KR20000016445A - 열가소성 저광택 코팅을 가진 자동차 내장용라미네이트 - Google Patents

열가소성 저광택 코팅을 가진 자동차 내장용라미네이트 Download PDF

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KR20000016445A
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죤 릭 죤슨
다이아나 엠. 메르셔
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애버리 데니슨 코포레이션
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Abstract

자동차 내장용 표피재는 열가소적으로 성형가능한 반-강성 수지상 받침 시트(22)의 외부면에 결합되는 열가소성 수지상 베이스 코트/클리어 코트 인쇄 필름(6, 20)을 포함한다. 상기 베이스 코트/클리어 코트 인쇄 필름(16, 20)은 클리어 피복층(16) 및 착색된 베이스 피복층(12)이 폴리에스테르 캐리어 상에 코팅되고 건조되고 이어서 캐리어에서 받침 시트(22)로 베이스 코트/클리어 인쇄 필름 (16, 20)을 전사-적층하는 건식 인쇄 전사 기술에 의해서 형성되는 것이 바람직하다. 상기 클리어 피복층(16)은 저광택 보호 외부면을 형성한다. 클리어 코트재는 아크릴계 수지와 플루오로폴리머 수지, 바람직하게는 폴리비닐리덴 불화물의 혼합물을 포함하는 것이 바람직하다. 외부 클리어 코트의 낮은 표면 광택은 무광택 캐리어에서 외부 클리어 피복층을 코팅하여 혼합된 실리카와 같은 분산된 미립자 충전제에 의해서 제조된다. 상기 복합체 라미네이트를 3차원 형상으로 열성형하는 것은 외부 클리어 코트의 표면 광택을 약 15 단위 미만, 더욱 바람직하게는 약 10 광택 단위의 60 도 측정 광택도의 극히 낮은 광택도까지 감소한다. 하나의 실시예에서는 상기 광택도는 약 2 광택 단위 미만이다.

Description

열가소성 저광택 코팅을 가진 자동차 내장용 라미네이트
자동차 내장은 일정 성분의 도료에 기인한 독특한 문제가 존재한다. 예를 들면 자동차 데쉬보드는 고열과 자외선 방사에 노광되어 시간의 흐름에 따라 이들의 외양에 나쁜 영향을 미칠 수 있다. 또한 탑승객을 불쾌하게 하거나 자동차의 운전자에게 위험을 가할 수 있는 눈부심 유발을 방지하기 위해서, 데쉬보드 표피재와 같은 부품은 저광택 마감이 바람직하다.
PVC와 같은 비닐 성분이 이러한 용도에 사용되고 있지만, 이러한 성분은 불리한 풍화를 방지하기 위해서, 다량의 열안정제 및 광안정제를 필요로 한다. 이러한 안정제는 코팅재의 밖으로 유출되기 쉬워서 자동차 내부에 얼룩을 형성하여 "연무(fogging)"라고 알려진 바람직하지 않은 현상을 초래할 수 있다. 또한 이들은 재활용하기가 어렵기 때문에, PVC의 사용을 최소화하는 것이 바람직하다. 자동차 내장용 표피 부품을 제조하는데 표피재로 수용가능하고, 색안정성 및 내구성이 있는 저광택 비 PVC 원료를 사용하는 것이 바람직하다.
자동차 내장용의 다른 표피 부품은 우레탄 도료 필름으로, 때로는 외부 표면의 광택도를 낮추기 위해서 충전제 입자와 함께 사용된다. 그러나 이들 도료 시스템은 종래의 자동 스프레이 도료 기술로 적용되는 원칙적으로 열경화성이므로, 재활용가능하지 않고 용매 발산에 따른 환경문제를 유발한다.
본 발명은 건식 도료 전사 기술(dry paint transfer technique)을 인스트루먼트 패널, 도어 패널 등을 덮는 기능성 내장용 부품을 코팅하는 자동차 내장용 표피재(skin material)를 생산하는 기술에 대한 용도에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 종래의 열성형 기술에 의해서 자동차 내장용 복합체-성형 부품으로 제조될 수 있는 극히 낮은 광택의 건식 도료 전사 시트(transfer sheet)의 제조에 관한 것이다. 본 발명은 표피 제품이 재활용 가능하고, 자동차 내장용 표피재와 같은 스프레이 페인팅과 관련된 용매 증발 문제를 방지하는 것으로 환경적으로 민감한 것이다.
도 1은 본 발명에 따르는 자동 내장용 표피재를 제공하는 건식 도료 전사 라미네이트의 일 실시예의 부품을 도시하는 개략적인 단면도.
도 2는 이의 생산 중에 건식 도료 전사 라미네이트층을 제조하는 방법을 도시하는 개략적인 단면도.
도 3은 복합체 발포형 기질을 포함하는 본 발명의 대체 형태를 도시하는 개략적인 단면도.
간단하게, 본 발명의 하나의 실시예는 열에 의해 성형가능한 반-강성 수지상 받침 시트(backing sheet)의 외부 표면에 결합되는 열가소성 수지상 베이스 코트/클리어 코트 도료 필름을 포함하는 자동차 내장용 표피 부품으로 사용하기 위한 플라스틱 성분을 포함한다. 상기 베이스 코트/클리어 코트 도료 필름은 상기 클리어 피복층 및 채색된 베이스 피복층이 폴리에스테르 캐리어 상에 우선 코팅되고 건조되는 건식 도료 전사 기술에 의해서 형성되는 것이 바람직하다. 상기 베이스 코트/클리어 코트 도료 필름은 이후 상기 캐리어로부터 전사되어 받침 시트에 적층되어 상기 클리어 피복층이 저광택 보호 외부면을 형성한다. 상기 클리어 코트재는 아크릴계 수지 및 플루오로폴리머 수지, 바람직하게는 폴리비닐리덴 불화물의 혼합물을 포함하는 것이 바람직하다. 상기 저광택 외부 클리어 코트는 저광택 무광택 캐리어 상에 있는 클리어 코트 중에 결합된 실리카와 같이 균일하게 분산된 미립자 충전제에 의해서 제조된다. 이 복합체는 충전제-개선된 외부 클리어 코트 및 무광택 캐리어에 미세요철(micororoughness)이 존재하기 때문에 표면에 소망하는 낮은 광택의 질감을 느끼게 만든다. 상기 표면 광택은 최소의 광택 변동 내에서 표피재의 표면에 걸쳐서 균일하게 만들어진다. 상기 복합체 라미네이트는 상기 외부 클리어 코트는 약 15 광택 단위 미만, 바람직하게는 약 10 광택 단위 미만의 매우 낮은 60도 광택도를 가지는 3차원 형상으로 열성형 가능하다. 일 실시예에서, 상기 광택도는 약 2 광택 단위 미만일 수도 있다.
따라서, 본 발명은 비닐 코팅된 내장 부품의 재활용 및 열 및 광안정제 문제를 해소하는 비 PVC-열가소성 형상을 가진 자동차 내장용 표피 부품(non-PVC thermoplastic contoured interior automotive skin component)을 제공한다. 본 발명은 또한 이상적으로 고속이고 비용이 효율적인 방법으로 제조될 수 있는 바람직하게 눈부심이 감소된 극히 낮은 광택 마감재를 가진 자동차 내장용 부품을 제공한다. 상기 제품은 또한 기능성 자동차 표피 산물에 요구되는 우수한 내마모성, 내구성, 내오염성, 기타 내화학성 및 UV 변성 방지 특성을 가진다.
본 발명의 상기와 기타 양태는 다음의 상세한 설명 및 첨부된 도면을 참조하여 좀 더 잘 이해될 것이다.
본 발명의 장식성 건식 도료 전사 라미네이트는 다단계 코팅 방법으로 제조된다. 도 1 및 2는 저광택 건식 도료 전사 라미네이트층을 나타내는 개략적인 단면도이다. 도 1은 자동차 표피 부품을 형성하기 위해 소망하는 3차원 형상으로 열성형되도록 준비가 완료된 전사 라미네이트층을 도시한다. 상기 부품은 인스트루먼트 패널, 도어 패널 등과 같은 자동차 내장의 기계적 부품을 덮는 기능성 내장용 부품을 제조하는 공정에서 기판에 적용하기 위한 형태로 되어 있다. 이들의 기능적인 특성 때문에, 예를 들면 내마모성, 내오염성 및 UV 변성에 대한 저항성에 대해 엄밀한 동일성을 갖는 자동차 사양을 갖지 않는 순전히 미적인 내장 트림부와는 구별되어야 한다. 도 2는 전사 라미네이트가 제조되는 동안 전사 라미네이트층을 도시한다. 이 전사 시트는 제1 및 제2 컬러 피복층(12 및 14)을 포함한다. 저광택 탑 코트(16)는 제1 및 제2 타이 코트 (18 및 20)를 개재하여 제1 칼라 코트에 결합된다. 또한 상기 탑 코트는 외부 클리어 코트로도 참조되는 것으로, 하부의 칼라 코트의 외부 보호 코팅을 제공한다. 상기 칼라 코트는 사이즈 코트(24)에 의해서 받침 시트(22)에 결합된다. 설명되는 칼라 코트는 일반적으로 단색의 코트이지만, 패턴이 있는 칼라 코트가 사용될 수도 있다는 것은 명백하다. 예를 들면, 소정의 응용품에서는 우드 그레인 칼라 코트가 바람직할 수 있다.
