KR20090094462A - 플라스틱 글레이징 시스템 - Google Patents

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KR20090094462A
KR20090094462A KR1020097015031A KR20097015031A KR20090094462A KR 20090094462 A KR20090094462 A KR 20090094462A KR 1020097015031 A KR1020097015031 A KR 1020097015031A KR 20097015031 A KR20097015031 A KR 20097015031A KR 20090094462 A KR20090094462 A KR 20090094462A
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KR
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polyurethane
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plastic glazing
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KR1020097015031A
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스티븐 엠. 가스워스
수니타 그랜디
멩 첸
마크 에이. 피터스
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엑사테크 엘.엘.씨.
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Abstract

자동차 창에 사용되는 내후성 코팅을 보유한 플라스틱 글레이징 시스템이 개시된다. 이 시스템은 내면과 외면을 함유하는 투명 플라스틱 기판을 포함한다. 이 시스템은 추가로 기판의 외면에 배치된 제1 내후성 층을 포함한다. 내후성 층은 폴리우레탄 및 폴리우레탄-아크릴레이트 중 하나를 포함한다. 제1 내후성 층은 소정의 유리전이온도를 보유한다. 이 시스템은 추가로 제1 내후성 층 위에 배치된 제1 내마모성 층을 포함한다. 제1 내마모성 층은 폴리우레탄 및 폴리우레탄-아크릴레이트 중 하나와 화합성이다.
플라스틱 글레이징 시스템, 폴리우레탄, 폴리우레탄-아크릴레이트, 내후성 층, 내마모성 층, 투명 플라스틱 기판

Description

플라스틱 글레이징 시스템{PLASTIC GLAZING SYSTEMS}
관련 출원에 대한 참고 설명
본 출원은 전문이 참고인용되는 "PLASTIC GLAZING SYSTEMS HAVING WEATHERABLE COATINGS WITH IMPROVED ABRASION RESISTANCE FOR AUTOMOTIVE WINDOWS"라는 명칭으로 2006년 12월 19일에 출원된 미국 임시출원 일련번호 60/875,837의 우선권을 주장하는 출원이다.
기술분야
본 발명은 자동차 창으로서 내마모성이 향상된 내후성 코팅을 보유하는 플라스틱 글레이징(glazing) 시스템에 관한 것이다.
수년간 유리는 자동차 산업에서 창에 사용되는 성분이었다. 이미 공지된 바와 같이, 유리는 차량에서 창의 용도로 적합한 내마모성 및 자외선(UV) 저항성 수준을 소비자에게 제공한다. 이러한 관점에서는 충분하지만, 유리 기판은 특질상 상대적으로 무거워, 배달 및 설치에 높은 가격을 전가시킨다. 더욱이, 유리의 중량은 차량의 총 중량에 영향을 미친다. 플라스틱 재료는 유리를 대체하고 차량 스타일링을 개선하며, 총 차량의 중량 및 비용을 낮추기 위해 많은 자동차 공학 분야에서 사용되어왔다. 투명한 플라스틱 재료의 신흥 응용분야는 자동차 창 시스템이다.
당해 산업에서는 플라스틱 창 시스템과 같이, 내후성, 내마모성 및 UV 저항성과 같은 기능성을 손상시킴이 없이 중량이 비교적 가볍고 제조가 쉬운 유리 대용 창 시스템을 발전시킬 것을 필요로 하고 있다.
발명의 개요
본 발명은 일반적으로 내마모성이 향상된 내후성 코팅을 보유하는 플라스틱 글레이징 시스템을 제공한다. 이 플라스틱 글레이징 시스템은 플라스틱 기판, 이 기판 위에 배치된 내후성 층 및 이 내후성 층 위에 배치된 내마모성 층을 포함한다. 이러한 예에서, 내후성 층은 증강된 내마모성을 나타낸다.
일 양태에 따르면, 당해 시스템은 내면과 외면을 함유하는 투명 플라스틱 기판을 포함한다. 이 시스템은 추가로 기판의 외면에 배치되는 제1 내후성 층을 포함한다. 이 내후성 층은 폴리우레탄 및 폴리우레탄-아크릴레이트 중 하나를 포함하고, 소정의 유리전이온도를 갖고 있다. 이 시스템은 추가로 제1 내후성 층 위에 배치된 제1 내마모성 층을 포함한다. 제1 내마모성 층은 폴리우레탄 및 폴리우레탄-아크릴레이트 중 하나와 화합성(compatible)이다.
본 발명의 다른 목적, 특징 및 장점은 이하 상세한 설명과 후속 청구의 범위를 첨부된 도면과 관련지어 고찰함으로써 분명해질 것이다.
도 1은 본 발명의 일 양태에 따라 도시한 플라스틱 글레이징 시스템의 횡단면도이다;
도 2는 유리전이온도(Tg)의 발생을 나타내는, 중합체 시스템에 의한 모듈러 스(E) 대 온도를 도시한 그래프이다.
도 1은 플라스틱 글레이징 시스템(10)의 횡단면의 일 예를 도시한 것이다. 플라스틱 글레이징 시스템(10)은 자동차 창으로서 사용하기 위한 시스템인 것이 바람직하다. 도시된 바와 같이, 플라스틱 글레이징 시스템(10)은 제1 표면 또는 내면(16)과 제2 표면 또는 외면(18)을 보유하는 투명 플라스틱 기판(14)을 포함한다. 이러한 양태에서, 제2 표면(18)은 창의 외측 또는 "A" 표면이고 제1 표면(16)은 창의 내측 또는 "B" 표면이다.
본 발명의 예시적 양태들에 따른 기판은 중합체 수지를 함유하는 것이 바람직하다. 일 양태에 따르면, 투명 플라스틱 기판(14)은 일반적으로 폴리카보네이트, 아크릴, 폴리아크릴레이트, 폴리에스테르, 폴리설폰 수지, 블렌드 또는 공중합체, 또는 임의의 다른 적당한 투명 플라스틱 물질, 또는 이의 혼합물을 포함하며, 이하에 더 상세하게 언급된다. 위에서 언급한 바와 같이, 기판은 폴리카보네이트를 포함할 수 있다. 이러한 예에서, 기판 형성에 적합한 폴리카보네이트는 일반적으로 하기 화학식으로 표시되는 반복 단위를 포함한다:
Figure 112009043637231-PCT00001
식에서, R은 중합체 생산 반응에 사용된 2가 페놀의 2가 방향족 라디칼(예, 2,2-비스(4-하이드록시페닐)-프로판, 비스페놀 A로도 알려져 있음); 또는 유기 폴리카르복시산(예, 테레프탈산, 이소프탈산, 헥사하이드로프탈산, 아디프산, 세바스산, 도데칸디산 및 이의 유사물)이다. 이러한 폴리카보네이트 수지는 당업계에 공지된 바와 같이, 포스겐, 할로포르메이트 또는 카보네이트 에스테르와 같은 카보네이트 전구체와 하나 이상의 이가 페놀을 반응시켜 제조할 수 있는 방향족 카보네이트 중합체이다. 사용될 수 있는 폴리카보네이트의 일 예는 제너럴 일렉트릭 컴패니에서 입수할 수 있는 LEXAN™이다.
