보호 및 장식 필름을 제조하기 위한 압출 코팅 방법

[발명의 명칭]

보호 및 장식 필름을 제조하기 위한 압출 코팅 방법

[기술분야]

본 발명은 일반적으로 다층 페인트 코팅된 필름을 형성하기 위한 압출 코팅(extrusion coating) 기술의 사용에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 다층 코팅은 용매계 페인트 사용에 특징적인 용매 방사 문제를 피하면서, 고속으로 고 품질 필름을 제조하기 위하여 표면-조절된 플라스틱 캐리어(carrier) 시트 위에 하나 이상의 층을 압출 코팅함으로써 제조된다.

[배경기술]

1. 자동차 외장 부품

자동차 차체의 외장(automotive exterior body) 패널은 종래에는 시트 금속 부품을 분무 페인팅함으로써 제조되었다. 투명 코트(clear coat)/칼라 코트 페인트 피니쉬(color coat paint finish)라고 불리는 것과 같은 다층 페인트 코트는 원하는 광학 효과를 얻기 위해 사용되었다. 고 광택(high gloss) 및 높은 상선명도(distinctness-of-image, DOI) 이외에 이들 페인트 코트는 또한 내화학성, 내식성 및 자외선 광에 의한 열화를 방지하는 내후성을 제공함으로써 매우 내구력이 있는 것이다.

최근에는 성형된 플라스틱 차 몸체 패널은 성형된 플라스틱 패널에 접착된 장식성 투명 코트/칼라 코트 페인트 필름으로 제조되었다. 이러한 필름의 사용은 또한 자동차 제조 공장에서 페인트 설비 및 방사 조절의 필요성을 감소 또는 제거시키면서, 페인트 용매의 증발과 관련된 환경 문제를 방지하도록 한다.

페인팅 공정 동안 방출되는 용매에 의해 발생되는 대기 오염의 정도를 감소시키려는 요구가 증가되므로, 근래에는 이들 장식 필름 생산에 대한 수 많은 접근이 시도되고 있다. 이들 공정은 일반적으로 용액 캐스팅(casting) 기술 또는 압출 기술로 분류된다. 예를 들어, Ellison 등의 미국특허 제4,810,540호 및 Rohrbacher의 제4,902,557호는 액체-캐스트(cast), 용매계 투명 코트 및 안료화한(pigmented) 베이스 코트가 리버스 롤(reverse roll) 코팅 또는 그라비어(gravure) 인쇄와 같은 코팅 공정에 의해 가요성 캐스팅 시트에 적용되는 액상 캐스팅 기술을 사용한다. 액체 캐시트 층은 분리되어 적용되고, 다음에 용매를 증발시키기 위해 높은 온도에서 건조된다.

대안으로, 압출된 필름은 자동차 외장 투명 코트/칼라 코트 필름을 제조하는데 사용되었다. Duhme의 국제출원 PCT US93 07097호는 페인트 필름이 캐리어 시트 위에 압출된 층을 분리하면서, 베이스 코트 및 투명 코트를 공압출(coextrusion)함으로써 제조되는 접근법을 기재한다. 캐리어는 다음의 사출 성형(injection molding) 공정에서 투명 코트 및 칼라 코트에 대한 지지 시트로서 사용되었다. 압출된 투명 코트 및 칼라 코트는 캐리어에 의해 몰드에서 지지되고, 몰드에서 형성된다. 투명 코트는 공압출의 각 층에서 폴리비닐리덴 불화물(PVDF) 및 아크릴 수지의 다른 비율을 가진 공압출된 시트이다.

Strassel의 미국특허 제4,317,860호 및 제4,364,886호는 또한 압출된 시트의 한 측은 주로 PVDF이고, 다른 한 측은 주로 아크릴 수지인 이층 공압출과 같은 다층 필름의 공압출을 설명한다. 이들 일원(一元) 구조는 성형된 물품을 제조하거나 시트를 성형된 폴리머에 부착하는데 사용된다.

종래에는 또한 압출된 폴리머 물질이 연마된 드럼(drum)에 코팅된 프리(free) 필름을 제조하는데 필름 압출 기술이 사용되었다. 그리고 나서, 이들 필름은 다양한 칼라 코트로 언더코팅된다. 드럼과 접촉하는(및 프리 필름으로서 드럼으로부터 분리된) 압출된 프리 필름의 외장 표면은 고 광택 및 상선명도를 가지지 않는다. 또한 이 방법에서 제조된 필름은 접착된 캐리어 시트를 가지지 않고, 이것은 필름 취급을 어렵게 하고, 후속 공정에 의해 쉽게 손상된다.

Reafler의 미국특허 제5,114,789호에 설명된 다른 접근법은 탄력적이고 신축성 있는 캐리어 시트 위에 용매-다이(die) 압출 코팅되고, 용매를 증발시키기 위해 높은 온도에서 건조된 안료화된 베이스 코트를 포함하고, 베이스 코트에 반응성 투명 코트를 압출 코팅한다. 캐리어 필름 및 압출 코팅된 페인트 층은 일원 시트로서 가열 연화되고, 쉬링크 랩(shrink wrap) 공정에 의해 성형되고 형성된 기재(substrate)에 적용된다.

자동차 외장 필름을 제조하는데 일반적으로 사용되는 공정에서, PVDF 및 아크릴 수지의 블렌드(blend)를 포함하는 투명 코트 및 칼라 코트는 용매 또는 분산 캐스팅인 리버스 롤 코팅기(coater)에 의해서 캐스트된다. 일반적으로 공정에 사용되는 페인트 코트의 필름 두께는 최종 사용자의 필요에 의해 규정된다. 몇 가지 예에서 상대적으로 두꺼운 필름을 제조하려는 요구는 어떤 제조상의 한계를 부과할 수 있다. 물질을 적절하게 건조시키고 기포(air entrap)를 방지하기 위해 라인 속도는 전형적으로 1분당 25피트이다. 이 느린 처리량은 리버스 롤 코팅기의 코팅 생산 능력을 제한하고, 또한 다량의 유기 용매를 릴리이스(release)한다. 용액-캐스트 PVDF/아크릴 투명 코트가 상대적으로 다량의 용매를 가진 용매계 용액으로부터 코팅되었을 때 이 용매 릴리이스는 특히 명백하다. VOC 방사는 높다. PVDF는 한정된 용해도를 가지고, 용해시키기 위해 강한 용매가 필요하다. N-메틸 피롤리돈(상품명 M-Pyrol)으로 알려진 이런 용매의 하나는 수지를 용액 캐스팅에 용해시킬 필요가 있거나 분산 캐스팅에서 합체 보조로서 사용될 수 있다. 게다가, 교차오염은 이전에 사용된 드럼, 호스, 팬, 펌프 등에서 잔여 물질을 용해시킴으로써 발생할 수 있다. 또한, 코팅동안 강한 용매는 건조 오븐에서 케이크드-온(caked-on) 수지를 용해시켜 코팅될 웹(web)에 캐스케이드 다운(cascade down)하도록 할 수 있다. 게다가, 이들 강한 용매는 고가이다.

따라서, 낮은 생산 라인 속도, 높은 VOC, 교차-오염 및 고가 용매 사용의 악영향을 방지하면서 장식 및 보호용 표면 필름을 생산하고자 하는 요구가 있다. 압출 기술은 강한 용매의 사용 및 관련된 용매 방사 문제를 피할 수 있는 대안이 될 수 있다. 하지만, 상기한 것과 같은 압출 기술은 높은 라인 속도 및 낮은 비용에서 고 품질 필름을 생산하는데 성공적으로 적용되지 못했다.

본 발명은 용액 또는 폴리머 필름의 분산 캐스팅 및 전통적인 압출에 대한 대안인 압출 코팅 공정을 제공한다. 본 발명은 강한 용매 사용 및 상기한 그와 관련된 문제를 피하면서 PVDF/아크릴 필름이 특히 유용하다. 본 발명의 압출 코팅 기술의 사용은 고가의 용매를 피하고, VOC 방사를 발생하지 않으며, 용매 캐스팅과 관련된 교차-오염을 피하는 이점을 제공한다. 게다가, 아래에서 더욱 자세히 강조하겠지만, 본 발명은 라인 속도를 크게 증가시키고, 제조 공정에서 단계를 단축시키며, 투명 코트/칼라 코트 필름 생산비용을 감소시키는 부가적인 이점을 가진다.

게다가, 본 발명은 성형된 플라스틱 자동차 외장 몸체 패널 및 부품 제조에 특별한 용도를 가진다. 본 발명은 자동차 외장 품질의 고 광택, 높은 DOI 투명 코트/칼라 코트 페인트 필름을 제조하는 방법을 제공한다.

2. 사이딩 패널 외장 부품

본 발명은 자동차 외장 부품에 관련하여 상기와 같이 설명되었지만, 본 발명은 또한 자동차 내장 성분, 외장 사이딩 패널 및 관련된 야외 구조 제품, 해양 제품, 신호, 및 유사한 구조를 가진 다른 내장 또는 외장 필름 제품과 같은 다른 물질에 대한 보호 및 장식 코팅으로서의 용도를 가진다.

비닐(PVC) 사이딩 패널과 관련된 다음의 서술은 압출된 플라스틱 시트에 외부 내후성 장식 표면을 제조하는 본 발명의 한가지 사용 예이다. 그러나, 본 발명은 비닐 이외에 플라스틱 기재 패널에 적용될 수 있다.

나무, 금속 및 비닐은 상업적 및 주거 구성의 구조 및 개조에서 사이딩 판자 또는 지붕판자로서 일반적으로 사용되는 물질이다. 페인팅된 나무는 아마 소비자들에게 이들 중 미학적으로 가장 만족스러운 물질이겠지만, 나무는 곤충, 설치동물 및 새에 의해 부패 및 공격받아 악화되어 손상된다. 나무 표면은 페인트, 착색제 및 방수제를 사용한 일정한 재보호가 필요하다.

나무에 비해 금속의 이점은 나무에 적용되는 코팅보다 그런 요소에 대해 더 저항력이 있는 백드-온(baked-on) 피니쉬를 제공하는 능력을 포함하고, 따라서 소비자에게 수반하는 물질 및 노동 비용을 절감시킨다. 그러나, 금속계 사이딩은 낮은 열 절연 값을 가지고, 눈 및 표면에 대한 다른 강풍에 의한 긁힘 및 손상에 민감하다. 게다가 나무 표면만큼 만족스러운 외관을 갖지 않는다.

비닐 사이딩은 대부분의 고 품질 나무 및 금속 사이딩에 비해 경제적인 이점을 갖는다. 이것은 금속보다 절연성이 우수하고, 손상 및 긁힘에 저항력이 크다. 하지만, 비닐은 태양 자외선으로 인한 분해에 민감하다. 이전에, 비닐 사이딩은 일반적으로 높은 광택 또는 비닐 사이딩의 일정한 광채 때문에 나무에 비해 미학적으로 손해를 입었고, 다소 부자연스럽거나 "플라스틱" 외관을 가졌다. 게다가 소비자에게 만족스러운 자연스러운 외관의 나뭇결(grain) 양식을 가지는 비닐 표면을 장식하는 것은 어렵다.

본 발명은 페인팅된 나무 표면 또는 자연스러운 페인팅되지 않은 나뭇결의 외관을 가지는 우수한 야외 내후성 표면을 가지는 비닐계 사이딩 패널을 경제적으로 제조하는 공정을 제공함으로써 현재 사용되는 비닐 사이딩의 단점을 극복한다.

현재 시장의 비닐 사이딩은 나뭇결 외관을 제조하기 위하여 PVC의 압출된 시트를 장식 또는 양각하는 공정에 의하여 제조된다. 이 공정에서 인쇄된 나뭇결 양식을 비닐로 옮기기 위해 실리콘 코팅된 릴리이스 종이가 사용된다. 전형적으로 나뭇결 양식을 가진 아크릴 선명한 코트 및 칼라 코트는 종이 캐리어 시트 위에 코팅되고, 열 및 압력 하에서 비닐 압출 위에 전사-라미네이트(transfer-laminate)된다. 나뭇결 칼라 코트는 페인팅되거나 페인팅되지 않은 나무 외양을 모방할 수 있다. 투명 코트 및 나뭇결 칼라 코트는 종이 캐리어 시트로부터 압출 또는 릴리이스와 접착하여, 투명 코트는 밑에 있는 나뭇결 칼라 코트에 대한 보호 외부 코팅을 형성한다. 이동 공정 동안, 릴리이스 종이는 이동되는 장식 나뭇결 표면에 깊은 양각을 이동시키는 양각 롤에 의해 압출과 접촉시켜 프레스한다. 깊은 양각 또는 톱니 모양은 자연 나무의 광채를 정확하게 닮은 피니쉬된 표면에서 "그림자" 효과를 생성한다. 이들 양각없이 비닐 나뭇결을 모방한 표면은 다른 광 각도에서 평평한 외관 - 플라스틱을 모방한 나무 패널의 만족스럽지 못한 외양을 주는 부자연스러운 외관 - 을 가진다.

비닐 나뭇결 패널을 제조하는 이러한 종래 공정은 몇 가지 단점을 가진다. 주요한 단점은 이 공정에 의해 제조된 광택 정도가 너무 높다는 것이다. 표면 광택은 다양한 기술에 의해 측정되고, 한가지 기술(ASTM D 3679-86,5.11)에 따라, 종래기술에 의해 일반적으로 제조된 표면 광택 정도는 약 40 내지 약 50 광택 단위로 부터 75°광택 리딩(reading)을 가진다. 약 20 광택 단위 이하의 광택 리딩을 가지는 훨씬 낮은 뿌연 표면, 바람직하게는 약 12 광택 단위 이하는 나뭇결 피니쉬를 모방한 더 자연스러운 외관을 제조하는데 바람직하다.

표면 광택 문제 이외에, 종래 기술의 실리콘-코팅된 종이 캐리어 시트는 장식 코팅의 조심스럽게 조절된 프린팅을 방지할 수 있다. 캐리어 시트는 또한 비닐 시트를 압출하기 위하여 이동된 장식 층으로부터 자유롭게 릴리이스될 수 있다. 장식 코팅이 압출기(extruder) 다이 개구부를 나온 직후, 가열된 비닐 압출로 이동될 수 있으므로, 장식 나뭇결 층을 비닐 시트로 이동시키는 것은 높은 온도에서 일어난다. 나뭇결 코트가 이동될 때 비닐 시트가 양각된다면, 양각을 실제로 형성하기 위하여 양각 온도가 높아야 한다. 양각 전에 비닐 압출 온도의 상당한 감소는 깊은 부조 형성을 막을 수 있다. 이동된 나뭇결 코트는 낮은 광택을 생성하기 위하여 매우 거친 표면을 갖고, 거친 표면은 캐리어 시트의 적절한 릴리이스를 방해할 수 있다. 높은 이동 및 양각 온도에서 캐리어 시트의 어떤 코팅은 그로부터 적절하게 릴리이스되기보다 캐리어에 선택적으로 부착될 수 있다.

나뭇결 또는 다른 표면 피니쉬를 제공하기 위해 비닐 시트로 이동된 장식 코팅은 UV 분해, 갈라짐 및 다른 날씨 문제로부터 밑에 있는 비닐 패널을 보호할 수 있다.

따라서, 페인팅되거나 페인팅되지 않은 자연 나뭇결의 외관을 닮은 충분히 낮은 광택 표면을 가진 장식 나뭇결 비닐 시트를 제조하는 공정이 필요하다. 나뭇결 코팅이 캐리어에 인쇄되고 캐리어에서 비닐 압출로 이동되는 이동 공정에서, 비닐이 깊게 양각되는 동안 장식 나뭇결 코트가 적절하게 캐리어로부터 릴리이스되어 비닐에 접착되는 것을 확인할 필요가 있다. 깊은 양각 단계는 불리하게 영향받지 않아야 한다. 장식 나뭇결의 낮은 뿌연 표면은 캐리어로부터의 적절한 릴리이스에 불리하게 영향을 주지 않아야 하고, 이들 단계는 적절한 양각을 위해 필요한 높은 온도 및 압력에서 실행되어야 한다.

이들 기술상의 문제는 여기에서 인용문으로 사용한 Spain 등의 출원자의 미국특허 제5,203,941호에 설명된 공정에 의해 상당 부분 해결되었다. Spain 등의 특허는 뿌연 릴리이스 캐리어 시트에 장식 코팅으로서 적용된 용매-캐스트 페인트 필름을 설명하였다. 본 발명은 외부 보호 코트를 위해 용매-캐스트 필름을 사용하는 단점을 피한 비닐 사이딩 패널을 제조하는 공정을 제공한다.

본 발명의 일 측면은 야외 사용에 적합한 비닐 시팅을 압출한 장식 나뭇결을 제조하는 방법을 제공하고, 여기에서 장식 나뭇결의 표면은 자연 나뭇결을 닮은 충분히 낮은 광택을 가진다. 선택적으로, 장식 나뭇결 표면은 자연 외관의 나뭇결 표면을 제조하기 위하여 깊게 양각될 수 있다. 코팅된 캐리어가 높은 온도에서 이동된 장식 표면으로부터 적절하게 릴리이스되는 동안, 낮은 광택 나뭇결 코트는 압출된 비닐 시트로 이동하고, 비닐 압출에 적절하게 접착된다. 본 발명은 또한 오랜 기간 UV 분해 및 갈라짐 문제를 막는 내후성 장식 표면 코팅을 가진 압출된 플라스틱 사이딩 패널을 제공한다.

[발명의 요약]

본 발명은 압출열(heat of extrusion)을 가지는 압출가능한 폴리머의 물질을 제공하는 단계; 무용매 압출에 의해 압출기 다이로부터 나온 폴리머 물질을 압출기 다이 개구부를 연속 통과하여 이동하는 고광택의 내열성 캐리어 시트-여기서 캐리어 시트는 상기 압출열 하에서 필수적으로 탄성이 없는 상태를 유지함-의 평활한 표면위로 압출 코팅하여 상기 캐리어 시트와 접촉되어 있는 균일한 두께의 내후성의 열가소성이며 열성형가능한 광학적으로 투명한 코트를 포함하는 제1층을 형성하는 압출 코팅 단계; 투명 코트를 냉각하여 캐리어 시트 상에서 경화하도록 투명 코트가 캐리어 시트에 의해서 지지되는 동안 상기 투명 코트를 냉각면과 연속 가압 접촉하도록 통과시키고, 상기 제1층에 박막의 필름 형태의 열가소성이며 열성형가능한 폴리머 물질의 착색된 제2층을 적용하며, 또한 상기 제2층을 경화하여 상기 제1층 및 제2층이 상기 캐리어 시트에 의해서 지지되는 동안 서로 결합되는 복합 페인트 코트를 형성하는 단계; 및 상기 착색된 제2층을 위해서 투명한 보호용 외부코트의 보호용 제1층의 외부면-여기서, 보호용 제1층의 외부면은 상기 압출 코팅단계에서의 상기 캐리어 시트와 접촉에 의해서 고광택 및 높은 상선명도의 자동차용 외장이 제1층에 전사됨-이 노출되도록 상기 복합 페인트 코트로부터 캐리어 시트를 분리하는 단계를 포함하는 자동차용 차체 패널의 표면 필름으로 사용되는 보호 및 장식용 시트재 제조방법에 관한 것이다.

간단하게, 본 발명의 일 실시예에서는 캐리어 시트의 평활한 표면에 일정한 필름 두께의 압출된 코팅을 형성하기 위해서 이동하는(moving) 캐리어 시트 상에 압출기 다이로부터 나온 고체 폴리머를 압출 코팅하는 것을 포함하는 보호 및 장식용 표면 필름을 제조하는 공정을 포함한다. 압출 코팅된 층은 바람직하게 압출기 다이 개구부를 지나 빠른 속도로 이동하는 캐리어 상에 광학적으로 투명한 제일 층으로 형성된다. 압출 코팅된 제일 층은 냉각 롤(chill roll)과 접촉시키는 것과 같은 방법으로 온도를 감소시켜서 경화되고, 냉각된 제일 층에 얇은 필름 형태로 착색된 제이 층을 적용시켜서 제일 및 제이 층이 서로 접착된 복합 페인트 코트를 형성한다. 조건적으로 사이즈 또는 점착성의 코트가 제이 층에 적용될 수 있다. 복합 페인트 코트는 바람직하게 백킹 시트(backing sheet) 또는 다른 기재 패널에 전사되고, 그 후에 착색된 제이 층 및 밑에 있는 기재 패널에 대해 투명한 보호 외부 코트를 제공하면서 높은 상선명도를 가진 고 광택 표면으로 제일 층의 외부 표면을 노출하기 위하여 캐리어 시트는 결과의 라미네이트로부터 분리된다.

다양한 폴리머 필름-형성 물질이 압출 코팅된 외부 층을 형성하는데 사용될 수 있지만, 바람직한 압출 가능한 물질은 불화폴리머 및 아크릴 수지의 블렌드 및 혼합물이고, 불화폴리머는 폴리비닐리덴 불화물(PVDF)인 것이 바람직하다.

일 실시예에서 착색된 제이 층은 압출-코팅된 제일층 위에 용매 캐스팅될 수 있거나 선택적으로 제1 및 제2층은 무빙 캐리어 시트 위에 코팅된 공압출로서 형성될 수 있다.

본 발명의 다른 형태는 투명 코트 및 밑에 놓인 칼라 코트뿐만 아니라, 사이즈, 타이 및 다른 기능성 코트까지 포함하는 복합 라미네이트의 다양한 층의 공압출을 포함한다. 캐리어는 또한 세로로 일렬이 되어 압출될 수 있다.

복합 페인트 코트의 하나 이상의 층이 고체 폴리머를 사용하여 압출 코팅될 수 있으므로, 공정은 고가의 용매 사용을 피하고 또한 VOC 방사 및 용매 캐스팅과 관련된 교차-오염을 피한다. 공정은 또한 제조시간 및 비용을 감소시킬 수 있다. 압출 코팅을 위한 라인 속도는 용매 캐스팅 기술에서 1분당 25피트인 것에 비해 최소한 1분당 50피트일 수 있고, 몇 가지 예에서 1분당 200피트를 초과한다.

