KR101045282B1 - 하드코팅층을 구비하는 장식 패널 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 장식 패널은 기재 필름(13) 및 상기 기재 필름 상에 형성된 인쇄층(14)을 포함하는 장식 필름(10); 상기 장식 필름 상에 형성된 플라스틱 시트(20); 및 상기 플라스틱 시트 상에 불소계 아크릴레이트 공중합체를 포함하는 하드코팅 조성물이 코팅되어 형성된 하드코팅층(30)을 포함한다. 본 발명의 장식 패널은 충격강도, 내스크래치성 및 경도의 물리적 특성이 뛰어나며, 오염 방지 성능이 우수하고, 플라스틱 소재의 제품에 널리 적용할 수 있다.
장식 패널, 장식 필름, 플라스틱 시트, 하드코팅 조성물, 하드코팅층, 내스크래치성

Description

하드코팅층을 구비하는 장식 패널 및 그 제조 방법 {Decoration Panel Having a Hard Coating Layer and Method of the Same}
도 1은 본 발명의 구체예에 따른 장식 패널의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 구체예에 따른 장식 패널의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 구체예에 따른 장식 필름의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 구체예에 따른 장식 패널의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 구체예에 따른 장식 필름의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
* 도면의 주요한 부호에 대한 간단한 설명 *
10. 장식 필름 20. 플라스틱 시트
30. 하드코팅층 40. 압출기
50. 라미네이팅 롤러 60. 스프레이 노즐
70. 자외선램프 80. 절단기
90. 숙성실 100. 엠보싱기
발명의 분야
본 발명은 장식 패널 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 기본 소재가 플라스틱 시트로 구성되고, 내스크래치성, 충격강도, 경도 등이 우수하며, 방오성이 뛰어난 하드코팅층을 구비하는 장식 패널 및 상기 장식 패널을 연속으로 생산할 수 있는 제조 방법에 관한 것이다.
발명의 배경
가전제품, 가구 또는 건물 내외장재의 표면에 설치되어 인테리어 효과를 내는 장식 패널은 일반적으로 도안이 인쇄되어 있는 장식층과 상기 장식층 위에 판유리가 적층되어 있는 구조로 이루어진다.
판유리를 구비하는 장식 패널은 장식 패널이 설치될 제품의 크기에 맞도록 판유리를 절단한 다음, 절단된 판유리의 일면에 장식층을 형성하는 방법으로 제작된다. 그리고 상기 장식층을 형성하는 방법에는 판유리에 잉크로 도안을 직접 인쇄하는 방법, 전사지를 이용하여 판유리에 도안을 열전사하는 방법 및 도안이 인쇄된 장식 필름을 판유리에 접착하는 방법 등이 있다.
그런데 이러한 종래의 제조 방법은 각각의 판유리에 장식층을 하나씩 형성하게 되므로, 연속으로 진행할 수 없고 공정이 복잡하며 제작비용이 많이 드는 문제 점이 있다.
한편 최근에는 냉장고, 세탁기와 같은 가전제품의 외장재가 금속 재질에서 ABS 수지와 같은 플라스틱으로 빠르게 대체되고 있다. 그런데 판유리로 구성된 종래의 장식 패널은 플라스틱 소재의 외장재에 적용하기 어려운 문제점이 있다.
구체적으로, 플라스틱은 유리에 비해 선팽창계수가 약 10배정도 크기 때문에 판유리로 구성된 장식 패널과 플라스틱 외장재는 온도 변화에 따른 수축률의 차이가 크다. 따라서 판유리로 구성된 장식 패널이 부착된 플라스틱 소재의 제품이 고온과 저온 환경에 반복적으로 노출될 경우, 장식 패널과 플라스틱의 수축률 차이로 인하여 장식 패널이 외장재로부터 들뜨는 현상이 발생한다. 특히 가전제품의 내구성 평가를 위한 열 사이클 테스트에서 이러한 현상이 두드러지게 발생하며, 불량의 원인이 되고 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 장식 패널의 판유리를 플라스틱 소재로 대체하기 위한 시도가 있었다. 그러나 플라스틱은 유리에 비해 충격강도와 내스크래치성이 불량하며 쉽게 오염된다는 단점이 있어, 장식 패널의 외부 소재로 적용되지 못하고 있다.
이에 본 발명자들은 상술한 문제점을 해결하기 위하여, 장식 패널의 판유리를 플라스틱 시트로 변경하고, 상기 플라스틱 시트 상에 하드코팅층을 형성함으로써 내충격성, 내스크래치성, 연필경도 등의 물리적 특성이 우수하며, 방오성 등이 뛰어난 장식 패널을 개발하기에 이른 것이다. 또한 본 발명자들은 상기 장식 패널을 간단하고 저렴한 비용으로 연속 생산할 수 있는 제조 방법을 개발하게 되었다.
본 발명의 목적은 기본 소재가 플라스틱 시트로 구성되며, 하드코팅층을 구비하는 장식 패널을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 기본 소재가 플라스틱 시트로 구성되며, 하드코팅층을 구비하여, 충격강도, 내스크래치성, 경도 등의 물리적 특성이 우수한 장식 패널을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 기본 소재가 플라스틱 시트로 구성되며, 하드코팅층을 구비하여, 우수한 방오성을 갖는 장식 패널을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 판유리로 구성되는 장식 패널을 대체할 수 있는 플라스틱 소재의 장식 패널을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 장식 패널을 간단하고 저렴한 비용으로 연속 생산할 수 있는 제조 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 상기 및 기타의 목적은 하기 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.
발명의 요약
본 발명은 내스크래치성, 충격강도, 경도 등의 물리적 특성이 뛰어나고, 우수한 방오성을 가지며, 플라스틱 소재의 제품에 널리 적용할 수 있는 장식 패널을 제공한다.
