KR101850924B1 - 폴리카보네이트 사출물을 도장하는 공정 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 폴리카보네이트 사출물을 도장하는 공정에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 유리섬유를 포함하는 폴리카보네이트 사출물을 도장하는 공정에 관한 것이다.
상기 폴리카보네이트 사출물을 도장하는 공정에 있어서, (i) 폴리카보네이트 사출물을 준비하는 단계, (ii) 상기 폴리카보네이트 사출물에 도료를 코팅하는 단계, (iii) 상기 폴리카보네이트 사출물에 도장된 도료를 UV 조사시켜 경화시키는 단계를 포함하여 이루어지며, 상기 도료는 유기용매를 사용하지 않는 UV 경화형 수지인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 폴리카보네이트 사출물의 도장 공정은 종래의 유리섬유 돌기를 제거하는 선공정이 불필요하게 됨에 따라 생산비용의 저감 및 공정시간 단축이 가능해져서 생산 수율을 증가시킬 수 있고, 도장 불량률도 저하시킬 수 있다. 또한, 유리섬유 돌기가 형성되지 않아 폴리카보네이트 사출물에 유리섬유의 함유량을 증대시킬 수 있다.

Description

폴리카보네이트 사출물을 도장하는 공정{Process of coating polycarbonate injection molding}
본 발명은 폴리카보네이트 사출물을 도장하는 공정에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 유리섬유를 포함하는 폴리카보네이트 사출물을 도장하는 공정에 관한 것이다.
최근 휴대기기, 자동차, 선박 등에 있어서, 휴대성이 용이하고 우수한 강도를 가지며 경량화 시킬 수 있는 소재를 사용하고, 사출물에 도장 코팅을 하여 색채나 문양 등이 덧입혀 감성을 부여하고 있는 추세이다. 플라스틱 소재는 경량화 소재로 각광받고 있는 소재에 해당되지만, 파괴 강도, 경도 등이 낮다는 단점을 가지고 있으며, 유연성을 더 향상시킬 필요가 존재한다. 이러한 단점을 개선하기 위해 플라스틱 소재에 유리섬유를 혼재시키는 방법이 부각되고 있다.
유리섬유의 함유량이 증가할수록 무게는 줄어들고 강도 및 유연성은 증가하지만, 일반적인 도색 및 도장 공정에서 유리섬유가 혼합된 사출물의 경우에는 유기용매가 포함된 도료에 의해 고분자 폴리머 성분만 용해되고, 유리섬유는 용해되지 않은 상태로 존재하게 되어 최종적으로 제품의 외관 표면 위로 유리섬유 돌기가 형성된다. 이러한 돌기는 사용자와 접촉하는 부분에 상처를 발생시킬 수도 있고, 표면 질감과 불량발생의 원인이 되는 등, 바람직하지 못한 영향을 주고 있다.
이러한 이유로 인하여 유리섬유가 포함된 폴리카보네이트(PC) 사출물에 도장 공정을 진행하고 하나의 완제품을 생산하는 경우의 생산 수율은 최대 70% 이상이 되지 않고 있는 실정이다.
대부분의 업체들은 불량 요소인 유리섬유 돌기를 제거하기 위해 샌드페이퍼 공정, 폴리싱 공정, 에칭 공정 등의 공정을 추가적으로 진행한 후에 다시 도장 공정을 적용하고 있고 있기 때문에, 생산 비용이 높고 공정시간이 오래 걸린다.
국내등록특허공보 제10-1469815호는 고분자 폴리머와 유리섬유를 혼합한 재질로 구성된 본체 케이스의 도장 공정 중에, 고분자 폴리머의 식각으로 표면에 형성된 유리섬유 돌기를 에칭 공정으로 제거시키는 기술이 기재되어 있으나, 도장 공정 전에 에칭용액에 사출물을 담그는 디핑(dipping) 공정 또는 에칭액을 묻힌 세척부재로 표면을 문지르는 선공정이 존재하여, 생산비용 및 공정시간 등에서 한계가 있다.
따라서, 유리섬유의 함유량을 증가시킨 폴리카보네이트 사출물에 도장 공정이 진행되어도 유리섬유의 돌기가 형성되지 않게 하여, 생산 수율을 증가시키면서 도장 공정 진행 시 유리섬유 돌기로 인해 발생하는 도장 불량률을 낮출 수 있는 도장 공정에 대한 개발이 요구되고 있다.
