KR102233237B1 - 플라스틱 적층체, 이의 제조방법 및 플라스틱 성형체 - Google Patents

플라스틱 적층체, 이의 제조방법 및 플라스틱 성형체 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 플라스틱 적층체는 하드코팅층이 형성된 플라스틱 필름을 대칭적인 적층 구조로 포함함으로써, 고온 환경에서 컬 발생이 획기적으로 줄어들 수 있다. 또한 상기 플라스틱 적층체는 각 층별 두께와 성분 및 공정 조건이 조절되어 치수 안정성 뿐만 아니라, 그 외 방오성 및 인쇄성 등의 특성이 보다 향상될 수 있다. 특히 상기 플라스틱 적층체는 적층 구조 내에 무광택 표면을 구비하여 제품에 적용 시에 고급스러운 느낌과 같은 심미적 효과를 줄 수 있다. 이에 따라, 상기 플라스틱 적층체로부터 성형된 플라스틱 성형체는 고내구성을 가지면서 다기능 복합화에 따른 비용 절감이 가능하므로, 종래의 글래스 소재를 대체하여 모바일 기기의 전면 또는 후면 커버로 적용될 수 있다.

Description

플라스틱 적층체, 이의 제조방법 및 플라스틱 성형체{PLASTIC LAMINATE, PREPARATION METHOD THEREOF AND PLASTIC MOLDED PRODUCT OBTAINED THEREFROM}
본 발명은 플라스틱 적층체, 이의 제조방법 및 플라스틱 성형체에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 모바일 기기의 전면 또는 후면에 커버로 적용되는 글래스 소재를 대체할 수 있는 플라스틱 소재의 커버에 관한 것이다.
모바일 기기의 전면 또는 후면 커버에는 외관, 치수 안정성 및 광학적 특성 면에서 장점을 갖는 글래스 소재가 일반적으로 사용되고 있다. 그러나, 이와 같이 모바일 기기에 사용되는 글래스 소재의 전면 또는 후면 커버는 외부 충격으로 인해 부서져 비산되기 쉽다. 또한, 최근 모바일 기기의 대면적화 경향에 따라 글래스 소재의 커버를 사용할 경우 경량화가 어렵고 원가가 상승하는 문제가 있다.
이에 따라 글래스 소재를 대체하여 플라스틱 소재를 이용한 커버를 개발하려는 시도가 이루어지고 있다. 특히 플라스틱 소재는 경량이면서 내충격성이 뛰어나고 부서지더라도 비산되지 않으며 원가가 낮은 장점이 있다.
한편, 전면 또는 후면 커버는 외부 환경으로부터 모바일 기기를 보호하는 역할이 요구되고, 이를 위해 플라스틱 기재층의 외부 노출면에 하드코팅층을 형성하여 표면 경도 및 내구성을 향상시키고 있다. 또한, 모바일 기기의 커버에는 다양한 디자인이 적용되므로, 기기 내부에 배치되는 하드코팅층에 몰드 성형이나 인쇄가 유리한 특성을 부여하는 것이 요구된다.
또한 최근 모바일 기기는 후면 커버에 입체적 컬러 또는 금속 질감이나 광택 등을 부여하여 차별화하고 있는데, 글래스 소재의 경우에는 이러한 디자인을 구현하기 위해 별도의 후가공 공정이 필요하므로 이를 대체하기 위한 플라스틱 소재가 지속적으로 연구되고 있다.
(특허문헌 1) 한국 공개특허공보 제 2017-5755 호
모바일 기기에 적용하기 위한 플라스틱 소재의 하드코팅 필름은 많은 장점에도 불구하고, 고온 환경에서 층간 열수축률 차이로 인해 컬이 발생하고 치수 안정성이 낮은 문제가 있었다.
이에 본 발명자들이 연구한 결과, 하드코팅층이 구비된 플라스틱 필름을 대칭적인 적층 구조로 설계함으로써, 고온 환경에서 컬 발생을 획기적으로 줄일 수 있었다. 또한, 적층체의 각 층별 두께와 성분 및 공정 조건을 조절하여 치수 안정성 뿐만 아니라, 그 외 방오성 및 인쇄성 등의 특성을 보다 향상시킬 수 있었다.
따라서, 본 발명의 과제는 기존의 하드코팅 필름의 낮은 치수 안정성을 개선하고 그 외 제반 특성을 향상시킨 플라스틱 적층체 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다. 또한 본 발명의 과제는 상기 플라스틱 적층체를 이용하여, 종래의 모바일 기기의 전면 또는 후면 커버로 적용되는 글래스 소재를 대체할 수 있는, 고내구성 및 저비용의 플라스틱 성형체를 제공하는 것이다.
특히 본 발명의 과제는 적층 구조 내에 무광택 표면 또는 데코레이션을 위한 층을 적용하여 심미적 효과를 강화한 플라스틱 적층체 및 이로부터 얻은 플라스틱 성형체를 제공하는 것이다.
상기 과제에 따라, 본 발명은 코어 기재층; 상기 코어 기재층의 일면 상에 순차적으로 배치된 제 1 기재층 및 제 1 하드코팅층을 포함하는 제 1 시트; 및 상기 코어 기재층의 타면 상에 순차적으로 배치된 제 2 기재층 및 제 2 하드코팅층을 포함하는 제 2 시트를 포함하고, 상기 제 1 기재층 및 상기 제 2 기재층이 1 : 0.9 내지 1 : 1.1의 두께비를 갖고, 상기 제 1 하드코팅층 및 상기 제 2 하드코팅층이 1 : 0.9 내지 1 : 1.1의 중량비를 갖는, 플라스틱 적층체를 제공한다.
상기 다른 과제에 따라, 본 발명은 제 1 기재층 상에 제 1 하드코팅층을 형성하여 제 1 시트를 얻는 단계; 제 2 기재층 상에 제 2 하드코팅층을 형성하여 제 2 시트를 얻는 단계; 코어 기재층의 일면 상에 상기 제 1 기재층이 대면하도록 상기 제 1 시트를 적층하는 단계; 및 상기 코어 기재층의 타면 상에 상기 제 2 기재층이 대면하도록 상기 제 2 시트를 적층하는 단계를 포함하고, 상기 제 1 기재층 및 상기 제 2 기재층이 1 : 0.9 내지 1 : 1.1의 두께비를 갖고, 상기 제 1 하드코팅층 및 상기 제 2 하드코팅층이 1 : 0.9 내지 1 : 1.1의 중량비를 갖는, 플라스틱 적층체의 제조방법을 제공한다.
일 구현예에 따르면, 상기 코어 기재층이 300㎛ 내지 500㎛의 두께를 갖고, 상기 제 1 기재층 및 상기 제 2 기재층이 75㎛ 내지 200㎛의 두께를 갖고, 상기 제 2 하드코팅층이 3㎛ 내지 6㎛의 두께를 갖고, 상기 플라스틱 적층체가 140℃에서 2시간 방치 후 모서리에 0.3 mm 이내 높이의 컬(curl) 변화를 갖는다.
특히 본 발명에 따르면 상기 제 1 하드코팅층이 표면에 패턴을 가지며, 이는 상기 제 1 하드코팅층의 표면에 무광택을 위한 패턴을 전사하는 것에 의해 구현될 수 있다. 상기 패턴은 무광택 등과 같은 데코레이션 기능을 위한 것일 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 플라스틱 적층체로부터 성형된, 플라스틱 성형체를 제공한다.
본 발명에 따른 플라스틱 적층체는 하드코팅층이 형성된 플라스틱 필름을 대칭적인 구조로 포함함으로써, 고온 환경에서도 컬 발생이 최소화될 수 있다. 또한 상기 플라스틱 적층체는 각 층별 두께와 성분 및 공정 조건이 조절되어 치수 안정성 뿐만 아니라, 그 외 방오성 및 인쇄성 등의 특성이 보다 향상될 수 있다. 특히 상기 플라스틱 적층체는 적층 구조 내에 무광택 표면을 부여하여 제품에 적용 시에 고급스러운 느낌과 같은 심미적 효과를 줄 수 있고, 또한 그 외 틴트 필름, 컬러 필터, 다층 반사형 편광 필름, 패턴층 및 무기증착층과 같은 데코레이션 기능을 위한 층도 적용 가능하다.
이에 따라, 상기 플라스틱 적층체로부터 성형된 플라스틱 성형체는 고내구성을 가지면서 다기능 복합화에 따른 비용 절감과 함께 심미적 효과를 가지므로, 종래의 글래스 소재를 대체하여 모바일 기기의 전면 또는 후면 커버로 유용하게 적용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 플라스틱 적층체의 단면도를 나타낸 것이다.
도 2는 표면에 패턴을 갖는 하드코팅층을 형성하는 공정을 모식적으로 나타낸 것이다.
도 3 및 4는 본 발명의 다른 구현예에 따른 플라스틱 적층체의 단면도를 나타낸 것이다.
도 5 및 6은 본 발명의 또 다른 구현예에 따른 플라스틱 적층체의 단면도를 나타낸 것이다.
이하 본 발명에 대해 첨부된 도면을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다. 첨부된 도면들에서 이해를 돕기 위해 크기나 간격 등이 과장되어 표시될 수 있으며, 또한 이 기술분야에 속하는 통상의 기술자에게 자명한 내용은 도시가 생략될 수 있다.
이하의 설명에서 각 구성요소가 다른 구성요소의 상 또는 하에 배치되는 것으로 기재될 경우, 이들 구성요소 사이에 또 다른 구성요소를 갖거나 갖지 않는 경우가 모두 포함되는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에서 어떤 구성요소가 다른 구성요소를 "포함"한다는 것은 특별한 기재가 없는 한 또 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 플라스틱 적층체의 단면도를 나타낸 것이다.
본 발명에 따른 플라스틱 적층체는, 도 1을 참조하여, 코어 기재층(100); 상기 코어 기재층(100)의 일면 상에 순차적으로 배치된 제 1 기재층(210) 및 제 1 하드코팅층(310)을 포함하는 제 1 시트(10); 및 상기 코어 기재층(100)의 타면 상에 순차적으로 배치된 제 2 기재층(220) 및 제 2 하드코팅층(320)을 포함하는 제 2 시트(20)를 포함하고, 상기 제 1 기재층(210) 및 상기 제 2 기재층(220)이 1 : 0.9 내지 1 : 1.1의 두께비를 갖고, 상기 제 1 하드코팅층(310) 및 상기 제 2 하드코팅층(320)이 1 : 0.9 내지 1 : 1.1의 중량비를 갖는다.
특히 본 발명에 따르면 상기 제 1 하드코팅층(310)은 표면에 패턴을 갖는다. 상기 패턴은 무광택과 같은 데코레이션 기능을 위한 것일 수 있다.
또한 상기 플라스틱 적층체는, 상기 코어 기재층(100)과 상기 제 1 시트(10) 사이에 배치된 제 1 접착층(410); 및 상기 코어 기재층(100)과 상기 제 2 시트(20) 사이에 배치된 제 2 접착층(420)을 더 포함할 수 있다.
또한 상기 플라스틱 적층체는 상기 언급한 층들 및 그 외에 하나 이상의 층을 더 포함하여 복수의 층들로 구성될 수 있다. 이에 따라 상기 플라스틱 적층체의 전체 층 수는 5개 이상일 수 있고, 예를 들어 5개 내지 15개일 수 있으며, 특별히 한정되지 않는다.