본 발명의 구체예에 따른 장식 패널은 기재 필름(13) 및 기재 필름(13) 상에 형성된 인쇄층(14)을 포함하는 장식 필름(10); 장식 필름(10) 상에 형성된 플라스틱 시트(20); 및 플라스틱 시트(20) 상에 불소계 아크릴레이트 공중합체를 포함하는 하드코팅 조성물이 코팅되어 형성된 하드코팅층(30)을 포함한다.
상기 장식 필름(10)은 인쇄층(14) 상에 형성된 점착제층(17)을 더 포함할 수 있다.
상기 하드코팅 조성물은 불소계 아크릴레이트 공중합체 5∼50 중량%, 아크릴계 모노머 또는 메타아크릴계 모노머 5∼40 중량%, 광중합 개시제 0.1∼5 중량% 및 여분의 유기용매를 포함한다.
상기 하드코팅 조성물은 광안정제 0.01∼1 중량%, 비스페놀계 수지 1∼15 중량% 또는 이들의 혼합물을 더 포함할 수 있다.
본 발명은 또한 간단한 공정과 저렴한 비용으로 상기 장식 패널을 연속으로 제조할 수 있는 방법을 제공한다.
본 발명의 구체예에 따른 장식 패널의 제조 방법은 기재 필름(13)상에 인쇄층(14)이 형성된 장식 필름(10)을 연속으로 공급하고; 연속으로 공급된 장식 필름(10)을 별도로 연속 공급되는 플라스틱 시트(20)와 함께 라미네이팅 롤러(50)에 통과시켜 장식 필름(10)과 플라스틱 시트(20)를 합지하고; 그리고 장식 필름(10)과 합지된 플라스틱 시트(20)의 이면에 불소계 아크릴레이트 공중합체를 포함하는 하드코팅 조성물을 코팅하여 하드코팅층(30)을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 장식 필름(10)은 인쇄층(14) 상에 형성된 점착제층(17)을 더 포함할 수 있다.
또한 상기 장식 필름(10)은 제1 투명 필름(11), 제1 투명 필름(11) 상에 형성된 제1 접착제층(12), 제1 접착제층(12) 상에 부착된 기재 필름(13), 기재 필름(13) 상에 형성된 인쇄층(14), 인쇄층(14) 상에 형성된 제2 접착제층(15), 제2 접착제층(15) 상에 부착된 제2 투명 필름(16) 및 제2 투명 필름(16) 상에 형성된 점착제층(17)을 포함할 수 있다.
기재 필름(13), 인쇄층(14), 제2 접착제층(15) 및 제2 투명 필름(16)에는 엠보싱 무늬가 형성될 수 있다.
상기 엠보싱 무늬가 형성된 장식 필름(10)은, 기재 필름(13) 상에 인쇄층(14)을 형성하고, 인쇄층(14) 상에 접착제를 도포하여 제2 접착제층(15)을 형성하고; 제2 접착제층(15) 상에 제2 투명 필름(16)을 위치시키고, 기재 필름(13), 인쇄층(14), 제2 접착제층(15) 및 제2 투명 필름(16)을 합지하여 하나의 시트(10a)를 만들고; 엠보싱기를 사용하여 시트(10a)에 엠보싱 무늬를 형성하고; 제1 투명 필름(11) 상에 접착제를 도포하여 제1 접착제층(12)을 형성하고; 기재 필름(13)이 제1 접착제층(12)을 향하도록 엠보싱 무늬가 형성된 시트(10b)를 제1 접착제층(12) 상에 위치시키고, 제1 투명 필름(11), 제1 접착제층(12) 및 엠보싱 무늬가 형성된 시트(10b)를 합지하여 예비 장식 필름(10c)을 만들고; 그리고 예비 장식 필름(10c)의 제2 투명 필름(16) 상에 점착제를 도포하여 점착제층(17)을 형성하는 단계를 포함하여 제작될 수 있다.
상기 하드코팅층을 형성하는 단계는 상기 불소계 아크릴레이트 공중합체를 포함하는 하드코팅 조성물의 점도를 25℃에서 1 내지 100 cps의 범위로 조절한 후, 이를 상기 장식 필름과 합지된 플라스틱 시트의 이면에 도포하고; 그리고 상기 도포된 하드코팅 조성물에 자외선을 조사하여 경화시키는 단계를 포함할 수 있다.
이하, 첨부된 도면들을 참조로 하여 본 발명의 구체적인 내용을 하기에 상세히 설명한다.
발명의 구체예에 대한 상세한 설명
본 발명의 도면들에 있어서, 각 장치 또는 층, 필름 및 시트의 두께는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 과장되게 도시되었으며, 각 장치는 본 명세서에서 설명되지 않은 다양한 부가 장치들을 구비할 수 있다. 본 발명의 구체예들에 있어서,
층, 필름 또는 시트가 다른 층, 필름 또는 시트 상에 위치하는 것으로 언급되는 경우, 다른 층, 필름 또는 시트 상에 직접 형성되거나 그들 사이에 추가적인 층, 필름 또는 시트가 개재될 수 있다.
도 1은 본 발명의 구체예에 따른 장식 패널의 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 구체예에 따른 장식 패널은 장식 필름(10), 장식 필름(10) 상에 형성된 플라스틱 시트(20) 및 플라스틱 시트(20) 상에 형성된 하드코팅층(30)을 포함한다.
장식 필름(10)은 기재 필름(13) 상에 잉크를 이용해서 각종 무늬를 인쇄하여 인쇄층(14)을 형성함으로써 제조된다.
본 발명의 다른 구체예에서, 장식 필름(10)은 도 2에 도시된 것처럼, 인쇄층(14)에 형성된 점착제층(17)을 더 포함할 수 있으며, 플라스틱 시트(20)는 점착제층(17) 상에 형성될 수 있다. 점착제층(17)은 인쇄층(14) 상에 점착제를 도포하여 형성한다.
