WO2021002671A1 - 자동차 앞 유리 바깥 면 부착용 코팅 필름 및 그 제조 방법 - Google Patents

자동차 앞 유리 바깥 면 부착용 코팅 필름 및 그 제조 방법 Download PDF

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coating layer
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김인섭
박근영
박중현
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(주)앤디포스
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    • C09J7/00—Adhesives in the form of films or foils
    • C09J7/20—Adhesives in the form of films or foils characterised by their carriers

Definitions

  • the present invention relates to a coating film for attaching the outer surface of an automobile windshield and a method for manufacturing the same, and more particularly, the functional coating layer serving as the outermost surface is 2-oxaphanone polymer and 2-ethyl-2-(hydroxymethyl)-1, Including a polymer (2-Oxepanone, polymer with 2-ethyl-2-(hydroxymethyl)-1,3-propanediol) formed to have a chain structure by reacting 3-propanediol, By attaching to the outer surface, it can effectively prevent damage to the windshield by stone chips, and the functional coating layer has antifouling, water repellency and IR blocking functions, and is made of a soft material that is not a UV curing type to minimize scratches caused by the wiper.
  • the self-recovery function allows the scratch to be removed naturally over time, ensuring optimal visibility of the driver, and a coating film for attaching the outer surface of the car windshield that can significantly increase the service life and quality. It relates to a manufacturing method.
  • a small boulder or a hard foreign substance is commonly encountered while driving on the windshield of a car, and such a small boulder or a hard foreign substance hits the windshield and causes scratches or damage to the windshield.
  • a coating film 5 is a coating film 5 attached to the outer surface of a conventional automobile windshield.
  • a conventional coating film 5 for automobile windshield is made of a release film 1, an acrylic adhesive from the lower side. It consists of a structure in which the adhesive layer 2, the protective layer 3 and the coating layer 4 are sequentially stacked.
  • the protective layer 3 is a part that prevents stone chips when boulders or hard foreign substances collide with the windshield, and is positioned at the forefront of the windshield of the vehicle.
  • the conventional coating film 5 made of such a structure has good elasticity to absorb the impact that the protective layer 3 instantaneously collides with, but its durability by friction is weak, so to remove foreign substances from rain or the windshield.
  • scratches may easily occur on the surface of the protective layer 3, and scratches may become intensified due to accumulation of use of the wiper.
  • the coating layer 4 is a portion formed on the front side of the protective layer 3 to increase the durability of the coating film 5 by preventing scratches caused by such wiper operation.
  • a composition is prepared by mixing an oligomer, a monomer, and a photo initiator with an organic solvent, and the composition is applied to the protective layer 3 through a gravure coating method. It has a hard structure that is applied to the front to a certain thickness and then dried through a UV lamp.
  • the coating layer 4 composed of such a hard structure is manufactured in a UV curing type, damage such as cracking occurs in the coating layer 4 easily or for a short time after installation on the outer surface of a car windshield. Discoloration is made, and thus, there is a problem in that the life and added value of the coating film 5 are reduced.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Publication No. 3052324
  • Patent Document 2 Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2001-525278
  • the present invention has been proposed in order to solve the above-described conventional problems, as a coating film applied to the outside of the windshield of an automobile, it is possible to prevent damage to the windshield by stone chips, and as a soft material, it is applied to the wiper.
  • the exterior of the windshield of the car is designed to minimize the occurrence of scratches caused by the occurrence of scratches and to remove them over time by self-repairing, provide antifouling and water repellency functions, and block the transmission of visible and infrared rays as well as ultraviolet rays. It is an object to provide a coating film for surface attachment and a method for manufacturing the same.
  • another object of the present invention is to provide a coating film for attaching the outer surface of an automobile windshield and a method of manufacturing the same, which can minimize damage and discoloration such as cracking even after time passes after installation.
  • One aspect of the present invention for achieving the above object is, without attaching a separate window film for tinting on the inner side of the car windshield, by attaching the coating film only to the outer side of the car windshield, It provides a coating film for attaching the outer surface of an automobile windshield, characterized in that it can prevent damage to the windshield, has antifouling, water-repellent, self-healing functions, and can block transmission of visible and infrared as well as ultraviolet rays.
  • Another aspect of the present invention is a functional coating layer having a self-healing function; A first transparent coating layer formed on the lower surface of the functional coating layer; A transparent adhesive layer formed on a lower surface of the first transparent coating layer; A release film formed on the lower surface of the transparent adhesive layer; And a protective film formed on the upper surface of the functional coating layer. It provides a coating film for attaching the outer surface of the windshield of the vehicle, characterized in that it comprises a.
  • the functional coating layer is formed to have a structure in the form of a chain by reacting 2-oxaphanone polymer with 2-ethyl-2-(hydroxymethyl)-1,3-propanediol. It may include a functional coating layer having a self-healing function including a polymer (2-Oxepanone, polymer with 2-ethyl-2-(hydroxymethyl)-1,3-propanediol).
  • a laminate layer formed on the upper surface of the first transparent coating layer and having a function of blocking some of infrared rays and visible rays may be further included.
  • the laminate layer may further include a pigment.
  • the transparent adhesive layer is, polyurethane resin (Polyurethane Resin) 28 to 32% by weight, toluene (Toluene) 7 to 11% by weight, methyl ethyl ketone (Methyl Ethyl Ketone) 49 to 53% by weight , Ethyl acetate (Ethyl Acetate) may contain 4 to 8% by weight.
  • the transparent adhesive layer may further include a curing agent, and the curing agent may include 68 to 72% by weight of a polyisocyanate prepolymer and 28 to 32% by weight of ethyl acetate (Ethyl Acetate).
  • Another aspect of the present invention is a coating for an automobile windshield in which a release film, a transparent adhesive layer, a first transparent coating layer, a functional coating layer and a protective film are disposed from the lower side, and a transparent adhesive layer is attached to the outer surface of the automobile windshield.
  • the functional coating layer is a polymer by mixing and reacting 2-oxapanone polymer (2-Oxepanone), 2-ethyl-2-(hydroxymethyl)-1,3-propanediol and a solvent.
  • a first step of forming (polymer) A second step of preparing a composition by further mixing a curing agent containing 1,6-diisocyanatohexane homopolymer to convert the polymer into a chain structure; And a third step of coating the composition on an upper surface of the first transparent coating layer with a griba or slot die coating and drying with hot air.
  • propylene glycol monomethyl ether acetate (Propylene glycol monomethyl ether acetate); n-Butyl acetate; Toluene; Xylenes; And ethylbenzene; It provides a method of manufacturing a coating film for attaching the outer surface of the windshield of an automobile, characterized in that consisting of
  • the composition for preparing the functional coating layer based on 100 parts by weight of propylene glycol monomethyl ether acetate, 70 to 80 parts by weight of n-Butyl acetate; 2-Oxepanone, polymer with 2-ethyl-2-(hydroxymethyl)-1,3-propanediol 45 to 55 parts by weight; Tolyene; 25 to 35 parts by weight; 3 to 7 parts by weight of Xylenes; And 25 to 35 parts by weight of Ethylbenzene; Including, the curing agent, based on 100 parts by weight of 1,6-Diisocyanatohexane homopolymer, 10 to 20 parts by weight of Toluene; 12 to 22% by weight of n-Butyl acetate; And 0.5 to 1.5 parts by weight of Hexamethylene diisocyanate; It may include.
  • a functional coating layer having antifouling, water repellency, self-healing and IR blocking functions is UV cured. It is made of a soft material that is not a type, so that the occurrence of scratches by the wiper is minimized, and even if a scratch occurs, the self-recovery function allows the scratch to be removed naturally over time, thereby ensuring optimal visibility of the driver.
  • the functional coating layer according to the present invention has antifouling and water repellency functions, it is possible to operate without using a wiper on a rainy day, thereby reducing the frequency of use of the wiper, and effectively blocking the transmission of visible and infrared rays as well as ultraviolet rays. Even if the tinting film is not applied on the inner side of the windshield, there is an effect of suppressing an increase in the temperature inside the vehicle on a hot day.
  • the functional coating layer of the coating film for attaching the outer surface of an automobile windshield according to an embodiment of the present invention has excellent durability, and can minimize damage and discoloration such as cracking even after a certain period of time after installation. It is possible to improve the life and added value of the coating film attached to the surface.
  • the coating film for attaching the outer surface for a windshield of an automobile according to the present invention may be used for preventing damage or adhesion of dust to the windshield during the storage or distribution of automobiles.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating the structure of a conventional coating film for attaching an outer surface of a windshield of a vehicle.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a structure of a coating film for attaching an outer surface of a windshield of a vehicle according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a structure of a coating film for attaching an outer surface of a windshield of a vehicle according to another embodiment of the present invention.
  • each layer of the coating film is stacked in an up-down direction based on a direction on the drawing, but this direction should be interpreted only for convenience of description.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating the structure of a coating film for a windshield of a vehicle according to an embodiment of the present invention.