라인 속도에서 이러한 개선 및 압출물의 질에서 관련된 개선은 압출되는 물질의 백본(backbone)을 포함하는 블렌드된 폴리머 물질의 적합성을 조절함으로써 제조된다. 블렌드된 폴리머 물질의 용융물(melt) 점성도가 서로 합리적으로 접근하도록 조절함으로서, 압출 온도로 가열되었을 때 혼합된 물질의 흐름(flow) 특성은 평활하고, 또한 스트레스 형성 및 경화된 필름에서 시각적인 결함(defect)을 피하는 더 일정한 흐름을 생산한다.

본 발명의 이들 및 다른 측면은 하기의 상세한 설명 및 그에 따른 도면에 관하여 설명함으로써 더욱 완전하게 이해될 것이다.

[도면의 간단한 설명]

제1도는 투명 코트와 용매 캐스트 칼라 코트가 캐리어 시트 위에 압출 코팅되는 본 발명의 일 실시예를 일반적으로 설명하는 개략도이다.

제2도는 릴리이스 코트 또는 광택 조절 코트를 캐리어 시트에 적용하고 릴리이스-코팅된 캐리어 시트에 투명 코트를 압출 코팅하는 공정을 설명하는 개략도이다.

제3도는 투명 코트/칼라 코트 필름이 얇은 반강체 백킹 시트로 전사-라미네이트되는 공정에서 추가된 단계를 설명하는 개략도이다.

제4도는 시트가 시트 압출기에 의해 형성되는 동안 페인트 필름이 백킹 시트에 적용되는 공정에서 선택적인 다음 단계를 설명하는 개략도이다.

제5도는 제3도 또는 제4도에서 나타낸 단계에 의해 생성된 라미네이트가 진공-형성되고, 피니쉬된 패널을 제조하기 위해 사출 성형되는 공정의 마지막 단계를 설명하는 개략도이다.

제6도는 제5도의 피니쉬된 페인트 코팅된 패널의 다층을 설명하는 개략적인 단면도이다.

제7도는 투명 코트 및 칼라 코트가 캐리어 시트에 적용되는 압출 코팅으로서 형성되는 본 발명의 일 실시예를 설명하는 개략도이다.

제8도는 투명 코트 및 칼라 코트가 캐리어 시트에 공압출 코팅으로서 제조되는 본 발명의 일 실시예를 설명하는 개략도이다.

제9도는 수지 및 첨가제가 압출 코팅 공정에서 사용되는 균질의 펠렛(pellet)을 형성하기 위하여 압출기에서 용융물 블렌딩에 의해 컴파운딩되는 본 발명의 일실시예를 설명하는 개략도이다.

제10도는 투명 코트와 같은 투명 코팅된 캐리어 시트에 적용되는 칼라 코트 및 사이즈 코트의 분리된 공압출 코팅이 캐리어 시트 위에 압출 코팅되는 일 실시예를 설명하는 개략도이다.

제11도는 릴리이스된 광택 조절 코팅이 용매 공정과 용매계 그라비어 양식으로 인쇄되고 칼라 코트 및 사이즈 코트로 공압출 코팅된 압출-코팅된 투명 코트에 의해 캐리어 시트에 적용되는 일 실시예를 설명하는 개략도이다.

제12도는 공압출된 기재와 캐리어 시트가 압출 코팅/라미네이팅 스테이션에서 적용되는 공압출 코팅된 칼라 코트 및 투명 코트가 형성되는 실시예를 설명하는 개략도이다.

제13도는 제12도에 나타낸 기재, 사이즈 코트, 칼라 코트 및 투명 코트를 포함하는 시트가 형성되고, 라미네이팅 스테이션에서 적용되기 보다 캐리어 시트와 압출 코팅되는 실시예를 설명하는 개략도이다.

제14 및 15도는 라미네이트가 사출 몰드 안에 직접 놓여지고, 피니쉬된 패널로 성형되는 인-몰드(in-mold) 공정을 설명하는 개략적인 단면도이다.

제16도는 기재가 시트 형태로 공압출되고, 사이즈 코트, 칼라 코트 및 투명 코트를 압출 코팅하고, 캐리어 시트를 도입하는 실시예를 설명하는 개략도이다.

제17도는 나뭇결 프린트 또는 패턴의 시리즈를 적용하는 초기 단계와 하나 이상의 칼라 코트 및 사이즈 코트를 포함하는 사이딩 패널을 제조하는 공정을 설명하는 개략도이다.

제18도는 양각된 장식 나뭇결 표면을 가지는 압출된 플라스틱 사이딩 패널을 제조하는 공정에서 인-라인(in-line) 장식 이동 및 양각 단계를 설명하는 개략도이다.

제19도는 장식 나뭇결 포일(foil)의 한 실시예의 성분을 설명하는 개략적인 단면도이다.

제20도는 피니쉬된 플라스틱 사이딩 패널의 성분을 설명하는 개략적인 단면도이다.

제21도는 캐리어 시트가 투명 코트, 칼라 코트의 압출 코팅, PVC 칼라 코트의 임의의 압출 코팅 및 압력에 민감한 접착제의 이동으로 압출 코팅되는 본 발명의 일 실시예를 설명하는 개략도이다.

[발명의 상세한 설명]

도 1은 투명 코트 필름(10)(투명 탑코트(topcoat)라고도 불리는)이 탄력적인 캐리어 시트(12) 위에 압출 코팅되는 본 발명의 일 실시예를 개략적으로 설명한다. 캐리어 시트는 바람직하게 탄력적이고, 내열성이고, 탄성이 없고, 자체-지지하는 고 광택 폴리에스테르(PET)의 일시적인 캐스팅 시트이다. 일 실시예에서 캐리어 시트는 Hoechst Celanese Corp.에 의해 Hostaphan 2000 폴리에스테르 필름이라는 명칭으로 판매되는 것과 같은 2 mil 두께의 2축으로 방향지어진 폴리에스테르 필름일 수 있다. 캐리어 시트는 하기하는 것과 같이 임의로 릴리이스 코팅될 수 있다.

투명 코트는 바람직하게 투명한 필름으로 압출될 수 있는 고체 폴리머 물질을 포함한다. 투명 코트 폴리머는 본질적으로 투명 코트 필름을 건조 또는 경화시키는 높은 온도에 노출시킬 필요가 있는 용매를 포함하지 않는다는 의미에서 고체 폴리머이다. 폴리머 물질은 아크릴제품, 우레탄, 비닐, 불화폴리머 및 그것의 블렌드와 같은 다양한 열가소성(thermoplastic), 열성형성(thermoformable) 및 내후성 폴리머를 포함할 수 있다. 폴리비닐리덴 불화물(PVDF) 및 폴리비닐 불화물(PVF)은 바람직한 불화폴리머이다. 현재 바람직한 압출 가능한 폴리머 물질은 PVDF 및 아크릴 수지의 블렌드 또는 혼합물을 포함한다. 폴리에틸 메타크릴레이트(PEMA)도 사용될 수 있지만, 바람직한 아크릴 수지는 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA) 또는 그의 코폴리머이다. 현재 바람직한 제제(formulation)에서 투명 코트물질은 PVDF/아크릴 제제에 존재하는 전체 고체 무게에 대하여 약 50% 내지 약 70%의 PVDF 및 약 30% 내지 약 50%의 아크릴 수지를 포함한다. 즉, 이들 고체 범위는 투명 코트 제제에서만 PVDF 및 아크릴 성분의 상대적인 비율에 근거한다. UV 안정제, 안료 및 충전제와 같은 다른 소량의 고체도 투명 코트 제제에 포함될 수 있다.

투명 코트 폴리머는 호퍼(hopper)(14)로부터 캐리어 시트 표면에 근접한 압출기 다이(16)를 가지는 압출기에 공급되어 펠렛의 형태로 압출 가능한 물질로서 미리 형성된다. 캐리어 시트는 공급 롤(18)로서 제공되고, 감겨있지 않으며, 압출기 다이 개구부 옆을 지나 높은 라인 속도로 이동한다. 일 실시예에서, 라인 속도는 1분당 200피트를 초과한다. 다이는 압출기 다이 슬롯 옆을 지나 높은 속도로 연속적으로 움직이는 캐리어 시트를 일정하게 코팅하는 일정한 두께의 액체의 얇고 낮은 점성도 코팅을 형성하기 위해 좁은 슬롯을 통해 폴리머 물질을 압출한다. 압출 온도는 340℉를 초과하고, 몇 가지 예에서는 450℉에 접근할 수 있다. 압출기 다이의 밑을 통과하기 위한 코팅의 전체 두께는 캐리어의 폭을 가로질러 적용된다. 압출된 코팅은 그후에 즉시 냉각 롤(17)과 접촉함으로써 냉각되고, 이것은 압출된 투명 코트 층을 경화시킨다. 냉각 롤을 사용한 냉각 단계는 아래에서 더욱 자세히 설명된다. 압출 코팅된 캐리어는 테이크-업 롤(20)에 감겨진다.

안료화된 칼라 코트 물질(22)은 캐리어(12)의 압출된 투명 코트 측(coat side)에 용매 캐스트된다. 칼라 코트(22)는 열경화성, 열성형성 및 내후성 아크릴 제품, 우레탄, 비닐, 불화폴리머 및 그들의 블렌드와 같은 페인트 필름을 위한 바인더로서 사용되는 다양한 폴리머를 포함할 수 있다. 불화폴리머는 바람직하게 PVDF 또는 PVDF 수지의 코폴리머를 포함한다. 바람직한 칼라 코트 제제는 PVDF 및 아크릴 수지의 코폴리머 블렌드이다. PEMA도 사용될 수 있지만, 바람직하게 아크릴 성분은 PMMA를 포함할 수 있다. 게다가, 반사 박편은 금속의 외관을 가지는 자동차 필름을 제조하기 위하여 칼라 코트에서 균일하게 분산될 수 있다. 칼라 코트 제제를 용매 캐스팅하는 제제는 Spain 등의 국제출원 WO 88/07416에서 예로써 설명되었고, 이것은 여기에서 인용문으로 사용되었다. 투명 코트위에 칼라 코트의 용매 캐스팅 후에, 칼라 코트는 용매를 증발시키기 위해 높은 온도에서 건조되고, 페인트 코팅된 캐리어는 테이크-업 롤(38)에 겨진다. 임의의 사이즈 또는 점착성 코트는 캐리어 시트의 칼라 코트 측에 적용될 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에서 투명 탑코트(10)는 캐리어(12)의 표면 위에 일반적으로 약 0.1mil 내지 3.0mil의 범위의 두께의 얇은 필름 형태로 압출 코팅될 수 있다. 더 두꺼운 탑 코트는 반사 박편을 가진 베이스 코트를 포함하는 어떤 다-층 필름에 사용될 수 있다. 캐리어는 바람직하게 DuPont Mylar A 또는 Hoechst Hostaphan 2000과 같은 방향지어진 폴리에스테르 캐스팅 필름이다. 캐리어 시트의 두께는 0.48mil 내지 3.0mil일 수 있지만, 바람직하게는 1.42 내지 2.0mil이 다음 코팅 및 라미네이션 작용 즉, 웹 조절 및 열 이동 특성에 최상으로 작용한다.

이 실시예에서 캐리어 필름은 풀려지고, 투명 탑코트(10)가 캐리어 시트 위에 압출 코팅되는 압출 코팅 다이(16)를 통과한다. 탑 코트 제제는 바람직하게 폴리비닐리덴 불화물 즉, Kynar 720(Elf Atochem) 및 폴리메틸 메타크릴레이트, 즉 Plexiglas VS100(Atohaas)와 같은 불화탄소/아크릴 블렌드를 포함하는 압출 가능한 고체 폴리머 물질이다. 이들 블렌드에서 불화탄소 폴리머 함유량은 약 50% 내지 약 70% 범위일 수 있고, 아크릴 성분은 약 30% 내지 약 50% 범위일 수 있다. 다른 불화탄소, 다른 아크릴제품 및 그의 코폴리머도 탑코트로 사용될 수 있다. 바람직한 탑코트 두께는 피니쉬된 제품에서 필요한 광택, DOI 및 내침식성, 내풍화성 및 내충격성을 얻기 위해 약 0.5 내지 2.0mil의 범위이다. 결과의 투명 코트 필름은 프리 필름 또는 자체-지지된 필름이 아니고, 공정 동안 내내 지지를 위해 캐리어 시트(12)의 사용이 필요하다.

도 2는 도 1에서 일반적으로 설명된 압출 코팅 공정에서 연속적인 단계를 더욱 자세하게 설명한 개략도이다. 도 3 내지 5는 성형된 플라스틱 차 몸체 패널에 자동차 외장의 상질 페인트 코트를 생산하는데 적용되는 압출 코팅 공정에서 연속적인 단계를 설명하는 개략도이다. 압출 코팅된 투명 코트/칼라 코트 필름은 피니쉬된 몸체 패널에 고 광택/높은 DOI의 보호 및 장식 외부 표면을 형성하기 위해서 성형된 플라스틱 차 몸체 패널의 외형 표면에 접착되었다. 기재 패널에 대해 보호 및 장식용 표면 필름에 적용될 때 다른 부품도 본 발명의 범위 내에 있으므로 도 2 내지 5는 본 발명의 압출 코팅된 필름 사용의 일 실시예로 이해되어야 한다.

도 2를 설명하면, 캐리어(12)는 압출된 투명 코트의 광택 및 DOI 정도를 조절하는 방법을 제공하는 임의의 릴리이스 코트와 첫 번째로 코팅된다. 캐리어 필름(12)의 공급 롤(18)은 전형적인 그라비어 실린더(24)에 의해 릴리이스 코트 물질(23)을 캐리어 표면에 적용하기 전에 일련의 롤 주위를 통과하는 캐리어 시트와 함께 나타낸다. 릴리이스 코트는 바람직하게 그라비어 인쇄 또는 직접적 또는 리버스 롤 코팅에 의한 것과 같은 전형적인 코팅 공정에 의해 캐리어에 적용되는 실리콘계 액체 코팅이다. 그리고 나서 릴리이스 코팅된 캐리어는 릴리이스 코트를 건조하기 위해 오븐(26)을 통과한다. 건조 오븐은 릴리이스 코트 물질을 건조 및 교차결합 시키기에 충분한 임핀징(impinging) 공기 오븐을 포함하는 것이 바람직하다. 릴리이스 코트의 부품은 바람직하게 조절되어 건조된 필름 형태로 고 광택 표면을 제조한다.

릴리이스 코팅된 캐리어 시트(27)는 건조 오븐(26)에서 나와 압출기 다이(16)가 캐리어 시트의 릴리이스-코팅된 표면 위에 투명 코트 필름(10)을 압출 코팅하는 압출 코팅 조작을 통과한다. 압출 코팅 단계 직후에 투명-코팅된 필름은 필름이 조절 냉각되는 냉각 롤(17) 주위를 통과한다. 하나 이상의 수 냉각된 냉각롤은 조절된 온도를 감소시키기 위해 캐리어 시트와 접촉하는데 사용될 수 있다. 캐리어가 냉각되는 공정은 또한 피니쉬된 제품의 외장 광택 및 DOI를 조절한다. 다음에, 압출 탑코팅되고, 릴리이스 코팅된 캐리어 필름(28)은 테이크-업 롤(20)에 감겨진다.

도 1을 다시 설명하면, 캐리어(28)의 투명 코트 측은 용매 캐스트 칼라 코트로 코팅된다. 칼라 코트 필름이 또한 그라비어 인쇄 또는 다른 용매 캐스팅 또는 코팅 기술에 의해 적용될 수 있지만, 용매 캐스트 칼라 코트 물질(22)은 리버스 롤코팅 스테이션(30)에 의해 적용된다. 압출된 투명 코트 및 용매 캐스트 칼라 코트를 포함하는 페이트 코팅된 필름(32)은 그리고 나서 건조 오븐(34)을 통과한다. 칼라 코트는 약 250℉ 내지 400℉의 오븐 온도에서 건조되는 것이 바람직하다. 건조는 이 분야에서 공지된 대로 다수의 단계에서 시행되는 것이 바람직하다. 용매가스는 건조 공정에 의해 제거되고, 릴리이스 코팅된 캐리어 시트에 압출 코팅된 투명 코트에 접착시킨 경화된 형태의 칼라 코트를 포함하는 오븐을 나오는 필름(36)을 남긴다. 그리고 나서 필름(36)은 테이크-업 롤(38)에 감겨진다.

다음에 캐리어에 페인트 코트의 칼라 코트 측은 열가소성 접착제와 같은 사이즈 코트와 코팅될 수 있다. 염소화된 폴리올레핀(CPO) 접착제는 열경화성 폴리올레핀의 제조된 기재에 접착하기 위한 타이 코트로 사용된다. CPO 사이즈 코트 제제는 바람직하게 톨루엔과 같은 용매와 약 25중량%/75중량%의 비율로 혼합된 Hypalon 827B(DuPont)를 포함한다.

도 3을 설명하면, 페인트 코팅된 캐리어(36)는 다음에 건조된 페인트 전사-라미네이팅 기술에 의해 열성형 폴리머 백킹 시트로 라미네이트된다. 라미네이팅 단계는 캐리어 시트를 투명 코트 층으로부터 분리하고, 동시에 투명 코트 및 칼라 코트를 반-경화된 백킹 시트(40)에 접착시키는 과정을 포함한다. 백킹 시트(40)는 처음에 공급 롤(41)에 감겨 있고, 풀려진 후, 전사-라미네이팅 스테이션(42)으로 공급된다. 백킹 시트의 두께는 약 10 내지 약 40mil의 범위가 바람직하고, 20mil이 백킹 시트의 바람직한 두께이다. 백킹 시트는 열가소성 폴리올레핀, 폴리에스테르, ABS, 나일론, PVC, 폴리카보네이트, 폴리아크릴레이트 또는 폴리프로필렌 또는 폴리에틸렌과 같은 폴리올레핀과 같은 다양한 폴리머 물질로부터 제조될 수 있다. 페인트 코팅된 캐리어 및 백킹 시트는 겹쳐진 시트를 접촉시켜 압착하고, 점착성 사이즈 코트를 활성화하기에 충분한 온도에서 가열하기 위해서 가열된 라미네이팅 드럼(44) 및 압력 롤(46) 사이를 통과하고, 이것은 건조된 칼라 코트에 코팅될 수 있다. 선택적으로 사이즈 코트는 백킹 시트와 공압출되거나 백킹 시트에 대해 투명 코트 및 칼라 코트 라미네이션 전에 백킹 시트로 라미네이트할 수 있다. 도 4의 공정은 페인트 코트(투명 코트/칼라 코트)를 반-경화된 열성형성 백킹 시트의 표면으로 이동시킨다.

전사-라미네이팅 단계에 이어, 캐리어 시트(27)는 결과의 라미네이트로부터 분리되고, 언윈드(unwind) 롤(48)에 감기고, 결과적인 라미네이트(49)(부착된 칼라 코트 및 투명 코트를 가진 열성형성 백킹 시트를 포함하는)는 테이크-업 롤(50)에 감겨진다. 결과의 라미네이트(49)의 노출된 투명 코트 측이 DOI 및 광택에 대하여 측정되었다. 릴리이스 코팅된 캐리어 시트(27)의 평활한 표면은 시트의 투명 코트측으로 이동하고, 라미네이트의 평활한 표면에 복사(replicate)되어, 고 광택 및 높은 DOI 외형을 낳는다. 60 이상의 DOI 및 75 이상의 20°광택은 본 발명에 의해 달성된다.

도 4는 투명 코트/칼라 코트 페인트 필름을 열성형성 백킹 시트로 이동시키는 선택적인 공정을 설명한다. 이 실시예에서 캐리어에 의해 지지된 페인트 필름(36)이 롤(38)로부터 풀리는 동안 백킹 시트(52)는 압출기 다이(54)로부터 연속적으로 압출되고, 이것이 시트 압출기에 의해 형성되므로 백킹 시트로 연속적으로 압출 라미네이트 된다. 백킹 시트는 상기한 백킹 시트 물질로 이루어진 군에서 선택된 어떤 압출 가능한 폴리머 물질로부터 제조될 수 있다. 결과의 라미네이트(압출된 시트(52)에 라미네이트되는 캐리어-지지된 투명 코트/칼라 코트 필름을 포함하는)는 백킹 시트를 경화시키고, 투명 코트/칼라 코트 필름을 여기에 접착시키기 위해 캘린더/냉각 롤 스택(calendar/chill roll stack)(58)을 통과한다. 피니쉬된 페인트 필름 라미네이트(56)는 릴리이스 코팅된 캐리어 시트(27)가 제거된 후 테이크-업 롤(58)에 감겨진다.

도 5를 설명하면, 페인트 코팅된 백킹 시트(49, 도 3의 공정으로부터 또는 56, 도 4의 공정으로부터)는 그리고 나서 시트가 원하는 외형의 3차원 형태로 열성형되는 열성형 단계를 통과한다. 열성형 조작은 일반적으로 페인트 코팅된 백킹 시트를 진공 포밍 장치(57)에 놓고, 약 270℉ 내지 540℉ 범위의 온도에서 가열하는 과정을 포함한다. 백킹 시트의 페인트-코팅된 측은 열성형 조작동안 노출된다. 라미네이트가 원하는 온도로 가열된 후, 라미네이트는 벅(buck)의 작업 표면의 모양으로 용융된 플라스틱을 밀어넣기 위하여 진공 포밍 벅에 진공을 유도함으로써 원하는 3차원 형태로 진공 형성된다. 압력은 또한 툴(tool) 주위에 시트를 밀어넣는데 사용될 수 있다. 벅은 플라스틱을 고체 상태로 냉각시키기에 충분할 정도로 오랫동안 원래의 장소에 머무르고, 그 후 라미네이트는 페인트 코팅된 라미네이트(58)의 결과적인 3차원 외형 형태를 형성하기 위해 그 표면으로부터 제거된다. 일실시예에서 페인트 코트는 열성형 과정동안 광택강하, 열분해, 스트레스 화이트닝(stress whitening) 또는 열성형 전의 복합 페인트 코트에 존재하는 자동차 외장 내구성 성질 및 광택 및 상선명도의 외형 성질의 다른 붕괴 없이 연장되지 않은 상태보다 약 40% 내지 약 150% 이상 연장될 수 있다. 일 실시예에서 열성형된 시트에 의해 유지된 DOI는 60을 초과한다(HunterLab Dorigon D-74R-6 방식으로 측정). 그러한 연장 하에서 20°광택은 최소한 60으로 특정되고, 60°광택은 최소한 75로 측정된다. 작은 형태 또는 형태를 가지지 않는 열성형을 포함하는 몇 가지 예에서 (따라서 조금 연장되거나 연장되지 않는), 피니쉬된 제품은 보유된 광택 및 DOI의 높은 수준으로 제조된다.

