KR100761677B1 - 무광택 외관을 제공하는 가소성 시트 제품 - Google Patents

무광택 외관을 제공하는 가소성 시트 제품 Download PDF

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Abstract

무광택 가공된 가소성 시트 제품은 열가성 중합체의 코어 층과, 당해 코어 층의 하나 이상의 표면 위에 놓여 있고 이에 결합된 하나 이상의 캡스톡(capstock) 조성물 층을 포함한다. 캡스톡 조성물은 동일하거나 상이한 열가소성 중합체를 포함하고 캡스톡 조성물의 열가소성 중합체와 불혼화성이고 이에 분산되는 다수의 이산 입자를 함유한다. 시트 제품은 열가소성 중합체와 캡스톡 조성물을 공압출시켜 제조할 수 있으며, 특정 양태에서, 이러한 공압출은 피드블럭을 사용하여 수행할 수 있다. 특정 양태에서, 코어 층의 열가소성 중합체와 캡스톡 조성물의 열가소성 중합체는 메틸 메타크릴레이트-메틸 아크릴레이트 공중합체의 경우에서와 같이 동일하다. 본 발명에 따라 제조한 시트 제품은 개선된 후-가공성 및 표면 유지 용이성을 나타내며, 산광기 및 투사 스크린 등을 포함하는 각종 제품으로 제작할 수 있다.
가소성 시트 제품, 무광택 가공, 캡스톡 조성물, 후-가공성, 공압출.

Description

무광택 외관을 제공하는 가소성 시트 제품{Plastic sheet product offering matte appearance}
본 발명은 코어 층과, 당해 코어 층의 하나 이상의 표면 위에 놓여 이와 결합되는 적어도 하나의 캡스톡 조성물 층을 포함하는, 무광택 외관(matte appearance)을 나타내는 가소성 시트 제품에 관한 것으로서, 여기서 상기 캡스톡 조성물은 목적하는 외관을 제공하고 무광택 유리(frosted glass)와 유사한 미립자 함유물을 함유한다.
무광택 가공(matte finish)된 가소성 시트를 텍스쳐링 또는 엠보싱 캘린더 롤을 사용하여 제조할 수 있음이 널리 공지되어 있다. 그러나, 이러한 기술은 롤의 빈번한 교체, 제조된 시트의 텍스쳐 디자인의 제한된 예측성 및 필연적인 균일성, 및 시트가 열 성형되는 경우 텍스쳐의 손실 등과 같은 몇몇 결점을 갖는다.
또한, 투명한 물질의 굴절률이 매트릭스 물질의 굴절률과 약간 상이한 매트릭스 물질 중의 투명한 물질의 분산액을 포함하는 반투명 스크린을 제조하는 방법이 공지되어 있다[참조: 미국 특허 제2,287,556호 및 유럽 공개특허공보 제0 464 499 A2호]. 추가로, 내충격 개질제의 혼화성 입자를 함유하는 1개 또는 2개의 캡스톡 조성물 층과 매트릭스 층을 공압출시키는 방법이 공지되어 있다[참조: 미국 특허 제5,318,737호].
선행 기술의 단점 중에서, 현재 이용되는 시트 물질은 종종 무광택 층의 두께 변화가 허용될 수 없는 정도이기 때문에, 외관이 불일치하고 제조하기가 곤란하다. 또한, 가공이 표면 텍스쳐링에 의해 달성되는 경우, 제품을 유지 및 세정하기가 더욱 곤란하다.
공지된 기술 중의 어느 것도 제조 및 생성된 무광택 외관의 가소성 시트 형성(sheeting) 품질 면에서 선행 기술의 단점을 효과적으로 해소하지 못했으며, 본 발명은 이들 단점을 제공하지 않는 제품의 제조에 관한 것이다.
상기 언급된 단점 없이, 시트 제품이 열가소성 중합체의 코어 층과, 시트 제품에 무광택 외관을 제공하고 당해 코어 층의 하나 이상의 표면 위에 놓여 이에 결합된 하나 이상의 캡스톡 조성물 층을 포함하는, 무광택 외관을 제공하는 가소성 시트 제품을 저렴하게 제조할 수 있음을 발견하였다. 캡스톡 조성물은 코어 층에 사용되는 열가소성 중합체와 동일하거나 상이할 수 있는 열가소성 중합체를 포함하는데, 이는 이러한 캡스톡 열가소성 중합체와 불혼화성이고 이에 분산되는 다수의 이산 입자를 함유한다. 입자의 굴절률은 캡스톡 열가소성 중합체의 굴절률과 상이하다.
