KR20060129528A

KR20060129528A - 하부 층의 첨가제 유실을 억제하는 차단재 층

Info

Publication number: KR20060129528A
Application number: KR1020067020831A
Authority: KR
Inventors: 조나단 사전트; 홀리 블레이데스; 키스 디. 웨이스
Original assignee: 엑사테크 엘.엘.씨.
Priority date: 2004-03-09
Filing date: 2004-10-27
Publication date: 2006-12-15
Also published as: WO2005095500A1; EP1725608A1; US20050202263A1; JP2007528308A

Abstract

본 발명은 부품 어셈블리용 보호 층상 시스템을 제공한다. 이러한 보호 층상 시스템은 플라스틱 판넬 및 이 플라스틱 판넬과 일체형으로 형성된 적어도 2층의 보호 층을 포함한다. 하나의 보호 층은 임의의 하부 보호 층 또는 플라스틱 판넬의 구조에서 공유 결합되지 않고 현탁된 첨가제의 유실을 저하시키는 차단재 층으로 형성되어 있다. 부품 어셈블리에 의해 발현되는 풍화 성능은 다양한 유색 또는 색조를 띤 플라스틱 판넬 또는 보호 층마다 유사하다.

부품 어셈블리, 보호 층상 시스템, 차단재 층, 플라스틱 판넬

Description

하부 층의 첨가제 유실을 억제하는 차단재 층{BARRIER LAYER TO PREVENT THE LOSS OF ADDITIVES IN AN UNDERLYING LAYER}

본 발명은 자동차 부품 어셈블리 중 플라스틱 판넬의 하부 층에 존재하는 첨가제의 유실을 억제하는 차단재 층에 관한 것이다.

폴리카보네이트(PC) 및 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)와 같은 플라스틱 재료는 현재 수많은 자동차 부품 및 부재, 예컨대 B필라, 전조등 및 선루프의 제조에 사용되고 있다. 자동차 윈도우 모듈은 최근 들어 이러한 플라스틱 재료의 이용 분야가 되고 있는데, 그 이유는 스타일링/디자인, 중량 감소 및 안전/보호 분야에서 다양한 장점이 있기 때문이다. 더욱 구체적으로, 이러한 플라스틱 재료로 인해 자동차 업계는 기능성 부품들을 성형 플라스틱 모듈로 통합시켜 윈도우 어셈블리의 복잡성을 축소시킬 수 있을 뿐만 아니라 전체 디자인과 형태 복잡성을 증가시켜 자신의 차량을 경쟁 차량과 구별시킬 수 있게 되었다. 경량 플라스틱 윈도우 모듈의 사용은 차량의 중력 중심을 낮추고(차량의 핸들링과 안전성이 향상된다) 연비 향상에도 도움을 줄 수 있다. 마지막으로, 전복 사고 시 플라스틱 윈도우 모듈을 구비한 차량은 탑승자 또는 승객의 잔류 경향을 더욱 높이는 안전성 향상이 추가로 확인되었다.

플라스틱 윈도우 이용과 관련하여 많은 장점들이 인식되었지만, 이러한 플라스틱 모듈이 유리 윈도우에 대해 확립된 바와 같은 기존 규제(예, 자동차 연방 기준 No. 205의 파트 571.205, 챕터 5, 타이틀 49; 미국 표준 협회 ANSI-Z26.1, 1977)들에 부합될 때까지는 대규모 상업적 활용을 기대할 수 없다. 자동차에 플라스틱 윈도우를 사용하기 위해 제정되어야 하는 최소 요건을 정리해보면 다음 표 1과 같다.

표 1

	요건
내연마성 (△ 흐림도%)	B필라 전면인 경우 ≤2.0; B필라 후면인 경우 ≤10.0
광 투과율(%)	투명형 ≥90.0% 태양빛형 ≥70.0 프라이버시형 ≥20%
초기 흐림도(%)	≤1.0
코팅 접착 유지율(%)	100
수명(플로리다 또는 아리조나에서의 년수)	>5
색 변화(△YI)	<2.0
내충격성	연성

표 1에 정리된 바와 같은 요건에 부합하기 위하여, 플라스틱 윈도우 모듈에는 보호층(예, 코팅 또는 필름)이 적용되어야만 플라스틱 재료에 의한 몇 가지 단점을 극복할 수 있다. 이러한 단점에는 색 변화로 알 수 있는 자외선(UV) 노출에 의해 유발되는 분해, 광 투과율 감소 및 취약화 증가(내충격성 저하)뿐만 아니라 제한적인 내마모성 및 제한적인 가수분해 안정성이 있다. 층분리(delamination) 또는 접착 유실로 표시되는 바와 같은 보호층 시스템의 조기 파손은 전술한 분해 기작의 가속화를 통해 플라스틱 윈도우 모듈의 수명을 제한하게 된다. 또한 플라스틱 윈도우의 색이나 색조, 예컨대 투명형, 태양빛 형(녹색) 및 프라이버시형(흑색)의 차이는 아마도 환경 노출 동안 보호층 시스템과 플라스틱 윈도우 사이의 계면 온도의 증가를 통해 보호층 시스템의 조기 파손을 촉진할 수 있다. 이와 같은 주장은 다양한 색의 다른 불투명 플라스틱 부품(예, 몰딩, B필라, 테일게이트 모듈, 본체 판넬 등)에서 관찰되는 파손 기작에도 적용될 수 있다.

따라서, 당업계에서 필요로 되는 것은 플라스틱 윈도우 모듈이 윈도우의 자동차 규제 요건에 부합할 수 있고 조기 파손이 발생하지 않게 강화시킬 수 있는 보호층 시스템을 개발하는 것이다.

발명의 개요

본 발명은 부품 어셈블리용 보호 층상 시스템을 제공하는 것이다. 이러한 층상 시스템은 임의의 하부 보호 층이나 플라스틱 판넬 기판의 구조에 결합되지 않은 첨가제의 유실이나 침출에 대하여 차단재(barrier)로서 작용하는 적어도 하나의 층을 포함한다. 이러한 층상 시스템의 성능은 플라스틱 판넬이나 첨가제 층의 색이나 색조와 실질적으로 무관하다. 이러한 플라스틱 판넬 및 첨가제 층은 투명하거나 불투명하거나 이의 혼합 상태일 수 있다.

특정 양태에서, 부품 어셈블리는 투명 플라스틱 판넬, 선택적 보호 첨가제 층 및 자동차용에 유용한 성능 요건을 충족시키는 특성의 차단재 층을 포함하는 윈도우 어셈블리이다.

다른 특징 및 장점은 이하 상세한 설명과 후속되는 청구의 범위를 살펴보고 첨부되는 도면을 참조하면 분명해질 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 플라스틱 판넬, 첨가제 층 및 차단재 층을 구비하는, 부품 어셈블리의 보호 층상 구조의 가능한 몇 가지 기하 형태를 도시한 것이다.

도 2는 총 자외선량의 함수로서 플롯팅한 차단재 층 존재 및 부재 하의 플라스틱 판넬과 첨가제 층 시스템에 의해서 나타나는 UV 흡광도 그래프이다.

도 3은 약 70℃의 온도에 노출되었을 때 총 시간(hr)의 함수로서 플롯팅한 차단재 층 존재 및 부재 하의 플라스틱 판넬과 첨가제 층 시스템에 의해서 나타나는 UV 흡광도 그래프이다.

발명의 상세한 설명

이하 바람직한 양태의 설명은 본래 예시적인 것일 뿐이며 본 발명이나 그 이용 분야 또는 용도를 제한하는 것으로 간주되어서는 안 된다.

본 발명에 따르면, 보호 층상 시스템은 임의의 하부 첨가제 층과 플라스틱 판넬 내에서부터 첨가제의 침출이나 유실에 대한 차단재로서 한 층이 작용할 때 플라스틱 부품 어셈블리의 수명을 증가시킨다. 이러한 보호 층상 시스템 구조의 몇 가지 가능한 기하 형태는 도 1에 제시한 바와 같다. 차단재 층(30)(B")은 도 1A 및 도 1B에 도시된 바와 같이 임의의 하부 첨가제 층(20) 및/또는 플라스틱 판넬(10)로부터의 첨가제 침출에 대한 차단재로서 작용하는 최외각 층일 수 있다. 또한, 차단재 층(30)은 도 1C 및 도 1D에 나타낸 바와 같이 첨가제 층(20)과 플라스틱 판넬(10) 사이에 적층되어 오로지 하부 첨가제 층(20) 또는 플라스틱 판넬(10)로부터의 첨가제 침출에 대하여 차단재로서 작용할 수도 있다. 특정 실시에서, 차단재 층(30)은 부품 어셈블리에 내마모성의 추가 장점을 제공하기 위한 최외각 층이다. 즉, 부품 어셈블리는 복수의 차단재 층뿐만 아니라 복수의 첨가제 층을 함유할 수 있다.

