KR100237251B1 - 칫수 안정성 기질의 3차원 곡면을 코팅필름으로 코팅하는 방법 및 이러한 코팅필름 제조방법 - Google Patents

칫수 안정성 기질의 3차원 곡면을 코팅필름으로 코팅하는 방법 및 이러한 코팅필름 제조방법 Download PDF

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푀펠 프리트만
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Abstract

본 발명은 3차원 곡선 기질에 코팅필름을 적용하는 방법 및 코팅필름 제조방법에 관계한다. 적어도 코팅층과 접착제층을 가지는 코팅필름을 적용하기 위해서 코팅필름의 광선 경화가능 코팅층이 일부 경화되어서 기질에 적용되기에 앞서 점성이 없어지며 이후 가시광선 파장 아래의 전자기파를 받아서 완전히 경화된다.
코팅필름을 제조하기 위해서 코팅층이 점성이 없어지게 부분 경화되고 기질에 적용될때까지 이 상태로 저장되며 코팅층은 무한 회전하는 매끄러운 베이스에 적어도 간접적으로 적용되고 접착제층이 제공되고 코팅층이 롤러로부터 탈착된다.

Description

칫수 안정성 기질의 3차원 곡면을 코팅필름으로 코팅하는 방법 및 이러한 코팅필름 제조방법
본 발명은 청구항 1에 따른 칫수 안정성 기질의 3차원 곡면에 코팅필름을 적용하는 공정 및 청구항 4에 따른 코팅필름 제조공정에 관계하며, 이는 둘다 EP 361 351 A1으로부터 알려져 있다.
코팅필름으로 칫수 안정성 기질의 3차원 곡면을 코팅하는 공정은 EP 361 351 A1에 공지된다. 사용된 코팅필름은 지지필름, 접착제층 및 코팅층에 의해 형성된다. 코팅필름 적용에 앞서 코팅필름의 광선 경화 가능한 코팅층이 부분 경화되어서 먼지가 붙지 않게 된다. 이후에 코팅필름이 가열되고 가열된 기질 위를 덮는다. 코팅필름의 적용이 완료된 후에 코팅층이 열적 수단에 의해 완전 경화되고 동시에 접착제층 및 코팅층과 기질간의 경화반응이 이루어지는 것이 가능하다.
상이한 재료로 형성된 기질, 예컨대 승용차의 차체나 자동차 내부의 판금속과 플라스틱 성분간의 전이부는 어떤 상황에서는 서로 독립적으로 코팅되어야 하는데, 그 이유는 특히 플라스틱의 경우에 금속에서는 적합한 코팅층의 완전한 경화가 허용할 수 없게 높은 열부하(thermal load)와 관련되기 때문이다. 게다가, 상이한 코팅필름의 사용은 상이한 코팅 외양을 가져올 수 있다.
게다가, 코팅필름은 지지필름이 중심에 배열될 때 제품상에 남아있거나 지지필름이 외부에 배치될 때 탈착되어 다름 코팅필름 적용을 재순환시키는 지지필름을 가진다. 두 경우에 재료비용은 높아서 코팅에 사용될 코팅필름의 질량 및 제조단가가 높다.
본 발명의 목적은 더욱 보편적으로 적용 가능한 정도까지 기초로 사용된 적용공정을 더욱 개선하는 것이다. 게다가, 본 발명의 목적은 이러한 종류의 코팅필름을 저렴하게 제조하는 공정을 제공하는 것이다.
이러한 목적은 청구항 1의 특징이 되는 공정단계를 수단으로 기초로 사용된 적용공정과 청구항 4의 특징이 되는 공정 단계를 수단으로 기초로 사용된 제조공정에 따라 달성된다.
제1도는 기질에 적용된 코팅필름의 상세한 확대도이다.
제2도는 접착제층이 지지 베이스에 먼저 적용되는 경우에 본 발명에 따른 코팅필름 제조장치의 상세도이다.
제3도는 코팅층이 지지 베이스에 먼저 적용되는 경우에 본 발명에 따른 코팅필름 제조장치의 상세도이다.
