KR20210028039A - 글라스틱 기판의 열성형 시 적용되는 보호필름 및 보호필름 제조 방법 - Google Patents

글라스틱 기판의 열성형 시 적용되는 보호필름 및 보호필름 제조 방법 Download PDF

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Abstract

글라스틱(glastic) 기판을 3D 열성형 진행시 사용되는 보호 필름 및 이러한 보호필름의 제조 방법이 개시된다.
보호필름은
하드코팅층;
상기 PMMA/PC 기판의 3D 열성형시 내열성 보강을 위한 것으로서, 상기 하드코팅층의 하부에 형성되는 CPP필름층;
상기 CPP필름층에 점착성을 부여함과 더불어 상기 PMMA/PC 기판의 3D 열성형시 상기 CPP필름층의 내열성을 보강하기 위한 것으로서, 상기 CPP필름층의 하부에 형성된 점착층; 및
상기 점착층의 하부에 합지된 이형필름;을 포함하며,
여기서, 상기 하드코팅층의 두께는 3~30㎛ 이고,
상기 CPP필름층의 두께는 60~150㎛이며
상기 점착층의 두께는 1~30㎛ 이고,
상기 이형필름의 두께는 19~100㎛인 것을 특징으로 한다.

Description

글라스틱 기판의 열성형 시 적용되는 보호필름 및 보호필름 제조 방법 {Protecting film applied during heat molding of glastic substrate and method for producing the same}
본 발명은 글라스틱(Glastic; 폴리카르보네이트(PC)와 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)를 혼합하여 제조되는 소재) 기판을 3D 열성형 진행시 사용되는 보호필름 및 이러한 보호필름의 제조 방법에 관한 것이다.
오늘날 스마트폰이나 태블릿 PC 등과 같은 다양한 모바일 기기는 우수한 이동성(Mobility), 처리 역량(Processing power) 및, 제어(Control) 특성을 가지므로 언제 어디서나 다양한 정보를 다운로드 및/또는 업로드할 수 있다는 장점을 가지므로 현대인의 생활에 있어 그 활용도 및 사용빈도는 급속히 확장되는 추세에 있다.
이러한 모바일 기기는 본질적으로 간편한 휴대성을 그 주요 특징의 하나로 하므로, 전자 기술의 발전에 따라 급속한 고기능화에도 불구하고 경박단소화(輕薄短小化)되는 추세에 있다.
그러나 전술한 모바일 기기의 경박단소화 추세에 부응하기 위한 일환으로서의 종래의 기술에 의한 보호 케이스의 박형화는 강도 또는 내충격성을 고려할 때 이를 희생하는 두께 이하로 할 수는 없으므로 한계에 봉착된 것으로 믿어져 왔다.
부연하면, 일반 모바일 기기, 그 중에서도 특히 소형 제품인 피처폰(pitcher phone)이나 스마트폰과 같은 5인치 정도의 크기를 가지는 수지재(樹脂材) 본체 케이스의 두께는 일반적으로 최소 0.8mm 이상, 그리고 흔하게는 약 1mm 이상이며, 노트북과 같은 약 20인치 크기의 수지재 본체 케이스의 경우에는 일반적으로 약 2mm 정도의 두께가 요구된다.
상기한 모바일 기기용 본체 케이스의 소재로서는 열가소성 수지인 폴리카보네이트(PC), 폴리아크릴레이트(PA), 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS), PA와 ABS의 알로이(alloy), 또는 유리 섬유 촙(chop)을 충진재(filler)로서 상기한 수지원료와 균질하게 단순 혼합한 것들을 들 수 있다.
모바일 기기의 케이스의 재질과 관련하여, 최근에는 폴리카르보네이트(PC)와 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)를 혼합하여 제조되는 글라스틱(glastic)이 각광 받고 있다.
폴리카르보네이트(PC)와 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)는 투명성 외에 광학 성능을 비롯하여 표면경도, 굴절률 등 많은 점에서 서로 다른 특성을 가지고 있다. 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)는 경도 3H로 단단하지만, 폴리카르보네이트(PC)의 경우는 2B로서 굉장히 부드럽고 손상되기 쉽다.
따라서 종래에는 폴리카르보네이트(PC)를 모바일 기기의 가장 바깥 부분에는 사용할 수 없었지만 최근에는 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)와 블렌딩(blending)함에 의해 모바일 기기의 본체 케이스 및 보호 커버에 적용하는 것이 가능해졌다. 한편, 종래에는 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)를 3D 구조를 가지도록 성형하는 것이 어려웠지만 이와 같이 폴리카르보네이트(PC)와 블렌딩함에 의해 3D 구조를 가지도록 성형하는 것이 가능하게 되었다.
도 1은 PC, PMMA/PC, PMMA 각각의 응력-변형특성 및 동적 점탄성 특성을 나타낸다.
도 1의 왼쪽 그래프(a)는 PC, PMMA/PC, PMMA 각각의 응력-변형특성을 보이는 것이다. 도 1의 왼쪽 그래프(a)에서 곡선1은 PMMA이지만 굉장히 탄성률이 높은 반면, 완전히 늘어나지 못하고 바로 파단(破斷)되어 버린다. 한편, 곡선4는 PC이며 탄성률은 PMMA보다 떨어지지만 파단 성능은 우수함을 알 수 있다. PC/PMMA=80/20 블렌드(곡선2, 곡선3)에서는 그 중간의 성능을 발현하고 있음을 알 수 있다.
도 1의 오른쪽 그래프(b)는 PC, PMMA/PC, PMMA 각각의 동적 점탄성 특성을 나타낸다. 도 1의 오른쪽 그래프(b)에 있어서, tanδ의 피크는 유리전이점에 해당하는데 PMMA/PC의 경우 150 ~170℃ 사이에서 tanδ의 피크가 형성되고 있음을 알 수 있다.
고분자 물질은 점탄성 물질(viscoelastic materials)에 해당하며 이상적 고체의 특성과 이상적 액체의 특성이 공존하는 물질로써 탄성과 점성을 동시에 지닌다. tanδ는 물질의 댐핑(damping) 능력을 나타내는 척도이다.
폴리카르보네이트(PC)와 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)를 블렌딩한 것(PMMA/PC)으로서 글라스(glass) 대체용으로 압출 시트로 제작된 글라스틱 Mitsubishi Rayon MR58의 예를 들 수 있다.
글라스틱 Mitsubishi Rayon MR58은 일본 소재의 미츠비시 가스 케미칼(Mitsubishi Gas Chemical)로부터 입수가능한 폴리카르보네이트(PC)/폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 복합 패널이다.
따라서 글라스틱 기판을 3D 성형하는 방법에 대한 필요성이 대두되고 있는 실정이다.
대한민국 특허청 등록특허 10-1206328 (2012.11.23.) 대한민국 특허청 등록특허 10-1522838 (2015.05.27.) 대한민국 특허청 등록특허 10-1866784 (2018.06.12.)