차단재 층(30)의 존재 또는 부재 하에 다양한 플라스틱 판넬(10)과 첨가제 층(20)에 의해 발현되는 성능을 비교하고 차단재 효과를 증명하기 위하여 표 2에 제시한 바와 같은 몇몇 특정 플라스틱 수지(R1-R6), 첨가제 층(A1-A9) 및 차단재 층(B1-B2)을 선택했다. 이러한 수지 및 첨가제 층과 함께 2층의 가능한 차단재 층(30)은 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 간주되어서는 안되며, 단지 본 발명의 다양한 양태를 예시하는 것뿐이다. 차단재 효과를 입증하기 위하여 선택한 보호 층상 시스템의 조성을 제시하는 데 사용된 명칭에는 표 2에 기술된 바와 같은 특정 플라스틱 수지, 첨가제 층 및 차단재 층마다 각각의 라벨을 제공했다. 예컨대, R2+A2A7으로 표시한 보호 층상 시스템은 플라스틱 수지 판넬 R2와 첨가제 층 A2 및 A7을 포함한다. R1+A8+B1로 표시한 보호 층상 시스템은 플라스틱 수지 판넬 R1, 첨가제 층 A8 및 차단재 층 B1을 포함한다.

종래의 차단재 코팅은 물이나 산소와 같은 분자가 주위 환경으로부터 코팅된 기판으로 코팅을 통해 스며들지 않도록 한다. 이러한 환경 오염물은 분자 직경이 150 피코미터 미만(즉, O₂의 분자 직경 약 121 피코미터, H₂O의 분자 직경 약 108 피코미터)으로, 일반적으로 크기가 작다. 하지만, 차단재 층(30)은 환경에서 발생하는 그러한 분자에 대해 투과성일 수 있다. 예컨대, 특정 양태에 따르면, 약 37.8 ℃, 약 100% 상대습도에서 차단재 층(30)은 수증기 전달률이 약 3.7g/㎡-일(Permatran W 3/31, MOCON, Minneapolis, MN)이었다.

표 2

	기판 수지	제조업자
R1	투명 폴리카보네이트	LS2, GE Plastics(미국 인디애나 마운트 버논) 또는 AL2647, Bayer AG(독일)
R2	투명 폴리카보네이트	M2808, Bayer AG(독일) 또는 101-111N, GE Plastics (미국 인디애나 마운트 버논)
R3	태양빛 색조(녹색) 폴리카보네이트	LS2, GE Plastics(미국 인디애나 마운트 버논) 또는 AL2647, Bayer AG(독일)
R4	회색(태양빛) 폴리카보네이트	R2 + 회색 배경(플라크)
R5	프라이버시 색조(흑색) 폴리카보네이트	LS2, GE Plastics(미국 인디애나 마운트 버논) 또는 AL2647, Bayer AG(독일)
R6	흑색(프라이버시) 폴리카보네이트	R2 + 흑색 배경(잉크 또는 플라크)

	첨가제 층	제조업자
A1	아크릴	Exatec® SHP-9X, Exatec LLC(미국 미시간 윅솜)
A2	아크릴	SHP401, GE Silicones(미국 뉴욕 워터포드)
A3	아크릴	UVHC3000, GE Silicones(미국 뉴욕 워터포드)
A4	아크릴	SHP470, GE Silicones(미국 뉴욕 워터포드)
A5	아크릴	PR-800, SDC Technologies, Inc.(미국 캘리포니아 아나하임)
A6	실리콘 하드코트	Exatec® SHX, Exatec LLC(미국 미시간 윅솜)
A7	실리콘 하드코트	AS4000, GE Silicones(미국 뉴욕 워터포드)
A8	실리콘 하드코트	PHC587, GE Silicones(미국 뉴욕 워터포드)
A9	실리콘 하드코트	MP-101, SDC Technologies, Inc.(미국 캘리포니아 아나하임)

	차단재 층	제조업자
B1	플라즈마 증강 화학증착법으로 적용된 Si_wO_xC_yH_z	Exatec LLC(미국 미시간 윅솜)
B2	실리콘 하드코트	AS4700, GE Silicones(미국 뉴욕 워터포드)

종래의 차단재 코팅은 하부 코팅 층 또는 기판으로부터 코팅을 통해 환경으로 확산하는 큰 분자에 대해서 투과성이다. 마이크로전자공학 제작에 사용된 차단재 코팅들은 중합체 분해 산물을 차단재 코팅을 통해 환경으로 확산시킬 수 있다. 예컨대, 마이크로전자공학 제작 중에 전도성 금속 선들 사이의 공기 갭을 만들기 위하여, 폴리노르보넨의 고분자량 분해 산물은 중층성 유전체(차단재) 코팅을 통해 주위 환경으로 용이하게 확산한다.

차단재 층(30)은 놀랍게도 분자 직경이 150 피코미터보다 큰 첨가제가 하부 첨가제 층 및 플라스틱 판넬로부터 차단재 층을 통해 환경으로 침출되는 것을 저하시키거나 억제하는 것으로 발견되었다. 바람직하게는, 차단재 층(30)은 분자 직경이 약 200 피코미터보다 큰 첨가제의 침출을 저하 또는 억제하거나, 특정 실시에서는 약 300피코미터보다 큰 첨가제의 침출을 저하 또는 억제한다.

플라스틱 판넬과 임의의 첨가제 층으로부터 첨가제의 침출 억제는 이와 관련된 부품 어셈블리의 수명을 증가시킨다. 부품 어셈블리의 수명은 표 1에 기술한 바와 같은 내충격성 및 색(황색 지수 = YI)에서 관찰되는 성능 변화의 크기에 따라 측정된다. 주로, 황색 지수(YI)의 변화가 약 +5 유닛을 초과하는 플라스틱 판넬이나 충격 파손(예컨대, 취약화가 원인인 것)의 징후를 보이기 시작하는 플라스틱 판넬은 부품 어셈블리의 유효 수명에 도달한 것으로 간주된다.

대부분의 플라스틱 재료는 광화학 유도 공정을 통해 분해되기 쉽다. 일반적으로, 이러한 분해 공정은 플라스틱 재료의 색 특성이나 내충격성에 영향을 미칠 수 있는 분자 종을 형성시킨다. 일반적으로, 이러한 광화학적 유도 공정에 대한 보호는 플라스틱 재료의 표면에 적용되는 첨가제 층이나 벌크 플라스틱 재료에 자외선 흡수("UVA") 분자를 혼입시켜 달성한다. UVA 분자가 보호 첨가제 층에 적용되었을 때, 이러한 첨가제 층과 플라스틱 판넬 사이의 접착 상실이나 층분리는 부품 어셈블리와 관련된 유효 수명에 한계를 초래하는 파손인 것으로 간주된다.

보호 첨가제 층에 혼입되는 UVA 분자의 종류 및 농도는 본래 부품 어셈블리에 대한 유효 수명을 좌우한다. UVA 분자는 경시적으로 광화학적 불활성 단계에 도달하거나, 광화학적 유도 분해 기작의 발생을 전적으로 중지시키기에 충분히 많지 않은 농도로 존재할 수 있다. 첨가제 층과 플라스틱 재료 사이의 계면은 첨가제 층에 존재하는 UVA 분자에 의해 흡수되지 않은 임의의 UV선에 의해 초기 분해될 영역을 나타낸다. 이러한 계면의 분해는 첨가제 층의 층분리를 촉진시키기 때문에 첨가제 층의 파손은 첨가제 층에 혼입된 UVA 분자의 농도 및 수명에 따라 상당히 좌우된다. 본 발명에 따르면, 플라스틱 판넬의 황색 지수(YI)가 +5 유닛보다 크게 증가되면 취약화 개시 뿐만 아니라 보호 첨가제 층의 층분리가 동시에 일어나는 것으로 확인되었다.