또한, 기판은 카보네이트 전구체, 이가 페놀 및 이의 디카르복시산 또는 에스테르 형성 유도체를 반응시켜 제조할 수 있는 폴리에스테르카보네이트를 포함할 수 있다.
기판은 또한 열가소성 또는 열경화성 물질을 포함할 수 있다. 적당한 열가소성 물질의 예에는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 폴리비닐아세테이트, 폴리비닐알콜, 폴리비닐아세탈, 폴리메타크릴레이트 에스테르, 폴리아크릴산, 폴리에테르, 폴리에스테르, 폴리카보네이트, 셀룰로스 수지, 폴리아크릴로니트릴, 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리비닐클로라이드, 불소 함유 수지 및 폴리설폰이 포함된다. 적당한 열경화성 물질의 예에는 에폭시 및 우레아 멜라민이 포함된다.
아크릴 중합체는 기판을 제조할 수 있는 또 다른 물질이다. 아크릴 중합체는 메틸 아크릴레이트, 아크릴산, 메타크릴산, 메틸 메타크릴레이트, 부틸 메타크릴레이트, 사이클로헥실 메타크릴레이트 및 이의 유사물과 같은 모노머로부터 제조될 수 있다. 치환된 아크릴레이트 및 메타크릴레이트, 예컨대 하이드록시에틸 아크릴레이트, 하이드록시부틸 아크릴레이트, 2-에틸헥실아크릴레이트 및 n-부틸아크릴레이트도 사용될 수 있다.
폴리에스테르는 유기 폴리카르복시산(예, 프탈산, 헥사하이드로프탈산, 아디프산, 말레산, 테레프탈산, 이소프탈산, 세바스산, 도데칸디산 및 이의 유사물) 또는 이의 무수물을 1차 또는 2차 하이드록시 기 함유 유기 폴리올(예, 에틸렌 글리콜, 부틸렌 글리콜, 네오펜틸 글리콜 및 사이클로헥산디메탄올)로 폴리에스테르화 반응시켜 제조할 수 있다.
폴리우레탄은 기판의 제조에 사용할 수 있는 물질의 또 다른 클래스이다. 폴리우레탄은 폴리이소시아네이트와 폴리올의 반응으로 제조할 수 있다. 유용한 폴리이소시아네이트의 예로는 헥사메틸렌 디이소시아네이트, 톨루엔 디이소시아네이트, MDI, 이소포론 디이소시아네이트 및 이러한 디이소시아네이트들의 트리이소시아누레이트 및 뷰렛을 포함한다. 유용한 폴리올의 예로는 저분자량의 지방족 폴리올, 폴리에스테르 폴리올, 폴리에테르 폴리올, 지방산 알콜 및 이의 유사물을 포함한다.
기판을 제조할 수 있는 다른 물질의 예로는 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌, 유리, VALOX™(폴리부틸렌프탈레이트, General Electric Co.에서 입수용이함), XENOY™(LEXAN™ 및 VALOX™의 블렌드, General Electric Co.에서 입수용이함) 및 이의 유사물을 포함한다.
기판은 통상의 방식, 예컨대 사출성형, 압출, 냉간성형, 진공성형, 블로우성형, 압축성형, 트란스퍼 성형, 열성형 및 이의 유사법으로 제조할 수 있다. 이 물품은 임의의 형태일 수 있고 마무리된 시판품일 필요는 없고, 즉 마무리된 물품으로 절단하거나, 일정 크기로 만들거나, 기계적 성형할 수 있는 시트 물질 또는 필름일 수 있다. 기판은 투명 또는 불투명일 수 있다. 기판은 강직성 또는 유연성인 것일 수 있다.
투명 플라스틱 기판(14)은 비스페놀-A 폴리카보네이트 및 다른 수지 등급(예, 분지형 또는 치환형)을 포함할 수 있을 뿐만 아니라 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT), 폴리-(아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS)) 또는 폴리에틸렌과 같은 다른 중합체와 공중합되거나 배합될 수 있다. 투명 플라스틱 기판(14)은 추가로 다양한 첨가제, 예컨대 착색제, 주형 이형제, 산화방지제 및 자외선 흡수제를 포함할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 내후성 층(12)은 투명 플라스틱 기판(14) 위에 배치된다. 이 양태에서, 내후성 층(12)은 기판(14)의 표면(18)에 적용된다. 내후성 층은 자외선 (UV) 흡수 분자, 예컨대 하이드록시페닐트리아진, 하이드록시벤조페논류, 하이드록시페닐벤조트리아졸류, 하이드록시페닐트리아진류, 폴리아로일레조시놀류 및 시아노아크릴레이트류를 포함하는 것이 무엇보다도 바람직하다. 일 양태에 따르면, 내후성 층(12)은 유기 화합물을 함유한다. 예를 들어, 내후성 층(12)은 폴리우레탄과 폴리우레탄-아크릴레이트 중 하나일 수 있다. 이러한 양태에서, 코팅이 플라스틱 기판에 인쇄 및 경화되어 있는 시스템은 두께가 바람직하게는 약 10 내지 65 미크론 사이이고, Taber(델타 헤이즈 백분율)가 약 1 내지 5% 델타 헤이스 사이, 바람직하게는 약 2% 델타 헤이즈인 것이다.
폴리우레탄 코팅은 실리콘 하드코트보다 비용이 훨씬 저렴하고, 비교적 높은 필름 두께로 적용할 수 있어, 밑에 있는 폴리카보네이트에 향상된 UV 차단성을 제공한다. 폴리우레탄 코팅은 기본적으로 폴리이소시아네이트와 폴리올로 만들어진 산물로서 정의되었지만, 오늘날에는 더 광범위하게 정의되어, 반응이 폴리올, 폴리아민 또는 물과 이루어지는지에 관계없이 폴리이소시아네이트를 주성분으로 하는 모든 시스템을 포함한다. 이것은 폴리우레탄(PU) 코팅이 우레탄, 우레아, 알로파네이트(allophanate) 및 뷰렛 결합을 포함할 수 있다는 것을 의미한다. 폴리우레탄 코팅은 이것의 높은 다재다능한 화학 및 우수한 성질, 특히 인성, 내마모성 및 내약품성은 물론 가요성과 모든 종류의 기판에 대한 양호한 접착성으로 인해 수십년전에 처음 소개된 이래로 빠르게 성장했다.
페인트 산업에 사용되는 PU 기술은 대략 광범한 4가지 카테고리가 있는데, 먼저 3가지는 반응성 시스템이고 나머지 4번째는 최종 적용 중에 이소시아네이트 반응이 없는 모든 시스템을 포괄한다.
먼저, 폴리이소시아네이트와 폴리올 또는 폴리아민으로 구성되는 2성분 시스템은 적용 직전에 혼합되고 실온에서 경화된다. 다음으로, 오븐 경화성 PU는 폴리올 또는 폴리아민과 보관 안정성 원팩 믹스(one-pack mix)를 제공하기 위해 차단된 이소시아네이트가 사용된다는 것을 제외하고는 상기 시스템과 유사한 물질이다. 이러한 이소시아네이트는 그 다음 구울 때 차단기가 제거되어 반응한다. 세번째로, 수분 경화성 PU는 공기 유래의 수분과 반응하여 경화하여 우레아 결합을 형성하는, 유리 이소시아네이트 함량이 낮고 고분자량인 일원성(one-component) 예비중합체이다.
