KR20100051495A - 입체 패턴을 갖는 필름 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 입체 패턴을 갖는 필름 조성물에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 산화철, 실리콘 코팅된 산화철 및 산화철 코팅된 마이카 중에서 선택된 1 종 이상의 자성 안료를 포함하는 도료로 이루어진 패턴층을 배킹시트층에 적층 시킴으로써 기존의 단순한 패턴 구현에서 입체 패턴 구현을 가능하게 한 인서트/인몰드 성형용 필름 조성물에 관한 것이다. 이와 같은 본 발명의 필름은 원하는 부품표면에 입체감이 있는 특정한 패턴을 구현할 수 있을 뿐만 아니라 장시간 고온 환경 또는 빛에 노출되는 자동차 내장 부품, 가전 제품, 또는 가정 용품 등에 내열성 및 내광성 등의 우수한 물성을 부여하여, 사용 중에 발생 가능한 변퇴색 및 도막 벗겨짐 등을 방지하는 효과를 얻을 수 있다.
필름, 자성 안료, 고무자석

Description

입체 패턴을 갖는 필름 조성물{The film composition which has a three-dimensional pattern.}
본 발명은 입체 패턴을 갖는 필름 조성물에 관한것으로써, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌 혼성 공중합체, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌 혼성 공중합체/폴리카보네이트 및 폴리프로필렌 중에서 선택된 1 종 이상을 포함하는 배킹 시트층; 산화철, 실리콘 코팅된 산화철 및 산화철 코팅된 마이카 중에서 선택된 1 종 이상의 자성 안료를 포함하는 도료로 이루어진 패턴층; 및 폴리염화비닐, 폴리비닐플루오라이드, 폴리불화비닐라덴, 폴리메틸메타 아크릴레이트, 아크릴 및 로노머(lonomer) 중에서 선택된 1 종 이상을 포함하는 투명 필름층;을 포함하는 필름의 조성물에 관한 것이다.
복잡한 3차원 형상 및 다양한 크기를 갖는 제품에서 디자인의 자유도를 향상시키기 위하여 제품의 표면층에 다양한 패턴 및 색상을 구현함과 동시에 우수한 물성을 유지하기 위한 노력들이 많이 행해져 왔다. 특히, 자동차 내장재, 가전제 품 등에서는 심미적인 효과를 극대화하기 위한 다양한 공법들이 적용되어 왔다.
최근에는 소비자의 욕구를 만족시키기 위해 도장, 도금, 수압전사 및 인서트 기술 등의 방법을 이용하여 다양한 형상, 색상, 무늬를 부여하고 있다. 그러나, 기존의 도장 공정에선 다양한 색상의 구현은 가능하나 특정한 무늬를 구현하기가 어렵고, 구현하더라도 마스킹의 공정이 필요하며, 다양한 패턴 구현이 어려움에 따라 수작업에 의한 대량생산에 어려움이 있었다. 또한, 상기 수압전사의 경우는 다양한 패턴 및 색상 구현이 가능하나 공정이 복잡하고 생산비가 고가인 단점이 있으며, 상기 인서트 성형의 경우 공정은 단순하지만 인서트 성형을 위한 필름의 가격이 고가이고, 프리포밍(performing) 등의 공정을 거쳐야 하는 번거로움이 있다. 이러한 단점을 해결하기 위한 방법으로는 인서트 인몰드 기술이 있다. 인서트 인몰드 기술이란 단순한 평면 가공이 아니라 복잡한 3차원 가공에서 모양을 넘어, 질감이나 감촉까지도 재현할 수 있는 기술로써, 금형 사이에 그림 등이 인쇄된 필름을 넣고, 거기에 수지를 흘려 넣어 성형과 동시에 전사하는 획기적인 시스템으로, 복잡한 형상의 수지 제품에 선명한 인쇄를 가능하게 한다. 또한 자성 안료를 포함하는 도료 및 자석을 이용하여 다양한 3차원의 패턴을 구현하기 위한 방법이 있다.
종래 특허로, 미국 공개특허공보 제 5364689 호에서는 자성 플레이트 안료가 함유된 도료에 특정 패턴의 자기장을 가하여 입체 패턴의 구현이 가능한 기술이 제안되고 있다. 하지만 이러한 필름의 경우 굴곡이 있는 성형품에 균일패턴 구현이 난해하고, 자성 패턴 구현 공정 이외의 성형 공정에 대한 상세한 설명이 없는 실정이다.
