KR101572158B1 - 자동차 도막 보호용 필름 - Google Patents

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KR101572158B1 KR1020140090255A KR20140090255A KR101572158B1 KR 101572158 B1 KR101572158 B1 KR 101572158B1 KR 1020140090255 A KR1020140090255 A KR 1020140090255A KR 20140090255 A KR20140090255 A KR 20140090255A KR 101572158 B1 KR101572158 B1 KR 101572158B1
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Abstract

본 발명은 자동차 도막 보호용 필름을 제공한다. 구체적으로, 내층, 상기 내층 위에 놓이는 중층 및 상기 중층 위에 놓이는 외층을 포함하는 자동차 도막 보호용 필름으로서, 상기 외층은 폴리프로필렌 및 블로킹방지제를 포함하고, 상기 중층은 폴리프로필렌, 폴리프로필렌계 마스터배치, UV 첨가제 및 산화방지제를 포함하며, 상기 내층은 폴리프로필렌, 메탈로센 초저밀도폴리에틸렌 및 점착부여제를 포함하는 자동차 도막 보호용 필름을 제공한다.

Description

자동차 도막 보호용 필름{FILM FOR PROTECTING PAINT FILMS OF AUTOMOBILES}
본 발명은 자동차 도막 보호용 필름에 관한 것이다.
자동차를 제작하여 도장공정을 마치고 출고된 다음 고객에게 인도하기 전까지 일정 기간이 소요되는 것이 일반적이다. 이 기간 동안 자동차는 외부로부터 각종 오염, 스크래치 또는 습기 등에 노출될 수 있으므로 자동차의 외부 상태를 최대한 보호할 필요가 있다. 특히, 수출시 등의 경우와 같이 장기간의 이동이 필요하거나, 판매 기간이 길어져 장시간 보관하게 되는 경우 이러한 현상은 더욱 심해질 수 있다.
따라서, 자동차 제조사에서는 도장공정을 마친 후 자동차 표면을 효과적으로 보호하여 외부로부터의 오염, 스크래치 또는 습기 등의 영향을 최대한 줄일 필요가 있다. 이에 따라, 한국공개특허 제2011-0035276호는 투습성 및 방수성을 갖는 직물, 부직포 또는 다공성 필름 등을 보호가 필요한 자동차 도막 표면에 붙여 사용하는 방법들을 개시하고 있다.
그러나, 이러한 부직포는 제작 단가가 매우 높아서 자동차 도막보호용과 같은 일회용으로 사용되기에는 매우 부적합하다. 이 때문에, 비교적 가격이 저렴하면서 투습성 및 방수성을 나타내는 다공성 폴리에틸렌 필름이 자동차의 도막보호용 소재로 많이 사용되고 있다. 그러나, 이러한 다공성 폴리에틸렌 필름은 소재가 유연하기 때문에 강도가 낮고 신율이 높은 등 기계적 특성이 부족하여 사용상 문제점이 있으며, 장시간 사용시 열화에 의해 박리가 어렵고, 점착제가 전이 및 전사되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 외부 환경에서 장시간 사용시 열화가 일어나지 않고, 점착제의 전이 및 전사가 일어나지 않는 자동차 도막 보호용 필름을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 내층, 상기 내층 위에 놓이는 중층 및 상기 중층 위에 놓이는 외층을 포함하는 자동차 도막 보호용 필름으로서, 상기 외층은 폴리프로필렌 및 블로킹방지제를 포함하고, 상기 중층은 폴리프로필렌, 폴리프로필렌계 마스터배치 및 UV 첨가제를 포함하며, 상기 내층은 폴리프로필렌, 메탈로센 초저밀도폴리에틸렌 및 점착부여제를 포함하는 자동차 도막 보호용 필름을 제공한다.
바람직하게는, 상기 외층은 UV 첨가제를 더 포함하고, 상기 중층은 산화방지제를 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 외층은 폴리프로필렌 93 내지 99.9 중량%, UV 첨가제 0 내지 5% 및 블로킹방지제 0.1 내지 2 중량%로 이루어지고, 상기 중층은 폴리프로필렌 40 내지 70 중량%, 폴리프로필렌계 마스터배치 20 내지 50 중량%, UV 첨가제 1 내지 10 중량% 및 산화방지제 0 내지 5 중량%로 이루어지며, 상기 내층은 폴리프로필렌 10 내지 60 중량%, 메탈로센 초저밀도폴리에틸렌 25 내지 60 중량% 및 점착부여제 5 내지 30 중량%로 이루어질 수 있다.