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 고안된 것으로서
글라스틱 기판을 3D 열성형시 적용되는 보호필름을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기의 보호필름을 제조하는 방법을 제공하는 것에 있다.
상기의 목적을 달성하는 본 발명에 따른 보호필름의 일 실시 예는
130℃ 내지 160℃ 의 금형 온도에서 3D 열성형되는 PMMA/PC 기판의 표면 상태를 보호하기 위해 적용되는 보호 필름에 있어서,
하드코팅층;
상기 PMMA/PC 기판의 3D 열성형시 내열성 보강을 위한 것으로서, 상기 하드코팅층의 하부에 형성되는 CPP필름층;
상기 CPP필름층에 점착성을 부여함과 더불어 상기 PMMA/PC 기판의 3D 열성형시 상기 CPP필름층의 내열성을 보강하기 위한 것으로서, 상기 CPP필름층의 하부에 형성된 점착층; 및
상기 점착층의 하부에 합지된 이형필름;을 포함하며,
여기서, 상기 하드코팅층의 두께는 3~30㎛ 이고,
상기 CPP필름층의 두께는 60~150㎛이며
상기 점착층의 두께는 1~30㎛ 이고,
상기 이형필름의 두께는 19~100㎛인 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 하드코팅층은 열경화 하드코팅제로 이루어지며,
상기 열경화 하드코팅제는
poly ethylene oxide 10~20 중량부, poly tetramethylene oxide 10~20 중량부, poly isobutyene 5~10 중량부, poly ethylene adipate 20~30 중량부, poly caprolactone 5~10 중량부를 포함하는 폴리올단량체;
toluene di-isocyanate 2~4 중량부, 4.4`-diphenylmethane diisocyanate 2~4 중량부를 포함하는 이소시아네이트단량체;
Tetrad-x N,N,N,N-Tetraglycidyl meta xylene diamine 0.5~1 중량부를 포함하는 촉매; 및
Acetyl-acetone 1 중량부를 포함하는 지연제;를
포함하는 것을 특징으로 한다.
상기의 목적을 달성하는 본 발명에 따른 보호필름의 다른 실시예는
130℃ 내지 160℃ 의 금형 온도에서 3D 열성형되는 PMMA/PC 기판의 표면 상태를 보호하기 위해 적용되는 보호 필름에 있어서,
하드코팅층;
상기 PMMA/PC 기판의 3D 열성형시, 상기 PMMA/PC 기판의 외관 상태를 보호하기 위한 것으로서, 상기 하드코팅층의 하부에 형성되며, LDPE+HDPE 복합 필름으로 이루어지는 LDPE+HDPE복합필름층;
상기 PMMA/PC 기판의 3D 열성형시, 상기 LDPE+HDPE 복합 폴리에틸렌 필름의 내열성 보강을 위한 것으로서 상기 LDPE+HDPE복합필름층의 하부에 형성된 점착층; 및
상기 점착층의 하부에 합지된 이형필름;을 포함하며,
여기서, 상기 하드코팅층의 두께는 3~30㎛ 이고,
상기 LDPE+HDPE복합필름층의 두께는 60~150㎛이며
상기 점착층의 두께는 1~30㎛ 이고,
상기 이형필름의 두께는 19~100㎛인 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 하드코팅층은 열경화 하드코팅제로 이루어지며,
상기 열경화 하드코팅제는
poly ethylene oxide 10~20 중량부, poly tetramethylene oxide 10~20 중량부, poly isobutyene 5~10 중량부, poly ethylene adipate 20~30 중량부, poly caprolactone 5~10 중량부를 포함하는 폴리올단량체;
toluene di-isocyanate 2~4 중량부, 4.4`-diphenylmethane diisocyanate 2~4 중량부를 포함하는 이소시아네이트단량체;
Tetrad-x N,N,N,N-Tetraglycidyl meta xylene diamine 0.5~1 중량부를 포함하는 촉매; 및
Acetyl-acetone 1 중량부를 포함하는 지연제;를
포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 LDPE+HDPE복합필름층은 99~60%의 LDPE 및 1~40%의 HDPE를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기의 다른 목적을 달성하는 본 발명에 따른 보호필름 제조 방법은
130℃ 내지 160℃ 의 금형 온도에서 3D 열성형되는 PMMA/PC 기판의 표면 상태를 보호하기 위해 적용되는 보호 필름을 제조하는 방법에 있어서,
열경화 하드코팅제를 준비하는 과정;
CPP 필름을 준비하는 과정;
점착제를 준비하는 과정;
CPP 필름으로 이루어지는 CPP필름층을 형성하는 CPP필름층 형성 과정;
상기 열경화 하드코팅제를 상기 CPP필름층의 상부에 도포하여 하드코팅층을 형성하는 하드코팅층 형성 과정;
상기 점착제를 상기 CPP필름층의 하부에 도포하여 점착층을 형성하는 점착층 형성 과정; 및
상기 점착층의 하부에 이형필름을 합지하는 이형필름 합지 과정;
을 포함한다.
여기서, 상기 열경화 하드코팅제 준비 과정은
1차로 poly ethylene oxide 10~20 중량부, poly tetramethylene oxide 10~20 중량부, poly isobutyene 5~10 중량부, poly ethylene adipate 20~30 중량부, poly caprolactone 5~10 중량부를 포함하는 폴리올단량체를 투입하며, 250RPM으로 30~40분 교반 및 균일 배합하는 과정;
2차로 1차 교반중인 폴리올단량체에 Tetrad-x N,N,N,N-Tetraglycidyl meta xylene diamine 0.5~1 중량부를 포함하는 촉매와 Acetyl-acetone을 정량 투입하여 20분 추가 교반 및 배합하는 과정;
3차로 2차 교반중인 조성물에 toluene di-isocyanate 2~4 중량부, 4.4`-diphenylmethane diisocyanate 2~4 중량부를 포함하는 이소시아네이트단량체를 투입하여 20분 추가 배합하여 열경화 하드코팅제를 조성하는 과정을 포함한다.
