KR20210026641A - 인조피혁 및 이의 제조를 위한 이형필름 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 인조피혁의 패턴을 형성함에 있어서 광반사 구조 및 광산란 구조를 이용하고, 상기 광반사 구조 및 광산란 구조를 적절히 배열하여 복잡한 무늬나 문자 등의 패턴을 형성한 인조 피혁 및 이를 제조하기 위한 이형필름 및 방법에 관한 것이다. 상기 광반사 제어구조는 광반사 구조 및 광산란 구조를 포함하며, 상기 광반사 구조는 프리즘 형태, 렌티큘러 형태, 다각뿔 형태, 원뿔 형태 또는 코너큐브 형태의 요철 구조에서 선택된 1이상의 조합을 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 인조피혁에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 시인성이 높은 다양한 패턴을 포함하는 인조피혁에 관한 것이다.
여기서는, 본 개시에 관한 배경기술이 제공되며, 이들이 반드시 공지기술을 의미하는 것은 아니다.
일반적인 인조피혁은 가죽무늬나 기타 소정의 무늬가 형성되어 있는 이형지에 PVC 또는 PU(폴리우레탄) 등의 합성수지로 피막을 형성한 다음 접착제를 사용하여 직물이나 편물 또는 부직포 원단과 합포하여 제조한다. 이때, 인조피혁의 표면에 도형 등의 무늬를 형성함에 있어서는 통상 이형지를 통하여 무늬를 합성수지 표면에 전사하는 방식을 이용한다.
이형지(또는 박리지: release paper)는 많은 분야에서 사용되고 있으나, 폴리우레탄 합성피혁 제조과정에서 사용되는 이형지는 가죽 무늬나 엠보스(emboss)를 형성하기 위하여 종이 원단에 폴리에틸렌과 같은 합성수지 층을 형성하고, 원하는 무늬가 형성된 금형을 이용하여 상기 합성수지층을 가압한다. 상기 가압성형된 합성수지층은 인조피혁을 구성하는 PVC 또는 PU에 무늬를 전사한 후 박리되어야 하므로, 실리콘과 같은 이형제가 처리된다.
한편, 인조피혁에 무늬를 표현함에 있어서 보다 세밀한 패턴을 형성하기 위해서 필름 또는 종이를 기재층으로 이용하고 상기 기재층 상에 형성되는 합성수지층으로 광경화성 조성물을 이용하기도 한다. 그러나, 광경화성 조성물을 이용하는 경우에도 전사된 인조피혁의 표면에 형성된 무늬가 충분한 빛을 반사하지 못하는 경우가 많아, 강조하고자 하는 무늬가 흐릿해 보이는 등 시인성을 확보하는 것에 한계가 있었다.
따라서, 일반적으로는 인조피혁에 다양하고 미세한 패턴, 즉 복잡한 도형이나 문자 등을 표현함에 있어서는 별도의 인쇄공정을 도입하거나 음각을 형성하는 방법을 이용하여야 하는 문제점이 있었다.
본 발명은 인조피혁의 패턴을 형성함에 있어서 광반사 구조 및 광산란 구조를 이용하고, 상기 광반사 구조 및 광산란 구조를 적절히 배열하여 복잡한 무늬나 문자 등의 패턴을 형성하는 것에 목적이 있다.
또한, 상기 광반사 구조를 형성하는 요철의 표면을 정밀하게 제어하여 인조피혁 상에 형성된 패턴의 시인성을 향상하는 것에 목적이 있다.
그러나, 본 발명의 목적들은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 문제점을 해결하기 위해, 본 발명의 일 구현예에 따르면, 광반사 제어 구조를 배열하여 형성된 패턴을 포함하는 인조피혁에 있어서, 상기 광반사 제어구조는 광반사 구조 및 광산란 구조를 포함하며, 상기 광반사 구조는 프리즘 형태 및 이의 유사형태, 렌티큘러 형태 및 이의 유사형태, 다각뿔 형태, 원뿔 형태 또는 코너큐브 형태 및 이의 유사형태의 요철 구조에서 선택된 1이상의 조합에 의해 형성된 것인, 인조피혁이 제공된다.
상기 구현예에서, 상기 패턴은 문자, 도형, 홀로그램에서 선택되는 1 이상일 수 있다. 또한 상기 광산란 구조는 모스아이 형태, 불규칙 요철 형태, 반구면 배열 형태에서 선택된 1 이상의 구조로 이루어진 것일 수 있다.
상기 구현예에 있어서, 상기 요철 구조는 크기가 5 내지 1000㎛ 인 것일 수 있다.
상기 구현예의 상기 광반사 구조에 있어서 빛이 반사되는 표면의 표면조도(Ra)가 1.5㎛ 이하일 수 있다.
본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 기재층, 패턴층 및 이형층을 포함하고, 상기 기재층은 폴리스티렌(Polystyrene: PS), 폴리프로필렌(Polypropylene: PP), 폴리에틸렌테레프탈레이트(Polyethylene terephthalate: PET) 및 폴리비닐클로라이드(Polyvinylchloride: PVC)로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나 이상을 포함하여 형성되고, 상기 패턴층은 표면에 광반사 제어구조를 포함하며, 상기 이형층은 금속증착층 또는 실리콘인 것인, 인조피혁 제조용 이형필름이 제공된다.
상기 구현예에서, 상기 패턴층은 광경화성 수지를 포함하는 것일 수 있다.
