KR20240012499A - 공압출 시트 및 수지 성형품 - Google Patents
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Abstract
공압출 성형 시에 있어서의 외관 의장성의 악화를 억제할 수 있고, 진공 성형 등의 열부형 시에 있어서의 표면의 팽출이나 균열을 억제할 수 있고, 또한, 기계 강도 및 생산성을 향상시킬 수 있는 공압출 시트를 제공한다. 공압출 시트(1)는, 폴리카보네이트 수지를 포함하며, 발포 수지로 이루어지는 코어층(2)과, 비발포 수지로 이루어지고, 코어층(2)의 일방의 주면에 적층된 스킨층(3)과, 코어층(2)의 타방의 주면에 적층된 스킨층(4)을 구비하고 있다. 코어층(2)에 포함되는 폴리카보네이트 수지의 멜트 볼륨 레이트(MVRc)와 스킨층(3) 및 스킨층(4) 중 어느 일방에 포함되는 폴리카보네이트 수지의 멜트 볼륨 레이트(MVRs)는, 이하의 식(1)을 충족시키고 있다.
1.5≤MVRs/MVRc≤8.0 (1)
1.5≤MVRs/MVRc≤8.0 (1)
Description
본 개시는, 엔지니어링 플라스틱, 특히 폴리카보네이트 수지를 포함하는 공압출 시트 및 수지 성형품에 관한 것이다.
근래, 발포 수지는, 수지 성형체를 경량화하는 것에 의해 편리성을 높일 수 있고, 또한, 이산화탄소 배출량을 삭감할 수 있다고 하여 주목을 받고 있다. 발포 수지의 성형 방법에는, 물리 발포 성형법과 화학 발포 성형법이 있다. 화학 발포 성형법은, 발포제로서 화학 발포제를 이용한다. 화학 발포제는, 환경 부하가 높아, 지구 환경 보호의 관점에서 선호되지 않는다. 반면에, 물리 발포 성형법은, 발포제로서 질소나 이산화탄소 등 물리 발포제를 이용한다. 물리 발포제는, 환경 부하가 작기 때문에, 지구 환경 보호의 관점에서 바람직하다. 물리 발포 성형법에는, 내열성이 높은 엔지니어링 플라스틱 및 슈퍼 엔지니어링 플라스틱을 발포시키는 방법으로서, 엔지니어링 플라스틱 및 슈퍼 엔지니어링 플라스틱의 용융 수지와 고압의 초임계 유체를 전단 혼련하여 용해시키는 방법이 있다.
일본특허 제6139038호 공보(특허문헌 1)는, 고압의 초임계 유체가 아니라, 비교적 압력이 낮은 질소나 이산화탄소 등의 물리 발포제를 이용한 발포 성형체의 제조 방법을 개시하고 있다. 이 방법에 의하면, 특별한 고압 장치를 이용하지 않고 저압의 물리 발포제에 의해 비교적 간편한 프로세스로 수지 성형체에 미세한 발포 셀을 형성할 수 있다. 또한, 특허문헌 1은, 사출 성형법 및 압출 성형법에 의해 발포 성형체를 성형하는 방법을 개시하고 있다.
사출 성형법은, 복잡한 형상의 발포 성형체를 얻을 수 있다. 그러나, 금형 내를 용융 수지의 표층이 냉각 고화(固化)하면서 유동한다. 그 때, 발포 성형체의 표층에는 비발포의 스킨층이 비교적 얇게 형성된다. 한편, 압출 성형법은, 사출 성형법보다 금형의 크기나 부하의 제한이 적어, 단일 형상이며 또한 단일 두께의 발포 성형체를 연속하여 제작하는 것에 적합하다. 또한, 압출 성형법에 의해 얻어지는 시트 형상의 발포 성형체는, 진공 성형 등을 실시하는 것에 의해, 어느 정도 복잡한 형상의 것 또는 비교적 큰 사이즈의 것 등으로 부형(賦形)할 수 있다. 단, 압출 성형법은, 용융 수지가 다이스 출구로부터 토출되어 냉각 고화될 때, 발포 성형체의 표층에 스킨층이 형성되기 어렵다. 이와 같이 비교적 얇은 스킨층을 가지는 발포 성형체 및 스킨층을 갖지 않는 발포 성형체는, 충분한 두께의 스킨층을 가지는 발포 성형체에 비해 표면에 있어서의 외관 의장성이 뒤떨어진다. 또한, 압출 성형법에 의해 얻어지는 발포 성형체는, 용융 수지가 다이스 출구로부터 토출될 때의 압력 해방에 의해 기포가 파괴되어, 발포 성형체의 표면에 요철이 생길 수 있어 외관 의장성이 저하한다는 문제가 있었다.
또한, 특허문헌 1에서는, 진공 성형 가능한 비결정성 수지로 이루어지는 폴리카보네이트 수지의 발포 성형체에 관해서는 검토되어 있지 않고, 폴리카보네이트 수지의 유리 전이 온도를 넘는 온도에서 가열했을 때에 있어서의 발포 성형체의 표면 평활성을 확보하는 것에 관해서도 검토되어 있지 않다. 여기서, 비발포 수지의 경우, 결정성 수지는, 유리 전이 온도보다 높은 온도라도 융점보다 낮은 온도에서 가열하면 큰 변형이나 치수 변화가 일어나기 어렵다. 그러나, 비발포 수지의 경우, 비결정성 수지는, 유리 전이 온도(폴리카보네이트 수지의 유리 전이 온도는, 약 145℃이다.)보다 높은 온도에서 가열하면 열변형되기 쉬워진다. 이것을 감안하면, 비결정성 수지(폴리카보네이트 수지)로 이루어지는 발포 성형체는, 유리 전이 온도 이상의 온도에서 가열했을 때에는, 그 표면에 생기는 변형, 예를 들면, 발포 성형체의 내부에 형성된 기포에 의해 발포 수지의 표면에 생기는 팽창, 또는, 발포 성형체의 치수 변화를 억제하는 것은 보다 곤란해진다.
충분한 두께를 가지는 스킨층을 형성하는 방법으로서, 일본특허 제3654697호 공보(특허문헌 2)는, 열가소성 수지 발포 시트의 제조 방법을 개시하고 있다. 열가소성 수지 발포 시트의 제조 방법에 의하면, 압출 성형에 의해 열가소성 수지 발포 시트의 표면에 스킨층을 용이하게 형성할 수 있다. 또한, 일본공개특허 특개2000-52370호 공보(특허문헌 3)는, 다층 적층 성형체의 제조 방법을 개시하고 있다. 다층 적층 성형체는, 공압출 성형에 의해 발포 수지로 이루어지는 코어층 및 스킨층을 형성하고 있다. 특허문헌 2의 제조 방법 및 특허문헌 3의 제조 방법은, 주된 수지 재료로서 폴리프로필렌 또는 폴리스티렌 등의 내열성 및 기계 강도가 비교적 작은 범용 플라스틱을 이용하고 있고, 내열성 및 기계 강도가 우수한 엔지니어링 플라스틱, 특히 폴리카보네이트 수지를 이용하고 있지 않다. 또한, 특허문헌 2 및 특허문헌 3의 제조 방법은, 발포 성형체의 제조의 용이성 또는 안정성을 목적으로 한 것이며, 내열성 및 기계 강도의 향상을 목적으로 하는 것이 아니다. 또한, 스킨층의 두께가 너무 크면, 즉, 코어층의 두께가 너무 작아지면, 경량화를 도모할 수 없다.
일본특허 제3568655호 공보(특허문헌 4)는, 폴리카보네이트계 수지 압출 발포 시트를 복수 첩합(貼合)한 폴리카보네이트계 수지 압출 발포 적층 시트를 개시하고 있다. 그러나, 특허문헌 4의 폴리카보네이트계 수지 압출 발포 적층 시트는, 폴리카보네이트계 수지 압출 발포 시트를 절단하여 적층함으로써 비교적 두꺼운 폴리카보네이트계 수지 발포 시트를 제조하는 것이며, 표층의 스킨층을 제어하는 것이 아니다.
