KR101063221B1 - 입체 패턴이 구현되는 필름의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 자기 입체 패턴이 구현되는 필름의 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 자성체 플레이크를 포함하는 도료를 배킹 시트층 상부에 도포하고, 여기에 고무자석 벨트를 이용하여 자기 입체 성질을 부여하는 단계를 포함하는 필름의 제조 방법에 관한 것이다. 이와 같은 본 발명의 필름은 원하는 부품 표면에 입체감이 있는 특정한 패턴을 구현할 수 있을 뿐만 아니라 표면에 굴곡이 있는 다양한 형태의 부품에 적용 할 수 있는 효과가 있다.
필름, 자성 안료, 고무자석
Description
본 발명은 입체 패턴이 구현되는 필름의 제조 방법에 관한 것으로써, 철, 니켈, 코발트 및 각각의 알로이 등의 강자성체 플레이크 (ferromagnetic flake), 강자성체 물질로 코팅된 플레이크, 비스무스, 안티모니, 구리 또는 아연의 반자성체 플레이크 (diamagnetic flake) 및 상기 자성체 물질에 은, 금, 실리카, 유기 착색제 또는 무기 착색제로 코팅된 플레이크 중에서 선택된1 종 이상의 자성체 플레이크(magnetic flake)를 포함하는 도료를 배킹시트층 상부에 도포하고, 스트론튬 페라이트 (SrO·6Fe2O3), 바륨 페라이트 (BaO·6Fe2O3), 니켈 페라이트, 망간 페라이트 및 코발트 페라이트 중에서 선택된 1 종 이상의 페라이트 분말을 포함하는 고무자석 벨트를 이용하여 자기 입체 성질을 부여하는 단계를 포함하는 필름의 제조 방법에 관한 것이다.
복잡한 3차원 형상 및 다양한 크기를 갖는 제품에서 디자인의 자유도를 향상시키기 위하여 제품의 표면층에 다양한 패턴 및 색상을 구현함과 동시에 우수한 물성을 유지하기 위한 노력들이 많이 행해져 왔다. 특히, 자동차 내장재, 가전제품 등에서는 심미적인 효과를 극대화하기 위해 다양한 공법들이 적용되어 왔다.
최근에는 소비자의 욕구를 만족시키기 위해 도장, 도금, 수압전사 및 인서트 (Insert) 기술 등의 방법을 이용하여 다양한 형상, 색상, 무늬를 부여하고 있다. 그러나, 기존의 도장 및 도금 공정은 다양한 색상의 구현은 가능하나 특정한 무늬를 구현하기가 어렵고, 구현하더라도 마스킹의 공정이 필요하며, 다양한 패턴 구현이 어려움에 따라 수작업에 의한 대량생산에 어려움이 있다. 또한, 상기 수압전사의 경우는 다양한 패턴 및 색상 구현이 가능하나 공정이 복잡하고 생산비가 고가이며 정확한 패턴 제어가 어려운 단점이 있다. 이러한 단점을 해결하기 위한 방법으로 필름 인서트나 인서트 인몰드 등의 인서트 성형 기술이 있다. 패턴이 인쇄된 필름을 금형 사이에 넣고, 수지를 흘려 넣어 성형함으로써 복잡한 형상의 수지 제품 표면에 패턴 구현을 가능하게 하지만, 필름에3차원의 패턴을 구현하는 기술은 미미한 실정이다. 또한 다양한 3차원의 패턴을 구현하기 위한 방법에는 자성체 플레이크를 포함하는 도료 및 자석을 이용하는 방법이 있다.
종래 특허로, 미국 공개특허공보 제 5364689 호에서는 자성체 플레이크가 함유된 도료에 특정 패턴의 자기장을 가하여 입체 패턴의 구현이 가능한 기술이 제안되고 있다. 하지만 이러한 단순한 방법의 경우 굴곡이 있는 성형품에 균일패턴 구현이 난해하고, 자성 패턴 구현 공정 이외의 성형 공정에 대한 상세한 설명이 없 는 실정이다.
