KR20180052575A

KR20180052575A - 열가소성 수지 압출판

Info

Publication number: KR20180052575A
Application number: KR1020180049951A
Authority: KR
Inventors: 도모히로 마에카와; 가츠미 아카다
Original assignee: 스미또모 가가꾸 가부시끼가이샤
Priority date: 2010-09-03
Filing date: 2018-04-30
Publication date: 2018-05-18
Also published as: JP5525390B2; KR20120023583A; JP2012051311A; KR102037532B1

Abstract

과제
고온 고습 환경하에서의 휨 변형을 억제할 수 있는 열가소성 수지 압출판을 제공하는 것이다.
해결 수단
다이로부터 압출된 용융 상태의 열가소성 수지를, 제 1 냉각 롤과 제 2 냉각 롤 사이에 끼워넣고, 상기 제 2 냉각 롤에 걸어감은 후, 상기 제 2 냉각 롤에 이어서 형성된 적어도 1 개의 후단 냉각 롤에 걸어감아 냉각되어 얻어지는 열가소성 수지 압출판으로서, 상기 제 2 냉각 롤의 외주면에 접한 편면과 반대의 타면이 만곡되어 있고, 그 곡률 중심이 상기 타면측에 위치하고, 만곡 방향이 압출 방향 및 그 압출 방향에 대해 직교하는 방향 중 적어도 일방과 일치하고, 열가소성 수지 압출판의 곡률 반경이, 10 ∼ 200 m 이다.

Description

열가소성 수지 압출판 {THERMOPLASTIC RESIN EXTRUDED PLATE}

본 발명은 휨 변형이 잘 되지 않는 열가소성 수지 압출판에 관한 것이다.

열가소성 수지 압출판 (이하, 「압출판」이라고 하는 경우가 있다) 은, 연속 생산성이나 판두께 정밀도 등이 우수하기 때문에, 가전이나 자동차, 건재, 전자기기 용도 등의 여러 가지 분야에서 각종 수지제의 것이 사용되고 있다.

한편, 압출판에는 고온하나 고습하 등의 가혹한 환경하에서 사용하면, 휨 변형되기 쉽다는 문제가 있다. 이 문제는, 고온 고습의 환경하에서 사용되는 도광판이나 확산판, 터치 패널 기판, 액정 디스플레이 보호판 등의 전자기기 관련 용도에 있어서 현저하다. 그 때문에, 사용 환경하에서 발생하는 수지판의 휨 변형을 억제하는 시도가 이루어지고 있다.

특허문헌 1 에는, 메타크릴산메틸 단위 및 스티렌계 단량체 단위를 소정의 비율로 함유하는 수지층과, 메타크릴산메틸 단위 및 자외선 흡수제를 소정의 비율로 함유하는 수지층을 적층하여 이루어지는 수지 적층판이 기재되어 있다. 특허문헌 1 에 의하면, 이 수지 적층판은 흡수에 의한 변형을 잘 일으키지 않고, 내후성도 우수하다고 기재되어 있다.

그러나, 특허문헌 1 에서는, 상기 수지 적층판의 고온 고습 환경하에 있어서의 휨 변형의 억제까지는 검토되고 있지 않다.

특허문헌 2 에는, 투명 열가소성 수지 시트의 적어도 편면이, 접착층을 개재한 경화 수지층으로 코팅되고, 두께 방향 및 면내의 각각의 복굴절값을 소정 범위로 한 투명 열가소성 수지 복합 시트가 기재되어 있다. 특허문헌 2 에 의하면, 상기 복합 시트는 사용 환경 등에서 휨 변형이 잘 발생하지 않는다고 기재되어 있다.

그러나, 복굴절값이 작아지면 내부 변형이 감소되고, 잘 휘어지지 않게 되는 경향이 있지만, 복굴절값이 작아도 사용 환경에 따라서는 휨 변형을 발생시키는 것도 많다. 그렇기 때문에, 특허문헌 2 에 기재되어 있는 상기 복합 시트에서는, 휨 변형의 억제가 불충분하였다.

일본 공개특허공보 2004-9524호 일본 공개특허공보 2005-193514호

본 발명의 과제는, 고온 고습 환경하에서의 휨 변형을 억제할 수 있는 열가소성 수지 압출판을 제공하는 것이다.

본 발명자들은, 상기 과제를 해결하기 위해서 예의 연구를 거듭한 결과, 이하의 구성으로 이루어지는 해결 수단을 찾아내어, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

(1) 다이로부터 압출된 용융 상태의 열가소성 수지를, 제 1 냉각 롤과 제 2 냉각 롤 사이에 끼워넣고, 상기 제 2 냉각 롤에 걸어감은 후, 상기 제 2 냉각 롤에 이어서 형성된 적어도 1 개의 후단 냉각 롤에 걸어감아 냉각되어 얻어지는 열가소성 수지 압출판으로서, 상기 제 2 냉각 롤의 외주면에 접한 편면과 반대의 타면이 만곡되어 있고, 그 곡률 중심이 상기 타면측에 위치하고, 만곡 방향이 압출 방향 및 그 압출 방향에 대해 직교하는 방향 중 적어도 일방과 일치하고, 열가소성 수지 압출판의 곡률 반경이, 10 ∼ 200 m 인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 압출판.

(2) 상기 열가소성 수지가, 메타크릴산메틸계 수지, 방향족 폴리카보네이트 수지, 스티렌계 수지, 및 지환 구조 함유 에틸렌성 불포화 단량체 단위를 함유하는 수지로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종인 상기 (1) 에 기재된 열가소성 수지 압출판.

(3) 상기 열가소성 수지가, 적어도 2 종의 열가소성 수지를 적층하여 이루어지고, 적층되는 각각의 열가소성 수지가 메타크릴산메틸계 수지, 방향족 폴리카보네이트 수지, 스티렌계 수지, 및 지환 구조 함유 에틸렌성 불포화 단량체 단위를 함유하는 수지로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종인 상기 (1) 또는 (2) 에 기재된 열가소성 수지 압출판.