또한, 발포 수지로 이루어지는 수지 성형체는, 경량성의 향상을 목적으로 한 저밀도화에 의해 기계 강도가 저하하는 문제가 있다. 특히, 기계 강도가 요구되는 폴리카보네이트 수지로 이루어지는 발포 성형체는, 비발포 수지로 이루어지는 수지 성형체에 비해 기계 강도가 현저하게 저하한다는 문제도 있다.
일본공개특허 특개평8-174780호 공보(특허문헌 5)는, 공압출 성형법에 의해 제조된 발포 배율이 높은 폴리카보네이트 압출 수지 발포 적층 시트를 개시하고 있다. 폴리카보네이트 압출 수지 발포 적층 시트는, 가열 가공성, 특히 딥 드로잉 가공성이 우수하고, 외관 의장성 및 기계 강도도 우수하다. 특허문헌 5는, 비교적 저온인 170℃의 온도 분위기 하에 있어서 폴리카보네이트 압출 수지 발포 적층 시트를 가열했을 때의 가열 치수 변화에 관하여 개시하고 있다.
일본특허 제4446412호 공보(특허문헌 6)는, 폴리카보네이트 수지 다층체를 개시하고 있다. 폴리카보네이트 수지 다층체는, 폴리카보네이트 수지 발포체와, 그 적어도 편면에 적층 접착된 폴리카보네이트 수지 필름층으로 이루어진다. 필름층의 구성 수지의 250℃에 있어서의 용융 장력은, 2.45cN 이상이다. 이에 의해, 폴리카보네이트 수지 다층체는, 가열 진공 성형 시에 다층 시트를 가열했을 때에 표면 상태의 악화나 물성의 저하를 발생시키지 않고, 절곡 가공에 있어서도 절곡 부분의 균열이나 깨짐의 발생이 없다.
일본특허 제3828279호 공보(특허문헌 7)는, 폴리카보네이트계 수지 발포판을 개시하고 있다. 폴리카보네이트계 수지 발포판은, 폴리카보네이트계 수지 발포 시트와, 그 적어도 편면에 형성된 폴리카보네이트계 수지 필름 또는 시트로 이루어진다. 폴리카보네이트계 수지 발포판은, 폴리카보네이트계 수지 발포 시트의 밀도 또는 두께 등의 여러 가지 조건에 착목하여, 표면 외관성 및 굽힘 강도를 향상시키고 있다.
그러나, 근래, 진공 성형 등에 의해 공압출 시트를 원하는 형상으로 열부형할 때, 생산성 향상의 관점에서, 비교적 고온인 200℃ 이상의 가열 온도와, 드로우 다운(용융 수지가 자중(自重)에 의해 늘어지는 현상)부터 단시간에 성형할 수 있는 것이 요구되고 있다. 특히, 발포 수지로 이루어지는 코어층과 코어층의 주면(主面)에 적층된 비발포 수지로 이루어지는 스킨층을 가지는 공압출 시트는, 200℃ 이상의 고온에서 가열하면, 스킨층에 의해 피복된 코어층 내의 기포가 열팽창하여 합일화되기 쉬워진다. 그 결과, 공압출 시트를 진공 성형 등에 의해 열부형한 후, 기포가 합일화된 개소에 있어서 강도가 저하한다는 문제가 있었다. 또한, 스킨층 및 코어층의 수지 재료의 선정에 따라서는, 드로우 다운이 너무 빨라지거나, 또는, 너무 늦어지기 때문에, 진공 성형성이 악화하거나, 진공 성형 등의 열부형에 요하는 시간(이하, 택트 타임이라고 함)이 길어진다는 문제가 있었다. 특허문헌 1∼7은, 폴리카보네이트 압출 수지 발포 적층 시트 등을 진공 성형할 때의 효율, 즉, 보다 고온에서 또한 단시간에 진공 성형할 수 있고, 또한, 진공 성형 후에 있어서의 기포의 합일화를 억제하여, 기계 강도를 향상시키는 시트에 관하여 제안하고 있지 않다.
또한, 특허문헌 5와 같이 높은 발포 배율이 높은 폴리카보네이트 적층 발포 수지 시트는, 우수한 경량성을 얻을 수 있지만, 저발포 배율의 폴리카보네이트 적층 발포 수지 시트에 비하면 기계 강도는 저하한다는 문제도 있었다.
본 발명자들은, 예의 검토의 결과, 공압출 시트에 있어서, 코어층과 스킨층에 이용하는 수지의 MVR을 어느 일정 범위로 제어하면, 경량화를 목적으로 한 발포 수지로 이루어지는 코어층을 포함하는 공압출 시트에 있어서, 진공 성형 등의 열부형에 있어서의 생산 효율을 향상시키면서, 또한, 진공 성형 등의 열부형 후에 있어서의 기계 강도를 향상할 수 있는 것을 발견하였다.
본 개시는, 진공 성형 등의 열부형에 있어서의 생산 효율을 향상시키면서, 진공 성형 등의 열부형 후에 있어서의 기계 강도를 향상시킬 수 있는, 폴리카보네이트 수지를 포함하는 공압출 시트 및 공압출 시트로 이루어지는 수지 성형품을 제공하는 것을 과제로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 개시는 다음과 같은 해결 수단을 강구하였다. 즉, 본 개시에 관련된 공압출 시트는, 폴리카보네이트 수지를 포함하며, 발포 수지로 이루어지는 코어층과, 비발포 수지로 이루어지고, 코어층의 일방의 주면에 적층된 제 1 스킨층과, 코어층의 타방의 주면에 적층된 스킨층을 구비해도 된다. 코어층에 포함되는 폴리카보네이트 수지의 멜트 볼륨 레이트(이하, MVRc라고 함)와 제 1 스킨층 및 제 2 스킨층 중 어느 일방에 포함되는 폴리카보네이트 수지의 멜트 볼륨 레이트(이하, MVRs라고 함)는, 이하의 식(1)을 충족시켜도 된다.
1.5≤MVRs/MVRc≤8.0 (1)
본 개시에 관련된 공압출 시트 및 수지 성형품에 의하면, 진공 성형 등의 열부형에 있어서의 생산 효율을 향상시키면서, 진공 성형 등의 열부형 후에 있어서의 기계 강도를 향상시킬 수 있다.
도 1은, 실시형태에 관련된 공압출 시트를 나타내는 사시도이다.
도 2는, 도 1에 나타내는 공압출 시트를 나타내는 단면도이다.
도 3은, 가열 후의 공압출 시트를 나타내는 단면도이다.
도 4는, 가열 후의 공압출 시트를 나타내는 단면도이다.
도 5는, 진공 성형용 금형을 나타내는 사시도이다.
도 2는, 도 1에 나타내는 공압출 시트를 나타내는 단면도이다.
도 3은, 가열 후의 공압출 시트를 나타내는 단면도이다.
도 4는, 가열 후의 공압출 시트를 나타내는 단면도이다.
도 5는, 진공 성형용 금형을 나타내는 사시도이다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 개시는 다음과 같은 해결 수단을 강구하였다. 즉, 본 개시에 관련된 공압출 시트는, 폴리카보네이트 수지를 포함하며, 발포 수지로 이루어지는 코어층과, 비발포 수지로 이루어지고, 코어층의 일방의 주면에 적층된 제 1 스킨층과, 코어층의 타방의 주면에 적층된 스킨층을 구비해도 된다. 코어층에 포함되는 폴리카보네이트 수지의 멜트 볼륨 레이트(이하, MVRc라고 함)와 제 1 스킨층 및 제 2 스킨층 중 어느 일방에 포함되는 폴리카보네이트 수지의 멜트 볼륨 레이트(이하, MVRs라고 함)는, 이하의 식(1)을 충족시켜도 된다.
1.5≤MVRs/MVRc≤8.0 (1)
이에 의해, 진공 성형 등의 열부형에 있어서의 생산 효율의 향상, 즉, 택트 타임의 단축을 도모하면서, 진공 성형 등의 열부형 후에 있어서의 기계 강도의 향상을 도모할 수 있다.