열성형 단계 및 다이 절단 단계 다음에, 결과의 페인트 코팅된 열성형된 쉘(58)은 열성형된 쉘(58)의 투명 코트 측의 외형 외부 표면에 매취하는 외형 몰드 외관을 가지는 사출 몰드(59)에 놓여진다. 폴리머 사출 성형 물질은 몰드로 사출되고, 기재 물질을 열성형에 접착시키기 위하여 열성형된 시트의 백킹 시트 측에 대해 강요된다. 그리고 나서 결과의 패널(60)은 필요하다면 열성형 백킹 시트 및 그의 접착된 투명 코트, 칼라 코트, 사이즈 코트 및 타이 코트를 포함하는 외형 장식 외부 표면을 가지는 단단한 기재 패널을 제공하기 위하여 몰드로부터 제거된다. 피니쉬된 패널의 기재 플라스틱 성형 물질에 사용되는 바람직한 폴리머는 백킹 시트가 그로부터 제조되는 물질과 양립할 수 있는 폴리머이다. 이것은 백킹 시트가 그로부터 제조되는 상응하는 물질과 양립할 수 있는 열가소성 올레핀, ABS, 나일론, 폴리에스테르, 폴리카보네이트 및 폴리비닐클로라이드를 포함한다.

전사-라미네이션, 열성형 및 사출 성형 단계는 그 분야에 숙련자들에게 공지되고, 기재된 다양한 공정 단계에 의해서 시행될 수 있고, 예를 들어, 여기에서 인용문으로 사용한 Spain 등의 국제특허 WO 88/07416 및 Rohrbacher의 미국특허 제 4,902,557호가 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 도 2는 제휴하여 또는 두 별개의 조작으로써 실행될 수 있는 두-단계 공정을 개략적으로 설명한다. 이는 (1) 실리콘 릴리이스 코트 또는 광택 조절 릴리이스 코트와 같이 폴리에스테르 캐리어 필름을 그라비어 인쇄하는 공정, 및 (2) 첫 번째 조작으로부터의 실리콘 릴리이스 코팅된 코트 또는 광택 조절 코팅된 캐리어에 투명 탑코트를 압출 코팅하는 공정이다. 상기한 바와 같이 캐리어의 릴리이스 코트 표면은 선택적이다. 캐리어 필름(12)은 공급 롤(18)로 부터 풀리고, 이 필름은 릴리이스 코트 또는 광택 조절 릴리이스 코트가 캐리어 필름 위에 그라비어 코팅되는 그라비어 인쇄 스테이션으로 이동한다. 실리콘 릴리이스 코트 또는 광택 조절 릴리이스 코트로 코팅된 캐리어 필름은 캐리어 필름에 실리콘 릴리이스 코트 또는 광택 조절 릴리이스 코트를 건조 또는 교차결합하기에 충분한 325-350℉의 임핀징 공기를 가진 20피트 건조 오븐(26)을 통과한다. 건조 오븐의 첫 번째 단계에서 실리콘 릴리이스 코트 또는 광택 조절 릴리이스 코트는 이것을 캐리어 시트에 영구히 결합시키기에 충분하게 교차결합된다. 실리콘 릴리이스 코트 건조된 석출 무게는 0.5~1.0gm/㎡이고, 광택 조절 릴리이스 코트 건조된 석출 무게는 3-5gm/㎡이다.(선택적으로, 실리콘 코팅된 PET는 American Hoechst 1545와 같은 제조회사로부터 직접 구입할 수 있다.) 건조 및 교차결합된 코팅된 캐리어 필름(27)은 오븐(26)에서 나와 압출된 투명 탑코트(10)가 릴리이스 코팅된 캐리어에 적용되는 압출 다이(16)를 통과한다.

도 1은 PET 캐리어에 투명 압출된 탑코트 위에 용매 캐스트 PVDF/아크릴 칼라 코트 물질(22)의 롤 코팅을 개략적으로 설명한다. 압출된 투명 코팅된 필름(28)은 폴리비닐리덴 불화물/아크릴 안료화한 칼라 코트가 압출 탑코팅된 캐리어 위에 롤 코팅되는 롤 코팅 스테이션(30)으로 이동한다. 폴리비닐리덴 불화물 코폴리머 대 아크릴 폴리머의 바람직한 비율은 칼라 코트에 포함된 전체 PVDF 코폴리머/아크릴 폴리머 고체를 기준으로 하여 무게로 75/25이다. Kynar 7201(Elf Atochme) 및 Elvacite 2008(ICI)은 이 부품에서 바람직하게 사용된다. 칼라 코트로 코팅된 시트(32)는 160℉, 240℉ 및 360℉에서 맞춰진 세 가지 건조 존을 가진 건조 오븐을 통과한다. 칼라 코트는 건조 오븐에서 나가기 전에 건조 및 융화된다.

도 6은 압출 코팅되고 밑에 있는 칼라 코트(62)에 결합된 투명 코트(61), 투명 코트/칼라 코트 복합체의 칼라 코트 측을 열성형 가능한 백킹 시트(66)에 접착시킨 사이즈 코트(64), 및 밑에 있는 단단한 기재 패널(68)에 의해 형성된 외형의 외부 표면을 포함하는 피니쉬된 몸체 패널의 단면도를 설명한다. 투명 코트/칼라 코트 페인트 필름의 외형 장식 외부 표면은 고 광택, 높은 DOI 외부 표면을 제공하고, 외부 표면에서 칼라 코트는 투명한 외부 투명 코트를 통해 볼 수 있다.

20mil 이하의 백킹 시트를 가지는 상기한 많은 구조는 그 사이에 일어나는 열성형 단계 없이 사출 몰드에 직접 놓여질 수 있다. 다음에, 플라스틱 성형 물질이 피니쉬된 장식 부품의 기재 패널을 형성하는 동안 플라스틱 성형 물질은 몰드로 사출되고, 몰드 공동(cavity)의 외형 표면으로 라미네이트를 형성한다. 많은 투명 코트, 칼라 코트, 및 사이즈 코트 포일(foil)은 완성된 부분을 형성하기 위하여 이인-몰드 공정에 의하여 제조될 수 있거나, 이 구조는 비닐, 나일론 또는 우레탄과 같은 3-15mil의 탄력적인 백킹 시트로 먼저 라미네이트 될 수 있고, 다음에 제거된 캐리어 및 라미네이트가 피니쉬된 부품을 제조하기 위하여 사출 성형 기계에서 형성된다. 이들 인-몰드 기술은 자동차 내장 필름 산업에서 이미 사용되고 있다.

도 7은 투명 코트 및 칼라 코트가 공통 캐리어 시트 위에 연속하여 압출되는 본 발명의 교대 형태를 설명한다. 이 실시예에서 투명 코트 물질(10)은 임의의 릴리이스-코팅된 캐리어 시트(70) 위에 도 1 및 2에서 설명한 공정과 유사한 방법으로 먼저 압출된다. 투명 코트 물질은 캐리어의 임의의 릴리이스-코팅된 표면에 투명코트를 압출 코팅하는 제일 압출 다이(72)를 통해서 압출된다. 투명-코팅된 캐리어 시트는 곧 투명 코트가 경화되는 제일 냉각 롤(74) 주위를 통과한다. 다음에, 캐리어는 경화된 투명 코트를 칼라 코트 물질(75)이 투명 코트 위에 직접 압출 코팅되는 제이 압출 다이(76)를 지나서 연속적으로 이동시킨다. 다음에, 칼라 코트는 즉시 제이 냉각 롤(78) 주위를 통과함으로써 조절 냉각된다. 다음에, 투명 코트/칼라 코트 페인트 필름을 가진 캐리어 시트는 테이크-업 롤(80)에 감겨진다.

도 8은 다층 필름이 임의의 릴리이스-코팅된 캐리어 시트 위에 공압출 코팅될 때 형성되는 압출 코팅 공정의 일 실시예를 설명한다. 이 공정에서 임의의 투명 코트 및 칼라 코트는 두 분리된 압출기를 포함하는 단일 압출 코팅 스테이션으로부터 압출 코팅된다. 제일 압출기(82)는 투명 보호코트 물질을 포함한다. 제이 압출기(84)는 안료화된 칼라 코트 물질을 압출한다. 이들 두 압출기로부터의 용융물 유출은 최종 공압출된 필름에서 각 성분의 상대적인 두께를 결정하는 피드 블록(feed block)(86)으로 공급된다. 일 실시예에서 투명 코트 물질은 상기한 바와 같이 약 50 내지 70%의 PVDF 및 약 30 내지 50%의 아크릴 수지를 포함하는 PVDF/아크릴 수지의 혼합물을 포함한다. 칼라 코트 물질은 상기한 바와 같이 PVDF 코폴리머/아크릴 수지 블렌드이다. 칼라 코트 두께의 1 내지 2배의 두께를 가지는 투명 코트가 바람직한 실시예이다. 분할 용융물은 피드 블록(86)으로부터 압출기 다이(88)로 흐른다. 다음에, 용융물(89)은 공급 롤(92)에서 풀린 폴리에스테르 캐리어(90) 위에 압출되고, 압출기 다이 슬롯을 지나서 이동한다. 다음에, 이 코팅된 포일은 즉시 냉각 롤(94) 위로, 그리고 나서 테이크-업 롤(96)로 이동한다. 적절한 사이즈 또는 타이 코트 시스템을 가진 이 포일은 도 3에서 기술된 것과 같이 피니쉬된 자동차 부품을 산출하기 위하여 열성형, 다이 절단 및 사출 클래딩(clading)할 수 있는 라미네이트를 제조하기 위하여 라미네이트될 수 있다.

추가된 실시예에서(나타내지 않은), 사이즈 코트, 칼라 코트, 및 투명 코트 물질은 세 개의 분리된 압출기를 통해 압출된다. 한 압출기는 사이즈 코트를 공급하고, 두 번째 압출기는 칼라 코트를 공급하며, 세 번째 압출기는 투명 코트를 공급한다. 다음에 각 압출기로부터의 용융물은 공통의 피드 블록으로 공급되고, 결과의 분할된 용해물은 압출기 다이로부터 압출기를 지나서 이동하여 폴리에스테르 캐리어 위로 압출된다.

도 9를 짧게 설명하면, 도 7 및 8의 실시예에서 설명한 투명 코트, 칼라 코트 및 사이즈 코트 물질은 펠렛화된 형태로 초기에 제조될 수 있다. 건조 블렌드된 제제는 압출 호퍼(98)로 공급되고, 다음에 트윈 스크류 컴파운딩 압출기(100)를 통해 압출되어 냉각 배스(bath)(106)를 통과하는 다수 압출된 스트랜드(strand)(102)를 형성한다. 이것은 다음에 110에서 피니쉬된 펠렛을 제조하는 쵸퍼(chopper)(108)를 통과하는 압출을 경화시킨다. 상기한 압출된 사이즈 코트, 투명 코트 및 칼라 코트 물질은 펠렛화된 형태로 도 9의 공정에 의해서 제조될 수 있다.

도 10은 두 압출 코팅이 폴리에스테르 캐리어에 다층 투명 코트/베이스 코트/사이즈 코트를 연속해서 제조하기 위해 행해지는 공정을 개략적으로 설명한다. 이 공정에서 투명 코트 물질은 릴리이스-코팅된 캐리어(114) 위에 제일 압출 다이(112)를 통해 압출된다. 냉각 롤(116)을 통과한 후에 탑코팅된 캐리어는 한 쌍의 압출기(120, 122)를 가진 제이 압출 스테이션(118)을 통과한다. 펠렛화된 형태의 칼라 코트 물질 및 사이즈 코트 물질은 각각의 압출기로 공급되고, 출력은 피드 블록(124)으로 들어가고 투명-코팅된 캐리어 위에 압출기 다이(126)를 통과한다. 피드 블록은 칼라 코트 대 사이즈 코트 두께로 85/15의 비율을 도입한다. 공압출 칼라 코트 측은 외부에 사이즈 코트를 가진 투명 코트 위에 코팅된다. 투명 코트 및 압출된 칼라 코트/사이즈 코트는 냉각 롤(128) 및 압력 롤(130)의 닙(nip)에서 라미네이트된다. 다음에 라미네이트는 냉각 롤 주변 및 테이크-업 롤(132)을 통과한다. 이 포일은 고 광택 및 높은 DOI를 가진 피니쉬된 자동차 외장 부품을 제조하기 위하여 열성형, 다이 절단, 및 사출 클래딩될 수 있는 라미네이트를 제조하기위하여 도 4에서와 같은 프라임된 ABS 대신 프라임되지 않은 백킹 시트 물질(상기한 물질과 같은)에 라미네이트될 수 있다.

도 11은 압출 코팅 및 그라비어 인쇄(gravure printing)를 이용하여 외장 포일을 생산하는 공정을 도시한 것이다. 폴리에스테르 캐리어 시트 132는 공급 롤(supply roll) 134로부터 풀린다. 폴리에스테르 웹은 아이들러 롤(idler rolls)을 지나 릴리이스 코트 또는 광택 조절 코트가 공급되는 그라비어 인쇄 스테이션(garvure printing station) 136으로 이동한다. 그리고 나서 코팅된 웹 138을 그라비어 오븐 140에서 건조시킨다. 건조 릴리이스 코팅된 또는 광택 조절 코팅된 웹은 아이들러 롤을 지나 투명 탑코트가 웹 위에서 코팅되고 냉각 롤 143과 접촉함으로써 경화되는 압출 코팅 스테이션 142로 이동한다. 이들 공정들은 도 2에 도시되어 있다. 탑코팅된 웹 144는 아이들러 롤을 지나 도 2에서와 같이 탑코팅된 웹으로 (나뭇결, 브러싱(brushing) 또는 기하학적인) 인쇄된 패턴이 적용되는 나란히 배열되어 있는 일련의 그라비어 인쇄 스테이션 146, 148 및 150 그리고 그라비어 오븐 152, 154 및 156으로 이동한다. 인쇄된 웹 158은 아이들러 롤을 지나 도 10에서와 같이 인쇄된 웹 위에 칼라 및 사이즈 코트가 공압출되는 두 개의 압출기 162 및 164가 있는 압출 코팅 스테이션 160으로 이동한다. 완성된 장식 외장 포일 166은 압출-라미네이팅되고, 냉각 롤 167 및 아이들러 롤을 지나 테이크-업 롤(take-up roll) 168로 이동한다. 이 포일은 백킹 시트(backing sheet), 열성형물, 다이 커트(die cut) 및 사출 클레이드(injection clad)로 라미네이팅되어 브러싱된 알루미늄 본체 측면 성형과 같은 완성된 외장 자동차 부품을 생산할 수 있다.

도 12는 두꺼운 시트 압출 및 압출 코팅 고정을 이용하여 인-라인에서 외장 자동차 라미네이트를 생산하는 공정을 도시한 것이다. 두꺼운 시트 공압출 라인에는 두 개의 압출기가 있다. 제일 압출기 170에는 ABS, 폴리올레핀, 폴리카보네이트 또는 유연성 라미네이트 백킹 시트로 적절한 다른 압출가능한 열가소성 물질을 포함하는 건조된 펠렛 또는 건조된 유동성 파우더(flowable powders)의 압출가능한 물질이 공급된다. 제이 압출기 172에는 아크릴릭, CPO, 우레탄 및 외장 라미네이트 포일의 사이즈 코트로 사용하는 다른 물질과 같은 건조된 펠렛 또는 건조된 유동성 파우더의 압출가능한 물질이 공급된다. 두 압출기의 용융 증기는 최종 공압출된 시트에서 각 성분층의 상대적인 두께를 조절하는 피드 블록 174로 공급된다. 그리고 나서 분할된 용융물(partitioned melt) 175는 다이 176을 통하여 온도가 조절된 세 개의 롤 178, 180 및 182로 구성되어 있는 캘린더 스택(calendar stack)으로 압출한다. 공압출된 시트 175가 세 개의 롤 캘린더 스택에서 탑 롤 178 및 중앙 롤 180 사이에 있는 한 세트의 개구부로 수평적으로 공급된다. 탑 롤은 미터로 계량하기 위하여 사용되며, 중앙 롤은 고형화가 시작될 때 상기 기재를 지지하는 라인속도로 설정된다. 바닥 롤 182는 사이즈 코트의 노출된 표면을 매끈하게 하고 적절한 처리를 위한 기재의 냉각을 완료하기 위하여 사용된다. 냉각된 프라임 시트 184는 아이들러 롤을 지나 칼라 코트 및 투명 탑코트가 상기의 프라임 시트 위에서 공압출되는 두 개의 압출기를 갖는 압출 코팅 스테이션을 통과한다. 칼라 코트 물질이 호퍼 186으로부터 제일 압출기 187로 공급되고, 투명 코트 물질은 호퍼 188로부터 제이 압출기 189로 공급된다. 제일 압출기 187은 피드스톡(feedstock)으로서 컴파운딩된 안료 PVDF 코폴리머/아크릴릭 칼라 코트를 사용한다. 제이 압출기 189는 피드스톡으로서 PVDF/ 아크릴릭 투명 탑코트를 사용한다. 두 압출기의 용융 증기가 최종 공압출된 필름의 각 성분의 상대적인 두께를 결정하는 피드 블록 190으로 공급된다. 분할된 용융물은 피드 블록에서 압출 다이 192로 이동한다. 분할된 용융물은 고듀로미터 백업 롤(high durometer backup roll) 194 및 냉각 롤 196을 포함하는 압출 코팅기 닙으로 공급된다. 프라임 백킹 시트는 압출 코팅 닙으로 이동하고 고광택 폴리에스테르 캐리어 필름 198이 냉각 롤 196을 지나 공급 롤 200으로부터 공급된다. 공압출된 필름의 탑코트가 폴리에스테르 웹의 고광택 활면을 복사하기 때문에 폴리에스테르 필름을 최종 생성물의 광택을 강화하기 위하여 사용한다. 복합 구조(백킹 시트, 사이즈 코트/칼라 코트/투명 코트/캐리어 필름)가 닙을 통과하고 냉각 롤 주위를 포장한다. 그리고 나서 라미네이트 202가 아이들러 롤을 지나 테이크-업 롤 204로 이동한다.

도 13은 도 12와 유사한 일 실시예로 열성형가능한 보호 시트를 갖는 외장 라미네이트가 플랫 시트(flat sheet) 압출 라인 및 두 개의 압출 코팅 스테이션을 이용하여 인-라인에서 생산되는 것을 도시한 것이다. 도 12에 도시되어 있는 플랫시트 압출 라인은 프라임 백킹 시트 206을 공압출한다. 이 프라임 백킹 시트는 아이들러 롤을 지나 칼라 코트 및 투명 탑코트가 백킹 시트의 프라임 표면 위에서 공압출되는 압출 코팅 스테이션 208의 닙으로 통과한다. 투명 코트/칼라 코트는 냉각 롤 주위를 통과하여 외장 라미네이트 210을 생산한다. 라미네이트 결과물은 아이들러 롤을 지나, 열성형가능한 보호 코트가 라미네이트의 탑코팅된 표면 위에서 압출되는 제이 압출 코팅 스테이션 212의 닙으로 통과한다. 에틸렌-아크릴산 또는 폴리프로필렌과 같은 열성형가능한 물질은 보호 코트로서 압출 코팅될 수 있다. 열성형가능한 보호 코트의 외장 라미네이트는 열성형, 다이 컷팅 및 사출 클레이딩하여 선적, 어셈블리 및 인쇄에서 이들 부품을 보호하는 일시 보호 코트의 완료 부품을 생산할 수 있다. 이 보호 코트는 완성 부품을 얻기 위한 조작 후에 벗긴다. 이 보호 코트도 역시 페인트 마스크(paint mask)로 사용할 수 있다.

도 14 및 도 15를 간단하게 언급하면, 종래 용매 캐스팅 및 압출 코팅 공정 또는 그 결합에 의하여 생산되는 것처럼 완성 외장 자동차 부품이 외장 인-몰드 포일(in-mold foil) 또는 인-몰드 라미네이트를 이용하여 생산될 수 있는 인-몰드 공정이 도시되어 있다. 젠틀 드로우(gentle draw) 및 반지름 코너의 얕은 드로우 부품(shallow draw parts, 0.125"~0.25")을 위하여 인-몰드 포일을 사용하여 외장 장식 자동차 부품을 형성할 수 있다. 도 14에 도시되어 있는 이 인-몰드 포일 214는 PET 캐리어 필름 218이 상기 몰드의 캐비티 측을 향하고 있는 사출 성형기의 몰드 캐비티 216에 위치해있다. 몰드는 폐쇄되어 있으며 양 성형 캐비티 사이에 포일이 끼워져 있다. 인-몰드 포일을 상기한 캐비티의 형태에 일치시키기 위한 포일의 사이즈 코팅된 면 222에 대한 몰드 캐비티로 융해 플라스틱 220을 투입한다. 사이즈 코트는 상기 포일을 기재 패널(substrate panel) 223을 형성하는 사출 성형 플라스틱에 결합시킨다. 성형된 부품 224는 도 15에 도시되어 있다. 그리고 나서 몰드가 개방되고 장식 외장 본체 부품 226을 얻기 위하여 캐리어 시트 및 인-몰드 공정으로부터 생기는 모든 프린지(fringe)를 제거한다.

더 깊은 드로우(deeper draw) 인-몰드 부품을 위하여 도 14 및 도 15에 도시되어 있는 장식 외장 본체 부품을 생산하는 공정에서 인-몰드 라미네이트가 사용된다. 상기에서 기재한 유연성 비닐, 우레탄 또는 나일론 시트와 같은 유연성 백킹 시트로 인-몰드 포일을 일차 라미네이팅하여 이러한 인-몰드 라미네이트를 생산할 수 있다. 이 인-몰드 라미네이트를 사출 성형기의 몰드 캐비티에 배치시켜 인-몰드 라미네이트의 탑코트가 상기 몰드의 캐비티 측으로 향하도록 한다. 몰드가 폐쇄된 후에, 라미네이트를 예비열처리 또는 블로잉(blowing) 또는 사출 클레이딩하기 전에 상기 몰드 캐비티로 라미네이트를 진공 포밍(vacuum forming)하는 것은 완성 부품의 외형을 향상시킬 수 있다. 라미네이트는 몰드의 형태에 일치하고 투입공정동안에 적은 주름 및 연소(burn-through)가 일어난다. 인-몰드 라미네이트를 상기 몰드-캐비티의 형태에 일치시키는 백킹 시트에 대하여 융해 플라스틱을 투입한다. 백킹 시트를 사출 성형 플라스틱에 대한 라미네이트에 결합시킨다. 몰드를 개방시키고 라미네이트 시트의 프린지를 완성 외장 부품을 얻기 위하여 절단한다(나타내지 않음).