반응성 폴리우레탄 페인트는 보통 알로파네이트 및 뷰렛의 형성을 통해 또는 분지형 폴리올 및/또는 이소시아네이트로 인해 가교된다. 가교는 경도 및 내마모성증가시키면서, 물, 용매, 풍화 및 온도에 대한 내성을 증가시킨다. 하지만, 너무 높은 수준이 사용되면, 유연성이 덜 바람직하게 된다. 이소시아네이트가 없는 반응성 포뮬레이션은 TPU계 락커, 수성 PU 분산액, 우레탄 오일 및 알키드, 및 방사선 경화성 폴리우레탄을 포함한다. 이 방사선 경화성 폴리우레탄은 우레탄 또는 우레아 결합을 포함한다. 직전에 언급한 모든 비반응성 시스템은 적용 중에 이소시아네이트가 반응하지 않는다는 것이 공통점이다. 이러한 패밀리의 PU 페인트는 페인트용 PU 전체의 약 35%를 차지한다.
투명 코팅에 사용되는 대중적인 이소시아네이트는 IPDI 및 TMXDI이다. 이들은 탑코트 및 많은 수성계 레시피의 경우에서처럼, UV 또는 광 안정성이 선호될 때 일반적으로 사용된다. 폴리올에 관한 한, 이들의 하이드록시 값은 50 내지 300 브래킷(bracket) 안이다. 3가지 종류가 일반적이다: 아크릴, 폴리에테르 및 폴리에스테르. 아크릴 및 폴리에스테르 폴리올은 내후성이 평균 이상인 딱딱한 코팅에 바람직한 경향이 있다. 또한, 코팅 성능은 사용된 폴리올의 분지화 수준 및 하이드록시 값의 함수이다. 유의해야 할 점은 아민과 용매의 혼합물을 선택해야 하는 점이다.
페인트에 사용되는 아민 화합물은 대부분의 경우에 폴리옥시알킬렌아민, 기본적으로 아민 말단화된 프로필렌 옥사이드/에틸렌 옥사이드 공중합체 및 아민 말단화된 사슬 연장제, 예컨대 디에틸 톨루엔 디아민(DETDA) 또는 이소포론 디아민(IPDA)이다.
용매는 점도를 낮추어 가공을 향상시키기 위해 첨가한다. 하지만, 이소시아네이트와 반응하지 않아야 하고, 반응성 시스템에 적용했을 때 수분 함량이 500ppm 미만이어야 한다. 일 예로서, 코팅 포뮬레이션의 모든 성분의 용해를 도와서 안정한 에멀젼을 만들기 위해 3종 이상의 용매가 함께 혼합된다. 일반적으로 사용되는 용매는 에스테르, 케톤, 에테르-에스테르 및 극성 방향족 또는 지방족 종류로, 비등점이 50℃부터 150℃ 이상 범위인 것이다.
미반응성 PU 시스템은 일반적으로 우레탄 또는 우레아 결합을 보유하지만, 일반적으로 유리 이소시아네이트가 없는 완전하게 형성된 중합체를 함유한다. 용매계 라커인 경우, 고분자량의 선형 폴리우레탄이 용매에 용해되거나 형성된다. 이러한 PU는 폴리에스테르 또는 폴리에테르 폴리올 및 사슬 연장제와 지방족 이소시아네이트(주로 TMXDI 또는 IPDI)의 반응을 통해 수득된다. 이러한 폴리우레탄은 분무되고, 용매를 증발시킴으로써 이들의 필름이 형성된다. 이러한 필름은 약한 용매에 대해 비교적 내성인 표면에서 비교적 유연하고 탄성적이다.
방사선 경화형인 경우, 이 패밀리는 주로 일원성 저점도 100% 고형 산물인 우레탄 아크릴레이트 코팅을 포함한다. 이것은 보통 적용하기가 쉽고, 실온에서 자외선 또는 전자빔 에너지원에 의해 빠르게 경화할 수 있다. 방향족 등급은 목재, 종이, 플라스틱 및 잉크 코팅에 사용되고, 지방족 시스템은 비황변화가 선호되는 곳에, 특히 PVC 바닥 타일 및 연속 바닥재에 유용하다. UV 경화성 우레탄 아크릴레이트는 또한 접착제, 실란트 및 포팅(potting) 또는 캡슐화 화합물에도 사용된다.
올리고머는 디이소시아네이트와 폴리에테르 또는 폴리에스테르 폴리올로부터 수득된 예비중합체를, 화학량론적 양의 하이드록시 함유 아크릴레이트, 예컨대 하이드록시프로필 아크릴레이트와 반응시켜 수득한다. 우레탄 아크릴레이트 올리고머는 보통 UV 경화를 위해 반응성 희석제 및 광개시제로서 몇몇 아크릴레이트 단량체, 예컨대 트리프로필렌 글리콜 디아크릴레이트 또는 트리메틸올프로판 에톡실레이트 아크릴레이트와 배합된다. 벤조페논은 UV를 흡수할 때 자유 라디칼을 생산하고 그 다음 아크릴레이트 기를 통해 가교를 개시하는 전형적인 광개시제이다. 전자빔선(EB)은 광개시제의 필요성을 없애준다. UV와 EB 경화의 주요 차이는 전자빔이 두껍고 불투명한 필름 층을 투과하는 반면, UV 경화는 투명하거나 얇은 필름에만 제한된다는 점이다.
앞에서 언급한 바와 같이, 내후성 층은 또한 폴리우레탄 아크릴레이트를 포함할 수 있다. 자동차 폴리카보네이트 글레이징의 내후성 층으로서 폴리우레탄 아크릴레이트 코팅의 사용은 아래에 논의되는 바처럼 바람직한 것으로 입증되었다. 일 예로서, 내후성 코팅은 열 적용되거나 또는 이중 경화 코팅법으로 적용될 수 있다. 이 조성물은 폴리카보네이트 기판 위에 직접 적용된다. 자동차 폴리카보네이트 글레이징을 위한 다층 코팅을 생산하는 방법은 폴리카보네이트 글레이징 시스템의 생산을 위한 플라즈마 층과 함께 상기 습식 코팅 조성물의 사용을 포함한다. 본 발명의 예들과 관련해서, "이중 경화 코팅 조성물"이란 용어는 UV 조사 시의 자유 라디칼 중합에 의해, 그리고 추가로 열 유도 중합에 의해 경화할 수 있는 코팅 조성물을 의미한다.
열 경화된 폴리우레탄 아크릴레이트의 경우, 우레탄 코팅의 조제를 위해 설계된 다수의 하이드록시 작용기성 아크릴계 중합체가 이용가능하다. 아크릴계 우레탄은 몇가지 뛰어난 성능 성질을 제공한다. 성질은 고도의 경도와 유연성, 뛰어난 광택과 색 잔류성, 내약품성 및 내마모성을 포함한다. 폴리우레탄 아크릴레이트는 일반적으로 2단계 합성법으로 제조된다. 먼저, 과량의 디이소시아네이트는 폴리올(일반적으로 글리콜)과 반응할 수 있고, 그 다음 하이드록시 말단화된 아크릴레이트와 반응할 수 있다. 다른 절차로서, 디이소시아네이트는 먼저 모노알콜과 반응하고 그 다음 폴리올과 반응한다. 1단계 합성법인 또 다른 절차에 따르면, 모든 반응물이 동시에 반응한다.