이하 각 구성 층별로 보다 구체적으로 설명한다.
코어 기재층
상기 코어 기재층은 상기 플라스틱 적층체의 중심에 위치하며, 전체 구조에 대한 지지체로 작용하고 성형성을 부여하는 역할을 한다.
상기 코어 기재층은 고분자 수지를 포함하고, 예를 들어 투명 고분자 수지를 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 코어 기재층은 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리이미드(PI), 환형올레핀중합체(COP), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리에테르설폰(PES), 폴리카보네이트(PC), 폴리에테르에테르케톤(PEEK), 폴리페닐렌설파이드(PPS), 폴리아미드(PA), 폴리시클로헥실렌디메틸렌테레프탈레이트(PCT) 및 폴리프로필렌(PP)으로 이루어진 군으로부터 선택된 고분자 수지, 또는 이들의 얼로이 수지(예: PC/PCT 얼로이 수지 또는 PET/PCT 얼로이 수지)를 포함할 수 있다.
구체적인 일례로서, 상기 코어 기재층은 폴리카보네이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리시클로헥실렌디메틸렌테레프탈레이트(PCT), 또는 이들의 얼로이 수지를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로 상기 코어 기재층은 폴리카보네이트를 포함하는 것이, 성형성을 부여하고 컬을 억제하는데 보다 유리할 수 있다.
상기 코어 기재층의 두께는 100㎛ 내지 1000㎛, 100㎛ 내지 600㎛, 150㎛ 내지 500㎛, 200㎛ 내지 450㎛, 200㎛ 내지 300㎛, 또는 300㎛ 내지 500㎛일 수 있다. 구체적으로, 상기 코어 기재층의 두께는 300㎛ 내지 500㎛이고, 상기 범위 내일 때, 전체 구조에 대한 지지력 및 성형성을 갖추면서 컬을 억제하는데 유리하다.
제 1 시트 및 제 2 시트의 대칭 구조
상기 제 1 시트는 상기 코어 기재층의 일면 상에 순차적으로 배치된 제 1 기재층 및 제 1 하드코팅층을 포함한다. 또한 상기 제 2 시트는 상기 코어 기재층의 타면 상에 순차적으로 배치된 제 2 기재층 및 제 2 하드코팅층을 포함한다.
상기 제 1 시트 및 상기 제 2 시트는 이를 구성하는 층의 두께 및 중량 면에서 대칭적인 구조를 이룰 수 있다.
구체적으로, 상기 제 1 하드코팅층 및 상기 제 2 하드코팅층은 1 : 0.9 내지 1 : 1.1의 중량비를 갖고, 상기 제 1 기재층 및 상기 제 2 기재층이 1 : 0.9 내지 1 : 1.1의 두께비를 가질 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 제 1 하드코팅층 및 상기 제 2 하드코팅층은 1 : 0.99 내지 1 : 1.01의 중량비를 갖고, 상기 제 1 기재층 및 상기 제 2 기재층이 1 : 0.99 내지 1 : 1.01의 두께비를 가질 수 있다.
제 1 기재층 및 제 2 기재층
상기 제 1 기재층 및 상기 제 2 기재층은 각각 상기 제 1 하드코팅층 및 상기 제 2 하드코팅층을 지지하는 역할을 한다.
상기 제 1 기재층 및 상기 제 2 기재층의 두께는 각각 10㎛ 내지 500㎛, 50㎛ 내지 300㎛, 75㎛ 내지 200㎛, 100㎛ 내지 200㎛, 100㎛ 내지 150㎛, 또는 150㎛ 내지 200㎛일 수 있다.
구체적으로, 상기 제 1 기재층 및 상기 제 2 기재층이 75㎛ 내지 200㎛ 또는 100㎛ 내지 200㎛의 두께를 가질 수 있다. 상기 두께 범위 내일 때 하드코팅층을 잘 지지하면서 컬 억제에 유리하다.
상기 제 1 기재층 및 상기 제 2 기재층은 고분자 수지를 포함하고, 구체적으로 투명 고분자 수지를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 제 1 기재층 및 상기 제 2 기재층은 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리이미드(PI), 환형올레핀중합체(COP), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리에테르설폰(PES), 폴리카보네이트(PC), 폴리에테르에테르케톤(PEEK), 폴리페닐렌설파이드(PPS), 폴리아미드(PA), 폴리시클로헥실렌디메틸렌테레프탈레이트(PCT) 및 폴리프로필렌(PP)으로 이루어진 군으로부터 선택된 고분자 수지, 또는 이들의 얼로이 수지(예를 들어 PC/PCT 얼로이 수지 또는 PET/PCT 얼로이 수지)를 포함할 수 있다.
구체적인 일례로서, 상기 제 1 기재층 및 상기 제 2 기재층은 각각 폴리카보네이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리시클로헥실렌디메틸렌테레프탈레이트(PCT), 또는 이들의 얼로이 수지를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로 상기 제 1 기재층 및 상기 제 2 기재층은 폴리에틸렌테레프탈레이트를 포함하는 것이, 성형 후 안정성을 부여하고 컬을 억제하는데 보다 유리할 수 있다.
제 1 하드코팅층 및 제 2 하드코팅층
상기 제 1 하드코팅층 및 상기 제 2 하드코팅층은 상기 플라스틱 적층체의 외곽에 배치되어 표면 경도, 방오성, 인쇄성 등을 향상시킨다.
상기 제 1 하드코팅층 및 상기 제 2 하드코팅층은 열가소성 수지, 열경화성 수지, UV 경화성 수지 등을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 표면 경도를 높여 높은 하드코팅성을 발휘할 수 있도록 UV 경화성 수지를 포함할 수 있다.
상기 열가소성 수지 및 열경화성 수지의 구체적인 예로는 아크릴계 수지, 우레탄계 수지, 에폭시계 수지, 우레탄 아크릴레이트계 수지, 에폭시 아크릴레이트계 수지, 셀룰로오스계 수지, 아세탈계 수지, 멜라민계 수지, 페놀계 수지, 실리콘계 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리에틸렌 수지, 폴리스티렌 수지, 폴리아미드 수지, 폴리이미드 수지, 이들의 혼합물 등을 들 수 있다.
상기 UV 경화성 수지로는 UV 광 조사에 의해 가교 및 경화되는 광중합성 프리폴리머를 사용할 수 있으며, 상기 광중합성 프리폴리머로는 양이온 중합형과 라디칼 중합형의 광중합성 프리폴리머를 들 수 있다. 상기 양이온 중합형 광중합성 프리폴리머의 예로는 에폭시계 수지나 비닐 에스테르계 수지 등을 들 수 있고, 상기 에폭시계 수지로는 비스페놀계 에폭시 수지, 노블라형 에폭시 수지, 지환식 에폭시 수지, 지방족 에폭시 수지 및 이들의 혼합물 등을 들 수 있다. 상기 라디칼 중합형 광중합성 프리폴리머로는, 1분자 중에 2개 이상의 아크릴로일기를 갖고, 가교 경화를 통해 3차원 망목 구조가 되는 아크릴계 프리폴리머(경질 프리폴리머)가 하드코팅성의 관점에서 바람직하게 사용될 수 있다.
상기 아크릴계 프리폴리머의 예로는 우레탄 아크릴레이트, 폴리에스테르 아크릴레이트, 에폭시 아크릴레이트, 멜라민 아크릴레이트, 폴리플루오로알킬 아크릴레이트, 실리콘 아크릴레이트 및 이들의 혼합물 등을 들 수 있다. 상기 우레탄 아크릴레이트계 프리폴리머는, 예컨대 폴리에테르 폴리올 또는 폴리에스테르 폴리올과 폴리이소시아네이트의 반응에 의해 얻어지는 폴리우레탄 올리고머를 (메트)아크릴산과의 반응을 통해 에스테르화함으로써 얻을 수 있다. 상기 폴리에스테르 아크릴레이트계 프리폴리머는, 예컨대 다가 카르복실산과 다카 알코올의 축합에 의해 얻어지는 양 말단에 수신기를 갖는 폴리에스테르 올리고머의 수산기를 (메트)아크릴산으로 에스테르화하거나, 또는 다가 카르복실산에 알킬렌옥시드를 부가하여 얻어지는 올리고머의 말단의 수산기를 (메트)아크릴산으로 에스테르화 함으로써 얻어질 수 있다. 상기 에폭시 아크릴레이트계 프리폴리머는, 예컨대 비교적 저분자량의 비스페놀형 에폭시 수지 또는 노블락 에폭시 수지의 옥시란 고리와 (메트)아크릴산과의 반응으로 에스테르화함으로써 얻을 수 있다.
상기 제 1 하드코팅층 및 상기 제 2 하드코팅층에 서로 다른 첨가제를 첨가하여 각각의 층에 요구되는 추가의 기능을 부여할 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 하드코팅층은 방오제를 포함하여, 지문, 얼룩, 스크래치 등이 방지되고 표면 경도가 우수할 수 있다. 또한 상기 제 2 하드코팅층은 레벨링제를 포함하여, 몰드 형성이나 인쇄를 용이하게 하는 프라이머층으로서의 기능도 할 수 있다.
예를 들어, 상기 방오제는 실리콘폴리에테르아크릴레이트, 폴리에테르변성아크릴기능성실록산, 플루오로폴리에테르 및 플루오로아크릴화합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있고, 상기 레벨링제는 비실리콘아크릴화합물 및 플루오로아크릴화합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.
상기 방오제 및 상기 레벨링제는 각각 상기 제 1 하드코팅층 및 상기 제 2 하드코팅층의 중량을 기준으로 0.001 중량% 내지 3 중량%, 또는 0.01 중량% 내지 1 중량%의 함량으로 첨가될 수 있다.
그 외 제 1 하드코팅층 및 상기 제 2 하드코팅층은 산화방지제, 광안정제, 광개시제 등의 통상적인 첨가제를 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 제 1 하드코팅층 및 상기 제 2 하드코팅층은 관능기가 1개 내지 10개, 2개 내지 10개, 4개 내지 10개, 6개 내지 10개, 또는 4개 내지 8개인 우레탄 아크릴레이트계 올리고머 수지 또는 이로부터 유래된 수지를 포함할 수 있으며, 내마모성 개선을 위해 유기 실리카 등을 추가로 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 제 1 하드코팅층 및 상기 제 2 하드코팅층은 관능기가 2개 내지 10개인 우레탄 아크릴레이트계 올리고머 수지 또는 이로부터 유래된 수지를 포함할 수 있다.
또한 상기 제 1 하드코팅층 및 상기 제 2 하드코팅층은 모두 3D 성형성이 우수할 수 있다.
본 발명의 플라스틱 적층체는, 도 1에서 보듯이, 상기 제 1 하드코팅층(310)의 표면에 무광택을 위한 패턴을 가질 수 있다. 상기 무광택을 위한 패턴은 상기 플라스틱 적층체의 외곽에 위치함으로써, 모바일 기기 등의 제품에 적용 시에 고급스러운 느낌과 같은 심미적인 효과를 줄 수 있다.