기재 필름(13)은 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)와 같은 올레핀 수지 또는 폴리염화비닐(PVC)로 이루어지는 것이 바람직하지만, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.
인쇄층(14)을 형성하는 방법으로는 각종 인쇄방법이 모두 사용될 수 있으며, 그 중에서 실크인쇄 또는 그라비어인쇄를 이용하는 것이 다양한 도안 및 색상을 효과적으로 표현하는데 바람직하다.
점착제층(17)은 (메타)아크릴계 또는 실리콘계 점착제를 도포하여 형성할 수 있으며, 인쇄층(14)이 잘 보이도록 투명 점착제를 사용하는 것이 바람직하다.
장식 필름(10)은 다양한 다층구조를 가질 수 있으며, 본 발명에는 각종 구조의 장식 필름이 제한 없이 사용될 수 있다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 다른 구체예에 있어서, 장식 필름(10)은 제1 투명 필름(11), 제1 투명 필름(11) 상에 형성된 제1 접착제층(12), 제1 접착제층(12) 상에 부착된 기재 필름(13), 기재 필름(13) 상에 형성된 인쇄층(14), 인쇄층(14) 상에 형성된 제2 접착제층(15), 제2 접착제층(15) 상에 부착된 제2 투명 필름(16) 및 제2 투명 필름(16) 상에 형성된 점착제층(17)으로 이루어질 수 있다.
제1 및 제2 투명 필름(11, 16)으로는 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 등의 올레핀 재질, 아크릴 재질, PVC 재질 등의 필름이 사용될 수 있으며, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.
제1 및 제2 접착제층(12, 15)은 제1 및 제2 투명 필름(11, 16)과 기재 필름(13)을 긴밀하게 접착할 수 있는 접착력을 갖는 접착제를 도포하여 형성하며, 상기 접착제는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 갖는 자가 용이하게 선택하여 사용할 수 있다.
기재 필름(13)으로는 투명, 반투명 또는 불투명 필름이 모두 사용될 수 있으며, 이 중에서 빛을 차단하여 인쇄층(14)이 선명하게 보이도록 하기 위하여 검정색 등으로 착색된 불투명 필름을 사용하는 것이 보다 바람직하다.
인쇄층(14)은 통상적으로 기재 필름(13)의 상면에 형성되지만, 배면 인쇄를 통해 기재 필름(13)의 하면에도 동시에 형성될 수 있다.
장식 필름(10)의 표면 조도를 안정화시키고, 인테리어 효과를 증진시키기 위하여. 기재 필름(13), 인쇄층(14), 제2 접착제층(15) 및 제2 투명 필름(16)에는 엠보싱 무늬가 형성될 수 있다.
한편, 장식 필름(10)의 점착제층(17) 상에는 이형 필름(18)이 부착될 수 있다. 이형 필름(18)은 점착제층(17)을 보호하는 역할을 하며, 점착제층(17) 위에 약하게 부착되기 때문에 쉽게 박리된다. 장식 필름(10)이 점착제층(17)과 이형 필름(18)을 포함할 경우, 장식 필름(10)을 플라스틱 시트(20)와 합지하기 전에 이형 필름(18)을 벗겨서 제거하고, 장식 필름(10)의 점착제층(17) 상에 플라스틱 시 트(20)를 부착하여 합지하게 된다.
플라스틱 시트(20)는 플라스틱 수지를 압출 또는 사출하여 제작된다. 상기 플라스틱 수지는 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 수지, 폴리카보네이트(PC) 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 수지, 스티렌-아크릴로니트릴(SAN) 수지, 폴리스티렌(PS) 수지, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS) 수지 또는 이들의 혼합물일 수 있으며, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다. 이 중에서 투명도와 평활성이 뛰어나고, 내후성 및 내노화성이 우수한 PMMA 수지를 사용하는 것이 보다 바람직하다.
플라스틱 시트(20) 상에 형성되는 하드코팅층(30)은 플라스틱 시트(20)에 내충격성, 내스크래치성, 높은 경도 및 방오성 등을 부여하여, 플라스틱 시트(20)의 낮은 물리적 특성을 보완한다. 이에 따라 본 발명의 구체예에 따른 장식 패널은 판유리를 구비한 종래의 장식 패널을 대체할 수 있는 성능을 갖게 된다.
하드코팅층(30)은 불소계 아크릴레이트 공중합체, 아크릴계 모노머 또는 메타아크릴계 모노머, 광중합 개시제 및 유기용매를 포함하는 하드코팅 조성물을 플라스틱 시트(20) 상에 코팅하여 형성한다.
상기 불소계 아크릴레이트 공중합체는 3관능기 이상의 아크릴레이트 수지의 골격(Backborn)에 불소계 화합물이 치환기로 도입된 공중합체이다. 상기 불소계 아크릴레이트 공중합체로, D-201MC(상품명, 대일본잉크화학社의 제품)를 사용할 수 있으며, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 불소계 아크릴레이트 공중합체는 조성물의 전체 중량 중 5 내지 50 중량%로 포함되는 것이 바람직하며, 더 바람직하게는 10 내지 47 중량%, 가장 바람직 하게는 15 내지 45 중량%로 포함된다. 상기 불소계 아크릴레이트 공중합체의 함량이 5 중량% 미만인 경우, 원하는 방오성이 구현되기 어렵고, 50 중량%를 초과하는 경우에는, 내스크래치성과 내마모성이 떨어질 수 있어 바람직하지 않다.
상기 아크릴계 모노머 또는 메타아크릴계 모노머는 지방족 환형구조가 없는 아크릴계 모노머 또는 메타아크릴계 모노머인 것이 바람직하다. 상기 아크릴계 모노머 또는 메타아크릴계 모노머로는 1관능기 아크릴계 모노머 또는 메타아크릴계 모노머, 2관능기 아크릴계 모노머 또는 메타아크릴계 모노머, 3관능기 이상의 다관능기 아크릴계 모노머 또는 메타아크릴계 모노머, 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다.
