KR20120046033A - 압출 수지판의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
(과제) 내가열 휘어짐성이 우수한 압출 수지판의 제조 방법을 제공하는 것이다.
(해결수단) 열가소성 수지층 (A) 의 적어도 편면에 열가소성 수지층 (B) 이 적층된 열가소성 수지 적층체를 용융 상태로 다이 (2) 로부터 압출하여, 용융 수지 적층체를 형성하는 것, 및 상기 용융 수지 적층체를, 제 1 냉각 롤 (5) 과 제 2 냉각 롤 (6) 사이에 끼워 넣어, 제 2 냉각 롤 (6) 에 걸어 감은 후, 제 3 냉각 롤 (7) 에 걸어 감음으로써 냉각시키는 것을 포함하는 열가소성 수지층 (A) 의 적어도 편면에 열가소성 수지층 (B) 이 적층된 압출 수지판을 제조하는 방법으로서, 제 2 냉각 롤 (6) 의 주속도 (V2) 와 제 3 냉각 롤 (7) 의 주속도 (V3) 의 비 (V3/V2) 가 1.004 이상인 제조 방법이다.
(해결수단) 열가소성 수지층 (A) 의 적어도 편면에 열가소성 수지층 (B) 이 적층된 열가소성 수지 적층체를 용융 상태로 다이 (2) 로부터 압출하여, 용융 수지 적층체를 형성하는 것, 및 상기 용융 수지 적층체를, 제 1 냉각 롤 (5) 과 제 2 냉각 롤 (6) 사이에 끼워 넣어, 제 2 냉각 롤 (6) 에 걸어 감은 후, 제 3 냉각 롤 (7) 에 걸어 감음으로써 냉각시키는 것을 포함하는 열가소성 수지층 (A) 의 적어도 편면에 열가소성 수지층 (B) 이 적층된 압출 수지판을 제조하는 방법으로서, 제 2 냉각 롤 (6) 의 주속도 (V2) 와 제 3 냉각 롤 (7) 의 주속도 (V3) 의 비 (V3/V2) 가 1.004 이상인 제조 방법이다.
Description
본 발명은 열가소성 수지를 압출 성형하는 것을 포함하는 압출 수지판의 제조 방법에 관한 것이다.
압출 수지판의 제조 방법으로서, 용융한 열가소성 수지를 다이로부터 압출하여, 제 1 냉각 롤과 제 2 냉각 롤 사이에 끼워 넣어, 제 2 냉각 롤에 걸어 감은 후, 제 3 냉각 롤에 걸어 감음으로써 냉각시키는 것을 포함하는 압출 수지판의 제조 방법이 알려져 있다 (예를 들어, 특허문헌 1 및 2 참조). 특허문헌 1 및 2 에서는, 각 냉각 롤의 주속도를 소정의 값으로 제어함으로써, 얻어지는 압출 수지판의 두께 방향의 리타데이션과 수축률을 저하시킨다.
한편, 상기 서술한 압출 성형법에 의해 제조되는 압출 수지판은 가열되면 휘어지기 쉽다는 성질 (이하, 「가열 휘어짐성」이라고도 한다) 을 가지기 때문에 문제가 있다. 이 문제는, 광원으로부터 발생하는 열에 의해 사용 환경이 고온이 되기 쉬운 디스플레이 보호판 등의 광학 용도에, 상기 서술한 압출 수지판을 사용하면 보다 현저해진다.
그러나, 특허문헌 1 및 2 에서는, 가열 휘어짐성의 억제는 검토되고 있지 않다. 그러므로, 특허문헌 1 및 2 에 기재된 종래의 압출 성형법으로 제조되는 압출 수지판은 통상적으로 가열되면 휘어지기 쉬우므로, 가열되더라도 잘 휘어지지 않는 성질 (이하 「내가열 휘어짐성」이라고도 한다) 이 충분하지 않았다.
본 발명의 과제는 내가열 휘어짐성이 우수한 압출 수지판의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명자들은 상기 과제를 해결하기 위하여 예의 연구를 거듭한 결과, 이하의 구성으로 이루어지는 해결 수단을 찾아내어, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
(1) 열가소성 수지층 (A) 의 적어도 편면에 열가소성 수지층 (B) 이 적층된 열가소성 수지 적층체를 다이로부터 용융 상태로 압출하여, 용융 열가소성 수지 적층체를 형성하는 것, 및
상기 용융 열가소성 수지 적층체를, 제 1 냉각 롤과 제 2 냉각 롤 사이에 끼워 넣고, 이어서 제 2 냉각 롤에 걸어 감은 후, 다시 제 3 냉각 롤에 걸어 감아 냉각시키는 것을 포함하는, 열가소성 수지층 (A) 의 적어도 편면에 열가소성 수지층 (B) 이 적층된 압출 수지판을 제조하는 방법으로서,
상기 제 2 냉각 롤의 주속도 (V2) 와, 상기 제 3 냉각 롤의 주속도 (V3) 의 비 (주속도의 비 V3/V2) 가 1.004 이상인 것을 특징으로 하는 압출 수지판의 제조 방법.
(2) 상기 열가소성 수지층 (A) 을 구성하는 열가소성 수지가 방향족 폴리카보네이트 수지이며, 상기 열가소성 수지층 (B) 을 구성하는 열가소성 수지가 메타크릴계 수지인 상기 (1) 에 기재된 압출 수지판의 제조 방법.
(3) 상기 열가소성 수지층 (A) 을 구성하는 열가소성 수지의 유리 전이 온도를 TgA, 상기 열가소성 수지층 (B) 을 구성하는 열가소성 수지의 유리 전이 온도를 TgB 로 하면, TgA＞TgB 인 상기 (1) 또는 (2) 에 기재된 압출 수지판의 제조 방법.
(4) 상기 용융 열가소성 수지 적층체의 상기 열가소성 수지층 (B) 이 상기 제 2 냉각 롤의 외주면에 접하도록, 상기 용융 열가소성 수지 적층체를 제 1 냉각 롤과 제 2 냉각 롤 사이에 끼워 넣는 상기 (3) 에 기재된 압출 수지판의 제조 방법.
