KR101814178B1 - 몰딩재 제조방법 및 이를 이용하여 제조된 몰딩재 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 플라스틱 수지, 상기 플라스틱 수지의 상부에 코팅되는 하드코팅 필름을 포함하는 것을 특징으로 하고, 상기 하드코팅 필름은 압출기의 금형기 내에서 상기 플라스틱 수지의 상부에 코팅되며, 상기 플라스틱 수지와 동시 성형되는 것을 특징으로 하는 몰딩재를 제공하며, 본 발명은 용융된 플라스틱 수지를 제1금형기로 이송함과 동시에 하드코팅층 및 상기 하드코팅층의 상부에 형성되는 보호필름층으로 이루어진 하드코팅 필름을 용융된 플라스틱 수지의 상부에 공급하여 코팅 및 형상을 플라스틱 수지와 하드코팅 필름을 함께 성형하는 방법을 통하여 몰딩재를 제조하는 몰딩재 제조방법을 제공한다.

Description

몰딩재 제조방법 및 이를 이용하여 제조된 몰딩재 {MANUFACTURING METHOD OF MOLDING MATERIAL AND MOLDING MATERIAL USING THE SAME}
본 발명은 몰딩재 제조방법 및 이를 이용한 몰딩재에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 압출기의 금형 내부에서 표면 처리함으로써 플라스틱의 압출과 필름 코팅이 하나의 압출장치에서 금형부로 통과됨에 따라 동시 구현되는 몰딩재 제조방법 및 이를 이용하여 제조된 몰딩재에 관한 것이다.
일반적으로 TV, 냉장고, 세탁기 등의 각종 가전제품의 테두리에는 몰딩재가 형성되어 있다. 몰딩재는 색상, 질감, 무늬 등을 표현하여 인테리어 기능을 할 뿐만 아니라 외관의 표면을 보호하는 기능도 가지고 있으며, 외관의 표면을 보다 효과적으로 보호하기 위하여 하드코팅층을 포함하는 필름이 이용되기도 하였다.
이와 같은 기능을 위하여 몰딩재에는 필름이 코팅되어 있는데, 종래에는 한국공개특허 제10-2016-0022332호와 같이 전사방법을 통한 코팅이 통상적으로 이루어졌다. 전사방법은 먼저 제조 공정 중에 플라스틱 수지를 1차 성형하여 성형품을 생산한 후 롤 등에 의해 압착하여 필름의 코팅 부분을 성형품으로 이형시킴으로써 제품 표면에 필름을 코팅하는 방법이다. 전사방법은 평평한 표면, 일정하게 굴곡진 표면 등 요철이 거의 없는 일정한 편평도를 가지는 표면에는 코팅 효과가 우수하나 수지의 표면에 요철이 있고, 굴곡이 여러 방향으로 형성되어 있는 등 다양한 형상의 제품에 코팅하는 경우에는 제품의 표면에 충분한 밀착력을 가지지 못해 들뜨는 현상이 빈번하게 발생하고, 이로 인한 불량률이 매우 높은 실정이다. 뿐만 아니라, 전사방법의 경우 플라스틱 수지를 압출 성형하는 장비와 함께 필름을 코팅할 수 있는 별도의 전사장비가 필요하여 장비의 설치에도 과도한 비용이 들고, 필름도 성형품에 맞추어 별도의 재단이 필요하여 생산 공정이 추가되는 바 원가 상승의 주요 요인으로 작용한다. 더불어, 이를 통해 생산된 제품을 장기간 보관하는 경우 내후성 등에도 문제점이 발생할 수 있다.
또한, 기존의 필름은 그 레이어에 광택을 내기 위하여 프라이머가 포함되어 있어 점착층, 기재 필름, 인쇄층, 하드코팅층에 프라이머 점착층, 프라이머, 프라이머 컬러층이 더 포함되어 매우 복잡한 구조를 가지므로 필름의 두께가 비교적 두꺼울 수 밖에 없었고, 이에 따라 경화단계에서 필름의 일부에는 경화가 제대로 이루어지지 않는 문제점이 있었다.
그리고, 상기 필름에 포함되는 프라이머는 기재 필름의 주요 구성요소로 적용되는 PET를 거칠게 하는 등 기재 필름의 고유 성질을 변화시키는 문제점이 있었다.
따라서 상기와 같은 문제점을 극복할 수 있는 하드코팅 필름을 포함하는 몰딩재 및 몰딩재의 제조방법에 대한 개발이 요구되고 있다.
KR 제10-2016-0022332호
본 발명은 상기 상술한 전사 및 핫-스템핑 제조 방법의 문제점을 모두 해결하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은 광택도가 우수한 몰딩재를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 하드코팅 필름의 레이어 구조가 보다 단순하여, 상기 필름을 이용하여 몰딩재를 제조할 때 시간 및 비용의 측면에서 경제적인 효과를 가질 수 있는 몰딩재를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 플라스틱 수지의 압출과 필름의 코팅이 하나의 압출장치에서 금형부로 통과됨에 따라 동시에 구현되어 우수한 밀착력의 코팅과 시간, 비용적인 측면에서 효율적으로 몰딩재를 생산할 수 있는 몰딩재의 제조방법을 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하고, 후술하는 본 발명의 특징적인 효과를 실현하기 위한, 본 발명의 특징적인 구성은 하기와 같다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 플라스틱 수지, 상기 플라스틱 수지의 상부에 코팅되는 하드코팅 필름을 포함하는 것을 특징으로 하고, 상기 하드코팅 필름은 압출기와 연결되어있는 금형부 내에서 상기 플라스틱 수지의 상부에 코팅되며, 상기 플라스틱 수지와 동시 성형되는 것을 특징으로 하는 몰딩재를 제공한다.