제조 중에, 임시 주조 시트(26) 상에 반대 순서로 여러 가지 층이 적용된다. 바람직한 실시예에서, 상기 주조 시트는 저광택 면이 엠보싱 기술에 의해서 생산되는 무광택 폴리에스테르 베이스웹 또는 베이스웹에 저광택 코팅으로 적용되는 화학적 무광택층으로 제공되는 것과 같은 무광택 마감을 가진다. 상기 탑 코트 코팅은 주조 시트에 적용된 이후에, 상기 제1 및 제2 타이 코트 및 제1 및 제2 칼라 코트의 순서로 적용된다.
그 후 사이즈 코트와 함께 제공되는 받침 시트(22)는 상기 제2 칼라 코트에 열적층된다. 그 후, 무광택 층을 가지는 임시 주조 시트는 전사 라미네이트에서 박피되어 외부 클리어 피복층이 표면이 복합체 제품을 위한 표면 마감으로 노출되어 도 1에 도시된 도료 필름 복합체 구조물이 생성된다. 상기 도료 필름 복합체는 이후 완성된 제품에서 소망하는 낮은 광택도를 제공하는 3차원 형상의 구조로 열성형된다.
다른 실시예에서는, 상기 도료 필름은 열 적층(heat lamination) 또는 접착제의 사용으로 발포성 폴리머 물질의 시트에 적층된다. 상기 발포층은 발포성 폴리프로필렌을 포함하는 하나 이상의 발포형 열가소성 올레핀(TPO)을 포함할 수 있다. 박층의 발포성 폴리올레핀은 상층의 도막에서 발포형 기판 물질을 분리하는데 사용될 수 있다. 이후, 상기 결합된 하층과 도료 필름은 소망하는 형태로 열성형될 수 있다. 본 발명에 따라 제조된 상기 형태의 라미네이트는 자동차 내장용 표피 부품으로 직접 사용되거나 종래 기술을 사용하여 하부의 구조 지지 기판에 결합될 수 있다.
상기 라미네이트의 저광택 마감은 바람직하게는 균일하게 분산된 충전제 입자를 함유하는 탑 코트를 사용하여 달성된다. 바람직한 실시예에서, 이산화실리콘이 충전제(充塡劑)로 사용된다. 충분한 충전제가 상기 소망하는 낮은 광택도를 조정하기 위해서 클리어 탑 코트에 첨가되어야 한다.
본 발명의 놀라운 발견 중 하나는 충전제 입자의 분산을 함유하는 탑 코트를 사용하여, 고광택 주조 시트 상에 외부 클리어 코트를 주조한 후 저광택 건식 도료 전사 라미네이트가 제조될 수 있다는 것이다. 고광택 주조시트가 사용되면, 상기 주조시트의 광택있는 마감이 임시로 탑 코트에 부여되어 주조시트가 제거되면 건식 도료 전사 라미네이트에 광택이 나타나도록 한다. 그러나, 받침 시트(22)에 건식 도료 전사 라미네이트를 적용하여 상기 전사 시트 및 받침 시트의 복합체를 마감재의 소망하는 형태로 열성형하면, 이전의 고광택 마감은 저광택 마감으로 된다.
저광택 마감은 고광택 주조 시트를 사용한 경우에도 달성될 수 있지만, 바람직한 실시예에서는, 건식 도료 전사 라미네이트의 저광택 면은 무광택(저광택) 마감을 가진 임시 주조 시트를 사용하여 더욱 개선된다. 예를 들면, 무광택 폴리에스테르 베이스웹(baseweb)이 주조 시트로 사용될 수 있다. 다른 실시예에서, 무광택 마감 임시 주조시트는 열경화성 화학적 무광택 형성 코트를 가진 폴리에스테르 주조 시트를 코팅하여 제조된다. 무광택 코트를 가진 임시 주조 시트를 사용하면 임시 주조 시트의 저광택 마감이 무광택 표면상에 코팅되는 탑 코트의 외부표면 상에 복제되도록 한다. 무광택 주조 시트가 사용되는 경우, 상기 적층이 열성형되기 전이라도 건식 도료 전사 라미네이트의 상기 외부 클리어 코트면은 무광택 마감된다. 충전제의 양이 증가되면 탑 코트가 광택있게 만들 수 있고, 따라서 어느 정도 긁힘과 흠이 가기 쉽기 때문에 바람직한 실시예에서는 외부 클리어 코트에서 소망하는 낮은 광택도가 무광택 마감 주조 시트와 미세 분말된 충전제 입자를 함유하는 탑 코트의 사용을 적당하게 조절하여 달성된다. 동일 또는 유사한 광택도를 달성하도록 고광택 캐리어 상에 주조하는 경우와 비교할 때 외부 클리어 피복층에 훨씬 적은 양의 충전제가 외부 클리어 피복층에 사용된다. 낮은 충전제 함량을 사용하여, 상기 클리어 코트의 흠집방지성 및 내마모성은 상기와 같이 개선된다.
일 실시예에서, 외부 클리어 코트는 폴리비닐리덴 불화물(PVDF) 및 아크릴계 수지의 혼합물을 포함한다. 상기 탑 코트 제제에 함유된 충전제의 함량은 폴리머계 외부 클리어 코트 제제 중에 함유된 총 수지 바인더의 100 중량부당 충전제의 약 10 중량부 미만이 될 수 있다. 많은 함량의 충전제가 첨가되는 경우, 상기 탑 코트는 일반적으로 너무 유연하여 긁힘이나 흠이 가기 쉽게 된다. 가장 바람직한 실시예에서 상기 클리어 코트 조성물의 충전제/바인더 성분에 존재하는 총 고형을 기준으로 수지 바인더 100 중량부에 대해서 약 5 중량부 미만의 충전제가 탑 코트에 사용된다. 이러한 조합물은 바람직한 낮은 광택 마감을 제공하는 반면 예외적인 흠집방지성 및 긁힘방지성을 제공한다. 무광택 캐리어 시트 상에 이들 충전제 강화된 코팅을 주조하는 경우 바람직한 저광택이 이하와 같이 제조된다.
일단 형성되면, 본 발명의 건식 도료 전사 라미네이트는 소망하는 낮은 광택을 가지는 성형품을 제조하는 종래의 열성형 기술에 의해서 기판에 적용될 수 있다. 일단 열성형되면, 상기 물품은 매우 내구성이 있는 저광택 마감을 가진다. 이러한 방법으로 형성된 물품은 긁힘방지성 및 흠집방지성뿐 아니라 내열성 및 자외선 변성 방지성을 가지고 있어서 이들은 자동차 내장용의 데쉬보드 및 기타 부품용으로 이상적이 된다. 본 발명에 의해서 제공된 것과 같은 저광택 마감은 저광택 마감이 눈부심을 저하하기 때문에 특히 자동차 데쉬보드에 적당하다. 또한, 상기 건식 도료 전사 시트는 PVC를 포함하지 않기 때문에, 상기 부품을 재활용하기가 용이하다. 마지막으로, 통상 자동차 내장용 부품을 코팅하는데 사용되는 PVC 제품과는 달리 본 발명의 건식 도료 전사 시트를 사용하여 제조된 부품은 운무가 크게 감소될 것이다.
일 실시예에서, 무광택 폴리에스테르 베이스웹(26)이 임시 무광택 주조 시트로 사용된다. 이 베이스웹은 98 게이지 폴리에스테르 시트가 될 수 있고 이의 표면을 무광택처리하기 위해서 주조 시트를 사출공정 동안 이의 표면은 엠보싱 롤에 의해서 엠보싱된다. 다른 무광택 폴리에스테르 주조 시트는 60 도 광택으로 측정한 경우 16.8 광택 단위가 판독되는 폴리에스테르 캐리어일 수 있다. 상기 무광택 폴리에스테르 캐리어는 2000 Series Hoechst 주조 시트의 일부이다.
다른 실시예에서, 저광택 주조 시트를 제조하는 방법은 가요성이고, 접을 수 있고, 내열성이며 실질적으로 탄성력 없는 자체 지지가능한 임시 주조 시트(self-supporting temporary casting sheet)의 표면상에 형성된 무광택 형성 코팅을 박층으로 코팅하는 것을 포함한다. 상기 주조 시트는 Mylar (DuPont사의 상품), Hoechst Celanese Hostaphan 2000 폴리에스테르 필름 등과 같은 92 게이지, 고광택, 배양된 폴리에스테르 주조 시트가 바람직하다.
