KR101073346B1 - 플라스틱 표면 개질 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 플라스틱 표면 개질 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 플라스틱을 원하는 형상으로 성형한 후, 성형된 플라스틱의 표면에 실리콘 오일을 도포함으로써, 플라스틱 표면에 내스크래치성과 내마모성을 부여함과 동시에 크랙의 발생 및 변색문제를 최적화하는 플라스틱 표면 개질 방법에 관한 것이다.

플라스틱, 표면 개질, 실리콘 오일, 내스크래치성, 내마모성, 크랙, TV

Description

플라스틱 표면 개질 방법{MODIFICATION METHOD OF PLASTIC SURFACE}

도 1은 본 발명에 따른 내후 변색성 시험 결과를 나타낸 사진이다.

도 2는 본 발명에 따라 성형된 플라스틱의 표면에 실리콘 오일을 도포한 시편의 내스크래치성 시험 결과를 나타낸 현미경 사진이다.

도 3은 실리콘 오일을 도포하지 않은 시편의 내스크래치성 시험 결과를 나타낸 현미경 사진이다.

본 발명은 플라스틱 표면 개질 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 플라스틱의 표면에 내스크래치성과 내마모성을 부여함과 동시에 크랙의 발생 및 변색문제를 최적화하는 플라스틱 표면 개질 방법에 관한 것이다.

일반적으로 플라스틱은 자체의 광택 및 내충격성 등이 우수하며, 가공이 쉽다는 장점을 가지고 있어, 그 사용량이 계속 증가하고 있다. 그러나, 플라스틱을 형성하는 고분자는 표면강도가 낮으며, 연마재에 의한 표면 스크래치가 발생하는 등의 물리적 특성을 갖고 있기 때문에, 이로부터 제조된 플라스틱 제품은 사용에 많은 제약이 있다.

플라스틱 제품의 표면에 별도의 처리를 하지 않을 경우, 완제품 조립공정 중 제품의 표면에 스크래치가 발생하여 불량품으로 분류되며, 고객에게 판매한 후에도 사용 중 표면에 스크래치가 쉽게 발생하여 소비자 클레임 문제가 증가하고 있다. 특히, 최근에는 LCD, PDP, CTR TV의 캐비넷(cabinet), 프런트 데코(front deco) 등에 있어서의 스크래치 발생에 대한 소비자의 클래임이 증가하는 실정이다.

이러한 플라스틱의 표면에 내스크래치성을 부여하기 위한 방법으로는, 플라스틱 재료 자체의 경도(hardness)를 증가시키는 방법과 플라스틱 재료의 표면에 미끄럼(slippage)을 증가시키는 방법 등이 있다.

플라스틱 재료의 경도를 증가시키는 방법은 플라스틱 재료에 고경도 페인트를 첨가하는 방법으로, 플라스틱 재료의 경도가 증가되면, 외부에서 가해지는 스크래치를 방지할 수 있으며, 선명도가 향상된다. 그러나, 상대적으로 충격강도가 감소되어 물성이 균형을 이루지 못하며, 고가의 고경도 페인트를 사용함으로써 비용이 증가된다는 문제점이 있다.

플라스틱 재료의 미끄럼을 증가시키는 방법은 플라스틱 표면을 미끄럽게 하여 외부에서 가해지는 힘이 분산되도록 하기 위한 것으로, 오일계 윤활제를 플라스틱 재료에 투입하거나 또는 플라스틱 재료의 표면에 도포하는 방법이다. 오일계 윤활제는 고경도 페인트와 비교하여 가격이 저렴하나, 플라스틱 재료에 도포하는 경우, 윤활제가 플라스틱 표면에 침투하여 화학적 환경 응력 크랙(environmental stress crack, ESC)을 발생시키고, 플라스틱을 녹이고, 변색시키는 문제점이 있다. 또한, 오일계 윤활제를 플라스틱 재료에 투입하는 경우, 윤활제가 성형기 내에서 미끄럼을 증가시키는 문제점이 있다. 상기와 같은 점을 고려하여, 플라스틱과의 상용성이 좋지 않은 윤활제를 사용하는 방법도 있으나, 윤활제가 금형을 오염시키는 문제점이 있다.

따라서, 적절한 윤활제를 선택함으로써 플라스틱 표면에 내스크래치성과 내마모성을 부여하기 위한 연구가 더욱 필요한 실정이다.

본 발명자들은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 예의 연구를 거듭한 결과, 플라스틱을 원하는 형상으로 성형한 후, 성형된 플라스틱의 표면에 실리콘 오일을 도포하여 표면을 개질하는 경우, 탁월한 스크래치 방지성이 부여되며, 크랙 및 변색 문제를 최적화할 수 있음을 확인하고, 이를 토대로 본 발명을 완성하게 되었다.