본 발명의 다른 일 실시 예를 따르면, 상기 하드코팅 필름은 하드 코팅층, 상기 하드코팅층의 상부에 형성되는 보호필름층을 포함하는 것을 특징으로 하는 몰딩재를 제공한다.
본 발명의 다른 일 실시 예를 따르면, 상기 하드 코팅 필름의 하드코팅층과 보호필름층의 사이에 형성되는 이형필름층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 몰딩재를 제공한다.
본 발명의 다른 일 실시예를 따르면, 플라스틱 수지를 압출기의 실린더에 공급하는 단계, 상기 실린더에서 상기 플라스틱 수지를 용융하는 단계, 용융된 플라스틱 수지를 제1금형기로 이송함과 동시에 하드코팅층 및 상기 하드코팅층의 상부에 형성되는 보호필름층으로 이루어진 하드코팅 필름을 용융된 플라스틱 수지의 상부에 공급하는 단계, 상기 제1금형기에서 상기 플라스틱 수지 및 상기 하드코팅 필름의 1차 형상을 동시 성형하는 단계, 1차 성형물을 제2금형기로 이송하여 2차 형상을 진공 성형하는 단계, 진공 성형된 2차 성형물에 열을 가해 경화하는 단계 및 경화된 성형물을 냉각하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 몰딩재 제조방법을 제공한다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 전술한 제조방법에 있어서 상기 냉각된 성형물을 인출하는 단계, 인출된 성형물을 일정 크기로 컷팅하는 단계 및 컷팅된 성형물의 상기 보호필름층을 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 몰딩재 제조방법을 제공한다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 전술한 제1금형기는 기본 압출 장치 및 보조 압출 장치를 포함하며, 금형기의 내부에서 기본 압출 장치와 보조 압출 장치가 서로 접하는 것을 특징으로 하는 몰딩재 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따른 몰딩재는 하드코팅 필름의 레이어 구조를 단순화하였음에도 열경화 또는 광경화 처리한 하드코팅층을 포함함으로써 우수한 광택도를 가진다.
그리고, 본 발명에 따른 몰딩재는 하드코팅 필름의 레이어 구조를 단순화함으로써 제조원가를 절감할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 몰딩재는 하드코팅 필름에 프라이머층을 포함하지 않으므로 필름의 기재층의 성질을 변화시키지 않고 유지할 수 있다.
그리고, 본 발명에 따른 몰딩재는 하드코팅 필름에 하드코팅층을 형성함으로써, 몰딩재의 표면을 스크래치 등으로부터 보호할 수 있고, 내오염성, 내후성, 내약품성, 내용제성이 우수하여 장기간 사용하는 경우에도 몰딩재가 노후되지 않고 우수한 상태를 유지할 수 있다.
더불어, 본 발명에 따른 몰딩재 제조방법은 상기 몰딩재의 하드코팅 필름을 이용하고, 여러 장비들을 사용하지 않고 하나의 압출기에서 플라스틱의 압출 및 필름의 코팅이 동시에 구현되는 바 작업시간이 단축되고, 그로 인하여 생산성이 향상될 수 있으며, 설비 비용을 절감할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 몰딩재 제조방법을 이용하여 제조된 몰딩재는 하나의 금형기에서 플라스틱의 성형 및 필름의 코팅이 동시에 구현됨으로써 플라스틱의 형상에 구애받지 않고 우수한 밀착력을 유지하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 몰딩재(100)의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 몰딩재 제조방법을 순서도로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 몰딩재의 제조에 사용되는 금형부를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 몰딩재의 제조에 사용되는 금형부의 측면에서의 내부구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
후술하는 본 발명에 대한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 몰딩재(100)는 도 1에서 도시된 바와 같이 플라스틱 수지(110) 및 상기 플라스틱 수지(110)의 상부에 코팅되는 하드코팅 필름(150)을 포함할 수 있다.
또한, 상기 몰딩재(100)는 상기 하드코팅 필름(150)이 압출기의 금형기 내에서 플라스틱 수지(110)의 상부에 코팅되며, 플라스틱 수지(110)와 하드코팅 필름(150)이 동시에 성형되는 것을 특징으로 한다.
이 때, 금형기 내부는 상기 플라스틱 수지(110)의 표면에 하드코팅필름(150)이 용이하게 코팅될 수 있도록 구조가 구성되어야 하는데, 이를 위해서는 도 4에 도시된 바와 같이 금형 내부에 일반적인 압출기 금형부에 비해 보조 압출 장치가 필요하다. 플라스틱 수지(110)는 기본 압출 장치(210)를 통해 금형기(200)로 공급되고, 하드코팅필름(150)은 보조 압출 장치(220)를 통해 금형기(200)로 공급되는데, 상기 보조 압출 장치(220)는 플라스틱 수지(110)의 상부 면에 하드코팅필름(150)이 용이하게 코팅되기 위하여 바람직하게는 기본 압출 장치(210)의 상부에 위치할 수 있다. 또한, 상기 기본 압출 장치(210) 및 보조 압출 장치(220)는 금형기(200) 내부에서 서로 만나서 겹쳐지게 된다.