또한 상기 구현예에서, 상기 광반사 제어구조는 광반사 구조 및 광산란 구조를 포함하며, 상기 광반사 구조는 프리즘 형태 및 이의 유사형태, 렌티큘러 형태 및 이의 유사형태, 다각뿔 형태, 원뿔 형태 또는 코너큐브 형태 및 이의 유사형태의 요철 구조에서 선택된 1이상의 조합에 의해 형성된 것일 수 있다.
상기 구현예에서, 상기 광반사 구조에서 빛이 반사되는 표면의 표면조도(Ra)가 1.5㎛ 이하일 수 있다.
본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 이형필름을 준비하는 단계, 수지 스킨층을 형성하는 단계; 상기 수지 스킨층 상에 접착층을 형성한 후 원단과 합지하는 단계 및 상기 수지 스킨층으로부터 이형필름을 제거하여 인조피혁을 수득하는 단계를 포함하는 인조피혁의 제조방법이 제공된다.
본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 광반사 제어구조를 포함하는 패턴층, 상기 패턴층을 지지하는 기재층 및 상기 패턴층 상에 이형층을 포함하는 이형필름을 준비하는 단계(S1), 상기 이형필름의 이형층 상에 수지 용액을 도포하고 건조하여 수지 스킨층을 형성하는 단계(S2) 및 상기 수지 스킨층 상에 접착층을 형성한 후 원단과 합지하는 단계(S3)를 포함하고, 상기 수지 스킨 층으로부터 이형필름을 제거하여 인조피혁을 수득하는 단계(S4)를 포함하는 인조피혁의 제조방법이 제공된다.
상기 인조피혁을 제조하는 방법에 관한 구현예에 있어서, 상기 이형필름을 준비하는 단계는 상기 기재층 상에 UV 경화수지를 도포하는 공정, 상기 UV 경화수지를 경화하여 광반사 제어구조를 포함하는 패턴층을 형성하는 공정 및 상기 패턴층 상에 이형층을 형성하는 공정(S1c)을 포함할 수 있다.
또한, 상기 인조피혁을 제조하는 방법에 관한 구현예에 있어서, 상기 합지하는 단계는 상기 수지 스킨층 상에 접착제를 도포하고 건조하여 접측층을 형성하고, 직물, 편물 또는 부직포 등의 원단을 합지하는 단계일 수 있다.
아울러, 상기 인조피혁을 제조하는 방법에 관한 구현예에 있어서, 상기 인조피혁을 수득하는 단계는 수지 스킨층으로부터 이형필름을 제거하여 이형필름 상의 요철 형태가 수지 스킨층에 전사된 인조피혁을 얻는 단계일 수 있다.
본 발명에 따르면 인조피혁에 복잡한 패턴이나 문자를 형성할 수 있다. 또한 인조피혁의 제조 후 별도의 인쇄나 음각 공정 없이도 강조하고자 하는 복합한 도형이나 문자의 시인성을 극대화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 인조피혁에 형성된 광반사 구조의 단면도.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 인조피혁에 형성된 광산란 구조의 단면도.
도 3은 본 발명의 일 구현예에 따른 인조피혁에 형성된 반사 패턴의 확대 평면도.
도 4는 본 발명의 일 구현예에 따른 인조피혁에 형성된 문자 패턴의 예시도.
도 5는 본 발명의 일 구현예에 따른 인조피혁에 형성된 재귀반사 패턴의 예시도.
도 6은 본 발명의 일 구현예에 따른 인조피혁에 형성된 광반사 구조의 평면 확대도.
도 7은 본 발명의 다른 구현예에 따른 인조피혁 제조용 이형필름의 예시 단면도.
도 8은 본 발명의 일 구현예에 따른 인조피혁 및 이형필름이 분리되기 이전을 나타내는 단면도.
도 9는 본 발명의 일 구체예에 있어서, 프리즘 형태의 요철이 규칙적으로 배열된 광반사 구조를 촬영한 주사전자현미경 사진.
도 10은 본 발명의 일 구체예에 있어서, 렌테큘러 형태의 요철이 규칙적으로 배열된 광반사 구조를 촬영한 주사전자현미경 사진.
도 11은 본 발명의 일 구체예에 있어서, 불규칙한 요철 구조를 가진 광산란 구조의 일 예를 촬영한 주사전자현미경 사진.
도 12는 본 발명의 일 구체예에 있어서, 정형화되지 않은 반구가 배열된 광산란 구조의 일 예를 촬영한 주사전자현미경 사진.
도 13은 본 발명의 일 구체예에 따른 이형필름 상에 형성된, 광반사 구조 및 광산란 구조를 배열하여 제작된 마름모형 반사패턴의 일 예를 촬영한 주사전자현미경 사진.
도 14는 본 발명의 일 구체예에 따른 이형필름 상에 형성된, 광반사 구조 및 광산란 구조를 배열하여 제작된 꽃무늬형 반사패턴의 다른 예를 촬영한 주사전자현미경 사진.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 인조피혁에 형성된 광산란 구조의 단면도.
도 3은 본 발명의 일 구현예에 따른 인조피혁에 형성된 반사 패턴의 확대 평면도.
도 4는 본 발명의 일 구현예에 따른 인조피혁에 형성된 문자 패턴의 예시도.
도 5는 본 발명의 일 구현예에 따른 인조피혁에 형성된 재귀반사 패턴의 예시도.
도 6은 본 발명의 일 구현예에 따른 인조피혁에 형성된 광반사 구조의 평면 확대도.
도 7은 본 발명의 다른 구현예에 따른 인조피혁 제조용 이형필름의 예시 단면도.