UV 흡수제가 사용 및 사용되지 않은 열 및 UV 경화형 시스템 양자를 플라즈마 층과의 접착성에 대해 조사했다. 다양한 플라즈마 조건이 조사되었다. 두 시스템은 모두 접착을 달성할 수 있었다. 하지만, UV 흡수제가 열경화 및 이중 경화형 UV 경화 시스템 모두에 포함되어 있을 때, 특별한 플라즈마 조건 하의 이중 경화 시스템이 접착 및 외관을 달성하는 것이 가능했다.
폴리우레탄-아크릴레이트 코팅은 열 경화되거나 또는 이중 경화(UV 다음 열 경화)될 수 있다. 플라즈마 코팅(이하에 더 상세하게 논의됨)의 경우, 플라즈마는 150 토르(Torr)보다 높은 압력, 예컨대 대기압 부근 압력에서 아르곤 환경 하에 대응하는 애노드 판에 아크를 형성하는 각 캐소드에 직류(DC) 전압의 적용을 통해 발생된다. 대기압 부근 열 플라즈마는 그 다음 공정 압력이 플라즈마 발생기에서보다 낮은, 예컨대 약 20 내지 약 100인 플라즈마 처리 챔버 내로 초음속으로 팽창한다.
일 예로서, 이원성 또는 "2K" 폴리우레탄(2K-PUA) 시스템은 적용 전에 혼합되어 실온에서 경화되는 폴리올 수지(Desmophon A870BA, Bayer)와 폴리-이소시아네이트(Desmodur N3390A BA, Bayer)의 혼합물을 포함할 수 있지만, 이에 국한되는 것은 아니다. 또한, 일원성 "1K" 폴리우레탄(1K-PUA) 시스템은 폴리올을 함유하는 보관 안정성인 원팩 포뮬레이션을 제공하는데 사용되는 차단형 이소시아네이트를 포함할 수 있지만, 이에 국한되는 것은 아니다. 기판 위에 적용 후, 이소시아네이트는 차단기가 제거되고 폴리올과 반응하여 폴리우레탄 망구조를 형성한다.
이러한 예에서, 3가지 2K-PUA 시스템이 플라즈마 침착을 위한 내부층으로서 최초로 평가되었다. 이 시스템들은 일정 범위의 유리 전이 온도(즉, 경도)를 가진 코팅을 평가하고, 이 성질이 성능에 미치는 효과를 측정하기 위해 선택했다. 이러한 2K-PUA 시스템의 조성은 표 1에 제시했다.
표 1:
샘플 ID 폴리올 이소시아네이트
670 Desmophen 670 Desmodur N3390
665 Desmophen A665 Desmodur N3390
575 Desmophen A575 Desmodur N3390
이러한 2K-PUA 시스템은 Leverkusen(Bayer AG)에 분무 코팅한 뒤, 플라즈마 코팅했다. 2K-PUA 내층 두께는 25 미크론이고 플라즈마 탑코트 두께는 2 내지 3 미크론이었다. 플라즈마 침착 전에, 샘플 670 및 575는 용매 크레이징(crazing)으로 인해 불투명했다. 플라즈마 침착 후, 샘플 670은 플라즈마 탑코트에 약간의 크래킹을 나타냈고, 3가지 샘플 모두 불투명했다(헤이즈율 >4%). 2K 코팅된 대조군(플라즈마 탑코트 없음)과 함께 플라즈마 코팅된 샘플은 크로스헤치 접착 검사로 처리한 뒤, 65℃ 물에 침지시켰다. 플라즈마 코팅된 샘플 및 대조 샘플(이하 표에서 C라고 지칭함)은 처음에는 접착성을 나타냈지만, 670-C 샘플만이 14일 침수 검사를 통과했다. 이러한 샘플들에서 접착성의 상실은 접착성 파괴 후 표면의 푸리에 변환 적외선 분광분석법(FTIR)을 기초로 할 때 2K-PUA 시스템과 폴리카보네이트 사이에서 발생했다. 플라즈마 코팅 전과 후의 상기 샘플들의 성능은 표 2에 제시했다.
표 2: 폴리우레탄 내층의 성능
시스템 플라즈마(Y/N) Taber (델타 헤이즈 백분율) 침수(접착 상실 시까지의 경과일)
670 Y 45.6 5
670-C N N/A >13
575 Y 20.9 <5
575-C N N/A <1
665 Y 6.9 <5
665-C N N/A <1
폴리우레탄 내층 스크리닝 실험: 이러한 유망한 결과를 기초로 하여, 플라즈마 코팅될 수 있고 Desmophen A665/Desmodur N3390 코팅에 비해 향상된 내스크래치성을 제공하는 "더 단단한" 폴리우레탄 코팅을 동정하기 위한 추가 연구를 수행했다. 이러한 스크리닝 실험으로부터 수득되는 Taber 마모 시험 결과는 표 3에 제시했다:
Figure 112009043637231-PCT00002
표 3에 제시된 결과는 플라즈마 침착 후에 각 시스템의 성능이 최상임을 나타낸다. 성능을 향상시키고(향상시키거나) 배가시키기 위해 시도했다. 폴리우레탄 코팅 두께의 변동 문제를 해결하기 위해, 단일 시스템을 사용하여 여러 코팅 두께로 코팅했다. 결과는 표 4에 제시했다. 코팅 시스템에 포집된 용매로 인해 서리가 낀 외관이 일반적이었고, 이는 100℃에서 2시간 동안 후경화를 통해 일반적으로 제거되었다.
표 4: 플라즈마 침착 후 Taber 마모 시험에 미치는 코팅 두께의 효과
이소시아네이트 폴리올 코팅 두께(프라이머/탑코트) 델타 헤이즈 %
N3390 A665 20/26 미크론 서리가 낌
N3390 A665 20/43 미크론 서리가 낌
N3390 A665 20/54 미크론 28.6
N3390 A665 20/63 미크론 14.3
코팅 조건의 효과: 프라이머 두께, 탑코트 두께, 프라이머 및 탑코트의 플래시 오프 시간, 경화 시간 및 탑코트의 온도, 및 탑코트에 촉매 첨가의 효과를 이해하기 위하여 일련의 실험을 설계했다. 평가를 위해 지금까지 Taber 검사에서 최상의 성능을 나타낸 폴리우레탄 시스템(A665/Z4470)을 선택하고, 엑사테크에서 공급된 기판 위에 코팅하고, 엑사테크에서 플라즈마 코팅한 뒤, 엑사테크에서 검사했다. 이 평가의 결과는 표 5에 정리했다:
Figure 112009043637231-PCT00003
대조 샘플 제조 파라미터: 10㎛ 프라이머 두께, 30' 플래시 오프, 15' 80℃ 프라이머 경화, 40㎛ 탑코트 두께, 10°플래시 오프, 10', 30℃/30', 130℃ 탑코트 경화.