따라서, 금형기(200)는 기본압출장치와 보조압출장치가 서로 만나는 지점이 지정된 내부구조를 가져야 하고, 이는 금형기(200) 내에 다양한 위치에서 가능할 수 있으며, 바람직하게는 금형기(200)에서 수지 및 필름이 나오기 바로 직전 부분에 이를 지정할 수 있다.
상기와 같은 구조의 금형기(200)가 적용되면, 플라스틱 수지(110)와 이의 상부에 공급되는 하드코팅필름(150)이 금형기(200)를 통과할 때 도 3에서 도시된 바와 같이 플라스틱 수지(110) 및 하드코팅필름(150)의 성형이 이루어질뿐 아니라 압출 장치가 겹쳐짐으로 인해 서로 접할 수 있으므로, 플라스틱 수지(110)의 표면에 하드코팅필름(150)의 코팅 및 성형이 용이하게 이루어 질 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 하드코팅 필름(150)은 하드코팅층(130) 및 상기 하드코팅층(130)의 상부에 형성되는 보호필름층(140)을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 하드코팅 필름(150)은 하드코팅층(130)의 하부에 형성되는 점착층(120)을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 하드코팅 필름(150)은 하드코팅층(130) 및 점착층(120)의 사이에 알루미늄 증착층(A/L vacuum evaporation layer), 인쇄층(color layer), 헤어 라인층(Hair line layer) 및 프라이머층(primer layer) 중 어느 하나 이상의 층을 더 형성할 수 있다.
상기 하드코팅 필름(150)은 플라스틱 압출품의 외측면에 코팅될 수 있으며, 하드코팅층(130)이 플라스틱 압출품의 상부에 접할 수 있다.
하드코팅(hard-coating)은 플라스틱 표면에 경도가 높은 피막을 형성시켜 스크래치의 발생에 의한 표면 손상을 방지함과 동시에 내오염성, 내후성, 내약품성, 내용제성 등을 향상시키는 것으로 플라스틱의 적용분야를 더욱 폭넓게 할 수 있는 가능성을 지닌다. 하드코팅은 코팅액 조성물을 열경화 또는 UV경화를 통해 경화를 시킴으로써 형성할 수 있다.
열경화는 수지를 가열한 후 냉각시키는 단계를 포함함으로써 가교결합도가 높아져 단단하게 굳어지는 현상이고, UV경화의 경우 가교결합도가 높아져 단단하게 굳어지는 것은 동일하나 그 수단으로써 가열이 아닌 자외선 조사를 통해 이루어지는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 하드코팅 필름(150)의 하드코팅층(130)에는 열경화성 수지를 포함할 수 있다.
또한, 하드코팅층(130)에는 용매, 경화제를 더 포함할 수 있다.
더불어, UV경화를 거치는 경우, 광개시제, 광경화가 이루어질 수지의 모노머 및 올리고머를 포함할 수 있다.
열경화성 수지는 멜라민계, 아크릴계, 우레탄계, 에폭시계, 실리콘계, 실란화합물, 불포화 폴리에스터계 중 적어도 어느 하나 이상의 수지를 포함할 수 있으며, 바람직하게는 우레탄계 수지 또는 실리콘계 수지를 포함할 수 있다.
상기 열경화성 수지 중 아크릴계 수지는 통상적으로 아크릴계 치환기가 함유된 수지는 모두 포함되며, 구체적으로 아크릴레이트, 메타아크릴레이트계 수지를 모두 포함하는 용어로 정의할 수 있다.
우레탄계 수지는 투명 플라스틱이 필요한 곳에 자주 적용되는 것과 같이 광특성이 뛰어나고, 기계적 강도가 우수하여 이에 따라 내마모성, 내노화성, 내유성이 뛰어나며, 탄성이 풍부하여 인장파괴강도도 큰 특징이 있다, 또한, 열보존성, 열반응성 등 열적 특성도 우수한 바 본 발명의 하드코팅 필름(150)의 재료로 적합하다.
우레탄계 수지는 열경화성 및 열가소성 특성을 모두 가질 수 있는데, 본 발명의 하드코팅 필름(150)의 재료는 열경화성 우레탄계 수지를 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 하드코팅층(130)의 두께는 0.5 내지 10 ㎛일 수 있으며, 바람직하게는 1 내지 5 ㎛, 보다 더 바람직하게는 1.5 내지 2 ㎛일 수 있다.
상기 하드코팅층(130)의 두께가 0.5 ㎛ 미만인 경우에는 너무 얇아 플라스틱 수지(110)의 표면을 충분히 보호할 수 없는 문제점이 있고, 10 ㎛를 초과하는 경우 표면을 보호하기에는 충분하나, 몰딩재(100)의 표면에 코팅되는 필름으로 사용하기에는 너무 두꺼워, 몰딩재(100)를 가전제품 등에 적용할 때 불편할 수 있으며, 원하는 질감, 광택도가 표현되지 않는 문제점이 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 있어서, 상기 용매는 톨루엔, 메틸에틸케톤(MEK), 메틸이소부틸케톤(MIBK), 에틸아세테이트(EtAc)을 포함하는 유기용매를 적용할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 있어서, 상기 경화제는 톨루엔 디이소시아네이트, 디페닐 메탄 디이소시아네이트, 헥사메틸렌 디이소시아네이트, 디페닐메탄 디이소시아네이트, 톨릴렌 디이소시아네이트, 1,4-이소시아네이트 벤젠, 크실릴렌 디이소시아네이트, 2,6-나프탈렌 디이소시아네이트, 메틸렌비스(시클로헥실 이소시아네이트), 이소포론디이소시아네이트, 메틸시클로헥산 2,4-디이소시아네이트, 메틸시클로헥산 2,6-디이소시아네이트 등의 디이소시아네이트류 화합물 또는 탄소수가 2 내지 12인 알킬렌 다이올류, 폴리에테르 다이올류와 같은 다이올류 화합물와 비스페놀 A, 비스페놀 F, 메틸렌 비스(4-하이드록시페닐) 등의 비스페놀 화합물 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있으며 바람직하게는 톨루엔 디이소시아네이트를 포함할 수 있다.
