KR20200061213A - 복합소재를 이용한 하드코팅 필름 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 복합소재를 이용한 하드코팅 필름 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름의 상부에 UV레진을 도포하여 제1 수지층을 형성하는 제1 단계(S10), 폴리카보네이트(PC) 필름의 상부에 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름을 UV레진으로 서로 접착하여 제2 수지층을 형성하는 제2 단계(S20), 제1 수지층의 상부에 제2 수지층을 적층하여 복합 수지층을 형성시키는 제3 단계(S30) 및 복합 수지층의 표면에 하드코팅액을 도포하고, UV램프에 80℃ 내지 110℃의 온도로 1분 30초간 경화시키는 제4 단계(S40)를 포함하는 복합소재를 이용한 하드코팅 필름 제조방법에 관한 것이다.

Description

복합소재를 이용한 하드코팅 필름 제조방법{HARD COATING FILM USING COMPOSITE MATERIAL}
본 발명은 복합소재를 이용한 하드코팅 필름 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 PET 필름의 제1 수지층을 형성하고, PC 필름과 PET 필름을 결합한 제2 수지층을 제1 수지층에 결합하여 복합 수지층을 형성한 후, 복합 수지층에 하드코팅액을 도포하여 내마모성을 향상시킨 복합소재를 이용한 하드코팅 필름 제조방법에 관한 것이다.
최근 스마트폰, 태블릿 PC와 같은 모바일 기기의 발전과 함께 디스플레이용 기재의 박막화 및 슬림화가 요구되고 있다. 이러한 모바일 기기의 디스플레이용 윈도우 또는 전면판에는 기계적 특성이 우수한 소재로 유리 또는 강화 유리가 일반적으로 사용되고 있다. 그러나, 유리는 자체의 무게로 인한 모바일 장치가 고중량화되는 원인이 되고 외부 충격에 의한 파손의 문제가 있다.
이에 유리를 대체할 수 있는 소재로 플라스틱 수지가 연구되고 있다. 플라스틱 수지 필름은 경량이면서도 깨질 우려가 적어 보다 가벼운 모바일 기기를 추구하는 추세에 적합하다.
특히, 고경도 및 내마모성의 특성을 갖는 필름을 달성하기 위해 수지 기재에 하드코팅 층을 코팅하는 필름이 제안되고 있다.
하드코팅 층의 표면 경도를 향상시키는 방법으로 하드코팅 층의 두께를 증가시키는 방법이 고려될 수 있다. 유리를 대체할 수 있을 정도의 표면 경도를 확보하기 위해서는 일정한 하드코팅 층의 두께를 구현할 필요가 있다.
그러나, 하드코팅 층의 두께를 증가시킬수록 표면 경도는 높아질 수 있지만 하드코팅 층의 경화 수축에 의해 주름이나 컬(curl)이 커지는 동시에 하드코팅 층의 균열이나 박리가 생기기 쉬워지기 때문에 실용적으로 적용하기는 용이하지 않다.
근래 하드코팅 필름의 고경도화를 실현하는 동시에 하드코팅 층의 균열이나 경화 수축에 의한 컬의 과제를 해결하는 방법이 몇 가지 제안되어 있다.
대한국공개특허 제10-2010-0041992호(2010.04.23. 공개)인 "고경도 하드코팅 필름 조성물"을 살펴보면 자외선 경화성 폴리 우레탄 아크릴레이트계 올리고머를 포함하는 바인더수지 100중량부, 용매 80 내지 450중량부, 광개시제 0.001 내지 10중량부를 포함하여 이루어지며, 상기 용매는, 상기 바인더수지 100중량부에 있어서, 톨루엔 50 내지 200중량부, 디아세톤알콜 20 내지 150중량부, 메탄올 10 내지 100중량부로 이루어지는, 모노머를 배제한 고경도 하드코팅 필름 조성물을 개시하고 있다.
그러나 이러한 종래의 기술은 모노머를 배제하고 자외선 경화성 폴리우레탄 아크릴레이트계 올리고머를 포함하는 장점은 있으나, 연필 경도가 3H 정도로 디스플레이의 유리 패널을 대체하기에는 강도가 충분하지 않은 문제가 있다.