이에, 본 발명자들은 상기와 같은 점을 감안하여 연구 노력한 결과, 자성체 플레이크를 포함하는 도료를 배킹 시트층 상부에 도포하고, 여기에 고무자석 벨트를 이용하여 자기 입체 성질을 부여함으로써 입체 패턴이 구현되는 필름을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 배킹 시트층을 형성하는 제 1 단계;
철, 니켈, 코발트 및 각각의 알로이 등의 강자성체 플레이크 (ferromagnetic flake), 강자성체 물질로 코팅된 플레이크, 비스무스, 안티모니, 구리, 아연 등의 반자성체 플레이크 (diamagnetic flake) 및 상기 자성체 물질에 은, 금, 실리카, 유기 착색제 또는 무기 착색제로 코팅된 플레이크 중에서 선택된 1 종 이상의 자성체 플레이크 (magnetic flake)를 포함하는 도료를 상기 배킹 시트층에 도포하여 도료층을 형성하는 제 2 단계;
제 2 단계의 도료층이 형성된 필름에 고무자석 벨트를 이용하여 자기 입체 성질을 부여하는 제 3 단계;
제 3 단계의 자기 입체 성질이 부여된 필름을 자외선 조사하는 제 4 단계;
제 4 단계의 자외선 조사된 필름을 경화하는 제 5 단계; 및
제 5 단계의 경화된 필름 상부에 투명 필름층을 적층시키는 제 6 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 입체 패턴이 구현되는 필름의 제조 방법을 그 특징으로 한다.
상기 과제 해결 수단을 통하여, 원하는 부품 표면에 입체감이 있는 특정한 패턴을 구현할 수 있을 뿐만 아니라 표면에 굴곡이 있는 다양한 형태의 부품에 적용함으로써 자동차 내외장 부품, 전기/전자제품 하우징 뿐만 아니라 벽지, 장판 등 인테리어 소품, 포장지 등 다양한 분야로 적용 범위를 확대하고 새로운 수요를 창출 할 수 있다.
이와 같이, 배킹 시트층을 형성하는 제 1 단계; 철, 니켈, 코발트 및 각각의 알로이 등의 강자성체 플레이크 (ferromagnetic flake), 강자성체 물질로 코팅된 플레이크, 비스무스, 안티모니, 구리 또는 아연의 반자성체 플레이크 (diamagnetic flake) 및 상기 자성체 물질에 은, 금, 실리카, 유기 착색제 또는 무기 착색제로 코팅된 플레이크 중에서 선택된 1 종 이상의 자성체 플레이크 (magnetic flake)를 포함하는 도료를 상기 배킹 시트층에 도포하여 도료층을 형성하는 제 2 단계; 제 2 단계의 도료층이 형성된 필름에 고무자석 벨트를 이용하여 자기 입체 성질을 부여하는 제 3 단계; 제 3 단계의 자기 입체 성질이 부여된 필름을 자외선 조사하는 제 4 단계; 제 4 단계의 자외선 조사된 필름을 경화하는 제 5 단계; 및 제 5 단계의 경화된 필름 상부에 투명 필름층을 적층시키는 제 6 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 입체 패턴이 구현되는 필름의 제조 방법에 대하여 이하에서 상세하게 설명하겠다.
제 1 단계에서는 배킹 시트(Backing sheet)층을 형성한다. 상기 배킹 시트 (Backing sheet)층은 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌 혼성 공중합체 (ABS), 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌 혼성 공중합체/폴리카보네이트 (ABS/PC) 및 폴리프로필렌 (PP) 중에서 선택된 1 종 이상을 포함하며, 두께는 100 ~ 1000 ㎛ 이다. 상기 배킹 시트층의 두께가 100 ㎛ 미만이면 최종 완성 시트의 강성 부족으로 인서트 성형성이 좋지 않으며, 1000 ㎛ 초과이면 가격이 비싸지는 단점이 있으므로 상기의 범위가 바람직하다.
제 2 단계에서는 자성체 플레이크를 포함하는 도료를 상기 배킹 시트층에 적층시켜 도료층을 형성한다. 이때 도료는 하기 (1) ~ (5)의 조성비의 화합물을 포함하는 것을 특징으로 한다.
(1) 폴리에스터 아크릴레이트 또는 우레탄 아크릴레이트를 포함하는 올리고머 40 ~ 70 중량%;
(2) 부틸아세틸 또는 헥사 디올 디아크릴레이트를 포함하는 반응성 모노머 15 ~ 40 중량%;
(3) 철, 니켈, 코발트 및 각각의 알로이 등의 강자성체 플레이크 (ferromagnetic flake), 강자성체 물질로 코팅된 플레이크, 비스무스, 안티모니, 구리, 아연 등의 반자성체 플레이크 (diamagnetic flake) 및 상기 자성체 물질에 은, 금, 실리카, 유기 착색제, 무기 착색제 등으로 코팅된 플레이크 중에서 선택된 1 종 이상의 자성체 플레이크 (magnetic flake)를 포함하는 자성체 플레이크 3 ~ 10 중량%;
(4) a,a 디알콕시 아세토 페논을 포함하는 광개시제 1 ~ 8 중량%;
(5) 2-(2-히드록시메틸페닐)벤조트리아졸 또는 비스-(2,2,6,6-테트라 메틸-4-피페리디닐)세바케이트를 포함하는 첨가제 0.2 ~ 3 중량%;를
포함하는 것을 특징으로 하는 도료이다.