(4) 열가소성 수지 압출판의 두께가 0.3 ∼ 5 ㎜ 인 상기 (1) ∼ (3) 중 어느 것에 기재된 열가소성 수지 압출판.

(5) 도광판에 사용되는 상기 (1) ∼ (4) 중 어느 것에 기재된 열가소성 수지 압출판.

(6) 터치 패널 기판에 사용되는 상기 (1) ∼ (4) 중 어느 것에 기재된 열가소성 수지 압출판.

(7) 액정 디스플레이 보호판에 사용되는 상기 (1) ∼ (4) 중 어느 것에 기재된 열가소성 수지 압출판.

본 발명의 열가소성 수지 압출판은, 고온 고습 환경하에 있어서 휨 변형이 잘 되지 않기 때문에, 고온 고습 환경하에 놓여지는 도광판, 터치 패널 기판, 액정 디스플레이 보호판 등에 바람직하게 사용할 수 있다.

도 1 은, 본 발명의 일 실시형태에 관련된 열가소성 수지 압출판의 제조 방법을 나타내는 개략 설명도이다.
도 2 는, 도 1 의 부분 확대 개략 설명도이다.
도 3(a), (b) 는, 본 발명의 일 실시형태에 관련된 열가소성 수지 압출판을 나타내는 개략 설명도이다.

본 발명의 열가소성 수지 압출판은, 열가소성 수지로 이루어진다. 그 열가소성 수지로는, 용융 가공 가능한 수지라면 특별히 제한은 없고, 예를 들어 폴리염화비닐 수지, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 수지, 저밀도 폴리에틸렌 수지, 고밀도 폴리에틸렌 수지, 직사슬 저밀도 폴리에틸렌 수지, 폴리스티렌 수지, 폴리프로필렌 수지, 아크릴로니트릴-스티렌 수지, 셀룰로오스아세테이트 수지, 에틸렌-비닐아세테이트 수지, 아크릴-아크릴로니트릴-스티렌 수지, 아크릴-염소화폴리에틸렌 수지, 에틸렌-비닐알코올 수지, 불소 수지, 메타크릴산메틸 수지, 메타크릴산메틸-스티렌 수지, 폴리아세탈 수지, 폴리아미드 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지, 방향족 폴리카보네이트 수지, 폴리술폰 수지, 폴리에테르술폰 수지, 메틸펜텐 수지, 폴리알릴레이트 수지, 폴리부틸렌테레프탈레이트 수지, 지환 구조 함유 에틸렌성 불포화 단량체 단위를 함유하는 수지, 폴리페닐렌술파이드 수지, 폴리페닐렌옥사이드 수지, 폴리에테르에테르케톤 수지 등의 범용 또는 엔지니어링 플라스틱 외에, 폴리염화비닐계 엘라스토머, 염소화폴리에틸렌, 에틸렌-아크릴산에틸 수지, 열가소성 폴리우레탄 엘라스토머, 열가소성 폴리에스테르 엘라스토머, 아이오노머 수지, 스티렌ㆍ부타디엔 블록 폴리머, 에틸렌-프로필렌 고무, 폴리부타디엔 수지, 아크릴계 고무 등의 고무 형상 중합체를 들 수 있고, 이들 중 1 종을 사용해도 되고, 2 종 이상을 혼합하여 사용해도 된다.

이들 중에서도 광학 특성이 양호한 점에서, 메타크릴산메틸계 수지, 방향족 폴리카보네이트 수지, 스티렌계 수지, 및 지환 구조 함유 에틸렌성 불포화 단량체 단위를 함유하는 수지에서 선택되는 적어도 1 종이 바람직하다. 또, 열가소성 수지는, 적어도 2 종의 열가소성 수지를 적층하여 구성해도 된다. 즉, 본 발명의 압출판은, 2 대 이상의 압출기를 사용하여 2 종 이상의 열가소성 수지를 각각 용융 혼련하고 공압출하여, 2 층 이상의 열가소성 수지층을 갖는 적층 구성으로 해도 된다. 이 경우에는, 적층되는 각각의 열가소성 수지층을 구성하는 열가소성 수지가, 메타크릴산메틸계 수지, 방향족 폴리카보네이트 수지, 스티렌계 수지, 지환 구조 함유 에틸렌성 불포화 단량체 단위를 함유하는 수지에서 선택되는 적어도 1 종인 것이 바람직하다.

메타크릴산메틸계 수지란, 단량체 단위로서 메타크릴산메틸 단위를 50 중량％ 이상 함유하는 중합체이다. 메타크릴산메틸 단위의 함유량은, 바람직하게는 70 중량％ 이상이고, 100 중량％ 여도 된다. 메타크릴산메틸 단위가 100 중량％ 인 중합체는, 메타크릴산메틸을 단독으로 중합시켜 얻어지는 메타크릴산메틸 단독 중합체이다.

메타크릴산메틸계 수지는, 메타크릴산메틸과, 그 메타크릴산메틸과 공중합할 수 있는 다른 단량체와의 공중합체여도 된다. 메타크릴산메틸과 공중합할 수 있는 다른 단량체로는, 예를 들어 메타크릴산메틸 이외의 메타크릴산에스테르류 등을 들 수 있다. 이러한 메타크릴산에스테르류로는, 예를 들어 메타크릴산에틸, 메타크릴산부틸, 메타크릴산시클로헥실, 메타크릴산페닐, 메타크릴산벤질, 메타크릴산2-에틸헥실, 메타크릴산2-하이드록시에틸 등을 들 수 있다. 또, 아크릴산메틸, 아크릴산에틸, 아크릴산부틸, 아크릴산시클로헥실, 아크릴산페닐, 아크릴산벤질, 아크릴산2-에틸헥실, 아크릴산2-하이드록시에틸 등의 아크릴산에스테르류, 메타크릴산, 아크릴산 등의 불포화산류, 클로로스티렌, 브로모스티렌 등의 할로겐 화 스티렌류, 비닐톨루엔, α-메틸스티렌 등의 알킬스티렌류 등의 치환 스티렌류, 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, 무수 말레산, 페닐말레이미드, 시클로헥실말레이미드 등도 들 수 있다. 이러한 단량체는, 각각 단독으로 사용해도 되고, 2 종 이상을 조합하여 사용해도 된다.