  • the coating film 100 for attaching the outer surface of the vehicle windshield is attached to the outer surface of the vehicle windshield, and a release film 10 laminated in order from the lower side, a transparent adhesive layer (30), a first transparent coating layer 40, a functional coating layer 50 and a protective film 60.
  • the release film 10 is for the purpose of protecting the transparent adhesive layer 30, and when the coating film 100 is stored, the coating film 100 is constructed by preventing the adhesive portion of the transparent adhesive layer 30 from being exposed to the outside. It is prevented from being attached to other places before, and is removed when the coating film 100 is attached to the windshield of the vehicle.
  • This release film 10 can be formed by applying a silicone coating to PET, so even though the transparent adhesive layer 30 has adhesiveness, the adhesiveness of the transparent adhesive layer 30 is not lowered when the coating film 100 is installed.
  • the release film 10 can be separated in a non-removable state.
  • the transparent adhesive layer 30 is formed on the upper surface of the release film 10.
  • the transparent adhesive layer 30 is used to attach the coating film 100 of this embodiment so that it does not fall on the outer surface of the car windshield, and preferably it is necessary to remove the attached coating film 100 from the car windshield.
  • the dirt may be formed using a remover-type adhesive so that it can be easily removed.
  • the pressure-sensitive adhesive for forming the transparent adhesive layer 30 is preferably 28 to 32% by weight of a polyurethane resin, 7 to 11% by weight of toluene, and 49 to 53 of methyl ethyl ketone (Methyl Ethyl Ketone). It may contain 4 to 8% by weight, ethyl acetate (Ethyl Acetate).
  • Polyurethane resin is a main component of a pressure-sensitive adhesive that allows the first transparent coating layer 40 to be adhered well to the outer surface of the windshield of an automobile. If the content of the polyurethane resin is less than 28% by weight, the first transparent coating layer 40 may not be properly attached to the outer surface of the windshield, and unexpected separation or opening may occur, and the content of the polyurethane resin is 32% by weight. If it exceeds, the transparent adhesive layer 30 does not have a remover characteristic, and if necessary, when the coating film 100 of the present embodiment is to be removed from the windshield of the automobile, a part of the transparent adhesive layer 30 on the automobile windshield There may be a problem in which is transferred.
  • toluene is a solvent
  • various components of the adhesive may not be properly mixed, resulting in a problem that the properties of the transparent adhesive layer 30 change, and the content of toluene exceeds 11% by weight.
  • the transparent adhesive layer 30 is lowered, the adhesiveness of the transparent adhesive layer 30 may be reduced, and thus the coating film 100 may be unexpectedly peeled off from the windshield of the vehicle.
  • methyl ethyl ketone is a solvent, and if the content of methyl ethyl ketone is less than 49% by weight, various components of the adhesive may not be properly mixed, resulting in a problem that the physical properties of the transparent adhesive layer 30 are deteriorated. If the content exceeds 53% by weight, the adhesiveness of the transparent adhesive layer 30 is lowered, so that the coating film 100 may unexpectedly peel off from the windshield of the vehicle.
  • ethyl acetate is a solvent, and if the content of ethyl acetate is less than 4% by weight, various components of the pressure-sensitive adhesive may not be properly mixed, resulting in a problem of deteriorating the cyan properties of the coating film 100 of the present embodiment. If the content exceeds 8% by weight, the concentration of the pressure-sensitive adhesive becomes too thin, and thus the first transparent coating layer 40 may not be properly attached to the windshield of the vehicle.
  • the transparent adhesive layer 30 may further include a curing agent, and the curing agent may include 68 to 72% by weight of a polyisocyanate prepolymer and 28 to 32% by weight of ethyl acetate (Ethyl Acetate).
  • the transparent adhesive layer 30 is not properly cured, so when removing the coating film 100 from the automobile windshield, some of the adhesive is transferred to the automobile windshield. This may occur, and if the polyisocyanate prepolymer exceeds 72% by weight, the adhesiveness of the transparent adhesive layer 30 decreases, and thus the coating film 100 may unexpectedly peel off from the windshield of the vehicle.
  • ethyl acetate is less than 28% by weight, there may be a problem that the cyanity of the coating film 100 of the present embodiment is lowered, and if ethyl acetate is more than 32% by weight, the concentration of the pressure-sensitive adhesive is too thin and the first transparent coating layer (40) This can cause a problem that is not properly attached to the windshield of the car.
  • the first transparent coating layer 40 is formed on the upper surface of the transparent adhesive layer 30, and may be formed to be transparent and have a predetermined thickness.
  • the first transparent coating layer 40 is preferably made of PET, which has excellent transparency, is strong, and reflects the adhesive strength of the pressure-sensitive adhesive so that it can be firmly attached to the upper surface of the transparent adhesive layer 30.
  • the functional coating layer 50 is formed on the upper surface of the first transparent coating layer 40, and when the protective film 60 is removed when the coating film 100 of the present embodiment is attached to the outer surface of an automobile windshield, the functional coating layer 50 It becomes the outermost surface facing forward on the windshield of this car.
  • the functional coating layer 50 has elasticity, it is possible to effectively prevent the car windshield from being damaged by stone chips.
  • it is made of a soft material, not a UV curing type, it is possible to minimize the occurrence of scratches when using a wiper, and even if a scratch occurs, the scratch disappears over time due to the self-recovery function and the surface of the part is restored. Can be expected.
  • the functional coating layer 50 has antifouling and water-repellent functions, foreign substances and moisture on the surface in rainy weather are naturally removed as they flow to the edge of the windshield of the car, so driving is possible even if a wiper is not used on a rainy day. It is possible to minimize the use of the wiper because it is only necessary to selectively use the wiper when it is in bad weather or when it is necessary.
  • this antifouling effect acts to suppress the generation of an oil film on the functional coating layer 50, so even if the coating film 100 is attached to the outer surface of the windshield of the vehicle and a long time elapses, the coating film 100, especially functional Since the transparency of the coating layer 50 is maintained at a certain level, it is easy to secure a view, thereby improving the service life of the coating film 100.
  • the functional coating layer 50 of the present embodiment is a chain by reacting 2-oxaphanone polymer and 2-ethyl-2-(hydroxymethyl)-1,3-propanediol. It may include a polymer (2-Oxepanone, polymer with 2-ethyl-2-(hydroxymethyl)-1,3-propanediol) formed to have a shape structure.
  • composition for forming the functional coating layer of this embodiment can be prepared by the following method.
  • 2-oxapanone polymer (2-Oxepanone), 2-2-ethyl-2-(hydroxymethyl)-1,3-propanediol and a solvent are mixed and reacted to form a polymer.
  • various solvents are used to prevent the reaction of the two components from occurring immediately. The solvent will be described in more detail below.
  • a curing agent including 1,6-diisocyanatohexane homopolymer is mixed to convert the polymer into a chain structure to prepare a composition.
  • the curing agent toluene (Toluene); n-Butyl acetate; And hexamethylene diisocyanate; and hexamethylene diisocyanate; It may further include.
  • the 1,6-Diisocyanatohexane homopolymer has a chemical structure including an arrangement of atoms and chemical bonds that bond atoms.
  • the 1,6-Diisocyanatohexane molecule contains a total of 24 atoms consisting of 12 hydrogen atoms, 8 carbon atoms, 2 nitrogen atoms, and 2 oxygen atoms, and a total of 23 bonds.
  • the 1,6-Diisocyanatohexane homopolymer having the above chemical structure cures 2-Oxepanone polymer with 2-ethyl-2-(hydroxymethyl)-1,3-propanediol and plays a role in forming an internal structure in the form of a chain.
  • the internal structure of the functional coating layer 50 is given a self-repair function.
  • the content of the 1,6-Diisocyanatohexane homopolymer is less than 70% by weight or more than 75% by weight, the physical properties of the curing agent are changed, and the functional coating layer 50 may not properly implement the chain-shaped internal structure.
  • 'restriction of production time' means that a problem occurs in that the coating is not properly performed due to the hardening of the compounding solution as the curing speed increases.
  • Hexamethylene diisocyanate is used in special applications such as enamel coatings that are resistant to wear and deterioration by UV rays. These properties are particularly desirable in exterior paints applied to, for example, aircraft and ships. HDI is also sold overweight with trimmers or biolets. Although it is more viscous in this form, it reduces variability and toxicity.
  • the chemical structure of a 2-Oxepanone polymer is determined by the arrangement of atoms and the chemical bonds between the respective atoms.
  • the 2-Oxepanone, 7-methyl-, (7R)- molecule is composed of 12 hydrogen atoms, 7 carbon atoms and 2 oxygen atoms, for a total of 21 atoms.
  • the 2-Oxepanone, 7-methyl-, (7R)- molecule has a total of 21 chemical bonds, which include 9 non-hydrogen bonds, 1 multiple bond, 1 double bond, 1 7-membered ring and 1 ester ( Aliphatic).
