KR102363743B1

KR102363743B1 - 중합체 기재의 금형내 코팅 방법

Info

Publication number: KR102363743B1
Application number: KR1020197028643A
Authority: KR
Inventors: 제임스 엠. 로렌조; 제시 맥칸나; 테리 데이비스
Original assignee: 코베스트로 엘엘씨
Priority date: 2017-04-07
Filing date: 2017-04-07
Publication date: 2022-02-15
Anticipated expiration: 2037-04-07
Also published as: WO2018186886A1; US20200061875A1; KR20190133685A; EP3606977A1; CN110494465A

Abstract

중합체 기재의 금형내 코팅 방법은 금형의 금형 공동 내로 플라스틱 기재를 도입하는 단계; 기재를 코팅하기 위해, 가공 온도 50℃-120℃에서, 및 가공 압력 11,000 내지 20,700 kPa에서 플라스틱 기재를 함유하는 금형 공동 내로 코팅 조성물을 도입하는 단계; 62-105℃의 경화 온도에서 금형 공동 내의 조성물을 경화시키는 단계를 포함하고; 여기서 코팅 조성물은 이소시아네이트-반응성 기를 포함하는 중합체; 및 폴리이소시아네이트를 포함하고, 여기서 코팅 조성물은 가공 온도에서 200 내지 500 mPa·s의 점도를 갖는다. 추가의 실시양태는 코팅 전에 플라스틱 기재에 전자 회로, 발광 다이오드 및/또는 그래픽 이미지를 부착하는 것을 포함한다.

Description

중합체 기재의 금형내 코팅 방법

본 발명은 중합체 기재, 특히 부착된 전자 회로, 발광 다이오드, 또는 고감도 그래픽 또는 이미지를 갖는 기재의 금형내 코팅 방법에 관한 것이다.

2-성분 폴리우레탄 형성 코팅 조성물은 이들이 나타내는 많은 유리한 특성들로 인해 널리 사용된다. 이들 코팅 조성물은 일반적으로 액체 결합제 성분 및 액체 경화제/가교제 성분을 포함한다. 액체 결합제 성분은 이소시아네이트-반응성 성분, 예컨대 폴리올을 포함할 수 있고, 액체 가교제 성분은 폴리이소시아네이트를 포함할 수 있다. 주위 조건에서 발생할 수 있는 이소시아네이트-반응성 성분과 폴리이소시아네이트의 부가 반응은 코팅 필름을 형성하는 가교된 폴리우레탄 망상구조를 생성한다. 폴리우레탄 코팅은 광범위하게 다양하게 사용되며, 그 중 하나는 종종 "금형내" 코팅으로 지칭된다.

금형내 코팅 적용 시, 코팅 필름은 성형 플라스틱 기재의 표면 상에서 성형된다. 금형내 코팅 방법에서 성형 플라스틱 부품은 코팅 필름이 사출되는 금형의 공동에 도입된다. 금형은 또한 다중-공동 금속 금형일 수 있으며, 여기서 성형된 플라스틱 부품이 금형의 1개의 공동에서 형성된 후, 금형의 제2 공동으로 이동한다. 이러한 공정은 단일 공동 금형내 코팅 공정에 비해 이점을 가질 수 있다. 예를 들어, 사이클 시간이 개별 공정 단계의 시간의 합계로 이루어지지 않기 때문에 보다 짧고, 공정 파라미터는 각 공동에 대해 독립적으로 선택될 수 있다.

그러나, 성형된 플라스틱 기재 상에 추가의 구성요소, 예컨대 전자 회로, 발광 다이오드, 뿐만 아니라 고감도 그래픽 또는 다른 이미지, 예컨대 바코드 또는 QR 코드를 부가할 필요가 있을 수 있다. 이러한 전자장치, LED 또는 고감도 그래픽에 있어서 금형내 코팅 공정에 의한 문제는, 통상의 코팅 공정이 이들 추가의 구성요소를 이동시키거나 또는 손상시킬 수 있어, 이들이 의도된 바와 같이 기능하지 않을 수 있다는 점이다. 효과적인 코팅을 형성하기 위해 금형내 공정에 첨가되는 액체 조성물은 전형적으로 높은 점도를 갖는 중합체이고, 이는 고온 및 고압에서 첨가된다. 이들 특성 및 조건은 코팅 조성물이 전자 회로 및 LED를 이동시키거나 또는 가능하게는 손상시킬 수 있다. 바코드 또는 QR 코드와 같은 그래픽 이미지의 경우, 이들은 유사하게 이동되거나, 또는 달리 잉크 또는 다른 착색 성분이 이동하거나 확산하여 이미지를 모호하게 함으로써 판독불가능하게 될 수 있다. 한편, 기재 전체에 코팅으로서 효과적일 뿐만 아니라, 고감도 전자장치 및 그래픽을 캡슐화할 수 있기 위해서는, 코팅을 금형에 적절히 도입하고 이를 경화시키기 위한 조건이 또한 존재해야 한다.

그 결과, 이러한 전자장치 또는 그래픽을 손상시키지 않으면서 코팅 조성물을 금형 내에 효과적으로 도입하고 이를 기재 및 고감도 부가물 상에서 경화시키는 방법을 사용하는 금형내 코팅 방법을 제공하는 것이 바람직할 것이다. 본 발명은 상기에 비추어 이루어졌다.