Taber 마모 후 헤이즈의 변화율은 대부분 3 내지 5% 범위이다. Taber 검사 자체의 변동률를 고려하면, 조사된 대부분의 파라미터가 플라즈마 침착 후 최종 내스크래치성에 미치는 영향이 전혀 없다는 결론을 내릴 수 있다. 대조 조건 하에 제조된 샘플, 프라이머 두께가 두꺼운 샘플 및 프라이머 부재 포뮬레이션으로 코팅된 샘플은 예외였다. 이러한 변수들은 훨씬 높은 델타 헤이즈 %(>10% 델타 헤이즈)에 기여한다.
다른 데이터는 침수 검사로부터 얻을 수 있다. 모든 샘플은 초기 접착성(5B, 100%)을 나타냈지만, 침수 시에는 3개의 샘플만이 1일 이상 접착성을 유지했다. 이러한 샘플들은 촉매화된 샘플, 탑코트에 대한 경화시간이 긴 샘플 및 프라이머에 플래시 오프 시간이 짧은 시스템이었다. 이 데이터로부터 탑코트의 높은 경화도가 침수 시의 성능을 향상시킨다고 결론지을 수 있을 것이다. 침수 1일 후, 모든 샘플은 크래킹을 나타냈고, 일부 경우에는 수포 형성과 층 분리가 일어나기 시작했다. 7 내지 14일 동안 남아있던 샘플은 검사 마지막에 크래킹을 나타냈다.
모든 샘플은 QUV-Relative Magnetic Bearing(ASTM 154, 사이클 4) 및 제논 웨더로미터(ASTM G155, 사이클 2)에서 검사를 실시했다. 입수되는 데이터는 폴리우레탄 샘플이 Xenon WOM과 QUV-A에서 최소 노출 후에도 층 분리가 일어난다는 것을 암시한다. QUV 유래의 샘플은 노출 후에 심한 크래킹을 나타냈지만, XeWOM 유래의 샘플은 접착 상실을 제외하고는 변화가 없었다. 층 분리는 플라즈마 코팅과 폴리우레탄 사이에서 일어났다.
신규 코팅 포뮬레이션: 다음으로, 플라즈마 침착 후에 Taber 마모 검사에서 신규 코팅 포뮬레이션의 성능을 검사하기 위해 일련의 실험을 설계했다. 이 검사의 결과는 표 6에 제시했다:
Figure 112009043637231-PCT00004
이러한 평가들의 결과는 추가 평가하기 위한 몇몇 후보들의 선택 근거를 제공했다. 이러한 일련의 코팅들에서 수득되는 데이터는 2% 델타 헤이즈에 도달하기 위한 목표가 가능하지만, 전반적인 일관성이 계속 문제라는 것을 보여준다. 일관성의 부족은 각 포뮬레이션의 샘플 #1과 샘플 #2를 비교할 때 명백하다. 두 샘플은 각 포뮬레이션으로 코팅된 플라크에서 절취해서, Taber 마모 시험에 사용했다. 샘플 #1과 샘플 #2는 대부분의 경우에 유의적으로 상이했다. 또한, 접착성은 몇몇 프라이머 부재 포뮬레이션의 문제점이었다. 몇몇 샘플은 침수 13일 후에도 접착성을 유지했지만, 하나의 시스템만이 Taber 마모 시험에서 양호한 성능을 나타내고 침수 13일까지 남아있었다(A670/A365-N3390). 이러한 데이터를 기초로 하여, 프라이머를 필요로 하지 않고 2% 범위의 Taber 값을 보유하는 샘플(상기 표에서 음영진 부분)을 선택하여 추가 평가했다. 구체적으로, 시스템 A665-N3390/2020/1, A670/A365-N3390, 2009 및 670/A365-N75).
반복: 상기 평가로부터 선택된 4개의 시스템은 상기 검사의 결과를 확인하기 위해, 엑사테크의 폴리카보네이트 패널에 다시 분무 코팅하고, 플라즈마 코팅한 뒤, 재검사했다. 각 포뮬레이션은 각각 2개의 패널 위에 코팅했으며, 이 평가에 신규 포뮬레이션을 첨가했고, 전부 Taber(각 포뮬레이션마다 4개 샘플), 침수(각 포뮬레이션마다 2개 샘플) 및 QUV(각 포뮬레이션마다 2개 샘플)에서 성능을 검사했다. Taber와 침수 결과(Taber #2 및 WI #2)는 이전 검사의 데이터(Taber #1 및 WI #1)와 비교하여 표 7에 제시했다.
Figure 112009043637231-PCT00005
△ 헤이즈가 2% 미만인 Taber 성능의 재현성은 문제였지만, 침수 결과는 이전 실험에서와 일치했다. 이러한 재평가로부터 시스템 HVS 53-6-10 및 HVS 53-6-16이 더 상세하게 연구되었다.
실험: 폴리카보네이트 기판은 폴리우레탄 시스템으로 코팅하기 위해 바이엘로 보냈다. 이 기판은 바이엘에서 분무 코팅했고, 다시 받아서 엑사테크에서 플라즈마 코팅을 실시했다. 그 다음, 샘플은 작은 조각으로 절단해서 검사했다.
내층으로서 폴리우레탄 코팅의 몇몇 평가는 플라즈마 침착 전에 코팅 내에 포집된 잔류 용매로 인해 어려웠다. 플라즈마 챔버에서 나온 샘플은 거의 불투명하고(서리 낌) 품질이 덜 바람직했다.
이러한 문제가 실제 잔류 용매로 인한 것인지를 확인하기 위해, 보유물(플라즈마 코팅처리되지 않은 샘플)을 100℃ 오븐에서 7시간 동안 후건조한 후, 2주 후에 플라즈마 코팅했다. Desmophen A665/Desmodur N3390 및 Desmophen A665/Desmodur LS-2307을 기초로 한 코팅은 전보다 훨씬 양호해졌지만, Desmophen A665/Desmodur N3390/Z4470은 변화하지 않았다. 경화 조건이 조사될 때까지는 플라즈마 침착 전에 모든 샘플을 후경화하는 것이 관례가 되었다. 이러한 조사 후에, 후처리는 더 이상 필요하지 않았다.
내후성 코팅 시스템으로서, 대략적인 두께가 20 미크론인 3가지 시스템을 다음과 같은 4가지 다른 플라즈마 조건 하에서 검사했다: 오로지 아크릴레이트-UV 경화; 폴리우레탄 아크릴레이트 이중 경화; 및 폴리우레탄 아크릴레이트 열 경화. 미코팅된 플라스틱 기판의 플라즈마 코팅 시스템으로서, 제1 코팅 층(1A)은 이하 표에 언급된 조건을 사용하여 침착시켰다. 제1 코팅층(1A)의 침착 이후, 제2 코팅 층(2A)은 약 37Amps의 아크 전류, 약 150sccm의 반응성 시약 흐름 및 약 800sccm의 산소(O2) 흐름을 사용하여 침착시켰다.
Figure 112009043637231-PCT00006
결과로서, 플라즈마 침착 후 전체 코팅 시스템을 침수 접착성 검사로 검사했다(이하 표 9 참조).
Figure 112009043637231-PCT00007
폴리우레탄-아크릴레이트 중합체는 열경화 및 이중 경화(UV 다음 열 경화)되었다. 두께는 이 실시예에서 15 내지 30 미크론 범위였다. 적용 방식은 드로 다운(draw down) 또는 분무 적용이었다(이하 표 10 참조).