또, 메타크릴산메틸계 수지는, 고무 형상 중합체를 첨가하여 수지 조성물로 해도 된다. 이로써, 성형시에 잘 갈라지지 않게 되기 때문에, 수율을 향상시킬 수 있다. 고무 형상 중합체로는, 예를 들어 아크릴계 다층 구조 중합체, 5 ∼ 80 중량부의 고무 형상 중합체에 에틸렌성 불포화 단량체를 95 ∼ 20 중량부의 비율로 그래프트 중합시킨 그래프트 공중합체 등을 들 수 있다.

아크릴계 다층 구조 중합체로는, 예를 들어 고무 탄성의 층 또는 엘라스토머의 층을 20 ∼ 60 중량부의 비율로 내재하고, 최외부에 경질층을 갖는 것을 들 수 있고, 최내부층으로서 경질층을 추가로 갖고 있어도 된다.

고무 탄성의 층 또는 엘라스토머의 층은, 유리 전이점 (Tg) 가 25 ℃ 미만인 아크릴계 중합체의 층으로, 예를 들어 저급 알킬아크릴레이트 및 메타크릴레이트, 저급 알콕시아크릴레이트, 시아노에틸아크릴레이트, 아크릴아미드, 하이드록시 저급 알킬아크릴레이트, 하이드록시 저급 메타크릴레이트, 아크릴산, 메타크릴산 등의 모노에틸렌성 불포화 단량체의 1 종 이상을 알릴메타크릴레이트나 다관능 단량체 등으로 가교시킨 중합체로 이루어진다.

경질층은, Tg 가 25 ℃ 이상의 아크릴계 중합체의 층으로, 탄소수 1 ∼ 4 개의 알킬기를 갖는 알킬메타크릴레이트를 단독 또는 주성분으로 하고, 다른 알킬메타크릴레이트나 알킬아크릴레이트, 스티렌, 치환 스티렌, 아크릴로니트릴, 메타크리로니트릴 등의 공중합 가능한 단관능 단량체의 중합체로 이루어지며, 추가로 다관능 단량체를 첨가하여 중합시킨 가교 중합체여도 된다. 상기 서술한 고무 형상 중합체로는, 예를 들어 일본 특허공보 소55-27576호, 일본 공개특허공보 평6-80739호, 일본 공개특허공보 소49-23292호 등에 기재되어 있는 것을 사용할 수 있다.

5 ∼ 80 중량부의 고무 형상 중합체에 에틸렌성 불포화 단량체를 95 ∼ 20 중량부의 비율로 그래프트 중합시킨 그래프트 공중합체에 있어서, 상기 고무 형상 중합체로는, 예를 들어 폴리부타디엔 고무, 아크릴로니트릴/부타디엔 공중합체 고무, 스티렌/부타디엔 공중합체 고무 등의 디엔계 고무, 폴리부틸아크릴레이트, 폴리프로필아크릴레이트, 폴리-2-에틸헥실아크릴레이트 등의 아크릴계 고무, 및 에틸렌/프로필렌/비공액 디엔계 고무 등을 들 수 있다. 또, 상기 에틸렌성 단량체로는, 예를 들어 스티렌, 아크릴로니트릴, 알킬(메트)아크릴레이트 등을 들 수 있고, 아크릴계 불포화 단량체가 바람직하며, 이들은 1 종 또는 2 종 이상을 혼합하여 사용해도 된다. 상기 서술한 그래프트 공중합체로는, 예를 들어 일본 공개특허공보 소55-147514호, 일본 특허공보 소47-9740호 등에 기재되어 있는 것을 사용할 수 있다.

고무 형상 중합체의 첨가량은, 메타크릴산메틸계 수지 100 중량부에 대해, 0 ∼ 100 중량부인 것이 바람직하고, 3 ∼ 50 중량부인 것이 보다 바람직하다. 고무 형상 중합체의 첨가량이 지나치게 많으면 압출판의 강성이 저하되기 때문에 바람직하지 않다.

방향족 폴리카보네이트 수지로는, 2 가 페놀과 카보네이트 전구체를 계면 중축합법, 용융 에스테르 교환법으로 반응시켜 얻어지는 것 외에, 카보네이트프레 폴리머를 고상 에스테르 교환법에 의해 중합시킨 것, 또는 고리 형상 카보네이트 화합물을 개환 중합법에 의해 중합시켜 얻어지는 것 등을 들 수 있다.

2 가 페놀로는, 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'-디하이드록시디페닐술폭사이드, 4,4'-디하이드록시디페닐술파이드, 4,4'-디하이드록시디페닐케톤, 4,4'-디하이드록시디페닐에테르 및 4,4'-디하이드록시디페닐에스테르 등을 들 수 있고, 이들은 단독 또는 2 종 이상을 혼합하여 사용해도 된다.

그 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 및 α,α'-비스(4-하이드록시페닐)-m-디이소프로필벤젠으로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 1 종의 비스페놀로부터 얻어지는 단독 중합체 또는 공중합체가 바람직하고, 특히, 비스페놀 A 의 단독 중합체, 및 1,1-비스(4-하이드록시페닐)-3,3,5-트리메틸시클로헥산과 비스페놀 A, 2,2-비스{(4-하이드록시-3-메틸)페닐}프로판 및 α,α'-비스(4-하이드록시페닐)-m-디이소프로필벤젠에서 선택되는 적어도 1 종의 2 가 페놀과의 공중합체가 바람직하다.