본 발명의 한 실시양태에서, 금형내 코팅 방법은 (a) 금형의 금형 공동 내로 플라스틱 기재를 도입하는 단계; (b) 기재를 코팅하기 위해, (i) 가공 온도 50℃-120℃에서, (ii) 가공 압력 11,000 내지 20,700 kPa에서 플라스틱 기재를 함유하는 금형 공동 내로 코팅 조성물을 도입하는 단계; 및 (c) 62-105℃의 경화 온도에서 금형 공동 내의 조성물을 경화시키는 단계를 포함하고; 여기서 코팅 조성물은 이소시아네이트-반응성 기를 포함하는 중합체; 및 폴리이소시아네이트를 포함하고, 여기서 코팅 조성물은 가공 온도에서 200 내지 500 mPa·s의 점도를 갖는다.

또 다른 실시양태에서, 플라스틱 기재는 방향족 폴리카르보네이트를 포함한다. 또 다른 경우에, 전자 회로, 발광 다이오드 및 그래픽 이미지 중 적어도 1종이 플라스틱 기재에 부착된다.

본 발명의 실시양태에서, 가공 온도는 50-80℃일 수 있고, 또 다른 실시양태에서 이는 66-77℃이다. 상이한 실시양태에서, 가공 압력은 12,400 내지 15,200 kPa이다. 또 다른 실시양태에서 금형 온도는 71 내지 82℃이다.

또 다른 실시양태에서, 방법은 이소시아네이트-반응성 수지를 포함하는 중합체 및 폴리이소시아네이트를 혼합 헤드 내로 혼합하는 단계를 추가로 포함할 수 있고, 여기서 성분은 금형 공동 내로 사출되기 전에 혼합된다. 상이한 실시양태에서, 이소시아네이트-반응성 수지를 포함하는 중합체 및 폴리이소시아네이트 중 1종이 0.15 mm 내지 0.70 mm의 직경을 갖는 오리피스를 통해 충돌 혼합 헤드로 공급된다.

아직 개시되지 않은 실시양태에서, 이소시아네이트-반응성 기를 포함하는 중합체는 (i) 방향족 분지형 폴리에스테르 폴리올; 및 (ii) 지방족 폴리카르보네이트 폴리올을 포함한다. 또 다른 경우에, 지방족 폴리카르보네이트 폴리올은 폴리카르보네이트 디올이다. 또 다른 경우에, 폴리이소시아네이트는 헥사메틸렌 디이소시아네이트의 이소시아누레이트를 포함한다.

상이한 실시양태에서, 코팅 조성물은 0.05 mm 내지 3.5 mm, 바람직하게는, 0.5 mm - 3.0 mm의 두께를 갖는다. 또 다른 경우에, 코팅 표면은 기재로부터 실질적으로 일정한 거리에 있다. 또 다른 경우에, 코팅 조성물은 가소제를 추가로 포함한다.

별개의 실시양태에서, 방법은 플라스틱 기재를 성형하는 것을 추가로 포함한다. 또 다른 실시양태에서, 금형은 제1 공동 및 제2 공동을 포함하고, 플라스틱 기재는 제1 공동에서 성형되고, 코팅 조성물은 제2 공동에서 도입된다.

또 다른 실시양태에서, 방법은 전자 회로, 발광 다이오드 및/또는 그래픽 이미지를 포함하는 필름을 부가하는 것을 추가로 포함한다. 상이한 실시양태에서, 필름은 플라스틱 기재가 성형되는 공동에 적용된다. 또 다른 실시양태에서, 방법은 코팅 조성물을 도입하기 전에 플라스틱 기재에 전자 회로, 발광 다이오드 및/또는 그래픽 이미지를 부가하는 것을 추가로 포함한다.

본원에 사용된 "중합체"는 예비중합체, 올리고머, 및 단독중합체 및 공중합체 둘 다를 포함하며; 이러한 문맥에서 접두어 "폴리"는 2종 이상을 지칭한다. 본원에서 사용된 "분자량"은, 중합체와 관련하여 사용되는 경우, 달리 명시되지 않는 한 수 평균 분자량 ("M_n")을 지칭한다. 본원에서 사용된 관능기를 함유하는 중합체, 예컨대 폴리올의 M_n은 관능기 수, 예컨대 히드록실가로부터 계산될 수 있으며, 이는 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 널리 공지된 바와 같이 말단기 분석에 의해 결정된다.

본원에 사용된 용어 "지방족"은 구성 탄소 원자의 치환 또는 비치환된 직쇄, 분지쇄 및/또는 시클릭 쇄 배열을 특징으로 하는 유기 화합물을 지칭한다. 지방족 화합물은 방향족 고리를 그의 분자 구조의 일부로서 함유하지 않는다. 본원에 사용된 용어 "시클로지방족"은 폐쇄된 고리 구조 내의 탄소 원자의 배열을 특징으로 하는 유기 화합물을 지칭한다. 시클로지방족 화합물은 방향족 고리를 그의 분자 구조의 일부로서 함유하지 않는다. 따라서, 시클로지방족 화합물은 지방족 화합물의 하위세트이다. 따라서, 용어 "지방족"은 지방족 화합물 및/또는 시클로지방족 화합물을 포함한다.