제4(a)도 내지 제4(f)도는 열성형용 코팅필름과 코팅필름 사출성형에 의한 포옴 백킹(foam-backing) 또는 백킹을 위한 복수의 공정단계를 보여준다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 코팅층 2 : 광선
3 : 지지필름 4 : 접착제층
5 : 기질 6 : 플라스틱 부분
7 : 판금속 부분 8 : 코팅필름
9 : 롤 10 : 면
11 : 스크레이퍼 12 : 노즐
13 : 지지필름 14 : 분무 노즐
15 : 물체 16 : 다이
17 : 스탬핑 다이 19 : 사출성형기
20 : 백킹재료 21 : 외부층
22 : 층 23 : 재료층
기질은 청구된 파장범위내에서 전자기파를 수단으로 하는 완전경화에 의해 약간의 하중을 받는다. 코팅층이 전자비임을 수단으로 완전 경화된다면 파장측면에서 전자비임의 파형이 고려되어야 한다.
특히, 단지 접착제층과 코팅층만을 갖는 코팅필름의 제조 역시 이득이 되는데, 그 이유는 여태까지는 존재했지만 외부에 배치된 지지필름의 경우에는 필요했으나 특히 코팅필름이 제공된 자동차의 차체에서 기질로부터 더 이상 탈착될 필요가 없거나 중앙에 배치된 지지필름의 경우에는 상기 기질상에 남아있는 지지필름이 없어도 되기 때문이다.
제1도는 플라스틱 부분(6)과 판금속 부분(7)을 포함하는 3차원 곡면기질(5)을 보여주는데, 기질상에 코팅필름(8)이 적용되었다.
코팅필름(8)은 코팅층(1)과 접착제층(4)으로 형성된다. 접착제층(4)에 대해 재활성화 가능한 접착제를 사용하는 것이 편리한데, 그 이유는 기질(5)에 코팅필름을 적용하기에 앞서 예컨대 롤(9)로서 전체 코팅필름(8)을 일시 저장하는 것이 간단하기 때문이다.
필요하다면 코팅필름(8)은 추가로 지지필름(13)을 가질 수 있는데, 지지필름은 안정화 효과를 주며 존재하는 경우에 중앙에, 즉 접착제층(4)과 코팅층(1) 사이에 배치된다. 그러나 적용분야에 따라 지지필름(13)은 외부에, 즉 가시적면(10)쪽에 배치될 수도 있다.
코팅필름(8) 적용 및 롤(9)로서 중간 저장에 앞서 광선 경화 가능한 코팅층(1)이 부분 경화되어서 점성이 제거되며 먼지가 붙지 않는다. 부분경화는 적외선, 열, 자외선 및/또는 전자비임 방사와 같은 광선에 의해 수행될 수 있다.
부분 경화된 코팅층(1)을 가지는 코팅필름(8)이 상이한 재료로 제조된 기질(5)상에 블로우잉(blowing)된 부분, 주름진 부분 및 오렌지 스킨(orange-skin)이 없도록 적용되기 위해서 코팅필름(8) 및/또는 기질(5)을 코팅층(1)의 유리 전이온도 정도까지 예열시키는 것이 이롭다.
코팅필름(8)을 기질(5)에 적용하기 위해서 코팅층(1)이 유리전이온도 또는 유리전이온도보다 1℃ 내지 2℃ 높은 온도까지 가열될 수 있도록 코팅층(1)이 40℃ 미만, 특히 30℃ 미만의 유리전이온도를 가지는 코팅을 선택하는 것이 이롭다.
코팅필름(8)이 탄성적으로 적용될 수 있도록 적용동안 가열온도를 선택하는 것이 좋다. 편리하게 기질(5)에 대한 임계온도 아래에 가열온도가 있게 되며, 이 온도에서 기질(5) 재료의 연화 및/또는 기질재료의 파괴가 있을 수 있어서 예컨대 변형을 가져올 수 있다.
가열 온도를 고려하여 코팅필름(8) 재료 선택하면 기질(5)이 영구적으로 열적 손상 또는 파괴되지 않을 수 있다. 이러한 방법은 특히 코팅필름(5)과는 상이한 재료로 제조된 기질(5)을 제공하는 것을 가능하게 하며, 그 결과 기질(5)은 기질(5)의 전체 표면에서 동일한 색상을 가지게 된다.
