KR102116376B1 - 자가복원성을 갖는 자동차 도장용 보호필름 - Google Patents

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Abstract

개시된 내용은 자가복원성을 갖는 자동차 도장용 보호필름에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기재층, 상기 기재층의 상부면에 형성되며, 폴리우레탄 혼합물로 이루어지는 자가복원층, 상기 자가복원층의 상부면에 형성되는 표면층, 상기 기재층의 하부면에 형성되는 착색층, 상기 착색층의 하부면에 형성되는 점착층 및 상기 점착층의 하부면에 형성되는 이형층으로 이루어진다.
상기의 적층구조로 이루어지는 자동차 도장용 보호필름은 다양한 색상 구현이 용이하며, 점착성, 발수성, 발유성, 내오염성 및 자가복원성능이 우수하다.

Description

자가복원성을 갖는 자동차 도장용 보호필름 {VEHICLE PAINTING PROTECTION FILM HAVING SELF RECOVERING FUNCTION}
개시된 내용은 자가복원성을 갖는 자동차 도장용 보호필름에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다양한 색상 구현이 용이하며, 점착성, 발수성, 발유성, 내오염성 및 자가복원성이 우수한 자가복원성을 갖는 자동차 도장용 보호필름에 관한 것이다.
일반적으로 자동차 도장 보호필름은 주로 열가소성 폴리우레탄 및 폴리염화비닐로 이루어진 점착필름을 많이 사용하고 있는데, 열가소성 폴리우레탄을 이용한 보호필름은 폴리우레탄의 특성상 탄성이 있어 스톤 칩이나 잔 스크래치부터 도장면을 보호할 수 있지만 저가인 황변 타입의 열가소성 폴리우레탄 필름은 열과 자외선에 의해 황변이 쉽게 발생하고 내구성이 저하되어 장기간 사용이 어려운 문제점이 있다.
또한, 종래에 열가소성 폴리우레탄을 이용한 보호필름은 폴리에틸렌 필름이나 폴리염화비닐 필름처럼 다양한 색상을 구현하기 어려웠으나. 산업기술이 발달하여 열가소성 폴리우레탄 필름에 백색 또는 흑색 마스터배치를 혼합하여 백색이나 흑색을 나타내는 폴리우레탄 필름이 생산되고 있지만, 상기의 방법으로 제조된 폴리우레탄 필름은 부분적으로 색상 편차가 있으며, 무색의 폴리우레탄 필름에 비해 물성이 저하되는 문제점이 있었다.
한편, 폴리염화비닐 필름으로 제조된 자동차 도장 보호용 필름은 다양한 색상 구현이 가능하나 열가소성 폴리우레탄으로 이루어진 필름에 비해 탄성과 내구성이 약해 외부의 충격에 의한 도장면의 보호 기능이 떨어지며 필름의 노화 현상이 빠르게 진행되는 문제점이 있었다.
한국특허등록 제10-1209194호(2012.11.30) 한국특허등록 제10-1596664호(2016.02.17)
개시된 내용은 다양한 색상 구현이 용이하며, 점착성, 발수성, 발유성, 내오염성 및 자가복원성이 우수한 자가복원성을 갖는 자동차 도장용 보호필름을 제공하는 것이다.
하나의 일 실시예로서 이 개시의 내용은 기재층, 상기 기재층의 상부면에 형성되며, 폴리우레탄 혼합물로 이루어지는 자가복원층, 상기 자가복원층의 상부면에 형성되는 표면층, 상기 기재층의 하부면에 형성되는 착색층, 상기 착색층의 하부면에 형성되는 점착층 및 상기 점착층의 하부면에 형성되는 이형층으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자가복원성을 갖는 자동차 도장용 보호필름에 대해 기술하고 있다.
바람직하기로는, 상기 기재층은 100 내지 250㎛의 두께로 형성되며, 열가소성 폴리우레탄으로 이루어질 수 있다.
더 바람직하기로는, 상기 자가복원층은 7 내지 20㎛의 두께로 형성될 수 있다.
더욱 바람직하기로는, 상기 폴리우레탄 혼합물은 폴리우레탄메타아크릴레이트, 실록산메타아크릴레이트, 경화제 및 용매로 이루어질 수 있다.
더욱 더 바람직하기로는, 상기 표면층은 70 내지 80㎛의 두께로 형성되며, 점착제가 도포된 폴리에틸렌테레프탈레이트 또는 자기점착성 폴리에틸렌으로 이루어질 수 있다.
