KR102123811B1 - 무도장 메탈릭 소재의 외관 평가 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 무도장 메탈릭 소재의 외관 평가 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 무도장 메탈릭 소재 개발 시, 기존의 정성적인 외관 평가 방법(즉, 육안 상으로 평가하는 방법)과 달리, 외관을 정량적으로 평가할 수 있어 객관성을 유지할 수 있는 외관 평가 방법에 관한 것이다.

Description

무도장 메탈릭 소재의 외관 평가 방법{Method for evaluating appearance of metallic material without painting}
본 발명은 무도장 메탈릭 소재의 외관 평가 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 무도장 메탈릭 소재 개발 시, 기존의 정성적인 외관 평가 방법(즉, 육안 상으로 평가하는 방법)과 달리, 외관을 정량적으로 평가할 수 있어 객관성을 유지할 수 있는 외관 평가 방법에 관한 것이다.
열가소성 수지는 유리나 금속에 비하여 비중이 낮으며 우수한 성형성 및 내충격성 등의 기계적 물성을 가진다. 이러한 열가소성 수지를 이용한 플라스틱 소재는 전기전자 제품 및 자동차 부품 등의 분야에서 기존의 유리나 금속의 영역을 빠르게 대체하고 있다.
최근 친환경 무도장 소재에 대한 요구가 증가함에 따라 도장 공정 없이 소재 자체로 금속 도장과 유사한 느낌의 금속 질감 외관을 구현할 수 있는 메탈릭 소재에 대한 요구가 증가하고 있다. 특히 자동차 내외장용 플라스틱 소재는 고급스러운 느낌을 내기 위한 목적으로 광택이 없거나 낮은 소재를 사용하는 경우가 증가하고 있다.
이러한 도장 공정을 배제한 무도장 소재의 적용을 위하여 소재 자체에 금속 입자를 적용한 메탈릭 소재에 대한 개발이 지속적으로 진행되고 있으나, 사출 성형 후 소재 내의 금속 입자들로 발생되는 성형품의 외관 문제(특히, 웰드 라인 및 플로우 마크 등)로 추가적인 금형 변경 등이 필요하거나 적용이 제한되는 문제가 있다.
이러한 문제를 해결하기 위하여 금속 입자의 형상 및 종횡비 등을 조절하거나 금속 입자의 표면 코팅 물질을 개선하는 등의 연구가 지속적으로 진행되고 있으나 금속 입자 자체의 개선으로는 사출 성형 시의 금속 입자의 쏠림, 뭉침, 배향 등의 외관 문제를 개선하는 것은 한계가 있다.
또한, 무도장 메탈릭 소재의 외관을 객관적으로 평가할 수 있는 실효성 있는 방법이 현재로서는 존재하지 않는다. 종래에는 하기의 수식과 같은 플롭 인덱스(Flop index)를 측정하여 외관을 평가하여 왔다:
Figure 112018027677338-pat00001
그러나 플롭 인덱스 만으로는 단순히 소재 외관의 금속 질감 정도만 평가할 수 있을 뿐, 금속 입자로 인해 발생되는 웰드 라인 등의 불량 정도를 평가할 수 없었다. 이로 인해 금속 입자로 인해 발생되는 전반적인 불량 현상을 객관적인 수치로 나타낼 수 있는 소재의 외관 평가 방법이 존재하지 않으며, 현재는 육안 상으로 소재의 외관을 평가하는 것이 일반적이다.
그러나, 육안 상으로 소재의 외관을 평가하게 되면, 평가자 개인의 주관적 의견이 반영되어, 외관 평가의 객관성을 인정받을 수 없으며, 무도장 메탈릭 소재에 신규 기술을 적용하여 금속 입자로 인해 발생되는 전반적인 불량 현상을 개선하였다 하더라도 얼마나 개선이 되었는지, 혹은 얼마나 개선을 해야 하는지에 대해 정확히 알 수 없다.