상기 1관능기 아크릴계 모노머 또는 메타아크릴계 모노머의 예로는 부틸 아크릴레이트, 알릴 메타크릴레이트, 2-메톡시에틸아크릴레이트, 2-히드록시에틸메타크릴레이트, 2-히드록시에틸메타크릴레이트 등이 있으며, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 2관능기 아크릴계 모노머 또는 메타아크릴계 모노머로는 1,6-헥산디올 디아크릴레이트(HDDA), 1,3-부틸렌 글리콜 디메타크릴레이트(BGDMA), 트리프로필렌 글리콜 디아크릴레이트(TPGDA) 등을 사용할 수 있으며, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 3관능기 이상의 다관능기 아크릴계 모노머 또는 메타아크릴계 모노머의 예로서 트리메틸롤프로판 트리아크릴레이트(TMPTA), 펜타에리스리톨 트리아크릴레이트(PETA) 또는 디펜타에리스리톨 헥사아크릴레이트(DPHA) 등을 들 수 있으며, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 하드코팅 조성물은 상기 아크릴계 모노머 또는 메타아크릴계 모노머 외에 조성물의 점도를 적절히 조절하거나 방오성의 향상을 위하여 필요에 따라 불소계 아크릴계 모노머 또는 메타아크릴계 모노머나 우레탄 아크릴계 모노머 또는 메타아크릴계 모노머 또는 올리고머 등을 더 포함할 수도 있다.
상기 아크릴계 모노머 또는 메타아크릴계 모노머의 함량은 전체 조성물 중 5 내지 40 중량%가 바람직하며, 더 바람직하게는 5 내지 35 중량%, 가장 바람직하게는 7 내지 30 중량%이다. 아크릴계 모노머 또는 메타아크릴계 모노머의 함량이 5 중량% 미만이면 하드코팅층(30)의 경도가 약해질 수 있고, 40 중량%를 초과하면 하드코팅층(30)의 경도가 너무 높아지게 되어 바람직하지 않다.
상기 광중합 개시제는 자외선을 받아 자유 라디칼을 생성하고, 이러한 자유 라디칼의 작용으로 가교 반응을 일으키는 작용을 한다. 상기 광중합 개시제로는 일반적인 자외선 경화형 조성물에 사용되는 광중합 개시제를 제한 없이 사용할 수 있다. 예를 들어, 1-히드록시-시클로헥실-페닐케논(Irgacure 184), α,α-디메톡시-α-히드록시 아세토페논(Darocure 1173), 1-히드록시-시클로헥실-페닐케톤 벤조페논의 블렌드 등의 벤조페논계 물질이나, 2-히드록시-2-메틸-1-페닐 프로판 등을 사용할 수 있으며, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 광중합 개시제는 전체 조성물 중 0.1 내지 5 중량%의 양으로 포함되는 것이 바람직하다. 함량이 0.1 중량% 미만이면, 하드코팅층(30)의 충분한 경화가 이루어지지 않을 수 있으며, 5 중량%를 초과하는 경우는 불순물로 남아 하드코팅층(30)의 경도를 저하시킬 수 있다.
상기 유기용매는 하드코팅 조성물의 코팅성, 건조 속도, 제품의 외관이나 생산 수율 등을 고려하여 사용되며, 약 3∼5 가지 정도의 유기용매를 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다. 상기 유기용매의 예로는 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 노말-프로판올, 부탄올, 이소부탄올, 에틸셀로솔브, 메틸셀로솔브, 부틸셀로솔브, 부틸아세테이트, 에틸아세테이트, 디아세톤알콜, 메틸에틸케톤, 프로필렌글리콜 이소 프로필알콜, 에틸렌글리콜 이소프로필알콜 또는 이들의 혼합물이 있으며, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 하드코팅 조성물은 선명도와 코팅얼룩 개선을 위하여 비스페놀계 수지를 더 포함할 수 있다. 구체적으로 굴절률이 1.50 이상인 비스페놀계 수지가 적용될 수 있다. 바람직하게, 상기 비스페놀계 수지의 굴절률은 1.50∼3.00이다. 상기 비스페놀계 수지의 예로는 에틸렌옥사이드 변형 비스페놀 A의 디아크릴레이트 수지가 사용될 수 있다.
상기 비스페놀계 수지의 함량은 전체 조성물 중 1∼15 중량%인 것이 바람직하다. 함량이 1 중량% 미만인 경우, 상기 비스페놀계 수지를 사용함에 따른 효과가 미미할 수 있고, 15 중량%를 초과하는 경우 하드코팅층(30)의 표면경도가 약해질 수 있어 바람직하지 않다.
또한 상기 하드코팅 조성물은 광안정제를 더 포함할 수 있다. 광안정제는 하드코팅층(30)의 광안정성을 향상시켜, 시간이 경과함에 따라 하드코팅층(30)의 특성이 변하는 것을 예방할 수 있다.
상기 광안정제는 상기 광중합 개시제의 종류에 따라 그에 맞는 것이 적절히 선택될 수 있다. 예를 들어, 상기 광중합 개시제가 α,α-디메톡시-α-히드록시 아세토페논(Darocure 1173) 등과 같은 벤조페논계 물질인 경우, 상기 광안정제로는 비스-(1-옥틸록시-2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리디닐)(Tinubin 123) 등을 사용할 수 있으나, 반드시 이에 제한되지 않는다. 상기 광안정제의 함량은 전체 조성물 중 0.01 내지 1 중량%인 것이 바람직하다.
나아가, 상기 하드코팅 조성물은 상술한 각 구성 성분에 더하여, 필요에 따라 기타 첨가제로서 레벨링제, 자외선 흡수제 또는 계면 활성제 등을 더 포함할 수도 있다.
