 일측 평판이며, 그 대향되는 평반에는 패턴을 물질에 인쇄하거나 압착시키기 위한 적합한 지형(topology)이 형성된다.
바람직하게는, 상기 지형은 융기된 형상(profile)이다. 바람직하게는, 상기 평반중 하나 이상의 평반은 나노-스캐일의 형성될 표면 형상을 가진 표면을 포함하거나 그 표면을 물질로 이동시킨다.
바람직하게는, 상기 물질은 표면에 인가하기 전에 온도를 조절할 수 있는 물질일 수 있다. 바람직하게는, 상기 물질은 표면에 인가될 때 온도를 조절할 수 있는 물질일 수 있다.
바람직하게는, 상기 물질은 표면에 인가하기 전에 온도를 조절할 수 있는 물질이고, 표면에 인가될 때 온도를 조절하는 물질이다.
본 발명의 다른 태양에 있어서, 본 발명은 상술한 본 발명의 태양에 따른 방법에 의하여 다음과 같은 형태의 품목의 형성에 적용된다. 물로부터 형성되거나 물 내부의 구성요소들을 분리시키는 것과 같은 종류의 분리용 맴브레인(membrane), 화학제품(chemicals), 가제(gases), 혈액(blood), 연료전지내의 사용물, 센서디바이스, 광확산기(light diffuser), 광 방사체(emitter), 레이다 등과 같은 전파 반사기나 전파 흡수기, 전자회로나 전기회로, 파티클 정렬기(particle alignment)나 정렬 기술, 소수성 물질과 같은 수분 방수제(repellent)나 수분 방수기술, 액정디스플레이(LCD)나 컴팩트 디스크(CD)나 디지털 비디오 디스크(DVD)와 같은 광학 매체나 그 기술, 광-볼타익 셀(photo voltaic cell), 메모리 저장소자, 피부 치료물이나 상처 치료물(예로서 의료용 밴드물)과 같은 의료 소재, 약품 배급장치나 장비, 감소(낮은) 마찰 표면 물질, 증가(높은) 마찰 표면 물질, 라미네이션(lamination) 기술, 무선식별칩(RFID), 전도성 폴리머 층/제품/회로, 음광(negative light) 반사체와 같은 광 벤딩(bending) 기술, 순차적으로 금속화가 이루어지고 제거되는 형성된 제품의 물질인 비-반사 표면이나 형성된 표면구조.
본 발명의 다른 태양에 있어서, 본 발명은 서로의 방향으로 압착되는 타측 평반과 결합하는 일측 평반 상에 놓여지는 선행물질로부 형성되는 다음의 품목의 형성에 적용된다. 물로부터 형성되거나 물 내부의 구성요소들을 분리시키는 것과 같은 종류의 분리용 맴브레인(membrane), 화학제품(chemicals), 가제(gases), 혈액(blood), 연료전지내의 사용물, 센서디바이스, 광확산기(light diffuser), 광 방사체(emitter), 레이다 등과 같은 전파 반사기나 전파 흡수기, 전자회로나 전기회로, 파티클 정렬기(particle alignment)나 정렬 기술, 소수성 물질과 같은 수분 방수제(repellent)나 수분 방수기술, 액정디스플레이(LCD)나 컴팩트 디스크(CD)나 디지털 비디오 디스크(DVD)와 같은 광학 매체나 그 기술, 광-볼타익 셀(photo voltaic cell), 메모리 저장소자, 피부 치료물이나 상처 치료물(예로서 의료용 밴드물)과 같은 의료 소재, 약품 배급장치나 장비, 감소(낮은) 마찰 표면 물질, 증가(높은) 마찰 표면 물질, 라미네이션(lamination) 기술, 무선식별칩(RFID), 전도성 폴리머 층/제품/회로, 음광(negative light) 반사체와 같은 광 벤딩(bending) 기술, 순차적으로 금속화가 이루어지고 제거되는 형성된 제품의 물질인 비-반사 표면이나 형성된 표면구조.
바람직하게는, 상기 품목은 하나 이상의 광볼타익 셀, 컴팩트 디스크(CD), 디지털 비디오 디스크(DVD)으로 이루어진 광학 매체일 수 있다. 바람직하게는, 상기 품목은 액정디스플레이(LCD)를 포함하는 광학 매체일 수 있다. 바람직하게는, 상기 품목은 전도성 회로의 구성요소일 수 있다.
바람직하게는, 하나 이상의 상기 평반은 마이크로 스캐일 또는 나노 스캐일 표면으 형성될 모양으로 이루어진 표면을 포함하거나 그 표면을 선행물질로 이동시킨다.
특허출원 PCT/NZ2006/000301 의 본문에 설명된 방법과 장치는 여기에서 참조적으로 통합되었다. 또한, 특허출원 PCT/NZ2006/000300 의 본문에 설명된 방법과 장치는 여기에서 참조적으로 통합되었다.
도 1 은 본 발명에 따라서 액체 상태가 형성될 때 폴리머의 흐름이 도시된 전자 현미경 이미지를 나노 스캐일로 스캐닝한 것이다.
도 2 는 도 1 에 도시된 제품의 원자력간력현미경(atomic force microscope) 측정값이다.
도 3 은 도 1 에 도시된 제품의 부분에 대한 원자력간력현미경 이미지이다.
도 4 는 본 발명에 따라 형성된 나노-스캐일 제품의 전자현미경 이미지를 나노/마이크론 크기로 (DVD) 스캐닝한 것이다.
도 5 는 도 4 에 도시된 제품의 원자력간력현미경 측정값이다.
도 6 은 본 발명에 따라 포밍 과정 단계들 전역에 걸쳐 형성된 물질의 온도를 도식적으로 표현한 것이다.
도 7 은 하부 몰딩 표면상으로 흐르는 단일압출물(single extrudate)과 함께 분사헤드(extrusion head)의 측면 모습을 나타낸다.
도 8 은 도 7 의 실시예의 사시도이다.
도 9 는 도 7 및 도 8 의 실시예와 함께 원 위치에서의 상부 몰딩 표면 배치를 나타낸다.
도 10 은 도 9 의 실시예의 사시도이다.
도 11 은 도 8 의 것과 유사하되 하부 몰딩 표면에 두 개의 압출물이 흐르는 단일 분사헤드가 구비된 것의 사시도이다.
도 12 은 본 발명에 따른 도 11 의 배치의 택일적 실시예로서 한 쌍의 압출기 헤드들(extruder heads)로부터 하부 몰딩 표면 위로 두 개의 압출물들이 흐르며, 상부 몰딩 표면은 다수 개의 물질층들(material layers)이 적용되도록 제자리에 나타나는 것을 도시한다.
도 13a, 14a, 15a 는 도 13b, 14b, 15b 에 각각 대응하여 나타난 패턴(pattern)이 형성된 제품들을 생산하기 위해 사용된 몰딩 표면의 SEM 이미지들이다.
도 16 은 특정 몰딩 표면의 개략적인 형태를 나타낸다.
도 17 내지 21 은 도 16 의 몰딩 표면 위로 흐른 폴리머의 및 본 발명에 따라 형성된 제품의 SEM 이미지들이다.
(정의)
여기에서 '나노 스케일'(nanoscale) 또는 '나노'(nano)로 사용된 것은 다음과 같은 의미를 갖는다. - 0.1 내지 1000 나노미터 범위 내에서 하나 또는 그 이상의 치수(dimension)를 갖는 것.
'액체상태'(Liquid phase)는 고체 또는 기체와 다른 물질 상태이다. 즉, 액체인 물질의 상태이다. 액체상태는 분자들 또는 원자들의 열운동성(thermal mobility)이 하나의 유체가 아니라 그 것들이 연결된 응집성과 비교될 수 있는 물질의 세 가지 기본 구조 상태 중 하나이다.
여기에서 '용융'(molten)은 다음과 같은 의미를 갖는다. - 일반적으로 열이 가해짐으로서 예를 들어 녹는점과 같은 특정 최저의 온도에서 물리적 특성 또는 물질의 상태가 고체에서 액체 상태로 변화되는 것과 같이 물질의 내부 에너지가 증가된 물질의 물리적 특성을 갖는 것.
여기에서 '반-용융'(semi-molten)은 다음과 같은 의미를 갖는다. - 고체상태와 용융 상태 또는 액체 상태 사이의 물리적 특성 또는 상태를 갖는 물질.
여기의 상세한 설명 내에서 '구성되는'(comprising)이라는 용어은 '부분에서 최소한이라도 존재하는'이라는 것을 의미한다. '구성되는'이라는 용어가 포함된 여기의 상세한 설명에서 각각의 문장이 이해될 때, 상기 용어에 의해 전제된 문장이나 문장들과는 다른 특징이 또한 존재할 수 있다. '구성되는'와 같이 관련된 용어들은 동일한 방식으로 이해되어야 한다.
본 발명은 부분들, 구성요소들 및 발명의 세부사항에 언급되거나 또는 지칭되는 특징들을 구성하기 위해 두 개 이상의 부분들, 구성요소들 또는 특징들이 하나씩 또는 모든 조합으로서 개별적으로 또는 집합적으로 또한 넓은 의미로서 언급될 수도 있으며, 특정한 완전체들(integers)은 본 발명과 관련된 분야에 있어서 균등한 것으로 알려진 것들로서 여기에서 언급되고, 이러한 공지의 균등물들이 개별적으로 언급되면 여기에 통합된 것으로 간주된다.
본 발명은 전술된 바와 같이 구성되고, 또한 계속해서 단지 실례로서 제공된 구조들로서 이해될 것이다.
본 발명의 바람직한 실시예들은 도면들과 참조되어 설명될 것이다.
본 발명은, 작용이 형성되기 위해 물질(재료)이 유동가능한 형태 또는 상황 또는 상태로 제공될 때 형성가능한(formable) 물질의 형성 방법을 제공하는 것에 있어 큰 장점들이 있다 것이 인지된다. 제품 공정 라인(product processing line) 속도는 형성된 제품의 품질 저하 없이 매우 크게 증가될 수 있다. 더욱이, 본 발명은 고품질의 재현성(reproducibility) 및 높은 선명도(definition)를 갖는 제품들의 형성을 기대할 수 있다.
본 발명에서 최대 공정 속도(maximum processing speed)를 위한 제한 요소는 소정의 정확도를 갖고 몰딩 표면에 형성될 물질의 공급 및 흐름을 제어하는 능력인 것으로 예상된다. 압출물의 흐름율 제어에 있어서의 개선은 제한된 기간 내에 추가적으로 더 큰 공정 속도를 가능하게 할 것으로 기대될 것이다.
본 발명의 첫번째 실시예에 있어서, 유리전이온도(glass transition temperature)(Tg) 이상의 온도로 형성되도록 폴리머를 가열하는 단계, 하부 몰딩 표면(2) 위로 연속적인 폴리머P(a)를 유동시키는 단계, 유리전이온도 이상으로 상기 폴리머P(a)의 유지시키는 단계, 상기 폴리머P(a)가 유리전이온도 이상으로 유지되는 동안 폴리머P(a)의 상측 표면(3a)에 적어도 상부 몰딩 표면(3)을 적용(applying)시키는 단계, 및 상기 몰딩표면들(2, 3) 내에서 또는 그 사이에서 있는 동안 상기 폴리머P(a)가 유리전이온도 이하로 떨어지는 것을 허용하는 단계를 포함하는 폴리머를 형성하기 위한 방법이 제공된다. 이러한 방법에 의해 형성된 상기 폴리머P(a)는 그 다음으로 몰딩 표면들(2, 3)에서 제거된다.
본 발명의 두번째 실시예에 있어서, 각각의 폴리머들의 개별적인 유리전이온도(Tg) 이상으로 첫번째 폴리머P(a)와 두번째 폴리머P(b) 각각의 가열단계, 하부 몰딩 표면(2) 위로 첫번째 폴리머P(a)를 연속적으로 유동시키는 단계, 첫번째 폴리머P(a)를 유리전이온도 이상으로 유지시키는 단계, 상기 첫번째 폴리머P(a)의 상측 표면(3a) 위로 두번째 폴리머P(b)를 연속적으로 유동시키는 단계, 두번째 폴리머P(b)를 유리전이온도 이상으로 유지시키는 단계, 각각의 폴리머들P(a),P(b)이 그것들의 각 유리전이온도 이상의 온도로 유지되는 동안에 두번째 폴리머의 상측 표면(3b) 에 적어도 상부 몰딩 표면(3)을 적용시키는 단계, 및 상기 몰딩표면들(2, 3) 내에서 또는 그 사이에서 있는 동안 상기 폴리머들P(a),P(b)이 그것들 각각의 유리전이온도 이하로 떨어지는 것을 허용하는 단계를 포함하는 두 개의 폴리머들을 형성하기 위한 방법이 제공된다. 이러한 방법에 의해 형성된 폴리머들P(a),P(b)은 그 다음으로 몰딩 표면들에서 제거된다.
본 발명의 세번째 실시예에 있어서, 각각의 폴리머들의 유리전이온도 이상으로 다수 개의 폴리머들 각각을 가열하는 단계, 하부 몰딩 표면(2) 위로 첫번째 폴리머P(a)를 연속적으로 유동시키는 단계, 첫번째 폴리머P(a)를 유리전이온도(Tg) 이상으로 유지시키는 단계, 첫번째 폴리머P(a)의 상측 표면(3a) 위로 두번째 폴리머P(b)를 연속적으로 유동시키는 단계, 상기 두번째 폴리머P(b)를 유리전이온도 이상으로 유지시키는 단계, 하나 또는 그 이상의 추가적인 폴리머들을 각각의 폴리머P(x)(미도시)의 상측 표면(3x)(미도시) 위로 연속적으로 유동시키는 단계, 각각의 폴리머들을 그것들 각각의 유리전이온도 이상으로 유지시키는 단계, 폴리머들 각각이 그것들의 유리전이온도 이상으로 유지되는 동안 최상측의 폴리머P(x)의 상측 표면(3x)에 적어도 상부 몰딩 표면(3)을 적용시키는 단계, 및 상기 몰딩표면들(2, 3) 내에서 또는 그 사이에서 있는 동안 폴리머들이 그것들 각각의 유리전이온도 이하로 떨어지는 것을 허용하는 단계를 포함하는 다수 개의 폴리머들을 형성하기 위한 방법이 제공된다. 이러한 방법에 있어서 폴리머들P(a),P(b),P(x)은 그 다음으로 몰딩 표면들(2, 3)에서 제거된다.