공압출 시트는, 이하의 식(2)를 충족시켜도 된다.
1.5≤MVRs/MVRc≤2.5 (2)
이에 의해, 진공 성형 등의 열부형에 있어서의 생산 효율의 향상을 더 도모할 수 있다.
공압출 시트(1)는, 이하의 식(3)을 충족시켜도 된다.
1.7≤MVRs/MVRc≤2.3 (3)
이에 의해, 택트 타임의 단축을 도모하면서, 진공 성형 등의 열부형 후에 있어서의 기계 강도의 향상을 도모할 수 있고, 또한, 우수한 표면 평활성을 얻을 수 있다.
공압출 시트는, 0.4∼0.8g/㎤의 겉보기 밀도를 가져도 된다.
공압출 시트는, 공압출 시트는, 1.5∼6㎜의 두께를 가져도 된다.
공압출 시트는, 이하의 식(3)을 충족시켜도 된다.
0.10≤(t1+t2)/T≤0.5 ···(3)
식(1) 중, t1은 상기 제 1 스킨층의 두께를 나타내고, t2는 상기 제 2 스킨층의 두께를 나타내며, T는 상기 공압출 시트의 두께를 나타낸다.
본 개시의 수지 성형품은, 공압출 시트로 이루어져도 된다.
이하, 본 개시의 공압출 시트(1)의 실시형태에 관하여, 도 1∼도 4를 이용하여 구체적으로 설명한다. 또한, 도면 중 동일 및 상당하는 구성에 관해서는 동일한 부호를 붙이고, 동일한 설명을 반복하지 않는다. 또한, 설명을 알기 쉽게 하기 위해, 이하에서 참조하는 도면에 있어서는, 구성을 간략화 또는 모식화하여 나타내거나, 일부의 구성 부재가 생략되어 있다.
공압출 시트(1)는, 폴리카보네이트 수지로 이루어진다. 본 실시형태에 관련된 공압출 시트(1)는, 시트 형상을 가진다. 공압출 시트(1)는, 용융한 폴리카보네이트 수지를 공압출 성형하는 것에 의해 제조된다. 본 개시에 이용되는 수지는, 폴리카보네이트 수지를 포함하고 있으면 다른 엔지니어링 플라스틱을 이용해도 된다. 공압출 시트(1)는, 폴리카보네이트 수지를 포함하기 때문에, 우수한 인성(靭性)을 가진다. 엔지니어링 플라스틱은, 100℃ 이상의 하중 휨 온도를 가지는 열가소성 수지이다. 엔지니어링 플라스틱은, 예를 들면, 폴리카보네이트 수지(PC) 외에, 변성 폴리페닐렌에테르(m-PPE), 신디오택틱 폴리스티렌(SPS) 등이다. 본 개시의 공압출 시트(1)에 이용되는 수지는, 이들 엔지니어링 플라스틱으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1개를 포함할 수 있다. 또한, 공압출 시트(1)의 수지 재료는, 압출 성형 가능한 엔지니어링 플라스틱이면 된다. 또한, 공압출 시트(1)의 수지 재료에는, 자외선 흡수제 및 노화 방지제 등을 첨가해도 된다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 공압출 시트(1)는, 코어층(2)과, 코어층(2)의 일방의 주면에 적층된 스킨층(3)과, 코어층(2)의 타방의 주면에 적층된 스킨층(4)을 가지고 있다.
코어층(2)은, 발포 수지로 이루어진다. 코어층(2)은, 용융한 폴리카보네이트 수지를 발포 성형하는 것에 의해 형성할 수 있다. 즉, 코어층(2)은, 다수의 기포를 가진다. 다수의 기포는, 압출 성형 시의 압출 방향을 따르는 방향에서 두께 방향으로 절단한 단면시(斷面視)에 있어서, 압출 방향으로 연신한 대략 타원 형상을 가지고 있다. 코어층(2)에 포함되는 다수의 기포 중, 코어층(2)의 두께 방향 중심 근방에 포함되는 기포는, 코어층(2)의 두께 방향 단부 근방에 포함되는 기포(21)에 비해 큰 기포 직경을 가진다. 다수의 기포(21)의 기포 직경은, 코어층(2)의 두께 방향 중심으로부터 두께 방향 단부를 향함에 따라서 점차 작아진다.
스킨층(3)은, 비발포 수지로 이루어진다. 즉, 스킨층(3)은, 발포 성형되어 있지 않다. 스킨층(3)은, 공압출 성형법에 의해, 비발포의 상태로 다이스 출구로부터 압출되어, 코어층(2)과 일체적으로 적층된다. 스킨층(3)은, 두께 t1을 가진다.
스킨층(3)은, 코어층(2)과 양호하게 접착할 수 있는 열가소성 수지를 이용하면 된다. 보다 구체적으로, 스킨층(3)의 수지 재료는, 코어층(2)과 동일한 수지 재료인 것이 특히 바람직하다. 또한, 스킨층(3)은, 스킨층(3)을 강화하기 위해, 무기 필러를 함유하는 강화 수지로 구성할 수 있다. 이러한 스킨층(3)의 구성에 의해, 효율적으로 강도를 향상시키면서, 경량화와 강도의 향상을 도모할 수 있다. 무기 필러는, 예를 들면, 유리 섬유, 탄소 섬유, 아라미드 섬유, 탤크 및 마이카 등이다.
스킨층(4)은, 코어층(2)의 타방의 주면에 적층되어 있는 점을 제외하고, 스킨층(3)과 동일하다. 때문에, 스킨층(4)의 구체적인 설명은 생략한다.
스킨층(3)에 포함되는 폴리카보네이트 수지의 멜트 볼륨 레이트(이하, MVRs라고 함)는, 코어층(2)에 포함되는 폴리카보네이트 수지의 멜트 볼륨 레이트(이하, MVRc라고 함)와 동일하거나, 또는, MVRc보다 높다. 택트 타임을 단축하여 생산 효율을 향상시키고, 또한, 진공 성형 등의 열부형 후에 있어서 기포의 합일화를 억제하여, 기계 강도를 향상시킨다는 관점에서, MVRs와 MVRc는, 이하의 식(1)을 충족시킨다.
1.5≤MVRs/MVRc≤8.0 ···(1)
또한, 택트 타임을 단축한다는 관점에 있어서, 바람직하게는, 이하의 식(2)를 충족시킨다.
1.5≤MVRs/MVRc≤2.5 ···(2)
또한, 진공 성형 등의 열부형 후에 있어서의 우수한 표면 평활성을 얻는다는 관점에 있어서, 보다 바람직하게는, 이하의 식(3)을 충족시킨다.