여기서, 상기 폴리올단량체는
poly ethylene oxide 10~20 중량부, poly tetramethylene oxide 10~20중량부, poly isobutyene 5~10 중량부, poly ethylene adipate 20~30 중량부, poly caprolactone 5~10 중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 이소시아네이트단량체는 toluene di-isocyanate 2~4 중량부, 4.4`-diphenylmethane diisocyanate 2~4 중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 점착제 준비 과정은
아크릴계 단량체로서 2-에칠핵실아크릴 모노머(2-EHAM) 10~20 중량부, 부틸아크릴레이트(BA) 5~10 중량부, 메틸아크릴레이트(MA) 3~10 중량부, 2-하이드록실 에칠 아크릴레이트 1~3 중량부를 아크릴산 0.1~1 중량부를 포함하는 아크릴 모너머와 에틸아세테이트 40~60 중량부, 아세톤 10~20 중량부를 포함하는 용제 그리고 아조비스이소부틸나이트릴(AIBN) 0.1~0.3 중량부를 포함하는 개시제를 반응기에 투입하고,
상기 반응기 외부에 75℃ 온수를 채워 넣어 서서히 75℃로 승온을 시킨 후 12시간 유지시켜 점착제를 제조하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 점착제 준비 과정은 MEK(methyl ethyl ketone), EA(Ethyl Acetate) 용제를 1:1 혼합하여 250RPM으로 교반하여 점착제 100%기준으로 고형분 40%가 되도록 조절하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 하드코팅층 형성 과정은
상기 CPP필름층 형성 과정에서 형성된 CPP필름층 상에 상기 열경화 하드코팅제 준비 과정에서 준비된 열경화 하드코팅제를 라인스피드 15~30m/min속도로 1~30㎛ 코팅 후 100℃ 온도로 열풍 건조시켜 상기 하드코팅층을 형성하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 점착층 형성 과정은 슬롯다이 코팅 공정을 이용하여 수행되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 점착층의 점착력은 SUS304 기준 10~300gf/25mm인 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 점착층 형성 과정은 상기 점착제 준비 과정에 의해 준비된 점착제에 작업 조건에 따라 상기 점착제에 아지리딘 경화제(2-ethyl-2-[[3-(2-methylaziridin-1-yl)propionyl]methyl]propane-1,3-diyl bis(2-methylaziridine-1-propionate) 1 ~ 10 중량부를 첨가하여 사용하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 점착층 형성 과정은 슬롯다이 코팅 공정 진행시 작업 조건에 맞게 상기 점착제의 고형분을 20~30%로 조정하여 사용하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 이형필름 합지 과정은 상기 점착층의 하부에 3~7kgf 압력으로 19~50㎛의 이형필름을 합지하는 것을 특징으로 한다.
상기의 다른 목적을 달성하는 본 발명에 따른 보호필름 제조 방법의 다른 실시예는
130℃ 내지 160℃ 의 금형 온도에서 3D 열성형되는 PMMA/PC 기판의 표면 상태를 보호하기 위해 적용되는 보호 필름을 제조하는 방법에 있어서,
열경화 하드코팅제를 준비하는 과정;
LDPE+HDPE 복합 폴리에틸렌 수지를 준비하는 과정;
점착제를 준비하는 과정;
LDPE+HDPE 복합 폴리에틸렌 수지로 이루어지는 LDPE+HDPE복합필름층을 형성하는 LDPE+HDPE복합필름층 형성 과정;
상기 열경화 하드코팅제를 상기 LDPE+HDPE복합필름층의 상부에 도포하여 하드코팅층을 형성하는 하드코팅층 형성 과정;
상기 점착제를 상기 LDPE+HDPE복합필름층의 하부에 도포하여 점착층을 형성하는 점착층 형성 과정; 및
상기 점착층의 하부에 이형필름을 합지하는 이형필름 합지 과정;
을 포함하며,
여기서, 상기 LDPE+HDPE 복합 폴리에틸렌 필름 형성 과정은
LDPE 알갱이로 된 레진 및 HDPE 알갱이로 된 레진이 99~60%;1~40%로 혼합된 것을 310℃의 온도에서 용융하여 60~120m/min의 Line Speed로 20~50㎛의 두께로 압출하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 열경화 하드코팅제 준비 과정은
1차로 poly ethylene oxide 10~20 중량부, poly tetramethylene oxide 10~20 중량부, poly isobutyene 5~10 중량부, poly ethylene adipate 20~30 중량부, poly caprolactone 5~10 중량부를 포함하는 폴리올단량체를 투입하며, 250RPM으로 30~40분 교반 및 균일 배합하는 과정;
2차로 1차 교반중인 폴리올단량체에 Tetrad-x N,N,N,N-Tetraglycidyl meta xylene diamine 0.5~1 중량부를 포함하는 촉매와 Acetyl-acetone을 정량 투입하여 20분 추가 교반 및 배합하는 과정;
3차로 2차 교반중인 조성물에 toluene di-isocyanate 2~4 중량부, 4.4`-diphenylmethane diisocyanate 2~4 중량부를 포함하는 이소시아네이트단량체를 투입하여 20분 추가 배합하여 열경화 하드코팅제를 조성하는 과정을 포함한다.
여기서, 상기 폴리올단량체는
poly ethylene oxide 10~20 중량부, poly tetramethylene oxide 10~20 중량부, poly isobutyene 5~10 중량부, poly ethylene adipate 20~30 중량부, poly caprolactone 5~10 중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 이소시아네이트단량체는 toluene di-isocyanate 2~4 중량부, 4.4`-diphenylmethane diisocyanate 2~4 중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 LDPE+HDPE 복합 폴리에틸렌 수지를 준비하는 과정은
LDPE 알갱이로 된 레진 및 HDPE 알갱이로 된 레진이 99~60%;1~40%로 혼합된 것을 310℃의 온도에서 용융하여 LDPE+HDPE 복합 폴리에틸렌 수지를 준비하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 점착제 준비 과정은
아크릴계 단량체로서 2-에칠핵실아크릴 모노머(2-EHAM) 10~20 중량부, 부틸아크릴레이트(BA) 5~10 중량부, 메틸아크릴레이트(MA) 3~10 중량부, 2-하이드록실 에칠 아크릴레이트 1~3 중량부를 아크릴산 0.1~1 중량부를 포함하는 아크릴 모너머와 에틸아세테이트 40~60 중량부, 아세톤 10~20 중량부를 포함하는 용제 그리고 아조비스이소부틸나이트릴(AIBN) 0.1~0.3 중량부를 포함하는 개시제를 반응기에 투입하고,
상기 반응기 외부에 75℃ 온수를 채워 넣어 서서히 75℃로 승온을 시킨 후 12시간 유지시켜 점착제를 제조하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 점착제 준비 과정은 MEK(methyl ethyl ketone), EA(Ethyl Acetate) 용제를 1:1 혼합하여 250RPM으로 교반하여 점착제 100%기준으로 고형분 40%가 되도록 조절하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 LDPE+HDPE복합필름층 형성 과정은
용융된 LDPE+HDPE 복합 폴리에틸렌 수지를 60~120m/min의 라인 스피드(Line Speed)로 60~150㎛의 두께로 압출하여 LDPE+HDPE 복합 필름을 형성하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 LDPE+HDPE 복합 필름 형성 과정은 블로우 및 티다이(T-Die) 공정을 이용하여 수행되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 하드코팅층 형성 과정은
상기 LDPE+HDPE복합필름층 형성 과정에서 형성된 LDPE+HDPE복합필름층 상에 상기 열경화 하드코팅제 준비 과정에서 준비된 열경화 하드코팅제를 라인스피드 15~30m/min속도로 1~30㎛ 코팅 후 100℃ 온도로 열풍 건조시켜 상기 하드코팅층을 형성하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 점착층 형성 과정은 슬롯다이 코팅 공정을 이용하여 수행되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 점착층의 점착력은 SUS304 기준 10~300gf/25mm인 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 점착층 형성 과정은 상기 점착제 준비 과정에 의해 준비된 점착제에 작업 조건에 따라 상기 점착제에 아지리딘 경화제(2-ethyl-2-[[3-(2-methylaziridin-1-yl)propionyl]methyl]propane-1,3-diyl bis(2-methylaziridine-1-propionate) 1 ~ 10 중량부를 첨가하여 사용하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 점착층 형성 과정은 슬롯다이 코팅 공정 진행시 작업 조건에 맞게 상기 점착제의 고형분을 20~30%로 조정하여 사용하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 이형필름 합지 과정은 상기 점착층의 하부에 3~7kgf 압력으로 19~50㎛의 이형필름을 합지하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 보호필름은 하드코팅층, CPP 필름 혹은 LDPE+HDPE 복합 필름의 적층 구조로 제작되어 높은 금형 온도에서 열성형시 안정적이며 곡면 포밍시 보호필름이 들뜨는 것 및 점착제가 기재로 전이 혹은 전사되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명에 따른 보호필름 제조 방법은 높은 금형 온도에서 열성형시 안정적이며 곡면 포밍시 보호필름이 들뜨는 것 및 점착제가 기재로 전이 혹은 전사되는 것을 방지하는 보호필름을 제공하는 효과를 갖는다.