유용하게도, 상부 몰딩 표면에서 작용하는 압력은 형성되어야할 물질들 또는 폴리머(들)이 그것들의 유리전이온도들 이상으로 유지되는 동안에 작용된다.
상기 폴리머(들)의 쿨링(cooling) 및/또는 스키닝(skinning)은 폴리머(들)이 몰딩 표면(2, 3)의 모양이 나타난 후에 작동의 시작이 허용된다. 예를들어, 쿨링 및/또는 스키닝은 상부 몰딩 표면이 적용된 단계 이후에 작동의 시작이 허용되며 상기 상부 몰딩 표면은 몰딩 압력(moulding pressure)이 작용된다.
도 7 내지 12 에는 연속성형장치(continuous forming tool: CFT) 또는 이동벨트성형기(moving belt former: MBF) 또는 다른 엔드리스벨트시스템(endless belt system)(1)의 하부 몰딩 표면(2) 위에서 분사헤드(6)로부터 폴리머P(a),P(b),(P(x)는 미도시)가 연속적으로 유동하는 것이 전체적으로 도시되어 있다. 설명이 용이하도록, 상기 폴리머들P(a),P(b),P(x)의 최상단 표면에 작용하는 상부 몰딩 표면(3)은 도시되지 않았다. 그러나, 상기 상부 몰딩 표면(3)은 하부 몰딩 표면(2) 위로 높이 또는 측정에 있어서 제어될 수 있으며 상기 상부 몰딩 표면(3)이 몰드될(성형될) 폴리머들의 최상단 표면에 적어도 적용되도록 위치가 낮춰질 수 있다. 선택적으로, 하부 몰딩 표면이 상기 상부 몰딩 표면 쪽으로 갈수도 있다. 상기 상부와 하부 몰딩 표면들 사이간의 거리 조절은 성형과정 동안에 조절될 수도 있다.
분사헤드(6)는 하부 몰딩 표면(2)에 몰드될 물질(폴리머)의 유동을 제어할 수 있는 능력을 갖춘 특정 압출 시스템(extrusion system)과 함께 사용될 수 있다. 압출기에 추가적으로, 몰딩 표면(2)으로 압출유동의 정확성 및 제어를 보조하거나 향상시키도록 멜트펌프(melt pump)(미도시)가 선택적으로 압출기와 함께 내부-라인에서 사용될 수도 있다. 멜트펌프는 폴리머의 압출기 출력을 향상시키기 위해 그리고 폴리머 압출유동률을 제어하기 위해 특히 유용한 추가품목이 될 수 있다.
도면을 참조하여 본 발명의 실시예가 논해질 것이다. 도 6 에 도시된 바와 같이, 물질의 온도분포(temperature profile)은 본 발명에 따라 물질의 처리공정 과정 동안에 변화될 것이다. 처리된 물질의 온도는 TP 로 지칭된다. 비록 공정 과정이 더 많은 수의 제어가능한 세그멘트들로 분할되는 동안에 제어 시스템 및 센싱(sensing)을 향상하는 것이 고려될 수도 있지만, 더 쉽게 참조되도록, 처리단계는 또한 세그멘트들(segments)로서 분할된다. 도시된 상기 세그멘트들은 일반적인 도해(illustration)이다. 본 발명의 처리공정 과정은 더 상세히 설명될 것이다.
성형을 위해 처리되어야 될 물질이 선택된다. 이러한 물질 또는 물질들은 각각의 유리전이온도(Tg) 이상으로 상승된다. 이러한 초기 가열 단계는 첫번째 온도구간(temperature zone)(1)(TZ-1)으로서 언급된다. 이 단계는 물질이 '유동가능한' 상태로 형성될 수 있게 놓이는 것을 허용한다. 이러한 상태는 두번째 온도구간(TZ-2)인 CFT 또는 MBF 또는 엔드리스벨트시스템(1)에서 하부 몰드 표면(2) 위로 상기 물질이 제어가능하게 유동되는 것을 허용하는 것에 있어 요구된다. 성형될 물질의 연속적인 유동을 위하여 다른 형태로서 몰딩 표면을 제공하는 것이 가능하며 이는 고려될 수 있다.
두번째 온도구간(TZ-2) 동안에, 상기 물질 또는 상기 물질이 존재하는 (예를들어, 주변공기 또는 다이(die) 또는 몰딩 표면(moulding surface)) 주변환경은 상기 물질이 그것의 유리전이온도(Tg) 이상을 유지하는 것을 허용하도록 제어되며, 예를 들어 히터 또는 히터들이 사용될 수 있다. 그리고, 상측 다이 또는 몰딩 표면(3)이 상기 물질이 성형되도록 적용된다. 이러한 방법에 있어, 다이 또는 몰딩 표면이 적어도 적용되는 물질의 표면은 성형될 것이다. 예를들어, 두 개의 층들(또는 요구에 따라 그 이상의 층들)의 물질이 몰딩 표면(2) 위로 유동하는 곳에서, 몰딩 표면의 릴리프패턴(relief pattern)은 실질적으로 물질의 몇몇에 또는 전체에 확장될 수 있다. 이러한 방법에 있다. 다수의 층을 갖는 제품이 성형될 수 있다. 이러한 실시예 중 하나에 있어, TPU 와 PC 와 같이 통상적으로 불화합적인(incompatible) 물질들이 함께 성형될 수 있다.
그리고, 성형될 제품이 엔드리스벨트시스템(1)을 따라 운송될 때까지 상기 물질들은 몰딩 표면(2, 3)의 경계 내에서 유지된다. 온도구간(3)(TZ-3)은 추가적인 기간 동안 몰딩 표면들(2, 3) 내에서 상기 물질(들)을 제어하고, 상기 물질이 몰딩 표면들 위로 유동하는 위치에서의 온도에서 온도가 저하되기 시작하는 것을 허용한다.
추가적인 기간 후에, 상기 물질(들)은 온도가 추가적으로 더 감소되며, 예를들어 온도구간(4)(TZ-4)의 구역 안에 들게 된다. TZ-4 에서 이러한 구간의 끝에 도달하게 됨은 물질이 온도에 있어 물질의 유리전이온도 보다도 더 떨어지는 것을 허용한다.
추가적인 온도구간(5, 6, 7)(TZ-5, TZ-6, TZ-7)이 TZ-1 내지 TZ-4 를 뒤이어 제공된다. 이러한 뒤쪽 구간들은 상기 물질이 온도에 있어 유리전이온도에서 주변온도(ambient temperature)(Ta)로 떨어지는 것을 허용한다(예를 들어, 약 90oC 에서 약 20oC 로). 이러한 온도구간들은, 앞서의 구간들과 같이, 다이 또는 몰딩 표면들 내에 있는 동안에 성형된 물질의 쿨링을 허용하도록 제어된 온도이다. 이러한 성형 제품은 몰딩 표면에서 제거되는 동안 상기 물질의 유리전이온도 아래로 그리고 주변온도(Ta) 가까이 (온도가) 떨어진다.
상기 물질이 각각의 온도구간 내에 머물게 되는 것에 요구되는 기간은 컨베이어시스템(1)이 (예를들어, 미터/분 단위로) 작동하는 리니어라인속도(라인의 선속도)(linear line speed)(LS-1)에 의해 좌우된다. 이러한 기간은 물질(들)의 쿨링률(냉각률) 을 제어할 수 있는 능력에 좌우될 것이다. 각각의 온도구간들 내에 물질(들)이 머물게 되는 시간대는 컨베이어의 라인스피드(LS-1) 또는 쿨링구간들(cooling zones)(CZ)을 조절함으로서 제어될 수 있다. 또한, 이러한 시간대는 성형되어야 할 폴리머의 쿨링률에 좌우될 것이다.
일반적으로, 가열구간들(TZ-1, TZ-2)은 가능한 신속히 작동되어 하는 것이 필수적으로 고려된다. - 이는 상기 물질(들)을 그것들의 Tg 이상으로 유지시키기 위해 요구되는 시간 에너지를 최소화시킨다. 이러한 온도구간 세그먼트들을 빠르게 작동시키는 것은 공정에 있어서 그리고 그것들의 최적 용융상태에 있는 물질 또는 폴리머(들)의 운송에 있어서 전체적인 (에너지) 가열 요건들을 최소화시키는 것에 도움을 줄 것이다.
일반적으로, 쿨링구간들(TZ-3, TZ-4, TZ-5, TZ-6, TZ-7)이, 유리전이온도 이하로 그리고 추가적으로 주변온도(Ta)까지 쿨링에 요구되는 시간에 따라 작동되어야 하는 것이 필수적으로 고려된다. 충분한 열에너지가 물질의 모양이 형성되어 유지되는 다이에서 상기 물질의 제거시까지 성형된 물질(들)에서 제거되어야 한다. 상기 물질에서 충분한 열에너지가 제거되기 이전에 다이 또는 몰딩 표면으로부터의 (물질) 제거는, 열에너지가 물질의 내부로부터 성형된 물질 또는 제품의 외부 표면들로 전달되는 것이 지속되는 결과를 초래한다.
성형된 제품이 충분히 냉각되지 않으면, 제품의 코어(중심부)는 성형된 제품의 표면으로 열에너지를 전달시키기 충분한 상태로 남게 될 것이며, 표면 구조 및 제품 자체의 불안정성을 초래한다. 따라서, 이러한 경우에 있어 성형된 제품의 구조적 안정성은 상기 물체가 고체 상태가 되기 위해 충분한 열에너지를 잃어버리지 않음에 따라 손실될 것이다. 다른 물질들(폴리머)은 다른 비율로 쿨링될 것임에 따라서, 상기 CZ(쿨링구간)은 이에 따라 조절될 것이다.
다수 개의 층을 갖도록 성형될 제품의 경우, 사용되어야 할 물질들(예를들어 폴리머)은 그것들의 유리전이온도 이상으로 상승된다. 그리고, 첫번째 폴리머들P(a)은 분사헤드(6)에서 엔드리스벨트시스템(1)의 하부 몰딩 표면(2) 위로 압출물(extrudate)로서 연속적으로 유동된다. 마찬가지로 두번째 폴리머들P(b)이 압출물로서 첫번째 폴리머P(a)의 상부 표면(3a) 위로 연속적으로 유동된다. 이러한 방식으로, 폴리머의 두 층들은 몰딩 표면(2) 위에 놓인다. 이는 완료된 첫번째 두 개의 온도구간 세그멘트들이다. 그 다음으로, 그것들이 각각의 유리전이온도 이상인 유지하는 동안, 상부 폴리머층P(b)의 최상단 표면(3b)에 적어도 상부 몰딩 표면(3)의 적용을 받도록 상기 폴리머들P(a),P(b)는 이송된다. 상부 몰딩 표면(3)에는 폴리머 위의 압력이 작용하고 적용되며 상부 몰딩 표면의 형태가 적용된다. 상부 몰딩 표면(3)으로부터의 압력은 몰딩 표면들(2, 3) 사이에 위치하는 폴리머들을 유지시키는 것에 도움을 준다. 이러한 압력은 사용될 다이 또는 몰딩 표면의 표면릴리프형상들(surface relief features)로 폴리머를 가압하는 것에 또한 사용될 수 있다. 도 6 에 표시된 다이 압력 포인트(die pressure point)(Dp) 로 압력이 가해진다. 상기 표면릴리프형상은 패턴 또는 상기 폴리머들이 형성되어야 될 삼차원 형상을 결정한다. 성형될 수 있는 제품의 실예들은 아래에 설명된다.
'D'는 하부 몰딩 표면(2) 위에 유동되는 물질의 폭이다. 물질의 폭은 분사헤드(6)를 통하여 조절될 수 있다. 폭은 성형될 제품의 적용에 좌우될 것이다. 성형 제품의 압출 처리과정을 위한 제한 요소는 몰딩 표면(2)의 직경에 좌우될 것이다. 또한, 분사헤드(6)로부터의 유동제어는 멜트펌프(미도시)를 포함하여 보조됨으로서 문제가 되는 유동을 제어될 수 있다. 그러나, 더 큰 폭의 벨트시스템 및 몰딩 표면을 제공하는 것이 성형될 제품을 더 큰 폭으로 제조 가능하게 할 수 점은 명백하다.
'A'는 분사헤드(6)에서 몰딩 표면(2)으로 물질 유동의 각도이다. 상기 분사헤드 각도는 다이 표면 위의 압출물의 각도를 변경하도록 변경될 수 있다. 압출물의 각도를 변경하는 것은 압출물이 다이 표면에 만나는 유동 방향을 보조한다. 다이의 각도를 바꾸는 이러한 기능은 압출물에서의 약간의 변형과 처리과정 속도와 두번째 분사헤드에서 다른 용융유동성(melt flow index)을 갖는 또 다른 압출물이 연속적으로 사용될 때 폴리머의 용융유동성의 변화를 도모할 수 있다. 다이 표면에 만나기 위한 압출물에 대한 이상적인 각도는 대략 60o 와 90o 사이이다. 이러한 각도 범위는 압출물과 다이 표면 사이에서 최소한의 공기혼입을 보증하는 것에 도움을 준다. 또한, 다이 각도는 다이 표면 위의 폴리머가 흐르는 이용가능한 구역 내에서 몇몇 개의 다이들을 정렬시키는 것에 이용될 수도 있다.
'R'은 하부 몰딩 표면 위로 상기 물질이 유동하는 곳에서 회전각(turn angle)이다. 최소한의 회전반경(turn radius)는 압출물과 다이 표면 사이에 최소한의 공기혼입을 보증한다. 상기 반경은 반경 주변의 폴리머 유동이 폴리머로의 스트레스 전달을 유발시킬 정도로 너무 빽빽하면 안된다. 일반적인 방식에 따라, 상기 반경은 최소한 압출물의 치수보다 대략 두 배 이상이되 압출물의 치수보다 대략 열 배 이하이어야 한다.