카보네이트 전구체로는, 예를 들어 카르보닐할라이드, 카보네이트에스테르 또는 할로포르메이트 등이 사용되고, 구체적으로는 포스겐, 디페닐카보네이트 또는 2 가 페놀의 디할로포르메이트 등을 들 수 있다.

스티렌계 수지란, 스티렌계 단관능 단량체 단위를 주성분으로 하는 중합체로, 구체적으로는, 스티렌계 단관능 단량체 단위를 50 중량％ 이상 함유하는 중합체이다. 스티렌계 수지는, 스티렌계 단관능 단량체의 단독 중합체여도 되고, 스티렌계 단관능 단량체 및 이것과 공중합 가능한 단관능 단량체의 공중합체여도 된다.

스티렌계 단관능 단량체로는, 예를 들어 스테렌 외에, 치환 스티렌 등을 들 수 있다. 치환 스티렌으로는, 예를 들어 클로로스티렌, 브로모스티렌 등의 할로겐화 스티렌류, 비닐톨루엔, α-메틸스티렌 등의 알킬스티렌류 등을 들 수 있다. 즉 스티렌계 단관능 단량체는, 스티렌 골격을 갖고, 라디칼 중합 가능한 이중 결합을 분자 내에 1 개 갖는 화합물이다.

스티렌계 단관능 단량체와 공중합 가능한 단관능 단량체란, 라디칼 중합 가능한 이중 결합을 분자 내에 1 개 갖고, 이 이중 결합으로 스티렌계 단관능 단량체와 공중합 가능한 화합물로서, 예를 들어 메타크릴산메틸, 메타크릴산에틸, 메타크릴산부틸, 메타크릴산시클로헥실, 메타크릴산페닐, 메타크릴산벤질, 메타크릴산2-에테르헥실, 메타크릴산2-하이드록시에틸 등의 메타크릴산에스테르류, 아크릴산메틸, 아크릴산에틸, 아크릴산부틸, 아크릴산시클로헥실, 아크릴산페닐, 아크릴산벤질, 아크릴산2-에틸헥실, 아크릴산2-하이드록시에틸 등의 아크릴산에스테르류, 아크릴로니트릴 등을 들 수 있고, 메타크릴산메틸 등의 메타크릴산에스테르류가 바람직하게 사용되며, 각각 단독으로 또는 2 종 이상을 조합하여 사용된다.

스티렌계 수지는, 고무 형상 중합체를 첨가하여 수지 조성물로 해도 된다. 고무 형상 중합체로는, 상기 서술한 메타크릴산메틸계 수지에 첨가할 수 있는 고무 형상 중합체와 동일한 것을 사용할 수 있다. 고무 형상 중합체의 첨가량은, 스티렌계 수지 100 중량부에 대해, 0 ∼ 100 중량부인 것이 바람직하고, 3 ∼ 50 중량부인 것이 보다 바람직하다. 고무 형상 중합체의 첨가량이 지나치게 많으면 압출판의 강성이 저하되기 때문에 바람직하지 않다.

지환 구조 함유 에틸렌성 불포화 단량체 단위를 함유하는 수지로는, 예를 들어 노르보르넨계 중합체, 비닐 지환식 탄화수소계 중합체 등을 들 수 있다. 당해 수지는, 중합체의 반복 단위 중에 지환식 구조를 함유하는 것이 특징이다. 지환식 구조는, 주사슬 및/또는 측사슬의 어느 것에 갖고 있어도 되는데, 광 투과성의 관점에서는 주사슬에 지환식 구조를 함유하는 것이 바람직하다.

지환 구조 함유 에틸렌성 불포화 단량체 단위를 함유하는 수지의 구체예로는, 노르보르넨계 중합체, 단고리의 고리 형상 올레핀계 중합체, 고리 형상 공액 디엔계 중합체, 비닐 지환식 탄화수소계 중합체, 및 이들의 수소 첨가물 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 광 투과성의 관점에서, 노르보르넨계 중합체 수소 첨가물, 비닐 지환식 탄화수소계 중합체 또는 그 수소화물 등이 바람직하고, 노르보르넨계 중합체 수소 첨가물이 보다 바람직하다.

또한, 열가소성 수지에는, 목적에 따라 예를 들어 광 확산제나 광택 제거제, 자외선 흡수제, 계면 활성제, 내충격제, 고분자형 대전 방지제, 산화 방지제, 난연제, 활제, 염료, 안료 등을 첨가해도 된다.

상기 서술한 열가소성 수지로 이루어지는 본 발명의 열가소 수지 압출판은, 압출 성형법에 의해 제조할 수 있다. 이하, 본 발명에 관련된 열가소성 수지 압출판의 제조 방법의 일 실시형태에 대해, 도 1 ∼ 도 3 을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1 에 나타내는 바와 같이, 먼저 상기 서술한 열가소성 수지를 압출기 (1) 및/또는 압출기 (2) 로 용융 혼련하고, 용융 상태의 열가소성 수지 (이하, 「용융 열가소성 수지」라고 한다) (4) 를 다이 (3) 로부터 판 형상으로 압출한다. 압출판을 적층 구성으로 하는 경우에는, 공압출 성형법에 의해 제조할 수 있다. 즉 압출기 (1) 로 열가소성 수지를 용융 혼련하여 다이 (3) 에 공급하고, 압출기 (2) 로 다른 열가소성 수지를 용융 혼련하여 다이 (3) 에 공급하여, 각각을 다이 (3) 로부터 공압출하고 적층 일체화하면 된다.

압출기 (1, 2) 로는, 예를 들어 1 축 압출기, 2 축 압출기 등을 들 수 있다. 또한, 압출기의 수는 2 대로 한정되는 것이 아니며, 3 대 이상의 복수대로 해도 된다. 다이 (3) 로는, 통상 T 다이가 사용되고, 열가소성 수지를 단층으로 압출하는 단층 다이 외에, 피드 블록 다이, 멀티 매니폴드 다이 등과 같이 각각 독립적으로 압출기 (1, 2) 로부터 압송된 2 종 이상의 열가소성 수지를 적층하여 공압출하는 다층 다이 등을 채용할 수도 있다.