상기 주조 시트는 롤러 코팅 또는 그레비어 인쇄 공정과 같은 종래의 방법으로 무광택 형성 코트로 코팅된다. 바람직한 무광택 코팅 조성물은 건조단계 동안 열에 노출되면 주조 시트에 접착되는 표면 필름과 같이 가교결합되어 영구 결합되는 열경화성 수지상 원료이다. 무광택 형성 코트에 함유된 고형은 바람직하게 필수 성분으로 하나 이상의 가교제를 포함하여 폴리에스테르 주조 시트에 건조되고 가교결합된 코팅의 우수한 접착력을 제공한다.
일 실시예에서, 무광택 형성 코트 제제는 상기 주조 시트에 결합되는 비닐 수지와 같은 제1 가교결합 수지를 포함한다. 적당한 비닐 수지는 VAGH로 알려진 중분자량의 비닐클로라이드-비닐아세테이트 수지이고 이하의 실시예 1에서 더욱 상세하게 설명된다. 이 비닐 수지는 무광택 형성 코트에 있는 총 고형의 약 20% 이하의 함량으로 존재할 수 있다. 또한, 상기 무광택 형성 코트는 무광택 형성 코트에서 탑 코트의 이형을 개선할 수 있는 제2 가교결합 수지를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 제2 가교결합 수지는 실시예 1에서 더욱 상세하게 설명될 수지와 같이 아크릴계 변성 알키드 수지가 될 수 있다. 이 제2 가교결합 수지는 무광택 형성 코트의 총 고형의 약 1% 내지 약 15%를 포함한다. 상기 무광택 형성 코트는 가교결합 공정을 가속화하는 적당한 촉매를 통상 상기 무광택 형성 코트에 있는 총 고형의 약 1% 내지 2%를 포함한다.
무광택 형성 코트 조성물의 수지상 성분은 주조 시트에 적용하기 위해 적당한 용매와 혼합된다. 일 실시예에서, 상기 수지는 메틸 이소부틸 케톤(MIBK)과 같은 제1 수지 용매와 혼합되는 것으로, 상기 제제에 있는 총 용매의 약 65% 내지 약 85%를 포함한다. 이소프로필 알콜(IPOH)과 같은 제2 수지 용매가 용액에 있는 수지의 가교결합을 지연하는데 유용하다.
무광택 형성 수지 제제는 제1 가교결합 수지를 제1 및 제2 수지 용매에 용해하고, 혼합한 이후 미립자 불활성 무기 물질을 포함하는 충전제의 형상으로 제1 무광택제와 함께 제2 가교제를 첨가하여 제조된다. 일 실시예에서, 상기 충전제는 약 4.8 미크론의 평균 입경을 가지는 알루미늄 실리케이트를 포함한다. 상기 제제에 함유된 충전제는 무광택 형성 코트에 총 고형의 약 25% 이하를 포함한다. 상기 미립자 충전제는 바람직하게는 약 100℉ 내지 약 120℉의 상승된 온도에서 상기 수지 및 수지 용매 혼합물에 완전히 분산된다.
상기 무광택 형성 층이 건조하여 가교결합되면 화학적 무광택 코팅이 캐리어 시트의 표면상에 형성된다. 이 무광택 표면은 충전제의 함량 및 입경으로 조절된다. 상기 미립자는 무광택 형성 코트의 건조된 외부면을 통해서 돌출되어 극히 미세한 크기로 표면에 미세요철을 형성하는 것으로, 상기 미세요철은 건조된 탑 코트의 표면에 광산란을 일으키는 미세요철을 복제하도록 하여 상기 탑 코트 상에 저광택을 만들어 준다. 상기 무광택 마감은 상기 탑 코트에 미세요철을 부여하기 위해서 주조 시트에 결합되기 때문에, 마감된 건식 도료 전사 시트의 일부를 형성하지 않는다. 따라서, 무광택 마감에 비닐 화합물의 포함하는 것은 본 발명의 건식 도료 전사 시트를 이용한 제품의 재활용성에 역효과를 미치지 않는다.
무광택 형성 코트 제제는 주조 시트의 이형 및 건식 도료 전사 시트가 완료된 후에 탑 코트에서 무광택 형성 코트의 이형을 향상하도록 이형제를 포함한다. 상기 이형제는 가열하면 용융되는 폴리에틸렌 왁스와 같은 왁스성분을 포함하여 이형 코트의 가열 이형을 용이하게 한다. 이러한 왁스 성분은 상온에서 무광택 형성 코트에서 부유된다. 이의 부유된 형태 또는 미립자 형태에서는 왁스는 탑 코트에 저광택 표면의 전사를 향상하는 무광택제로 작용한다. 바람직한 폴리에틸렌 왁스는 Shamrock S-381-N1 (이하의 실시예 1에 설명됨)로, 이는 약 206℉의 융점을 가진다. 상기 이형-코팅된 캐리어의 박피는 왁스의 융점 이상인 약 80℉이상의 온도에서 수행하는 것이 이형특성을 개선하기 위해서 바람직하다. 상기 왁스는 건조되어 있으므로, 상당히 높은 온도에서 용융되어 결정형 또는 반-결정형 구조를 가질 수 있다. 상대적으로 낮은 온도에서 상기 탑 코트로 전사되는 무광택에 영향을 미치는 입자를 결정화하고 재형성한다고 믿어진다. 상기 무광택 형성 코트 제제의 바람직한 일 형태에서는, 폴리에틸렌 왁스가 약 12% 내지 약 25%의 무광택 이형코트에 함유된 고형을 포함한다.
상기 무광택 형성 코트 제제에 함유된 이형제는 상승된 온도에서 무광택 형성 코트에서 클리어 코트를 자유롭게 이형하도록 하기 위해서 폴리에틸렌 왁스에 결합된 실리콘 수지 성분을 더욱 포함한다. 일 실시예에서, 상기 실리콘 수지는 상기 무광택 형성 코트 제제에 함유된 고형의 약 2.5% 내지 약 25%를 포함한다. 이형은 개선되고, 왁스와 실리콘 수지가 무광택 형성 코트에 결합되어 사용되는 경우 저광택이 전사된다.
상기 무광택 형성 코트를 함유하는 주조 시트는 주입 공기 오븐과 같은 종래의 수단을 약 200℉ 내지 약 250℉의 온도에서 상기 무광택 형성 코트를 건조하고 가교결합하기에 충분한 시간동안 작동하여 건조된다. 일단 충분하게 가교결합되면, 무광택 형성 코트는 주조 시트에 영구적으로 결합된다. 바람직하게, 상기 무광택 형성 코트는 약 6 내지 약 12 g/㎡의 코트 (건조) 중량을 만들도록 코팅되어 건조된다. 화학적 무광택 주조 시트는 60도 광택 측정시 8.7 광택 단위가 판독된다. 무광택 형성 코트가 주조시트에 적용된 후, 탑 피복층이 적용될 수 있다.
상기 탑 코트는 리버스-롤 코팅 방법과 같은 종래의 방법에 의해서 주조 시트의 표면에 주조된다. 상기 탑 코트는 착색될 수도 있지만 투명한 클리어 코트가 바람직하다. 만약 착색되었다면, 상기 착색은 탑 코트를 통해서 하부의 도료 코트가 볼 수 있을 정도로 충분히 낮은 정도인 것이 바람직하다.
상기 탑 코트는 건조 필름을 형태로, 소망의 강도 및 내마모성 및 UV 저항성을 가지는 내구성 코팅을 만드는 열가소성이고 열성형가능한 래커 제제가 바람직하다. 일 실시예에서, 상기 탑 코트는 완성품의 소망의 저광택 표면을 제공하는 무광택 형성 코트로부터 미세요철을 복제하는 열가소성 합성 수지상 코팅에 의해서 제조된다. 상기 탑 코팅은 필수 성분으로 열가소성의 불화된 폴리머 및 열가소성 아크릴계 수지의 혼합물을 포함한다. 상기 불화된 폴리머 성분은 폴리비닐리덴 불화물(PVDF)과 같은 열가소성 플루오로카본 수지가 바람직하다. 불화된 폴리머 수지는 또한 비닐리덴 불화물 또는 폴리비닐 불화물의 코폴리머 및 터폴리머 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 탑 코트로 유용한 하나의 열가소성 플루오로카본은 Elf Atochem사의 상표인 Kynar로 알려진 PVDF이다. 이 폴리머는 내구성이고 내화학성의 유용한 혼합물을 제공하는 고분자량의 폴리머이다. PVDF 성분은 탑 코트에 존재하는 아크릴계 수지 고형 및 총 PVDF의 약 40중량% 내지 약 70 중량%를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 탑 코트의 아크릴계 수지 성분은 폴리메틸메타크릴레이트 또는 폴리에틸메타크릴레이트 수지 또는 이들의 혼합물로서, 메타크릴레이트 코폴리머 수지 및 미량의 다른 코모노머를 포함할 수 있다. 상기 탑 코트는 또한 미량의 블록 코폴리머 및 혼합된 PVDF와 아크릴계 수지 시스템을 안정화하고 하부의 도료 필름과 혼화성을 부여하는 기타 혼화제를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 탑 코트에 함유된 아크릴계 수지의 필수 성분은 DuPont사의 상표인 Elvacite 2042와 같은 중분자량의 폴리에틸메타크릴레이트 수지이다. 이 아크릴계 수지는 상기 탑 코트를 투명하게 하고 상기 탑 코트를 경화하고 하부의 칼라 코트에 접착성을 개선한다. 바람직한 형태에서, 상기 아크릴계 성분은 상기 탑 코트 제제에 함유된 총 고형의 약 30% 내지 약 60%를 포함한다.