이러한 +5 유닛의 색 변화(△YI) 및 첨가제 층의 층분리에 도달하거나 또는 충격 파손을 유발하는데 필요한 UV선 노출량(UV_EXP)은 이하 수학식 1에 따라 예측될 수 있다. 이 수학식에서 D는 붕괴율, A_o는 초기 측정된 흡광도 값, T_F는 "비보호된" 플라스틱 판넬에서 제시된 색 변화 또는 충격 파손을 유발하는 방사선의 양을 의미한다. 이러한 수학식을 사용하여 측정한 자외선 노출량(UV_EXP)은 메가주울(MJ)로 표시된다. T_F 값은 방사선 노출의 함수로서 "비보호된" 플라스틱 판넬의 충격성이나 색 변화를 실험적으로 계측함으로써 쉽게 측정된다.

수학식 1

본 발명에 따르면, 차단재 층(30)은 +5 유닛을 초과하는 색 변화(즉, △YI)로 표시되는 바와 같이 파손전까지 플라스틱 판넬이 처리될 수 있는 UV선의 양을 약 63% 정도 증가시킨다. UVA 분자를 함유하는 첨가제 층(A2A7)에 의해 보호된 폴리카보네이트(R2) 판넬은 자외선 8MJ에 노출 시 +5 유닛의 황색 지수 변화(△YI)에 도달하는 것으로 관찰되었다(표 3, 실험 #01 참조). 이에 반해, 차단재 층(30)이 UVA 분자를 함유하는 보호 첨가제 층으로 피막화되면, 약 12MJ를 초과하는 자외선에 노출 시 상기와 동일한 플라스틱 판넬(R2+A2A7)이 +5 유닛의 YI 변화에 도달하는 것으로 관찰되었다(표 3, 실험 #02). 표 3에 제시된 바와 같이, 판넬이 파손되는 실제 측정 시간은 수학식 1에 따라 산출된 파손 예상 시간과 매우 흡사한 것으로 관찰되었다.

표 3

		△(YI)≥+5유닛 측정값(MJ)	△(YI)≥+5유닛 수학식 1의 이론값 (MJ)
#01	R2+A2A7	8.0	8.9
#02	R2+A2A7+B1	13.0	12.5
	차단재 효과	62.5%	40.4%

본 발명에 따라 차단재 층(30)은 내충격성의 파손 또는 "취약화"에 도달하기 전까지 플라스틱 판넬이 처리될 수 있는 UV선 양을 약 42% 정도 증가시킨다. UVA 분자를 함유한 첨가제 층(A2A7)만에 의해 보호된 플라스틱 판넬(R2)은 10.3MJ의 자 외선에 노출 시 내충격성에 대한 파손점에 도달하는 것으로 관찰되었다. 이에 반해, 차단재 층(30)이 보호 첨가제 층으로 피막화되면 약 14.6MJ의 자외선에 노출 시 상기와 동일한 플라스틱 판넬(R2+A2A7)이 내충격성에 대한 파손점에 도달하는 것으로 관찰되었다.

또한, 본 발명에 따르면, 차단재 층(30)은 보호 층상 시스템에 존재하는 첨가제의 붕괴율을 약 20% 보다 많이 저하시킨다. 예를 들어, 첨가제 층에 존재하는 UVA 분자에 의해 발현되는 UV 흡광도에 대한 붕괴율은 본 명세서에서 정의된 차단재 층의 사용 시 급격하게 저하된다. 이러한 경우에, 붕괴율(D)은 판넬이나 윈도우 어셈블리가 노출되는 UV선(파장=340nm) 메가주울(MJ)당, 첨가제 층에 존재하는 UVA 분자에 대해 측정되는 흡광도(ABS) 유닛 수의 감소로서 정의된다. UVA 분자를 함유하는 첨가제 층(A2A7)에 의해 보호되는 플라스틱 판넬(R1)은 UV선에 노출 시 UVA 분자의 붕괴율이 도 2에 도시한 바와 같이 약 0.20ABS/MJ노출량인 것으로 관찰되었다(실험 #03 참조). 이에 반해, 보호 UVA 분자를 함유하는 첨가제 층으로 차단재 층(30)이 피막화된 경우에는 동일한 플라스틱 판넬(R1+A2A7)의 붕괴율이 약 -0.11 ABS/MJ인 것으로 관찰되었다(실험 #04 참조). 따라서, UVA 분자 함유 첨가재 층에 대한 차단재 층(30)의 적용은 이러한 특정 경우에 붕괴율을 약 41% 정도 저하시켰다.

본 발명에 따르면, 차단재 층(30)은 예상치 않게도 다른 착색제 및 색조를 각각 함유하는 불투명 플라스틱 판넬 및 투명 플라스틱 윈도우가 유사한 성능을 나타내게 한다는 것을 발견했다. 즉, 차단재 층이 이용되면 색조가 있거나 유색인 플 라스틱 판넬과 첨가제 층 조합의 성능은 표준화된다. 투명(>90% 투명도), 태양빛 회색 및 프라이버시 흑색을 각각의 특징으로 하는 플라스틱 판넬(R2, R4, R6) 상의 보호 첨가제 층(A2A7 또는 A1A6) 중의 UVA 분자의 붕괴율은 차단재 층(30)의 존재 및 부재 하에 측정했다. 차단재 층 부재 하에 보호 첨가제 층에 존재하는 UVA 분자의 붕괴율(D)은 D_투명>D_태양빛>D_{프라이버시}의 경향을 따르는 것으로 발견되었다. 예컨대, 플라스틱 판넬이 보호 첨가제 층(A1A6)만으로 코팅되면 붕괴율은 투명 내지 프라이버스색 판넬 각각에 대해 0.03 내지 0.05 ABS/MJ 범위인 것으로 측정되었다. 보호 층상 시스템의 색이나 색조에 대한 UV 흡광도 붕괴율의 의존성은 플라스틱 판넬의 표면 온도의 차이와 관련이 있을 수 있다. 예를 들어, 가속 풍화 검사, ASTM G155, Cycle 1(GMOD)이 수행되는 투명 판넬과 프라이버시색 판넬 사이에는 20℃의 차이가 존재한다. 이러한 특정 검사에서, 투명 판넬 및 프라이버시 판넬의 온도는 각각 70℃ 및 90℃인 것으로 관찰되었다. 본 발명의 다양한 실시에 따르면, 차단재 층은 플라스틱 판넬의 표면 온도가 약 20℃ 내지 약 120℃ 사이일 때 플라스틱 판넬의 수명이 실질적으로 유사하게 한다.

보호 첨가제 층 위에 차단재 층(30)이 적용될 때에는, 붕괴율(D)이 D_투명 ~ D_태양빛 ~ D_{프라이버시}의 경향을 따르는 것으로 관찰되었다. 예를 들어, 플라스틱 판넬이 보호 첨가제 층(A1A6) 및 차단재 층 B1로 코팅되면 붕괴율은 모든(투명부터 프라이버시까지) 유색 판넬에 대해서 약 0.02 ABS/MJ인 것으로 측정되었다. 모든 경우에, 붕괴율은 표 4에 제시된 바와 같이 차단제 층(30)의 사용 시 약 20%보다 많이 저하 되었다. 즉, 차단재 층(30)은 보호 층상 시스템을 통해 플라스틱 판넬의 표면 온도가 UV 흡광도의 붕괴율에 미치는 영향을 효과적으로 저하시킨다.

표 4

UVA 붕괴율의 저하
#05	R2+A2A7+B1	22%
#06	R4+A2A7+B1	27%
#07	R6+A2A7+B1	27%
#08	R2+A1A6+B1	42%
#09	R4+A1A6+B1	75%
#10	R6+A1A6+B1	40%

또한, 본 발명에 따르면 차단재 층(30)에 의해 발현되는 차단 성질이 승온에서의 노출 시간에 대한 첨가제의 상대적 유실률을 측정하여 평가할 수도 있다. 차단재 층은 첨가제 유실률을 70℃에 100시간 노출 후 약 0.15% 미만, 바람직하게는 300시간 후 약 0.50% 미만, 또는 더욱 바람직하게는 500시간 후 약 0.80% 미만으로 억제한다. 구체적인 첨가제의 특성은 첨가제의 상대적 유실률을 측정하기 위하여 시간의 함수로서 모니터할 수 있다. 예를 들어, 첨가제가 UVA 분자인 경우, 70℃의 온도에 노출 시 시간의 함수(hr)로서 UVA 흡광도 유닛의 유실을 측정하여 상대적 유실률을 평가할 수 있다. 이러한 특정 경우에 차단재 층(30)은 약 70℃에서 약 100시간, 300시간 및 500시간 노출 후, 하부 첨가제 층(A2A7)과 플라스틱 판넬(R2)로부터 UVA 분자의 유실을 각각 0.157%, 0.470% 및 0.780% 미만으로 억제하는 것으로 관찰되었다(표 5, 실험 #16 참조). 종합해보면, 차단재 층(30)은 하부 첨가제 함유 층과 플라스틱 판넬에서의 첨가제 유실률을 약 300% 초과량까지 저하시킨다.