더불어, 상기 하드코팅층(130)은 불소 수지를 더 포함할 수 있는데 불소 수지는 불소(플루오린)를 포함하는 플라스틱으로 내열성이 있고, 내약품성, 전기절연성, 비접착성, 저마찰계수, 난연성 등 물성이 우수하며, 본 발명에 포함될 수 있는 불소 수지는 UV를 차단하는 입자인 것을 특징으로 하는 바, 하드코팅 필름(150)의 광노출 등에 의한 황변을 억제해주는 기능을 한다. 황변은 투명한 수지를 포함하는 하드코팅층(130)이 자연광 등에 장기간 노출됨에 따라 엷은 황색으로 변하는 현상을 말한다.
상기 불소 수지는 통상적으로 사용될 수 불소 수지는 모두 포함될 수 있으며, 구체적으로 PTFE(폴리테트라플로오로에틸렌), PCTFE(폴리클로로트리플루오로에틸렌), PVDF(폴리플루오린화비닐리덴), PVF(폴리플루오린화비닐) 등을 사용할 수 있으며 바람직하게는 PTFE를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 하드코팅 필름(150)의 하드코팅층(130)은 경도를 더욱 향상시키기 위하여 나노 단계의 무기 미립자를 더 포함할 수 있다.
이 때 무기 미립자는 실리카, 알루미늄 옥사이드, 티타늄 옥사이드, 징크 옥사이드 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있으며, 입경은 10 내지 100 nm일 수 있다.
그리고 본 발명의 다른 일 실시예에 있어서, 슬립제를 더 포함할 수 있으며, 슬립제는 본 발명에서 목적하는 효과인 표면의 방오 기능을 부여하기 위해 첨가되는 것으로 실리콘계 슬립제를 포함할 수 있고, 구체적인 예로 실리콘 아크릴레이트, 실리카 나노 분산물, 폴리에스테르변성 실리콘 중 어느 하나 이상일 수 있으나 이에 제한되지 않는다.
한편, 본 발명의 하드코팅 필름(150)의 하드코팅층(130)은 상기 전술한 구성요소 이외에도 통상적으로 하드코팅층(130)에 첨가될 수 있는 첨가제를 더 포함할 수 있으며, 구체적으로 대전방지제, 실란커플링제, 계면활성제, 착색제, 가소제, 활제, 소포제와 같은 첨가제를 더 첨가할 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 다른 일 실시예로 하드코팅 필름(150)은 선택적으로 점착층(120)을 더 포함할 수 있으며, 상기 점착층(120)은 하드코팅층(130)의 하부에 형성될 수 있다.
상기 점착층(120)은 실리콘계 점착체, 아크릴계 점착제 및 고무계 점착제로 이루어진 군으로부터 적어도 하나 이상의 점착제를 포함할 수 있다.
이 때, 아크릴계 점착제로서는, (메타)아크릴산, (메타)아크릴산-2-에틸 헥실, (메타)아크릴산 옥틸, (메타)아크릴산 메틸, (메타)아크릴산 부틸, (메타) 아크릴산 히드록시 에틸, 그리시질(메타)아크릴레이트, 메톡시 에틸(메타) 아크릴레이트등의 (메타)아크릴 모노머의 적어도 1종 이상을 사용 온도로 점착성을 발휘하는 모노머비로 중합 또는 공중합 시킨 점착제를 포함할 수 있다.
여기서, (메타)아크릴은, 아크릴 또는 메타크릴을 의미한다. 또한, 공중합을 위한 모노머는 (메타)아크릴계 이외의 모노머(예를 들면, 초산비닐)를 이용할 수 있다.
아크릴계 점착제는, 고Tg모노머(단독 중합 했을 때에 유리 전이점이 실온보다 높은 모노머)와 저Tg모노머(단독 중합 했을 때에 유리 전이점이 실온 미만의 모노머)를 조합한 공중합체가 바람직하며, 고Tg모노머로서는, 극성으로 고접착성에 공헌하는 (메타)아크릴산이 매우 적합하고, 저Tg모노머로서는, 알킬기의 탄소수가 4~12(바람직하지는, 4~8)의 (메타)아크릴산 에스테르가 바람직하나 이에 제한되지는 않는다.
고무계 점착제로서는, 스틸렌-이소프렌-스틸렌 블록 공중합체, 스틸렌-부타디엔-스틸렌 블록 공중합체, 스틸렌-이소프렌 고무, 스틸렌-부타디엔 고무, 폴리 이소프렌, 폴리 부타디엔 및 폴리이소부틸렌로 이루어진 고무로부터 적어도 하나 이상의 점착제를 포함할 수 있으며, 이 중 바람직하게는 응집성, 내후성, 대노화성, 내약품성이 우수한 스틸렌-이소프렌-스틸렌 블록 공중합체를 포함하는 것이 바람직하다.
폴리우레탄계 점착제로서는, 지방족계 폴리우레탄 점착제, 방향족계 폴리우레탄 점착제를 모두 포함할 수 있다.