더욱 선택적으로, Spain et al.의 국제출원 WO 8/07416에 기술되어 있는 전사-라미네이션(transfer-lamination), 열성형 및 삽입-몰드(insert-mold) 공정의 사출 성형 단계를 실시하여 최종 자동차 본체 패널 또는 부품을 생산할 수 있다.

도 16에서는 투명 코트, 칼라 코트 및 230에서 압출된 사이즈 코트를 함유하는 삼중층 공압출을 포함하는 본 발명의 또 다른 실시예가 도시되어 있다. 투명코트, 칼라 코트 및 사이즈 코트는 그 순서대로 압출기 234의 백킹 시트를 갖는 다이 블록 232에서 합류한다. 백킹 시트는 삼중층의 공압출된 필름을 지지한다. 공압출층을 지지하는 폴리머 물질은 ABS, 열가소성 폴리올레핀, 폴리프로필렌 또는 PETG와 같은 모든 압출가능한 물질이 될 수 있다. 그리고 나서 사중층 공압출 결과물 236이 압출기 다이 개구부를 통과하는 PET 캐리어 시트 238의 표면 위에서 압출 코팅된다. 캐리어 238은 PET 또는 PETG와 같은 다양한 폴리머 물질을 포함할 수 있다. 한 공정에서 도 16에 도시한 바와 같이 세 개의 분리 압출기를 사용하여 단일 압출 코팅 스테이션으로부터 투명 코트, 칼라 코트 및 사이즈 코트가 압출 코팅된다. 상기에서 기술한 바와 같이 한 압출기는 PVDF/아크릴릭 투명 탑코트를 포함한다. 제이 압출기는 이전에 기술한 바와 같이 안료 PVDF 코폴리머/아크릴릭 칼라 코트가 공급된다. 제삼 압출기에는 플렉시글라스(Plexiglas) VS100(Atohaas)과 같은 아크릴릭 사이즈 코트 물질이 공급된다. 이들 세 압출기의 용융 증기가 최종 공압출된 필름의 각 성분의 상대적인 두께를 조절하는 피드 블록 232로 공급된다. 투명 코트/칼라 코트/사이즈 코트의 비는 45/45/10인 것이 바람직하다. 분할된 용융물 236이 상기 블록에서 압출기 다이로 이동한다. 그리고 나서 분할된 용융물이 폴리에스테르 캐리어 시트 위에서 압출된다. 도 16에 도시되어 있는 것과 같이, 압출된 필름을 상기 캐리어 위에서 코팅하는 것과 동시에 캐리어 시트를 압출하거나 삼중층 압출 필름을 공급 롤에서 풀린 캐리어 시트 위에서 코팅할 수 있다. 그리고 나서 이 코팅된 포일을 냉각 롤 및 아이들러 롤을 지나 테이크-업 롤 240으로 이동한다. 선택적으로, 이 포일을 프라임 ABS대신에 언프라임(unprimed) ABS로 라미네이팅하고, 완성 자동차 부품을 얻기 위해 열성형, 다이 컷팅 및 사출 클레이딩함으로써 라미네이트를 얻을 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예는 투명 코트 없이 사용할 수 있는 압출 칼라 코트이다. 완성품의 외장 내후성 층을 포함하는 이 압출 칼라 코트는 아크릴릭, 우레탄, 비닐, 플루오로폴리머 및 그 블렌드와 같은 다양한 열가소성 및 열성형가능한 폴리머를 이용하여 제조할 수 있다. 현재 바람직한 압출가능한 폴리머 칼라 코트 물질은 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF) 및 아크릴릭 레진을 포함한다. 폴리에틸 메타아크릴레이트 폴리머(PEMA)도 역시 사용될 수 있지만 바람직한 아크릴릭 레진은 폴리메틸 메타아크릴릭 폴리머(PMMA)이다. 바람직한 제제에서 폴리비닐리덴 디플루오라이드 Kynar 720(Elf Atochem)은 상기 제제의 55%를 포함한다. VS-100 아크릴릭 폴리머(Atohaas)는 23%를 포함하고, Tinuvin 234 UV 흡수제(Absorber)(Ciba-Geigy)는 2%, 티타늄 디옥사이드 및 혼합 금속산화물 안료는 20%를 포함한다.

UV 흡수제 및 아크릴릭 레진의 농축액(concentrate)은 컴파운딩하고 압출 코팅시 압출기에서 PVDF/아크릴릭 펠렛에 첨가할 수 있다. 이러한 농축액도 역시 안료 및 압출기에서 상기 펠렛과 혼합한 다른 부가제를 포함할 수 있다. 예를 들면, 혼합 금속 안료 및 티타늄 디옥사이드 안료는 전형적으로 펠렛 형태의 아크릴릭 레진(VS-100)에서 예비분산(predispersed)된다. 각각의 안료 펠렛은 Kynar 720 레진, VS-100 아크릴릭 레진 및 Tinuvin 234와 혼합하고 건조 블렌딩한 후에 트윈 스크류 압출기에서 컴파운딩할 수 있다. 착색된 펠렛의 프레스 아웃(press outs)을 사용하여 칼라를 체크할 수 있다.

[실시예]

[실시예 1]

하기한 압출가능한 투명 코트 폴리머 물질의 제제를 펠렛화하고, 압출기 다이 슬롯(die slot)을 통과하는 캐리어 시트의 표면 위에서 투명 코트 결과물을 압출 코팅하기 위한 압출기에 이 펠렛을 공급하였다.

[표]

* 본 실시예 및 다른 실시예에서, 각 성분에 대하여 정의된 "중량부"는 중량을 기준으로 한 부분이다.

Kynar 720은 PVDF/아크릴릭 제제를 용매 캐스팅하는 데에 일반적으로 사용되는 Kynar 301F에 대응하는 압출 등급 PVDF이다. Kynar 720의 용융점은 약 167℃, Tg은 약 -38~41℃이며, 100, 500 및 1,000 1/sec에서 215℃에서의 용융 점도(Pas.sec으로 측정)는 각각 1,153,470 및 312이다. Elvacite 2042는 PVDF와 양립할 수 있으며, Avloy 투명 코트를 표준 용매 캐스팅하는 데에 사용할 수 있는 동일한 아크릴인 폴리에틸 메타아크릴레이트(PEMA)이고, 이 제제는 표준 Avloy 투명 코트의 제제를 시뮬레이션하기 위하여 선택한다(Avloy는 본 출원인 Avery Dennison Corporation의 상표이다).

이 제제를 3.25" 데이비스 표준 단일 스크류 압출기(Davis Standard single screw extruder)로 두 번 컴파운딩하여 균일하게 블렌딩된 펠렛을 얻었으나, 트윈스크류는 더 나은 분배혼합을 위한 이후의 실시예에서 펠렛화하는 데에 사용한다. 두 레진을 130℉의 건조기에서 4시간동안 건조시키고 펠렛으로 압출시키고 압출 공정동안에 스크류의 압축 존(compression zone)에서 진공 배기하여 수분 및 다른 휘발성 성분을 더욱 제거하였다. 압출기로의 공급이 고갈되고, 가열 요소 또는 압출기 존을 (1) 420℉, (2) 430℉, (3) 430℉, (4) 430℉, (5) 430℉, (6) 430℉ 어뎁터, (7) 430℉ 다이로 설정하였으나, 측정치는 (1) 416℉, (2) 418℉, (3) 427℉, (4) 423℉, (5) 428℉, (6) 424℉ 어뎁터, (7) 429℉ 다이였다. 34amps를 이용하여 스크류를 70rpm으로 유지하고, 일련의 20-메쉬 스크린으로 구성된 스크린 팩은 � ��융 증기를 정화하기 위하여 사용하였다. 이 물질은 워터 배쓰에서 9초간 침적하여 배출물(exudate)을 냉각시킨 후에 9~10ft로 펠렛화하였다. 프레스 아웃을 사용하여 상기 펠렛의 균질성을 판단하였다.

이 물질은 American Hoechst에 의하여 그레이드 2000(Grade 2000)으로 지정된 2mil의 고광택 폴리에스테르 필름 위에서 압출 코팅하였다(100, 500 및 1,000 1/sec에서 압출 물질의 용융 점도(Pas.sec)는 각각 약 752~769, 303~308 및 200이었다). 뜨거운 배출물이 약 0.1mil 내지 약 2~3mil 두께의 얇은 투명 필름을 형성할 때 폴리에스테르 캐리어는 평활한 광택 표면을 제공한다. 이 필름 결과물의 두께는 압출 코팅 라인 속도 및 압출기의 스크류 속도에 의하여 조절할 수 있다. 빠른 라인 속도는 얇은 필름을 생산하며, 빠른 스크류 속도는 두꺼운 필름을 생산한다. 폴리에스테르 캐리어도 역시 코팅 및 라미네이션과 같은 부가의 조작에서 얇은 투명 필름의 지지 시트로 작용한다. 본 실시예에서 2mil의 광택 폴리에스테르 캐리어 위에서 1mil의 PVDF/아크릴릭 투명 탑코트를 압출 코팅하기 위하여 2.5인치 압출기를 사용하였다. 컴파운딩된 펠렛을 130℉의 데시케이터 건조기(desiccator dryer)에서 2시간동안 건조시키고 압출기에 공급하였다. 압출기는 (1) 390℉, (2) 400℉, (3) 410℉, (4) 420℉, (5) 420℉으로 설정한 다섯 개의 가열 존을 가졌다. 스크류 속도는 60rpm으로 유지하였다. 매트 냉각 롤을 전체 공정동안 75℉으로 유지하였다. 20lbs의 닙 압력(nip pressure)을 사용하고 코로나 처리(corona treatment)를 하지 않음으로써 필름과 폴리에스테르 캐리어의 결합을 강화하였다. 이와 같은 셋팅에서 명목상의 1mil 두께의 투명 필름을 38gm/㎡의 대응중량으로 생산하였다. 이 압출 코팅물은 1mil의 투명 Avloy 탑코트를 갖는 2mil의 광택 PET로 구성된 롤을 생산하였다. 그러나 압출된 Avloy 탑코트는 2mil 광택 PET 캐리어에 결합시키고 캐리어로부터 릴리이스시키지 않았다.

상기와 동일한 압출 코팅 조건하에서 캐리어로서 실리콘 코팅된 폴리에스테르 Hostaphan 1545를 사용하여 2개의 롤을 더 생산하였다. 상기 실리콘화한 PET 캐리어 위에서 투명 코트 제제를 압출하는 동안에, 압출된 필름 및 실리콘화한 폴리에스테르 사이의 결합이 약하기 때문에 압출된 투명 필름을 냉각 롤 주위에 포장하였다. 압출된 필름이 더욱 용이하게 릴리이스되는 매트 냉각 롤과 광택 냉각 롤을 교환함으로써 이러한 문제를 해결하였다. 랩을 더욱 평가하기 위하여 이 롤을 사용하였다. 투명한 Avloy 투명 코트의 리버스 측을 매트 냉각 롤로부터 무광택 피니쉬(matte finish)함으로써 엠보싱하였다. 그러나 이 롤을 Avloy 화이트 칼라 코트께 표준 용매로 코팅하였을 때 이 코팅된 필름을 건조시키고 나서 프라임 19mil 두께의 그레이 ABS 시트 위에서 라미네이팅하였다(400℉, 10ft/min의 고무롤). 캐리어를 제거할 때, 라미네이팅된 샘플은 매트 냉각 롤로부터 아무런 텍스쳐(texture)를 보이지 않았다. 이 샘플이 열성형될 때(19초, 330℉ 표면 온도), 매트 롤 표면의 텍스쳐가 명백하게 나타났다. 실리콘화한 PET으로부터 압출 필름의 릴리이스는 약하였고 필강도(peel strength)는 10gm/in였다. 이 투명 코트 제제를 실리콘화한 릴리이스 페이퍼 위에서 압출 코팅할 때는 유사한 결과를 얻었으나, 압출된 필름은 페이퍼 스톡의 텍스쳐를 복사하였다.

캐리어로서 폴리프로필렌 필름을 갖는 상기와 같은 동일한 조건을 사용한 롤은 동일한 조건하에서 압출-코팅하였다. 폴리프로필렌 캐리어는 뜨거운 배출물이 그 표면에 접촉할 때 비틀려 완성 필름 내에 주름을 생기게 하나, 압출된 Avloy 투명 코트를 폴리프로필렌 캐리어로부터 용이하게 릴리이스한다. 이후의 실험에서 페이퍼가 코팅된 폴리프로필렌을 캐리어로 사용할 때, 뜨거운 배출물은 페이퍼 스톡에 의하여 지지할 수 있기 때문에 페이퍼가 코팅된 폴리프로필렌을 비틀거나 주름지게 하지 않았다. 이 캐리어로부터 용이하게 릴리이스되나 텍스쳐가 나타나는 Avloy 투명 탑코트를 상기한 페이퍼 스톡으로부터 이동시켰다.

[실시예 2]

실시예 1의 제제와 하기의 제제를 비교 평가하였다:

[표]

VS100는 PVDF와 양립할 수 있으며, Kynar 720과 근접한 온도/점도 프로필을 갖는 플렉시글라스로 알려진 폴리메틸 메타아크릴레이트(PMMA)이고, 이 제제를 우수한 압출 용융강도를 위하여 선택하였다. VS-100의 Tg는 약 98~99℃이고, 100, 500 및 1,000 1/sec에서의 용융 점도(Pas.sec로 측정)는 각각 940,421 및 270이었다. 압출 코팅 공정동안에 광택 냉각 롤 주위에 실시예 1의 제제로 포장하였다. 실패를 방지하기 위하여 실리콘화한 PET에 결합하지 않고 광택 냉각 롤로부터 용이하게 릴리이스되는 새로운 제제를 개발하였다. Kynar 720 레벨 및 아크릴릭의 Tg를 증가시킴으로써 이 제제의 끈적거림(tackiness)을 감소시켰다. Elvacite 아크릴릭 2042 및 VS100 아크릴릭의 Tg는 각각 65℃ 및 100℃이다. Kynar 아크릴릭 비율은 65/35 내지 70/30으로 변하였다. 이 제제는 실리콘화한 폴리에스테르 웹 및 고광택 냉각 롤로부터 용이하게 릴리이스되고 이후의 실험에서 표준 폴리에스테르 웹으로부터 릴리이스되었다.

Werner Pfleiderer에 의하여 제조된 트윈 스크류 압출기, 모델 53MM로 이 제제를 컴파운딩하여 균일하게 블렌딩된 펠렛을 얻었다. 트윈 스크류를 함께 회전시켰고, 그 구성물을 Avery Dennison "A"로 지정하였다. 두 레진을 160℉의 건조기에서 4시간동안 건조시키고 펠렛으로 압출시키고, 압출 공정 동안에 스크류의 압축존에서 진공배기하여 수분 및 다른 휘발성 성분을 더욱 제거하였다. 압출기로의 공급이 고갈되고, 가열 요소 또는 압출기 존을 (1) 100℉, (2) 360℉, (3) 360℉, (4) 360℉, (5) 360℉, (6) 360℉, (7) 360℉로 설정하였으나, 측정치는 (1) 108℉, (2) 360℉, (3) 374℉, (4) 366℉, (5) 360℉, (6) 355℉, (7) 358℉였다. 스크류를 66rpm으로 유지하였다. 이 제제의 용융 온도를 355℉으로 유지하고 세개의 다른 와이어 메쉬, 20, 40, 60으로 구성된 스크린 팩을 사용하여 용융 증기를 정화하였다. 이 물질을 펠렛화하였다.

펠렛을 1.42mil의 고광택 실리콘 코팅된 PET Hostaphan 1545 위에서 압출 코팅하였다(100. 500 및 1,000 1/sec에서 압출 물질의 용융 점도(Pas.sec)의 각각 약 803~829, 373~376 및 248~250이었다). 뜨거운 배출물이 약 0.1mil 내지 약 2~3mil 두께의 얇은 투명 필름을 형성하는 데에 대하여 폴리에스테르 캐리어는 평평한 광택 표면을 제공한다. 상기에 기술한 바와 같이, 투명 필름 결과물의 두께는 압출 코팅 라인 속도 및 압출기의 스크류 속도에 의하여 조절할 수 있다. 폴리에스테르 캐리어는 코팅 및 라미네이션과 같은 부가의 조작에서 얇은 투명 필름을 지지한다. 본 실시예에서 1.42mil의 폴리에스테르 캐리어를 코팅한 고광택 실리콘 위에 1mil PVDF/아크릴릭 투명 탑코트를 압출 코팅하기 위하여 단일 플라이트 스크류(single flight screw)를 갖는 6.0인치 압출기를 사용하였다. 컴파운딩된 펠렛을 130℉의 데시케이터 건조기에서 2시간동안 건조시키고 압출기에 공급하였다. 압출기는 (1) 380℉, (2) 370℉, (3) 340℉, (4) 340℉, (5) 340℉, (6) 340℉, (7) 플랜지(flange) 340℉, (8) 어뎁터 1(340℉), (8) 어뎁터 2(340℉), (9) 파이프 350℉, (10) 말단 캡(end cap) 100℉, 및 (11) 다이 350~365℉으로 설정한 열한 개의 가열존을 가지고 있으며, 다이는 T-슬롯이고 (1) 365。, (2) 360。, (3) 350。, (4) 360。, 및 (5) 365。의 다섯 개의 존을 가진다. 다이 온도 프로필은 다이를 가로질러 균일한 용융 흐름을 유지하기 위하여 사용하였다. 스크류 속도는 15rpm으로, 라인 속도는 170ft/min으로 유지하였다. 고광택 냉각 롤을 전체 공정동안 60℉으로 유지하였다. 보다 견고한 듀로미터 및 더 작은 직경의 닙 롤은 최상 닙 압력 및 최상 광택 완성 필름을 생산하였다. 200메쉬 용접 스크린 팩을 사용하여 용융 증기를 정화하였다. 이와 같은 셋팅에서 1mil 두께의 투명 필름을 38gm/㎡의 대응중량으로 생산하였다. 완성 필름은 고광택 필름이었다. 코로나 처리는 하지 않았다.

상기한 압출 코팅 공정에서 두 개의 롤을 생산하였다. 제일롤은 1mil의 코팅 두께를 가지며, 제이롤은 0.6~0.7mil의 코팅 두께를 가진다. 투명 비이클 53.6중량부, 사이클로헥산온 용매 12.5중량부, 외장 화이트 안료 33.4중량부 그리고 아이런 옐로우(iron yellow), 카본 블랙(carbon black) 및 아이런 레드 안료(iron red pigment) 소량을 포함하는 화이트 래커(lacquer)를 사용하여 도 3에서처럼 부가적으로 칼라 코트계 용매(solvent based color coat)로 물질로 상기 물질을 코팅하였다. 오븐 존을 160。, 240。 및 350℉으로 설정하였다. 라인 속도는 25ft/min으로 유지하였다. 적용기 롤(applicator roll)은 35ft/min으로, 미터링 롤(metering roll)은 7ft/min으로 유지하였다. 이러한 조건하에서 건조 칼라 코트의 45gm/㎡을 1mil의 PVDF/아크릴릭 탑코트 위에 증착하였다.

이 라미네이트를 하기한 구조를 가지고 있다: 광택 PET 1.42mil, 투명 PVDF/아크릴릭 탑코트의 명목상의 1mil 및 칼라 코트 1.0mil. 이 구조물을 도 4에서 보는 바와 같이 프라임 20mil 그레이 ABS 백킹 시트로 라미네이팅하였다.

도 2에서 보는 바와 같이 사이즈 코트 제제(하기에 기술함)을 폴리에스테르 캐리어 위에 코팅하고 도 3에서 보는 바와 같이 상기 물질을 ABS 시트로 이동 라미네이팅시킴으로써 사이즈 코팅된 ABS 시트를 제조할 수 있다. 테스트 목적으로 2mil의 광택 PET 필름인 Hoechst Celanese 2000을 리버스 롤 코팅기에 의하여 사이즈 코트 물질로 코팅하였다. 이러한 조건하에서 6~7gm/㎡의 아크릴릭 사이즈 코트를 PET 캐리어 위에 증착하였다. 이 물질을 도 3에서 보는 바와 같이 19mil의 두꺼운 그레이 ABS 시트인 General Electric Cycolac LS의 압출 시트에 라미네이팅하였다. 라미네이션동안, 아크릴릭 사이즈 코트를 ABS 백킹 시트로 이동하였다. 사이즈 코트 제제는 하기에 나타내었다:

[표]

아크릴릭 레진은 ICI Acrylics, Inc.(Wilmington, Delaware)의 Elvacite 2009이었다. 완성 라미네이트를 도 6에서 도시한 바와 같이 열성형하고 사출 성형하였다. 열성형 후에 상분리가 뚜렷하였으며, 투명 코트/칼라 코트를 위한 광택 및 DOI가 감소하였다. 진공 포밍 없이, 얕은 드로우 부품(shallow draw parts)을 위하여 인-몰드 포일로서 포일을 사용할 수 있다.

[실시예 3]

하기한 제제는 상분리 문제가 나타나지 않았다. 압출가능한 투명 코트 폴리머 물질을 펠렛화하고, 투명 코트 결과물을 압출기 다이 슬롯을 통과하여 이동하는 캐리어 시트 표면 위에 압출 코팅하기 위하여 펠렛을 압출기로 공급하였다.