1.7≤MVRs/MVRc≤2.3 ···(3)
MVRs를 MVRc보다 높게 하는 것에 의해, 압출 성형 시에 다이스 출구로부터 토출된 직후에 있어서, 스킨층(3)을 형성하는 수지 온도를 가능한 한 낮출 수 있다. 그 결과, 다이스 내에서의 스킨층(3)의 점도를 저하시킬 수 있기 때문에, 스킨층(3)을 보다 낮은 온도에서 압출하는 것이 가능해진다. 그 결과, 다이스 내에 있어서, 스킨층(3)을 개재하는 열전도에 의해 코어층(2)도 냉각하는 것이 가능해져, 코어층(2)에 포함되는 수지의 발포로부터 생기는 스킨층(3) 표면의 팽출 또는 찢어짐을 억제할 수 있다. 또한, MVRs를 MVRc보다 높게 하는 것에 의해, 스킨층(3)이 가열 변형되기 쉬워지고, 그 결과, 진공 성형 시에 드로우 다운하기 쉬워지기 때문에, 택트 타임을 단축할 수 있다. 이에 의해, 진공 성형 시의 파포(破泡)를 억제할 수 있는 공압출 시트(1)를 얻을 수 있다. 또한, MVRs/MVRc의 값이 1.5보다 작으면 압출 성형 시에 수지 온도를 저하시키는 효과가 작기 때문에, 스킨층(3) 표면의 팽출 또는 찢어짐을 억제하기 어려워진다. 한편, MVRs/MVRc의 값이 8.0보다 큰 경우, 진공 성형 시의 가열에 의해 코어층(2)이 스킨층(3)보다 큰 폭으로 변형되기 어려워지기 때문에, 진공 성형 시의 가열 온도를 스킨층(3)의 가공 최적 온도보다 큰 폭으로 올릴 필요가 있다. 그러면, 스킨층(3)이 과잉으로 변형되기 때문에 성형 효율이 저하한다. 한편, 가열 온도를 내리면, 진공 성형 시의 예열 시간이 길어져 생산 효율이 저하되어 버린다. 그 때문에, 압출 성형 시에 있어서 코어층(2) 및 스킨층(3)을 형성하는 수지의 적절한 유동성을 확보하고, 또한, 스킨층(3) 표면의 팽출 또는 찢어짐을 억제하기 위한 점도로 제어하는 것을 고려하면, MVRs/MVRc의 값은 1.7 이상인 것이 바람직하다. 또한, 진공 성형 시의 생산성을 향상시키는 것을 고려하면, MVRs/MVRc의 값은, 2.5 이하인 것이 바람직하고, 2.3 이하인 것이 가장 바람직하다. 즉, MVRs/MVRc의 값을 1.5 이상, 바람직하게는 1.7 이상으로 하고, 8.0 이하, 바람직하게는 2.5 이하, 보다 바람직하게는 2.3 이하로 하는 것에 의해, 진공 성형 시의 생산성의 향상과, 압출 성형 시의 압출 성형 시에 있어서 코어층(2) 및 스킨층(3)을 형성하는 수지의 적절한 유동성을 확보하고, 또한, 스킨층(3) 표면의 팽출 또는 찢어짐을 억제하기 위한 점도로 제어할 수 있다. 이것은, 스킨층(4) 및 코어층(2)에 있어서도 마찬가지이다. 또한, 상술의 MVRs/MVRc의 값에 있어서, 1.5∼8.0, 특히 1.7∼2.3으로 하는 범위는, 발포제의 용융에 의해 점도가 저하한 코어층(2)의 점도 및 비발포의 스킨층(3)의 점도의 비율, 및, 폴리카보네이트 수지의 점도 특성 및 발포제가 용융된 상태의 폴리카보네이트 수지의 점도 특성을 고려하여 결정할 수 있다.
MVRs 및 MVRc는, 스킨층(3), 스킨층(4) 및 코어층(2)에 포함되는 수지 재료에 관하여, JIS K7210-1:2014(ISO1133-1:2011)에 준거하여, 소위 B법을 이용하여, 측정 온도 300℃ 및 하중 1.2kg의 조건 하에서 측정된다. 또한, 각 층의 하중 휨 온도는, 공압출 시트(1) 중 스킨층(3) 및 스킨층(4)을 코어층(2)으로부터 박리하여, 하중 휨 온도가 측정된다. 스킨층(3) 및 스킨층(4)을 코어층(2)으로부터 박리하는 방법은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, 컨투어 등으로 스킨층(3) 및 스킨층(4)을 깍아내도(면내기) 되고, NC 커터 등으로 스킨층(3) 및 스킨층(4)을 잘라내도 된다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 공압출 시트(1)는, 1.5∼6㎜의 두께(T)를 가진다. 스킨층(3)은, 두께 t1을 가진다. 스킨층(4)은, 두께 t2를 가진다.
스킨층(3)의 두께(t1) 및 스킨층(4)의 두께(t2)는, 이하와 같이 측정한다. 공압출 시트(1)를 폭 방향을 따라 두께 방향으로 절단한 단면을 마이크로스코프를 이용하여 관찰한다. 본 개시에서는, 마이크로스코프는, KEYENCE 형번(型番) VHX-60000을 이용한다. 마이크로스코프의 배율은, 공압출 시트(1)의 스킨층(3)과 코어층(2)의 계면의 기포 직경을 확인할 수 있는 배율이면 된다. 공압출 시트(1)의 단면시에 있어서, 다수 존재하는 기포 중, 공압출 시트(1)의 단면을 폭 방향으로 16등분 했을 때의 각각의 가상 경계선 상에 있어서의, 공압출 시트(1)의 표면에 가까운 기포를 15개 선정하고, 그 중 공압출 시트(1)의 표면에 가장 가까운 기포를 확인한다. 이 가장 가까운 기포의 상단을 지나고, 또한, 두께 방향에 직교하는 가상선을 긋는다. 가상선보다 두께 방향 내방을 코어층(2)으로 하고, 두께 방향 외방을 스킨층(3)으로 하였다. 코어층(2)과 스킨층(4)의 경계도 마찬가지로 정의하여, 스킨층(3)의 두께(t1) 및 스킨층(4)의 두께(t2)를 측정하였다. 또한, 스킨층(3)의 두께(t1) 및 스킨층(4)의 두께(t2)는 각각, 공압출 성형 시에 있어서의 공압출 시트(1)의 두께(T)를 가능한 한 균일하게 한다는 관점에서, 0.050㎜ 이상인 것이 바람직하다.
스킨층(3)의 두께(t1)와 스킨층(4)의 두께(t2)를 가산한 스킨층 전체의 두께는, 공압출 시트(1)의 두께(T)에 대하여, 0.15∼0.5로 하는 것이 좋다. 즉, 공압출 시트(1)는, 하기 식(4)를 충족시킨다.
0.10≤(t1+t2)/T≤0.5 ···(4)
스킨층 전체의 두께(t1+t2)가 공압출 시트(1)의 두께(T)에 대하여 0.10 미만이 되면, 스킨층의 비발포 수지에 의한 기계 강도의 보강 효과가 얻어지기 어려워, 비(比)굽힘 탄성률 등의 기계 강도가 저하한다. 한편, 스킨층 전체의 두께(t1+t2)가 공압출 시트(1)의 두께(T)에 대하여 0.5보다 커지면, 공압출 시트(1)의 밀도가 커진다. 그 결과, 공압출 시트(1)는, 발포에 의한 경량성을 손상하게 되고, 또한, 열전도에 시간이 걸리게 되기 때문에, 진공 성형 시 등의 예열 시간이 길어져 생산 효율이 저하할 수 있다. 공압출 시트(1)의 두께(T)에 대한 스킨층 전체의 두께(t1+t2)의 비는, 바람직하게는 0.15∼0.45의 범위가 좋고, 보다 바람직하게는 0.2∼0.4의 범위로 하는 것이 좋다. 공압출 시트(1)의 두께(T)에 대한 스킨층 전체의 두께(t1+t2)의 비를 이 범위로 함으로써, 밀도 저감에 의한 경량화를 도모하면서 비굽힘 탄성률을 향상시킬 수 있다. 또한, 공압출 시트(1)의 두께(T)에 대한 스킨층 전체의 두께(t1+t2)의 비를 0.2∼0.4의 범위로 함으로써, 불규칙한 기포를 균일하게 하는 코어층(2)의 두께의 담보를 도모하면서, 진공 성형 등의 2차 가공성을 향상시킬 수 있다. 또한, 비굽힘 탄성률이란, 공압출 시트(1)의 밀도로 공압출 시트(1)의 굽힘 탄성률을 나눈 값이다. 즉, 비굽힘 탄성률이 클수록, 경량성 및 기계 강도가 우수하다고 할 수 있다. 굽힘 탄성률은, 3점 굴곡 시험(ISO178 또는 JIS7171에 준거)으로 측정된다. 이 때, 굽힘 탄성률은 대기 중에 있어서 측정된다. 시험 속도는 10㎜/min이다.
