KR20210035511A - 차량용 폴리카보네이트 글레이징 제조방법 - Google Patents

차량용 폴리카보네이트 글레이징 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 내광성이 우수한 적층 필름(PMMA필름+PC필름)에 표면경도 및 스크래치 개선을 위한 유무기 하이브리드 코팅제로 코팅한 적층 필름의 외각에 무늬를 인쇄한 데코층을 갖는 차량용 폴리카보네이트 글레이징 및 제조방법에 관한 것이다.

Description

차량용 폴리카보네이트 글레이징 및 제조방법{polycarbonate glazing for car and method of producing the same}
본 발명은 내광성이 우수한 적층 필름(PMMA필름+PC필름)에 표면경도 및 스크래치 개선을 위한 유무기 하이브리드 코팅제로 코팅한 적층 필름의 외각에 무늬를 인쇄한 데코층을 갖는 차량용 폴리카보네이트 글레이징 및 제조방법에 관한 것이다.
폴리카보네이트(Poly Carbonate:PC) 글레이징을 이용 뛰어난 내충격성 및 단열성과 가벼운 중량 때문에 자동차용 유리의 대체 기술로 널리 각광받고 있다.
폴리카보네이트는 내충격성, 투명성 및 성형성이 우수하기 때문에 플라스틱 글레이징 소재로 많이 사용되고 있으나, 내스크래치성 및 내마모성이 취약하여 폴리실록세인계 하드 코팅이나 플라즈마 도움증착과 같은 표면 처리 기술을 통하여 내 스크래치성을 보완할 필요가 있다.
또한, 내스크래치성, 내마모성이 내광성(햇빛)에 취약한 문제가 발생 즉 쉽게 긁히고, 장시간 햇빛에 노출 시 황변(색상이 노랗게 변색)이 발생하게 된다.
한국등록특허 제10-0868238호
본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 내스크래치성과 황변 차단 및 내후성을 개선한 차량용 폴리카보네이트 글레이징 및 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 청구항 1에 기재된 차량용 폴리카보네이트 글레이징은, 전방엔 PMMA(폴리메틸 메타그릴레이트)필름이, 후방엔 PC(폴리카보네이트)필름이 적층된 적층 필름과, 상기 PMMA필름의 전면에 코팅된 고경도 코팅층과, 상기 PC필름의 배면 상에 사출 성형된 PC사출물을 포함한다.
본 발명의 청구항 2에 기재된 차량용 폴리카보네이트 글레이징에 있어서, 상기 PC필름의 배면 외곽에 폴리에스테르 계열 도료로 인쇄된 데코층이 더 형성되어 있다.
본 발명의 청구항 3에 기재된 차량용 폴리카보네이트 글레이징에 있어서, 상기 고경도 코팅층은 무기계 실리카와 유기계 지완식 에폭시의 화학반응한 결합제이다.
본 발명의 청구항 4에 기재된 차량용 폴리카보네이트 글레이징에 있어서, 상기 폴리에스테르 계열 도료 전체 100중량부에 대하여 폴리에스테르 수지 35~50중량부, 아이소포론 25~30중량부, 헤비 아로마틱 나프타(heavy aromatic naphtha) 15~20중량부, 카본 블랙 8~15중량부의 조성물로 이루어진다.
본 발명의 청구항 5에 기재된 차량용 폴리카보네이트 글레이징의 제조방법은, 전방엔 PMMA(폴리메틸 메타그릴레이트)필름이 후방엔 PC(폴리카보네이트)필름이 적층된 적층 필름과, 상기 PMMA필름의 전면에 코팅된 고경도 코팅층을 포함하는 인서트물을 준비하는 단계; 상기 인서트물을 제1금형에 인서트하는 단계; 상기 제1금형과 제2금형이 형합시켜 PC수지를 사출 성형하는 단계;를 포함하되, 상기 제1금형과 제2금형의 형합은 상기 사출 성형하여 얻어진 최종 성형물의 두께가 5.0mm 초과일 때 행해진다.