따라서 무도장 메탈릭 소재 개발 시, 소재의 외관을 정성적 평가가 아닌 정량적 평가를 통해 객관성을 유지할 수 있는 외관 평가 방법이 필요한 실정이다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하고자 한 것으로, 무도장 메탈릭 소재 개발 시, 소재의 외관을 정량적으로 평가함으로써, 외관 평가의 객관성을 유지할 수 있는 소재의 외관 평가 방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
상기한 기술적 과제를 해결하고자 본 발명은, 하기 식 (1)로 정의되는 T/N_Flop_X의 값을 측정하는 단계를 포함하는, 무도장 메탈릭 소재의 외관 평가 방법을 제공한다:
Figure 112018027677338-pat00002
(1)
상기 식 (1)에서,
X는 무도장 메탈릭 소재 총 중량을 기준으로, 무도장 메탈릭 소재에 포함된 금속 입자의 중량%를 나타내고,
T/N_Flop_Reference는 X 중량%의 금속 입자를 포함하는 기준(Reference)되는 무도장 메탈릭 소재의 T/N_Flop의 값을 나타내며,
T/N_Flop_test는 X 중량%의 금속 입자를 포함하는 평가(test)되는 무도장 메탈릭 소재의 T/N_Flop을 나타내고,
상기 T/N_Flop은 하기 식 (2)로 정의되며,
Figure 112018027677338-pat00003
(2)
상기 식 (2)에서,
K는 하기 식 (3)으로 정의되고,
Figure 112018027677338-pat00004
(3)
T_Flop는 무도장 메탈릭 소재의 웰드 라인 부위의 플롭 인덱스(Flop index)를 나타내고,
N_Flop은 무도장 메탈릭 소재의 정상 부위의 플롭 인덱스(Flop index)를 나타내며,
상기 플롭 인덱스(Flop index)는 하기 식 (4)로 정의된다:
Figure 112018027677338-pat00005
(4)
상기 식 (4)에서,
L* 15°는 15°의 각도에서 측정된 반사광의 휘도를 나타내고,
L* 45°는 45°의 각도에서 측정된 반사광의 휘도를 나타내며,
L* 110°는 110°의 각도에서 측정된 반사광의 휘도를 나타낸다.
일 구체예에서, 본 발명의 무도장 메탈릭 소재의 외관 평가 방법은, 75°의 각도에서 측정한 무도장 메탈릭 소재의 스파클 강도(Sparkle intensity)인 75-스파클 인덱스(75-Sparkle index)를 측정하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
또한, 일 구체예에서, 본 발명의 무도장 메탈릭 소재의 외관 평가 방법은, 하기 식 (5)로 정의되는 T/N_G 인덱스(T/N_G index)의 값을 측정하는 단계를 추가로 포함할 수 있다:
Figure 112018027677338-pat00006
(5)
상기 식 (5)에서,
T_Graininess는 평가(test)되는 무도장 메탈릭 소재의 웰드 라인 부위의 입상도(Graininess) 값을 나타내고,
N_Graininess는 평가(test)되는 무도장 메탈릭 소재의 정상 부위의 입상도(Graininess) 값을 나타낸다.
본 발명에 따르면, 무도장 메탈릭 소재 개발 시, 무도장 메탈릭 소재의 외관을 정성적이 아닌 정량적으로 평가할 수 있어, 평가의 객관성을 유지할 수 있다. 뿐만 아니라, 본 발명의 무도장 메탈릭 소재의 외관 평가 방법을 통해 금속 입자로 인해 발생되는 웰드 라인 등의 불량의 정도를 파악할 수 있고, 금속 입자의 배향 및 분산 정도를 객관적으로 평가하여 외관 불량의 원인 및 현상을 쉽게 파악할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따라 외관이 평가되는 무도장 메탈릭 소재 시편의 일 예에 대한 모식도이다.
도 2는 본 발명에 따라 외관이 평가되는 무도장 메탈릭 소재 시편의 일 예에 대한 실제 사진이다.