상기 도료는
(6) 헥사 디올 디아크릴레이트, 톨루엔 및 자일렌 중에서 선택된 1 종 이상을 포함하는 용제 10 ~ 30중량%;가
추가로 포함될 수 있다.
상기 올리고머의 폴리에스터 아크릴레이트계 올리고머는 분자량이 1000 ~ 4000 g/mol, 유리전이온도(Tg)가 -50 ~ -30 ℃, 관능기수가 2 ~ 3 인 것을 특징으로 한다. 상기 우레탄 아크릴레이트는 분자량이 1000 ~ 3000 g/mol, 유리전이온도(Tg)가 -30 ~ -5 ℃ 및 관능기수가 2 ~ 3 인 것을 특징으로 한다. 상기 자성체 플레이크의 평균 두께는 0.2 ~ 2 ㎛이고 평균 길이는 10 ~ 50 ㎛ 인 것을 특징으로 한다. 도료층의 두께는 10 ~ 60 ㎛가 바람직하며, 필름의 두께가 10 ㎛ 미만이면 고무자석에 의한 자성체 플레이크의 배향이 제약을 받으며, 필름의 두께가 60 ㎛ 초과하면 도료의 건조가 어렵고 미반응물이 많이 발생하여 도막 물성이 저하되는 문제가 발생하므로 상기의 범위가 적절하다.
제 3 단계에서는 제 2 단계의 도료층이 형성된 필름에 고무자석 벨트를 이용하여 자기 입체 성질을 부여한다. 고무자석 벨트를 5 초 ~ 1 분간 10 mm 이하로 거리를 유지하며 접근시켜 도료층에 입체 패턴을 형성시킨다. 상기 도료층이 형성된 필름과 고무자석 벨트의 접근시간이 5 초 미만이면 자성체 플레이크의 배향이 불균일한 문제가 발생하고, 1분을 초과하면 설치 비용이 증가하는 문제가 발생한다.
상기 고무자석은 스트론튬 페라이트 (SrO·6Fe2O3), 바륨 페라이트 (BaO·6Fe2O3), 니켈 페라이트, 망간 페라이트 및 코발트 페라이트 중에서 선택된 1 종 이상의 페라이트 분말을 포함하며 일반적인 고무성형 방법으로 생산한다. 이와 같이 제조된 고무자석은 고무의 장점과 자석의 특징을 함께 가지고 있으며, 대부분 한 면만이 자력을 발생시키는 면다극으로 착자화 할 수 있다. 여기서 착자화란 자극의 방향, 자극의 수(POLES), 자력의 세기(GAUSS)등을 입력하는 것으로써 자기력선을 원하는 패턴으로 디자인할 수 있다.
제 4 단계에서는 제 3 단계의 자기 입체 성질이 부여된 필름을 자외선 조사(irradiation)하는 단계로, 30 초 ~ 5 분간 UV광을 조사하여 도료를 경화시켜 패턴을 고정시킨다. 이때 조사 시간이 30 초 미만이면 도료의 경화가 미흡하여 도막 물성이 저하되고, 5 분 초과이면 생산성이 저하되는 문제가 발생한다. UV광을 조사함으로써 다음 단계인 열 경화 시간을 단축 시킬 수 있다.
제 5 단계에서는 제 4 단계의 자외선 조사된 필름을 경화하는 단계로써, 60 ~ 90 ℃에서 1 ~ 10 분 동안 예열하여 필름의 층간 접착력을 향상시키고 도료내의 미반응물을 경화 또는 건조시키는 작용을 한다. 이때 경화 온도가 60 ℃ 미만이면 경화 또는 건조가 미흡해져 도막 물성이 저하되며, 90 ℃ 초과이면 필름의 강성이 부족해져 생산성이 저하되는 문제가 발생한다.
마지막으로 제 6 단계는 제 5 단계의 경화된 필름상부에 투명필름층을 적층시키는 단계로써 투명필름층은 폴리염화비닐, 폴리비닐플루오라이드, 폴리불화비닐라덴, 아크릴 및 로노머(Lonomer) 중에서 선택된 1 종 이상인 것을 특징으로 한다.