더욱 더 바람직하기로는, 상기 착색층은 5 내지 12㎛의 두께로 형성되며, 아크릴계 바인더, 경화제, 용제로 이루어진 혼합물에 염료, 안료 및 도료로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상의 첨가제를 혼합하여 이루어지거나, 폴리에스터계 핫멜트 점착제, 경화제 및 용제로 이루어진 혼합물에 염료, 안료 및 도료로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상의 첨가제를 혼합하여 이루어질 수 있다.
더욱 더 바람직하기로는, 상기 점착층은 20 내지 40㎛의 두께로 형성되며, 아크릴계 점착제로 이루어질 수 있다.
이상에서와 같은 자가복원성을 갖는 자동차 도장용 보호필름은 다양한 색상 구현이 용이하며, 점착성, 발수성, 발유성, 내오염성 및 자가복원성능이 우수한 보호필름을 제공하는 탁월한 효과를 나타낸다.
도 1은 개시된 자가복원성을 갖는 자동차 도장용 보호필름을 나타낸 분해사시도이다.
도 2는 개시된 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 5을 통해 제조된 보호필름의 점착력을 시간 경과에 따라 측정하여 나타낸 그래프이다.
도 3은 개시된 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 5을 통해 제조된 보호필름의 발수성을 촬영하여 나타낸 사진이다.
도 4는 개시된 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 5을 통해 제조된 보호필름의 발유성을 측정하여 나타낸 사진이다.
도 5 내지 7은 개시된 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 5을 통해 제조된 보호필름의 점착성 유지력을 측정하여 나타낸 사진이다.
이하에는, 본 발명의 바람직한 실시예와 각 성분의 물성을 상세하게 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.
개시된 자가복원성을 갖는 자동차 도장용 보호필름은 기재층(10), 상기 기재층(10)의 상부면에 형성되며, 폴리우레탄 혼합물로 이루어지는 자가복원층(20), 상기 자가복원층(20)의 상부면에 형성되는 표면층(30), 상기 기재층(10)의 하부면에 형성되는 착색층(40), 상기 착색층(40)의 하부면에 형성되는 점착층(50) 및 상기 점착층(50)의 하부면에 형성되는 이형층(60)으로 이루어진다.
상기 기재층(10)은 개시된 자가복원성을 갖는 자동차 도장용 보호필름의 기재가 되는 층으로 100 내지 250㎛의 두께로 형성되며, 열가소성 폴리우레탄으로 이루어지는데, 무황변 열가소성 폴리우레탄으로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기의 기재층(10)은 개시된 자가복원성을 갖는 자동차 도장용 보호필름에 내충격성을 부여하여 외부의 충격으로부터 보호필름이 변형되는 것을 억제하는 역할을 한다.
상기 기재층(10)의 두게가 100㎛ 미만이면 상기의 효과가 미미하며, 상기 기재층(10)의 두께가 250㎛를 초과하게 되면 상기의 효과는 크게 향상되지 않으면서 보호필름의 전체적인 두께와 제조비용을 증가시키기 때문에 바람직하지 못하다.
상기 자가복원층(20)은 상기 기재층(10)의 상부면에 7 내지 20㎛의 두께로 형성되며, 폴리우레탄 혼합물로 이루어지는데, 외부의 충격이나 눌림현상으로부터 보호필름이 변형된 후에 다시 원래의 형태로 복원될 수 있도록 하는 역할을 한다.
상기 폴리우레탄 혼합물은 폴리우레탄메타아크릴레이트, 실록산메타아크릴레이트, 경화제 및 용매로 이루어지는 것이 바람직하며, 폴리우레탄메타아크릴레이트 100 중량부, 실록산메타아크릴레이트 20 내지 40 중량부, 경화제 1 내지 3 중량부 및 용매 50 내지 100 중량부로 이루어지는 것이 바람직하다.
이때, 상기 경화제는 벤조 페논, 케톤계 개시제, 벤조산, 안트라퀴논, 아실포스핀 등일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 용매는 헥산, 헵탄, 메틸렌클로라이드 등의 지방족 탄화수소 용매, 벤젠, 톨루엔, 피리딘, 퀴놀린, 아니솔, 메시틸렌(mesitylene), 자일렌 등의 방향족계 탄화수소 용매, 메틸 이소부틸 케톤, 1-메틸-2-피롤리디논(NMP), 시클로헥산온, 아세톤 등의 케톤계 용매, 테트라하이드로퓨란(THF), 이소프로필 에테르 등의 에테르계 용매; 에틸 아세테이트, 부틸 아세테이트, 프로필렌 글리콜 메틸 에테르 아세테이트 등의 아세테이트계 용매 등이 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기 자가복원층(20)의 두께가 7㎛ 미만이면 상기와 같은 복원효과가 미미하며, 상기 자가복원층(20)의 두께가 20㎛를 초과하게 되면 자가복원 효과는 크게 향상되지 않으면서 보호필름의 두께를 증가시키게 된다.