플라스틱 판넬(10)은 임의의 열가소성 또는 열경화성 중합체 수지를 포함할 수 있다. 플라스틱 판넬은 불투명이거나 투명이거나 또는 이의 혼합형일 수 있다. 중합체 수지는 폴리카보네이트, 아크릴, 폴리아릴레이트 폴리에스테르, 폴리설폰, 폴리우레탄, 실리콘, 에폭시, 폴리아미드, 폴리알킬렌 및 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS) 뿐만 아니라 이의 공중합체, 배합물 및 혼합물을 포함할 수 있으며, 이에 국한되는 것은 아니다. 바람직한 투명 열가소성 수지로는 폴리카보네이트 수지, 아크릴 수지, 폴리아릴레이트 수지, 폴리에스테르 수지 및 폴리설폰 수지 뿐만 아니라 이의 공중합체 및 혼합물이 포함되며, 이에 국한되는 것은 아니다. 플라스틱 판넬은 추가로 다양한 첨가제, 예컨대 착색제, 유동조절제, 금형이형제, 산화방지제, 자외선흡수(UVA) 분자 및 IR 흡수 또는 반사 안료 등을 포함할 수 있다. 플라스틱 판넬은 당업계에 공지된 임의의 기술을 통해 부품 어셈블리로 성형될 수 있는데, 그 예로는 압출, 성형, 예컨대 사출 성형, 블로우 성형 및 압축 성형, 또는 가열 성형, 진공 성형 및 저온 성형과 같은 열성형이 있다.

첨가제 층(20)은 실리콘, 폴리우레탄, 아크릴, 폴리에스테르, 에폭시 및 이의 혼합물 또는 공중합체를 포함할 수 있으며, 이에 국한되는 것은 아니다. 첨가제 층은 박막으로서 압출 또는 주조되거나 또는 다른 코팅으로서 적용될 수도 있다. 복수의 첨가제 함유 코팅 층은 아크릴 하도제 및 실리콘 하드코트, 또는 폴리우레탄 중간층을 포함하며, 이들은 플라스틱 판넬의 보호 증강용으로 사용될 수 있다. 복수의 첨가제 코팅 층의 예에는 아크릴 하도제(SHP401, GE Silicones, 뉴욕 워터포드 소재)와 실리콘 하드코트(AS4000, GE Silicones)의 조합이 포함된다. 첨가제 층 중의 첨가제는 착색제(색조), 유동조절제, 금형 이형제, 산화방지제, 자외선흡수(UVA) 분자 및 IR 흡수 또는 반사 안료 등일 수 있다. 첨가제 코팅 층은 침지 코 팅, 유동 코팅, 분무 코팅, 커튼 코팅 또는 당업자에게 공지된 다른 기술을 통해 적용될 수 있다. 첨가제 박막 층은 인몰드 데코레이팅, 필름 삽입 성형, 주조 또는 당업자에게 공지된 다른 기술을 통해 적용될 수 있다.

차단재 층(30)의 사용으로 유실이 바람직하게는 조절되는 첨가제에는 자외선흡수(UVA) 분자 등이 포함된다. UVA 분자는 하이드록시벤조페논 유도체, 폴리벤조일레조시놀 유도체 또는 이의 혼합물, 뿐만 아니라 2-에틸헥실-2-시아노-3,3-디페닐시아노아크릴레이트를 포함할 수 있으나, 이에 국한되는 것은 아니다. 코팅 망에 UVA 분자를 결합시키기 위하여 UVA 분자를 실릴화하면, 실질적인 영향을 미치기 위해 차단재 층의 망에 결합될 수 없는 첨가제로서 존재해야 하는 UVA 분자의 비율은 약 5% 정도인 것이 바람직하다.

차단재 층(30)은 임의의 공지된 전도성 또는 유전 물질을 포함할 수 있으며, 무기 유전 물질, 유기 유전 물질 또는 이의 혼합물 및 배합물이 바람직하다. 무기 유전 물질의 예에는 산화알루미늄, 불화바륨, 질화붕소, 산화하프늄, 불화란타늄, 불화마그네슘, 산화마그네슘, 산화스칸듐, 일산화규소, 이산화규소, 질화규소, 옥시질화규소, 옥시탄화규소, 탄화규소, 산화탄탈륨, 산화티타늄, 산화주석, 인듐 산화주석, 산화이트륨, 산화아연, 셀렌화아연, 황화아연, 산화지르코늄, 티탄산지르코늄 또는 유리, 및 이의 혼합물 또는 배합물이 포함되나, 이에 국한되는 것은 아니다. 유기 유전 물질로는 다이아몬드상 탄소 및 "조밀한" 중합체 시스템, 예컨대 우레탄, 에폭사이드, 아크릴레이트, 실리콘 및 이의 혼합물이나 배합물이 포함될 수 있으나, 이에 국한되는 것은 아니다. 중합체 시스템은 본 명세서에 정의된 바와 같은 차단재 층(30)에서 확립된 성능 기준을 만족한다면 "조밀한" 중합체 시스템인 것으로 간주한다.

차단재 층(30)은 당업계에 공지된 임의의 적합한 기술로 적용될 수 있다. 이러한 기술에는 반응 종(species), 예컨대 진공 보조적 침착 방법 및 졸-겔 코팅을 기판에 적용하는데 사용되는 방법과 같은 대기에서의 코팅법에 이용되는 종 유래의 침착을 포함한다. 진공 보조적 침착 방법으로는 플라즈마 강화 화학 증착법, 이온 보조적 플라즈마 침착법, 마그네트론 스퍼터링, 전자 빔 증발 및 이온 빔 스퍼터링이 포함되나, 이에 국한되는 것은 아니다. 대기에서의 코팅법의 예에는 커튼 코팅, 분무 코팅, 스핀 코팅, 침지 코팅 및 유동 코팅이 있으나, 이에 국한되는 것은 아니다.

플라스틱 판넬, 2층의 첨가제 코팅 층 및 차단재 층(30)을 구비한 보호 층상 시스템의 예에는 폴리카보네이트/아크릴/실리콘/"유리계" 시스템이 있다. 이러한 시스템에서 폴리카보네이트는 투명한 플라스틱 판넬을 나타내고, 아크릴 및 실리콘 중간층은 2층의 첨가제 층(20)을 나타내며, "유리계" 최외각층은 차단재 층(30)을 나타낸다.

차단재 층(30)의 두께는 약 1㎛ 내지 약 100㎛ 범위일 수 있다. 차단재 층(30)의 최적 두께는 이 층에 의해 발현되는 광학 성질 및 하부 층으로부터 첨가제의 유실을 억제하는데 있어서 이 층의 유효성에 따라 달라진다. 투명 플라스틱 판넬, 임의의 첨가제 층 및 차단재 층(30)을 구비한 전체 윈도우 어셈블리는 표 1에 명시한 바와 같은 흐림도 및 광 투과율과 관련된 광학 요건에 부합하는 것이 바 람직하다. 이와 유사하게 첨가제 층의 두께는 전체 윈도우 어셈블리의 성능에 미치는 효과 및 광학 성질에 따라 약 1㎛ 내지 약 100㎛ 범위일 수 있다.

이하 구체적인 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것이며 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 간주되어서는 안된다.

