KR20170121917A - 진공 압축 하드코팅 공정 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 플렉서블 기판 상에서도 변형되지 않고 높은 경도를 갖는 하드코팅을 형성시키기 위한, 진공 압축 하드코팅 공정 및 장치에 관한 것이다.

Description

진공 압축 하드코팅 공정 및 장치 {PROCESS AND APPARATUS FOR VACCUM ASSISTED COMPRESSIVE HARD COATING}

본 발명은 진공 압축 하드코팅을 위한 공정 및 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 광학용으로 사용되는 플라스틱에는 PMMA(Polymethyl methacrylate), PC(Polycarbonate), PET(Polyethylene terephthalate) 등이 있다. 플라스틱은 유리와 달리 연질의 표면을 갖고 있어 마찰에 의해 스크래치가 발생되기 쉬우며, 내화학성이 낮아서 그대로 사용할 경우 쉽게 손상되어 투명성이 저하된다. 이러한 점을 개선하기 위해 플라스틱 표면을 코팅하는데, 최근에는 모바일 기기가 고급화되면서 더욱 높은 경도의 코팅이 요구되고 있다. 특히, 모바일 기기가 슬림화되면서 최외각층의 플라스틱판이 없어지고 패널 바로 아래에 붙은 편광필름 최외각층의 하드코팅필름이 외부에 드러나게 되는 디자인이 시도되고 있다. 그러나, 유리 기판에 비하여 경도가 약하므로 많이 실용화되지 못하고 있다.

또한, 하드코팅 조성물을 플라스틱 기재에 그대로 적용하는 경우, 경도가 약한 플라스틱 기재가 외부의 압력에 의해 쉽게 변형되므로 플라스틱 기재 위에 형성된 하드코팅층도 이에 따라 변형된다는 문제점이 있다. 이를 방지하기 위하여, 하드코팅층을 두께 20㎛이상으로 형성하는 경우, 경도는 향상되나 내충격성이 약하여 작은 충격에도 갈라지거나 깨어지는 현상이 발생하고, 공정 중에 컬이 많이 발생되는 문제점이 있다.

본 발명의 목적은, 플렉서블 기판 상에서도 변형되지 않고 경도를 향상시킬 수 있도록, 진공 압축 방법으로 하드코팅을 수행하는 공정 및 장치를 제공하는 것이다.

그러나, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 해당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 진공 압축 하드코팅 공정 및 장치를 이용하여, 높은 경도와 높은 내구성을 갖는 플라스틱 윈도우를 제조할 수 있다. 본 발명의 공정 및 장치를 이용하여 제조된 플라스틱 윈도우는 플렉서블 디스플레이 등에 적용되더라도 변형되지 않으며 경도가 높으므로 장기간 견고한 구성을 유지할 수 있다.

도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른, 진공 압축 하드코팅 장치를 나타낸 것이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른, 진공 압축 하드코팅 장치를 나타낸 것이다.

이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.

아래 설명하는 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있다. 아래 설명하는 실시예들은 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 이들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

실시예에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 실시예를 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조 부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

종래의 하드코팅 방법은, 플라스틱 기판 상에 코팅액을 도포하고 경화시키는 공정을 포함하였는데, 이 경우 코팅액이 고화되는 과정에서 잔류 응력으로 인하여 코팅 층의 경도가 저하되어 부러지기 쉽다는 문제점이 있었다.

본 발명의 제1 측면은, 진공 압축 하드코팅 공정을 제공한다.

본 발명의 진공 압축 하드코팅 공정은, 기존의 코팅방법과 달리 열성형과 결합하여 3차원 형상을 가지는 제품에 진공을 통해 균일한 수직응력을 가하여 압축 잔류 응력을 플라스틱 윈도우 표면에 부여할 수 있다.

