KR20120099129A - 장식 성형물의 제조 방법 - Google Patents

장식 성형물의 제조 방법 Download PDF

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KR20120099129A
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기미노리 아마야
고지 쯔다
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쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니
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Abstract

본 발명은 요철 구조를 갖는 열가소성 표면 층 및 열가소성 기재 층을 포함하는 장식 시트를 이용하여 필름 사출 성형 공정에 의해 요철 패턴을 갖는 장식 성형물을 제조하는 방법으로서, 요철 구조를 갖는 열가소성 표면-보호-층을 제조하고, 열가소성 표면-보호-층의 요철 구조 표면에 열가소성 수지를 코팅함으로써 열가소성 표면 층을 생성하고, 열가소성 표면-보호-층으로부터 열가소성 표면 층의 반대쪽 면에 기재 층을 생성함으로써 예비-장식 시트(pre-decorative sheet)를 생성하는 단계를 포함한다.

Description

장식 성형물의 제조 방법{MANUFACTURING METHOD OF DECORATIVE MOLDING}
본 발명은 장식 성형물, 특히 장식 성형물의 제조 방법, 및 더 구체적으로 장식 시트를 이용하여 필름 사출 성형 공정에 의해 부조 패턴을 갖는 장식 성형물을 제조하는 방법에 관한 것이다.
자동차 내장, 가정용 전자기기 또는 사무 자동화 장비에 사용하는 장식 용품이 매우 대중적인데, 이들은 그 표면에 부조(relief) 패턴을 가져서 금속 또는 목재 디자인에 깊이감을 더하고 비싸 보이는 외관(expensive-looking)을 제공한다. 비싸 보이는 외관을 갖는 장식 용품은 자동차, 가정용 전자기기 또는 사무 자동화 장비에 사용하는 용품에 높은 가치를 부가하고, 시장에서 이들 제품의 이점을 향상시키는 경향이 있으며, 따라서 원하는 디자인 및 부조 패턴을 제공하는 것이 중요하다.
일반적으로, 장식 용품은 원하는 금속 또는 목재 디자인을 갖는 장식 시트를 제조한 후에 필름 사출 성형 공정에 의해 장식 시트와 플라스틱 부재를 조합함으로써 제조된다. 그 비용은, 원하는 디자인에 따라 성형 다이를 변경시켜야 하는 요구조건으로 인해, 부조 패턴을 갖는 성형 다이를 사용하여 장식 시트 표면에 필름 사출 성형 및 부조 패턴 제조를 동시에 행할 때 높게 되는 경향이 있다. 장식 시트 표면에 부조 패턴을 제조한 후에 필름 사출 성형을 수행하는 경우에는, 성형에 의한 가열 또는 장력으로 인해 표면 부조 패턴을 유지하기가 어려운 경향이 있다.
필름 사출 성형 공정 후에도 우수하고 정교한 부조 패턴을 여전히 갖는 장식 용품을 얻는 것이 요망된다.
일본 특허 출원 공개 제2007-160841A호는 표면에 엠보싱된 패턴을 갖는 플라스틱 성형체를 효율적으로 제조하는 방법을 기술하는데, 상기 방법은 표면에 엠보싱된 표면을 갖고 후면 상에 패턴 층을 갖는 열가소성 시트를 설치(set)한 후 이형 필름을 제거하는 단계 및 사출 성형 공정을 수행하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 목적은 열가소성 표면-보호-층의 표면 패턴을 정확하게 반영하는 우수하고 정교한 부조 패턴(요철(uneven) 패턴)을 갖는 장식 성형물의 제조 방법을 제공하는 것일 수 있다. 본 발명의 다른 목적은 필름 사출 성형 공정 후에도 열가소성 표면-보호-층의 표면 요철 패턴을 정확하게 반영하는 우수하고 정교한 부조 패턴을 갖는 장식 성형물을 제공하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 태양에서, 요철 구조를 갖는 열가소성 표면 층 및 열가소성 기재 층을 포함하는 장식 시트를 이용하여 필름 사출 성형 공정에 의해 요철 부조 패턴을 갖는 장식 성형물을 제조하는 방법이 제공되는데, 상기 제조 방법은 요철 구조를 갖는 열가소성 표면-보호-층을 제조하고, 열가소성 표면-보호-층의 요철 구조 표면에 열가소성 수지를 코팅함으로써 열가소성 표면 층을 생성하고, 열가소성 표면-보호-층으로부터 열가소성 표면 층의 반대쪽 면에 기재 층을 생성함으로써 예비-장식 시트(pre-decorative sheet)를 생성하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 태양에서, 표면에 열가소성 표면-보호-층 상의 패턴과 상보적인 부조 패턴을 갖고, 필름 사출 성형 공정 후에 표면에 우수하고 정교한 패턴을 유지하는 장식 성형물을 제조하는 방법이 제공된다.