이와 같이, 공압출 시트(1)의 밀도와 공압출 시트(1)의 두께(T)에 대한 스킨층(3) 및 스킨층(4)의 두께(t1+t2)를 제어한 것에 의해, 공압출 성형했을 때에 생기는 표면의 팽출 등에 의한 외관 의장성의 악화를 억제할 수 있음과 함께, 진공 성형 등의 열부형 시에 생기는 표면의 팽창이나 깨짐을 억제할 수 있고, 또한, 우수한 기계 강도를 얻을 수 있다.
공압출 시트(1)는, 0.4∼0.8g/㎤의 겉보기 밀도를 가진다. 겉보기 밀도는, 공압출 시트(1)의 중량을, 기포를 포함하는 공압출 시트(1)의 체적으로 나누는 것에 의해 산출할 수 있다{겉보기 밀도=중량/(공압출 시트(1)의 주면의 면적×공압출 시트(1)의 두께)}. 보다 구체적으로는, 공압출 시트(1)를 압출 방향으로 400㎜의 치수로 잘라낸다. 그 폭 방향의 단면을 폭 방향으로 11등분한 뒤, 단부를 제외하여 등간격으로 10점의 두께를 측정하고, 이들 두께의 산술 평균값을 공압출 시트(1)의 평균 두께로 한다. 공압출 시트(1)의 폭 방향과 압출 방향의 각 변의 길이는, 메저를 이용하여 측정하고, 각 변의 길이와 평균 두께로부터 공압출 시트(1)의 체적을 산출한다. 또한, 전자 천칭을 이용하여 공압출 시트(1)의 중량을 측정하고, 그 중량을 체적으로 나눔으로써 공압출 시트(1)의 겉보기 밀도를 구한다.
본 개시의 코어층(2)은, 상술의 특허문헌 1에 개시되어 있는 바와 같이, 비교적 압력이 낮은 질소나 이산화탄소 등의 물리 발포제를 이용하여 발포 성형되는 것이 바람직하고, 그 중 질소가 보다 바람직하다. 이에 의해, 물리 발포제의 압력을 비교적 낮은 1∼6MPa로 설정할 수 있어, 미세한 기포를 다수 형성할 수 있다. 이에 의해, 공압출 시트(1)의 외관 의장성을 향상시키고, 진공 성형 시에 고온이고 또한 가열했을 때의 팽출 등을 보다 확실하게 억제할 수 있다. 기포의 평균 기포 직경은, 0.1㎜ 이상으로 하는 것이 좋고, 1.0㎜ 이하, 바람직하게는 0.3㎜ 이하로 하는 것이 좋다.
공압출 시트(1)는, 진공 성형에 의해 여러 가지 형상으로 부형된다. 진공 성형에 있어서, 통상, 공압출 시트(1)는, 약 200℃로 가열되어 드로우 다운이 시작된 뒤, 금형 등에 피착하여 진공 흡인되는 것에 의해 부형된다. 즉, 공압출 시트(1)는, 진공 성형 시의 가열에 있어서의 변형량(가열 전후의 치수 변화율)이 작은 것이 바람직하다. 공압출 시트(1)는, 공압출 시트를 200℃ 분위기 하에서 30분 가열했을 때, 압출 방향에 있어서, -5%∼0%의 치수 변화율을 가지고 있다. 또한, 공압출 시트(1)는, 폭 방향에 있어서, -5∼0%의 치수 변화율을 가지고 있다. 즉, 공압출 시트(1)는, 압출 방향 및 폭 방향 중 어느 일방에 있어서, -5∼0%의 치수 변화율을 가지고 있다. 또는, 공압출 시트(1)는, 압출 방향 및 폭 방향의 양방에 있어서, -5∼0%의 치수 변화율을 가지고 있다. 폭 방향이란, 평면시에 있어서 상술의 압출 방향에 직교하는 방향이다. 이에 의해, 공압출 시트(1)는, 가열 전후에 있어서의 우수한 치수 안정성을 가진다.
압출 방향의 치수 변화율은, 이하의 식과 같이 산출할 수 있다.
압출 방향의 치수 변화율(%)={(가열 후의 압출 방향의 표선간 거리-가열 전의 압출 방향의 표선간 거리)/가열 전의 압출 방향의 표선간 거리}×100
한편, 폭 방향의 치수 변화율은, 이하의 식과 같이 산출할 수 있다.
폭 방향의 치수 변화율(%)={(가열 후의 폭 방향의 표선간 거리-가열 전의 폭 방향의 표선간 거리/가열 전의 폭 방향의 표선간 거리)}×100
공압출 시트(1)는, 주로 진공 성형 등에 의해 원하는 형상으로 열부형된다. 공압출 성형된 시트를 가열하면, 시트 표면에 팽창(팽출부)이 생기는 경우가 있어, 시트 표면의 외관 의장성이 악화할 수 있다. 따라서, 공압출 시트(1)의 팽출부의 발생을 억제하는 것이 바람직하다. 도 3에 나타내는 바와 같이, 공압출 시트(1)를 250℃ 가열 분위기 하에서 30분 가열했을 때, 가열 후의 공압출 시트(1)의 평균 두께(t3)는, 가열 전의 공압출 시트의 평균 두께(t4)에 대하여 1.5배 이하이다. 도 3에 있어서, 파선으로 나타내는 S는, 가열 전의 공압출 시트(1)의 표면이다. 즉, 공압출 시트(1)는, 가열에 의한 팽출부의 발생을 억제하여, 가열 전과 가열 후를 비교하여 두께의 변화를 적게 할 수 있다. 이에 의해, 공압출 시트(1)는, 진공 성형 등의 열부형 시에 있어서의 외관 의장성의 향상을 도모할 수 있다.
또한, 도 4에 나타내는 바와 같이, 상술한 팽출부(11)를 포함하는 공압출 시트의 두께(t5)는, 도 3에 나타내는 가열 전의 공압출 시트의 평균 두께(t4)에 대하여 1.5배 이하이다. 가열 후의 공압출 시트(1)는, 그 표면 100㎠당 1개 이하의 팽출부(11)를 가진다. 즉, 공압출 시트(1)에 의하면, 가열에 의해 표면에 생기는 팽출부(11)의 높이를 작게 하고, 또한, 팽출부(11)의 발생수를 억제할 수 있다. 이에 의해, 공압출 시트(1)는, 진공 성형 등의 열부형 시에 있어서의 외관 의장성의 향상을 도모할 수 있다.
공압출 시트(1)는, 다수의 인편상(鱗片狀) 필러를 함유해도 된다. 인편상 필러는, 예를 들면, 탤크, 탄산칼슘, 마이카, 클레이, 질화붕소, 크러스트나이트, 티탄산 칼륨, 유리 플레이크 등의 무기 필러이다. 인편상 필러에는 실란계 커플링제, 티타네이트계 커플링제, 인산 에스테르계 커플링제 및 지방산계 커플링제 등의 표면 처리를 실시해도 된다. 인편상 필러는, 5 이상의 애스펙트비를 가진다. 애스펙트비는, 인편상 필러의 평균 입경을 평균 두께로 나누어 산출된다(평균 입경/평균 두께). 인편상 필러의 애스펙트비가 너무 작아지면, 우수한 표면 평활성을 발휘시키기 어려워진다. 그 때문에, 인편상 필러의 애스펙트비는, 바람직하게는 10 이상으로 하는 것이 좋고, 보다 바람직하게는 30 이상으로 하는 것이 좋다. 단, 애스펙트비가 너무 커지면, 후술하는 제조 공정에 있어서, 다이스 내부에 있어서의 혼합 용융 수지의 유속을 컨트롤하는 것이 용이하지 않게 되어, 표면 평활성이 악화할 우려가 있다. 또한, 압출 성형 시에 있어서의 혼합 용융 수지의 점도의 상승이 커져, 후술하는 압출 성형 장치 내에서의 발열에 의해 열가소성 수지의 열 열화가 생길 수 있다. 그 때문에, 인편상 필러의 애스펙트비는, 50 미만으로 하는 것이 좋다. 인편상 필러의 비표면적은, 5∼20㎡/g으로 하는 것이 바람직하다. 인편상 필러의 비표면적이 너무 작아지면 인편상 필러에 의한 표면에서의 미끄러짐에 의해 표면 평활성이 발현되기 어려워지고, 비표면적이 너무 커지면 용융 수지 중에서의 인편상 필러의 저항이 커져, 그 결과, 인편상 필러를 적절하게 배향하기 어려워진다.