이에, 본 발명자들은 상기와 같은 점을 감안하여 연구 노력한 결과, 산화철, 실리콘 코팅된 산화철 및 산화철 코팅된 마이카 중에서 선택된 1 종 이상의 자성 안료를 포함하는 도료로 이루어진 패턴층을 배킹 시트층 상부에 적층시킴으로써, 기존의 단순한 패턴 구현에서 입체 패턴 구현을 가능하게 하는데 그 목적이 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 입체 패턴을 갖는 필름 조성물은 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌 혼성공중합체, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌 혼성공중합체/폴리카보네이트 및 폴리프로필렌 중에서 선택된 1 종 이상을 포함하는 배킹 시트층; 자성 안료를 포함하는 패턴층; 및 폴리염화비닐, 폴리 비닐플루오라이드, 폴리불화비닐라덴, 폴리메틸메타 아크릴레이트, 아크릴 및 로노머(Lonomer) 중에서 선택된 1 종 이상을 포함하는 투명 필름층;이 적층된 것을 특징으로한다.
상기 과제 해결 수단을 통하여, 자성 안료를 포함하는 패턴층에 특정한 패턴의 자기장을 부여함으로써, 원하는 부품표면에 입체감이 있는 특정한 패턴을 구현할 수 있다. 또한 장시간 고온 환경 또는 빛에 노출되는 자동차 내장 부품, 가 전 제품, 또는 가정 용품 등에 내열성 및 내광성 등이 우수한 물성을 부여하여, 사용 중에 발생 가능한 변퇴색 및 도막 벗겨짐 등을 방지하는 효과를 얻을 수 있다.
이와 같이, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌 혼성공중합체(ABS), 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌 혼성공중합체/폴리카보네이트(ABS/PC) 및 폴리프로필렌(PP) 중에서 선택된 1 종 이상을 포함하는 배킹 시트(Backing sheet)층; 자성 안료를 포함하는 도료로 이루어진 패턴층; 및 폴리염화비닐, 폴리 비닐플루오라이드, 폴리불화비닐라덴, 폴리메틸메타 아크릴레이트, 아크릴 및 로노머(lonomer) 중에서 선택된 1 종 이상을 포함하는 투명 필름층;이 적층된 것을 특징으로 하는 본 발명의 입체 패턴을 갖는 필름 조성물을 이하에서 상세하게 설명하겠다.
인서트 인몰드 기술이란 단순한 평면 가공이 아니라 복잡한 3차원 가공에서 단지 모양을 넘어서, 질감이나 감촉까지도 재현할 수 있는 최신 기술로써, 금형 사이에 그림 등이 인쇄된 필름을 넣고, 거기에 수지를 흘려 넣어 성형과 동시에 전사하는 방식이다. 상기 인서트 인몰드 방식은 성형과 전사를 동시진행 함으로써 시간 및 비용 절감 효과가 우수하고, 깨끗한 작업 환경으로 인하여 환경오염 등의 걱정이 해소되며, 광택 무광택 등의 다양한 표현이 가능한 기술이다. 또한 평면에서 벗어난 입체면 에서의 높은 품질의 전사가 가능하며 대량 생산시 시간 및 고스트 절감 효과가 우수하다. 더불어 대량 생산제품 표면에 스크래치 (scratch) 가 발생하지 않고 제품개발기간이 짧으며 개발비용 절감효과도 우수한 장점이 있다.
본 발명의 입체 패턴을 갖는 필름 조성물에 있어서, 상기 배킹 시트(Backing sheet)층은 통상적으로 인서트/인몰드 성형에 사용되는 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌 혼성공중합체(Acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer, ABS), 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌 혼성공중합체/폴리카보네이트 (poly carbonate, PC) 및 폴리프로필렌(Polypropylene, PP) 중에서 선택된 1 종 이상을 포함한다. 상기 화합물의 유리 전이 온도는 100 ~ 120 ℃, 용융 지수(MI)가 6 인 것을 특징으로 한다.
상기 배킹 시트(Backing sheet)층의 두께는 적용 제품, 성형 조건 및 성형 소재 등에 따라 200 ~ 600 ㎛이며, 배킹 시트(Backing sheet)층의 두께가 200 ㎛ 미만이면 필름을 사출품 형태로 가공하는 진공 성형 시 시트가 분해되어 찢어지거나 인서트 사출시 필름이 녹아 소지가 노출되는 문제가 발생하고, 600 ㎛ 초과이면 성형성이 불만족하여 진공 성형이 안되는 문제가 발생한다.
상기 패턴층은 자성 안료를 포함하는 도료로 이루어져 있다.