Figure 112009043637231-PCT00008
무코팅된 플라스틱 기판 A의 플라즈마 코팅 시스템과 관련하여, 제1 코팅 층(1A)은 이하 표에 제시하는 플라즈마 조건을 사용하여 침착시켰다. 제1 코팅층(1A)의 침착에 이후, 제2 코팅 층(2A)은 약 37Amps의 아크 전류, 약 150sccm의 반응성 시약 흐름 및 약 800sccm의 산소(O2) 흐름을 사용하여 침착시켰다.
Figure 112009043637231-PCT00009
결과로서, 각 코팅 시스템은 침수 후 접착성에 대해 검사하고, 그 다음 투명성 및 크래킹 정도의 외관에 대해 검사했다. 이하 표 12에 열거된 3가지 시스템만이 다음과 같은 플라즈마 조건을 사용한 접착성 시험을 통과했다.
제1 코팅 층(HC1B)은 약 31Amp의 아크 전류, 약 100sccm 의 반응성 시약 흐름 및 약 0sccm의 산소(O2) 흐름을 사용하여 침착시켰다. 제1 코팅층(HC1B)의 침착 이후, 약 37 Amps의 아크 전류, 약 150sccm의 반응성 시약 흐름 및 약 800sccm의 산소(O2) 흐름을 이용하여 재2 코팅 층(HC2B)을 침착시켰다.
Figure 112009043637231-PCT00010
이러한 예에서, 내후성 층(12)은 소정의 유리전이온도(Tg)를 나타낸다. 내후성 층의 유리전이온도는 약 60℃보다 높은 것이 바람직하다. 다른 폴리우레탄 및 폴리우레탄-아크릴레이트 수지가 잉크 포뮬레이션에 함께 배합될 때, 수득되는 시스템의 유리전이온도는 전술한 범위를 만족시켜야 한다. 하지만, 혼합물 중의 하나 이상의 폴리우레탄 또는 폴리우레탄-아크릴레이트는 상기 특정 범위를 벗어난 각각의 Tg 값을 나타낼 수 있다.
일반적으로, 수지 배합물은 이 배합물에 존재하는 각 수지가 나타내는 개별적인 Tg 값 사이에 존재하는 Tg배합물을 나타낼 것이다. 이러한 Tg배합물 은 이하 수학식 1에 제시된 바와 같은 배합된 잉크에 존재하는 각 수지의 양에 따라 달라지며, 이 식에서 WA 및 WB는 각각 유리전이온도 TgA 및 TgB를 나타내는 각 수지의 중량 분율이다. 수지 배합물을 함유하는 내후성 층과 관련하여, 이 배합물이 나타내는 1/Tg배합물 의 비는 약 0.002985 미만이어야 하고, 특히 약 0.0029239 미만인 것이 바람직하다. T는 켈빈 온도여야 한다. T는 다음 수학식을 이용한 켈빈 온도여야 한다:
수학식 1
1/Tg배합물 = (WA/TgA) + (WB/TgA)
무정형 물질의 유리전이온도(Tg)는 일반적으로 분자가 비교적 부동성이거나 상대적으로 무시할 정도의 이동성인 온도 이하의 온도를 나타낸다. 중합체인 경우에, 물리적으로 이것은 결합된 중합체 사슬이 실질적으로 움직임이 없어지는 것을 의미한다. 환언하면, 중합체 주쇄의 이동 움직임 뿐만 아니라 중합체 분절의 굴곡 또는 풀림이 유리전이온도 이하에서 억제된다. 더 큰 규모이면, 이러한 중합체는 딱딱하거나 단단한 상태를 나타낸다. 이 유리전이온도 이상에서 상기 중합체는 더 유연하거나 "고무상"이 되어, 분열없이 더 큰 탄성 또는 가소성 변형 능력을 나타낸다. 이러한 전이는 중합체 사슬이 풀려서 서로 회전하고 지나칠 수 있는 더 큰 자유도를 얻음으로 인해서 일어난다. Tg는 보통 무정형 상에 적용할 수 있고, 유리 및 플라스틱에 공통적으로 적용할 수 있다. 열처리 및 분자 재배열, 빈격자점, 유도 스트레인 및 물질의 상태에 영향을 미치는 다른 요인과 같은 요인들은 Tg에 영향을 미칠 수 있다. Tg는 물질의 점탄성에 의존적이어서, 적용 부하 속도에 따라 달라진다.
중합체와 관련하여, Tg는 깁스 자유 에너지가 중합체 약 50개 엘리먼트의 협동 움직임을 위한 활성화 에너지가 초과될 정도의 온도로서 종종 표현된다. 이것은 힘이 가해졌을 때 분자 사슬들이 서로 지나칠 수 있게 한다. 이러한 정의로 볼 때, 측쇄 및 비교적 딱딱한 화학 기(예, 벤젠 고리)의 도입은 유동 공정을 방해하여 Tg를 증가시킬 것이다. 열가소성 재료의 사용 시에, 상기 효과로 인해 물질의 강성도(stiffness)는 떨어질 것이다.
중합체 시스템의 Tg를 측정하는 가장 일반적인 방법은 모듈러스와 같이 열역학 성질에서 일어나는 변동을 온도의 함수로서 모니터하는 것이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 중합체 물질의 모듈러스(E)는 온도가 증가함에 따라 감소한다. 유리전이온도에 도달했을 때, 모듈러스는 물질이 유동하기 시작할 때까지 비교적 일정하게 남아있다. 모듈러스가 일정하게 남아있는 영역을 "고무" 안정기(plateau)라 부른다. 중합체 물질의 유리전이온도를 측정하는 다수의 다른 방법, 예컨대 열역학분석(TMA) 또는 시차주사열량계측법(DSC) 등은 중합체 합성 기술분야의 숙련된 자에게 공지된 일반적인 분석 방법이다.
중합체 시스템에 의해 나타나는 Tg는 중합체 매트릭스에 가소제를 첨가함으로써 크게 감소될 수 있다. 가소제의 작은 분자는 중합체 사슬 사이에 매립될 수 있고, 이에 따라 사슬을 더욱 이격시켜(즉, 자유 공간을 증가시킨다), 서로간에 더욱 쉽게 이동할 수 있게 한다.
내후성 층(12)에는 다양한 첨가제가 첨가될 수 있고, 그 예로는 특히 착색제(틴트), 리올로지 조절제, 이형제, 산화방지제 및 IR 흡수 또는 반사 안료가 있다. 임의의 여러 내층을 포함하는 내후성 층(12)은 박막으로 압출 또는 주조될 수도 있고, 또는 분리 코팅으로서 적용될 수도 있다. 내후성 층을 구성하는 모든 코팅은 딥 코팅, 유동 코팅, 분무 코팅, 커튼 코팅 또는 당업자에게 공지된 기타 기술에 의해 적용될 수 있다. 플라스틱 글레이징 시스템(10)은 플라스틱 패널의 표면(16) 위의 층(20)(예컨대, 창의 "B" 또는 내측면쪽으로)에 추가 배치된 내마모성층(22)을 포함하기도 한다.