도 3은 웰드(Weld) 부근의 금속 입자 배향을 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 플롭 인덱스(Flop index)에 따른 금속 질감을 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 소재 내의 금속 입자 함량이 1 중량%인 경우 T/N_Flop_1을 도출하는 과정에 대한 모식도이다.
도 6은 스파클 강도(Sparkle intensity)의 측정 원리를 나타낸 도면이다.
도 7은 정상(Normal) 부위와 웰드(Weld) 부위의 스파클 강도(Sparkle intensity) 및 이미지를 예시적으로 비교한 도면이다.
도 8은 첨가제 함량 변화에 따른 T/N_Flop_1과 75-스파클 인덱스(Sparkle index)의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 9는 입상도(Graininess)의 개념을 보여주는 도면이다.
도 10은 분산제 적용에 따른 T/N_Flop_1과 T/N_G 인덱스(T/N_G index)의 변화를 나타낸 그래프이다.
본 발명은 하기 식 (1)로 정의되는 T/N_Flop_X의 값을 측정하는 단계를 포함하는, 무도장 메탈릭 소재의 외관 평가 방법에 관한 것이다:
Figure 112018027677338-pat00007
(1)
상기 식 (1)에서,
X는 무도장 메탈릭 소재 총 중량을 기준으로, 무도장 메탈릭 소재에 포함된 금속 입자의 중량%를 나타내고,
T/N_Flop_Reference는 X 중량%의 금속 입자를 포함하는 기준(Reference)되는 무도장 메탈릭 소재의 T/N_Flop의 값을 나타내며,
T/N_Flop_test는 X 중량%의 금속 입자를 포함하는 평가(test)되는 무도장 메탈릭 소재의 T/N_Flop을 나타내고,
상기 T/N_Flop은 하기 식 (2)로 정의되며,
Figure 112018027677338-pat00008
(2)
상기 식 (2)에서,
K는 하기 식 (3)으로 정의되고,
Figure 112018027677338-pat00009
(3)
T_Flop는 무도장 메탈릭 소재의 웰드 라인 부위의 플롭 인덱스(Flop index)를 나타내고,
N_Flop은 무도장 메탈릭 소재의 정상 부위의 플롭 인덱스(Flop index)를 나타내며,
상기 플롭 인덱스(Flop index)는 하기 식 (4)로 정의된다:
Figure 112018027677338-pat00010
(4)
상기 식 (4)에서,
L* 15°는 15°의 각도에서 측정된 반사광의 휘도를 나타내고,
L* 45°는 45°의 각도에서 측정된 반사광의 휘도를 나타내며,
L* 110°는 110°의 각도에서 측정된 반사광의 휘도를 나타낸다.
본 발명에 대하여, 이하에서 보다 구체적으로 설명한다.
(1) T/N_Flop_X
무도장 메탈릭 소재
본 발명에 따라 외관이 평가되는 무도장 메탈릭 소재는, 예컨대, 열가소성 수지 성분 및 금속 입자 성분을 포함하는 열가소성 수지 조성물일 수 있다.
상기 열가소성 수지 성분으로는 무도장 메탈릭 소재로 적용 가능한 것이라면 특별한 제한이 없다. 상기 열가소성 수지 성분은, 예를 들면, 폴리아미드(PA) 수지, 폴리카보네이트(PC) 수지, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS) 수지, 변성 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(mABS) 수지, 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀 수지, 폴리에테르에테르케톤(PEEK) 수지, 폴리페닐렌설파이드(PPS) 수지, 변성 폴리페닐렌에테르(mPPE) 수지, 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 수지, 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT) 수지, 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물일 수 있으나, 특별히 이에 한정되지 않는다.
상기 금속 입자 성분의 재질에는 특별한 제한이 없으며, 성형품에서 요구되는 금속성 외관에 따라 금속 입자의 재질이 선택될 수 있다. 상기 금속 입자 성분은 임의의 금속 또는 임의의 2종 이상의 금속의 합금일 수 있으며, 구체적으로는 알루미늄 또는 알루미늄계 합금일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 또한 상기 금속 입자의 표면은 코팅이나 표면처리될 수 있다.