상기 탑 코트는 또한 완성품의 무광택 마감을 제공하도록 도와주는 미세하게 분말된 미립자 충전제를 포함한다. 바람직하게, 이산화실리콘은 충전제로 사용된다. 바람직한 실시예에서, Degussa Corporation사의 상표인 TS 100으로 시판되는 상기 이산화실리콘 충전제는 클리어 코트 원료에서 균일하게 분산된다. 이 충전제는 약 4 내지 5 미크론의 평균 입경을 가지고 약 1 내지 약 9 미크론의 입경 범위를 가진다. 상기 충전제는 혼합물에 존재하는 총 고형을 기준으로 바람직하게 바인더 수지 100 중량부당 약 10 중량부 미만의 함량으로 클리어 코트 물질에 함유된다. 상기 충전제 함량은 수지 100중량부당 약 5중량부 미만이 바람직하고, 약 2중량부 미만이 더욱 바람직하다.
상기 PVDF 및 아크릴계 탑 코트제제가 PVDF 분산 및 아크릴계 수지의 용액으로 제조될 수 있다. 일 실시예에서, 상기 탑 코트 제제는 아크릴계 수지와 적당한 유기 용매를 혼합하고 열을 가하여 수지를 용해하여 제조된다. 상기 혼합물은 이후 PVDF 성분 및 충전제를 첨가하기 전에 충분히 냉각하여 PVDF는 용해되지 않지만, 아크릴-용매계 혼합물에 충전제와 함께 분산상을 유지할 것이다. PVDF 성분이 상기 탑 코트의 분산상을 유지함으로써, 용매 증발은 상기 탑 코트의 건조동안 개선될 수 있다. 적당한 용매와 용매의 함량은 이하의 실시예 1에 설정되어 있다.
상기 탑 코트 제제의 기타 부성분은 Ciba-Geigy에서 구입가능한 벤조트리아졸 UV 흡수제, Tinuvin 234와 같은 UV 흡수제 총 고형의 약 3% 이하 포함할 수 있고, 상기 분산상 코팅의 점도를 감소하기 위해 사용되는 Solsperse 17000(ICI Americas의 상품)과 같은 분산제를 포함할 수 있다. 분산제는 PVDF 성분 약 4%이하 포함하는 것이 바람직하다.
일단 주조되면, 상기 탑 코트는 종래의 수단에 의해서 건조된다. 다단계 공기 주입 오븐이 탑 코트를 건조하도록 사용되는 것이 바람직하다. 상기 오븐의 다른 건조영역은 상기 탑 코트의 건조 특성에 따라 다른 온도로 조정될 수 있다. 상기 탑 코트는 건조되고 약 2분동안 약 350℉의 오븐 실온에서 용융되어 내구성의 클리어 코트를 무광택 형성 필름 상에 형성한다. 상기 탑 코트의 바람직한 건조 필름의 두께는 약 0.3 내지 약 1.5밀이다.
이후, 하나 이상의 타이 코트가 상기 탑 코트에 적용된다. 이 실시예에서는, 단일 타이 코트가 그레비어 인쇄 방법으로 적용된다. 이 타이 코트는 탑 코트와 하부에 있는 칼라 코트 사이의 결합을 촉진한다. 바람직하게 아크릴계 수지 타이 코트가 사용되고, 바람직한 아크릴계 수지는 용매계 Elvacite 2042 접착제 수지 제제이다. 상기 타이 코트는 다단계 주입 공기 오븐에서 약 20초 동안 약 200 ℉의 온도에서 건조되는 것이 바람직하다. 하나 이상의 타이 코트가 제공되면, 제1 타이 코트가 완전하게 건조된 후에 제2 타이 코트가 적용된다. 각 타이 코트는 건조되면 약 0.1 밀 두께가 바람직하다.
이후, 하나 이상의 칼라 코트가 상기 건조된 타이 코트에 적용되어 소망의 색을 전사 시트에 제공한다. 2개의 칼라 코트가 그레비어 인쇄에 의해 적용되는 것이 바람직하다. 각 칼라 코트는 균일하게 분산된 안료를 함유한 열가소성이고 열성형성인 폴리머 바인더 물질을 바람직하게 포함한다. 바람직한 칼라 코트는 소망하는 색상은 완성품이 제공하고 완성품에 UV 변성저항성을 개선하기에 충분한 수준의 안료를 함유한 아크릴 수지를 함유한 코팅으로 제조된다. 아크릴계 폴리머를 함유한 내후성 칼라 코트의 액상 주조가 바람직하다. 일 실시예에서, 상기 칼라 코트는 PVDF와 폴리메틸메타크릴레이트 또는 폴리에틸메타크릴레이트와 같은 아크릴계 수지 고형의 혼합물을 함유한다.
상기 혼합물 또는 혼합물에 함유된 아크릴계 수지 고형에 대한 PVDF의 비율은 탑 코트 제제에 대한 이상의 설명과 유사하다. 상기 칼라코트는 약 20초 동안 약 200℉의 온도에서 다단계 공기 주입 오븐에서 건조된다. 제1칼라 코트가 경화된 후에 제2 칼라 코트가 적용된다. 칼라 코트의 각 층은 약 0.1 밀(건조)의 두께로 주조된다.
받침 시트는 박층의 가요성 시트 형태로 열가소성이고 열성형성 폴리머 물질을 포함한다. 받침 시트는 약 10 내지 60밀, 바람직하게는 약 20 내지 30밀의 두께로 반-강성 폴리머 시트가 바람직하다. 열가소성 폴리올레핀(TPO) 시트가 가장 바람직하다. 이 받침 시트는 델라웨어 Willington에 있는 Montel Corp.사에서 공급된 KS-350의 상품명으로 시판되는 TPO 수지에서 제조된다. 받침 시트를 위한 바람직한 폴리올레핀 물질을 폴리프로필렌을 포함한다.
사이즈 코트는 받침시트가 건식 도료 전사 필름에 접착하도록 결합층으로서 상기 받침시트에 결합된다. 상기 사이즈 코트는 여러 가지 적당한 코팅 조성물 중 어느 것을 포함하여 받침 시트에 건식 도료 필름의 접착성을 제공하도록 한다. 상기 사이즈 코트는 상기 받침 시트에 결합할 수 있는 접착성 코팅 조성물로 제조되는 것이 바람직하다. 바람직한 사이즈 코트는 PMMA와 올레핀의 코폴리머를 포함한다. 이러한 사이즈 코트 제제는 건식 도료 시트와 기판 사이에 우수한 결합을 제공하기에 충분하다. 비록 CPO 사이즈 코트가 사용될 수 있지만, 내후성이 더 우수하기 때문에 CPO에 비교하면 비염화물 사이즈 코트가 바람직하다.
상기 건식 도료 전사 라미네이트는 이후 건식 도료 전사 라미네이트 기술로 받침 시트에 전사된다. 상기 라미네이트는 비록 캐리어 시트에 의해서 지지되지만, 사이즈 코트의 결합층과 바람직하게 코팅되는 받침 시트의 표면에 결합된다. 바람직한 전사 라미네이트 방법은 본 명세서에서 참증으로 원용되는 Spain 등의 PCT 공보 WO 88/07416의 도 6의 실시예에서 설명된다. 임시 주조 시트는 이후 상기 건식 도료 라미네이트로부터 박피된다. 일련의 물에 냉각된 차가운 롤러는 건식 도료 라미네이트에서 조절된 온도를 감소하여 약 295℉ 내지 약 340℉의 온도 범위까지 냉각된다. 일단 이 범위까지 냉각되면, 임시 주조 시트는 상기 도료 시트에서 피막된다. 바람직한 피막 온도는 308℉이다. 만약 온도가 너무 높게 유지되면, 도료 시트의 유동성을 초래하여 임시 주조 시트의 무광택 마감으로 제공된 미세요철이 윤활하게 된다. 상기 온도를 강하하면 주조 시트에 도료 시트의 자유로운 제거를 향상한다. 상기 무광택 형성 코팅된 주조 시트가 사용되면, 주조 시트에 가교결합되고 영구적으로 결합된 무광택 형성 코트는 박피 단계 동안 캐리어 시트에 접착되어 유지된다.
