KR100844050B1 - 표면 탄성촉감을 지닌 프레스 성형 가능한 폴리에스테르시트 및 이의 제조방법 - Google Patents

표면 탄성촉감을 지닌 프레스 성형 가능한 폴리에스테르시트 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 표면 탄성 촉감을 지닌 프레스 성형 가능한 폴리에스테르 시트 및 이의 제조방법에 관한 것으로 1) 준비된 폴리에스테르 시트에 열경화성 우레탄 접착제를 도포하는 단계; 2) 상기 도포된 접착제를 상온 근방에서 건조 또는 가경화시키는 단계; 및 3) 열가소성 폴리우레탄을 압출하여 T-다이에 의하여 170℃∼210℃ 범위에서 상기 열경화성 우레탄 접착제 위에 상기 열경화성 우레탄 접착제를 경화시킴과 동시에 열가소성 폴리우레탄수지를 피복하는 단계로 이루어지는 표면 탄성촉감을 가진 폴리에스테르 시트의 제조방법을 제공한다.
이러한 폴리에스테르 시트는 폴리에스테르 시트 고유의 절곡시 절곡면 백탁없이 절곡성형이 가능하고 또한 프레스 성형이 가능하다. 본 발명의 폴리우레탄 수지가 피복된 폴리에스테르 시트는 시트 그대로 광고판, 네온사인과 건축 내장재 등에 사용될 수 있다. 또한 프레스 성형에 의하여 다양한 전자기기의 키패드와 외장 케이스 등에 사용될 수 있다.
표면 탄성촉감, 프레스 성형, 폴리에스테르 시트, 열가소성 폴리우레탄

Description

표면 탄성촉감을 지닌 프레스 성형 가능한 폴리에스테르 시트 및 이의 제조방법{Press-formable polyester sheet having elastomeric touch and a preparing method therefor}
도1은 본 발명의 캘린더링 공정을 보여주는 개략도.
*주요 도면 부호의 설명*
1; 공급롤 2; 가압롤 3; 가이드롤
4; 롤코터 5; 닥터나이프 7; 건조 체임버
10; 티-다이 헤드 12; 냉각롤 15; 구동롤
본 발명은 표면 탄성촉감을 지닌 프레스 성형 가능한 폴리에스테르 시트 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명은, 더 상세하게는 폴리우레탄 필름이 합지된 폴리에스테르 시트 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
폴리우레탄과 실리콘은 탄성적 성질로 인하여 다양한 분야에 성형재료로 사용된다. 열가소성 폴리우레탄 (TPU)은 롱블록 폴리올, 쇼트블록 폴리올과 이소시아 네이트로 공중합된 열가소성 수지로서 이로 제조된 필름은 그 기능과 용도가 다양하여 산업용, 레저용, 가정용, 의료용 소재로 널리 사용되고 있는 플라스틱 필름이다. 인조가죽, 방수 테이프, 각종 전자분야 응용소재, 핸드폰 내장 소재, 키패드, 에어백, 신발 등 충격흡수 및 충격완충을 위한 소재로 각광을 받고 있다. 이에 대하여 폴리에스테르 필름은 투명도, 강도, 제조의 용이성으로 널리 사용된다. 특히 PET(폴리에틸테레프탈레이트) 소재는 강도와 투명성을 요하는 시트 재료로서 널리 사용되고 있다.
이들 재료는 시트 상으로 가공되고 성형되어 다양한 전자기기의 키패드, 외장케이스 또는 보호케이스 등으로 사용된다. 전자기기 외장재로써 가져야할 필요한 특성은 가공성, 강도, 투명성, 내스크래치성과 표면 촉감 등이다. 이들은 때로 서로 양립될 수 없는 특성들일 수 있다. 종래의 시트는 단일 고분자 성분으로 이루어져 서로 다른 특성, 예를 들면 표면촉감과 강도의 유지를 동시에 만족시키기가 어려웠다. 다시 말하면, 폴리우레탄 라이너는 표면촉감은 우수하나 강도나 투명성에서는 불리하다. 폴리에스테르 시트는 강도와 투명성에는 우수하나 가공성이나 표면촉감과 탄성은 부족하다.