실시예 1 - 시료 제조

편평한 판넬은 시중에서 입수용이한 폴리카보네이트 수지(LS2, GE Plastics, 미국 인디애나 마운트 버논 소재, 또는 AL 2647, Bayer AG, 독일) 또는 UV 흡수 스펙트럼의 315 내지 360 나노미터의 파장 범위에서의 흡수 유닛이 약 1 미만이도록 조제한 상기 수지의 신제품(M2808, Bayer AG, 독일 또는 101-111N, GE Plastics, 미국 인디애나 마운트 버논 소재)을 사용하여 주조했다. 플라스틱 판넬의 주조에 사용된 수지의 각 종류는 표 2에 R1에서 R6으로서 더 상세히 설명하고 있다.

각 판넬의 제조에 사용된 폴리카보네이트 수지는 투명형(R1 및 R2), 색조를 띤 형(R3 및 T5), 또는 유색형(R4 및 R6)이었다. 색조를 띤 판넬의 수지는 색 첨가제 또는 착색제를 함유하여 이 색의 색조를 띤 판넬을 생산한다. 유색 판넬은 투명(R1 및 R2) 판넬의 이면에 유색 필름(예, 플라크)을 부착하거나 또는 유색 잉크를 날염하여 제조했다.

제조한 판넬은 그 다음 표 2에 A1 내지 A9로 설명한 바와 같은 하나 또는 그 이상의 첨가제 코팅 층으로 코팅했다. 각 첨가제 코팅 층을 적용한 후, 코팅을 20 내지 30분 동안 "급속" 또는 공기 건조한 다음, 약 110 내지 130℃에서 약 30 내지 60분 동안 열 경화시켰다. 시중에서 입수용이한 코팅을 제조업자의 권장 조건에 따라 적용 및 경화시켰다.

그 다음, 각 첨가제 층이나 첨가제 층의 조합으로 코팅된 판넬의 1/2에 표 2에 기술한 바와 같은 성질을 가진 차단재 층(30)을 적용했다. 이러한 차단재 층(30)은 공개 문헌[M.Schaepkens, S.Selenzneva, P.Moeleker and C.D.lacovangelo in Journal Vaccum Science and Technology A, 21(4), 2003, pgs 1266-1271, 전문이 본원에 참고인용됨]에 기술된 조건 및 변수에 따라 최외각 첨가제 층의 표면에 적용하거나 침착시켰다.

다양한 수지(R1-R6)로 주조하고 차단재 층(30)의 적용 또는 미적용 하에 다양한 첨가제 층(A-A9)을 코팅한 모든 판넬을 그 다음 차단재 효과를 평가하는 후속 실시예에 사용했다. 본 실시예에서 제조된 투명 판넬은 모두 본질적으로 연성이고 표 1에 정의된 바와 같은 광투과율(%) 및 초기 흐림도(%) 요건에 모두 부합하는 것이었다.

실시예 2 - 차단재 효과: 열유실

실시예 1에서 제조한 판넬의 일부를 70℃ 대류 오븐의 열에 노출시켰다. 이러한 승온에 각 판넬을 0, 24, 72, 144, 312, 648, 1008, 1368 및 1728 시간 동안 노출시킨 후 분광계를 사용하여 조사했다. 분광계 조사는 Cary 500 스캔 UV-Vis-NIR 분광계(Varian, 미국 캘리포니아 팔로 알토 소재)를 사용하여 215 내지 500nm 파장 범위에서 1분당 300나노미터의 주사 속도로 실시했다.

평가되는 각 판넬마다 로그(10의 UV 흡광도승 - 1) 대 70℃에 노출된 시간 길이의 플롯을 수득했다. 이러한 플롯의 예로서 R2+A2A7(실험 #13) 및 R2+A2A7+B1(실험 #16)으로 표시한 두 판넬의 플롯을 도 3에 도시했다. 평가된 각 판넬에 대한 기울기와 y 절편을 구하기 위하여 선형회귀곡선 적합 분석을 사용했다. 곡선의 기울기는 시간당 ABS 유닛인, 첨가제(UVA 분자) 유실의 속도를 나타낸다. 특정 시간 간격마다, 차단재 층(30) 존재 및 부재 하에 동일 수지와 첨가제 층 시스템에 대하여 첨가제 유실의 백분율을 계산하여 비교했다.

시간의 함수로서 첨가제 유실 속도 및 첨가제 유실 백분율은 표 5에 제시된 바와 같이 차단재 층(30)이 적용 및 미적용된 복수의 첨가제 층상 시스템에 대해 측정했다. 차단재 층(30)의 적용없이 다양한 첨가제 층 조합(실험 #11-13)을 사용한 경우, UV선을 흡수하는 능력이 70℃에서 100시간 동안 노출 후 약 0.3 내지 0.6%; 약 300시간 동안 노출 후 약 0.9 내지 1.8%; 약 500시간 노출 후 약 1.4 내지 3.0% 저하되는 것으로 측정되었다. 이러한 다양한 첨가제 층 조합(실험 #11-13)에 의한 첨가제 흡광도 유실 속도는 1.0 x 10^-4 내지 8.9 x 10^-5 ABS/시간 범위였다.

이에 반해, 차단재 층(30)이 적용된 동일한 첨가제 층 조합(실험 #14-16)은 첨가제 유실 속도의 현저한 감소를 나타내는 것으로 관찰되었다. 차단재 층(30)이 적용된 다양한 첨가제 층 조합(실험 #14-16)은 UV선을 흡수하는 능력을 70℃에서 100시간 노출 후 약 0.05 내지 0.2%; 300시간 후 약 0.2 내지 0.5%; 500시간 후 약 0.3 내지 0.8% 저하시키는 것으로 측정되었다. 차단재 층(30)을 보유한 이러한 다양한 첨가제 층 조합(실험 #14-16)의 첨가제 흡광도 유실의 속도는 1.0 x 10^-5 내지 2.0 x 10^-5 ABS/시간 범위였다. 이러한 구체 실시예에서 관찰된 차단재 층(30)의 총 효과(도 3 참조)는 특정 시간 동안 승온에 노출 후 차단재 층 없는 동일 시스템(실험 #11-13)과 비교했을 때 차단재 층 존재 하에 첨가제(UVA 분자) 층(실험 #14-16)의 UV선 흡수 능력이 300% 넘게 증강된 것이었다.

표 5

본 실시예는 차단재 층(30)이 첨가제의 유실을 70℃에서 100시간 노출 후 약 0.15% 미만으로, 바람직하게는 약 300시간 후 약 0.50% 미만으로, 더욱 바람직하게는 약 500시간 후 약 0.80% 미만으로 억제한다는 것을 입증한다. 또한, 본 실시예는 다른 하부 첨가제 층(예, A1A6, A2A7 및 A5A9)에 대해서도 차단재 층(30)의 성능이 유사하게 작용하는 것을 보여주고 있다.

실시예 3 - 차단재 효과: 유실 속도(ABS/MJ)

실시예 1에서 제조한 판넬의 일부를 여러 다른 자연 풍화 및 가속 풍화 검사에서 UV-가시광선에 노출시켰다. 이러한 검사의 하나로서, 판넬(실험 17-24)은 다음과 같은 특정 조건을 사용하는 ASTM G155 사이클 1(GMOD) 인공 풍화 프로토콜에 따라 Atlas C5000i 풍화측정계에서 UV-가시광선으로 처리했다: (1) UV원은 340nm에서 분광 강도가 0.75W/㎡인 보로실리케이트 내부 및 보로실리케이트 외부 필터를 구비한 제논 아크(Xenon Arc)였고; (2) 흑색 판넬 온도 75℃; (3) 상대습도 30%; (4) 건구 온도 55℃였다. 1.2MJ/㎡의 UV 노출 후마다 ASTM D3359-92a에 따라 미세빙렬화(microcrazing), 자발적 층분리 또는 접착 파손의 발생에 대하여 모든 판넬을 조사했다. 파손된 판넬은 검사에서 배제시켰다.

실시예 1에서 제조한 판넬의 다른 일부(실험 #25-28)를 5°각도 하에 플로리다 및 아리조나 옥외 자연 풍화검사에 노출시켰다. 각 판넬을 ASTM D 3359-92a에 따라 미세빙렬화, 자발적 층분리 또는 접착 파손의 발생에 대해 6개월마다 조사했다. 파손된 판넬은 검사에서 배제시켰다.

실시예 1에서 제조한 판넬의 다른 일부(실험 #25-28)를 QTRAC(Q-PANEL, 미국 오하이오 클리브랜드 소재) 시설의 ASTM G90 사이클 3(ASTM D4141)을 사용하여 아리조나 가속 옥외 풍화 검사에 노출시켰다. 각 패널의 미세빙렬화, 자발적 층분리 또는 접착 파손의 발생에 대해서는 ASTM D 3359-92a에 따라 6개월마다 조사했다. 파손된 판넬은 검사에서 배제시켰다.