상기 하드코팅 조성물의 점도는 25℃에서의 1∼100 cps인 것이 바람직하다. 상기 점도 범위 내에서 상기 하드코팅 조성물의 흐름성이 좋게 되어, 하드코팅층 형성시의 작업성을 개선할 수 있다.
하드코팅층(30)은 상술한 하드코팅 조성물로부터 형성됨으로써, 하드코팅층(30)을 형성할 때 작업성이 우수할 뿐만 아니라, 오염 방지 기능, 내충격성 및 내스크래치성 등이 우수하다.
본 발명의 구체예에 따른 장식 패널은 플라스틱 시트 상에 오염 방지 기능, 충격강도, 내스크래치 특성 및 경도가 탁월한 하드코팅층을 구비함으로써, 뛰어난 방오성, 내충격성, 내스크래치성 및 경도를 갖는다. 또한 상기 장식 패널은 모두 플라스틱 소재로 구성되므로, 플라스틱 외장재에 적용하더라도 선팽창계수가 유사하여, 온도 변화로 인해 상기 장식 패널이 플라스틱 외장재로부터 들뜨는 현상을 방지할 수 있다. 따라서 본 발명의 장식 패널은 가전제품, 전기전자제품, 가구, 건물 내외장재 등에 널리 적용될 수 있다.
본 발명의 구체예에 따른 장식 패널은 다음과 같은 방법으로 제조된다. 도 4는 본 발명의 구체예에 따른 장식 패널의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 장식 필름(10)을 플라스틱 시트(20)와 합지하기 위하여, 라미네이팅 롤러(50)에 연속으로 공급한다.
장식 필름(10)은 플라스틱 시트(20)와는 별도로 미리 제작된 것을 사용한다. 연속 공정을 이루기 위하여, 장식 필름(10)은 롤 형태로 감겨있는 상태에서 풀리면서 공급되는 것이 바람직하다. 이때, 장식 필름(10)이 점착제층(17) 및 점착제층(17)을 보호하는 이형 필름(18)을 더 포함하는 경우, 이형 필름(18)은 장식 필름(10)으로부터 벗겨진 다음 권취롤러(45)로 감겨 회수되는 것이 바람직하다.
장식 필름(10)의 구성은 앞에서 설명한 바와 같으며, 예로써, 도 3에 도시된 장식 필름(10)은 다음과 같은 방법으로 제조될 수 있다.
도 5를 참조하면, 칼렌더(calender) 공법으로 제조된 기재 필름(13) 상에 잉크를 이용해서 각종 꽃무늬와 같은 도안을 인쇄하여 인쇄층(14)을 형성한다. 상기 칼렌더 공법은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있다. 인쇄층(14) 상에 접착제를 도포하여 제2 접착제층(15)을 형성한다.
제2 접착제층(15) 상에 제2 투명 필름(16)을 위치시키고, 합지기를 이용하여 기재 필름(13), 인쇄층(14), 제2 접착제층(15) 및 제2 투명 필름(16)을 합지하여 하나의 시트(10a)를 만든다.
본 발명의 하나의 구체예에서는, 기재 필름(13), 인쇄층(14), 제2 접착제층(15) 및 제2 투명 필름(16)이 완전히 합지되도록, 시트(10a)를 숙성실(90)에서 약 60 내지 80 시간동안 보관하여 접착제를 충분히 경화시키는 숙성 단계를 더 수행할 수 있다.
계속해서, 시트(10a)에 엠보싱 무늬를 형성하기 위하여, 시트(10a)에 열을 가하여 적당한 온도로 예열하고, 엠보싱기(100)를 사용하여 예열된 시트(10a)에 각종 문자나 도형을 양각 또는 음각하여 엠보싱 무늬를 형성한다.
한편, 제1 투명 필름(11) 상에 접착제를 도포하여 제1 접착제층(12)을 형성한다. 그리고 기재 필름(13)이 제1 접착제층(12)을 향하도록 엠보싱 무늬가 형성된 시트(10b)를 제1 접착제층(12) 상에 위치시키고, 합지기를 이용하여 제1 투명 필름(11), 제1 접착제층(12) 및 엠보싱 무늬가 형성된 시트(10b)를 합지하여 예비 장식 필름(10c)을 만든다. 이때, 제1 접착제층(12)은 제1 투명 필름(11) 대신 기재 필름(13)의 하면에 형성될 수도 있다.
본 발명의 다른 구체예에서는, 제1 투명 필름(11), 제1 접착제층(12) 및 엠보싱 무늬가 형성된 시트(10b)가 완전히 합지되도록, 예비 장식 필름(10c)을 숙성실(90)에서 약 20 내지 30 시간동안 보관하여 접착제를 충분히 경화시키는 숙성 단계를 더 수행할 수 있다.
이어서 예비 장식 필름(10)의 제2 투명 필름(16) 상에 점착제를 도포하여 점착제층(17)을 형성한다. 이때, 점착제층(17)을 보호하기 위하여, 점착제층(17) 상에 이형 필름(18)을 부착할 수 있다.
다시 도 4를 참조하면, 장식 필름(10)과 별도로 다른 한쪽에서, 플라스틱 수지를 압출하여 플라스틱 시트(20)를 제작하고, 제작된 플라스틱 시트(20)를 장식 필름(10)과 합지하기 위하여 라미네이팅 롤러(50)에 연속으로 공급한다.
구체적으로, 플라스틱 수지를 호퍼(41)를 통하여 압출기(40)로 공급한다. 상 기 플라스틱 수지는 펠렛 형태로 가공된 것을 사용할 수도 있다. 압출기(40)는 플라스틱 수지를 용융하기에 충분한 온도로 가열된다. 용융된 플라스틱 수지는 스크류(42)에 의해 전진하면서 압출금형(43)을 통과하게 되며, 플라스틱 시트(20)로 성형된다. 제작된 플라스틱 시트(20)는 압출롤러(44)를 통과하여 라미네이팅 롤러(50)에 연속으로 공급된다.