다이 (3) 로부터 압출한 용융 열가소성 수지 (4) 는, 냉각 유닛 (5) 에 의해 성형ㆍ냉각된다. 냉각 유닛 (5) 은, 대략 수평 방향으로 대향 배치된 3 개의 냉각 롤로 구성되어 있다. 3 개의 냉각 롤은, 화살표 A 로 나타내는 용융 열가소성 수지 (4) 를 인취하는 방향을 따라 차례로 배설된 제 1 냉각 롤 (6), 제 2 냉각 롤 (7) 및 후단 냉각 롤 (8) 로 이루어진다. 이들 냉각 롤 (6 ∼ 8) 은, 적어도 1 개의 롤이 모터 등의 회전 구동 수단에 접속되어 있으며, 각 롤이 소정의 주속도로 회전하도록 구성되어 있다.

냉각 롤 (6 ∼ 8) 로는, 특별히 한정되는 것이 아니며, 종래부터 압출 성형에서 사용되고 있는 통상적인 냉각 롤을 채용할 수 있다. 구체예로는, 드릴드롤, 스파이럴 롤, 금속 탄성 롤, 고무 롤 등을 들 수 있다. 냉각 롤 (6 ∼ 8) 의 표면 상태는, 예를 들어 경면 (鏡面) 이어도 되고, 모양이나 요철 등이 있어도 된다.

냉각 유닛 (5) 에 의한 성형ㆍ냉각은, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 용융 열가소성 수지 (4) 를 제 1 냉각 롤 (6) 과 제 2 냉각 롤 (7) 사이에 끼워넣고, 제 2 냉각 롤 (7) 에 걸어감은 후, 후단 냉각 롤 (8) 에 걸어감음으로써 실시되며, 그 후, 도시하지 않은 인취 롤로 인취하여 열가소성 수지 압출판 (10) 을 얻는다.

압출판 (10) 은, 최초에 걸어감겨진 제 2 냉각 롤 (7) 의 외주면 (7a) 에 접한 편면 (10a) 과 반대의 타면 (10b) 이, 도 3 에 나타내는 바와 같이 만곡되어 있다. 구체적으로는, 압출판 (10) 은, 타면 (10b) 이 하기 (ⅰ) ∼ (ⅲ) 을 만족시키도록 만곡되어 있다.

(ⅰ) 곡률 중심이, 타면 (10b) 측에 위치하고 있다. 즉 압출판 (10) 이, 타면 (10b) 측을 위로 하여 오목해지도록 만곡되어 있다.

(ⅱ) 만곡 방향이, 도 3(a) 에 나타내는 압출 방향 (이하, 「MD」라고 하는 경우가 있다), 및 도 3(b) 에 나타내는 압출 방향에 대해 직교하는 방향 (이하, 「TD」라고 하는 경우가 있다) 중, 적어도 한 방향이다.

(ⅲ) 곡률 반경이, 10 ∼ 200 m, 바람직하게는 15 ∼ 180 m, 보다 바람직하게는 20 ∼ 150 m 이다.

즉 압출판 (10) 에는, 타면 (10b) 이 상기 (ⅰ) ∼ (ⅲ) 을 만족시키기 위해 만곡되도록 특정 휨이 부여되어 있다. 이로써, 고온 고습 환경하에 있어서의 압출판의 휨 변형을 억제할 수 있다. 이 이유로는, 이하의 이유가 추찰된다.

용융 열가소성 수지 (4) 를 냉각 유닛 (5) 에 의해 성형ㆍ냉각시키는 과정에서는, 일반적으로 내부 응력이 축적되기 쉽다. 상기 서술한 특정 휨이 압출판 (10) 에 부여되도록 용융 열가소성 수지 (4) 를 성형ㆍ냉각시키면, 상기 내부 응력이 잘 축적되지 않게 되고, 그 때문에 얻어지는 압출판 (10) 은 고온 고습 환경하에 있어서 휨 변형이 잘 되지 않게 되는 것으로 추찰된다. 특히, 상기 (ⅲ) 에 있어서 곡률 반경이 10 m 미만이면, 미리 부여된 휨이 지나치게 커서 조립 가공시에 악영향을 미치고, 200 m 를 초과하면, 휨 변형의 억제 효과가 작아진다. 또한, 상기 「고온 고습 환경」이란, 온도가 30 ℃ 이상이고 습도가 70 ％ 이상인 환경을 의미하고, 예를 들어, 온도가 60 ℃ 이상이고 습도가 95 ％ 이상인 환경, 또는 80 ℃ 정도의 온수에 1 시간 정도 침지시키는 환경 등을 들 수 있다.

상기 서술한 바와 같은 휨을 부여하는 방법으로는, 제 2 냉각 롤 (7) 의 하방이나 후단 냉각 롤 (8) 의 상방에 히터를 장착하여 용융 열가소성 수지 (4) 를 가열하거나, 냉각 롤 (6 ∼ 8) 의 표면 온도를 조정하여 원하는 휨이 되도록 조절하는 방법 등을 들 수 있다. 일반적으로는, 제 2 냉각 롤 (7) 의 표면 온도를 낮추면, 제 2 냉각 롤 (7) 의 외주면을 따른 휨이 강해지는 경향이 있다. 또, 후단 냉각 롤 (8) 의 표면 온도를 낮추면, 후단 냉각 롤 (8) 의 외주면을 따른 휨이 강해지는 경향이 있다.

한편, 용융 열가소성 수지 (4) 를 냉각 롤 (6 ∼ 8) 사이에 각각 개재하여 성형할 때에는, 용융 열가소성 수지 (4) 를 냉각 고화 전 내지 냉각 고화시키는 과정에서 각 롤 사이에 끼워넣을 필요가 있다.