실리콘계 점착제로서는, 폴리 디메틸 실록산 폴리머, 폴리 메틸 비닐 실록산, 폴리 메틸 페닐 실록산등의 실리콘 생고무와 MQ레진((CH3)2SiO1/2등의 「M단위」및 SiO2등의 「Q단위」로 이루어지는 3 차원 구조의 실리콘 레진)를 함유 하는 점착제를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 하드코팅 필름(150)은 하드코팅층(130)과 점착층(120)의 사이에 알루미늄 증착층(A/L vacuum evaporation layer), 인쇄층(color layer), 헤어 라인층(Hair line layer) 및 프라이머층(primer layer) 중 어느 하나 이상의 층을 더 형성할 수 있다.
상기 층이 더 형성된 구체적인 예로, 알루미늄 증착용 하드코팅 필름(150), 헤어 라인용 하드코팅 필름(150) 및 칼라용 하드코팅 필름(150)이 있다.
이 중 알루미늄 증착용 하드코팅 필름(150)의 경우. 보호필름층(140), 보호필름층(140)의 하부에 형성되는 하드코팅층(130), 하드코팅층(130)의 하부에 형성되는 프라이머층, 프라이머층의 하부에 형성되는 알루미늄 증착층, 알루미늄 증착층의 하부에 형성되는 점착층(120)의 순서로 적층될 수 있다.
또한, 헤어 라인용 하드코팅 필름(150)의 경우, 보호필름층(140), 보호필름층(140)의 하부에 형성되는 하드코팅층(130), 하드코팅층(130)의 하부에 형성되는 헤어 라인층, 헤어 라인층의 하부에 형성되는 프라이머층, 프라이머층의 하부에 형성되는 점착층(120)의 순서로 적층될 수 있으며, 상기 프라이머층과 점착층(120) 사이에 알루미늄 증착층을 더 포함할 수 있다.
그리고, 칼라용 하드코팅 필름(150)은 보호필름층(140), 보호필름층(140)의 하부에 형성되는 하드코팅층(130), 하드코팅층(130)의 하부에 형성되는 인쇄층, 인쇄층 하부에 형성되는 프라이머층, 프라이머층의 하부에 형성되는 점착층(120)의 순서로 적층될 수 있으며, 상기 프라이머층과 점착층(120)의 사이에 알루미늄 증착층을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예로 보호필름층(140)은 PET(폴리에틸렌테레프탈레이트, polyethylene terephthalate)를 포함할 수 있다.
상기 보호필름층(140)은 양면이 코로나 처리가 되어 있는 PET 필름을 포함할 수 있다. 따라서, 일정한 부착력을 유지하면서도 필름 제거 시에는 잔사가 남지 않고 이형 효과가 뛰어난 효과가 있다.
이 때, 코로나 처리는 코로나 처리기를 사용하여 코로나염을 발생시켜 그 사이로 필름을 통과시켜 표면을 개질하는 방법이다. 이 처리를 함으로써 표면에 산소 함유 극성기를 유도하는 바 필름 표면이 산화되어 극성이 높아질 뿐만 아니라 표면에너지도 함께 높아진다. 이에 따라 접착력 및 인쇄적성이 크게 향상될 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예로 상기 하드코팅 필름(150)은 하드코팅층(130)과 보호필름층(140)의 사이에 이형코팅층을 더 포함시킬수 있다.
이형코팅층은 몰딩재(100)를 인출하는 단계에서 몰딩재(100)로부터 보호필름층(140)이 용이하게 탈락될 수 있도록 하기 위해 구비되는 층으로 에폭시, 실리콘, 전술한 것과 같은 열경화성 수지, 변성 우레탄, 아크릴계 수지 중 어느 하나 이상을 톨루엔, 메틸에틸케톤(MEK), 메틸이소부틸케톤(MIBK), 에틸아세테이트(EtAc)와 같은 유기용매에 10 내지 40 중량% 용해시켜 형성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 몰딩재(100)의 플라스틱 수지(110)는 ABS 수지(아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌 수지, acrylonitrile-butadiene-styrene resin), HIPS 수지(고강도 폴리스티렌 수지, High Impact Polystyrene resin), PE(폴리에틸렌, polyethylene), PP(폴리프로필렌, polypropylene) 및 PVC(폴리염화비닐, polyvinyl chloride) 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 ABS 수지를 포함할 수 있다.
이 때, ABS 수지는 내충격 열가소성 수지로, 스티렌이 갖는 광택과 성형성, 아크릴로니트릴이 갖는 강성, 내약품성 및 우수한 기계적 성질, 부타디엔이 갖는 내충격성 등의 장점만을 부여시켰는 바, 이를 용도에 따라 구성비를 적절히 조절하여 제조할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 몰딩재(100)는 하드코팅 필름(150)의 경도가 높아 몰딩재(100)의 표면을 스크래치 등으로부터 보호할 수 있고, 내오염성, 내후성, 내약품성, 내용제성이 우수하여 장기간 사용하는 경우에도 몰딩재(100)가 노후되지 않고 우수한 상태를 유지할 수 있다.
또한, 상기 하드코팅 필름(150)은 기존의 필름 레이어 구조에 포함되는 프라이머층, 프라이머 점착층(120), 프라이머 컬러층 등이 형성되지 않았음에도 불구하고, 우수한 광택도가 유지되고, 프라이머층을 포함하지 않음에 따라 기재 필름층의 고유한 성질의 변화를 가져오지 않는 효과가 있다.