도 1은 본 발명의 예비-장식 시트의 일 실시 형태의 단면도.
도 2는 본 발명의 장식 성형물의 일 실시 형태의 단면도.
도 1을 참고하면, 예비-장식 시트는 열가소성 표면-보호-층(12), 열가소성 표면 층(14) 및 기재 층(16)을 이 순서대로 포함한다. 예비-장식 시트는 열가소성 표면-보호-층(12)의 외부 표면 또는 노출된 표면에 지지 층(10)을 추가로 포함할 수 있다.
도 2를 참고하면, 본 발명은, 부조 구조를 갖는 열가소성 표면 층(14) 및 열가소성 기재 층(16)을 포함하는 장식 시트와, 플라스틱 기재(20)를 포함하는 장식 성형물의 제조 방법에 있어서 예비-장식 시트를 생성하는 단계를 포함한다.
예비-장식 시트의 생성 방법은
요철 구조를 갖는 열가소성 표면-보호-층을 제조하는 단계,
열가소성 표면-보호-층의 요철 구조 표면에 열가소성 수지를 코팅함으로써 열가소성 표면 층을 생성하는 단계, 및
열가소성 표면-보호-층으로부터 열가소성 표면 층의 반대쪽 면에 기재 층을 생성하는 단계를 이 순서대로 포함할 수 있다.
구체적으로, 예를 들어 엠보싱, 스크래칭, 레이저 가공(lasering), 건식 에칭 또는 열 가압(heat pressing)과 같은 공지된 방법에 의해 열가소성 표면-보호-층 상에 요철 패턴이 적용되고, 이어서 열가소성 표면-보호-층의 요철 구조 표면에 열가소성 수지를 코팅함으로써 표면 층이 생성된다. 열가소성 수지 코팅은, 예를 들어 캐스팅(casting), 바 코팅(bar coating), 나이프 코팅(knife coating) 또는 콤마 코팅(comma coating)과 같은 공지된 방법을 포함한다. 수지가 용매를 포함할 때, 코팅에 이어 건조 공정이 행해진다. 건조 공정 조건은 수지의 양 또는 종류에 기초하여 적절하게 선택될 수 있다.
이어서, 얻어진 열가소성 표면 층의 표면에 기재 층이 생성된다. 기재 층은, 예를 들어 열 라미네이션 또는 압출과 같은 공지된 방법에 의해 열가소성 표면 층 상에 라미네이팅될 수 있다. 대안적으로, 기재 층은, 기재 층과 열가소성 표면 층 사이에 접착제 층을 제공함으로써 열가소성 표면 층 상에 접착될 수 있다.
접착제 층이 기재 층과 열가소성 표면 층 사이에 제공될 때, 접착제 층은 접착제 수지를 기재 층 및/또는 열가소성 표면 층 상에 코팅하고 건조시킴으로써 또는 접착제 수지를 이형 필름 상에 코팅하고 건조시킴으로써 형성될 수 있다.
지지 층은 열가소성 표면-보호-층의 외부 표면에 라미네이팅될 수 있다. 이 경우에, 열가소성 표면-보호-층은 지지 층 상에 라미네이팅되고, 이어서 요철 패턴이 열가소성 표면-보호-층 표면(지지 층으로부터 반대쪽 표면)에 적용될 수 있다.
열가소성 표면-보호-층은, 열가소성 표면-보호-층을 지지 층 상에 접착, 열 라미네이션, 또는 코팅 또는 캐스팅함으로써, 지지 층 상에 라미네이팅될 수 있다. 공지된 감열 접착제 또는 감압 접착제는 열가소성 표면-보호-층과 지지 층 사이에 접착을 위하여 코팅될 수 있다. 감열 접착제 또는 감압 접착제는 열가소성 표면-보호-층과 지지 층 중 적어도 한 면에 코팅될 수 있다. 수지가 용매를 포함할 때, 코팅에 이어 건조 공정이 행해진다.
제조 공정시 장력 또는 가열에 의한 예비-장식 시트의 신장 또는 변형이 지지 층에 의해 피해질 수 있다.
지지 층에는, 예를 들어 폴리에스테르 필름, 예컨대 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET) 필름 또는 폴리에틸렌 나프탈레이트 (PEN) 필름, 폴리이미드 필름 또는 폴리프로필렌 (PP) 필름과 같은 공지된 수지 필름이 포함되지만 이로 한정되지 않는다.