도 8은 본 발명의 일 구현예에 따른 인조피혁 및 이형필름이 분리되기 이전을 나타내는 단면도.
도 9는 본 발명의 일 구체예에 있어서, 프리즘 형태의 요철이 규칙적으로 배열된 광반사 구조를 촬영한 주사전자현미경 사진.
도 10은 본 발명의 일 구체예에 있어서, 렌테큘러 형태의 요철이 규칙적으로 배열된 광반사 구조를 촬영한 주사전자현미경 사진.
도 11은 본 발명의 일 구체예에 있어서, 불규칙한 요철 구조를 가진 광산란 구조의 일 예를 촬영한 주사전자현미경 사진.
도 12는 본 발명의 일 구체예에 있어서, 정형화되지 않은 반구가 배열된 광산란 구조의 일 예를 촬영한 주사전자현미경 사진.
도 13은 본 발명의 일 구체예에 따른 이형필름 상에 형성된, 광반사 구조 및 광산란 구조를 배열하여 제작된 마름모형 반사패턴의 일 예를 촬영한 주사전자현미경 사진.
도 14는 본 발명의 일 구체예에 따른 이형필름 상에 형성된, 광반사 구조 및 광산란 구조를 배열하여 제작된 꽃무늬형 반사패턴의 다른 예를 촬영한 주사전자현미경 사진.
이하에 본 발명을 상세하게 설명하기에 앞서, 본 명세서에 사용된 용어는 특정의 실시예를 기술하기 위한 것일 뿐, 첨부하는 특허청구의 범위에 의해서만 한정되는 본 발명의 범위를 한정하려는 것은 아님을 이해하여야 한다. 본 명세서에 사용되는 모든 기술용어 및 과학용어는 다른 언급이 없는 한은 기술적으로 통상의 기술을 가진 자에게 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다.
본 명세서 및 청구범위의 전반에 걸쳐, 다른 언급이 없는 한 포함(comprise, comprises, comprising)이라는 용어는 언급된 물건, 단계 또는 일군의 물건, 및 단계를 포함하는 것을 의미하고, 임의의 어떤 다른 물건, 단계 또는 일군의 물건 또는 일군의 단계를 배제하는 의미로 사용된 것은 아니다.
한편, 본 발명의 여러 가지 구현예 및 실시예들은 명확한 반대의 지적이 없는 한 그 외의 어떤 다른 실시예들과 결합될 수 있다. 특히 바람직하거나 유리하다고 지시하는 어떤 특징도 바람직하거나 유리하다고 지시한 그 외의 어떤 특징 및 특징들과 결합될 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 인조피혁은 광반사 제어 구조를 배치하여 형성된 패턴을 포함한다.
사람의 시각은 사물들의 표면에서 반사되어 우리 눈에 들어오는 가시광선을 인지하는 과정이라고 할 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 구현예에 따른 인조피혁은 패턴의 형성에 있어서 사람의 시각을 자극하는 빛을 제어하는 구조를 이용한다. 본 발명에서는 입사광과 반사광의 방향 및 반사광의 양을 의도에 따라 제어할 수 구조를 광반사 제어구조라고 정의한다.
상기 광반사 제어구조는 광반사 구조 및 광산란 구조를 포함한다. 상기 광반사 구조는 의도에 따라 입사광을 효과적으로 반사시킬 수 있는 구조로서 프리즘 형태 및 이의 유사형태, 렌티큘러 형태 및 이의 유사형태, 다각뿔 형태, 원뿔 형태 또는 큐브코너(Cube coner) 및 이의 유사형태의 요철 구조를 규칙적으로 배열한 것을 포함하며, 인조피혁의 패턴을 형성함에 있어서는 상기 요철 구조 중 1 이상으로 구성된 광반사 구조들에서 선택된 1이상의 조합이 이용될 수 있다. 상기 프리즘 형태란, 도1a에 예시된 바와 같이, 단면의 모양이 정삼각형 또는 이등변 삼각형이고 표면은 평탄한 삼각기둥의 형태를 의미한다. 상기 프리즘 유사 형태란, 도 1b 내지 도 1d에 예시된 바와 같이, 단면의 모양이 삼각형을 기반으로 꼭지점이 절단된 형태(1c) 또는 꼭지점이 라운드 형상인 형태(1d)를 포함한다. 또한, 도 1b에 예시된 바와 같이, 삼각형의 단면이 규칙적으로 이격된 형태도 프리즘 유사형태에 포함된다.
상기 광반사 구조에 있어서, 프리즘 형태의 요철이 규칙적으로 배열될 경우에 일반적으로 확대된 평면도는 일정간격(피치 간격)으로 이격된 직선의 형태로 그려질 수 있다. 그러나 프리즘 또는 프리즘 유사 형태의 요철구조가 규칙적으로 배열될 경우 산의 궤적이 물결무늬 등으로 표현될 수 있고, 이를 도6에 예시적으로 나타내었다.
한편, 상기 광산란 구조는 입사된 광이 예측되는 경로로 반사되지 않고 난반사되어 사람의 눈에 인지되는 반사광이 적어 패턴 상에서 상대적으로 어두워 보이거나 뿌옇게(milky&shadow) 보이도록 하는 구조라면 모두 해당될 수 있다. 대표적인 광 산란 구조에는 도2에 예시된 바와 같이 단면이 불규칙적인 형태(2a) 또는 반구면의 렌즈가 배열된 형태(2b)가 포함될 수 있다.