바람직하게는, 상기 필름은 전체두께를 기준으로, 외층의 두께비는 10 내지 40%이고, 중층의 두께비는 20 내지 80%이며, 내층의 두께비는 10 내지 40% 범위일 수 있다.
바람직하게는, 상기 점착부여제는 스티렌-부타디엔-스티렌 고무, 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 고무, 스티렌-에틸렌-프로필렌-스티렌 고무 및 폴리올레핀 엘라스토머로 이루어진 군에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물일 수 있다.
바람직하게는, 상기 필름은 3-레이어 T-다이 캐스트 압출(3-layer T-die cast extrusion) 방법에 의하여 압출된 것일 수 있다.
본 발명의 자동차 보호용 필름은 장시간의 외부 노출에도, 열화가 일어나지 않아 내후성 및 내열성이 우수하며, 점착제의 전이 및 전사가 일어나지 않아 용이하게 박리할 수 있다.
도 1은 본 발명의 자동차 도막 보호용 필름의 개략도이다.
본 발명에서 사용되는 모든 기술용어는, 달리 정의되지 않는 이상, 하기의 정의를 가지며 본 발명의 관련 분야에서 통상의 당업자가 일반적으로 이해하는 바와 같은 의미에 부합된다. 또한 본 명세서에는 바람직한 방법이나 시료가 기재되나, 이와 유사하거나 동등한 것들도 본 발명의 범주에 포함된다. 본 명세서에 참고문헌으로 기재되는 모든 간행물의 내용은 본 발명에 도입된다. 용어 약이라는 것은 참조 양, 수준, 값, 수, 빈도, 퍼센트, 치수, 크기, 양, 중량 또는 길이에 대해 30, 25, 20, 25, 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2 또는 1% 정도로 변하는 양, 수준, 값, 수, 빈도, 퍼센트, 치수, 크기, 양, 중량 또는 길이를 의미한다.
본 명세서를 통해, 문맥에서 달리 필요하지 않으면, 포함하다 및 포함하는 이란 말은 제시된 단계 또는 구성요소, 또는 단계 또는 구성요소들의 군을 포함하나, 임의의 다른 단계 또는 구성요소, 또는 단계 또는 구성요소들의 군이 배제되지는 않음을 내포하는 것으로 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명의 자동차 도막 보호용 필름의 개략도이다. 본 발명의 자동차 도막 보호용 필름(10)은 내층(3), 상기 내층(3) 위에 놓이는 중층(2) 및 상기 중층(2) 위에 놓이는 외층(1)을 포함한다. 내층(3)은 자동차의 도막과 실질적으로 접촉한다. 외층(1)은 폴리프로필렌(PP; Polypropylene), 블로킹방지제로 이루어질 수 있고, UV 첨가제를 더 포함할 수 있다. 중층(2)은 폴리프로필렌, 폴리프로필렌계 마스터배치, UV 첨가제 및 산화방지제로 이루어질 수 있다. 내층(3)은 폴리프로필렌, 메탈로센 초저밀도폴리에틸렌(mVLDPE) 및 점착부여제로 이루어질 수 있다.
상기 폴리프로필렌은 프로필렌 단독중합체뿐만 아니라, 프로필렌을 주체로 하여, 여기에 소량의 에틸렌, 1-부텐, 1-헥센, 1-옥텐 등의 탄소 원자수 2, 4~20의 알파-올레핀류 1종 이상을 공중합시킨 프로필렌 공중합체도 포함할 수 있다. 상기 폴리프로필렌은 밀도가 증가하면 항복점, 인장강도, 연화점온도(Softening Point), 내화학약품성, 경도 및 강성(Stiffness)이 증가하지만 연신율, 저온 충격강도, 내환경 응력 균열 및 투과성이 감소하는 특성을 나타낸다.
상기 UV 첨가제는 UV 흡수제(absorber), UV 안정제 또는 이들을 혼합하여 사용할 수 있다. 상기 UV 흡수제와 UV 안정제는 1 : 100 내지 100 : 1의 중량비로 포함할 수 있다. 상기 UV 첨가제는 필름의 외부 자외선을 차단, 안정시켜주는 역할을 함으로써 필름의 내후성을 향상 시킬 수 있다. 바람직하게는, 상기 UV 흡수제는 벤조트라이아졸(benzotriazole)계, 트라이아진(triazine)계 화합물일 수 있으며, 바스프(Basf)사의 TINUVIN 326, 327, 328를 사용할 수 있다. 바람직하게는, 상기 UV 안정제는 HLAS(Hindered Amine Light Stabilizer)계 화합물일 수 있으며, Ciba-Geigy사의 CHIMASSORB 944, 622, 770을 사용할 수 있다.