지지 층의 두께는 적절하게 선택될 수 있지만, 예를 들어 약 5 ㎛ 내지 약 300 ㎛일 수 있다.
열가소성 표면-보호-층은 열가소성 수지 필름을 포함한다. 열가소성 수지에는, 예를 들어 플루오로수지, 폴리에스테르, 예컨대 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET) 또는 폴리에틸렌 나프탈레이트 (PEN), 아크릴 수지, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 열가소성 탄성중합체, 폴리카르보네이트, 폴리아미드, ABS 수지, 아크릴로니트릴-스티렌, 폴리스티렌, 폴리우레탄, 비닐 클로라이드 또는 비정질 폴리에스테르가 포함되지만 이로 한정되지 않는다. 이들 수지는 단독으로 또는 조합하여 사용될 수 있다.
열가소성 수지에는, 예를 들어 플루오로수지, 폴리에스테르, 예컨대 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET) 또는 폴리에틸렌 나프탈레이트 (PEN), 아크릴 수지, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 열가소성 탄성중합체, 폴리카르보네이트, 폴리아미드, ABS 수지, 아크릴로니트릴-스티렌, 폴리스티렌, 폴리우레탄 또는 비닐 클로라이드가 포함되지만 이로 한정되지 않는다. 이들 수지는 단독으로 또는 조합하여 사용될 수 있다. 이들 수지는, 그들이 균열 또는 불충분한 신율 특성과 같은 부정적인 영향을 가져오지 않는다면, 가교결합제와 같은 공지된 첨가제를 추가로 포함할 수 있다.
가교결합제는 공지된 가교결합제를 포함한다. 구체적으로, 가교결합제에는, 예를 들어 비스아미드 가교결합제, 아지리딘 가교결합제, 카르보다이이미드 가교결합제, 에폭시 가교결합제, 아이소시아네이트 가교결합제 또는 금속 가교결합제가 포함된다.
열가소성 표면-보호-층으로 되는 수지와 열가소성 표면 층으로 되는 수지의 조합은 제한 없이 적절하게 선택될 수 있다. 바람직한 조합에는 열가소성 표면 층으로부터 제거하기가 용이한 열가소성 표면-보호-층이 포함되며, 열가소성 표면-보호-층과 열가소성 층 사이의 접착력이 너무 높아서 제거할 수 없다면 열가소성 표면-보호-층은 공지된 이형제로 코팅되고 이어서 이형제 상에 열가소성 표면 층으로 코팅될 수 있다. 이 조합의 예에는 열가소성 표면-보호-층에 대해서는 폴리올레핀, 예컨대 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌과, 열가소성 표면 층에 대해서는 아크릴 수지 또는 폴리우레탄이 포함된다.
열가소성 표면-보호-층 및 열가소성 표면 층의 두께는 요철 패턴의 깊이에 기초하여 선택될 수 있지만 이로 한정되지 않으며, 이는 각각 약 10 ㎛ 내지 약 1000 ㎛일 수 있다.
기재 층의 열가소성 수지에는, 예를 들어 ABS 수지, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리카르보네이트 또는 비닐 클로라이드가 포함되지만 이로 한정되지 않는다.
기재 층의 두께는, 예를 들어 약 50 ㎛ 내지 약 3000 ㎛, 또는 바람직하게는 약 100 ㎛ 내지 약 1000 ㎛일 수 있지만 이로 한정되지 않는다.
접착제 층을 위한 수지에는 공지된 감열 접착제 또는 감압 접착제, 예를 들어 아크릴 접착제, 우레탄 접착제, 규소 접착제, 폴리에스테르 접착제 또는 고무 접착제와 같은 감열 접착제 또는 감압 접착제가 포함된다. 공지된 가교결합제가 이러한 감열 접착제 또는 감압 접착제에 첨가될 수 있다.
상기 방법에 의해 얻어진 예비-장식 시트는 하기의 필름 사출 성형 공정에서 사용된다.
필름 사출 성형 공정은 성형 다이에 예비-장식 시트를 배치하는 단계와, 플라스틱 기재로 되는 용용된 열가소성 수지를 예비-장식 시트의 기재 층 면에 사출하는 단계를 포함한다. 사출된 용융된 열가소성 수지를 경화시켜 플라스틱 기재를 형성하고, 이어서 예비-장식 시트와 플라스틱 기재를 일체 성형한다.