도1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 일구현예 따른 인조피혁의 표면에 형성된 광반사 구조는 규칙적인 프리즘 형태의 요철(1a) 또는 렌티큘러 형태의 요철(1e)일 수 있다. 상기 프리즘 형태의 요철 구조를 인조피혁의 표면에 적절하게 배열하면 예를 들어, 도3에 예시된 반사패턴(30)을 형성할 수 있다. 도3에 예시된 반사패턴을 보다 구체적으로 설명하면, 소정의 정사각형을 4등분하고, 4등분된 이등변 삼각형은 프리즘 형태의 요철을 구비하도록 배열하되, 프리즘 형태의 요철이 진행되는 방향을 각각 다른 각도로 배열할 수 있다. 도3의 요철구조는 4등분된 이등변 삼각형이 각각 90도 각도로 배치된 것을 예시하였다. 정사각형을 4등분하는 대각선(31)에는 도2에 예시된 바와 같은 광산란 구조를 배치하여 반사패턴(30)의 반사효과를 극대화할 수 있다. 이와 같은 반사패턴이 규칙적으로 복수 개 배열된 인조피혁은 사람이 보는 각도에 따라 반짝거리는 글리터링(glittering) 효과가 부여될 수 있고, 이 때문에 심미감이 향상될 수 있다. 광반사 구조 및 광산란 구조를 배치하여 다양한 반사패턴을 구현할 수 있으며, 입사광 및 반사광의 각도를 예측하여 프리즘 형태의 배열의 각도를 배치할 경우 인조피혁에 입체적으로 느껴지는 패턴도 구현할 수 있다.
또한, 광반사 구조를 문자 형상에 해당하는 부분에 배열함으로써 시인성이 향상된 문자를 인조피혁의 표면에 구현할 수 있다. 도4에 예시된 문자는 인조피혁에 구현된 문자 형상 내의 상세 구조를 도해한 것이다. 도4에 예시된 바와 같이, 문자부분을 광반사 구조로 하고 그 주변을 광산란 구조로 하거나, 문자를 광산란구조로 구성하고 그 주변을 광반사 구조로 구성할 수도 있다. 문자에 있어서도 글리터링 효과를 주고자 할 경우 프리즘 형태의 요철 또는 렌티큘러 형태의 요철의 방향을 다양한 각도로 배열할 수 있다.
상기 광반사 구조의 요철의 크기는 도형간의 간격 및 기타 변수를 통해 나타낼 수 있다. 예를 들어, 도1에 예시된 프리즘 형태의 경우 단면 삼각형의 꼭지점과 꼭지점 사이의 거리인 피치(p)가 5 내지 1000㎛일 수 있다. 일반적으로 프리즘 형태에서는 상기 피치와 단면각(A)이 결정되면 높이(h)가 결정된다. 상기 단면각(A)은 5˚ 내지 170˚일 수 있다. 본 발명에서는 광반사 구조의 크기를 프리즘 또는 렌티큘러 형태의 피치를 의미하는 것으로 정의한다. 따라서, 광반사 구조가 다각뿔의 형태일 경우 크기는 다각뿔의 가장 긴 밑변으로 정의되고, 원뿔 형태일 경우에는 지름으로 정의될 수 있다. 또한 높이는 밑면으로부터 꼭지점까지 수직선을 연결했을 때 가장 높은 길이를 의미한다.
아울러 인조피혁의 표면에 광반사 구조로서 다각뿔 형태 또는 큐브코너(Cube Coner) 형태 및 이의 유사 형태의 요철을 형성할 경우, 재귀반사의 효과를 얻을 수 있다. 특히 도5에 예시된 큐브코너 형태는 빛이 입사된 방향의 궤적으로 반사될 수 있도록 하는 구조로서 빛이 부여되면 의도하는 패턴이 강조되는 효과를 갖는다. 따라서, 재귀반사 효과를 부여하기 위해 별도의 비드 등을 부여하지 않고도 동일 또는 유사한 효과를 낼 수 있어 재귀반사 효과를 갖는 인조피혁의 공정성을 향상시킬 수 있다. 또한, 재귀반사 효과를 부여하는 비드 등이 이탈되는 것이 미연에 방지되므로 재귀반사 효과의 내구성을 향상시킬 수 있다.
상기 광반사 제어구조를 포함하는 인조피혁에 있어서, 광반사 효과를 극대화하여 시인성이 향상된 패턴을 형성하기 위해서는 광반사 구조를 구성하는 요철 형태의 표면이 평탄해야 한다. 즉, 빛이 반사되는 부분인 상기 요철 형태의 표면의 조도값이 일정 수준을 상회할 경우, 표면에서 빛이 과도하게 산란될 가능성이 있으므로 인조피혁의 표면에 구현한 패턴의 시인성이 좋지 않을 수가 있다. 따라서, 시인성을 확보하는 측면에서 상기 요철 형태의 표면 조도(Ra)는 1.5㎛ 이하일 수 있다.
본 발명의 다른 구현예에서는 표면에 다양한 패턴을 포함하는 인조피혁을 제조하는데 필요한 이형필름을 제공한다.