대한민국 공개특허 제10-2010-0041992호
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 PET 필름의 제1 수지층을 형성하고, PC 필름과 PET 필름을 결합한 제2 수지층을 제1 수지층에 결합하여 복합 수지층을 형성한 후, 복합 수지층에 하드코팅액을 도포하여 내마모성을 향상시킨 새로운 구조의 복합소재를 이용한 하드코팅 필름 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하기 위하여
폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름의 상부에 UV레진을 도포하여 제1 수지층을 형성하는 제1 단계(S10),
폴리카보네이트(PC) 필름의 상부에 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름을 UV레진으로 서로 접착하여 제2 수지층을 형성하는 제2 단계(S20),
상기 제1 수지층의 상부에 상기 제2 수지층을 적층하여 복합 수지층을 형성시키는 제3 단계(S30) 및
상기 복합 수지층의 표면에 하드코팅액을 도포하고, UV램프에 80℃ 내지 110℃의 온도로 1분 30초간 경화시키는 제4 단계(S40)를 포함하는
복합소재를 이용한 하드코팅 필름 제조방법을 제공한다.
본 발명의 실시예에 따른 복합소재를 이용한 하드코팅 필름 제조방법에 있어서, 상기 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름은 180㎛ 내지 190㎛ 정도의 두께로 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 복합소재를 이용한 하드코팅 필름 제조방법에 있어서, 상기 폴리카보네이트(PC) 필름은 195㎛ 내지 205㎛ 정도의 두께로 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 복합소재를 이용한 하드코팅 필름 제조방법에 있어서, 상기 하드코팅액은 19㎛ 내지 21㎛ 정도의 두께로 형성됨으로써, 경도 5h를 만족시키는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 따른 복합소재를 이용한 하드코팅 필름 제조방법은 PET 필름인 제1 수지층을 먼저 형성하고, PC 필름에 PET 필름을 적층하여 결합한 제2 수지층을 제1 수지층에 적층하여 결합한 복합 수지층을 형성함으로써, 열경화에 대해 변형되는 문제를 해결하고 평탄한 상태를 유지시키도록 하여 하드코팅액을 두껍게 도포할 수 있는 효과를 가질 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 복합소재를 이용한 하드코팅 필름 제조방법은 하드코팅액을 19㎛ 내지 21㎛ 정도의 두께로 형성되어 경도 5h를 만족함에 따라, 두께가 얇은 복합 수지층으로 제조하더라도 코팅층에 크랙이 발생하거나 깨지는 것을 방지하는 고경도 및 내마모성이 향상되는 효과를 가질 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 복합소재를 이용한 하드코팅 필름 제조방법은 강화유리의 단점인 파손을 방지할 수 있고, 제품의 경량화로 인해 강화유리를 대체할 수 있으며, 제조단가가 저렴하여 경제적으로 비용을 절감할 수 있는 효과를 가질 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 복합소재를 이용한 하드코팅 필름 제조방법의 공정을 나타낸 공정도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 복합소재를 이용한 하드코팅 필름의 단면을 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 복합소재를 이용한 하드코팅 필름의 제조공정을 단면으로 나타낸 예시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다.
덧붙여, 명세서 전체에서 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할 때 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 다른 구성요소를 사이에 두고 간접적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 복합소재를 이용한 하드코팅 필름 제조방법에 대하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 복합소재를 이용한 하드코팅 필름 제조방법의 공정을 나타낸 공정도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 복합소재를 이용한 하드코팅 필름의 단면을 나타낸 단면도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 복합소재를 이용한 하드코팅 필름의 제조공정을 단면으로 나타낸 예시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 복합소재를 이용한 하드코팅 필름 제조방법은 제1 단계(S10), 제2 단계(S20), 제3 단계(S30) 및 제4 단계(S40)를 포함한다.