도 1은 PC, PMMA/PC, PMMA 각각의 응력-변형특성 및 동적 점탄성 특성을 나타낸다.
도 2는 오렌지필 현상을 보이는 사진 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 보호필름의 일 실시예의 구성을 보인다.
도 4은 본 발명에 따른 보호필름의 다른 실시예의 구성을 보인다.
도 5는 본 발명에 따른 보호필름 제조 방법의 일 실시예를 보이는 흐름도이다.
도 6은 본 발명에 따른 보호필름 제조 방법의 다른 실시예를 보이는 흐름도이다.
도 7은 본 발명에 따른 보호필름을 적용하여 글라스틱 기판을 3D 성형하는 예를 보인다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소로 사용하였다.
제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품, 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 본 발명이 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.
먼저 본 발명의 명세서 전반을 통하여 사용되는 “모바일 기기(mobile [0042] device)”란 용어는 휴대폰(Cellular Phone), MP3(MPEG(Moving Pictures Experts Group)-1 Audio Layer-3), PMP(Portable Media Player), PDA(Personal Digital Assistant), 랩톱(laptop) 노트북, 미니 노트북, UMPC(Ultra-mobile Personal Computer), 태블릿 PC, 스마트폰(smart phone), 차량 거치용 네비게이션(Navigation), 휴대용 게임기기(Play Station Portable), 전자사전 등 휴대 가능하고 정보의 업로드 및/또는 다운로드가 가능한 모든 전자기기를 지칭한다.
또한 “포밍(forming)”이라는 용어는 플라스틱 기판을 가열 금형 내에서 가압하여 소정의 형태로 형상화하는 것으로 정의되며, “포밍체(formed body)”라는 용어는 상기한 소정의 형태로 형상화된 모바일 기기 케이스의 형태가 일반적이나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 특정한 성형품의 형태일 수도 있음은 물론이다.
또한 “케이스(case)”라는 용어는 본체 케이스, 상부 케이스, 하부 케이스 등을 포함하는 것으로 정의된다.
본 발명의 실시예에 있어서 글라스틱 기판으로서 MR58 즉, 일본 소재의 미츠비시 가스 케미칼(Mitsubishi Gas Chemical)로부터 입수 가능한 폴리카르보네이트/폴리메틸메타크릴레이트 복합 패널을 사용하고 있다.
글라스틱 기판을 열성형하여 모바일 기기의 본체 케이스 및 보호 커버를 제조하는 경우 글라스틱 기판의 긁힘, 이물 흡착, 후공정 진행시 오염 등을 방지하기 위해 보호필름을 적용할 필요가 있다.
또한 글라스틱 기판의 경우 130℃ 이하에서 열성형시 가공성이 떨어지며 좌,우 틀어짐이 발생하는 등 작업성이 떨어지고 불량률이 높아져 양산의 어려움이 발생 되었다.
이에 따라, 본 출원인은 글라스틱 기판에 여러 가지 재질의 보호필름을 적용하여 모바일 기기의 본체 케이스를 제조하기 위한 실험을 실시하였다.
먼저, 글라스틱 기판 상에 폴리에틸렌(PE) 재질의 보호필름(이하, PE 보호필름이라 함)을 적층한 후 이 적층체를 3D 포밍기에 적용하여 포밍함에 의해 모바일 기기의 본체 케이스 및 보호 케이스를 제조해 보았다.
PE 보호필름을 적용한 결과, 본 출원인은 130℃ 이상에서 열성형시 PE 보호필름이 녹는 현상으로 인하여 포밍 작업시 어려움이 발생하는 것을 알 수 있었다.
본 출원인은 PE 보호필름 이외에도 다양한 재질의 보호필름을 적용해 보았으나 생산성 및 불량률을 만족하는 결과를 얻을 수 없었다.
표 1은 보호필름으로 사용되었던 다양한 기재들에 대한 실험 결과를 보인다.
구분 PE 필름 PET 필름 OPP 필름 나일론필름 TPU 필름
열성형성
(150℃/10min)		 PE녹음 및
점착제 전이		 주름 및 들뜸 주름 및 들뜸 주름 및 들뜸 양호
기재표면 - - 오렌지필 오렌지필 오렌지필
PE 필름; PolyEthylene filmPET 필름; PolyEthylene Terephthalate film
OPP 필름; Oriented PolyPropylene film
TPU 필름; Thermoplastic PolyRrethane film
CPP 필름; Cast PolyPropylene film
*** “-”는 기재 표면에 오렌지필 현상이 없음을 나타낸다.
표 1에 있어서, 오렌지 필(ORANGE PEEL)은 성형 가공된 글라스틱 기판의 표면에서 오렌지 껍질 모양의 우둘두툴한(요철) 형상이 발생하는 것을 말한다.
도 2는 오렌지필 현상을 보이는 사진 도면이다.
한편, 표 1에 있어서 점착제 전이는 보호필름을 글라스틱 기판에 점착시키기 위해 사용한 점착제가 보호필름 제거 후에도 글라스틱 기판 상에 남겨지는 것을 말한다.
이에 따라, 130℃ 내지 170℃의 성형 온도에서 녹지 않으면서 글라스틱 기판의 표면에서 오렌지 필 현상을 발생시키지 않는 새로운 재질의 보호필름을 개발할 필요가 대두되었다.
이와 더불어, 보호필름을 글라스틱 기판에 점착시키기 위해 사용한 점착제가 옆으로 삐져나오지 않도록 개선된 점착제를 개발할 필요 역시 대두되었다.