코어층(2)은, 스킨층(3)과의 경계의 근방 영역에 있어서, 코어층(2)과 스킨층(3)의 경계면에 대하여 대략 평행하게 배향된 인편상 필러를 포함하고 있어도 된다. 근방 영역은, 코어층(2)의 두께 방향에 있어서, 코어층(2)과 스킨층(3)의 경계면으로부터 코어층 두께에 대하여 5%의 두께까지의 범위로 위치 부여된 영역이다. 또한, 코어층(2)에 포함되는 기포는, 압출 성형 시의 압출 방향을 따라 연신한 형상을 하고 있다. 인편상 필러는, 연신 방향으로 연장되는 기포의 기포벽에 대해서도 대략 평행하게 배향되기 때문에, 기포벽의 강도를 향상시킬 수 있다. 그 결과, 공압출 시트(1)의 압출 방향을 따르는 찢어짐을 억제할 수 있다. 또한, 인편상 필러가 대략 평행하다란, 공압출 시트(1)를 압출 성형 시의 압출 방향을 따르는 방향에서 두께 방향으로 절단한 단면에 있어서, 인편상 필러가 코어층(2)과 스킨층(3)의 경계면에 대하여 0° 이상 5° 미만의 기울기를 가지는 것을 말한다. 환언하면, 인편상 필러의 표면(주면)과 코어층(2)과 스킨층(3)과의 경계면이 대략 평행해지도록 대향하고 있는 상태를 말한다. 코어층(2)과 스킨층(4)의 경계 근방에 있어서 코어층(2)에 배향되는 인편상 필러에 관해서도 마찬가지이다.
코어층(2)과 스킨층(3)의 경계 근방 영역에 포함되는 다수의 인편상 필러의 배향 상태에 관해서는 이하와 같이 산출하였다. 먼저, 압출 성형 시의 압출 방향을 따르는 두께 방향의 단면에 있어서, 근방 영역에 있어서의 압출 방향의 선단부터 후단까지에 있어서 등간격으로, 또한, 근방 영역의 두께 방향 중심에 있어서 150×150㎛의 전자 현미경 사진을 50매 촬영한다. 이들 50매의 전자 현미경 사진에 포함되는 모든 인편상 필러 중, 코어층(2)과 스킨층(3)의 경계면에 대하여 대략 평행하게 배향된 인편상 필러를 확인한다. 이에 의해, 근방 영역에 포함되는 다수의 인편상 필러 중, 대략 평행하게 배향된 인편상 필러의 비율을 산출한다.
코어층(2)은, 코어층(2)의 두께 방향의 중심 영역에 있어서, 공압출 시트(1)의 표면에 대하여 5°∼90°의 각도로 기울어져 배향된 인편상 필러를 포함하고 있어도 된다. 중심 영역은, 코어층(2)의 두께를 100%로 했을 때, 두께 방향 중심으로부터 코어층(2)과 스킨층(3)의 경계면을 향해 두께 25%의 영역을 말한다. 중심 영역에 포함되는 다수의 인편상 필러 중 40% 이상의 인편상 필러가 공압출 시트(1)의 표면(S)에 대하여 5°∼90°의 각도로 기울어져 배향되어 있는 것이 바람직하다. 이에 의해, 공압출 시트(1)의 성형성을 향상시킬 수 있다. 보다 바람직하게는 60% 이상, 더 바람직하게는 80% 이상의 인편상 필러가 표면에 대하여 5°∼90°의 각도로 기울어져 배향되어 있는 것이 좋다. 이에 의해, 공압출 시트(1)의 성형성을 보다 향상시킬 수 있다. 코어층(2)의 중심 영역에 포함되는 기포는, 압출 성형 시에 상술의 근방 영역에 비해 커지기 쉽다. 중심 영역은, 근방 영역에 비해 압출 후에 냉각되기 어렵기 때문이다. 기포가 너무 커지면, 공압출 시트(1)의 파손의 요인이 된다. 상술과 같이, 중심 영역에 있어서 인편상 필러를 기울게 한 상태로, 또한, 기포끼리의 사이에 랜덤하게 배치하는 것에 의해, 기포의 전방향에의 성장을 억제할 수 있다. 이에 의해, 공압출 시트(1)의 강도, 또는, 성형 시에 있어서의 강도, 즉, 성형성을 향상시킬 수 있다. 그 결과, 공압출 시트(1)를 재료에 진공 성형하여 발포 수지 성형품을 제작할 때, 공압출 시트(1)에 포함되는 기포의 파포, 또는, 공압출 시트(1)의 파손을 억제할 수 있다.
코어층(2)의 중심 영역에 포함되는 다수의 인편상 필러의 배향 상태에 관해서는 이하와 같이 산출할 수 있다. 먼저, 근방 영역의 경우와 마찬가지로, 코어층(2)의 두께 방향 중심에 있어서 등간격의 50매의 현미경 사진을 촬영한다. 이들 50매의 전자 현미경 사진에 포함되는 모든 인편상 필러 중, 공압출 시트(1)의 표면에 대하여 5°∼90°의 각도로 기울어져 배향된 인편상 필러를 확인한다. 이에 의해, 중심 영역에 포함되는 다수의 인편상 필러 중, 공압출 시트(1)의 표면에 대하여 5°∼90°의 각도로 기울어져 배향된 인편상 필러의 비율을 산출한다.
다음에, 공압출 시트(1)의 제조 방법에 관하여 설명한다(도시 생략). 먼저, 주압출기의 스크루 실린더 내에 수지 재료가 되는 수지 펠릿을 투입한다. 수지 재료는 폴리카보네이트 수지이다. 수지 펠릿을 스크루 실린더 내에서 가열하여, 용융 수지를 생성한다. 다음에, 주압출기의 스크루 실린더에 장착된 발포제 주입용 봄베로부터 용융 수지에 대하여 발포제를 주입한다. 발포제는, 상술의 스크루 실린더에 의해 용융 수지에 용해되고, 혼련하여 균일하게 분산된다. 이와 같이 하여 혼합 용융 수지를 생성한다. 혼합 용융 수지는, 다이스 출구로부터 토출되어 코어층(2)을 형성한다. 동시에, 2개의 부압출기의 스크루 실린더 내의 각각에 수지 재료가 되는 수지 펠릿을 투입하고, 가열하여 용융하는 것에 의해, 2개의 용융 수지를 생성한다. 2개의 용융 수지 중 일방은, 다이스 출구로부터 토출되어 스킨층(3)을 형성하고, 타방은, 다이스 출구로부터 토출되어 스킨층(4)을 형성한다. 혼합 용융 수지 및 2개의 용융 수지를 각각의 압출기로부터 다이스 내에서 합류시켜, 코어층(2)의 주면의 일방에 스킨층(3)이 적층되고, 또한, 코어층(2)의 주면의 타방에 스킨층(4)이 적층되도록, 다이스 출구로부터 토출된다. 다이스의 매니폴드에 있어서의 압력은, 주입되는 발포제의 압력보다 높게 하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 10MPa 이상으로 유지하는 것이 좋다. 이에 의해, 코어층(2) 및 스킨층(3), 및, 코어층(2) 및 스킨층(4)의 밀착성이 향상하고, 또한, 코어층(2)에 있어서의 파포를 억제할 수 있다. 그 결과, 공압출 시트(1)의 진공 성형성을 향상시킬 수 있다. 혼합 용융 수지는, 다이스 출구로부터 대기 중에 압출될 때에 발포한다. 이와 같이 하여 공압출 시트(1)가 제조된다. 또한, 발포 방법은, 질소 및 탄산 가스 등의 불활성 가스를 발포제로서 이용하는 물리 발포법이다. 이와 같이 하여 압출된 공압출 시트(1)는, 인수기에 의해 절단기에 운반된다. 절단기는, 공압출 시트(1)를 원하는 형상이 되도록 절단한다.