본원에 사용된 "디이소시아네이트"는 2개의 이소시아네이트 기를 함유하는 화합물을 지칭한다. 본원에서 사용된 "폴리이소시아네이트"는 2개 이상의 이소시아네이트 기를 함유하는 화합물을 지칭한다. 그러므로, 디이소시아네이트는 폴리이소시아네이트의 하위세트이다.

상기 나타낸 바와 같이, 본 발명의 일부 실시양태는 금형내 코팅 방법에 관한 것이다. 이러한 방법은 (a) 금형 공동 내로 플라스틱 기재를 도입하는 단계; (b) 기재를 코팅하기 위해, (ii) 50℃-120℃의 온도에서, (iii) 1600 - 3000 psi (11,000 내지 20,700 kPa)의 압력에서, 플라스틱 기재를 함유하는 금형 공동 내로 (i) 이소시아네이트-반응성 기를 포함하는 중합체; 및 폴리이소시아네이트를 포함하는 코팅 조성물을 도입하는 단계; (c) 62-105℃의 금형 온도 및 적어도 100 kg/mm2의 외부 금형 압력의 경화 조건에서 적어도 60초의 기간 동안 제2 금형 공동 내의 조성물을 경화시키는 단계를 포함한다. 또한, 상기한 바와 같이, 플라스틱 기재는 전자 회로 및/또는 LED와 같은 그에 부착된 고감도 전자장치를 가질 수 있다. 기재는 대안적으로 또는 추가로, 그에 부착된 1종 이상의 바코드 또는 QR 코드와 같은 그래픽 이미지를 가질 수 있다.

기재는 예를 들어 사출 성형, 사출 압축 성형, 압축 성형, 반응 사출 성형 (RIM) 또는 발포에 의해 금형 공동에서 생성될 수 있다. 열가소성 및 열경화성 플라스틱이 기재 재료로서 사용될 수 있으며, 그 구체적인 예로는 폴리카르보네이트 (PC), 폴리에스테르, 예컨대 폴리부틸렌 테레프탈레이트 (PBT) 또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET), 폴리아미드 (PA), 폴리에틸렌 (PE), 폴리프로필렌 (PP), 폴리스티렌 (PS), 폴리(아크릴로니트릴-코-부타디엔-코-스티렌) (ABS), 폴리(아크릴로니트릴-코-스티렌-코-아크릴로에스테르) (ASA), 폴리(스티렌-아크릴로니트릴) (SAN), 폴리옥시메틸렌 (POM), 시클릭 폴리올레핀 (COC), 폴리페닐옥시드 (PPO), 폴리메틸메타크릴레이트 (PMMA), 폴리페닐술피드 (PPS), 폴리우레탄 (PUR), 에폭시 수지 (EP), 폴리비닐클로라이드 (PVC) 및 그의 블렌드를 포함하나, 이에 제한되지 않는다. 바람직한 기재 물질은 방향족 폴리카르보네이트이다. 기재는 장치가 수용할 수 있는 임의의 원하는 형상을 가질 수 있다.

특정 실시양태에서, 제1 금형 공동에서 기재의 성형은 열가소성 물질로부터 사출 성형 공정에 의해 수행된다. 적합한 열가소성 물질은 PC, PBT, PA, PE, PP, PS, ABS, ASA, SAN, PET, POM, COC, PPO/PA 또는 PPO/PS 블렌드, PMMA, PPS 열가소성 폴리우레탄 (TPU), EP, PVC 및 그의 블렌드를 포함하나 이에 제한되지는 않는다.

본 발명의 일부 실시양태에서 제1 금형 공동에서 기재의 성형은 이소시아네이트-반응성 관능기, 예컨대 예를 들어, 티올, 아민 및/또는 히드록실 기를 갖는 실리콘과 같은 화합물의 존재 하에 수행된다. 그 결과, 이러한 화합물은 기재 자체의 일부를 형성할 수 있는데, 이는 후속적으로 적용되는 코팅 조성물 중의 이소시아네이트 기와 반응성인 기를 포함하기 때문이다. 그로 인해 현재, 성형 기재의 코팅에의 접착력이 개선될 수 있다고 생각된다. 화합물이 실리콘인 경우, 실리콘은 제1 금형 공동으로부터의 성형 기재의 이형을 촉진하는 이형제로서 작용할 수 있다. 본 발명에 사용하기에 적합한 이러한 화합물의 예는 비스(3-아미노프로필) 종결된 폴리(디메틸실록산) 및 폴리카프로락톤-폴리(디메틸실록산)을 포함하나 이에 제한되지는 않는다.

추가의 구성요소, 예컨대 전자 회로, 발광 다이오드 (LED) 또는 그래픽 예컨대 바코드 및 QR 코드가 기재에 부착될 수 있다. 이러한 추가의 구성요소는 금형 내부에 적용된 필름의 형태로 기재에 부가되어 기재가 금형 주위에 형성된다. 대안적으로, 기재가 추가의 구성요소가 형성된 후 부가될 수 있고, 접착제의 도움으로 기재에 부착할 수 있거나, 또는 기재 상에 열 형성될 수 있다.