구체적으로는, 냉각 롤 (6 ∼ 8) 의 표면 온도 (Tr) 을, 열가소성 수지의 열변형 온도 (Th) 에 대해, (Th - 20 ℃)

Tr

(Th + 20 ℃), 바람직하게는 (Th - 15 ℃)

Tr

(Th + 10 ℃), 보다 바람직하게는 (Th - 10 ℃)

Tr

(Th + 5 ℃) 의 범위로 하는 것이 바람직하다. 표면 온도 (Tr) 이 (Th - 20 ℃) 보다 낮은 온도가 되면, 롤로부터 수지가 박리되기 쉬워지고, 터치 미스가 발생하기 쉬워지기 때문에 바람직하지 않다. 또, 표면 온도 (Tr) 이 (Th + 20 ℃) 보다 높은 온도가 되면, 롤로부터 수지가 균일하게 잘 박리되게 않게 되고, 터치 마크라고 불리는 롤 박리시의 충격에 의한 폭방향의 선이 발생하기 쉬워지기 때문에 바람직하지 않다.

또한, 상기 열가소성 수지의 열변형 온도 (Th) 로는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 통상 60 ∼ 200 ℃ 정도이다. 열가소성 수지의 열변형 온도 (Th) 는, ASTM D-648 에 준거하여 측정되는 온도이다. 또, 압출판을 2 종 이상의 상이한 열가소성 수지를 공압출하여 적층 구성으로 한 경우의 표면 온도 (Tr) 에 대해서는, 2 종 이상의 상이한 열가소성 수지 중, 열변형 온도 (Th) 가 가장 높은 열가소성 수지를 기준으로 한다.

압출판 (10) 의 두께로는 0.3 ∼ 5 ㎜ 인 것이 바람직하고, 0.5 ∼ 3 ㎜ 인 것이 보다 바람직하며, O.6 ∼ 2 ㎜ 인 것이 더욱 바람직하다. 압출판 (10) 의 두께가 지나치게 두껍거나 얇으면, 휨의 제어가 어려워지는 경향이 있다. 또한, 얻어진 압출판 (10) 에는, 필요에 따라 그 표면에 경화 피막을 형성하거나 반사 방지 처리를 실시해도 된다.

이렇게 하여 얻어지는 본 발명의 열가소성 수지 압출판은, 고온 고습 환경하에서의 휨 변형이 작기 때문에, 각종 용도에 사용할 수 있고, 그 중에서도 도광판, 터치 패널 기판, 액정 디스플레이 보호판으로서 바람직하게 사용된다. 이러한 터치 패널이나 액정 디스플레이의 용도로는, 예를 들어 텔레비젼이나 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 발명의 열가소성 수지 압출판으로부터 도광판을 제작하려면, 압출판을 필요한 크기로 절단 처리하면 된다. 또, 터치 패널 기판이나 디스플레이 보호판을 제작하려면, 먼저 필요에 따라 압출판에 인쇄, 구멍내기 등의 가공을 실시하고, 이어서 압출판을 필요한 크기로 절단 처리하면 된다. 그리고 나서, 압출판을 디스플레이에 세트하면, 터치 패널 기판이나 디스플레이 보호판으로서 바람직하게 사용할 수 있다. 그 때, 압출판은 그 양면 중, 제 2 냉각 롤의 외주면에 접한 편면이 표측 (시인자측) 이 되도록 세트하는 것이 바람직하다.

이상, 본 발명에 관련된 바람직한 실시형태에 대해 설명하였는데, 본 발명은 이상의 실시형태에 한정되는 것이 아니며, 특허청구의 범위에 기재한 범위 내에 있어서, 여러 가지의 개선이나 변경이 가능하다. 예를 들어 상기한 일 실시형태에서는 냉각 롤의 수가 3 개이지만, 4 개 이상으로 해도 된다. 즉 후단 냉각 롤의 수는 1 개로 한정되는 것이 아니며, 2 개 이상의 복수개로 해도 된다. 후단 냉각 롤을 복수개로 하는 경우, 그 수는 통상 2 ∼ 4 개 정도가 적당하다. 또, 냉각 롤의 종류에 대해서도 모두 동일한 것으로 통일할 필요는 없다.

실시예

이하, 실시예를 들어 본 발명에 대해 한층 더 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이하의 실시예에 한정되는 것은 아니다.

이하의 실시예 및 비교예에서 사용한 압출 장치의 구성은, 다음과 같다.

압출기 (1) : 스크루 직경 100 ㎜, 1 축, 벤트가 부착된 압출기 (히타치 조선 (주) 제조) 를 사용하였다.

압출기 (2) : 스크루 직경 35 ㎜, 1 축, 벤트가 부착된 압출기 (히타치 조선 (주) 제조) 를 사용하였다.

피드 블록 : 2 종 2 층 분배용 피드 블록, 2 종 3 층 분배용 피드 블록 (히타치 조선 (주) 제조) 를 사용하였다.

다이 (3) : 립 폭 1500 ㎜, 립 간격 1 ㎜ 의 T 다이 (히타치 조선 (주) 제조) 를 사용하였다.

냉각 유닛 (5) : 횡형, 면 길이 1600 ㎜, 직경 300 ㎜φ 의 냉각 롤 (6 ∼ 8) 을 사용하였다. 냉각 롤 (6 ∼ 8) 은, 다음과 같다.

제 1 냉각 롤 (6) : 후술하는 금속 탄성 롤을 사용하였다.

제 2 냉각 롤 (7) : 표면 상태를 경면으로 한 스테인리스강제의 스파이럴 롤을 사용하였다.

후단 냉각 롤 (8) : 후술하는 금속 탄성 롤을 사용하였다.