열가소성 폴리우레탄(TPU)이 가지는 표면촉감과 폴리에스테르 필름이 가지는 투명도, 강도를 얻는 방법으로 이들을 합지하여 2층구조의 층상 시트의 제조를 시도할 수 있다. 일반적으로 극성과 성질이 다른 두 종류의 필름을 합지하기 위해서는 시트를 용융상태에서 서로 합지하는 방식을 취한다. 한국특허공개 2003-0051293호에는 고온 용융 물질의 시트 사이에 열가소성 폴리우레탄 (TPU)을 도입시킴으로 써 열가소성 폴리우레탄으로부터 투명 평면 필름을 제조하는 방법을 개시하고 있다. 그러나 폴리에스테르 필름은 극성이 낮아 우레탄의 용융만으로 접착하기가 용이하지 않다. 또한, 폴리우레탄(TPU) 필름과 폴리에스테르 필름을 접착제로 도포하여 합지하는 것도 잡착제의 선택, 접착제의 균일한 도포와 기포의 형성 관점에서 용이하지 않다.
본 발명은 표면 탄성촉감을 지닌 프레스 성형 가능한 폴리에스테르 시트를 제공하기 위한 것이다.
떠한, 본 발명은 절곡성형이나 프레스성형 가공이 가능한 폴리우레탄 필름이 합지된 폴리에스테르 시트를 제조하는 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명에 의하여,
1) 준비된 폴리에스테르 시트에 열경화성 우레탄 접착제를 도포하는 단계;
2) 상기 도포된 접착제를 건조 또는 가경화시키는 단계; 및
3) 열가소성 폴리우레탄을 압출하고 T-다이에 의하여 150℃ 이상의 온도에서 상기 열경화성 우레탄 접착제 위에 상기 열경화성 우레탄 접착제를 경화시킴과 동시에 열가소성 폴리우레탄수지를 피복하는 단계로 이루어지는 폴리에스테르 시트의 제조방법이 제공된다. 이렇게 제조된 폴리에스테르 시트는 절곡성형 또는 프레스 성형이 가능하고 표면 탄성촉감을 지닌다.
또한 본 발명에 의하여, 열경화성 우레탄 접착층을 게재하여 압출코팅된 열 가소성 폴리우레탄 피복층을 가진 폴리에스테르 시트가 제공된다. 일반적으로 상기 열경화성 우레탄 접착층은 0.1 내지 20 마이크로 두께 범위이고 상기 열가소성 폴리우레탄 피복층은 10 내지 150마이크로 두께 층이다.
상기 폴리에스테르 시트는 투명도 , 강도, 제조의 용이성으로 널리 사용되고 특히 PET(폴리에틸테레프탈레이트) 소재는 다양한 두께의 시트가 시장에서 구득 가능하다. 본 발명에서 폴리에스테르 시트의 두께는 특별히 제한되지 않는다.
본 발명에서 사용하는 열경화성 폴리우레탄 접착제는 여러가지 포물레이션으로 준비될 수 있다. 하나의 예로서 폴리우레탄 프리폴리머를 주성분으로 하여 소량의 보호된 디이소시아네이트를 첨가하여 상온 건조 조건에서는 용매의 증발에 의하여 가경화되고 가열 해리 반응에 의하여 보호된 이소시아네이트가 활성화되어 우레탄 반응에 의하여 경화된다. 디이소시아네이트 보호제로는 페놀, 페놀 유도체, 옥심, 락탐, 디알킬말로네이트, 피라졸 유도체, 트리아졸과 이미다졸 등이 있다.