'B'는 분사헤드(6)의 립(lip)에서 하부 몰딩 표면의 면까지의 수직 높이이다. 최상단 다이 표면, 최하단 다이 표면의 높이 그리고 최하단 다이 표면에서 상대적인 압출기 다이 높이를 조절하는 기능은, 다이 표면 위로 자유 낙하하는 압출물의 길이가 제어될 수 있게 한다. 이러한 압출물의 길이 제어는 폴리머의 중력무게(gravitational weight)로부터 압출물의 신장/연신(stretch/elongation)을 최소화한다. 신장/연신은 폴리머로 스트레스를 가하며, 압출물의 치수를 변화시키고, 압출물의 폭을 감소시킨다.
'ES-1'은 분사헤드(6) 밖으로 압출물이 흘러나온 지점에서의 선속도(linear speed)이다. 상기 압출물의 선속도는 가능한 처리공정/벨트의 라인 속도(line speed)와 맞춰져야 한다. 압출물 속도 라인(extrudate speed line)이 처리공정/벨트의 속도 보다 더 낮으면, 압출물은 늘려지거나 신장되어 폴리머에 스트레스를 유발시킬 것이며, 압출물의 치수는 작아지고 압출물의 폭은 감소된다 - 통상적으로 압출물의 '넥인(neck in)'이라 언급됨.
압출물 속도 라인이 처리공정/벨트의 라인속도(LS-1) 보다 더 높으면, 압출물은 합쳐지고, 뭉쳐지며, 주름이 잡히거나 또는 물결모양이 되어, 다이 표면 위에서 압출물의 불균일한 치수를 유발한다. 예를 들면, 'LS-1'은 선속도 또는 엔드리스벨트시스템(1)이 가동되는 라인속도(미터/분)이다.
폴리머의 소규모 공정 방향 신장(small process direction stretch) 또는 방위(orientation) 조절을 통해 제품 끝단에서 이득을 볼 수 있으며, 처리공정 속도를 압출물 속도 보다 약간 더 증가시켜 폴리머 방위를 조절할 것이다. 이러한 폴리머 방위는 생산될 제품으로의 유동 방향에 있어 광학적 특성들 또는 증가된 신장(strength)을 제공하는 것에 사용될 것이다.
분사헤드(6)로부터 압출물의 선속도(ES-1)(예를들면 미터/분)는 엔드리스벨트시스템의 선속도(LS-1)(예를들면 미터/분)과 적절히 맞춰진다. 이러한 방법으로, 하부 몰딩 표면(2) 위에서 연속적으로 유동될 물질은 몰딩 표면 위에서 신장되거나 이동되거나 당겨지지 않는다(이는 ES-1 과 LS-2 사이의 선속도에 있어 상대적인 차이이다). 이는 압출물에 작용될 스트레스 또는 인장(tension)의 최소화를 촉진시킨다. 대신에, 압출물이 몰딩 표면 위에 놓이거나 유동하는 것이 허용되되, 몰딩 표면에 압출물이 들여지고 상기 압출물이 몰드의 표면릴리프형상들로 흘러들어간다.
도 7 내지 12 를 참조하면(몇몇의 도면들에는 상부 몰딩 표면(3)이 도시되지 않음), 하부 몰딩 표면(2); 및 측정될 수 있고 분사헤드(6)에서 압출시스템(extrusion system)(미도시) 외부로 연속적으로 유동되는 폴리머P(a)의 상측 표면(3a)과 접촉될 수 있는 상부 몰딩 표면(3);을 포함하는 엔드리스벨트시스템(1)이 도시되었다. 상기 폴리머P(a)는 그것의 Tg 이상의 온도로 제공되어 하부 몰딩 표면으로 폴리머가 유동하면 폴리머는 몰드(mould)의 모양을 나타낸다. 이러한 과정은 위에 설명된 다양한 온도구간들에 따라 수행된다.
도 11 및 12 에는 하나 보다 많은 압출물들이 처리되는 본 발명의 추가적인 실시예가 도시되었다. 도 11 에는 하부 몰딩 표면(2) 위로 P(a) 와 P(b) 두 개의 층들을 갖는 압출 물질이 배출되는 하나의 분사헤드(6)가 도시되었다. 도 12 에는 하부 몰딩 표면(2) 위로 압출 물질들의 층을 이루는 P(a) 와 P(b) 가 배출되는 한 쌍의 분사헤드(6)가 도시되었다. 두 개를 초과하는 분사헤드들은 압출물의 추가적인 층구성을 위해 적용될 수 있음을 알 수 있을 것이다. 양자택일적으로서, 물질을 다수 개의 층으로 압출할 수 있는 분사헤드들이 사용될 수도 있다.
도 13a, 14a, 15a 는 다양한 몰딩 표면들의 이미지이며, 이에 대응하는 도 13b, 14b, 15b 는 각각의 성형된 제품(예를들어 몰드된(성형된) PS)의 이미지이다.
도 16 은 몰딩 표면의 일부분을 통과하는 개략적 단면 모습을 나타낸다. 예를들어, 상기 몰딩 표면은 하부 몰딩 표면(2)이 될 수도 있다. 기재된 치수는 틈(aperture)이 'a'(예를 들면, 대략 5 마이크로미터의 직경)이고, 틈의 두께가 t1 (예를 들면, 대략 2 마이크로미터)이고, 틈에서 몰딩 표면까지의 높이가 t2 (예를들면, 대략 50 마이크로미터)이고, 내부반경이 R1 (예를들면, 대략 15 마이크로미터) 그리고 외부반경이 R2 (예를들면, 대략 25 마이크로미터)이며, 그리고 오프닝(opening)이 'b'(예를들면, 대략 50 마이크로미터)이다.
도 17 내지 21 은 물질(예를들면 폴리머)이 표면(21) 또는 표면(211) 중 어느 한곳으로부터 몰드 위로 유동할 때 도 16 에서 사용되는 몰드의 모습을 도시하였다.
도 17 은 몰드 케비티(mould cavity)를 채우기 위하여 표면(21)으로부터 작은 틈(a)을 통해 흘러들어오게 될 낮은 스트레스 물질(예를들면, 액체 폴리머)의 능력을 검증하는 SEM 이미지이다. 이 도면은 고세장비(high aspect ratio) 제품을 형성하기 위하여 폴리머의 낮은 스트레스 높은 볼륨(용량)의 흐름이 가능하도록 작은 틈을 통해 큰 볼륨을 통과시킬 수 있는 본 발명의 능력을 예시한다. 몰드의 캐비티 내에서 물질의 볼륨은 틈(a)과 두께(t1)에 의해 경계 지어지는 볼륨 내에서 수용될 수 있는 물질의 볼륨 보다 50 배 이상이다.
도 18 은 도시된 틈(a)을 구비한 몰딩 표면(211)의 SEM 이미지이다.
도 19 는 몰드의 다른 쪽면(211)을 통하여 몰딩 표면(21)으로부터 유동되는 낮은 스트레스 물질(예를들면, 액체 폴리머)의 능력을 검증하는 SEM 이미지이다. 상기 이미지는 211 의 아래쪽면에서 틈(a) 밖으로 흐르는 폴리머P(a)를 나타난다.
도 20 은 몰딩 표면에서 제거된 다음의 성형된 폴리머의 SEM 이미지다. 성형된 폴리머 제품은 몰딩 표면(21)에 폴리머를 적용시킨 결과이고, 유동되거나 틈(a)을 지나 확장됨을 통해 눌린 것이 아니다. 도 21 은 다수 개의 도 20 제품들의 SEM 이미지로서 반복성을 검증한다.
본 발명의 추가적인 실시예에 따른 방법은, 표면; 또는 나노 또는 나노-스케일의 표면세공(surface detail)을 갖는 표면들;을 포함하는 방식으로서의 아이템(item)을 형성하는 것을 포함하고, 상기 방법은 표면 위로 성형가능한 물질들을 유동시키거나 올려놓거나 가라앉힘으로서 적용되는 것을 포함한다.
다른 실시예에 있어서, 본 발명의 방법은 나노크기의 표면릴리프(surface relief)를 포함하는 적어도 하나 이상 표면을 갖는 아이템을 형성하는 방법을 포함하고, 상기 방법은, 첫번째 플래튼(first platen)의 표면 위로 성형될 선행물질(precursor material)의 층 또는 층들을 인도하는 것을 포함하고, 상기 물질은 인도됐을 때 액체, 또는 용융상태 또는 용융에 가까운 상태 또는 비강체(non rigid) 상태이며, 상기 선행물질을 최소한 부분적으로라도 형성하기 위해 상기 첫번째 플래튼 쪽으로 대체된 두번째 플래튼을 경유하여 층(들) 위로 압력이 가해지며, 하나 또는 두개의 플래튼은 적어도 부분적이라도 거기에서 음각(negative)을 갖는 물질을 형성하도록 나노크기의 표면릴리프(surface relief)를 포함하는 표면을 운반하거나 구비한다.
상기 표면은 양면 다이 또는 임프린터 다이(imprinter die) 또는 다이 또는 적합한 임프린터 몰드의 일면을 수용하는 기판(substrate) 또는 플래튼이 될 수 있다. 상기 몰딩 표면은 연속적인 성형 장치(CFT: continuous forming tool), 이동벨트성형기(MBF: moving belt former), 임프린터 또는 다이 또는 적합한 임프린터 몰드의 부분이 될 수 있다. 상기 다이 또는 몰딩 표면은 비교적 높은 열전달율 또는 높은 열전도성을 갖는 물질인 것이 바람직하다.
상기 몰딩 표면은 플래튼이나 가령, 이동벨트성형기, 스탬프임프린터(stamp imprinter) 또는 다이 임프린터 또는 스탬핑몰드연속성형장치(stamping mould continuous forming tool) 중 어느 하나의 부분이 될 수 있다.
도 7 내지 12 에 도시된 바와 같이, 엔드리스벨트시스템은 본 발명의 처리공정을 작동시키는데 사용될 수 있다. PCT/NZ2006/000301 과 PCT/NZ2006/000300 의 본문에 설명된 방법과 장치는 여기에서 참조적으로 통합되었다. 상기 출원 건들에서 설명된 방법과 장치는 본 발명을 실시에 있어 특히 적합할 수 있다.
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바람직하게, 상기 물질(예를 들어, 폴리머)을 다이(die) 표면을 가로질러 움직이지 않는 방법으로 적용하는 것은, 상기 물질이 안정되거나(relaxed) 또는 스트레스가 감소된 상태일 때 원하는 제품을 형성하기 위한 형성 압력을 감소시킨다. 바람직한 형성 압력의 감소, 또는 대부분의 제거(near elimination)는 변형(deformation) 물질 스트레스를 최소화하도록 하고, 용융(molten) 상태 또는 액체 단계(phase)로부터 고체 상태 또는 고체 단계로 변할 때 물질 축소 스트레스(material shrinkage stresses)를 더 감소시킬 수 있다. 예를 들어, 본 발명은 형성 절차 중에 형성된 제품으로 전달될 수 있는 최소한의 표면 스트레스 또는 인장력(tension)을 갖는 몰딩된(moulded) 제품들을 형성 가능하게 한다. 이러한 장점들은 유동성(flowable) 상태 또는 형성 실시 이전의 상태로 변할 수 있는 물질의 사용에 의하여 달성될 수 있는 것으로 나타난다. 또한, 상기 물질은 다이 표면을 가로질러 흐르도록 요구되지 않는다.
예를 들어, 상기 물질은 형성 도구(forming tool)의 표면에 적용될 때, 실질적으로 용융된 상태 또는 그에 가까운 상태일 수 있다. 또한, 상기 물질은 형성 도구의 표면에 연속적으로 적용될 때, 액체단계이거나 또는 거의 액체단계에 가까울 수 있다. 이러한 특성들은 상기 물질의 유동성 적용을 가능하게 한다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 물질은 물질의 시트(sheet)가 실질적으로 표면을 감쌀 때까지 흐르도록 함으로써, 표면에 적용될 수 있다.
더 상세하게는, 상기 물질의 열 전달 특성들은 최소한 부분적으로 물질의 최대 깊이(depth)가 뒤이은 형성 실시(operation)을 위하여 상기 표면으로 적용되는데 기여한다. 그러나, 온도 제어가능한 냉각 영역의 제공이, 몰딩 표면으로부터 물질을 제거하기 전에 상기 물질(폴리머)을 유리전이온도(glass transition temperatures) 아래로 감소되도록 하는 증가된 깊이 또는 두께를 가진 높은 열 용량(high heat capacity)물질 또는 제품 생산을 가능하게 할 것으로 예상된다.
특정 실시예에서, 상기 물질은 50, 40, 30, 20, 10mm 이하, 5mm 이하, 3mm이하, 또는 2mm 이하의 깊이로 적용될 수 있다. 또한, 상기 물질의 깊이는 0.1mm 내지 3mm이다. 대안적으로, 상기 깊이는 대략 4, 3, 2, 또는 1mm이다.
다른 실시예에서, 표면으로 적용되는 물질의 깊이는 최소한 대략 0.5, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50 또는 55 마이크로미터, 또는 대략 56, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 100, 105, 110, 115, 120, 125, 130, 135, 140, 145, 150, 155, 160, 165, 170, 175, 180, 185, 190, 195, 200, 220, 240, 260, 280, 290, 300, 350, 400, 450, 500, 550, 600, 650, 700, 750, 800, 850, 900, 950, 1000, 1050, 1100, 1150, 1200, 1250, 1300, 1350, 1400, 1450, 1500, 1550, 1600, 1650, 1700, 1750, 1800, 1850, 1900, 1950, 2000, 2050, 2100, 2150, 2200, 2250, 2300, 2350, 2400, 2450, 2500, 2550, 2600, 2650, 2700, 2750, 2800, 2850, 2900, 2950, 3000, 3500, 3550, 3600, 3650, 3700, 3750, 3800, 3850, 3900, 4000, 4050, 4100, 4150, 4200, 4250, 4300, 4350, 4400, 4450, 4500, 4550, 4600, 4650, 4700, 4750, 4800, 4850, 4900, 4950, 5000 마이크로미터, 또는 0.1 밀리미터 내지 대략 3 밀리미터가 될 수 있으며, 이러한 값들 사이에서 유용한 범위가 선택될 수 있다(예를 들어, 대략 0.5 밀리미터 내지 3 밀리미터, 대략 0.2 밀리미터 내지 대략 2 밀리미터).
