KR20140063621A - 예비-성형된 중합체 필름과 헤비-게이지 중합체 시트의 인-라인 적층 - Google Patents

예비-성형된 중합체 필름과 헤비-게이지 중합체 시트의 인-라인 적층 Download PDF

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Abstract

본 발명은 헤비-게이지 투명 중합체 시트를 예비-성형된 중합체 필름과 인-라인 적층시켜 적층된 중합체 시트를 제조하는 방법에 관한 것이다. 예비-성형된 중합체 필름은 헤비-게이지 중합체 시트에 하나 이상의 심미적 또는 기능적 요소를 부여할 수 있다. 생성되는 적층체는 종래의 방식으로 제조된 적층체와 비교하여 동등하거나 또는 향상된 특성을 가질 수 있으며, 복수개의 최종 용도를 갖는 다양한 제품으로 제조될 수 있다.

Description

예비-성형된 중합체 필름과 헤비-게이지 중합체 시트의 인-라인 적층{IN-LINE LAMINATION OF HEAVY-GAUGE POLYMER SHEET WITH A PRE-FORMED POLYMER FILM}
본 발명은 헤비-게이지(heavy-gauge) 중합체 시트를 심미적으로 및/또는 기능적으로 개선하는 방법 및 시스템에 관한 것이다.
헤비-게이지 중합체 시트는 신축 및 개축용 내장 마감재, 제품 디스플레이 및 포장, 및 다양한 유형의 신호를 비롯한 다양한 용도에서 사용되고 있다. 중합체 시트를 장식하고/하거나 기능적으로 개선하기 위한 몇 가지 기법이 존재한다. 예를 들면, 색소 농축액 또는 UV 안정화제 같은 첨가제를 압출 전에 중합체 용융물에 첨가할 수 있거나 또는 하나 이상의 색소를 최종 중합체 시트 상에 도포하거나 인쇄하거나 분무할 수 있다. 중합체 압출물이 냉각 및 경화되기 때문에 압출 직후에 특수 롤러를 이용하여 엠보싱 같은 다른 변형 기법을 수행할 수 있다. 또한, 기본 중합체 시트를 냉각시키고 이를 압출 라인으로부터 제거한 후에, 장식용 필름 또는 기능성(예컨대, 내마모성) 필름을 접착제로 기본 중합체 시트에 배치-적층 또는 고정시킬 수 있다.
헤비-게이지 중합체 시트를 장식하거나 달리 개선하기 위한 방법 및 시스템은 흔히 연장된 사이클 시간, 특수화된 장비 및/또는 값비싼 첨가제와 물질을 필요로 한다. 그 결과, 이들 방법은 종종 특히 소규모 또는 중간규모 생산 부피의 경우에 비용이 매우 비싸고 자본 집약적이다. 명세상의 제품 사이의 긴 압출 전이 시간 및 트림(trim) 잔존물의 한정된 재순환 가능성이 일반적이다. 이러한 단점은 폐기물의 부피를 더 증가시킬 뿐만 아니라 생산 사이클 내의 "쓸모없는" 시간의 양을 증가시킴으로써, 전체 생산성을 최소화하고 비용을 최대화한다. 엠보싱 같은 공정에 요구되는 특수화된 설비는 비쌀 수 있고, 흔히 생산 실행 사이에서 교체하는데 시간이 많이 걸린다. UV 안정화제 같은 일부 첨가제는 높은 단가를 갖는데, 이는 첨가제가 중합체 기본 시트 상에 도포되기보다는 중합체 기본 시트 중으로 대량 첨가될 때 전체 작동 비용을 증가시킨다. 다수의 향료를 비롯한 다른 첨가제는 감열성이고 생산 동안 열화되는데, 이는 대부분의 종래 공정의 가공 융통성을 제한한다.
그러므로, 고품질의 심미적으로 및/또는 기능적으로 개선된 헤비-게이지 중합체 시트를 균일하게 생성시키기 위한 효율적이고 융통성 있는 방법이 필요하다. 이 방법 및 관련 시스템은 바람직하게는 생성되는 폐기물의 부피를 감소시키고 사이클 및 전이 시간을 최적화시킴으로써 공정 산출량 및 전체 적합성을 최대화시키면서 자본 비용 및 작동 비용 둘 다를 최소화시킨다.
본 발명의 한 실시양태는 적층된 시트를 생성시키는 방법에 관한 것이다. 이 방법은 제 1 중합체 물질을 헤비-게이지 투명 중합체 시트로 압출시키는 단계를 포함한다. 헤비-게이지 투명 중합체 시트는 40밀 이상의 평균 두께 및 15% 미만의 헤이즈를 갖는다. 이 방법은 제 2 중합체 물질로부터 제조되는 예비-성형된(pre-formed) 중합체 필름을 헤비-게이지 투명 중합체 시트 상에 인-라인 적층시킴으로써 적층된 중합체 시트를 제공하는 단계를 추가로 포함한다.
본 발명의 다른 실시양태는 적층된 시트를 생성시키는 방법에 관한 것이다. 이 방법은 제 1 중합체 물질을 40밀 이상의 평균 두께를 갖는 헤비-게이지 중합체 시트로 압출시키는 단계를 포함한다. 제 1 중합체 물질은 코폴리에스터, 폴리카본에이트 및 아크릴로 이루어진 군으로부터 선택된다. 이 방법은 제 2 중합체 물질로부터 형성되는 예비-성형된 중합체 필름을 헤비-게이지 중합체 시트 상에 인-라인 적층시킴으로써 적층된 중합체 시트를 제공하는 단계를 추가로 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시양태는 적층된 중합체 시트를 생성시키는 방법에 관한 것이다. 이 방법은 제 1 중합체 물질을 40밀 이상의 평균 두께 및 80% 이상의 광 투과율을 갖는 헤비-게이지 투명 시트로 압출시키는 단계를 포함한다. 이 방법은 또한 제 1 롤러와 제 2 롤러 사이에서 한정되는 닙(nip)을 통해 헤비-게이지 투명 시트를 통과시키는 단계 및 제 2 중합체 물질로 형성되는 예비-성형된 중합체 필름을 닙으로 동시-공급하는 단계를 포함한다. 동시-공급 단계는 예비-성형된 중합체 필름의 접촉 표면을 헤비-게이지 투명 시트의 접촉 표면과 접촉시킴으로써 적층된 중합체 시트를 형성시킴을 포함한다.
첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시양태를 하기에 상세하게 기재한다.
도 1은 헤비-게이지 중합체 시트와 예비-성형된 필름의 인-라인 적층을 구체적으로 도시하는, 본 발명의 한 실시양태에 따라 구성된 압출 시스템의 부분 측면 개략도이다.
도 2a는 예비-성형된 필름과 헤비-게이지 시트가 롤러 위로 통과할 때 장력을 이용하여 적층 압축력을 인가함을 구체적으로 도시하는, 본 발명의 한 실시양태에 따른 압출 시스템 내에 사용되는 적층 표면의 부분 측면 개략도이다.
도 2b는 예비-성형된 필름과 헤비-게이지 시트가 편평한 표면 위로 통과할 때 가압된 기체를 통해 적층 압축력을 인가함을 구체적으로 도시하는, 본 발명의 다른 실시양태에 따른 압출 시스템 내에 사용되는 적층 표면의 부분 측면 개략도이다.
도 2c는 예비-성형된 필름과 헤비-게이지 시트가 롤러 위로 통과할 때 가압된 기체와 장력 둘 다를 이용하여 적층 압축력을 인가함을 구체적으로 도시하는, 본 발명의 또 다른 실시양태에 따른 압출 시스템 내에 사용되는 적층 표면의 부분 측면 개략도이다.
도 2d는 예비-성형된 필름과 헤비-게이지 시트가 롤러 사이에서 한정되는 닙을 통해 통과할 때 상부 롤러와 하부 롤러에 의해 적층 압축력을 인가함을 구체적으로 도시하는, 본 발명의 또 다른 실시양태에 따른 압출 시스템 내에 사용되는 적층 표면의 부분 측면 개략도이다.
도 3은 두 냉각 롤러 사이에서 한정되는 닙 내로 예비-성형된 필름을 확실히 적절하게 동시-공급하는 몇 가지 방법을 구체적으로 도시하는, 도 1에 도시된 압출 시스템에 의해 사용되는 인-라인 적층 대역의 등측도(isometric view)이다.
도 4는 코폴리에스터 시트의 두께의 함수로서 표현된, 코폴리에스터 필름과 코폴리에스터 시트의 인-라인 적층을 통해 형성된 적층체의 적층 온도 및 접착 강도의 그래프이다.
도 5는 폴리카본에이트 시트의 두께의 함수로서 표현된, 폴리카본에이트 필름과 폴리카본에이트 시트의 인-라인 적층을 통해 형성된 적층체의 적층 온도 및 접착 강도의 그래프이다.
도 6은 공압출된 생성물 및 인-라인 적층된 생성물의 기능적 동등성을 구체적으로 도시하는, 보호되지 않은 코폴리에스터 시트, 공압출을 통해 생성된 UV 저항성 적층체 및 인-라인 적층을 통해 생성된 UV 저항성 적층체의, 노출 시간의 함수로서의 색상(b*) 면에서 표현된 내후성의 그래프상의 비교이다.
도 7은 공압출된 생성물 및 인-라인 적층된 생성물의 기능적 동등성을 구체적으로 도시하는, 보호되지 않은 코폴리에스터 시트, 공압출을 통해 생성된 UV 저항성 적층체 및 인-라인 적층을 통해 생성된 UV 저항성 적층체의, 시간의 함수로서의 % 헤이즈 면에서 표현된 내후성의 그래프상의 비교이다.
본 발명의 다양한 실시양태에 따라 구성된 방법 및 시스템은 헤비-게이지 중합체 시트를 심미적으로 및/또는 기능적으로 개선시키는데 유용할 수 있다. 한 실시양태에 따라, 예비-성형된 중합체 개선 필름을 헤비-게이지 중합체 기본 시트 상으로 인-라인 적층시킴으로써 장식되거나 또는 달리 개선된 중합체 적층체를 제공할 수 있다. 생성되는 적층된 시트를 이후 더욱 상세하게 논의되는 다양한 최종 용도에 이용할 수 있다. 본원에 기재된 바와 같은 중합체 적층체를 생성시키기 위한 방법 또는 시스템은 예를 들어 헤비-게이지 중합체 시트를 장식하기 위한 종래 방법에 비해 자본 비용 및/또는 작동 비용의 최소화, 향상된 생성물 품질, 감소된 사이클 시간, 최적화된 재고 부피, 공정 폐기물의 감소 및/또는 공정 효율 및 융통성의 증가를 비롯한 몇 가지 상업적인 이점을 나타낼 수 있다. 본 발명의 실시양태가 이후 상세하게 기재됨에 따라 추가의 이점 및 이익이 명백해질 수 있다.