따라서, 본 발명은 플라스틱 표면에 내스크래치성과 내마모성을 부여함과 동시에 변색문제와 크랙문제 예방을 최적화하는 플라스틱 표면 개질 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 표면 개질된 TV를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 상기 목적 및 기타 목적들은 하기 설명된 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 용융상태의 플라스틱을 원하는 형상으로 성형한 후, 성형된 플라스틱 표면에 실리콘 오일을 도포하는 것을 특징으로 하는 플라스틱 표면 개질 방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 표면에 실리콘 오일이 도포된 것을 특징으로 하는 TV를 제공한다.

이하 본 발명을 상세하게 설명한다.

본 발명의 플라스틱 표면 개질 방법은 용융상태의 플라스틱을 원하는 형상으로 성형한 후, 성형된 플라스틱의 표면에 실리콘 오일을 도포함으로써 플라스틱 표면을 개질하는 방법이다.

플라스틱으로는 당업계에 통상적으로 알려진 것은 모두 사용이 가능하며, 그 종류가 제한되는 것은 아니다. 구체적인 예로는, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(acrylonitrile-butadiene-styrene, ABS), 메틸메타크릴레이트-아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(methylmethacrylate-acrylonitrile-butadiene-styrene, MABS), 폴리스티렌(polystyrene, PS), 폴리카보네이트(polycarbonate, PC), 폴리카보네이트/아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 알로이(PC/ABS) 또는 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate, PMMA) 등을 들 수 있다.

상기 플라스틱은 압출 또는 사출 가공방법으로 원하는 형상으로 성형될 수 있다.

상기 성형된 플라스틱은 LCD TV, PDP TV 또는 CRT TV 등의 캐비넷(cabinet), 프런트 데코(front deco)일 수 있다.

실리콘 오일은 성형된 플라스틱 표면을 개질하기 위한 것으로, 그 종류가 제한되는 것은 아니며, 주성분이 폴리 디메틸 실록산{Poly(dimethylsiloxane)}인 것이 바람직하다.

상기 실리콘 오일은 수평균분자량이 10,000 내지 100,000인 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 26,000 내지 100,000인 것이다. 수평균분자량이 10,000 미만인 경우에는 플라스틱 제품이 변색되며, 크랙이 발생되는문제점이 있으며, 100,000을 초과하는 경우에는 점도가 높아 잘 퍼지지 않고, 뭉치는 문제점이 있다.

상기 실리콘 오일은 일반 천 또는 롤러에 묻혀 성형된 플라스틱의 표면에 도포될 수 있다.

또한, 본 발명은 상기와 같은 방법으로 제조된, 표면에 폴리 디메틸 실록산을 주성분으로 하는 실리콘 오일이 도포된 것을 특징으로 하는 플라스틱을 제공한다.

상기 플라스틱은 LCD TV, PDP TV 또는 CRT TV 등의 캐비넷(cabinet), 프런트 데코(front deco)이다.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양 한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.

[실시예]

실시예 1

메틸메타크릴레이트-아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(methylmethacrylate-acrylonitrile-butadiene-styrene, MABS)을 용융하여 ASTM D638의 인장강도 측정 시편의 크기로 성형하였다. 성형된 시편에 윤활제로 수평균분자량이 26,400이며, 중량평균분자량이 56,000인 실리콘 오일(3M사 제조, Silicon Lubricant)을 롤러를 이용하여 도포하여 시편을 제조하였다.

비교예 1

상기 실시예 1에서 윤활제로 실리콘 오일 대신 동물성 오일인 라드(lard)를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.

비교예 2

상기 실시예 1에서 윤활제로 실리콘 오일 대신 식물성 오일인 대두유(soybean oil)를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.

비교예 3

상기 실시예 1에서 윤활제로 실리콘 오일 대신 파라핀(paraffin) 오일을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.

비교예 4

상기 실시예 1에서 윤활제를 사용하지 않은 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.

상기 실시예 및 비교예에서 제조한 시편의 물성을 하기의 방법으로 측정하였다.

[시험예]

(1) 화학적 환경 응력(ESC) 시험

스티렌계 또는 아크릴레이트계와 같은 비결정성 플라스틱은 윤활제 종류에 따라 화학적 환경 응력 크랙(ESC)을 일으킬 수 있으므로, 하기와 같은 화학적 환경 응력 크랙(environmental stress crack, ESC) 시험 방법을 통하여 플라스틱 표면 개질에 적절한 윤활제를 선정하였다.