대한민국특허등록 제10-1469815호(2014.12.08 공고)
본 발명의 목적은 도장 불량 요인, 생산비용 및 공정시간에 영향을 미치는 유리섬유 돌기를 형성시키지 않아 경제적이고 효율적으로 폴리카보네이트 사출물을 도장할 수 있는 폴리카보네이트 사출물 도장 공정을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 폴리카보네이트 사출물을 도장하는 공정에 있어서, (i) 폴리카보네이트 사출물을 준비하는 단계, (ii) 상기 폴리카보네이트 사출물에 도료를 코팅하는 단계, (iii) 상기 폴리카보네이트 사출물에 도장된 도료를 UV 조사시켜 경화시키는 단계를 포함하여 이루어지며, 상기 도료는 유기용매를 사용하지 않는 UV 경화형 수지인 것을 특징으로 하는 폴리카보네이트 사출물을 도장하는 공정을 제공한다.
본 발명에 있어서, 상기 도료는 우레탄 아크릴레이트 및 아크릴레이트 모노머를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 도료는 점도가 25℃에서 10cps 이상 50cps 이하인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 폴리카보네이트 사출물에 도료를 코팅하는 단계는 압축 스프레이 방식으로 도료를 토출하여 코팅하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 압축 스프레이의 토출 압력은 압축 공기 또는 질소를 기준으로 0.5 내지 2kgf/cm2 인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 UV 조사시켜 경화시키는 단계는 상기 폴리카보네이트 사출물에 도료를 코팅하는 단계가 끝나고 10초 내지 60초 내에서 UV 조사가 되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 또한, 도장된 폴리카보네이트 사출물을 포함하는 전자기기 또는 차량용 내외장재를 제공한다.
본 발명에 따른 폴리카보네이트 사출물의 도장 공정은 종래의 유리섬유 돌기를 제거하는 선공정이 불필요하게 됨에 따라 생산비용의 저감 및 공정시간 단축이 가능해져서 생산 수율을 증가시킬 수 있고, 도장 불량률도 저하시킬 수 있다. 또한, 유리섬유 돌기가 형성되지 않아 폴리카보네이트 사출물에 유리섬유의 함유량을 증대시킬 수 있다.
본 발명에서는 유리섬유가 혼합된 폴리카보네이트 사출물을 도장할 때, 유기용매가 필요하지 않은 도료를 사용하여 생산 수율이 증가되고 도장 불량률을 저하시킬 수 있는 공정을 확인하고자 하였다.
본 발명에서는 유기용매 증발을 위한 적외선 건조구간이 필요하지 않으며, 유기용매에 의해 폴리카보네이트 사출물이 용해되어 형성되는 유리섬유 돌출을 최대한 줄일 수 있는 도장 공정을 완성하였다.
그 결과, 유리섬유가 혼합된 폴리카보네이트 사출물을 형성하는 공정을 진행함에 있어서, 유리섬유가 돌출 될 수 있는 공정이 없어 생산 수율의 증가 및 도장 불량률이 저하되는 것을 확인할 수 있었다.
따라서, 본 발명은 일 관점에서 폴리카보네이트 사출물을 도장하는 공정에 있어서, (i) 폴리카보네이트 사출물을 준비하는 단계, (ii) 상기 폴리카보네이트 사출물에 도료를 코팅하는 단계, (iii) 상기 폴리카보네이트 사출물에 도장된 도료를 UV 조사시켜 경화시키는 단계를 포함하여 이루어지며, 상기 도료는 유기용매를 사용하지 않는 UV 경화형 수지인 것을 특징으로 하는 폴리카보네이트 사출물을 도장하는 공정에 관한 것이다.
상기 폴리카보네이트 사출물은 유리섬유를 포함하여 이루어지나, 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 유리섬유는 상기 폴리카보네이트 사출물 100 중량부에 대해 10 내지 40 중량부가 포함되는 것이 바람직하다. 상기 폴리카보네이트 사출물이 상기 유리섬유를 10 내지 20중량부를 포함하는 경우에는 카메라 바디 등의 하드케이스에 사용될 수 있고, 30 내지 40 중량부를 포함하는 경우에는 휴대폰 등 유연성, 탄성, 강도 등이 우수한 소재에 사용될 수 있다.
상기 유기용매는 도료를 희석하기 위해 사용되는 용제를 의미한다. 상기 유기용매는 자일렌, MIBK(Methyl isobutyl ketone), IBA(Isobutyl acetate), 신너(thinner) 중 적어도 하나 이상이 혼합된 용제일 수 있지만, 이에 국한되지는 않는다.