마지막으로, 실시예 1에서 제조한 판넬의 다른 일부 및 미코팅 수지(R1-R6) 판넬을 QUV 분무 풍화측정계(Q-Panel Lab Products, 오하이오 클리브랜드 소재)를 사용하여 UV-가시광선에 노출시켰다. 본 검사에는 한가지만이 변형된 ASTM G154 사이클 4 인공 풍화 검사법을 사용했다. 이 변형이란 형광 램프를 사용하여 340nm 파장의 분광 강도 1.35W/㎡에 판넬을 연속 노출시키는 것이다. 노출 0, 24, 72, 144, 312, 648, 720 및 1440 시간 후 풍화 손상(예, 미세빙렬화 및 코팅 층분리)에 대해 육안 및 분광기로 조사했다.

판넬의 분광기 조사는 Cary 500 스캔 UV-Visible-NIR 분광계(Varian, 미국 캘리포니아 팔로 알토 소재)를 사용하여 215 내지 500nm 파장 범위에서 1분당 300나노미터의 주사 속도로 실시했다. 황색 지수는 BYK Color-Guide(Color System: CIE Lab; Index: YE 313-98, Illumination/Observer: D65/10°)를 사용하여 기구로 측정된 색 좌표로부터 황색도 및 백색도 지수를 계산하는 표준 관행 ASTM E313-00을 사용하여 측정했다.

미코팅(첨가제 층 없는) 폴리카보네이트 판넬의 황색 지수는 UV선 노출에 의해 유발되는, 340nm 파장에서 측정된 흡광도(ABS) 변화에 대하여 플롯팅했다. 이러한 플롯에 적용된 선형 회귀 곡선 적합 분석은 포토 프리스 보정 인자(photo-Fries correction factor)로서 사용된 기울기를 제공했다. 이 보정 인자는 폴리카보네이트 수지 및 다양한 첨가제 층을 포함하는 판넬의 UVA 분자의 유실로 인한 340nm에서의 보정된 흡광도를 측정하는데 사용되었다. 평가된 각 판넬마다 보정된 흡광도 값을 이용한 로그(10의 흡광도승 -1)(즉, log[10^ABS-1]) 대 UV선 노출량(MJ/㎡)의 플롯을 작도했다. 이러한 플롯의 일 예로서, R1+A2A7(실험#03) 및 R1+A2A7+B1(실험 #04)로서 표시한 두 판넬에 대하여 도 2에 도시했다. 붕괴 속도 또는 흡광도 유실 속도(ABS/MJ)는 이 분석에서 수득한 선형 곡선의 기울기로서 정의된다.

마지막으로, 실시예 1에서 제조한 판넬(실험 #17-24)의 다른 일부의 내연마성을 ASTM D1044(1000회 사이클, CSF10 휠)에 따라 검사했다.

전술한 다양한 가속 및 자연 풍화 조건에 노출시킨 후 실시예 1에서 제조한 판넬에 대해 수득된 검사 결과는 표 6에 제시했다. 차단재 층의 첨가 및 무첨가 하에(실험 18, 20, 22, 24, 26 및 28 참조), 폴리카보네이트 수지(R3)와 다양한 첨가제 층, 예컨대 A1A6(실험 #17), A2A7(실험 #18 및 25), A8(실험 #21 및 27), 및 A3(실험 #23)을 보유한 판넬을 서로 직접 비교했다. 본 실시예는 차단재 층(30)의 존재가 풍화 조건 하에서 첨가제 층과 수지 판넬의 안정성을 유의적으로 증가시킨다는 것을 입증한다.

표 6

차단재 층(30)의 존재는 판넬이 ASTM G155 사이클 1(GMOD) 검사 동안 노출될 수 있는 UV선의 양(MJ/㎡)을 증가시켰다. 이러한 증가는 투명 판넬 또는 윈도우의 실제 사용 시의 수명 증가와 직접적인 상관관계가 있다. 이러한 증가는 약 10%(실험 #21과 #22, #23과 #24를 비교 시)에서부터 50%(실험 #17과 #18, #19와 #20 비교시)도 넘었다. 이와 마찬가지로, UV 노출 동안 각 판넬의 흡광도 유실 속도는 차단재 층(30)이 존재할 때 감소했다. 이러한 유실 속도의 감소(ABS/MJ)는 차단재 층(30)의 존재 하에 평가된 모든 첨가제 시스템에서 약 30%를 넘는 것으로 관찰되었다(실험 #21과 #22, #23과 #24, #17과 #18, #19와 #20 비교 시). 분석 동안 이루 어진 각 비교에서 판넬들의 첨가제 층의 두께는 대략 비슷하여, 관찰되는 성능의 차이가 더 많은 첨가제 존재량 때문일 가능성을 배제시켰다. 예를 들어, 실험 #17의 경우 판넬에 존재하는 첨가제 층의 두께(7.3㎛)는 실험 #18의 판넬에 존재하는 첨가제 층의 두께(7.2㎛)와 유사했다.

차단재 층(30)의 존재는 판넬이 ASTM G90, 사이클 3(QTRAC) 검사, 플로리다 자연 풍화 검사, 아리조나 자연 풍화 검사 및 ASTM G154, 사이클 4(QUVA) 검사 동안 노출될 수 있는 UV선 양을 증가시켰다. 이러한 증가는 투명 판넬이나 윈도우가 실제 사용될 때의 수명 증가와 직접적인 상관관계가 있다. QTRAC 검사에서, UV선 증가량은 25%(실험 #27과 #28 비교 시) 내지 약 100%(실험 #25와 #26 비교 시) 범위였다. 플로리다 및 아리조나 자연 풍화 검사에서, UV선 증가량은 실험 #27과 #28에 대한 플로리다 검사 시 약 25%에서부터 아리조나 검사(실험 #25와 #26, #27과 #28 비교 시) 및 실험 #25와 #26에 대한 플로리다 검사에서 50%를 초과하는 범위였다.

QUVA 검사에서, 차단재 층(30)이 사용될 때 자외선 흡수 분자의 붕괴 속도에 대해 관찰되는 저하는 실험 #29 내지 32에서 보여지듯이 약 27%를 초과하는 것으로 관찰되었다. 이러한 각 실험에서, 붕괴 속도(ABS/MJ)의 변화 백분율은 차단재 층(30)의 존재 및 부재 하에 동일한 시스템을 비교하여 수득했다. 실험 #32에서 두 차단재 층(B1B2)의 존재는 자외선 흡수 분자의 붕괴 속도의 저하를 71%라는 가장 큰 저하를 제공하는 것으로 관찰되었다. 모든 경우마다, 본 분석에 사용된 각 비교실험마다 첨가제 층의 두께는 비슷했다.

차단재 층(B1)의 적용은 첨가제 층과 판넬의 내마모성을 증가시켰다. 표 6에 제시된 바와 같이, 첨가제 층의 내마모성은 모든 직접 비교 시(실험 #17 vs. #18, #19 vs. #20, #21 vs. #22 및 #23 vs. #24)에 100% 넘게 증강되었다. 본 실시예는 차단재 층(30)이 내마모성을 증강시킬 수 있음을 입증하고 있다.

실시예 4 - 차단재 효과: 색 변화 부재

실시예 1에서 제조한 판넬의 일부를 5°각도 하에 플로리다 옥외 자연 풍화검사 및 ASTM G155 사이클 1(GMOD) 검사에 노출시켰다. 플로리다 풍화 검사 처리된 각 판넬을 ASTM D 3359-92a에 따라 미세빙렬화, 자발적 층분리 또는 접착 파손의 발생에 대해 6개월마다 조사했다. 이와 유사하게, GMOD 검사로 처리한 모든 판넬을 UV 1.2MJ/㎡ 노출 후마다 전술한 파손 방식에 대해 조사했다. 본 실시예에서 평가된 각 판넬의 실험 결과를 표 7에 제시했다.