완전 경화를 위해서 기질(5)에 대해 탄성적으로 적용되며 기질에 대해 긴장된 코팅필름(8)은 파장이 가시광선 영역 아래인 전자기파 광선(2)에 노출된다. 파동영역에 존재하는 파동-입자 이중성으로 인해 파장으로 고려될 수 있는 전자비임도 상기 정의에 포함된다.
코팅층(1)은 광선(2)에 의해 완전 경화 또는 완전 가교 결합된다. 특히 활성화 가능한 접착제층(4)의 광선에 의한 동시 경화와 함께 이러한 방식의 코팅층(1)의 완전 경화는 기질재료가 기껏해야 약간의 하중을 받음을 의미한다.
게다가, 이러한 방식의 코팅층(1)의 부분 및 완전 경화는 코팅층(8)이 열가소성으로 적용되고 적용된 이후에 열 경화에 의해 가교 결합될 수 있게 한다.
다음에 앞서 언급된 적용분야에 특히 이득이 되는 지지필름이 없는 코팅필름(8)의 제조에 대해 상술된다. 이러한 종류의 코팅필름(8) 제조 장치의 세부사항은 제2도 및 제3도에 도시된다.
제2도와 제3도간의 차이중 하나는 제2도에 따른 장치의 경우에 접착제층(4)이 지지베이스(3)에 먼저 적용되고 제3도에 따른 장치의 경우에 코팅층(1)이 먼저 놓인다는 사실이다.
구조적 측면에서 동일한 장치는 회전 롤러의 광택면에 의해 형성된 무한 회전 지지베이스(3)를 가진다. 혹은, 지지베이스(3)는 회전 컨베이어 벨트에 의해서 매끄러운 표면을 가지게 형성될 수도 있다.
제2도에 따르면 접착제층(4)은 예컨대 압연 또는 분무(도시 안된)됨으로써 롤러의 지지베이스(3)를 형성하는 외부면에 적용되며 접착제 층은 활성화 가능한 고온용융 접착제로부터 형성된다. 이후에 코팅층(1)이 접착제층(4)에 적용된다. 이 구체예에서, 코팅층(1)은 분무노즐(14)을 써서 적용된다. 코팅층(1)은 적용동안 및/또는 적용 이후에 가열함으로써 부분 경화 또는 부분 가교 결합된다. 코팅층(1)의 부분 경화는 코팅층(1)이 점성이 없어지거나 먼지가 붙지 않게될 때까지 수행된다.
코팅층(1)은 접착제층(4)이 지지베이스(3)상에 위치되는 동안에 접착제층(4)에 적용될 수 있다. 만약 접착제층(4)이 충분히 안정적이면 코팅층(1)은 접착제층(4)이 지지베이스(3)로부터 탈착된 이후에 접착제층(4)에 적용될 수도 있다.
두 경우에, 코팅층(1)의 부분 경화는 코팅필름(8)이 탈착된 후에 수행될 수 있다. 만약 코팅층(1)이 지지베이스의 영역에 적용됐다면 코팅필름(8)이 지지베이스(3)상에 배열되어 있는 동안에 부분 경화를 시키는 것이 좋다. 특정 절차는 예컨대 접착제층(4)의 안정성과 같은 다양한 인자에 달려있다.
제3도에서 코팅필름(8)을 제조할 목적으로 코팅층(1)이 먼저 지지베이스(3)상에 놓인다. 이 절차가 채택되면 지지베이스(3)가 높은 품질을 가지는 것이, 즉 연마되는 것이 중요하다. 그러므로 이 경우에 코팅필름(8)의 제2층인 접착제층(4)이 부분 경화 또는 부분 가교 결합된 코팅층(1)에 적용될 수 있다. 코팅층(1)의 안정성에 따라 코팅층이 지지베이스(3)상에 있는 동안 또는 코팅층(1)이 이미 지지베이스(3)에사 탈착되었을 때 부분경화가 발생할 수 있다.
코팅층(1)에 제공된 접착제층(4) 및/또는 코팅층(1)을 탈착시키기 위해서 제2도 및 제3도에 도시된 장치는 스크레이퍼(11)를 가진다.