다른 실시예에서, 상기 물질이 폴리스티렌(polystyrene)인 경우, 표면과 접촉하는 온도는 대략 230℃로 제어될 수 있다. 그리고, 상기 물질이 폴리카보네이트(polycarbonate)인 경우에 표면과 접촉하는 온도는 대략 300℃로 제어될 수 있다. 온도제어는 어떠한 열 조절 시스템 수단으로도, 예를 들어, 전기적 히터 또는 열 교환기를 통해서도 가능하다. 또한 상기 표면 또는 형성 도구들의 부분 온도 제어 역시 제어될 수 있다. 또한, 이것은 전기 가열 시스템과 같은 온도 레귤레이터(regulators), 적외선(IR), 또는 예를 들어, 형성 도구의 압반(platens)의 가열을 위한 핫 오일 시스템(hot oil systems)과 같은 기타 열 교환기들이 될 수 있다. 표면 가열 또는 표면 온도 유지를 위한 다른 방법들이 고려될 수 있고, 여기에 기술된 이러한 시스템들에 한정되지 않는다는 것은 이해될 것이다.
상기 물질은, 예를 들어, 특정 온도에서의 점성(viscosity) 또는 순응성(malleability)에 의존하는 용융된, 반-용융된 또는 액체 상태와 같은 물질의 물리적 특성들을 제어하기 위한 사전 설정된 물질 유동학(rheological) 특성에 따라 온도 제어될 수 있다는 것 역시 고려된다.
형성 실시 전의 물질 온도를 제어함에 있어서, 반-용융, 용융 또는 액체 상태의 물질을 형성하기 위하여 상기 물질에 에너지를 주입하고, 그리고 상기 물질을 수집하며, 공유하도록 하는 것은 실질적으로 상기 표면 상에 흐르거나 또는 위치하도록 도움을 줄 수 있다. 상기 물질은 반-용융, 용융 또는 액체 상태의 표면에 공급될 수 있다. 대안적으로, 상기 물질은 시트 형태의 표면으로 공급될 수 있다.
알맞은 물질들은 다음중 하나 이상을 포함할 수 있다:
용융된 몰딩가능한(mouldable) 물질, 열-형성 가능한 온도에서 적옹되는 열성형가능 물질, 표면 또는 형성 도구 또는 형성가능한 상태를 위한 도구들에 의하여 가열되는 열성형가능 물질, 표면 또는 형성 도구 또는 도구들 또는 기타에 의하여 냉각되는 열성형가능 물질, 또는 용융된 몰딩가능한 물질, 열성형가능 물질, 표면 또는 형성 도구 또는 도구들에 의하여 열경화성 물질이 될 수 있는 열성형가능 물질, 및 상기한 다른 특성의 물질들 중 하나 이상을 포함하는 물질.
본 발명은 어떠한 유동성(flowable) 물질, 또는 예를 들어, 폴리머 또는 금속과 같은 유연하게 변형할 수 있는 물질과 함께 사용될 수 있다. 그러나, 대부분의 바람직한 물질들은 열경화성(thermosetting) 폴리머 또는 열가소성(thermoplastic) 폴리머를 포함한다. 폴리머 물질(Polymeric materials)은 최근 경향으로서 더 멀리 사용가능해지는 식물성 오일 물질로 구성된 고분자 물질을 포함하는 탄화수소(hydrocarbonaceous) 물질을 포함할 수 있다.
본 발명의 방법과 함께 사용되는 이러한 물질들은 열성형가능한 온도에서 상기 표면에 적용될 수 있다는 것은 이해되어야 한다.
특히, 알맞은 그리고 의도된 물질들은 고분자 합성물들, 폴리카보네이트(PC, polycarbonates), 폴리스티렌(PS, polystyrenes), 일반적인 목적의 폴리스티렌(GPPS, general purpose polystyrenes) 또는 폴리메틸 메타크릴산염(PMMA, polymethyl methacrylates)를 포함하나 이에 한정하는 것은 아니다.
광 매체 적용에 특히 알맞을 수 있는 물질은 자외선 안정된 열 가소성 폴리우레탄(polyurethanes), 폴리카보네이트(polycarbonates), 폴리메틸 메타크릴산염(polymethyl methacrylates), 또는 일반적인 용도의 폴리스티렌(polystyrenes)을 포함하나 이에 한정하는 것은 아니다.
다른 알맞은 물질은 전도성 폴리머 및 상처 치료(wound dressings)에 알맞은 폴리머를 포함한다.
금속의 예는, 금속 합금(alloys), 순수 금속, 금속 산화물(예를 들어, 형성과정 또는 형성 절차를 위한 그 다음 과정 단계의 일부로서 소결될(sintered) 수 있는 세라믹), 비-결정의 세라믹(ceramics), 결정의 세라믹, 예를 들어, 카바이드(carbides), 붕화물(borides), 질화물(nitrides) 또는 규소화합물(silicides)과 같은 비 산화 세라믹, 또는 예를 들어, 입자 강화(particle reinforced) 또는 산화 및 비산화 세라믹의 조합과 같은 것들의 복합물이다. 예를 들어, 알루미나(alumina) 또는 산화 지르코늄(zirconia)과 같은 금속 산화물이 사용되어, 세라믹이 형성되고, 상기 형성 단계는 그린 바디(green body) 또는 그린 바디의 제품 및 소결된 아이템의 형성을 위하여 제공될 수 있다.
슬러리(slurry) 형태, 또는 다음의 형성 절차를 위한 보조 기질 상에 임의로 제공되는 세라믹들의 몇몇 다른 예는, 바륨 티탄산염(Barium titanate)(종종 스트론튬(strontium) 티탄산염과 혼합됨), 비스무트 스트론튬 칼슘 구리 산화물(Bismuth strontium calcium copper oxide), 붕소 질화물(Boron nitride), 페라이트(Ferrite)(Fe304), 납 지르콘산염 티탄산염(Lead zirconate titanate), 마그네슘 다이보라이드(Magnesium diboride)(MgBz), 사이알론/실리콘 알루미늄 산질화물(Sialons/Silicon Aluminium Oxynitrides), 실리콘 카바이드(Silicon carbide)(SiC), 실리콘 질화물(Silicon nitride) (Si3N4), 동석(Steatite)(마그네슘 규산염(magnesium silicates)), 티타늄 카바이드(Titanium Carbide), 우라늄 산화물(Uranium oxide)(U0z), 이트륨 바륨 구리 산화물(Yttrium barium copper oxide) (YBa2Cu307-x), 아연 산화물(Zinc oxide)(ZnO), 지르코늄 이산화물(Zirconium dioxide)((지르코니아)zirconia)을 포함할 수 있다.
알맞은 물질은 유동성 특성 요구사항을 바람직하게 만족시킬 수 있다.
본 발명과 함께 효과적으로 작용하는 여기에 나열되지 않은 수많은 다른 물질들이 있다는 것, 그리고, 본 발명은 여기에 기술된 이러한 예들로 한정되지 않는 다는 것은 당업자에게는 자명하다.
바람직하게는, 상기 물질은 표면에 적용되기 전에 온도제어될 수 있다. 또는, 상기 물질은 표면에 적용될 때 온도제어될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 상기 물질은 표면에 적용되기 전과 표면에 적용될 때 온도제어될 수 있다. 온도 제어는 금속의 온도를 측정하고, 히터에 의하여 조절됨으로써 이루어진다. 상기 가열기(heater)는 물질 내에 넣어진(immersed) 전기 가열기와 같은 다이렉트 가열기, 또는 열 교환 유체로부터 전도성 표면을 통하여 가열될 물질로 열을 나누어주는 열 교환기(예를 들어, 셸(shell) 및 튜브 열 교환기)와 같은 비 다이렉트 가열기가 될 수 있다.
상기 표면들 또는 형성 장치(MBF, CFT, 다이(die) 또는 몰드(mould))의 표면들은 형성될 또는 형성된 물질의 온도를 유지하기 위하여 가열될 수 있다는 것은 이해되어야 한다. 또한, 가열된 표면의 공급(provision)은 냉각 속도를 느리게 하거나, 또는 물질을 서서히 식히게 하거나, 또는 물질을 빙결시키는 비율을 형성 절차 전, 도중 또는 이후에 가공될(processed) 물질의 Tg 이하로 낮추게 하는데 도움을 줄 수 잇다.
형성 실시에 사용되는 표면은 형성되기 위하여 사전설정된 제품에 따라서 형성되거나 정렬될 수 있다. 비록 본 발명에서 다른 표면 몰딩 방법들이 또한 고려될 수 있다 하더라도, 각인(imprinting) 또는 형성(forming) 표면은 바람직하게 배열되거나 구성된 나노튜브(nanotubes)로 코팅된 금속으로 형성될 수 있다.
위에 참조된 PCT 출원에 기술된 연속 형성 도구(CFT, Continuous Forming Tool)를 사용함에 따른 장점은 형성 영역 내의 압력을 변화시키는 능력, 형성 블록들의 측면 및 축 확장, 몰딩 표면과 함께 하부 트랙/패턴의 상승 및 하강, 작동시간(runs)과 전체 트랙 길이 사이의 기계의 클램핑 압력을 변화시키는 능력중 하나 이상을 포함할 수 있다:
CFT 제조기술은 평판 시트 및 다양한 다른 프로파일들, 예를 들어, 삼차원 모양, 불균형(asymmetric) 형태를 위하여 사용될 수 있고, 축 대칭 형태(예를 들어 파이프) 또는 광학 렌즈에 한정되지 않는다. 이러한 제조기술의 또 다른 장점은 인젝션 몰딩(injection moulding)과 같은 중간 절차의 편의성, 부분 삽입, 상부 및 하부 트랙/패턴이 길이와 속도면에서 다를 수 있다는 것, 합치하는 다이(mating dies)의 높은정도의(high degree) 정밀한 배열, 각 형성 블록 및/또는 각 트랙 각각의 온도 제어 능력, 높은 형성 속도, 형성 블록 측면 판들이 하중(load)을 받는(take) 것, 형성 블록들이 서로 대면하고 이동하지 않는 것, 용융된 및 반-용융된 물질들와 함께 동작할 수 있는 것, 액체 또는 반-액체 물질이 하부 다이로 흐르고 그후 압축이 형성되는 것, 매우 작은 형태로 각인되는 것(imprinted), 폭 또는 깊이가 1 나노미터로 내려가거나 심지어 그 이하인 것, 및 비-선형 압축 형성 영역을 갖는 능력(capability)을 포함한다.
바람직하게는, 본 발명은 폴리머가 다이 또는 몰딩면을 가로질러 흐르지 않도록 하는 상태로 다이 또는 몰딩 표면 상에 연속적으로 흐르(flowing)거나, 또는 놓이(lying)도록 한다. 상기 다이 또는 몰딩 표면은 상기 폴리머가 액체 상태, 또는 액체에 가까운 상태로 존재하는 폴리머의 온도, 또는 이와 가깝게 제어되거나 이루어진다. 상기 폴리머는 다이 또는 몰딩 표면을 가로질러 움직이지 않는 상태로 상기 다이 또는 몰딩 표면 상에 적용되고 고정된다. 상기 폴리머는 중력에 의하여 움직이며, 다른 힘에 의해서 움직이지 않는다. 상기 폴리머는 압축 몰딩 힘(compression moulding force)이 가해질 때 까지 충분한 시간 동안 몰드(mould) 내에 그의(its) 형태로 유지된다.
바람직하게는, 본 발명의 절차는 형성 중의 폴리머로 최소한의 스트레스를 가하도록 설계된다. 이것은 상기 폴리머가 안정된 상태(relaxed state), 바람직하게는 가장 평형한 상태(예를 들어, 액체 상태)에 있을 때 상기 다이 또는 몰딩 표면에 제공되기 때문이다. 그리고, 상기 폴리머의 이동량(amount of movement)은 단지 상기 다이 또는 몰딩 표면의 표면 패턴의 취급(taking up)에 의하여 최소화된다. 이것은 상기 폴리머가 그의 액체상태에 가까울 뿐만 아니라, 상기 다이 또는 몰딩 표면에 직접 적으로 완전히 가로지르도록/위에 놓이기 때문에 가능하다. 상기 폴리머는 표면 패턴 또는 양각(relief)을 형성하기 위하여 상기 틀(mould)을 가로질러 크게 움직일 필요가 없다. 대신에, 상기 상부 다이 또는 몰딩 표면은 상기 몰딩 표면의 표면 패턴 또는 양각의 형태 내로 상기 폴리머를 완료(finish)시키거나 이동시키기 위하여, 예를 들어, 1 내지 3 kg/cm2인 최소 압력을 가하기 위하여 사용된다.
본 발명에 따르면, 상기 형성 영역은 가열 영역의 확장(extension)이 될 수 있다. 냉각 영역은 형성될 폴리머가 “형성되면(shaped)” 착수되거나 시작된다. 기존의 공정과 비교하여, 상기 냉각 영역은 보통, 압출 성형기(extruder) 또는 인젝션 몰더(injection moulder)를 나가면서, 또는 나간 다음 즉시 제공된다.
또한, 본 발명의 공정은 액체 상태 폴리머를 충분한 속도로 압축 영역으로 전송할 수 있고, 상기 폴리머를 다이 또는 몰딩 표면을 가로질러 크게 움직이지 않으면서도 액체상태를 유지하도록 할 수 있다.