라미네이팅 롤러(50)에 연속으로 공급된 플라스틱 시트(20)와 장식 필름(10)을 함께 라미네이팅 롤러(50)에 통과시켜 장식 필름(10)과 플라스틱 시트(20)를 합지한다.
라미네이팅 롤러(50)에는 플라스틱 시트(20)와 장식 필름(10)에 열을 가할 수 있는 가열수단(52)이 구비된다. 가열수단(52)은 라미네이팅 롤러(50)와 일체를 이루거나 별도로 설치될 수 있다. 플라스틱 시트(20)와 장식 필름(10)은 가열수단의 열과 라미네이팅 롤러의 압력에 의해 합지된다. 한편 장식 필름(10)이 점착제층(17)을 포함하는 경우, 점착제층(17)에 의해 장식 필름(10)과 플라스틱 시트(20)가 보다 강하게 합지될 수 있다.
라미네이팅 롤러(50)를 통과하여 장식 필름(10)과 합지된 플라스틱 시트(20)의 이면에 하드코팅 조성물을 코팅하여 하드코팅층(30)을 형성한다. 구체적으로, 하드코팅 조성물의 점도를 25℃에서 1 내지 100 cps의 범위로 조절한 후, 플라스틱 시트(20)의 이면에 도포한다.
본 발명의 하나의 구체예에 있어서, 하드코팅 조성물을 도포하기 전에 플라스틱 시트(20)를 세척하고, 선택적으로 자외선 조사기로 예열하여 남아있는 유분과 이물질 등을 제거하는 단계를 더 수행할 수 있다.
상기 하드코팅 조성물을 도포하는 방법으로는 딥 코팅, 플로우 코팅, 스프레이 코팅, 롤 코팅, 스핀 코팅 또는 그라비어 코팅 등의 방법을 이용할 수 있으며, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다. 도 4에는 하나의 예로서 스프레이 노즐(60)을 이용하는 스프레이 코팅법을 도시하였다. 상기 하드코팅 조성물에 관한 자세한 내용은 상술한 바와 동일하므로 중복을 피하기 위하여 생략한다.
이어서, 플라스틱 시트(20)의 이면에 도포된 하드코팅 조성물에 자외선을 조사하여 하드코팅 조성물을 경화시켜 하드코팅층(30)을 형성한다. 조사하고자 하는 자외선의 파장 영역에 따라 고압 수은 램프, 메탈 할라이드 램프 등과 같은 자외선램프(70)를 이용할 수 있으며, 상기 자외선은 300 내지 800 mJ/㎠의 광량으로 조사되는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 구체예에 있어서, 하드코팅 조성물을 경화시키기 전에 약 40∼80 ℃의 온도에서 하드코팅 조성물이 도포된 플라스틱 시트(20)를 건조하거나, 적외선 가열하여 하드코팅 조성물 내에 잔존하는 유기용매를 제거하는 단계를 더 수행할 수 있다.
장식 필름(10)과 합지된 플라스틱 시트(20)의 이면에 하드코팅층(30)이 형성됨으로써 완성된 장식 패널을 절단기를 이용하여 장식 패널이 설치될 제품의 크기에 맞도록 일정한 크기로 절단한다.
본 발명의 또 다른 구체예에서, 상기 절단 단계는 장식 필름(10)과 플라스틱 시트(20)를 합지하는 단계와 하드코팅층(30)을 형성하는 단계 사이에 수행될 수 있 다. 이 경우 하드코팅 조성물은 장식 필름(10)과 합지된 후 절단 단계를 거쳐 절단된 플라스틱 시트(20)의 이면에 코팅된다.
종래의 판유리를 구비한 장식 패널은 미리 재단된 각각의 판유리에 장식층을 하나씩 형성하므로, 연속으로 진행할 수 없고 공정이 복잡하며, 각각의 판유리를 운반하고, 장식층을 형성하는데 소요되는 인력이 많아 제작비용이 높았다.
그러나 본 발명의 구체예에 따른 장식 패널의 제조 방법은 플라스틱 시트의 제조, 플라스틱 시트와 장식 필름의 합지, 하드코팅층의 형성 및 제단 작업을 연속으로 진행할 수 있으며, 공정이 간단하다. 아울러 연속 공정의 달성으로 자동화가 가능하여, 제조비용을 효과적으로 절감할 수 있다.
본 발명은 하기의 실시예에 의하여 보다 더 잘 이해될 수 있으며, 하기의 실시예는 본 발명의 예시 목적을 위한 것이고 첨부된 특허청구범위에 의하여 한정되는 보호범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.
하드코팅 조성물의 제조예 1∼4
빛을 차단할 수 있는 플라스틱 비커 내에 불소계 아크릴레이트 공중합체(대일본잉크화학社 제품, D-201MC)와 지방족 환형구조가 없는 (메타)아크릴계 모노머(PETA, Pentaerythritol triacrylate)를 첨가하였다. 상기 플라스틱 비커 내의 첨가물들을 격렬하게 교반하면서 유기용매로서 에탄올, 이소프로판올, 이소부탄올 및 메틸셀로솔브를 첨가하였으며, 계속해서 상온에서 약 2시간 동안 교반하였다.
이렇게 제조된 중간 용액에 디펜타에리스리톨 헥사크릴레이트(DPHA)와 비스페놀계 수지(공영社 제품, BP-4EA)를 첨가하고 약 2시간 동안 더 교반하였다.