(5) 상기 제 1 냉각 롤 및 제 3 냉각 롤이 모두 외주부에 금속제 박막을 구비하는 탄성 롤이며, 상기 제 2 냉각 롤이 금속 롤인 상기 (1) ? (4) 중 어느 하나에 기재된 압출 수지판의 제조 방법.
(6) 제 1 냉각 롤 및 제 3 냉각 롤을 구성하는 상기 탄성 롤 중 적어도 일방의 탄성 롤은 대략 원주 형상의 축롤과, 이 축롤의 외주면을 덮도록 배치된 원통형의 금속제 박막과, 상기 축롤과 금속제 박막 사이에 봉입된 유체를 구비하고, 또한 상기 유체를 온도 제어함으로써 온도 제어 가능하게 구성되어 있는 상기 (5) 에 기재된 압출 수지판의 제조 방법.
본 발명의 압출 수지판은 가열되어도 잘 휘어지지 않으므로, 사용 환경이 고온이 되기 쉬운 디스플레이 보호판 등의 광학 용도에 바람직하게 사용할 수 있다.
도 1 은 본 발명의 하나의 실시형태에 관련된 압출 수지판의 제조 방법을 나타내는 개략 설명도이다.
도 2 는 도 1 의 일부를 확대한 개략 설명도이다.
도 2 는 도 1 의 일부를 확대한 개략 설명도이다.
본 발명의 압출 수지판은 열가소성 수지층 (A) (이하, 「수지층 (A)」이라고도 한다) 의 적어도 편면에 열가소성 수지층 (B) (이하, 「수지층 (B)」이라고도 한다) 이 적층되어 이루어진다. 이들 수지층 (A) 및 (B) 을 구성하는 열가소성 수지는 본 발명이 목적으로 하는 압출 수지판을 제조할 수 있는 한 특별히 제한되는 것은 아니며, 범용의 열가소성 수지이어도 되고, 엔지니어링 플라스틱이어도 된다.
그러한 열가소성 수지로서, 예를 들어 메타크릴계 수지, 스티렌계 수지, 메타크릴산메틸-스티렌 수지, 메타크릴산메틸-부타디엔-스티렌계 수지, 폴리염화비닐 수지, 저밀도 폴리에틸렌, 고밀도 폴리에틸렌, 직사슬 저밀도 폴리에틸렌 등의 폴리에틸렌 수지, 폴리프로필렌 수지, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 수지, 아크릴로니트릴-스티렌 수지, 셀룰로오스아세테이트 수지, 에틸렌-비닐아세테이트 수지, 아크릴-염소화폴리에틸렌 수지, 에틸렌비닐알코올 수지, 불소 수지, 폴리아세탈 수지, 폴리아미드 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지, 폴리부틸렌테레프탈레이트 수지, 방향족 폴리카보네이트 수지, 폴리술폰 수지, 폴리에테르술폰 수지, 메틸펜텐 수지, 폴리아릴레이트 수지, 지환 구조 함유 에틸렌성 불포화 단량체 단위를 함유하는 수지, 폴리페닐렌술파이드 수지, 폴리페닐렌옥사이드 수지, 폴리에테르에테르케톤 수지, 폴리염화비닐계 엘라스토머, 염소화폴리에틸렌, 에틸렌-아크릴산에틸 수지, 열가소성 폴리우레탄 엘라스토머, 열가소성 폴리에스테르 엘라스토머, 아이오노머 수지, 스티렌?부타디엔 블록 폴리머, 에틸렌-프로필렌 고무, 폴리부타디엔 수지, 아크릴계 엘라스토머 등을 예시할 수 있다.
이들 중에서도 광학 특성이 양호한 점에서, 방향족 폴리카보네이트 수지 또는 메타크릴계 수지가 바람직하고, 특히 수지층 (A) 을 구성하는 열가소성 수지가 방향족 폴리카보네이트 수지이며, 수지층 (B) 을 구성하는 열가소성 수지가 메타크릴계 수지인 것이 바람직하다.
방향족 폴리카보네이트 수지는 본 발명이 목적으로 하는 압출 수지판을 제조할 수 있는 한 특별히 제한되는 것은 아니지만, 그러한 폴리카보네이트 수지로서, 예를 들어 2 가 페놀과 카르보닐화제를 계면 중축합법, 용융 에스테르 교환법에 의해 중합시켜 얻어지는 수지, 카보네이트 프레폴리머를 고상 에스테르 교환법에 의해 중합시켜 얻어지는 수지, 고리형 카보네이트 화합물의 개환 중합법에 의해 중합시켜 얻어지는 수지 등을 예시할 수 있다.