이에 따라, 본 출원인은 하드코팅층과 무연신 폴리프로필렌 (cast polypropylene, 이하 CPP 필름)과 저밀도 폴리에틸렌(Low Density Polyethylene, 이하 LDPE)+ 고밀도 플리에틸렌(High Density Polyethylene, 이하 HDPE) 복합 필름을 적층한 구조의 기재층을 포함하는 보호필름을 개발하였고, 이러한 보호필름을 적용한 결과 130℃ 내지 170℃ 범위의 성형 온도에서 개발된 보호필름이 녹지 않으면서도 글라스틱 기판 상에 오렌지 필 현상을 유발시키지 않는 것을 확인할 수 있었다.
또한, 새로운 조성의 점착제를 적용함에 의해 점착제 삐짐 현상이 발생하지 않는 것을 확인할 수 있었다.
도 3은 본 발명에 따른 보호필름의 일 실시예의 구성을 보인다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 보호필름(50)은
하드코팅층(52), CPP필름층(54), 점착층(56) 그리고 이형필름(58)을 포함한다.
여기서, 하드코팅층(52)의 두께는 3~30㎛ 이다.
CPP필름층(54)의 두께는 60~150㎛이다.
점착층(56)의 두께는 1~30㎛ 이고, 이형필름(58)의 두께는 19~100㎛이다.
글라스틱 기판의 열성형 공정시, 금형 온도는 150~170℃ 범위에 있다. 이러한 금형 환경에 적합하도록, 본 발명의 보호필름을 구성하는 구성 요소들 중에서 하드코팅층(52)은 포밍진행시 금형에 접촉하는 면으로서 CPP필름층(54)의 취약함을 보완하고 내열성을 높이기 위하여 선택된 것이고, CPP필름층(54)은 내열성 때문에 선택된 것이다.
본 발명의 보호필름(50)을 글라스틱 기판 부착 후 3D 포밍 진행시, 금형 온도는 170℃이하에서 진행되는 것이 바람직하다.
(1) 하드코팅층
여기서, 상기 하드코팅층(52)은 열경화 하드코팅제를 CPP필름층(54) 상에 도포함에 의해 형성된다.
열경화 하드코팅제는
poly ethylene oxide 10~20 중량부, poly tetramethylene oxide 10~20 중량부, poly isobutyene 5~10 중량부, poly ethylene adipate 20~30 중량부, poly caprolactone 5~10 중량부를 포함하는 폴리올단량체;와
toluene di-isocyanate 2~4 중량부, 4.4`-diphenylmethane diisocyanate 2~4 중량부를 포함하는 이소시아네이트단량체;와
Tetrad-x N,N,N,N-Tetraglycidyl meta xylene diamine 0.5~1 중량부를 포함하는 촉매;와
Acetyl-acetone 1 중량부를 포함하는 지연제;
를 포함한다.
상기의 열경화 하드코팅제 조성에서
polyisobutyene 단량체가 많아지면, 경도가 너무 높고 응집력이 떨어져 하드코팅이 깨지는 현상이 발생되며,
ploy ethylene oxide의 단량체가 많아지면 너무 소프트해서 원하는 경도가 나오지가 않는다.
또한, toluene di-isocyanate 가 많아지면 입체장애로 인한 응집력 하강 현상이 발생한다.
여기서, 입체 장애란 반응이 일어나는 자리에 부피가 큰 작용기가 있으면 이 부피가 큰 작용기가 반응을 방해하여 정상적인 반응성을 갖지 못하는 현상을 말한다.
Tetrad-x N,N,N,N-Tetraglycidyl meta xylene diamine 0.5~1 중량부를 포함하는 촉매는 경화조건을 조정하기 위하여 사용되며 반응속도를 빠르게 하여 반응온도를 낮게 할 수 있다.
촉매의 함량이 높을 경우 경화속도가 높아 가사시간이 짧아질 수 있으며,낮을 경우 경화속도가 늦어 미경화가 발생될 수 있다.
(2) CPP필름층
CPP 필름은 PP(Polypropylene)를 연신하지 않은 것 즉, 무연신 PP(casting PP) 필름을 말한다. CPP 필름은 T-Die 공법으로 제조되어 두께가 균일하며 투명도와 광택이 우수할 뿐 아니라 인쇄적성이 뛰어나다는 특징을 갖는다.
(3) 점착층
점착층(56)에 대해서는 점착제가 글라스틱 기판으로 전이 및 전사되지 않는 특성이 요구된다.
점착층(56)의 점착력은 글라스틱 기판에 따라 차이가 있다. 예를 들어, 글라스틱 기판에 대한 표면처리 방식(예를 들어, 하드코팅 등)에 따라 적절한 점착력을 가지도록 조절될 수 있다.
점착력은 SUS304 기준 10~300gf/25mm가 바람직하며, 300gf/25mm 이상일 경우 열성형후 보호필름의 제거가 어려우며 10gf/25mm 이하일 경우 재단 공정시 사이드면 들뜸 문제가 발생될 수 있다.
(4) 이형필름
이형필름(58)은 점착층(56)에 이물 등이 흡착되지 않도록 보호하기 위한 것이며, 보호필름(50)을 글라스틱 기판에 부착할 때 제거된다.
또한, CPP필름층(54) 혹은 이형필름(58)에는 사용처를 나타내도록 색상물 인쇄가 이루어질 수 있다.
도 4은 본 발명에 따른 보호필름의 다른 실시예의 구성을 보인다.
도 4을 참조하면, 본 발명에 따른 보호필름(60)은
하드코팅층(52), LDPE+HDPE복합필름층(64), 점착층(56) 그리고 이형필름(58)을 포함한다.
여기서, 하드코팅층(52)의 두께는 3~30㎛ 이다.
LDPE+HDPE복합필름층(64)의 두께는 60~150㎛이다.
점착층(56)의 두께는 1~30㎛ 이고, 이형필름의 두께는 19~100㎛이다.
글라스틱 기판의 열성형 공정시, 금형 온도는 150~170℃ 범위에 있다. 이러한 금형 환경에 적합하도록, 본 발명의 보호필름을 구성하는 구성 요소들 중에서 하드코팅층(52)은 포밍진행시 금형에 접촉하는 면으로서 LDPE+HDPE복합필름층(64)의 취약함을 보완하고 내열성을 높이기 위하여 선택된 것이고, LDPE+HDPE복합필름층(64)은 외관 상태의 적합성 때문에 선택된 것이다. 또한, LDPE+HDPE복합필름층(64)의 부족한 내열성은 점착층(56)의 내열성으로 보완하도록 하였다.
본 발명의 보호필름(60)을 글라스틱 기판 부착 후 3D 포밍 진행시, 금형 온도는 170℃이하에서 진행되는 것이 바람직하다.
하드코팅층(52), 점착층(56), 이형필름(58)은 도 3을 참조하여 설명되는 보호필름(50)에서 설명되어 있으므로 상세한 설명을 생략하기로 한다.
LDPE+HDPE복합필름층(64)은 용융된 LDPE+HDPE 복합 폴리에틸렌 수지를 압출함으로 형성되며 블로우 및 T-Die 공정을 이용하여 제조가능하다.
