KR102033386B1 - 모바일 기기의 케이스 포밍시 적용되는 보호 필름 및 보호 필름 제조 방법 그리고 이러한 보호 필름을 이용한 모바일 기기의 케이스 제조 방법 - Google Patents

모바일 기기의 케이스 포밍시 적용되는 보호 필름 및 보호 필름 제조 방법 그리고 이러한 보호 필름을 이용한 모바일 기기의 케이스 제조 방법 Download PDF

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김영규
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Abstract

모바일 기기의 케이스 포밍시 적용되는 보호 필름 및 보호 필름 제조 방법 그리고 이러한 보호 필름을 이용한 모바일 기기의 케이스 제조 방법이 개시된다.
보호 필름은
CPP 필름;
상기 CPP 필름에 용융 압출된 LDPE+HDPE 복합 폴리에틸렌 필름;
상기 LDPE+HDPE 복합 폴리에틸렌 필름의 하부에 형성된 점착층; 및
상기 점착층의 하부에 점착된 이형 필름;
을 포함한다.

Description

모바일 기기의 케이스 포밍시 적용되는 보호 필름 및 보호 필름 제조 방법 그리고 이러한 보호 필름을 이용한 모바일 기기의 케이스 제조 방법 {Protect film applied to forming of case of mobile device and method for producing protect film and method for producing case of mobile device using protect film}
본 발명은 모바일 기기의 케이스 즉, 본체 케이스 및 보호 케이스 제조 방법에 관한 것으로서, 특히 PMMA/PC(PolyMethyl Methacrylate/Polycarbonate) 소재의 기판(base)을 열성형하여 모바일 기기의 본체 케이스 및 보호 케이스를 제조할 때 PMMA/PC 기판을 보호하기 위해 적용되는 보호 필름, 이러한 보호 필름의 제조 방법 그리고 이러한 보호 필름을 이용한 모바일 기기의 케이스 제조 방법에 관한 것이다.
오늘날 스마트 폰이나 태블릿 PC 등과 같은 다양한 모바일 기기는 우수한 이동성, 처리 능력 및, 제어 특성을 가지므로 언제 어디서나 다양한 정보를 다운로드 및 업로드 할 수 있다는 장점을 가지므로 현대인의 생활에 있어 그 활용도 및 사용빈도는 급속히 확장되는 추세에 있다.
이러한 모바일 기기는 본질적으로 간편한 휴대성을 그 주요 특징의 하나로 하므로, 전자 기술의 발전에 따라 급속한 고기능화에도 불구하고 경박단소화(輕薄短小化)되는 추세에 있다.
그러나 전술한 모바일 기기의 경박단소화 추세에 부응하기 위한 일환으로서의 종래의 기술에 의한 보호 케이스의 박형화는 강도 또는 내충격성을 고려할 때 이를 희생하는 두께 이하로 할 수는 없으므로 한계에 봉착된 것으로 믿어져 왔다.
부연하면, 일반 모바일 기기, 그 중에서도 특히 소형 제품인 피처폰(pitcher phone)이나 스마트폰과 같은 5인치 정도의 크기를 가지는 수지재(樹脂材) 본체 케이스의 두께는 일반적으로 최소 0.8mm 이상, 그리고 통상적으로 약 1mm 이상이며, 노트북과 같은 약 20인치 크기의 수지재 본체 케이스의 경우에는 일반적으로 약 2mm 정도의 두께가 요구된다.
상기한 모바일 기기용 본체 케이스의 소재로서는 열가소성 수지인 폴리카보네이트(PC), 폴리아크릴레이트(PA), 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS), PA와 ABS의 알로이(alloy), 또는 유리 섬유 ?(chop)을 충진재(filler)로서 상기한 수지원료와 균질하게 단순 혼합한 것들을 들 수 있다.
도 1은 종래의 모바일 기기용 본체 케이스 제조 방법을 보이는 공정도이다.
도 1에 도시된 방법은 섬유 원단(예를 들어, 직조된 유리 섬유)을 열가소성 수지로 함침 시킨 것을 포밍(forming)하여 모바일 기기용 본체 케이스를 제조한다.
도 1에 도시된 방법은
(A) 적어도 한 겹(ply)의 섬유 원단을 열가소성 수지로 함침(impregnation) 시키는 단계;
(B) 열가소성 수지 함침 섬유 원단을 박형화(薄形化)하는 단계;
(C) 예열하는 단계; 및
(D) 120~160℃로 가열된 몰드 중에 위치시켜 형폐(型閉)하고 가압하여 포밍(forming)하는 단계;
를 포함한다.
도 1에 도시된 방법을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 적어도 한 겹의 섬유 원단을 열가소성 수지로 함침 시키고 이를 박형화하여 열가소성 수지 함침 섬유 원단 라미네이트를 준비한다.
예열기를 이용하여 수지 함침 섬유 원단 라미네이트를 160~220℃로 예열하여, 경화된 상태의 열가소성 수지를 용융 내지 연화시킴으로써, 후속하는 포밍이 단시간에 원활히 수행될 수 있도록 한다.
예열된 열가소성 수지 함침 섬유 라미네이트(laminate)를 상부 몰드 및 하부 몰드사이에 위치시킨다.
상부 몰드와 하부 몰드를 형폐(型閉)하고 소정 시간 동안 유지하여 2D의 열가소성 수지 함침 섬유 라미네이트를 모바일 기기 본체 케이스를 제작하기 위한 3D의 포밍체로 형상화한다.
상부 몰드(mold) 및 하부 몰드를 50~70℃의 온도로 냉각시킴으로써, 상기한 포밍체를 경화시킨다.
다음으로, 상부 몰드 및 하부 몰드를 분리하는 형개(型開) 단계를 통해 완성된 모바일 기기 본체 케이스용 포밍체를 취출(取出)한다.
도 1에 도시된 방법은 한 겹(ply)의 섬유 원단을 수지액에 함침(impregnation)시키는 단계와, 수지 함침 섬유 원단을 한 조의 라미네이팅 롤을 이용하여 박형화(薄形化)하는 단계를 포함하기 때문에 모바일 기기의 본체 케이스를 제조하기 위한 공정이 매우 복잡하다는 단점이 있다.
또한, 수지 함침 섬유 원단을 제조하는 제조 공정이 별도로 필요하기 때문에 생산성 및 공장 자동화에 매우 불리하다는 단점도 있다.
도 2는 스마트폰의 외형을 보인다.
스마트폰의 디스플레이는 초기에는 음극선관, 플라즈마 디스플레이 등과 같은 평판 디스플레이(Flat Panel Display, FPD)가 주를 이루었으나, 최근의 기술 향상과 함께 다양한 형태의 디스플레이가 제안되었다.
통상 디스플레이의 영상 구현은 정면에서만 이루어졌는데, 최근 들어 측면에도 영상이 구현되는 형태의 측면 커브드(curved) 스마트폰이 시판되고 있다.
상기 측면 커브드 스마트폰은 플렉서블한 기판을 이용하여 제조되고, 도 4에 도시한 바와 같이, 측면이 수직이 아니라 일정 각도로 자연스럽게 구부러진(curved) 구조를 갖는다. 이 단면은 도 4(b)의 원형에 표시한 바와 같이 단일한 곡면일 수도 있으며, 가장자리가 한 번 더 꺾이는 구조일 수 있다.
이러한 측면 커브드 스마트폰(100)은 평판형 스마트폰과 마찬가지로 표면에 보호 케이스를 장착하는데, 측면에까지 보호하기 위해서 3D 포밍 보호 케이스(120)를 사용하고 있다.
3D 포밍 보호 케이스(120)는 도 4의 (a) 및 (b)에 나타낸 바와 같이, 측면 커브드 디스플레이(100) 상에 부착되며, 상기 측면 커브드 디스플레이(110)의 형태에 따라 단부가 휘어져 있는 커브드 구조를 갖는다.
도 3은 종래 3D 포밍 보호 케이스의 제조 방법을 보이는 공정도이다.
구체적으로, 기재필름 원단롤 상에 하드 코팅액을 일면 코팅한 후, 경화하여 하드 코팅층을 형성하고, 각 디스플레이에 맞도록 재단 공정을 수행한 후, 3D 성형 공정을 수행하여 제조한다. 이렇게 제조된 보호 케이스(120)는 하드 코팅층이 형성되지 않은 기재필름의 타측면에 점착제를 도포 후 이형필름을 합지하여 시판된다.