표 7

차단재 층(30)의 존재는 플라스틱 판넬과 첨가제 층이 파손점에 도달하기 전 에 더 많은 양의 UV선을 흡수할 수 있게 한다. 이러한 증가는 보호 층상 시스템 또는 플라스틱 윈도우의 예상 수명의 증가와 상관관계가 있다. 차단제 층(30)을 보유한 태양빛 색조의 판넬은 파손 전 노출 시간의 증가가 26%였다(실험 #34와 #33 비교 시). 이와 마찬가지로, 차단재 층(30)을 각각 보유한 프라이버시색 패널(#38과 #37 비교 시) 및 프라이버시 색조 패널(#36과 #35 비교 시)에서는 파손 전 노출 시간의 증가가 각각 116% 및 200%였다. 본 실시예는 차단재 층(30)의 예상치 않은 효과는 판넬 또는 첨가제 층 색의 임의의 효과가 부품 어셈블리의 수명에 영향을 미치지 못하게 한다는 것을 입증한다. 즉, 색조를 띤 또는 유색 플라스틱 판넬과 첨가제 층 조합의 성능은 차단재 층(30)이 이용되면 표준화된다. 각각 차단재 층(30)을 보유한 색조를 띤 태양빛 보호 층상 판넬(실험 #34) 및 색조를 띤 프라이버시 보호 층상 판넬(실험 #36)의 성능은 수명이 약 3년으로 표준화된 것으로 관찰되었다.

이상의 설명으로부터 다음 청구의 범위에 규정된 바와 같은 본 발명의 범위안에서 본 발명의 바람직한 양태에 변형과 변화가 이루어질 수 있음을 당업자라면 잘 알고 있을 것이다. 또한, 당업자는 바람직한 양태에 기술된 첨가제 유실률의 측정이 다양한 여러 검사법을 통해 수득할 수 있는 표준 측정 결과임을 잘 알고 있을 것이다. 본 실시예에 기술된 검사 방법들은 각각 필요한 측정 결과를 얻기 위해 이용할 수 있는 방법 중 하나일 뿐이다.

Claims

플라스틱 판넬; 및

상기 플라스틱 판넬과 일체형으로 형성된 적어도 2층의 보호 층을 포함하며, 여기서 하나의 보호 층이 임의의 하부 보호 층 또는 플라스틱 판넬의 구조에 공유 결합되지 않고 현탁된 첨가제의 유실을 저하시키는 차단재 층인 것이 특징인 부품 어셈블리용 보호 층상 시스템.
제1항에 있어서, 첨가제가 유실되는 붕괴 속도가 차단재 층에 의해, 차단재 층 부재 시에 첨가제 유실에 대해 확립된 붕괴 속도의 약 95% 미만까지 제한되는 것이 특징인 보호 층상 시스템.
제2항에 있어서, 첨가제가 유실되는 붕괴 속도가 차단재 층에 의해, 차단재 층 부재 시에 첨가제 유실에 대해 확립된 붕괴 속도의 약 90% 미만까지 제한되는 것이 특징인 보호 층상 시스템.
제3항에 있어서, 첨가제가 유실되는 붕괴 속도가 차단재 층에 의해, 차단재 층 부재 시에 첨가제 유실에 대해 확립된 붕괴 속도의 약 85% 미만까지 제한되는 것이 특징인 보호 층상 시스템.
제1항에 있어서, 첨가제 유실이 약 70℃의 온도에 약 500시간 동안 노출되었을 때 차단재 층에 의해 약 0.8부피% 미만까지 제한되는 것이 특징인 보호 층상 시스템.
제1항에 있어서, 첨가제 유실이 약 70℃의 온도에 약 300시간 동안 노출되었을 때 차단재 층에 의해 약 0.5부피% 미만까지 제한되는 것이 특징인 보호 층상 시스템.
제1항에 있어서, 첨가제 유실이 약 70℃의 온도에 약 100시간 동안 노출되었을 때 차단재 층에 의해 약 0.15부피% 미만까지 제한되는 것이 특징인 보호 층상 시스템.
제1항에 있어서, 차단재 층이 분자 직경이 약 150피코미터보다 큰 첨가제의 유실을 저하시키는 것이 특징인 보호 층상 시스템.
제8항에 있어서, 차단재 층이 분자 직경이 약 200피코미터보다 큰 첨가제의 유실을 저하시키는 것이 특징인 보호 층상 시스템.
제9항에 있어서, 차단재 층이 분자 직경이 약 300피코미터보다 큰 첨가제의 유실을 저하시키는 것이 특징인 보호 층상 시스템.
제1항에 있어서, 차단재 층의 두께가 약 1마이크로미터 내지 100마이크로미터 범위인 것이 특징인 보호 층상 시스템.
제1항에 있어서, 플라스틱 판넬이 유색형, 색조를 띤 형 또는 이의 혼합형인 것이 특징인 보호 층상 시스템.
제12항에 있어서, 차단재 층은 플라스틱 판넬의 표면 온도가 약 20℃ 내지 약 120℃ 사이일 때 플라스틱 판넬의 수명을 실질적으로 유사하게 하는 것인 것이 특징인 보호 층상 시스템.
제12항에 있어서, 차단재 층은 플라스틱 판넬의 수명을 임의의 유색 플라스틱 판넬 또는 색조를 띤 플라스틱 판넬에 대해 실질적으로 유사하게 하는 것인 것이 특징인 보호 층상 시스템.
제14항에 있어서, 색조를 띤 플라스틱 판넬이 초기 흐림도 수준이 약 1% 미만이고 광투과율이 약 20%보다 큰 윈도우 어셈블리인 것이 특징인 보호 층상 시스템.
제15항에 있어서, 흐림도 변화율%이 1000 사이클 테버(Taber) 검사(CSF 10휠)에 노출 후 약 10% 미만인 것이 특징인 윈도우 어셈블리.
제16항에 있어서, 흐림도 변화율%이 1000 사이클 테버 검사(CSF10 휠)에 노출 후 약 2% 미만인 것이 특징인 윈도우 어셈블리.
제15항에 있어서, 윈도우 어셈블리의 광투과율이 약 70%를 넘는 것이 특징인 윈도우 어셈블리.
제18항에 있어서, 윈도우 어셈블리의 광투과율이 약 90%를 넘는 것이 특징인 윈도우 어셈블리.
제14항에 있어서, 유색 플라스틱 판넬이 불투명인 것이 특징인 보호 층상 시스템.
제1항에 있어서, 부품 어셈블리가 GMOD 검사에서 파손없이 노출되는 UV선의 양이, 차단재 층의 부재 하에 부품 어셈블리에서 확립된 UV선 노출 한계보다 약 10% 넘게 많은 것이 특징인 보호 층상 시스템.
제1항에 있어서, 부품 어셈블리가 QTRAC 검사에서 파손없이 노출되는 UV선의 양이, 차단재 층의 부재 하에 부품 어셈블리에서 확립된 UV선 노출 한계보다 약 25% 넘게 많은 것이 특징인 윈도우 어셈블리.
제1항에 있어서, 부품 어셈블리가 QUVA 검사에서 파손없이 노출되는 UV선의 양이, 차단재 층의 부재 하에 부품 어셈블리에서 확립된 UV선 노출 한계보다 약 40% 넘게 많은 것이 특징인 보호 층상 시스템.
제1항에 있어서, 부품 어셈블리가 자연 풍화 검사에서 파손없이 노출되는 UV선의 양이, 차단재 층의 부재 하에 부품 어셈블리에서 확립된 UV선 노출 한계보다 약 25% 넘게 많은 것이 특징인 보호 층상 시스템.
제1항에 있어서, 플라스틱 판넬이 폴리카보네이트 수지, 아크릴 수지, 폴리아릴레이트 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리설폰 수지 및 이의 혼합물, 배합물 또는 공중합체를 포함하는 그룹 중에서 선택되는 것인 것이 특징인 보호 층상 시스템.
제1항에 있어서, 보호 층이 코팅, 주조 필름 또는 압출 필름을 포함하는 그룹 중에서 선택되는 것인 것이 특징인 보호 층상 시스템.
제26항에 있어서, 보호 층이 실리콘 하드 코트, 폴리우레탄 코팅 및 아크릴 코팅 또는 이의 조합으로 이루어진 그룹 중에서 선택되는 것인 것이 특징인 보호 층상 시스템.
제1항에 있어서, 차단재 층이 전도성 물질, 무기 유전 물질, 유기 유전 물질 또는 이의 혼합물 및 배합물을 포함하는 그룹 중에서 선택되는 것인 것이 특징인 보호 층상 시스템.
제28항에 있어서, 무기 유전 물질이 산화알루미늄, 불화바륨, 질화붕소, 산화하프늄, 불화란타늄, 불화마그네슘, 산화마그네슘, 산화스칸듐, 일산화규소, 이산화규소, 질화규소, 옥시질화규소, 옥시탄화규소, 탄화규소, 산화탄탈륨, 산화티타늄, 산화주석, 인듐 산화주석, 산화이트륨, 산화아연, 셀렌화아연, 황화아연, 산화지르코늄, 티탄산지르코늄, 유리 또는 이의 혼합물 및 배합물로 이루어진 그룹 중에서 선택되는 것인 것이 특징인 보호 층상 시스템.
제28항에 있어서, 유기 유전 물질이 다이아몬드상 탄소 또는 조밀한 중합체를 포함하는 그룹 중에서 선택되는 것인 것이 특징인 보호 층상 시스템.
제30항에 있어서, 조밀한 중합체는 우레탄, 에폭사이드, 아크릴레이트, 실리 콘 또는 이의 혼합물 및 배합물을 포함하는 그룹 중에서 선택되는 것이 특징인 보호 층상 시스템.
제1항에 있어서, 첨가제가 분산제, 계면활성제, 가소제, 유동 첨가제, 금형 이형제, 산화방지제, 자외선 흡수 분자, IR 흡수 안료 또는 IR 반사 안료를 포함하는 그룹 중에서 선택되는 것인 것이 특징인 보호 층상 시스템.
제32항에 있어서, 자외선 흡수 분자가 하이드록시벤조페논의 유도체, 폴리벤조일레조시놀 유도체, 2-에틸헥실-2-시아노-3,3-디페닐시아노아크릴레이트 및 이의 혼합물 또는 배합물을 포함하는 그룹 중에서 선택되는 것인 것이 특징인 보호 층상 시스템.
제33항에 있어서, 하이드록시벤조페논 유도체 또는 폴리벤조일레조시놀 유도체가 첨가제 층의 구조에 비공유 결합된 상태로 남아 있는 UVA 약 5%보다 많은 양이 실릴화되어 있는 것이 특징인 보호 층상 시스템.
제1항에 있어서, 차단재 층이 보호 층상 시스템의 최외각 층인 것이 특징인 보호 층상 시스템.
제1항에 있어서, 차단재 층이 다른 보호 층과 플라스틱 판넬 사이에 위치하 는 것이 특징인 보호 층상 시스템.
제1항에 있어서, 보호 층상 시스템이 하나 이상의 차단재 층을 포함하는 것이 특징인 보호 층상 시스템.
플라스틱 판넬; 및

