KR20170051586A - 내스크래치 특성이 우수한 데코 시트 - Google Patents

내스크래치 특성이 우수한 데코 시트 Download PDF

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Abstract

아크릴계 공중합체를 포함하는 제1층 및 PETG를 포함하는 제2층을 포함하는 다층 구조로 형성함으로써, 기존의 PETG 시트보다 연신율, 내스크래치 특성을 향상시킬 수 있는 데코 시트에 대하여 개시한다.
본 발명에 따른 내스트래치 특성이 우수한 데코 시트는 글리시딜기를 포함하는 아크릴계 공중합체를 포함하는 제1층; 및 폴리에틸렌테레프탈레이트글리콜(polyethylene terephthalate glycol:PETG)을 포함하는 제2층;을 포함하고, 상기 제1층의 두께는 20~80㎛인 것을 특징으로 한다.

Description

내스크래치 특성이 우수한 데코 시트{DECO SHEET EXCELLENT SCRATCH RESISTANCE}
본 발명은 내스크래치 특성이 우수한 데코 시트에 관한 것으로, 보다 상세하게는 아크릴계 공중합체와 PETG(polyethylene terephthalate glycol)를 포함하여, 기존의 PETG 시트보다 우수한 내스크래치 특성을 갖는 데코 시트에 관한 것이다.
내스크래치 특성이 우수한 시트는 가구 및 도어 등에 다양한 데코 시트로 활용되고 있다. 특히, 폴리에스터계 수지를 주성분으로 한 시트는 PET(polyethylene terephthalate)의 공중합체 단계에서 CHDM(1,4-cyclohexane dimethanol)을 도입하기 때문에, 높은 투명성과 우수한 성형성으로 다양한 용도로 활용되고 있다.
공개특허공보 제10-2012-0051148호 (2012.05.22.공개) 및 공개특허공보 제10-2012-0121581호 (2012.11.06.공개)는 PETG를 주성분으로 하여 성형성이 우수한 친환경 데코 시트를 개시하고 있다. 이러한 시도는 PETG의 우수한 성형성을 활용하여 시트 전체의 성형성을 개선시키고자 하는 제안들이다.
그러나, PETG수지를 이용한 시트의 경우, 표면 경도가 높지 않은 문제점이 있다. 이를 극복하기 위해 제품 표면에 하드 코팅을 도입하는 등의 방법이 활용되고 있지만, 표면 경도 및 내스크래치 특성을 향상시키는 점은 다소 한계가 있는 것으로 알려져 있다.
본 발명의 목적은 내스크래치 특성이 우수하고 wrapping 성형시 크랙발생을 최소화할 수 있는 데코 시트를 제공하는 것이다.
상기 하나의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 데코 시트는 글리시딜기를 포함하는 아크릴계 공중합체를 포함하는 제1층; 및 폴리에틸렌테레프탈레이트글리콜(polyethylene terephthalate glycol:PETG)을 포함하는 제2층;을 포함하고, 상기 제1층의 두께는 20~80㎛인 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 아크릴계 공중합체는 메틸메타크릴레이트(methylmethacrylate:MMA) 70~95 중량%, 메틸아크릴레이트(methylacrylate) 4~20 중량% 및 글리시딜 메타크릴레이트(glycidyl methacrylate:GMA) 1~10 중량%를 포함할 수 있다.
상기 제1층 및 제2층 중 하나 이상은 상기 아크릴계 공중합체 100중량부에 대하여, 산화방지제 0.1~1.5 중량부 및 UV 안정제 0.1~3 중량부 중 1종 이상을 포함하는 첨가제를 더 포함할 수 있다.
상기 아크릴계 공중합체의 중량평균 분자량은 70000~120000일 수 있다.
상기 아크릴계 공중합체의 유리전이온도(Tg)는 80~120℃일 수 있다.
상기 제2층은 PET(polyethylene terephthalate) 또는 PBT(polybutylene terephthalate)를 40 중량부 미만으로 더 포함할 수 있다.
상기 제1층 및 제2층을 포함하는 데코 시트의 두께는 0.1~0.8mm일 수 있다.
본 발명에 실시예에 따른 데코 시트는 글리시딜기를 포함하는 아크릴계 공중합체를 포함하는 제1층 및 PETG을 포함하는 제2층을 공압출하여, 기존의 PETG 시트보다 내스크래치 특성을 보다 향상시킬 수 있다.
또한, 제1층의 두께를 조절함으로써 연신율과 내스크래치 특성이 우수한 데코 시트를 제조할 수 있으며, 아울러, 가구 등의 다양한 제품 표면재로 활용 가능한 소재를 제공할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 데코 시트를 나타낸 단면도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 내스크래치 특성이 우수한 데코 시트에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 데코 시트를 나타낸 단면도이다.
도 1을 참조하면, 내스크래치 특성이 우수한 데코 시트는 아크릴계 공중합체를 포함하는 제1층(110); 및 폴리에틸렌테레프탈레이트글리콜(polyethylene terephthalate glycol:PETG)을 포함하는 제2층(120);을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 제2층의 PETG의 경우, 무정형 고분자이기 때문에 성형 시에도 굴곡 부분에서 백화(whitening) 현상이 나타나지 않고, 내충격성이 우수한 특성이 있으나, 표면 경도가 높지 않고, 열과 산소에 의해 쉽게 분해되기 때문에 높은 온도에서 오랜 시간동안 가공하기 어려운 문제점이 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해, 상기 아크릴계 공중합체를 포함하는 제1층 및 PETG를 포함하는 제2층을 다층 구조로 형성하는 것이 바람직하다.