상기 산화방지제는 필름의 제조시 고온에 노출됨에 따른 열 산화(Thermo oxidation)를 방지함으로써 물성 저하를 막을 수 있다. 바람직하게는, 상기 산화방지제는 힌더드 페놀(Hindered phenol)계, 락톤(Lacton)계, 포스파이트(Phosphite)계 또는 티오에스테르(Thioester)계를 사용할 수 있다. 구체적으로, 상기 산화방지제는 바스프사의 IRGANOX 1010, IRGAFOS 168, PEPQ, IRGASTAB PS802 등을 사용할 수 있다.
상기 폴리프로필렌계 마스터배치는 백색 안료와 폴리프로필렌으로 이루어질 수 있다. 상기 백색 안료는 이산화티탄(TiO2)일 수 있다. 상기 백색 안료와 폴리프로필렌은 1 : 2 내지 4 : 1의 중량비로 포함할 수 있다. 상기 폴리프로필렌계 마스터배치는 2축 압출기 (Twin-extruder)를 이용하여 마스터배치(Masterbatch)로 제조되어 분산성 및 작업성을 개선할 수 있다. 이때, 폴리프로필렌 대비 안료의 함량 비가 상기 비율보다 더 커지는 경우에는 필름의 물성이 저하되며, 제조원가 상승되고, 상기 비율보다 더 낮아지는 경우에는 UV 은폐력이 저하되어 내후성이 떨어지는 문제점이 있다.
상기 블로킹방지제(Anti-Blocking agent)는 실리카(SiO2), 탄산칼슘(CaCO3), 탈크(Talc) 등을 사용할 수 있다. 바람직하게는 탄산칼슘을 사용할 수 있다.
상기 메탈로센 초저밀도폴리에틸렌은 메탈로센과 같은 단일 활성점의 촉매를 사용하여 중합된 폴리에틸렌으로서, 기존의 지글러-나타 촉매에 의해 생성된 폴리에틸렌에 비해서 구조가 균일한 특성이 있다. 메탈로센 초저밀도폴리에틸렌은 구조가 균일하여 폴리머 사슬이 단단히 얽혀 있어 서로 꿰매어 놓은 듯한 상태가 되기 때문에 접착력이 우수하고, 그에 따라 자기점착성을 갖는다.
상기 점착부여제는 스티렌-부타디엔-스티렌 고무(Styrene-Butadiene-Styrene, 이하‘SBS’라 한다), 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 고무(Styrene-Ethylene-Butylene-Styrene, 이하 ‘SEBS’라 한다), 스티렌-에틸렌-프로필렌-스티렌 고무(Styrene-Ethylene-Propylene-Styrene, 이하 ‘SEPS’라 한다) 및 폴리올레핀 엘라스토머(Infusem DOW 케미칼사 제품, 올레핀 블럭코폴리머 GARDE 명 : INFUSE 9507, MI 5.0 , 밀도 0.866 g/cm3)로 이루어진 군에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물을 포함할 수 있다.
상기 외층(1)은 폴리프로필렌 93 내지 99.9 중량%, UV 첨가제 0 내지 5 중량% 및 블록킹방지제 0.1 내지 2 중량%로 이루어질 수 있다.
상기 중층(2)은 폴리프로필렌 40 내지 70 중량%, 폴리프로필렌계 마스터배치 20 내지 50 중량%, UV 첨가제 2 내지 10 중량% 및 산화방지제 0 내지 5 중량%로 이루어질 수 있다. 상기 폴리프로필렌계 마스터배치의 함량이 50 중량%를 초과하는 경우 원가 상승 및 필름 물성의 저하될 수 있고, 20 중량% 미만인 경우 UV 은폐력이 저하되어 내후성이 떨어지는 문제점이 있다. 또한 UV 첨가제 및 산화 방지제가 상기 함량보다 더 커지는 경우에는 많은 양의 첨가제로 인한 물성 저하가 나타나며, 상기 함량보다 더 낮아지는 경우에는 내후성이 떨어져 필름의 열화를 초래할 수 있다.