  • the 2-ethyl-2-(hydroxymethyl)-1,3-propanediol molecule consists of 14 hydrogen atoms, 6 carbon atoms and 2 oxygen atoms, for a total of 22 atoms. There are a total of 21 chemical bonds in the 2-Ethyl-2-methyl-1,3-propanediol molecule, which is composed of 7 non-hydrogen bonds, 3 single bonds, 2 hydroxyl groups, and 2 primary alcohols.
  • composition thus prepared may be coated on the upper surface of the first transparent coating layer 40 with gravure or slot die coating and dried with hot air at about 120° C. to form the functional coating layer 50.
  • the solvent is propylene glycol monomethyl ether acetate; n-Butyl acetate; Toluene; Xylenes; And ethylbenzene; Can be made.
  • n-Butyl acetate is also called n-butyl ethanoate, and butyl acetate is usually used as a medium polar solid solvent, and the remaining three isoconductors of butyl acetate are isobutyl acetate, tertbutyl acetate, and ultrabutyl. Acetate, etc.
  • Toluene is a clear, colorless liquid with a characteristic aromatic odor. It floats on water because it is less dense than water (7.2 lb / gal) and insoluble in water. Toluene vapors are heavier than air and can be toxic by inhalation, ingestion or contact with the skin.
  • Xylene molecules consist of 10 hydrogen atoms and 8 carbon atoms, forming a total of 18 atoms. There are a total of 18 chemical bonds in the xylene molecule, which is composed of 8 non-hydrogen bonds, 6 multiple bonds, 6 aromatic bonds, and 1 6-membered ring.
  • Ethylbenzene has the formula C8H10. It is a colorless liquid, has a molecular weight of 106.17, a melting point of -94.4°C, a boiling point of 136.5°C, and a specific gravity of 0.8672, and has a characteristic smell of aromatic hydrocarbons.
  • Such ethylbenzene can be prepared by alkylating benzene with ethylene using aluminum chloride as a catalyst.
  • each component of the functional coating layer 50 is based on 100 parts by weight of propylene glycol monomethyl ether acetate; 70 to 80 parts by weight of n-Butyl acetate; 45 to 55 parts by weight of Acetyl acetone; 2-Oxepanone, polymer with 2-ethyl-2-(hydroxymethyl)-1,3-propanediol 45 to 55 parts by weight; Tolyene; 25 to 35 parts by weight; 3 to 7 parts by weight of Xylenes; And 25 to 35 parts by weight of Ethylbenzene; It may include. Since the coating film 100 of the present embodiment must simultaneously implement a water-repellent function and a self-repair function, the content condition of the functional coating layer 50 must be satisfied.
  • n-Butyl acetate is less than 70 parts by weight
  • Acetyl acetone is less than 45 parts by weight
  • 2-Oxepanone polymer with 2-ethyl-2-(hydroxymethyl)-1,3-propanediol is less than 45 parts by weight
  • Tolyene is 25 parts by weight. If less than parts by weight, less than 3 parts by weight of Xylenes, or less than 25 parts by weight of Ethylbenzene, the water repellency may be degraded and thus may not be properly implemented.
  • n-butyl acetate exceeds 80 parts by weight
  • acetyl acetone exceeds 55 parts by weight
  • 2-Oxepanone polymer with 2-ethyl-2-(hydroxymethyl)-1,3-propanediol exceeds 55 parts by weight
  • Tolyene is 35 parts by weight. If the amount of Xylenes exceeds 7 parts by weight, or Ethylbenzene exceeds 35 parts by weight, the self-repair function of the functional coating layer 50 is deteriorated, and the scratch occurs on the surface of the functional coating layer 50 even if time elapses. There may be a problem that does not disappear.
  • the functional coating layer 50 may further include a UV blocking agent.
  • the UV blocking agent based on the total weight, 2-Methoxy-1methylethyl acetate 1 to 15% by weight, and a mixture of branched and linear C7-C9 alkyl 3-[3-(2H-benzotriazol-2-yl)-5-( 1,1-dimethyl-ethyl)-4-hydroxypheny]propionates may contain 85 to 99% by weight.
  • the coating film 100 for attaching the outer surface of the vehicle windshield according to the present embodiment may be completed.
  • the protective film 60 is for protecting the functional coating layer 50 and is removed when the coating film 100 is used.
  • a laminate layer 70 may be further formed on the upper surface of the first transparent coating layer 40 of the coating film 100 ′.
  • the laminate layer 70 can be expected to block some of infrared rays and visible rays as well as ultraviolet rays from light entering the windshield of the vehicle at a high rate. This reduces the glare caused by sunlight and vehicle lights coming from the front, making it easier to secure the field of vision while driving, and has the effect of helping safe driving.In particular, the effect is more effective in environments where visibility is difficult to secure, such as during inter-driving. It can appear large.
  • the coating film 100 ′ for attaching the outer surface of the automobile windshield blocks both infrared and visible rays as well as ultraviolet rays, a separate window film is formed on the inner surface of the automobile windshield for tinting. You can expect the advantage of not having to attach it.
  • Such a laminate layer 70 antimony tin oxide (Antimony tin oxide: ATO) 10 to 25% by weight, methyl isobutyl ketone (Methyl isobutyl ketone) 70 to 80% by weight and other additives 1 to 10% by weight will be included.
  • ATO antimony tin oxide
  • methyl isobutyl ketone Metal isobutyl ketone
  • Antimony tin oxide may mainly play a role of blocking ultraviolet rays, and transmittance of ultraviolet rays may be adjusted by adjusting the content of antimony tin oxide. At this time, if the content of the antimony tin oxide is less than 10% by weight, the UV transmittance is close to 100%, so that there is virtually no UV blocking effect. When the content of the antimony tin oxide exceeds 25% by weight, the UV blocking effect is increased, but the haze is also excessively increased, which may cause a problem of cyanism that is not clearly visible.
  • the laminate layer 70 may further include a curing agent, and the curing agent may include 68 to 72% by weight of a polyisocyanate prepolymer and 28 to 32% by weight of ethyl acetate (Ethyl Acetate).
  • the laminate layer 70 may further include a pigment if necessary.
  • the pigment may adjust the transmittance of visible light and adjust the color tone of the coating film 100 ′ to a level desired by the user, so that the coating film 100 ′ may function as a tinting film.
  • Such pigments include, for example, Pigment Black7, copper phthalocyanine, C.I. Hot red 177 or the like may be used, and may be selected according to color tone, and the pigment of the present invention is not limited to these materials.
  • an optical metal layer 80 formed on the upper surface of the laminate layer 70 and a second transparent coating layer 90 formed on the upper surface of the optical metal layer 80 may be further included. I can.
  • the second transparent coating layer 90 may be transparent and may be formed to have a predetermined thickness.
  • the second transparent coating layer 90 may have a structure similar to that of the first transparent coating layer 90, and preferably may be formed of PET having excellent transparency and strong durability.
  • the second transparent coating layer 90 may suppress the transmission of infrared rays, thereby reducing the inflow of solar heat into the vehicle.
  • the comparative example is a coating film for attaching the outer surface of a conventional automobile windshield having the structure shown in FIG. 1, and Example 1 is for attaching the outer surface of an automobile windshield according to an embodiment of the present invention having the structure shown in FIG. It is a coating film, and Example 2 refers to a coating film for attaching the outer surface of a windshield according to another embodiment of the present invention having the structure shown in FIG. 3.
  • the water-repellent performance of the product can be checked through a contact angle experiment.
  • the contact angles of the water droplets of Comparative Examples, Example 1, and Example 2 were measured by measuring equipment and are shown in Table 1 below.
  • the contact angle was about 85°, and referring to Table 1, in the case of Example 1, the contact angle was an average of 102.5°, and in the case of Example 2, the contact angle was an average of 103.2°, and Example 1 and In Example 2, the contact angle may be much larger than that of the comparative example by the functional coating layer.
  • Example 1 101.93 101.6357 102.2397 102.6223 103.92 102.5
  • Example 2 103.15 103.42 102.8 103.4 103.3 103.2
  • Table 1 The numerical values in Table 1 represent the degree to which water droplets can flow down when water is sprayed on the coating film, and the higher the contact angle, the larger the value because there are fewer areas where the water droplets touch the surface.
  • the yellowing test is to find out the life of the coating film. To this end, a Q-UV test was performed, and the amount of yellowing change (Yellow value) of Comparative Example, Example 1, and Example 2 after 1000 hours elapsed was measured and displayed in Table 2 below.
  • Example 1 and Example 2 not only the initial yellow value was lower than that of the comparative example, but even when the increase rate of the yellow value 1000 hours elapsed after the test was conducted, the increase rate of Example 1 and Example 2 was higher than that of the comparative example. It appeared significantly lower.
  • Example 1 and Example 2 the Haze value is lower than that of the comparative example. That is, it can be seen that the cyan properties of the coating films according to Examples 1 and 2 are better than those of the comparative examples.