상기 무광택을 위한 패턴의 종류는 특별히 한정되지 않으며 예를 들어 불규칙적인 요철 패턴을 들 수 있다.
상기 제 1 하드코팅층은 특정 범위의 광학적 특성을 가질 수 있다. 예를 들어 상기 제 1 하드코팅층은 20% 내지 90%의 헤이즈를 가질 수 있다. 구체적으로, 상기 제 1 하드코팅층은 40% 내지 60%, 60% 내지 80%, 또는 50% 내지 70%의 헤이즈를 가질 수 있다.
상기 제 1 하드코팅층은 일정 수준 이상의 표면조도를 가질 수 있다.
예를 들어, 상기 제 1 하드코팅층의 Ra 표면조도는 0.1㎛ 이상, 0.2㎛ 이상, 또는 0.3㎛ 이상일 수 있고, 또한 3㎛ 이하, 2㎛ 이하, 또는 1㎛ 이하일 수 있다. 구체적인 예로서, 상기 제 1 하드코팅층의 Ra 표면조도는 0.1㎛ 내지 3㎛, 0.2㎛ 내지 1.5㎛, 또는 0.3㎛ 내지 0.85㎛일 수 있다.
또한, 상기 제 1 하드코팅층의 Rz 표면조도는 1㎛ 이상, 3㎛ 이상, 또는 5㎛ 이상일 수 있고, 또한 9㎛ 이하, 8㎛ 이하, 또는 7㎛ 이하일 수 있다. 구체적인 예로서, 상기 제 1 하드코팅층의 Rz 표면조도는 1㎛ 내지 9㎛, 3㎛ 내지 8㎛, 또는 4㎛ 내지 8㎛일 수 있다.
그 외에도, 상기 제 1 하드코팅층의 Rp 표면조도 및 Rv 표면조도는 각각 1㎛ 내지 6㎛, 1.5㎛ 내지 4㎛, 또는 2㎛ 내지 5㎛일 수 있다.
한편 상기 제 2 하드코팅층은 표면에 별다른 패턴을 갖지 않을 수 있다. 즉 상기 제 2 하드코팅층은 평탄한 하드코팅층일 수 있다.
이에 따라 상기 제 1 하드코팅층은 상기 제 2 하드코팅층에 비해 겉보기 밀도가 작을 수 있다. 예를 들어 상기 제 1 하드코팅층의 겉보기 밀도는 상기 제 2 하드코팅층에 비해 80% 이하, 70% 이하, 60% 이하, 구체적으로 40% 내지 60% 수준일 수 있다.
따라서 상기 제 1 하드코팅층과 상기 제 2 하드코팅층의 두께를 서로 다르게 조절하여 이들 간의 중량을 거의 동일하게 맞추는 것이 컬 발생 억제에 바람직하다. 일례로서, 상기 제 2 하드코팅층의 두께는 상기 제 1 하드코팅층의 두께의 80% 이하, 70% 이하, 60% 이하, 구체적으로 40% 내지 60% 수준일 수 있으나, 제 1 하드코팅층과 제 2 하드코팅층의 중량이 거의 동일한 수준이 된다면 특별히 한정되지 않는다. 이때 상기 제 1 하드코팅층의 두께는 마이크로미터와 같은 일반적인 측정기로 얻은 것일 수 있으며, 예를 들어 하드코팅층에 형성된 패턴의 상부로부터 하드코팅층의 바닥면까지의 차이일 수 있다.
상기 제 1 하드코팅층의 두께는 각각 3㎛ 이상, 4㎛ 이상, 5㎛ 이상, 6㎛ 이상, 또는 7㎛ 이상일 수 있다. 또한 상기 제 1 하드코팅층 및 상기 제 2 하드코팅층의 두께는 각각 50㎛ 이하, 30㎛ 이하, 20㎛ 이하, 15㎛ 이하, 12㎛ 이하, 10㎛ 이하, 9㎛ 이하, 또는 8㎛ 이하일 수 있다. 예를 들어 상기 제 1 하드코팅층 및 상기 제 2 하드코팅층의 두께는 각각 3㎛ 내지 50㎛, 4㎛ 내지 30㎛, 5㎛ 내지 20㎛, 5㎛ 내지 15㎛, 5㎛ 내지 12㎛ 또는 6㎛ 내지 10㎛일 수 있다.
상기 제 2 하드코팅층의 두께는 각각 1㎛ 이상, 2㎛ 이상, 3㎛ 이상, 4㎛ 이상, 또는 5㎛ 이상일 수 있다. 또한 상기 제 1 하드코팅층 및 상기 제 2 하드코팅층의 두께는 각각 50㎛ 이하, 30㎛ 이하, 20㎛ 이하, 10㎛ 이하, 8㎛ 이하, 7㎛ 이하, 또는 6㎛ 이하일 수 있다. 예를 들어 상기 제 2 하드코팅층의 두께는 각각 1㎛ 내지 50㎛, 1㎛ 내지 30㎛, 1㎛ 내지 20㎛, 1㎛ 내지 10㎛, 3㎛ 내지 10㎛ 또는 5㎛ 내지 10㎛일 수 있다.
구체적으로 상기 제 2 하드코팅층의 두께가 3㎛ 내지 6㎛인 것이 컬 억제에 유리하다. 또한 이때 상기 제 1 하드코팅층의 두께는 예를 들어 5㎛ 내지 12㎛일 수 있다.
제 1 접착층 및 제 2 접착층
상기 제 1 접착층은 상기 코어 기재층과 상기 제 1 시트 사이에 배치되어 이들 간의 접합력을 향상시키고 성형성을 부여한다. 또한 상기 제 2 접착층은 상기 코어 기재층과 상기 제 2 시트 사이에 배치되어 이들 간의 접합력을 향상시키고 성형성을 부여한다.
상기 제 1 접착층 및 상기 제 2 접착층은 1 : 0.5 내지 1 : 1.5의 두께비를 가질 수 있다. 상기 범위 내일 때, 상기 코어 기재층을 중심으로 양측으로 보다 대칭적인 구조를 갖게 되어 컬 발생이 억제될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제 1 접착층 및 상기 제 2 접착층은 1 : 0.9 내지 1 : 1.1의 두께비를 가질 수 있다.
상기 제 1 접착층 및 상기 제 2 접착층의 두께는 1㎛ 내지 50㎛, 3㎛ 내지 30㎛, 5㎛ 내지 20㎛, 5㎛ 내지 15㎛, 7㎛ 내지 12㎛, 또는 8㎛ 내지 12㎛일 수 있다. 구체적으로, 상기 제 1 접착층 및 상기 제 2 접착층은 5㎛ 내지 15㎛의 두께를 가질 수 있다. 상기 두께 범위 내일 때, 계면 접착력이 우수하면서 컬 억제에 보다 유리할 수 있다.
상기 제 1 접착층 및 상기 제 2 접착층은 접착제 수지를 포함하고, 추가로 경화제 및/또는 광개시제를 포함할 수 있다.
상기 접착제 수지는 특별히 한정되지 않으나, 예를 들어 UV 광 조사에 의해 경화될 수 있는 수지일 수 있으며, 그에 따라 상기 제 1 접착층 및 상기 제 2 접착층이 UV 경화를 거쳐 제조될 수 있다. 또한 상기 접착제 수지는 UV 광에 의해 황변되지 않고 UV 흡수제의 분산성이 양호한 수지일 수 있다. 예를 들어, 상기 접착제 수지는 폴리에스테르 수지, 아크릴 수지, 알키드 수지, 아미노 수지 등을 들 수 있다. 상기 접착제 수지는 단독으로 이용할 수 있으며, 혹은 2종 이상의 공중합체 또는 혼합물을 사용할 수 있다. 그 중에서도 광학 특성, 내후성, 기재와의 밀착성 등이 우수한 아크릴 수지가 바람직하다. 또한 상기 접착제 수지는 광학적으로 투명한 접착제(optical clear adhesive, OCA)일 수 있다.
상기 경화제는 상기 접착제 수지를 경화시킬 수 있는 물질이라면 특별히 한정되지 않는다. 구체적으로, UV 광에 의해 황변되지 않는 이소시아네이트 경화제, 에폭시 경화제 및 아지리딘 경화제로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택될 수 있다. 또한, 상기 경화제는 상기 제 1 접착층 및 상기 제 2 접착층 각각의 중량을 기준으로 0.2 내지 0.5 중량%, 0.3 내지 0.5 중량%, 0.3 내지 0.45 중량%, 또는 0.35 내지 0.45 중량%로 포함될 수 있다.
상기 광개시제는 UV 경화에 필요하며, 예를 들어 벤조페논(benzophenone)계, 티옥산톤(thioxanthone)계, α-하이드록시 케톤(α-hydroxy ketone)계, 케톤(ketone)계, 페닐 글리옥실레이트(phenyl glyoxylate)계 및 아크릴 포스파인 옥사이드(acryl phosphine oxide)계로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택될 수 있다. 상기 광개시제는 상기 제 1 접착층 및 상기 제 2 접착층 각각의 중량을 기준으로 0.1 내지 5.0 중량%로 포함될 수 있다.
컬 변화 및 굴곡성
상기 플라스틱 적층체는 고온에서 컬(curl) 변화가 매우 적다.
예를 들어, 상기 플라스틱 적층체는 140℃에서 2시간 방치 후 모서리의 컬 변화가 3.0 mm 이내, 2.0 mm 이내, 1.0 mm 이내, 0.5 mm 이내, 또는 0.3 mm 이내일 수 있다. 구체적으로, 상기 플라스틱 적층체는 140℃에서 2시간 방치 후 모서리에 0.3 mm 이내 높이의 컬 변화를 갖는다.
또한, 상기 플라스틱 적층체는 100℃에서 72시간 방치 후 모서리의 컬 변화가 3.0 mm 이내, 2.0 mm 이내, 1.0 mm 이내, 0.5 mm 이내, 또는 0.3 mm 이내일 수 있다.
또한 상기 플라스틱 적층체는 맨드릴 시험기 등을 이용한 굴곡성(bending) 측정 시에 7R 이하, 6R 이하, 또는 5R 이하를 나타낼 수 있고, 구체적으로 1R 내지 7R, 또는 3R 내지 6R을 나타낼 수 있다.
적층 구조의 구현예
일 구현예에 따르면, 상기 제 1 기재층 및 상기 제 2 기재층이 1 : 0.9 내지 1 : 1.1의 두께비를 갖고, 상기 제 1 하드코팅층 및 상기 제 2 하드코팅층이 1 : 0.9 내지 1 : 1.1의 중량비를 갖고, 상기 코어 기재층이 300㎛ 내지 500㎛의 두께를 갖고, 상기 제 1 기재층 및 상기 제 2 기재층이 75㎛ 내지 200㎛의 두께를 갖고, 상기 제 1 하드코팅층이 표면에 무광택을 위한 패턴을 갖고, 상기 제 2 하드코팅층이 3㎛ 내지 6㎛의 두께를 갖고, 상기 플라스틱 적층체가 140℃에서 2시간 방치 후 모서리에 0.3 mm 이내 높이의 컬 변화를 갖는다.