[표]

이 제제는 우수한 압출 용융 강도 및 Kynar 720 레진의 상분리를 감소시키기 위하여 선택되었다. 이 제제를 트윈 스크류 압출기(Werner Pfleiderer, Model 53MM)로 컴파운딩하여 균일하게 블렌딩된 펠렛을 얻었다. 실시예 2에서 두 레진을 -40。의 이슬점을 갖는 130℉의 건조기에서 4시간동안 건조시키고 펠렛으로 압출한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일하게 실시하였다. 스크류는 600~660 HP 및 54~58amps의 대응전류를 이용하여 63rpm으로 유지하였다. 이 제제의 용융 온도를 356℉으로 유지하고 세 개의 다른 와이어 메쉬, 20, 40 및 60으로 구성된 스크린 팩을 사용하여 용융 증기를 정화하였다. 이 물질을 펠렛화하였다.

이 물질은 2mil의 고광택 폴리에스테르 필름인 American Hoechst 2000 위에 압출 코팅하여 약 0.1mil 내지 약 2~3mil 두께의 얇은 투명 필름을 형성하였다(100, 500 및 1,000 1/sec에서 압출 물질의 용융 점도(Pas.sec)는 각각 약 752, 366 및 242이다; 용융 온도는 약 162℃이고, Tg는 약 32.6℃이다). 폴리에스테르 캐리어는 코팅 및 라미네이션과 같은 부가의 조작에서 얇은 투명 필름을 지지한다. 본 실시예에서 2mil 광택 폴리에스테르 캐리어 위에 1mil PVDF/아크릴릭 투명 탑코트를 압출 코팅하기 위하여 2.5인치 압출기를 사용하였다. 컴파운딩된 펠렛을 130℉의 데시케이터 건조기에서 2시간동안 건조시키고 압출기에 공급하였다. 압출기는 (1) 390℉, (2) 400℉, (3) 410℉, (4) 420℉, (5) 420℉으로 설정한 다섯 개의 가열 존을 가지고 있으며, 3.47ft/min의 대응 라인 셋팅으로 스크류 속도를 60rpm으로 유지하였다. 고광택 냉각 롤을 전체 공정동안 60℉으로 유지하였다. 이러한 셋팅에서 1mil 두께의 투명 필름을 38gm/㎡의 대응중량으로 생산하였다. 코로나 처리는 하지 않았다. 그러나 압출 코팅 닙에 도달하기 전에 코로나가 폴리에스테르 웹에 처리되었을 때, 반달 모양의 결함이 투명한 1mil의 필름에 뚜렷하게 나타났다. 코로나 처리로 폴리에스테르 웹 위에 남아 있는 전하는 투명 필름을 비틀리게 하고 반달 모양의 결함을 발생시키는 압출 코팅 닙에 도달하기 전에 분산(dissipate)시키지 않았다.

두 개의 롤을 하기의 압출에서 생산하였다. 한 롤은 코로나 처리를 하지 않았으며, 다른 한 롤은 코로나 처리를 하였다. 도 3의 칼라 코트계 용매로 필름을 부가적으로 코팅하였다. 이 롤을 레드 칼라 코트를 이용하여 리버스 롤 코팅하였다(하기의 제제). 상기 공정동안에, 주위온도는 76℉이고, 상대습도는 25%이었다. 라인속도를 15ft/min으로 유지하였다. 제일 오븐 존을 240℉으로 설정하고, 제이 오븐 존을 250℉으로 설정하였다. 적용기 롤 비율을 라인속도의 115%으로, 미터링 롤을 라인속도의 20%로 유지하였다. 이러한 조건하에서 건조 칼라 코트의 25gm/㎡을 1mil의 PVDF/아크릴릭 탑코트 위에 증착하였다.

[표]

이 조성물의 구성은 다음과 같다: 2mil의 광택 PET, 1mil의 투명 PVDF/아크릴릭 탑코트 및 0.6mil의 칼라 코트. 이 조성물을 도 4에서처럼 프라임 2mil 그레이 ABS 백킹 시트(L1826)에 라미네이팅하였다. 이 물질을 열성형하고 사출 성형하였다(도 6).

이들 샘플은 우수한 광택과 60 초과의 DOI를 보였다(DOI는 HunterLab Dorigon D47R-6 장치를 이용하여 측정하였다). 포일을 열성형 없이 사출 몰드에 위치시키며 이전에 기술한 바와 같이 얕은 드로우 부품을 위하여 인-몰드 성형하였다. 깊은 드로우 부품을 위하여 포일을 유연성 열가소성 백킹 시트, 곧 비닐, 우레탄 또는 나일론으로 일차 라미네이팅하였다. 이 유연성 백킹 시트는 이들 포일의 팽창(distensibility)을 도와준다. 실시예 2의 라미네이션 조건하에서 상기한 라미네이션(도 3)을 수행하였다. 이들 라미네이트는 열성형하지 않고 라미네이트를 예비가열하고 압력 또는 진공을 가하여 물질이 몰드 면의 형태를 갖도록 하고 융해 플라스틱을 투입함으로써 사출 성형할 수 있다. 유연성 백킹은 사출 클레이딩 레진과 양립할 수 있는 것을 선택한다.

[실시예 4]

하기한 압출가능한 투명 코트 폴리머 물질의 제제를 펠렛화하고, 이 펠렛을 압출기 다이 슬롯을 통과하는 캐리어 시트의 표면 위에서 투명 코트 결과물을 압출코팅하기 위한 압출기에 공급하였다.

[표]

이 제제를 실시예 2 및 3의 트윈 스크류 압출기로 컴파운딩하여 균일하게 블렌딩된 펠렛을 얻었다. 트윈 스크류는 함께 회전시켰다. 실시예 2에서 두 레진이 130~150℉에서 2~3시간동안 건조되고 펠렛으로 압출되며, 압출기의 가열 요소 또는 존이 (1) 101℉, (2) 358℉, (3) 339℉, (4) 359℉, (5) 359℉, (6) 361℉ 및 (7) 357℉로 측정된 것을 제외하고는 실시예 2와 동일하게 실시하였다. 스크류를 700 HP 및 68~78amps의 대응전류를 이용하여 63rpm으로 유지하였다. 이 제제의 용융 온도를 355℉으로 유지하고 세 개의 다른 와이어 메쉬, 20, 40 및 60으로 구성된 스크린 팩을 사용하여 용융 증기를 정화하였다. 이 물질을 펠렛화하였다.

이 물질은 2mil의 고광택 폴리에스테르 필름인 American Hoechst 2000 위에 압출 코팅하였다. 뜨거운 배출물이 약 0.1mil 내지 약 2~3mil 두께의 얇은 투명 필름을 형성할 때 이 폴리에스테르 캐리어는 평평한 광택성 표면을 제공한다. 본 실시예에서 2mil의 광택 폴리에스테르 캐리어 위에 1mil의 PVDF/아크릴릭 투명 탑코트를 압출 코팅하기 위하여 2.5인치 압출기를 사용하였다. 컴파운딩된 펠렛을 데시케이터 건조기에서 건조시키고 실시예 3과 유사한 열 및 속도로 압출하였다. 고광택 냉각 롤을 전체 공정동안 60℉으로 유지하였다. 이러한 셋팅에서 1mil 두께의 투명 필름을 38gm/㎡의 대응중량으로 생산하였다. 코로나 처리는 하지 않았다. 압출 코팅 닙에 도달하기 전에 고강도의 코로나를 폴리에스테르 웹에 처리하였을 때, 반달 모양의 결함이 투명한 1mil의 필름에 뚜렷하게 나타났다. 코로나 처리로 폴리에스테르 웹 위에 남아 있는 전하는 투명 필름을 비틀리게 하고 반달 모양의 결함을 발생시키는 압출 코팅 닙에 도달하기 전에 분산시키지 않았다.

두 개의 롤을 하기의 랩 압출에서 생산하였다. 한 롤은 코로나 처리를 하지 않았으며, 다른 한 롤은 코로나 처리를 하였다. (버드바(Bird bar)를 이용한) 블랙 Avloy 칼라 코트계 용매로 필름을 부가적으로 코팅하고 건조하였다. 블랙 칼라 코트계 용매는 하기의 제제를 포함한다:

[표]

레진을 130℉로 가열하면서 용매에서 용해시켰다. 그리고 나서 하기의 안료 분산액을 첨가하였다;

[표]

포일 결과물을 400℉ 및 14ft/min의 속도를 유지하는 고무 롤을 갖는 아크릴 프라임 30mil 블랙 ABS 시트에 라미네이팅하였다. 라미네이트 결과물을 29초동안 열성형기에서 드래핑(drape)하고, 라미네이트 시트의 표면 온도는 340℉에 도달하였다. 이 드래핑한 샘플을 (실시예 3에서) 유사하게 제조한 샘플과 비교하여 헤이징(hazing)의 상대적인 레벨을 결정하였다. 실시예 3의 필름에서 제조한 블랙 Avloy는 극히 적은 헤이징을 보였으며, 실시예 4의 필름에서 제조한 블랙 Avloy 라미네이트는 가장 많은 헤이징을 보였다. 더 이상의 평가는 하지 않았다; 실시예 3은 이들 조성에서 높은 아크릴릭 함량이 상분리를 방해하기 때문에 우수한 것으로 생각된다.

[실시예 5]

실시예의 제제 및 하기의 제제 사이의 상대적인 평가를 하였다.

[표]

Kynar 2850은 압출 등급의 PVDF 코폴리머이다. Kynar 2850의 용융온도는 약 155℃, Tg은 약 -35~-41℃이며, 100, 500 및 1,000 1/sec에서 용융 점도(Pas.sec으로 측정)는 각각 1,170~1,273, 494~508 및 326~330이다. PMMA는 PVDF와 양립할 수 있으며, Kynar 2850과 근접한 온도/점도 프로필을 갖는다. 완성 부품에서 헤이즈를 발생시키는 상분리에 대한 우수한 저항성을 위하여 이 제제를 선택하였다.

더욱 상세하게는, Kynar 레진의 재결정화(recrystallization) 공정은 상분리 공정을 도와주는 주요 원동력이다. 호모폴리머 Kynar 720의 용융점 Tm=165~170℃은 코폴리머 Kynar 2850의 용융점 Tm=155~160℃보다 높다. 이 용융점의 차이는 호모폴리머의 코폴리머보다 높은 결정성을 가져온다. 이러한 용융점의 차이는 이들 폴리머의 상대적인 구조적 차이 때문으로 설명할 수 있다. PVDF 호모폴리머는 폴리에틸렌과 같은 결정을 형성하기 위하여 평행으로 그들을 용이하게 배열할 수 있는 분자의 선형 폴리머이다. 반면에 PVDF 및 헥사플루오로프로필렌(hexaflyoropropylene)의 랜덤 코폴리머(random copolymer)는 유사한 선형 구조를 형성할 수 없는데, 이것은 이들 선형 사슬이 펜던트(pendent)-CF3, 부분적으로 이들 사슬의 배열을 방해하는 트리플루오로메틸기를 가지고 있기 때문이다. 그렇기 때문에 완성된 PVDF/아크릴릭 필름에서 Kynar 레진의 재결정화는 완성 부품에서 더 많은 헤이즈를 가져온다. Kynar 2850은 Kynar 720보다 결정화하려는 경향을 덜 가지고 있으며, 180℉에서 3일동안 가열시 더욱 투명한 PVDF/아크릴릭 필름을 생산한다.

트윈 스크류 압출기로 제제를 컴파운딩하여 균일하게 블렌딩된 펠렛을 얻었다. 두 레진을 건조시키고 펠렛으로 압출하였다. 압출 공정동안에 스크류의 압축존에서 진공 배기하여 수분 및 다른 휘발성 성분을 제거하였다. 압출기의 가열 요소 또는 압출기 존을 (1) 100℉, (2) 380℉, (3) 380℉, (4) 385℉, (5) 385℉, (6) 385℉ 및 (7) 385℉로 설정하였다. 스크류를 70rpm으로 유지하였다. 이 제제의 용융 온도를 380℉으로 유지하고 세 개의 다른 와이어 메쉬( 20, 40 및 60)로 구성된 스크린 팩을 사용하여 용융 증기를 정화하였다. 이 물질을 펠렛화하였다.

뜨거운 배출물이 약 0.1mil 내지 2mil 두께의 얇은 투명 필름을 형성할 수 있을 때에 평평한 광택 표면을 제공하는 폴리에스테르 캐리어 필름인 2mil 고광택 Hostaphan 2000위에 상기한 제제를 압출 코팅하였다(압출 물질의 100, 500 및 1,000 1/sec에서의 용융 점도(Pas.sec)는 각각 약 888, 405 및 266이고, 용융 온도는 약 147℃, Tg는 약 23~33℃이다). 필름 결과물의 두께는 도 1에 도시된 압출 코팅 라인 속도 및 압출기의 스크류 속도에 의하여 변할 수 있다. 빠른 라인 속도는 얇은 필름을 생산하며, 빠른 스크류 속도는 두꺼운 필름을 생산한다. 폴리에스테르 필름도 역시 코팅 및 라미네이션과 같은 부가의 조작에서 얇은 투명 필름의 지지 캐리어로 작용한다. 본 실시예에서 2mil의 고광택 폴리에스테르 캐리어 위에 1mil의 PVDF 코폴리머/아크릴릭 투명 탑코트를 압출 코팅하기 위하여 1.75인치의 랩 압출기를 사용하였다.

컴파운딩된 펠렛을 150℉의 데시케이터 건조기에서 2시간동안 건조시키고 압출기에 공급하였다. 압출기는 (1) 330℉, (2) 380℉, (3) 380℉, (4) 405℉, (5) 415℉/클램프(clamp), (6) 420℉/튜브, (7) 420℉. (8) 420℉, (9) 420℉ 및 (10) 406℉/다이로 설정한 열 개의 가열 존을 가지고 있으며, 다이는 코트 행어(coat hanger)이고, 용융물은 434℉로 유지하였다. 150ft/min의 대응 라인 속도로 스크류 속도를 166rpm으로 유지하였다. 고광택 냉각 셋팅을 전체 공정동안 70℉으로 유지하였다. 용접 스크린 팩을 용융 증기를 정화하는 데에 사용하였다. 이들 셋팅에서 1mil의 투명 코트를 38gm/㎡의 대응중량으로 생산하였다. 완성된 필름은 고광택이나, 몇몇의 마이크로겔(microgels) 및 적은 오염물이 관찰되었다. 완성부품에서 결함은 관찰되지 않았다. 코로나 처리는 하지 않았다.

상기한 생산 압출 코팅 공정에서 생산된 하나의 제제 롤을 랩에서 잿빛을 띤 푸른색의(teal) 금속 Avloy 칼라 코트로 코팅하였다. 이 물질을 프라임 ABS에 라미네이팅하였다. 이 라미네이트 결과물을 열성형, 다이 컷팅 및 사출 클레이딩하여 완성 부품을 얻었다.

[실시예 6]

본 실시예는 비-PVDF/아크릴릭 제제, 여기에서는 열가소성 지방족 우레탄 몰톤(Morton, PN-3429)의 압출 코팅을 제시한다. 상기 탑코트는 외장 자동차 응용에서 외장 투명 코트 또는 TC 라미네이트를 위한 내장 투명 코트와 같은 내장 자동자 응용에서 사용될 수 있다. 몰톤 PN3429 펠렛을 130℉에서 4시간동안 건조시켰다. 이들 건조 펠렛을 2.5인치 싱글 스크류를 가진 파일럿 라인 압출기를 사용하여 압출 코팅하였다. 피드로부터 다이로의 모든 가열존을 325℉로 유지하였다. 냉각롤을 80℉ 및 20lbs의 닙 압력으로 설정하였다. 이 물질을 50rpm의 스크류 속도 및 3.0의 라인 셋팅에서 2mil의 광택 폴리에스테르 캐리어(Hosthaphan 2000) 위에서 압출 코팅하였다. 이러한 조건에서 2.0mil의 투명 코트를 상기한 폴리에스테르 캐리어 위에 코팅하였다. 라인 셋팅의 증가는 상기한 폴리에스테르 캐리어 위에 1mil의 투명 코트의 증착을 가져온다.

[실시예 7]

본 실시예의 목적은 베이스 코트/투명 코트 페인트 필름을 위한 공압출 시트를 제조하는 것이다.

현재, 단층 ABS 시트 .020" 내지 .030"의 크기는 폴리에스테르 캐리어 위에 용매 캐스팅된 아크릴릭 층(Elvacite 2009)과 압출기 또는 분리 작동기에서 이동 라미네이팅에 의한 접착을 위한 것이다. 상기한 폴리에스테르 캐리어를 제거하고 이 아크릴릭 층을 상기한 ABS와 공압출시켜 폐기한다. 리버스 롤 코팅기 위에서 아크릴릭을 폴리에스테르 캐리어 필름으로 캐스팅하고 부가적으로 그것을 ABS로 이동 라미네이트할 필요가 제거되어 완성품의 제조를 간편하게 한다.

본 실시예는 라미네이트 생성물을 생성하기 위한 베이스 코트/투명 코트 포일로 라미네이트 될 수 있는 프라임 ABS 시트를 생산하는 다른 방법을 제시하였다. 이 프라임 ABS 시트를 두꺼운 필름 레인 위에서 복합 아크릴릭/ABS 시트를 공압출하여 생산하였다. 이 공압출은 리버스 롤 코팅기를 사용하고 계속하여 이 포일을 ABS로 라미네이팅함으로써 폴리에스테르 캐리어 위로 아크릴릭 사이즈 코트를 용매 캐스팅하는 필요를 제거하였다. 이러한 공압출은 라미네이팅된 시트의 제조공정에서 두 개의 조작, 코팅 및 라미네이션 조작을 삭제하였다. 이들 조작들을 삭제하는 것은 플랜트의 라미네이팅 및 코팅능 모두를 증가시키며 가격 및 상기한 라미네이트를 생산하는 데에 요구되는 시간을 감소시킨다.

두꺼운 필름 라인에서 두 개의 압출기가 복합 아크릴릭/ABS 시트를 공압출시키기 위하여 사용되었다. 압출기 A는 아크릴릭 레진을 공급하고 배기시키지 않는 반면에, 압출기 B는 ABS 레진을 공급하고 물 및 다른 휘발성 가스를 더욱 제거하기위하여 배기시켰다. 상기한 아크릴릭 레진 및 ABS 레진 모두 압출하기 전에 수분을 과도하게 건조시키는 것이 필요하다. 이것은 아크릴릭에 대해서는 150℉, ABS에 대해서는 170℉에서 적어도 2시간동안 데시케이터 건조기에서 상기한 레진을 건조함으로써 이루어진다. 이 레진은 압출과 관련된 문제를 방지하기 위하여 .08% 미만의 수분 함량을 필요로 한다. 전형적으로 .20% 내지 .04%의 수분 함량에서 압출이 실시된다.

각 물질의 건조된 레진 펠렛을 진공 튜브를 거쳐 각 압출기의 탑에 있는 호퍼(hopper)로 공급한다. 상기한 호퍼로부터 압출기 베럴의 공급 섹션으로 펠렛을 공급한다. 이것은 베럴을 통하여 공급된 스크류이고 용융 상태로 가열된다. 각 압출기에서의 두 레진은 그 각각의 베럴 섹션을 통하여 싱글 공급 블록으로 공급되고 그리고 나서 압출기의 다이로 공급된다. 용융 시트는 다이를 퇴출시키고 시트의 양측을 연마하는 세 개의 롤 캘린더링(calendaring, polishing) 스택을 통하여 실시한다. 시트가 라인 아래로 진행됨에 따라 그것을 냉각된 스틸 롤을 통과시킴으로써 냉각시키고 최종적으로는 롤로 감게 한다. 최종 시트는 30mil의 총 두께를 위하여 약 1.5mil의 아크릴릭 층 및 28.5mil의 ABS 층을 포함한다.

실시 조건 및 데이터를 하기의 표에 나타내었다:

[표]

용융 온도가 변화하는 이유는 용융 온도를 증가시켜 상기 용융 점도를 감소시킴으로써 상기 압출기를 통한 용융 레진의 동작을 향상시키기 때문이다. 다른 조작 조건은 다음과 같다:

[표]

시작에서부터 종료시까지 중앙 및 바닥의 온도가 변하는 이유는 캘린더 스택으로 시트를 설정하였기 때문이다. 압출기 "A"는 배기되지 않았으며, 압출기 "B"는 수분 및 가스의 제거를 위하여 배기되었다.

[표]

두 베이스 코트/투명 코트 필름(중-광택 블랙 및 에머랄드 그린)은 캘린더링 스택으로 공급되고 공압출의 아크릴릭 측으로 라미네이팅된다. 그리고 나서 캐리어는 제거된다. 이것은 사이즈 백킹 시트를 베이스 코트/투명 코트 포일과 결합시켜 라미네이트 결과물이 열성형되고 외장 자동차 부품이 부가적인 몰딩을 하게 한다.

[실시예 8]

압출가능한 칼라 코트 물질의 하기의 제제는 펠렛으로 되었고, 상기 펠렛을 압출 코팅 스테이션의 압출기내에 공급하였다. 압출 칼라 코트를 압출기 다이 슬롯 저부를 통과하는 압출 코트 웹 위에 증착하였다.

[표]

이 제제를 워너 플레이더럴 모델(Werner Pfleiderer Model) 53MM 트윈 스크류 압출기를 이용하여 컴파운딩하여 균일한 블렌드를 얻었다. 펠렛으로 압출하기 전에 두 레진을 0℉ 이슬점을 갖는 150℉의 데시케이터 호퍼 내에서 8시간동안 건조시켰다. 압출 공정동안에 스크류의 압축 존 내에서의 진공 배기를 하여 수분 및 휘발성 성분을 더욱 제거하였다. 칼라 코트의 건조된 레진을 상기 압출기내에 공급하였다. 상기 압출기의 일곱 개의 가열존을 설정하였다: (1) 100℉, (2) 370℉, (3) 370℉, (4) 370℉, (5) 370℉, (6) 370℉, (7) 370℉. 스크류를 600~670 HP 및 54~59amps의 대응 전류를 이용하여 64rpm으로 유지하였다. 다이에서의 용융온도 367℉으로 유지하고 세 개의 다른 와이어 메쉬 20, 40 및 60으로 구성된 스크린 팩을 사용하여 상기 용융 증기를 정화하였다. 물질을 펠렛화하였다. 블렌드의 균일성을 감지하기 위하여 프레스 아웃을 사용하였다.