본 발명의 청구항 6에 기재된 차량용 폴리카보네이트 글레이징의 제조방법은, 전방엔 PMMA(폴리메틸 메타그릴레이트)필름이 후방엔 PC(폴리카보네이트)필름이 적층된 적층 필름과, 상기 PMMA필름의 전면에 코팅된 고경도 코팅층을 포함하는 인서트물을 준비하는 단계; 상기 인서트물을 제1금형에 인서트하는 단계; 상기 제1금형과 제2금형을 미세 형개 시킨 상태에서 PC수지를 사출하는 단계; 상기 PC수지를 사출한 후 상기 제1금형과 제2금형을 형합시켜 압축 성형하는 단계;를 포함하되, 상기 제1금형과 제2금형의 미세 형개는 상기 사출 성형하여 얻어진 최종 성형물의 두께가 5.0mm 이하일 때 행해진다.
본 발명의 청구항 7에 기재된 차량용 폴리카보네이트 글레이징의 제조방법에 있어서, 상기 인서트물에는 상기 PC필름의 배면 외곽에 폴리에스테르 계열 도료가 인쇄된 데코층이 더 형성되어 있다.
본 발명의 청구항 8에 기재된 차량용 폴리카보네이트 글레이징의 제조방법에 있어서, 상기 고경도 코팅층은 무기계 실리카와 유기계 지완식 에폭시의 화학반응한 결합제이다.
본 발명의 청구항 9에 기재된 차량용 폴리카보네이트 글레이징의 제조방법에 있어서, 상기 폴리에스테르 계열 도료 전체 100중량부에 대하여 폴리에스테르 수지 35~50중량부, 아이소포론 25~30중량부, 헤비 아로마틱 나프타(heavy aromatic naphtha) 15~20중량부, 카본 블랙 8~15중량부의 조성물로 이루어진다.
본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.
적층 필름 중 전방엔 PMMA(폴리메틸 메타그릴레이트)필름이 적층되어 있어서, 장시간 햇빛에 노출되어도 자외선을 차단하여 황변 차단 및 내후성 개선 효과가 있고, 내화학성(화학약품에 반응하지 않음)이 우수하여 크랙이나 변색이 발생하지 않으며, 내충격성과 포밍성(굴곡 및 형상품 부품 성형)도 우수하면서 강화유리에 비해 중량은 50% 정도 절감시킬 수 있다
또한, 실리카(무기)와 지완식 에폭시(유기) 하이브리드 결합하여 화학반응시킨 코팅층은 고경도로서 내스크래치성을 향상시킨다.
전방엔 PMMA(폴리메틸 메타그릴레이트)필름이, 후방엔 PC(폴리카보네이트)필름이 적층된 다층 레이어 필름을 금형에 인서트 고정하여 사출하면 높은 사출온도와 사출압력으로 다층 레이어 필름의 크랙 및 파손이 발생한다. 또한 얇은 두께(3.0mm 정도) 사출시 수지 주입구(게이트) 에서 높은 충진과정의 전단응력에 의한 잔류 영역으로 복굴절 또는 무지개 빛의 편광이 발생하는 문제를 해결하기 위해 사출 전 금형을 약 0.5~2.0mm(제품 두께에 따라 편차가 있을 수 있음) 미세 형개시킨 상태에서 사출하고 금형이 완전히 닫히는 사출 압축 공법을 적용하여 다층 레이어 필름 크랙 및 파손을 개선하며 수지주입구 주변의 복굴절 또는 무지개 빛의 편광 발생 문제를 개선하였다.
또한, 폴리에스테르 계열의 도료로 적층 필름의 외곽에 인쇄한 데코층을 형성함으로써, 외곽 경계 및 다양한 디자인 적용이 가능하다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 차량용 폴리카보네이트 글레이징의 제조방법을 도시한 구성도.
도 3 및 도 4는 본 발명의 바람직한 제2실시예에 따른 차량용 폴리카보네이트 글레이징의 제조방법을 도시한 구성도.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 차량용 폴리카보네이트 글레이징의 제조방법을 도시한 구성도이고, 도 3 및 도 4는 본 발명의 바람직한 제2실시예에 따른 차량용 폴리카보네이트 글레이징의 제조방법을 도시한 구성도이다.
제1실시예(미세형개사출압축공법)
제1-1변형예(데코층 없음)
도 1 및 도 2는 최종 성형품(9)(9')의 두께(t)가 5.0mm 이하인 경우의 제조방법을 도시한 구성도이다.