상기 공정은 형성 중에 상기 폴리머에 스트레스를 대체로 주지 않는다 - 이것은 상기 폴리머가 액체상태로 존재하고, 완전히 안정되며, 상기 다이 표면을 가로지르는 폴리머의 움직임이 최소화되고, 상기 다이표면의 온도가 형성 중에 상기 폴리머의 온도와 가깝고, 제어된 냉각 사이클 및 대단히 빠른 성형 공정 때문이다. 상기 폴리머는 높은 힘/압력 또는 큰 흐름 경로로 주입되거나 또는 영향을받지 않는다
낮은 스트레스는 또한 상기 폴리머 온도가 여전히 상대적으로 높은 상태에서, 그리고 최종 냉각 중에서도 외형을 찌그러지지 않게 하면서도 상기 폴리머로부터 다이를 제거할 수 있도록 한다. 이것은, 형성된 물질 내부의 스트레스가 매우 적거나 없기 때문이다.
형성된 패턴을 찌그러지게 하는 깎는(shear) 스트레스 또는 형성(forming) 스트레스와 같은 임의의 내부 폴리머 스트레스를 완화시킴으로써, 생성된 제품은 사용상 찌그러질 기회가 거의 없다(특히, 온도의 증가 및/또는 화학물의 노출에 있어서).
낮은 스트레스는 또한 미크론 및 미크론 미만의 패턴들(이러한 패턴들은 패턴을 형성하기 위하여 가해진 압축력을 가진 틀로부터 해방되면(released) 일반적으로 소실된다)로 높은 압축성을 가진 유연성을 가진 물질들(예를 들어, TPU)을 형성하게 한다.
높은 열 전도성 다이 또는 몰딩 표면의 사용은 상기 다이 표면을 상기 다이 표면에 적용하는 폴리머의 온도로 급속히 상승시키거나 증가시키거나 또는 조정되도록 한다. 마찬가지로, 이러한 다이 또는 몰딩 표면은 다이 표면과 접촉할 때, 냉각 또는 가열 전달(cooling or heat transfer)을 상기 폴리머와 이격된 상태로 가능하게 한다.
바람직하게, 이러한 발명은 비록, 상술한 다른 압력 또는 압력 범위가 공정 중에 사용될 수 있다 하더라도, 대략 1kg/cm2 내지 3kg/cm2의 압력과 함께 폴리머의 형성을 가능하게 한다. 이러한 특정한 형성 압력들은 종래의 형성 기술들과 비교하여 상대적으로 매우 낮다. 주입 몰딩(injection moulding)을 위해 공지된 기술은 종종 260 내지 350kg/cm2내에 있다.
상술한 바와 같이, 몰딩 표면 상에서 다수의(multiple) 폴리머를 형성하기 위한 능력은 본 발명과 함께 가능하다. 예를 들어, 두개의 폴리머를 동시에 형성하는 것이 가능하다. 동시에 제품의 양면을 패터닝 하고, 원하는 형성된 제품을 생성하기 위하여 패턴 또는 몰딩 표면을 정렬하는 것은 가능하다. 압출성형의 어느 한쪽(either side) 패턴의 정렬은 다이 표면들의 정렬을 통하여 달성된다. 정렬은 테이퍼 간섭(taper interference) 또는 다른 널리 알려진 물리적 방법에 의한 표면의 물리적 정렬을 통하여, 또는 상기 다이 표면들로부터의 센서 피드백을 통한 다이 표면들의 위치 및 상대적인 속도를 제어하는 것에 의하여 제어될 수 있다.
제품의 어느 한쪽 패턴을 정렬하는 것은 제품의 광학 특성들을 향상시키는데 사용될 수 있다.
다른 폴리머들의 다중 레이어 라미네이션(multi layer laminations)을 형성하고, 다른 폴리머들일 수 있는 두 외부 표면들로 다른 패턴들을 적용하는 것은 가능하다. 한 폴리머/표면은 UV 안정성을 제공하고 비반사(non-reflective) 표면을 제공하는 패턴을 가질 수 있고, 다른 폴리머/표면은 액티브 코팅(예를 들어 전극(electrode))을 적용하기 위한 증가된 표면 영역과 함께 화학적 저항성을 제공할 수 있다.
높은 종횡비(aspect ratio)의 제품 형성은 상기 몰딩 표면을 가로질러 흐르는 최소한의 폴리머와, 상기 폴리머를 요구된 최소한의 추가적인 압축 몰딩 힘(낮은 스트레스)과 함께 상기 폴리머의 무게 하에서 상기 표면 패턴, 상기 다이의 양각 캐비티(relief cavities), 또는 몰딩 표면으로 흐르게 하는 다이 표면 온도에 의하여 가능하다. 대략 10:1 또는 20:1의 또는 그 이상의 종횡비가 가능하다. (표면 양각의 깊이:폭)
본 발명은 가열 영역(HZ, Heating Zones) 및 냉각 영역(CZ, Cooling Zones) 시간 및 길이, 압출성형기 다이 높이, 압출성형기 다이 헤드(extruder die head)로부터의 압출 멜트와 압출 게이지 및 폭을 제어하기 위한 공정 속도(다이 또는 몰딩 표면 상으로 적용되는 압출 멜트의 범위를 변화시키기 위한 속도의 조절을 포함하는)간의 차를 변경 가능하게 하는 공정을 더 제공한다.
선형 라인 속도에서 형성된 제품의 생산 비율은 대략 36 미터/분(또는 그 이상)으로 가능하다. 예를 들어, 나노-스케일 양각 형성 구조가 될 수 있는 종래의 형성 기술들은 이것보다 상당히 적다(나노-스케일 형성 구조의 종래의 기술의 생산 비율은 대략 어느정도의 m2/일 정도의 영역이다). 대조적으로, 본 발명은 25,000 m2/일을 즉시 달성할 수 있다(일당 23시간씩 가동된 500mm너비의 몰딩 표면 상에서 36 m/분의 가동 컨디션 하에서).
다른 장점은 압출 속도(ES-1)와 다이 표면 속도 또는 라인 속도(LS-2)간의 속도차를 통하여 배출율(draw-off rate)의 속도를 증가시켜 압출 게이지를 감소 및/또는 조정 및/또는 제어하는 능력을 포함한다.
공정 속도, 가열 시간의 길이, 냉각 시간의 길이, 공정 폭(width) 및 생산성과 관련한 변수들(variables)의 조정은 원하는 제품을 생성하기 위하여 사용될 수 있다. 본 발명의 실시에 있어서 제한된 요인은 현재 비록 압출물(extrudate)의 흐름 제어가 향상됨에 따라 증가된다 하더라도 압출 속도로 이해된다.
본 발명은 폴리머와 같은 이러한 물질들을 위하여 압출 가능성(대략 1MFI(Melt Flow Index) 내지 대략 50(또는 이보다 더 큰)MFI의 광범위한 폴리머 점착성 공정을 포함하는)이 적절한 것으로 생각된다. 특히, 이것은 압출, 핫 엠보싱(hot embossing) 또는 인젝션 몰딩과 같은 다른 기술들과 함께는 불가능하다.
예를 들어 사용을 위해 필요한 적용 또는 기계 또는 몰딩 표면에 따라 대략 3m의 폭 또는 이것보다 더 넓은 큰 표면 영역의 패터닝(patterning)을 포함하는 대략 10(또는 이하) 마이크로미터 내지 대략 20 mm의 압출 게이지가 고려된다. 게다가, 본 발명은 압출물의 총 폭(D)을 가로지르는 패터닝이 가능하다. 대조적으로, 다른 생성 공정들은 종종 단지 최대 8인치의 폭을 가진 제품(예를 들어 웨이퍼(wafers))만을 생성할 수 있다.
폴리머를 연속적으로 공급하는 것과 연속적인 제품을 생성하는 연속적인 공정은 패턴 내에서 연결 없이도 또는 표면 양각 패턴이 형성되지 않으면서도 가능하다.
또한, 형성되는 제품은 단지 평평하거나 평탄한 표면들이 아닌, 3차원 표면을 둘러싼 몰딩 표면에 의하여 몰딩된다.
본 발명은 또한 다른 공정 요건들, 예를 들어, 동시에, 유리 전이 온도(glass transition temperatures) 또는 MFI 또는 용융 흐름 점착성때문에 일반적으로 적합하지 않은 물질들을 결합하는 능력을 제공한다. 그 예는 열 가소성 폴리우레탄(TPU, Thermoplastic PolyUrethane)과 함께 다중 레이어 형성된 폴리카보네이트(PC, PolyCarbonate) 제품을 포함한다.
상기 몰딩 표면의 표면 양각 또는 패턴이 최초로 상기 표면으로 흐를 것으로 가정할 때, 형성될 제품은 대부분의 액체 폴리머에 의하여 형성되고, 이후의 어떠한 기계적 힘이 상부 몰딩 표면의 압축단계에 의해 가해지기 전에, 중력이 틀(mould) 내로 향하는 액체 폴리머의 움직임을 돕는다.
본 발명은 일반적인 압출 롤 스택 공정(extrusion roll stack processing)에서 나타나는 “롤-스택 주름(roll-stack chatter)”과 같은 종래 기술의 문제점을 회피한다. “주름(chatter)”은 형성간의 압축, 모터 다이브(dive) 제어 및 마찰력(friction influences)에 의한 롤 스택(roll stack) 롤러들간의 속도차이에 의하여 발생한다.
온도 영역(냉각/가열)- 재가열 및 재냉각(풀림(annealing))을 변경하고, 폴리머와 다이 표면 사이의 매우 작은 온도차이를 변경하고, 매우 큰 온도차이를 변경하고, 특정 영역에서의 점차적인 감소를 변경(예를 들어, 형성 영역과 최초 냉각 영역을 유리 전이 온도이하로)하는 능력(Ability).
상부 또는 하부 압출 표면 상의 온도를 변화시키는 능력 -각 다른 폴리머들 또는 다른 패턴들을 위하여 다른 온도들이 요구될 수 있다 -은 또한 폴리머의 일정 또는 비-일정한 “결정(crystallization)”을 제공하는데 사용될 수 있다(특히, 광학 기질(optical substrates)과 함께, 또는 교차 결합(cross linking) 폴리머(예를 들어, 결정 폴리에틸렌 텔레프탈레이트(CPET, Crystalline PolyEthylene Terephthalate)의 일측 표면에서 유용하다).
서로 부착되지 않는 두개의 폴리머를 함께 가져올 수 있다 - 제1레이어를 통과하고 다이 표면과 함께 부분적으로 제2레이어의 내부로 향하는 홀을 형성(예를 들어 핀(pin) 형상)하고, 공정과 다이 표면으로부터 제거되면, 상기 두 레이어들은 갈라지고(delaminated)(분리됨), 홀을 구비하는 하나의 레이어는 완전히 통과하여 잔류한다. 상기 물질의 일 예는 제1레이어로서 열 가소성 폴리우레탄(thermoplastic polyurethane), 그리고 제2 레이어로서 폴리프로필렌(PP, PolyPropylene)이 될 수 있다.
본 발명의 실시를 위한 적절한 무한 벨트 시스템 또는 다른 수단들 내에 압출 다이 높이(B) 및 각도(A)를 조절하는 능력이 구비된다.
본 발명에 따른 방법은 하나 이상의 다음 형식의 아이템들을 용이하게 형성하도록 이루어진다:
물, 화학약품, 가스, 피 내에서 또는 그것으로부터 또는 연료전지 내의 사용으로부터 구성요소의 분리시키기 위한 것과 같은 분리를 위한 멤브레인, 센서 장치들, 산광기(light diffusers), 발광기(light emitters), 레이다 등과 같은 웨이브 반사 또는 흡수, 전기 회로 또는 회로소자, 입자 정렬 또는 정렬 기술들, 발수성(water repellents) 또는 공수병(hydrophobic)과 같은 발수 기술, 액정 디스플레이(LCD) 또는 컴팩트 디스크(CD) 또는 디지털 비디오 디스크(DVD) 기술 또는 광 전지(photo-voltaic cell)와 같은 광학 매개체, 메모리 저장 장치, 피부 재생 또는 상처 치료(예를 들어, 밴드)를 위한 것과 같은 의학 장치, 약 배달 메커니즘 또는 장치, 감소된(낮은) 마찰 표면 물질, 증가된(높은) 마찰 표면 물질, 라미네이션 기술, 전파식졀(RFID) 칩, 전도성 폴리머 레이어/제품/회로, 음성 광 반사(negative light reflections)와 같은 광 굴절(light bending) 기술.
특히 바람직한 아이템은 광전지, 컴팩트 디스크(CD), 디지털 비디오 디스크(DVD), 액정 디스플레이(LCD)와 같은 광학 미디어, 또는 비반사 또는 반사 방지 패턴을 포함하는 전도성 회로의 소자 또는 회로소자, 또는 이후의 메탈라이징(metalizing)과 형성된 물질의 금속 음성 이미지를 제거하기 위하여 형성된 물질의 제거를 위한 필름의 형성 또는 전구체를 포함한다.
상기에 특정하게 기술되지 않은 것이라도 본 발명에 따라 제조될 수 있는 다른 아이템들이 있을 수 있다는 것은 당업자에게는 자명하다.
본 발명의 다른 실시예에서, 상기 아이템들은 서로 프레스되어 상기 아이템을 형성할 수 있는 하나 이상의 다른 압반들과 함께 이루어질 수 있는 하나의 프레스 압반(platen) 상에 놓여지거나 적용되는 선행물질(precursor material)로부터 형성될 수 있다. 이러한 아이템들은 본 발명이 전체적인 제조 공정중의 일부를 형성하는 곳에서, 또는 제조공정의 중간부분이거나, 또는 아이템의 제조를 위한 물질 또는 선행물질을 위하여 제공되는 곳에서 형성될 수 있다. 본 발명은 다른 제조 공정들 또는 절차의 일부분으로서 적용될 수 있다는 것은 당업자에게는 자명할 것이다.
실시예 1
폴리스티렌:
(i) 230℃의 온도로 가열되고 유지된다,
(ii) 가열된 폴리스티렌은 PCT/NZ2006/000300의 26 또는 24로 표기된(labeled) 표면과 같은 연속된 형성 도구로 전달되고 적용된다. 그리고 PCT/NZ2006/000301의 방법에 따라 형성된다.
(iii) 대략 1kg/cm2 내지 대략 3kg/cm2 의 압력이 상기 표면상의 물질에 가해진다.