본 발명의 시트는 하나 이상의 캡핑 층(capping layer)을 사용하여 제조할 수 있으며 공압출에 의해 제조할 수 있고, 특정 기술로는 피드블럭(feedblock) 시스템을 통한 압출을 사용한다. 캡핑 층에서 불혼화성 입자의 크기 및 부하와 같은 매개변수 및 모든 층의 두께는 최종 제조품에 특정 효과를 달성하기 위해 본 발명의 범위 내에서 지시된 범위 내에서 다양할 수 있다.
본 발명의 제품은 개선된 특성, 특히 내구성과 세정성의 조합을 나타내고, 무광택 외관이 바람직한 각종 적용, 특히 산광기 및 등기구, 샤워 도어 같은 프라이버시 패널, 소매 디스플레이 및 투사 스크린에 유용하다.
본 발명의 목적을 위해, 코어 층은 투명(바람직함), 반투명 또는 불투명한 제1 열가소성 중합체로 이루어질 수 있다. 적합한 제1 열가소성 중합체의 예는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌 공중합체, 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체, 에틸렌-메틸 아크릴레이트 공중합체, 에틸렌-에틸 아크릴레이트 공중합체, 에틸렌-메틸 메틸메타크릴레이트 공중합체, 에틸렌-비닐 아세테이트-메틸 메타크릴레이트 공중합체, 폴리비닐 클로라이드, 아크릴로니트릴-스티렌 공중합체, 폴리스티렌, 스티렌-메틸메타크릴레이트 공중합체, 폴리에틸 아크릴레이트, 폴리메틸-메타크릴레이트, 메틸메타크릴레이트-메틸아크릴레이트 공중합체, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리아미드, 폴리카보네이트, 폴리우레탄 및 실리콘 수지 등을 포함한다. 중합체가 아크릴인 경우, 제1 열가소성 중합체는 통상 중량 평균 분자량이 약 100,000 내지 약 175,000, 바람직하게는 125,000 내지 150,000이다.
바람직하게는, 제1 열가소성 중합체는 메틸 메타크릴레이트가 약 80 내지 약 98중량%, 바람직하게는 93 내지 97중량%의 양으로 존재하고 메틸 아크릴레이트가 약 2 내지 약 20중량%, 바람직하게는 3 내지 7중량%의 양으로 존재하는 메틸 메타크릴레이트-메틸 아크릴레이트 공중합체를 포함한다.
하나 이상의 캡스톡 층은 코어 층과 함께 포함되며, 당해 코어 층의 하나 이상의 표면 위에 놓여 이에 결합된다. 따라서, 본 발명의 가소성 시트 제품은 당해 코어 층의 한 표면 위에 놓여 있고 이에 결합된 하나의 캡스톡 층을 가지거나, 또는 당해 코어 층의 각각의 표면 위에 놓여 있고 코어 층의 각각의 표면에 결합된 2개의 캡스톡 층을 가질 수 있다.
캡스톡 층 조성물은 제2 열가소성 중합체를 포함하는데, 이 제2 열가소성 중합체는 이 중합체와 불혼화성이고 이에 분산되는 다수의 이산 입자를 함유한다. 입자의 굴절률은 제2 열가소성 중합체의 굴절률과 상이하다. 제2 열가소성 중합체는 제1 열가소성 중합체에서 언급한 열가소성 중합체 중의 하나일 수 있다. 제2 열가소성 중합체는 제1 열가소성 중합체와 상이할 수 있다. 후자의 경우에서, 제1 열가소성 중합체와 제2 열가소성 중합체는 캡스톡 층이 코어 층의 표면에 결합될 수 있고, 한 양태에서, 층이 피드블럭 공압출에 의해 가공되는 경우 결합될 수 있도록 이들이 서로 충분히 혼화성이도록 선택된다. 특정 양태에서, 제2 열가소성 중합체는 제1 열가소성 중합체와 동일하다.
통상적으로, 코어 층은 두께가 약 2 내지 13mm, 보다 특히 약 4 내지 약 10mm이고, 캡스톡 층(들)은 두께가 약 10 내지 약 400μ, 보다 특히 약 150 내지 약 300μ이다.
이산 입자는 제2 열가소성 중합체에 불혼화성일 수 있으며, 통상적으로 약 4 내지 약 30중량%, 바람직하게는 22 내지 26중량%의 양으로 존재한다. 입자는 입자 크기 직경이 약 1 내지 약 60μ, 바람직하게는 약 30 내지 약 50μ이다. 입자는 중합체 또는 안료를 포함할 수 있다. 이러한 중합체의 유용한 예는 가교 결합 폴리메틸 메타크릴레이트, 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 단량체로 개질된 가교 결합 폴리메틸 메타크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트와 스티렌과의 가교 결합 공중합체, 실리콘 수지 및 폴리알릴 메타크릴레이트를 포함한다. 이러한 안료의 유용한 비제한적인 예는 황산바륨, 이산화규소, 산화알루미늄, 수산화알루미늄 및 탄산칼슘이다.