도 1의 인서트물(1)은 전방엔 PMMA(폴리메틸 메타그릴레이트)필름(3)이 후방엔 PC(폴리카보네이트)필름(4)이 적층된 적층 필름(5)과, PMMA필름(3)의 전면에 코팅된 고경도 코팅층(2)을 포함한다.
PMMA필름(3)은 투과형 필름으로 자외선 차단하여 황변 차단과 내후성 개선 효과가 있다.
PC필름(4)도 투과형 필름으로 후술되는 PC수지의 사출 시 접합성을 개선하기 위한 것이다.
즉, PC필름(4)과 PC수지 간의 친화력으로 접합성을 높인 것이다.
적층 필름(5)은 투과성 필름으로 구현되는 게 바람직하다.
고경도 코팅층(2)은 무기계 실리카와 유기계 지완식 에폭시가 화학 반응한 결합제로 이루어진다.
Figure pat00001
실리카 무기계 함량 증가 시 경도 상승, 유연성 저하되고, 지완식 에폭시 유기계 함량 증가 시 경도 저하, 유연성 상승된다.
따라서, 코팅층(2)의 요구사항에 맞게 비율 조절을 통한 최적화시킬 필요가 있다.
고경도 코팅층(2)은 400℃ 이상의 내열도를 가지며, 그라비아 방식으로 코팅한 후 경화시켜 형성된다.
이와 같은 고경도 코팅층(2)과 적층 필름(5)을 사용하여, 표면의 스크래치, 내화학성을 개선할 뿐만 아니라 UV를 차단하여 황변 및 크랙도 함께 개선하였다.
이러한 인서트물(1)은 도 1(a)과 같이 제1금형(10)의 인서트홈에 인서트 된다.
인서트물(1)이 인서트 되면, 도 1(b)과 같이 제1금형(10)과 제2금형(30)을 미세 형개 상태에서 제2금형(30)을 통해 폴리에스테르(PC) 수지가 인서트홈으로 사출한다.
미세 형개 거리(d)는 0.5~2.0mm 정도가 바람직하다.
이와 같이 미세 형개 상태에서 사출하는 것은 최종 성형품(9)의 두께(t)가 얇은 경우 높은 사출 온도와 사출 압력으로 다층 레이어 필름(5)의 크랙 또는 파손을 방지하고, 충진 과정의 전단응력에 의한 잔류 영역을 최소화하여 복굴절 및 편광을 최소화시킨다.
미세 형개 상태에서 PC수지의 사출을 마친 후, 제1금형(10)과 제2금형(30)을 도 1(c)과 같이 형합으로 사출 압축하여 PC사출물(7)이 사출 성형된 최종 성형물(9)을 얻는다.
PC사출물(7)은 최종 성형물(9)의 형상을 유지시키는 역할을 한다.
제1-2변형예(데코층 있음)
한편, 도 2의 인서트물(1') 및 최종 성형물(9')은 도 1의 인서트물(1) 및 최종 성형물(9)과 그 구조 및 기능은 유사하나, PC필름(4)의 배면 외곽에 데코층(6)이 더 인쇄되어 있다는 점에 차이가 있다.
데코층(6)은 폴리에스테르 계열 도료로서, 전체 100중량부에 대하여 폴리에스테르 수지 35~50중량부, 아이소포론 25~30중량부, 헤비 아로마틱 나프타(heavy aromatic naphtha) 15~20중량부, 카본 블랙 8~15중량부의 조성물로 이루어진다.
이러한 데코층(6)이 PC필름(4)의 배면에 그라비아 방식으로 인쇄한 후 경화시키면 인서트물(1')이 완성된다.
물론, 데코층(6)은 실크 스크린 방식으로 인쇄 경화시켜 형성시킬 수도 있다.
이러한 인서트물(1')이 완성되면, 도 2(a)와 같이 제1금형(10)의 인서트홈에 인서트 된다.
인서트물(1')이 인서트 되면, 도 2(b)와 같이 제1금형(10)과 제2금형(30)을 미세 형개 상태에서 폴리에스테르(PC) 수지가 인서트홈으로 사출한다.