상기 아크릴계 공중합체는 글리시딜기를 포함할 수 있으며, 메틸메타크릴레이트(methylmethacrylate:MMA), 메틸아크릴레이트(methylacrylate) 및 글리시딜 메타크릴레이트(glycidyl methacrylate:GMA)를 포함하는 모노머 혼합물이 공중합되어 형성될 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 아크릴계 공중합체는 메틸메타크릴레이트(methylmethacrylate:MMA) 70~95 중량%, 메틸아크릴레이트(methylacrylate) 4~20 중량% 및 글리시딜 메타크릴레이트(glycidyl methacrylate:GMA) 1~10 중량%를 포함할 수 있다.
글리시딜 메타크릴레이트(GMA)는 PETG의 말단기와 반응하여 상기 제1층과 제2층 사이의 계면에서의 상용성을 증가시킴으로써, 연신율을 개선하는 효과가 있다. 이러한 점을 고려하여, 글리시딜 메타크릴레이트(GMA)가 포함된 모노머 혼합물을 공중합하여 형성된 PMMA를 제1층에 포함시킬 수 있다.
글리시딜 메타크릴레이트의 첨가량이 1 중량% 미만인 경우, PETG와의 계면에서 상용성이 저하될 수 있으며, 반대로 10 중량%를 초과할 경우, 아크릴계 공중합체의 분자량이 높아지거나 Gel이 형성되어 성형성이 저하될 수 있다.
상기 아크릴계 공중합체의 중량평균 분자량은 70000~120000인 것이 바람직하다. 분자량이 70000 미만인 경우, 시트의 물성이 저하될 수 있으며, 반대로 120000를 초과하는 경우, 아크릴계 공중합체의 분자량이 높아져 성형성이 저하될 수 있다.
상기 아크릴계 공중합체는 PETG의 성형 조건 등을 고려하여, 유리전이온도(Tg)가 80~120oC 인 것이 바람직하다.
PETG는 PET의 공중합체 단계에서 CHDM(1,4-cyclohexane dimethanol)을 도입한 폴리에스터계 수지이며, 투명성과 성형성이 우수하다.
상기 제2층에는 원하는 제품의 특성에 따라 PET(polyethylene terephthalate) 또는 PBT(polybutylene terephthalate)를 더 포함할 수 있다. 상기 PET 또는 PBT의 첨가량은 상기 PETG 100 중량부에 대하여, 40 중량부 미만인 것이 바람직하다. 첨가량이 40 중량부 이상일 경우, 공압출 공정의 온도 조건의 변화가 필요하고 이로 인해 공압출된 시트의 각 층의 안정성이 저하되는 문제점이 발생할 수 있다. 이를 해결하기 위해서는 제1층에 포함되는 아크릴계 공중합체 조성을 함께 조정할 수 있다. PBT는 성형성 및 내후성이 우수하며, 액상 중합 또는 고상중합으로 얻어진 것을 이용할 수 있다.
상기 제1층 및 제2층 중 하나 이상은 산화방지제 및 UV 안정제 중 1종 이상을 포함하는 첨가제를 더 포함할 수 있다.
상기 제1층 및 제2층은 제시된 성분 이외에도 첨가제를 더 포함할 수 있다. 상기 첨가제는 가공성 및 내스크래치 특성을 향상시키는 것으로, 상기 아크릴계 공중합체 100중량부에 대하여, 산화방지제 0.1~1.5 중량부 및 UV 안정제 0.1~3 중량부 중 1종 이상을 포함하는 첨가제를 더 포함할 수 있다.
제1층에 포함되는 첨가제의 경우, 아크릴계 공중합체 또는 아크릴계 수지 100 중량부에 대하여, 상기 첨가량을 제시할 수 있으며, 제2층에 포함되는 첨가제의 경우, PETG 100 중량부에 대하여, 상기 첨가량을 제시할 수 있다. 산화방지제는 0.1~1.5의 범위에서 공정 시 안정성을 부여할 수 있으며, 시바(ciba)사의 Irganox 1010, Irganox1076와 같은 폐놀계 산화방지제 등을 예로 들 수 있다.
UV 안정제는 0.1 중량부 미만인 경우, 내광성이 향상되는 것을 기대할 수 없고, 반대로 3 중량부를 초과하는 경우, 가공성과 초기 칼라 변색 등의 문제점이 발생할 수 있다.
UV 안정제는 시바(ciba)사의 Tinuvin234, Tinuvin 360와 같은 벤조트리아졸(benzotriazole)계 UV 안정제를 예로 들 수 있다.
상기 제1층 및 제2층의 구조로 형성된 데코 시트의 두께는 0.1~0.8mm인 것이 바람직하다. 시트의 두께가 0.1mm 미만인 경우, 두께가 너무 얇아 목표로 하는 내스크래치 특성과 MDF(medium density fiber board)를 Wrapping 하는 효과가 떨어져 외관에 문제가 생길 수 있다. 반대로 두께가 0.8mm를 초과하는 경우, 너무 두꺼운 두께로 인해 가공성이 저하될 수 있다.
또한, 상기 시트의 두께를 만족하는 범위에서 제1층의 두께는 20~80㎛인 것이 바람직하다. 상기 제1층의 두께가 20㎛ 미만인 경우, 내스크래치 특성이 저하될 수 있으며, 반대로 80㎛를 초과하는 경우, 연신율이 저하될 수 있다.
또한, 상기 제2층의 두께는 대략 100~400㎛일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 제1층의 두께를 고려하여 제2층의 두께를 조절할 수 있다.
바람직하게는, 200~300㎛의 두께로 제2층을 형성할 수 있다.