상기 방법으로 제조된 3D 포밍 보호 케이스(120)는 하드 코팅층 형성 이후 포밍 공정을 수행하여 제조하고 있는데, 이는 평평한 필름을 외력을 가해 곡면으로 강제로 가공하는 공정이므로 곡면을 형성하는 영역에서 하드 코팅층에 크랙이 발생하여 보호필름 제작의 불량률이 증가하는 등의 문제가 발생한다.
또한, 포밍 공정을 수행하더라도 측면 커브드 디스플레이(110)의 곡면을 완벽하게 밀착될 수 있도록 가공이 어렵고, 완벽한 밀착을 위해선 결국 경도를 심각하게 낮춰야 하므로 여전히 컬링과 관련된 이슈를 안고 있다.
한편, 측면 커브드 디스플레이 구현을 위한 기판으로 유리 기판 또는 플라스틱 기판이 사용된다.
상기 유리 기판의 경우 측면 커브를 구현하기 위해 고온에서 열처리를 수행하고 있으며, 그 한계가 대략 5R 수준의 곡률 반경으로 낮으며, 고온으로 휘었기 때문에 외부 충격에 의해 쉽게 크랙이 발생하거나 깨지는 등의 문제가 발생한다.
또한, 플라스틱 기판은 포밍 공정을 통해 제조가 가능하나, 기판으로 사용하기 위해 유리 수준의 고경도 특성을 가져야 하므로 포밍 공정시 깨질 우려가 있으며, 곡률 반경을 높일 경우 가공이 용이하지 않아 경도를 낮춰야 하므로 유리 기판의 대체재로 사용하기에는 부족하다.
더불어, 포밍한 플라스틱 소재의 경우 코팅을 하지 않은 경우라 할지라도 원 상태로 복원하려는 탄성회복(Spring Back) 현상이 발생하여 3D 포밍 보호필름이나 기판으로 사용할 경우 크기가 변경하여 제품 불량률이 높아지는 새로운 문제가 발생한다.
모바일 기기의 보호 케이스의 재질과 관련하여, 최근에는 PMMA와 PC를 블렌딩(blending)하여 제조되는 PMMA/PC가 각광 받고 있다.
PC와 PMMA는 투명성 외에 역학성능을 비롯하여, 표면경도, 굴절률 등 많은 점에서 서로 다른 특성을 가지고 있다. PMMA는 연필경도 3H로 단단하지만, PC의 경우는 2B로서 굉장히 부드럽고 손상되기 쉽다.
따라서 종래에는 PC를 모바일 기기의 가장 바깥 부분에는 사용할 수 없었지만 이와 같이 PMMA와 블렌딩(blending)함에 의해 모바일 기기의 본체 케이스 및 보호 케이스에 적용하는 것이 가능해졌다. 한편, 종래에는 PMMA를 3D 구조를 가지도록 성형하는 것이 어려웠지만 이와 같이 PC와 블렌딩함에 의해 3D 구조를 가지도록 성형하는 것이 가능하게 되었다.
도 4은 PC, PMMA/PC, PMMA 각각의 응력-변형특성 및 동적 점탄성 특성을 나타낸다.
도 4의 왼쪽 그래프(a)는 PC, PMMA/PC, PMMA 각각의 응력-변형특성을 보이는 것이다. 도 4에서 곡선①은 PMMA이지만 굉장히 탄성률이 높은 반면, 완전히 늘어나지 못하고 바로 파단(破斷)되어 버린다. 한편, 곡선④는 PC이며 탄성률은 PMMA보다 떨어지지만 파단 성능은 우수함을 알 수 있다. PC/PMMA=80/20 블렌드(곡선③)에서는 그 중간의 성능을 발현하고 있음을 알 수 있다.
도 4의 오른쪽 그래프(b)는 PC, PMMA/PC, PMMA 각각의 동적 점탄성 특성을 나타낸다. 그래프 (b)에 있어서, tanδ의 피크는 유리전이점에 해당하는데 PMMA/PC의 경우 150 ~170℃ 사이에서 tanδ의 피크가 형성되고 있음을 알 수 있다.
고분자 물질은 점탄성 물질(viscoelastic materials)에 해당하며 이상적 고체의 특성과 이상적 액체의 특성이 공존하는 물질로써 탄성과 점성을 동시에 지닌다. tanδ는 물질의 댐핑(damping) 능력을 나타내는 척도이다.
따라서 PMMA/PC 기판을 이용하여 모바일 기기의 본체 케이스 및 보호 케이스를 제조하는 방법에 대한 필요성이 대두되고 있다.
대한민국 특허청 등록특허 10-1522838 (2015.05.27.) 대한민국 특허청 등록특허 10-1866784 (2018.06.12.)
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 고안된 것으로서
PMMA/PC(PolyMethyl Methacrylate/Polycarbonate) 소재의 기판(base)을 이용하여 휴대형 전자기기의 본체 케이스 및 보호 케이스를 제조할 때 적용되는 보호 필름을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기의 보호 필름을 제조하는 방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 PMMA/PC 기판을 이용하여 모바일 기기의 본체 케이스 및 보호 케이스를 제조하는 방법을 제공하는 것에 있다.
상기의 목적을 달성하는 본 발명에 따른 보호 필름의 제1실시예는
PMMA/PC 기판을 3D 성형할 때 적용되는 보호 필름에 있어서,
CPP 필름;
상기 CPP 필름 하부에 형성된 LDPE+HDPE 복합 폴리에틸렌 필름;
상기 LDPE+HDPE 복합 폴리에틸렌 필름의 하부에 형성된 점착층; 및
상기 점착층의 하부에 점착된 이형 필름;
을 포함하며,
여기서, 상기 CPP 필름의 두께는 60~150㎛ 이고,
상기 LDPE+HDPE 복합 폴리에틸렌 필름의 두께는 20~50㎛이며
상기 점착층의 두께는 2~30㎛ 이고,
상기 이형 필름의 두께는 19~50㎛인 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 LDPE+HDPE 복합 폴리에틸렌 필름은 99~60%의 LDPE 및 1~40%의 HDPE를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 보호 필름을 PMMA/PC 기판 부착 후 포밍 진행시, 금형 온도는 180℃ 이하에서 진행되는 것을 특징으로 한다.
상기의 목적을 달성하는 본 발명에 따른 보호 필름의 제2실시예는
PMMA/PC 기판을 3D 성형할 때 적용되는 보호 필름에 있어서,
CPP 필름;
상기 CPP 필름의 하부에 형성된 제1점착층;
상기 제1점착층의 하부에 형성된 LDPE+HDPE 복합 폴리에틸렌 필름;
상기 LDPE+HDPE 복합 폴리에틸렌 필름의 하부에 형성된 제2점착층; 및
상기 제2점착층의 하부에 점착된 이형 필름;
을 포함하며,
여기서, 상기 CPP 필름의 두께는 60~150㎛ 이고,
상기 제1점착층의 두께는 10~30㎛이고,
상기 LDPE+HDPE 복합 폴리에틸렌 필름의 두께는 40~100㎛이며
상기 제2점착층의 두께는 2~30㎛ 이고,
상기 이형 필름의 두께는 19~50㎛인 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 LDPE+HDPE 복합 폴리에틸렌 필름은 99~60%의 LDPE 및 1~40%의 HDPE를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 보호 필름을 PMMA/PC 기판 부착 후 포밍 진행시, 금형 온도는 180℃ 이하에서 진행되는 것을 특징으로 한다.