내마모성 층(34)은 내후성 층(12)의 표면에 창의 "A" 또는 외측면(18)에 적용된다. 내마모성 층(34)은 내후성 층(12)과 화합성이어서, 약 1 내지 5% 델타 헤이즈 사이, 바람직하게는 2% 델타 헤이즈로 Taber 마모 성능에 영향을 미친다. 내마모성 층(34)은 또한 층상형 물품의 내스크래치성을 증가시키는 작용을 하고, 전형적으로 규소, 수소, 탄소 및 산소를 함유하는, 통상 SiOxCyHz로 언급되는 플라즈마 중합된 유기규소 물질을 포함한다. 전형적으로 0.5<X<2.4, 0.3<Y<1.0 및 0.7<Z<4.0 이다. 내마모성 층은 전형적으로 두께가 0.5-5.0 미크론, 더욱 전형적으로 1.0-4.0 미크론, 더욱 전형적으로 2-3 미크론이다.
내마모성 층(34)은 화학적 조성이나 구조면에서 내마모성 층(22)과 실질적으로 유사하거나 상이할 수 있다. 내마모성 층(22 및 34) 중 하나 또는 둘 모두는 UV 흡수 또는 차단 첨가제를 함유할 수 있다. 두 내마모성 층(22 및 34)은 하나의 층으로만 구성될 수도 있고, 또는 다양한 조성의 여러 내층의 조합물일 수도 있다. 내마모성 층(22 및 34)은 당업자에게 공지된 모든 진공 침착법으로 적용할 수 있으며, 그 예로는 플라즈마 촉진 화학증착법(PECVD), 팽창 열 플라즈마(expanding thermal plasma) PECVD, 플라즈마 중합, 광화학 증착, 이온빔 침착, 이온 플레이팅 침착, 캐소드성 아크 침착, 스퍼터링, 증발, 중공-캐소드 활성화된 침착, 마그네트론 활성화된 침착, 활성화된 반응성 증발, 열화학증착, 및 임의의 공지된 졸-겔 코팅법이 있으나, 이에 국한되지 않는다.
본 발명의 예시적 양태에 따르면, PECVD는 106 내지 108 주울/킬로그램(J/Kg) 범위의 출력 밀도를 이용하여 유기규소 화합물과 과량의 산소의 중합 및 산화 반응을 개시시키는데 사용된다. 출력 밀도가 높을수록 빠르게 크래킹하는 필름을 생산할 수 있는 반면, 밀도가 낮으면 내마모성이 낮은 필름을 생산할 수 있다. 일반적으로, 산소는 유기규소 화합물에서 모든 규소와 탄소를 산화시키는데 화학량론적으로 필요한 양보다 과량으로 존재한다.
출력 밀도는 W/FM의 값이며, 여기서 W는 J/sec로 표현되는 플라즈마 발생을 위해 가해지는 유입 전력이고, F는 mol/sec로 표현되는 반응물 기체의 유속이며, M은 반응물의 분자량, Kg/mol이다. 기체 혼합물인 경우에, 출력 밀도는 W/∑FiMi로 계산될 수 있고, 여기서 "i"는 혼합물 중의 "i번째" 기체 성분을 나타낸다. 출력 밀도 범위 내에서 과량의 산소로 수행하면, 단독 중합형 보호층은 기판 표면에 형성될 수 있고, 이 층은 실질적으로 비크래킹성이며, 투명한 무색이고, 딱딱하고 기판에 강하게 부착되어 있다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 팽창 열 플라즈마 반응기를 포함하는 PECVD 공정의 특별한 형태가 바람직하다. 이 특별한 공정(이하, 팽창 열 플라즈마 PECVD 공정이라 부름)은 본 발명의 참고문헌으로서 각각 전문이 인용된 미국 특허출원 10/881,949(2004년 6월 28일 출원) 및 미국 특허출원 11/075,343(2005년 3월 8일 출원)에도 설명되어 있다. 팽창 열 플라즈마 PECVD 방법에서 플라즈마는 150 Torr보다 높은 압력, 예컨대 상압 부근에서 불활성 기체 환경 하에 대응하는 애노드 판에 아크를 만드는 캐소드에 직류(DC) 전압을 적용함으로써 발생한다. 상압 부근 열 플라즈마는 그 다음 공정 압력이 플라즈마 발생기의 압력보다 낮은, 예컨대 약 20 내지 약 100mTorr인 플라즈마 처리 챔버 내로 초음속으로 팽창한다.
팽창 열 플라즈마 PECVD 방법의 반응성 시약은 예컨대 옥타메틸사이클로테트라실록산(D4), 테트라메틸디실록산(TMDSO), 헥사메틸디실록산(HMDSO), 비닐-D4 또는 다른 휘발성 유기규소 화합물을 포함할 수 있다. 유기규소 화합물은 아크 플라즈마 침착 장치에서, 전형적으로 산소 및 불활성 담체 기체, 예컨대 아르곤의 존재 하에 산화, 분해 및 중합하여 내마모성 층을 형성한다.
내마모성 층(22 및 34)은 무기 화합물로 구성될 수 있다. 예를 들어, 내마모성 층(22 및 34)은 산화알루미늄, 플루오르화바륨, 질화붕소, 산화하프늄, 플루오르화 란타늄, 플루오르화 마그네슘, 산화마그네슘, 산화스칸듐, 일산화규소, 이산화규소, 질화규소, 옥시질화규소, 옥시탄화규소, 수소화된 옥시탄화규소, 탄화규소, 산화탄탈륨, 산화티탄, 산화주석, 산화인듐주석, 산화이트륨, 산화아연, 셀렌화아연, 황화아연, 산화지르코늄, 티탄산 지르코늄 또는 이의 혼합물 또는 배합물로 구성될 수 있다. 바람직하게는, 내마모성 층(22 및 34)은 침착된 층에 남아있는 탄소와 수소 원자의 양에 따라 SiOx 내지 SiOxCyHz 범위의 조성물로 구성되는 것이 좋다.
본 발명의 일 양태는 생산량이 증강된 플라스틱 글레이징 시스템을 제조하는 방법을 포함한다. 이러한 양태에 따르면, 투명 플라스틱 기판은 비스페놀-A 폴리카보네이트와 다른 수지 등급(예컨대 분지형 또는 치환형)뿐만 아니라 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT), 폴리-(아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS)) 또는 폴리에틸렌과 같은 다른 중합체와의 공중합체 또는 배합물도 포함하는 것이 바람직하다. 기판은 압출, 성형, 예컨대 사출성형, 블로우 성형 및 압축 성형, 열성형(thermoforming), 예컨대 가열 성형(thermal forming), 진공 성형 및 냉간 성형과 같은 당업자에게 공지된 모든 기술을 사용하여, 플라스틱 펠릿 또는 시트로부터 창, 예컨대 차량의 창으로 제조하는 것이 바람직하다. 플라스틱 시트를 이용한 창의 제조는 인쇄 전이나, 인쇄 후, 또는 본 발명의 범위 또는 취지를 벗어남이 없이 프라이머 및 탑코트의 적용 후에 이루어질 수 있음을 유의해야 한다.