이형필름은 도 7에 예시된 바와 같이, 기재층(71), 패턴층(72) 및 이형층(73)을 포함할 수 있다. 상기 기재층은 폴리스티렌(Polystyrene: PS), 폴리프로필렌(Polypropylene: PP), 폴리에틸렌테레프탈레이트(Polyethylene terephthalate: PET) 및 폴리비닐클로라이드(Polyvinylchloride: PVC)로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나 이상을 포함하여 형성된 단일층일 수 있다. 상기 기재층의 일면에는 인조피혁의 표면에 전사될 패턴이 형성된 패턴층을 형성할 수 있다. 기재층 자체에 패턴층을 형성할 수도 있으나, 미세한 패턴을 형성하기 위해서는 별도의 패턴층을 형성하는 것이 바람직하다. 상기 패턴층에 크기가 수㎛ 내지 수백㎛인 광반사 제어구조를 정밀하게 전사한다는 측면에서 UV 경화성 수지를 이용할 수 있다. UV 경화성 수지에는 폴리우레탄계, 폴리아크릴레이트계, 폴리에폭시계, 폴리우레탄아크릴레이트계, 폴리에스테르아크릴레이트계, 폴리에폭시아크릴레이트계 또는 실리콘계 UV 경화성 수지가 선택될 수 있다. 바람직한 UV 경화성 수지에는 분자의 말단에 (메타)아크릴레이트를 포함하는 우레탄아크릴레이트계, 에폭시아크릴레이트계, 폴리에스테르아크릴레이트계, 실리콘아크릴레이트계 수지가 포함되며, 분자의 말단에 양이온과 반응할 수 있는 에폭시계와 비닐계 경화성 수지 등도 포함될 수 있다.
상기 패턴층의 UV 경화성 수지와 관련하여, 본 발명을 실시하기 위해 통상의 기술자는 미세한 패턴 형성이 용이한 광경화성 수지를 적절히 선택하여 이용할 수 있다. 예를 들어, 한국 공개특허공보 제10-2014-0111603호(2014.09.19.) 등에 개시된 광경화성 수지 조성물이 상기 패턴층에 이용될 수 있다.
상기 패턴층에는 인조피혁에 구현될 다양한 패턴이 형성된다. 따라서, 광반사 구조 및 광산란 구조를 포함하는 광반사 제어구조를 이용한 다양한 패턴 및 문자 등이 표현될 수 있도록 요철 형태가 형성될 수 있다. 패턴층의 표면에 요철을 형성함에 있어서는, 패턴층을 구성하는 광경화성 수지를 임프린팅하거나 리소그래피(lithography) 등의 방법이 이용될 수 있다. 정교한 패턴을 형성하기 위해 패턴층에 UV 경화수지를 이용할 경우 UV 임프린팅(imprinting) 방법이 이용될 수 있다. UV 임프린팅 공정을 실시할 경우에는 패턴이 형성된 스탬프를 이용할 수 있는데, 최종 제품인 인공피혁의 품위를 향상시키고 목적하는 패턴을 전사하기 위해서, 스탬프에 형성된 광반사 구조를 구성하는 요철 형태의 표면은 조도(Ra)가 1.5㎛ 이하일 수 있다. 상기 광반사 구조를 구성하는 요철 형태의 표면을 정밀하게 제어하기 위해서 경도가 높은 소재, 예를 들어 다이아몬드 소재의 바이트를 이용할 수 있다.
따라서, 본 발명의 구현예에서 바람직한 이형필름은 기재층, 패턴층, 이형층을 포함하되, 상기 패턴층은 표면에 광반사 제어구조를 포함한다. 상기 패턴층의 표면에 포함되는 광반사 제어구조는 실질적으로는 최종제품인 인조피혁에 형성된 광반사 제어구조와는 거울상으로 대응하는 구조이어서, 엄밀하게는 다른 구조라고 할 수 있다. 그러나, 본 발명의 명세서에서는 이형필름의 패턴층에 포함된 광반사 제어구조와 상기 이형필름의 패턴층에 의해 전사되어 인조피혁의 표면에 형성된 광반사 제어구조를 편의상 모두 광반사 제어구조로 표현한다. 이하 광반사 구조 및 광산란 구조라는 용어도 마찬가지로, 이형필름의 패턴층에 형성된 구조와 인조피혁에 전사된 구조를 동시에 표현하는 용어로 이해된다.
상기 이형필름의 표면에 포함되는 상기 광반사 제어구조는 광반사 구조 및 광산란 구조를 포함하며, 상기 광반사 구조는 입사광을 효과적으로 반사시킬 수 있는 구조로서 프리즘 형태 및 이의 유사형태, 렌티큘러 형태 및 이의 유사형태, 다각뿔 형태, 원뿔 형태, 큐브코너 형태 및 이의 유사형태 또는 이들의 조합으로 이루어진 요철 구조를 규칙적으로 배열한 것일 수 있다.
한편, 상기 이형층(73)은 인조피혁으로 경화되는 수지와 이형필름이 쉽게 박리될 수 있도록 하는 역할을 한다. 이형층을 구성하는 주성분은 상기 목적을 달성할 수 있는 것이라면 제한 없이 이용이 가능하다. 인조피혁의 스킨층을 구성하는 성분이 폴리우레탄일 경우에는 박리성을 확보하는 측면에서 실리콘을 이용할 수 있다. 또한 인조피혁의 스킨층을 구성하는 성분이 실리콘일 경우에는 비실리콘계 화합물이 주성분인 이형층을 형성할 수 있다. 특히, 전사되는 패턴에 홀로그램 등 보다 정교한 형상을 요구하는 경우에는 Cr, Al, Ni, Si 및 이를 포함하는 합금으로 구성되는 군에서 선택된 어느 1종 이상이 증착될 수 있으며, 10 ~ 1,000 Å 두께로 형성될 수 있다. 상기 이형층(20)을 금속 증착으로 이용할 경우, 금속 증착층이 10 Å 미만일 경우 이형효과가 낮아질 수 있으며, 상기 금속 증착층이 1,000 Å을 초과할 경우 패턴의 정확성이 저해될 수 있다. 이형효과 및 전사품질을 최적화하는 측면에서 상기 금속 증착층의 바람직한 두께는 300 Å ~ 800 Å일 수 있다.