건조 페인트 전사 시트(도 1에서 도시된 라미네이트의 형태)는 기판에 적용되고 소망하는 형태로 열성형될 수 있다. 상기 시트의 최적의 열변형 온도는 약 330℉이다. 상기 시트의 온도는 500℉오븐의 25 초 드웰 시간(dwell time)으로 달성된다. 본 발명의 건식 도료 전사 시트의 신장 범위는 열성형 동안 약 50% 내지 150%이다. 신장은 부분적으로 마감된 제품의 형태, 드로우 깊이(draw depth) 및 다른 인자에 따를 것이다.
건식 도료 전사 시트가 고광택 임시 주조 시트 상에 주조되면, 저광택 마감은 광택도가 많이 감소하게되는 열성형 공정후 까지 완전히 인식되지 않을 것이다. 무광택 마감 주조 시트 상에 건식 도료 전사 시트가 주조되면 광택은 현저하게 변화하지 않지만 열성형 동안 감소할 것이다.
표면 광택은 ASTM 설정 D 3679-86, 5.11과 같은 여러 가지 기술로 측정될 수 있다. HunterLab에 의해서 제조되는 Dorigon 광택 계량기 또는 Byk-Malinckrodt 광택 측정기는 정밀한 광택 측정을 하도록 사용되는 바람직한 장치이다. 이 표면 광택 측정기술을 사용하여, 본 발명에 따라 제조된 건식 도료 전사 시트의 탑 피복층의 외부표면은 약 15 광택 단위 미만의 60도 광택도를 가진다. 바람직하게 60도 표면 광택은 약 10 광택 단위 미만이고, 더욱 바람직하게는 60도 표면 광택도는 2 광택 단위 미만이다.
마감된 제품은 또한 표면에 질감을 제공하는 여러 개의 방법 중 하나에 의해서 질감을 가질 수 있다. 질감을 제공하는 것은 엠보싱롤 또는 성형된 제품이 진공 형성 장치에서 형성되는 감촉되는 진공-형성 장치로 수행될 수 있다. 상기 감촉은 곡물 패턴 등을 첨가할 수 있지만 광택도는 상당하게 감소되지는 않는다. 진공 형성 장치 내에서 질감 형성은 상기 제품이 이미 몰드를 복제하여 그 패턴 그대로를 보존하였기 때문에 바람직하다.
자동차 내장용 부품용 내구성의 저광택 마감을 제공하는 외에, 본 발명의 다른 이점은 내장용 부품에 스프레이 코팅의 사용을 없앨 수 있다는 점을 포함한다. 본 발명의 건식 도료 전사 시트는 열성형 동안 상기 성분에 직접 적용할 수 있으므로 종래의 스프레이 도장 장치를 사용하는 경우 발생되는 휘발성 유기 부품의 방출을 방지할 수 있다.
본 발명은 다음의 실시예에 의해 더욱 설명될 것이다.
실시예 1
무광택 코팅은 다음의 성분으로 제조된다.
성분 중량부
조성물 1: 메틸 이소부틸 케톤(MIBK) 38.3
이소프로필 알콜(IPOH) 6.7
VAGH 4.8
ASP400 44.3
Lankyd 13-12455.9
100.0
조성물 2: 메틸 이소부틸 케톤 56.7
이소프로필 알콜 9.0
VAGH 15.1
Lankyd 13-124519.2
100.0
발생 코트: 조성물 1 41.8
조성물 2 21.1
SR107 1.2
S381-N1 5.0
MIBK/IPOH Blend (85/15) 21.4
Cycat 4040 3.8
Cymel 3035.7
100.0
1. VAGH는 뉴저지주 Somerset에 있는 Union Carbide사에서 시판하고 있는 중분자량이고 부분적으로 가수분해된 비닐 염화물-비닐 아세테이트 수지(약 90% 비닐 염화물, 4% 비닐 아세테이트 및 2.3% 하이드록시 함량)이다.
2. ASP400은 뉴저지주의 Edison에 있는 Engelhard Corp.사에서 제조하고 일리노이주 Itasca에 있는 Jensen-Souder사에서 시판하고 있는 평균 입경 4.8 미크론의 알루미늄 실리케이트이다.
3. Lankyd 13-1245는 일리노이주 East Saint Louis에 있는 Akzo Corp.사에서 시판하고 있는 아크릴릭 알키드 용액이다.
4. SR-107은 코네티컷주 Waterford에 있는 General Electric사에서 제조하고 일리노이주 Chicago에 있는 Fitzchem사에서 시판하는 실리콘 수지이다.
5. S381-N1은 뉴저지주 Newark에 있는 Shamrock Chemical Corp.사에서 시판하고 있는 폴리에틸렌 왁스이다.
6. Cycat 404는 코네티컷주 Wallingford에 있는 American Cyanamid Co.사에서 시판하고 있는 파라 톨루엔 술폰산 촉매(이소프로판올 40중량%)이다.
7. Cymel 303은 American Cyanamid사에서 시판하는 액상 헥사메톡시-메틸멜라민 가교제이다.
조성물 1은 Cowles 믹서에서 혼합하여 MIBK와 IPOH의 혼합물의 VAGH 수지를 녹이고 혼합 중에 Lankyd 13-1245 및 ASP400을 첨가하여 생산된다. 이 혼합물은 이후 약 110℉의 온도에서 샌드밀(sandmilled)되어 ASP400을 분산한다.
저 광택 클리어 탑 코트는 다음의 조성으로 제조된다.
성분 중량부
Elvacite 2042 용액 52.72
Tinuvin 234 0.64
Solsperse 17000 0.08
TS 100 0.20
Kynar 500 Plus (PVDF) 20.76
시클로헥사논 7.68
Exxate 700 7.68
부티로락톤10.24
100.0
Elvacite 2042 용액은 다음의 성분으로 제조된다.
성분 중량부
Elvacite 2042 21.20
Exxate 700 24.82
시클로헥사논 23.64
부티로락톤30.34
100.00
8. Elvacite 2024는 델라웨어주 Willington에 있는 DuPont사에서 시판하는 평균 분자량 300,000의 폴리에틸메타크릴레이트 수지이다.
9. Tinuvin 234는 뉴욕주 Hawthorne에 있는 Ciba Geigy사에서 시판하는 2-(31, 51, 비스(1-메틸 1-페닐에틸)-21히드록시페닐) 벤조트리아졸 자외선 안정제이다.
10. Solsperse 17000은 델라웨어주 Willington에 있는 ICI Americas Inc.에서 시판하는 중합체의 지방산 에스테르 분산제이다.
11. TS 100은 Degussa Corporation에서 시판하는 약 1 내지 9 미크론 범주의 4 미크론의 평균 입경을 가진 이산화실리콘 충전제이다.
12. Kynar 500은 펜실베이니아주 Philadelphia에 있는 Elf Atochem에서 시판하는 폴리비닐리덴 불화물 폴리머이다,
13. Exxate 700은 Exxon Chemicals에서 시판하고 있는 고융점 아세테이트 용매이다.
14. 부티로락톤은 아크릴계 수지의 용해성을 위한 사용되는 고융점 케톤이다.
본 실시예에서, 충전제 입자 (TS100)는 탑 코트 제제에 함유된 PVDF/아크릴계 수지 바인더의 총 고형분을 기준으로 수지 바인더 100 중량부당 0.63 중량부를 포함하였다.
Elvacite 2042 용액은 용매 Exxate 700에 있는 Elvacite 2042, 사이클로헥사논 및 부티로락톤을 용해하여 우선 혼합되었다.
Elvacite 2042 용액, Solsperse 17000 및 Tinuvin 234는 이후 130℉의 온도에서 시클로헥산 용매에서 용해되고 실온으로 냉각되었다. PVDF는 1800RPM의 14인치 Cowles 블레이드를 사용하여 TS100을 상기 수지용액에서 분산되었다. PVDF 분산의 온도는 상기 분산의 겔화를 방지하기 위해서 110℉이하로 유지하였다. 다음, 남은 용매는 PVDF 분산에 혼합되기 전에 예비혼합되었다. 본 실시예에서 탑 코트는 착색되지 않았다.
제1 아크릴계 타이 코트는 다음의 성분으로 제조되었다.
성분 중량부
톨루엔 45.00
N-프로필 아세테이트 45.00
Elvacite 2042 9.82
Tinuvin 2340.18
100.00
본 실시예에서 사용된 제2 아크릴계 타이 코트는 메틸메타크릴레이트 및 동량의 일리노이주 South Holland의 Gibraltar Chemical Co.사에서 구입가능한 셀룰로즈 아세테이트 프로피오네이트를 필수적으로 포함하였다.
아크릴계 칼라 코트는 다음의 성분을 혼합하여 제조되었다.
성분 중량부
Color Coat Vehicle 69.11
Metallic Color Coat Vehicle 9.68
BASF 6930 Blue Dispersion 3.69
Perylene Maroon Dispersion 4.40
Black Dispersion 13.02
Thinner0.10
100.00
상기 칼라 코트 비히클은 다음의 성분을 혼합하여 제조되었다.