미세 형개 거리(d)는 0.5~2.0mm 정도가 바람직하다.
이와 같이 미세 형개 상태에서 사출하는 것은 최종 성형품(9')의 두께(t)가 얇은 경우 높은 사출 온도와 사출 압력으로 적층 필름(5)의 크랙 또는 파손을 방지하고, 충진 과정의 전단응력에 의한 잔류 영역을 최소화하여 복굴절 및 편광을 최소화시킨다.
미세 형개 상태에서 사출을 마친 후, 도 2(c)와 같이 제1금형(10)과 제2금형(30)을 형합으로 사출 압축하여 PC사출물(7)이 성형된 최종 성형물(9')을 얻는다.
PC사출물(7)은 최종 성형물(9')의 형상을 유지시키는 역할을 한다.
이상과 같이, 인서트물(1 또는 1')을 이용한 사출 압축 성형하여, 후공정 없이 최종 성형품(9 또는 9')이 그대로 완제품이 되는 기술이다.
제2실시예(형합사출압축공법)
제2-1변형예(데코층 없음)
도 3 및 도 4는 최종 성형품(9)(9')의 두께(T)가 5.0mm 초과인 경우의 제조방법을 도시한 구성도이다.
도 3의 인서트물(1a)은 도 1의 인서트물(1)과 마찬가지로 전방엔 PMMA(폴리메틸 메타그릴레이트)필름(3a)이 후방엔 PC(폴리카보네이트)필름(4a)이 적층된 적층 필름(5a)과, PMMA필름(3a)의 전면에 코팅된 고경도 코팅층(2a)을 포함한다.
PMMA필름(3a)은 투과형 필름으로 자외선 차단하여 황변 차단과 내후성 개선 효과가 있다.
PC필름(4a)은 투과형 필름으로 후술되는 PC수지의 사출 시 접합성을 개선하기 위한 것이다.
즉, PC필름(4a)과 PC수지 간의 친화력으로 접합성을 높인 것이다.
고경도 코팅층(2a)은 무기계 실리카와 유기계 지완식 에폭시가 화학 반응한 결합제로 이루어진다.
Figure pat00002
실리카 무기계 함량 증가 시 경도 상승, 유연성 저하되고, 지완식 에폭시 유기계 함량 증가 시 경도 저하, 유연성 상승된다.
따라서, 코팅층(2a)의 요구사항에 맞게 비율 조절을 통한 최적화시킬 필요가 있다.
고경도 코팅층(2a)은 400℃ 이상의 내열도를 가지며, 그라비아 방식으로 코팅한 후 경화 형성된다.
이러한 인서트물(1a)은 도 3(a)과 같이 제1금형(10)의 인서트홈에 인서트 된다.
인서트물(1a)이 인서트홈에 인서트 되면, 도 3(b)과 같이 제1금형(10)과 제2금형(30)을 형합한 후 사출하여 PC사출물(7a)이 성형된 최종 성형물(9a)을 얻는다.
PC사출물(7a)은 최종 성형물(9a)의 형상을 유지시키는 역할을 한다.
제2-2변형예(데코층 있음)
한편, 도 4의 인서트물(1a') 및 최종 성형물(9a')은 도 3의 인서트물(1a) 및 최종 성형물(9a)과 그 구조 및 기능은 유사하나, PC필름(3a)의 배면 외곽에 데코층(6a)이 더 형성되어 있다는 것이다.
데코층(6a)은 폴리에스테르 계열 도료로서, 전체 100중량부에 대하여 폴리에스테르 수지 35~50중량부, 아이소포론 25~30중량부, 헤비 아로마틱 나프타(heavy aromatic naphtha) 15~20중량부, 카본 블랙 8~15중량부의 조성물로 이루어진다.
이러한 데코층(6a)이 PC 필름(3a)의 배면에 그라비아 방식으로 인쇄한 후 경화시키면 인서트물(1a')이 완성된다.
물론, 데코층(6a)은 실크 스크린 방식으로 인쇄 경화시켜 형성시킬 수도 있다.
이러한 인서트물(1a')은 도 4(a)와 같이 제1금형(10)의 인서트홈에 인서트 된다.