또한, 상기 플라스틱 적층체는 상기 코어 기재층과 상기 제 1 시트 사이에 배치된 제 1 접착층; 및 상기 코어 기재층과 상기 제 2 시트 사이에 배치된 제 2 접착층을 더 포함하고, 상기 제 1 접착층 및 상기 제 2 접착층이 1 : 0.5 내지 1 : 1.5의 두께비를 가질 수 있다.
상기 플라스틱 적층체의 총 두께는 400㎛ 내지 1000㎛, 500㎛ 내지 900㎛, 500㎛ 내지 750㎛, 700㎛ 내지 900㎛, 또는 600㎛ 내지 900㎛일 수 있다.
또한 상기 플라스틱 적층체가 하나 이상의 데코레이션 층을 포함하는 경우에도, 상기 코어 기재층을 중심으로 양면 상에 대칭적인 적층 구조를 유지하는 것이 바람직하며, 구체적으로 상기 코어 기재층의 일면 상에 배치된 층들(예: 데코레이션층을 포함하는 제 1 시트의 층들) 및 타면 상에 배치된 층들(예: 데코레이션층을 포함하는 제 2 시트의 층들)의 두께비 또는 중량비가 1 : 0.9 내지 1 : 1.1일 수 있다.
데코레이션 기능의 복합
상기 플라스틱 적층체를 구성하는 복수의 층들 중 적어도 하나의 층은 데코레이션 기능을 갖는 층(즉 데코레이션 층)으로 형성될 수 있다.
일례로서, 상기 플라스틱 적층체는 이를 구성하는 적어도 하나의 층이 데코레이션 층이거나, 상기 플라스틱 적층체를 구성하는 층 사이 또는 상기 플라스틱 적층체의 표면에 하나 이상의 데코레이션 층을 포함할 수 있다.
즉 상기 플라스틱 적층체는 앞서 언급한 층들(코어 기재층, 상기 제 1 기재층, 상기 제 2 기재층, 상기 제 1 하드코팅층, 상기 제 2 하드코팅층, 제 1 접착층, 제 2 접착층) 및/또는 그 외 층이 데코레이션 층으로 형성될 수 있다. 이와 같이 본 발명에 따른 플라스틱 적층체는 글래스 소재를 대체할 수 있는 적층 구조 내에 데코레이션 층을 적용하여 심미적 효과도 강화될 수 있다.
예를 들어, 앞서 언급한 코어 기재층, 제 1 기재층, 제 2 기재층, 제 1 하드코팅층, 제 2 하드코팅층, 제 1 접착층 및 제 2 접착층 중 적어도 어느 하나의 층이 데코레이션 층으로 형성될 수 있다. 구체적인 예로서, 도 4에서 보듯이, 상기 플라스틱 적층체의 제 2 기재층이 데코레이션 층(220')일 수 있다. 또는 상기 플라스틱 적층체의 제 1 시트(즉 제 1 기재층 및 제 1 하드코팅층) 또는 제 2 시트(즉 제 2 기재층 및 제 2 하드코팅층)가 데코레이션 층일 수도 있다.
또는 상기 플라스틱 적층체는 상기 언급한 층 외의 다른 구성 층이 데코레이션 층으로 형성될 수도 있다. 구체적으로, 상기 플라스틱 적층체는 상기 제 1 시트 또는 상기 제 2 시트의 표면 상에 데코레이션 층을 하나 이상 더 포함할 수 있다. 또한 상기 제 1 기재층 및 상기 제 2 기재층 중 적어도 하나와 상기 코어 기재층 사이에 데코레이션 층을 더 포함할 수도 있다.
일례로서, 본 발명의 플라스틱 적층체는 데코레이션 층으로서 틴트(tint) 필름을 포함할 수 있다. 상기 틴트 필름은 고분자 필름에 염료 또는 안료를 적용하여 특정 컬러를 나타내는 필름을 의미한다. 예를 들어, 상기 플라스틱 적층체를 구성하는 적어도 하나의 층이 염료 또는 안료를 포함하는 데코레이션 층으로 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 제 1 하드코팅층 및 상기 제 2 하드코팅층 중 적어도 하나가 염료 또는 안료를 포함하는 데코레이션 층이거나, 상기 제 1 기재층 및 상기 제 2 기재층 중 적어도 하나와 상기 코어 기재층 사이에 염료 또는 안료를 포함하는 데코레이션 층을 더 포함할 수 있다. 또는, 상기 플라스틱 적층체는 상기 제 1 접착층 및 상기 제 2 접착층 중 적어도 하나가 염료 또는 안료를 포함하는 데코레이션 층일 수 있다. 예를 들어 도 3에서 보듯이, 상기 플라스틱 적층체의 제 2 접착층이 염료 또는 안료를 포함하는 데코레이션 층(420')으로 형성될 수 있다.
다른 예로서, 본 발명의 플라스틱 적층체에서, 상기 제 1 기재층 및 상기 제 2 기재층 중 적어도 하나가 컬러 필터, 다층 반사형 편광 필름, 다이크로익 필터, 패터닝 필름 및 증착 필름으로 이루어진 군에서 선택되는 데코레이션 층일 수 있다.
상기 컬러 필터는 특정 파장 대역의 광이 투과하는 것을 차단하여 투과광의 컬러를 조절하는 필름을 의미한다. 상기 컬러 필터는 가시광 영역을 흡수하는 염료 또는 안료를 통해 색상을 구현할 수 있다. 상기 컬러 필터는 열경화성 수지, UV 경화성 수지 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있으며, 구체적으로 열경화성 또는 UV 경화성의 우레탄 수지, 아크릴 수지, 에폭시 수지 등을 포함할 수 있다. 또한 상기 컬러 필터는 염료 또는 안료분산체를 더 포함할 수 있고, 상기 안료분산체는 안료; 및 히드록시기 및 카르보닐기 중 적어도 하나를 3 내지 8개 갖는 올리고머 화합물을 포함할 수 있다. 상기 염료의 함량은, 상기 컬러 필터의 총 중량에 대하여, 0.001 내지 3 중량% 구체적으로 0.01 내지 1 중량%일 수 있고, 상기 안료분산체의 함량은, 상기 컬러 필터의 총 중량에 대하여, 2 내지 5 중량%, 구체적으로 2 내지 4 중량%일 수 있다. 상기 컬러 필터에 사용되는 염료는 흡수 파장이 380nm 내지 780nm 대역인 1종 이상의 염료일 수 있고, 히드록시벤조트리아졸(hydroxybenzotriazole)계, 테트라아자포르피린(tetraazaporphyrin)계, 시아닌(cyanine)계, 피롤 메틴(pyrrole methine)계, 로다민(rhodamine)계 및 보론 디피로메텐(boron dipyrromethene)계 염료로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있다. 상기 컬러 필터에 사용되는 안료는 평균 입경이 30nm 내지 150nm, 구체적으로 30nm 내지 100nm일 수 있고, 또한 흡수 파장이 380nm 내지 780nm 대역일 수 있다. 상기 안료의 함량은, 상기 안료분산체 충 중량에 대하여, 0.1 내지 10 중량%, 구체적으로 0.2 내지 4 중량%일 수 있다.
상기 다층 반사형 편광 필름은 내부에 적층된 다수의 박막들에 의해 목적하는 광학적 효과를 내는 필름을 의미하여, 대표적으로 이중휘도향상필름(DBEF)를 들 수 있다. 구체적으로, 상기 다층 반사형 편광 필름은 서로 다른 광학적 특성을 갖는 2종 이상의 박막들을 적층된 형태로 포함할 수 있다. 다층 반사형 편광 필름은 2개의 스킨층 내에 다수의 박막들의 적층체를 가질 수 있다. 이때 상기 박막들의 서로 다른 광학적 특성은 굴절률일 수 있고 또는 위상차일 수도 있다.
상기 다이크로익 필터(dichroic filter)는 빛을 파장에 따라 선택적으로 통과시키는 광 필터를 의미하며, 예를 들어 높은 파장은 통과하나 낮은 파장은 반사하는 고역 필터와 낮은 파장은 통과하나 높은 파장은 반사하는 저역 필터 등을 포함한다. 상기 다이크로익 필터도 서로 다른 광학적 특성을 갖는 2종 이상의 박막들을 적층된 형태로 포함할 수 있다.
상기 패터닝 필름은 특정 도형이나 문자와 같은 디자인을 구현하도록 패턴을 형성한 필름을 의미하며, 고분자 수지 조성물을 인몰드 사출 성형 후 UV 경화시켜 원하는 패턴으로 형성할 수 있고, 우레탄아크릴계 올리고머, 아민계 모노머 및 카복실계 모노머로부터 선택되는 하나 이상이 중합된 고분자 수지를 포함할 수 있다.
상기 증착 필름은 무기물이 갖는 컬러를 이용하거나 금속 광택 또는 반사 효과를 위해 무기물을 증착한 필름을 의미하며, 예를 들어 1종 이상의 무기물을 비전도성 진공증착(non-conductive vacuum metalizing; NCVM)하여 형성할 수 있다. 상기 증착 필름은 Nb, Si, Ti, In, Ag 및 Sn으로부터 선택되는 1종 이상의 무기물을 포함할 수 있다.
상기 차광 필름은 광을 차단하여 반사 효율을 더욱 높일 수 있다. 상기 차광 필름은 기호에 따라 원하는 사진, 패턴, 다양한 색상, 문양 등을 포함할 수 있다. 구체적으로 상기 차광 필름은 블랙잉크를 포함할 수 있다.
또 다른 예로서, 본 발명의 플라스틱 적층체는 상기 제 2 시트의 표면 상에 데코레이션 층으로서 패턴층 또는 패턴층과 무기증착층의 조합을 포함할 수 있다. 구체적으로, 도 6에서 보듯이, 상기 데코레이션 층이 상기 패턴층(500)과 상기 무기증착층(600)의 조합이고, 상기 패턴층(500)이 상기 제 2 시트(20)의 표면 상에 배치되고, 상기 무기증착층(600)이 상기 패턴층(500)의 표면 상에 배치될 수 있다. 이 경우, 상기 무기증착층은 상기 패턴층이 갖는 단차를 감쇠하기 위한 평탄화층으로서도 기능할 수 있다. 또는 상기 무기증착층 외에 별도의 평탄화층이 구비될 수도 있다.
상기 패턴층은 특정 도형이나 문자와 같은 디자인을 구현하도록 패턴을 형성한 층을 의미하며, 고분자 수지 조성물을 인몰드 사출 성형 후 UV 경화시켜 원하는 패턴으로 형성할 수 있고, 우레탄아크릴계 올리고머, 아민계 모노머 및 카복실계 모노머로부터 선택되는 하나 이상이 중합된 고분자 수지를 포함할 수 있다. 일례로서, 도 5에서 보듯이, 상기 플라스틱 적층체의 표면 상에 데코레이션 층으로서 패턴층(500)이 형성될 수 있다. 상기 패턴층의 두께는 10㎛ 내지 20㎛, 구체적으로 10㎛ 내지 17㎛, 또는 15㎛ 내지 17㎛일 수 있다.
상기 무기증착층은 무기물이 갖는 컬러를 이용하거나 금속 광택 또는 반사 효과를 위해 무기물을 증착한 층을 의미하며, 예를 들어 1종 이상의 무기물을 비전도성 진공증착(non-conductive vacuum metalizing; NCVM)하여 형성할 수 있다. 상기 무기증착층은 Nb, Si, Ti, In, Ag 및 Sn으로부터 선택되는 1종 이상의 무기물을 포함할 수 있다. 상기 무기증착층은 0.01㎛ 내지 0.1㎛, 구체적으로 0.02㎛ 내지 0.05㎛의 두께를 가질 수 있다.