상기 투명 필름층의 두께는 10 ~ 500 ㎛가 바람직하며, 투명 필름층의 두께가 10 ㎛ 미만이면 완성 필름의 내구성이 저하되는 문제가 발생하고, 500 ㎛ 초과이면 재료비가 증가하는 문제가 발생하므로 상기의 범위가 적절하다. 상기 투명 필름을 60 ~ 90 ℃에서 1 ~ 10 분 동안 예열하여 적층 후 롤러를 이용하여 압착 시킨 후 냉각시켜 입체 패턴이 구현되는 필름을 완성한다. 이때 예열 온도가 60 ℃ 미만이면 도료층과의 접착력이 감소하고, 90 ℃ 초과이면 필름의 외관품질이 저하되는 문제가 발생한다.
도1는 입체 패턴이 구현되는 필름의 제조공정의 개략도이다.
도2는 완성된 필름이 적용되는 사례이다.
도3는 고무자석 벨트의 개략도이다.
도4는 자기 입체 패턴 구현의 예시이다.
Claims (8)
- 배킹 시트층을 형성하는 제 1 단계;폴리에스터 아크릴레이트 올리고머 또는 우레탄 아크릴레이트 올리고머를 포함하는 올리고머 40 ~ 70 중량%, 부틸아세틸 또는 헥사 디올 디아크릴레이트를 포함하는 반응성 모노머 15 ~ 40 중량%, 철, 니켈, 코발트 및 각각의 알로이 강자성체 플레이크, 강자성체 물질로 코팅된 플레이크, 비스무스, 안티모니, 구리, 아연의 반자성체 플레이크 및 상기 자성체 물질에 은, 금, 실리카, 유기 착색제, 무기 착색제로 코팅된 플레이크 중에서 선택된 1 종 이상을 포함하는 자성체 플레이크 3 ~ 10 중량%, a,a-디알콕시 아세토 페논을 포함하는 광개시제 1 ~ 8 중량%; 2-(2-히드록시메틸페닐)벤조트리아졸 또는 비스-(2,2,6,6-테트라 메틸-4-피페리디닐)세바케이트를 포함하는 첨가제 0.2 ~ 3 중량%,를 포함하는 도료를 상기 배킹 시트층에 도포하여 도료층을 형성하는 제 2 단계;제 2 단계의 도료층이 형성된 필름에 고무자석 벨트를 이용하여 자기 입체 성질을 부여하는 제 3 단계;제 3 단계의 자기 입체 성질이 부여된 필름을 자외선 조사하는 제 4 단계;제 4 단계의 자외선 조사된 필름을 경화하는 제 5 단계; 및제 5 단계의 경화된 필름 상부에 투명 필름층을 적층시키는 제 6 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 입체 패턴이 구현되는 필름의 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 배킹 시트층은 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌 혼성 공중합체, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌 혼성 공중합체/폴리카보네이트 및 폴리프로필렌 중에서 선택된 1 종 이상을 포함하는 입체 패턴이 구현되는 필름의 제조 방법.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,상기 도료는 헥사 디올 디아크릴레이트, 톨루엔 및 자일렌 중에서 선택된 1 종 이상의 용제 10 ~ 30 중량%;를 더 포함할 수 있는 것을 특징으로 하는 입체 패턴이 구현되는 필름의 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 폴리에스터 아크릴레이트 올리고머는 분자량이 1,000 ~ 4,000 g/mol, 유리전이온도가 -50 ~ -30 ℃, 관능기수가 2 ~ 3 이며,상기 우레탄 아크릴레이트 올리고머는 분자량이 1,000 ~ 3,000 g/mol, 유리전이온도가 -30 ~ -5 ℃, 관능기수가 2 ~ 3 ;인 것을 특징으로 하는 입체 패턴이 구현되는 필름의 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 투명 필름층은 폴리염화비닐, 폴리비닐플루오라이드, 폴리불화비닐라덴, 아크릴 및 로노머(Lonomer) 중에서 선택된 1 종 이상인 것을 특징으로 하는 입체 패턴이 구현되는 필름의 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 배킹 시트층의 두께는 100 ~ 1000 ㎛;상기 도료층의 두께는 10 ~ 60 ㎛;상기 투명 필름층의 두께는 10 ~ 500 ㎛;인 것을 특징으로 하는 입체 패턴이 구현되는 필름의 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서,제 3단계의 고무자석 벨트는 스트론튬 페라이트, 바륨 페라이트,니켈 페라이트, 망간 페라이트 및 코발트 페라이트 중에서 선택된 1 종 이상인 것을 특징으로 하는 입체 패턴이 구현되는 필름의 제조 방법.
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