스크레이퍼(11)를 수단으로 지지베이스(3)에 적용된 외피(코팅필름(8) 또는 접착제층(4) 또는 코팅층(1))를 제거하는 것 대신에 또는 스크레이퍼(11)를 보조하기 위해서 장치는 송풍 장치(노즐(12)로 도시된)를 가질 수 있다. 송풍장치는 스크레이퍼(11)에 의한 외피 제거를 보조하거나 그 자체가 외피를 탈착시킨다.
가열된 압축 공기가 송풍장치에 의한 외피 탈착에 이득이 되게 사용되는데, 그 이유는 가열된 압축공기가 코팅층(1) 및/또는 활성화 가능한 접착제층(4)을 동시에 부분 건조시킬 수 있기 때문이다.
제2도 및 제3도에 도시된 노즐(12)과 대조적으로 또는 추가로 송풍장치는 다공성 재료로 지지베이스(3)를 만들어서 실현될 수 있으며 이를 통해 압축공기가 탈착될 외피의 하부면상에 송풍된다.
포스파젠 및/또는 포스파젠 레진 및/또는 이의 유도체 및/또는 이의 중간 생성물이 코팅층(1)에 대한 바인더로 사용되거나 다층 구조의 코팅층(1)의 경우에 적어도 이의 외부층에 대한 바인더로 사용되는 것이 특히 이롭다.
제조동안 및 기질(5)에 적용동안 공정의 편리함에 추가로 이러한 종류의 코팅필름(8)은 탁월한 내긁힘성을 가진다.
게다가, 이러한 코팅필름(8)은 환경에 양호하게 제조될 수 있어서 환경을 보호하기 위해 필요한 조치가 상당히 격감되며 이러한 코팅필름은 저렴하게 제조될 수 있다.
이러한 코팅필름(8)의 또다른 잇점은 이들이 부분 경화 후에 열가소성이며 코팅필름(8)이 적용된 후 완전경화 후에는 이들이 열 경화성으로 가교 결합될 수 있다는 점이다. 일단 이들이 최종적으로 적용되었다면 코팅필름은 연마 및 광택처리될 수 있다. 사소한 손상의 경우에 연마 및 광택처리될 능력은 이러한 종류의 코팅필름으로 코팅된 기질이 쉽게 손질될 수 있는 잇점을 제공한다.
이러한 사실은 특히 코팅필름(8)이 고품질 장식용 필름으로 사용될 때 특히 이로운데, 그 이유는 여태까지 장식용 필름은 고비용이며 생태학적으로 유해한 불소계 열가소성 수지(예, PVDF)로부터 제조되어야 했기 때문이다. 게다가 PVC 및 PVDF에 기초한 코팅필름은 연마 및 광택처리될 수 없으므로 작은 영역을 손질하는 것이 불가능하다.
더욱이, 코팅필름(8)의 내긁힘성이 낮은 경우에 코팅층(1)에 대한 바인더로서 혹은 다층 구조의 코팅층의 경우에 적어도 코팅층(1)의 외부층에 대한 바인더로서 우레탄 및/또는 이의 유도체 및/또는 이의 중간체를 선택하는 것이 좋다.
또다른 가능성은 바인더로서 아크릴레이트 및/또는 이의 유도체 및/또는 이의 중간체를 선택하는 것이다.
제4(a)도는 사출성형에 의한 포옴 백킹 또는 플라스틱 백킹에 적합한 코팅필름(8)을 보여준다. 이러한 종류의 공정에 선호되는 코팅필름(8)은 제4(a)도에 따르면 다음 층구조를 가진다: 가시적인 면상의 외부층(21)은 투명 코팅으로 구성되며 다음 층(22)은 색상 및/또는 색채를 제공하는 층이고 다음 층은 접착제층(4)이고 사출성형된 백킹재료를 향하는 최종층은 백킹재료와 사출성형될 때 또다른 물질의 첨가없이 백킹재료에 단일체로 결합될 수 있는 재료층(23)이다. 이러한 재료층(23)은 사출성형될 백킹재료와 동일한 재료로부터 제조된다.
제4(b)도 내지 제4(f)도는 코팅필름(8)으로 장식되며 사출성형에 의해 백킹되는 물체(15)(제4(f)도) 제조공정의 복수 단계를 보여준다.