본 발명의 실시양태에 따라 구성되는 방법 및 시스템을 이용하여 중합체 물질로부터 제조된 헤비-게이지 시트를 장식하거나 또는 달리 기능적으로 개선할 수 있다. 본원에 사용되는 용어 "중합체"는 하나 이상의 반복 단량체 단위를 포함하는 분자를 포함하는 임의의 물질을 가리킨다. 중합체는 천연 또는 합성일 수 있으며, 플라스틱 또는 열가소성 물질을 포함할 수 있다. 본 발명의 실시양태에 유용한 중합체는 단일 단량체의 중합을 통해 형성되는 단독중합체 또는 둘 이상의 상이한 단량체의 공중합으로부터 형성되는 공중합체를 포함한다. 본 발명의 한 실시양태에서, 본원에 사용되는 중합체는 선형 중합체, 가교결합된 중합체, 블록 중합체, 그라프팅된 중합체, 분지된 중합체 및 이들의 조합을 포함할 수 있다. 하나의 실시양태에서, 본 발명에 유용한 중합체는 각각 3개 이상의 카복실 치환기, 하이드록실 치환기 또는 이들의 조합을 갖는 분지화 단량체(이는 본원에서 분지화제로도 일컬어짐)의 하나 이상의 잔기를 중합체의 총 중량에 기초하여 0 내지 10중량%, 예를 들어 0.01 내지 5중량%, 0.01 내지 1중량%, 0.05 내지 5중량%, 0.05 내지 1중량%, 또는 0.1 내지 0.7중량%로 포함할 수 있다. 특정 실시양태에서, 분지화 단량체 또는 분지화제는 중합체의 중합 전에 및/또는 중합 동안에 및/또는 중합 후에 첨가될 수 있다. 분지화제를 사용하여 중합체 또는 중합체의 혼합물을 분지화시킬 수 있다. 한 실시양태에서, 본원에 사용되는 중합체 물질은 임의의 종이 또는 호일 물질을 배제할 수 있다.
적층되는 헤비-게이지 중합체 시트는 방향족 중합체, 지방족 중합체 및 이들의 조합을 비롯한 임의의 적합한 유형의 중합체 물질로 제조될 수 있다. 헤비-게이지 중합체 시트를 제조하는데 사용하기 적합한 중합체 물질의 예는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리뷰틸렌 테레프탈레이트(PBT), 폴리(트라이메틸렌) 테레프탈레이트(PTT), 글라이콜-개질된 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PETG), 산-개질된 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PETA), 폴리(사이클로헥실렌다이메틸렌 테레프탈레이트)(PCT), 산-개질된 폴리(사이클로헥실렌다이메틸렌 테레프탈레이트)(PCTA), 글라이콜-개질된 폴리(사이클로헥실렌다이메틸렌 테레프탈레이트)(PCTG), 및 비정질 폴리에틸렌 테레프탈레이트(APET) 같은 폴리에스터 및 코폴리에스터; 폴리비닐 클로라이드(PVC); 폴리카본에이트(PC); 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA); 충격 개질된 아크릴(IMA); 폴리메틸 메타크릴이미드(PMMI); 스타이렌-아크릴 공중합체(SMMA); 스타이렌-뷰타다이엔 공중합체 및 블록 공중합체(SBS 및 SBCS); 스타이렌-아크릴로나이트릴 공중합체(SAN), 아크릴로나이트릴-스타이렌-아크릴레이트 공중합체(ASA); 폴리스타이렌(PS); 고-충격 폴리스타이렌(HIPS); 설린(SURLYN)™[듀퐁(Du Pont)에서 시판중임] 같은 이오노머; 비정질 폴리아마이드(PA) 같은 비정질 나일론; 투명한 아크릴로나이트릴-뷰타다이엔-스타이렌 공중합체(TABS); 폴리이미드(PI); 폴리에터이미드(PEI); 폴리에터설폰(PES); 폴리에터에터케톤(PEEK); 폴리설폰(PSU); 폴리페닐설폰(PPSU); 정화된 폴리프로필렌(PP); 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE), 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA), 에틸렌 메틸아크릴레이트(EMA), 에틸렌 메틸아크릴레이트 공중합체(EMAC) 및 에틸렌 뷰틸 아크릴레이트 공중합체(EBAC) 같은 폴리에틸렌; 사이클로올레핀 중합체(COP) 및 사이클로올레핀 공중합체(COC) 같은 환상 폴리올레핀; 열가소성 우레탄(TPU); 셀룰로즈 아세테이트(CA), 셀룰로즈 아세테이트 뷰티레이트(CAB) 및 셀룰로즈 아세테이트 프로피온에이트(CAP) 같은 셀룰로즈; 알릴 다이글라이콜 카본에이트(ADC); U-100[유니티카, 리미티드(Unitika, Ltd.)에서 시판중임] 같은 폴리아크릴레이트; 폴리에스터 에터(TPE); 폴리락트산(PLA); 에틸렌 테트라플루오로에틸렌(ETFE); 플루오르화 에틸렌 프로필렌(FEP); 퍼플루오로알콕시(PFA); 폴리에틸렌 비닐 알콜 공중합체(EVOH); 플루오르화 폴리올레핀(PTFE); boPET 및 boPP 같은 2축 배향된 중합체; 폴리올; 및 이들의 얼로이(alloy), 블렌드 및/또는 혼합물을 포함할 수 있으나, 이들로 한정되지는 않는다. 하나의 실시양태에서, 헤비-게이지 중합체 시트를 제조하는데 사용되는 중합체 물질은코폴리에스터, 폴리카본에이트, 아크릴 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.
하나의 실시양태에서, 적층되는 중합체 시트는 약 40밀 이상, 약 60밀 이상, 또는 약 80밀 이상 및/또는 약 1인치 이하, 약 0.75인치 이하, 또는 약 0.5인치 이하의 두께를 갖는 헤비-게이지 중합체 시트일 수 있다. 헤비-게이지 시트는 또한 시트가 약 80% 이상, 약 85% 이상 또는 약 90% 이상의 평균 광 투과율(ASTM D 1003)을 가질 수 있도록 투명한 중합체일 수 있다. 다른 실시양태에서, 헤비-게이지 투명 중합체 시트는 15% 미만, 10% 미만, 5% 미만 또는 1% 미만의 헤이즈(ASTM D 1003)를 가질 수 있다.
이제 도 1로 돌아가면, 본 발명의 한 실시양태에 따른 헤비-게이지 중합체 시트를 생성시키기 위한 압출 시스템(예를 들어, 압출 라인)(10)의 부분도가 제공된다. 압출 시스템(10)은 복수개의 중합체 펠렛을 가열하여 중합체 용융물로 만들기 위한 용융 압출기(도 1에 도시되지 않음)를 포함하며, 이 중합체 용융물은 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 압출 다이(12)에 들어가기 전에 용융물 펌프 및 임의적인 정적 혼합기(도 1에 도시되지 않음)를 통해 연속적으로 통과할 수 있다. 다이 헤드(14)로부터 방출된 중합체 압출물은 이어 냉각 롤러 스택(stack)(16)의 상부 롤러(16a)와 중간 롤러(16b) 사이에서 한정되는 제 1 닙(17a) 내로 통과할 수 있다. 도 1에는 3개의 롤러를 포함하는 것으로 도시되어 있으나, 냉각 롤러 스택(16)이 임의의 적합한 수의 롤러를 포함할 수 있음을 알아야 한다. 예를 들어, 냉각 롤러 스택(16)은 하나 이상, 둘 이상 또는 셋 이상의 롤러 및/또는 6개 이하, 5개 이하, 또는 4개 이하의 롤러를 포함할 수 있다. 또한, 다운스택(downstack) 형태로 배열되는(중합체 용융물이 냉각 롤러 스택(16)을 통해 하향 이동하도록) 것으로 도시되어 있으나, 냉각 롤러 스택(16)이 또한 업스택(upstack) 형태로 배열될(중합체 용융물이 냉각 롤러 스택(16)을 통해 상향 이동하도록) 수 있음을 또한 알아야 한다. 뿐만 아니라, 롤러(16a 내지 16c)는 고정된 스택으로 배열될(롤러(16a 내지 16c)중 어느 것도 고정된 위치에서 이동할 수 없도록) 수 있거나, 또는 조정가능한 스택으로 배열될(냉각 롤러(16a 내지 16c)중 하나 이상이 한 위치에서 다른 한 위치로 이동할 수 있도록) 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 제 1 닙(17a)에서 나오는 중합체 용융물은 이어 중간 롤러(16b)와 하부 롤러(16c) 사이에서 한정되는 제 2 닙(17b)에 들어가기 전에 중간 롤러(16b)의 배면 위로 통과할 수 있다. 제 2 닙(17b)에서 나오는 중합체 시트는 이어 트림 나이프 또는 생성물 시트 롤러(도 1에 도시되지 않음)로 이동하여 절단되고 압출 시스템(10)에서 나가는 최종 적층체 생성물로서 포장되거나 또는 감기기 전에, 하부 롤러(16c)의 전면 위로 통과할 수 있다.
도 1에 도시된 본 발명의 한 실시양태에서, 압출 시스템(10)에서 생성되는 헤비-게이지 중합체 시트는 중합체 개선 필름과 인-라인 적층됨으로써 심미적으로 또는 기능적으로 개선된 중합체 적층체를 생성시킬 수 있다. 본원에 사용되는 용어 "인-라인 적층"은 중합체 시트의 생성 동안 압출 라인을 따라 일부 시점에서 수행되는 중합체 기본 시트의 적층을 가리킨다. 예를 들어, 헤비-게이지 중합체 시트의 인-라인 적층은 압출 다이 헤드(14) 이후와 헤비-게이지 시트가 개별적인 시트로 절단되는 장소 이전의 임의의 위치에서 수행될 수 있다. 하나의 실시양태에 따라서는 헤비-게이지 중합체 시트의 인-라인 적층이 냉각 롤러 스택(16)의 하나 이상의 롤러(16a 내지 16c)에 근접하여 이루어질 수 있는 반면, 다른 하나의 실시양태에서는 헤비-게이지 중합체 시트가 냉각 롤러(16a 내지 16c) 이후의 위치에서 인-라인 적층될 수 있다. 본 발명의 실시양태에 따라 구성되는 구체적인 인-라인 적층 방법 및 시스템이 이후 상세하게 논의된다.