상기의 다른 목적을 달성하는 본 발명에 따른 보호 필름 제조 방법의 제1실시예는
PMMA/PC 기판을 3D 성형할 때 적용되는 보호 필름을 제조하는 방법에 어서,
기재층 제조 과정;
점착층 형성 과정;
이형필름 합지 과정;
을 포함하며,
상기 기재층 제조 과정은
60~150㎛ 두께의 CPP 필름을 준비하는 과정; 및
상기 CPP 필름 상에 용융된 LDPE+HDPE 복합 폴리에틸렌 수지를 압출하여 LDPE+HDPE 복합 폴리에틸렌 필름을 형성하는 LDPE+HDPE 복합 폴리에틸렌 필름을 형성 과정;
을 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 LDPE+HDPE 복합 폴리에틸렌 필름 형성 과정은 T-Die 공정을 이용하여 수행되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 LDPE+HDPE 복합 폴리에틸렌 필름 형성 과정은
LDPE 알갱이로 된 레진 및 HDPE 알갱이로 된 레진이 99~60%;1~40%로 혼합된 것을 310℃의 온도에서 용융하여 60~120m/min의 Line Speed로 20~50㎛의 두께로 압출하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 점착층 형성 과정은
슬롯다이 공정을 사용하여 라인스피드 15~30m/min 속도로 2~30㎛ 두께로 점착제를 점착 코팅 후 100℃ 온도로 열풍 건조시키는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 점착층의 점착력은 SUS304 기준 10~300gf/25mm인 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 이형 필름 합지 과정은 상기 점착층의 하부에 3~7kgf 압력으로 19~50㎛의 이형 필름을 합지하는 것을 특징으로 한다.
여기서,
아크릴계 단량체로서 2-에칠핵실아크릴 모노머(2-EHAM) 10~20중량부, 부틸아크릴레이트(BA) 5~10중량부, 메틸아크릴레이트(MA) 3~10중량부, 2-하이드록실 에칠 아크릴레이트 1~3중량부를 아크릴산(0.1~1중량부)를 포함하는 아크릴 모너머와 에틸아세테이트 40~60중량부, 아세톤 10~20중량부를 포함하는 용제 그리고 아조비스이소부틸나이트릴(AIBN) 0.1~0.3중량부를 포함하는 개시제를 반응기에 투입하고,
상기 반응기 외부에 75℃ 온수를 채워 넣어 서서히 75℃로 승온을 시킨 후 12시간 유지시키켜 점착제를 제조하는 점착제 제조 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 점착제 제조 과정은 MEK, EA 용제를 1:1 혼합하여 250RPM으로 교반하여 점착제 100%기준으로 고형분 40%가 되도록 조절하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 점착층 형성 과정은 상기 점착제 제조 과정에 의해 제조된 점착제에 작업 조건에 따라 상기 점착제에 아지리딘 경화제(2-ethyl-2-[[3-(2-methylaziridin-1-yl)propionyl]methyl]propane-1,3-diyl bis(2-methylaziridine-1-propionate) 1 ~ 10중량부를 첨가하여 사용하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 점착층 형성 과정은 슬롯다이 공정 진행시 작업 조건에 맞게 상기 점착제의 고형분을 20~30%로 조정하여 사용하는 것을 특징으로 한다.
상기의 다른 목적을 달성하는 본 발명에 따른 보호 필름 제조 방법의 제2실시예는
PMMA/PC 기판을 3D 성형할 때 적용되는 보호 필름을 제조하는 방법에 어서,
60~150㎛ 두께의 CPP 필름을 준비하는 과정;
제1점착층 형성 과정;
상기 제1점착층의 하부에 용융된 LDPE+HDPE 복합 폴리에틸렌 수지를 압출하여 LDPE+HDPE 복합 폴리에틸렌 필름을 형성 및 합하는 LDPE+HDPE 복합 폴리에틸렌 필름 합지 과정;
상기 LDPE+HDPE 복합 폴리에틸렌 필름의 하부에 제2점착층을 형성하는 제2점착층 형성 과정; 및
상기 제2점착층의 하부에 이형 필름을 합지하는 이형필름 합지 과정;
을 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 LDPE+HDPE 복합 폴리에틸렌 필름 합지 과정은 T-Die 및 블로우 공정을 이용하여 수행되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 LDPE+HDPE 복합 폴리에틸렌 필름 합지 과정은
LDPE 알갱이로 된 레진 및 HDPE 알갱이로 된 레진이 99~60%; 1~40% 혼합된 것을 310℃의 온도에서 용융하여 60~120m/min의 Line Speed로 20~50㎛의 두께로 압출하여 상기 제1점착층의 하부에 합지하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 제1점착층 형성 과정 및 상기 제2점착층 형성 과정은
슬롯다이 공정을 사용하여 라인스피드 15~30m/min 속도로 2~30㎛ 두께로 점착제를 점착 코팅 후 100℃ 온도로 열풍 건조시키는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 제2점착층의 점착력은 SUS304 기준 10~300gf/25mm인 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 이형 필름 합지 과정은
상기 점착층의 하부에 3~7kgf 압력으로 19~50㎛의 이형 필름을 합지하는 것을 특징으로 한다.
여기서,
아크릴계 단량체로서 2-에칠핵실아크릴 모노머(2-EHAM) 10~20중량부, 부틸아크릴레이트(BA) 5~10중량부, 메틸아크릴레이트(MA) 3~10중량부, 2-하이드록실 에칠 아크릴레이트 1~3중량부를 아크릴산(0.1~1중량부)를 포함하는 아크릴 모너머와 에틸아세테이트 40~60중량부, 아세톤 10~20중량부를 포함하는 용제 그리고 아조비스이소부틸나이트릴(AIBN) 0.1~0.3중량부를 포함하는 개시제를 반응기에 투입하고,
상기 반응기 외부에 75℃ 온수를 채워 넣어 서서히 75℃로 승온을 시킨 후 12시간 유지시키켜 점착제를 제조하는 점착제 제조 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 점착제 제조 과정은 MEK, EA 용제를 1:1 혼합하여 250RPM으로 교반하여 점착제 100%기준으로 고형분 40%가 되도록 조절하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 점착층 형성 과정은 상기 점착제 제조 과정에 의해 제조된 점착제에 작업 조건에 따라 상기 점착제에 아지리딘 경화제(2-ethyl-2-[[3-(2-methylaziridin-1-yl)propionyl]methyl]propane-1,3-diyl bis(2-methylaziridine-1-propionate) 1 ~ 10중량부를 첨가하여 사용하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 점착층 형성 과정은 슬롯다이 공정 진행시 작업 조건에 맞게 상기 점착제의 고형분을 20~30%로 조정하여 사용하는 것을 특징으로 한다.