상기 내층(3)은 폴리프로필렌 10 내지 60 중량%, 메탈로센 초저밀도폴리에틸렌 25 내지 60 중량% 및 점착부여제 5 내지 30 중량%로 이루어질 수 있다. 메탈로센 초저밀도폴리에틸렌은 밀도가 낮을수록 필름의 유연성(softness)이 좋아져서 점착력 구현이 용이하며 밀도가 높을수록 필름의 표면 경도가 높아져서 필름의 점착력 구현이 어려워진다. 상기 메탈로센 초저밀도폴리에틸렌의 밀도는 바람직하게는 0.860 내지 0.910g/cm3이며, 보다 바람직하게는 0.860 내지 0.880g/cm3일 수 있다. 상기 메탈로센 초저밀도폴리에틸렌의 함량이 60 중량%를 초과하는 경우 접착력이 강해져서 필름을 박리할 때 도막을 손상시키거나, 이물질이 도막에 남는 문제가 있고, 25 중량% 미만인 경우, 접착력이 너무 약하여 자기점착성을 거의 갖지 못한다.
점착부여제의 함량이 5 중량% 미만일 경우, 점착력이 낮아 필름의 들뜸 현상이 발생할 수 있으며, 30 중량% 초과일 경우 끈적임이 발생하여 성형성이 떨어진다. 점착부여제는 SEBS 제품을 사용하는 경우, 점착력 구현은 용이하나 내열성이 상대적으로 떨어져서 고온에서 필름 생산이 어려운 점이 있어 열안정성이 우수한 SEBS 및 SEPS 제품을 더욱 바람직하게는 SEPS 제품을 사용할 수 있다.
상기 필름(10)은 전체 두께를 기준으로, 외층의 두께비는 10 내지 40%이고, 중층의 두께비는 20 내지 80%이며, 내층의 두께비는 10 내지 40% 범위일 수 있다. 상기 필름(10)의 두께는 20 내지 80 ㎛일 수 있다.
상기 필름(10)의 제조방법에 있어서, 공압출이란 이종(異種) 또는 동종(同種)의 물질을 다수의 압출기를 통해 용융시켜 피드블럭(feedblock) 방식이나, 멀티 매니폴드(multi-manifold)방식 등을 통하여 다층의 용융된 상태로 토출시킨 후, 연신공정, 블로윙(blowing) 공정 또는 캐스트(cast) 공정 등을 거쳐 다층의 필름을 만드는 방법을 말한다. 공압출 장치는 서로 다른 특성을 갖는 수지 등을 용융하여 공급하는 다수의 압출기부와, 이 압출기부로부터 용융된 상태의 수지를 공급할 수 있도록 설치되는 다수의 공급관부와, 이 공급관부로부터 용융된 수지를 공급받아 시트형상으로 배출시키는 공압출 다이부로 구성될 수 있다. 본 발명에서는 당 업계에서 알려진 공압출 방법이라면 특별히 제한되지는 않으나, 바람직하게는 3-레이어 T-다이 캐스트 공압출 방법을 사용할 수 있으며, 특히, 미세필터가 부착된 압출기를 사용할 수 있다. 미세필터는 디스크타입, 잎모양(leaf)의 디스크타입, 와이어넷(wirenet) 타입이 있으며, 일면 또는 양면에 메쉬(mesh)를 보강한 필터를 사용할 수도 있다.
이하, 실시예 및 비교예를 들어 본 발명을 보다 자세히 설명할 것이다. 그러나 본 발명이 이로써 한정되는 것은 아니다.
실시예 1 내지 4
하기 표 1에 기재된 조성을 사용하여, 50㎛ 두께의 3층 압출필름을 제조하였다. 상기 3층 압출필름은 미세필터가 부착된 3-레이어 T-다이 캐스트 압출(3-layer T-die cast extrustionn) 방법을 사용하여 제조되었다.
- 폴리프로필렌(PP) 수지 : 호남석유화학의 FC150B 제품
- 블록킹방지제 : Dow Chemicals사의 ADVAWAXTM 280 제품
- 폴리프로필렌계 마스터배치 : L&K Chemicals사의 30%제품
- UV 첨가제 : BASF사의 Tinuvin 400제품
- 산화방지제 : BASF사의 Irganox 257제품
- 메탈로센 초저밀도폴리에틸렌 : 엑슨모빌사의 Exact0203제품
- 점착부여제 : Kuraray사의 SEPS 제품
비교예
PP필름(필맥스사의 CPWL제품)의 한 측면에 아크릴 계통의 코팅제로 코팅한 후 건조하여 제조하였다.