본 발명의 방법의 실시양태에 따라, 기재가 성형된 후, 및 추가의 구성요소가 기재에 부가된 후, 이어서 기재는 금형 내로 도입된다. 이러한 금형은 임의로, 기재를 성형하거나 또는 추가의 구성요소를 적용하는데 사용된 동일한 금형의 제2 공동일 수 있다. 금형이 개방되고, 기재가 제2 공동 내로 이송된다. 기재의 이송은 임의의 다양한 방법에 의해 수행될 수 있다. 적합한 방법의 구체적인 예는, 회전 테이블, 터닝 (turning) 플레이트, 슬라이딩 공동 및 인덱스 플레이트를 사용한 이송 뿐만 아니라, 기재를 코어 상에 유지시키는 대응한 방법을 포함하나 이에 제한되지는 않는다. 이송을 위해 기재를 코어 상에 유지시키는 경우, 이는 이송 후 위치가 또한 정확하게 규정된다는 이점을 갖는다. 한편, 기재를 예를 들어 취급 시스템의 도움으로 어느 한 공동으로부터 제거하고, 또 다른 공동 내에 두는 기재의 이송 방법이 또한 적합하다.

본 발명의 방법의 실시양태에 따르면, 코팅 조성물을 성형된 플라스틱 기재를 함유하는 금형 공동 내로 도입하여 기재, 및 기재에 부착될 수 있는 임의의 추가의 구성요소를 코팅한다. 본 발명의 방법에서 사용되는 코팅 조성물은 (i) 이소시아네이트-반응성 기를 포함하는 중합체; 및 (ii) 폴리이소시아네이트를 포함한다. 특정 실시양태에서, 코팅 조성물은, 본원에서 사용되는 바와 같이, 코팅 조성물이 조성물의 총 중량을 기준으로 10 중량% 이하, 바람직하게는 2 중량% 이하, 특히 1 중량% 이하의 휘발성 물질 (예컨대 유기 용매 또는 물)을 포함하는 것을 의미하는 높은 고형분 조성물이다. 특정 실시양태에서, 조성물은 비교적 저점도 (본원에 사용되는 바와 같이 23℃에서 12,000 mPa·s 이하의 점도 (DIN EN ISO 3219/A3에 따라 측정하며 회전 점도계인 비스코 테스터(Visco Tester)® 550 (써모 하케 게엠베하(Thermo Haake GmbH))를 사용하여 결정한 경우)를 의미함) 및 15.4-16.6%의 히드록실 함량 (DIN 53 240/2에 따라 측정됨)을 갖는 100% 고형분 조성물이다.

이소시아네이트-반응성 기를 포함하는 적합한 중합체는 예를 들어 중합체 폴리올, 예컨대 특히 폴리에테르 폴리올, 폴리에스테르 폴리올, 및/또는 폴리카르보네이트 폴리올을 포함한다.

적합한 폴리에테르 폴리올은 비제한적으로 100 내지 4,000 g/mol의 M_n을 갖는 것을 포함한다. 반복 에틸렌 옥시드 및 프로필렌 옥시드 단위로부터 형성된 폴리에테르 폴리올, 예컨대 35 내지 100%의 프로필렌 옥시드 단위, 예컨대 50 내지 100%의 프로필렌 옥시드 단위의 함량을 갖는 것이 때때로 사용된다. 이들은 에틸렌 옥시드 및 프로필렌 옥시드의 랜덤 공중합체, 구배 공중합체 또는 교대 또는 블록 공중합체일 수 있다. 반복 프로필렌 옥시드 및/또는 에틸렌 옥시드 단위로부터 유도된 적합한 폴리에테르 폴리올은 상업적으로 입수가능하고, 예를 들어, 예를 들어 펜실베니아주 피츠버그 소재의 코베스트로 엘엘씨(Covestro LLC) (예컨대 예를 들어 데스모펜(Desmophen)® 3600Z, 데스모펜® 1900U, 아클라임(Acclaim)® 폴리올 2200, 아클라임® 폴리올 40001, 아르콜(Arcol)® 폴리올 1004, 아르콜® 폴리올 1010, 아르콜® 폴리올 1030, 아르콜® 폴리올 1070, 베이콜(Baycoll)® BD 1110, 베이필(Bayfill)® VPPU 0789, 베이갈(Baygal)® K55, PET® 1004, 폴리에테르(Polyether)® S180)로부터 입수가능한 것을 포함한다.

본 발명의 특정 실시양태에서, 중합체 폴리올은 폴리에스테르 폴리올, 예컨대 200 내지 4,500 g/mol의 M_n을 갖는 것을 포함한다. 특정 실시양태에서, 폴리에스테르 폴리올은 23℃에서 700 내지 50,000 mPa·s의 점도, 및 200 내지 800 mg KOH/g의 히드록실가를 갖는다. 특정 실시양태에서, 폴리에스테르 폴리올은 2 초과, 바람직하게는 3 이상의 평균 히드록실 관능가, 및 350 내지 700 mg KOH/g, 예컨대 450 내지 600 mg/KOH/g의 평균 히드록실가 및 23℃에서 1000 내지 30000 mPa·s의 점도를 갖는 방향족 카르복실산 폴리에스테르를 기반으로 한다. 적합한 폴리에스테르 폴리올은 이해될 바와 같이, 다가 알콜을 화학량론적 양의 다염기성 카르복실산, 카르복실산 무수물, 락톤, 또는 C₁-C₄ 알콜의 폴리카르복실산 에스테르와 반응시킴으로서 제조될 수 있다.