본 발명에 있어서, 상기 도료는 우레탄 아크릴레이트 및 아크릴레이트 모노머를 포함할 수 있다. 상기 아크릴레이트 모노머는 1 내지 3 종류 이상의 아크릴레이트 모노머를 선택하여 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 도료는 점도가 25℃에서 10cps 이상 50cps 이하인 것을 특징으로 한다. 상기 도료의 점도 범위 내에서는 상기 유기용매를 사용하여 점도를 희석시키지 않아도 압축 스프레이 토출 압력에 의해 분사될 수 있다. 상기 점도가 10cps 미만이면 상기 폴리카보네이트 사출물에 상기 도료를 분사하여 코팅하는 과정에서 흐름 현상(sagging)이 발생하여 분사된 도료의 두께가 불균등하게 형성되고, 상기 점도가 50cps를 초과하면 압축 스프레이 방식의 도장 공정을 이용할 때 도료가 잘 분사되지 않는 문제점이 있다.
본 발명에 있어서, 상기 폴리카보네이트 사출물에 도료를 코팅하는 단계는 압축 스프레이 방식으로 도료를 토출하여 코팅하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 압축 스프레이의 토출 압력은 압축 공기 또는 질소를 기준으로 0.5 내지 2kgf/cm2 인 것을 특징으로 한다. 상기 압축 스프레이는 상기 토출 압력 범위를 만족시키는 중-저압 스프레이건 또는 디지털 프린트 기기를 사용할 수 있으며, 상기 토출 압력 범위를 만족시키는 스프레이 기기에 국한되지 않고 사용할 수 있다. 상기 토출 압력이 0.5kgf/cm2 보다 낮으면 폴리카보네이트 사출물의 표면에 형성되는 도장 도막의 표면두께가 두껍게 형성되어 도장의 불량을 초래할 수 있다는 문제점이 있고, 상기 토출 압력이 2kgf/cm2 보다 높으면 폴리카보네이트 사출물의 표면에 형성되는 도장 도막의 표면두께가 얇게 형성되어 도장 표면 상태가 거칠게 표현되는 문제점이 있다.
상기 압축 스프레이를 사용해 도장하는 부스는 입체물에 적용가능한 스핀들부스 또는 평면 소재에 유리한 X,Y 코팅 부스 등의 형태에 국한되지 않고 사용할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 UV 조사시켜 경화시키는 단계는 상기 폴리카보네이트 사출물에 도료를 도장하는 단계가 끝나고 10초 내지 60초 내에서 UV 조사가 되는 것을 특징으로 한다. 상기 UV 조사가 이루어지는 시간이 10초는 상기 폴리카보네이트 사출물에 도료를 도장하는 단계에 끝나고 스프레이 도장 부스에서 UV 조사장치로 이동되는 시간을 의미한다. 또한, 상기 UV 조사가 이루어지는 시간이 60초를 초과하면, 상기 도료가 포함하고 있는 UV 경화형 타입의 올리고머 및 아크릴레이트 모노머에 의해 상기 폴리카보네이트 사출물의 표면이 손상을 입게 되고, 유리섬유 돌기가 돌출될 수 있다.
상기 UV 경화 조건으로는 스프레이 도장 부스가 끝나는 지점에서 상부 4~8개 램프(수은, 메탈 할라이드), 측면 2~4개 램프(수은 메탈 할라이드)를 위치시켜 경화가 되도록 위치하도록 하여 300~1,200mJ (UVA 기준)광량을 기준으로 하여 경화가 되도록 하는 것이 바람직하다.
본 발명은 다른 관점에서 상기 폴리카보네이트 사출물을 도장하는 공정에 의해 도장된 폴리카보네이트 사출물을 포함하는 전자기기 또는 차량용 내외장재에 관한 것이다.
상기 전자기기는 모바일 기기, 모바일 기기 케이스, 노트북, 모니터 등의 전자 제품을 의미하고, 상기 차량용 내외장제는 자동차 범퍼, 배터리케이스, 락커패널 등을 의미한다. 상기 전자기기의 외장에 상기 공정으로 도장된 폴리카보네이트 사출물을 구성시킴으로써 생산성을 높일 수 있다는 장점이 있다.