2 가 페놀은 통상 폴리카보네이트 수지를 제조하기 위해서 사용되는 2 가 페놀로서, 본 발명이 목적으로 하는 압출 수지판을 제조할 수 있는 한 특별히 제한되지 않지만, 그러한 2 가 페놀로서, 예를 들어 하이드로퀴논, 레조르시놀, 4,4'-디하이드록시디페닐, 비스(4-하이드록시페닐)메탄, 비스｛(4-하이드록시-3,5-디메틸)페닐｝메탄, 1,1-비스(4-하이드록시페닐)에탄, 1,1-비스(4-하이드록시페닐)-1-페닐에탄, 2,2-비스(4-하이드록시페닐)프로판 (통칭 비스페놀 A), 2,2-비스｛(4-하이드록시-3-메틸)페닐｝프로판, 2,2-비스｛(4-하이드록시-3,5-디메틸)페닐｝프로판, 2,2-비스｛(4-하이드록시-3,5-디브로모)페닐｝프로판, 2,2-비스｛(3-이소프로필-4-하이드록시)페닐｝프로판, 2,2-비스｛(4-하이드록시-3-페닐)페닐｝프로판, 2,2-비스(4-하이드록시페닐)부탄, 2,2-비스(4-하이드록시페닐)-3-메틸부탄, 2,2-비스(4-하이드록시페닐)-3,3-디메틸부탄, 2,4-비스(4-하이드록시페닐)-2-메틸부탄, 2,2-비스(4-하이드록시페닐)펜탄, 2,2-비스(4-하이드록시페닐)-4-메틸펜탄, 1,1-비스(4-하이드록시페닐)시클로헥산, 1,1-비스(4-하이드록시페닐)-4-이소프로필시클로헥산, 1,1-비스(4-하이드록시페닐)-3,3,5-트리메틸시클로헥산, 9,9-비스(4-하이드록시페닐)플루오렌, 9,9-비스｛(4-하이드록시-3-메틸)페닐｝플루오렌, α,α'-비스(4-하이드록시페닐)-o-디이소프로필벤젠, α,α'-비스(4-하이드록시페닐)-m-디이소프로필벤젠, α,α'-비스(4-하이드록시페닐)-p-디이소프로필벤젠, 1,3-비스(4-하이드록시페닐)-5,7-디메틸아다만탄, 4,4'-디하이드록시디페닐술폰, 4,4'-디하이드록시디페닐술폭시드, 4,4'-디하이드록시디페닐술파이드, 4,4'-디하이드록시디페닐케톤, 4,4'-디하이드록시디페닐에테르 및 4,4'-디하이드록시페닐에스테르 등을 예시할 수 있다. 이들은 단독으로, 또는 2 종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
2 가 페놀 중에서도, 비스페놀 A, 2,2-비스｛(4-하이드록시-3-메틸)페닐｝프로판, 2,2-비스(4-하이드록시페닐)부탄, 2,2-비스(4-하이드록시페닐)-3-메틸부탄, 2,2-비스(4-하이드록시페닐)-3,3-디메틸부탄, 2,2-비스(4-하이드록시페닐)-4-메틸펜탄, 1,1-비스(4-하이드록시페닐)-3,3,5-트리메틸시클로헥산, α,α'-비스(4-하이드록시페닐)-m-디이소프로필벤젠이 바람직하고, 특히 비스페놀 A 를 단독으로 사용하는 것이나, 비스페놀 A, 2,2-비스｛(4-하이드록시-3-메틸)페닐｝프로판 및 α,α'-비스(4-하이드록시페닐)-m-디이소프로필벤젠에서 선택되는 적어도 1 종과, 1,1-비스(4-하이드록시페닐)-3,3,5-트리메틸시클로헥산을 조합하여 사용하는 것이 바람직하다.
카르보닐화제란, 통상 폴리카보네이트 수지를 제조하기 위해서 사용되는 카르보닐화제로서, 본 발명이 목적으로 하는 압출 수지판을 제조할 수 있는 한 특별히 제한되지 않지만, 그러한 카르보닐화제로서, 예를 들어 포스겐 등의 카르보닐할라이드, 디페닐카보네이트 등의 카보네이트에스테르, 디할로포르메이트 등의 할로포르메이트 등을 예시할 수 있다.
한편, 상기 메타크릴계 수지는 본 발명이 목적으로 하는 압출 수지판을 제조할 수 있는 한 특별히 제한되는 것은 아니지만, 일반적으로는, 예를 들어 메타크릴산메틸 단위를 주성분으로 하는 수지, 보다 구체적으로는 메타크릴산메틸 단위를 통상 50 질량％ 이상, 바람직하게는 70 질량％ 이상 함유하는 메타크릴산메틸 수지가 바람직하게 사용된다. 메타크릴산메틸 수지로서, 예를 들어 메타크릴산메틸 단위 100 질량％ 의 메타크릴산메틸 단독 중합체 외, 메타크릴산메틸 및 이것과 공중합할 수 있는 다른 단량체와의 공중합체 등을 예시할 수 있다.
메타크릴산메틸과 공중합할 수 있는 다른 단량체란, 메타크릴산메틸과 중합 가능하고, 본 발명이 목적으로 하는 압출 수지판을 제조할 수 있는 한 특별히 제한되는 것은 아니지만, 예를 들어 메타크릴산메틸 이외의 메타크릴산에스테르류를 예시할 수 있으며, 그 구체예로서, 메타크릴산에틸, 메타크릴산부틸, 메타크릴산시클로헥실, 메타크릴산페닐, 메타크릴산벤질, 메타크릴산2-에틸헥실, 메타크릴산2-하이드록시에틸 등을 예시할 수 있다.
또, 다른 단량체로는, 아크릴산에스테르류도 예시할 수 있으며, 그 구체예로는, 아크릴산메틸, 아크릴산에틸, 아크릴산부틸, 아크릴산시클로헥실, 아크릴산페닐, 아크릴산벤질, 아크릴산2-에틸헥실, 아크릴산2-하이드록시에틸 등을 예시할 수 있다.
또한, 다른 단량체로는, 메타크릴산, 아크릴산 등의 불포화산류, 비치환의 스티렌이나, 클로로스티렌, 브로모스티렌 등의 할로겐화 스티렌류 및 비닐톨루엔, α-메틸스티렌 등의 알킬스티렌류와 같은 치환 스티렌류, 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, 무수 말레산, 페닐말레이미드, 시클로헥실말레이미드 등을 들 수 있다. 예시한 이들 메타크릴산메틸과 공중합할 수 있는 다른 단량체는 각각 단독으로 사용해도 되고, 2 종 이상을 조합하여 사용해도 된다.
열가소성 수지는 고무상 중합체를 함유해도 된다. 고무상 중합체란, 일반적으로 고무상 중합체로 여겨지는 것을 말하며, 본 발명이 목적으로 하는 압출 수지판을 제조할 수 있는 한 특별히 제한되지 않는다. 그 고무상 중합체의 굴절률과, 열가소성 수지의 고무상 중합체 이외의 부분과 굴절률이 거의 동등한 것, 즉 굴절률차가 0.005 이하인 것이 바람직하다.