성분 중량부
톨루엔 37.70
메틸 프로필 케톤 37.70
이소프로필 알콜 8.30
Elvacite 2021 13.10
CAP 482-0.5 Cellulosic3.10
100.00
메탈계 칼라 코트 비히클은 다음의 성분을 혼합하여 제조된다.
성분 중량부
Elvacite 2021 18.30
CAP 482-0.5 Cellulosic 4.60
Sanduvor 3050 0.45
Sanduvor 3206 0.45
톨루엔 34.30
메틸 프로필 케톤 34.30
이소프로필 알콜7.60
100.00
15. Elvacite 2021은 DuPont사의 메틸메타크릴레이트이다.
16. Cap 482-0.5는 테네시주의 Kingsport에 있는 Eastman Chemical Products에서 구입가능한 셀룰로즈 아세테이트이다.
17. Sanduvor 3050 및 3206은 노스 케롤라이나주 Charlotte에 있는 Sandoz Chemicals에서 제공되는 각각 옥살아미드 유도체 및 옥사졸린이다.
사이즈 코트(size coat)는 다음의 성분으로 제조되었다.
성분 중량부
Rohasol PM 555 53.16
시클로헥사논 23.88
Elvacite 2042 7.96
메틸이소부틸케논15.00
100.00
18. Rohasol PM 555는 메사츄세츠주 Malden에 있는 Rohm Tech Corporation사에서 구입가능한 메타크릴계 에스테르 및 올레핀의 코폴리머의 유기 에멀젼이다.
Elvacite 2042는 용액이 될 때까지 시클로헥사논에 우선 교반하면서 첨가된다. PM 555와 메틸이소부틸케논은 이후에 첨가된다.
건식 도료 전사 시트의 제조
무광택 형성 코트는 100 피트/분으로 92 게이지 광택 폴리에스테르 주조 시트 상에 3g/㎡의 코트 중량(건조)으로 100HK 그레비어 실린더 패턴으로 그레비어(gravure) 코팅되고, 250℉(약 220℉의 웹 온도)의 200 피트의 주입 공기 오븐에서 건조되고 가교결합되었다.
다음, 탑 코트는 40g/㎡의 코팅 (건조)중량으로 건조된 무광택 형성 코트 상에 분당 40피트 미만의 리버스 롤 코터로 코팅되었다. 상기 탑 코트는 공기 오븐에서 3개의 영역의 공기 온도가 250℉, 300℉ 및 350℉의 20 피트의 3개의 영역 주입 공기 오븐에서 건조되고 용융되었다. 이는 캐스팅 시트의 무광택 형성 코트 상에 1.0밀의 두께의 건조 필름을 가진 투명한 클리어 코트를 형성하였다.
캐스팅 시트의 웹 수축을 최소화하고 변형을 방지하기 위해서, 웹 장력은 건조 오븐에서 웹 폭의 0.8lbs/linear inch 이하로 유지되었다. 건조되고 코팅된 주조 시트는 롤과 같이 말리고 제1 코터에서 제거되고 제2 코트의 말리지 않은 단계에 설정되었다. 주조 시트의 클리어-코팅된 측은 일련의 2개의 타이 코트 및 2개의 칼라 코트로 분당 100피트의 속도로 그레비어 인쇄되었다. 건조 오븐 온도는 200 내지 225℉였다. 타이 및 칼라 코트의 건조 코트중량은 3∼5g/㎡의 범위였다.
사이즈 코트는 이후 별도의 92 게이지의 광택 폴리에스테르 주조 시트 상에 약 10 내지 30g/㎡의 코팅 중량으로 리버스롤 코팅 공정으로 주조되고, 약 2분동안 약 200℉의 공기 온도의 주입 공기 오븐에서 건조되었다. 상기 건조된 사이즈 코트는 30 밀 TPO 받침 시트에 가열 적층되어서 이어서 상기 주조 시트를 제거하였다. 상기 받침 시트의 사이즈 코트는 이후 제2 칼라 코트에 가열 적층되고 복합체 라미네이트는 상기 주조 시트에서 박피되었다.
상기 복합체 라미네이트는 이후 330℉의 시트 온도에서 열성형되었다. 이 온도는 500℉의 25 초 드웰 시간으로 획득하였다. 열성형 전에, 외부 클리어 코트는 9.9 광택 단위의 60도 광택도를 가진다. 상기 건식 도료 전사 시트가 열성형된 이후, HunterLab Dorigon 광택 측정기를 사용하여 광택을 측정하여, 60도에서 8.0 광택 단위가 판독되었다. 상기 완성된 클리어 코트는 Gneral Motor Specificiation No. GM6073M scratch test에 의해서 측정된 바와 같이 우수한 흠집 방지성 및 긁힘방지성을 가졌다.
실시예 2
저광택 클리어 탑 코트는 다음의 성분으로 제조되었다.
성분 중량부
Elvacite 2042 8.44
Tinuvin 234 0.48
Solsperse 17000 0.06
TS 100 2.41
Kynar 500 Plus(PVDF) 15.67
사이클로헥사논 21.88
Exxate 700 22.36
부티로락톤28.70
100.00
이 탑 코트 제제는 2 밀의 고광택 폴리에스테르 주조 시트에 적용되고 종래의 기술을 사용하여 대류 오븐에서 건조되었다. 이 타이 코트, 칼라 코트, 사이즈 코트 및 받침 시트는 실시예 1에서 설정된 바와 같이 적용되었다. 결과 건식 도료 전사 시트는 초기에 매우 높은 광택을 가졌다. 60도 광택 측정에서 75 광택 단위의 판독을 보였다. 그러나 열성형 후에, 광택은 60도에서 1.8 광택 단위의 판독으로 감소되었다.
실시예 3
실시예 1 및 2에 따르는 건식 도료 시트는 탑 코트에서 TS 100 충전제의 함량이 다음의 표에 도시된 바와 같이 바뀌어 제조되었다. TS 100의 함량은 수지 고형(PVDF 및 아크릴 혼합물) 100중량부당 TS 100의 중량부로 표시된다. 상기 탑 코트는 3개의 다른 주조 시트(실시예 1에 설정된 바와 같이 화학적 무광택; Hoechst 2000 Series 주조 필름을 포함하는 무광택 폴리에스테르; 및 실시예 2에 설정된 고광택 폴리에스테르)에 적용된다.
TS 100 화학적 무광택 무광택 폴리에스테르 고광택 폴리에스테르
0.63 9.9 36.9 57.1
1.35 6.7 35.0 46.5
2.51 5.6 17.9 26.8
4.66 3.9 10.6 22.9
7.13 3.4 5.8 11.3
10.00 2.8 5.5 6.8
실시예 4
건식 도료 전사 시트는 외부 클리어 코트 물질이 충전제 입자를 함유하지 않도록 제조되었다. 상기 라미네이트는 실시예 1 및 2의 방법에 따라서 제조되었고 클리어 코트는 실시예 3에서 사용된 것과 유사한 베이스웹의 3개의 별도의 형태((1) 화학적 무광택 형성 코팅된 주조 시트; (2)무광택 폴리에스테르 주조 시트; 및 (3) 고광택 폴리에스테르 주조 시트)와 접촉하여 주조되었다.
상기 충전된 클리어 코트 외부층은 다음의 결과를 가진 열성형 후에 60°광택을 측정하였다.
화학적 무광택 무광택 폴리에스테르 고광택 폴리에스테르
14.0 38.3 75.2
상기 테스트 결과는 일반적으로 충전제 수준의 증가와 광택의 감소 사이에 직선의 관계가 각각의 주조 시트에서 클리어 코트 주조를 위해 제조되었다는 것을 보여준다.
일반적으로, 결과는 우수한 내마모성을 가진 저광택 라미네이트가 충전제 입자 없이 생산될 수 있으나, 약 10 광택 단위 이하의 60°광택도를 가지는 매우 낮은 광도의 라미네이트에서는 충전제 입자를 코팅에 첨가하는 것이 바람직하다는 것이었다. 또한, 무광택 캐리어 시트, 특히 화학적 무광택 캐리어에 주조와 함께 결합되는 충전제 입자는 저광택도 외에 최종 제품에 바람직한 질감을 전사하는 표면 미세요철을 제공한다.
실시예 5
라미네이트가 아크릴계 수지와 혼합된 PVDF 호모폴리머를 포함하는 충전되지 않은 외부 클리어 층으로 제조되었다. PVDF 호모폴리머는 Hylar 5000LG로 구입가능한 미국 Ausimont에 의해서 제공되었다. 이 특정 PVDF 수지는 고분자량을 가졌고, 본래 저광택 이다. PVDF 원료는 아크릴계 수지와 혼합되어 화학적 무광택과 고광택 폴리에스테르 베이스웹 상에 주조되고, TPO 받침 시트에 적층되고 이후 열성형되는 분산상의 PVDF/아크릴계 클리어 코트 물질을 생산하였다. 60도 광택 측정은 화학적 무광택 베이스웹에서 외부 클리어 코트에 대해서 5 광택 단위이고 고광택 폴리에스테르 캐리어에 대해서 50이었다. 상기 화학적 무광택 베이스웹에 접촉으로 생산된 극저광택 때문에 균일하게 분산되는 충전제 입자로 개선되는 본래 저광택 고분자량의 PVDF 수지는 저광택도를 충분하게 달성할 수 있다.