인서트물(1a')이 인서트홈에 인서트 되면, 도 4(b)와 같이 제1금형(10)과 제2금형(30)을 형합한 후 사출하여 PC사출물(7a)이 성형된 최종 성형물(9a')을 얻는다.
PC사출물(7a)은 최종 성형물(9a')의 형상을 유지시키는 역할을 한다.
본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서에서 상세히 설명하고자 하지만, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 특정한 개시 형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.
1,1',1a,1a' : 인서트물 2,2a : 고경도 코팅층
3,3a : PMMA필름 4,4a : PC필름
5,5a : 적층 필름 6,6a : 데코층(폴리에스테르 계열 도료)
7,7a : PC사출물 9,9',9a,9a' : 최종 성형물

Claims (9)

  1. 전방엔 PMMA(폴리메틸 메타그릴레이트)필름이, 후방엔 PC(폴리카보네이트)필름이 적층된 적층 필름과,
    상기 PMMA필름의 전면에 코팅된 고경도 코팅층과,
    상기 PC필름의 배면 상에 사출 성형된 PC사출물을 포함하는 차량용 폴리카보네이트 글레이징.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 PC필름의 배면 외곽에 폴리에스테르 계열 도료로 인쇄된 데코층이 더 형성되는 차량용 폴리카보네이트 글레이징.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 고경도 코팅층은 무기계 실리카와 유기계 지완식 에폭시의 화학반응한 결합제인 차량용 폴리카보네이트 글레이징.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 폴리에스테르 계열 도료 전체 100중량부에 대하여 폴리에스테르 수지 35~50중량부, 아이소포론 25~30중량부, 헤비 아로마틱 나프타(heavy aromatic naphtha) 15~20중량부, 카본 블랙 8~15중량부의 조성물로 이루어진 차량용 폴리카보네이트 글레이징.
  5. 전방엔 PMMA(폴리메틸 메타그릴레이트)필름이 후방엔 PC(폴리카보네이트)필름이 적층된 적층 필름과, 상기 PMMA필름의 전면에 코팅된 고경도 코팅층을 포함하는 인서트물을 준비하는 단계;
    상기 인서트물을 제1금형에 인서트하는 단계;
    상기 제1금형과 제2금형이 형합시켜 PC수지를 사출 성형하는 단계;를 포함하되,
    상기 제1금형과 제2금형의 형합은 상기 사출 성형하여 얻어진 최종 성형물의 두께가 5.0mm 초과일 때 행해지는 차량용 폴리카보네이트 글레이징의 제조방법.
  6. 전방엔 PMMA(폴리메틸 메타그릴레이트)필름이 후방엔 PC(폴리카보네이트)필름이 적층된 적층 필름과, 상기 PMMA필름의 전면에 코팅된 고경도 코팅층을 포함하는 인서트물을 준비하는 단계;
    상기 인서트물을 제1금형에 인서트하는 단계;
    상기 제1금형과 제2금형을 미세 형개 시킨 상태에서 PC수지를 사출하는 단계;
    상기 PC수지를 사출한 후 상기 제1금형과 제2금형을 형합시켜 압축 성형하는 단계;를 포함하되,
    상기 제1금형과 제2금형의 미세 형개는 상기 사출 성형하여 얻어진 최종 성형물의 두께가 5.0mm 이하일 때 행해지는 차량용 폴리카보네이트 글레이징의 제조방법.
  7. 청구항 5 또는 청구항 6에 있어서,
    상기 인서트물에는 상기 PC필름의 배면 외곽에 폴리에스테르 계열 도료가 인쇄된 데코층이 더 형성되는 차량용 폴리카보네이트 글레이징의 제조방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 고경도 코팅층은 무기계 실리카와 유기계 지완식 에폭시의 화학반응한 결합제인 차량용 폴리카보네이트 글레이징의 제조방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 폴리에스테르 계열 도료 전체 100중량부에 대하여 폴리에스테르 수지 35~50중량부, 아이소포론 25~30중량부, 헤비 아로마틱 나프타(heavy aromatic naphtha) 15~20중량부, 카본 블랙 8~15중량부의 조성물로 이루어진 차량용 폴리카보네이트 글레이징의 제조방법.
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