특정 실시양태에서, 폴리에스테르 폴리올은, 임의로 1종 이상의 지방족 또는 시클로지방족 다염기성 카르복실산 또는 그의 유도체와의 혼합물 중에, 방향족 다염기성 카르복실산 또는 그의 무수물, 에스테르 유도체, ε-카프로락톤 중 1종 이상으로부터 유도된다.

폴리에스테르 폴리올 제조에 사용하기에 적합한, 118 내지 300 g/mol의 수 평균 분자량 및 평균 카르복실 관능가 > 2를 갖는 적합한 화합물은 아디프산, 프탈산 무수물, 및 이소프탈산 또는 그의 혼합물을 포함하나 이에 제한되지는 않는다.

폴리에스테르 폴리올을 제조하는 경우, 적합한 다가 알콜은 일부 실시양태에서 62-400 g/mol의 수 평균 분자량을 갖는 것, 예컨대 1,2-에탄디올, 1,2 및 1,3-프로판디올, 이성질체 부탄디올, 펜탄디올, 헥산디올, 헵탄디올, 및 옥탄디올, 1,2, 및 1,4-시클로헥산디올, 1,4-시클로헥산디메탄올, 4,4'-(1-메틸에틸리덴)-비스시클로헥산올, 1,2,3-프로판트리올, 1,1,1-트리메틸올에탄, 1,2,6-헥산트리올, 1,1,1-트리메틸올프로판, 2,2-(비스(히드록시메틸)-1,3-프로판디올이다. 특정 실시양태에서, 다가 알콜은 1,2-프로판디올, 1,3-부탄디올, 1,6-헥산디올, 네오펜틸 글리콜 및/또는 트리메틸올프로판, 예컨대 1,3-부탄디올, 네오펜틸 글리콜 및/또는 트리메틸올프로판을 포함한다. 특정 실시양태에서, 폴리에스테르 폴리올은 분지형 폴리에스테르 폴리올을 포함하며, 그의 예는 펜실베니아주 피츠버그 소재의 코베스트로 엘엘씨로부터 입수가능한 데스모펜® XP 2488이다.

본 발명의 특정 실시양태에서, 중합체 폴리올은 지방족 폴리카르보네이트 폴리올, 예컨대 폴리카르보네이트 디올, 예컨대 200 내지 5000 g/mol, 예컨대 150 내지 4,500 g/mol, 300 내지 2000 g/mol, 300 내지 2,500 g/mol 또는 400 내지 1000 g/mol의 M_n 및 1.5 내지 5, 예컨대 1.7 내지 3 또는 1.9 내지 2.5의 히드록실 관능가를 갖는 것을 포함한다. 이러한 폴리카르보네이트 폴리올은 특정 실시양태에서, 23℃에서 2000 내지 30,000 mPa·s, 바람직하게는 2500 내지 16000 mPa·s, 가장 바람직하게는 3000 내지 5000 mPa·s의 점도 (DIN EN ISO 3219/A3에 따라 측정하며 회전 점도계인 비스코 테스터® 550 (써모 하케 게엠베하)를 사용하여 결정한 경우), 및 15.4-16.6%의 히드록실 함량 (DIN 53 240/2에 따라 측정됨), 및/또는 40 내지 300 mg KOH/그램, 예컨대 50 내지 200 mg KOH/그램 또는 100 내지 200 mg KOH/그램의 히드록실가 (관련 기술분야에서 널리 이해되는 바와 같이 말단기 분석에 의해 측정하는 경우)를 또한 가질 수 있다.

이러한 지방족 폴리카르보네이트 폴리올은 예를 들어, 적어도 2.0의 히드록실 관능가를 갖는 폴리올, 예컨대 예를 들어, 1,4-부탄디올, 1,3-부탄디올, 1,5-펜탄디올, 1,6-헥산디올, 3-메틸-1,5-펜탄디올, 1,12-도데칸디올, 시클로헥산디메틸올, 트리메틸올프로판, 및/또는 이들 중 어느 하나와 락톤, 예컨대 ε-카프로락톤의 혼합물을 사용한 단량체 디알킬 카르보네이트, 예컨대 디메틸 카르보네이트, 디에틸 카르보네이트 또는 디페닐 카르보네이트의 에스테르교환에 의해 제조될 수 있다. 본 발명의 특정 실시양태에서, 지방족 폴리카르보네이트 폴리올은 1,4-부탄디올, 1,6-헥산디올, 3-메틸-1,5-펜탄디올, 또는 이들 중 2종 이상과 ε-카프로락톤의 혼합물로부터 제조된다. 예를 들어, 폴리카르보네이트 디올로서, 펜실베니아주 피츠버그 소재의 코베스트로 엘엘씨로부터의 데스모펜® C 종류, 예컨대, 예를 들어 데스모펜® C 1100 또는 데스모펜® C 2200이 사용될 수 있다.

본 발명의 특정 실시양태에서, 이소시아네이트-반응성 기를 포함하는 중합체는 (i) 폴리에스테르 폴리올, 예컨대 분지형 폴리에스테르 폴리올, 및 (ii) 폴리카르보네이트 폴리올, 예컨대 폴리카르보네이트 디올, 예컨대 폴리카르보네이트 폴리에스테르 디올, 예컨대 1,6-헥산디올 및 ε-카프로락톤을 기반으로 한 것을 포함한다. 특정 실시양태에서, 본 발명의 방법에 사용된 코팅 조성물 중 (i) 및 (ii)의 중량비는 1:10 내지 10:1, 예컨대 1:5 내지 5:1, 1:4 내지 4:1, 1:3 내지 3:1, 1:2 내지 2:1의 범위에 있거나, 또는 일부 경우에, 이는 1:1이다. 특정 실시양태에서, 이소시아네이트-반응성 기를 포함하는 중합체 (또는 상기 기재된 바와 같은 2종 이상의 이러한 중합체의 혼합물)가 선택되어 23℃에서 비교적 저점도 (DIN EN ISO 3219/A.3에 따라 측정됨), 바람직하게는 10,000 mPa·s 이하, 가장 바람직하게는 8,000 mPa·s 이하를 갖는다.