상기 금속 입자 성분의 평균 입도는, 예컨대, 5 내지 100 ㎛일 수 있고, 보다 구체적으로는 10 내지 80 ㎛일 수 있으며, 보다 더 구체적으로는 10 내지 60 ㎛일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
일 구체예에서, 상기 열가소성 수지 조성물에는, 열가소성 수지 성분 100 중량부를 기준으로, 0.1 내지 10 중량부, 보다 구체적으로는 0.1 내지 5 중량부, 보다 더 구체적으로는 0.25 내지 3 중량부의 금속 입자 성분이 함유될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
일 구체예에서, 상기 열가소성 수지 조성물은, 전술한 성분들 이외에도, 사출 성형 또는 압출 성형용 열가소성 수지 조성물에 통상적으로 첨가되는 하나 이상의 기타 첨가제, 예를 들어, 광 확산제, 산화 방지제, 활제, 자외선 흡수제, 광 안정제, 충격 보강제, 소광제, 난연제 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 첨가제를 추가로 포함할 수 있다.
평가 시편
본 발명에 따라 외관이 평가되는 무도장 메탈릭 소재 시편의 일 예에 대한 모식도 및 실제 사진을 각각 도 1 및 도 2에 나타내었다.
도 1의 모식도와 도 2의 실제 시편 모양에서 알 수 있듯이, 본 발명의 일 구체예에 있어서, 시편은 액자 모양일 수 있으며, 이는 사출 시 가운데에서 수지끼리 만나 웰드(Weld) 등의 불량이 생기도록 금형을 설계하여 제작될 수 있다.
보통 수지와 수지가 만나는 부분에 웰드가 생성되며, 수지가 금속 입자를 포함할 경우, 웰드 부근에서 금속 입자의 배향 및 분산이 틀어져 외관 불량을 만든다. 도 3에 웰드 라인 부위의 금속 입자 배향을 예시적으로 나타내었다.
평가 방법
도 2의 시편 사진에서 볼 수 있듯이, 수지와 수지가 만나는 가운데 부분에 역삼각형 모양의 웰드(T로 표시되었음) 라인이 생성되는 것이 관찰되고, 하기 식 (4)에 따라 측정된 웰드 라인 부위의 플롭 인덱스(Flop index)를 T_Flop이라고 칭한다. 또한 하기 식 (4)에 따라 측정된 웰드 라인이 생성되지 아니한 액자 시편의 정상 부위의 플롭 인덱스를 N_Flop이라고 칭한다. 상기 N_Flop은 웰드 라인이 생성되지 아니한 액자 시편의 정상 부위 어느 1 군데의 플롭 인덱스의 측정 값일 수 있고, 또는 웰드 라인이 생성되지 아니한 액자 시편의 정상 부위 어느 2 군데 이상의 플롭 인덱스의 측정 값의 평균일 수 있다.
Figure 112018027677338-pat00011
(4)
상기 식 (4)에서,
L* 15°는 15°의 각도에서 측정된 반사광의 휘도를 나타내고,
L* 45°는 45°의 각도에서 측정된 반사광의 휘도를 나타내며,
L* 110°는 110°의 각도에서 측정된 반사광의 휘도를 나타낸다.
본 발명의 일 구체예에서, 상기 N_Flop은 웰드 라인이 생성되지 아니한 액자 시편의 정상 부위 4군데(예를 들면, 액자 시편의 모서리 4 군데)의 플롭 인덱스의 측정 값의 평균일 수 있다.
상기 플롭 인덱스는 BYK사의 Mac i, X-Rite사의 ma68II 또는 Minolta사의 Spectrometer 를 이용하여 측정할 수 있으며, 바람직하게는 BYK사의 Mac i를 이용하여 측정할 수 있다.
외관의 불량이 없다면 N_Flop과 T_Flop의 차이는 없어야 한다. 하지만 실제로는, 웰드 라인 부위에서 금속 입자의 배향이 틀어지고 분산성 저하로 인해 외관 불량이 발생하고, 이로 인하여 T_Flop과 N_Flop의 차이가 발생한다.