하나의 실시양태에서, 헤비-게이지 기본 시트를 적층시키는데 사용되는 중합체 개선 필름은 예비-성형된 중합체 필름일 수 있다. 본원에 사용되는 용어 "예비-성형된"은 시간상 이전의 시점에서 또한 몇몇 경우에는 상이한 물리적 장소에서 제조되거나 형성됨을 의미한다. 종래의 공압출 적층 방법과는 대조적으로, 예비-성형된 중합체 필름은 헤비-게이지 중합체 시트를 적층시키는데 이용되기 전에 제조되고/되거나 감기고/감기거나 임의적으로 수송되고/되거나 저장될 수 있다. 헤비-게이지 중합체 기본 시트와 관련하여 앞서 논의된 것을 비롯한 임의의 적합한 중합체 물질로부터 예비-성형된 중합체 필름을 형성시킬 수 있다. 상기 물질 목록에 덧붙여, 열경화되거나 가교결합된 중합체 물질로부터 예비-성형된 중합체 필름을 형성시킬 수 있다. 예비-성형된 필름에 사용하기 위한 추가의 적합한 중합체 물질의 예는 폴리에스터 또는 코폴리에스터, 실리콘, 에폭시, 우레아 폼알데하이드, 페놀 폼알데하이드, 멜라민 폼알데하이드 및 다이알릴 프탈레이트(DAP)를 포함할 수 있으나, 이들로 국한되지는 않는다. 동일하거나 상이한 중합체 물질로부터 예비-성형된 중합체 필름 및 헤비-게이지 중합체 시트를 형성시킬 수 있다. 예를 들면, 하나의 실시양태에서는 필름과 시트가 각각 코폴리에스터 물질을 포함할 수 있는 반면, 다른 하나의 실시양태에서는 필름과 시트가 예컨대 코폴리에스터 시트 및 폴리비닐 클로라이드 필름 같은 두 가지 상이한 물질을 포함할 수 있다.
예비-성형된 중합체 필름은 중합체 기본 시트에 하나 이상의 심미적인 양태 및/또는 기능적인 양태를 부여하는데 적합한 임의의 필름일 수 있다. 하나의 실시양태에서, 예비-성형된 중합체 필름은 착색된 필름, UV 저항성 필름, 내후성 필름, 항균성 필름, 엠보싱된 필름, 내마모성 필름, 경질-코팅 필름, 인쇄된 필름, RF/EMI 차폐 필름, 저 복사율 필름, 적외선 파장 흡수 또는 반사 필름, 가향된 필름, 차단 필름, 금속화 또는 거울화 필름, 자가-세정 또는 저-표면 에너지 필름(예를 들어, 수지상 특징을 갖는 것과 수지상 특징을 갖지 않는 것 포함), 낙서 저항성 필름, 전도성 필름, 균열 전파 저지 층으로서 사용되는 필름 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 다른 실시양태에서, 예비-성형된 중합체 필름은 착색된 필름, UV 저항성 필름, 항균성 필름 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.
예비-성형된 필름은 단일 층 필름(1층)을 포함할 수 있거나 또는 적층 전에 결합되거나 또는 달리 함께 접착되는 둘 이상의 필름 층(다층)으로부터 제조될 수 있다. 하나의 실시양태에서, 예비-성형된 필름은 또한 임의적인 접착제 층 또는 필름 결합 층을 포함하여 적층 동안에 또한 적층 후에 필름과 시트 사이의 접착을 추가로 촉진할 수 있다. 예비-성형된 중합체 필름은 중합체 기본 시트와 실질적으로 동일한 치수를 가질 수 있거나 또는 중합체 기본 시트보다 더 얇고/얇거나 좁을 수 있다. 하나의 실시양태에서, 예비-성형된 중합체 필름은 약 0.05밀 이상, 약 0.1밀 이상, 약 0.5밀 이상 또는 약 1밀 이상 및/또는 약 40밀 이하, 약 20밀 이하, 또는 12밀 이하의 두께를 가질 수 있다. 한 실시양태에 따라, 헤비 게이지 시트 대 예비-성형된 필름의 평균 두께의 비는 약 2:1 이상, 약 4:1 이상, 또는 약 6:1 이상 및/또는 약 500:1 이하, 약 100:1 이하, 약 50:1 이하, 또는 약 25:1 이하일 수 있다. 하나의 실시양태에서, 예비-성형된 필름은 헤비-게이지 시트보다 더 좁아서, 예비-성형된 필름이 헤비-게이지 중합체 시트의 전체 폭의 약 30% 이상, 약 50% 이상, 또는 약 60% 이상이고/이거나 약 97% 이하, 약 95% 이하, 또는 약 90% 이하인 전체 폭을 가질 수 있도록 할 수 있다. 다른 실시양태에서, 예비-성형된 필름은 헤비-게이지 시트와 동일한 폭을 갖거나 더 넓은 폭을 가져서, 예비-성형된 필름의 전체 폭이 헤비-게이지 중합체 시트의 전체 폭의 약 100% 이상, 약 110% 이상, 또는 약 120% 이상 및/또는 약 150% 이하, 약 140% 이하, 또는 약 130% 이하이도록 할 수 있다.
다시 도 1로 돌아가면, 압출 시스템(10)은 필름 롤러(52), 임의적인 유도 롤러(18)(이는 일부 실시양태에서 가열된 롤러일 수 있음), 및 스프레더 장치(56)[예비-성형된 필름(22)이 제 2 닙(17b)에 들어가기 전에 이 위를 통과할 수 있음]를 포함하는 인-라인 적층 시스템(50)을 추가로 포함한다. 예비-성형된 필름(22)이 제 2 닙(17b) 내로 통과할 때, 예비-성형된 필름(22)의 접촉 표면(22a)의 적어도 일부가 적층 위치에서 헤비-게이지 중합체 시트(20)의 접촉 표면(20a)의 적어도 일부와 접촉하게 됨으로써 중합체 적층체(24)를 형성할 수 있다. 이어, 중합체 적층체(24)는 앞서 기재된 바와 같이 추가 가공 및/또는 저장을 위해 진행되기 전에, 하부 롤러(16c)를 따라 통과함에 따라 제 2 닙(17b)에서 나갈 수 있다.
인-라인 적층 시스템(50)의 작동 동안, 예비-성형된 필름(22)이 닙(17b) 내로 적절하게 동시-공급됨으로써 최종 적층체 생성물에서 하나 이상의 유형의 결함을 감소시키거나 최소화하거나 또는 없애는 것이 바람직할 수 있다. 한 실시양태에서, 이는 예비-성형된 필름(22)이 닙(17b) 내로 공급될 때 약 7lbf 이상, 약 9lbf 이상, 또는 약 10lbf 이상 및/또는 약 14lbf 이하, 약 13lbf 이하, 또는 약 12lbf 이하의 장력(이는 적층 공정이 개시되기 전에 필름의 말단에 부착된 휴대용 장력계로 측정됨, 여기에서 1lbf는 4.448N임)을 예비-성형된 필름(22) 상에서 유지함으로써 적어도 부분적으로 성취될 수 있다. 예를 들어 도 3에 도시되어 있는 바와 같이 브레이크 기구(62)에 의해 제자리에 유지되는 비-구동 롤러(52)를 비롯한 임의의 적합한 장치를 사용할 수 있다.
다른 실시양태에서, 예비-성형된 중합체 필름(22)의 전체 폭을 가로질러 주름의 존재를 감소시키거나 최소화하고/하거나 균일한 장력을 확보하는 것이 또한 생성되는 중합체 적층체(24)에서 결함을 감소시키거나 최소화하는데 도움이 될 수 있다. 도 3에 도시된 한 실시양태에 의해 도시되는 바와 같이, 헤비-게이지 시트(20)와 함께 닙(17b) 내로 동시-공급되기 전에 예비-성형된 필름(22)을 스프레더 장치(56) 위로 통과함으로써, 이를 적어도 부분적으로 달성할 수 있다. 스프레더 장치(56)는 예비-성형된 필름(22)의 전체 폭을 가로질러 횡방향에서 균일한 장력을 유지하도록 작동될 수 있는 임의의 고정된 장치 또는 조정 가능한 장치일 수 있다. 다른 적합한 스프레더 장치의 예는 유도된 공기 제트, 왕관형 롤러(crowned roller), 각이 진 롤러, 회전 클램프, 구동 또는 비-구동 트랙터 공급 장치 및 이들의 조합을 포함할 수 있으나, 이들로 한정되지는 않는다. 또한, 예비-성형된 중합체 필름(22)을 닙(17b) 내로 도입하기 전에 이 중합체 필름의 선단 가장자리를 테이퍼지게 함으로써 시동 동안 주름-관련 또는 공급-관련 결함을 또한 최소화할 수 있다. 예를 들어, 도 3에서 임의적인 절단선(72a, 72b)에 의해 도시되는 바와 같이 필름의 모서리를 절단함으로써, 예비-성형된 필름(22)의 선단 가장자리를 테이퍼지게 할 수 있다. 예비-성형된 필름(22)의 선단 가장자리를 테이퍼지게 한 결과, 인-라인 적층의 초기 단계 동안 필름을 더욱 신속하고 효율적으로 닙(17b) 내로 도입할 수 있다.
일부 실시양태에서, 적층 동안 중합체 필름과 헤비-게이지 중합체 시트 사이의 접착 정도를 제어하는 것이 바람직할 수 있다. 하나의 실시양태에서는, 예를 들어 적층 압축력의 인가, 적층 압축력 인가의 지속시간, 및/또는 적층 압축력이 인가되는 위치(즉, 적층 위치)에서 시트 및/또는 필름 접촉 표면의 온도를 비롯한 하나 이상의 적층 매개변수를 조정함으로써, 이러한 제어를 적어도 부분적으로 수행할 수 있다. 하나의 실시양태에서는, 이러한 적층 매개변수중 하나 이상을 조정함으로써, 목적하는 최종 특성을 갖는 적층체가 생성될 수 있는 적합한 "적층 윈도우(window)"를 한정할 수 있다. 본 발명의 하나 이상의 실시양태에 따른 이들 적층 매개변수를 조정하는 구체적인 방법을 이제 상세하게 논의한다.
하나의 실시양태에서는, 적층 위치에서 필름 및/또는 시트 상에 적층 압축력을 가하는 크기 및/또는 방법을 조정함으로써, 헤비-게이지 중합체 시트와 예비-성형된 중합체 필름 사이의 접착 정도를 제어할 수 있다. 본원에 사용되는 용어 "적층 압축력"은 필름 및/또는 시트의 개별적인 접촉 표면에서 측정되는, 적층 동안 필름 및/또는 시트 상에 가해지는 힘 또는 압력을 일컫는다. 하나의 실시양태에 따라, 가해지는 적층 압축력은 약 5psig 이상, 약 15psig 이상, 약 25psig 이상, 또는 약 50psig 이상 및/또는 약 250psig 이하, 약 200psig 이하, 또는 약 150psig 이하일 수 있으며, 이 때 1psig는 6,894.8Pa이다.