제4(b)도에서 코팅필름은 코팅필름(8)의 코팅층(1)의 유리전이온도 영역의 온도까지 열적으로 가열되고 진공을 수단으로 숫 다이(10)상에 영구적으로 주름없이 열성형된다. 제4(c)도에 도시된 대로 열성형된 코팅필름(8)은 스탬핑 다이(17)에서 타출되어서 원하는 윤곽이 된다.
타출 및 열성형된 코팅필름(8)을 사출성형기(19)안에 넣고 플라스틱 백킹재료(20)를 써서 사출성형에 의해 백킹된다. 백킹은 코팅층(1)의 유리전이온도 영역에서 수행된다. 장식된 상태로 올바른 모양으로 사출성형된 백킹을 갖는 물체를 형성하기 위해서 백킹이 수행될 때 탄성 코팅필름(8)이 물체(15)의 형태에 대해 음의 상으로서 형성된 사출성형기(19)에 대해 압축 받을 수 있다. 사출성형된 플라스틱 백킹재료(20)를 경화한 후에 장식된 물체(15)가 사출성형기(19)로부터 탈착되고 코팅필름(8)이 광선 경화에 의한 열경화에 의해 경화된다.
제4(a)도에 도시된 대로 다층 구조의 코팅층(1)의 경우에 투명코팅으로 형성된 외부층(21)만을 경화시키는 것이 가능하고 이 경우에 코팅층(1)의 색상 및/또는 색채를 제공하는 층(22)은 열가소성으로 남아있다. 색채를 제공하는 층은 배향된 방식으로 3차원 가교 결합되는 액정물질을 가지며 대장성 상을 가지는 층이며, 안료는 보는 각도에 따라 상이한 색상이 되는 효과를 준다. 이러한 종류의 안료는 특히 EP 601 483 B1에 공지된다. 이것은 색상 및/또는 색채효과를 주는 층의 광선 경화가 설비면에서 비싸기 때문에 특히 유용하다.
그럼에도 불구하고 열경화성과 유사한 색상 및/또는 색채효과를 제공하는 층을 경화시키려면 색상 및/또는 색채효과를 제공하는 층(22)의 완전경화가 전자비임을 수단으로 편리하게 수행된다.
이러한 종류의 공정에서 제4(a)도에 도시된 코팅필름(8)이 특히 유용하다. 이러한 층 구조의 코팅필름은 다음과 같다: 투명 코팅, 색상 및/또는 색채효과층, 접착제층 및 사출성형된 백킹재료층을 향하며 백킹재료가 사출성형될 때 추가 물질 첨가없이 백킹재료에 단일체로 연결될 수 있는 재료층, 이러한 재료층은 사출성형될 백킹 재료와 동일한 재료로부터 제조될 수 있다.

Claims (18)

  1. 적어도 하나의 코팅층과 접착제층을 가지는 코팅필름을 칫수 안정성 기질의 3차원 곡면에 적용하는 공정으로서 광선 경화 가능한 코팅필름의 코팅층이 기질에 적용되기 이전에 점성이 없도록 부분 경화되고 적용후 완전히 경화되는 코팅필름을 적용하는 방법에 있어서, 코팅층과 접착제층을 가지는 코팅필름을 칫수안정성 기질의 3차원 곡면에 적용한 후 코팅층(1)이 가시광선 파장 이하의 전자기 광선(2)을 받아서 완전 경화됨을 특징으로 하는 코팅필름 적용방법.
  2. 제1항에 있어서, 코팅필름(8)을 기질(5)에 적용할 목적으로 코팅층(1)이 유리전이 온도나 유리전이온도보다 1℃ 내지 2℃ 높은 온도까지 가열됨을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 코팅층(1)으로 40℃ 미만의 유리전이 온도를 갖는 코팅재료가 선택되고 코팅필름(8)을 기질(5)에 적용할 목적으로 코팅층(1)이 유리전이온도나 유리전이온도보다 1℃ 내지 2℃ 높은 온도까지 가열됨을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항에 있어서, 다층 구조의 코팅층의 경우에 투명코트로 구성된 외부층(21)이 완전 경화됨을 특징으로 하는 방법.