상기의 또 다른 목적을 달성하는 본 발명에 따른 모바일 기기의 케이스 제조 방법은
PMMA/PC 기판을 열성형함에 의해 모바일 기기의 케이스를 제조하는 방법에 있어서,
PMMA/PC 기판과 CPP필름/LDPE+HDPE 복합 폴리에틸렌 필름 소재의 보호 필름을 합지하는 합지 과정;
상기 PMMA/PC 기판과 CPP필름/LDPE+HDPE 복합 폴리에틸렌 필름 소재의 보호 필름을 설정된 치수로 가공하는 절단 과정;
PMMA/PC 기판과 CPP필름/LDPE+HDPE 복합 폴리에틸렌 필름 소재의 보호 필름으로 구성된 성형 판넬을 모바일 기기의 본체 케이스 혹은 보호 케이스가 되도록 포밍가공하는 성형 과정; 및
성형된 성형 판넬로부터 상기 CPP필름/LDPE+HDPE 복합 폴리에틸렌 필름 소재의 보호 필름을 제거하는 보호 필름 제거 과정;
을 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, CPP필름/LDPE+HDPE 복합 폴리에틸렌 필름 소재의 보호 필름을 PMMA/PC 기판에 점착시킨 후 포밍 진행시, 금형온도는 180℃ 이하에서 진행되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 성형 과정은 150~160℃의 금형 온도에서 100초 간격으로 3회 포밍하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 보호 필름은
CPP 필름;
상기 CPP 필름의 하부에 형성된 LDPE+HDPE 복합 폴리에틸렌 필름;
상기 LDPE+HDPE 복합 폴리에틸렌 필름의 하부에 형성된 점착층; 및
상기 점착층의 하부에 점착된 이형 필름;
을 포함하며,
여기서, 상기 CPP 필름의 두께는 60~150㎛ 이고,
상기 LDPE+HDPE 복합 폴리에틸렌 필름의 두께는 20~50㎛이며
상기 점착층의 두께는 2~30㎛ 이고,
상기 이형 필름의 두께는 19~50㎛이며,
상기 LDPE+HDPE 복합 폴리에틸렌 필름은 99~40%의 LDPE 및 1~40%의 HDPE를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 보호 필름은
CPP 필름;
상기 CPP 필름의 하부에 형성된 LDPE 필름;
상기 LDPE 필름의 하부에 형성된 점착층; 및
상기 점착층의 하부에 점착된 이형 필름;
을 포함하며,
여기서, 상기 CPP 필름의 두께는 60~150㎛ 이고,
상기 LDPE 필름의 두께는 20~50㎛이며
상기 점착층의 두께는 2~30㎛ 이고,
상기 이형 필름의 두께는 19~50㎛인 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 보호 필름은
CPP 필름;
상기 CPP 필름의 하부에 형성된 HDPE 필름;
상기 HDPE 필름의 하부에 형성된 점착층; 및
상기 점착층의 하부에 점착된 이형 필름;
을 포함하며,
여기서, 상기 CPP 필름의 두께는 60~150㎛ 이고,
상기 HDPE 필름의 두께는 20~50㎛이며
상기 점착층의 두께는 2~30㎛ 이고,
상기 이형 필름의 두께는 19~50㎛인 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 보호 필름은
CPP 필름;
상기 CPP 필름의 하부에 형성된 제1점착층;
상기 제1점착층의 하부에 형성된 LDPE+HDPE 복합 폴리에틸렌 필름;
상기 LDPE+HDPE 복합 폴리에틸렌 필름의 하부에 형성된 제2점착층; 및
상기 제2점착층의 하부에 점착된 이형 필름;
을 포함하며,
여기서, 상기 CPP 필름의 두께는 60~150㎛ 이고,
상기 제1점착층의 두께는 10~30㎛이고,
상기 LDPE+HDPE 복합 폴리에틸렌 필름의 두께는 40~100㎛이며,
상기 제2점착층의 두께는 2~30㎛ 이고,
상기 이형 필름의 두께는 19~50㎛이며,
상기 LDPE+HDPE 복합 폴리에틸렌 필름은 99~40%의 LDPE 및 1~40%의 HDPE를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 보호 필름은
CPP 필름;
상기 CPP 필름의 하부에 형성된 제1점착층;
상기 제1점착층의 하부에 형성된 LDPE 필름;
상기 LDPE 필름의 하부에 형성된 제2점착층; 및
상기 제2점착층의 하부에 점착된 이형 필름;
을 포함하며,
여기서, 상기 CPP 필름의 두께는 60~150㎛ 이고,
상기 제1점착층의 두께는 10~30㎛이고,
상기 LDPE 필름의 두께는 40~100㎛이며,
상기 제2점착층의 두께는 2~30㎛ 이고,
상기 이형 필름의 두께는 19~50㎛인 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 보호 필름은
CPP 필름;
상기 CPP 필름의 하부에 형성된 제1점착층;
상기 제1점착층의 하부에 형성된 HDPE 필름;
상기 HDPE 필름의 하부에 형성된 제2점착층; 및
상기 제2점착층의 하부에 점착된 이형 필름;
을 포함하며,
여기서, 상기 CPP 필름의 두께는 60~150㎛ 이고,
상기 제1점착층의 두께는 10~30㎛이고,
상기 HDPE 필름의 두께는 40~100㎛이며,
상기 제2점착층의 두께는 2~30㎛ 이고,
상기 이형 필름의 두께는 19~50㎛인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 CPP필름/LDPE+HLPE 복합 폴리에틸렌 필름 소재의 보호 필름은 CPP 필름 및 LDPE+HLPE 복합 폴리에틸렌 필름의 적층 구조로 제작되어 높은 금형 온도에서 열성형시 안정적이며 곡면 포밍시 보호 필름이 들뜨는 것 및 점착제가 기재로 전이 혹은 전사되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명에 따른 CPP필름/LDPE+HLPE 복합 폴리에틸렌 필름 소재의 보호 필름 제조 방법은 높은 금형 온도에서 열성형시 안정적이며 곡면 포밍시 보호 필름이 들뜨는 것 및 점착제가 기재로 전이 혹은 전사되는 것을 방지하는 보호 필름을 제공하는 효과를 갖는다.
본 발명에 따른 모바일 기기의 케이스 제조 방법은 PMMA/PC 기판상에 CPP필름/LDPE+HLPE 복합 폴리에틸렌 필름 소재의 보호 필름을 적용하여 열성형함으로써 PMMA/PC 상에 오렌지 필이 형성되는 것을 방지하는 효과를 갖는다.
도 1은 종래의 모바일 기기용 본체 케이스 제조 방법을 보이는 공정도이다.
도 2는 스마트폰의 외형을 보인다.
도 3은 종래 3D 포밍 보호 케이스의 제조 방법을 보이는 공정도이다.
도 4는 PC, PMMA/PC, PMMA 각각의 응력-변형특성 및 동적 점탄성 특성을 나타낸다.
도 5는 오렌지 필 현상을 보이는 사진 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 보호 필름의 제1실시예의 구성을 보인다.
도 7은 도 6에 도시된 보호 필름을 제조하는 본 발명에 따른 보호 필름 제조 방법의 제1실시예를 제조하는 방법을 보이는 흐름도이다.
도 8은 본 발명에 따른 보호 필름의 제2실시예를 보인다.
도 9는 도 8에 도시된 보호 필름의 제조 방법을 보인다.
도 10은 본 발명에 따른 모바일 기기의 케이스 제조 방법을 보이는 공정도이다.
도 11은 포밍기의 외관을 보이는 것이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소로 사용하였다.
제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품, 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
먼저 본 발명의 명세서 전반을 통하여 사용되는 “모바일 기기(mobile [0042] device)”란 용어는 휴대폰(Cellular Phone), MP3(MPEG(Moving Pictures Experts Group)-1 Audio Layer-3), PMP(Portable Media Player), PDA(Personal Digital Assistant), 랩톱(laptop) 노트북, 미니 노트북, UMPC(Ultra-mobile Personal Computer), 태블릿 PC, 스마트폰(smart phone), 차량 거치용 네비게이션(Navigation), 휴대용 게임기기(Play Station Portable), 전자사전 등 휴대 가능하고 정보의 업로드 및/또는 다운로드가 가능한 모든 전자기기를 지칭한다.
또한 “포밍(forming)”이라는 용어는 플라스틱 기판을 가열 금형 내에서 가압하여 소정의 형태로 형상화하는 것으로 정의되며, “포밍체(formed body)”라는 용어는 상기한 소정의 형태로 형상화된 모바일 기기 케이스의 형태가 일반적이나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 특정한 성형품의 형태일 수도 있음은 물론이다.
또한 “케이스(case)”라는 용어는 본체 케이스 및 본체 케이스를 보호하기 위해 적용되는 보호 케이스를 포함하는 것으로 정의된다.
본 발명의 실시예에 있어서 PMMA/PC 원단으로서 MR58 즉, 일본 소재의 미츠비시 가스 케미칼(Mitsubishi Gas Chemical)로부터 입수 가능한 폴리카르보네이트/폴리메틸메타크릴레이트 복합 패널을 사용하고 있다.
PMMA/PC 기판을 열성형하여 모바일 기기의 본체 케이스 및 보호 케이스를 제조하는 경우 PMMA/PC 기판의 긁힘, 이물 흡착, 후공정 진행시 오염 등을 방지하기 위해 보호 필름을 적용할 필요가 있다.
이에 따라, 본 출원인은 PMMA/PC 기판에 여러 가지 재질의 보호 필름을 적용하여 모바일 기기의 본체 케이스 및 보호 케이스를 제조하기 위한 실험을 실시하였다.
먼저, PMMA/PC 기판 상에 폴리에틸렌 재질의 보호 필름(이하, PE 보호 필름이라 함)을 적층한 후 이 적층체를 포밍기에 적용하여 포밍함에 의해 모바일 기기의 본체 케이스 및 보호 케이스를 제조해 보았다.
PE 보호 필름을 적용한 결과, 본 출원인은 130℃ 이상에서 열성형시 PE 보호 필름이 녹는 현상으로 인하여 포밍 작업시 어려움이 발생하는 것을 알 수 있었다.
특히, 글라스틱(glasstic)이라고도 불리우는 PMMA/PC의 경우 130℃ 이하에서 열성형시 가공성이 떨어지며 좌,우 틀어짐 등이 발생하는 등 불량률이 높아져 양산성의 어려움이 발생하는 것을 알 수 있었다.
본 출원인은 PE 보호 필름 이외에도 다양한 재질의 보호 필름을 적용해 보았으나 생산성 및 불량률을 만족하는 결과를 얻을 수 없었다.