이에 착안하여 T_Flop과 N_Flop의 비율로 금속 입자에 의한 외관 평가를 할 수도 있다. 그러나 이러한 방법으로는, 아래 표 1의 예시적인 비교 데이터로부터도 알 수 있듯이, 어느 샘플의 금속 질감이 좋으며, 동시에 외관이 보다 우수한지를 쉽게 결정할 수 없다.
Figure 112018027677338-pat00012
즉, T/N_Flop 비율((T_Flop/N_Flop)*100)만을 보면 1번 샘플이 2번 샘플보다 높으므로, 1번 샘플의 외관이 2번 샘플보다 우수해 보일 수 있다. 그러나, 각 플롭 인덱스의 절대적인 수치만 본다면 2번 샘플의 금속 질감이 1번 샘플보다 우수한 것으로 보일 수 있다.
통상적으로는, 무도장 메탈릭 소재 개발 시 금속 질감이 우수하면서 동시에 외관 불량이 적은 소재를 개발하고자 한다. 따라서, 하나의 수치적인 표현을 통하여 어느 샘플이 금속 질감 및 외관의 측면에서 보다 우수한지를 알 수 있도록 하는 평가 방법이 필요하다.
통상적으로 플롭 인덱스의 수치가 6.5 이상은 되어야 사람이 육안으로 금속 질감을 느끼기 시작한다. 플롭 인덱스에 따른 금속 질감을 예시적으로 도 4에 나타내었다.
이러한 플롭 인덱스를 기반으로, 본 발명자들은 T_Flop과 N_Flop의 비율을 보정할 수 있는 상수 K를 만들었으며, 이 상수 K는 하기 식 (3)으로 정의된다:
Figure 112018027677338-pat00013
(3)
상수 K를 도입하면 샘플의 플롭 인덱스 수치 자체가 낮아 발생할 수 있는 오류를 보정할 수 있으며 이를 활용하여 금속 질감 역시 보정될 수 있다.
이러한 상수 K를 활용하여 본 발명자들은 T/N_Flop이라는 새로운 인자를 만들었으며, 이는 하기 식 (2)로 정의된다:
Figure 112018027677338-pat00014
(2)
한편, 통상적으로 금속 입자의 함량이 증가할수록 플롭 인덱스의 수치는 증가하며, 이는 T/N_Flop의 상승을 이끈다. 하지만 금속 입자는 통상적으로 가격이 높으며, 소재 내의 금속 입자 함량이 증가할 경우, 가스 문제 등의 추가적인 문제가 발생할 수 있다.
따라서, 소재 내의 금속 입자의 함량은 줄이면서도, 금속 질감은 우수하고 외관 불량은 적은 소재를 개발하는 것이 원가적인 측면이나 가스 문제 등의 문제를 해결할 수 있는 궁극적인 방법이다. 따라서 금속 입자의 함량이 변동되어도 이를 보정하여 비교할 수 있는 수식이 필요하다. 이를 고려하여 본 발명자들은 T/N_Flop_X라는 새로운 인자를 만들었으며, 이는 하기 식 (1)로 정의된다:
Figure 112018027677338-pat00015
(1)
상기 식 (1)에서,
X는 무도장 메탈릭 소재 총 중량을 기준으로, 무도장 메탈릭 소재에 포함된 금속 입자의 중량%를 나타내고,
T/N_Flop_Reference는 X 중량%의 금속 입자를 포함하는 기준(Reference)되는 무도장 메탈릭 소재의 T/N_Flop의 값을 나타내며,
T/N_Flop_test는 X 중량%의 금속 입자를 포함하는 평가(test)되는 무도장 메탈릭 소재의 T/N_Flop을 나타낸다.
따라서 본 발명은, 상기 식 (1)로 정의되는 T/N_Flop_X의 값을 측정하는 단계를 포함하는, 무도장 메탈릭 소재의 외관 평가 방법을 제공한다.