상기 표면층(30)은 상기 자가복원층(20)의 상부면에 70 내지 80㎛의 두께로 형성되며, 점착제가 도포된 폴리에틸렌테레프탈레이트 또는 자기점착성 폴리에틸렌으로 이루어지는데, 외부의 충격이나 스크래치로부터 개시된 자가복원성을 갖는 자동차 도장용 보호필름의 표면을 보호하는 역할을 하며, 개시된 자가복원성을 갖는 자동차 도장용 보호필름이 자동차의 도장면에 적용된 후에는 보호필름으로부터 제거된다.
상기 표면층(30)의 두께가 70㎛ 미만이면 상기의 효과가 미미하며, 상기 표면층(30)의 두께가 80㎛를 초과하게 되면 상기의 효과는 크게 향상되지 않으면서 보호필름의 두께를 증가시키기 때문에 바람직하지 못하다.
상기 착색층(40)은 상기 기재층(10)의 하부면에 5 내지 12㎛의 두께로 형성되며, 아크릴계 바인더, 경화제, 용제로 이루어진 혼합물에 염료, 안료 및 도료로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상의 첨가제를 혼합하여 이루어지거나, 폴리에스터계 핫멜트 점착제, 경화제 및 용제로 이루어진 혼합물에 염료, 안료 및 도료로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상의 첨가제를 혼합하여 이루어진다.
상기의 성분으로 이루어지는 착색층(40)은 개시된 자가복원성을 갖는 자동차 도장용 보호필름에 다양한 색상을 부여하는 역할을 하는데, 종래에 보호필름은 열가소성 폴리우레탄으로 이루어져 다양한 색상부여가 어려웠으나, 개시된 보호필름은 상기의 성분으로 이루어진 착색층(40)을 별도로 형성하여 혼합되는 염료, 안료 및 도료의 성분에 따라 다양한 색상을 부여할 수 있다.
일 예로, 상기 착색층(40)을 아크릴바인더 100 중량부, 경화제 1 중량부, 용제(메틸에틸케톤과 톨루엔이 1:1의 중량부로 배합) 50 중량부 및 안료로 카본블랙 10 중량를 혼합하면 형성하게 되면 검정색상을 나타내는 착색층이 형성되며, 상기의 성분으로 이루어지는 착색층은 상온에서의 점도가 80 내지 100cps이며 습도는 50 내지 60%를 나타낸다.
또한, 상기 안료로 카본블랙 대신 적색안료 1 중량부, 청색안료 0.25 중량부 및 황색안료 1 중량부를 혼합하게 되면 회색을 나타내는 착색층(40)이 형성된다.
또한, 상기 착색층(40)을 폴리에스터계 핫멜트 점착제 100 중량부, 경화제 1.5 중량부, 용제(메틸에틸케톤) 50 중량부 및 안료(에스터 계열 검정잉크) 10 중량부를 혼합하여 형성하게 되면 검정색상을 나타내는 착색층(40)이 형성된다.
상기 점착층(50)은 상기 착색층(40)의 하부면에 20 내지 40㎛의 두께로 형성되며, 아크릴계 점착제로 이루어지는데, 개시된 자가복원성을 갖는 자동차 도장용 보호필름에 점착성능을 부여하여 보호필름이 자동차의 도장면에 점착될 수 있도록 하는 역할을 한다.
더욱 상세하게는, 상기 점착층(50)은 아크릴점착제 100 중량부에 경화제 1.5 중량부, 경화지연제 0.6 중량부, 용제(메틸에틸케톤, 톨루엔 및 에틸아세테이트가 1:1:0.5 중량부로 혼합) 20 중량부가 혼합되어 이루어지는데, 상기의 성분으로 이루어지는 점착층은 우수한 점착력을 나타내는데, 상온에서 2000 내지 5000cps의 점도와 50 내지 60%의 습도를 나타낸다.