열가소성 수지의 고무상 중합체 이외의 부분이 메타크릴계 수지인 경우, 고무상 중합체로서, 아크릴 고무 입자가 바람직하다. 아크릴 고무 입자는 고무 성분으로서 아크릴산에스테르를 주체로 하는 탄성 중합체를 함유하는 입자로, 이 탄성 중합체만으로 이루어지는 단층 구조의 입자이어도 되고, 이 탄성 중합체의 층을 갖는 다층 구조의 입자이어도 된다. 또, 이 탄성 중합체는 아크릴산에스테르의 단독 중합체이어도 되고, 아크릴산에스테르 50 질량％ 이상과 이 이외의 단량체 50 질량％ 이하의 공중합체이어도 된다.
열가소성 수지는 본 발명이 목적으로 하는 압출 수지판을 제조할 수 있는 한 어느 제조 방법에 의해 제조해도 된다. 그러한 제조 방법으로서, 예를 들어 괴상 중합법, 현탁 중합법, 미크로 현탁 중합법, 유화 중합법, 분산 중합법 등을 예시할 수 있다.
또한, 열가소성 수지는 여러 가지의 첨가제, 예를 들어, 광 확산제, 자외선 흡수제, 계면 활성제, 내충격제, 고분자형 대전 방지제, 산화 방지제, 난연제, 활제, 염료나 안료 등의 착색제 등을 함유해도 된다.
상기 서술한 열가소성 수지층 (A) 및 (B) 의 적층체인 본 발명의 압출 수지판은 압출 성형법에 의해 제조할 수 있다. 이하, 본 발명에 관련된 압출 수지판의 제조 방법의 하나의 실시형태에 대해, 도 1 및 도 2 를 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1 에 나타내는 바와 같이, 우선 수지층 (A) 및 (B) 을 구성하는 각각의 열가소성 수지를 별개의 제 1 및 제 2 압출기 (1A 및 1B) 로 가열하여 용융하고 혼련하여, 각각을 피드 블록 (도시 생략) 에 공급하여 용융 상태로 적층하여 일체화하고, 수지층 (A) 의 적어도 편면에 수지층 (B) 이 적층된 열가소성 수지 적층체를 얻는다. 제 1 및 제 2 압출기 (1A 및 1B) 로서, 예를 들어 1 축 압출기 및 2 축 압출기 등을 예시할 수 있다.
다음으로, 얻어진 열가소성 수지 적층체를 용융 상태로 다이 (2) 로부터 판 형상으로 압출하여, 용융 열가소성 수지 적층체 (3) 를 형성한다. 다이 (2) 는 본 발명이 목적으로 하는 압출 수지판을 제조할 수 있으면 특별히 제한되는 것은 아니지만, 다이 (2) 로서, 예를 들어 T 다이 등을 예시할 수 있다. 다이 (2) 는 피드 블록 다이, 멀티 매니폴드 다이 등과 같이 2 종 이상의 열가소성 수지를 적층하여 공압출하는 다층 다이이어도 된다.
다이 (2) 로부터 압출한 용융 상태의 열가소성 수지 적층체 (3) 를, 냉각 유닛 (4) 을 이용하여 성형하고 냉각시킨다. 냉각 유닛 (4) 은 대략 수평 방향으로 서로 대향하여 배치된 3 개의 냉각 롤로 구성되어 있다. 3 개의 냉각 롤은 화살표 A 로 나타내는 용융 열가소성 수지 적층체 (3) 를 인취하는 방향을 따라 순서대로 배치된 제 1 냉각 롤 (5), 제 2 냉각 롤 (6) 및 제 3 냉각 롤 (7) 로 이루어진다.
냉각 유닛 (4) 에 의한 성형 및 냉각은, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 용융 열가소성 수지 적층체 (3) 를 제 1 냉각 롤 (5) 과 제 2 냉각 롤 (6) 사이에 끼워 넣어, 제 2 냉각 롤 (6) 에 걸어 감은 후, 다시 제 3 냉각 롤 (7) 에 걸어 감음으로써 이루어진다. 보다 구체적으로는, 용융 열가소성 수지 적층체 (3) 를 제 1 냉각 롤 (5) 과 제 2 냉각 롤 (6) 사이에 끼워 넣어, 제 2 냉각 롤 (6) 에 걸어 감으면서 제 2 냉각 롤 (6) 과 제 3 냉각 롤 (7) 사이에 끼워 넣고, 제 3 냉각 롤 (7) 에 걸어 감음으로써 냉각시키고, 그 후, 인취 롤 (도시 생략) 로 인취하여, 본 발명이 목적으로 하는 압출 수지판 (10) 을 얻는다.
여기서, 제 1 ? 제 3 냉각 롤 (5 ? 7) 중, 적어도 제 2 및 제 3 냉각 롤 (6 및 7) 을 모터 등의 회전 구동 수단에 접속하여, 제 2 및 제 3 냉각 롤 (6 및 7) 을 소정의 주속도로 독립적으로 회전시킨다. 그리고, 제 2 냉각 롤 (6) 의 주속도 (V2) 와, 제 3 냉각 롤 (7) 의 주속도 (V3) 의 비 (V3/V2) 를 1.004 이상, 바람직하게는 1.005 이상으로 조절한다. 이로써, 얻어지는 압출 수지판 (10) 의 내가열 휘어짐성을 향상시킬 수 있다. 이 이유로서, 이하의 이유를 생각할 수 있는데, 본 발명은 이 이유에 의해 제한되는 것은 아니다.
즉, 용융 열가소성 수지 적층체 (3) 를 냉각 유닛 (4) 으로 성형하고 냉각시키는 과정에서, 일반적으로 내부 응력이 축적되기 쉽다. 주속도비 (V3/V2) 가 1.004 이상이 되도록 제 2 및 제 3 냉각 롤 (6 및 7) 을 회전시킨 상태로 용융 열가소성 수지 적층체 (3) 를 성형시키고 냉각시키면, 상기 내부 응력이 잘 축적되지 않게 되어, 그 결과, 얻어지는 압출 수지판 (10) 은 가열되어도 잘 휘어지지 않게 되는 것으로 생각된다.