상기 정의된 인자 T/N_Flop_X를 활용하면 동일 함량의 금속 입자가 포함되어 있는 무도장 메탈릭 소재의 금속 질감 및 외관 불량 정도를 비교할 수 있으며, 이를 바탕으로 기준(Reference)되는 무도장 메탈릭 소재 대비 외관의 향상 정도를 파악할 수 있다. 예시적으로, 무도장 메탈릭 소재 내의 금속 입자 함량이 1 중량%인 경우, T/N_Flop_1을 도출하는 과정에 대한 모식도를 도 5에 나타내었다.
본 발명의 일 구체예에서, 기준(Reference)되는 무도장 메탈릭 소재는 열가소성 수지 및 금속 입자를 함유하는 열가소성 수지 조성물이며, 상기 금속 입자는 Eckart사의 알루미늄 제품일 수 있고, 바람직하게는 15-20B일 수 있으며, 상기 열가소성 수지는 평가되는 무도장 메탈릭 소재에 사용된 열가소성 수지와 동일할 수 있고, 예를 들면, Nylon6(태광의 TK-2301)을 사용할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
도 5에 나타낸 과정에 따라 상기 샘플 1 및 2의 T/N_Flop_1 값을 계산하면 하기 표 2와 같다.
Figure 112018027677338-pat00016
상기 표 2에서, (T_Flop/N_Flop)*100에 따라 소재의 외관을 평가하는 방법은 종래 기술인 비교예에 해당하고, T/N_Flop_1에 따라 소재의 외관을 평가하는 방법은 본 발명의 실시예에 해당한다.
표 2로부터 알 수 있듯이, 본 발명에 따라 계산된 T/N_Flop_1의 값을 비교하면 금속 질감 및 외관의 경우 샘플 2가 우수하고 또한 얼마나 좋은지 정량적으로 파악할 수 있다. 반면, 종래 기술에서와 같이 T/N_Flop 비율((T_Flop/N_Flop)*100) 또는 각 플롭 인덱스의 절대적인 수치에 의해서는 어느 샘플이 보다 우수한지를 파악할 수 없다.
일 구체예에서, 본 발명의 무도장 메탈릭 소재의 외관 평가 방법은, 75°의 각도에서 측정한 무도장 메탈릭 소재의 스파클 강도(Sparkle intensity)인 75-스파클 인덱스(75-Sparkle index)를 측정하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 이하에서 구체적으로 설명한다.
(2) 75-스파클 인덱스(75-Sparkle index)
앞서 언급한 바와 같이, 금속 입자를 포함하는 무도장 메탈릭 소재의 외관 불량은 웰드 라인 부위에서 금속 입자의 배향이 틀어지는 현상 등으로 인해 발생한다. 따라서, 배향이 틀어진 정도를 수치적으로 정량화할 수 있으면, 외관 불량의 원인을 파악할 수 있고, 이에 따른 외관 개선의 방향도 쉽게 찾을 수 있다.
이러한 측면에서, 본 발명의 무도장 메탈릭 소재의 외관 평가 방법은, 75°의 각도에서 측정한 무도장 메탈릭 소재의 스파클 강도(Sparkle intensity)인 75-스파클 인덱스(75-Sparkle index)를 측정하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
스파클 강도는 플롭 인덱스와 마찬가지로 BYK사의 Mac i 장비를 사용하여 측정할 수 있으며, 그 원리는 도 6에 나타낸 바와 같다.
도 6과 같이, 15°, 45° 및 75°에서 빛을 조사하여 금속 입자에 의해 반짝거리는 정도를 수치화 및 이미지화할 수 있으며, 이를 분석하여 배향의 틀어진 정도를 파악할 수 있다. 45° 및 75°에서의 스파클 강도 수치가 높다는 것은 45° 및 75°로 틀어진 금속 입자의 수가 많다는 것을 의미하고 이로 인해 외관 불량이 발생되었을 가능성이 높다는 것을 의미한다.