(iv) 압력은 형성 표면의 분리에 의하여 해방되고(released), 따라서, 아이템을 해방시키거나 제품이 형성된다.
상기 형성된 제품은 도 2에 도시된 제품 분석과 함께 도 1에 도시되어 있다. 그리고, 제품의 일부분의 원자간력 현미경(atomic force microscope) 이미지가 도 3에 도시되어 있다.
실시예 2
폴리카보네이트:
(i) 300℃의 온도로 가열되고 유지된다,
(ii) 가열된 폴리카보네이트는 PCT/NZ2006/000300의 26 또는 24로 표기된(labeled) 표면과 같은 연속된 형성 도구로 전달되고 적용된다. 그리고 PCT/NZ2006/000301의 방법에 따라 형성된다.
(iii) 대략 1kg/cm2 내지 대략 3kg/cm2 의 압력이 상기 표면상의 물질에 가해진다.
(iv) 압력은 형성 표면의 분리에 의하여 해방되고(released), 따라서, 아이템을 해방시키거나 제품이 형성된다.
형성된 제품이 도 5의 제품 분석과 함께 도 4에 도시되어 있다.
실시예 3
폴리메틸 메타크릴산염(PMMA, polymethyl methacrylates):
(i) 190 내지 240℃의 온도로 가열되고 유지된다,
(ii) 가열된 PMMA는 압출기 헤드로부터 압출되고 1mm의 깊이 또는 두께로 무빙 벨트 형성기(MBF, Moving Belt Former), 또는 무한 벨트, 또는 연속 형성 도구(PCT/NZ2006/000300의 26 또는 24로 표기된(labeled) 표면과 같은, 그리고 PCT/NZ2006/000301의 방법에 따라 형성된다)의 하부 몰딩 표면으로 연속 적으로 흐른다, 그리고, 상기 PMMA는 상기 몰딩 표면에 고정(hold)되며, 유지되거나 또는 그의 유리 전이 온도(Tg PMMA ~105℃)
(iii) 상부 몰딩 표면은 상기 하부 몰딩 표면에 고정된 PMMA의 상부 몰딩 표면에 적용되고, 상기 상부 몰딩 표면은 상기 PMMA로 대략 1kg/cm2 내지 대략 3kg/cm2 의 압력을 가한다.
(iv) 압력은 형성 표면의 분리에 의하여 해방되고(released), 따라서, 아이템을 해방시키거나 제품이 형성된다.
아래의 표 1 내지 표 3 은 이 예의 공정 파라미터들을 더 상세하게 나타낸다. 이 예는 본 발명에 의하여 형성될 광범위한 물질들 모두에 적용될 수 있다는 것은 이해되어야 한다. 다른 물리적 특성들을 갖는 대안적인 물질들의 사용을 제외하고, 다른 공정 파라미터들은 처리될 물질에 따라 변경될 수 있다.
PMMA 공정 파라미터
물질 용융 유동 지수
(MFI, Melt Flow Index) 평균 용융 유동 (Avg. Melt Flow), g/10 min@ 230℃ &3.8kg		 압출 용융 온도(Extruction melt temp)
(℃)		 유리 전이 온도
(℃)		 압출 두께
(mm)
PMMA 1-2 190-240 105 1
압출각 - A(도) 압출 헤드 높이 - B(mm) 압출 반경 - R (mm) 압출 폭 - D (mm) 표면 다이폭
C (mm)
(몰딩 표면)
60도- 90도 10 - 50 5 500-505 500
압출 속도 - 1 (미터/분) 라인 속도 - 2 (미터/분)
10 10
공정 중의 PMMA 온도 변화
물질 온도 영역 1, TZ - 1 (℃) 온도 영역 2, TZ - 2 (℃) 온도 영역 3, TZ - 3 (℃) 온도 영역 4, TZ - 4 (℃) 온도 영역 5, TZ - 5 (℃) 온도 영역 6, TZ - 6 (℃) 온도 영역 7, TZ - 7 (℃)
폴리메틸 메타크릴산염(PMMA) 190 - 240 190 - 240 140 - 180 90 - 120 70 - 90 50 - 70 20 - 50
도 6을 참조하여, 상기 표 4는 본 발명에 따라 처리될 PMMA 물질의 정확한 온도 프로파일의 상세사항을 제공한다. 온도 영역 TZ-1, TZ-2, TZ-3, TZ-4, TZ-5, TZ-6, TZ-7은 도 6에 도시된 공정의 다양한 영역에 대응한다. 도 6은 본 발명의 공정을 통과하는 물질의 온도 프로파일을 도시하고 있다.
실시예 4
폴리스티렌(PS):
(i) 230℃의 온도로 가열되고 유지된다,
(ii) 가열된 PS는 압출기 헤드로부터 압출되고 1mm의 깊이 또는 두께로 무빙 벨트 형성기(MBF, Moving Belt Former), 또는 무한 벨트, 또는 연속 형성 도구(PCT/NZ2006/000300의 26 또는 24로 표기된(labeled) 표면과 같은, 그리고 PCT/NZ2006/000301의 방법에 따라 형성된다)의 하부 몰딩 표면으로 연속 적으로 흐른다, 그리고, 상기 PS는 상기 몰딩 표면에 고정(hold)되며, 유지되거나 또는 그의 유리 전이 온도(Tg PS ~105℃)
(iii) 상부 몰딩 표면은 상기 하부 몰딩 표면에 고정된 PS의 상부 몰딩 표면에 적용되고, 상기 상부 몰딩 표면은 상기 PS로 대략 1kg/cm2 내지 대략 3kg/cm2 의 압력을 가한다.
(iv) 형성 표면의 분리에 의하여 압력이 해방되고(released), 따라서, 아이템을 해방시키거나 제품이 형성된다.
PS 공정 파라미터
물질 용융 유동 지수
(MFI, Melt Flow Index) (ISO 1133)		 압출 용융 온도(Extruction melt temp)
(℃)		 유리 전이 온도
(℃)		 압출 두께
(mm)
폴리스티렌(PS) 1-3 230 100 1
압출각 - A(도) 압출 헤드 높이 - B(mm) 압출 반경 - R (mm) 압출 폭 - D (mm) 표면 다이 폭 - C (mm) [몰딩 표면]
60° - 90° 10 - 50 5 500 - 505 500
압출 속도 - 1 (미터/분) 라인 속도 - 2 (미터/분)
10 10
공정 중의 PS 온도 변화
물질 온도 영역 1, TZ - 1 (℃) 온도 영역 2, TZ - 2 (℃) 온도 영역 3, TZ - 3 (℃) 온도 영역 4, TZ - 4 (℃) 온도 영역 5, TZ - 5 (℃) 온도 영역 6, TZ - 6 (℃) 온도 영역 7, TZ - 7 (℃)
폴리스티렌 (PS) 210 - 230 210 - 230 160 - 180 120 - 140 80 - 100 40 - 60 10 - 30
상술한 설명은 본 발명의 바람직한 형식을 포함한 것으로, 그 외의 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 수정사항이 있을 수 있다는 것은 자명하다.

Claims (75)

  1. 폴리머(polymer)를 형성하는 방법에 있어서,
    형성될 폴리머를 그것의 유리전이온도(glass transition temperature)을 넘는 온도로 가열하는 단계;
    상기 폴리머를 제 1 몰딩의 몰딩 표면(moulding surface, 이하, '하부 몰딩 표면')상에 연속적으로 두는(바람직하게는 흐르게하거나 거치함으로써) 단계(바람직하게는 상기 폴리머에서의 절단 스트레스나 다른 스트레스를 감소시키거나 제거시키거나 최소화하는 방식으로서); 상기 폴리머는 상기 유리전이온도을 넘어있는 상태이고,
    상기 폴리머가 상기 유리전이온도를 넘은 온도에 있는 동안에 제 2 몰딩의 몰딩 표면(이하, '상부 몰딩 표면')을 적어도 상기 폴리머의 노출 표면(이하, '상부 표면')으로 인가하는 단계;
    상기 폴리머가 상기 몰딩 표면들로부터 제거된 후, 상기 폴리머를 상기 상부 몰딩 표면과 하부 몰딩 표면 사이에서 상기 유리전이온도보다 낮은 온도 상태로 전이시키는 단계; 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 폴리머의 형성 방법.
  2. 폴리머(polymer)를 형성하는 방법에 있어서,
    유리전이온도를 넘어선 폴리머를 제 1 몰딩의 몰딩 표면(이하, '하측 몰딩 표면')상에 연속적으로 두는(바람직하게는 흐르게하거나 거치함으로써) 단계(바람직하게는 상기 폴리머에서의 절단 스트레스나 다른 스트레스를 감소시키거나 제거시키거나 최소화하는 방식으로서);
    상기 폴리머가 상기 유리전이온도를 넘은 온도에 있는 동안에 제 2 몰딩의 몰딩 표면(이하, '상측 몰딩 표면')을 적어도 상기 폴리머의 노출 표면(이하, '상측 표면')으로 인가하는 단계;
    상기 폴리머가 상기 몰딩 표면들로부터 제거된 후, 상기 폴리머를 상기 상측 몰딩 표면과 하측 몰딩 표면 사이에서 상기 유리전이온도 보다 낮은 온도 상태로 전이시키는 단계; 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 폴리머의 형성 방법.
  3. 두개의 폴리머(polymer)들을 형성하는 방법에 있어서,
    제 1 폴리머와 제 2 폴리머를 각각의 폴리머의 유리전이온도를 넘는 온도로 각각 가열하는 단계;
    상기 제 1 폴리머를 제 1 몰딩의 몰딩 표면(moulding surface, 이하, '하측 몰딩 표면')상에 연속적으로 두는(바람직하게는 흐르게하거나 거치함으로써) 단계(바람직하게는 상기 폴리머에서의 절단 스트레스나 다른 스트레스를 감소시키거나 제거시키거나 최소화하는 방식으로서); 상기 제 1 폴리머는 상기 유리전이온도를 넘어있는 온도 상태이고,
    상기 제 2 폴리머를 상기 제 1 폴리머의 노출 표면(이하, '상측 표면') 상에 연속적으로 두는(바람직하게는 흐르게하거나 거치함으로써) 단계(바람직하게는 상기 폴리머에서의 절단 스트레스나 다른 스트레스를 감소시키거나 제거시키거나 최소화하는 방식으로서); 상기 제 2 폴리머는 상기 유리전이온도를 넘어있는 상태이고,
    상기 폴리머들의 각각이 그들의 유리전이온도를 넘은 온도에 있는 동안에 제 2 몰딩의 몰딩 표면(이하, '상측 몰딩 표면')을 적어도 상기 폴리머의 노출 표면(이하, '상측 표면')으로 인가하는 단계;
    상기 폴리머들이 상기 몰딩 표면들로부터 제거된 후, 상기 폴리머들을 상기 상측 몰딩 표면과 하측 몰딩 표면 사이에서 그들의 유리전이온도 보다 낮은 온도 상태로 전이시키는 단계; 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 폴리머의 형성 방법.
  4. 다수개의 폴리머(polymer)들을 형성하는 방법에 있어서,
    다수개의 폴리머들을 각각의 폴리머들의 유리전이온도를 넘는 온도로 각각 가열하는 단계;
    다수개의 폴리머들중 제 1 폴리머를 제 1 몰딩의 몰딩 표면(moulding surface, 이하, '하측 몰딩 표면')상에 연속적으로 두는(바람직하게는 흐르게하거나 거치함으로써) 단계(바람직하게는 상기 폴리머에서의 절단 스트레스나 다른 스트레스를 감소시키거나 제거시키거나 최소화하는 방식으로서); 상기 제 1 폴리머는 상기 유리전이점을 넘어있는 상태이고,
    다수개의 폴리머들중 제 2 폴리머를 상기 제 1 폴리머의 노출 표면(이하, '상측 표면') 상에 연속적으로 두는(바람직하게는 흐르게하거나 거치함으로써) 단계(바람직하게는 상기 폴리머에서의 절단 스트레스나 다른 스트레스를 감소시키거나 제거시키거나 최소화하는 방식으로서); 상기 제 2 폴리머는 상기 유리전이온도를 넘어있는 상태이고,
    다른 하나 또는 그 이상의 폴리머들중 각각의 다른 개개의 폴리머의 노출 표면 상에 연속적으로 두는(바람직하게는 흐르게하거나 거치함으로써) 단계(바람직하게는 상기 폴리머에서의 절단 스트레스나 다른 스트레스를 감소시키거나 제거시키거나 최소화하는 방식으로서); 다른 각각의 폴리머들은 상기 유리전이온도를 넘어있는 상태이고,
    상기 폴리머들의 각각이 그들의 유리전이온도를 넘은 온도에 있는 동안에 제 2 몰딩의 몰딩 표면(이하, '상측 몰딩 표면')을 적어도 가장 상위에 있는 폴리머의 상측 표면으로 인가하는 단계;
    그렇게 형성된 상기 폴리머들이 상기 몰딩 표면들로부터 제거된 후, 상기 폴리머들을 상기 상측 몰딩 표면들 사이에서 그들 각각의 유리전이온도보다 낮은 상태의 온도로 전이시키는 단계; 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 폴리머의 형성 방법.