한편, 주속도비 (V3/V2) 가 1.004 미만인 경우, 압출 수지판 (10) 의 내가열 휘어짐성을 향상시킬 수 없다. 주속도비 (V3/V2) 의 상한치는, 용융 열가소성 수지 적층체 (3) 를 인취 가능하며, 본 발명의 효과를 발휘하는 한 특별히 한정되지 않지만, 통상 1.100 이하인 것이 바람직하고, 1.050 이하인 것이 보다 바람직하고, 1.030 이하인 것이 특히 바람직하고, 1.010 이하인 것이 더욱 바람직하다.
제 2 및 제 3 냉각 롤 (6 및 7) 의 주속도 (V2) 및 (V3) 는 본 발명이 목적으로 하는 압출 수지판을 제조할 수 있는 한 특별히 제한되지 않지만, 통상 0.5 ? 6 m/초인 것이 바람직하고, 1 ? 5 m/초인 것이 보다 바람직하고, 2 ? 4 m/초인 것이 특히 바람직하다. 이 수치 범위 내에서, 주속도비 (V3/V2) 가 1.004 이상인 것이 바람직하다. 제 1 냉각 롤 (5) 의 주속도 (V1) 는 본 발명이 목적으로 하는 압출 수지판을 제조할 수 있는 한 특별히 제한되지 않으며, 원하는 주속도로 회전시킬 수 있다.
또, 수지층 (A) 을 구성하는 열가소성 수지의 유리 전이 온도를 TgA, 수지층 (B) 을 구성하는 열가소성 수지의 유리 전이 온도를 TgB 로 하면, 상기 TgA 와 TgB 는 TgA＞TgB 의 관계를 만족하는 것이 바람직하다. 이 경우, 또한 용융 상태의 상기 열가소성 수지 적층체를, 수지층 (B) 이 제 2 냉각 롤 (6) 의 외주면에 접하도록, 제 1 냉각 롤 (5) 과 제 2 냉각 롤 (6) 사이에 끼워 넣는 것이 바람직하다. 이로써, 냉각 유닛 (4) 에 의한 성형 및 냉각 과정에서, 용융 열가소성 수지 적층체 (3) 에 내부 응력이 축적되는 것을 보다 억제할 수 있다. 또한, TgA 및 TgB 는 본 발명이 목적으로 하는 압출 수지판을 제조할 수 있는 한 특별히 제한되지 않지만, TgA 는 약 110 ? 160 ℃ 인 것이 바람직하고, TgB 는 약 90 ? 130 ℃ 인 것이 바람직하다.
한편, 제 1 ? 제 3 냉각 롤 (5 ? 7) 로는, 본 발명이 목적으로 하는 압출 수지판을 제조할 수 있는 한 특별히 제한되는 것은 아니며, 일반적으로, 수지 적층체를 성형하고 냉각시키기 위해서 사용되는 롤이어도 되는데, 예를 들어, 강성을 갖는 금속 롤, 외주부에 금속제 박막을 구비하고 또한 탄성을 갖는 탄성 롤 등을 예시할 수 있다. 상기 금속 롤로는, 예를 들어 드릴드 롤, 스파이럴 롤 등을 들 수 있다.
상기 탄성 롤로서, 예를 들어 대략 원주 형상의 축롤과, 이 축롤의 외주면을 덮도록 배치된 원통형의 금속제 박막과, 상기 축롤과 금속제 박막 사이에 봉입된 물이나 오일 등으로 이루어지는 유체를 구비하고, 또한 상기 유체를 온도 제어함으로써 온도 제어 가능한 탄성 롤 (A) 이나, 대략 원주 형상의 고무 롤의 외주면에 금속제 박막을 감은 탄성 롤 (B) 등을 들 수 있다. 이들 탄성 롤 (A) 및 (B) 의 금속제 박막은 예를 들어 스테인리스강 등으로 이루어지고, 그 두께는 약 0.2 ? 3 ㎜ 인 것이 바람직하다.
제 1 ? 제 3 냉각 롤 (5 ? 7) 은 금속 롤 및 탄성 롤에서 선택되는 1 종으로 구성해도 되고, 금속 롤과 탄성 롤을 조합하여 구성해도 된다. 금속 롤과 탄성 롤을 조합하여 제 1 ? 제 3 냉각 롤 (5 ? 7) 을 구성하면, 강도나 열수축의 이방성 등이 저감된 압출 수지판 (10) 을 얻을 수 있다.
즉, 용융 열가소성 수지 적층체 (3) 를 금속 롤과 탄성 롤 사이에 끼워 넣으면, 탄성 롤이 용융 열가소성 수지 적층체 (3) 를 개재하여 금속 롤의 외주면을 따라 오목 형상으로 탄성 변형되고, 탄성 롤과 금속 롤이 용융 열가소성 수지 적층체 (3) 를 개재하여 소정의 접촉 길이로 접촉한다. 이로써, 금속 롤과 탄성 롤이 용융 열가소성 수지 적층체 (3) 에 대해 면 접촉으로 압착되게 되어, 이들 롤 사이에 끼워 넣어진 용융 열가소성 수지 적층체 (3) 는 면 형상으로 균일 가압되면서 막제조된다. 그 결과, 막제조시의 변형이 저감되고, 강도나 열수축의 이방성이 저감된 압출 수지판 (10) 이 얻어진다.
금속 롤과 탄성 롤을 조합하는 경우, 제 1 및 제 3 냉각 롤 (5 및 7) 을 탄성 롤로 구성하고, 제 2 냉각 롤 (6) 을 금속 롤로 구성하는 것이 바람직하다. 또, 제 1 및 제 3 냉각 롤 (5 및 7) 을 구성하는 상기 탄성 롤 중 적어도 일방의 탄성 롤은 상기 서술한 탄성 롤 (A) 인 것이 바람직하다. 이로써, 금속 롤과 탄성 롤을 조합함으로써 얻어지는 효과를 높일 수 있다.
얻어지는 압출 수지판 (10) 의 두께는 0.3 ? 5 ㎜ 인 것이 바람직하고, 0.4 ? 3 ㎜ 인 것이 보다 바람직하고, 0.5 ? 2 ㎜ 인 것이 더욱 바람직하다. 압출 수지판 (10) 의 수지층 (A) 및 (B) 의 각각의 두께는 서로 동일해도 되고 상이해도 된다.