대안적으로, 이러한 방법에서, 성형 다이 내에 배치된 무장식(plain) 예비-장식 시트는 진공 성형, 가압 성형 또는 진공-가압 성형에 의해 3차원 형상으로 형성하기 위하여 진공 어시스트(vacuum assist)를 갖는 다이 내에 위치될 수 있으며, 형성된 예비-장식 시트와 플라스틱 기재가 일체 성형될 수 있다. 이 단계에서, 무장식 예비-장식 시트는 3차원 형상으로 형성되고, 성형 다이로부터 옮겨지고, 필요하다면 트리밍되며, 이어서 사출 성형 다이 내에 배치되고, 용융된 수지가 사출되고, 플라스틱 기재와 일체 성형될 수 있다.
또한, 무장식 예비-장식 시트는 성형 다이 내에 배치되고, 동시에 용융된 수지가 사출될 수 있다. 상기 각각의 사출 성형 공정에서, 상온이 사용될 수 있다.
이어서, 열가소성 표면-보호-층을 일체 성형된 예비-장식 시트와 플라스틱 기재로부터 박리하여 장식 성형물을 형성한다.
지지 층이 예비-장식 시트 상에 라미네이팅되어 있다면, 예비-장식 시트는 지지 층을 제거한 후에 사출 성형 다이 내에 배치될 수 있다.
플라스틱 기재는 열가소성 수지, 예를 들어 기재 층 수지와 상용성인 열가소성 수지를 포함한다. 예를 들어, 기재 층이 ABS 수지라면, ABS 수지 또는 ABS 수지와 폴리카르보네이트의 중합체 얼로이(polymer alloy)가 플라스틱 기재로서 사용될 수 있다.
플라스틱 기재의 두께에는, 예를 들어 약 1 ㎜ 내지 약 5 ㎜가 포함되지만 이로 한정되지 않는다.
본 발명에서, 열가소성 표면-보호-층 표면과 상보적인 요철 패턴은 열가소성 표면 층의 패턴을 형성하기 위한 요철 패턴을 갖는 열가소성 표면-보호-층 상에 수지를 코팅함으로써 열가소성 표면 층의 표면에 적용될 수 있다.
열가소성 표면-보호-층 표면과 상보적인 요철 패턴을 갖는 장식 성형물은 열가소성 표면-보호-층을 갖는 예비-장식 시트를 이용하여 필름 사출 성형함으로써 얻어질 수 있다.
또한, 필름 사출 성형에 의한 표면 패턴의 파손 또는 변형 없이 열가소성 표면-보호-층 표면과 상보적인 요철 패턴을 여전히 갖는 장식 성형물은 필름 사출 성형 공정 후에 열가소성 표면-보호-층을 예비-장식 시트로부터 박리함으로써 얻어질 수 있다.
열가소성 표면 층 및/또는 기재 층에 대하여, 공지된 착색제를 이용하여 색이 추가될 수 있다. 착색제에는, 예를 들어 유색 안료, 금속 안료, 간섭 유색 안료 또는 형광 안료가 포함된다. 착색제의 양은 원하는 색상 또는 착색제의 종류에 기초하여 적절하게 선택될 수 있다.
또한, 장식 층 또는 금속 증착된 층(metal evaporated layer)이 열가소성 표면 층과 기재 층 사이에 형성되어 장식성을 더욱 향상시킬 수 있다. 장식 층은 오프셋 인쇄, 그라비어 인쇄 또는 스크린 인쇄와 같은 공지된 방법에 의해 열가소성 표면-보호-층으로부터 열가소성 표면 층의 반대쪽 무장식 표면 및/또는 기재 층의 열가소성 표면 층 측 표면에 형성될 수 있다. 금속 증착된 층은 알루미늄, 니켈, 티타늄, 구리, 주석 또는 인듐과 같은 금속을 증착시킴으로써 열가소성 표면-보호-층으로부터 열가소성 표면 층의 반대쪽 무장식 표면 및/또는 기재 층의 열가소성 표면 층 측 표면에 형성될 수 있다. 대안적으로, 금속 증착된 층은 열가소성 표면 층과 기재 층 사이에 금속 증착된 필름을 라미네이팅함으로써 형성될 수 있다.
장식 층 및 금속 증착된 층과 열가소성 표면 층의 요철 패턴의 조합은 원하는 디자인 또는 색상을 갖는 장식 성형물을 제공할 수 있다.
본 명세서에서 하기 약어가 사용될 수 있다.