다른 방식으로는 폴리우레탄 프리폴리머를 주성분으로 하고 우레탄 프리폴리머디아크릴레이트를 첨가하고 가교 성분을 첨가하여 가교반응을 일으켜 열경화시킬 수 있다. 이 때 가교 성분으로는 친핵성 열반응성 가교 성분과 친전자성 열반응성 가교성분이 사용된다. 친핵성 열반응성 가교 성분으로의 히드록시 알킬기를 함유하는 단량체는 2-히드록시에틸아크릴레이트, 2-히드록시메틸메타크릴레이트, 히드록시프로필아크릴레이트, 히드록시프로필메타크릴레이트, 히드록시부틸아크릴레이트, 히드록시부틸메타크릴레이트, 3-클로로-2-히드록시프로필메타크릴레이트와 2-히드록시-3-페녹시프로필아크릴레이트 등이 사용될 수 있으며, 에틸렌계 아마이드와 에 틸렌계 아민으로는 아크릴아미드, 메타크릴아미드, N-메틸롤아크릴아미드, N-메틸올메타크릴아미드, N,N-디메틸아크릴아미드와 대응하는 이들의 아민이 사용될 수 있다. 바람직하게는 아크릴아마이드 0.1 내지 3 중량부를 사용한다. 또한 친전자성 열반응성 가교성분으로 글리시딜화합물로는 글리시딜아크릴레이트, 글리시딜메타크릴레이트, 메틸글리시딜아크릴레이트, 알릴글리시딜에테르 등을 사용할 수 있다. 친전자성 알킬, 아릴 또는 아랄킬 퍼옥시드로는 3급부틸퍼옥시벤조에이트, 디-ter-부틸퍼옥시드, 라우릴퍼옥시드, 벤조익퍼옥시드등이 사용된다.또한 말레산 무수물도 사용될 수 있다. 바람직하게는 글리시딜메타크릴레이트 0.1내지 3 중량부가 사용된다.
또 다른 방식으로는 폴리우레탄 프리폴리머를 주성분으로 하고 개시제와 아크릴레이트를 첨가하여 우레탄계 열경화성 접착제를 배합할 수 있다. 아크릴레이트로는 모노아크릴레이트 및/또는 디아크릴레이트가 사용된다. 디아크릴레이트 화합물로는 예를 들면, 우레탄 프리폴리머 디아크릴레이트, 1,6-헥산디올디아크릴레이트, 1,6-헥산디올에톡실화디아크릴레이트, 1,4-부탄디올디아크릴레이트, 테트라에틸렌디아크릴레이트, 히드록시피발산네오펜틸글리콜디아크릴레이트, 트리프로필렌글리콜디아크릴레이트, 디프로필렌글리콜디아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜디아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜디아크릴레이트, 비스페놀A에톡실화디아크릴레이트, 트리메틸롤프로판트리알킬레이트, 글리세린프로폭실화트리아크릴레이트, 펜타에리트리톨트리아크릴레이트, 디펜타에리트리톨펜타아크릴레이트 또는 디(펜타에리트리톨헥사아크릴레이트) 등이 있다. 모노아크릴레이트 화합물로는 예를 들면, 이소보닐 아크릴레이트, 이소보닐메타크릴레이트, 2-히드록시에틸메타크릴레이트, 2-히드록시에틸아크릴레이트, 메타아크릴산, 아크릴산, 메틸메타크릴레이트, 메틸아크릴레이트 또는 에틸렌글리콜디메타크릴레이트, 트리에틸렌글리콜디메타크릴레이트 등이다. 개시제로는 분해온도가 비교적 높은 R-N=N-R' 구조식의 아조화합물이 사용된다.
이러한 열경화성 우레탄 접착제의 고형물은 용제에 의하여 2배 이상 희석된다. 흔히 사용되는 용제로는 BTX 용제와 케톤류, 예를 들면, MIBK와 MEK 등이 사용된다. 이러한 열경화성 우레탄 접착제는 롤코팅 또는 콤마 코팅에 의하여 바람직하게는 20㎛ 내지 50㎛의 범위의 두께로 일정하게 피복된다. 열경화성 우레탄 접착제가 피복된 폴리에스테르 시트는 바람직하게는 40 내지 70℃ 범위에서 조정되는 항온 체임버 내에서 열풍 건조된다. 이러한 열풍건조는 바람직하게는 1분 내지 수 분 동안 이루어진다.