수지층 (A) 을 구성하는 열가소성 수지가 방향족 폴리카보네이트 수지이며, 수지층 (B) 을 구성하는 열가소성 수지가 메타크릴계 수지인 경우, 수지층 (A) 의 두께는 수지층 (B) 의 두께보다 두꺼운 것이 바람직하다. 구체적으로는, 수지층 (A) 의 두께는 압출 수지판 (10) 전체 두께의 60 ? 99 ％ 인 것이 바람직하다. 또, 수지층 (B) 의 두께는 0.1 ㎜ 이하인 것이 바람직하고, 0.01 ? 0.1 ㎜ 인 것이 보다 바람직하다.
압출 수지판 (10) 의 두께는 예를 들어 다이 (2) 로부터 압출한 용융 열가소성 수지 적층체 (3) 의 두께나, 제 1 냉각 롤 (5) 과 제 2 냉각 롤 (6) 의 간격 등을 조절함으로써 조정할 수 있다. 또, 얻어진 압출 수지판 (10) 에는, 필요에 따라 그 표면에 경화 피막을 형성하거나 반사 방지 처리를 실시해도 된다.
이렇게 하여 얻어지는 본 실시 형태의 압출 수지판은 내가열 휘어짐성이 우수하므로 각종 용도에 사용할 수 있으며, 그 중에서도 액정 디스플레이 보호판으로서 바람직하게 사용된다. 액정 디스플레이의 용도로는, 예를 들어 텔레비전이나 컴퓨터의 모니터, 휴대전화나 PHS (Personal Handy-phone System), PDA (Personal Digital Assistant) 등의 휴대형 정보 단말기의 표시창, 디지털 카메라나 핸디형 비디오 카메라의 파인더부, 휴대형 게임기의 표시창 등을 들 수 있다.
본 실시 형태의 압출 수지판으로부터 디스플레이 보호판을 제작하려면, 우선 필요에 따라 압출 수지판에 인쇄, 천공 등의 가공을 실시하고, 이어서 압출 수지판을 필요한 크기로 절단 처리하면 된다. 그리고 나서 압출 수지판을 디스플레이에 세트하면, 디스플레이 보호판으로서 바람직하게 사용할 수 있다.
이상, 본 발명에 관련된 바람직한 실시형태에 대해 설명하였는데, 본 발명은 이상의 실시형태에 한정되는 것은 아니며, 특허 청구의 범위에 기재한 범위 내에 있어서 다양한 개선이나 변경이 가능하다.
예를 들어 상기한 하나의 실시형태에서는, 냉각 롤의 수는 3 개이지만, 4 개 이상으로 해도 된다. 즉 제 3 냉각 롤 이후에, 적어도 1 개의 냉각 롤을 추가해 된다. 추가하는 냉각 롤의 수는 본 발명이 목적으로 하는 압출 수지판을 제조할 수 있는 한 특별히 제한되는 것은 아니지만, 통상 2 ? 4 개 정도가 적당하다. 추가하는 냉각 롤은 금속 롤 및 탄성 롤에서 선택되는 1 종이어도 되고, 금속 롤과 탄성 롤의 조합이어도 된다.
이하, 실시예를 참조하여 본 발명에 대해 더욱 상세하게 설명하는데, 본 발명은 이하의 실시예에 한정되는 것은 아니다.
이하의 실시예 및 비교예에서 사용한 압출 장치의 구성은 다음과 같다.
제 1 압출기 (1A) : 스크루 직경 100 ㎜ 의 1 축 압출기 (히타치 조선 (주) 제조) 를 사용하였다.
제 2 압출기 (1B) : 스크루 직경 35 ㎜ 의 1 축 압출기 (히타치 조선 (주) 제조) 를 사용하였다.
다이 (2) : 립 폭 1500 ㎜, 립 간격 1 ㎜ 의 T 다이 (히타치 조선 (주) 제조) 를 사용하였다.
냉각 유닛 (4) : 가로형, 면 길이 1600 ㎜, 직경 300 ㎜ 의 제 1 ? 제 3 냉각 롤 (5 ? 7) 을 사용하였다. 이들 제 1 ? 제 3 냉각 롤 (5 ? 7) 을 모터에 접속하여, 각각이 소정의 주속도로 독립적으로 회전하도록 구성하였다. 또, 제 1 ? 제 3 냉각 롤 (5 ? 7) 의 상기 서술한 것 이외의 구성은 다음과 같다.
제 1 및 제 3 냉각 롤 (5 및 7) : 후술하는 탄성 롤을 사용하였다.
제 2 냉각 롤 (6) : 스테인리스강제 스파이럴 롤을 사용하였다.
제 1 및 제 3 냉각 롤 (5 및 7) 에 사용한 탄성 롤은 축롤의 외주면을 덮도록 금속제 박막을 배치하고, 축롤과 금속제 박막 사이에 유체를 봉입한 탄성 롤을 사용하였다. 축롤, 금속제 박막 및 유체는 다음과 같다.
축롤 : 스테인리스강제인 것을 사용하였다.
금속제 박막 : 두께 2 ㎜ 의 스테인리스강제 경면 금속 슬리브를 사용하였다.
유체 : 오일을 사용하였다. 또한, 이 오일을 온도 제어함으로써, 탄성 롤을 온도 제어 가능하게 하였다. 보다 구체적으로는, 온도 조절기의 ON-OFF 제어에 의해 상기 오일을 가열, 냉각시켜 온도 제어 가능하게 하여, 축롤과 금속제 박막 사이에 순환시켰다.
이하의 실시예 및 비교예에서 사용한 열가소성 수지는 다음과 같다.
수지 (1) : 유리 전이 온도 146 ℃ 의 방향족 폴리카보네이트 수지 펠릿 (스미토모 다우 주식회사 제조의 「칼리바 301-10」(상품명)) 을 사용하였다.