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Abstract

본 발명은, 최외표면이 되는 기능성 코팅층이, 2-옥사파논폴리머와 2-에틸-2-(하이드록시메틸)-1,3-프로판디올을 반응시켜 체인(chain) 형태의 구조를 갖도록 형성되는 폴리머(2-Oxepanone, polymer with 2-ethyl-2-(hydroxymethyl)-1,3-propanediol)를 포함하여, 자동차 앞 유리의 바깥 면에 부착하여 스톤칩에 의한 앞 유리의 파손을 효과적으로 방지할 수 있고, 방오, 발수, 자가복원 및 IR차단 기능을 갖는 기능성 코팅층이 UV 경화 타입이 아닌 소프트 한 재질로 이루어져 와이퍼에 의한 스크래치 발생을 최소화하고 스크래치가 발생하더라도 자가 복원 기능에 의해 시간이 지나면서 자연적으로 제거되도록 하여 운전자의 시야를 최적으로 확보할 수 있는 자동차 앞 유리 바깥 면 부착용 코팅 필름 및 그 제조 방법을 제공한다.

Description

자동차 앞 유리 바깥 면 부착용 코팅 필름 및 그 제조 방법
본 발명은 자동차 앞 유리 바깥 면 부착용 코팅 필름 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 최외표면이 되는 기능성 코팅층이 2-옥사파논폴리머와 2-에틸-2-(하이드록시메틸)-1,3-프로판디올을 반응시켜 체인(chain) 형태의 구조를 갖도록 형성되는 폴리머(2-Oxepanone, polymer with 2-ethyl-2-(hydroxymethyl)-1,3-propanediol)를 포함하여, 자동차 앞 유리의 바깥면에 부착하여 스톤칩에 의한 앞 유리의 파손을 효과적으로 방지할 수 있고, 기능성 코팅층이 방오, 발수 및 IR차단 기능을 가지며 UV 경화 타입이 아닌 소프트 한 재질로 이루어져 와이퍼에 의한 스크래치 발생을 최소화하고 스크래치가 발생하더라도 자가 복원 기능에 의해 시간이 지나면서 스크래치가 자연적으로 제거되도록 하여 운전자의 시야를 최적으로 확보할 수 있으며 사용 수명 및 품질을 획기적으로 높일 수 있는 자동차 앞 유리 바깥 면 부착용 코팅 필름 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
자동차의 앞 유리는 주행 중에 작은 돌맹이나 단단한 이물질이 날아와 부딪히는 경우가 흔하게 발생하고, 이렇게 작은 돌맹이나 단단한 이물질이 앞 유리에 부딪혀 앞 유리에 스크래치나 파손이 발생하는 것을 스톤칩이라고 한다.
이러한 스톤칩은 앞 유리에 점진적으로 크기가 커지는 크랙을 발생시키므로 적절한 조치를 취하지 않고 그대로 방치하면 결과적으로 시간이 지나면서 크랙이 심해져 앞 유리를 통째로 교체해야만 하는 원인이 될 수 있다.
이에, 자동차 유리에 부착하는 코팅 필름 중에서 스톤칩의 발생을 방지하기 위해 자동차 앞 유리의 바깥 면에 부착하는 코팅 필름이 일부 제안되어 있다.
도 1은 종래의 자동차 앞 유리의 바깥면에 부착하는 코팅 필름(5)으로서, 도 1을 참조하면, 종래의 자동차 앞 유리용 코팅 필름(5)은 하측에서부터 이형필름(1), 아크릴계 점착제로 이루어진 점착층(2), 보호층(3) 및 코팅층(4)이 순차적으로 적층된 구조로 이루어진다. 여기서, 보호층(3)이 돌맹이나 단단한 이물질이 앞 유리에 부딪힐 때 스톤칩을 방지하는 부분으로 자동차의 앞 유리의 최전방에 위치하게 된다.
그러나, 이러한 구조로 이루어진 종래의 코팅 필름(5)은 보호층(3)이 순간적으로 부딪히는 충격을 흡수하기 위한 탄성은 좋지만 마찰에 의한 내구성은 약하기 때문에 비가 오거나 앞 유리에 뭍은 이물질을 제거하기 위해 와이퍼를 사용하게 되면 보호층(3)의 표면에 스크래치가 쉽게 발생할 수 있고, 와이퍼의 사용 누적에 의해 스크래치가 점점 심화될 수 있다. 도 1에서 코팅층(4)은 이러한 와이퍼 작동 등에 의한 스크래치를 방지하여 코팅 필름(5)의 내구성을 높이기 위해 보호층(3)의 정면에 형성되는 부분이다.
일반적으로 종래의 코팅층(4)은 올리고머(Oligomer), 모노머(monomer) 및 광개시제(Photo initiator) 등을 유기 용제와 혼합하여 조성물을 제조하고, 이 조성물을 그라비아 코팅 방식을 통해 보호층(3)의 정면에 일정 두께로 도포한 후 UV 램프 등을 통해 건조시킨 하드(Hard)한 구조로 이루어진다.
그러나, 이와 같이 하드한 구조로 구성된 코팅층(4)은 UV 경화 타입으로 제작되는 것이므로, 자동차 앞 유리의 바깥면에 설치한 후 시간이 지날수록 코팅층(4)에 갈라짐과 같은 손상이 쉽게 발생되거나 단시간에 변색이 이루어지게 되고, 이에 코팅 필름(5)의 수명 및 부가가치가 저하되는 문제점을 가진다.
선행기술문헌
특허문헌
(특허문헌 1) 일본 등록특허공보 제3052324호
(특허문헌 2) 일본 공개특허공보 제2001-525278호
본 발명은 상기한 종래의 문제점들을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 자동차 앞 유리의 바깥쪽에 붙이는 코팅 필름으로서, 스톤칩에 의한 앞 유리의 파손을 방지할 수 있고, 소프트(soft)한 재질로서 와이퍼에 의한 스크래치 발생을 최소화하고 스크래치가 발생하더라도 자가 복원에 의해 시간이 지나면서 제거되도록 할 수 있으며, 방오 및 발수 기능을 제공하고, 자외선은 물론 가시광선 및 적외선의 투과도 일부 차단할 수 있도록 한 자동차 앞 유리 바깥 면 부착용 코팅 필름 및 그 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 설치 후 시간이 지나도 갈라짐과 같은 손상 및 변색을 최소화할 수 있는 자동차 앞 유리 바깥 면 부착용 코팅 필름 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
한편, 본 발명의 해결 과제는 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면은, 자동차 앞 유리의 내측면에 틴팅용으로 별도의 윈도우용 필름을 부착하지 않고, 자동차 앞 유리 바깥 면에만 코팅 필름을 부착시켜서, 스톤칩에 의한 앞 유리의 파손을 방지할 수 있고, 방오, 발수, 자기복원 기능을 가지며 자외선은 물론 가시광선, 적외선의 투과도 차단할 수 있는 것을 특징으로 하는 자동차 앞 유리 바깥 면 부착용 코팅 필름을 제공한다.
본 발명의 다른 측면은, 자기복원 기능을 갖는 기능성 코팅층; 상기 기능성 코팅층의 하면에 형성되는 제1 투명코팅층; 상기 제1 투명코팅층의 하면에 형성되는 투명점착층; 상기 투명점착층의 하면에 형성되는 이형필름; 및 상기 기능성 코팅층의 상면에 형성되는 보호필름; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 앞 유리 바깥 면 부착용 코팅 필름을 제공한다.
본 발명의 바람직한 특징에 의하면, 상기 기능성 코팅층은, 2-옥사파논폴리머와 2-에틸-2-(하이드록시메틸)-1,3-프로판디올을 반응시켜 체인(chain) 형태의 구조를 갖도록 형성되는 폴리머(2-Oxepanone, polymer with 2-ethyl-2-(hydroxymethyl)-1,3-propanediol)를 포함하는 자가복원 기능을 갖는 기능성 코팅층을 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 특징에 의하면, 상기 제1 투명코팅층의 상면에 형성되고, 적외선 및 가시광선 중 일부를 차단하는 기능을 갖는 라미네이트층을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 특징에 의하면, 상기 라미네이트층은 안료를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 특징에 의하면, 상기 라미네이트층의 상면에 형성되는 광학용 금속층; 및 상기 광학용 금속층의 상면에 형성되는 제2 투명코팅층; 을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 특징에 의하면, 상기 투명점착층은, 폴리우레탄 수지(Polyurethane Resin) 28 내지 32중량%, 톨루엔(Toluene) 7 내지 11중량%, 메틸 에틸 케톤(Methyl Ethyl Ketone) 49 내지 53 중량%, 아세트산 에틸(Ethyl Acetate) 4 내지 8 중량%를 포함할 수 있다.