LDPE+HDPE복합필름층(64)의 두께가 60㎛ 보다 낮을 경우 하드코팅층(52)과 LDPE+HDPE복합필름층(64)의 수축에 의한 열주름으로 인한 코팅작업성에 문제가 발생될수 있으며, 150㎛보다 높을 경우 포밍작업시 외관상의 주름으로 인하여 후작업에 문제가 나타날 수 있다.
LDPE+HDPE복합필름층(64)에서 LDPE 및 HDPE 각각을 단독으로 사용하는 것도 가능하지만 LDPE 함량이 99~60%이고 HDPE 함량이 1~40%인 것이 바람직하다.
HDPE 함량이 40%보다 높을 경우, 제조된 보호필름이 딱딱하여 크랙(crack)이 발생하거나 열성형시 들뜸 및 오렌지필이 발생 될 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 보호필름 제조 방법의 일 실시예를 보이는 흐름도이다. 도 5에 도시된 제조 방법은 도 3에 도시된 보호필름(50)을 제조하는 것에 해당한다.
도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 보호필름 제조 방법의 일 실시예는
열경화 하드코팅제 준비 과정(S602);
CPP 필름 준비 과정(S604);
점착제 준비 과정(S606);
CPP 필름으로 이루어지는 CPP필름층(54)을 형성하는 CPP필름층 형성 과정(S608);
상기 CPP필름층(54) 상에 준비된 열경화 하드코팅제를 도포하여 하드코팅층(52)을 형성하는 하드코팅층 형성 과정(S610);
상기 CPP필름층(54)의 하부에 준비된 점착제를 점착시켜 점착층(56)을 형성하는 점착층 형성 과정(S612); 및
상기 점착층(56)의 하부에 이형필름(58)을 합지하는 이형필름 합지 과정(S614);을 포함한다.
(1) 열경화 하드코팅제 준비 과정
열경화 하드코팅제 준비 과정(S602)은 열경화 하드코팅제를 준비한다.
열경화 하드코팅제는
poly ethylene oxide 10~20 중량부, poly tetramethylene oxide 10~20 중량부, poly isobutyene 5~10 중량부, poly ethylene adipate 20~30 중량부, poly caprolactone 5~10 중량부를 포함하는 폴리올단량체;
toluene di-isocyanate 2~4 중량부, 4.4`-diphenylmethane diisocyanate 2~4 중량부를 포함하는 이소시아네이트단량체;와
Tetrad-x N,N,N,N-Tetraglycidyl meta xylene diamine 1 중량부를 포함하는 촉매;와
Acetyl-acetone 1 중량부를 포함하는 지연제를 포함한다.
상기의 열경화 하드코팅제 조성에서
polyisobutyene 단량체가 많아지면, 경도가 너무 높고 응집력이 떨어져 하드코팅이 깨지는 현상이 발생되며,
ploy ethylene oxide의 단량체가 많아지면 너무 소프트해서 원하는 경도가 나오지가 않는다.
toluene di-isocyanate 가 많아지면 입체장애 발생으로 인한 응집력 하강 현상이 발생하며.
Tetrad-x N,N,N,N-Tetraglycidyl meta xylene diamine 1 중량부를 포함하는 촉매는 경화조건을 조정하기기 위하여 사용되며 반응속도를 빠르게 하여 반응온도를 낮게 할 수 있다.
열경화 하드코팅제 준비 과정(S602)은
1차로 폴리올단량체를 정량 투입하며, 250RPM으로 30~40분 교반 및 균일 배합하는 과정;
2차로 1차 교반중인 폴리올단량체에 촉매 및 Acetyl-acetone을 정량 투입하여 20분 추가 교반 및 배합하는 과정;
3차로 2차 교반중인 조성물에 이소시아네이트단량체를 정량 투입하여 20분 추가 배합하여 열경화 하드코팅제를 조성하는 과정;을 포함한다.
위 조성된 열경화 하드코팅제는 고형분 40~50% 및 점도 300~500cps 맞추며 필요에 따라 MEK, EA등의 용제로 희석하여 사용한다.
상기의 조성에서 polyisobutyene 단량체가 많아지면 경도가 너무 높고 응집력이 떨어져 하드코팅이 깨지는 현상이 발생되며, ploy ethylene oxide의 단량체가 많아지면 너무 소프트해서 원하는 경도가 나오지가 않는다.
toluene di-isocyanate가 많아지면 입체장애 발생으로 인한 응집력 하강 현상이 발생한다.
Tetrad-x N,N,N,N-Tetraglycidyl meta xylene diamine 0.5~1 중량부를 포함하는 촉매는 경화조건을 조정하기기 위하여 사용되며 반응속도를 빠르게 하여 반응온도를 낮게 할 수 있다.
촉매의 함량이 높을 경우 경화속도가 높아 가사시간이 짧아질 수 있으며,낮을 경우 경화속도가 늦어 미경화가 발생될 수 있다.
(2) CPP 필름 준비 과정
60~150㎛ 두께의 CPP 필름이 준비된다.
(3) 점착제 준비 과정
점착제는 다음과 같이 제조된다.
아크릴계 단량체로서 2-에칠핵실아크릴 모노머(2-EHAM) 10~20 중량부, 부틸아크릴레이트(BA) 5~10 중량부, 메틸아크릴레이트(MA) 3~10 중량부, 2-하이드록실 에칠 아크릴레이트 1~3 중량부를 아크릴산 0.1~1 중량부를 포함하는 아크릴 모노머와 에틸아세테이트 40~60 중량부, 아세톤 10~20 중량부를 포함하는 용제 그리고 아조비스이소부틸나이트릴(AIBN) 0.1~0.3 중량부를 포함하는 개시제를 반응기에 투입한다. 개시제의 함량은 오차가 최소화되도록 정밀하게 관리되는 것이 바람직하다.
반응기 외부에 75℃ 온수를 채워 넣어 서서히 승온을 시킨다.
반응기를 물에 담가 둔 채로 물의 온도를 75℃로 가열 및 12시간 유지시킨다.
온수를 채워 넣은 후 20분후 68℃의 온도에서 반응열이 발생하며 라디칼 반응을 개시한다.
반응이 개시되면, 반응 안정성을 확보한 후 12시간 동안 반응을 진행시킨다. 분자량이 크거나 작은 경우 반응이 잘못되어 물성이 달라질 수 있으므로 주의가 필요하다.
2-하이드록실 에칠 아크릴레이트(2-HEA)는 발열반응으로 점착제 겔이 발생할 수 있고, 아세톤은 반응성을 저해하여 분자량이 짧아지거나 높아질 수 있으므로 반응 조절이 필요하다.
이때, 반응 초기에 온도가 75℃를 초과하는 경우에는 급격한 반응으로 인해 점착제의 기포 및 폭발의 위험이 있으며, 65℃ 미만인 경우에는 미반응의 문제가 발생할 수 있다.
이후 분자량 측정기(Gel Permeation Chromatography, GPC)를 이용하여 평균분자량을 측정한다. 분자량은 40 ~ 60만 정도가 적당하다.