본 발명의 또 다른 구현예에서는 광반사 제어구조를 포함하는 인공피혁의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 구현예에 따른 인조피혁의 제조방법은 이형필름을 준비하는 단계, 수지 스킨층을 형성하는 단계; 상기 수지 스킨층 상에 접착층을 형성한 후 원단과 합지하는 단계 및 상기 수지 스킨 층으로부터 이형필름을 제거하여 인조피혁을 수득하는 단계를 포함한다.
더욱 구체적으로 본 발명의 일 구현예에 따른 인조피혁 제조방법은 광반사 제어구조를 포함하는 패턴층, 상기 패턴층을 지지하는 기재층 및 상기 패턴층 상에 이형층을 포함하는 이형필름을 준비하는 단계(S1), 상기 이형필름의 이형층 상에 수지 용액을 도포하고 건조하여 수지 스킨층을 형성하는 단계(S2) 및 상기 수지 스킨층 상에 접착층을 형성한 후 원단과 합지하는 단계(S3)를 포함하고, 상기 수지 스킨 층으로부터 이형필름을 제거하여 인조피혁을 수득하는 단계(S4)를 포함한다.
상기 이형필름을 준비하는 단계(S1)는 예를 들어, 상기 기재층 상에 UV 경화수지를 도포하는 공정(S1a), 상기 UV 경화수지를 경화하여 광반사 제어구조를 포함하는 패턴층을 형성하는 공정(S1b) 및 상기 패턴층 상에 이형층을 형성하는 공정(S1c)을 포함할 수 있다.
상기 패턴층을 형성하는 공정(S1b)은 광반사 제어구조를 포함하는 스탬프를 이용하여 UV 경화성 수지에 임프린팅 하는 공정으로 수행될 수 있다.
상기 이형필름을 준비하는 단계에서 패턴층에 형성된 광반사 제어구조는 광반사 구조 및 광산란 구조를 포함한다. 상기 광반사 구조는 의도에 따라 입사광을 효과적으로 반사시킬 수 있는 구조로서 프리즘 형태 및 이의 유사형태, 렌티큘러 형태 및 이의 유사형태, 다각뿔 형태, 원뿔 형태 또는 코너큐브 형태의 요철 구조를 규칙적으로 배열한 것을 포함하며, 인조피혁의 패턴을 형성함에 있어서는 상기 요철 구조 중 1 이상으로 구성된 광반사 구조들에서 선택된 1이상의 조합이 이용될 수 있다. 상기 프리즘 형태란, 도1a에 예시된 바와 같이, 단면의 모양이 정삼각형 또는 이등변 삼각형이고 표면은 평탄한 삼각기둥의 형태를 의미한다. 상기 프리즘 유사 형태란, 도 1b 내지 도 1d에 예시된 바와 같이, 단면의 모양이 삼각형을 기반으로 꼭지점이 절단된 형태(1c) 또는 꼭지점이 라운드 형상인 형태(1d)를 포함한다. 또한, 도 1b에 예시된 바와 같이, 삼각형의 단면이 규칙적으로 이격된 형태도 프리즘 유사형태에 포함된다.
상기 광반사 구조는 소정의 구조가 규칙적으로 배열되어 일반적으로 확대된 평면도는 일정간격(피치 간격)으로 이격된 직선의 형태로 그려질 수 있다. 한편, 상기 광산란 구조는 입사된 광이 예측되는 경로로 반사되지 않고 난반사되어 사람의 눈에 인지되는 반사광이 적어 패턴 상에서 상대적으로 어두워 보이거나 뿌옇게(milky&shadow) 보이도록 하는 구조라면 모두 포함될 수 있다. 대표적인 광 산란 구조에는 도 2에 예시된 바와 같이 단면이 불규칙적인 형태(2a) 또는 반구면의 렌즈가 배열된 형태(2b)가 포함될 수 있다.
본 발명의 일구현예 따른 이형필름의 패턴층에 형성된 광반사 구조는 규칙적인 프리즘 형태의 요철 또는 렌티큘러 형태의 요철일 수 있다. 상기 프리즘 형태의 요철 구조를 인조피혁의 표면에 적절하게 배열하여 최종 제품인 인조피혁에 전사될 반사패턴(30)을 형성할 수 있다.
또한, 이형필름의 패턴층에 광반사구조를 문자형태로 배열함으로써 시인성이 향상된 문자를 인조피혁의 표면에 전사할 수 있다. 도4에 예시된 문자는 본 발명의 일 구현예에 따른 이형필름의 패턴층에 구현되어 인조피혁에 전사된 문자의 상세 구조를 도해한 것일 수 있다.
인조피혁에서와 마찬가지로, 이형필름에서도 상기 광반사 구조의 요철의 크기는 도형간의 간격 및 기타 변수를 통해 나타낼 수 있다. 예를 들어, 도1에 예시된 프리즘 형태의 경우 삼각형의 꼭지점과 꼭지점 사이의 거리인 피치(p)가 5 내지 1000㎛일 수 있다. 일반적으로 프리즘 형태에서는 상기 피치와 단면각(A)이 결정되면 높이(h)가 결정된다. 상기 단면각(A)은 5˚ 내지 170˚일 수 있다. 본 발명에서는 광반사 구조의 크기를 프리즘 또는 렌티큘러 형태의 피치를 의미하는 것으로 정의한다. 따라서, 광반사 구조가 다각뿔의 형태일 경우 크기는 다각뿔의 가장 긴 밑변으로 정의되고, 원뿔 형태일 경우에는 지름으로 정의될 수 있다. 또한 높이는 밑면으로부터 꼭지점까지 수직선을 연결했을 때 가장 높은 길이를 의미한다.