적층 압축력은 필름 또는 시트 장력 및/또는 롤러 또는 유체 압축을 통해 가해질 수 있으며, 헤비-게이지 중합체 시트가 압출 라인을 따라 일부 지점에 위치하는 적층(또는 냉각) 표면 위로 통과할 때 가해질 수 있다. 도 2a 및 도 2c에 도시되어 있는 바와 같이, 하나의 실시양태에서는, 필름(122), 시트(120) 및 적층체(124)중 하나 이상의 장력을 이용하여 적층 압축력의 적어도 일부를 인가할 수 있다. 도 2b 및 도 2c에 도시되어 있는 다른 실시양태에서는, 하나 이상의 노즐(150)을 통해 방출되는 가압된 기체(예컨대, 공기) 같은 외부 힘을 이용하여 적층 압축력의 적어도 일부를 가할 수 있다. 도 2d에 도시된 또 다른 실시양태에서는, 롤러(116b, 116c) 사이에서 한정되는 닙(117)에 의해 예시되는 바와 같은 공정 내의 특정 위치에서 설비의 물리적 품목 또는 일부(예를 들어, 롤러)를 이용하여 적층 압축력의 적어도 일부를 가할 수 있다. 또 다른 실시양태(도시되지 않음)에서는, 필름 및 시트가 한 쌍의 연장된 상부 압축 표면과 하부 압축 표면(이들은 각각 필름과 시트의 이동 방향에 평행한 방향으로 이동하도록 구성됨) 사이를 통해 통과하고 이들 표면 사이에서 접촉할 때 적층 압축력의 적어도 일부를 가할 수 있다. 이러한 실시양태에서, 상부 표면과 하부 표면은 필름 및/또는 시트 상에 대략 수직 배향되는 압축력을 가하여 적층된 시트를 형성시키도록 작동될 수 있다. 적층력이 가해질 때, 예비-성형된 필름 및/또는 헤비-게이지 시트는 예를 들어 롤러 또는 다른 구부러진 적층 표면(도 2a, 도 2c 및 도 2d에 도시된 바와 같음) 또는 실질적으로 편평한 표면(도 2b에 도시된 바와 같음) 같은 임의의 적합한 유형의 적층 표면 위로 통과할 수 있다.
가해지는 적층 압축력의 양은 부분적으로는 적층 위치에서 시트와 필름 사이의 접촉 지속시간에 따라 달라질 수 있다. 한 실시양태에 따라, 상기 기재된 적층 압축력은 약 0.5초 이상, 약 1초 이상, 또는 약 2초 이상 및/또는 약 30초 이하, 약 20초 이하, 약 15초 이하, 또는 약 10초 이하의 적층 기간 동안 가해질 수 있다. 일부 실시양태에서, 적층 압축력은 압축력을 인가하는데 이용되는 구체적인 방법 및/또는 롤 직경에 따라 약 1분 이상, 약 2분 이상, 또는 약 5분 이상동안 가해질 수 있다. 또한, 아래에서 상세하게 논의되는 바와 같이 구체적인 적층 온도에 따라 적층 지속시간을 조정할 수 있다.
적층 온도는 적층 위치에서의 필름 접촉 표면 및/또는 시트 접촉 표면의 온도를 가리킨다. 하나의 실시양태에서는, 적층 위치에서의 필름 또는 시트 접촉 표면의 온도가 그의 개별적인 중합체 물질의 유리 전이 온도(ASTM D 3418) 이상이도록 적층 온도를 유지할 수 있다. 예를 들면, 시트가 제 1 중합체 물질(예컨대, 코폴리에스터)로부터 제조되고 필름이 제 2 중합체 물질(예를 들어, 폴리카본에이트)로부터 형성되는 하나의 실시양태에서, 예비-성형된 필름 및 헤비-게이지 시트의 개별적인 표면이 적층 위치에서 접촉할 때, 시트 접촉 표면의 온도는 제 1 중합체 물질(예컨대, 코폴리에스터)의 유리 전이 온도 이상일 수 있고/있거나 필름 접촉 표면의 온도는 제 2 중합체 물질(예를 들어, 폴리카본에이트)의 유리 전이 온도 이상일 수 있다. 다른 실시양태에서, 필름 및 시트 접촉 표면은 둘 다 적층 위치에서 접촉할 때 상응하는 중합체 물질의 유리 전이 온도 이상일 수 있다.
한 실시양태에 따라, 접촉 장소에서 시트 및/또는 필름의 접촉 표면의 온도는 약 275℉ 이상, 약 300℉ 이상, 또는 약 325℉ 이상 및/또는 약 675℉ 이하, 약 650℉ 이하, 또는 약 625℉ 이하일 수 있다. 본 발명의 몇몇 실시양태에서, 적층 위치에서 시트 접촉 표면의 최소 온도는 약 275℉ 이상, 약 300℉ 이상, 또는 약 325℉ 이상 및/또는 약 430℉ 이하, 약 425℉ 이하, 또는 약 400℉ 이하일 수 있는데, 이는 전형적으로 필름을 450℉ 이상의 최소 온도까지 가열하는 종래의(예컨대, 공압출) 방법과 대조적이다. 이러한 더 낮은 최소 적층 온도의 결과, 본 발명의 방법 및 시스템은 "더 넓은" 적층 윈도우 내에서 작동됨으로써 비용을 최소화할 수 있다. 또한, 일부 실시양태에서, 더 낮은 적층 온도의 이용 가능성은 특정 물질에 대한 더 넓은 적층 윈도우를 제공함으로써 가공 융통성을 증가시킬 수 있다.
임의의 적합한 방법을 이용하여 시트의 접촉 표면의 온도를 목적하는 범위 내로 제어할 수 있다. 예를 들어, 하나의 실시양태에서는, 하나 이상의 압출 매개변수를 조정함으로써 시트 접촉 표면의 온도를 제어할 수 있다. 압출 매개변수의 예는 압출 (용융물) 온도, 중합체 압출물의 두께, 하나 이상의 냉각 롤러 상에서의 중합체 시트의 체류 시간(예를 들어, 조정가능한 스택에서 롤러의 접촉각 및/또는 배향), 하나 이상의 냉각 롤러를 통해 통과하는 열 교환 유체의 온도, 및/또는 중합체 시트의 압출 속도를 포함할 수 있으나, 이들로 한정되지는 않는다. 이들 압출 매개변수중 하나 이상을 조정함으로써, 헤비-게이지 중합체 시트의 온도를 목적하는 대로 증가시키거나 감소시킬 수 있다.
다른 실시양태에서는, 도 1에서 임의적인 인-라인 가열 장치(25)로서 일반적으로 도시되는 하나 이상의 인-라인 히터를 사용하여 헤비-게이지 중합체 시트의 접촉 표면의 온도를 증가시킬 수 있다. 인-라인 가열 장치(25)는 하나 이상의 열원을 사용하는 임의의 적합한 가열 장치일 수 있다. 예를 들어, 하나의 실시양태에서, 가열 장치(25)는 적외선(IR) 열원, 유전성 또는 극초단파 열원, 대류성 열원, 전도성 열원, 복사성 열원 및/또는 반응성 열원을 이용할 수 있다. 또한, 인-라인 가열 장치(25)는 임의의 적합한 유형의 직접 또는 간접 열 전달 기구를 이용하여 헤비-게이지 중합체 시트를 예열할 수 있다. 적합한 인-라인 가열 장치 및 방법의 예는 가열된 롤러 또는 다른 품목, 대류성 열 전달을 통해 시트를 가열하는 인-라인 오븐, IR 또는 극초단파 에너지를 갖는 선을 통해 시트를 가열하는 인-라인 히터, 발열 반응을 통해 중합체 물질을 가열하는 시트중 화학 반응성 첨가제의 사용, 및 가열된 액체(예를 들어, 접착제), 가열된 기체 또는 직접적인 화염과 시트의 표면의 접촉을 포함하지만, 이들로 국한되지는 않는다. 상기 기재된 적층 온도를 달성하기 위하여, 임의의 적합한 수 또는 구성의 인-라인 가열 장치를 단일 압출 시스템에 사용할 수 있다.
다른 실시양태에서는, 적층 전에 대략 주위 온도인 예비-성형된 중합체 필름의 적어도 일부를 또한 적층 위치에서 헤비-게이지 시트와 접촉시키기 전에 예열할 수 있다. 예비-성형된 필름의 온도를 헤비-게이지 시트와 접촉시키기 전에 그의 유리 전이 온도 미만으로 유지시키는 것이 바람직할 수 있으나, 필름의 접촉 표면을 그의 유리 전이 온도의 약 100℉ 이내, 약 50℉ 이내 또는 약 25℉ 이내로 예열하는 것이 몇몇 실시양태에서 유리할 수 있다. 예비-성형된 필름을 다수의 방식으로 예열할 수 있다. 하나의 실시양태에서는, 접촉 닙을 한정하는 냉각 롤러중 하나[예를 들면, 도 1의 냉각 롤러(16c)]의 배면을 따라 약 1인치 이상, 약 1.5인치 이상, 또는 약 2인치 이상 및/또는 약 5인치 이하, 약 4인치 이하, 또는 약 3.5인치 이하만큼 둘러싸도록 유지함으로써 및/또는 일부 실시양태에서 가열된 롤러일 수 있는 하나 이상의 임의적인 유도 롤러[예컨대, 도 1의 롤러(18)]와의 접촉을 통해, 필름의 접촉 표면을 예열할 수 있다. 하나의 실시양태에 따라, 고온 헤비-게이지 시트를 사용하여 또한 적층 위치에서의 접촉시 필름 표면을 가열할 수 있는데, 필름의 표면 온도가 시트의 표면 온도보다 약 10℉ 이상, 약 25℉ 이상, 약 50℉ 이상, 약 100℉ 이상, 또는 약 150℉ 이상 더 낮을 수 있기 때문이다. 필름 접촉 표면의 온도가 적층 위치에서 시트 표면과 접촉할 때 추가로 증가할 수 있음에도 불구하고, 몇몇 경우에는 작동상의 문제(예를 들어, 들러붙음) 및/또는 두 물질 모두 또는 두 물질중 하나의 결함을 최소화하기 위하여 적층 위치 전에 필름과 시트를 직접 접촉시키지 않도록 하는 것이 바람직할 수 있다.
본 발명의 한 실시양태에서는, 필름과 시트가 제작될 수 있는 중합체 물질의 선택을 통해 헤비-게이지 중합체 시트와 예비-성형된 중합체 필름 사이의 접착 정도로 적어도 부분적으로 제어할 수 있다. 예를 들어, 하나의 실시양태에서는, 서로와의 고도의 혼화성을 갖는 필름 및 시트용 중합체 물질을 선택함으로써 적층 동안 필름과 시트 사이의 접촉 계면에서 "중합체 쇄 인탱글링"을 촉진하는데 도움을 줄 수 있다. 임의의 이론에 얽매이고자 하지 않으면서, 각각의 물질이 그의 유리 전이 온도 이상인 경우 하나의 중합체 물질의 분자가 필름-대-시트 계면을 가로질러 다른 중합체 물질 중으로 이동 또는 확산할 때 중합체 쇄 인탱글링이 일어날 수 있는 것을 생각된다. 고도의 혼화성을 갖는 시트 및 필름 물질을 선택하면, 일부 실시양태에서는 하나의 물질의 다른 물질 중으로의 확산을 향상시킴으로써, 고화시 필름과 시트 사이의 접착을 강화시킬 수 있다. 하나의 실시양태에서, 필름 및 시트용으로 선택되는 중합체 물질은 서로 약 5MPa0 .5 이내, 약 3MPa0 .5 이내, 또는 약 2MPa0.5 이내의 한센 용해도 매개변수(Hansen Solubility Parameter)를 가질 수 있다. 소정 물질의 한센 용해도 매개변수를 측정하는 방법은 hansen-solubility.com에서 온라인으로 정정한 문헌[Hansen Solubility Parameter in Practice ( HSPiP ), 제3판, 2010년 3월]에서 찾아볼 수 있다.