상기 점착층(50)의 두께가 20㎛ 미만이면 점착층(50)의 점착력이 저하되며, 상기 점착층(50)의 두께가 40㎛를 초과하게 되면 상기의 효과는 크게 향상되지 않으면서 보호필름의 두께와 제조비용을 증가시키기 때문에 바람직하지 못하다.
상기 이형층(60)은 상기 점착층(50)의 하부면에 40 내지 60㎛의 두께로 형성되며, 실리콘으로 표면처리된 폴리에틸렌테레프탈레이트로 이루어지는데, 상기 점착층(50)의 표면이 오염되는 것을 억제하는 역할을 하며, 개시된 자가복원성을 갖는 자동차 도장용 보호필름을 자동차의 도장면에 적용하기 전에 보호필름으로부터 제거된다.
상기의 적층구조로 이루어지는 자가복원성을 갖는 자동차 도장용 보호필름은 기재층(10)을 형성하고, 상기 기재층(10)의 하부면에 착색층(40)을 형성하고, 상기 착색층(40)의 하부면에 아크릴계 점착제를 코팅하여 점착층(50)을 형성하고, 상기 점착층(50)의 하부면에 이형층(60)을 형성하고, 상기 기재층(10)의 상부면에 자가복원층(20)과 표면층(30)을 순서대로 형성하는 과정을 통해 제조된다.
이하에서는, 개시된 자가복원성을 갖는 자동차 도장용 보호필름의 제조방법 및 그 제조방법을 통해 제조된 보호필름의 물성을 실시예를 들어 설명하기로 한다.
<실시예 1>
두께가 150㎛인 무황변성 열가소성 폴리우레탄으로 기재층을 형성하고, 상기 기재층의 하부면에 10㎛ 두께의 착색층{폴리에스터계 핫멜트 점착제 100 중량부, 경화제 1.5 중량부, 용제(메틸에틸케톤) 50 중량부 및 안료(에스터 계열 검정잉크) 10 중량부}을 형성하고, 상기 착색층의 하부면에 실리콘 처리된 75㎛ 두께의 이형층을 형성하고, 상기 기재층의 상부면에 폴리우레탄메타아크릴레이트 100 중량부, 실록산메타아크릴레이트 30 중량부, 경화제(벤조 페논) 2 중량부 및 용매(헥산) 70 중량부로 이루어진 자가복원층을 15㎛의 두께로 형성하고, 상기 자가복원층의 상부면에 75㎛의 두께를 나타내며 실리콘 점착제가 도포된 폴리에틸렌테레프탈레이트로 표면층을 형성하여 자가복원성을 갖는 자동차 도장용 보호필름을 제조하였다.
<실시예 2>
상기 실시예 1과 동일하게 진행하되, 착색층{아크릴바인더 100 중량부, 경화제 1 중량부, 용제(메틸에틸케톤과 톨루엔이 1:1의 중량부로 배합) 50 중량부 및 카본블랙 10 중량부를 혼합}을 형성하여 자가복원성을 갖는 자동차 도장용 보호필름을 제조하였다.
<실시예 3>
상기 실시예 1과 동일하게 진행하되, 착색층을 형성하지 않고 자가복원성을 갖는 자동차 도장용 보호필름을 제조하였다.
<비교예 1>
상기 실시예 1과 동일하게 진행하되, 폴리염화비닐로 기재층을 형성하여 자가복원성을 갖는 자동차 도장용 보호필름을 제조하였다.
<비교예 2>
SunTek C사의 자동차 도장용 투명 보호필름.
<비교예 3>
XPEL-Ultimate사의 자동차 도장용 투명 보호필름.
<비교예 4>
S사의 자동차 도장용 유색 보호필름.
<비교예 5>
F사의 자동차 도장용 투명 보호필름.
상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 5을 통해 제조된 보호필름의 점착력을 측정하여 아래 도 2에 나타내었다.
{단 점착력은 점착력 측정기인 디알테크의 Universal Test Machine (Korea) Model : DR 100을 이용하여 측정하였다.}
아래 도 2에 나타낸 것처럼, 개시된 실시예 1 내지 3을 통해 제조된 보호필름은 비교예 1 내지 5의 보호필름에 비해 우수한 점착력을 나타내는 것을 알 수 있다.
또한, 상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 5을 통해 제조된 보호필름의 발수성을 측정하여 아래 도 3에 나타내었다.
(단, 발수성은 제조된 보호필름에 물을 분무한 후에 물방울의 형상을 육안으로 관찰하는 방법을 이용하였다.)