실시예 6
본 발명은 이하에 열가소성 및 열성형성 고형 폴리머의 받침시트를 가진 저광택 베이스 코트/클리어 코트 마감을 가지는 건식 도료 필름 복합체 라미네이트에 관해서 설명되었지만, 다른 실시예도 또한 고려한다. 예를 들면, 하부에 칼라 코트를 사용하지 않고, 외부 클리어 코트만을 가지고 본 발명을 수행하는 것도 가능할 것이다. 본 실시예에서 하부에 있는 받침 시트는 일정 수준의 내후성이 필요하고 적당한 칼라 매치를 위해서 소망하는 장식성 색소계를 혼입할 수도 있을 것이다. 내후성을 가진 사이즈 코트계는 받침 시트에 클리어 코트를 결합할 소도 있을 것이다.
자동차 내장용 표피 부품의 다른 실시예는 칼라 코트 없이 생산되지만, 이하의 제제와 같이 하부에 있는 CPO 결합층을 보호하기 위해서 UV 흡수제와 함께 많이 첨가되는 저 광택 외부 클리어 코트를 가진다.
성분 중량부
Elvacite 2022 용액 58.51
Solsperse 17000 0.08
Tinuvin 328 2.49
Hylar 5000LG 18.60
시클로헥사논 6.09
Exxate 700 6.09
부티로락톤 8.14
상기 Tinuvin 328은 Ciba-Geigy Corp.에서 구입가능한 것으로, 수지 고형 100 중량부당 약 8 중량부로 상기 제제에 첨가된다.
600 킬로줄 크세논 풍화측정기 노출 후에, TPO 옆에 상기 탑 코트와 CPO 사이즈 코트 하부에 가지는 구조에 1.0 미만의 Delta E 칼라 변이가 있었다. 동일 노출기간 후에, 상기에서 주어진 UV 흡수제 수준의 25%(2phr) 및 50%(4phr)을 가진 클리어 코트는 색상 변화와 갈색 스폿팅을 보여주었다. 부피 단위당 UV 흡수제의 함량이 변성을 막는데 가장 중요한 인자라는 것을 지시하는 일정한 증거가 있다. 따라서, 10 밀 수준으로 존재하는 필름의 두께를 증가하는 것이 UV결과를 개선하고 약 6phr 이상까지 UV 흡수제의 함량을 증가한다고 믿어진다. 결과는 칼라 코트가 없는 구조로 자동차 내장용도에 사용될 수 있는 것이다.
실시예 7
본 발명의 다른 실시예는 발포형 폴리올레핀 폴리머를 포함하는 발포형 또는 다공성 기질을 가지는 복합체 자동차 내장용 표피 부품을 제공한다. 도 3에 도시된 바람직한 구조는 PVDF/아크릴계 외부 클리어 피복층(30), 염화 폴리올레핀(CPO) 사이즈 코트(32), 20밀 열가소성 올레핀(TPO), 반강성 받침 시트(34), 100밀 발포형 폴리프로필렌 기판층(36) 및 발포형 폴리에틸렌/폴리프로필렌 기질층(38)을 포함한다.
펠렛화된 폴리프로필렌은 "APGG"의 설명하에서 버지니아주 Front Royal에 있는 Toray Corp.사에서 구입가능하다. 상기 펠렛화된 폴리에틸렌/폴리프로필렌은 "APRO"의 지정하에 펜실베니아주 Malvern에 있는 JSP International사에서 구입가능하다. 이 물질은 다양한 밀도로 판매되고 본 실시예에 사용되었던 밀도는 10 파운드/ft3였다. 상기 펠렛은 받침 시트에 용융하는 다공성 매트릭스 구조를 형성하는 몰드에 있게 된다.
다공성 폴리에틸렌/폴리프로필렌 기질층은 소망하는 형태로 열성형되고 진공홀이 성형된 물질로 드릴된 다음 성형된 물질이 TPO층 및 이전에 형성된 도구 넘어 다공성 폴리프로필렌 층을 꺼내는 열성형 도구로 사용되었다.
또한, 다공질의 폴리머 기질을 가지는 본 발명은 사출성형을 위해서 PVDF/아크릴계 클리어 코트와 20 밀 TPO 받침 시트 및 100 밀 다공성 폴리프로필렌 시트를 열성형하고 이어서 발포형 폴리프로필렌 층에 결합되는 더욱 강한 층을 형성하도록 TPO 뒤에 사출성형되는 것과 같이 다른 실시예에서 생산될 수 있다.

Claims (28)

  1. 인스트루먼트 패널 등의 기능적 덮개와 같은 자동차 내장에 사용되는 장식용 구조 플라스틱 표피 부품에 있어서,
    a) 폴리머 물질을 포함하는 보호성 외부 클리어 피복층; 및
    분산된 안료를 함유하는 폴리머 물질을 포함하는 하부 베이스 피복층
    을 가지는 열가소적으로 성형가능한 건식 도료 전사 시트; 및
    b) 상기 외부 클리어 피복층에 맞은편에서 건식 도료 전사 시트에 접촉
    되는 자체 지지성 열가소적으로 성형가능한 수지상 받침 시트
    를 포함하고,
    상기 건식 도료 전사 시트와 받침 시트의 복합체는 열성형되어 그 위에 3차원 형상의 외부면을 만들고,
    상기 클리어 피복층은 약 15 광택 단위 미만의 60 도 측정 광택도를 가지는 저광택을 형성하도록 상기 열성형된 클리어 피복층의 외부면 상에 실질적으로 균일하게 분산된 미세요철을 생성하기 위해 균일하게 분산된 충분한 양의 충전제 입자를 함유하는
    장식용 구조 플라스틱 표피 부품.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 클리어 피복층이 플루오로폴리머 수지 및 아크릴계 수지의 혼합물을 포함하는 장식용 구조 플라스틱 표피 부품.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 플루오로폴리머 수지가 PVDF를 포함하는 장식용 구조 플라스틱 표피 부품.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 클리어 코트에 함유된 충전제 입자의 함량이 PVDF 및 아크릴계 수지 고형분이 결합된 함량 100 중량부당 약 10 중량부 미만을 포함하는 장식용 구조 플라스틱 표피 부품.
  5. 제1항에 있어서,
    열성형 후에 상기 클리어 코트의 표면의 60도 측정 광택도가 약 10 광택 단위 미만인 장식용 구조 플라스틱 표피 부품.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 광택도가 약 5 광택 단위 미만인 장식용 구조 플라스틱 표피 부품.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 미립자 충전제가 미세하게 분쇄된 실리카 입자를 포함하는 장식용 구조 플라스틱 표피 부품.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 받침 시트가 폴리올레핀, ABS, 폴리카르보네이트 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 반-강성 수지상 시트(semi-rigid resinous sheet)를 포함하는 장식용 구조 플라스틱 표피 부품.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 받침 시트가 발포형 수지상 물질을 포함하는 장식용 구조 플라스틱 표피 부품.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 발포형 수지상 물질이 폴리프로필렌을 포함하는 장식용 구조 플라스틱 표피 부품.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 건식 도료 전사 시트가 상기 열성형동안 약 50% 이상 인장되는 장식용 구조 플라스틱 표피 부품.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 미립자 충전제가 외부 클리어 피복층에 함유된 총 수지상 바인더 고형 분의 100 중량부당 약 5 중량부 이하의 함량으로 외부 클리어 피복층에 존재하는 장식용 구조 플라스틱 표피 부품.
  13. 인스트루먼트 패널 등의 기능적 덮개와 같은 자동차 내장에 사용되는 장식용 구조 플라스틱 표피 부품에 있어서,
    a) 폴리머 물질을 포함하는 보호성 외부 클리어 피복층을 가지는 열가소
    적으로 성형가능한 건식 도료 필름; 및
    b) 상기 외부 클리어 피복층의 외부면 맞은편에서 상기 건식 도료 전사
    시트에 접촉되는 자체 지지성 열가소적으로 성형가능한 수지상 받침
    시트
    를 포함하고,
    상기 건식 도료 전사 시트와 받침 시트의 복합체는 열성형되어 그 위에 3차원 형상의 외부면을 만들고,
    상기 클리어 피복층은 약 15 광택 단위 미만의 60 도 측정 광택도를 가지는 저광택을 형성하도록 상기 열성형된 클리어 피복층의 외부면 상에 실질적으로 균일하게 분산된 미세요철을 생성하기 위해 균일하게 분산된 충분한 양의 충전제 입자를 함유하는 장식용 구조 플라스틱 표피 부품.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 클리어 피복층이 플루오로폴리머 수지 및 아크릴계 수지의 혼합물인 장식용 구조 플라스틱 표피 부품.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 미립자 충전제가 상기 외부 클리어 피복층에 함유된 총 수지상 바인더 고형분의 100 중량부당 약 5 중량부 미만의 함량으로 상기 외부 클리어 피복층에 존재하는 장식용 구조 플라스틱 표피 부품.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 외부 클리어 피복층 하부의 라미네이트 부품의 UV 변성을 방지하기 위해서 상기 외부 클리어 피복층에 함유된 상당량의 UV 흡수제를 포함하는 장식용 구조 플라스틱 표피 부품.