압출 시스템(10)을 통해 생성된 최종 중합체 적층체는 공압출 같은 종래의 방법을 통해 생성된 유사한 중합체 적층체와 비교할 때 동일하거나 또는 더 탁월한 특성을 가질 수 있다. 예를 들면, 하나의 실시양태에서, 본원에 기재된 바와 같이 제조된 중합체 적층체는 180° 박리 강도 시험(ASTM D 903)에 의해 측정될 때 약 5lbf/in 이상, 약 10lbf/in 이상, 약 15lbf/in 이상, 약 20lbf/in 이상, 약 25lbf/in 이상, 또는 약 30lbf/in 이상의 접착 강도를 가질 수 있으며, 이 때 1lbf/in는 175.13N/m와 같다. 또한, 본 발명의 실시양태에 따라 제조된 중합체 적층체는 적층 전에 예비-성형된 중합체 필름 및/또는 헤비-게이지 중합체 시트에 존재하는 다양한 유형의 심미적 결함을 마스킹하거나 은폐하거나 또는 심지어 제거하도록 작동될 수 있다. 예를 들어, 하나의 실시양태에서, 명세 외의 색상을 갖는 헤비-게이지 시트를 착색된 예비-성형된 중합체 필름과 인-라인 적층시켜 적합한 품질의 최종 중합체 적층체를 생성시킬 수 있다. 이는 헤비-게이지 중합체 시트가 소비 후 또는 가공 후 재순환된 (폐)중합체를 포함하는 경우에 특히 유용할 수 있다. 다른 실시양태에서는, 예비-성형된 필름에 존재하는 하나 이상의 심미적 결함(예를 들어, 응집된 안료 또는 다른 결함)을, 헤비-게이지 중합체 시트의 인-라인 적층 동안 최종 중합체 적층체로부터 마스킹하거나 또는 심지어 거의 제거할 수 있다.
압출 시스템(10)에서 제거한 후, 생성된 적층된 중합체 시트를 수송 관련 제품, 주거용 및/또는 상업용 건축-관련 제품, 농업-관련 품목, 에너지-관련 품목, 산업용 및 관용 품목, 신호 및 외부 패널링을 비롯한(이들로 한정되지는 않음) 다양한 적층된 제품으로 성형하거나 또는 가공할 수 있다. 적합한 제품의 구체적인 예는 거리 가구(예를 들어, 지붕이 있는 버스 정류장), 스키 곤돌라, 수송 차량(예컨대, 버스, 기차 및 승용차)의 내장 구성요소, 채광창, 열성형된 일체형 욕실 및 관련 설비, 온실 유리, 수경 재배용 홈통 및 다른 설비, 광전지, 태양 에너지 채집 및 사용을 위한 포물면경 및 물 히터 하우징, 프레넬(Fresnel) 렌즈, 축광 신호, 외부 벽 피복재, 보호용 창문 시트(예를 들어, 허리케인 셔터), 낙서 방지 패널, 골프 카트 전면창, 배기 팬 커버, 천장 팬 하우징, 중장비 제어 패널(예컨대, 게이지 등)용 커버, 중장비 운전칸 창유리, 선박 유리, 떼어낼 수 있는 전면창(tear-off windshield), 승용차 및 다른 차량용 차체 패널 또는 창, 천장 타일, 조명 비품, 소매 판매 시점 디스플레이, 사무실 칸막이 벽 파티션, 차음판 및 방음벽, 바 또는 데스크 패널, 엘리베이터 칸, 스포츠 기록판, 프라이버시 창, 간이 건축물, 수벽, 벽 처리재, 타일 및 계단 미끄럼 방지판을 비롯한 바닥재, 난간 패널(난간), 임의적인 배경 조명이 있는 장식용 벽 패널을 비롯한 가요성 또는 강성 벽 덮개, 모서리 안전 장치, 칼럼 랩(column wrap), 및 채널, 천장 패널, 장식용 천장 부분품, 다중벽 또는 파형 지붕 구조체, 연기 배기구, 캐노피, 온실, 테이블 상판, 의자, 캐비넷, 문 패널, 선반, 키보드, 트레이, 컴퓨터 스탠드, 의자 매트, 욕조, 밸러스트(ballast) 하우징, 조명 스위치, 출구/비상구 신호, HVAC 하우징, 옥외 조명, 전자레인지 하우징, 소형 가전 패널, 창 유리, 창 블라인드, 농업용 창고, 트림, 몰딩, 도그 도어(dog door), 애완 동물용 변기, 사료 접시, 데어리 킥 패널(dairy kick panel), 유리 대체재, 스토브 더러움 방지판, 욕조 또는 샤워기 가장자리 테 등을 포함하지만, 이들로 한정되는 것은 아니다.
본 발명은 또한 아래 항목 1 내지 33에 기재된 하기 실시양태를 포함한다:
1. (a) 제 1 중합체 물질을 40밀 이상의 평균 두께 및 15% 미만의 헤이즈를 갖는 헤비-게이지 투명 중합체 시트로 압출시키고; (b) 제 2 중합체 물질로부터 형성되는 예비-성형된 중합체 필름을 상기 헤비-게이지 투명 중합체 시트 상으로 인-라인 적층시킴으로써 적층된 중합체 시트를 제공함을 포함하는, 적층된 시트를 제조하는 방법.
2. 상기 인-라인 적층이 적층 위치에서 상기 예비-성형된 중합체 필름의 필름 접촉 표면을 상기 헤비-게이지 투명 중합체 시트의 시트 접촉 표면과 접촉시킴을 포함하며, 상기 적층 위치에서의 상기 시트 접촉 표면의 온도가 상기 제 1 중합체 물질의 유리 전이 온도 이상이고/이거나 상기 적층 위치에서의 상기 필름 접촉 표면의 온도가 상기 제 2 중합체 물질의 유리 전이 온도 이상인, 항목 1의 방법.
3. 상기 제 1 및 상기 제 2 중합체 물질이 서로의 5MPa0 .5 이내의 한센 용해도 매개변수를 갖는, 항목 2의 방법.
4. 상기 적층 위치에서의 상기 시트 접촉 표면의 온도가 상기 제 1 중합체 물질의 유리 전이 온도 이상이고, 상기 적층 위치에서의 상기 필름 접촉 표면의 온도가 상기 제 2 중합체 물질의 유리 전이 온도 이상인, 항목 3의 방법.
5. 상기 인-라인 적층이 적층 위치에서 상기 이미 제조된 중합체 필름의 필름 접촉 표면을 상기 헤비-게이지 투명 중합체 시트의 시트 접촉 표면과 접촉시킴을 포함하고, 상기 시트 접촉 표면과 상기 필름 접촉 표면이 각각 상기 적층 위치에서 275℉ 이상 675℉ 이하의 온도를 가지며, 상기 인-라인 적층이 상기 적층 위치에 2psig 이상의 적층 압축력을 인가함을 포함하며, 상기 적층력을 30초 이하의 적층 기간동안 인가하는, 항목 1의 방법.
6. 상기 헤비-게이지 투명 중합체 시트와 상기 예비-성형된 중합체 필름을 두 롤러 사이에서 한정된 닙을 통해 통과시킴으로써 상기 적층 압축력의 적어도 일부를 인가하는, 항목 5의 방법.
7. 상기 단계 (b)의 인-라인 적층이 상기 예비-성형된 필름 상에서 7lbf 이상 14lbf 이하의 장력을 유지시킴을 포함하는, 항목 1의 방법.
8. 상기 예비-성형된 중합체 필름의 접촉 표면을 주위 온도에서 상기 제 2 중합체 물질의 유리 전이 온도 이상의 온도로 가열함을 추가로 포함하는, 항목 1의 방법.
9. 상기 단계 (b)의 인-라인 적층 전에 상기 헤비-게이지 투명 중합체 시트 및/또는 상기 예비-성형된 중합체 필름의 적어도 일부를 예열함을 추가로 포함하고, 이 때 상기 예열의 적어도 일부를 인-라인 열원을 이용하여 수행하는, 항목 1의 방법.
10. 상기 예비-성형된 중합체 필름이 하나 이상의 중합체 필름 층을 포함하고, 40밀 이하의 전체 평균 두께를 갖는, 항목 1의 방법.
11. 상기 예비-성형된 중합체 필름이 착색된 필름, UV 저항성 필름, 내후성 필름, 항균성 필름, 엠보싱된 필름, 내마모성 필름, 경질-코팅 필름, 인쇄된 필름, RF/EMI 차폐 필름, 저 복사율 필름, 적외선 파장 흡수 또는 반사 필름, 가향된 필름, 차단 필름, 금속화 또는 거울화 필름, 자가-세정 또는 저-표면 에너지 필름, 낙서 저항성 필름, 전도성 필름, 균열 전파 저지 층으로서 사용되는 필름 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는, 항목 1의 방법.
12. 상기 예비-성형된 중합체 필름이 착색된 필름, UV-저항성 필름, 항균성 필름 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는, 항목 1의 방법.
13. 상기 제 1 중합체 물질이 폴리카본에이트, 아크릴, 코폴리에스터 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는, 항목 1의 방법.
14. 상기 제 1 및 제 2 중합체 물질이 둘 다 코폴리에스터인, 항목 1의 방법.
15. (a) 제 1 중합체 물질을 40밀 이상의 평균 두께를 갖는 헤비-게이지 중합체 시트로 압출시키고; (b) 제 2 중합체 물질로부터 형성되는 예비-성형된 중합체 필름을 상기 헤비-게이지 중합체 시트 상으로 인-라인 적층시킴으로써 적층된 중합체 시트를 제공함을 포함하는, 적층된 시트를 제조하는 방법으로서, 상기 제 1 중합체 물질이 코폴리에스터, 폴리카본에이트 및 아크릴로 이루어진 군으로부터 선택되는 방법.
16. 상기 헤비-게이지 중합체 시트가 80% 이상의 광 투과율을 갖는, 항목 15의 방법.
17. 상기 단계 (b)의 인-라인 적층이 적층 위치에서 상기 예비-성형된 중합체 필름의 접촉 표면을 상기 헤비-게이지 중합체 시트의 접촉 표면과 접촉시킴을 포함하며, 상기 적층 위치에서의 상기 시트 접촉 표면의 온도가 상기 제 1 중합체 물질의 유리 전이 온도 이상이고/이거나 상기 적층 위치에서의 필름 접촉 표면의 온도가 상기 제 2 중합체 물질의 유리 전이 온도 이상인, 항목 15의 방법.
18. 상기 시트 접촉 표면과 상기 필름 접촉 표면이 각각 상기 적층 위치에서 275℉ 이상 675℉ 이하의 온도를 갖는, 항목 17의 방법.
19. 상기 제 1 및/또는 제 2 중합체 물질이 코폴리에스터 물질인, 항목 15의 방법.
20. 상기 단계 (b)의 인-라인 적층의 적어도 일부 동안 상기 예비-성형된 중합체 필름 상에서 7lbf 이상 14lbf 이하의 장력을 유지시킴을 추가로 포함하는, 항목 15의 방법.