제2 열가소성 중합체와 입자는 통상적으로 굴절률이 약 1.40 내지 약 1.65, 바람직하게는 1.49 내지 1.55이다. 입자와 제2 열가소성 중합체의 굴절률 차이는 통상 약 0.001 내지 약 0.030, 바람직하게는 0.005 내지 0.020이다.
다음의 비제한적인 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것이다. 달리 언급하지 않는 한, 모든 양과 %는 중량 기준이다.
실시예 1
본 실시예에서, 코어 층에 결합된 1개의 캡스톡 층을 함유하는 가소성 시트 제품을 제조한다. 코어 층에 사용된 제1 열가소성 중합체와 캡스톡 층에 사용된 제2 열가소성 중합체는 동일하고, 용융 지수가 2.1이고, 중량 평균 분자량이 150,000이고 굴절률이 1.490인 메틸 메타크릴레이트 약 94중량%와 메틸 아크릴레이트 약 6중량%와의 공중합체이다. 캡스톡 층에 대한 제2 열가소성 중합체와 비교하여 코어 층에 대한 제1 열가소성 조성물의 양은 2개의 층의 피드블럭 공압출 후, 코어 층의 두께가 5.75mm이고 캡스톡 층의 두께가 250μ으로 되도록 하는 양이다. 굴절률이 1.488이고 평균 입자 직경이 약 40μ인 가교 결합 폴리메틸 메틸 메타크릴레이트의 비이드를 포함하는 입자를 비이드의 25중량%의 양으로 제2 열가소성 중합체와 배합한다.
코어 층 조성물과 캡스톡 층 조성물의 스트림을 공압출하기 위해 사용하는 장치는 2개의 스트림을 용융 및 펌핑하기 위한 수단이 장착된 통상적인 압출기이다. 통상의 배합 피드블럭은, 이들이 압출기를 나온 후, 스트림이 통상의 단일-복제 시트 다이에 공급된 다음, 하나의 통상의 다중-롤 연마 단위인 냉각 래크(cooling rack) 및 풀 롤(pull roll)을 나옴에 따라 용융 형태로 스트림을 배합한다. 본 실시예에서, 1개의 캡스톡만이 코어 층의 하나의 표면에 결합되므로, 피드블럭의 한 측면에서 유동 채널은 캡스톡 층이 코어 층의 한 측면으로만 유동하도록 폐쇄한다.
장치를 가열하여 255℃의 용융 온도를 제공하고 압출 공정을 시작한다. 유동이 다이를 통해 달성되면, 시트 라인을 통상 200 내지 5,000파운드/시간인 목적하는 생산 속도로 점진 증가하는 속도로 통상의 방법으로 매단다.
실시예 2
실시예 1을 반복하여 코어 층의 양 표면에 캡스톡 층이 있고 총 두께가 약 6mm인 가소성 시트 제품을 제조한다. 따라서, 코어 층과 캡스톡 층의 조성물은 실시예 1에서와 동일하고, 피드블럭의 양 측면 상의 유동 채널이 캡스톡 조성물이 코어 층의 양 표면으로 유동하도록 개방된 것만 제외하고는 일반적인 제조 공정도 동일하다. 각각의 캡스톡 층에 대한 제2 열가소성 중합체와 비교하여 코어 층에 대한 제1 열가소성 조성물의 양은 3개의 층의 피드블럭 공압출이 완료된 후, 코어 층의 두께가 5.5mm이고 각각의 캡스톡 층의 두께가 250μ으로 되도록 하는 양이다.
본 발명은 다른 형태로 구체화되거나 본 발명의 범위 또는 필수 특징을 벗어나지 않으면서 다른 방법으로 수행할 수 있다. 따라서, 본 발명의 기술은 모두 한정하고자 함이 아니라 예시하기 위한 것이며, 본 발명의 범위는 첨부된 청구의 범위에 의해 제시된 바와 같고, 상당하는 의미 또는 범위내의 모든 변화는 본 발명 안에 포함된다.

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  26. 제1 열가소성 중합체의 코어 층과 당해 코어 층의 하나 이상의 표면에 놓여 이에 결합된 하나 이상의 캡스톡(capstock) 조성물 층을 포함하는 비다공성 무광택 가공(matte finish)된 가소성 시트 제품으로서,
    상기 캡스톡 조성물이 제2 열가소성 중합체와, 이러한 제2 열가소성 중합체와 불혼화성이고 이에 분산된 다수의 이산 입자를 함유하며, 상기 이산 입자는 직경이 30 내지 60 마이크론이고 캡스톡 층의 4 내지 30중량%를 구성하며, 상기 캡스톡 층은 두께가 약 400 마이크론 이하인 가소성 시트 제품.