이때, 상기 투명점착층은 경화제를 더 포함할 수 있고, 상기 경화제는 폴리이소시아네이트 프리폴리머 68 내지 72중량%와 아세트산 에틸(Ethyl Acetate) 28 내지 32중량%를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면은, 하측에서부터 이형필름, 투명점착층, 제1 투명코팅층, 기능성 코팅층 및 보호필름이 배치되고, 자동차 앞 유리의 바깥 면에 투명점착층이 부착되도록 하는 자동차 앞 유리용 코팅 필름을 제조하는 방법에 있어서, 상기 기능성 코팅층은, 2-옥사파논폴리머(2-Oxepanone), 2-에틸-2-(하이드록시메틸)-1,3-프로판디올 및 용제를 혼합하고 반응시켜 폴리머(polymer)를 형성하는 제1 단계; 1,6-디아이소시안아토헥산 호모폴리머(1,6-Diisocyanatohexane homopolymer)를 포함하는 경화제를 더 혼합하여 상기 폴리머를 체인(chain) 형태의 구조로 변환하여 조성물을 마련하는 제2 단계; 및 상기 조성물을 상기 제1 투명코팅층의 상면에 그라이바 또는 슬롯 다이 코팅으로 코팅하고 열풍으로 건조하는 제3 단계; 를 포함하여 형성하고, 상기 용제가, 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트(Propylene glycol monomethyl ether acetate); n-부틸 아세테이트(n-Butyl acetate); 톨루엔(Toluene); 자일렌(Xylenes); 및 에틸벤젠(Ethylbenzene); 으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동차 앞 유리 바깥면 부착용 코팅 필름의 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 바람직한 특징에 의하면, 상기 기능성 코팅층을 제조하기 위한 조성물은, Propylene glycol monomethyl ether acetate 100중량부에 대하여, n- Butyl acetate 70 내지 80중량부; 2-Oxepanone, polymer with 2-ethyl-2-(hydroxymethyl)-1,3-propanediol 45 내지 55중량부; Tolyene; 25 내지 35중량부; Xylenes 3 내지 7중량부; 및 Ethylbenzene 25 내지 35중량부; 를 포함하고, 상기 경화제는, 1,6-Diisocyanatohexane homopolymer 100중량부에 대하여, Toluene 10 내지 20중량부; n-Butyl acetate 12 내지 22중량%; 및 Hexamethylene diisocyanate 0.5 내지 1.5중량부; 를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 의하면, 자동차 앞 유리의 바깥면에 부착하여 스톤칩에 의한 앞 유리의 파손을 효과적으로 방지할 수 있고, 방오, 발수, 자가복원 및 IR차단 기능을 갖는 기능성 코팅층이 UV 경화 타입이 아닌 소프트 한 재질로 이루어져 와이퍼에 의한 스크래치 발생을 최소화하고 스크래치가 발생하더라도 자가 복원 기능에 의해 시간이 지나면서 스크래치가 자연적으로 제거되도록 하여 운전자의 시야를 최적으로 확보할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의한 기능성 코팅층은 방오 및 발수 기능을 가지고 있어서 비오는 날 와이퍼를 사용하지 않더라도 운전이 가능하여 와이퍼 사용 빈도를 줄일 수 있고, 자외선은 물론 가시광선 및 적외선의 투과도 효과적으로 차단할 수 있어 별도의 틴팅용 필름을 자동차 앞유리의 내측 면에 시공하지 않아도 더운 날에 차량 내부 온도가 상승되는 것을 억제할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 의한 자동차 앞 유리 바깥 면 부착용 코팅 필름의 기능성 코팅층은 내구성이 우수하여, 설치 후 일정 시간이 지나도 갈라짐과 같은 손상 및 변색을 최소화할 수 있으며, 이에 자동차 앞 유리 바깥면에 부착된 코팅 필름의 수명 및 부가가치를 향상시킬 수 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
*예를 들어, 본 발명에 의한 자동차 앞 유리용 바깥 면 부착용 코팅 필름은, 자동차를 보관하거나 유통하는 과정에서 앞 유리의 손상이나 먼지 부착 등을 방지하기 위한 용도로도 사용될 수 있다.
도 1은 종래의 자동차 앞 유리 바깥 면 부착용 코팅 필름의 구조를 설명하기 위한 단면 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 의한 자동차 앞 유리 바깥 면 부착용 코팅 필름의 구조를 설명하기 위한 단면 구성도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 의한 자동차 앞 유리 바깥 면 부착용 코팅 필름의 구조를 설명하기 위한 단면 구성도이다.
도 4는 본 발명에 의한 기능성 코팅층을 형성하기 위한 조성물에서, 2-옥사파논폴리머와 2-에틸-2-(하이드록시메틸)-1,3-프로판디올을 반응시켜 체인(chain) 형태의 구조를 갖도록 형성되는 폴리머(2-Oxepanone, polymer with 2-ethyl-2-(hydroxymethyl)-1,3-propanediol)의 구조식이다.
도 5는 본 발명에 의한 기능성 코팅층을 형성하기 위한 조성물에서 에틸벤젠의 구조식이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시 예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 예로 한정되는 것은 아니다.
덧붙여, 명세서 전체에서 어떤 구성 요소를 '포함'한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
또한, 이하 설명에서는 도면 상의 방향을 기준으로 코팅 필름의 각 층이 상하 방향으로 적층되는 것으로 설명하지만, 이러한 방향은 단지 설명의 편의를 위한 것으로만 해석되어야 할 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 의한 자동차 앞 유리용 코팅 필름의 구조를 설명하기 위한 단면 구성도이다.
도 2를 참조하면, 본 실시 예에 의한 자동차 앞 유리 바깥 면 부착용 코팅 필름(100)은, 자동차 앞 유리의 바깥 면에 부착되는 것으로서, 하측에서부터 순서대로 적층되는 이형필름(10), 투명점착층(30), 제1 투명코팅층(40), 기능성 코팅층(50) 및 보호필름(60)을 포함한다.
이형필름(10)은 투명점착층(30)의 보호를 목적으로 하며, 코팅 필름(100) 보관시 투명점착층(30)의 점착 부위가 외부로 노출되는 것을 방지하여 코팅 필름(100)이 시공 전에 다른 곳에 부착되는 것을 방지하고, 코팅 필름(100)을 자동차 앞 유리에 부착시 제거하게 된다.
이러한 이형필름(10)은 PET에 실리콘 코팅을 하여 형성할 수 있으며, 이에 투명점착층(30)이 점착성을 가지고 있음에도 코팅 필름(100)을 시공할 때 투명점착층(30)의 점착성이 저하되지 않는 상태로 이형필름(10)이 분리될 수 있다.
투명점착층(30)은 이형필름(10)의 상면에 형성된다. 투명점착층(30)은 본 실시 예의 코팅 필름(100)을 자동차 앞 유리의 바깥 면에 떨어지지 않도록 부착하는데 사용되며, 바람직하게는 부착된 코팅 필름(100)을 자동차 앞 유리로부터 제거할 필요가 있을 때는 용이하게 제거할 수 있도록 리무버(remover) 타입의 점착제를 사용하여 형성될 수 있다.
이러한 투명점착층(30)을 형성하기 위한 점착제는, 바람직하게 폴리우레탄 수지(Polyurethane Resin) 28 내지 32중량%, 톨루엔(Toluene) 7 내지 11중량%, 메틸 에틸 케톤(Methyl Ethyl Ketone) 49 내지 53 중량%, 아세트산 에틸(Ethyl Acetate) 4 내지 8 중량%를 포함할 수 있다.
폴리우레탄 수지는 제1 투명코팅층(40)이 자동차 앞 유리의 바깥면에 떨어지지 않고 잘 부착될 수 있도록 하는 점착제의 주성분이다. 폴리우레탄 수지의 함량이 28중량% 미만이면 제1 투명코팅층(40)이 자동차 앞 유리의 바깥 면에 제대로 부착되지 못하고 예기치 않게 분리되거나 벌어지는 문제가 발생할 수 있고, 폴리우레탄 수지의 함량이 32중량%를 초과하면 투명점착층(30)에 리무버(remover)특성이 생기지 않아 필요시 본 실시 예의 코팅 필름(100)을 자동차 앞 유리로부터 제거하고자 하는 경우, 자동차 앞 유리에 투명점착층(30)의 일부가 전사되는 문제가 발생할 수 있다.
또한, 톨루엔은 용제로서, 톨루엔의 함량이 7중량% 미만이면 점착제의 여러 성분이 제대로 혼합되지 않아 투명점착층(30)의 특성이 변하는 문제가 발생할 수 있고, 톨루엔의 함량이 11중량%를 초과하면 투명점착층(30)의 점착성이 저하되어 코팅 필름(100)이 자동차 앞 유리로부터 예기지 않게 박리되는 문제가 발생할 수 있다.
또한, 메틸 에틸 케톤은 용제로서, 메틸 에틸 케톤의 함량이 49중량% 미만이면 점착제의 여러 성분이 제대로 혼합되지 않아 투명점착층(30)의 물성이 저하되는 문제가 발생할 수 있고, 메틸 에틸 케톤의 함량이 53중량%를 초과하면 투명점착층(30)의 점착성이 저하되어 코팅 필름(100)이 자동차 앞 유리로부터 예기지 않게 박리되는 문제가 발생할 수 있다.