이후, 이러한 교반액을 상기 유기용매로 희석하였다. 끝으로 광중합 개시제(Irgarcure 184와 Darocure 1173) 및 광안정제(Tinubin 123)를 첨가하고 1시간 정도 교반하여 균일하게 분산시킨 후, 0.5∼1.2 마이크론 필터를 이용해 필터링을 실시하여 용액 중의 이물 등을 제거함으로서 최종적으로 하드코팅 조성물을 수득하였다.
상기 하드코팅 조성물 중에 포함된 각 구성 성분의 함량비는 하기 표 1에 나타내었다.
Figure 112008041994278-pat00001
* 단위: 중량%
* D-201MC: 불소계 아크릴레이트 공중합체(대일본잉크화학社)
* PETA: 펜타에리스리톨 트리아크릴레이트
* DPHA: 디펜타에리스리톨 헥사크릴레이트(사토머社)
* BP-4EA: 에틸렌옥사이드 변형 비스페놀 A의 디아크릴레이트(공영社)
* IPA: 이소프로판올
* MC: 메틸셀로솔브
* Darocure 1173: α,α-디메톡시-α-히드록시 아세토페논
* Irgacure 184: 1-히드록시-시클로헥실-페닐케톤(시바가이기社)
* Tinubin 123: 비스-(1-옥틸록시-2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리디닐) (시바가이기社)
실시예 1∼4
이축 압출기를 사용해서 PMMA 수지를 용융, 혼련 압출하여 PMMA 시트를 제조하고, 상기 PMMA 시트를 가열기가 장착된 라미네이팅 롤러에 연속으로 공급하였다.
한편, 미리 제작한 장식 필름에서 이형 필름을 제거하고 라미네이팅 롤러에 연속으로 공급하여, 상기 PMMA 시트와 장식 필름을 라미네이팅 롤러에 함께 통과시켜 합지하였다. 이때, 상기 장식 필름은 실크 인쇄기를 이용하여 폴리에틸렌 필름에 꽃무늬를 인쇄하고, 인쇄층 위에 아크릴계 투명 점착제를 도포한 후 폴리에스테르 이형 필름을 부착하여 제작한 것을 사용하였다.
상기 장식 필름과 합지된 PMMA 시트 위에 상기 제조예 1∼4에서 각각 제조된 하드코팅 조성물을 플로우 코팅 방법으로 도포하고, 약 60℃ 내지 75℃의 건조기에 통과시켜 유기용매를 제거하였다. 고압 수은 램프(High pressure mercury lamp)를 이용하여 약 500∼600 mJ/㎠ 광량의 자외선을 조사하여 하드코팅층을 형성하여 장식 패널을 수득하였다. 수득한 장식 패널을 일정한 크기로 절단하여 시편을 마련하였다.
비교실시예
판유리 깨끗이 세척하고, 건조한 다음 실시예 1∼4의 시편과 동일한 크기로 절단하였다. 또한 실시예 1∼4에 사용된 장식 필름을 같은 크기로 절단하였다. 절단된 판유리와 장식 필름을 손으로 눌러 밀착하면서 라미네이팅 롤러에 함께 통과시켜 시편을 마련하였다.
상기 실시예 1∼4 및 비교실시예에 의해 제조된 시편에 대하여 하기의 방법으로 물성을 평가하였으며, 그 결과는 아래의 표 2에 나타내었다.
(1) 충격강도: Ball Drop Tester를 이용하여 36g 볼을 50 cm 낙하 시킨 후 크랙의 발생 유무를 관찰하여 평가하였다.
(2) 연필경도: 연필경도 테스트기(Toyoseki)를 이용하여 ASTM D3502 규정에 따라 평가하였다.
(3) 내스크래치성: 1 Kg의 하중을 가해 스틸울(Steel Wool, #0000)을 10회 왕복시킨 다음, 스크래치의 발생 정도를 평가하였다.
(4) 오염방지: 오일계 잉크 마커에 대한 지문 얼룩 시험(Stain guard against oil-based ink maker)을 실시하여 평가하였다.
Figure 112008041994278-pat00002
◎: 양호, ○: 보통, △: 나쁨, ×: 아주 나쁨
상기 표 2에 나타난 바와 같이, 플라스틱 시트와 하드코팅층을 구비하는 실시예 1∼4는 모두 우수한 충격강도, 연필경도, 내스크래치성 및 방오성을 갖는 것으로 나타났다.
특히, 실시예 1∼4의 장식 패널은 판유리로 구성된 비교실시예와 비교할 때, 동등 이상의 충격강도와 내스크래치성을 갖는 것을 확인할 수 있었다. 또한 실시예 4의 경우, 유리와 동등한 수준의 방오성을 보였으며, 연필경도가 6H로 판유리와의 차이가 크지 않았다.
본 발명은 기본 소재가 플라스틱 시트로 구성되고, 하드코팅층을 구비하여, 충격강도, 내스크래치성 및 경도의 물리적 특성이 뛰어나며, 오염 방지 성능이 우수하고, 플라스틱 소재의 제품에 널리 적용할 수 있는 장식 패널을 제공하며, 간단한 공정과 저렴한 제조비용으로 장식 패널을 연속으로 제조할 수 있는 제조 방법을 제공하는 발명의 효과를 갖는다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.

Claims (16)

  1. 기재 필름(13) 및 상기 기재 필름 상에 형성된 인쇄층(14)을 포함하는 장식 필름(10);
    상기 장식 필름 상에 형성된 플라스틱 시트(20); 및
    상기 플라스틱 시트 상에 불소계 아크릴레이트 공중합체 5 내지 50 중량%를 포함하는 하드코팅 조성물이 코팅되어 형성된 하드코팅층(30)을 포함하는 것을 특징으로 하는 장식 패널.
  2. 제1항에 있어서, 상기 장식 필름(10)은 상기 인쇄층(14) 상에 형성된 점착제층(17)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장식 패널.