상기와 같이 조성된 점착제는 기재 밀착성이 우수하며, 내열성 및 내용제성이 우수하며, 점착제의 경화 밀도가 우수하여 재박리성이 필요한 제품에 적합하다.
(4) CPP필름층 형성 과정
준비된 CPP 필름이 사용된다.
(5)점착층 형성 과정
점착층(56)에 대해서 CPP 필름의 내열성을 보완하는 특성과 점착제가 글라스틱 기판으로 전이 및 전사되지 않는 특성이 요구된다.
CPP필름층(54)의 하부에 준비된 점착제를 슬롯다이 코팅 공정을 사용하여 라인스피드 15~30m/min 속도로 2~30㎛ 두께로 점착 코팅 후 100℃ 온도로 열풍 건조시켜 점착층(56)을 형성한다.
점착제를 CPP필름층(54) 표면에 점착할 때, 부착력 문제로 인하여 코로나 및 우레탄 프라이머(primer) 처리를 수행하는 것이 가능하다.
점착층(56)의 점착력은 글라스틱 기판에 따라 차이가 있다. 예를 들어, 글라스틱 기판에 대한 표면처리 방식(예를 들어, 하드코팅 등)에 따라 적절한 점착력을 가지도록 조절될 수 있다.
점착력은 SUS304 기준 10~300gf/25mm이 바람직하며, 300gf/25mm 이상일 경우 열성형후 보호필름의 제거가 어려우며 10gf/25mm 이하일 경우 재단 공정시 사이드면 들뜸 문제가 발생될 수 있다.
작업 조건에 따라 점착제에 아지리딘 경화제(2-ethyl-2-[[3-(2-methylaziridin-1-yl)propionyl]methyl]propane-1,3-diyl bis(2-methylaziridine-1-propionate) 1 ~ 10 중량부를 첨가하여 사용한다.
또한 MEK, EA 용제를 1:1 혼합하여 250RPM으로 교반하여 점착제 100%기준으로 고형분이 40%가 되도록 한다. 이후 슬롯다이 코팅 공정 진행시 작업 조건에 맞게 점착제의 고형분을 20~30%로 별도 조정하여 사용한다.
이것은 슬롯다이 코팅 작업시 이상적인 고형분 및 점도로 진행하기 위함이며, 고형분의 높고 낮음에 따라 외관 상태 및 코팅 두께에 문제가 발생될 수 있다.
또한 점도 부분은 브룩필드 점도계를 사용하여 500~1000cps로 조성 후 진행하는 것이 안정적인 외관 확보에 도움이 된다.
(6) 이형필름 합지 과정
점착층(56)의 하부에 3~7kgf 압력으로 19~100㎛의 이형필름(58)을 합지한다.
이형필름(58)은 점착층(56)에 이물 등이 흡착되지 않도록 보호하기 위한 것이며, 보호필름(50)을 글라스틱 기판에 부착할 때 제거된다.
또한, CPP필름층(54) 혹은 이형필름(58)에는 사용처를 나타내도록 색상물 인쇄가 이루어질 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 보호필름 제조 방법의 다른 실시예를 보이는 흐름도이다. 도 6에 도시된 제조 방법은 도 4에 도시된 보호필름(60)을 제조하는 것에 해당한다.
도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 보호필름 제조 방법의 일 실시예는
*열경화 하드코팅제 준비 과정(S602);
LDPE+HDPE 복합 플라스틱 수지 준비 과정(S804);
점착제 준비 과정(S606);
LDPE+HDPE 복합 플라스틱 수지로 이루어지는 LDPE+HDPE복합필름층(64)을 형성하는 LDPE+HDPE 복합 플라스틱 필름층 형성 과정(S808);
상기 LDPE+HDPE복합필름층(64) 상에 준비된 열경화 하드코팅제를 도포하여 하드코팅층(52)을 형성하는 하드코팅층 형성 과정(S610);
상기 LDPE+HDPE복합필름층(64)의 하부에 준비된 점착제를 점착시켜 점착층(56)을 형성하는 점착층 형성 과정(S612); 및
상기 점착층(56)의 하부에 이형필름(58)을 합지하는 이형필름 합지 과정(S614);을 포함한다.
LDPE+HDPE 복합 플라스틱 수지 준비 과정(S804) 및 LDPE+HDPE복합필름층 형성 과정(S808) 이외에는 도 5를 참조하여 설명된 바 있으므로 상세한 설명을 생략한다.
(1) LDPE+HDPE 복합 폴리에틸렌 수지 준비 과정
LDPE 알갱이로 된 레진과 HDPE 알갱이로 된 레진이 소정의 함량으로 혼합된 것을 용융하여 LDPE+HDPE 복합 폴리에틸렌 수지를 형성한다.
LDPE+HDPE 알갱이로 된 레진의 입자경은 용융하여 압출에 용이한 정도면 족하며, 특별하게 한정되지 않는다.
LDPE와 HDPE는 각각이 단독으로도 사용하는 것도 가능하지만 적절하게는 LDPE 함량이 99~60%이고 HDPE함량이 1~40%인 것이 바람직하다.
HDPE 함량이 40%보다 높을 경우, 제조된 보호필름이 딱딱하여 크랙(crack)이 발생하거나 열성형시 들뜸 및 오렌지필이 발생 될 수 있다.
(2) LDPE+HDPE복합필름층 형성 과정
LDPE+HDPE복합필름층(64)은 용융된 LDPE+HDPE 복합 폴리에틸렌 수지를 블로우 및 티다이(T-Die) 공정을 이용하여 압출함에 의해 형성된다.
용융된 LDPE+HDPE 복합 폴리에틸렌 수지를 압출하기 위하여 블로우 및 티다이(T-DIE) 공정이 이용된다. 준비된 LDPE+HDPE 복합 폴리에틸렌 수지를 작업온도 310℃의 온도에서 용융 및 압출하여 LDPE+HDPE복합필름층(64)을 형성한다. LDPE+HDPE복합필름층(64)의 두께는 60~150㎛이며 Line Speed는 60~120m/min으로 작업한다.
블로우 공정은 LDPE+HDPE 복합필름 생산시 일반적으로 사용되는 공정 방법중 하나이며 그래서 타다이 및 블로우 공정으로 사용하고 있다.
LDPE+HDPE복합필름층(64)의 두께가 60㎛ 보다 낮을 경우 하드코팅층(52)과 LDPE+HDPE복합필름층(64)의 수축에 의한 열주름으로 인한 코팅작업성에 문제가 발생될수 있으며, 150㎛보다 높을 경우 포밍작업시 외관상의 주름으로 인하여 후작업에 문제가 나타날 수 있다.
또한 Line Speed가 120m/min보다 빠르면, 생산성은 좋으나 외관상태가 좋지 않다.
본 발명에 따른 보호필름(50, 60)은 글라스틱 기판 부착 후 포밍 진행시 금형 온도는 180℃이하에서 진행되는 것이 바람직하며, 금형 온도가 180℃ 이상일 경우 CPP 필름 혹은 LDPE+HDPE 복합 필름이 녹아 내려 보호필름과 글라스틱 기판과의 접착면에서 점착제 전이가 발생될 수 있다.