이러한 양태에 따르면, 본 방법은 추가로 기판의 제1 표면 위에 내후성 층을 적용하는 것을 포함한다. 내후성 층은 전술한 폴리우레탄 및 폴리우레탄-아크릴레이트 중 하나를 포함하는 잉크이다. 시스템은 두께가 바람직하게는 약 15 내지 65 미크론 사이이고, Taber(델타 헤이즈 백분율)가 약 1 내지 5% 델타 헤이즈 사이, 바람직하게는 약 2% 델타 헤이즈이다.
이러한 양태에서, 본 방법은 추가로 기판 위의 내후성 층은 상온에서 약 20분 동안 건조하고, 기판 위의 내후성 층을 약 90 내지 100℃에서 약 30분 동안 경화시키는 것을 포함한다. 이 방법은 추가로 내후성 층을 플라스틱 기판의 제2 표면에 플로우 코팅, 딥 코팅 또는 분무 코팅법으로 적용하는 단계를 포함한다.
이러한 예에서, 당해 방법은 추가로 내후성 층의 표면에 내마모성 층을 적용하는 단계를 포함한다. 내마모성 층은 SiOx 내지 SiOxCyHz 범위의 조성물로 구성된다. 내마모성 층은 다음과 같은 공정 중 적어도 하나의 공정을 사용하여 침착시킨다: 플라즈마 촉진 화학증착법(PECVD), 팽창 열 플라즈마(expanding thermal plasma) PECVD, 플라즈마 중합, 광화학 증착, 이온빔 침착, 이온 플레이팅 침착, 캐소드성 아크 침착, 스퍼터링, 증발, 중공-캐소드 활성화된 침착, 마그네트론 활성화된 침착, 활성화된 반응성 증발, 열화학증착, 및 임의의 공지된 졸-겔 코팅법, 특히 열 플라즈마 PECVD 공정이 바람직하다.
이상 본 발명은 바람직한 양태들에 따라 설명했지만, 물론 본 발명의 변형들이 특히 전술한 교시에 비추어 당업자에 의해 이루어질 수 있기 때문에 본 발명이 이에 국한되지 않는다는 것은 당연한 것이다.

Claims (20)

  1. 내면과 외면을 함유하는 투명 플라스틱 기판;
    상기 기판의 외면 위에 배치되는, 폴리우레탄과 폴리우레탄-아크릴레이트 중 하나를 포함하고 소정의 유리전이온도를 보유하는 제1 내후성 층;
    상기 제1 내후성 층 위에 배치되는, 상기 폴리우레탄 및 폴리우레탄-아크릴레이트 중 하나와 화합성인 제1 내마모성 층을 포함하는, 자동차 창에 사용되는 내후성 코팅을 보유한 플라스틱 글레이징 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 제1 내마모성 층이, 약 1 내지 5% 델타 헤이즈 사이로 시스템의 Taber 마모 성능에 영향을 미치는 폴리우레탄 및 폴리우레탄-아크릴레이트 중 하나와 화합성인 플라스틱 글레이징 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 시스템의 Taber 마모 성능이 약 2% 델타 헤이즈인 플라스틱 글레이징 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 내후성 층이 이중 경화 코팅으로 코팅되고 유리전이온도가 약 60℃보다 높은 플라스틱 글레이징 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 내후성 층이 W/Tg 비의 총 합이 약 0.002985 미만인 수지의 혼합물을 포함하는 플라스틱 글레이징 시스템.
  6. 제1항에 있어서, 추가로
    내면 위에 침착되는 제2 내후성 층; 및
    상기 제2 내후성 층 위에 침착되는 제2 내마모성 층을 포함하는 플라스틱 글레이징 시스템.
  7. 제6항에 있어서, 제2 내후성 층 위에 침착된 제2 내마모성 층이 제1 내후성 층 위에 침착된 제1 내마모성 층과 실질적으로 유사한 플라스틱 글레이징 시스템.
  8. 제1항에 있어서, 폴리우레탄이 1K 및 2K 폴리우레탄 시스템 중 하나를 포함하는 플라스틱 글레이징 시스템.
  9. 제1항에 있어서, 내후성 층이 UV선 흡수를 위한 자외선 흡수 물질을 포함하는, 플라스틱 글레이징 시스템.
  10. 제1항에 있어서, 투명 플라스틱 기판이 폴리카보네이트 수지, 아크릴 수지, 폴리아크릴레이트 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리설폰 수지 및 이의 공중합체 또는 혼합물 중 하나를 포함하는, 플라스틱 글레이징 시스템.
  11. 제1항에 있어서, 제1 내후성 층에 적용되는 제1 내마모성 층이 산화알루미늄, 플루오르화바륨, 질화붕소, 산화하프늄, 플루오르화 란타늄, 플루오르화 마그네슘, 산화마그네슘, 산화스칸듐, 일산화규소, 이산화규소, 질화규소, 옥시질화규소, 옥시탄화규소, 수소화된 옥시탄화규소, 탄화규소, 산화탄탈륨, 산화티탄, 산화주석, 산화인듐주석, 산화이트륨, 산화아연, 셀렌화아연, 황화아연, 산화지르코늄, 티탄산 지르코늄 또는 이의 혼합물을 포함하는, 플라스틱 글레이징 시스템.
  12. 제1항에 있어서, 제1 내후성 층이 유기 화합물을 포함하고, 제1 내마모성 층이 무기 화합물을 포함하며, 상기 제1 내후성 층이 상기 제1 내마모성 층과 화합성인, 플라스틱 글레이징 시스템.
  13. 제12항에 있어서, 제1 내마모성 층이 제1 내후성 층에 부착하는 플라스틱 글레이징 시스템.
  14. 플라스틱 글레이징 시스템의 제조방법으로서,
    폴리우레탄과 폴리우레탄-아크릴레이트 중 하나를 함유하고 소정의 유리전이온도를 나타내는 제1 내후성 층을 투명 플라스틱 기판에 적용하는 단계; 및
    상기 제1 내후성 층 위에, 상기 폴리우레탄 및 폴리우레탄-아크릴레이트 중 하나와 화합성인 제1 내마모성 층을 배치하는 단계를 포함하는 제조방법.
  15. 제14항에 있어서, 추가로
    제1 내후성 층 반대편 투명 플라스틱 기판 위에 제2 내후성 층을 적용하는 단계;
    상기 제2 내후성 층 위에 제2 내마모성 층을 적용하는 단계; 및
    상기 제1 및 제2 내후성 층을 약 90 내지 100℃에서 적어도 약 30분 동안 건조하는 단계를 포함하는 제조방법.
  16. 제14항에 있어서, 제1 내마모성 층이, 약 1 내지 5% 델타 헤이즈 사이로 시스템의 Taber 마모 성능에 영향을 미치는 폴리우레탄 및 폴리우레탄-아크릴레이트 중 하나와 화합성인 제조방법.
  17. 제14항에 있어서, 시스템의 Taber 마모 성능이 약 2% 델타 헤이즈인 제조방법.
  18. 제15항에 있어서, 제1 및 제2 내후성 층이 유리전이온도가 약 60℃보다 높은 제조방법.
  19. 제14항에 있어서, 내후성 층이 W/Tg 비의 총 합이 약 0.002985 미만인 수지의 혼합물을 포함하는 제조방법.
  20. 제14항에 있어서, 폴리우레탄이 1K 및 2K 폴리우레탄 시스템 중 하나를 포함하는 제조방법.
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