[ 실시예 ]
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지 않는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
실시예 1
압축 공기 스프레이 건(이와타 LPH-80)를 이용하여 토출압력 0.5kgf/cm2으로 유기용매를 포함하지 않는 도료(빅스, V-cure3100, 25℃에서 32cps)를 폴리카보네이트 사출물(유리섬유 30% 중량부 포함)에 코팅하고, 스프레이 도장 부스가 끝나는 지점에서 상부 4~8개 램프(수은, 메탈 할라이드), 측면 2~4개 램프(수은 메탈 할라이드)를 위치시켜 300~1,200mJ (UVA 기준)광량을 기준으로 하여 30초이내에 UV경화시켜 도장하는 공정을 진행하여 도장된 폴리카보네이트 사출물을 제조하였다.
실시예 2 내지 실시예 4
표 1에 기재된 바와 같이 토출압력을 변화시킨 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 공정으로 도장된 폴리카보네이트 사출물을 제조하였다.
실시예 5
표 1에 기재된 바와 같이 폴리카보네이트 사출물에 도료를 코팅하는 단계가 끝나고 UV가 조사되기까지의 시간을 변화시킨 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 공정으로 도장된 폴리카보네이트 사출물을 제조하였다.
실시예 6 내지 실시예 10
표 1에 기재된 바와 같이 토출압력을 변화시킨 것을 제외하고, 실시예 5와 동일한 공정으로 도장된 폴리카보네이트 사출물을 제조하였다.
실시예 11 내지 비교예 14
표 1에 기재된 바와 같이 폴리카보네이트 사출물에 도료를 코팅하는 단계가 끝나고 UV가 조사되기까지의 시간을 변화시킨 것을 제외하고, 실시예 2와 동일한 공정으로 도장된 폴리카보네이트 사출물을 제조하였다.
비교예 1
표 1에 기재된 바와 같이 폴리카보네이트 사출물에 도료를 코팅하는 단계가 끝나고 UV가 조사되기까지의 시간을 변화시킨 것 이외에도, 유기용매가 포함된 도료(빅스, V-cure 3000, 25℃에서 48cps, solvent: MIBK/Xylene/IBA)로 변경하여 실시예 1과 동일한 공정으로 폴리카보네이트 사출물에 코팅하였다.
또한 UV 경화공정 전에, 코팅된 폴리카보네이트 사출물을 5분간 적외선 건조시켜 유기용매를 증발시키는 공정을 추가적으로 진행한 다음, 실시예 1과 동일한 UV 경화공정을 진행하여 도장된 폴리카보네이트 사출물을 제조하였다.
비교예 2 내지 비교예 4
표 1에 기재된 바와 같이 토출압력을 변화시킨 것을 제외하고, 비교예 1과 동일한 공정으로 도장된 폴리카보네이트 사출물을 제조하였다.
비교예 5 내지 비교예 9
표 1에 기재된 바와 같이 폴리카보네이트 사출물에 도료를 코팅하는 단계가 끝나고 UV가 조사되기까지의 시간을 변화시킨 것을 제외하고, 비교예 2와 동일한 공정을 도장된 폴리카보네이트 사출물을 제조하였다.
도료점도(cps) 폴리카보네이트 사출물에 도료를 코팅하는 단계가 끝나고 UV 조사되기 까지의 시간(min) 토출압력
(kgf/cm2)
유기용매
미포함 도료		 유기용매
포함 도료
실시예 1 32 - 0.5 0.5
실시예 2 32 - 0.5 1
실시예 3 32 - 0.5 1.5
실시예 4 32 - 0.5 2
실시예 5 32 - 1 0.5
실시예 6 32 - 1 1
실시예 7 32 - 1 1.5
실시예 8 32 - 1 2
실시예 9 32 - 1 2.5
실시예 10 32 - 1 3
실시예 11 32 - 1.5 1
실시예 12 32 - 2 1
실시예 13 32 - 2.5 1
실시예 14 32 - 3 1
비교예 1 - 48 1 0.5
비교예 2 - 48 1 1
비교예 3 - 48 1 1.5
비교예 4 - 48 1 2
비교예 5 - 48 0.5 1
비교예 6 - 48 1.5 1
비교예 7 - 48 2 1
비교예 8 - 48 2.5 1
비교예 9 - 48 3 1
실시예 및 비교예에서 제조된 폴리카보네이트 사출물의 유리섬유 돌기발생정도를 아래와 같이 측정하여, 그 결과를 표 3에 나타내었다.