상기 데코 시트는 제1층에 포함되는 아크릴계 공중합체 및 제2층에 포함되는 폴리에틸렌테레프탈레이트글리콜(PETG) 각각을 동시에 압출하는 방식, 즉, 공압출 공정에 의해 제조될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
공압출 공정에 의해 데코 시트가 제조될 경우, 비용면에서도 유리하고, 제1층 및 제2층에 응력을 가할 경우, 쉽게 분리되지 않는다.
이러한 공압출 공정은 특별한 조건에 제한되지 않는다. 공지된 방법에 따라 통상적인 압출 공정에 의해 수행될 수 있다.
전술한 바와 같이, 아크릴계 공중합체를 포함하는 제1층 및 PETG를 포함하는 제2층을 공압출하여 데코 시트를 다층 구조로 제조함으로써, 기존의 PETG 시트보다 내스크래치 특성을 보다 향상시킬 수 있다.
또한, 제1층과 제2층의 두께를 한정하여 내스크래치 특성 및 연신율을 개선할 수 있으며, 이를 통해 wrapping 성형시 발생하는 크랙을 최소화 할 수 있다
이와 같이 내스크래치 특성이 우수한 데코 시트에 대하여 그 구체적인 실시예를 살펴보면 다음과 같다.
상기 시트의 제1층 및 제2층을 형성하는 조성을 배합하여 각각 준비한 후, 이축 압출기를 통해 펠렛 형태로 각각 제조한 뒤, 통상적인 압출 공정을 수행하여 상기 내스크래치 특성이 우수한 데코시트를 제조할 수 있다.
1. 시트 시편의 제조
실시예 1
아크릴계 공중합체를 제조한 후, 아크릴계 공중합체 100 중량부에 대해, 산화방지제/UV 안정제를 0.3/0.2 중량부로 혼합하여 제1층 형성용 조성물을 준비하였다.
PETG 및 PETG 100 중량부에 대해, 산화방지제/UV 안정제를 0.3/0.1 중량부로 혼합하여 제2층 형성용 조성물을 준비하였다.
각각의 조성물을 240℃에서 이축 압출기를 통해 각각 펠렛 형태로 제조한 뒤, 공압출하여 하기 [표 1]에 나타낸 조성으로 구성된 시트를 제조하였다.
시트의 두께는 제1층이 20㎛, 제2층이 220㎛이었다.
구체적으로, 아크릴계 공중합체, 첨가제 및 PETG에 사용된 화합물은 다음과 같다.
- 아크릴계 공중합체 : 메틸 메타크릴레이트(MMA) 90 중량%, 메틸 아크릴레이트 8 중량%, 글리시딜 메타크릴레이트(GMA) 2 중량%를 혼합하여 현탁 중합에 의해 공중합하여 제조되었다. 제조된 아크릴계 공중합체의 중량평균 분자량은 90000, 유리전이온도는 103℃였다.
- 산화방지제 : Irganox 1010
- UV 안정제 : Tinuvin234
- PETG : KN-100(SK케미칼)
실시예 2
시트의 두께는 제1층이 50㎛, 제2층이 190㎛인 점을 제외하고 실시예 1에서와 동일한 방법으로 데코 시트를 제조하였다.
실시예 3
시트의 두께는 제1층이 80㎛, 제2층이 170㎛인 점을 제외하고 실시예 1에서와 동일한 방법으로 데코 시트를 제조하였다.
비교예 1
시트의 두께는 제1층이 10㎛, 제2층이 230㎛인 점을 제외하고 실시예 1에서와 동일한 방법으로 데코 시트를 제조하였다.
비교예 2
시트의 두께는 제1층이 100㎛, 제2층이 140㎛인 점을 제외하고 실시예 1에서와 동일한 방법으로 데코 시트를 제조하였다.
비교예 3
제1층에는 아크릴계 공중합체 대신 PMMA를 포함시킨 점, 시트의 두께는 제1층이 50㎛, 제2층이 200㎛인 점을 제외하고 실시예 1에서와 동일한 방법으로 데코 시트를 제조하였다.
구체적으로, PMMA에 사용된 화합물은 다음과 같다.
- PMMA : 메틸 메타크릴레이트(MMA) 90 중량%, 메틸아크릴레이트 10 중량%를 혼합하여 현탁 중합에 의해 공중합하여 제조되었다. 제조된 아크릴계 공중합체의 중량평균 분자량은 90000, 유리전이온도는 103℃였다.
비교예 4
데코 시트 구성에서 제1층을 형성하지 않고 제2층만 형성한 점, 시트의 두께는 250㎛인 점을 제외하고 실시예 1에서와 동일한 방법으로 데코 시트를 제조하였다.
2. 물성 평가 방법 및 그 결과
1) 층 두께
Scanning Electronic Microscope (SEM)을 활용한 필름 두께 분석
2) 스크래치 평가 : Erichsen 경도기를 이용하여, 다이아몬드 팁 기준으로 측정
3) 연신율 : Zwick/Roell 사의 UTM을 사용하여 80℃에서 1분간 안정화시킨 후 측정하였다. 연신율이 최소 10% 이상에서 wrapping 가공이 가능하다.
[표 1]
Figure pat00001
첨가제 (중량부) : Irganox1010/Tinuvin 234
상기 결과로부터 실시예 1~3에 의해 제조된 데코 시트의 경우, 스크래치 평가와 연신율에서 비교예 1~4에 비하여 우수한 특성을 가짐을 알 수 있다. 이러한 물성들은 성형성, 인성 등의 전체적인 시트의 물성을 개선시킬 수 있다.
반대로, 비교예 1의 경우, 제1층의 두께가 10㎛로 얇은 것으로 보아, 스크래치 평가에서 낮은 수치를 보였다. 비교예 2는 제1층의 두께가 너무 두꺼워 연신율이 5%에 해당하는 낮은 수치를 보였다. 비교예 3은 제1층에 일반적인 PMMA를 포함시킨 점에서, 연신율이 우수하지 못했다. 상기 일반적인 PMMA는 GMA가 포함되지 않는 공중합체이다. 비교예 4는 PETG층만 사용함에 따라 스크래치 평가에서 실시예보다 상대적으로 낮은 수치를 보였다.
상기 [표 1]에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 데코 시트는 아크릴계 공중합체와 PETG를 포함함으로써, 비교예의 시트에 비해 내스크래치성 및 연신율이 향상되는 효과가 있음을 알 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
110 : 제1층
120 : 제2층