  17. 인스트루먼트 패널 등의 기능적 덮개와 같은 자동차 내장에 사용되는 장식용 구조 플라스틱 표피 부품의 제조방법에 있어서,
    a) 수지상 클리어 피복층 및 상기 클리어 피복층에 부착되는 분산된
    안료를 함유하는 수지상 베이스 피복층을 포함하는 열가소적으로
    성형가능한 건식 도료 전사 필름을 내열성 캐리어 상에 형성하는
    단계;
    b) 상기 건식 도료 전사 필름을 상기 캐리어에서 자체 지지상 열가소적
    으로 성형가능한 수지상 받침 시트에 전사 적층하여 상기 베이스
    피복층이 상기 받침 시트에 결합되고 상기 클리어 시트층이 상기
    전사된 건식 도료 필름의 외부면에 형성되는 전사 적층 단계; 및
    c) 상기 건식 도료 전사 필름과 받침 시트의 복합체가 그 위에 3차원
    형상의 외부면을 만들도록 열성형되는 단계
    를 포함하고,
    상기 외부면을 포함하는 상기 클리어 피복층은 약 15 광택 단위 미만의 60 도 측정 광택도를 가지는 저광택을 형성하도록 상기 외부면 상에 실질적으로 균일하게 분산된 미세요철을 생성하기 위해 균일하게 분산된 충분한 양의 충전제 입자를 함유하는
    장식용 구조 플라스틱 표피 부품의 제조방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 외부 클리어 피복층이 코팅되는 캐리어가 열경화 수지에 충전제 입자를 함유하는 저광택 화학적 무광택 표면을 가지는 무광택 캐리어를 포함하는 장식용 구조 플라스틱 표피 부품의 제조방법.
  19. 인스트루먼트 패널 등의 기능적 덮개와 같은 자동차 내장에 사용되는 장식용 구조 플라스틱 표피 부품의 제조방법에 있어서,
    수지상 클리어 피복층을 포함하는 열가소적으로 성형가능한 건식 도료 전사 필름을 내열성 캐리어 상에 형성하는 단계;
    상기 클리어 피복층을 상기 캐리어에서 자체 지지용 열가소적으로 성형가능한 수지상 받침 시트에 전사 적층하여 상기 클리어 피복층이 상기 받침 시트에 전사된 도료 필름의 외부면을 형성하는 전사 적층 단계; 및
    상기 건식 도료 전사 필름과 받침 시트의 복합체가 그 위에 3차원 형상의 외부면을 만들도록 열성형하는 단계
    를 포함하고,
    상기 클리어 피복층은 약 15 광택 단위 미만의 60 도 측정 광택도를 가지는 저광택을 형성하도록 상기 열성형된 클리어 코트의 상기 외부면 상에 실질적으로 균일하게 분산된 미세요철을 생성하기 위해 균일하게 분산된 충분한 양의 충전제 입자를 함유하는
    장식용 구조 플라스틱 표피 부품의 제조방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 외부 클리어 피복층이 무광택 캐리어에 의해서 코팅되는 캐리어가 열경화성 수지 내에 충전제 입자를 함유하는 저광택 화학적 무광택 표면을 가지는 장식용 구조 플라스틱 표피 부품의 제조방법.
  21. 인스트루먼트 패널 등의 기능적 덮개와 같은 자동차 내장에 사용되는 장식용 구조 플라스틱 표피 부품의 제조방법에 있어서,
    가요성 내열성 합성 수지 캐리어 상에 열가소성 폴리머 물질을 포함하는 클리어 피복층을 코팅하는 단계;
    상기 클리어 피복층을 건조하는 단계;
    상기 건조된 클리어 피복층 상에 분산된 안료를 함유하는 열가소성 폴리머 물질의 베이스 피복층을 형성하는 단계;
    상기 캐리어 상에 베이스 코트/클리어 코트 건조 도료 전사 필름을 형성하도록 베이스 피복층을 건조하는 단계;
    상기 건조된 베이스 코트/클리어 코트 전사 필름을 상기 캐리어에서 열가소적으로 성형가능한 수지상 받침 시트에 전사 적층하여 상기 클리어 피복층이 상기 수지상 받침 시트에 전사된 상기 도료 필름의 외부면을 제공하는 전사 적층 단계; 및
    상기 받침 시트와 전사된 베이스코트/클리어 코트 도료 필름의 복합체를 3차원 형상의 외부면을 그 위에 형성하도록 열성형하는 단계
    를 포함하고,
    상기 외부 클리어 피복층은 약 15 광택 단위 미만의 60 도 측정 광택도를 가지는 저광택을 형성하도록 상기 열성형된 클리어 코트의 외부면 상에 실질적으로 균일하게 분산된 미세요철을 생성하기 위해 균일하게 분산된 충분한 양의 충전제 입자를 함유하는
    장식용 구조 플라스틱 표피 부품의 제조방법.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 외부 클리어 피복층이 무광택 캐리어에 코팅된 장식용 구조 플라스틱 표피 부품의 제조방법.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 무광택 캐리어가 화학적 무광택 캐리어를 포함하는 장식용 구조 플라스틱 표피 부품의 제조방법.
  24. 인스트루먼트 패널 등의 기능적 덮개를 제공하는 자동차 내장에 사용되는 표피 부품을 제조하는데 있어서 사용되는 가요성 열가소성 시트 물질에 있어서,
    폴리머 물질을 포함하는 보호성 외부 클리어 피복층; 및
    분산된 안료를 함유하는 폴리머 물질을 포함하는 하부 베이스 코트
    를 가지는 열가소적으로 성형가능한 건식 도료 전사 시트를 포함하고,
    상기 건식 도료 전사 시트는 상기 외부 클리어 피복층에 맞은편에 상기건식 도료 전사 시트에 접착된 자체 지지 열가소적으로 성형가능한 수지상 받침 시트에 적층되어 전사되고,
    상기 건식 도료 전사 시트와 상기 받침 시트의 복합체는 상기 복합체 라미네이트의 3차원 형상의 외부면을 만들도록 열성형되는 경우, 상기 클리어 피복층이 약 15 광택 단위 미만의 60 도 측정 광택도를 가지는 저광택을 형성하도록 상기 클리어 피복층의 외부면 상에 실질적으로 균일하게 분산된 미세요철을 생성하기 위해 균일하게 분산된 충분한 양의 충전제 입자를 함유하는
    가요성 열가소성 시트 물질.
  25. 인스트루먼트 패널 등의 기능적 덮개와 같은 자동차 내장에 사용되는 장식용 구조 플라스틱 표피 부품의 제조방법에 있어서,
    수지상 클리어 피복층 및 상기 클리어 피복층에 부착되는 분산된 안료를 함유하는 수지상 베이스 피복층을 포함하는 열가소적으로 성형가능한 건식 도료 전사 필름을 내열성 캐리어 상에 형성하는 단계;
    상기 건식 도료 전사 필름을 상기 캐리어에서 자체 지지상 열가소적으로 성형가능한 수지상 받침 시트에 전사 적층하여 상기 베이스 피복층이 상기 받침 시트에 결합하여 상기 클리어 피복층이 상기 전사된 건식 도료 필름의 외부면을 형성하는 전사 적층 단계; 및
    상기 건식 도료 전사 필름과 받침 시트의 복합체가 그 위에 3차원 형상의 외부면을 만들도록 열성형되는 단계
    를 포함하고,
    상기 클리어 피복층은 형성된 상기 캐리어 시트가 열경화성 수지상 코팅 내에 균일하게 분산된 미립자 충전제를 가지는 무광택 캐리어를 포함하고,
    상기 외부면을 포함하는 상기 클리어 피복층은 상기 무광택 캐리어의 표면상에 존재하는 미세요철과 접촉에 의해 복재로 그 위에 전사된 저광택을 가진 외부면을 가지며,
    상기 전사된 광택은 약 15 광택 단위 미만의 60 도 측정 광택도를 가지는
    장식용 구조 플라스틱 표피 부품의 제조방법.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 클리어 피복층이 플루오로폴리머 수지 및 아크릴계 수지의 혼합물을 포함하는 장식용 구조 플라스틱 표피 부품의 제조방법.
  27. 제26항에 있어서,
    상기 플루오로폴리머 수지가 PVDF를 포함하는 장식용 구조 플라스틱 표피 부품의 제조방법.
  28. 제27항에 있어서,
    상기 PVDF 성분이 PVDF 모노머를 포함하는 고분자량의 본질적으로 저광택인 물질을 포함하는 장식용 구조 플라스틱 표피 부품의 제조방법.
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