특히, 도5에 예시된 코너큐브 형태를 전사할 수 있도록 이형필름의 패턴층을 형성하면, 인조피혁에서 재귀반사 효과를 가지는 패턴을 구현하는 것이 가능하다.
표면에 광반사 제어구조를 포함하는 인조피혁에 있어서, 광반사 효과를 극대화하여 시인성이 향상된 패턴을 형성하기 위해서는 광반사 구조를 구성하는 요철 형태의 표면이 평탄해야 하므로, 이형필름의 광반사 구조를 구성하는 요철 형태의 표면도 평탄해야 한다. 따라서, 시인성을 확보하는 측면에서 상기 요철 형태의 표면 조도(Ra)는 1.5㎛ 이하일 수 있다.
상기 수지 스킨층을 형성하는 단계(S2)는 수지 용액을 상기 이형필름 상에 도포 및 건조하는 단계로서, 수지 용액은 유기 용매 및 수지를 포함하는 용제형 수지 용액을 사용하거나 수용성 수지를 사용하여 물을 포함하는 수용성 수지 용액을 사용할 수 있다.
상기 수지 용액은 수지 및 유기 용제(또는 물) 외에 색상을 구현하는 다양한 형태의 안료 및 염료 등을 더 포함할 수 있다. 예를 들어 수지 100 중량부에 대하여 유기용제(또는 물, 또는 이의 혼합) 200 내지 600 중량부를 혼합하고, 염료나 안료를 0 내지 20 중량부를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 수지는 폴리우레탄, 폴리올레핀, 폴리염화비닐, 에나멜, 폴리카보네이트 및 실리콘 등을 사용할 수 있다.
상기 유기용제는 메틸에틸케톤(Methylethylketone, MEK), 디메틸포름아미드(Dimethylformamide, DMF), 디메틸아세트아미드(Dimethylacetamide, DMAc) 등을 사용할 수 있다.
상기 수지 스킨층은 용도, 내구성 및 재료 비용을 고려하여 적절한 두께를 갖도록 형성될 수 있다.
또한 상기 수지 스킨층 제조단계(S2)는 적어도 2회 이상 반복되어, 도 8에 예시된 바와 같이, 제1 수지 스킨층(81) 및 제2 수지 스킨층(82)을 포함하는 적어도 2 이상의 수지 스킨층(80)을 형성할 수 있다. 즉 이형필름 상에 혼합용액을 1차 도포 및 건조하여 제1 수지 스킨층(81)을 형성하고, 제1 수지 스킨층(81) 상에 혼합용액을 2차 도포 및 건조하여 제2 수지 스킨층(82)을 형성할 수 있다.
상기 합지하는 단계(S3)는 상기 수지 스킨층(80) 상에 접착층(83)을 형성한 후 원단(84)과 합지하여 인조피혁을 형성하는 단계이다. 더욱 구체적으로는 상기 수지 스킨층 상에 접착제를 도포 및 건조하여 접착층을 형성하고 직물이나 편물 또는 부직포 등의 원단을 합지하는 단계이다.
상기 인조피혁(90)을 얻는 단계(S4)는 수지 스킨층으로부터 이형필름을 제거하여 이형필름 상의 요철 형태가 수지 스킨층에 전사된 인조피혁을 얻는 단계이다. 이형필름을 제거하는 방식에는 제한이 없으나, 물리적인 힘을 가하여 이형필름을 뜯어내는 방식으로 제거할 수 있다.
제조예
이형필름의 제조
두께 100㎛의 PET 필름(기저층)과 광반사 제어구조를 구성하는 요철이 형성되어 있는 스탬프 금형 사이에 UV 경화성 수지를 주입하고, 상기 스탬프 금형을 가압하여 기재층과 스탬프 금형 사이에 일정두께를 유지시켰다. PET면에 500 mJ/㎠자외선을 조사한 후에, 상기 스탬프 금형을 탈형하고 PET의 표면에 미세 요철을 형성하여 PET 기재 상에 패턴층을 형성하였다. 상기 경화된 패턴층 상에 실리콘을 0.3 ~ 1.0 ㎛ 두께로 도포하여 이형층을 형성하였다.
상기 패턴층의 UV 경화성 수지의 조성은 아래 표 1에 나타내었다.
| 구분 | 중량% | 비고 |
| SR259 | 30 | 자외선 경화형 모노머 |
| SR348 | 30 | 자외선 경화형 모노머 |
| SR351 NS | 10 | 자외선 경화형 모노머 |
| SR506 NS | 25 | 자외선 경화형 모노머 |
| IRGACURE 184 | 3 | 광중합 개시제 |
| IRGACURE TPO | 2 | 광중합 개시제 |
| 100 |
인조피혁의 제조
폴리우레탄 수지 100 중량부 및 MEK 500 중량부를 혼합하여 제조된 우레탄 조성물을 200㎛ 코팅바를 이용하여 상기 제조한 이형필름 상에 코팅하고, 80℃ 열풍건조 오븐에서 5분동안 건조시켜 약 20㎛의 폴리우레탄 스킨층을 형성시켰다. 상기의 코팅공정을 3회 반복하여 최종 폴리우레탄 스킨층의 두께를 약 60㎛로 형성하였다.