  27. 제26항에 있어서, 제1 열가소성 중합체와 제2 열가소성 중합체가 서로 독립적으로 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌 공중합체, 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체, 에틸렌-메타크릴레이트 공중합체, 에틸렌-에틸 아크릴레이트 공중합체, 에틸렌-메틸 메타크릴레이트 공중합체, 에틸렌-비닐 아세테이트-메틸 메타크릴레이트 공중합체, 폴리비닐 클로라이드, 아크릴로니트릴-스티렌 공중합체, 폴리스티렌, 스티렌-메틸 메타크릴레이트 공중합체, 폴리에틸 아크릴레이트, 폴리메틸-메타크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트-메틸 아크릴레이트 공중합체, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리아미드, 폴리카보네이트, 폴리우레탄 및 실리콘 수지로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 가소성 시트 제품.
  28. 제26항에 있어서, 캡스톡 조성물이 코어 층의 한 표면에만 결합되는 가소성 시트 제품.
  29. 제26항에 있어서, 제1 및 제2 열가소성 중합체가 메틸메타크릴레이트 공중합체를 포함하는 가소성 시트 제품.
  30. 제26항에 있어서, 코어층의 두께가 1.5 내지 13mm인 가소성 시트 제품.
  31. 제26항에 있어서, 이산 입자가 22 내지 26중량%의 양으로 제2 열가소성 중합체에 분산되어 있는 가소성 시트 제품.
  32. 제26항에 있어서, 제1 열가소성 중합체와 제2 열가소성 중합체가 투명한 가소성 시트 제품.
  33. 제26항에 있어서, 제2 열가소성 중합체가 제1 열가소성 중합체와 동일한 가소성 시트 제품.
  34. 제26항에 있어서, 제1 열가소성 중합체 및 제2 열가소성 중합체가 메틸 메타크릴레이트와 메틸 아크릴레이트의 공중합체를 포함하는 가소성 시트 제품.
  35. 제29항에 있어서, 상기 공중합체가 메틸 메타크릴레이트 80 내지 98중량%와 메틸 아크릴레이트 2 내지 20중량%를 포함하는 가소성 시트 제품.
  36. 제29항에 있어서, 상기 공중합체가 메틸 메타크릴레이트 93 내지 97중량%와 메틸 아크릴레이트 3 내지 7중량%를 포함하는 가소성 시트 제품.
  37. 제26항에 있어서, 제1 열가소성 중합체와 제2 열가소성 중합체의 중량 평균 분자량 범위가 125,000 내지 150,000인 가소성 시트 제품.
  38. 제26항에 있어서, 코어 층의 두께가 2 내지 13mm인 가소성 시트 제품.
  39. 제38항에 있어서, 코어 층의 두께가 4 내지 10mm인 가소성 시트 제품.
  40. 제26항에 있어서, 이산 입자의 입자 크기 직경 범위가 30 내지 50μ인 가소성 시트 제품.
  41. 제26항에 있어서, 입자와 제2 열가소성 중합체의 굴절률 범위가 1.40 내지 1.65인 가소성 시트 제품.
  42. 제41항에 있어서, 입자와 제2 열가소성 중합체의 굴절률 범위가 1.49 내지 1.55인 가소성 시트 제품.
  43. 제26항에 있어서, 입자의 굴절률이 제2 열가소성 중합체의 굴절률과 0.001 내지 0.030 범위의 값으로 상이한 가소성 시트 제품.
  44. 제43항에 있어서, 입자의 굴절률이 제2 열가소성 중합체의 굴절률과 0.005 내지 0.020 범위의 값으로 상이한 가소성 시트 제품.
  45. 제26항에 있어서, 입자가 중합체 또는 안료로 이루어지는 가소성 시트 제품.
  46. 제26항에 있어서, 입자가 가교결합된 폴리메틸 메타크릴레이트, 아크릴레이트 단량체 또는 메타크릴레이트 단량체로 개질된 가교결합된 폴리메틸 메타크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트와 스티렌과의 가교결합된 공중합체, 실리콘 수지 및 폴리알릴 메타크릴레이트로 이루어진 그룹으로부터 선택된 중합체로 이루어지는 가소성 시트 제품.
  47. 제26항에 있어서, 가소성 시트가 코어 층과 캡스톡 조성물과의 피드블럭 공압출(feedblock coextrusion)에 의해 형성되는 가소성 시트 제품.
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