또한, 아세트산 에틸은 용제로서, 아세트산 에틸의 함량이 4중량% 미만이면 점착제의 여러 성분이 제대로 혼합되지 않아 본 실시 예의 코팅 필름(100)의 시안성이 저하되는 문제가 발생할 수 있고, 아세트산 에틸의 함량이 8중량%를 초과하면 점착제의 농도가 지나치게 묽어져 제1 투명코팅층(40)이 자동차 앞 유리에 제대로 부착되지 않는 문제가 발생할 수 있다.
그리고, 투명점착층(30)은 경화제를 더 포함할 수 있으며, 이 경화제는 폴리이소시아네이트 프리폴리머 68 내지 72중량%와 아세트산 에틸(Ethyl Acetate) 28 내지 32중량%를 포함할 수 있다.
이때, 폴리이소시아네이트 프리폴리머가 68중량% 미만이면 투명점착층(30)의 경화가 제대로 이루어지지 않아 코팅 필름(100)을 자동차 앞 유리로부터 제거하고자 하는 경우 자동차 앞 유리에 점착제 중 일부가 전사되는 문제가 발생할 수 있고, 폴리이소시아네이트 프리폴리머가 72중량%를 초과하면 투명점착층(30)의 점착성이 저하되어 코팅 필름(100)이 자동차 앞 유리로부터 예기치 않게 박리되는 문제가 발생할 수 있다.
또한, 아세트산 에틸이 28중량% 미만이면 본 실시 예의 코팅 필름(100)의 시안성이 저하되는 문제가 발생할 수 있고, 아세트산 에틸이 32중량%를 초과이면 점착제의 농도가 지나치게 묽어져 제1 투명코팅층(40)이 자동차 앞 유리에 제대로 부착되지 않는 문제가 발생할 수 있다.
제1 투명코팅층(40)은 투명점착층(30)의 상면에 형성되고, 투명하고 소정 두께를 갖도록 형성될 수 있다. 이러한 제1 투명코팅층(40)은 바람직하게 투명성이 매우 우수하고 튼튼하며 투명점착층(30)의 상면과 단단히 부착될 수 있도록 점착제의 접착력이 잘 반영되는 PET로 형성될 수 있다.
기능성 코팅층(50)은 제1 투명코팅층(40)의 상면에 형성되고, 본 실시 예의 코팅 필름(100)을 자동차 앞 유리의 바깥 면에 부착시 보호필름(60)을 제거하면 기능성 코팅층(50)이 자동차의 앞유리에서 전방을 향하는 최외표면이 된다.
이러한 기능성 코팅층(50)은 탄성을 가지고 있어 스톤칩에 의한 자동차 앞 유리의 파손을 효과적으로 방지할 수 있다. 또한, UV 경화 타입이 아닌 소프트 한 재질로 이루어지므로 와이퍼 사용시 이로 인한 스크래치 발생을 최소화할 수 있고, 만약 스크래치가 발생하더라도 자가 복원 기능에 의해 시간이 경과하면서 스크래치가 사라져 해당 부분의 표면이 복원되는 효과를 기대할 수 있다.
또한, 기능성 코팅층(50)은 방오 및 발수 기능을 가지고 있어서 우천시 표면에 뭍은 이물질과 물기가 자동차 앞 유리의 가장자리로 흘러 퍼지면서 자연적으로 제거되므로, 비 오는 날 굳이 와이퍼를 사용하지 않더라도 운전이 가능하고 악천우나 기타 필요시에만 와이퍼를 선택적으로 사용하면 되기 때문에 와이퍼의 사용을 최소화할 수 있다.
덧붙여, 이러한 방오 효과는 기능성 코팅층(50)에 유막이 생성되는 것을 억제하는 작용을 하므로 자동차 앞 유리의 바깥면에 코팅 필름(100)을 부착하고 장시간이 경과해도 코팅 필름(100), 그 중에서도 기능성 코팅층(50)의 투명성이 일정 수준으로 유지되어 시야 확보가 계속 용이해지며, 이에 코팅 필름(100)의 사용 수명을 향상시킬 수 있다.
이러한 작용과 효과를 구현하기 위해, 본 실시 예의 기능성 코팅층(50)은, 2-옥사파논폴리머와 2-에틸-2-(하이드록시메틸)-1,3-프로판디올을 반응시켜 체인(chain) 형태의 구조를 갖도록 형성되는 폴리머(2-Oxepanone, polymer with 2-ethyl-2-(hydroxymethyl)-1,3-propanediol)를 포함할 수 있다.
본 실시 예의 기능성 코팅층을 형성하기 위한 조성물은 다음과 같은 방법으로 제조할 수 있다.
먼저 2-옥사파논폴리머(2-Oxepanone), 2-2-에틸-2-(하이드록시메틸)-1,3-프로판디올 및 용제를 혼합하고 반응시켜 폴리머(polymer)를 형성한다. 이때, 2-옥사파논폴리머와 2-에틸-2-(하이드록시메틸)-1,3-프로판디올이 혼합될 때 두 성분의 반응이 바로 이루어지지 않도록 하기 위해, 여러 가지 용제를 사용하게 된다. 용제에 대해서는 아래에서 더 구체적으로 설명하기로 한다.
다음으로, 1,6-디아이소시안아토헥산 호모폴리머(1,6-Diisocyanatohexane homopolymer)를 포함하는 경화제를 혼합하여 폴리머를 체인(chain) 형태의 구조로 변환하여 조성물을 마련한다. 이때, 경화제는, 톨루엔(Toluene); n-부틸 아세테이트(n-Butyl acetate); 및 헥사메틸렌 디아이소시안산(Hexamethylene diisocyanate); 을 더 포함할 수 있다.
그리고, 경화제의 성분 별 함량은, 1,6-Diisocyanatohexane homopolymer 70 내지 75중량%, Toluene 10 내지 15중량%; n-Butyl acetate 12 내지 16중량%; 및 Hexamethylene diisocyanate 0.5 내지 1.5중량%; 를 포함할 수 있다.
1,6-Diisocyanatohexane homopolymer는 원자의 배열과 원자를 결합시키는 화학적 결합을 포함하는 화학적 구조를 가진다. 1,6-Diisocyanatohexane 분자는 12개의 수소 원자, 8개의 탄소 원자, 2개의 질소 원자, 2개의 산소 원자로 이루어진 총 24개의 원자와 총 23개의 채권을 포함하고 있다. 여기서, 비 H 결합은 11개, 복수 결합은 4개, 회전 가능한 결합은 7개, 이중 결합은 4개, 이소시아네이트는 2개(알리파틱)가 있다.
상기의 화학적 구조를 갖는 1,6-Diisocyanatohexane homopolymer는 2-Oxepanone polymer with 2-ethyl-2-(hydroxymethyl)-1,3-propanediol를 경화시키며 사슬 형태의 내부 구조를 이루는 역할을 하는데, 이러한 사슬 형태의 내부 구조가 기능성 코팅층(50)에 자가 복원 기능을 부여하게 된다.
이때, 1,6-Diisocyanatohexane homopolymer의 함량이 75중량%를 초과하면 과경화 및 경화 속도가 빨라져 '생산 시간 제한'이 문제가 되고, 70중량% 미만이면 경화가 제대로 이루어지지 않아 Tack(표면에 붙는 성질로서, 손으로 접촉시 손에 달라붙는 정도)이 발생하고, 기능성 코팅층(50)의 자가 복원 기능에 문제가 발생할 수 있다.
즉, 1,6-Diisocyanatohexane homopolymer의 함량이 70중량% 미만이거나 75중량%를 초과하면 경화제의 물성이 변화면서 기능성 코팅층(50)이 사슬 형태의 내부 구조를 제대로 구현하지 못하게 되는 것이다. 여기서, '생산 시간 제한'은 경화 속도가 빨라지면서 배합 액이 굳어져 코팅이 제대로 되지 않는 문제가 발생하는 것을 의미한다.
Hexamethylene diisocyanate는 자외선에 의한 마모와 열화에 강한 에나멜 코팅과 같은 특수 용도에 사용된다. 이러한 특성은 예를 들어 항공기 및 선박에 적용되는 외부 페인트에서 특히 바람직하다. HDI는 또한 트리머나 바이오렛으로 과중화하여 판매된다. 이러한 형태에서는 점성이 더 높지만, 그것은 변동성과 독성을 감소시킨다.
2-Oxepanone polymer의 화학적 구조는 원자의 배열과 각 해당 원자들 간의 화학 결합으로 결정된다. 2-Oxepanone, 7-methyl-, (7R)- 분자는 12 개의 수소 원자, 7 개의 탄소 원자 그리고 2 개의 산소 원자로 구성되어 총 21 개의 원자로 형성된다. 2-Oxepanone, 7-methyl-, (7R)- 분자에는 총 21 개의 화학결합이 있으며, 이는 9 개의 비수소결합, 1 개의 다중결합, 1 개의 이중결합, 1 개의 7원자 고리 그리고 1 개의 에스테르(지방족)로 구성되어 있다.