21. 상기 적층 위치가 제 1 롤러와 제 2 롤러 사이에서 한정된 닙이고, 상기 헤비-게이지 중합체 시트가 상기 단계 (a)의 압출 후에 상기 제 1 롤러 및/또는 제 2 롤러 위로 통과하는, 항목 15의 방법.
22. 상기 예비-성형된 중합체 필름이 하나 이상의 열가소성 필름 층을 포함하고, 0.1밀 이상 40밀 이하의 전체 평균 두께를 갖는, 항목 15의 방법.
23. 상기 예비-성형된 중합체 필름이 착색된 필름, UV 저항성 필름, 내후성 필름, 항균성 필름, 엠보싱된 필름, 내마모성 필름, 경질-코팅 필름, 인쇄된 필름, RF/EMI 차폐 필름, 저 복사율 필름, 적외선 파장 흡수 또는 반사 필름, 가향된 필름, 차단 필름, 금속화 또는 거울화 필름, 자가-세정 또는 저-표면 에너지 필름, 낙서 저항성 필름, 전도성 필름, 균열 전파 저지 층으로서 사용되는 필름 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는, 항목 15의 방법.
24. 상기 적층된 중합체 시트가 10lbf/in 이상의 평균 접착 강도를 갖는, 항목 15의 방법.
25. (a) 제 1 중합체 물질을 40밀 이상의 평균 두께 및 80% 이상의 광 투과율을 갖는 헤비-게이지 투명 시트로 압출시키고; (b) 상기 헤비-게이지 투명 시트를 제 1 롤러와 제 2 롤러 사이에서 한정된 닙을 통해 통과시키며; (c) 제 2 중합체 물질로 형성되는 예비-성형된 중합체 필름을 상기 닙에 동시-공급함을 포함하는, 적층된 중합체 시트를 제조하는 방법으로서, 상기 헤비-게이지 투명 시트의 평균 두께 대 상기 예비-성형된 중합체 필름의 평균 두께의 비가 2:1 이상이고, 상기 동시-공급이 상기 예비-성형된 중합체 필름의 접촉 표면을 상기 헤비-게이지 투명 시트의 접촉 표면과 접촉시킴으로써 적층된 중합체 시트를 형성시킴을 포함하는 방법.
26. 상기 닙에서의 시트 접촉 표면의 온도가 상기 제 1 중합체 물질의 유리 전이 온도 이상이고, 상기 예비-성형된 중합체 필름이 접착제 표면 및/또는 필름 결합 층을 포함하는, 항목 25의 방법.
27. 상기 닙에서의 시트 접촉 표면의 온도가 상기 제 1 중합체 물질의 유리 전이 온도 이상인, 항목 25의 방법.
28. 상기 예비-성형된 중합체 필름을 대략 주위 온도에서 상기 닙에 공급하고, 상기 예비-성형된 중합체 필름을 상기 닙에서 상기 시트와의 접촉을 통해 상기 제 2 중합체 물질의 유리 전이 온도 이상의 온도로 가열하는, 항목 27의 방법.
29. 상기 닙에서의 시트 접촉 표면의 최소 온도가 275℉ 이상 440℉ 이하인, 항목 25의 방법.
30. 상기 제 1 중합체 물질이 코폴리에스터, 폴리카본에이트 및 아크릴로 이루어진 군으로부터 선택되고, 상기 예비-성형된 중합체 필름이 하나 이상의 열가소성 필름 층을 포함하고, 40밀 미만의 전체 평균 두께를 갖는, 항목 25의 방법.
31. 상기 제 1 및 상기 제 2 중합체 물질이 모두 코폴리에스터인, 항목 25의 방법.
32. 상기 단계 (c)의 동시-공급이 상기 예비-성형된 중합체 필름 상에서 7lbf 이상 14lbf 이하의 장력을 유지시킴을 포함하고, 상기 단계 (c)의 동시-공급이 상기 닙에서의 상기 접촉 전에 스프레더 장치 위로 상기 예비-성형된 중합체 필름의 적어도 일부를 통과시킴을 포함하며, 상기 스프레더 장치가 볼록 스프레더 바, 유도된 공기 제트, 왕관형 롤러, 각이 진 롤러, 회전 클램프, 구동 또는 비-구동 트랙터 공급 장치 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는, 항목 25의 방법.
33. 상기 예비-성형된 중합체 필름이 착색된 필름, UV 저항성 필름, 내후성 필름, 항균성 필름, 엠보싱된 필름, 내마모성 필름, 경질-코팅 필름, 인쇄된 필름, RF/EMI 차폐 필름, 저 복사율 필름, 적외선 파장 흡수 또는 반사 필름, 가향된 필름, 차단 필름, 금속화 또는 거울화 필름, 자가-세정 또는 저-표면 에너지 필름, 낙서 저항성 필름, 전도성 필름, 균열 전파 저지 층으로서 사용되는 필름 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는, 항목 25의 방법.
본 발명의 다양한 양태를 하기 실시예에 의해 추가로 예시 및 기재할 수 있다. 그러나, 이들 실시예는 예시 목적으로만 포함되고 달리 구체적으로 표시되지 않는 한 본 발명의 영역을 한정하고자 하지 않음을 알아야 한다.
실시예
실시예 1 및 2는 생성되는 중합체 적층체의 접착 강도에 대한 시트 두께 및 적층 온도의 효과를 보여준다. 실시예 1에서는 몇 가지 헤비-게이지 코폴리에스터 기본 시트를 예비-성형된 코폴리에스터 필름과 인-라인 적층시키는 반면, 실시예 2에서는 예비-성형된 폴리카본에이트 필름을 두께가 변하는 몇 가지 폴리카본에이트 시트에 인-라인 적층시킨다. 생성된 적층체 상에서 수행된 박리 강도 접착 시험은 더 높은 온도에서 적층된 더 큰 두께의 시트가 더 낮은 온도에서 적층된 것보다 더 큰 접착 강도를 나타내었음을 보여주었다.
실시예 3은 종래의 공압출 기법을 이용하여 기능적으로 개선된 대조용 코폴리에스터 기본 시트 및 본 발명의 인-라인 적층된 코폴리에스터 기본 시트를 포함하는 몇 가지 UV 저항성 적층체의 내후성을 비교한다. 도 6 및 도 7의 결과에 의해 보여지는 바와 같이, 본 발명에 따라 개선된 기본 시트는 종래 방식으로 제조된 적층체보다 더 우수하지는 않더라도 기능 면에서 동등하였다. 예측적인 실시예 4 내지 9는 착색된 필름, 텍스쳐화된 필름, 인쇄된 필름 및 경질 코팅된 필름을 비롯한 예비-성형된 개선 필름을 사용한 헤비-게이지 시트의 인-라인 적층을 비롯한 인-라인 적층 공정의 몇 가지 구체적인 유형 및 용도를 입증한다.
실시예 1: 코폴리에스터 시트와 코폴리에스터 필름의 인-라인 적층
스펙타(Spectar)™ 코폴리에스터 수지[이스트만 케미칼 캄파니(Eastman Chemical Company)에서 시판중임]의 펠렛화된 샘플을 145℉에서 8시간동안 건조시켰다. 이어, 건조된 수지를, 32:1의 L/D를 갖는 3.5인치 배기 브레여(BREYER) 압출 라인을 이용하여 투명한 코폴리에스터 시트로 압출시켰다. 압출 조건은 475℉의 제 1 대역 온도 설정점 및 420℉의 제 7 대역 온도 설정점을 갖는 역 온도 프로파일을 포함하였다. 압출기에서 나가는 중합체 용융물은 K-형 열전쌍을 갖는 휴대용 디지-센스(DIGI-SENSE) 온도계에 의해 측정하였을 때 510℉의 온도를 가졌다. 54인치 코트 행거 다이를 이용하여 900lb/h의 속도로 중합체 용융물을 압출시켰다. 이어, 용융물을 3개-롤의 조정가능한 업스택의 가장 아랫쪽 롤러 위로 통과시켰는데, 제 3(상부) 롤은 중간 롤 둘레를 213°로 휘감도록 설치되었다.
적층 온도 및 최종 적층체의 접착 강도에 대한 시트 두께의 효과를 결정하기 위하여 다양한 시트 두께를 이용하여 상기 일반적으로 기재한 바와 같이 일련의 실험(예를 들어, 실행 A 내지 F)을 수행하였다. 각각의 실행 동안, 스펙타™ 코폴리에스터 수지로부터 예비-성형된 0.010인치 두께의 코폴리에스터 필름을 중간 롤러와 상부 롤러 사이에서 롤러 스택의 제 2 닙 내로 동시-공급하였고, 코폴리에스터 시트의 뜨거운 면과 접촉하도록 하였다. 크래프츠맨(CRAFTSMAN) 적외선 온도계(모델 번호 50466)를 사용하여 제 2 닙에 들어가는 시트의 온도를 측정하고 기록하였다. 다음 실험을 위해 시트 두께를 조정하기 전에, 한 실행에 대해 복수개의 적층체 샘플을 수득하였다.
이어, ASTM D 903에 따라 180° 박리 강도 시험을 이용하여 실행 A 내지 F 각각으로부터 수득된 적층체 샘플의 접착 강도를 시험하였다. 후속 박리 시험을 위한 "예비-균열" 위치를 확립하기 위하여 필름 및 시트의 일부 사이에 릴리즈 필름을 넣어 제조된 적층체를 1인치×12인치 크기의 스트립으로 절단하였다. 각 샘플 상에서 박리 강도 시험을 수행하였고, 5kN 로드 셀 및 12인치/분의 크로스헤드 횡단 속도를 이용하는 MTS 리뉴(ReNew) 인터페이스를 갖는 인스트론(INSTRON) 모델 5565 범용 인장 시험기(Universal Tensile Testing Machine)를 사용하였다. 표 1에 요약되는 각 실행의 박리 강도 값은 실행 E 및 F로부터의 샘플(이는 이층되는 대신 파단되었음)을 제외하고는 초기 피크를 배제한 정상 상태 박리 강도 값의 평균이다.
PETG 시트 상의 PETG 필름에 있어서, 접착 강도에 대한 적층 온도의 효과
실행 시트 두께(인치) 시트 적층 온도(℉) 접착력(lbf/in)
A 0.091 252 <1
B 0.110 277 <1
C 0.130 297 3.2
D 0.149 306 14.3
E 0.170 325 30.4
F 0.191 336 31.5
표 1에서 보이는 바와 같이, 더 두꺼운 코폴리에스터 시트를 사용하는 실험이 더 높은 적층 온도를 달성할 수 있었다. 또한, 더 두꺼운 코폴리에스터 시트를 사용한 이들 실행은 더 얇은 코폴리에스터 시트를 사용한 실행보다 더 높은 접착력을 갖는 코폴리에스터 적층체를 생성시켰다.