이와 같이 제조된 공압출 시트(1)는, 진공 성형 등에 의해 원하는 형상으로 부형함으로써 다음과 같은 용도로 이용할 수 있다. 예를 들면, 비교적 강도가 요구되는 간판 또는 자동차 외장재 등의 모빌리티 재료 등 폭이 넓은 제품 및 부품, 배터리 또는 가열 공정을 수반하는 제조 공정에 이용되는 발열 부재용 트레이 등 내열성이 요구되는 제품 및 부품, 또는, 경량화가 요구되는 제품 및 부품 등이다. 공압출 시트(1)는, 폴리카보네이트 수지를 포함하고, 공압출 성형법에 의해 발포 성형한 것에 의해, 이러한 제품 및 부품 등의 수지 성형품을 성형하는 재료로서 적합하다.
공압출 시트(1)에 의해 제작된 제품 및 부품 등은, 수지 사용량을 삭감할 수 있다. 그 결과, 본 실시형태에 관련된 공압출 시트(1)는, 자원 이용 효율의 향상, 운송 부담의 경감, 에너지 사용량의 삭감 및 CO2 배출량의 삭감에 기여할 수 있다. 공압출 시트(1)를 사회에 제공하는 것에 의해, 국제연합이 제정하는 지속 가능한 개발 목표(SDGs)의 17의 목표 중, 목표 7(에너지를 모두에게 그리고 깨끗하게), 목표 9(산업과 기술 혁신의 기반을 만들자) 및 목표 11(계속 살 수 있는 마을 만들기)의 달성에 공헌할 수 있다.
이상, 실시형태에 관하여 설명했지만, 본 개시는, 상기 실시형태에 한정되는 것은 아니고, 그 취지를 일탈하지 않는 한에 있어서 여러 가지 변경이 가능하다.
(실시예)
하기 표 1에 나타내는 바와 같이, 실시예 1∼6 및 비교예 1∼4의 시험편을 제작하여, 치수 변화율, 시험편의 외관(진공 성형 후의 기계 강도) 및 진공 성형 시의 예열 최단 시간을 평가하는 시험을 행하였다. 이들 시험편에 이용되는 수지 재료는 각각, 폴리카보네이트 수지이다. 또한, 표 1 중, T는, 시험편의 두께를 나타낸다. 또한, 본 개시는, 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다.
(실시예 1)
실시예 1의 시험편은, 공압출 성형법을 이용하여 다음과 같이 제작하였다. 먼저, 주압출기의 스크루 실린더에 폴리카보네이트 수지를 투입하고, 270℃에서 가열하면서 전단 혼련되었다. 그 후, 발포제인 N2를 4MPa의 압력 하에서 주입하였다. 폴리카보네이트 수지와 발포제를 215℃에서 가열 용융시키고, 다이스 출구의 온도를 215℃로 하여 코어층을 얻었다. 동시에, 부압출기의 스크루 실린더에 폴리카보네이트 수지를 투입하여, 255℃에서 가열하면서 전단 혼련시키고, 다이스의 출구 온도를 215℃로 하여 2개의 스킨층을 얻었다. 이들 코어층과 스킨층을 다이스 내에서 합류시켜 적층화하고, 다이스의 출구로부터 토출시켰다. 이와 같이 하여, 발포 수지로 이루어지는 코어층의 양방의 주면에 비발포 수지로 이루어지는 스킨층을 적층시킨 실시예 1의 시험편을 얻었다. 또한, 실시예 1의 시험편의 두께(T)가 표 1에 나타내는 값이 되도록 다이스의 출구 갭을 설정하고, 인출 속도를 0.7m/분으로 하여 실시예 1의 시험편을 공압출 성형하였다.
(실시예 2∼13 및 비교예 1∼3, 5)
실시예 2∼13 및 비교예 1∼3, 5의 시험편은, 모두 실시예 1과 마찬가지로 제작하였다. 단, 실시예 2∼6 및 비교예 1∼3의 시험편은, 압출 성형 시의 다이스의 출구 갭을 변경하고, 인출 속도를 적절히 조정하여 실시예 1과는 두께가 상이하도록 제작하였다. 또한, 실시예 7∼9의 시험편은, MVR비가 상이하도록 스킨층과 코어층에 이용하는 여러 가지의 폴리카보네이트 수지의 조합을 바꾸어, 실시예 5의 시험편과 동일한 두께가 되도록 제작하였다. 실시예 10∼13의 시험편은, 실시예 5의 시험편에서 이용한 것과 동일한 폴리카보네이트 수지를 수지 재료로 하여, 실시예 2의 시험편에 대하여 두께(T)와 스킨층의 두께가 상이하도록 제작하였다.
(비교예 4)
비교예 4의 시험편은, 공압출 성형법을 이용하여 다음과 같이 제작하였다. 먼저, 주압출기의 스크루 실린더에 폴리카보네이트 수지를 투입하고, 270℃에서 가열하면서 전단 혼련되었다. 그 후, 함유량이 0.7wt%/kg 수지가 되도록 발포제인 이소부탄을 주입하였다. 폴리카보네이트 수지와 발포제를 215℃에서 가열 용융시키고, 다이스 출구의 온도를 215℃로 하여 코어층을 얻었다. 동시에, 2개의 부압출기의 각각의 스크루 실린더에 폴리카보네이트 수지를 투입하여, 255℃에서 가열하면서 전단 혼련시키고, 다이스의 출구 온도를 215℃로 하여 2개의 스킨층을 얻었다. 이들 코어층과 스킨층을 다이스 내에서 합류시켜 적층화하고, 다이스의 출구로부터 토출시켰다. 이와 같이 하여, 발포 수지로 이루어지는 코어층의 양방의 주면에 비발포 수지로 이루어지는 스킨층을 적층시킨 비교예 4의 시험편을 얻었다. 또한, 비교예 4의 시험편의 두께(T)가 5.0㎜가 되도록 다이스의 출구 갭을 설정하고, 인출 속도를 2m/분으로 하여 비교예 4의 시험편을 공압출 성형하였다.
표 1 나타내는 치수 변화율은, 다음과 같이 산출하였다. 먼저, 시트 형상의 시험편으로부터 120㎜×120㎜의 치수로 절단한 시료편을 얻었다. 이 때, 시료편은, 시험편의 전폭에 대하여 중앙부와 양단부로부터 채취하였다. 중앙부란, 시험편의 전폭에 있어서의 1/2의 길이에 위치하는 부위이고, 양단부란, 시험편의 전폭에 있어서의 최단(最端)으로부터 50㎜ 떨어진 부위이다. 각각의 시료편에 압출 방향 및 폭 방향의 표시를 하고, 또한, 각각의 시료편의 중앙에 압출 방향 및 폭 방향에 있어서의 표선간 거리를 측정하기 위한 표시를 하였다. 이 압출 방향 및 폭 방향에 있어서의 표선간 거리를 최소 0.5㎜까지 측정할 수 있는 눈금자 또는 곡척을 이용하여 측정하였다. 그 후, 내측 바닥면에 테플론(등록상표) 시트를 깐 금속제 용기를 건조기에 넣고, 금속제 용기의 온도가 200±2℃가 되도록 건조기의 온도를 조절하였다. 시료편을 금속제 용기에 탑재하여 30분간 가열하였다. 가열 처리 종료 후, 금속제 용기로부터 시료편을 취출하여 상온으로 식히고 나서, 압출 방향 및 폭 방향에 있어서의 표선간 거리를 측정하였다. 그리고, 상술의 수식으로, 치수 변화율을 산출하였다. 또한, 모든 시험편에 있어서, 압출 방향의 치수 변화율의 절대값이 폭 방향의 치수 변화율보다 컸기 때문에, 표 1에는 압출 방향의 치수 변화율을 표시하고 있다. 즉, 폭 방향의 치수 변화율은, 압출 방향의 치수 변화율보다 작다. 따라서, 가열의 전후에 있어서 폭 방향의 치수는 압출 방향에 비해 안정되어 있었다.