상기 스킨층 상에 접착제를 도포하고 부직포 원단을 합지하였다. 이후, 상기 폴리우레탄 스킨층과 이형필름의 이형층을 분리하여 인공피혁을 수득하였다.
수득된 인공피혁은 광반사 제어구조로 이루어진 다양한 패턴 및 문자를 포함하였고, 그 패턴 및 문자의 시인성이 매우 훌륭하였다.
본 발명의 인조피혁 제조용 이형필름으로 제조된 인조피혁은 시인성이 높고 미려한 패턴을 포함할 수 있어, 의류, 가방류, 신발류 다양한 분야에 적용될 수 있다.
30: 반사패턴
31: 광산란 구조
70: 이형필름
71: 기재층
72: 패턴층
73: 이형층
80: 수지층
83: 접착층
84: 원단
90: 인조피혁
31: 광산란 구조
70: 이형필름
71: 기재층
72: 패턴층
73: 이형층
80: 수지층
83: 접착층
84: 원단
90: 인조피혁
Claims (14)
- 광반사 제어 구조를 배열하여 형성된 패턴을 포함하는 인조피혁에 있어서, 상기 광반사 제어구조는 광반사 구조 및 광산란 구조를 포함하며, 상기 광반사 구조는 프리즘 형태 및 이의 유사형태, 렌티큘러 형태 및 이의 유사형태, 다각뿔 형태, 원뿔 형태 또는 코너큐브 형태 및 이의 유사형태의 요철 구조에서 선택된 1이상의 조합에 의해 형성된 것인, 인조피혁.
- 제1항에 있어서, 상기 패턴은 문자, 도형, 홀로그램에서 선택되는 1 이상인 것인, 인조피혁.
- 제1항에 있어서, 상기 광산란 구조는 모스아이 형태, 불규칙 요철 형태, 반구면 배열 형태에서 선택된 1 이상의 구조로 이루어진 것인, 인조피혁.
- 제1항에 있어서, 상기 요철 구조는 크기가 5 내지 1000㎛ 인 것인, 인조피혁
- 제1항에 있어서, 상기 광반사 구조에 있어서 빛이 반사되는 표면의 표면조도(Ra)가 1.5㎛ 이하인 것인, 인조피혁.
- 기재층, 패턴층 및 이형층을 포함하고,
상기 기재층은 폴리스티렌(Polystyrene: PS), 폴리프로필렌(Polypropylene: PP), 폴리에틸렌테레프탈레이트(Polyethylene terephthalate: PET) 및 폴리비닐클로라이드(Polyvinylchloride: PVC)로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나 이상을 포함하여 형성되고,
상기 패턴층은 표면에 광반사 제어구조를 포함하며,
상기 이형층은 금속증착층 또는 실리콘인 것인, 인조피혁 제조용 이형필름. - 제6항에 있어서, 상기 패턴층은 광경화성 수지를 포함하는 것인, 인조피혁 제조용 이형필름
- 제6항에 있어서, 상기 광반사 제어구조는 광반사 구조 및 광산란 구조를 포함하며, 상기 광반사 구조는 프리즘 형태 및 이의 유사형태, 렌티큘러 형태 및 이의 유사형태, 다각뿔 형태, 원뿔 형태 또는 코너큐브 형태 및 이의 유사형태의 요철 구조에서 선택된 1이상의 조합에 의해 형성된 것인, 인조피혁 제조용 이형필름.
- 제8항에 있어서, 상기 광반사 구조에서 빛이 반사되는 표면의 표면조도(Ra)가 1.5㎛ 이하인 것인,
- 이형필름을 준비하는 단계, 수지 스킨층을 형성하는 단계; 상기 수지 스킨층 상에 접착층을 형성한 후 원단과 합지하는 단계 및 상기 수지 스킨층으로부터 이형필름을 제거하여 인조피혁을 수득하는 단계를 포함하는 인조피혁의 제조방법.
- 광반사 제어구조를 포함하는 패턴층, 상기 패턴층을 지지하는 기재층 및 상기 패턴층 상에 이형층을 포함하는 이형필름을 준비하는 단계(S1), 상기 이형필름의 이형층 상에 수지 용액을 도포하고 건조하여 수지 스킨층을 형성하는 단계(S2) 및 상기 수지 스킨층 상에 접착층을 형성한 후 원단과 합지하는 단계(S3)를 포함하고, 상기 수지 스킨 층으로부터 이형필름을 제거하여 인조피혁을 수득하는 단계(S4)를 포함하는 인조피혁의 제조방법.
- 제10항 또는 제11항에 있어서, 상기 이형필름을 준비하는 단계는 상기 기재층 상에 UV 경화수지를 도포하는 공정, 상기 UV 경화수지를 경화하여 광반사 제어구조를 포함하는 패턴층을 형성하는 공정 및 상기 패턴층 상에 이형층을 형성하는 공정(S1c)을 포함하는 것인, 이형필름의 제조방법.
- 제10항 또는 제11항에 있어서, 상기 합지하는 단계는 상기 수지 스킨층 상에 접착제를 도포하고 건조하여 접착층을 형성하고, 직물, 편물 또는 부직포 등의 원단을 합지하는 단계인, 인조피혁의 제조방법.
- 제10항 또는 제11항에 있어서, 상기 인조피혁을 수득하는 단계는 수지 스킨층으로부터 이형필름을 제거하여 이형필름 상의 요철 형태가 수지 스킨층에 전사된 인조피혁을 얻는 단계인, 인조피혁의 제조방법.
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