상기 패턴층은 외부 자기장에 대해 입체 패턴을 구현하는 층으로써 10 ~ 50 ㎛ 의 도막 두께를 갖는다. 패턴층이 10 ㎛ 미만이면 패턴층이 너무 얇아 자성 안료의 배열이 어려워 패턴 형성이 어려운 문제가 발생하고, 50 ㎛ 초과이면 건조시간이 오래 결려 작업성이 저하되는 문제가 발생한다. 상기 자성 안료의 함량은 도료 전체 중량%에 대하여 3 ~ 10 중량%를 포함한다. 상기 자성 안료의 함량이 3 중량% 미만이면 패턴을 형성하는 안료의 함량이 작아 패턴 형성이 어려운 문제가 발생하고, 10 중량% 초과이면 자성안료의 함량이 많아 내광성 또는 내열성에서 변색의 문제가 발생한다.
이때 도료는 하기 (1) ~ (5) 조성비의 화합물을 포함하는 것을 특징으로한다.
(1) 폴리에스터 아크릴레이트 또는 우레탄 아크릴레이트를 포함하는 올리고머 40 ~ 70 중량%;
(2) 부틸아세틸 또는 헥사 디올 디아크릴레이트를 포함하는 반응성 모노머 15~ 40 중량%;
(3) 산화철, 실리콘 코팅된 산화철 및 산화철이 코팅된 마이카 중에서 선택된 1 종 이상을 포함하는 자성 안료 3 ~ 10 중량%;
(4) a,a 디알콕시 아세토 페논을 포함하는 광개시제 1 ~ 8 중량%;
(5) 2-(2-히드록시메틸페닐)벤조트리아졸 또는 비스-(2,2,6,6-테트라 메틸-4-피페리디닐)세바케이트를 포함하는 첨가제 0.2 ~ 3 중량%;를
포함하는 것을 특징으로 하는 도료.
상기 도료는,
(6) 헥사 디올 디아크릴레이트, 톨루엔 및 자일렌 중에서 선택된 1 종 이상의 용제 10 ~ 30 중량%;가 추가로 포함될 수 있다.
상기 올리고머의 폴리에스터 아크릴레이트계 올리고머는 분자량이 1000 ~ 4000 g/mol, 유리전이온도(Tg)가 -50 ~ -30 ℃, 관능기수가 2 ~ 3 인 것을 특징으로 한다. 상기 우레탄 아크릴레이트는 분자량이 1000 ~ 3000 g/mol, 유리전이 온도(Tg)가 -30 ~ -5 ℃ 및 관능기수가 2 ~ 3인 것을 특징으로 한다. 상기 자성 안료의 평균 직경은 15 ~ 25 ㎛인 것을 특징으로한다.
본 발명의 입체 패턴을 갖는 필름 조성물에 있어서, 상기 투명 필름층은 내스크래치성 및 내광성이 우수한 ,폴리염화비닐, 폴리 비닐 플루오라이드, 폴리불화비닐라덴, 폴리메틸메타 아크릴레이트, 아크릴 및 로노머(lonomer) 중에서 선택된 1종 이상을 포함한다. 이 중 폴리불화비닐라덴이 가장 바람직하다. 또한 내마모성을 향상시키기 위해 투명 필름층의 두께는 20 ~ 150 ㎛가 바람직하며 상기 투명 필름층의 두께가 20 ㎛ 미만인 경우 내마모성 및 내약품성 등의 물성이 나빠지고, 150 ㎛ 초과인 경우 진공성형시 깊은 굴곡부와 같은 형상의 경우 성형성이 안좋아지는 문제가 발생하므로 상기의 범위가 바람직하다.
이하, 본 발명을 다음 실시예에 의거하여 더욱 상세히 설명하겠는바, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
[실시예]
실시예1
유리전이 온도가 110 ℃ 이고 용융지수(MI)가 6인 아크릴로니트릴 부타디엔 스타이렌 혼성 공중합체(ABS)를 200 ㎛ 두께로 적층시킨 배킹 시트(backing sheet)층 표면 위에 다음 표1과 같은 조성물을 갖은 패턴층을 10 ㎛ 두께로 스프레이 코팅한 뒤 UV램프를 이용하여 도막을 건조하고 패턴층을 고정시킨다. 고정된 패 턴층 상부에 폴리불화비닐라덴(PVDF)을 적층하여 투명 필름층을 형성한다.
Figure 112008077376642-PAT00001
실시예 2
실시예 1과 같은 방법으로 제조하되, 배킹 시트(backing sheet)층 300 ㎛, 패턴층 20 ㎛, 투명 필름층 50 ㎛ 두께로 제조한다.
실시예 3
실시예 1과 같은 방법으로 제조하되, 배킹 시트(backing sheet)층 400 ㎛, 패턴층 30 ㎛, 투명 필름층 100 ㎛ 두께로 제조한다.
실시예 4
실시예 1과 같은 방법으로 제조하되, 배킹 시트(backing sheet)층 200 ㎛, 패턴층 20 ㎛, 투명 필름층 100 ㎛ 두께로 제조한다.