  5. 폴리머를 연속적으로 성형하기 위한 방법에 있어서,
    폴리머를 그것의 유리전이온도를 넘는 상태로서,
    a. 압력;
    b. 상기 폴리머의 표면의 적어도 일부분의 표면상으로 나노-스캐일 크기의 표면 조직(texture)(바람직하게는 상기 나노-스캐일 크기의 조직은 그것의 적어도 하나의 길이가 0.1-1000 nm 의 범위내)을 공급하는 형성용 몰딩;
    c. 상기 성형 구역에서 상기 폴리머가 상기 몰딩의 표면에서 제거된 후 상기 폴리머를 유리전이온도보다 낮은 상태의 온도로 전이시키는 동적인 열의 제거(active heat removal);
    의 요소들이 주어지는 성형 구역(forming zone)으로 연속적으로 진입시키는 것을 특징으로 하는 폴리머의 형성 방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 성형 구역은,
    상기 폴리머가,
    제 1 몰딩이나 다른 몰딩들의 몰딩 표면이나 다른 몰딩 표면들(이하, 하측 몰딩 표면)과,
    제 2 몰딩이나 다른 몰딩들의 몰딩 표면이나 다른 몰딩 표면들(이하, 상측 몰딩 표면)로 순차적으로 진입하는 구역임을 특징으로 하는 폴리머의 형성 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항중 어느 한 항에 있어서,
    전체의 형성될 폴리머들은, 상기 상측 몰딩 표면과 하측 몰딩 표면 사이에서 상기 폴리머들에 초기의 형성 압력이 인가되는 동안에는 그들의 각각의 유리전이온도보다 높은 온도 상태를 유지하는 것을 특징으로 하는 폴리머의 형성 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 몰딩 표면들은 열적으로 전도성이 있는 몰딩 부분의 각각의 일 부분들인 것을 특징으로 하는 폴리머의 형성 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하측 몰딩 표면과 바람직하게는 상기 상측 몰딩 표면은,
    적어도 상기 상측 몰딩 표면을 인가하는 단계 이전에, 형성될 폴리머를 그들의 각각의 유리전이온도보다 높은 온도 상태로 유지시키기 위한 온도 제어가 가능한 것을 특징으로 하는 폴리머의 형성 방법.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 상측 몰딩 표면과 상기 하측 몰딩 표면은,
    상기 몰딩 표면들에서 형성된 폴리머들을 제거하기 이전에,
    형성된 폴리머들의 온도를 그들 각각의 유리전이온도보다 낮은 온도로 감소시킬 수 있도록 온도 제어가 가능한 것을 특징으로 하는 폴리머의 형성 방법.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 몰딩은 제 1 또는 하측 평반(platen)에 설치되는 것을 특징으로 하는 폴리머의 형성 방법.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 몰딩은 제 2 또는 상측 평반에 설치되는 것을 특징으로 하는 폴리머의 형성 방법.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 몰딩 표면들중 적어도 어느 하나의 몰딩 표면은,
    나노 또는 나노에 가까운 크기나 마이크로 또는 마이크로에 가까운 하나 또는 그 이상의 갯수를 가지는 표면 돌기(relief)나 융기된 단면(profile)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 폴리머의 형성 방법.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 몰딩 표면들중 적어도 어느 하나의 몰딩 표면은,
    나노 또는 나노에 가까운 크기나 마이크로 또는 마이크로에 가까운 크기를 가지는 표면 패턴으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 폴리머의 형성 방법.
  15. 제 1 항 내지 제 14 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 상측 몰딩 표면으로 인가하는 단계는,
    상기 상측 몰딩 표면을 적어도 상측 폴리머의 최상측 표면과 접촉시키는 것을 특징으로 하는 폴리머의 형성 방법.
  16. 제 1 항 내지 제 15 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 폴리머들은,
    그들의 유리전이온도 이상의 상태에 있을 때, 상기 하측 몰딩 표면 및 상기 상측 몰딩 표면의 형태를 가지는 것을 특징으로 하는 폴리머의 형성 방법.
  17. 제 1 항 내지 제 16 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 폴리머들은 상기 유리전이온도 이상으로 가열되어, 사출구(extrusion)를 통하여 상기 하측 몰딩 표면으로 상기 폴리머들을 직접적으로 주입시키기 위한 사출 헤드(extrusion head)로 공급되는 것을 특징으로 하는 폴리머의 형성 방법.
  18. 제 17 항에 있어서, 용융 펌프가 상기 폴리머의 주입 정도를 조절하는 것을 특징으로 하는 폴리머의 형성 방법.
  19. 제 1 항 내지 제 18 항중 어느 한 항에 있어서,
    유리전이온도 이상의 온도 상태에 있는 폴리머들은 액체 상태인 것을 특징으로 하는 폴리머의 형성 방법.
  20. 제 1 항 내지 제 19 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 폴리머들이 상기 상측 몰딩 표면과 상기 하측 몰딩 표면 사이에 최초로 위치되었을 때,
    상기 몰딩 표면들은 폴리머들의 유리전이온도보다 높은 상태의 온도 상태에 있는 것을 특징으로 하는 폴리머의 형성 방법.
  21. 제 1 항 내지 제 20 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 상측 몰딩 표면을 적어도 폴리머나 최상측 폴리머의 표면에 인가하는 동안에,
    상기 몰딩 표면들은 폴리머들의 유리전이온도보다 높은 상태의 온도 상태를 유지하는 것을 특징으로 하는 폴리머의 형성 방법.
  22. 제 1 항 내지 제 21 항중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 몰딩 표면이 표면 돌기로 이루어진 상기 몰딩 표면에 인가하는 단계는,
    상기 폴리머들을 상기 몰딩 표면의 표면 돌기로 이동시키기 위하여 폴리머들에게 압력을 인가하는 것을 특징으로 하는 폴리머의 형성 방법.
  23. 제 1 항 내지 제 22 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 상측 몰딩 표면과 상기 하측 몰딩 표면은,
    상기 폴리머에 압력을 대략 500 kg/cm2 까지 인가하는 것을 특징으로 하는 폴리머의 형성 방법.
  24. 제 1 항 내지 제 23 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 상측 몰딩 표면과 상기 하측 몰딩 표면은,
    상기 폴리머에 압력을 대략 260 kg/cm2 까지 인가하는 것을 특징으로 하는 폴리머의 형성 방법.
  25. 제 1 항 내지 제 24 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 상측 몰딩 표면과 상기 하측 몰딩 표면은,
    상기 폴리머에 압력을 대략 60 kg/cm2 까지 인가하는 것을 특징으로 하는 폴리머의 형성 방법.
  26. 제 1 항 내지 제 25 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 상측 몰딩 표면과 상기 하측 몰딩 표면은,
    상기 폴리머에 압력을 대략 1-200 Kg/cm2, 1-150, 1-100, 1-90, 1-80, 1-70, 1-60, 1-50, 1-40, 1-30, 1-20, 1-10, 1-9, 1-8, 1-7, 1-6, 1-5, 1-4, 1-3, 1-2, 1-1.5, 1-1.2 kg/cm2 의 범위중 어느 하나의 범위 내에서 인가하는 것을 특징으로 하는 폴리머의 형성 방법.
  27. 제 1 항 내지 제 26 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 상측 몰딩 표면과 상기 하측 몰딩 표면은,
    상기 폴리머에 압력을 대략 1 kg/cm2 미만으로 인가하는 것을 특징으로 하는 폴리머의 형성 방법.
  28. 제 1 항 내지 제 27 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 상측 몰딩 표면과 상기 하측 몰딩 표면은,
    상기 폴리머에 압력을 대략 0.9, 0.8, 0.7, 0.6, 0.5, 0.4, 0.3, 0.2, 0.1 kg/cm2 중 어느 하나의 값으로 인가하는 것을 특징으로 하는 폴리머의 형성 방법.
  29. 제 1 항 내지 제 28 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 폴리머는,
    열경화성 또는 열가소성 폴리머인 것을 특징으로 하는 폴리머의 형성 방법.
  30. 제 1 항 내지 제 29 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 폴리머는,
    폴리카보네이트(polycarbonate)(PC), 폴리스티렌(polystyrene)(PS), 범용 폴리스티렌(general purpose polystyrene)(GPPS), 폴리메틸메타크릴레이트(polymethyl methacrylate)(PMMA), 열가소성수지(thermoplastic)(poly), 우레탄(urethane)(TPU), 폴리에틸렌 텔레프탈레이트(polyethylene terephthalate)(PET), 폴리에스터메타크릴레이트(polyester methacrylate)(PEM), 폴리프로필렌(Polypropylene)(PP), 내충력 폴리스틸렌(High impact polystyrene) (HIPS), 아크릴로니트닐 부타디엔 스틸렌(Acrylonitnle butadiene styrene)(ABS), 폴리에스테르(Polyester)(PES), 폴리아미드(Polyamides)(PA), 폴리비닐클로라이드(Polyvinyl chloride)(PVC), 폴리우레탄(Polyurethanes)(PU), 폴리비닐리딘 클로라이드(Polyvinylidene chloride)(PVDC), 폴리에틸렌(Polyethylene)(PE), 폴리테트라플루오르에틸렌(Polytetrafluoroethylene)(PTFE), 폴리에틸렌테르케톤(Polyetheretherketone) (PEEK)(폴리테르케톤)(Polyetherketone), 폴리에텐마이드(Polyethenmide)(PEI)(울텐)(Ultem), 폴리락틱에이시드(Polylactic acid)(PLA), 내충격 폴리스티렌(high impact polystyrene), 아퀼로부탈스티렌(aquilobutalstyrene), 나일론(nylons), 아크릭스(acrylics), 아몰퍼스 폴리머(amorphous polymers), 폴리에틸렌(polyethylene) (PE), 폴리에틸렌 텔레프탈레이트(polyethylene terephthalate)(PET), 저밀도 폴리에틸렌(low density polyethylene)(LDPE), 저저밀도 폴리에틸렌(low low density polyethylene)(LLDPE), 열가소성 에틸렌(thermoplastic ethylene)(TPE), 폴리프로필렌(polypropylene) (PP), 고무(rubbers), 페놀수지(phenolics) 등으로 구성되는 군으로부터 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 폴리머의 형성 방법.
  31. 제 1 항 내지 제 30 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 상측 표면은,
    상기 두개의 몰딩 표면들 사이에서의 폴리머의 이동에 의하여 폴리머로 압력을 인가할 수 있도록 인가되는 것을 특징으로 하는 폴리머의 형성 방법.
  32. 제 31 항에 있어서, 상기 하측 몰딩 표면은 컨베이어(conveyor)에 의하여 지지되는 것을 특징으로 하는 폴리머의 형성 방법.
  33. 제 31 항 또는 제 32 항에 있어서, 상기 상측 몰딩 표면은 컨베이어에 의하여 지지되는 것을 특징으로 하는 폴리머의 형성 방법.
  34. 제 31 항에 있어서,
    상기 하측 몰딩 표면은 제 1 컨베이어에 의하여 지지되어 이동되고, 상기 상측 몰딩 표면은 제 2 컨베이어에 의하여 지지되어 이동되고,
    상기 제 2 컨베이어는,
    상기 제 2 몰딩 표면을 상기 제 1 몰딩 표면에 근접하게 위치시키기 위함과, 상기 제 1 몰딩 표면과 제 2 몰딩 표면 사이에서 상기 폴리머에 압력이 주어지는 압력 구역을 통하여 상기 제 1 몰딩 표면과 상기 제 2 몰딩 표면을 이동시키기 위하여,
    상기 제 1 컨베이어와 근접하게 위치되는 것을 특징으로 하는 폴리머의 형성 방법.
  35. 제 34 항에 있어서, 상기 폴리머는 상기 압력 구역에 진입한 상태에서 그것의 유리전이온도 보다 높은 온도 상태에 있는 것을 특징으로 하는 폴리머의 형성 방법.
  36. 제 34 항 또는 제 35 항에 있어서, 상기 제 1 몰딩 표면과 상기 제 2 몰딩 표면중 적어도 어느 하나의 온도는 상기 압력 구역 내에서 동적으로 조절되는 것을 특징으로 하는 폴리머의 형성 방법.
  37. 제 34 항 내지 제 36 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 하측 몰딩 표면의 온도는 상기 압력 구역에 진입하기 전에 동적으로 조절되는 것을 특징으로 하는 폴리머의 형성 방법.
  38. 제 37 항에 있어서,
    상기 폴리머가 그것의 유리전이온도 보다 높은 온도로 상기 압력 구역으로 진입하기 전에, 상기 하측 몰딩 표면의 온도는 그것의 표면에 인가되는 상기 폴리머를 유지하는데 도움이 되도록 충분하게 높은 것을 특징으로 하는 폴리머의 형성 방법.
  39. 제 34 항 내지 제 38 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 동적으로 조절되는 열의 제거는,
    상기 폴리머가 상기 압력 구역내에 있을 때, 상기 제 1 몰딩 표면과 상기 제 2 몰딩 표면중 적어도 어느 하나의 몰딩 표면의 온도의 조절에 의하여,
    상기 상측 몰딩 표면과 상기 하측 몰딩 표면중 적어도 어느 하나를 통하여 상기 폴리머를 그것의 유리전이온도보다 높은 온도로부터 그것의 유리전이온도보다 낮은 온도로 전이시키는 것을 특징으로 하는 폴리머의 형성 방법.
  40. 폴리머를 연속적으로 형성하는 방법에 있어서,
    한 매의 폴리머를 제 1 몰딩의 몰딩 표면(이하, '하측 몰딩 표면')상에서 그것의 유리전이온도보다 낮은 온도 상태로 두는 단계(바람직하게는 상기 1매의 폴리머에서의 절단 스트레스나 다른 스트레스를 감소시키거나 제거시키거나 최소화하는 방식으로서);
    상기 폴리머를 그것의 유리전이온도보다 높은 온도로 전이시키는 단계;
    상기 폴리머를 상기 하측 몰딩 표면에 의하여 지지되면서 그것의 유리전이온도보다 높은 온도를 유지하는 압력 구역으로 진입시키는 단계;
    상기 압력 구역은 상기 하측 몰딩 표면과 적어도 폴리머의 노출 표면(이하, '상측 표면')과 접촉하는 상기 상측 몰딩 표면에 위치한 제 2 몰딩의 몰딩 표면(이하, '상측 몰딩 표면')으로 이루어지고,
    상기 폴리머는 그것의 유리전이온도를 넘는 온도로 유지되고, 상기 상측 몰딩 표면과 하측 몰딩 표면사이에서 상기 폴리머에 압력이 인가되며,
    상기 폴리머를 상기 몰딩 표면들로부터 제거한 후, 상기 폴리머를 그것의 유리전이온도보다 낮은 온도로 전이시킬 수 있도록 상기 압력 구역 내에서 상기 폴리머로부터 열을 제거하는 것을 조절하는 단계;
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 폴리머의 형성 방법.
  41. 제 1 항 내지 제 40 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 형성 방법은 폴리머를 대량으로 생산하는 형성 방법인 것을 특징으로 하는 폴리머의 형성 방법.