아래 도 3에 나타낸 것처럼, 개시된 실시예 1 내지 3을 통해 제조된 보호필름은 비교예 2 내지 5의 보호필름에 비해 우수한 발수성을 나타내는 것을 알 수 있다.
또한, 상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 5을 통해 제조된 보호필름의 발유성을 측정하여 아래 도 4에 나타내었다.
(단, 발유성은 제조된 보호필름의 표면에 유성펜을 이용하여 마킹한 후에 천으로 닦아내는 과정에서 잘 지워지는 기준으로 확인하였다.)
아래 도 4에 나타낸 것처럼, 개시된 실시예 1 내지 3을 통해 제조된 보호필름은 비교예 2 내지 5의 보호필름에 비해 우수한 발유성을 나타내는 것을 알 수 있다.
또한, 상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 5을 통해 제조된 보호필름의 점착성 유지력을 측정하여 아래 도 5 내지 7에 나타내었다.
(단, 보호필름의 점착성 유지력은 가로 300mm×세로200mm인 아크릴판을 준비하고, 제조된 보호필름을 가로 25mm×세로150mm의 크기로 자른 후에, 잘려진 보호필름을 새로 방향으로 잡아당겨 세로 길이가 50mm가 되도록 늘린 후에, 상기 아크릴판에 부착하고, 늘려서 부착된 보호필름의 중앙부분을 절단한 후에 시간의 경과에 따른 점착성 유지여부를 육안으로 확인하는 방법을 이용하였다.)
아래 도 5 내지 7에 나타낸 것처럼, 보호필름을 아크릴판에 부착한 초기에는 모든 보호필름의 점착력이 유지되었으나, 30분이 경과하면 비교예 1 내지 5를 통해 제조된 보호필름에서 들뜸 현상이 발생하였고, 24시간이 경과한 후에는 모든 보호필름에서 들뜸현상이 발생하였으나, 실시예 1 내지 3을 통해 제조된 보호필름은 들뜸현상이 약하게 발생하는 것을 알 수 있다.
따라서, 개시된 자가복원성을 갖는 자동차 도장용 보호필름은 다양한 색상 구현이 용이하며, 발수성, 발유성, 내오염성 및 자가복원성능이 우수할 뿐만 아니라, 우수한 점착성이 오랜 기간 유지되는 것을 알 수 있다.
10 ; 기재층
20 ; 자가복원층
30 ; 표면층
40 ; 착색층
50 ; 점착층
60 ; 이형층

Claims (7)

  1. 기재층;
    상기 기재층의 상부면에 형성되며, 폴리우레탄 혼합물로 이루어지는 자가복원층;
    상기 자가복원층의 상부면에 형성되는 표면층;
    상기 기재층의 하부면에 형성되는 착색층;
    상기 착색층의 하부면에 형성되는 점착층; 및
    상기 점착층의 하부면에 형성되는 이형층;으로 이루어지는 보호필름으로,
    상기 기재층은 무황변 열가소성 폴리우레탄으로 이루어지며,
    상기 자가복원층은 7 내지 20㎛의 두께로 형성되고,
    상기 폴리우레탄 혼합물은 폴리우레탄메타아크릴레이트 100중량부, 실록산메타아크릴레이트 20 내지 40 중량부, 경화제 1 내지 3 중량부 및 용매 50 내지 100 중량부로 이루어지며,
    상기 점착층은 상온에서 2000 내지 5000 cps의 점도를 나타내는 것을 특징으로 하는 자가복원성을 갖는 자동차 도장용 보호필름.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 기재층은 100 내지 250㎛의 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 자가복원성을 갖는 자동차 도장용 보호필름.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 표면층은 70 내지 80㎛의 두께로 형성되며, 점착제가 도포된 폴리에틸렌테레프탈레이트 또는 자기점착성 폴리에틸렌으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자가복원성을 갖는 자동차 도장용 보호필름.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 착색층은 5 내지 12㎛의 두께로 형성되며, 아크릴계 바인더, 경화제, 용제로 이루어진 혼합물에 염료, 안료 및 도료로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상의 첨가제를 혼합하여 이루어지거나,
    폴리에스터계 핫멜트 점착제, 경화제 및 용제로 이루어진 혼합물에 염료, 안료 및 도료로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상의 첨가제를 혼합하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 자가복원성을 갖는 자동차 도장용 보호필름.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 점착층은 20 내지 40㎛의 두께로 형성되며, 아크릴계 점착제로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자가복원성을 갖는 자동차 도장용 보호필름.


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