ASTM D638의 인장강도 측정 시편의 크기로 성형된 시편에 변형 지그(jig)를 이용하여 0.5 %, 1.0 %, 1.5 %의 변형을 가한 후, 윤활제로 각각 동물성 오일인 라드(lard), 식물성 오일인 대두유(soybean oil), 파라핀 오일(paraffin oil), 실리 콘 오일(silicon oil)을 롤러를 이용하여 도포하고 7일 동안 방치한 후, 크랙의 발생 여부를 확인하고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

구분	동물성 오일	식물성 오일	파라핀 오일	실리콘 오일
임계변형량	0.5 % 이하	0.5 % 이하	1.5 % 이하	1.5 % 이상

상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 플라스틱의 표면에 윤활제로 실리콘 오일을 도포하는 경우, 다른 윤활제와 비교하여 임계변형량이 1.5 % 이상으로 높아 화학적 환경 응력 크랙의 발생이 적어, 윤활제로 가장 효과적임을 확인할 수 있었다.

(2) 내후 변색성 시험

윤활제인 실리콘 오일 자체의 자외선 변색 특성 또는 플라스틱의 산화 촉진성에 의해 자외선 변색 발현을 일으킬 수 있으므로, 하기와 같은 방법으로 내후 변색성 시험을 실시하였다.

ASTM D638의 인장강도 측정 시편의 크기로 성형된 시편의 하단에 실리콘 오일을 롤러를 이용하여 도포한 후, 자외선 변색 시험기(QUV weathering tester)를 이용하여 하기의 조건으로 6시간 동안 조사한 후, 실리콘 오일을 도포하지 않은 시편과 비교하여 얼룩 발생 및 변색을 확인한 후, 그 결과를 도 1에 나타내었다.

* 광원 : UVA-340

* 판넬 온도 : 60 ℃

도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따라 하단에 실리콘 오일을 도포한 시편은(a1)은 자외선을 6시간 동안 조사한 후(a2)에도 실리콘 오일을 도포하지 않은 시편(b)과 마찬가지로 얼룩 발생 및 변색이 발생되지 않는 것을 통하여, 본 발명에 따른 실리콘 오일이 윤활제로서 적절한 것임을 확인할 수 있었다.

(3) 내마모성 시험

성형된 시편에 실리콘 오일을 롤러를 이용하여 도포한 후, 내마모성 측정기(Taber abraison tester)를 이용하여 하기의 조건으로 시편의 무게 감량(%)을 측정하여 실리콘 오일을 도포하지 않은 시편의 무게 감량과 비교하고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.

* 회전조건 : 70 RPM, 1000번 회전

* 하중 : 750 g × 2

* 시편 크기 : 직경 φ100, 두께 2 ㎜의 디스크(disc) 모양 시편

구분	실리콘 오일 도포 전	실리콘 오일 도포 후
무게감량(%)	4.8 %	3.8 %

상기 표 2에 나타낸 바와 같이, 플라스틱의 표면에 윤활제로 실리콘 오일을 도포하는 경우, 내마모성이 향상된 것을 확인할 수 있었다.

(4) 내스크래치성 시험

성형된 시편에 실리콘 오일을 롤러를 이용하여 도포한 후, 5인의 손톱으로 시편의 표면을 긁어 스크래치의 발생 여부를 육안으로 관찰하고, 그 결과를 도 2에 나타내었다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따라 실리콘 오일을 도포한 시편은 손톱으로 긁은 후에도 스크래치의 발생을 육안으로 관찰할 수 없었다.

반면, 도 3에 나타낸 바와 같이, 실리콘 오일을 도포하지 않은 시편의 경우에는 손톱으로 긁은 후, 육안으로 판별이 가능한 스크래치가 발생하는 것을 확인할 수 있었다.

상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따르면 플라스틱 표면에 내스크래치성과 내마모성을 부여함과 동시에 크랙의 발생 및 변색문제를 최적화하는 효과가 있다.

Claims (7)

1. 용융상태의 플라스틱을 LCD TV, PDP TV 또는 CRT TV의 캐비넷 또는 프런트 데코 형상으로 성형한 후, 성형된 플라스틱 표면상에 실리콘 오일을 도포하되,

   상기 플라스틱은, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS), 메틸메타크릴레이트-아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(MABS), 폴리스티렌(PS), 또는 폴리카보네이트(PC)/아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS) 알로이로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종이고,

   상기 실리콘 오일은, 수 평균 분자량이 26,000 내지 100,000의 폴리디메틸 실록산인 것을 특징으로 하는

   플라스틱 표면 개질 방법.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 제 1항에 있어서,

   상기 폴리디메틸 실록산은, 중량 평균 분자량이 56,000인 것을 특징으로 하는

   플라스틱 표면 개질 방법.

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