2-ethyl-2-(hydroxymethyl)-1,3-propanediol 분자는 14 개의 수소 원자, 6 개의 탄소 원자 그리고 2 개의 산소 원자로 구성되어 총 22 개의 원자로 형성된다. 이러한 2-Ethyl-2-methyl-1,3-propanediol 분자에는 총 21 개의 화학결합이 있으며, 이는 7 개의 비수소결합, 3 개의 단일결합, 2 개의 수산기 그리고 2 개의 1차 알코올로 구성되어 있다.
그리고, 이렇게 마련된 조성물을 제1 투명코팅층(40)의 상면에 그라비아 또는 슬롯 다이 코팅으로 코팅하고 약 120℃의 열풍으로 건조하여 기능성 코팅층(50)을 형성할 수 있다.
이때, 상기 용제는, 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트(Propylene glycol monomethyl ether acetate); n-부틸 아세테이트(n-Butyl acetate); 톨루엔(Toluene); 자일렌(Xylenes); 및 에틸벤젠(Ethylbenzene); 으로 이루어질 수 있다.
n-Butyl acetate는 n-부틸 에탄노이트(butyl ethanoate)라고도 하며, 부틸 아세테이트는 보통 중간 극성의 고상 용매로 사용되고, 부틸 아세테이트의 나머지 3개의 등축체는 이소부틸 아세테이트, 테르트부틸 아세테이트, 초부틸 아세테이트 등이다.
톨루엔은 특유의 향기로운 냄새가 나는 투명한 무색 액체이다. 물(7.2 lb / gal)보다 밀도가 낮으면서 물에 불용성이므로 물에 뜬다. 톨루엔 증기는 공기보다 무거우며 흡입, 섭취 또는 피부에 접촉시 유독 할 수 있다.
자일렌 분자는 10 개의 수소 원자 그리고 8 개의 탄소 원자로 구성되어 총 18 개의 원자로 형성된다. 자일렌 분자에는 총 18 개의 화학결합이 있으며, 이는 8 개의 비수소결합, 6 개의 다중결합, 6 개의 방향족결합 그리고 1 개의 6원자 고리로 구성되어 있다.
에틸벤젠은 화학식 C8H10. 무색의 액체로, 분자량 106.17, 녹는점 －94.4℃, 끓는점 136.5℃, 비중 0.8672이고, 방향족탄화수소 특유의 냄새가 난다. 이러한 에틸벤젠은 염화 알루미늄을 촉매로 하여 벤젠을 에틸렌으로 알킬화하여 제조할 수 있다.
또한, 기능성 코팅층(50)의 성분 별 함량은, Propylene glycol monomethyl ether acetate 100중량부에 대하여; n- Butyl acetate 70 내지 80중량부; Acetyl acetone 45 내지 55중량부; 2-Oxepanone, polymer with 2-ethyl-2-(hydroxymethyl)-1,3-propanediol 45 내지 55중량부; Tolyene; 25 내지 35중량부; Xylenes 3 내지 7중량부; 및 Ethylbenzene 25 내지 35중량부; 를 포함할 수 있다. 본 실시 예의 코팅 필름(100)은 발수 기능과 자가 복원 기능을 동시에 구현해야 하므로, 상기의 기능성 코팅층(50)의 함량 조건이 만족되어야 한다.
즉, n- Butyl acetate가 70중량부 미만이거나 Acetyl acetone이 45중량부 미만이거나 2-Oxepanone, polymer with 2-ethyl-2-(hydroxymethyl)-1,3-propanediol이 45중량부 미만이거나 Tolyene이 25중량부 미만이거나 Xylenes이 3중량부 미만이거나 Ethylbenzene이 25중량부 미만이면 발수효과가 저하되어 제대로 구현되지 못할 수 있다.
또한, n- Butyl acetate가 80중량부를 초과하거나 Acetyl acetone이 55중량부를 초과하거나 2-Oxepanone, polymer with 2-ethyl-2-(hydroxymethyl)-1,3-propanediol이 55중량부를 초과하거나 Tolyene이 35중량부를 초과하거나 Xylenes이 7중량부를 초과하거나 Ethylbenzene이 35중량부를 초과하면 기능성 코팅층(50)의 자가 복원 기능이 저하되어 기능성 코팅층(50)의 표면에 스크래치가 발생하는 경우 시간이 경과하더라도 스크래치가 완전히 사라지지 않게 되는 문제가 발생할 수 있다.
한편, 기능성 코팅층(50)은 UV 차단제를 더 포함할 수 있다. 상기 UV 차단제는 총 중량에 대하여, 2-Methoxy-1methylethyl acetate 1 내지 15중량%, 및 a mixture of branched and linear C7-C9 alkyl 3-[3-(2H-benzotriazol-2-yl)-5-(1,1-dimethyl-ethyl)-4-hydroxypheny]propionates 85 내지 99중량%를 포함할 수 있다.
그리고, 이러한 기능성 코팅층(50)의 상면에 보호필름(60)을 합지하여 본 실시 예의 자동차 앞 유리 바깥면 부착용 코팅 필름(100)을 완성할 수 있다. 보호필름(60)은 기능성 코팅층(50)을 보호하기 위한 것이며, 코팅 필름(100) 사용시 제거하게 된다.
한편, 본 발명의 다른 실시 예에 의하면, 도 3에서와 같이, 코팅 필름(100')은 제1 투명코팅층(40)의 상면에 라미네이트층(70)이 더 형성될 수 있다.
라미네이트층(70)은, 자동차 앞 유리로 들어오는 빛에서 자외선 뿐만 아니라 적외선과 가시광선 중 일부를 높은 비율로 차단하는 효과를 기대할 수 있다. 이에 태양광 및 전방에서 오는 차량의 불빛에 의한 눈부심 등을 감소시켜 운전시 시야 확보가 용이해지고 안전 운전을 도와주는 효과가 있으며, 특히, 간 운전시와 같이 시야 확보가 어려운 환경에서 그 효과가 더 크게 나타날 수 있다.
또한, 본 실시 예에서와 같이 자동차 앞 유리 바깥 면 부착용 코팅 필름(100')이 자외선은 물론 적외선과 가시광선을 모두 차단하게 되면, 자동차 앞 유리의 내측 면에 틴팅용으로 별도의 윈도우용 필름을 부착하지 않아도 되는 이점을 기대할 수 있다.
이러한 라미네이트층(70)은, 안티모니 주석 산화물(Antimony tin oxide: ATO) 10 내지 25중량%, 메틸 이소부틸 케톤(Methyl isobutyl ketone) 70 내지 80중량%와 기타 첨가제 1 내지 10중량%를 포함할 수 있다.
안티모니 주석 산화물은 자외선을 차단하는 역할을 주로 수행할 수 있으며, 안티모니 주석 산화물의 함량을 조절하여 자외선의 투과율을 조정할 수 있다. 이때, 안티모니 주석 산화물의 함량이 10 중량% 미만이면 자외선 투과율이 100%에 가까워 실질적으로 자외선 차단 효과가 거의 없게 된다. 안티모니 주석 산화물의 함량이 25중량%를 초과하면 자외선 차단 효과를 증가하지만 Haze도 지나치게 증가되어 선명하게 보이지 않은 시안성의 문제가 발생할 수 있다.
더불어, 라미네이트층(70)은 경화제를 더 포함할 수 있으며, 이 경화제는 폴리이소시아네이트 프리폴리머 68 내지 72중량%와 아세트산 에틸(Ethyl Acetate) 28 내지 32중량%를 포함할 수 있다.
또한, 라미네이트층(70)은 필요시 안료를 더 포함할 수 있다. 상기 안료는 가시 광선의 투과율을 조정하고 코팅 필름(100')의 색상 톤을 사용자가 원하는 수준으로 조정하여 코팅 필름(100')이 틴팅 필름으로서의 역할을 수행하도록 할 수 있다. 이러한 안료로는 예를 들어 Pigment Black7, 구리 프탈로시아닌, C.I. 열료 레드 177 등이 사용될 수 있으며, 색상 톤에 따라 선택할 수 있고, 본 발명의 안료가 이러한 재료로 한정되는 것은 아니다.
또한, 본 발명의 다른 실시 예에 의하면, 라미네이트층(70)의 상면에 형성되는 광학용 금속층(80)과 광학용 금속층(80)의 상면에 형성되는 제2 투명코팅층(90)을 더 포함할 수 있다.
제2 투명코팅층(90)은 투명하고 소정 두께를 갖도록 형성될 수 있다. 이러한 제2 투명코팅층(90)은 제1 투명코팅층(90)과 유사한 구조로 형성될 수 있고, 바람직하게 투명성이 매우 우수하고 튼튼한 PET로 형성될 수 있다. 제2 투명코팅층(90)은 적외선의 투과를 억제하여 태양열이 차량 내부로 유입되는 것을 감소시키는 역할을 수행할 수 있다.