더불어, 기존에 비해 프라이머층 등이 생략된 단순한 구조의 하드코팅 필름(150)임에도, 우레탄계 수지 및 실리카계 수지를 포함하고, 열경화 또는 광경화 처리를 함으로써 수지의 고유한 특성으로 인해 경화됨에 따라 광택도가 발생하는 바, 광택도가 향상되는 효과가 있다.
그리고, 기존의 필름의 경우 레이어 구조가 복잡하여 상대적으로 두꺼워질 수 밖에 없었고, 이로 인해 경화단계를 거쳐도 경화가 제대로 이루어지지 않는 경우가 빈번하게 발생하였는데, 본 발명의 하드 코팅필름은 레이어 구조가 단순화되어 몰딩재(100)에 적용하기에 적합한 충분히 얇은 두께의 필름 코팅이 가능하며, 경화단계에서 경화가 불완전하게 이루어지는 문제점이 발생하지 않는다.
더불어, 상기 하드코팅 필름(150)의 레이어 구조를 단순화시킴에 따라 필름의 제조단가가 절감되어, 최종적으로는 몰딩재(100)의 원가가 절감되는 경제적인 측면에서 우수한 효과가 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 몰딩재(100)의 제조방법은 도 2에서 도시된 바와 같이 플라스틱 수지(110)를 압출기의 실린더에 공급하는 단계; 상기 실린더에서 상기 플라스틱 수지(110)를 용융하는 단계(S10); 용융된 플라스틱 수지(110)를 제1금형기로 이송함과 동시에 하드코팅층(130) 및 상기 하드코팅층(130)의 상부에 형성되는 보호필름층(140)으로 이루어진 하드코팅 필름(150)을 용융된 플라스틱 수지(110)의 상부에 공급하는 단계(S20), 상기 제1금형기에서 상기 플라스틱 수지(110) 및 상기 하드코팅 필름(150)의 1차 형상을 동시 성형하는 단계(S30), 1차 성형물을 제2금형기로 이송하여 2차 형상을 진공 성형하는 단계(S40), 진공 성형된 2차 성형물을 냉각하는 단계(S50)를 포함할 수 있다.
더불어, 본 발명의 일 실시예에 따른 몰딩재(100)의 제조방법은 상기 냉각된 성형물을 열경화목적으로 가열하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 몰딩재(100)의 제조방법은 상기 냉각된 성형물을 인출하는 단계, 인출된 성형물을 일정 크기로 컷팅하는 단계 (S60)및 컷팅된 성형물의 보호필름층(140)을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.
플라스틱 수지(110)가 압출기의 실린더로 공급되면, 실린더에서 플라스틱 수지(110)가 용융된다. 상기 용융된 수지는 제1금형기로 이송이 되는데, 이 때 상기 하드코팅 필름(150)이 금형기의 외측에 구비되는 필름 공급부를 통해 제1금형기로 함께 공급된다.
상기 하드코팅 필름(150)은 제1금형기를 통과하면서 용융된 플라스틱 수지(110)의 상부 면에 접하게 되고, 금형기 내의 열로 인해 하드코팅 필름(150)이 플라스틱 수지(110)에 코팅될 수 있다. 이 때 플라스틱 수지(110) 및 하드코팅 필름(150)의 1차 형상으로의 성형이 동시에 이루어져 성형물을 제조한다. 따라서, 기존의 전사와는 달리 사전에 필름의 성형 및 재단 공정이 별도로 요구되지 않는다.
보다 구체적으로는, 제1금형기는 일반적인 압출기의 금형기와 달리 도 4에 도시된 바와 같이 기본 압출 장치(210)에 보조 압출 장치(220)가 더 추가되어야 한다. 플라스틱 수지(110)의 상부 면에 하드코팅필름(150)이 용이하게 코팅되기 위해서 보조 압출 장치(220)는 바람직하게 기본 압출 장치(210)의 상부에 형성될 수 있다.
또한, 상기 기본 압출 장치(210) 및 보조 압출 장치(220)는 제1금형기의 내부에서 서로 만나 겹쳐지게 된다.
따라서, 제1금형기는 기본 압출 장치(210)와 보조 압출 장치(220)가 서로 만나는 지점이 지정된 내부 구조를 가져야 하고, 이는 제1금형기 내 다양한 위치에서 가능할 수 있으며, 바람직하게는 제1금형기에서 플라스틱 수지(110) 및 하드코팅필름(150)이 나오기 바로 직전 부분에 이를 지정할 수 있다.
상기와 같은 구조의 제1금형기가 적용되면, 플라스틱 수지(110)와 이의 상부에 공급되는 하드코팅필름(150)이 제1금형기를 통과할 때 도 3에서 도시된 바와 같이 플라스틱 수지(110) 및 하드코팅필름(150)의 성형이 이루어질뿐 아니라 압출 장치가 겹쳐짐으로 인해 서로 접할 수 있으므로, 플라스틱 수지(110)의 표면에 하드코팅필름(150)의 코팅 및 성형이 용이하게 이루어 질 수 있다.
그리고, 제1금형기를 통과한 성형물은 제2금형기로 이송되어 진공성형 공정을 거친다.
상기 진공성형 단계는 플라스틱 수지(110)에 필름이 코팅될 때 공기가 유입되어 코팅된 면에 발생하는 공기층을 방지하기 위함이다. 코팅된 면에 공기층이 형성되면 코팅이 견고하게 이루어지지 않아 들뜸현상이 발생할 수 있고, 이에 따라 몰딩재(100)의 불량률이 높아지는 문제점이 있기 때문에 이를 방지하기 위해 진공성형을 필요로 한다.