상기 제제를 압출 투명 탑코트 웹 위에서 압출 코팅하여 44gm/㎡의 대응 중량을 갖는 투명 탑코트 위에 1mil의 칼라 코트를 형성하였다. 펠렛을 0℉의 이슬점을 갖는 150℉의 데시케이터 건조기내에서 8시간동안 건조시키고 상기 칼라 코트를 압출 코팅하였다. 2.5인치의 압출기를 60rpm으로 유지하고 다섯 개의 가열존을 다음과 같이 설정하였다: (1) 390℉, (2) 400℉, (3) 410℉, (4) 420℉, (5) 420℉. 이 롤을 아크로마크(Acromark, 400℉, 2X, 8ft/min)위의 30mil 프라임 블랙 ABS로 라미네이팅하고 투명성을 체크하기 위하여 프라임 그레이 ABS로도 라미네이팅하였다. 두 라미네이트 모두 열성형하였다.

이전의 설명은 외장 및 내장 자동차 본체 패널을 생산하는 본 발명의 이용과 관계가 있다. 하기의 설명은 야외 사이딩 패널(outdoor siding panels)의 제조에 본 발명을 적용하는 것과 관련된다.

도 2는 투명 코트 필름이 SKC America Inc.의 Skyrol SM30 폴리에스테르 필름으로 판매되는 제품과 같은 0.60mil 두께의 고광택 폴리에스테르 필름을 포함하는 유연성 캐리어 시트 위에 압출 코팅되는 본 발명의 일 실시예를 도시한 것이다. 캐리어 시트를 하기와 같이 매트 릴리이스 코트(matte release coat)와 릴리이스 코팅한다.

바람직하게는 투명 코트는 투명 필름으로 압출될 수 있는 고체 폴리머 물질을 포함한다. 폴리머 물질은 다양한 아크릴릭, 우레탄, 비닐, 플루오로폴리머 및 그 블렌드를 포함한다. 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF) 및 폴리비닐 플루오라이드(PVF)는 바람직한 플루오로폴리머이다. 현재 바람직한 압출가능한 폴리머 물질은 PVDF 및 아크릴릭 레진의 블렌드를 포함한다. 폴리에틸 메타아크릴레이트(PEMA) 폴리머도 역시 사용될 수 있다해도 바람직한 아크릴릭 레진은 폴리메틸 메타아크릴레이트 (PMMA) 폴리머이다. 현재 바람직한 제제에서 투명 코트 물질은 PVDF/아크릴릭 제제 내에 존재하는 고체의 총 중량에 대하여 약 50 내지 75%의 PVDF 및 약 25 내지 50%의 아크릴릭 레진을 포함한다. 이들 고체 범위는 투명 코트 제제만의 PVDF 및 아크릴릭 성분의 상대적인 비율을 기초로 한 것이다. UV 안정제, 안료 및 충진제(fillers)와 같은 다른 최소양의 고체도 역시 투명 코트 제제내에 포함될 수 있다.

일 실시예에서 탑코트 건조 필름의 두께는 약 0.1 내지 1.5mil이다. 바람직한 탑코트 제제는 UV 저항성 및 물 습도 노출에 대한 저항성과 같은 내후성의 성질 이외에 경도 및 방부성의 원하는 성질을 갖는 건조 필름 형태의 외장 내후성 코팅물을 생산한다. 이 탑코트 제제도 역시 하기에 기술된 매트 릴리이스 코트로부터 그것으로 저광택 표면을 전달되는 것을 강화한다. 일 실시예에서, 탑코트는 열가소성 합성 레진성 코팅물로부터 도료배합되는데, 이 코팅물은 건조 필름 형태에서 상승온도하에서 연화하고 변형함으로써 저광택 표면을 생산하기 위하여 매트 릴리이스 코트로부터 마이크로-조면도(micro-roughness)를 복사하는 동안에, 삼차원 형상(three-dimensional impressions)이 엠보싱 단계동안에 그 외장 표면 내에서 형성될 수 있다.

투명 코트 폴리머 블렌드는 펠렛 형태의 압출 가능한 물질로 먼저 형성된 후 호퍼로부터 캐리어 시트의 표면 위에 압출 다이를 가지는 압출기로 공급된다. 캐리어 시트는 공급 롤로 제공되어, 풀려지며, 압출기를 지나면서 높은 선속도로 이동한다. 한 실시예에 있어서, 선속도는 분당 200피트를 초과한다. 다이는 용융된 폴리머성 물질의 코팅을 높은 속도로 압출 다이 슬롯을 연속적으로 이동하는 캐리어 시트를 균일하게 코팅하는 좁은 슬롯을 통하여 압출한다. 이어서 코팅의 전체적인 두께는 하기한 바와 같이 신속하게 냉각된다. 압출 캐리어는 테이크-업 롤로 감긴다.

도 2에는 캐리어 필름의 공급 롤을 종래의 그라비아 실린더에 의해서 캐리어의 표면에 릴리이스 코팅을 적용하기 이전에 일련의 롤 주위를 통과하는 캐리어 시트와 함께 나타내었다. 릴리이스 코트는 열경화성 수지성 물질인 것이 바람직한데, 이는 건조시키기 위해 열에 노출시킬 경우 가교 결합을 형성하여 캐리어 시트에 접착되는 표면 필름으로 영구적으로 결합한다. 매트 릴리이스 코트에 포함되는 고체는 건조되어 가교 결합된 코팅이 폴리에스터 캐리어 필름에 양호하게 접착되도록 주성분으로서 하나 이상의 가교 결합제를 포함하는 것이 바람직하다. 한 실시예에 있어서, 매트 릴리이스 코트는 폴리에스터 필름에 결합하는 비닐 레진과 같은 주성분으로서 가교결합 레진을 포함한다. 적합한 비닐 레진은 VAGH로 알려진 중간정도의 분자량을 가지는 비닐클로라이드-비닐아세테이트 레진으로서, 하기한 실시예 8에 보다 상세하게 기술하였다. 이러한 비닐 레진은 매트 릴리이스 코트의 전체 고체에 대하여 최대 약 20%이하로 존재할 수 있다. 게다가, 매트 릴리이스 코트는 매트 릴리이스 코트로부터 투명 코트로의 릴리이스를 향상시키기 위하여 2차적인 가교결합 레진을 포함할 수 있다. 한 실시예에 있어서, 2차적인 가교결합 레진으로서 Lankyd 13-1245로 알려진 레진과 같은 아크릴릭 변성 알키드 레진이 사용될 수 있는데, 이 역시 실시예 8에 보다 상세하게 기술되어 있다. 이러한 2차적인 가교결합 레진은 매트 릴리이스 코트의 전체 고체에 대하여 약 5% 내지 약 25% 포함된다. 매트 릴리이스 코트는 가교결합 과정을 촉진할 수 있는 적당한 촉매를 더욱 포함할 수 있는데, 포함되는 양은 일반적으로 매트 릴리이스 코트의 전체 고체에 대하여 약 1% 내지 약 4%이다.

매트 릴리이스 코트 조성물의 수지성 성분은 적당한 용매와 혼합된다. 한 실시예에 있어서, 전체 용매에 대하여 약 65% 내지 약 85%로 이루어지는 메틸 이소부틸 케톤(MIBK)과 같은 주요 레진 용매와 혼합된다. 이소프로필 알콜(IPOH)과 같은 2차적인 레진 용매는 용액 상태에서 레진의 가교결합 정도를 저지하는데 유용하다. 2차적인 레진 용매는 전체 용매에 대하여 약 5% 내지 약 20% 포함된다.

매트 릴리이스 코트를 위한 제제는 주요 가교결합 레진을 주요 레진 용매 및 2차적인 레진 용매에 혼합하여 용해시킨 후 2차적인 가교결합 레진을 미세한 입자 불활성 무기 물질을 포함하는 충진제의 형태가 바람직한 주요 매팅제와 함께 첨가하여 제조된다. 한 실시예에 있어서, 충진제는 약 4.8미크론의 평균 입자 크기를 가지는 알루미늄 실리케이트를 포함한다. 이러한 제제에 포함되는 충진제는 매트 릴리이스 코트의 전체 고체에 대하여 최대 약 25% 이하이다. 미세한 입자 충진제는 바람직하게는 약 100℉ 내지 120℉의 온도에서 레진 및 레진 용매 블렌드에 완전히 분산된다.

실제적으로, 매트 릴리이스층이 건조 및 가교 결합될 경우에 캐리어 시트의 표면에 화학적인 매트 코트가 형성된다. 매트 표면은 충진제의 양 및 입자 크기에 의하여 조절된다. 미세한 입자가 매트 릴리이스 코트의 외부 표면으로 돌출되어, 아주 미세한 크기로 마이크로-조면도를 가지는 탑코트의 표면을 복사함으로써 광스케트링 및 탑코트의 광택을 저하시킨다.

매트 릴리이스 코트를 위한 제제는 이동 공정 동안에 탑코트로부터 캐리어 및 이의 매트 릴리이스 코트의 자유로운 릴리이스를 향상시키기 위하여 릴리이스제도 포함할 수 있다. 릴리이스제는 상승된 온도에서 용융되어 릴리이스 코트의 고온 릴리이스를 용이하게 할 수 있는 폴리에틸렌 왁스와 같은 왁스 성분을 포함하는 것이 바람직하다. 이러한 왁스 성분은 폴리에틸렌 왁스가 용매 블렌드에서 부풀거나 용해되기 시작하는 온도 이하에서 매트 릴리이스 코트에 현탁된다. 90℉ 이상에서는 폴리에틸렌 왁스가 부풀어오르고 부분적으로 용해되는 현상과 함께 점도가 크게 상승하는 것을 관찰 할 수 있다. 현탁 또는 입자 형태의 왁스 성분은 투명 코트의 낮은 표면 광택의 이동을 강화하는 매트제로 작용한다. 공정의 이동-엠보싱 포인트에서의 압출 온도가 라미네이트(릴리이스 코트 포함)를 가열하여 왁스를 충분히 응용시켜서 매트 릴리이스 코트의 릴리이스 특성을 강화한다. 왁스의 용융점은 릴리이스-코팅된 캐리어가 라미네이트에서 스트리핑 온도 이하인 것이 바람직하다. Shamrock S-381-N1(실시예 8에 하기함)로 알려진 바람직한 폴리에틸렌 왁스에 있어서, 왁스의 용융점은 약 206℉이다. 릴리이스-코팅된 캐리어의 벗겨짐은 낮은 온도 그러나 왁스의 용융점 이상인 약 80℉ 내지 140℉에서 일어날 수 있으며, 왁스는 릴리이스를 더욱 향상시킨다.

건조 상태에서 상대적으로 높은 온도에서 용융되는 왁스는 결정성 또는 반-결정성 구조를 가질 수 있으며, 상대적으로 낮은 온도에서 결정화하고, 라미네이트로 이동되는 매트에 영향을 미치는 입자를 재생성하는 것으로 믿어진다. 바람직한 한 릴리이스 코트를 위한 제제에 있어서, 폴리에틸렌 왁스는 매트 릴리이스 코트에 포함된 고체에 대하여 12% 내지 약 25%를 차지한다.

매트 릴리이스 코트를 위한 제제에 포함된 릴리이스제는 실리콘 레진 성분을 더욱 포함하는데, 이 성분은 투명 코트의 상승된 온도에서 매트 릴리이스 코트로의 자유로운 릴리이스를 강화하기 위한 폴리에틸렌 왁스와 결합한다. 한 실시예에 있어서, 실리콘 레진은 매트 릴리이스 코트를 위한 제제에 포함된 고체중에서 약 2.5% 내지 25%를 차지한다. 왁스 및 실리콘 레진이 매트 릴리이스 코트에서 조합되어 사용되면 릴리이스가 향상되고, 낮은 광택성이 이동된다.

도 17은 나무결 외관을 가지는 장식적인 포일을 제조하기 위하여 다중 코팅방식을 압출된 PVDF/아크릴릭 투명 필름에 적용하는 한 실시예에 사용되는 연속적인 단계를 나타내는 개략도이다. 도시된 공정에서 두 개의 연속적인 컬러 코팅 단계(254, 256)와 연속적인 사이즈 코팅 단계(258)에 뒤이은 두 개의 나뭇결 인쇄 단계(250, 252)가 있다.

나뭇결 인쇄 코트는 메타아크릴레이트 코폴리머 레진 및 미량의 기타 코-모노머를 포함하는 폴리메틸 메타아크릴레이트 또는 폴리에틸 메타아크릴레이트, 또는 이들의 혼합물과 같은 아크릴릭 레진을 포함하는 열가소성 합성 수지 코팅 조성물로부터 제조될 수 있으며, 또한 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF) 또는 폴리비닐플루오라이드(PVF)와 같은 플루오로폴리머 레진으로부터 제조될 수도 있고, 또한 플루오로폴리머 및 아크릴릭 레진의 블렌드로부터 제조될 수 있다. 코팅 과정에서의 안료화 정도는 인쇄되는 특정한 나뭇결 패턴에 필요한 색상의 정도에 따라서 고체 기준으로 부피비로 약 40% 범위일 수 있다. 그러나, 부피비로 약 10% 이하인 것이 바람직하다. 나뭇결 인쇄 코트의 건조 코트 중량은 약 0.1 내지 약 2.0gm/㎡의 범위이다. 하기한 실시예 8에 나뭇결 인쇄 잉크에 사용될 수 있는 안료를 보다 자세하게 나타내었다.

도 17을 참조하면, 건조된 나뭇결 인쇄 코트를 포함하는 포일이 제2 건조 오븐(252)에서 제1 컬러 코트가 피니쉬되고, 건조된 제2 나뭇결 인쇄 코트의 위에 코팅되는 그라비어 인쇄 단계로 통과한다. 제1 컬러 코트가 건조된 후 제2 칼라 코트이 제4 그라비어 단계(256)에 적용된다. 그 후 컬러 코트는 제2 컬러 코트를 건조하기 위하여 약 225℉의 온도에서 작동하는 임핀징 공기 오븐을 통과한다. 그후 컬러 코트를 포함하는 포일은 제4 건조 오븐(256)으로부터 건조된 컬러 코트의 위에 사이즈 코트가 형성되는 그라비어 인쇄 단계를 통과한다. 그 후 사이즈 코트는 사이즈 코트를 건조하는 동안에 약 225℉의 온도에서 작동되는 임핀징 공기 오븐(258)을 통과한다. 사이즈 코트는 그라비어 실린더를 사용하여 적용되고 안료를 부피 기준으로 10% 이하인 것이 바람직하지만 최대 약 25% 이상 포함할 수 있다. 사이즈 코트의 건조된 코트 무게는 약 1 내지 3gr/㎡의 범위이다.

사이즈 코트는 공정중 나중에 수행되는 이동 단계 동안에 장식 포일을 압출시트에 접착시킬 수 있는 여러 가지 적당한 코팅 조성물을 포함한다. 사이즈 코트는 아크릴릭 레진과 같은 적당한 열가소성 수지 물질을 포함하는 것이 바람직하다. 한 실시예에 있어서, 사이즈 코트는 폴리메틸 메타아크릴레이트 또는 폴리에틸 메타아크릴레이트를 포함하는 레진을 포함한다. 사이즈 코트를 위한 이와 같은 제제는 PVC 레진으로 제조되는 압출에 대하여 훌륭한 접착을 제공하기에 충분하다.

백킹 시트가 폴리프로필렌 또는 폴리에틸렌과 같은 열가소성 올레핀으로부터 제조될 수 있는 경우에 있어서, 다른 종류의 사이즈 시트가 사용될 수 있다. 이러한 경우에 있어서, 사이즈 코트는 열가소성 클로리네이티드 폴리올레핀(CPO) 용액의 코팅 조성물로부터 제조되는 것이 바람직하다. 바람직한 CPO 사이즈 코트로는 클로리네이티드 폴리프로필렌 또는 클로리네이티드 폴리에틸렌인 것이 바람직하며, 이러한 코트에는 중량 기준으로 약 10% 내지 약 60% CPO 또는 중량 기준으로 약 50% 내지 약 90%의 용매를 포함한다.

사이즈 코트의 건조 이후에, 포일은 건조 오븐(258)에서 나와 공급 롤(260)에 감기기 전에 장력 조절 시스템을 통과한다. 이러한 공정이 완료된 포일은 제2 코팅 시스템에서 제거되어 도 18에 나타낸 압출-라미네이터의 풀림 스테이션에 장입된다. 이러한 작업이 완료된 포일의 단면을 도 19에 나타내었다.

도 18을 참조하면, 이동 엠보싱 단계 동안에 나뭇결이 인쇄된 이동 포일(262)은 엠보싱 롤(264)의 닙에 공급되어 캐리어 필름이 금속 엠보싱 롤러에 압력 접착하고 포일상의 사이즈 코트가 압출된 플라스틱 필름(266)에 압력 접착한다. 엠보싱 롤(264)은 탑코트의 외향면에 3차원적인 패턴을 인쇄한다. 패널이 기타의 요구되는 표면으로 피니쉬될 수 있으므로 엠보싱 공정은 선택적인 공정이다. 엠보싱 공정은 압출된 시트의 온도가 압출 다이 출구의 온도와 근접하거나 이보다 낮을 경우에 수행되므로, 압출은 캐리어 필름을 통하여 압출 시트의 표면상의 탑코트에 3차원적으로 충분히 깊이(최대 평균 약 120미크론의 깊이로) 엠보싱되게 한다. 캐리어 필름은 캐리어 필름의 강도를 엠보싱 스테이션에서 스트리핑 스테이션(267)의 하부에서 엠보싱된 탑코트로부터 열에 의해 충분히 벗겨질 수 있는 동시에 금속 엠보싱 롤러 패턴이 캐리어 필름을 통하여 탑코트로 물리적으로 이동할 수 있도록 충분히 얇다(약 0.48 내지 약 0.75mil).

장식 포일이 압출 시트에 접착되도록 눌러지는 경우, 압출 온도도 포일을 압출 시트에 결합할 수 있도록 충분히 상승된다. 폴리에스터 캐리어 시트는 압출 다이 출구 온도보다 충분히 높은 내열성을 가져서 캐리어는 이동 및 엠보싱 단계에서의 연신 또는 변형을 방지할 수 있다.

엠보싱 및 이동 단계에 이어서, 유연하고, 라미네이트된 엠보싱 압출 필름(268)은 엠보싱 롤의 닙으로부터 캐리어가 라미네이트에서 벗겨지는 지점에서 조절된 냉각 과정에 적용된다. 일련의 물에 의해서 냉각된 냉각 롤러(270)는 라미네이트에서 조절된 온도 감소를 가능하게 한다. 라이네이트는 약 295℉ 내지 약 340℉의 온도 범위로 냉각되는데, 이 온도에서 캐리어 필름은 라미네이트에서 벗겨진다. 바람직한 스트리핑 온도는 약 310℉이다. 보다 낮은 온도로 냉각해도 라미네이트에 엠보싱된 형상을 형성시킨다. 만약, 온도가 너무 높으면, 라미네이트의 유동성으로 인하여 형상이 제거될 수 있다. 또한, 온도의 저하는 캐리어를 라미네이트로부터 용이하게 제거할 수 있게 한다.

가교 결합되어 캐리어 시트에 영구적으로 결합된 매트 릴리이스 코트는 스트리핑 공정 동안에 캐리어 필름에 계속적으로 부착된다. 매트 릴리이스 코트는 저광택 표면을 탑코트에 이동시키는 마이크로-조면도를 가지는 화학적 매트 외향면을 가진다. 매트 코트의 마이크로-조면도는 충분한 저광택을 천연적인 나뭇결 외관을 이동시키기 위하여 복사된다. 그러나 기타의 광택 역시 생성될 수 있다. 매트 릴리이스 코트를 위한 제제는 상승된 스트리핑 온도에서 복사된 저광택 표면으로부터 캐리어시트의 원활하거나 자유로운 릴리이스와 함께 요구되는 저광택 표면의 조합을 제공한다.

캐리어 시트의 스트리핑 이후에, 장식되고 엠보싱된 시트는 냉각 롤으로부터 시트의 모서리를 형성하고 요구되는 방향으로 장착 홀을 형성하는 포밍 다이를 사용하는 포밍 스테이션을 통과한다. 캐리어의 스트리핑 및 포밍 스테이션의 사이에서 추가적인 냉각이 이루어진다. 피니쉬된 패널을 도 20에 개략적으로 나타내었다.

본 발명의 일 실시예는 고체 컬러 사이딩 패널을 제조하는 공정을 포함한다. 도 12는 본 발명의 이 실시예에 있어서의 초기 단계를 나타내는데, 여기에서 투명 코트/컬러 코트 공압출은 압출 다이(192)로부터 열가소성 기재(184)상으로 코팅되는 압출이다. 본 실시예에 있어서의 기재는 4 내지 40mil의 두께를 가지는 열가소성 물질인 것이 바람직하다. 기재는 압출 다이(176)로부터 공압출된 얇은 공압출 아크릴릭 타이 층 압출처리 및 경화되고 안료 처리된 PVC 화합물일 수 있다. 기재 폴리머 화합물은 펠렛 형태의 압출 가능한 물질로 전처리되거나 또는 호퍼로부터 압출기를 거쳐 피드 블록 또는 다이로 건조되고 유동성있는 파우더 형태로 전처리된다. 공압출 다이는 3개의 온도 조절 롤(178, 180 및 182)의 캘린더 스택에 인접한다. 타이 코트는 펠렛 형태의 압출 가능한 물질로 전처리되어 기재 폴리머로서 호퍼로부터 제2 압출기를 거쳐 동일한 피드 블록 도는 다이로 공급된다. 공압출은 3개의 롤 캘린더 스택중에서 상부 및 가운데 롤 사이의 세트 개구부로 수평적으로 공급되는 것이 일반적이다. 상부 롤(178)은 미터링을 위해서 사용되며, 가운데 롤(180)은 기재가 고화되기 시작할 때의 기재를 지지하기 위한 선속도로 세트된다. 하부 롤(182)은 타이 코트의 상부 표면을 평활하게 하고, 적절한 취급을 위하여 기재를 피니쉬 냉각하기 위하여 사용된다.

상기한 바와 같이 제조되는 내후성 고체 컬러 PVC 캡 스톡은 약 6mil의 두께를 가지는 것이 바람직하며, 다이(192)로부터 압출되는 내후성 압출 코트에 적당한 배경 색상을 제공하기 위하여 안료 처리된다.