또한, 상기 플라스틱 적층체는 외곽에 차광인쇄층을 더 포함할 수 있다. 상기 차광인쇄층은 광을 차단하여 반사 효율을 더욱 높일 수 있다. 상기 차광인쇄층은 기호에 따라 원하는 사진, 패턴, 다양한 색상, 문양 등을 포함할 수 있다. 구체적으로 상기 차광인쇄층은 블랙잉크를 포함할 수 있다. 상기 차광인쇄층의 두께는 10㎛ 내지 50㎛, 구체적으로 15㎛ 내지 20㎛일 수 있다.
플라스틱 적층체의 제조방법
상기 플라스틱 적층체의 제조방법은, 제 1 기재층 상에 제 1 하드코팅층을 형성하여 제 1 시트를 얻는 단계; 제 2 기재층 상에 제 2 하드코팅층을 형성하여 제 2 시트를 얻는 단계; 코어 기재층의 일면 상에 상기 제 1 기재층이 대면하도록 상기 제 1 시트를 적층하는 단계; 및 코어 기재층의 타면 상에 상기 제 2 기재층이 대면하도록 상기 제 2 시트를 적층하는 단계를 포함하고, 상기 제 1 기재층 및 상기 제 2 기재층이 1 : 0.9 내지 1 : 1.1의 두께비를 갖고, 상기 제 1 하드코팅층 및 상기 제 2 하드코팅층이 1 : 0.9 내지 1 : 1.1의 중량비를 갖는다.
이와 같이 제조된 플라스틱 적층체는 앞서 기재한 바와 같은 구성 및 특성을 갖는다.
특히 본 발명에 따르면, 상기 제 1 시트를 얻는 단계에서 상기 제 1 하드코팅층의 표면에 패턴을 전사한다. 상기 패턴은 무광택과 같은 데코레이션 기능을 위한 것일 수 있다. 상기 제 1 하드코팅층은 무용제 타입의 하드코팅 조성물을 상기 제 1 기재층 상에 코팅하여 형성될 수 있다. 상기 코팅 방식은 갭 코팅(gap coating)과 같이 하드코팅을 위해 알려진 방식을 이용할 수 있고 특별히 한정되지 않는다.
이때 상기 무용제 타입의 하드코팅 조성물은 열가소성 수지, 열경화성 수지, UV 경화성 수지 등을 포함할 수 있으며, 예를 들어 아크릴계 수지, 우레탄계 수지, 에폭시계 수지, 우레탄 아크릴레이트계 수지, 에폭시 아크릴레이트계 수지, 셀룰로오스계 수지, 아세탈계 수지, 멜라민계 수지, 페놀계 수지, 실리콘계 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리에틸렌 수지, 폴리스티렌 수지, 폴리아미드 수지, 폴리이미드 수지, 이들의 혼합물 등을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 무용제 타입의 하드코팅 조성물은 표면 경도를 높여 높은 하드코팅성을 발휘할 수 있도록 UV 경화성 수지를 포함할 수 있고, 경화제 및/또는 광개시제를 더 포함할 수 있다.
상기 경화제는 상기 UV 경화성 수지를 경화시킬 수 있는 물질이라면 특별히 한정되지 않고, 구체적으로 UV 광에 의해 황변되지 않는 이소시아네이트 경화제, 에폭시 경화제 및 아지리딘 경화제로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택될 수 있다. 상기 경화제는 상기 제 1 하드코팅층의 중량을 기준으로 0.2 내지 0.5 중량%, 0.3 내지 0.5 중량%, 0.3 내지 0.45 중량%, 또는 0.35 내지 0.45 중량%로 포함될 수 있다. 또한, 상기 광개시제는 UV 경화에 필요하며, 예를 들어 벤조페논(benzophenone)계, 티옥산톤(thioxanthone)계, α-하이드록시 케톤(α-hydroxy ketone)계, 케톤(ketone)계, 페닐 글리옥실레이트(phenyl glyoxylate)계 및 아크릴 포스파인 옥사이드(acyl phosphine oxide)계로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택될 수 있다. 상기 광개시제는 상기 제 1 하드코팅층의 중량을 기준으로 0.1 내지 5.0 중량%로 포함될 수 있다.
또한 상기 무광택을 위한 패턴은 패턴 롤을 이용하여 상기 제 1 하드코팅층의 표면에 전사될 수 있다. 예를 들어, 도 2에서 보듯이, 제 1 기재층(210) 상에 무용제 타입의 하드코팅 조성물을 도포하면서 패턴 롤(700) 하부를 통과하도록 이송시켜, 제 1 하드코팅층의 표면에 패턴을 전사할 수 있고, 이후 UV 광(800)을 조사하여 경화시킬 수 있다. 이때 패턴 전사 공정 시의 상기 제 1 기재층의 이송 속도는 대략 5 내지 15 m/min일 수 있다.
또한 상기 패턴 롤은 원통형의 금속 롤의 표면에 비드, 예를 들어 글래스 비드 또는 세라믹 비드로 샌드블라스트(sandblast)하여 제조된 것일 수 있다. 구체적으로, 구리 등의 소재로 도금된 원통형의 금속 롤의 표면에 글래스 비드, 금강사, 지르코니아 등을 고온 및 고압 조건으로 분사하여 표면에 불규칙한 요철이 형성된 패턴 롤을 제조할 수 있다.
이때 샌드블라스트 공정을 위한 비드 분사 거리는 대략 5 cm 내지 15 cm일 수 있으며, 비드 분사 압력과 시간 및 횟수를 조정하여 롤 표면에 원하는 조도를 구현할 수 있다. 또한 상기 비드의 사이즈는 특별히 한정되지 않으나 예를 들어 5㎛ 150㎛일 수 있으며, 5㎛ 내지 45㎛, 45㎛ 내지 75㎛, 75㎛ 내지 95㎛ 등의 적절한 사이즈의 비드를 선택하여 이용할 수 있다. 또한 상기 샌드블라스트된 패턴 롤은 내구성을 위하여 크롬 등을 이용한 도금을 더 거칠 수 있다.
상기 코어 기재층의 일면 상에 제 1 시트를 적층하는 단계 및 상기 코어 기재층의 타면 상에 제 2 시트를 적층하는 단계는 순차적으로 또는 동시에 수행될 수 있다.
바람직하게는 상기 코어 기재층의 일면 상에 제 1 시트를 적층하는 단계 및 상기 코어 기재층의 타면 상에 제 2 시트를 적층하는 단계가 동시에 수행되는 것이, 대칭적인 구조를 형성하여 컬 발생을 억제하는데 보다 유리할 수 있다.
또한 상기 플라스틱 적층체는 상기 언급한 층들 및 그 외에 하나 이상의 층을 더 포함하는 복수의 층들로 구성되도록 제조될 수 있다.
예를 들어, 상기 플라스틱 적층체의 제조방법은, 상기 코어 기재층의 일면 상에 제 1 시트를 적층하는 단계 및 상기 코어 기재층의 타면 상에 제 2 시트를 적층하는 단계 이전에, 상기 코어 기재층의 일면 및 타면 상에 제 1 접착층 및 제 2 접착층을 각각 형성하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 이때 상기 제 1 접착층 및 상기 제 2 접착층이 1 : 0.5 내지 1 : 1.5의 두께비를 가질 수 있다.
본 발명에 따르면, 상기 플라스틱 적층체를 구성하는 층들 중 적어도 하나의 층이 데코레이션 층으로 형성될 수 있다. 일 구현예에 따르면, 상기 플라스틱 적층체를 구성하는 적어도 하나의 층이 데코레이션 층이거나, 상기 플라스틱 적층체를 구성하는 층 사이 또는 상기 플라스틱 적층체의 표면에 하나 이상의 데코레이션 층을 형성할 수 있다. 상기 데코레이션 층의 종류 및 특성은 앞서 설명한 바와 같다.
예를 들어, 상기 플라스틱 적층체의 코어 기재층, 제 1 기재층, 제 2 기재층, 제 1 하드코팅층, 제 2 하드코팅층, 제 1 접착층 및 제 2 접착층 중 적어도 어느 하나의 층이 데코레이션 층으로 형성될 수 있다. 즉 이들 층에 염료나 안료 등을 첨가하여 데코레이션 층을 형성하거나 또는 미리 제작된 컬러 필터나 다층 반사형 편광 필름과 같은 데코레이션 층을 이들 층에 적용할 수도 있다. 또한 상기 제 1 기재층 및 상기 제 2 기재층 중 적어도 하나와 상기 코어 기재층 사이에 별도의 데코레이션 층이 더 구비될 수 있다.
구체적인 일례에 따른 플라스틱 적층체의 제조방법은, 상기 제 1 하드코팅층 및 상기 제 2 하드코팅층 중 적어도 하나에 염료 또는 안료를 첨가하여 데코레이션 층을 형성하거나, 상기 제 1 기재층 및 상기 제 2 기재층 중 적어도 하나와 상기 코어 기재층 사이에 염료 또는 안료를 포함하는 데코레이션 층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 또는 상기 플라스틱 적층체의 제조방법은 상기 제 1 접착층 및 상기 제 2 접착층 중 적어도 하나에 염료 또는 안료를 첨가하여 데코레이션 층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 또는, 상기 제 1 기재층 및 상기 제 2 기재층 중 적어도 하나에 컬러 필터, 다층 반사형 편광 필름 등과 같은 데코레이션 층을 적용하여 플라스틱 적층체를 제조할 수도 있다.
또한, 상기 플라스틱 적층체의 제조방법은, 상기 제 2 시트의 표면 상에 데코레이션 층으로서 패턴층 또는 패턴층과 무기증착층의 조합을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 패턴층은 고분자 수지 조성물을 인몰드 사출 성형 또는 패턴 롤에 의한 패턴 전사 후 UV 경화시켜 형성될 수 있고, 또한 상기 무기증착층은 1종 이상의 무기물을 비전도성 진공증착(NCVM)하여 형성할 수 있다.
플라스틱 적층체의 효과
이와 같이 본 발명에 따른 플라스틱 적층체는 하드코팅층이 형성된 플라스틱 필름을 대칭적인 구조로 포함함으로써, 고온 환경에서도 컬 발생을 최소화할 수 있다. 또한 상기 플라스틱 적층체는 각 층별 두께와 성분 및 공정 조건이 조절되어 치수 안정성 뿐만 아니라, 그 외 방오성 및 인쇄성 등의 특성이 보다 향상될 수 있다. 특히 상기 플라스틱 적층체는 적층 구조 내에 무광택 표면을 부여하여 제품에 적용 시에 고급스러운 느낌과 같은 심미적 효과를 줄 수 있고, 또한 그 외 틴트 필름, 컬러 필터, 다층 반사형 편광 필름, 패턴층 및 무기증착층과 같은 데코레이션 기능을 위한 층도 적용 가능하다.
성형체
또한 본 발명은 상기 플라스틱 적층체로부터 성형된, 플라스틱 성형체를 제공한다.