실험 예
이하 비교 예와 본 발명의 실시 예들의 비교를 통해 본 발명에 따른 자동차 앞 유리의 바깥 면 부착용 코팅 필름의 우수한 특성에 대해 설명한다.
여기서 비교 예는 도 1에 도시된 구조를 갖는 종래의 자동차 앞 유리 바깥 면 부착용 코팅 필름이고, 실시 예 1은 도 2에 도시된 구조를 갖는 본 발명의 일 실시 예에 의한 자동차 앞 유리 바깥 면 부착용 코팅 필름이고, 실시 예 2는 도 3에 도시된 구조를 갖는 본 발명의 다른 실시 예에 의한 자동차 앞 유리 바깥 면 부착용 코팅 필름을 의미한다.
제품의 발수 성능은 접촉 각(Contact Angle) 실험으로 알아 볼 수 있다. 측정 장비로 비교 예, 실시 예 1 및 실시 예 2의 물방울의 접촉 각을 각각 측정하여 아래 표 1에 표시하였다.
비교 예의 코팅 필름의 경우 접촉 각이 약 85°이고, 표 1을 참조하면, 실시 예 1의 경우 접촉 각이 평균 102.5°이고, 실시 예 2의 경우 접촉 각이 평균 103.2°로서, 실시 예 1 및 실시 예 2는 기능성 코팅층에 의해 비교 예에 비해 접촉 각이 훨씬 크게 형성될 수 있다.
1회 2회 3회 4회 5회 평균
실시 예 1 101.93 101.6357 102.2397 102.6223 103.92 102.5
실시 예 2 103.15 103.42 102.8 103.4 103.3 103.2
표 1의 수치는 코팅 필름 위에 물을 뿌렸을 때 물방울이 흘러내릴 수 있는 정도를 표현한 것으로서, 접촉 각이 높을수록 물방울이 표면에 닿는 부분이 적기 때문에 그 값이 더 커지게 된다.
표 1을 참조하면, 비교 예 대비 실시 예 1과 실시 예 2의 접촉 각이 더 높기 때문에, 실시 예 1과 실시 예 2에서 물방울의 흘러내리는 값이 훨씬 더 크게 나타나는 것을 확인할 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시 예 1 및 실시 예 2의 경우 기능성 코팅층의 작용으로 인해 기존의 코팅 필름 보다 방오 및 발수 기능이 더 향상된다는 것을 알 수 있다.
황변 실험은 코팅 필름의 수명을 알아보기 위한 것이다. 이를 위해 Q-UV 테스트를 실시하여 1000시간 경과 후 비교 예, 실시 예 1 및 실시 예 2의 황변 변화량(Yellow 값)을 각각 측정하여 아래 표 2에 표시하였다.
시간 (Hr) 비교 예 실시 예 1 실시 예 2
0 1.35 1.24 0.35
200 1.87 1.30 0.41
400 1.96 1.57 0.52
800 2.19 2.08 0.57
900 2.46 2.15 0.61
1000 3.05 2.34 0.73
증가율(%) 225.92 188.70 208.57
표 2를 참조하면, 실시 예 1과 실시 예 2는 최초 Yellow 값이 비교 예 보다 낮을 뿐만 아니라, 테스트 실시 후 1000시간 경과 후의 Yellow 값 증가율을 보더라도 실시 예 1과 실시 예 2의 증가율이 비교 예 보다 현저히 낮게 나타났다.
이는 본 발명의 기능성 코팅층의 내구성이 비교 예의 코팅층 대비 더 우수하고 시간의 경과에 따라 변색되는 정도도 더 약하기 때문에, 본 발명의 코팅 필름의 수명이 종래 코팅 필름 보다 더 길다는 것을 알 수 있다.
다음으로 시안성 테스트를 실시하였다. 이를 위해 측정 장비를 이용하여 비교 예, 실시 예 1 및 실시 예 2의 Haze를 각각 측정하여 아래 표 3에 표시하였다.
비교 예 실시 예 1 실시 예 2
Haze (%) 0.8 0.4 0.5
표 3에서 Haze는 비교 예, 실시 예 1, 실시 예 2에 의한 코팅 필름을 자동차 앞 유리에 각각 부착한 후 ISO14782를 이용하여 각각 측정하였다.
표 3을 참조하면, 실시 예 1 및 실시 예 2의 경우 비교 예 대비 Haze 값이 낮게 나타난다. 즉, 실시 예 1 및 2에 의한 코팅 필름의 시안성이 비교 예의 코팅 필름 보다 더 우수하다는 것을 알 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.
부호의 설명
1: 이형필름
2: 점착층
3: 보호층
4: 코팅층
5: 코팅 필름
10: 이형필름
30: 투명점착층
40: 제1 투명코팅층
50: 기능성 코팅층
60: 보호필름
70: 라미네이트층
80: 광학용 금속층
90: 제2 투명코팅층
100, 100': 코팅 필름

Claims (8)

  1. 자동차 앞 유리의 내측면에 틴팅용으로 별도의 윈도우용 필름을 부착하지 않고, 자동차 앞 유리 바깥 면에만 코팅 필름을 부착시켜서, 스톤칩에 의한 앞 유리의 파손을 방지할 수 있고, 방오, 발수, 자기복원 기능을 가지며 자외선은 물론 가시광선, 적외선의 투과도 차단할 수 있는 것을 특징으로 하는 자동차 앞 유리 바깥 면 부착용 코팅 필름.
  2. 자기복원 기능을 갖는 기능성 코팅층;
    상기 기능성 코팅층의 하면에 형성되는 제1 투명코팅층;
    상기 제1 투명코팅층의 하면에 형성되는 투명점착층;
    상기 투명점착층의 하면에 형성되는 이형필름; 및
    상기 기능성 코팅층의 상면에 형성되는 보호필름; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 앞 유리 바깥 면 부착용 코팅 필름.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 기능성 코팅층은, 2-옥사파논폴리머와 2-에틸-2-(하이드록시메틸)-1,3-프로판디올을 반응시켜 체인(chain) 형태의 구조를 갖도록 형성되는 폴리머(2-Oxepanone, polymer with 2-ethyl-2-(hydroxymethyl)-1,3-propanediol)를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 앞 유리 바깥 면 부착용 코팅 필름.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제1 투명코팅층의 상면에 형성되고, 적외선 및 가시광선 중 일부를 차단하는 기능을 갖는 라미네이트층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 앞 유리 바깥 면 부착용 코팅 필름.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 라미네이트층은 안료를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 앞 유리 바깥 면 부착용 코팅 필름.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 라미네이트층의 상면에 형성되는 광학용 금속층; 및
    상기 광학용 금속층의 상면에 형성되는 제2 투명코팅층; 을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 앞 유리 바깥 면 부착용 코팅 필름.
  7. 하측에서부터 이형필름, 투명점착층, 제1 투명코팅층, 기능성 코팅층 및 보호필름이 배치되고, 자동차 앞 유리의 바깥 면에 투명점착층이 부착되도록 하는 자동차 앞 유리 바깥 면 부착용 코팅 필름을 제조하는 방법에 있어서,
    상기 기능성 코팅층은,
    2-옥사파논폴리머(2-Oxepanone), 2-2-에틸-2-(하이드록시메틸)-1,3-프로판디올 및 용제를 혼합하고 반응시켜 폴리머(polymer)를 형성하는 제1 단계;
    1,6-디아이소시안아토헥산 호모폴리머(1,6-Diisocyanatohexane homopolymer)를 포함하는 경화제를 더 혼합하여 상기 폴리머를 체인(chain) 형태의 구조로 변환하여 조성물을 마련하는 제2 단계; 및
    상기 조성물을 상기 제1 투명코팅층의 상면에 그라이바 또는 슬롯 다이 코팅으로 코팅하고 열풍으로 건조하는 제3 단계; 를 포함하여 형성하고,
    상기 용제가, 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트(Propylene glycol monomethyl ether acetate); n-부틸 아세테이트(n-Butyl acetate); 톨루엔(Toluene); 자일렌(Xylenes); 및 에틸벤젠(Ethylbenzene); 으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동차 앞 유리 바깥 면 부착용 코팅 필름의 제조 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 기능성 코팅층을 제조하기 위한 조성물은, Propylene glycol monomethyl ether acetate 100중량부에 대하여, n- Butyl acetate 70 내지 80중량부; 2-Oxepanone, polymer with 2-ethyl-2-(hydroxymethyl)-1,3-propanediol 45 내지 55중량부; Tolyene; 25 내지 35중량부; Xylenes 3 내지 7중량부; 및 Ethylbenzene 25 내지 35중량부; 를 포함하고,
    상기 경화제는, 1,6-Diisocyanatohexane homopolymer 100중량부에 대하여, Toluene 10 내지 20중량부; n-Butyl acetate 12 내지 22중량%; 및 Hexamethylene diisocyanate 0.5 내지 1.5중량부; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 앞 유리 바깥 면 부착용 코팅 필름의 제조 방법.
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