표 1은 보호 필름으로 사용되었던 다양한 기재들에 대한 실험 결과를 보인다.
기재별 실험 결과
구분 PE 필름 PET 필름 OPP 필름 나일론필름 TCU 필름
열성형성
(150℃/10min)		 PE녹음 및
점착제 전이		 주름 및 들뜸 주름 및 들뜸 주름 및 들뜸 양호
기재표면 - - 오렌지필 오렌지필 오렌지필
PE 필름; PolyEthylene film
PET 필름; PolyEthylene Terephthalate film
OPP 필름; Oriented PolyPropylene film
TPU 필름; Thermoplastic PolyRrethane film
CPP 필름; Cast PolyPropylene film
표 1에 있어서, 오렌지 필(ORANGE FEEL)은 성형 가공된 PMMA/PC 기판의 표면에서 오렌지 껍질 모양의 우둘두툴한 형상이 발생하는 것을 말한다.
도 5은 오렌지 필 현상을 보이는 사진 도면이다.
한편, 표 1에 있어서 점착제 전이는 보호 필름을 PMMA/PC 기판에 점착시키기 위해 사용한 점착제가 보호 필름 제거 후에도 PMMA/PC 기판 상에 남겨지는 것을 말한다.
이에 따라, 130℃ 내지 160℃의 성형 온도에서 녹지 않으면서 PMMA/PC 기판의 표면에서 오렌지 필 현상을 발생시키지 않는 새로운 재질의 보호 필름을 개발할 필요가 대두되었다.
이와 더불어, 보호 필름을 PMMA/PC 기판에 점착시키기 위해 사용한 점착제가 옆으로 삐져나오지 않도록 개선된 점착제를 개발할 필요 역시 대두되었다.
이에 따라 본 출원인은 CPP 필름과 LDPE+HDPE 복합 폴리에틸렌 필름을 적층한 구조의 보호 필름을 개발하였고, 이러한 보호 필름을 적용한 결과 130℃ 내지 160℃ 범위의 성형 온도에서 개발된 보호 필름이 녹지 않으면서도 PMMA/PC 기판 상에 오렌지 필 현상을 유발시키지 않는 것을 확인할 수 있었다.
또한, 새로운 조성의 점착제를 적용함에 의해 점착제 삐짐 현상이 발생하지 않는 것을 확인할 수 있었다.
[보호 필름의 제1실시예]
도 6은 본 발명에 따른 보호 필름의 제1실시예의 구성을 보인다.
도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 보호 필름의 제1실시예는
CPP 필름, LDPE+HDPE 복합 폴리에틸렌 필름, 점착층 그리고 이형 필름을 포함한다.
CPP 필름은 PP(Polypropylene)을 연신하지 않은 것 즉, 무연신 PP(casting PP) 필름을 말한다. CPP 필름은 T-Die 공법으로 제조되어 두께가 균일하며 투명도와 광택이 우수할 뿐 아니라 인쇄적성이 뛰어나다는 특징을 갖는다.
PMMA/PC 기판의 포밍 공정시, 금형 온도는 150~160℃ 범위에 있다. 이러한 금형 환경에 적합하도록, 본 발명의 보호 필름을 구성하는 구성 요소들 중에서 CPP 필름은 내열성 때문에 선택된 것이고 복합 폴리에틸렌 필름은 외관 상태의 적합성 때문에 선택된 것이다. 또한, LDPE+HDPE 복합 폴리에틸렌 필름의 부족한 내열성은 LDPE+HDPE 복합 폴리에틸렌 필름의 상부 및 하부에 배치되는 CPP 필름의 내열성 및 점착층의 내열성으로 보완하도록 하였다.
여기서, CPP 필름의 두께는 60~150㎛ 이고,
LDPE+HDPE 복합 폴리에틸렌 필름의 두께는 20~50㎛이며
점착층의 두께는 2~30㎛ 이고,
이형 필름의 두께는 19~50㎛이다.
LDPE+HDPE 복합 폴리에틸렌 필름의 두께가 20㎛ 보다 낮을 경우 CPP 필름과 복합 폴리에틸렌 필름 사이의 층간 부착력이 떨어질 수 있으며, 40㎛보다 높을 경우 외관상의 주름으로 인하여 후작업에 문제가 나타날 수 있다.
LDPE+HDPE 복합 폴리에틸렌 필름에서 각각을 단독으로 사용하는 것도 가능하지만 LDPE 함량이 99~60%이고 HDPE 함량이 1~40%인 것이 바람직하다.
HDPE 함량이 40%보다 높을 경우, 제조된 보호 필름이 딱딱하여 크랙(crack)이 발생하거나 열성형시 들뜸 및 오렌지필이 발생 될 수 있다.
보호 필름을 PMMA/PC 기판 부착 후 포밍 진행시, 금형 온도는 180℃이하에서 진행되는 것이 바람직하다.
[보호 필름 제조 방법의 제1실시예]
도 7은 도 6에 도시된 보호 필름을 제조하는 본 발명에 따른 보호 필름 제조 방법의 제1실시예를 제조하는 방법을 보이는 흐름도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 보호 필름 제조 방법의 제1실시예는
기재층 제조 과정;
점착층 형성 과정;
이형필름 합지 과정;
을 포함한다.
① 기재층 제조 과정
기재층은 CPP 필름과 이에 적층된 LDPE+HDPE 복합 폴리에틸렌 필름을 구비한다. LDPE+HDPE 복합 폴리에틸렌 필름은 T-Die 공정을 이용하여 형성되며 용융된 LDPE+HDPE 복합 폴리에틸렌 수지를 CPP 필름 상에 압출함에 의해 형성된다.
먼저, 60~150㎛ 두께의 CPP 필름이 준비된다.
CPP 필름 상에 용융된 LDPE+HDPE 복합 폴리에틸렌 수지를 압출하여 LDPE+HDPE 복합 폴리에틸렌 필름을 형성한다.
이와 같이 하여, CPP 필름과 LDPE+HDPE 복합 폴리에틸렌 필름으로 구성되는 기재층이 형성된다.
CPP 필름 상에 용융된 LDPE+HDPE 복합 폴리에틸렌 수지를 압출하기 위하여 티다이(T-DIE) 공정이 이용된다. LDPE 알갱이로 된 레진과 HDPE 알갱이로 된 레진이 소정의 함량으로 혼합된 것을 작업온도 310℃의 온도에서 용융 및 압출하여 CPP 필름 상에 합지되는 LDPE+HDPE 복합 폴리에틸렌 필름을 형성한다. CPP 필름에 합지되는 LDPE+HDPE 복합 폴리에틸렌 필름의 두께는 20~50㎛이며 Line Speed는 60~120m/min으로 작업한다. LDPE+HDPE 알갱이로 된 레진의 입자경은 용융하여 압출에 용이한 정도면 족하며, 특별하게 한정되지 않는다.
LDPE+HDPE 복합 폴리에틸렌 필름의 두께가 20㎛ 보다 낮을 경우 CPP 필름과 복합 폴리에틸렌 필름 사이의 층간 부착력이 떨어질 수 있으며, 40㎛보다 높을 경우 외관상의 주름으로 인하여 후작업에 문제가 나타날 수 있다.
또한 Line Speed가 120m/min보다 빠르면, 생산성은 좋으나 외관상태가 좋지 않다.
LDPE와 HDPE는 각각이 단독으로도 사용하는 것도 가능하지만 적절하게는 LDPE 함량이 99~60%이고 HDPE함량이 1~40%인 것이 바람직하다.
HDPE 함량이 40%보다 높을 경우, 제조된 보호 필름이 딱딱하여 크랙(crack)이 발생하거나 열성형시 들뜸 및 오렌지필이 발생 될 수 있다.
보호 필름은 PMMA/PC 기판 부착 후 포밍 진행시 금형 온도는 180℃이하에서 진행되는 것이 바람직하며, 금형 온도가 180℃ 이상일 경우 LDPE+HDPE 복합 폴리에틸렌 필름이 녹아 내려 보호 필름과 PMMA/PC 기판과의 접착면에서 점착제 전이가 발생될 수 있다.
본 발명에 따른 보호 필름을 적용하면, PMMA/PC 기판의 열성형 및 후공정에서의 고경도 하드코팅시 부착력, 연필경도, 끝부분의 말림(Curl) 등의 문제를 해결할 수 있다.