도 4는 표 1에 제공된 데이터의 그래프에 의한 요약이다. 적층 온도 대 두께 데이터를 선형으로 회귀시킴으로써(도 4에서 마름모꼴로 도시됨) 또한 접착력 대 두께 데이터로 다항 핏팅시킴으로써(도 4에서 정사각형으로 도시됨), 적층 온도(T)의 함수로서 접착력(A)을 표현하는 하기 방정식을 대수적으로 유도하였다:
Figure pct00001
허용가능한 최소 접착 강도에 대한 몇 가지 값을 추정하고 상기 유도된 방정식에 대치시켜 반복적으로 풀었다. 최소 접착 강도의 함수로서의 예측된 최소 적층 온도 및 예측된 최소 시트 두께의 생성된 값은 하기 표 2에 요약된다.
다양한 접착 강도에 있어서 회귀 방정식(1)에 대한 반복적인 해답
접착력 값(lbf/in) 예측된 적층 온도(℉) 예측된 시트 두께(in)
5 294 0.134
10 302 0.143
15 307 0.150
그러므로, 표 2에서 보이는 바와 같이, 5 내지 15lbf/in의 최소 접착력 값을 획득하기 위하여, 코폴리에스터(PETG) 기본 시트의 두께는 약 0.134 내지 0.150인치여야 하고, 상기 기재된 압출 조건 세트에 있어서 294℉ 내지 307℉의 최소 온도에서 인-라인 적층되어야 한다.
실시예 2: 폴리카본에이트 필름과 폴리카본에이트 시트의 인-라인 적층
마크롤론(Makrolon)® 1804 폴리카본에이트 수지[바이엘 머티리얼 사이언스(Bayer Material Science)에서 시판중임]의 펠렛을 사용하여 하기 차이를 두고 실시예 1에 기재된 절차를 반복하였다. 폴리카본에이트 펠렛을 먼저 220℉에서 8시간동안 건조시켰고, 압출 조건은 550℉의 제 1 대역 온도 설정점 및 525℉의 제 7 대역 온도 설정점을 갖는 역 온도 프로파일을 포함하였으며, 이는 595℉의 중합체 용융물 온도를 생성시켰다. 조정가능한 업스택의 제 3 냉각 롤러는, 컬 또는 시트 응력이 없는 폴리카본에이트 시트를 생성시키기 위하여 중간 롤 상에서 118°휘감도록 설정하였다. 실행 G 내지 J를 수행하여, 적층체 온도 및 생성된 적층체의 접착력에 대한 시트 두께의 효과를 결정하였다. 실시예 1에 이미 기재된 바와 같이 접착력을 측정하였다. 모든 샘플은 이층되었고 파단된 것은 없었다. 실행 G 내지 J의 결과는 하기 표 3에 요약된다.
폴리카본에이트 시트 상의 폴리카본에이트 필름에 있어서, 접착 강도에 대한 적층 온도의 효과
실행 시트 두께(in) 시트 적층 온도(℉) 접착력(lbf/in)
G 0.107 408 <1
H 0.142 431 <1
I 0.168 439 5.6
J 0.188 452 18.5
표 3에서 보이는 바와 같이, 더 두꺼운 폴리카본에이트 시트를 사용하는 실험은 더 높은 적층 온도를 달성하였다. 또한, 더 두꺼운 폴리카본에이트 시트를 사용한 실험은 더 얇은 폴리카본에이트 시트를 사용한 것보다 더 높은 접착력을 갖는 적층체를 생성시켰다.
도 5는 표 3에 제공된 데이터의 그래프에 의한 요약이다. 적층 온도 대 두께 데이터를 선형으로 회귀시킴으로써(도 5에서 마름모꼴로 도시됨) 또한 접착력 대 두께 데이터로 다항 핏팅시킴으로써(도 5에서 정사각형으로 도시됨), 적층 온도(T)의 함수로서 접착력(A)을 표현하는 하기 방정식을 대수적으로 유도하였다:
Figure pct00002
허용가능한 최소 접착 강도에 대한 몇 가지 값을 추정하고 상기 유도된 방정식에 대치시켜 반복적으로 풀었다. 최소 접착 강도의 함수로서의 예측된 최소 적층 온도 및 예측된 최소 시트 두께의 생성된 값은 하기 표 4에 요약된다.
다양한 접착 강도에 있어서 회귀 방정식(2)에 대한 반복적인 해답
접착력 값(lb/f/in) 예측된 적층 온도(℉) 예측된 시트 두께(in)
5 440 0.166
10 446 0.177
15 450 0.184
그러므로, 표 4에서 보이는 바와 같이, 5 내지 15lbf/in의 최소 접착력 값을 획득하기 위하여, 본원에 기재된 폴리카본에이트 기본 시트의 두께는 약 0.166 내지 0.184인치여야 하고, 상기 기재된 압출 조건 세트에 있어서 440℉ 내지 450℉의 최소 온도에서 인-라인 적층되어야 한다.
실시예 3: 다양한 UV -저항성 적층체의 내후성의 비교
0.190인치의 공칭 두께를 갖는 투명 스펙타™ 코폴리에스터 헤비-게이지 시트를 실시예 1에 기재된 바와 같이 압출하였다. 생성된 기본 시트를 스펙타 UV™ 수지로부터 예비-성형된 0.005인치 두께의 투명한 필름과 인-라인 적층시켰다. 표 5 및 표 6에서 본 발명의 적층체 M으로 라벨링된 생성된 적층체를, 보호되지 않은 스펙타™ 시트(대조용 시트 K) 및 스펙타 UV™의 3밀 공압출된 캡 층을 갖는 스펙타™ 시트(대조용 적층체 L)와 함께 QUV 340 기계에서 인위적으로 풍화시켰다(ASTM G 154 사이클 1). 예비-성형된 필름은, 공압출된 대조용 적층체 L와 유사한 방식으로 풍화된 본 발명의 적층체 M으로부터 이층되지 않았다. b* 색상(ASTM D 2244; CIELAB, D65, 10°) 및 헤이즈(ASTM D 1003)로 표현된 결과가 하기 표 5 및 6에 요약되며, 도 6 및 7에 그래프로 요약된다.
적층체 K 내지 M의 풍화 결과의 비교(b* 색상)
노출 시간(시간) 색상(b*)
대조용 시트 K 대조용 적층체 L 본 발명의 적층체 M
0 0.48 0.59 0.85
100 2.63 0.54 0.80
200 3.69 0.62 0.90
300 4.24 0.74 0.97
400 4.79 0.79 1.02
500 5.47 0.87 1.07
700 6.45 0.97 1.17
1000 8.03 1.26 1.45
1500 9.36 1.41 1.64
2000 10.63 2.12 1.71
3000 11.84 2.16 1.71
4000 11.79 2.67 1.99
적층체 K 내지 M의 풍화 결과의 비교(헤이즈)
노출 시간(시간) 헤이즈(%)
대조용 시트 K 대조용 적층체 L 본 발명의 적층체 M
0 0.14 0.38 2.22
100 0.18 0.65 1.74
200 0.22 0.35 1.82
300 0.47 0.52 1.46
400 0.94 0.87 1.70
500 0.92 0.94 1.86
700 1.44 1.19 1.53
1000 2.29 1.72 2.12
1500 2.12 3.95 2.64
2000 5.24 3.38 3.16
3000 25.14 5.7 3.98
4000 86.10 25.28 4.08
표 5 및 6에서 b* 색상 및 헤이즈 결과에 의해 보이는 바와 같이, 예비-성형된 UV 저항성 필름과 기본 시트의 인-라인 적층을 통해 제조된 본 발명의 적층체 M은 4,000시간에 걸쳐 UV 선에 노출되었을 때 공압출을 통해 제조된 대조용 적층체 L에 대해 적어도 기능적인 동등함을 나타내었다(더 우수하지는 않더라도).
실시예 4(예측): 시트와 착색된 필름의 인-라인 적층
0.190인치의 공칭 두께를 갖는 투명한 스펙타™ 코폴리에스터 헤비-게이지 시트를 실시예 1에 기재된 바와 같이 압출시킨다. 0.005인치 두께의 착색된 층이 투명한 시트 상으로 공압출되도록, 새틀라이트 압출기에서 가공되는 유사한 중합체 용융물에 색소 농축액을 첨가함으로써, 대조용의 착색된 적층체를 생성시킨다. 생성된 착색된 적층체를 비교하면, 대조용의 공압출된 착색 적층체는 생산 효율 면에서 본 발명의 인-라인 적층된 착색 적층체보다 덜 바람직한데, 공압출된 적층체로부터 제거되는 가장자리 트림도 착색되기 때문이다. 결과적으로, 공압출된 적층체로부터의 가장자리 트림은 덜 재순환될 수 있고, 추가적인 명세외 생성 폐기물을 생성시킨다. 또한, 생산을 종결한 후, 다음 생산을 개시하기 전에 새틀라이트 압출기로부터 색소 농축액을 퍼지시켜야 하는데, 이는 긴 전이 시간 및 큰 부피의 명세외 물질을 생성시킨다.
실시예 5: 결함을 마스킹하기 위한, 손상된 필름의 인-라인 적층
0.190인치의 공칭 두께를 갖는 투명한 스펙타™ 코폴리에스터 헤비-게이지 시트를 실시예 1에 기재된 바와 같이 압출하였다. 0.002인치의 공칭 두께를 갖고 스펙타™ 코폴리에스터 수지로부터 제조된 검정색 필름을 제조하였다. 중합체 기본 시트에서 검정색 안료의 분산이 불량한 필름은 육안 검사시 몇 개의 명확한 핀포인트(pinpoint) 결함을 포함하였다(응집된 안료를 나타냄). 이어, 결함이 있는 착색된 필름을 투명한 헤비-게이지 시트에 인-라인 적층시켰다. 생성된 적층체의 후속 육안 검사는 투명한 시트를 통해 보았을 때 핀포인트 결함의 흔적을 나타내지 않았다. 그러므로, 불량한 품질의 필름과 투명한 헤비-게이지 시트의 인-라인 적층은 적층 전에 필름(또는 심지어 시트)에 존재하는 기존의 심미적 결함을 은폐하는데 사용될 수 있다. 결과적으로, 본원에 기재된 방법은 저렴한 비용, 낮은 품질 또는 심지어 명세외 (또는 폐)필름 물질과 인-라인 적층시켜 충분한 품질의 최종 생성물을 생성시킴으로써 융통성을 향상시키고 비용을 최소화할 수 있다.
실시예 6: 텍스쳐화된 / 엠보싱된 필름과 시트의 인-라인 적층
0.190인치의 공칭 두께를 갖는 투명한 스펙타™ 코폴리에스터 헤비-게이지 시트를 실시예 1에 기재된 바와 같이 압출시켰다. 0.005인치의 두께를 갖는, 스펙타™ 코폴리에스터로부터 제조된 텍스쳐화된 필름을 투명한 헤비-게이지 시트 상으로 인-라인 적층시켰다. 적층 온도가 필름과 시트 사이에서 바람직한 접착을 촉진시키기에 충분히 높았으나, 텍스쳐가 손상되지 않았고 최종 중합체 적층체에서 여전히 분명하였다. 그러므로, 자본 집약적인 엠보싱 설비 또는 엠보싱 롤러를 교체하는데 요구되는 조업 중단 시간 없이 인-라인 적층을 통해 헤비-게이지 시트의 엠보싱 또는 텍스쳐화를 달성할 수 있다.