수지 (2) : 유리 전이 온도 104 ℃ 의 메타크릴계 수지를 사용하였다. 구체적으로는, 메타크릴산메틸 97.8 질량％ 와 아크릴산메틸 2.2 질량％ 의 벌크 중합에 의해 얻어진 열가소성 중합체의 펠릿을 사용하였다.
또한, 수지 (1) 및 (2) 의 유리 전이 온도는 JIS K7121 : 1987 에 따라 시차 주사 열량 측정에 의해 가열 속도 10 ℃／분으로 구한 보외 유리 전이 개시 온도이다.
［실시예 1 및 비교예 1, 2］
＜압출 수지판의 제작＞
우선, 제 1 및 제 2 압출기 (1A 및 1B), 다이 (2), 및 제 1 ? 제 3 냉각 롤 (5 ? 7) 을 도 1 및 도 2 에 나타내는 바와 같이 배치하고, 2 종 2 층 분배의 피드 블록 (히타치 조선 (주) 제조) 을 소정 위치에 배치하였다.
다음으로, 제 2 및 제 3 냉각 롤 (6 및 7) 을, 표 1 에 나타내는 주속도 (V2) 및 (V3) 로 회전시켰다. 또한, 제 1 냉각 롤 (5) 의 주속도 (V1) 는 2.920 m/초로 설정하였다. 또, 제 1 ? 제 3 냉각 롤 (5 ? 7) 의 표면 온도를 소정 온도로 조정하여 실측한 결과, 제 1 냉각 롤 (5) 의 표면 온도는 112 ℃, 제 2 냉각 롤 (6) 의 표면 온도는 125 ℃, 제 3 냉각 롤 (7) 의 표면 온도는 120 ℃ 였다.
이어서, 수지층 (A) 으로서, 표 1 에 나타내는 종류의 수지를 제 1 압출기 (1A) 로 용융하고 혼련하여, 피드 블록에 공급하였다. 한편, 수지층 (B) 으로서, 표 1 에 나타내는 종류의 수지를 제 2 압출기 (1B) 로 용융하고 혼련하여, 피드 블록에 공급하였다. 그리고, 피드 블록을 개재하여, 용융 상태로 수지층 (A) 및 (B) 을 적층하고 일체화하여, 수지층 (A) 의 편면에 수지층 (B) 이 적층된 열가소성 수지 적층체를 얻었다. 또한, 얻어진 열가소성 수지 적층체를 다이 (2) 에 공급하고, 다이 (2) 로부터 용융 상태로 압출하여, 용융 열가소성 수지 적층체 (3) 를 형성하였다. 수지층 (A) 이 제 1 냉각 롤 (5) 의 외주면에, 수지층 (B) 이 제 2 냉각 롤 (6) 의 외주면에 각각 접하도록, 상기 용융 열가소성 수지 적층체 (3) 를 압출 성형하였다.
즉, 수지층 (A) 및 (B) 의 적층체인 열가소성 수지 적층체를 용융 상태로 다이 (2) 로부터 압출하여, 얻어진 용융 열가소성 수지 적층체 (3) 를, 제 1 냉각 롤 (5) 과 제 2 냉각 롤 (6) 사이에 끼워 넣고, 이어서 제 2 냉각 롤 (6) 에 걸어 감으면서 제 2 냉각 롤 (6) 과 제 3 냉각 롤 (7) 사이에 끼워 넣고, 다시 제 3 냉각 롤 (7) 에 걸어 감아 냉각시켜, 두께 0.93 ㎜ 의 수지층 (A) 의 편면에 두께 0.07 ㎜ 의 수지층 (B) 이 적층되어 이루어지는 총두께 1.00 ㎜ 의 압출 수지판을 얻었다.
또한, 수지층의 두께는 압출 수지판의 단면을 마이크로스코프 (마이크로 스퀘어사 제조, DS-3N) 으로 관찰하여 측정하였다.
［실시예 2 및 비교예 3 ? 4］
우선, 제 2 및 제 3 냉각 롤 (6 및 7) 을, 표 1 에 나타내는 주속도 (V2) 및 (V3) 로 각각 회전시켰다. 또한, 제 1 냉각 롤 (5) 의 주속도 (V1) 는 2.788 m/초로 설정하였다. 또, 제 1 ? 제 3 냉각 롤 (5 ? 7) 의 표면 온도를 소정 온도로 조정하여 실측한 결과, 제 1 냉각 롤 (5) 의 표면 온도는 98 ℃, 제 2 냉각 롤 (6) 의 표면 온도는 125 ℃, 제 3 냉각 롤 (7) 의 표면 온도는 110 ℃ 였다.
이어서, 2 종 2 층 분배의 피드 블록 대신에 2 종 3 층 분배의 피드 블록 (히타치 조선 (주) 제조) 을 이용하고, 그 피드 블록을 개재하여, 제 1 압출기 (1A) 로부터 피드 블록에 공급되는 수지층 (A) 의 양면에, 제 2 압출기 (1B) 로부터 피드 블록에 공급되는 수지층 (B) 을 적층한 것 이외에는, 상기 실시예 1 과 동일하게 하여 압출 성형하여, 두께 0.86 ㎜ 의 수지층 (A) 의 양면에 두께 0.07 ㎜ 의 수지층 (B) 이 적층된 총두께 1.00 ㎜ 의 압출 수지판을 얻었다. 또한, 표 1 중, 제 2 압출기에 있어서의 「두께」의 란에 기재되어 있는 값은 「일방의 표층 두께/타방의 표층 두께」를 나타내고 있다.
［비교예 5］
우선, 제 2 및 제 3 냉각 롤 (6 및 7) 을, 표 1 에 나타내는 주속도 (V2), (V3) 로 각각 회전시켰다. 또한, 제 1 냉각 롤 (5) 의 주속도 (V1) 는 2.695 m/초로 설정하였다. 또, 제 1 ? 제 3 냉각 롤 (5 ? 7) 의 표면 온도를 소정 온도로 조정하여 실측한 결과, 제 1 냉각 롤 (5) 의 표면 온도는 98 ℃, 제 2 냉각 롤 (6) 의 표면 온도는 97 ℃, 제 3 냉각 롤 (7) 의 표면 온도는 97 ℃ 였다.
