This paper presents an experimental and simulation study on the thermoforming of PC/PMMA multilayer films. The thermoforming study was conducted using dome-shaped and cubic-shaped extruded molds. The thermoforming experiments were performed at various film heating temperatures under a constant vacuum pressure. The optimum thermoforming temperatures for the films were 165-175 ℃ for the dome shape and 175-185 ℃ for the cubic shape. The deformation characteristics were quantitatively analyzed by measuring the area stretch ratio and thickness distribution of the thermoformed films. In the thermoforming simulation, isotropic, orthotropic, and hyperelastic models were adopted as material models. The simulation results showed that the stress in the thermoformed product decreased while the strain tended to increase as the film heating temperature increased. The hyperelastic model showed the most similar tendency to the experimental results among the three material models. The experimental and simulation results obtained from this study are expected to provide useful guidelines for the thermoforming process optimization and product design for PC/PMMA multilayer films.

본 연구에서는 polycarbonate(PC)/polymethyl methacrylate(PMMA) 다층 필름의 열성형성에 대한 실험 및 해석을 수행하였다. 열성형의 연구는 돔 형상과 큐빅 형상으로 돌출된 금형에서 수행하였다. 열성형 실험은 일정한 진공압력 상태에서 다양한 필름의 가열온도에서 진행하였다. 필름의 최적 성형 온도는 돔 형상에서는 165-175 ℃, 큐빅 형상에서는 175-185 ℃로 나타났다. 열 성형된 필름의 면적 연신율과 두께 분포를 측정하여 변형 특성을 정량적으로 분석하였다. 열성형 해석에서는 소재의 물성으로 등방성, 직교 이방성, 초탄성을 적용하였다. 해석결과 필름의 온도 증가에 따라 성형품에 나타나는 응력은 감소하였고 변형률은 증가하는 경향을 보였다. 세 가지 물성 모델 중 초탄성 모델이 실험 결과와 가장 유사한 경향을 보였다. 본 연구의 실험 및 해석 결과는 PC/PMMA 다층 필름의 열성형 공정 설계 및 제품 디자인에 유용한 지침을 제공할 것으로 기대된다.

Keywords: polycarbonate/polymethyl methacrylate multilayer film, vacuum thermoforming, area stretch ratio, thickness distribution, hyperelastic model.