진공성형 된 성형물은 냉각하는 단계를 거침으로써 경화가 이루어지며,
또한, 냉각은 상기 성형물의 온도를 내리는 역할도 한다.
기존의 프라이머 층 등이 포함된 필름에 비해 본 발명의 하드코팅 필름(150)은 레이어 구조가 단순화되고, 얇기 때문에 냉각단계에서 경화를 거칠 때 불완전한 경화가 이루어지는 문제가 발생하지 않고, 완전히 경화가 이루어질 수 있다.
또한, 열이 가해진 상태에서 성형물을 컷팅하게 되면 컷팅 시 상기 성형물이 변형되는 문제점이 있으므로 냉각 단계에서 온도를 내림으로써 이를 방지하는 효과가 있다.
이 때, 경화가 보다 용이하게 이루어지고, 고경도의 하드코팅 필름(150)을 얻기 위하여 냉각된 성형물을 열경화목적으로 가열시키는 단계 및 가열된 성형물을 상온(20 내지 32 ℃)에서 자연 냉각하여 경화하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 가열단계는 짧은 시간 가열한 후 자연 경화시키는 공정으로 가열 온도는 100 내지 300℃의 범위이고, 바람직하게는 150 내지 160 ℃이다. 가열 온도가 100 ℃미만인 경우, 온도가 낮아 경화가 용이하게 이루어지지 않을 수 있고, 300 ℃이상인 경우, 고열로 인한 성형물의 변형이 이루어질 수 있다.
상기 냉각된 성형물은 압출기에서 인출되고, 인출된 성형물을 일정 크기로 컷팅하게 된다.
마지막으로, 컷팅된 성형물은 최상부에 형성되는 보호필름층(140)을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 몰딩재(100) 제조 방법은 여러 장비들을 사용하지 않고 하나의 압출기에서 플라스틱의 압출 및 필름의 코팅이 동시에 구현되는 바 작업시간이 단축되고, 그로 인하여 생산성이 향상될 수 있으며, 별도의 압출기를 필요로 하지 않아 기기 등의 설비 비용을 절감할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 몰딩재(100) 제조방법을 이용하여 제조된 몰딩재(100)는 금형기에서 플라스틱의 성형 및 필름의 코팅이 동시에 구현됨으로써 플라스틱의 형상에 구애받지 않고 우수한 밀착력을 유지하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 몰딩재의 구조를 개략적으로 나타낸 도면으로 플라스틱 수지(110)의 상부에 하드코팅필름(150)이 적층되는 구조이다. 또한, 하드코팅필름(150)은 보다 상세하게, 플라스틱 수지(110)의 상부 면에 접하는 점착층(120); 상기 점착층(120)의 상부에 적층되는 하드코팅층(130); 상기 하드코팅층(130)의 상부에 적층되는 보호필름층(140)을 포함할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 몰딩재의 제조방법을 시간의 흐름에 따라 나타낸 순서도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 몰딩재의 제조에 적용되는 금형기(200)를 개략적으로 나타낸 도면으로 금형기(200)를 통과한 후에는 도 3에 도시된 바와 같이 플라스틱 수지(110)의 상부에 하드코팅필름(150)이 코팅되어 있는 것을 확인할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 몰딩재의 제조에 적용되는 금형기(200)의 측면 및 내부 구조를 개략적으로 나타낸 도면으로, 플라스틱 수지(110)가 공급되는 기본 압출 장치(210)가 형성되어 있고, 이의 상부에는 하드코팅필름(150)이 공급되는 보조 압출 장치(220)가 형성되어 있으며, 이들은 각각 독립적으로 공급되나, 금형기(200)의 내부에서 서로 접하는 지점이 형성되어 있는 바, 각 압출 장치가 서로 접함으로 인해 플라스틱 수지(110)의 상부에 하드코팅필름(150)이 용이하게 코팅될 수 있다.
실시예
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.
여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.
실시예 1
ABS 수지(LG화학)를 압출기의 실린더로 공급하여 용융한 후 제1금형기로 이송하고, 하드코팅층(130)은 열경화성 폴리우레탄으로 이루어지고 보호필름층(140)은 PET로 이루어진 하드코팅 필름(150)을 압출기의 필름 공급부를 통해 제1금형기로 공급하여 ABS 수지와 하드코팅 필름(150)을 제1금형기 내에서 성형 및 코팅을 진행한다. 이 후 제2금형기로 이송된 성형물에 진공 성형단계를 진행하고, 상기 진공 성형된 성형물을 18 ℃의 수조에서 냉각시킨 후 냉각된 성형물을 인출하여 3 cm * 10 cm로 컷팅하여 샘플을 제조한다. 상기 실시예 1의 형상은 냉장고의 수납함의 몰딩재(100)에 들어가는 실제 형상으로 요철과 굴곡이 그대로 표현되어 있다.
실시예 2
냉각시킨 후 냉각된 성형물을 열경화를 목적으로 160 ℃에서 가열하는 단계를 더 추가하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 샘플을 제조한다.
비교예 1
ABS 수지를 압출기를 이용하여 실시예 1과 동일한 형상의 성형품으로 압출시킨 후 실시예 1과 동일한 필름을 roll mill 공정을 통해 압착하여 성형품에 코팅된 부분을 이형시킨 후, 3 cm * 10 cm로 컷팅하여 샘플을 제조한다.