  42. 제 1 항 내지 제 41 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 형성 방법은 폴리머를 연속적으로 형성하는 방법인 것을 특징으로 하는 폴리머의 형성 방법.
  43. 제 1 항 내지 제 42 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 형성 방법은,
    상기 폴리머의 적어도 하나의 표면상으로 나노-스캐일 크기의 조직(texture)(바람직하게는 상기 나노-스캐일 크기의 조직은 그것의 적어도 하나의 길이가 0.1-1000 nm 의 범위내)을 형성하는데 이용되는 것을 특징으로 하는 폴리머의 형성 방법.
  44. 제 1 항 내지 제 43 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 상측 몰딩 표면과 하측 몰딩 표면중 적어도 어느 하나는,
    실질적으로 해당 나노-스캐일 크기의 표면 조직(바람직하게는 상기 나노-스캐일 크기의 조직은 그것의 적어도 하나의 길이가 0.1-1000 nm 의 범위내)을 상기 방법에 의하여 형성되는 폴리머 상에 부여하는 나노-스캐일 크기의 표면 조직(바람직하게는 상기 나노-스캐일 크기의 조직은 그것의 적어도 하나의 길이가 0.1-1000 nm 의 범위내)을 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리머의 형성 방법.
  45. 제 1 항 내지 제 44 항중 어느 한 항의 방법으로 형성된 폴리머 필름 또는 폴리머 시트.
  46. 제 45 항에 있어서, 상기 폴리머 필름 또는 폴리머 시트는,
    그것의 표면중 적어도 어느 하나의 표면에 나노 스캐일 크기의 표면 조직(바람직하게는 상기 나노-스캐일 크기의 조직은 그것의 적어도 하나의 길이가 0.1-1000 nm 의 범위내)을 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리머 필름 또는 폴리머 시트.
  47. 제 1 항 내지 제 5 항중 어느 한 항의 방법에 따라서 형성된 비-반사(non-reflective) 제품.
  48. 폴리머(바람직하게는 형성된 폴리머의 적어도 일부분의 표면이 나노-스캐일 크기의 표면 조직으로 이루어진)를 연속적으로 형성하는 장치에 있어서,
    연속적으로 폴리머 압출물을 배출하는 사출 헤드를 가진 사출구;
    상기 폴리머 압출물을 그것의 유리전이온도 보다 높은 상태의 온도 상태로 수용하는 성형 구역; 을 포함하여 구성되고,
    상기 성형 구역은,
    순차적으로 진입하는 제 1 몰딩 또는 몰딩들의 몰딩 표면 또는 몰딩들의 표면들(이하, 제 1 몰딩 표면)과,
    순차적으로 진입하는 제 2 몰딩 또는 몰딩들의 몰딩 표면 또는 몰딩들의 표면들(이하, 제 2 몰딩 표면)으로 이루어지고,
    상기 제 1 몰딩 표면은 바람직하게는 상기 폴리머 압출물을 상기 성형 구역으로 수용하기 위하여 설치되고, (바람직하게는, 예를 들어 하측으로 내려놓는 것과 같은 두는 작동에 의하며, 상기 폴리머에서의 절단 스트레스나 다른 스트레스를 감소시키거나 제거시키거나 최소화하는 방식으로서)
    상기 성형 구역은 상기 폴리머 압출물에
    a. 압력;
    b. 형성용 몰딩(바람직하게는, 상기 폴리머의 표면의 적어도 일부분의 표면상으로 나노-스캐일 크기의 표면 조직을 공급하는);
    c. 상기 폴리머를 유리전이온도보다 낮은 상태의 온도로 전이시키는 열의 제거(바람직하게는 동적이면서 조절가능하도록);
    의 요소들이 주어지도록 하는 것을 특징으로 하는 폴리머의 형성 장치.
  49. 제 48 항에 있어서, 상기 동적인 열의 제거는,
    상기 제 1 몰딩 표면 또는 상기 제 2 몰딩 표면중 적어도 어느 하나의 몰딩 표면에서 적어도 하나의 온도가 조절되는 히트 싱크(heat sink)에 의하여 발생하는 것을 특징으로 하는 폴리머의 형성 장치.
  50. 제 48 항 또는 제 49 항에 있어서, 다수개의 히트 싱크들이 상기 제 1 몰딩 표면 또는 상기 제 2 몰딩 표면중 적어도 어느 하나의 몰딩 표면에 설치되고,
    상기 성형 구역에서 상호 이격된 상기 히트 싱크들이 상기 성형 구역에서 충분한 적응을 위하여 진입되거나 지연되는 것을 특징으로 하는 폴리머의 형성 장치.
  51. 제 50 항에 있어서,
    상기 폴리머가 상기 성형 구역을 통하여 진입하는 동안에 폴리머의 온도를 점진적으로 감소시키기 위하여, 상기 진입되는 히트 싱크는 근접한 지연되는 히트 싱크보다 낮은 온도 상태인 것을 특징으로 하는 폴리머의 형성 장치.
  52. 제 49 항 내지 제 51 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 각각의 히트 싱크의 온도를 조절하기 위한 온도 조절기가 상기 히트 싱크 각각에 설치되는 것을 특징으로 하는 폴리머의 형성 장치.
  53. 제 48 항 내지 제 52 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 몰딩 표면 또는 상기 제 2 몰딩 표면중 적어도 어느 하나의 몰딩 표면은, 적어도 상기 성형 구역의 시작 지점에서 히터에 의하여 열을 상기 폴리머에 전달하는 것을 특징으로 하는 폴리머의 형성 장치.
  54. 제 48 항 내지 제 52 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 몰딩 표면은, 상기 폴리머가 상기 성형 구역으로 진입하기 전에 상기 폴리머를 수용하기 위하여 설치되는 것을 특징으로 하는 폴리머의 형성 장치.
  55. 제 54 항에 있어서, 상기 제 1 몰딩 표면이 상기 성형 구역으로 진입하기 전에 상기 제 1 몰딩 표면을 가열하는 히터(heater)가 설치되는 것을 특징으로 하는 폴리머의 형성 장치.
  56. 제 48 항 내지 제 55 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 몰딩 표면 및 제 2 몰딩 표면들 중 적어도 어느 하나의 몰딩 표면을 그들이 성형 구역으로 진입하기 전에 가열하기 위하여, 적어도 하나의 히터가 설치되는 것을 특징으로 하는 폴리머의 형성 장치.
  57. 제 55 항 또는 제 56 항에 있어서,
    상기 히터들은 적어도 상기 성형 구역의 시작 지점에서 상기 폴리머들이 그들의 유리전이온도 보다 높은 상태를 보다 용이하게 유지할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 폴리머의 형성 장치.
  58. 제 55 항 내지 제 57 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 히터들은 적어도 상기 폴리머들이 상기 성형 구역으로 진입하기 전에, 상기 폴리머들이 그들의 유리전이온도 보다 높은 상태를 보다 용이하게 유지할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 폴리머의 형성 장치.
  59. 제 48 항 내지 제 58 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 몰딩 표면 및 제 2 몰딩 표면들 중 적어도 어느 하나의 몰딩 표면은, 실질적으로 해당하는 폴리머의 나노-스캐일 크기의 표면 조직을 형성할 수 있는 나노-스캐일 크기의 표면 조직을 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리머의 형성 장치.
  60. 제 48 항 내지 제 59 항중 어느 한 항에 있어서,
    다수개의 제 1 몰딩 표면 및 제 2 몰딩 표면들이 상기 성형 구역을 통하여 불연속적 및/또는 연속적으로 진입되고,
    상기 성형 구역으로의 진입은 상기 제 1 몰딩 표면들과 제 2 몰딩 표면들이 쌍을 이루어 동일한 속도로 상기 성형 구역으로 각각 진입하는 것을 특징으로 하는 폴리머의 형성 장치.
  61. 제 48 항 내지 제 60 항중 어느 한 항에 있어서,
    제한적이거나 불연속적인 갯수의 제 1 몰딩 표면들과 제 2 몰딩 표면들이 상기 성형 구역을 반복적으로 통과하는 것을 특징으로 하는 폴리머의 형성 장치.
  62. 제 48 항 내지 제 60 항중 어느 한 항에 있어서,
    제한적이거나 불연속적인 갯수의 제 1 몰딩 표면들과 제 2 몰딩 표면들이 상기 성형 구역을 단지 일회만 통과하는 것을 특징으로 하는 폴리머의 형성 장치.
  63. 제 48 항 내지 제 58 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 몰딩 표면 및 제 2 몰딩 표면들 중 적어도 어느 하나의 몰딩 표면은, 각각 연속적인 형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 폴리머의 형성 장치.
  64. 폴리머(바람직하게는 형성된 폴리머의 적어도 일부분의 표면이 나노-스캐일 크기의 표면 조직으로 이루어진)를 연속적으로 형성하는 장치에 있어서,
    상기 폴리머를 그들의 유리전이온도 보다 높은 상태의 온도 상태로 수용하는 성형 구역; 을 포함하여 구성되고,
    상기 성형 구역은,
    순차적으로 진입하는 제 1 몰딩 또는 몰딩들의 몰딩 표면 또는 몰딩들의 표면들(이하, 하측 몰딩 표면)과,
    순차적으로 진입하는 제 2 몰딩 또는 몰딩들의 몰딩 표면 또는 몰딩들의 표면들(이하, 상측 몰딩 표면)으로 이루어지고,
    상기 하측 몰딩 표면은 바람직하게는 폴리머가 상기 성형 구역으로 진입하기 전에 상기 폴리머를 수용하고 상기 성형 구역으로 폴리머를 이송하기 위하여 설치되고,
    상기 성형 구역은 상기 폴리머에
    a. 압력;
    b. 형성용 몰딩(바람직하게는, 상기 폴리머의 표면의 적어도 일부분의 표면상으로 나노-스캐일 크기의 표면 조직을 공급하는);
    c. 상기 폴리머를 유리전이온도보다 낮은 상태의 온도로 전이시키는 열의 제거(바람직하게는 동적이면서 조절가능하도록);
    의 요소들이 주어지도록 하는 것을 특징으로 하는 폴리머의 형성 장치.
  65. 공동으로 사출되는 물질(바람직하게는 형성된 물질의 적어도 일부분의 표면이 나노-스캐일 크기의 표면 조직으로 이루어진)를 연속적으로 형성하는 장치에 있어서,
    공동 사출되는 형태로 적어도 두개의 폴리머들의 압출물을 형성하는 적어도 하나의 사출기;
    상기 압출물을 수용하되, 적어도 상기 압출물의 상기 폴리머들중 어느 하나 또는 상기 폴리머들 모두를 그들 각각의 유리전이온도 보다 높은 상태의 온도 상태로 수용하는 성형 구역; 을 포함하여 구성되고,
    상기 성형 구역은,
    순차적으로 진입하는 제 1 몰딩 또는 몰딩들의 몰딩 표면 또는 몰딩들의 표면들(이하, 제 1 몰딩 표면)과,
    순차적으로 진입하는 제 2 몰딩 또는 몰딩들의 몰딩 표면 또는 몰딩들의 표면들(이하, 제 2 몰딩 표면)으로 이루어지고,
    상기 제 1 몰딩 표면은 바람직하게는 압출물이 상기 성형 구역으로 진입하기 전에 상기 압출물을 수용하고 상기 성형 구역으로 상기 압출물을 이송하기 위하여 설치되고, (바람직하게는 그것을 아래로 두는 것에 의하여)
    상기 성형 구역은 상기 폴리머 압출물에
    a. 압력;
    b. 형성용 몰딩(바람직하게는, 상기 압출물의 표면의 적어도 일부분의 표면상으로 나노-스캐일 크기의 표면 조직을 공급하는);
    c. 상기 압출물을 유리전이온도보다 낮은 상태의 온도로 전이시키는 열의 제거(바람직하게는 동적이면서 조절가능하도록);
    의 요소들이 주어지도록 하는 것을 특징으로 하는 형성 장치.
  66. 제 65 항에 있어서, 상기 사출기가 상기 폴리머들에 각각 설치되는 것을 특징으로 하는 형성 장치.
  67. 제 48 항 내지 제 64 항중 어느 한 항의 형성 장치에 의하여 형성된 나노 크기의 표면 조직을 가진 폴리머.
  68. 제 65 항 또는 제 66 항의 형성 장치에 의하여 형성된 나노 크기의 표면 조직을 가진 물질.
  69. 나노 크기의 표면 조직을 가진 연속적으로 형성된 폴리머.
  70. 적어도 하나의 폴리머가 나노 크기의 표면 조직을 가진 두개의 폴리머들로 이루어진 연속적으로 형성된 공동으로 사출되는 물질.
  71. 나노 크기의 표면 조직을 가진 연속적으로 형성되는 폴리머.
  72. 폴리머들이 나노 크기의 표면 조직을 포함하는 두개의 폴리머들로 이루어진 연속적으로 형성된 공동으로 사출되는 물질.
  73. 적어도 하나의 선구적인 폴리머 물질의 계속적이거나 비 분리적이거나 횟수가 제한되지 않은 공정에 의하여 형성된 나노 크기의 표면 조직을 포함하는 적어도 하나의 폴리머(바람직하게는 적어도 두개의 공동 사출되는 폴리머들)로 이루어진 시트 또는 필름.
  74. 계속적이거나 비 분리적이거나 횟수가 제한되지 않은 공정에 의하여 형성되어지고 나노 크기의 표면 조직의 동일하고 반복적인 구역들을 다수개 포함하는 적어도 하나의 폴리머(바람직하게는 적어도 두개의 공동 사출되는 폴리머들)로 이루어진 하나의 시트 또는 필름.
  75. 계속적이거나 비 분리적이거나 횟수가 제한되지 않도록 형성된 하나의 시트 또는 필름의 선행물질로부터 분리되어진 동일한 나노 크기의 표면 조직을 각각 포함하는 적어도 하나의 폴리머(바람직하게는 적어도 두개의 공동 사출되는 폴리머들)로 이루어진 다수개의 분리된 상태의 시트 또는 필름.
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