본 발명에 따른 보호필름(50, 60)을 적용하면, 글라스틱 기판의 열성형 및 후공정에서의 고경도 하드코팅시 부착력, 연필경도, 끝부분의 말림(Curl) 등의 문제를 해결할 수 있다.
표 2는 본 발명에 따른 보호필름(하드 코팅 보호필름; 50, 60)과 종래의 복합 필름을 적용한 결과를 비교하여 보이는 것이다.
여기서, 본 발명에 따른 보호필름(하드 코팅 보호필름)은 CPP 혹은 LDPE+HDPE 복합 필름으로 이루어지는 기재층과 하드코팅층을 모두 가지는 보호필름이고 종래 기술의 복합 필름은 하드코팅층을 제외하고 CPP 및 MP 복합 필름으로 이루어지는 기재층만을 가지는 보호필름이다.
구분 종래 기술 본 발명
구성 기재층(CPP 필름 및 LDPE+HDPE 복합 필름) 하드코팅층 +
기재층(CPP 혹은 LDPE+HDPE 복합 필름)
내열성 150℃ 170℃
전이/전사 양호 양호
열성형 Side 미세 주름 양호
글라스틱 기판 표면 양호 양호
표 2를 참조하면, 하드코팅층(52)을 구비할 경우 CPP필름층(54) 혹은 LDPE+HDPE복합필름층(64)만을 가지는 것에 비해 내열성, 전이/전사 특성, 열성형 특성, 기재 표면 특성 등에서 모두 우수한 결과를 보이는 것을 확인할 수 있다. 도 7은 본 발명에 따른 보호필름을 적용하여 글라스틱 기판을 3D 성형하는 예를 보인다.
도 7을 참조하면, 보호필름(50, 60)이 부착된 글라스틱 기판을 하부금형(721)과 상부금형(722)으로 이루어진 금형체(720)에 투입하고, 금형체(720)를 고온 가압함에 의해 곡면부를 갖는 보호 커버가 성형됨을 알 수 있다. 이때, 금형체(720)는 150~170℃로 가열되어 있다.
이형필름(58)을 떼어 낸 보호필름(50, 60)을 글라스틱 기판에 부착한다. 보호필름(50, 60)은 글라스틱 기판의 상부 및 하부에 부착된다. 글라스틱 기판의 상부 및 하부에 동일한 보호필름(50, 60)을 사용하거나 하부에 다른 필름을 사용하는 것도 가능하다. 다른 필름으로서는 저점착 실리콘 보호 필름이 사용될 수 있다.
이상 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 발명의 출원 시점에 있어서 이들은 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
720...금형체
721...하부금형 722...상부금형
50, 60...보호필름
52...하드코팅층 54...CPP필름층
56...점착층 58...이형필름
64...LDPE+HDPE복합필름층

Claims (4)

130℃ 내지 160℃ 의 금형 온도에서 3D 열성형되는 PMMA/PC 기판의 표면 상태를 보호하기 위해 적용되는 보호 필름에 있어서,
하드코팅층;
상기 PMMA/PC 기판의 3D 열성형시 내열성 보강을 위한 것으로서, 상기 하드코팅층의 하부에 형성되는 CPP필름층;
상기 CPP필름층에 점착성을 부여함과 더불어 상기 PMMA/PC 기판의 3D 열성형시 상기 CPP필름층의 내열성을 보강하기 위한 것으로서, 상기 CPP필름층의 하부에 형성된 점착층; 및
상기 점착층의 하부에 합지된 이형필름;을 포함하며,
여기서, 상기 하드코팅층의 두께는 3~30㎛ 이고,
상기 CPP필름층의 두께는 60~150㎛이며
상기 점착층의 두께는 1~30㎛ 이고,
상기 이형필름의 두께는 19~100㎛인 것을 특징으로 하는 보호필름.
130℃ 내지 160℃ 의 금형 온도에서 3D 열성형되는 PMMA/PC 기판의 표면 상태를 보호하기 위해 적용되는 보호 필름에 있어서,
하드코팅층;
상기 PMMA/PC 기판의 3D 열성형시, 상기 PMMA/PC 기판의 외관 상태를 보호하기 위한 것으로서, 상기 하드코팅층의 하부에 형성되며, LDPE+HDPE 복합 필름으로 이루어지는 LDPE+HDPE복합필름층;
상기 PMMA/PC 기판의 3D 열성형시, 상기 LDPE+HDPE 복합 폴리에틸렌 필름의 내열성 보강을 위한 것으로서 상기 LDPE+HDPE복합필름층의 하부에 형성된 점착층; 및
상기 점착층의 하부에 합지된 이형필름;을 포함하며,
여기서, 상기 하드코팅층의 두께는 3~30㎛ 이고,
상기 LDPE+HDPE복합필름층의 두께는 60~150㎛이며
상기 점착층의 두께는 1~30㎛ 이고,
상기 이형필름의 두께는 19~100㎛인 것을 특징으로 하는 보호필름.
130℃ 내지 160℃ 의 금형 온도에서 3D 열성형되는 PMMA/PC 기판의 표면 상태를 보호하기 위해 적용되는 보호 필름을 제조하는 방법에 있어서,
열경화 하드코팅제를 준비하는 과정;
CPP 필름을 준비하는 과정;
점착제를 준비하는 과정;
CPP 필름으로 이루어지는 CPP필름층을 형성하는 CPP필름층 형성 과정;
상기 열경화 하드코팅제를 상기 CPP필름층의 상부에 도포하여 하드코팅층을 형성하는 하드코팅층 형성 과정;
상기 점착제를 상기 CPP필름층의 하부에 도포하여 점착층을 형성하는 점착층 형성 과정; 및 상기 점착층의 하부에 이형필름을 합지하는 이형필름 합지 과정;을 포함하는 보호필름 제조 방법.
130℃ 내지 160℃ 의 금형 온도에서 3D 열성형되는 PMMA/PC 기판의 표면 상태를 보호하기 위해 적용되는 보호 필름을 제조하는 방법에 있어서,
열경화 하드코팅제를 준비하는 과정;
LDPE+HDPE 복합 폴리에틸렌 수지를 준비하는 과정;
점착제를 준비하는 과정;
LDPE+HDPE 복합 폴리에틸렌 수지로 이루어지는 LDPE+HDPE복합필름층을 형성하는 LDPE+HDPE복합필름층 형성 과정;
상기 열경화 하드코팅제를 상기 LDPE+HDPE복합필름층의 상부에 도포하여 하드코팅층을 형성하는 하드코팅층 형성 과정;
상기 점착제를 상기 LDPE+HDPE복합필름층의 하부에 도포하여 점착층을 형성하는 점착층 형성 과정; 및
상기 점착층의 하부에 이형필름을 합지하는 이형필름 합지 과정;을 포함하는 보호필름 제조 방법.
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