보다 상세하게는, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 복합소재를 이용한 하드코팅 필름 제조방법은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름의 상부에 UV레진을 도포하여 제1 수지층(10)을 형성하는 제1 단계(S10), 폴리카보네이트(PC) 필름의 상부에 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름을 UV레진으로 서로 접착하여 제2 수지층(20)을 형성하는 제2 단계(S20), 제1 수지층의 상부에 제2 수지층을 적층하여 복합 수지층(30)을 형성시키는 제3 단계(S30) 및 복합 수지층의 상부에 하드코팅액을 도포하고, UV램프에 80℃ 내지 110℃의 온도로 1분 30초간 경화시키는 제4 단계(S40)를 포함한다.
도 1 및 도 3을 참조하면, 제1 단계(S10)는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름의 상부에 UV레진을 도포하여 제1 수지층(10)을 형성하는 공정이다.
여기서, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)는 화재에 잘 연소되지 않는 내화성이 높고 인장력 우수해 잘 늘어나는 장점이 있다.
이로 인해, 본 발명에서는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름을 사용하여 열성형으로 휘어지거나 변형되는 것을 방지함으로써, 면이 평탄한 상태를 유지한 후, 하드코팅액을 도포할 수 있게 하였다. 이에 대한 상세한 설명은 제3 단계(S30)를 참조한다.
또한, 본 발명의 복합소재를 이용한 하드코팅 필름은 핸드폰의 백 커버용으로 사용되는 고경도 내마모성을 갖는 커버체로 사용되는 것을 지시하는 것을 포함할 수 있다.
이를 위해, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름은 180㎛ 내지 190㎛ 정도의 두께로 형성될 수 있다. 이는, 내마모성뿐만 아니라 코팅층에 크랙이 발생하는 것을 방지하면서 가벼운 필름을 제공하기 위해서이다.
제2 단계(S20)는 폴리카보네이트(PC) 필름의 상부에 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름을 UV레진으로 서로 접착하여 제2 수지층(20)을 형성하는 공정이다.
여기서, 폴리카보네이트(PC)는 가공성 및 내충격성이 우수한 것으로 후술하는 복합 수지층(30)에서 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름의 사이에 적층되어 열성형에 의한 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름의 접착성을 향상시키는 역할도 한다.
이를 위해, 제2 단계(S20)는 폴리카보네이트(PC) 필름에 UV레진을 도포하고, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름을 적층하여 서로 접착시킨다.
이때, 폴리카보네이트(PC) 필름은 195㎛ 내지 205㎛ 정도의 두께로 형성될 수 있다. 이는, 열반응에 의해 뒤틀리거나 휘어져서 변형되는 것을 방지하기 위해서 이다.
도 1 및 도 3을 참조하면, 제3 단계(S30)는 제1 수지층(10)의 상부에 제2 수지층(20)을 적층하여 복합 수지층(30)을 형성시키는 공정이다.
다시 설명하면, 제3 단계(S30)는 폴리카보네이트(PC) 필름을 중앙층에 배치하고, 양측으로 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름을 접착하여 복합 수지층(30)을 형성시킨 것이다.
이는, 제1 수지층(10)인 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름이 포밍성형 후 원형으로 복원되는 성질을 폴리카보네이트(PC) 필름이 방지하되, 제2 수지층(20)에 형성된 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름의 원형으로 복원되는 성질을 방지하기 위해서이다.
그리고 폴리카보네이트(PC) 필름이 굴곡면등에 대항하여 파손되는 것을 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름이 방지하기 때문에, 폴리카보네이트(PC) 필름을 중앙층에 배치하고 양측으로 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름을 적층하여 복합 수지층(30)을 형성시키는 것이 바람직하다.
또한, 제3 단계(S30)는 복합 수지층(30)을 형성 시, 일반적으로 사용되는 아크릴 수지, 에폭시수지, 폴리우레탄수지, 에폭시 아크릴 레이트, 폴리 에스텔 아크릴 레이트 등의 수지를 사용하지 않는다. 이는, 열성형에 의해 파손되거나 변형으로 인해 후술하는 제4 단계(S40)의 하드코팅액의 두께를 두껍게 도포할 수 없기 때문이다.