② 점착층 형성 과정
점착제의 조성 및 점착제 제조 과정에 대해서는 후술하기로 한다.
점착층으로서 LDPE+HDPE 복합 폴리에틸렌 필름의 부족한 내열성을 보완하는 특성과 점착제가 PMMA/PC 기판으로 전이 및 전사되지 않는 특성이 요구된다.
기재층을 구성하는 LDPE+HDPE 복합 폴리에틸렌 필름의 하부에 후술하는 방법에 의해 제조되는 점착제를 슬롯다이 공정을 사용하여 라인스피드 15~30m/min 속도로 2~30㎛ 두께로 점착 코팅 후 100℃ 온도로 열풍 건조시킨다.
점착제를 LDPE+HDPE 복합 폴리에틸렌 필름 표면에 점착할 때, 부착력 문제로 인하여 코로나 및 우레탄 프라이머(primer) 처리를 수행하는 것이 가능하며 점착층의 점착력은 PMMA/PC 기판에 따라 차이가 있다. 예를 들어, PMMA/PC 기판에 대한 표면처리 방식(예를 들어, 하드코팅 등)에 따라 적절한 점착력을 가지도록 조절될 수 있다.
점착력은 SUS304 기준 10~300gf/25mm이 바람직하며, 300gf/25mm 이상일 경우 열성형후 보호 필름의 제거가 어려우며 10gf/25mm 이하일 경우 재단 공정시 사이드면 들뜸 문제가 발생될 수 있다.
③ 이형필름 합지 과정
상기 점착층의 하부에 3~7kgf 압력으로 19~50㎛의 이형 필름을 합지한다.
이형 필름은 점착층에 이물 등이 흡착되지 않도록 보호하기 위한 것이며, 보호 필름을 PMMA/PC 기판에 부착할 때 제거된다.
또한, 기재층 및 이형 필름에는 사용처를 나타내도록 색상물 인쇄가 이루어질 수 있다.
④ 점착제 제조 과정
기재층 중에서 LDPE+HDPE 복합 폴리에틸렌 필름의 하부에 적용되는 점착제는 다음과 같이 제조된다.
아크릴계 단량체로서 2-에칠핵실아크릴 모노머(2-EHAM) 10~20중량부, 부틸아크릴레이트(BA) 5~10중량부, 메틸아크릴레이트(MA) 3~10중량부, 2-하이드록실 에칠 아크릴레이트 1~3중량부를 아크릴산(0.1~1중량부)를 포함하는 아크릴 모노머와 에틸아세테이트 40~60중량부, 아세톤 10~20중량부를 포함하는 용제 그리고 아조비스이소부틸나이트릴(AIBN) 0.1~0.3중량부를 포함하는 개시제를 반응기에 투입한다. 개시제의 함량은 오차가 최소화되도록 정밀하게 관리되는 것이 바람직하다.
반응기 외부에 75℃ 온수를 채워 넣어 서서히 승온을 시킨다.
반응기를 물에 담가 둔 채로 물의 온도를 75℃로 가열 및 12시간 유지시킨다.
온수를 채워 넣은 후 20분후 68℃의 온도에서 반응열이 발생하며 라디칼 반응을 개시한다.
반응이 개시되면, 반응 안정성을 확보한 후 12시간 동안 반응을 진행시킨다. 분자량이 크거나 작은 경우 반응이 잘못되어 물성이 달라질 수 있으므로 주의가 필요하다.
2-하이드록실 에칠 아크릴레이트(2-HEA)는 발열반응으로 점착제 겔이 발생할 수 있고, 아세톤은 반응성을 저해하여 분자량이 짧아지거나 높아질 수 있으므로 반응 조절이 필요하다.
이때, 반응 초기에 온도가 75℃를 초과하는 경우에는 급격한 반응으로 인해 점착제의 기포 및 폭발의 위험이 있으며, 65℃ 미만인 경우에는 미반응의 문제가 발생할 수 있다.
이후 분자량 측정기(Gel Permeation Chromatography, GPC)를 이용하여 평균분자량을 측정한다. 분자량은 40 ~ 60만 정도가 적당하다.
이렇게 제조된 점착제에 작업 조건에 따라 아지리딘 경화제(2-ethyl-2-[[3-(2-methylaziridin-1-yl)propionyl]methyl]propane-1,3-diyl bis(2-methylaziridine-1-propionate) 1 ~ 10중량부를 첨가하여 사용한다.
또한 MEK, EA 용제를 1:1 혼합하여 250RPM으로 교반하여 점착제 100%기준으로 고형분이 40%가 되도록 한다. 이후 슬롯다이 공정 진행시 작업 조건에 맞게 점착제의 고형분을 20~30%로 별도 조정하여 사용한다.
이것은 슬롯다이 작업시 이상적인 고형분 및 점도로 진행하기 위함이며, 고형분의 높고 낮음에 따라 외관상태 및 코팅두께에 문제가 발생될 수 있다.
또한 점도 부분은 브룩필드 점도계를 사용하여 500~1000cps로 조성 후 진행하는 것이 안정적인 외관 확보에 도움이 된다.
상기와 같이 조성된 점착제는 기재 밀착성이 우수하며, 내열성 및 내용제성 우수하며, 점착제의 경화 밀도가 우수하여 재박리성이 필요한 제품에 적합하다.
도 8은 본 발명에 따른 보호 필름의 제2실시예를 보인다.
도 8을 참조하면, 본 발명에 따른 보호 필름의 제2실시예는 CPP 필름, 제1점착층, LDPE+HDPE 복합 폴리에틸렌 필름, 제2점착층 그리고 이형 필름을 포함한다.
여기서, CPP 필름의 두께는 60~150㎛ 이고,
제1점착층의 두께는 10~30㎛이고,
LDPE+HDPE 복합 폴리에틸렌 필름의 두께는 40~100㎛이며
제2점착층의 두께는 2~30㎛ 이고,
이형 필름의 두께는 19~50㎛이다.
제1점착층의 점착력의 경우 1,000gf이상으로 진행하여 층간 점착력을 높여서 사용한다. 1,000gf 이하의 경우 포밍 작업 후 제거시 층간 분리 현상이 생길 수 있다.
LDPE+HDPE 복합 폴리에틸렌 필름의 두께가 20㎛ 보다 낮을 경우 CPP 필름과 복합 폴리에틸렌 필름 사이의 층간 부착력이 떨어질 수 있으며, 40㎛보다 높을 경우 외관상의 주름으로 인하여 후작업에 문제가 나타날 수 있다.
LDPE+HDPE 복합 폴리에틸렌 필름에서 각각을 단독으로 사용하는 것도 가능하지만 LDPE 함량이 99~60%이고 HDPE 함량이 1~40%인 것이 바람직하다.
HDPE 함량이 40%보다 높을 경우, 제조된 보호 필름이 딱딱하여 크랙(crack)이 발생하거나 열성형시 들뜸 및 오렌지필이 발생 될 수 있다.
보호 필름을 PMMA/PC 기판 부착 후 포밍 진행시, 금형 온도는 180℃이하에서 진행되는 것이 바람직하다.
도 9는 도 8에 도시된 보호 필름의 제조 방법을 보인다.
도 9에 도시된 것은 본 발명에 따른 보호 필름 제조 방법의 제2실시예에 상응한다.
① CPP 필름 준비 과정
CPP 필름(CASTING POLYPROPYLENE FILM) 60~150㎛를 준비한다.
② 제1점착층 형성 과정
조성된 점착제를 슬롯다이를 사용하여 라인스피드 15~30m/min속도로 5~30㎛ 점착 코팅 후 80℃ 온도로 열풍 건조시켜 제1점착층을 형성한다.
③ LDPE+HDPE 복합 폴리에틸렌 원단 합지 과정
상기 제1점착층의 하부에 3~7kgf 압력으로 LDPE+HDPE 복합 폴리에틸렌 필름 40~100㎛를 합지한다.
LDPE+HDPE 복합 폴리에틸렌 필름의 경우 T-Die 및 블로우 공정으로 LDPE(LOW DENSITY POLYETHYLENE)와 HDPE(HIGH DENSITY POLYETHYLENE)가 혼합된 것을 작업온도 220℃의 온도에서 용융하여 압출하며, CPP필름에 합지시 두께는 40~100㎛이다.