  3. 제1항에 있어서, 상기 장식 필름(10)은 제1 투명 필름(11), 상기 제1 투명 필름 상에 형성된 제1 접착제층(12), 상기 제1 접착제층 상에 부착된 기재 필름(13), 상기 기재 필름 상에 형성된 인쇄층(14), 상기 인쇄층 상에 형성된 제2 접착제층(15), 상기 제2 접착제층 상에 부착된 제2 투명 필름(16) 및 상기 제2 투명 필름 상에 형성된 점착제층(17)을 포함하는 것을 특징으로 하는 장식 패널.
  4. 제3항에 있어서, 상기 기재 필름(13), 인쇄층(14), 제2 접착제층(15) 및 제2 투명 필름(16)에는 엠보싱 무늬가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 장식 패널.
  5. 제1항에 있어서, 상기 하드코팅 조성물은 불소계 아크릴레이트 공중합체 5∼50 중량%, 아크릴계 모노머 또는 메타아크릴계 모노머 5∼40 중량%, 광중합 개시제 0.1∼5 중량% 및 여분의 유기용매를 포함하는 것을 특징으로 하는 장식 패널.
  6. 제5항에 있어서, 상기 하드코팅 조성물은 광안정제 0.01∼1 중량%, 비스페놀계 수지 1∼15 중량% 또는 이들의 혼합물을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장식 패널.
  7. 제1항에 있어서, 상기 플라스틱 시트(20)는 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 수지, 폴리카보네이트(PC) 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 수지, 스티렌-아크릴로니트릴(SAN) 수지, 폴리스티렌(PS) 수지, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS) 수지 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 플라스틱 수지로 이루어지는 것을 특징으로 하는 장식 패널.
  8. 기재 필름(13)상에 인쇄층(14)이 형성된 장식 필름(10)을 연속으로 공급하고;
    상기 연속으로 공급된 장식 필름(10)을 별도로 연속 공급되는 플라스틱 시트(20)와 함께 라미네이팅 롤러(50)에 통과시켜 장식 필름과 플라스틱 시트를 합지하고; 그리고
    상기 장식 필름과 합지된 플라스틱 시트의 이면에 불소계 아크릴레이트 공중합체를 포함하는 하드코팅 조성물을 코팅하여 하드코팅층(30)을 형성하는;
    단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 장식 패널의 제조 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 장식 필름(10)은 상기 인쇄층(14) 상에 형성된 점착제층(17)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장식 패널의 제조 방법.
  10. 제8항에 있어서, 상기 장식 필름(10)은 제1 투명 필름(11), 상기 제1 투명 필름 상에 형성된 제1 접착제층(12), 상기 제1 접착제층 상에 부착된 기재 필름(13), 상기 기재 필름 상에 형성된 인쇄층(14), 상기 인쇄층 상에 형성된 제2 접착제층(15), 상기 제2 접착제층 상에 부착된 제2 투명 필름(16) 및 상기 제2 투명 필름 상에 형성된 점착제층(17)을 포함하는 것을 특징으로 하는 장식 패널의 제조 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 기재 필름(13), 인쇄층(14), 제2 접착제층(15) 및 제2 투명 필름(16)에는 엠보싱 무늬가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 장식 패널의 제조 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 장식 필름(10)은,
    기재 필름(13) 상에 인쇄층(14)을 형성하고, 상기 인쇄층 상에 접착제를 도포하여 제2 접착제층(15)을 형성하고;
    상기 제2 접착제층 상에 제2 투명 필름(16)을 위치시키고, 상기 기재 필름, 인쇄층, 제2 접착제층 및 제2 투명 필름을 합지하여 하나의 시트(10a)를 만들고;
    엠보싱기를 사용하여 상기 시트(10a)에 엠보싱 무늬를 형성하고;
    제1 투명 필름(11) 상에 접착제를 도포하여 제1 접착제층(12)을 형성하고;
    상기 기재 필름이 상기 제1 접착제층을 향하도록 상기 엠보싱 무늬가 형성된 시트(10b)를 상기 제1 접착제층 상에 위치시키고, 상기 제1 투명 필름, 제1 접착제층 및 엠보싱 무늬가 형성된 시트를 합지하여 예비 장식 필름(10c)을 만들고; 그리고
    상기 예비 장식 필름의 제2 투명 필름 상에 점착제를 도포하여 점착제층(17)을 형성하는;
    단계를 포함하여 제작되는 것을 특징으로 하는 장식 패널의 제조 방법.
  13. 제8항에 있어서, 상기 하드코팅층을 형성하는 단계는,
    상기 불소계 아크릴레이트 공중합체를 포함하는 하드코팅 조성물의 점도를 25℃에서 1 내지 100 cps의 범위로 조절한 후, 이를 상기 장식 필름과 합지된 플라스틱 시트의 이면에 도포하고; 그리고
    상기 도포된 하드코팅 조성물에 자외선을 조사하여 경화시키는;
    단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 장식 패널의 제조 방법.
  14. 제8항에 있어서, 상기 합지하는 단계와 하드코팅층을 형성하는 단계사이에, 상기 장식 필름과 합지된 플라스틱 시트를 절단하는 단계를 더 포함하며, 상기 하드코팅 조성물은 상기 절단된 플라스틱 시트의 이면에 코팅되는 것을 특징으로 하는 장식 패널의 제조 방법.
  15. 제8항에 있어서, 상기 하드코팅 조성물은 불소계 아크릴레이트 공중합체 5∼50 중량%, 아크릴계 모노머 또는 메타아크릴계 모노머 5∼40 중량%, 광중합 개시제 0.1∼5 중량% 및 여분의 유기용매를 포함하는 것을 특징으로 하는 장식 패널의 제조 방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 하드코팅 조성물은 광안정제 0.01∼1 중량%, 비스페놀계 수지 1∼15 중량% 또는 이들의 혼합물을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장식 패널의 제조 방법.
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