  5. 제1항에 있어서, 코팅층(1)이 색상 또는 색채효과를 주는 층(22)과 상기 층(22) 위에 배치되는 외부층(21)을 가지는 경우에 외부층(21)이 완전 경화되며 색상 또는 색채효과를 주는 층(22)이 외부층(21)의 완전 경화동안 열가소성 상태로 남아있음을 특징으로 하는 방법.
  6. 제1항에 있어서, 다층 구조의 코팅층(1)의 경우에 투명코트로 구성된 외부층(21)이 열경화성수지가 되도록 완전 경화됨을 특징으로 하는 방법.
  7. 제1항에 있어서, 다층 구조의 코팅층(1)의 경우에 투명코트로 구성된 외부층(21)이 열경화성수지가 되도록 완전 경화되며 포스파젠 또는 포스파젠 레진 또는 이의 유도체 또는 이의 중간체가 외부층(21)에 대한 바인더로서 선택됨을 특징으로 하는 방법.
  8. 제1항에 있어서, 다층구조의 코팅층(1)의 경우에 투명코트로 구성된 외부층(21)이 열경화성수지가 되도록 완전 경화되고 우레탄 또는 이의 유도체 또는 이의 중간체가 외부층(21)에 대한 바인더로서 선택됨을 특징으로 하는 방법.
  9. 제1항에 있어서, 다층구조의 코팅층(1)의 경우에 투명코트로 구성된 가시적 측부상의 외부층(21)이 열경화성수지가 되도록 완전 경화되고 아크릴레이트 또는 이의 유도체 또는 이의 중간체가 외부층(21)에 대한 바인더로서 선택됨을 특징으로 하는 방법.
  10. 코팅층에 접착제층이 제공되고 코팅층이 점성이 없도록 부분경화되고 기질에 적용될때까지 이 상태로 저장되는 코팅필름 제조방법에 있어서, 코팅층(1)이 매끄러운 무한회전 지지베이스(3)에 적용되고 접착제층(4)이 제공되며 코팅층(1) 및 접착제층(4)으로된 코팅필름이 지지베이스(3)로부터 탈착됨을 특징으로 하는 코팅필름 제조방법.
  11. 제10항에 있어서, 지지베이스(3)로부터 탈착되기 이전에 코팅층(1)에 접착제층(4)이 제공됨을 특징으로 하는 방법.
  12. 제10항에 있어서, 접착제층(4)이 지지베이스(3)에 먼저 적용되고 이후에 코팅층(1)이 접착제층(4)에 적용됨을 특징으로 하는 방법.
  13. 제10항에 있어서, 접착제층(4)과 코팅층(1)이 지지베이스(3)에 적용되고 안정화 접착제층(4)이 제공된 코팅층(1)이 탈착된 이후에 코팅층(1)이 부분 경화됨을 특징으로 하는 방법.
  14. 제10항에 있어서, 코팅층(1)이 지지베이스(10)상에서 부분 경화됨을 특징으로 하는 방법.
  15. 제10항에 있어서, 코팅층(1)이 지지베이스(10)상에서 부분 경화되며 지지베이스(3)로부터 탈착된 이후에, 부분 경화되고 안정한 코팅층(1)에 접착제층(4)이 제공됨을 특징으로 하는 방법.
  16. 제10항에 있어서, 포스파젠 또는 포스파젠 레진 또는 이의 유도체 또는 이의 중간체가 코팅층(1)에 대한 바인더로서 선택되며, 다층구조의 코팅층(1)의 경우에 외부층(21)에 대한 바인더로서 선택됨을 특징으로 하는 방법.
  17. 제10항에 있어서, 우레탄 또는 이의 유도체 또는 이의 중간체가 코팅층(1)에 대한 바인더로 선택되며 다층구조의 코팅층(1)의 경우에 외부층(21)에 대한 바인더로서 선택됨을 특징으로 하는 방법.
  18. 제10항에 있어서, 아크릴레이트 또는 이의 유도체 또는 이의 중간체가 코팅층(1)에 대한 바인더로 선택되며 다층구조의 코팅층(1)의 경우에 외부층(21)에 대한 바인더로서 선택됨을 특징으로 하는 방법.
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