나타낸 바와 같이, 본 발명의 방법에 사용되는 코팅 조성물은 폴리이소시아네이트를 추가로 포함한다. 적합한 폴리이소시아네이트는 방향족, 아르지방족, 지방족 또는 시클로지방족 디- 및/또는 폴리이소시아네이트 및 그의 혼합물을 포함한다. 특정 실시양태에서, 폴리이소시아네이트는 화학식 R(NCO)₂의 디이소시아네이트를 포함하며, 여기서 R은 4 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 지방족 탄화수소 잔기, 6 내지 15개의 탄소 원자를 갖는 시클로지방족 탄화수소 잔기, 6 내지 15개의 탄소 원자를 갖는 방향족 탄화수소 잔기, 또는 7 내지 15개의 탄소 원자를 갖는 아르지방족 탄화수소 잔기를 나타낸다. 적합한 디이소시아네이트의 구체적인 예는 크실릴렌 디이소시아네이트, 테트라메틸렌 디이소시아네이트, 1,4-디이소시아네이토부탄, 1,12-디이소시아네이토도데칸, 헥사메틸렌 디이소시아네이트, 2,3,3-트리메틸헥사메틸렌 디이소시아네이트, 1,4-시클로헥실렌 디이소시아네이트, 4,4'-디시클로헥실메탄 디이소시아네이트, 4,4'-디시클로헥실 디이소시아네이트, 1-디이소시아네이토-3,3,5-트리메틸-5-이소시아네이토메틸시클로헥산-(이소포론 디이소시아네이트), 1,4-페닐렌 디이소시아네이트, 2,6-톨릴렌 디이소시아네이트, 2,4-톨릴렌 디이소시아네이트, 1,5-나프틸렌 디이소시아네이트, 2,4'- 또는 4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트, 4,4'-디페닐디메틸메탄 디이소시아네이트, α,α,α',α'-테트라메틸-m- 또는 -p-크실릴렌 디이소시아네이트, 및 트리페닐메탄 4,4',4"-트리이소시아네이트 뿐만 아니라 그의 혼합물을 포함한다. 또한 단량체 트리이소시아네이트 예컨대 4-이소시아네이토메틸-1,8-옥타메틸렌 디이소시아네이트가 적합하다.

이소시아누레이트, 이미노옥사디아진 디온, 우레탄, 뷰렛, 알로파네이트, 우레티디온 및/또는 카르보디이미드 기를 함유하는 폴리이소시아네이트 부가물이 본 발명의 방법에 사용되는 코팅 조성물에 사용하기에 또한 적합하다. 이러한 폴리이소시아네이트는 3 이상의 이소시아네이트 관능가를 가질 수 있고, 예를 들어 디이소시아네이트의 삼량체화 또는 올리고머화에 의해 또는 히드록실 또는 아민 기를 함유하는 다관능성 화합물과 디이소시아네이트의 반응에 의해 제조될 수 있다. 한 특정 실시양태에서, 폴리이소시아네이트는 헥사메틸렌 디이소시아네이트의 이소시아누레이트이며, 이는 미국 특허 번호 4,324,879의 칼럼 3의 제5행 내지 칼럼 6의 제47행에 따라 제조될 수 있고, 그의 인용 부분은 본원에 참조로 포함된다.

본 발명의 특정 실시양태에서, 코팅 조성물은 23℃에서 및 100% 고형물에서 2000 mPa·s 미만, 예컨대 1500 mPa·s 미만 또는, 일부 경우에, 800 내지 1400 mPa·s의 점도 (DIN EN ISO 3219/A3에 따라 측정하며 회전 점도계인 비스코 테스터® 550 (써모 하케 게엠베하)를 사용하여 결정한 경우); 8.0 내지 27.0 중량%, 예컨대 14.0-24.0 중량% 또는 22.5-23.5%의 이소시아네이트 기 함량 (DIN EN ISO 11909에 따름); 2.0 내지 6.0, 예컨대 2.3 내지 5.0 또는 2.8 내지 3.2의 NCO 계산된 관능가; 및 1 중량% 미만, 예컨대 0.5 중량% 미만의 단량체 디이소시아네이트의 함량을 갖는 저점도 폴리이소시아네이트를 포함한다.