Claims (7)

  1. 글리시딜기를 포함하는 아크릴계 공중합체를 포함하는 제1층; 및
    폴리에틸렌테레프탈레이트글리콜(polyethylene terephthalate glycol:PETG)을 포함하는 제2층;을 포함하고,
    상기 제1층의 두께는 20~80㎛인 것을 특징으로 하는 데코 시트.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 아크릴계 공중합체는 메틸메타크릴레이트(methylmethacrylate:MMA) 70~95 중량%, 메틸아크릴레이트(methylacrylate) 4~20 중량% 및 글리시딜 메타크릴레이트(glycidyl methacrylate:GMA) 1~10 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 데코 시트.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1층 및 제2층 중 하나 이상은 상기 아크릴계 공중합체 100중량부에 대하여, 산화방지제 0.1~1.5 중량부 및 UV 안정제 0.1~3 중량부 중 1종 이상을 포함하는 첨가제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 데코 시트.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 아크릴계 공중합체의 중량평균 분자량은 70000~120000인 것을 특징으로 하는 데코 시트.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 아크릴계 공중합체의 유리전이온도(Tg)는 80~120℃인 것을 특징으로 하는 데코 시트.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제2층은 PET(polyethylene terephthalate) 또는 PBT(polybutylene terephthalate)를 40 중량부 미만으로 더 포함하는 것을 특징으로 하는 데코 시트.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1층 및 제2층을 포함하는 데코 시트의 두께는 0.1~0.8mm인 것을 특징으로 하는 데코 시트.
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