이어서, 표 1 에 나타내는 종류의 수지를 제 1 압출기 (1A) 로 용융 혼련하여, 피드 블록 및 다이 (2) 의 순서로 공급한 것 이외에는, 상기 실시예 1 과 동일하게 하여 압출 성형하여, 두께 1.00 ㎜ 의 단층의 압출 수지판을 얻었다.
＜평가＞
얻어진 각 압출 수지판 (실시예 1 ? 2 및 비교예 1 ? 5) 에 대해, 가열 휘어짐의 평가를 실시하였다. 평가 방법을 이하에 나타냄과 함께, 그 결과를 표 1 에 나타낸다.
(가열 휘어짐의 평가 방법)
우선, 압출 수지판으로부터 시험편을 잘라냈다. 시험편의 형상은 압출 방향으로 85 ㎜, 압출 방향에 대해 직교하는 방향으로 55 ㎜ 의 대략 직사각형이었다. 이 시험편을, 볼록 휘어짐으로 되어 있는 면을 아래로 향하게 하여 정반 위에 배치하고, 네 귀퉁이의 각각의 들뜸량을 위치 센서로 측정하고, 그 4 점의 측정치의 평균치를 「초기 휘어짐량」으로 정의하였다.
이어서, 온도 80 ℃ 로 설정한 항온 항습기 내에, 시험편의 압출 방향이 연직 방향과 평행이 되도록 시험편을 매달은 상태로 시험편을 1 시간 유지하였다. 그 후, 시험편 네 귀퉁이의 각각의 들뜸량을 상기 초기 휘어짐량과 동일하게 하여 측정하고, 그 4 점의 측정치의 평균치를 「가열 휘어짐량」으로 정의하였다. 또, 측정된 초기 휘어짐량과 가열 휘어짐량의 차이를 「휘어짐 변위량」으로 정의 (하기 식 참조) 하고, 「가열 휘어짐성」의 크기 (정도) 를 평가하는 것으로 하였다. 「휘어짐 변위량」이 작을수록 「가열 휘어짐성」도 작은 것으로 생각되며, 따라서 「내가열 휘어짐성」이 우수한 것으로 생각된다.
식 : 휘어짐 변위량 = 가열 휘어짐량 - 초기 휘어짐량
측정된 초기 휘어짐량, 가열 휘어짐량 및 산출한 휘어짐 변위량을 표 1 에 나타냈다.
표 1 로부터 분명한 바와 같이, 주속도비 (V3/V2) 를 1.004 이상으로 한 실시예 1 ? 2 는 주속도비 (V3/V2) 를 1.004 미만으로 한 비교예 1 ? 4, 및 단층의 비교예 5 보다 휘어짐 변위량이 작았다. 이 결과로부터, 실시예 1 ? 2 는 가열되어도 잘 휘어지지 않아 내가열 휘어짐성이 우수함을 알 수 있다.
1A 제 1 압출기
1B 제 2 압출기
2 다이
3 용융 상태의 열가소성 수지 적층체
4 냉각 유닛
5 제 1 냉각 롤
6 제 2 냉각 롤
7 제 3 냉각 롤
10 압출 수지판
1B 제 2 압출기
2 다이
3 용융 상태의 열가소성 수지 적층체
4 냉각 유닛
5 제 1 냉각 롤
6 제 2 냉각 롤
7 제 3 냉각 롤
10 압출 수지판
Claims (6)
- 열가소성 수지층 (A) 의 적어도 편면에 열가소성 수지층 (B) 이 적층된 열가소성 수지 적층체를 다이로부터 용융 상태로 압출하여, 용융 열가소성 수지 적층체를 형성하는 것, 및
상기 용융 열가소성 수지 적층체를, 제 1 냉각 롤과 제 2 냉각 롤 사이에 끼워 넣어, 제 2 냉각 롤에 걸어 감은 후, 제 3 냉각 롤에 걸어 감음으로써 냉각시키는 것을 포함하는, 열가소성 수지층 (A) 의 적어도 편면에 열가소성 수지층 (B) 이 적층된 압출 수지판의 제조 방법으로서,
상기 제 2 냉각 롤의 주속도 (V2) 와, 상기 제 3 냉각 롤의 주속도 (V3) 의 비 (V3/V2) 를 1.004 이상으로 하는 것을 특징으로 하는 압출 수지판의 제조 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 열가소성 수지층 (A) 을 구성하는 열가소성 수지가 방향족 폴리카보네이트 수지이며,
상기 열가소성 수지층 (B) 을 구성하는 열가소성 수지가 메타크릴계 수지인압출 수지판의 제조 방법. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 열가소성 수지층 (A) 을 구성하는 열가소성 수지의 유리 전이 온도를 TgA, 상기 열가소성 수지층 (B) 을 구성하는 열가소성 수지의 유리 전이 온도를 TgB 로 하면, TgA＞TgB 인 압출 수지판의 제조 방법. - 제 3 항에 있어서,
상기 용융 열가소성 수지 적층체를, 상기 열가소성 수지층 (B) 이 상기 제 2 냉각 롤의 외주면에 접하도록, 제 1 냉각 롤과 제 2 냉각 롤 사이에 끼워 넣는 압출 수지판의 제조 방법. - 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 냉각 롤 및 제 3 냉각 롤이 모두 외주부에 금속제 박막을 구비하는 탄성 롤이며,
상기 제 2 냉각 롤이 금속 롤인 압출 수지판의 제조 방법. - 제 5 항에 있어서,
제 1 냉각 롤 및 제 3 냉각 롤의 상기 탄성 롤의 적어도 일방은 대략 원주 형상의 축롤과, 이 축롤의 외주면을 덮도록 배치된 원통형의 금속제 박막과, 상기 축롤과 금속제 박막 사이에 봉입된 유체를 구비하고, 또한 상기 유체를 온도 제어함으로써 온도 제어 가능한 압출 수지판의 제조 방법.
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