실시예1 실시예2 실시예3 실시예4 비교예
외층
(25%)		 PP 98 98 97 97 PP필름
+
PSA코팅
UV 첨가제 1.5 1.5 2.5 2.5
블로킹방지제 0.5 0.5 0.5 0.5
중층
(50%)		 PP 66 64 64 64
white M/B 30 30 30 30
UV 첨가제 3 5 5 5
산화방지제 1 1 1 1
내층
(25%)		 PP 40 40 20 30
mVLDPE 50 50 70 50
점착부여제 10 10 10 20
상기 실시예 1 내지 4 및 비교예에서 제조된 필름의 특성 실험 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
항목 실시예1 실시예2 실시예3 실시예4 비교예
점착력 40 40 50 80 80
피쉬아이 2 2 2 2 10
점착성 얼룩 없음 없음 없음 없음 미세발생
내후성 15일 양호 우수 우수 우수 미세불량
30일 미세불량 양호 우수 우수 미세불량
60일 불량 미세불량 양호 양호 불량
필름 들뜸현상 15일 미세불량 미세불량 양호 우수 미세발생
30일 미세불량 미세불량 양호 우수 불량
60일 불량 불량 미세발생 양호 불량
점착력 경시 변화 15일 양호 양호 양호 양호 미세불량
30일 양호 양호 미세불량 양호 불량
60일 미세불량 미세불량 불량 양호 불량
- 점착력 : KSA 1107 방법(g/25mm, 90°PEEL)으로 측정하였다.
- 피쉬아이 : 제조된 필름을 1m2의 크기로 잘라서 육안으로 관찰하였다.
- 점착성 얼룩 : SUS304판에 점착 후, 15일 경과후 박리시 육안으로 관찰하였다.
- 내후성 : SUS304판에 점착 후, 옥외에서 15일, 30일, 60일 동안 노출시켜 황변 정도를 육안으로 관찰하였다. 황변 정도는 코니카 미놀타사, CM-3700A모델의 분광 측색계를 이용하여 황변도를 측정 하였다. 황변도의 변화량이 2미만이면 우수, 2이상 5미만이면 양호, 5이상 10미만이면 미세불량, 10이상이면 불량으로 나타내었다.
- 필름 들뜸현상 : SUS304판에 점착 후, 15일, 30일, 60일 동안 경과후 박리시 육안으로 관찰하였다. 들뜸 현상이 발생한 부분을 육안으로 관찰 후 3개 미만은 우수, 3개 이상 10개 미만은 양호, 10개 이상 30개 미만 미세불량, 30개 이상은 불량으로 나타내었다.
- 점착력 경시 변화 : SUS304판에 점착 후, 옥외에서 15일, 30일, 60일 동안 노출 후 점착력 측정 KSA 1107방법(g/25mm, 90°PEEL)으로 측정하였다. 점착력 측정은 25 mm폭으로 만능재료시험기(Vastek사, RF50 El/20 모델)를 이용하여 점착력 측정 하였다. 이때 점착력 변화량이 50%미만이면 우수, 50%이상 150%미만이면 양호, 150%이상 300%미만이면 미세불량, 300%이상이면 불량으로 나타내었다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
1: 외층
2: 중층
3: 내층
10: 자동차 도막 보호용 필름

Claims (6)

  1. 내층, 상기 내층 위에 놓이는 중층 및 상기 중층 위에 놓이는 외층을 포함하는 자동차 도막 보호용 필름으로서,
    상기 외층은 폴리프로필렌 93 내지 99.9 중량%, UV 첨가제 0 내지 5중량% 및 블로킹방지제 0.1 내지 2 중량%를 포함하고,
    상기 중층은 폴리프로필렌 40 내지 70 중량%, 폴리프로필렌계 마스터배치 20 내지 50 중량%, UV 첨가제 1 내지 10 중량% 및 산화방지제 0 내지 5 중량%를 포함하고,
    상기 내층은 폴리프로필렌 10 내지 60 중량%, 메탈로센 초저밀도폴리에틸렌 25 내지 60 중량% 및 점착부여제 5 내지 30 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는, 자동차 도막 보호용 필름.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 필름은 전체두께를 기준으로, 외층의 두께비는 10 내지 40%이고, 중층의 두께비는 20 내지 80%이며, 내층의 두께비는 10 내지 40% 범위인 것을 특징으로 하는, 자동차 도막 보호용 필름.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 점착부여제는 스티렌-부타디엔-스티렌 고무, 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 고무, 스티렌-에틸렌-프로필렌-스티렌 고무 및 폴리올레핀 엘라스토머로 이루어진 군에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는, 자동차 도막 보호용 필름.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 필름은 3-레이어 T-다이 캐스트 압출 방법에 의하여 압출된 것을 특징으로 하는, 자동차 도막 보호용 필름.
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