열경화성 우레탄 접착제가 건조된 폴리에스테르 시트는 티-다이 헤드에 이르고 압출기에 장진된 열가소성 폴리우레탄은 170℃∼210℃ 범위에서 상기 열경화성 우레탄 접착제 위에 압출되고 상기 열경화성 우레탄 접착제를 경화시킴과 동시에 피복된다. 경화된 접착층은 바람직하게는 0.1㎛이상 20㎛ 이하 가장 바람직하게는 1마이크로에서 수 마이크로 범위이다.
상기 열가소성 폴리우레탄은 하드블록인 짧은사슬 디올과 소프트블록인 긴사슬 디올과 디이소시아네이트를 원료로 하여 중합하여 제조된다. 긴사슬 디올은, 예를 들면, 폴리에테르 디올, 폴리에스테르 디올, 폴리카프로락톤, 폴리카보네이트 등이 있다. 짧은 사슬 디올은 예를 들면, 폴리1,4-부탄디올 등이 있다. 디이소시아네이트는 방향족 디이소시아네이트로 예를 들면, MDI, TDI 또는 NDI가 있고 지방족 디이소시아네이트로 헥사메틸렌 디이소시아네이트(HDI), 이소포론디이소시아네이트(IPDI) 등이 있다. 열경화성 우레탄 접착제가 건조된 폴리에스테르 시트는 티-다이 헤드에 이르고 압출기에 장진된 열가소성 폴리우레탄은 바람직하게는 170℃∼210℃ 범위에서 상기 열경화성 우레탄 접착제 위에 압출되고 상기 열경화성 우레탄 접착제를 경화시킴과 동시에 피복된다. 피복되는 열가소성 폴리우레탄의 두께는 바람직하게는 10 내지 150㎛이다. 이 때 열가소성 폴리우레탄은 안료나 염료를 혼합하여 색깔을 부여할 수 있다. 상기 열가소성 폴리우레탄의 용융된 수지가 티-다이(T-die)를 통해 일정한 온도와 모양을 갖춘 용융필름의 형태로 흘러나와 도포된 접착제를 잠열에 의하여 경화시키면서 접착제 위에 부착된다. 이러한 T-다이 코팅(또는 압출코팅)은 성형온도를 이용하여 용융 수지막을 공기로 산화시켜 그 표면에 카르보닐기(Carbonyl)를 생성시킴으로써 적당한 기재 접착력을 주는 일종의 화학반응을 성형중에 일으키는 점이 특징이 있다. 이때 티다이에서 흘러나온 용융필름은 티다이 폭을 따라 두께의 편차가 없어야 하는데 용융필름의 양 가장자리는 용융필름의 폭이 티다이 폭보다 줄어드는 현상인 넥인(Neck-in)에 의해서 두꺼워지는 현상인 에지비드(Edge-bead)를 최소화할 필요가 있다. 이러한 에지비드는 불량의 원인이 되기도 하므로 넥인을 최소화 하기 위해 티-다이의 데클을 구비한 비드 리덕션다이(BRD, Bead Reduction Die)가 바람직하다.
이하 도면에 의하여 본 발명을 상세히 설명한다.
공급롤(1)에 감겨 있는 폴리에스테르 시트는 가압롤(2)과 가이드롤(3)을 거쳐 롤코터(4)에 이르고 이 롤코터(4)와 닥터나이프(5)에 의하여 열경화성 우레탄 접착제가 20㎛ 내지 50㎛의 범위에서 일정한 두께로 피복된다. 열경화성 우레탄 접착제가 피복된 폴리에스테르 시트는 40 내지 70℃ 범위에서 조정되는 항온 체임버(7) 내에서 열풍 건조된다. 이러한 열풍건조는 바람직하게는 1분 내지 수 분 동안 이루어진다. 용제의 증발에 의하여 열경화성 우레탄 접착제가 원래 반 정도의 두께로 줄어든다. 열경화성 우레탄 접착제가 건조된 폴리에스테르 시트는 압출기(8)가 연결된 T-다이 헤드(10)에 이르고 압출기(8)에 장진된 열가소성 폴리우레탄은 170℃∼210℃ 범위에서 상기 열경화성 우레탄 접착제 위에 일정한 두께로 압출 피복된다. 이 때, 상기 열경화성 우레탄 접착제는 압출되는 열가소성 폴리우레탄의 잠열에 의하여 경화된다. 열가소성 폴리우레탄수지가 피복된 폴리에스테르 시트는 냉각롤(12)에 의하여 냉각되고 구동롤(15)과 가이드롤(16)을 거쳐 권취기(18)에 감긴다.