LDPE와 HDPE 비율은 단독으로도 사용이 가능하며 적절하게는 LDPE 함량이 99~60%이고 HDPE 함량이 1~40%인 것이 바람직하다.
④ 제2점착층 형성과정
CPP필름과 폴리에틸렌 합지 필름(기재 필름) 중의 폴리에틸렌 표면에 슬롯다이를 사용하여 조성된 점착제를 라인스피드 15~30m/min속도로 2~30㎛ 점착 코팅 후 100℃ 온도로 열풍 건조시켜 제2점착층을 형성한다.
⑤ 이형 필름 합지 과정
상기 제2점착층의 하부에 3~7kgf 압력으로 19~50㎛의 이형필름을 합지한다.
또한 기재필름 및 이형필름의 경우 사용처에 따라 색상물 인쇄 또한 가능하며 원단두께, 점착력, 점착두께, 이형필름 두께 변경 또한 가능하다.
공정 순서는 복합 폴리에틸렌 필름에 점착 공정 작업 후 CPP 필름을 점착하도록 변경 또한 가능하다.
상기 복합 폴리에틸렌 필름의 표면에 점착 진행시 부착력 문제로 인하여 코로나 및 우레탄 프라이머 처리 또한 가능하며 점착력은 PMMA/PC의 표면 상태에 따라 차이가 있다. PMMA/PC 기판에 대한 표면처리 방식(예를 들어, 하드코팅 등)에 따라 점착력 변경 또한 가능하다.
점착력은 SUS304기준 10~300gf/25mm이 바람직하며 이상일 경우 열성형후 필름 제거가 어려우며 10gf/25mm 이하일 경우 타발공정시 사이드면 들뜸 문제가 발생될 수 있다.
표 2는 본 발명에 따른 CPP/MP 보호 필름과 폴리에틸렌 보호 필름을 적용한 결과를 비교하여 보이는 것이다.
구분 폴리에틸렌 보호필름 CPP/MP 보호필름
내열성 130℃ 160℃
전이/전사(150℃ 기준) 점착제 전이 발생 양호
열성형성 사이드면 주름 양호
기재표면 오렌지필, 얼룩 양호
표 2를 참조하면, 본 발명에 따른 CPP/MP 보호 필름이 내열성, 전이/전사 특성, 열성형 특성, 기재 표면 특성 등에서 모두 우수한 결과를 보이는 것을 확인할 수 있다.
도 10은 본 발명에 따른 모바일 기기의 케이스 제조 방법을 보이는 공정도이다. 도 12에 도시된 방법은 PMMA/PC 기판에 CPP 필름/LDPE+HDPE 복합폴리에틸렌 필름 재질의 보호 필름을 적용하여 열성형 함에 의해 모바일 기기의 본체 케이스 및 보호 케이스를 제조하는 방법을 도식적으로 도시한다.
도 11을 참조하면, 본 발명에 따른 모바일 기기의 보호 케이스 제조 방법은
PMMA/PC 기판과 CPP필름/LDPE+HDPE 복합 폴리에틸렌 필름 소재의 보호 필름을 합지하는 합지 과정;
PMMA/PC 기판과 CPP필름/LDPE+HDPE 복합 폴리에틸렌 필름 소재의 보호 필름을 설정된 치수로 가공하는 절단 과정;
PMMA/PC 기판과 CPP필름/LDPE+HDPE 복합 폴리에틸렌 필름 소재의 보호 필름으로 구성된 성형 판넬을 모바일 기기의 본체 케이스 혹은 보호 케이스가 되도록 포밍가공하는 성형 과정; 및
성형된 성형 판넬로부터 상기 CPP필름/LDPE+HDPE 복합 폴리에틸렌 필름 소재의 보호 필름을 제거하는 보호 필름 제거 과정;
을 포함한다.
CPP필름/LDPE+HDPE 복합 폴리에틸렌 필름 소재의 보호 필름을 PMMA/PC 기판에 점착시킨 후 포밍 진행시, 금형온도는 180℃ 이하에서 진행되는 것이 바람직하다. 포밍 작업시 금형온도가 180℃ 이상일 경우 폴리에틸렌이 녹아 점착제 전이가 발생될 수 있다.
바람직하게는 PMMA/PC 기판의 바깥쪽에 CPP필름/LDPE+HDPE 복합 폴리에틸렌 필름 소재의 보호 필름을 부착하고 150~160℃의 금형 온도에서 100초 간격으로 3회 포밍한다.
본 발명에 따른 모바일 기기의 케이스 제조 방법에 있어서 CPP필름/LDPE+HDPE 복합 폴리에틸렌 필름 소재의 보호 필름을 사용하는 것을 개시하였지만, CPP필름/LDPE 필름 혹은 CPP필름/HDPE 필름 구조의 보호 필름을 사용하는 것도 가능하다.
본 발명에 따르면, PMMA/PC 기판의 열성형 및 후공정(예, 고경도 하드코팅)시 부착력, 연필경도, 말림(Curl) 등의 문제를 해결할 수 있다.
도 11은 포밍기의 외관을 보이는 것이다.
이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100...스마트폰
110...디스플레이 120...보호 케이스

Claims (39)

130℃ 내지 160℃ 의 금형 온도에서 3D 열성형되는 PMMA/PC 기판의 표면 상태를 보호하기 위해 적용되는 보호 필름에 있어서,
상기 PMMA/PC 기판의 3D 열성형시, 하기 LDPE+HDPE 복합 폴리에틸렌 필름의 내열성 보강을 위한 CPP 필름;
상기 PMMA/PC 기판의 3D 열성형시, 상기 PMMA/PC 기판의 외관 상태를 보호하기 위한 것으로서, 상기 CPP 필름 하부에 형성된 LDPE+HDPE 복합 폴리에틸렌 필름;
상기 LDPE+HDPE 복합 폴리에틸렌 필름에 점착성을 부여함과 더불어 상기 PMMA/PC 기판의 3D 열성형시 상기 LDPE+HDPE 복합 폴리에틸렌 필름의 내열성을 보강하기 위한 것으로서, 상기 LDPE+HDPE 복합 폴리에틸렌 필름의 하부에 형성된 점착층; 및
상기 점착층의 하부에 점착된 이형 필름;을 포함하며,
여기서, 상기 CPP 필름의 두께는 60~150㎛ 이고,
상기 LDPE+HDPE 복합 폴리에틸렌 필름의 두께는 20~50㎛이며
상기 점착층의 두께는 2~30㎛ 이고,
상기 이형 필름의 두께는 19~50㎛이며,
여기서, 상기 LDPE+HDPE 복합 폴리에틸렌 필름은 99~60%의 LDPE 및 1~40%의 HDPE를 포함하는 것을 특징으로 하는 보호 필름.
삭제
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130℃ 내지 160℃ 의 금형 온도에서 3D 열성형되는 PMMA/PC 기판의 표면 상태를 보호하기 위해 적용되는 보호 필름에 있어서,
상기 PMMA/PC 기판의 3D 열성형시, 하기 LDPE+HDPE 복합 폴리에틸렌 필름의 내열성 보강을 위한 CPP 필름;
상기 PMMA/PC 기판의 3D 열성형시 하기 LDPE+HDPE 복합 폴리에틸렌 필름의 내열성을 보강하기 위한 것으로서, 상기 CPP 필름의 하부에 형성된 제1점착층;
상기 PMMA/PC 기판의 3D 열성형시, 상기 PMMA/PC 기판의 외관 상태를 보호하기 위한 것으로서, 상기 CPP 필름 하부에 형성된 LDPE+HDPE 복합 폴리에틸렌 필름;
상기 LDPE+HDPE 복합 폴리에틸렌 필름에 점착성을 부여함과 더불어 상기 PMMA/PC 기판의 3D 열성형시 상기 LDPE+HDPE 복합 폴리에틸렌 필름의 내열성을 보강하기 위한 것으로서, 상기 LDPE+HDPE 복합 폴리에틸렌 필름의 하부에 형성된 제2점착층; 및
상기 제2점착층의 하부에 점착된 이형 필름;
을 포함하며,
여기서, 상기 CPP 필름의 두께는 60~150㎛ 이고,
상기 제1점착층의 두께는 10~30㎛이고,
상기 LDPE+HDPE 복합 폴리에틸렌 필름의 두께는 40~100㎛이며
상기 제2점착층의 두께는 2~30㎛ 이고,
상기 이형 필름의 두께는 19~50㎛이며,
여기서, 상기 LDPE+HDPE 복합 폴리에틸렌 필름은 99~60%의 LDPE 및 1~40%의 HDPE를 포함하는 것을 특징으로 하는 보호 필름.