이들 폴리이소시아네이트의 예로는, 반응 혼합물이 42 내지 45, 예컨대 42.5 내지 44.5 중량%의 NCO 함량을 가질 때까지 헥사메틸렌 디이소시아네이트를 삼량체화하고, 후속적으로 반응을 종결시키고, 증류에 의해 미반응 헥사메틸렌 디이소시아네이트를 0.5 중량% 미만의 잔류 함량으로 제거하여 제조될 수 있는 이소시아누레이트 기-함유 폴리이소시아네이트; 이소시아누레이트 기-함유 폴리이소시아네이트와 혼합되어 존재할 수 있는 우레트디온 기-함유 폴리이소시아네이트; 미국 특허 번호 3,124,605; 3,358,010; 3,903,126; 및 3,903,127에 기재된 방법에 따라 제조될 수 있는 뷰렛 기-함유 폴리이소시아네이트; 미국 특허 번호 5,124,427, 5,208,334 및 5,235,018에 기재된 방법에 따라 제조될 수 있는 이소시아누레이트 및 알로파네이트 기-함유 폴리이소시아네이트; 및 이미노옥사디아진 디온 및 임의로 DE-A 19611849에 기재된 특정한 플루오린-함유 촉매의 존재 하에 제조될 수 있는 이소시아누레이트 기-함유 폴리이소시아네이트를 포함한다.

시클릭 및/또는 선형 폴리이소시아네이트 분자가 유용하게 사용될 수 있다. 개선된 풍화 및 황변 감소를 위해, 이소시아네이트 성분의 폴리이소시아네이트(들)는 전형적으로 지방족이다.

본 발명의 특정 실시양태에서, 폴리이소시아네이트는 뷰렛 기를 함유하는 폴리이소시아네이트, 예컨대 예를 들어 코베스트로 엘엘씨로부터 상표명 데스모두르® N-100 하에 입수가능한 헥사메틸렌 디이소시아네이트 (HDI)의 뷰렛 부가물, 이소시아누레이트 기 함유 폴리이소시아네이트 예컨대 상표명 데스모두르® N-3300 하에 코베스트로 엘엘씨로부터 입수가능한 것, 및/또는 우레탄 기, 우레트디온 기, 카르보디이미드 기, 알로노네이트 기 등을 함유하는 폴리이소시아네이트를 포함하거나, 또는 일부 경우에 이들로 본질적으로 이루어지거나, 또는 이들로 이루어진다. 이들 유도체는 중합체성이므로, 매우 낮은 증기압을 나타내고 이소시아네이트 단량체가 실질적으로 없는 것이 바람직하다.

폴리이소시아네이트와 히드록시 기-함유 물질의 예비-반응은 폴리이소시아네이트 단독보다 더 높은 분자량 및 더 낮은 이소시아네이트 함량을 갖는 개질된 폴리이소시아네이트를 생성한다. 이는 종종 개질된 폴리이소시아네이트에서 보다 높은 점도를 유도할 것이다. 개질된 폴리이소시아네이트는 점도가 낮은 것, 예컨대 브룩필드 점도가 25℃ 내지 70℃ 범위의 온도에서 약 10,000 mPa·s 미만, 예컨대 5,000 mPa·s 미만, 또는 일부 경우에, 4,000 mPa·s 미만인 것이 종종 바람직하다. 이러한 폴리이소시아네이트의 예는 25℃에서 800-1400 mPa·s의 점도를 갖는 상표명 데스모두르® N-3600 하에 코베스트로 엘엘씨로부터 상업적으로 입수가능한 것을 포함한다.

본 발명의 방법에서 사용되는 코팅 조성물을 형성함에 있어서, 이소시아네이트-반응성 기를 포함하는 중합체(들), 예컨대 상기 언급된 폴리올(들) 및 폴리이소시아네이트(들)는 코팅 조성물이 0.8 내지 3.0:1, 예컨대 0.8 내지 2.0:1, 또는 일부 경우에 1:1 내지 1.8:1 또는 1:1 내지 1.5:1의 이소시아네이트 기 대 이소시아네이트-반응성 기의 비를 갖도록 하는 상대량으로 조합된다. 일부 실시양태에서, 이러한 비는 1:2:1초과, 예컨대 적어도 1:3:1 및/또는 1:4:1 이하이다. 실제로, 현재 이소시아네이트-반응성 기에 대한 이소시아네이트 기의 "오버-인덱싱"은, 코팅 조성물이 경화된 후에 중력 단독에 의해 또는 흡입 단독에 의해 제2 금형 공동으로부터 이형시키는 코팅된 성형 기재의 능력에 대한 상당한 기여자일 수 있다고 여겨지는데, 이는 본 발명의 방법에 사용된 승온 및 승압 경화 조건 하에 이소시아네이트-반응성 기, 예컨대 히드록실 기 모두 또는 실질적으로 모두가 수분에 노출되거나 또는 알로노네이트 기를 형성함으로써 경화되어, 이에 의해 코팅 조성물의 보다 완전한 경화를 제공하기 때문인 것으로 생각된다.

본 발명의 방법에서 사용되는 코팅 조성물은 이소시아네이트-반응성 기, 예컨대 히드록실 기 및 이소시아네이트 기 사이의 반응을 위한 촉매를 추가로 포함한다. 적합한 이러한 촉매는 금속성 및 비금속성 촉매를 포함하며, 그의 구체적인 예로는 아민 촉매, 예컨대 1,8-디아자비시클로[5.4.0]운데스-7-엔 (DBU), 1,4-디아자비시클로 [2.2.2]옥탄 (DABCO) 또는 트리에탄올아민, 및 루이스 산 화합물, 예컨대 디부틸주석 디라우레이트, 납 옥토에이트, 주석 옥토에이트, 티타늄 및 지르코늄 착물, 카드뮴 화합물, 비스무트 화합물, 예컨대 비스무트 네오데카노에이트 및 철 화합물을 포함하나 이에 제한되지는 않는다. 특정 실시양태에서, 촉매는 코팅 조성물 중에 조성물의 총 고체 함량을 기준으로 1.0 중량% 이하의 양으로 존재한다.