표 1에 나타내는 MVR비는, MVRs/MVRc에 의해 산출되는 값이며, MVRs 및 MVRc는 상술의 측정 방법에 의해 측정하였다.
표 1 중, 「압출 시트의 외관(진공 성형 후의 기계 강도)」은, 각각의 시트 형상의 시험편에 있어서의 진공 성형 후의 성형품의 표면의 팽창 상태, 및, 기포의 상태로부터 구하였다. 각각의 시험편에 있어서의 기포의 상태는, 이하와 같이 측정하였다. 먼저, 도 5에 나타내는 진공 성형용 금형(100)을 준비하였다. 도 5에 나타내는 바와 같이, 진공 성형용 금형(100)은, 그 상면으로부터 들어간 오목부(101)를 가지고 있고, 오목부(101)는, 평면시에 있어서 대략 장방 형상을 가지고 있었다. 오목부(101)의 모서리부는, 곡률 반경 15㎜로 라운드 챔퍼링되어 있고, 대략 장방 형상의 대향하는 단변간의 거리는 200㎜이며, 대향하는 장변간의 거리는 80㎜이고, 오목부(101)의 깊이는 35㎜였다. 각각의 시험편을 이 진공 성형용 금형(100)을 이용하여 진공 성형하였다. 진공 성형 후에 있어서의 그릇 형상의 성형품의 평면시에 있어서, 단변의 연장선 및 장변의 연장선으로 이루어지는 장방형의 대각선을 따르도록 깊이 방향으로 성형품을 절단하였다. 그 절단면에 있어서의 기포의 기포 직경을 확인하였다. 단면시에 있어서의 기포의 가장 긴 직경과 가장 짧은 직경을 측정하고, 그 가장 긴 직경을 장축, 가장 짧은 직경을 단축으로 한 타원의 면적에 상당하는 면적을 가지는 원의 직경을 기포의 기포 직경으로 하였다. 단면시에 있어서, 2㎜보다 큰 기포 직경을 가지는 기포가 포함되어 있는 경우를, 기포가 합일화되어 있다, 즉, 진공 성형 후의 성형품의 강도가 저하했다고 하고, 또한, 성형품의 표면에 팽창이 관찰된 경우를 「B」라고 평가하며, 2㎜ 이하의 기포 직경을 가지는 기포만이 포함되어 있는 경우를 성형품의 강도가 향상했다고 하고, 또한, 성형품의 표면에 팽창이 관찰되지 않은 경우를 「A」라고 평가하였다.
표 1에 있어서, 히터 최적 온도란, 각각의 시험편과 진공 성형 후의 성형품의 치수 정밀도, 구체적으로는, 곡률면을 가지는 모서리부를 제외한 성형품의 단변 및 장변의 각각의 치수 정밀도가 ±2㎜이고, 또한, 시험편이 부풀거나 찢어지지 않는 최고 온도이다. 예열 최단 시간이란, 히터 최적 온도 조건 하에서의 진공 성형 시에 있어서의 가열의 최단 시간이다. 또한, 진공 성형 장치로서, 주식회사와키사카엔지니어링제의 「CFS-65P형」을 이용하였다.
(시험 결과)
실시예 1∼13의 MVR비는, 1.5∼8.0이었다. 실시예 1∼13에서는, 외관 및 기계 강도(기포의 합일화)가 「A」이고, 또한, 예열 최단 시간을 단축, 즉, 택트 타임의 단축을 확인할 수 있었다. 실시예 4의 예열 최단 시간이 비교적 긴 것은, 다른 실시예에 비해 시험편의 두께가 비교적 크기 때문이라고 생각할 수 있다. 그 때문에, 실시예 4는, 실시예 3과 두께를 동일하게 하면 실시예 3과 동등한 예열 최단 시간이 되었다고 생각할 수 있다. 또한, 실시예 1∼9를 비교하면, 특히 MVR비가 1.5∼2.5, 나아가서는 2.3 이하인 경우에, 보다 택트 타임을 단축할 수 있었다. 또한, 실시예 3과 실시예 7∼9를 비교하면, 실시예 7 및 9에서는, 「A」라고 평가한 중에서도 진공 성형품의 표면에 생기는 팽창 등이 억제되어 있었다. 즉, MVR비를 1.7∼2.3으로 하는 것에 의해, 보다 우수한 표면 평활성을 가지는 진공 성형품을 얻을 수 있었다. 또한, 실시예 10∼13을 비교하면, 실시예 12는, 시험편의 두께에 대한 스킨층의 두께 비율이 크기 때문에 예열 최단 시간이 비교적 길어졌다. 스킨층이 두꺼워진 것에 의해, 코어층에의 열전도에 시간을 필요로 한 것이라고 생각할 수 있다. 실시예 10은, 표 1에서 표시하지는 않지만, 실시예 11∼13과 비교하여 굽힘 탄성률의 저하가 보였다. 실시예 10은, 스킨층이 얇기 때문에, 굽힘 탄성률의 저하가 생긴 것이라고 생각할 수 있다. 또한, 실시예 1∼13에서는, MVR비를 1.5∼8.0으로 한 것에 의해, 보다 치수 변화율이 작아지는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 비교예 1에 있어서, 외관 및 기계 강도의 평가는 「A」였지만, 예열 최단 시간은 비교적 길었다. 이것은, 비교예 1의 MVR비가 8.57로 비교적 크고, 또한, 예열 최단 시간이 길었기 때문에 기포의 합일화가 억제된 것이라고 생각할 수 있다.
1 : 공압출 시트
2 : 코어층
3 : 스킨층
4 : 스킨층
11 : 팽출부
T : 두께
t1 : 두께
t2 : 두께
t3 : 평균 두께
t4 : 평균 두께
t5 : 두께
2 : 코어층
3 : 스킨층
4 : 스킨층
11 : 팽출부
T : 두께
t1 : 두께
t2 : 두께
t3 : 평균 두께
t4 : 평균 두께
t5 : 두께
Claims (7)
- 폴리카보네이트 수지를 포함하는 공압출 시트로서,
발포 수지로 이루어지는 코어층과,
비발포 수지로 이루어지고, 상기 코어층의 일방의 주면에 적층된 제 1 스킨층과, 상기 코어층의 타방의 주면에 적층된 제 2 스킨층을 구비하며,
상기 코어층에 포함되는 폴리카보네이트 수지의 멜트 볼륨 레이트(이하, MVRc라고 함)와 상기 제 1 스킨층 및 제 2 스킨층 중 어느 일방에 포함되는 폴리카보네이트 수지의 멜트 볼륨 레이트(이하, MVRs라고 함)는, 이하의 식(1)을 충족시키는, 공압출 시트.
1.5≤MVRs/MVRc≤8.0 (1) - 제 1 항에 있어서,
상기 공압출 시트는, 이하의 식(2)를 충족시키는, 공압출 시트.
1.5≤MVRs/MVRc≤2.5 (2) - 제 2 항에 있어서,
상기 공압출 시트는, 이하의 식(3)을 충족시키는, 공압출 시트.
1.7≤MVRs/MVRc≤2.3 (3) - 제 1 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 공압출 시트는, 0.4∼0.8g/㎤의 겉보기 밀도를 갖는, 공압출 시트. - 제 1 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 공압출 시트는, 1.5∼6㎜의 두께를 갖는, 공압출 시트. - 제 1 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 공압출 시트는, 이하의 식(3)을 충족시키는, 공압출 시트.
0.10≤(t1+t2)/T≤0.5 ···(4)
(식(1) 중, t1은 상기 제 1 스킨층의 두께를 나타내고, t2는 상기 제 2 스킨층의 두께를 나타내며, T는 상기 공압출 시트의 두께를 나타낸다.) - 제 1 항∼제 6 항 중 어느 한 항에 기재된 공압출 시트로 이루어지는 수지 성형품.
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