실시예 7(예측): 인쇄된 필름과 시트의 인-라인 적층
0.190인치의 공칭 두께를 갖는 투명한 스펙타™ 코폴리에스터 헤비-게이지 시트를 실시예 1에 기재된 바와 같이 압출시킨다. 0.005인치의 두께를 갖는, 스펙타™ 코폴리에스터로부터 제조된 인쇄된 필름을, 이미지가 필름 접촉 표면 상에 있도록 인-라인 적층 동안 배향시킨다. 인쇄된 이미지는 투명한 시트를 통해 생성된 적층체 상에서 보여지는데, 이는 필름 상에 인쇄된 이미지를 후속 긁힘 또는 다른 손상으로부터 효과적으로 보호한다.
실시예 8(예측): 경질 코팅된 필름과 시트의 인-라인 적층
0.190인치의 공칭 두께를 갖는 투명한 스펙타™ 코폴리에스터 헤비-게이지 시트를 실시예 1에 기재된 바와 같이 압출한다. 0.005인치의 두께를 갖는, 스펙타™ 코폴리에스터로부터 제조된 경질 코팅된 필름을 투명한 헤비-게이지 시트에 인-라인 적층시킨다. 전체 헤비-게이지 중합체 시트를 경질 코팅함을 포함하는 종래의 경질 코팅 공정과는 대조적으로, 이 방법은 더 빠르고, 덜 비싸며, 더욱 효율적이다.
실시예 9: 인쇄된 PVC 필름과 코폴리에스터 시트의 인-라인 적층
0.190인치의 공칭 두께를 갖는 투명한 스펙타™ 코폴리에스터 헤비-게이지 시트를 실시예 1에 기재된 바와 같이 압출하였다. 무늬목 패턴으로 인쇄된 폴리비닐클로라이드(PVC)로부터 제조되고 0.005인치의 두께를 갖는 필름을 투명한 헤비-게이지 시트에 인-라인 적층하였다. 필름과 시트가 상이한 유형의 중합체 물질로 제조되었지만, 스펙타™ 코폴리에스터와 PVC의 혼화성 및 선택된 적층 온도로 인해 접착제를 사용하지 않고도 적절한 접착력이 수득되었다.
상기 기재된 본 발명의 바람직한 형태는 예시로서만 이용되어야 하며, 본 발명의 영역을 판단하는데 제한하는 의미로 이용되어서는 안된다. 본 발명의 원리로부터 벗어나지 않으면서 당 업자가 상기 기재된 예시적인 하나의 실시양태에 대한 명백한 변경을 용이하게 달성할 수 있다.
본 발명자들은 이에, 본 발명의 정당하게 올바른 영역을, 하기 특허청구범위에 기재된 본 발명의 문자로 표현된 영역으로부터 현저하게 벗어나지는 않지만 그 영역 외의 임의의 장치에 관련된 것으로 결정 및 평가하기 위하여, 균등론에 따르고자 하는 의도를 진술한다.

Claims (20)

  1. (a) 제 1 중합체 물질을 40밀 이상의 평균 두께 및 15% 미만의 헤이즈를 갖는 헤비-게이지(heavy-gauge) 투명 중합체 시트로 압출시키고;
    (b) 제 2 중합체 물질로부터 형성되는 예비-성형된(pre-formed) 중합체 필름을 상기 헤비-게이지 투명 중합체 시트 상으로 인-라인 적층시킴으로써 적층된 중합체 시트를 제공함
    을 포함하는, 적층된 시트를 제조하는 방법으로서, 이 때 상기 예비-성형된 중합체 필름이 하나 이상의 중합체 필름 층을 포함하고 0.1밀 이상 40밀 이하의 전체 평균 두께를 갖는, 방법.
  2. (a) 제 1 중합체 물질을 40밀 이상의 평균 두께를 갖는 헤비-게이지 중합체 시트로 압출시키고;
    (b) 제 2 중합체 물질로부터 형성되는 예비-성형된 중합체 필름을 상기 헤비-게이지 중합체 시트 상으로 인-라인 적층시킴으로써 적층된 중합체 시트를 제공함
    을 포함하는, 적층된 시트를 제조하는 방법으로서,
    상기 제 1 중합체 물질이 코폴리에스터, 폴리카본에이트 및 아크릴로 이루어진 군으로부터 선택되고,
    상기 예비-성형된 중합체 필름이 하나 이상의 중합체 필름 층을 포함하고 0.1밀 이상 40밀 이하의 전체 평균 두께를 갖는, 방법.
  3. (a) 제 1 중합체 물질을 40밀 이상의 평균 두께 및 80% 이상의 광 투과율을 갖는 헤비-게이지 투명 시트로 압출시키고;
    (b) 상기 헤비-게이지 투명 시트를 제 1 롤러와 제 2 롤러 사이에서 한정된 닙을 통해 통과시키고;
    (c) 제 2 중합체 물질로 형성되는 예비-성형된 중합체 필름을 상기 닙에 동시-공급함
    을 포함하는, 적층된 중합체 시트를 제조하는 방법으로서,
    상기 헤비-게이지 투명 시트의 평균 두께 대 상기 예비-성형된 중합체 필름의 평균 두께의 비가 적어도 2:1이고,
    상기 동시-공급이, 상기 예비-성형된 중합체 필름의 접촉 표면을 상기 헤비-게이지 투명 시트의 접촉 표면과 접촉시킴으로써 적층된 중합체 시트를 형성시킴을 포함하는, 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 인-라인 적층이, 적층 위치에서 상기 예비-성형된 중합체 필름의 필름 접촉 표면을 상기 헤비-게이지 투명 중합체 시트의 시트 접촉 표면과 접촉시킴을 포함하며,
    상기 적층 위치에서의 상기 시트 접촉 표면의 온도가 상기 제 1 중합체 물질의 유리 전이 온도 이상이고/이거나 상기 적층 위치에서의 상기 필름 접촉 표면의 온도가 상기 제 2 중합체 물질의 유리 전이 온도 이상인, 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 및 상기 제 2 중합체 물질이 서로의 5MPa0 .5 이내의 한센 용해도 매개변수(Hansen Solubility Parameter)를 갖는, 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 인-라인 적층이, 적층 위치에서 상기 예비-성형된 중합체 필름의 필름 접촉 표면을 상기 헤비-게이지 투명 중합체 시트의 시트 접촉 표면과 접촉시킴을 포함하고,
    상기 시트 접촉 표면과 상기 필름 접촉 표면이 각각 상기 적층 위치에서 275℉ 이상 675℉ 이하의 온도를 가지며,
    상기 인-라인 적층이, 상기 적층 위치에 13,789.6Pa(2psig) 이상의 적층 압축력(compressive laminating force)을 인가함을 포함하며,
    상기 적층력을 30초 이하의 적층 기간동안 인가하는, 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 헤비-게이지 투명 중합체 시트와 상기 예비-성형된 중합체 필름을 두 롤러 사이에서 한정된 닙을 통해 통과시킴으로써 상기 적층 압축력의 적어도 일부를 인가하는, 방법.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 단계 (b)의 인-라인 적층이 상기 예비-성형된 중합체 필름 상에서 31.1N(7lbf) 이상 62.3N(14lbf) 이하의 장력을 유지시킴을 추가로 포함하는, 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 방법이 상기 단계 (b)의 인-라인 적층 전에 상기 헤비-게이지 투명 중합체 시트 및/또는 상기 예비-성형된 중합체 필름의 적어도 일부를 예열함을 추가로 포함하고, 이 때 상기 예열의 적어도 일부를 인-라인 열원을 이용하여 수행하는, 방법.
  10. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 예비-성형된 중합체 필름이 착색된 필름, UV 저항성 필름, 내후성 필름, 항균성 필름, 엠보싱된 필름, 내마모성 필름, 경질-코팅 필름, 인쇄된 필름, RF/EMI 차폐 필름, 저 복사율 필름, 적외선 파장 흡수 또는 반사 필름, 가향된 필름, 차단 필름, 금속화 또는 거울화 필름, 자가-세정 또는 저-표면 에너지 필름, 낙서 저항성 필름, 전도성 필름, 균열 전파 저지 층으로서 사용되는 필름 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는, 방법.
  11. 제 1 항 및 제 3 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 중합체 물질이 폴리카본에이트, 아크릴, 코폴리에스터 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되고,
    상기 예비-성형된 중합체 필름이 하나 이상의 열가소성 필름 층을 포함하고 40밀 미만의 전체 평균 두께를 갖는, 방법.
  12. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 중합체 물질이 모두 코폴리에스터인, 방법.
  13. 제 2 항에 있어서,
    상기 헤비-게이지 중합체 시트가 80% 이상의 광 투과율을 갖는, 방법.
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 시트 접촉 표면 및 필름 접촉 표면이 각각 상기 적층 위치에서 275℉ 이상 675℉ 이하의 온도를 갖는, 방법.
  15. 제 2 항에 있어서,
    상기 적층 위치가 제 1 롤러와 제 2 롤러 사이에서 한정된 닙이고,
    상기 헤비-게이지 중합체 시트가 상기 단계 (a)의 압출 후에 상기 제 1 롤러 및/또는 제 2 롤러 위로 통과하는, 방법.
  16. 제 2 항에 있어서,
    상기 적층된 중합체 시트가 1751.3N/m(10lbf/in) 이상의 평균 접착 강도를 갖는, 방법.
  17. 제 3 항에 있어서,
    상기 닙에서의 시트 접촉 표면의 온도가 상기 제 1 중합체 물질의 유리 전이 온도 이상이고,
    상기 예비-성형된 중합체 필름이 접착제 표면 및/또는 필름 결합 층을 포함하는, 방법.
  18. 제 3 항에 있어서,
    상기 예비-성형된 중합체 필름을 대략 주위 온도에서 상기 닙에 공급하고,
    상기 예비-성형된 중합체 필름을 상기 닙에서 상기 시트와의 접촉을 통해 상기 제 2 중합체 물질의 유리 전이 온도 이상의 온도로 가열하는, 방법.
  19. 제 3 항에 있어서,
    상기 닙에서의 시트 접촉 표면의 최소 온도가 275℉ 이상 440℉ 이하인, 방법.
  20. 제 3 항에 있어서,
    상기 단계 (c)의 동시-공급이, 상기 예비-성형된 중합체 필름 상에서 31.1N(7lbf) 이상 62.3N(14lbf) 이하의 장력을 유지시킴을 포함하고,
    상기 단계 (c)의 동시-공급이 상기 닙에서의 상기 접촉 전에 스프레더 장치 위로 상기 예비-성형된 중합체 필름의 적어도 일부를 통과시킴을 포함하며,
    상기 스프레더 장치가 볼록 스프레더 바, 유도된 공기 제트, 왕관형 롤러, 각이 진 롤러, 회전 클램프, 구동 또는 비-구동 트랙터 공급 장치 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는, 방법.
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