투명 코트는 투명 필름으로 압출될 수 있는 고체 폴리머 물질을 포함하는 것이 바람직하며, 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF) 및 폴리비닐 플루오라이드(PVF)가 바람직한 플루오로폴리머이다. 본 출원에 바람직한 압출 가능한 폴리머 물질은 PVDF 및 아크릴릭 레진의 블렌드를 포함한다. 아크릴릭레진으로서는 폴리에틸 메타아크릴레이트 폴리머(PEMA)도 사용될 수 있지만 폴리메틸 메타아크릴레이트 폴리머(PMMA)를 사용하는 것이 바람직하다. 본 발명의 바람직한 제제에 있어서, 투명 코트 물질은 PVDF/아크릴릭 레진에서의 전체 레진 고체에 대하여 중량 기준으로 약 50 내지 75%의 PVDF 및 약 25 내지 약 50%의 아크릴릭 레진을 포함한다. 이러한 고체의 범위는 투명 코트 제제에서만의 PVDF 및 아크릴릭 성분의 상대적인 비율에 근거한다. 지외선 안정제, 안료 및 충진제와 같은 기타의 소량의 성분 또한 투명 코트 제제에 포함될 수 있다.

컬러 코트는 안료가 첨가되는 것과 동일한 수지성 물질을 투명 코트로 포함할 수 있다. 컬러 코트에서의 안료화 정도는 전체 성분의 중량에 대하여 10 내지 20%인 것이 일반적이지만, 이보다 일정 정도 높을 수도 있다. 자외선 안정제 및 충진제와 같은 기타의 소량의 고체도 포함될 수 있다. 혼합된 금속 산화물 안료를 사용하는 것이 바람직한데, 왜냐하면 열 및 광선에 우수한 안정성을 가지며, 나뭇결 장식 비닐 사이딩 패널에서 열의 생성을 감소시키는 적외선-반사 흑색 안료와 함께 이용할 수 있기 때문이다.

컬러 코트 및 투명 코트는 펠렛 형태의 압출 가능한 물질로 사전 처리되어 호퍼(186)로부터 압출기(187)로, 호퍼(188)로부터 압출기(189)로 각각 공급된다. 압출된 투명 코트 및 압출된 컬러 코트는 각각 피드 블록(190)으로 공급되며, 부분용융물은 다이(192)로부터 압출된 기재의 표면에 압출되는데, 여기에서 각각의 층을 형성한다. 컬러 코트는 기재상의 타이층과 접촉하며, 투명층은 컬러 코트를 위하여 외부 보호 코트를 제공한다. 한 실시예에 있어서, 선속도는 분당 200피트를 초과한다. 다이(192)는 폴리머 물질을 압출하여, 기재의 타이 코트 표면에 균일하게 코팅되는 두 개의 액체 층을 얇게 코팅한다. 투명 코트의 두께는 0.1 내지 0.2mil 범위일 수 있으며, 컬러 코트의 두께는 0.3 내지 2.0mil 범위일 수 있다. 컬러 코트로서 바람직한 두께는 0.6mil이며, 투명 코트로 바람직한 두께는 0.4mil이다. 압출 온도는 350℉ 이상이며, 일부의 경우에 있어서는 475℉를 초과할 수도 있다. 코팅된 기재의 전체 두께는 냉각 롤(196)과 접촉하는 즉시 냉각된다. 압출된 기재는 테이크-업 롤(204)에 감긴다(이 경우에 있어서, 도 12에 대한 기재에서 언급한 고광택 캐리어(200)는 광택을 조절하기 위하여 사용되지 않았다).

내후성 고체 컬러 마감재를 사용한 경화된 PVC 기재는 도 18에 나타낸 압출기-라미네이터의 풀림 스테이션(262)에 장착된다. 다시 도 18을 참조로 하면, 라미네이션 엠보싱 단계 동안에, 내후성 고체 컬러 기재는 엠보싱 롤(264)의 닙에 공급되어 내후성 마감재가 금속 엠보싱 롤에 압력 접착되고, 기재는 용융된 PVC 압출과 접촉한다. 엠보싱 롤은 탑코트의 외향면에 3차원적인 패턴 형상을 인쇄한다. 엠보싱 공정은 내후성 상부 캡과 접촉하며 행해지며, 형상의 엠보싱을 위한 열을 공급하는 용융된 PVC로부터의 열에 의존한다. 필요하다면, 내후성 피니쉬된 기재는 내후성 고체 컬러 피니쉬된 기재가 엠보싱 롤로부터의 인쇄가 가능하도록 자외선 히터 또는 가열된 롤에 의하여 예열될 수 있다. 엠보싱 닙에서 배출될 경우에, 내후성 상부 캡의 기재는 압출된 PVC 물질로 영구적으로 융해된다. 이러한 실시예에 있어서, 캐리어 시트는 사용되지 않으며, 피니쉬된 패널의 표면 특성은 엠보싱 공정에 의해서 조절된다. 엠보싱 공정 이후에, 내후성 고체 컬러 사이딩 물질은 포밍 다이에 제공되어 모서리를 형성하고, 수조에서 냉각된 후, 홀을 형성하며, 요구되는 크기로 절단된다. 다른 하나의 방법으로 상기에서 언급한 바와 같이, 압출 코팅된 비닐 사이딩 패널은 엠보싱 공정을 적용하지 않고 제조될 수도 있다.

[실시예 9]

매트 릴리이스 코트를 다음과 같이 제제하였다.

[표]

이러한 제제의 성분은 미국특허번호 제5,203,941에 보다 상세하게 기술되어 있으며, 이 특허는 본 발명에서 참고문헌으로 사용되었다.

조성 1은 VAGH 레진을 MIBK 및 IPOH 블렌드에 Cowles 믹서를 사용하여 혼합하여 용해한 후 Lankyd 13-1245 및 ASP400P를 혼합하면서 첨가하여 제조하였다. 그 후 혼합물은 ASP400P를 분산하기 위하여 약 110℉의 온도에서 샌드밀 처리되었다. 릴리이스 코트는 조성 1 및 조성 2를 혼합한 후 나머지 성분을 순서대로 Cowles 믹서를 사용하여 1,000rpm으로 혼합하면서 첨가하여 제조하였다. 부풀어오르는 현상이나 Shamrock 381-N1 왁스의 부분적인 용해를 방지하기 위하여 90℉ 이상으로 릴리이스 코트를 가열하지 않도록 유의해야 한다. 촉매 처리된 릴리이스 코트는 통상적인 공정 조건에서 24시간 이내에 사용되어야 한다.

압출 PVDF/아크릴릭은 다음 성분으로부터 제조된다.

[표]

이러한 압출 코팅의 제제는 균일한 블렌드의 펠렛을 얻기 위하여 동일한 두개의 스크류 Werner Pfleiderer 모델 53MM 압출기를 사용하여 제조되었다. 동일한 두 개의 스크류는 같이 회전하며, 이러한 형태를 Avery Dennison "A"로 지정하였다. 두 개의 레진은 펠렛 형태로 압출되기 전에 건조기에서 160℉의 온도로 4시간 동안 건조된다. 압출 공정 동안에 습기 및 기타의 휘발성 성분을 제거하기 위하여 스크류의 압축 존에서 진공 밴트가 사용되었다. 압출기로의 유입을 중지하고, 가열 요소 또는 알출기 존을 (1) 100℉, (2) 360℉, (3) 360℉, (4) 360℉, (5) 360℉, (6) 360℉, (7) 360℉로 세트하였으나, 관찰된 값은 (1) 108℉, (2) 360℉, (3) 374℉, (4) 366℉, (5) 360℉, (6) 355℉, (7) 358℉였다. 스크류는 680HP를 사용하여 66rpm 즉, 52-54apm으로 유지하였다. 이러한 제제의 용융 온도는 355℉에서 유지되었고, 3개의 상이한 와이어 메쉬 20, 40 및 60으로 구성된 스크류 팩이 용융 흐름을 정화하기 위하여 사용되었다. 이러한 물질을 펠렛화하였다.

투명 잉크 및 컬러 코트 비히클을 다음의 제제으로 제조하였다.

[표]

잉크 비히클은 Kynar 7201, Elvacite 2010 및 Tinuvin 234를 MEK 및 MPK에 용해시킨 후 Elvacite 2010을 완전히 용해시키기 위하여 130℉로 가열하여 제조하였다. 나뭇결 잉크 및 컬러 코트는 색상 표준을 만족시키기 위하여 상기한 비율로 성분을 블렌딩하여 제조하였다. 사이즈 코트는 130℉에서 Degussa TS-100을 혼합하면서 톨루엔에 Elvacite 2010을 용해하여 제조하였다.

[나뭇결이 인쇄된 이동 포일의 제조]

매트 릴리이스 코트는 코트 중량(건조) 5.0gr/㎡로서 60게이지 배향 광택 폴리에스터 캐리어 시트상에 도 2에 도시한 공정 단계를 사용하여 100HK 그라비어 실린더 패턴으로 그라비어 코팅하였다. 캐리어는 SKC America, Inc.에서 제조된 Skyrol SM30을 포함하며, 분당 200피트의 속도로 이동한다. 릴리이스 코트는 200피트 임핀징-공기 오븐(오븐 1)의 공기 온도 340℉에서 건조되고 가교 결합되었다. 그 후 릴리이스 코팅된 캐리어를 냉각하고 롤에 감았다. 바람직한 제제에 있어서(도 2), 릴리이스 코트 및 압출 투명 코트는 탠덤(tandem)에 적용된다.

릴리이스 코팅된 캐리어 시트를 공급 롤에 적용한 후 압출 코팅 스테이션을 통과하면서 고속으로 풀었다. 캐리어 시트가 고속으로 이동하면, 제조된 PVDR/아크릴릭 펠렛은 호퍼를 통하여 압출기로 들어간다. 압출기에서, 외부 히터 및 회전 스크류로부터의 기계적 에너지로 화합물을 용융 온도 이상으로 가열하여 슬롯 다이를 통하여 420℉ 온도의 폴리머 물질의 흐르게 한다. 압출물은 하부로 진행하여 고무 백업 롤 및 Teflon이 코팅된 냉각 드럼 사이의 닙 지점에서 캐리어 시트 및 Teflon이 코팅된 냉각 드럼과 접촉한다. 압출물이 닙 지점에 접근함에 따라서, 높은 선속도는 압출물의 흐름을 가속하고, 선인치당 약 200파운드의 높은 닙 압력과 폴리머의 용융 특성으로 0.4mil 두께로 되며, 필름은 매트 릴리이스 코트의 표면을 복사한다. 70℉의 냉각수는 투명 코트를 냉각하고, 공정상의 과잉된 열을 제거한다. 그 후 압출된 투명 코트와 함께 릴리이스 코팅된 PET는 Teflon이 코팅된 드럼의 표면에서 제거되고, 리와인더에 감긴다.

재감김 롤은 제2 코팅기에서 제거되고 리와인더 스테이션의 제3 코팅기(도 17)에 장착된다. 그 후 코팅된 필름의 투명 코팅된 사이드는 분당 200피트의 속도로 일련의 두 개의 나뭇결 인쇄, 두 개의 컬러 코트 및 한 개의 사이즈 코트와 함께 그라비어 인쇄되었다. 나뭇결 잉크 및 컬러 코트(제제는 상기하였다)는 Kynar 7201/Elvacite 2010 투명 비히클을 혼합 금속 산화물(MMO) 안료로 제조된 안료 농축액으로 안료화하여 제조하였다. 이들 혼합 금속 산화물 안료 농축액은 Illinois, South Holland의 Gibraltar Chemical Works에서 공급받았다.

나뭇결 인쇄 잉크 및 컬러 코트에서 혼합 금속 산화물 안료를 사용하는 것은 바람직한데, 왜냐하면 혼합 금속 산화물은 내구성이 우수하며, 나뭇결 장식 비닐 사이딩 패널에서 열의 생성을 최소화하는 자외선-반사 혼합 금속 흑색 안료와 혼용할 수 있기 때문이다. 그러나 혼합 금속 산화물 안료는 나뭇결 잉크가 크롬으로 피니쉬된 그라비어 실린더로 코팅될 경우에 그라비어 실린더의 지나친 마모를 초래할 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여, 식각된 실린더를 티타늄 질화물 세라믹 코팅과 같은 금속 질화물로 코팅하였다. 실린더는 종래의 진공 금속화 공정으로 코팅된다.

컬러 코트는 나뭇결 패턴의 배경 색상으로서 기여할 뿐만 아니라 사이딩 패널의 비닐에 나쁜 영향을 미치는 자외선을 차단하기 위한 용도로도 사용된다. PVDF/아크릴릭 포일에서의 자외선 차단과 함께 내구성 있는 혼합 금속 안료 시스템과, 이 위의 컬러 코트의 조합은 촐킹(chalking)을 제거하며, 색상의 흐려짐을 최소화하고, PVC를 기후의 해로운 영향으로부터 보호한다.

[시험 인쇄된 나무-유사 비닐 사이딩의 제조]

공압출된 PVC 사이딩 구조는 약 400℉의 온도, 분당 60피트의 속도 및 전체 두께 약 44mil로 압출되었다. 내후성 상부 캡으로 알려진 상부 공압출층은 리그라인더를 포함하는 저가의 기재 위에 위치된다. 상부 캡은 사이딩 물질의 성능을 향상시키기 위하여 높은 염색화도 및 높은 안정제 함량이 필요하다. 염색화도가 낮고, 안정제 함량이 낮으며, 충진제 함량이 높으면, 하부층의 리그라인더는 사이딩 물질의 가격을 낮추기 위하여 결합한다. 크로스웹의 폭은 약 15인치였다. 비닐시트는 비닐 사이딩 패널의 배경색을 제공하기 위하여 안료를 포함하였다. 먼저 제조된 나뭇결 인쇄된 이동 포일은 압출 필름과 함께 엠보싱 스테이션의 닙을 통과하였다. 엠보싱 공정은 12.5인치 직경의 금속 엠보싱 롤러로 행하여졌다. 엠보싱 스테이션은 압출기 다이 출구 개구부로부터 약 5인 떨어져 위치하였다. 폴리에스터 캐리어 시트의 표면은 금속 엠보싱 롤러와 접촉하고, 사이즈 코트는 압출된 필름과 접촉하였다.

엠보싱 롤은 이동-장식 필름에 3차원적인 패턴을 인쇄하는데, 이 필름은 다양한 길이, 폭 및 깊이를 가지며 약 1 내지 2mil 이격되어 있고, 꼭대기와 바닥 사이의 높이가 약 20 내지 120미크론인 거의 한 방향으로 랜덤하게 위치한 인쇄된 나무 형태의 나뭇결을 가진다. 여기에는 일부 보다 깊은 엠보싱된 선이 있다. 빛을 경사지게 하여 관찰할 경우, 엠보싱은 동일한 각도에서 보이는 천연 인쇄된 나무에서 관찰되는 것과 유사한 그림자를 드리운다.

압출된 시트를 캐리어 필름을 이동 및 엠보싱 스테이션으로부터 스트리핑 스테이션의 하부에서 장식 비닐 시트에서 스트리핑하기 전에 약 308℉의 온도로 냉각시켰다. 캐리어 필름은 필름의 강도를 308℉의 온도에서 투명 코트로부터 고온 스트리핑될수 있도록 유지하면서, 금속 엠보싱 롤러 패턴이 이동될 수 있도록 충분한 두께(60게이지 또는 0.60mil)를 가진다. 릴리이스-코팅된 캐리어 시트를 제거를 위하여 감고, 투명 코팅되고, 나뭇결 장식된 엠보싱 압출 비닐 물질을 포밍 다이에 적용하였는데, 여기에서 모서리를 형성하고, 장착 홀을 형성하며, 요구되는 크기로 절단하는 사이딩 공정이 행하여진다.

이러한 릴리이스 코트에서 이와 같은 공정으로 제조된 비닐 사이딩은 18-20 광택 유닛을 사용한 경우 75의 광택도를 나타내었는데, 이는 천연 인쇄 또는 착색된 나무의 외관을 나타낸다. 표면 광택은 ASTM test D 3679-86, 5.11을 사용하여 측정되었다.

[실시예 10]

도 2는 컬러 코트가 아크릴릭 사이즈 코트를 다라서 실시예 8에서 기재한 릴리이스 코트 위에 공압출되는 공정에서의 제1 단계를 나타낸다. 컬러 코트는 0.6mil의 폴리에스터 필름인 릴리이스 코트 표면에 Teflon이 코팅된 냉각 롤과 접촉하는 사이즈 코트와 함께 압출된다. 컬러 코트의 두께는 0.5 내지 2.0mil 수 있으나, 바람직한 실시예에 있어서의 컬러 코트는 1.0mil의 두께 및 45gr/㎡의 중량이다. 컬러 코트는 자외선 조사를 100% 차단하도록 고안된다. 냉각후 포일을 테이크-업 롤에 감는다.

그 후 상기한 바와 같은 크기를 가지는 컬러 코트는 도 18에 나타낸 압출기-라미네이터의 풀림 스탠드에 위치된다. 이동 엠보싱 단계 동안에, 고체 컬러 이동 포일은 엠보싱 롤러의 닙에 공급되며, 여기에서 포일상의 사이즈 코트는 압력하에 용융된 압출 플라스틱 필름과 접촉한다. 엠보싱 롤은 컬러 코트의 외향면에 3차원적인 형상을 인쇄한다. 엠보싱 공정은 캐리어 필름의 깊이에 따라서 행하여진다. 엠보싱 공정은 압출된 시트의 온도가 압출 다이 출구의 온도와 근접하거나 이보다 낮을 경우에 수행되므로, 압출은 캐리어 필름을 통하여 압출 시트의 표면상의 탑코트에 3차원적으로 충분히 깊이(최대 평균 약 120미크론의 깊이로) 엠보싱되게 한다. 캐리어 필름은 열을 막아주는 배리어로서 작용하며, 금속 엠보싱 롤러 패턴이 캐리어 필름을 통하여 탑코트로 물리적으로 이동할 수 있도록 충분히 얇다(약 0.48 내지 약 0.75mil). 캐리어 필름은 캐리어 필름의 강도를 엠보싱 스테이션에서 스트리핑 스테이션의 하부에서 엠보싱된 탑코트로부터 열에 의해 충분히 벗겨질 수 있도록 유지된다.

압출 라미네이터에서 압출된 바람직한 플라스틱은 비닐 사이딩 패널을 제조하기 위하여 사용되는 전형적인 공압출된 PVC 기재 물질이다. 저가의 기재 물질은 다음과 같은 제제를 가진다.

[표]

이러한 물질은 그 자체로서 사이딩 패널을 제조하기 위하여 충분한 안료화가 이루어지지 않지만 피니쉬 당시의 조합에서는 충분한데, 왜냐하면 고체 컬러 라미네이팅된 필름(상기함)은 모든 종류의 자외선 조사를 차단하고 필요한 불투명성을 제공하기에 충분한 안료화를 가지기 때문이다. 이러한 화합물은 건조 블렌딩되어서 건조 파우더 형태로 압출기 호퍼에 공급된다.

도 16에 나타낸 공정은 본 발명의 추가적인 실시예를 보여주는데, 4개의 공압출된 투명 코트, 컬러 코트, 사이즈 코트 및 백킹 시트, 및 이에 이은 라미네이트의 투명 코트 부분에 고광택 폴리에스터 필름의 라미네이트를 포함한다. 플랫시트 압출 선이 4개의 압출기에 장착된다. 제1 압출기에 ABS, 폴리카보네이트, TPO 또는 PETG와 같은 백킹 시트 물질이 공급된다. 제2 압출기에 PMMA, PEMA 또는 CPO와 같은 사이즈 코트 물질이 공급된다. 사이즈 코트 물질은 PVDF/아크릴릭 컬러 코트를 백킹 시트에 결합하기 위하여 선택된다. 제3 압출기에는 PVDF/아크릴릭 컬러 코트가 공급되며, 제4 압출기에는 PVDF/아크릴릭 투명 코트가 공급된다. 이러한 압출기에서 제조된 용융물은 피드 블록에 공급되는데, 이는 최종 공압출된 라미네이트 구조에서 각 성분의 상대적인 두께를 조절한다. 바람직한 비율은 19, 1, 1, 1이다. 부분적인 용융물은 압출되는 다이로 흐른다. 그 후 공압출된 라미네이트 구조는 고광택 폴리에스터 캐리어가 라미네이터의 투명 코트 부분에 라미네이팅 되는 캘린더 스택의 3개의 롤중에서 상부 및 가운데 롤의 사이에 세트 개구부에 수평적으로 공급된다. 이러한 라미네이트는 PET 캐리어와 함께 냉각을 위하여 3개의 스택의 롤 스택중 낮은 두 개의 롤 주위에 "S" 형태로 포장된 후 아이들러 롤을 통하여 테이크-업 롤로 향한다.

[실시예 11]

실시예 4의 구조를 도 21에 도시된 바와 같이 다른 폴리머 물질과 같이 공압출하였다. 컬러 코트 및 프라이머 코트를 포함하는 공압출 용융물(280)은 American Hoechst에서 제조된 Hostaphan 2000과 같은 2mil의 고광택 폴리에스터 시트에 코팅된 압출물이다. 이러한 공정은 두 개의 압출기를 장착한 압출 코팅 스테이션을 사용하였다. 첫 번째 압출기에는 실시예 3에서 기술한 투명 코트 물질이 공급된다. 두 번째 압출기에는 프라이머 코트가 공급되는데, 이러한 프라이머는 PVDF/아크릴릭 투명 코트 시트와 컬러 코트의 사이에서 타이로서 작용한다. 이러한 두 개의 압출기로부터의 용융 흐름은 피드 블록에 유입되는데, 그 후 부분적인 용융물은 다이(282)로 흐른다. 이러한 용융물은 폴리에스터 시트에 코팅되는 압출물로서, 이로 인하여 투명 코트는 PET와 접촉한다. 프라이머에 포함된 폴리머 물질은 주로 아크릴릭 및/또는 비닐 레진으로 구성된다. 아크릴릭 레진으로는 폴리에틸 메타아크릴레이트(PEMA)를 사용하는 것이 바람직하다. 자외선 안정제, 안료 및 충진제와 같은 기타의 소량의 고체도 프라임 코트의 구성에 존재할 수 있다. 프라임 코트는 웹(286)의 투명 코트의 면에 적용되며 컬러 코트와의 화학적 결합을 강화하기 위하여 사용된다.