또한, 진공을 통하여 코팅막의 두께 및 잔류응력을 조절함으로써 제품의 형상뿐 아니라 제품표면의 내스크래치성 및 경도를 능동적으로 결정할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 본 발명의 진공 압축 하드코팅 공정은, 코팅하고자 하는 플라스틱 기판을 배치하는 단계, 상기 플라스틱 기판 상에 코팅 필름을 배치하는 단계, 및 상기 기판과 필름 사이의 공기를 제거하여 진공상태를 형성하여 코팅 필름을 기판 상에 부착시키는 단계를 포함할 수 있다. 진공 상태로 변화되면서 필름은 기판 상에 균일한 압축력으로 부착될 수 있다. 압축잔류응력을 이용하여 코팅 층의 경도를 향상시킬 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 공정은 플라스틱 기판 및 코팅 필름의 녹는 점보다 조금 낮은 온도에서 수행되는 것일 수 있다. 기판과 필름의 녹는 점보다 조금 낮은 온도에서, 기판과 필름 모두 반-액상 상태로 진공 압축 하드코팅 공정이 수행될 수 있다. 이는 코팅 층과 기판이 모두 균일한 속도로 고화되도록 하여, 고화된 후 기판 상에서 코팅 층만 부서지거나 분리되는 현상을 방지할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 본 발명의 진공 압축 하드코팅 공정은 플라스틱의 사출 성형 (injection molding) 또는 열 성형 공정과 함께 수행되는 것일 수 있다. 플라스틱의 사출 성형 또는 열 성형 공정에서 플라스틱이 고화되기 전, 반-액상 상태에서 코팅 필름이 부착되고, 함께 천천히 고화되어 하드코팅 층을 형성하는 것일 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 코팅 층은 50 내지 100 ㎛ 두께일 수 있으며, 상기 플라스틱 기판은 300 ㎛ 이상일 수 있다. 상기 코팅 층의 두께가 50 ㎛ 미만인 경우 내스크레치성이 저하될 수 있으며, 100 ㎛ 초과인 경우 고화된 후에 기판과 분리되어 부서지거나 변형될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 코팅 필름은 폴리에틸렌 또는 폴리에스터를 포함하는 것일 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 코팅 필름을 배치하는 공정 대신에, 다양한 코팅 공정이 포함될 수 있다. 예를 들면, 상기 코팅 층은, 스프레이 코팅, 슬롯 코팅(slot coating), 바 코팅(bar coating), 롤링, 침지, 사출, 등을 이용하여 형성될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 코팅 액은 열경화 코팅 액, UV경화 코팅 액 또는 유무기 하이브리드 코팅 액을 포함하는 것일 수 있으며, 실리콘을 구성요소로 포함하는 물질이 보다 바람직할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 용매가 함유된 코팅 액을 사용하더라도, 건조 또는 경화 시 상기 용매를 진공펌프를 통하여 배출할 수 있으므로, 다양한 코팅 조성의 코팅 액이 사용될 수 있다.

본 발명의 제2 측면은, 진공 압축 하드코팅 장치를 제공한다.

도 1 및 도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른, 진공 압축 하드코팅 장치를 나타낸 것이다.

본 발명의 진공 압축 하드코팅 장치는, 3차원 형상의 고분자 시트(sheet)를 성형하기 위한 장치로서 공정 중 진공에 의해 균일한 압축력을 코팅 표면에 가할 수 있다.

상기 진공 압축 하드코팅 장치 내에서, 코팅 액 또는 코팅 필름은 진공으로 인한 압축력으로 인하여 균질하게 평탄화(leveling)되고 압축력을 받으며 가경화(pre-curing)된다.

본 발명의 진공 압축 하드코팅 장치는, 진공 펌프 및 진공 챔버를 통하여 진공 상태를 형성하거나 유지할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 본 발명의 진공 압축 하드코팅 장치는, 발열 장치 또는 온도조절장치를 포함할 수 있다. 상기 발열 장치 또는 온도조절장치는 플라스틱 기판 또는 코팅 필름의 녹는 점보다 조금 낮은 온도로 열을 가하여, 플라스틱 기판을 반-액상 상태로 만들 수 있다. 반-액상 상태에서 진공 압축 코팅 공정이 수행되도록 하고 기판과 필름 층이 동시에 또는 비슷한 시간 내에 고화되도록 하여 코팅 층의 경도를 높일 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 코팅 액은 열경화 코팅 액, UV경화 코팅 액 또는 유무기 하이브리드 코팅 액을 포함하는 것일 수 있으며, 실리콘을 구성요소로 포함하는 물질이 보다 바람직할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 용매가 함유된 코팅 액을 사용하더라도, 건조 또는 경화 시 상기 용매를 진공펌프를 통하여 배출할 수 있으므로, 다양한 코팅 조성의 코팅 액이 사용될 수 있다.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (2)

1. 진공으로 압축하여 플라스틱 기판 상에 코팅 층을 형성하는 단계;를 포함하는, 하드코팅 방법.
   
2. 진공 펌프; 및 진공 챔버;를 포함하는, 진공 압축 하드코팅 장치.

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