<물성 평가>
1. 외관 관찰( 들뜸현상 여부)
실시예 1,2 및 비교예 1의 외관을 육안으로 관찰하는데, 필름의 들뜸현상이 있는지 확인한다. 있는 경우 ○, 없는 경우 X로 나타내었다.
2. 연필경도 측정
실시예 1 및 2에 대하여 연필경도계를 사용하여 ASTM D3363에 따른 연필경도를 측정하였고 그 측정치를 하기의 표 1에 나타내었다.
3. 광택도 측정
실시예 1 및 2에 대하여 광택도 측정장비(Gloss meter)로 Elcometer의 E406L을 이용하여 60°각도로 광택도를 측정하여 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
4. 내오염성 측정
실시예 1 및 2의 코팅층에 산 또는 알칼리 종류(식초, 커피, 간장 등)를 떨어뜨린 후 24시간 후에 닦아내어 검사를 진행하여 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
5: 흔적이 안 보이는 수준(no change)
4: 자세히 보아야 흔적이 조금 보이는 수준(minor change)
3: 흔적이 보이는 수준(moderate change)
2: 흔적이 잘 보이는 수준(significant change)
1: 코팅면이 변하는 수준(strong change)
5. 컬량의 측정
실시예 1,2 및 비교예 1의 각 상부면을 기준으로 컬량을 측정하였는데, 23℃, 50% RH의 분위기에서 네 모서리의 테이블면으로부터의 수직 거리(cm)를 측정하여 4군데의 각 거리의 합계치를 컬량(cm)으로 하였으며 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다. 또한, 컬량이 3 cm 이하인 것을 양호(○), 3 cm 초과하는 것을 불량(X)으로 평가하였다.
구분 들뜸현상 연필경도 광택도(%) 내오염성 컬량(cm) 컬 평가
실시예 1 X 8H 94.1 5 0.0 ○
실시예 2 X 9H 96.6 5 0.0 ○
비교예 1 ○ - - - 4.2 X
이상에서 본 발명이 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형을 꾀할 수 있다.
따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등하게 또는 등가적으로 변형된 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
100: 몰딩재 110: 플라스틱 수지
120: 점착층 130: 하드코팅층
140: 보호필름층 150: 하드코팅 필름
200: 금형기 210: 기본압출장치
220: 보조압출장치

Claims (10)

  1. 플라스틱 수지를 압출기의 실린더에 공급하는 단계;
    상기 실린더에서 상기 플라스틱 수지를 용융하는 단계;
    용융된 플라스틱 수지를 내부에 기본 압출 장치 및 보조 압출 장치를 포함하고, 상기 기본 압출 장치와 상기 보조 압출 장치는 제1금형기의 내부에서 서로 겹쳐지는 제1금형기로 이송함과 동시에 멜라민계 수지, 아크릴계 수지, 우레탄계 수지, 에폭시계 수지, 실리콘계 수지, 실란화합물 수지 및 불포화 폴리에스터계 수지로 이루어진 군으로부터 적어도 어느 하나 이상의 수지를 포함하는 하드코팅층 및 상기 하드코팅층의 상부에 형성되고 양면이 코로나 처리되어 있는 PET(polyethylene terephthalate)를 포함하는 보호필름층으로 이루어지고, 0.5 내지 10 ㎛ 두께를 갖고 나노 단계의 10 내지 100 nm 의 입경을 갖는 실리카, 알루미늄 옥사이드, 티타늄 옥사이드, 징크 옥사이드 중 어느 하나 이상의 무기 미립자를 포함하며
    상기 하드코팅층 및 보호필름층의 하부에 형성되고 실리콘계 점착체, 아크릴계 점착제 및 고무계 점착제로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나 이상의 점착제를 포함하는 점착층을 포함하고, 상기 하드코팅층 및 상기 점착층의 사이에 형성되는 알루미늄 증착층을 포함하며, 상기 하드코팅층 및 상기 알루미늄 증착층의 사이에 형성되는 인쇄층 및 헤어 라인층 중 적어도 하나 이상을 포함하는 하드코팅 필름을 용융된 플라스틱 수지의 상부에 공급하는 단계;
    상기 제1금형기에서 상기 플라스틱 수지 및 상기 하드코팅 필름의 1차 형상을 동시 성형하는 단계;
    1차 성형물을 제2금형기로 이송하여 2차 형상을 진공 성형하는 단계;
    경화된 성형물을 100 내지 300 ℃의 온도에서 가열하는 단계; 및
    가열된 성형물을 상온에서 냉각하여 재경화하는 단계; 및
    2차 성형물을 냉각하여 경화하는 단계를 포함하고,
    상기 기본 압출 장치와 상기 보조 압출 장치의 서로 겹쳐지는 부위는 상기 플라스틱 수지 및 하드코팅필름이 나오기 바로 직전 부분 인 것을 특징으로 하는 몰딩재 제조방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    경화된 성형물을 인출하는 단계;
    인출된 성형물을 일정 크기로 컷팅하는 단계; 및
    컷팅된 성형물의 상기 보호필름층을 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 몰딩재 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    재경화된 성형물을 인출하는 단계;
    인출된 성형물을 일정 크기로 컷팅하는 단계; 및
    컷팅된 성형물의 상기 보호필름층을 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 몰딩재 제조방법.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 플라스틱 수지는 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS) 수지, 고강도 폴리스티렌(HIPS) 수지, 폴리에틸렌(PE) 수지, 폴리프로필렌(PP) 수지 및 폴리염화비닐(PVC) 수지 중 적어도 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 몰딩재 제조방법.
  10. 삭제
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