(1) 유리섬유 돌기발생정도
표 2와 같이 1cm2 당 유리섬유 돌기를 육안으로 외관을 비교하여, 1에서 4까지 지수화하여 평가하였다. 지수가 높을수록 유리섬유 돌기발생정도가 높음을 의미하고, 지수가 낮을수록 유리섬유 돌기발생정도가 낮음을 의미한다.
Figure 112016115188892-pat00001
Figure 112016115188892-pat00002
Figure 112016115188892-pat00003
Figure 112016115188892-pat00004
1 2 3 4
유리섬유 돌기발생정도
실시예 1 1
실시예 2 1
실시예 3 1
실시예 4 2
실시예 5 1
실시예 6 1
실시예 7 1
실시예 8 2
실시예 9 2.5
실시예 10 2.5
실시예 11 2
실시예 12 2
실시예 13 2.5
실시예 14 2.5
비교예 1 4
비교예 2 4
비교예 3 4
비교예 4 4
비교예 5 4
비교예 6 4
비교예 7 4
비교예 8 4
비교예 9 4
외관측정 결과 표 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1 내지 14를 통해 유기용매를 포함하지 않는 도료를 압축 공기 스프레이 방식으로 코팅하고, UV 경화하는 공정에 있어서, 폴리카보네이트 사출물에 도료를 코팅하는 단계가 끝나고 UV 조사되기까지의 시간 및 토출압력의 최적범위를 포함하는 공정을 진행하여 유리섬유 돌기의 발생이 현저하게 저하되는 것을 확인 할 수 있다.
반면에, 비교예 1 내지 4에서는 유기용매를 포함하는 도료의 경우 폴리카보네이트 사출물에 도료를 코팅하는 단계가 끝나고 UV 조사되기까지의 시간 및 토출압력을 최적의 범위에서 진행하여도, 유기용매와 적외선 건조구간 적용에 따른 폴리카보네이트 사출물의 용해 때문에 유리섬유의 돌기가 발생함을 확인 할 수 있다.
비교예 5 내지 9에서도 폴리카보네이트 사출물에 도료를 코팅하는 단계가 끝나고 UV 조사되기까지의 시간과 관계없이 유리섬유의 돌기가 발생함을 확인 할 수 있다.
이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시 양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.

Claims (7)

  1. 폴리카보네이트 사출물을 도장하는 공정에 있어서,
    (i) 폴리카보네이트 사출물을 준비하는 단계,
    (ii) 상기 폴리카보네이트 사출물에 도료를 코팅하는 단계,
    (iii) 상기 폴리카보네이트 사출물에 도장된 도료를 UV 조사시켜 경화시키는 단계를 포함하여 이루어지며,
    상기 도료는 유기용매를 사용하지 않는 UV 경화형 수지인 것을 특징으로 하며,
    상기 도료는 점도가 25℃에서 10 cps 이상 50cps 이하인 것을 특징으로 하고,
    상기 폴리카보네이트 사출물에 도료를 코팅하는 단계는 압축 스프레이 방식으로 도료를 토출하여 코팅하는 것을 특징으로 하며,
    상기 압축 스프레이의 토출 압력은 압축 공기 또는 질소 기준으로 0.5 내지 2kgf/cm2 인 것을 특징으로 하는 폴리카보네이트 사출물을 도장하는 공정.
  2. 제1항에 있어서, 상기 도료는 우레탄 아크릴레이트 및 아크릴레이트 모노머를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리카보네이트 사출물을 도장하는 공정.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서, 상기 UV 조사시켜 경화시키는 단계는 상기 폴리카보네이트 사출물에 도료를 코팅하는 단계가 끝나고 10초 내지 60초 내에서 UV 조사가 되는 것을 특징으로 하는 폴리카보네이트 사출물을 도장하는 공정.
  7. 제1항, 제2항 및 제6항 중 어느 한 항의 공정으로 도장된 폴리카보네이트 사출물을 포함하는 전자기기 또는 차량용 내외장재.
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KR20220053992A (ko) 2020-10-23 2022-05-02 윤학중 폴리카보네이트 사출물을 플로우 코팅 방식 또는 커튼 코팅 방식으로 도장하는 공정

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KR101469815B1 (ko) * 2013-03-19 2014-12-08 (주)쓰리나인 전자 기기 케이스의 표면 처리 방법 및 이를 이용한 표면 질감이 향상된 전자 기기 케이스.

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