실시예 5
실시예 1과 같은 방법으로 제조하되, 배킹 시트(backing sheet)층 300 ㎛, 패턴층 30 ㎛, 투명 필름층 50 ㎛ 두께로 제조한다.
실시예 6
실시예 1과 같은 방법으로 제조하되, 배킹 시트(backing sheet)층 400 ㎛, 패턴층 10 ㎛, 투명 필름층 75 ㎛ 두께로 제조한다.
실시예 7
실시예 1과 같은 방법으로 제조하되, 배킹 시트(backing sheet)층 200 ㎛, 패턴층 30 ㎛, 투명 필름층 75 ㎛ 두께로 제조한다.
실시예8
상기 실시예 1과 같은 방법으로 제조하되, 투명 필름층을 폴리비닐 플루오라이드(Poly vinyl fluoride, PVF) 필름으로 제조한다.
실시예9
상기 실시예 1과 같은 방법으로 제조하되, 투명 필름층을 아크릴 필름으로 제조한다.
비교예 1
상기 실시예 1과 같은 방법으로 제조하되, 배킹 시트(backing sheet)층 200 ㎛, 패턴층 5 ㎛, 투명 필름층 50 ㎛ 두께로 제조한다.
상기 실시예 1 ~ 7에서 제조된 입체 패턴을 갖는 필름 조성물의 물성 결과는 다음과 표2와 같다.
Figure 112008077376642-PAT00002
상기 실시예 1, 8 및 9에서 제조된 입체 패턴을 갖는 필름 조성물의 물성 결과는 다음 표3과 같다.
Figure 112008077376642-PAT00003
도1는 완성된 필름이 적용되는 사례이다.

Claims (7)

  1. 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌 혼성 공중합체, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌 혼성 공중합체/폴리카보네이트 및 폴리프로필렌 중에서 선택된 1 종 이상을 포함하는 배킹 시트층;
    산화철, 실리콘 코팅된 산화철 및 산화철 코팅된 마이카 중에서 선택된 1 종 이상의 자성 안료를 포함하는 도료로 적층된 패턴층; 및
    폴리염화비닐, 폴리비닐 플루오라이드, 폴리불화비닐라덴, 폴리메틸메타 아크릴레이트, 아크릴 및 로노머(lonomer)중에서 선택된 1 종 이상을 포함하는 투명 필름층;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 입체 패턴을 갖는 필름 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 배킹 시트층에 패턴층과 투명 필름층이 차례로 적층되는 것을 특징으로 하는 입체 패턴을 갖는 필름 조성물.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 배킹 시트층은 유리전이온도가 100 ~ 120 ℃, 용융지수(MI)가 6인 것을 특징으로 하는 입체 패턴을 갖는 필름 조성물.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 배킹 시트층의 두께는 20 ~ 150 ㎛;
    상기 패턴층의 두께는 10 ~ 50 ㎛; 및
    상기 투명 필름층의 두께는 200 ~ 600 ㎛;
    인 것을 특징으로 하는 입체 패턴을 갖는 필름 조성물.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 도료는 폴리에스터 아크릴레이트 올리고머 또는 우레탄 아크릴레이트 올리고머를 포함하는 올리고머 40 ~ 70 중량%; 부틸아세틸 또는 헥사 디올 디아크릴레이트를 포함하는 반응성 모노머 15 ~ 40 중량%; 산화철, 실리콘 코팅된 산화철 및 산화철이 코팅된 마이카 중에서 선택된 1 종 이상을 포함하는 자성 안료 3 ~ 10 중량%; a,a 디알콕시 아세토 페논을 포함하는 광개시제 1 ~ 8 중량%; 2-(2-히드록시메틸페닐)벤조트리아졸 및 비스-(2,2,6,6-테트라 메틸-4-피페리디닐)세바케이트 중에서 선택된 1 종 이상을 포함하는 첨가제 0.2 ~ 3 중량%;를 포함하는 것을 특징으로 하는 입체 패턴을 갖는 필름 조성물.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 도료는 헥사 디올 디아크릴레이트, 톨루엔 및 자일렌 중에서 선택된 1 종 이상의 용제 10 ~ 30 중량%가 추가로 포함될 수 있는 것을 특징으로 하는 입체 패턴을 갖는 필름 조성물.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 폴리에스터 아크릴레이트 올리고머는 분자량이 1,000 ~ 4,000 g/mol ,유리전이온도가 -50 ~ -30 ℃, 관능기수가 2 ~ 3; 이며,
    상기 우레탄 아크릴레이트 올리고머는 분자량이 1,000 ~ 3,000 g/mol, 유리전이온도가 -30 ~ -5 ℃, 관능기수가 2 ~ 3;
    인 것을 특징으로 하는 입체 패턴을 갖는 필름 조성물.
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