상기 플라스틱 적층체로부터 성형된 플라스틱 성형체는 고내구성을 가지면서 다기능 복합화에 따른 비용 절감과 함께 심미적 효과를 가질 수 있다. 이에 따라 상기 플라스틱 성형체는 종래의 글래스 소재를 대체하여 모바일 기기의 전면 또는 후면 커버로 유용하게 적용될 수 있다.
이와 같은 플라스틱 성형체는 상기 플라스틱 적층체로부터 가열성형(thermoforming) 등의 공정으로 제조될 수 있으며, 이러한 성형 공정 중에 상기 플라스틱 적층체의 층별 구성 및 조성에 의해 컬 발생 뿐만 아니라 에지(edge)의 곡면 부분에서 크랙 발생도 억제될 수 있다.
이하, 실험예를 통해 플라스틱 적층체의 대칭적인 구조가 고온에서 컬 발생을 억제하는 효과를 살펴보도록 한다. 다만, 하기 실험예는 플라스틱 적층체의 대칭적인 구조와 고온에서 컬 발생 간의 관계를 살펴보기 위한 예시일 뿐, 본 발명의 범위가 이들 실험예에 예시된 플라스틱 적층체의 구조로 한정되는 것은 아니다.
하기 실험예들에서 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름으로 SKC사의 V7610 제품을 사용하였으며, 폴리카보네이트(PC) 필름으로 I-component사 CCL 시리즈 제품을 사용하였다.
실험예 1
1A. 필름 제작
PET 필름 또는 PC 필름을 단층의 다양한 두께로 준비하였다(샘플 1-1 내지 1-7). 또한, 상기 PET 필름 또는 PC 필름이 2장 적층된 필름을 제작하였다(샘플 1-9 및 1-11).
또한, 상기 PET 필름 상에 하드코팅(HC) 수지 조성물을 약 15㎛ 두께로 코팅하여 하드코팅 필름을 제작하였다(샘플 1-8). 이때 상기 하드코팅 수지 조성물은 우레탄 아크릴레이트 올리고머 타입 수지(MIRAMER PU620NT, Miwon사) 47.6 중량부, 경화제(Irgacure 184, Ciba사) 1.7 중량부, 및 용매(톨루엔) 50.7 중량부를 혼합하여 제조되었다. 상기 하드코팅 수지 조성물을 메이어바 코터 등을 이용하여 기재층 표면에 코팅하고, 80℃에서 1분 건조 후, 400 mJ/cm2 조건으로 UV 경화시켰다.
또한, 이와 같이 제조된 하드코팅 필름 2장을 이들의 기재층이 서로 맞닿도록 적층하였다(샘플 1-10). 필름 적층 시에는, 맞닿는 면에 접착제를 약 5㎛ 두께로 도포하여 접착하였다. 접착제로는 UV 타입 아크릴레이트계 수지(TS-03, NCP Chem사)를 사용하였고, 메이어바 코터 등을 이용하여 접착제를 도포하고 라미네이터로 필름들을 적층한 후, 400 mJ/cm2 조건으로 UV 경화시켰다.
1B. 시험
제조된 각 필름 샘플의 초기 컬을 측정하기 위해, 필름 바닥으로부터 네 모서리의 들뜬 높이 중 최대값을 측정하였다. 이후 필름을 100℃에서 72시간 열처리하고, 같은 방식으로 컬을 측정하였다. 상기 열처리 이후 측정된 컬 높이에서 초기 컬의 높이를 빼서 컬 변화를 산출하였다.
상기 샘플들의 구조 및 평가 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
구 분 층 구조 (접착층 생략) 컬 변화
샘플 1-1 PET(125㎛) 0mm
샘플 1-2 PET(188㎛) 0mm
샘플 1-3 PET(250㎛) 0.3mm
샘플 1-4 PC(125㎛) 0mm
샘플 1-5 PC(200㎛) 0mm
샘플 1-6 PC(250㎛) 0mm
샘플 1-7 PC(380㎛) 0mm
샘플 1-8 HC(15㎛) / PET(188㎛) 34mm
샘플 1-9 PET(188㎛) / PET(188㎛) 2mm
샘플 1-10 HC(15㎛) / PET(188㎛) / PET(188㎛) / HC(15㎛) 3mm
샘플 1-11 PC(200㎛) / PC(200㎛) 0mm
상기 표 1에서 보듯이, PET 또는 PC 단층 필름보다는 하드코팅 필름의 컬 변화가 더 컸다. 또한 하드코팅 필름 2장을 대칭적인 구조로 적층할 경우, PET 또는 PC 필름을 2장 적층한 경우에 비해서는 컬 변화가 컸으나, 단일 하드코팅 필름에 비해서는 컬 변화가 현저히 적었다.
실험예 2
2A. 필름 제작
PET 필름 또는 PC 필름을 다양한 두께로 준비하였다. 상기 PET 필름 및/또는 PC 필름이 적층된 필름을 제작하였다(샘플 2-2, 2-4, 2-6 내지 2-10).
또한, 상기 PET 필름 상에 하드코팅(HC) 수지 조성물을 약 15㎛ 두께로 코팅하여 하드코팅 필름을 제작하고, 이를 PET 필름 및/또는 PC 필름과 적층하였다(샘플 2-1, 2-3, 2-5). 이때 상기 하드코팅 수지 조성물의 제조, 코팅 및 경화 조건은 상기 실험예 1과 동일하게 하였다.
필름 적층 시에는, 맞닿는 면에 접착제를 약 5㎛ 두께로 도포하여 접착하였으며, 접착제 종류, 도포 및 경화 조건은 상기 실험예 1과 동일하게 하였다.
2B. 시험
제조된 각 필름 샘플에 대해, 열처리 조건을 140℃ 및 2시간으로 변경한 것을 제외하고는, 상기 실험예 1과 같은 방식으로 컬 변화를 측정하였다.
상기 샘플들의 구조 및 평가 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
구 분 층 구조 (접착층 생략) 컬 변화
샘플 2-1 HC(15㎛) / PET(250㎛) / PC(125㎛) / PET(250㎛) 13.0mm
샘플 2-2 PET(250㎛) / PC(125㎛) / PET(250㎛) 11.5mm
샘플 2-3 HC(15㎛) / PET(188㎛) / PC(250㎛) / PET(188㎛) 11.5mm
샘플 2-4 PET(188㎛) / PC(250㎛) / PET(188㎛) 9.5mm
샘플 2-5 HC(15㎛) / PET(125㎛) / PC(380㎛) / PET(125㎛) 7.5mm
샘플 2-6 PET(125㎛) / PC(380㎛) / PET(125㎛) 7.0mm
샘플 2-7 PET(250㎛) / PC(380㎛) 18.0mm
샘플 2-8 PC(200㎛) / PET(250㎛) / PC(200㎛) 3.5mm
샘플 2-9 PC(250㎛) / PC(300㎛) 2.5mm
샘플 2-10 PET(250㎛) / PET(250㎛) 4.5mm
상기 표 2에서 보듯이, 코어층을 중심으로 상/하의 층들이 대칭적인 구조일 때 컬 변화가 보다 적었다. 또한, PC 필름(코어층)의 두께가 380㎛일 때와, PET 필름(기재층)의 두께가 125㎛일 때, 컬 변화가 가장 적었다.
실험예 3
3A. 필름 제작
PET 필름 상에 하드코팅(HC) 수지 조성물을 약 15㎛ 두께로 코팅하여 하드코팅 필름을 제작하고, 이를 PC 필름 및 PET 필름과 적층하였다(샘플 3-1). 이때 상기 하드코팅 수지 조성물의 제조, 코팅 및 경화 조건은 상기 실험예 1과 동일하게 하였다.
또한, PC 필름을 중심으로 양면에 하드코팅 필름을 각각 적층하였다(샘플 3-2 내지 3-5). 이때 하드코팅 수지 조성물을 희석해서 하드코팅 두께를 9㎛ 내지 15㎛ 범위에서 변화시켰다.
필름 적층 시에는, 맞닿는 면에 접착제를 약 5㎛ 두께로 도포하여 접착하였으며, 접착제 종류, 도포 및 경화 조건은 상기 실험예 1과 동일하게 하였다.
3B. 시험
제조된 각 필름 샘플에 대해, 열처리 조건을 140℃ 및 2시간으로 변경한 것을 제외하고는, 상기 실험예 1과 같은 방식으로 컬 변화를 측정하였다.
상기 샘플들의 구조 및 평가 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
구 분 층 구조 (접착층 생략) 컬 변화
샘플 3-1 HC(15㎛) / PET(125㎛) / PC(380㎛) / PET(125㎛) 7.5mm
샘플 3-2 HC(15㎛) / PET(125㎛) / PC(380㎛) / PET(125㎛) / HC(15㎛) 5.5mm
샘플 3-3 HC(13㎛) / PET(125㎛) / PC(380㎛) / PET(125㎛) / HC(13㎛) 5.5mm
샘플 3-4 HC(11㎛) / PET(125㎛) / PC(380㎛) / PET(125㎛) / HC(11㎛) 4.5mm
샘플 3-5 HC(9㎛) / PET(125㎛) / PC(380㎛) / PET(125㎛) / HC(9㎛) 3.5mm
상기 표 3에서 보듯이, 코어층(PC 필름)을 중심으로 상/하에 하드코팅 필름이 적층될 경우 컬 변화가 적었다. 또한 하드코팅층의 두께가 작을수록 컬 변화가 보다 적었다.
실험예 4
4A. 필름 제작
PET 필름 상에 하드코팅(HC) 수지 조성물을 약 9㎛ 두께로 코팅하여 하드코팅 필름을 제작하였다. 이때 샘플 4-1 내지 4-3에는 각각 아래의 하드코팅(HC) 수지 조성물이 사용되었다. 그 외 하드코팅 수지 조성물의 코팅 및 경화 조건은 상기 실험예 1과 동일하게 하였다.
- 샘플 4-1: 우레탄 아크릴레이트 올리고머 타입 수지(고형분 100 중량%, MIRAMER PU620NT, Miwon사) 25.4 중량부, 경화제(Irgacure 184, Ciba사) 1.7 중량부, 및 용매(톨루엔) 50.2 중량부
- 샘플 4-2: 우레탄 아크릴레이트 올리고머 타입 수지(고형분 70 중량%, D7, Miwon사) 47.6 중량부, 경화제(Irgacure 184, Ciba사) 1.7 중량부, 및 용매(톨루엔) 50.7 중량부
- 샘플 4-3: 우레탄 아크릴레이트 올리고머 타입 수지(고형분 100 중량%, D9, Miwon사) 25.4 중량부, 경화제(Irgacure 184, Ciba사) 1.7 중량부, 및 용매(톨루엔) 50.2 중량부
PC 필름을 중심으로 양면에 하드코팅 필름을 각각 적층하였다. 필름 적층 시에는, 맞닿는 면에 접착제를 약 5㎛ 두께로 도포하여 접착하였으며, 접착제 종류, 도포 및 경화 조건은 상기 실험예 1과 동일하게 하였다.
4B. 시험
제조된 각 필름 샘플에 대해, 열처리 조건을 140℃ 및 2시간으로 변경한 것을 제외하고는, 상기 실험예 1과 같은 방식으로 컬 변화를 측정하였다.