예시적으로, 정상(Normal) 부위와 웰드(Weld) 라인 부위의 스파클 강도(Sparkle intensity) 데이터 및 이미지를 도 7에서 비교하였다.
도 7에서 정상 부위와 웰드 라인 부위의 스파클 강도를 비교하면 측정된 각도의 전 범위에서 웰드 라인 부위의 수치가 높은 것을 확인할 수 있다. 이는, 알려진 바와 같이 웰드 라인 부위에서 배향이 틀어지는 현상이 두드러진 것을 입증하며, 측정된 이미지를 통해서 눈으로도 확인할 수 있다. 측정된 수치 중에서도 특히 75°에서의 스파클 강도가 정상 부위와 웰드 라인 부위 간에 가장 확연하게 차이가 나며, 본 발명에서는 이 수치를 75-스파클 인덱스(75-Sparkle index)라고 칭하고, 배향을 측정할 수 있는 인자로 정의한다.
이 인자를 활용하면, 예컨대, 도 8에서와 같이 배향 개선 여부를 확인할 수 있다. 도 8은 T/N_Flop_1과 75-스파클 인덱스(Sparkle index)의 변화를 나타낸 그래프로서, 첨가제 함량 변화에 따른 배향 개선 효과를 확인할 수 있다.
도 8에 따르면, 배향이 틀어지는 것을 방지하는 첨가제를 첨가할수록 75-스파클 인덱스 수치가 작아지는 것을 확인할 수 있으며, 또한 75-스파클 인덱스가 작아질수록 T/N_Flop_1 수치가 높아지는 것을 확인할 수 있다. 이는 75-스파클 인덱스 수치가 작아질수록 배향이 틀어지는 금속 입자가 적은 것을 의미하며, 이로 인해 금속 질감 향상 및 외관 불량이 개선되었음을 의미한다.
일 구체예에서, 본 발명의 무도장 메탈릭 소재의 외관 평가 방법은, 하기 식 (5)로 정의되는 T/N_G 인덱스(T/N_G index)의 값을 측정하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 이하에서 구체적으로 설명한다:
Figure 112018027677338-pat00017
(5)
상기 식 (5)에서,
T_Graininess는 평가(test)되는 무도장 메탈릭 소재의 웰드 라인 부위의 입상도(Graininess) 값을 나타내고,
N_Graininess는 평가(test)되는 무도장 메탈릭 소재의 정상 부위의 입상도(Graininess) 값을 나타낸다.
(3) T/N_G 인덱스(T/N_G index)
금속 질감 향상 및 외관 개선을 위해 금속 입자의 배향을 조절하는 것도 중요하지만 금속 입자의 분산을 고르게 하는 것도 중요한 인자이다. 분산을 정의하는 인자 중 입상도(Graininess)라는 수치가 있다. 이는 BYK사의 Mac i를 통해 측정할 수 있는 수치이며, 금속 입자가 열가소성 수지 조성물에 얼마나 고르게 분산되어 있는지를 나타낸다.
측정된 입상도는 0 내지 15까지 수치로 표현되며 수치가 낮을수록 금속 입자가 고르게 분산되어 있음을 나타낸다. 도 9는 이러한 입상도의 개념을 보여주는 도면이다.
상기하였듯이, 웰드 라인 부위에서는 수지의 흐름에 의해 금속 입자의 배향이 틀어지고 분산성이 저하되어 금속 질감 저하 및 외관 불량이 발생된다. 따라서 정상 부위와 웰드 라인 부위의 입상도를 측정하면 항상 웰드 라인 부위의 입상도가 높게 측정되며, 정상 부위와 웰드 라인 부위 간의 입상도 차이를 줄이는 것이 외관을 개선하는 방향이다.