프라임 코트를 적용한 후, 코팅된 캐리어 시트(288)는 다른 압출 코팅 조작(290)을 통과하는데, 여기에서 컬러 코트를 코팅한 압출이 압출기 다이(292)로부터 웹의 프라임 코트의 면에 적용된다. 이러한 컬러 코트는 PVDF, 아크릴릭, PVC, 및 우레탄을 포함하는 여러 가지 레진과, 안료, 열안정제 및 광안정제를 포함하는 기타의 첨가제 및 충진제를 포함할 수 있다.

그 후 웹은 라미네이팅 스테이션(294)을 통과하는데, 여기에서 감압성 이동테이프(296)는 웹이 컬러 코트의 면에 적용된다. 라미네이팅 스테이션은 상기한 가열된 그럼 및 압력 롤을 포함한다. 이동 테이프는 종래의 리버스 롤 코팅 기술을 사용하여 사전에 코팅되었으며, 릴리이스 코팅된 캐리어 시트(298)에 의하여 보호된다. 그 후 압출 코팅되고 접착 코팅된 캐리어 필름(300)은 테이크-업 롤(302)에 감긴다.

이러한 구조는 감압 필름이 일반적으로 사용되는 자동차용 외장 제품에 사용되었으며, 고광택 및 DOI를 유지한다.

그러므로, 본 발명은 비록 창문 및 출입문 성형물, 레인 거터(rain gutter) 및 기타의 외부용 구조와 같은 용도를 생각할 수도 있지만, 차체용 외장 패널 및 압출된 플라스틱 사이딩 패널과 관련하여 본 발명의 용도를 기술하였다.

[실시예 12]

외부 건조 페인트 필름에 라미네이팅하기 위하여 기재를 하나의 크기를 가지는 층으로 공압출하는 두 개의 시도가 수행되었다.

첫 번째 시도에 있어서, 1mil 우레탄 변성 폴리에틸렌 접착제층(MOE 2, Elf Atochem)을 1mil 변성 폴리에틸렌 타이층(Admere SF-700, Mitsui)과 공압출하고, 이들 둘을 18mil TPO 백킹 시트(폴리프로필렌 Dexflex, DNS Plastics International)와 공압출하였다. 두 번째 시도에 있어서는 1mil 우레탄 변성 폴리에틸렌 접착제층(MOE 2)을 1mil 변성 폴리에틸렌 타이층(Admere SF-700)과 공압출하고, 이들 둘을 18mil 폴리프로필렌(호모폴리머)과 공압출하였다. 3층의 압출물은 건조 페인트 필름을 라미네이팅하는데 있어서 훌륭한 접착력을 나타내었다. 이러한 공압출물은 각각 (1) 1mil의 고광택 PVDF/아크릴릭 투명 코트/0.1mil의 PMMA 사이즈 코트를 가지는 아크릴릭 컬러 코트 페인트 필름, (2) 고광택 PVDF/아크릴릭 투명 코트(1mil)/0.1mil의 PMMA 사이즈 코트를 가지는 컬러 코트(0.1mil 적색) 페인트 필름, (3) 1mil의 PVDF/사이즈 코트를 가지지 않는 아크릴릭 모노 코트 중간-광택 흑색 페인트 필름에 라미네이팅되었다.

우레탄 변성 폴리에틸렌 접착층은 PVDF/아크릴릭 건조 페인트 이동 필름에 훌륭한 접착성을 부여하며, 변성 폴리에틸렌 타이 코트는 올레핀 백킹 시트에 훌륭한 접착성을 부여한다. 이러한 공압출물은 이들의 용융 온도가 약 50℉의 범위내에서 서로 비슷할 경우에 보다 성공적이 된다.

[레진의 제조]

레진의 제조는 압출 공정에서 중요한 일면이 될 수 있다. 하기한 압출 필름의 제조에 사용되는 출발 물질을 위한 바람직한 제제는 전체 블렌드에 대하여 약 2%의 자외선 안정제와 함께 60/40으로 혼합한 PVDF 및 PMMA 블렌드를 포함한다. 사용 가능한 기타의 제제는 하기하였다. 게다가, 여기에 개시된 압출 기술은 약 0.5 내지 약 2mil의 두께로 압출되는 투명 코트에 적용 가능하며, 하기한 시도에서는 코트의 두께는 약 1mil이다.

외장 자동차용으로 특히 적절한 압출 필름은 피니쉬된 투명 코트 외부 필름에서 적당히 높은 광학적 투명성을 보장하기 위하여 최소한의 광학적 결함이 요구된다. 압출된 필름에서의 광학적 결함은 압출기 및/또는 압출 물질에서의 겔의 형성으로부터 발생하는 먼지 입자 및 기타의 유입된 오염 물질에 의하여 유발될 수 있다. 예를 들면, PVDF 폴리머를 포함하는 압출된 코팅물은 높은 압출 온도에서 겔 형성에 적용된다. 비닐리덴 플루오라이드 폴리머의 가교결합은 높은 용융 온도에서 겔 형성에 의하여 야기되는 수많은 결합을 증가시킨다. 본 발명의 하나의 목적은 압출된 필름을 최소한의 결함으로 생산하면서 높은 선속도를 유지하는 것이다. 그러나, 하나의 압출기에서 선속도 및 수많은 결점은 상호 연관되어 있다. 만약 높은 선속도를 이루기 위하여 압출 스크류의 rpm이 상승되어야만 한다면, 압출 물질에서 전단력 및 열이 더욱 많이 생성되므로, 이로 인하여 겔 형성 및 광학적 결함을 야기할 수 있다.

공정 과정을 변화시킴으로써 압출된 투명 필름에서의 겔 형성에 인하여 야기되는 결함을 생성을 감소시킬 수 있다. 언급한 바와 같이, PVDF 성분에서의 겔 형성은 결함의 주요 원인이며, PVDF가 보다 낮은 온도로 가열되는 두-단계의 용융 압출 과정에 의하여 용융물로부터 하나의 열의 원천을 제거하는 것이 결함 해결의 한 접근 방법이다. 이러한 두-단계 공정은 PVDF의 부재하에서 아크릴릭 물질 및 자외선 안정제를 펠렛화하는 과정에서 발생하는 열 원천 1과, PVDF가 첫 번째 처리 단계에서 제조된 펠렛과 건조 블렌딩하여 압출 필름을 제조하는 과정에서 발생하는 열 원천 2를 수반한다. 이렇게 하여 아크릴릭 및 자외선 안정제와 함께 PVDF로부터 펠렛을 제조하는데 있어서 발생하는 하나의 열 원천을 회피할 수 있다. 실험 결과, 많은 결함을 나타내는 필름은 PVDF, 아크릴릭 및 자외선 안정제를 함께 용융 블렌딩하여 펠렛화하여 제조되는데, 이는 성분을 적당하게 블렌딩하기 위하여 높은 전단력이 필요하기 때문이다.

압출 필름을 제조하기 위한 하나의 실험에서, 두 개의 스크류를 가진 압출기가 사용되었다. 두 개의 스크류를 가진 압출기는 하나의 스크류를 가진 압출기에 비하여 장점이 있는데, 왜냐하면 낮은 전단력에서 물질을 혼합할 수 있기 때문인데, 이는 화합물 제조시의 온도 상승을 최소화한다. 이러한 압출 방법은 제조된 물질로부터의 PVDF의 하나의 열 원천을 제거하여 제조되는 펠렛을 수반한다. 파우더 형태의 자외선 안정제 Tinuvin 234(Ciba Geigy)는 펠렛 형태의 VS-100(Rohm and Hass)을 포함하는 아크릴릭 성분에 분산되었다. 이러한 물질은 PVDF를 하나의 압출 경로에 노출시키는 것을 피하면서 펠렛을 형성하기 위하여 압출기를 통과하는 첫 번째 경로에서 압출되었다. PVDF(아크릴릭 및 자외선 안정제를 적당하게 블렌딩하기 위하여)의 겔 온도보다 높은 압출 온도가 첫 번째 경로에서 사용될 수 있는데, 왜냐하면 PVDF가 없기 때문이다. 한 시도에서 이 온도는 460℉이었다. 압출-그레이드 PVDF(Kynar 720)를 펠렛 형태로 두 번째 압출 경로에 첨가되는데, 여기에서 낮은 겔 및 결함을 가지는 압출된 투명 필름이 400℉로 압출되는 경우에 제조되었다. 1mil 두께의 투명 코트 필름이 PET 캐리어상에 압출되는 시도에 있어서, 최초에 PVDF를 펠렛 형태로 제조한 후 세 성분을 함께 압출하고, 제조된 물질을 필름으로 제조하는 시도와 비교할 경우, 결함이 4배 이하로 감소되는 것을 관찰하였다(50 내지 60겔 수에서 10 내지 15겔 수).

두 개의 스크류를 가진 압출기를 사용하는 대신에 낮은 전단력 및 낮은 용융온도에서 필름을 압출할 수 있는 하나의 스크류를 가진 압출기를 고안하였다. 압출기 플라이트는 배출량을 증가시키고 용융물의 온도를 감소시키기 위하여 고안되었다. 압출기는 30:1 L/D에서 2½-인치 Black Clawson 단일-스크류 압출기를 포함한다. 압출기 플라이트와 압출기 및 압출기 바렐(barrel) 사이의 공차(tolerance)는 감소하였고, 이들 둘은 압출 동안의 전단력 온도 상승을 야기하는 마찰을 감소시킨다. 겔 및 결함을 대폭적으로 감소시킨 1mil 두께의 투명 필름이 PET 캐리어 상에 형성되었다. 이러한 압출기 중에서 가장 성공적인 것으로 생각되는 한 시도에 있어서, 압출 스크류의 속도는 68rpm이었고, 압출 용융 온도는 압출기 다이 개구부에서 약 400-410℉이었고, 압출기의 바렐 온도는 약 370-380℉이었고, 용융 압력은 약 2,800psi이었고, 냉각롤은 약 75℉에서 운전되었다. 웹의 폭이 51인치일 경우 선속도는 135ft/min이었다. 하기한 C-charting 시험 방법을 기준으로 결함수는 3-5의 범위로 생성되었다. 압출된 필름은 감소된 압출기 rpm에서 결함이 없는 것으로 관찰되었다. 한 시도에서, 냉각 롤의 온도를 85℉로 상승시키는 것 역시 필름의 선명도를 향상시키는 것으로 나타났다.

압출된 필름에서 결함을 감소시키는 또 다른 방법은 파우더-필름 브리켓팅(briquetting) 공정을 사용하는 것이다. PVDF를 제조하는 원래의 공정에 있어서, 제조물은 PVDF가 중합될 때 반응기에서 직접 나오는 파우더 형태이다. 최소한의 열로서 프릴(prill) 또는 브리켓을 제조하는 목적을 달성하기 위하여, 프릴은 최초의 파우더 형태의 PVDF, PMMA 및 자외선 안정제로부터 하나의 단계를 사용하는 공정으로 제조될 수 있다. 큰 압축 롤을 가지는 건조 압출기는 용융 없이 프릴을 압축하기 위하여 파우더 형태의 물질에 압력을 가한다.

하나의 시험에 있어서, 86.4%의 파우더 형태의 PVDF, 10%의 PMMA 및 3.6%의 Tinuvin 234를 프릴로 압축하였다. 그 후 프릴을 최종 블렌드 비율, 바람직하게는 60/40의 비율로 조절하기 위하여 PMMA와 압출하였고, 제조된 압출물은 결함이 적은 투명한 필름으로 생성되었다. 파우더 형태의 물질은 브리켓에 압축되기 위하여 최소한의 열로서 압력만을 사용하였다. 하나의 시도에 있어서, 물질은 약 130℉의 온도 상승과 함께 2,400psi의 압력으로 압축되었다. 이러한 공정은 PVDF를 펠렛의 제조시 통상적으로 수반되는 전단력 및 높은 온도의 발생을 방지할 수 있다.

압출된 투명 필름을 최소한의 결함을 가지도록 제조하기 위한 다른 하나의 접근에서, PVDF/아크릴릭 압출 필름을 큰 하나의 스크류를 가지는 압출기를 사용하여 제조하였다. 이러한 압출기는 용융물의 이동을 최소화하기 위하여 압출기 출구 및 다이 입구 개구부 사이의 최소한으로 짧게 고안되었다. 20/40/60/80/100메쉬의 스크린을 사용하는 스크린 팩(pack)을 압출기 출구와 다이 입구 개구부 사이에 위치시켰다. 하나의 실시예에 있어서, 압출기 출구에서 스크린 팩을 통하여 다이 입구 개구부 사이의 거리는 약 2피트 이하였다. 이와 같이 커다란 6인치 직경의 하나의 스크류를 가진 압출기는 낮은 rpm으로 운전되었는데, 한 실시예에 있어서 24rpm이었다. 낮은 속도와 압출 물질과의 벽면 접촉의 감소와 짧은 이동 거리로 인하여, 폴리머 용융물이 나타내는 전단력은 낮다. 압출 물질의 온도 또한 약 400℉로 매우 낮았는데, 이는 PVDF 성분의 겔 온도인 450℉보다 훨씬 낮은 것이다. 바람직한 압출기의 운전 조건은 최고 내부 압출물 온도를 PVDF의 겔 온도인 450℉보다 약 20-30℉ 낮게 운전하는 것이다. 이러한 압출기로 두께 1mil, 폭 51인치로 이동하는 PET 캐리어상에 압출되는 투명 필름을 제조하였다. 제조된 압출 투명 코트 필름은 거의 결함이 없다. 선속도 역시 대략 160-170ft/min이었다. 낮은 결함정도는 압출기의 큰 체적, 낮은 전단 운전에 기인한 것이었다. 동일한 선속도로 운전되는 2½-인치 단일-스크류 압출기(상기함)를 사용한 이와 비슷한 시도를 통하여 많은 결함을 가진 필름을 제조하였는데, 왜냐하면 높은 온도 및 전단력 때문이다. 일반적으로 말해서, 2½-인치 단일-스크류 압출기의 낮은 체적 때문에, 결함을 제거하기 위하여 전단력 및 온도를 감소시킬 경우 선속도는 감소된다. 피니쉬된 압출 필름에서의 가시적인 결함의 수는 필름의 광학 특성을 결정하기 위하여 측정된다. C-charting으로 불리는 이러한 실험 과정은 겔의 최대 크기, 피쉬아이(fisheye) 또는 허용 가능한 필름의 투명성에 나쁜 영향을 미치지 않도록 허용될 수 있는 기타의 광학적 결함을 결정함으로써 결함이 무엇인지를 결정하는 표준 정의를 결정하는 과정이 수반된다. 두 번째 C-charting 표준은 피니쉬된 압출 필름의 주어진 표면적에 대하여 허용 가능한 최대 결함수를 세트한다. 결함의 수는 압출 물질이 제조되는 동안에 선택된 시간 간격에서 주어진 면적에서의 결함의 수를 플롯팅하여 도표화할 수 있다. 이렇게 도표화함으로써 압출 공정에서의 바람직하지 못한 이동, 경향, 싸이클 또는 패턴을 알아낼 수 있다.

하나의 실험 표준에 있어서, 필름을 편편한 표면에서 미리 결정한 광원으로 관찰하면, 필름의 결함을 가시적으로 조사할 수 있다. 직경이 0.8mm 이상인 불균일한(비정상적인) 것은 결함으로 간주되며, 압출 필름에서 8제곱피트당 결함의 수(이러한 표준은 변경될 수 있다)를 측정한다. 한 실험 표준에 의하면 표면적 8제곱피트당 평균 결함의 수가 5 이하인 경우에 허용 가능한 필름으로 결정될 수 있다. 샘플로서 채택되는 면적은 48인치의 폭을 가지는 종래의 필름 압출물을 2피트 간격으로 취하였다(필름의 폭이 51인치인 상기한 압출 시도에서는 결합의 수가 평방피트 면적에서 8½이었다).

[실시예 13]

본 시도에서 사용된 물질은 Kynar 720 PVDF/VS-100 PMMA/Tinuvin 234 자외선 안정제를 60:40:[2 pph] 블렌드로 포함한다. PVDF/아크릴릭 펠렛을 열에 최소한으로 노출시키면서 제조하는 상기한 공정은 출발 물질을 제조하는 것이 일반적이다. 압출기는 Egan 6인치 단일 스크류, 단일 플라이트 압출기를 포함한다. 압출기 출구 및 압출기 출구 개구부 사이의 거리는 약 2피트 이하였으며, 20/40/60/80/100메쉬의 스크린을 사용하는 스크린 팩을 압출기 출구와 다이 입구 개구부 사이에 위치시켰다. 약 1mil 두께의 압출 투명 필름 코팅을 이동중인 PET 캐리어 필름상에 51인치 웹 폭으로 압출하였다. 최초에는 Kynar/아크릴릭 블렌드를 이용하여 시작하였다. 스크류 코팅을 낮은 amp에서 수월하게 하기 위하여 압출 프로파일을 450℉로 하였다. 일단 폴리머가 흐르기 시작하면, 바렐의 온도를 낮추었고, 코팅 공정은 게이지 셋-업을 위하여 복합 코팅된 종이 기재를 사용하여 먼저 수행된다. 게이지가 충분하면 PET 기재로 시작한다. 전체 1,300피트의 필름을 제조하기 위하여 압출기를 낮은 rpm에서 운전하였다. 하나의 시도에 있어서, 157ft/min의 가장 큰 선속도를 이루기 위하여 압출기의 회전을 24rpm으로 하였다. 다른 시도들에서는 157ft/min의 선속도를 이루기 위하여 19rpm 그리고 100ft/min의 선속도를 이루기 위하여 15rpm으로 수행되었다. 압출 물질의 용융 압력은 24rpm에서는 830psi로 운전하며, 15rpm에서는 730psi로 변경하였다. 냉각 롤의 온도는 모든 시도에서 75℉로 유지되었다. 압출기 다이 존 온도는 상기의 시도에서 약 400℉에서 430℉로 변경하였으며, 바렐 존 온도는 350℉에서 375℉로 변경하였다. 수행된 모든 시도에 있어서, 압출 필름에서 결함을 발견할 수 없었으며, 이는 우수한 광학적 투명성을 가지며, 자동차의 외장 용도에 요구되는 품질을 가지는 필름이다.

PVDF/아크릴릭 제제 비는 필름의 투명성에 영향을 미칠 수 있다. 일반적으로, 바람직한 PVDF와 아크릴릭의 비율은 제제에 포함된 전체 PVDF/아크릴릭 고체 폴리머에 대하여 PVDF가 중량비로 약 55% 내지 약 65%이고, 아크릴릭이 중량비로 약 35% 내지 약 45%이다. 보다 바람직한 실시예에 있어서, PVDF와 아크릴릭의 비율을 57-61% 및 39-43%로 하면 우수한 투명성을 가지는 필름을 제조할 수 있다.

그러므로, 겔 형성에 의하여 야기되는 광학적 결함은 압출기로 유입되는 출발 물질을 제조하는 과정에서, 그리고 피니쉬된 필름을 제조하기 위하여 압출하는 과정에서 압출 물질이 열 및 전단력에 노출되는 정도를 감소시킴으로서, 이러한 결함을 거의 제거할 수 있다. 이러한 겔의 형성은 출발 물질의 제조 및 필름의 압출을 조절함으로써 제한된 범위에서의 조절이 가능하여 열 및 전단력이 물질을 처리되는 물질에 포함되는 폴리머의 겔 형성 온도 또는 그 이상의 온도에 노출되지 않도록 한다. 공정에서의 모든 단계의 운전으로 처리되는 물질의 온도는 겔 형성 온도보다 약 20℉ 내지 30℉ 낮고, 거의 결함이 없는 투명 필름을 제조할 수 있다. 제조되는 필름은 열가소성이며, 자동차용 외장 용도에 적합한 고광택 및 DOI 필름으로 열성형이 가능하다.

높은 광학적 투명성을 가지는 압출 필름을 제조하는 것 이외에, 필름을 높은 선속도로 제조해야할 필요가 있다. 언급한 바와 같이, 압출기의 rpm을 증가시키면 선속도를 증가시킬 수 있지만 압출기의 rpm 증가로 인하여 겔 형성을 증가시키는 전단력 및 열을 발생시킬 수 있다. 필름을 100ft/min 이상의 선속도로 제조하기 위해서는 50rpm 이하의 회전 속도로 운전되며, 압출 필름을 다이 출구 개구부의 온도가 겔 형성 온도보다 약 20℉ 내지 30℉ 낮은 온도로 제조하는 체적이 큰 압출기로 결함이 없는 압출 투명 필름을 제조할 수 있다. 용융 압력 또한 고려되어야할 중요한 요소인데, 압출기 용융 압력은 약 2,000psi 이하인 것이 바람직하며, 1,000psi 이하인 것이 보다 바람직하고, 약 700 내지 800psi 이하인 것이 가장 바람직하다. 허용가능한 광학적 특성을 가지는 내후성 자동차 외장용 페인트 필름을 제조하기 위한 PVDF/아크릴릭 압출 필름을 위해서는 체적이 충분히 큰 압출기를 160ft/min 이상의 선속도, 약 50rpm 이하의 회전 속도, 보다 바람직하게는 30rpm 이하의 회전 속도로 다이 출구 개구부에서 압출되는 필름의 온도를 겔 형성 온도인 450℉보다 약 30℉ 내지 50℉ 낮은 온도에서 압출 공정이 수행되어야 한다.

[실시예 14]

또한 본 발명의 높은 광학적 투명도를 가지는 PVDF/아크릴릭 압출 투명 필름은 창문에 사용되는 내후성 보호 외부 코팅으로도 사용될 수 있다. 하나의 공정에 있어서, 투명 필름은 상기한 바와 같이 PET 캐리어 상에 압출된다. 그 후 PET 캐리어 및 투명 필름은 외부 접착 코트 및 폴리에스터 필름상의 메탈화층을 포함하는 라미네이트에 전사-라미네이팅된다. 압출 투명 코트는 접착층에 라미네이팅되고, PET 캐리어는 투명 외부 필름/메탈화층/PET 필름으로 구성되는 복합물을 생산하기 위하여 제거된다. 그 후 이러한 복합물은 투명 접착층을 가지는 유리층에 라미네이팅된다. 이러한 투명 필름은 창문 광택 복합물에 대하여 우수한 광학적 투명성과 내후성을 제공한다.