한편, 제3 단계(S30)는 복합 수지층(30)의 일면에 입체패턴층을 도포할 수도 있다.(미도시)
입체패턴층은 다양한 색상 및 패턴으로 구현되는 입체패턴을 가지는 층으로서, 3D 패턴을 형성하여 시각적으로 입체감을 구현하게 할 수 있다.
도 1 및 도 3을 참조하면, 제4 단계(S40)는 복합 수지층(30)의 표면에 하드코팅액을 도포하고, UV램프에 80℃ 내지 110℃의 온도로 1분 30초간 경화시키는 공정이다.
즉, 제4 단계(S40)는 제1 수지층(10) 내지 제3 수지층을 적층하여 형성한 복합 수지층(30)의 표면에 하드코팅액을 도포하여 경화시키는 것으로, 전술한 제3 단계(S30)에서와 같이 PET, PC, PET 필름의 순서대로 적층하여 복합 수지층(30)을 형성함으로써, 표면이 평탄화되어 하드코팅액을 두껍게 도포하는 것이 가능하다.
특히, 하드코팅액은 19㎛ 내지 21㎛ 정도의 두께로 형성됨으로써, 경도 5h를 만족시키는 것이 가능하다. 이는, 하드코팅액을 UV램프로 열경화 시, 경도 5h를 만족 시키기 위해서이며, 전술한 두께보다 두껍게 형성시키는 경우 경도 5h이상으로 복합 수지층(30)을 코팅할 수 있으나, 대량 생산 시 제조단가의 상승의 문제가 된다.
또한, 본 발명은 핸드폰 케이스의 백 커버의 소재로 이용하도록 얇은 두께로 이루어지되 경도 5h를 만족시키는 것이 바람직하다.
이를 위해, 제4 단계(S40)는 복합 수지층(30)의 표면에 하드코팅액을 도포한 이후, UV램프를 통과 시키되 80℃ 내지 110℃의 온도로 1분 30초간 경화시킨다.
여기서, 80℃ 내지 110℃의 온도로 1분 30초간 하드코팅액이 도포된 복합 수지층(30)을 열경화시키는 이유는, 하드코팅액이 열성형으로 고형분 40%정도가 복합 수지층(30)의 표면에 경화되고, 용제 60%정도가 증발되게 하기 위해서이다.
이때, 복합 수지층(30)을 형성하는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름은 폴리카보네이트(PC) 필름보다 열반응이 빨리 일어난다.
따라서, 복합 수지층(30)은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름이 선수축이 일어나는 변형을 방지하기 위해, 폴리카보네이트(PC) 필름을 중앙층에 배치하는 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 관해서 설명하였으나, 이는 본 발명의 가장 양호한 실시 예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 물론이다.
따라서, 본 발명의 권리범위는 상술한 실시 예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시 예로 구현될 수 있다. 그리고 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.
S10 : 제1 단계
S20 : 제2 단계
S30 : 제3 단계
S40 : 제4 단계
10 : 제1 수지층
20 : 제2 수지층
30 : 복합 수지층
40 : 하드코팅액

Claims (4)

  1. 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름의 상부에 UV레진을 도포하여 제1 수지층을 형성하는 제1 단계(S10);
    폴리카보네이트(PC) 필름의 상부에 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름을 UV레진으로 서로 접착하여 제2 수지층을 형성하는 제2 단계(S20);
    상기 제1 수지층의 상부에 상기 제2 수지층을 적층하여 복합 수지층을 형성시키는 제3 단계(S30); 및
    상기 복합 수지층의 표면에 하드코팅액을 도포하고, UV램프에 80℃ 내지 110℃의 온도로 1분 30초간 경화시키는 제4 단계(S40)를 포함하는
    복합소재를 이용한 하드코팅 필름 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름은 180㎛ 내지 190㎛ 정도의 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는
    복합소재를 이용한 하드코팅 필름 제조방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 폴리카보네이트(PC) 필름은 195㎛ 내지 205㎛ 정도의 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는
    복합소재를 이용한 하드코팅 필름 제조방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 하드코팅액은 19㎛ 내지 21㎛ 정도의 두께로 형성됨으로써, 경도 5h를 만족시키는 것을 특징으로 하는
    복합소재를 이용한 하드코팅 필름 제조방법.
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