이에 착안하여 본 발명자들은 하기 식 (5)로 정의되는 T/N_G 인덱스(T/N_G index)를 고안하였고, 따라서 본 발명의 무도장 메탈릭 소재의 외관 평가 방법은 이를 측정하는 단계를 추가로 포함할 수 있다:
Figure 112018027677338-pat00018
(5)
상기 식 (5)에서,
T_Graininess는 평가(test)되는 무도장 메탈릭 소재의 웰드 라인 부위의 입상도 값을 나타내고,
N_Graininess는 평가(test)되는 무도장 메탈릭 소재의 정상 부위의 입상도 값을 나타낸다.
상기 T/N_G 인덱스 수치가 1에 가까울수록 정상 부위와 웰드 부위 간의 분산성이 유사함을 나타내며, 이는 금속 질감 향상 및 외관 불량이 개선되었음을 의미한다.
예시적으로, 분산용 첨가제 적용에 따른 T/N_Flop_1과 T/N_G 인덱스(T/N_G index)의 변화를 나타낸 그래프를 도 10에 나타내었다.
도 10으로부터 알 수 있듯이, 분산을 개선하는 첨가제를 첨가하는 경우, T/N_G 수치가 낮아지는 것을 확인할 수 있다. 또한 T/N_G 수치가 낮아짐에 따라 T/N_Flop_1 수치가 높아지는 것을 확인할 수 있으며, 이로부터, 분산성 향상이 금속 질감 향상 및 외관 개선에 효과적이라는 것을 알 수 있다.

Claims (3)

  1. 하기 식 (1)로 정의되는 T/N_Flop_X의 값을 측정하는 단계를 포함하는, 무도장 메탈릭 소재의 외관 평가 방법:
    Figure 112018027677338-pat00019
    (1)
    상기 식 (1)에서,
    X는 무도장 메탈릭 소재 총 중량을 기준으로, 무도장 메탈릭 소재에 포함된 금속 입자의 중량%를 나타내고,
    T/N_Flop_Reference는 X 중량%의 금속 입자를 포함하는 기준(Reference)되는 무도장 메탈릭 소재의 T/N_Flop의 값을 나타내며,
    T/N_Flop_test는 X 중량%의 금속 입자를 포함하는 평가(test)되는 무도장 메탈릭 소재의 T/N_Flop을 나타내고,
    상기 T/N_Flop은 하기 식 (2)로 정의되며,
    Figure 112018027677338-pat00020
    (2)
    상기 식 (2)에서,
    K는 하기 식 (3)으로 정의되고,
    Figure 112018027677338-pat00021
    (3)
    T_Flop는 무도장 메탈릭 소재의 웰드 라인 부위의 플롭 인덱스(Flop index)를 나타내고,
    N_Flop은 무도장 메탈릭 소재의 정상 부위의 플롭 인덱스(Flop index)를 나타내며,
    상기 플롭 인덱스(Flop index)는 하기 식 (4)로 정의된다:
    Figure 112018027677338-pat00022
    (4)
    상기 식 (4)에서,
    L* 15°는 15°의 각도에서 측정된 반사광의 휘도를 나타내고,
    L* 45°는 45°의 각도에서 측정된 반사광의 휘도를 나타내며,
    L* 110°는 110°의 각도에서 측정된 반사광의 휘도를 나타낸다.
  2. 제1항에 있어서, 75°의 각도에서 측정한 무도장 메탈릭 소재의 스파클 강도(Sparkle intensity)인 75-스파클 인덱스(75-Sparkle index)를 측정하는 단계를 추가로 포함하는, 무도장 메탈릭 소재의 외관 평가 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 하기 식 (5)로 정의되는 T/N_G 인덱스(T/N_G index)의 값을 측정하는 단계를 추가로 포함하는, 무도장 메탈릭 소재의 외관 평가 방법:
    Figure 112018027677338-pat00023
    (5)
    상기 식 (5)에서,
    T_Graininess는 평가(test)되는 무도장 메탈릭 소재의 웰드 라인 부위의 입상도(Graininess) 값을 나타내고,
    N_Graininess는 평가(test)되는 무도장 메탈릭 소재의 정상 부위의 입상도(Graininess) 값을 나타낸다.
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