상기 샘플들의 구조 및 평가 결과를 하기 표 4에 나타내었다.
구 분 층 구조 (접착층 생략) 컬 변화
샘플 4-1 HC(9㎛) / PET(188㎛) / PC(380㎛) / PET(188㎛) / HC(9㎛) 3.5mm
샘플 4-2 HC(9㎛) / PET(188㎛) / PC(380㎛) / PET(188㎛) / HC(9㎛) 2.0mm
샘플 4-3 HC(9㎛) / PET(188㎛) / PC(380㎛) / PET(188㎛) / HC(9㎛) 2.5mm
상기 표 4에서 보듯이, 하드코팅층의 조성에 따라 컬 변화가 달라짐을 확인할 수 있었다. 구체적으로, 샘플 4-1에서 하드코팅층에 사용한 수지(MIRAMER PU620NT)는 관능기가 6개인 고경도 하드코팅용 올리고머이며, 샘플 4-2에서 하드코팅층에 사용한 수지(D7)는 관능기가 9개인 플렉시블 하드코팅용 올리고머로서, 일반적으로 하드코팅층에 사용되는 수지의 경도가 높으면 내마모성이 높으나 컬 및 크랙의 발생이 증가하고, 반대로 수지의 경도가 낮으면 내마모성은 낮으나 컬 및 크랙의 발생이 작아지는 경향을 보인다. 한편, 샘플 4-3에서 하드코팅층에 사용한 수지(D9)는 관능기가 6개인 플렉시블 하드코팅용 올리고머로서 유기 실리카를 도입하여 내마모 특성을 개선하면서 컬 및 크랙의 발생도 낮출 수 있었다.
실험예 5
5A. 필름 제작
PET 필름 상에 하드코팅(HC) 수지 조성물을 약 9㎛ 두께로 코팅하여 하드코팅 필름을 제작하였다. 이때 상기 하드코팅 수지 조성물은 우레탄 아크릴레이트 올리고머 타입 수지(고형분 70 중량%, D7, Miwon사) 47.6 중량부, 경화제(Irgacure 184, Ciba사) 1.7 중량부, 및 용매(톨루엔) 50.7 중량부를 혼합하여 제조되었다. 하드코팅 수지 조성물의 코팅 및 경화 조건은 상기 실험예 1과 동일하게 하였다.
PC 필름을 중심으로 양면에 하드코팅 필름을 각각 적층하였다. 필름 적층 시에는, 맞닿는 면에 접착제를 5㎛ 내지 10㎛ 범위 내에서 두께를 달리 도포하여 접착하였으며, 그 외 접착제 종류, 도포 및 경화 조건은 상기 실험예 1과 동일하게 하였다.
5B. 시험
제조된 각 필름 샘플에 대해, 열처리 조건을 140℃ 및 2시간으로 변경한 것을 제외하고는, 상기 실험예 1과 같은 방식으로 컬 변화를 측정하였다.
상기 샘플들의 구조 및 평가 결과를 하기 표 5에 나타내었다.
구 분 층 구조 (접착층 생략) 접착 두께 컬 변화
샘플 5-1 HC(9㎛) / PET(188㎛) / PC(380㎛) / PET(188㎛) / HC(9㎛) 5㎛ 2.0mm
샘플 5-2 HC(9㎛) / PET(188㎛) / PC(380㎛) / PET(188㎛) / HC(9㎛) 7㎛ 1.0mm
샘플 5-3 HC(9㎛) / PET(188㎛) / PC(380㎛) / PET(188㎛) / HC(9㎛) 10㎛ 0.5mm
상기 표 5에서 보듯이, 접착층의 두께에 따라 컬 변화가 달라짐을 확인할 수 있었다.
실험예 6
6A. 필름 제작
PET 필름 상에 하드코팅(HC) 수지 조성물을 6㎛ 내지 9㎛ 범위 내에서 두께를 달리 코팅하여 하드코팅 필름을 제작하였다. 이때 샘플 6-1 내지 6-3에는 각각 아래의 하드코팅(HC) 수지 조성물이 사용되었다. 그 외 하드코팅 수지 조성물의 코팅 및 경화 조건은 상기 실험예 1과 동일하게 하였다.
- 샘플 6-1: 우레탄 아크릴레이트 올리고머 타입 수지(고형분 70 중량%, D7, Miwon사) 47.6 중량부, 경화제(Irgacure 184, Ciba사) 1.7 중량부, 및 용매(톨루엔) 50.7 중량부
- 샘플 6-2: 우레탄 아크릴레이트 올리고머 타입 수지(고형분 70 중량%, D7, Miwon사) 47.6 중량부, 경화제(Irgacure 184, Ciba사) 1.7 중량부, 및 용매(톨루엔) 56.8 중량부
- 샘플 6-3: 우레탄 아크릴레이트 올리고머 타입 수지(고형분 70 중량%, D7, Miwon사) 47.6 중량부, 경화제(Irgacure 184, Ciba사) 1.7 중량부, 및 용매(톨루엔) 60.0 중량부
PC 필름을 중심으로 양면에 하드코팅 필름을 각각 적층하였다. 필름 적층 시에는, 맞닿는 면에 접착제를 약 10㎛ 두께로 도포하여 접착하였으며, 접착제 종류, 도포 및 경화 조건은 상기 실험예 1과 동일하게 하였다.
6B. 시험
제조된 각 필름 샘플에 대해, 열처리 조건을 140℃ 및 2시간으로 변경한 것을 제외하고는, 상기 실험예 1과 같은 방식으로 컬 변화를 측정하였다.
상기 샘플들의 구조 및 평가 결과를 하기 표 6에 나타내었다.
구 분 층 구조 (접착층 생략) 컬 변화
샘플 6-1 HC(9㎛) / PET(188㎛) / PC(380㎛) / PET(188㎛) / HC(9㎛) 0.5mm
샘플 6-2 HC(7㎛) / PET(188㎛) / PC(380㎛) / PET(188㎛) / HC(7㎛) 0.5mm
샘플 6-3 HC(6㎛) / PET(188㎛) / PC(380㎛) / PET(188㎛) / HC(6㎛) 0.0mm
상기 표 6에서 보듯이, 하드코팅층의 두께에 따라 컬 변화가 달라짐을 확인할 수 있었다.
실험예 7
7A. 필름 제작
PET 필름 상에 하드코팅(HC) 수지 조성물을 6㎛ 두께로 코팅하여 하드코팅 필름을 제작하였다. 이때, 샘플 7-1 및 7-2의 전면/후면 하드코팅층은 각각 아래의 하드코팅(HC) 수지 조성물이 사용되었다. 그 외 하드코팅 수지 조성물의 코팅 및 경화 조건은 상기 실험예 1과 동일하게 하였다.
- 샘플 7-1의 전면/후면 하드코팅층: 우레탄 아크릴레이트 올리고머 타입 수지(고형분 70 중량%, D7, Miwon사) 47.6 중량부, 경화제(Irgacure 184, Ciba사) 1.7 중량부, 및 용매(톨루엔) 60.0 중량부
- 샘플 7-2의 전면 하드코팅층: 우레탄 아크릴레이트 올리고머 타입 수지(고형분 70 중량%, D7, Miwon사) 47.6 중량부, 경화제(Irgacure 184, Ciba사) 1.7 중량부, 방오제(KY-1203, ShinEtsu사) 0.2 중량부 및 용매(톨루엔) 60.0 중량부
- 샘플 7-2의 후면 하드코팅층: 우레탄 아크릴레이트 올리고머 타입 수지(고형분 70 중량%, D7, Miwon사) 47.6 중량부, 레벨링제(Flow-300 ; TEGO사) 1.7 중량부 및 용매(톨루엔) 60.0 중량부
PC 필름을 중심으로 양면에 하드코팅 필름을 각각 적층하였다. 필름 적층 시에는, 맞닿는 면에 접착제를 약 10㎛ 두께로 도포하여 접착하였으며, 접착제 종류, 도포 및 경화 조건은 상기 실험예 1과 동일하게 하였다.
7B. 시험
제조된 각 필름 샘플에 대해, 하드코팅층을 아래와 같이 평가하였다.
- 전면 하드코팅층: 물에 대한 접촉각 측정
- 후면 하드코팅층: 다인펜(dyne pen, Acrotest사)을 이용해 표면장력 측정
상기 샘플들의 구조 및 평가 결과를 하기 표 7에 나타내었다.
구 분 층 구조 (접착층 생략) 접촉각 표면장력
샘플 7-1 HC(6㎛) / PET(188㎛) / PC(380㎛) / PET(188㎛) / HC(6㎛) 53˚ ≤26 dyne
샘플 7-2 HC(6㎛) / PET(188㎛) / PC(380㎛) / PET(188㎛) / HC(6㎛) 110˚ 30 dyne
상기 표 7에서 보듯이, 전면 하드코팅층에 방오제를 첨가하여 수 접촉각이 증가하였고, 이에 따라 외부에 노출되는 전면에서 오염 방지나 내지문 특성이 발휘될 수 있다. 또한 후면 하드코팅층에 레벨링제를 첨가하여 표면장력이 증가하였고, 이 경우 내부에 데코레이션을 위한 몰드 형성이나 디자인 인쇄가 용이할 수 있다.
실험예 8
8A. 필름 제작
실험예 4에서 제작된 샘플 4-1과 실험예 7에서 제작된 샘플 7-1을 준비하였다.
8B. 시험
준비된 샘플에 대해 가열성형(thermoforming) 방식을 통해 성형 평가를 진행하였다. 구체적으로, 가열성형장치(SHT-HTFC 001, 성호테크사)를 이용하여 아래 조건에서 시험하였다.
1) 성형온도: 140℃
2) 성형시간: 예열(10초), 성형(15초), 냉각(60초)
3) 열포밍 지그: 크기(72.5mm x 155mm), 에지 곡률(4R)
상기 샘플들의 구조 및 평가 결과를 하기 표 8에 나타내었다.
구 분 층 구조 (접착층 생략) 컬 유형 컬 변화
샘플 4-1 HC(9㎛) / PET(188㎛) / PC(380㎛) / PET(188㎛) / HC(9㎛) 비틀림 ≥5mm
샘플 7-1 HC(6㎛) / PET(188㎛) / PC(380㎛) / PET(188㎛) / HC(6㎛) 컬 없음 0mm
상기 표 8에서 보듯이, 샘플 7-1은 가열성형시 컬 발생이 없었다. 추가로, 샘플 7-1의 경우 가열성형 후에 하드코팅층에 크랙이 발견되지 않았으나, 샘플 4-1은 에지 부위의 하드코팅층에 크랙이 다수 발견되었다.
실험예 9
9A. 필름 제작
구리 도금된 원통 롤의 표면을 글래스 비드로 샌드블라스트하여 불규칙적인 미세 요철 패턴을 형성하였다. 샌드블라스트 시의 비드 분사 거리는 약 15 cm였으며, 패턴이 형성된 롤 표면은 내구성을 위해 크롬으로 도금되었다.
PET 필름 상에 하드코팅(HC) 조성물을 도포하면서 패턴 롤 하부를 통과하도록 이송시켜, 불규칙한 미세 요철 패턴이 표면에 전사된 하드코팅층을 얻었다(샘플 9-1 및 9-2). 이때 상기 하드코팅 수지 조성물로서는 무용제 타입의 우레탄 아크릴레이트 올리고머 타입 수지(QF-695, 큐앤탑사)가 사용되었다.