냉각 롤 (6, 8) 로 사용한 금속 탄성 롤은, 축롤의 외주면을 덮도록 금속제 박막을 배치하고, 축롤과 금속제 박막 사이에 유체를 봉입한 금속 탄성 롤을 사용하였다. 축롤, 금속제 박막 및 유체는, 다음과 같다.

축롤 : 스테인리스강제의 것을 사용하였다.

금속제 박막 : 두께 2 ㎜ 의 스테인리스강제의 경면 금속 슬리브를 사용하였다.

유체 : 기름을 사용하였다. 또한, 이 기름을 온도 제어함으로써, 금속 탄성 롤을 온도 제어 가능하게 하였다. 보다 구체적으로는, 온도 조절기의 ON-OFF 제어에 의해 상기 기름을 가열, 냉각하고 온도 제어 가능하게 하여, 축롤과 금속제 박막 사이에 순환시켰다.

이하의 실시예 및 비교예에서 사용한 열가소성 수지는 다음과 같다.

수지 1 : 방향족 폴리카보네이트만의 중합체 (스미토모 다우 (주) 제조의 「칼리버 301-10」) 를 사용하였다. 열변형 온도 (Th) 는 140 ℃ 이다.

수지 2 : 메타크릴산메틸/아크릴산메틸 ＝ 98/2 (중량비) 의 공중합체를 사용하였다. 열 변형 온도 (Th) 는 100 ℃ 이다.

수지 3 : 메타크릴산메틸/아크릴산메틸 ＝ 96/4 (중량비) 의 공중합체 70 중량％ 에 하기 참고예에서 얻은 아크릴계 다층 구조 중합체 (고무 형상 중합체) 를 30 중량％ 함유시킨 아크릴 수지계 조성물을 사용하였다. 열변형 온도 (Th) 는 100 ℃ 이다.

[참고예]

(아크릴계 다층 구조 중합체의 제조)

일본 특허공보 소55-27576호의 실시예에 기재된 방법에 준거하여, 3 층 구조로 이루어지는 아크릴계 다층 구조 중합체를 제조하였다. 구체적으로는, 우선, 내용적 5 ℓ 의 유리제 반응 용기에, 이온 교환수 1700 g, 탄산나트륨 0.7 g, 과황산나트륨 0.3 g 을 주입하였다. 이어서, 질소 기류하에서 교반 후, 펠렉스 OT-P ((주) 카오 제조) 4.46 g, 이온 교환수 150 g, 메틸메타크릴레이트 150 g, 알릴메타크릴레이트 0.3 g 을 추가로 주입하였다. 그 후, 75 ℃ 로 승온하고 150 분간 교반을 계속하였다.

계속해서 부틸아크릴레이트 689 g, 스티렌 162 g, 알릴메타크릴레이트 17 g 의 혼합물과 과황산나트륨 0.85 g, 펠렉스 OT-P 7.4 g 과 이온 교환수 50 g 의 혼합물을 다른 입구로부터 90 분간에 걸쳐 첨가하고, 다시 90 분간 중합을 계속하였다.

중합을 완료 후, 추가로 메틸아크릴레이트 326 g, 에틸아크릴레이트 14 g 의 혼합물과 과황산나트륨 0.34 g 을 용해시킨 이온 교환수 30 g 을 각기 다른 입구로부터 30 분간에 걸쳐서 첨가하였다.

첨가 종료 후, 추가로 60 분간 유지하고 중합을 완료하여, 라텍스를 얻었다. 얻어진 라텍스를 0.5 ％ 염화알루미늄 수용액에 투입하여 중합체를 응집시켰다. 이것을 온수로 5 회 세정 후, 건조시켜 아크릴계 다층 구조 중합체를 얻었다.

[실시예 1, 3, 4 및 비교예 1, 3]

<열가소성 수지 압출판의 제작>

우선, 압출기 (1, 2), 다이 (3), 및 냉각 롤 (6 ∼ 8) 을 도 1 에 나타내는 바와 같이 배치하고, 피드 블록을 소정 위치에 배치하였다. 이어서, 수지층 (A) 로서, 표 1 에 나타내는 종류의 수지를 압출기 (1) 로 용융 혼련하여, 피드 블록에 공급하였다. 한편, 수지층 (B) 로서, 표 1 에 나타내는 종류의 수지를 압출기 (2) 로 용융 혼련하여, 피드 블록에 공급하였다. 압출기 (1) 로부터 피드 블록에 공급되는 수지층 (A) 의 양면에, 압출기 (2) 로부터 피드 블록에 공급되는 수지층 (B) 가 적층되도록 다이 (3) 로부터 공압출하였다.

다이 (3) 로부터 공압출한 용융 열가소성 수지 (4) 를, 표 1 에 나타내는 표면 온도의 냉각 롤 (6 ∼ 8) 사이에 통과시켜 성형·냉각하고, 표 1 에 나타내는 두께의 3 층 구성의 열가소성 수지 압출판을 얻었다. 또한, 표 1 중의 냉각 롤 (6 ∼ 8) 의 온도는, 모두 냉각 롤 (6 ∼ 8) 의 표면 온도를 실측한 값이다.

또, 표 1 중의 압출기 (1, 2) 에 있어서의 「두께」는, 수지층 (A, B) 의 각 두께를 나타내고 있다. 보다 구체적으로는, 압출기 (2) 에 있어서의 「두께」 란에 기재되어 있는 값은, 「일방의 표층 두께/타방의 표층 두께」를 나타내고 있다. 표 1 중의 「총두께」는, 얻어진 압출판의 총두께를 나타내고 있다.

또, 실시예 1 및 비교예 1 에 대해서는, 제 2 냉각 롤 (7) 의 하방에 히터를 설치하고, 히터의 온도를 표 1 에 나타내는 온도로 하였다.