이 플라스틱 판넬의 구조에 공유 결합되지 않고 현탁되어 있는 첨가제의 유실을 저하시키는 차단재 층인 적어도 하나의 보호 층을 포함하는 부품 어셈블리용 보호 층상 시스템.
제38항에 있어서, 첨가제가 유실되는 붕괴 속도가 차단재 층에 의해, 차단재 층 부재 시에 첨가제 유실에 대해 확립된 붕괴 속도의 약 95% 미만까지 제한되는 것이 특징인 보호 층상 시스템.
제38항에 있어서, 첨가제가 유실되는 붕괴 속도가 차단재 층에 의해, 차단재 층 부재 시에 첨가제 유실에 대해 확립된 붕괴 속도의 약 90% 미만까지 제한되는 것이 특징인 보호 층상 시스템.
제38항에 있어서, 첨가제 유실이 약 70℃의 온도에 약 500시간 동안 노출되었을 때 차단재 층에 의해 약 0.8부피% 미만까지 제한되는 것이 특징인 보호 층상 시스템.
제38항에 있어서, 첨가제 유실이 약 70℃의 온도에 약 300시간 동안 노출되었을 때 차단재 층에 의해 약 0.5부피% 미만까지 제한되는 것이 특징인 보호 층상 시스템.
제38항에 있어서, 첨가제 유실이 약 70℃의 온도에 약 100시간 동안 노출되었을 때 차단재 층에 의해 약 0.15부피% 미만까지 제한되는 것이 특징인 보호 층상 시스템.
제38항에 있어서, 차단재 층이 분자 직경이 약 150피코미터보다 큰 첨가제의 유실을 저하시키는 것이 특징인 보호 층상 시스템.
제38항에 있어서, 차단재 층의 두께가 약 1마이크로미터 내지 100마이크로미터 범위인 것이 특징인 보호 층상 시스템.
제38항에 있어서, 플라스틱 판넬이 유색형, 색조를 띤 형 또는 이의 혼합형인 것이 특징인 보호 층상 시스템.
제46항에 있어서, 차단재 층은 플라스틱 판넬의 수명을 임의의 유색 플라스 틱 판넬 또는 색조를 띤 플라스틱 판넬에 대해 실질적으로 유사하게 하는 것인 것이 특징인 보호 층상 시스템.
제47항에 있어서, 색조를 띤 플라스틱 판넬이 초기 흐림도 수준이 1% 미만이고 광투과율이 약 20%보다 큰 윈도우 어셈블리인 것이 특징인 보호 층상 시스템.
제48항에 있어서, 흐림도 변화율%이 1000 사이클 테버(Taber) 검사(CSF 10휠)에 노출 후 약 10% 미만인 것이 특징인 보호 층상 시스템.
제48항에 있어서, 윈도우 어셈블리의 광투과율이 약 70%를 넘는 것이 특징인 보호 층상 시스템.
제47항에 있어서, 유색 플라스틱 판넬이 불투명인 것이 특징인 보호 층상 시스템.
제38항에 있어서, 부품 어셈블리가 GMOD 검사에서 파손없이 노출되는 UV선의 양이, 차단재 층의 부재 하에 윈도우 어셈블리에서 확립된 UV선 노출 한계보다 약 10% 넘게 많은 것이 특징인 보호 층상 시스템.
제38항에 있어서, 부품 어셈블리가 QTRAC 검사에서 파손없이 노출되는 UV선 의 양이, 차단재 층의 부재 하에 부품 어셈블리에서 확립된 UV선 노출 한계보다 약 25% 넘게 많은 것이 특징인 보호 층상 시스템.
제38항에 있어서, 부품 어셈블리가 QUVA 검사에서 파손없이 노출될 수 있는 UV선의 양이, 차단재 층의 부재 하에 부품 어셈블리에서 확립된 UV선 노출 한계보다 약 40% 넘게 많은 것이 특징인 보호 층상 시스템.
제38항에 있어서, 부품 어셈블리가 자연 풍화 검사에서 파손없이 노출될 수 있는 UV선의 양이, 차단재 층의 부재 하에 부품 어셈블리에서 확립된 UV선 노출 제한보다 약 25% 넘게 많은 것이 특징인 보호 층상 시스템.
제38항에 있어서, 플라스틱 판넬이 폴리카보네이트 수지, 아크릴 수지, 폴리아릴레이트 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리설폰 수지 및 이의 혼합물, 배합물 또는 공중합체를 포함하는 그룹 중에서 선택되는 것인 것이 특징인 보호 층상 시스템.
제38항에 있어서, 차단재 층이 전도성 물질, 무기 유전 물질, 유기 유전 물질 또는 이의 혼합물 및 배합물을 포함하는 그룹 중에서 선택되는 것인 것이 특징인 보호 층상 시스템.
제38항에 있어서, 무기 유전 물질이 산화알루미늄, 불화바륨, 질화붕소, 산 화하프늄, 불화란타늄, 불화마그네슘, 산화마그네슘, 산화스칸듐, 일산화규소, 이산화규소, 질화규소, 옥시질화규소, 옥시탄화규소, 탄화규소, 산화탄탈륨, 산화티타늄, 산화주석, 인듐 산화주석, 산화이트륨, 산화아연, 셀렌화아연, 황화아연, 산화지르코늄, 티탄산지르코늄, 유리 또는 이의 혼합물 및 배합물로 이루어진 그룹 중에서 선택되는 것인 것이 특징인 보호 층상 시스템.
제38항에 있어서, 첨가제가 분산제, 계면활성제, 가소제, 유동 첨가제, 금형 이형제, 산화방지제, 자외선 흡수 분자, IR 흡수 안료 또는 IR 반사 안료를 포함하는 그룹 중에서 선택되는 것인 것이 특징인 보호 층상 시스템.