이와 별도로, PET 필름 상에 동일한 하드코팅 수지 조성물을 메이어바 코터 등을 이용하여 기재층 표면에 코팅하여 평탄한 하드코팅층을 얻었다(샘플 9-3 및 9-4).
상기 무광택 하드코팅층 및 평탄 하드코팅층은 모두 80℃에서 1분 건조 후, 400 mJ/cm2 조건으로 UV 경화되었다.
9B. 시험
제조된 각 샘플에 대해서 15 cm x 15 cm로 재단한 후 두께 및 중량을 측정하여, 무광택 하드코팅의 겉보기 밀도를 산출하였다.
또한 하드코팅층의 헤이즈를 헤이즈미터에 의해 측정하였다. 그 결과를 하기 표 9에 정리하였다.
구 분 샘플 9-1 샘플 9-2 샘플 9-3 샘플 9-4
종류 무광택 HC 무광택 HC 평탄 HC 평탄 HC
두께 (㎛) 12 7 5.5 4
겉보기 부피 (cm3) 0.270 0.158 0.124 0.090
중량 (g) 0.17 0.10 0.15 0.11
겉보기 밀도 (g/cm3) 0.630 0.635 1.212 1.222
헤이즈 (%) 80 80 < 2% < 2%
상기 표 9에서 보듯이, 표면에 불규칙한 미세 요철 패턴을 갖는 무광택 하드코팅층(샘플 9-1 및 9-2)은, 표면에 패턴이 없이 평탄한 하드코팅층(샘플 9-3 및 9-4)에 비해 대략 52% 수준의 겉보기 밀도를 갖는 것으로 확인되었다.
실험예 10
10A. 필름 제작
PC 필름을 중심으로 일면에 실험예 9에서 제작된 무광택 하드코팅 필름(샘플 9-2)을 적층하고, 타면에는 평탄 하드코팅 필름(샘플 9-3 또는 샘플 9-4)을 적층하였다. 필름 적층 시에는, 맞닿는 면에 접착제를 약 10㎛ 두께로 도포하여 접착하였으며, 접착제 종류, 도포 및 경화 조건은 상기 실험예 1과 동일하게 하였다.
9B. 시험
제조된 샘플에 대해 열처리 조건을 140℃ 및 2시간으로 변경한 것을 제외하고는, 상기 실험예 1과 같은 방식으로 컬 변화를 측정하였다.
상기 샘플의 구조 및 평가 결과를 하기 표 10에 나타내었다.
구 분 층 구조 (접착층 생략) 컬 변화
샘플 10-1 무광택HC / PET(188㎛) / PC(380㎛) / PET(188㎛) / 평탄HC(5.5㎛)
(무광택HC : 평탄HC = 1.0 : 1.5 중량비)		 ≥15mm
샘플 10-2 무광택HC / PET(188㎛) / PC(380㎛) / PET(188㎛) / 평탄HC(4㎛)
(무광택HC : 평탄HC = 1.0 : 1.1 중량비)		 컬 없음
상기 표 10에서 보듯이, 샘플 10-2의 적층체는 평탄 하드코팅층의 두께가 3㎛ 내지 6㎛이면서 무광택 하드코팅층 및 평탄 하드코팅층의 중량비가 1 : 0.9 내지 1 : 1.1 범위가 되도록 코팅 두께가 조절되어, 고온 조건에서 컬이 발생하지 않았다. 반면 샘플 10-1의 적층체는 평탄 하드코팅층의 두께가 3㎛ 내지 6㎛이더라도 무광택 하드코팅층 및 평탄 하드코팅층의 중량비가 1 : 0.9 내지 1 : 1.1 범위를 벗어난 결과, 고온 조건에서 컬이 심하게 발생하였다.
본 발명에 따른 플라스틱 적층체로부터 성형된 플라스틱 성형체는, 고내구성을 가지면서 다기능 복합화에 따른 비용 절감과 함께 심미적 효과를 가지므로, 종래의 글래스 소재를 대체하여 모바일 기기의 전면 또는 후면 커버로 적용될 수 있다.
10: 제 1 시트, 20: 제 2 시트,
100: 코어 기재층, 210: 제 1 기재층,
220: 제 2 기재층, 220': 제 2 기재층(데코레이션 층),
310: 제 1 하드코팅층, 320: 제 2 하드코팅층,
410: 제 1 접착층, 420: 제 2 접착층,
420': 제 2 접착층(데코레이션 층),
500: 패턴층, 600: 무기증착층,
700: 패턴 롤, 800: UV 광.

Claims (15)

  1. 코어 기재층;
    상기 코어 기재층의 일면 상에 순차적으로 배치된 제 1 기재층 및 제 1 하드코팅층을 포함하는 제 1 시트; 및
    상기 코어 기재층의 타면 상에 순차적으로 배치된 제 2 기재층 및 제 2 하드코팅층을 포함하는 제 2 시트를 포함하는 플라스틱 적층체로서,
    상기 제 1 기재층 및 상기 제 2 기재층이 1 : 0.9 내지 1 : 1.1의 두께비를 갖고, 상기 제 1 하드코팅층 및 상기 제 2 하드코팅층이 1 : 0.9 내지 1 : 1.1의 중량비를 갖고, 상기 제 2 하드코팅층의 두께는 상기 제 1 하드코팅층의 두께의 70% 이하이고,
    상기 코어 기재층이 300㎛ 내지 500㎛의 두께를 갖고, 상기 제 1 기재층 및 상기 제 2 기재층이 75㎛ 내지 200㎛의 두께를 갖고, 상기 제 1 하드코팅층이 표면에 무광택을 위한 패턴을 갖고, 상기 제 2 하드코팅층이 3㎛ 내지 6㎛의 두께를 갖는 평탄한 하드코팅층이고,
    상기 플라스틱 적층체가 140℃에서 2시간 방치 후 모서리에 0.3 mm 이내 높이의 컬(curl) 변화를 갖는, 플라스틱 적층체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 하드코팅층이 20% 내지 90%의 헤이즈를 갖는, 플라스틱 적층체.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 하드코팅층의 패턴이 불규칙적인 요철 패턴을 포함하는, 플라스틱 적층체.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 플라스틱 적층체를 구성하는 적어도 하나의 층이 데코레이션 층이거나, 상기 플라스틱 적층체를 구성하는 층 사이 또는 상기 플라스틱 적층체의 표면에 하나 이상의 데코레이션 층을 포함하는, 플라스틱 적층체.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 하드코팅층 및 상기 제 2 하드코팅층 중 적어도 하나가 염료 또는 안료를 포함하는 데코레이션 층이거나, 상기 제 1 기재층 및 상기 제 2 기재층 중 적어도 하나와 상기 코어 기재층 사이에 염료 또는 안료를 포함하는 데코레이션 층을 더 포함하는, 플라스틱 적층체.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 기재층 및 상기 제 2 기재층 중 적어도 하나가 컬러 필터, 다층 반사형 편광 필름, 다이크로익 필터, 패터닝 필름 및 증착 필름으로 이루어진 군에서 선택되는 데코레이션 층인, 플라스틱 적층체.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 플라스틱 적층체가
    상기 제 2 시트의 표면 상에 데코레이션 층으로서 패턴층 또는 패턴층과 무기증착층의 조합을 포함하는, 플라스틱 적층체.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 기재층 및 상기 제 2 기재층이 100㎛ 내지 200㎛의 두께를 갖고,
    상기 제 1 하드코팅층 및 상기 제 2 하드코팅층이 관능기가 2개 내지 10개인 우레탄 아크릴레이트계 올리고머 수지 또는 이로부터 유래된 수지를 포함하는, 플라스틱 적층체.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 플라스틱 적층체가
    상기 코어 기재층과 상기 제 1 시트 사이에 배치된 제 1 접착층; 및
    상기 코어 기재층과 상기 제 2 시트 사이에 배치된 제 2 접착층을 더 포함하고,
    상기 제 1 접착층 및 상기 제 2 접착층이 1 : 0.5 내지 1 : 1.5의 두께비를 갖는, 플라스틱 적층체.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 코어 기재층, 제 1 기재층 및 상기 제 2 기재층이 각각 폴리카보네이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리시클로헥실렌디메틸렌테레프탈레이트(PCT), 또는 이들의 얼로이 수지를 포함하고,
    상기 제 1 하드코팅층이 방오제를 포함하고, 상기 제 2 하드코팅층이 레벨링제를 포함하고,
    상기 방오제가 실리콘폴리에테르아크릴레이트, 폴리에테르변성아크릴기능성실록산, 플루오로폴리에테르 및 플루오로아크릴화합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이고,
    상기 레벨링제가 비실리콘아크릴화합물 및 플루오로아크릴화합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인, 플라스틱 적층체.
  11. 제 1 기재층 상에 제 1 하드코팅층을 형성하되 상기 제 1 하드코팅층의 표면에 무광택을 위한 패턴을 전사하여 제 1 시트를 얻는 단계;
    제 2 기재층 상에 제 2 하드코팅층을 형성하여 제 2 시트를 얻는 단계;
    코어 기재층의 일면 상에 상기 제 1 기재층이 대면하도록 상기 제 1 시트를 적층하는 단계; 및
    상기 코어 기재층의 타면 상에 상기 제 2 기재층이 대면하도록 상기 제 2 시트를 적층하는 단계를 포함하는 플라스틱 적층체의 제조방법으로서,
    상기 제 1 기재층 및 상기 제 2 기재층이 1 : 0.9 내지 1 : 1.1의 두께비를 갖고, 상기 제 1 하드코팅층 및 상기 제 2 하드코팅층이 1 : 0.9 내지 1 : 1.1의 중량비를 갖고, 상기 제 2 하드코팅층의 두께는 상기 제 1 하드코팅층의 두께의 70% 이하이고, 상기 코어 기재층이 300㎛ 내지 500㎛의 두께를 갖고, 상기 제 1 기재층 및 상기 제 2 기재층이 75㎛ 내지 200㎛의 두께를 갖고, 상기 제 2 하드코팅층이 3㎛ 내지 6㎛의 두께를 갖는 평탄한 하드코팅층이고, 상기 플라스틱 적층체가 140℃에서 2시간 방치 후 모서리에 0.3 mm 이내 높이의 컬(curl) 변화를 갖는, 플라스틱 적층체의 제조방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 하드코팅층은 무용제 타입의 하드코팅 조성물을 상기 제 1 기재층 상에 코팅하여 형성되고,
    상기 무광택을 위한 패턴은 패턴 롤을 이용하여 상기 제 1 하드코팅층의 표면에 전사되는, 플라스틱 적층체의 제조방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 패턴 롤은, 원통형의 금속 롤의 표면에 글래스 비드 또는 세라믹 비드로 샌드블라스트(sandblast)하여 제조된 것인, 플라스틱 적층체의 제조방법.
  14. 제 1 항의 플라스틱 적층체로부터 성형된, 플라스틱 성형체.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 플라스틱 성형체가 모바일 기기의 전면 또는 후면 커버로 적용되는, 플라스틱 성형체.
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