[실시예 2 및 비교예 2]

압출기 (1) 로부터 피드 블록에 공급되는 수지층 (A) 의 편면에, 압출기 (2) 로부터 피드 블록에 공급되는 수지층 (B) 가 적층되도록 다이 (3) 로부터 공압출하고, 수지층 (B) 의 표면이 제 2 냉각 롤 (7) 에 접하도록 한 것 이외에는, 실시예 1, 3, 4 와 동일하게 하여 공압출 성형을 실시하였다.

그리고, 다이 (3) 로부터 공압출한 용융 열가소성 수지 (4) 를, 표 1 에 나타내는 표면 온도의 냉각 롤 (6 ∼ 8) 사이에 통과시켜 성형·냉각하고, 표 1 에 나타내는 두께의 2 층 구성의 열가소성 수지 압출판을 얻었다. 또한, 제 2 냉각 롤 (7) 의 하방에 실시예 1 과 동일한 히터를 설치하고, 히터의 온도를 표 1 에 나타내는 온도로 하였다.

[실시예 5 및 비교예 4]

표 1 에 나타내는 종류의 수지를 압출기 (1) 로 용융 혼련하여, 피드 블록 및 다이 (3) 의 순서로 공급한 것 이외에는, 실시예 1, 3, 4 와 동일하게 하여 압출하였다. 그리고, 다이 (3) 로부터 압출한 용융 열가소성 수지 (4) 를, 표 1 에 나타내는 표면 온도의 냉각 롤 (6 ∼ 8) 사이에 통과시켜 성형·냉각하고, 표 1 에 나타내는 두께의 단층 구성의 열가소성 수지 압출판을 얻었다. 또한, 실시예 5 에 대해서는, 제 2 냉각 롤 (7) 의 하방에 실시예 1 과 동일한 히터를 설치하고, 히터의 온도를 표 1 에 나타내는 온도로 하였다.

<평가>

얻어진 각 압출판 (실시예 1 ∼ 5 및 비교예 1 ∼ 4) 에 대해, 휨량, 만곡 방향, 곡률 반경, 온수 침지 휨량, 및 이동량의 평가를 실시하였다. 각 평가 방법을 이하에 나타냄과 함께, 그 결과를 표 1 에 나타낸다.

(휨량·만곡 방향·곡률 반경)

우선, 얻어진 압출판으로부터 시험편을 압출 방향 (MD) 에 대해 직교하는 방향 (TD) 을 따라 3 장 잘라냈다. 각 시험편의 형상은, MD 에 400 ㎜, TD 에 275 ㎜ 로 하였다.

이어서, 각 시험편을 정반 상에 두고, 간극 게이지를 사용하여 각 시험편의 4 각의 부상량 (浮上量) 을 측정하였다. 그리고, 각 시험편에 있어서의 모든 부상량의 평균치를 산출하고, 이것을 휨량으로 하였다. 이 때, 측정하는 각이 부상하고 있는 면이, 제 2 냉각 롤 (7) 의 외주면에 접한 편면과 반대의 타면이면 「＋」, 제 2 냉각 롤 (7) 의 외주면에 접한 편면이면 「－」 로 하여 평가하였다.

또한 얻어진 휨량과 시험편이 만곡되어 있는 방향의 시험편 길이로부터, 곡률 반경을 산출하였다. 또한, 만곡 방향이 MD 이면 시험편 길이는 400 ㎜ 이고, 만곡 방향이 TD 이면 시험편 길이는 275 ㎜ 이다.

(온수 침지 휨량·이동량)

우선, 휨량의 측정에 사용한 3 장의 시험편을 80 ℃ 의 온수에 1 시간 침지시킨 후, 냉수에 1 분간 침지시켜 냉각하였다. 이어서, 각 시험편을 정반에 두고, 간극 게이지를 사용하여 각 시험편의 4 각의 부상량을 측정하였다.

그리고, 각 시험편에 있어서의 모든 부상량의 평균치를 산출하고, 이것을 온수 침지 휨량으로 하였다. 이 때, 휨량과 마찬가지로, 측정하는 각이 부상하고 있는 면이, 제 2 냉각 롤 (7) 의 외주면에 접한 편면과 반대의 타면이면「＋」, 제 2 냉각 롤 (7) 의 외주면에 접한 편면이면 「－」로 하여 평가하였다.

또한 이동량을 식 : (온수 침지 휨량) － (휨량) 으로부터 산출하였다. 또한, 비교예 1, 2, 4 는, 시험편의 4 각이 부상하고 있는 면이, 온수 침지 전후로 이하와 같이 변화하였다.

온수 침지 전 : 제 2 냉각 롤 (7) 의 외주면에 접한 편면

온수 침지 후 : 편면과 반대의 타면

이 때문에, 비교예 1, 2, 4 에 대해서는, 식 : (온수 침지 휨량) ＋ (휨량)으로부터, 이동량을 산출하였다.

표 1 로부터 알 수 있듯이, 실시예 1 ∼ 5 는, 온수 침지 휨량의 값이 작고, 또한 이동량의 값도 작은 결과를 나타냈다. 이 결과로부터, 실시예 1 ∼ 5 는, 고온 고습 환경하에 있어서 휨 변형되기 어려운 것을 알 수 있다. 이에 반해, 제 2 냉각롤 (7) 의 외주면에 접한 편면이 만곡되어 있고, 곡률 중심이 편면측에 위치하고 있는 비교예 1, 2, 곡률 반경이 200 m 를 초과하고 있는 비교예 3, 상기 편면이 만곡되어 있고, 곡률 중심이 편면측에 위치하고 있음과 함께, 곡률 반경이 200 m 를 초과하고 있는 비교예 4 는, 모두 온수 침지 휨량의 값이 크고, 또한 이동량의 값도 큰 결과를 나타냈다.

1, 2 압출기
3 다이
4 용융 상태의 열가소성 수지
5 냉각 유닛
6 제 1 냉각 롤
7 제 2 냉각 롤
7a 외주면
8 후단 냉각 롤
10 열가소성 수지 압출판
1Oa 편면
1Ob 타면

Claims

발명의 설명에 기재된 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 압출판.