본 발명의 열가소성 폴리우레탄수지가 피복되어 투명하고 표면 탄성촉감을 지닌 폴리에스테르 시트는 절곡성형과 프레스 성형이 가능하다. 본래의 폴리에스테르 시트는 절곡 성형을 하고자 하면 절곡면이 과절곡되어 백탁되지 않으면 원상으로 회복되어 버리는 반면에 본 발명의 폴리에스테르 시트는 표면 탄성촉감을 가짐과 동시에 우레탄 접착층과 열가소성 폴리우레탄수지 피복층에 의하여 쉽게 절곡성형된다. 이러한 폴리에스테르 시트는 폴리에스테르 시트 고유의 절곡시 절곡면 백탁없이 절곡성형 또는 프레스 성형이 가능하다.
본 발명에 의하여, 열가소성 폴리우레탄수지가 피복되어 투명하고 표면 탄성촉감을 지닌 프레스 성형 가능한 폴리에스테르 시트가 제공된다. 이러한 폴리에스테르 시트는 폴리에스테르 시트 고유의 절곡시 절곡면 백탁이 없이 절곡성형이 가능하고 또한 프레스 성형이 가능하다. 본 발명의 폴리우레탄수지가 피복된 폴리에스테르 시트는 시트 그대로 광고판, 네온사인과 건축 내장재 등에 사용될 수 있다. 또한 프레스 성형에 의하여 다양한 전자기기의 키패드와 외장 케이스 등에 사용될 수 있다.

Claims (6)

1) 준비된 폴리에스테르 시트에 열경화성 우레탄 접착제를 도포하는 단계;
2) 상기 도포된 접착제를 건조 또는 가경화시키는 단계; 및
3) 열가소성 폴리우레탄을 압출하고 T-다이에 의하여 150℃ 이상의 온도에서 상기 열경화성 우레탄 접착제 위에 상기 열경화성 우레탄 접착제를 경화시킴과 동시에 열가소성 폴리우레탄수지를 피복하는 단계로 이루어지는 표면 탄성촉감을 가진 폴리에스테르 시트의 제조방법
열경화성 우레탄 접착층을 게재하여 압출코팅된 열가소성 폴리우레탄 피복층을 가진 폴리에스테르 시트
제2항에 있어서, 상기 폴리에스테르 시트가 절곡성형 또는 프레스 성형이 가능한 폴리에스테르 시트
제3항에 있어서, 상기 열경화성 우레탄 접착층은 1 내지 수 마이크로 두께 범위이고 상기 열가소성 폴리우레탄 피복층은 10 내지 150마이크로 두께 층인 폴리에스테르 시트
제4항에 있어서, 상기 열경화성 우레탄 접착층은 폴리우레탄 프리폴리머, 가교성분과 용제를 포함하는 우레탄 접착제가 열경화된 폴리에스테르 시트
제4항에 있어서, 상기 열경화성 우레탄 접착층은 폴리우레탄 프리폴리머, 보호된 디이소시아네이트와 용제를 포함하는 우레탄 접착제가 열경화된 폴리에스테르 시트
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KR1020070016926A KR100844050B1 (ko) 2007-02-20 2007-02-20 표면 탄성촉감을 지닌 프레스 성형 가능한 폴리에스테르시트 및 이의 제조방법

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KR101304830B1 (ko) * 2008-08-18 2013-09-05 (주)엘지하우시스 폴리우레탄 멤브레인 및 이의 제조 방법

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KR19990065121A (ko) * 1998-01-08 1999-08-05 한형수 이축연신 폴리에스테르 필름의 제조방법
KR20000015142A (ko) * 1998-08-27 2000-03-15 장용균 사진용 폴리에스테르 필름의 제조방법

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