MMA: 메틸메타크릴레이트
HEMA: 2-하이드록시 에틸 메타크릴레이트
PC: 폴리카르보네이트
PET: 폴리에틸렌 테레프탈레이트
PEN: 폴리에틸렌 나프탈레이트
PP: 폴리프로필렌
ABS: 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌
[실시예]
예비-장식 시트의 제조
감열 접착제 (폴리에스테르 폴리올 E-295NT:아이소시아네이트 C-55 (이들 둘 모두는 다이니치세이카 칼라 앤드 케미칼스 매뉴팩쳐링 컴퍼니 리미티드(Dainichiseika Color and Chemicals Mfg. Co. LTD.)로부터의 것) = 100:3)를 그라비어 코팅에 의해 50 ㎛ 두께의 폴리에스테르 필름 (테이진 듀폰 필름즈 리미티드(Teijin DuPont Films Limited)로부터의 테이진 테트론(Teijin Tetron) G2) 상에 코팅하고, 100℃에서 5분 동안 건조시키고, 이어서 60 ㎛ 두께의 폴리프로필렌 필름을 접착제 표면에 라미네이팅하여 라미네이트를 형성하였다. 부조 패턴(요철 패턴)을 얻어진 라미네이트의 폴리프로필렌 필름 면 상에 엠보싱에 의해 제조하고, 이어서 아크릴 수지 (97:3의 MMA:HEMA와 아사히 카세이(Asahi Kasei)로부터의 아이소시아네이트 TPA-100의 30:0.81 혼합물(고형물 비), Mn = 56,000, Mw = 130,000)를 엠보싱된 표면에 캐스팅에 의해 코팅하고, 120℃에서 5분 동안 건조시켜 부조 패턴(요철 패턴)을 갖는 열가소성 표면 층을 형성하였다. 열가소성 표면 층의 두께는 60 ㎛였다. 엠보싱 동안 엠보싱 롤 온도는 50℃였으며, 엠보싱 전의 라미네이트 온도는 120 내지 130℃였다. 감열 접착제 (폴리에스테르 폴리올 E-295NT:아이소시아네이트 C-55 (이들 둘 모두는 다이니치세이카 칼라 앤드 케미칼스 매뉴팩쳐링 컴퍼니 리미티드로부터의 것) = 100:3)를 얻어진 열가소성 표면 층 상에 코팅하고, 100℃에서 5분 동안 건조시켜 접착제 층(두께 10 ㎛)을 형성하였다. 이어서, 0.4 ㎜ 두께의 ABS (신-에츠 케미칼 컴퍼니 리미티드(Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.)로부터의 것)를 라미네이팅하여 예비-장식 시트를 제공하였다.
장식 성형물의 제조
최외측 폴리에스테르 필름을 열가소성 표면 층과의 계면에서 얻어진 예비-장식 시트로부터 박리하고, 이어서 예비-장식 시트를 성형 다이(볼록형 다이) 상에 배치하고, 성형 벽과 함께 가열하면서 진공화하였다. 얻어진 성형물을 성형 다이로부터 꺼내고, 트리밍하고, 이어서 다른 성형 다이(오목형 다이) 상에 배치하였다. 이어서, 용융된 플라스틱 (PC와 ABS의 혼합물, 다이셀 케미칼 인더스트리즈, 리미티드(Daicel Chemical Industries, LTD)로부터의 노발로이즈(NOVALLOYS) S1100)을 사출 및 성형하고, 이어서 얻어진 성형물을 다이로부터 꺼내고, 열가소성 표면-보호-층을 박리하여 장식 성형물을 형성하였다. 열가소성 표면-보호-층과 상보적인 요철 패턴을 갖는 부조 패턴은 얻어진 장식 성형물의 열가소성 표면 층의 표면에 제조되었다.

Claims (4)

  1. 요철 구조를 갖는 열가소성 표면 층 및 열가소성 기재 층을 포함하는 장식 시트를 이용하여 필름 사출 성형 공정에 의해 요철 패턴을 갖는 장식 성형물을 제조하는 방법으로서,
    예비-장식 시트(pre-decorative sheet)를 생성하는 단계를 포함하며,
    상기 생성 단계는
    요철 구조 표면을 갖는 열가소성 표면-보호-층을 제조하는 단계,
    열가소성 표면-보호-층의 요철 구조 표면에 열가소성 수지를 코팅함으로써 열가소성 표면 층을 생성하는 단계, 및
    열가소성 표면-보호-층의 반대쪽인 열가소성 표면 층의 일 면에 기재 층을 생성하는 단계를 포함하는 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 열가소성 표면-보호-층을 필름 사출 성형 공정 후에 예비-장식 시트로부터 박리하는 단계를 추가로 포함하는 제조 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 열가소성 표면 층의 열가소성 표면-보호-층 면은 열가소성 표면-보호-층과 상보적인 패턴을 갖는 제조 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 예비-장식 시트는 열가소성 표면-보호-층의 외측에 지지 층을 추가로 포함하는 제조 방법.
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