삭제
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130℃ 내지 160℃ 의 금형 온도에서 3D 열성형되는 PMMA/PC 기판의 표면 상태를 보호하기 위해 적용되는 보호 필름을 제조하는 방법에 어서,
기재층 제조 과정;
점착층 형성 과정;
이형필름 합지 과정;
을 포함하며,
상기 기재층 제조 과정은
60~150㎛ 두께의 CPP 필름을 준비하는 과정; 및
상기 CPP 필름 상에 용융된 LDPE+HDPE 복합 폴리에틸렌 수지를 압출하여 LDPE+HDPE 복합 폴리에틸렌 필름을 형성하는 LDPE+HDPE 복합 폴리에틸렌 필름을 형성 과정;을 포함하며,
여기서, 상기 LDPE+HDPE 복합 폴리에틸렌 필름 형성 과정은
LDPE 알갱이로 된 레진 및 HDPE 알갱이로 된 레진이 99~60%;1~40%로 혼합된 것을 310℃의 온도에서 용융하여 60~120m/min의 Line Speed로 20~50㎛의 두께로 압출하는 것을 특징으로 하는 보호 필름 제조 방법.
제11항에 있어서, 상기 LDPE+HDPE 복합 폴리에틸렌 필름 형성 과정은 T-Die 공정을 이용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 보호 필름 제조 방법.
삭제
제11항에 있어서, 상기 점착층 형성 과정은
슬롯다이 공정을 사용하여 라인스피드 15~30m/min 속도로 2~30㎛ 두께로 점착제를 점착 코팅 후 100℃ 온도로 열풍 건조시키는 것을 특징으로 하는 보호 필름 제조 방법.
제14항에 있어서, 상기 점착층의 점착력은 점착력은 SUS304 기준 10~300gf/25mm인 것을 특징으로 하는 보호 필름 제조 방법.
제11항에 있어서, 상기 이형 필름 합지 과정은 상기 점착층의 하부에 3~7kgf 압력으로 19~50㎛의 이형 필름을 합지하는 것을 특징으로 하는 보호 필름 제조 방법.
제11항에 있어서,
아크릴계 단량체로서 2-에칠핵실아크릴 모노머(2-EHAM) 10~20중량부, 부틸아크릴레이트(BA) 5~10중량부, 메틸아크릴레이트(MA) 3~10중량부, 2-하이드록실 에칠 아크릴레이트 1~3중량부를 아크릴산(0.1~1중량부)를 포함하는 아크릴 모너머와 에틸아세테이트 40~60중량부, 아세톤 10~20중량부를 포함하는 용제 그리고 아조비스이소부틸나이트릴(AIBN) 0.1~0.3중량부를 포함하는 개시제를 반응기에 투입하고,
상기 반응기 외부에 75℃ 온수를 채워 넣어 서서히 75℃로 승온을 시킨 후 12시간 유지시키켜 점착제를 제조하는 점착제 제조 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 보호 필름 제조 방법.
제17항에 있어서, 상기 점착제 제조 과정은 MEK, EA 용제를 1:1 혼합하여 250RPM으로 교반하여 점착제 100%기준으로 고형분 40%가 되도록 조절하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 보호 필름 제조 방법.
제18항에 있어서, 상기 점착층 형성 과정은 상기 점착제 제조 과정에 의해 제조된 점착제에 작업 조건에 따라 상기 점착제에 아지리딘 경화제(2-ethyl-2-[[3-(2-methylaziridin-1-yl)propionyl]methyl]propane-1,3-diyl bis(2-methylaziridine-1-propionate) 1 ~ 10중량부를 첨가하여 사용하는 것을 특징으로 하는 보호 필름 제조 방법.
제19항에 있어서, 상기 점착층 형성 과정은 슬롯다이 공정 진행시 작업 조건에 맞게 상기 점착제의 고형분을 20~30%로 조정하여 사용하는 것을 특징으로 하는 보호 필름 제조 방법.
130℃ 내지 160℃ 의 금형 온도에서 3D 열성형되는 PMMA/PC 기판의 표면 상태를 보호하기 위해 적용되는 보호 필름을 제조하는 방법에 있어서,
60~150㎛ 두께의 CPP 필름을 준비하는 과정;
제1점착층 형성 과정;
상기 제1점착층의 하부에 용융된 LDPE+HDPE 복합 폴리에틸렌 수지를 압출하여 LDPE+HDPE 복합 폴리에틸렌 필름을 형성 및 합하는 LDPE+HDPE 복합 폴리에틸렌 필름 합지 과정;
상기 LDPE+HDPE 복합 폴리에틸렌 필름의 하부에 제2점착층을 형성하는 제2점착층 형성 과정; 및
상기 제2점착층의 하부에 이형 필름을 합지하는 이형필름 합지 과정;
을 포함하며,
여기서, 상기 LDPE+HDPE 복합 폴리에틸렌 필름 합지 과정은
LDPE 알갱이로 된 레진 및 HDPE 알갱이로 된 레진이 99~60%; 1~40% 혼합된 것을 310℃의 온도에서 용융하여 60~120m/min의 Line Speed로 20~50㎛의 두께로 압출하여 상기 제1점착층의 하부에 합지하는 것을 특징으로 하는 보호 필름 제조 방법.
제21항에 있어서, 상기 LDPE+HDPE 복합 폴리에틸렌 필름 합지 과정은 T-Die 및 블로우 공정을 이용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 보호 필름 제조 방법.
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제21항에 있어서, 상기 제1점착층 형성 과정 및 상기 제2점착층 형성 과정은
슬롯다이 공정을 사용하여 라인스피드 15~30m/min 속도로 2~30㎛ 두께로 점착제를 점착 코팅 후 100℃ 온도로 열풍 건조시키는 것을 특징으로 하는 보호 필름 제조 방법.
제21항에 있어서, 상기 제2점착층의 점착력은 SUS304 기준 10~300gf/25mm인 것을 특징으로 하는 보호 필름 제조 방법.
제21항에 있어서, 상기 이형 필름 합지 과정은
상기 제2점착층의 하부에 3~7kgf 압력으로 19~50㎛의 이형 필름을 합지하는 것을 특징으로 하는 보호 필름 제조 방법.
제21항에 있어서, 아크릴계 단량체로서 2-에칠핵실아크릴 모노머(2-EHAM) 10~20중량부, 부틸아크릴레이트(BA) 5~10중량부, 메틸아크릴레이트(MA) 3~10중량부, 2-하이드록실 에칠 아크릴레이트 1~3중량부를 아크릴산(0.1~1중량부)를 포함하는 아크릴 모너머와 에틸아세테이트 40~60중량부, 아세톤 10~20중량부를 포함하는 용제 그리고 아조비스이소부틸나이트릴(AIBN) 0.1~0.3중량부를 포함하는 개시제를 반응기에 투입하고,
상기 반응기 외부에 75℃ 온수를 채워 넣어 서서히 75℃로 승온을 시킨 후 12시간 유지시켜 점착제를 제조하는 점착제 제조 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 보호 필름 제조 방법.
제27항에 있어서, 상기 점착제 제조 과정은 MEK, EA 용제를 1:1 혼합하여 250RPM으로 교반하여 점착제 100%기준으로 고형분 40%가 되도록 조절하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 보호 필름 제조 방법.
제28항에 있어서, 상기 제1 점착층 형성 과정 및 제2 점착층 형성 과정은 상기 점착제 제조 과정에 의해 제조된 점착제에 작업 조건에 따라 상기 점착제에 아지리딘
경화제(2-ethyl-2-[[3-(2-methylaziridin-1-yl)propionyl]methyl]propane-1,3-diyl bis(2-methylaziridine-1-propionate) 1 ~ 10중량부를 첨가하여 사용하는 것을 특징으로 하는 보호 필름 제조 방법.
제29항에 있어서, 상기 제1 점착층 형성 과정 및 상기 제2 점착층 형성 과정은 슬롯다이 공정 진행시 작업 조건에 맞게 상기 점착제의 고형분을 20~30%로 조정하여 사용하는 것을 특징으로 하는 보호 필름 제조 방법.



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