본 발명의 방법에서 사용되는 코팅 조성물은 조성물의 점도를 낮추는데 사용되는 가소제를 추가로 포함할 수 있다. 하기에서 상세하게 설명되는 바와 같이, 코팅 조성물은 바람직하게는 200 - 500 mPa·s (200 내지 500 센티포아즈)의 가공 온도에서의 점도를 갖고, 가공 온도는 50-120℃ (120-248℉), 바람직하게는 50-80℃ (120-177℉), 가장 바람직하게는 66-77℃ (150-170℉)이다. 이러한 비교적 낮은 점도 수준을 달성하기 위해, 조성물의 점도를 낮추는 것으로 확인된 가소제를 첨가하는 것이 필요할 수 있다. 가소제는 바람직하게는 프탈레이트-무함유, 예컨대 페놀을 갖는 알킬술폰산 에스테르이며, 독일 레버쿠젠 소재의 란세스 도이칠란트 게엠베하(LANXESS Deutschland GmbH)에 의해 상표명 메사몰(Mesamoll) 하에 시판된다.

본 발명의 코팅 조성물은 코팅 조성물 내에서 내부 이형제로서 작용할 수 있는 실리콘을 포함할 수 있고, 이에 의해 금형이 개방될 때 중력 단독에 의해 또는 흡입 단독에 의해 금형 공동으로부터 경화된 코팅의 이형을 용이하게 한다. 실리콘은 폴리에테르-개질된 실리콘 화합물일 수 있는데, 이러한 화합물이 코팅된 성형 기재가 금형이 개방될 때 중력 단독에 의해 또는 흡입 단독에 의해 금형 공동으로부터 이형될 가능성을 증가시키는 경향이 있기 때문이다.

본 발명에서 사용하기에 적합한 폴리에테르-개질된 실리콘의 예는 폴리에테르 쇄가 폴리실록산의 말단 및/또는 측쇄에 포함되는 화합물을 포함하고, 또한 상이한 유기 기가 또한 폴리실록산에 포함되는 공-개질된 규소 화합물을 포함한다. 또한, 폴리에테르-개질된 실리콘은 분자 내에 (메트)아크릴로일 기를 포함하는 것도 가능하다.

본 발명에서 사용하기에 적합한 폴리에테르-개질된 실리콘 화합물의 예는 BYK® 실리콘, 예컨대 BYK®-377을 포함하나 이에 제한되지 않으며, 이는 BYK USA 인크.(BYK USA Inc.)로부터의 용매-무함유 폴리에테르-개질된 히드록실-관능성 폴리디메틸실록산이다.

본 발명에서 사용하기 적합한 다른 내부 이형제의 예는 폴리에스테르 쇄가 폴리실록산의 말단 및/또는 측쇄에 포함되는 폴리에스테르-개질된 실리콘 화합물을 포함하고, 또한 상이한 유기 기가 함께 폴리실록산에 포함되는 공-개질된 규소 화합물을 포함한다. 폴리에스테르 개질된 실리콘이 분자 내에(메트)아크릴로일 기를 포함하는 것이 또한 가능하다.

본 발명에서 사용하기에 적합한 폴리에스테르-개질된 실리콘 화합물의 예는 BYK USA 인크.로부터의 BYK® 실리콘, 예컨대 BYK-370을 포함하나 이에 제한되지 않으며, 크실렌, 알킬벤젠, 시클로헥사논, 및 모노페닐 글리콜 중의 75% 고형분 함량인 폴리에스테르-개질된 히드록실-관능성 폴리디메틸실록산의 용액이다.

본 발명의 방법에 사용되는 코팅 조성물의 특정 실시양태에서, 내부 이형제, 예컨대 상기 실리콘은 조성물 중에 코팅 조성물의 총 중량을 기준으로 0.1 내지 5 중량%, 예컨대 0.1 내지 1.0 중량%의 양으로 존재한다. 본 발명의 특정 실시양태에서, 내부 이형제는 라메-하르트 측각기를 사용하여 측정 시 (극성 및 분산 성분을 비롯한 총 고체 표면 에너지가 오웬스 웬트(Owens Wendt) 절차에 따른 전진 각도를 사용하여 계산되고, 여기서 샘플은 표면 보호 없이 함께 적층되고 표면은 약간 브러싱되어 분석 전에 분진을 제거함) 30 다인/cm 이하, 예컨대 25 다인/cm 이하의 표면 장력을 갖는 경화된 코팅을 제공하기에 충분한 양으로 조성물 중에 존재한다.

본 발명의 방법에 사용되는 코팅 조성물은 임의의 통상적인 보조제 및 페인트 기술의 첨가제, 예컨대 예를 들어 탈포제, 증점제, 안료, 분산 보조제, 촉매, 스키닝 방지제, 침강방지제 또는 유화제를 포함할 수 있다.

앞서 나타낸 바와 같이, 본 발명의 방법에서, 코팅 조성물은 성형된 플라스틱 기재를 함유하는 금형 공동 내로 도입되어 기재를 코팅하고, 조성물은 승압 및 승온의 경화 조건에서 금형 공동에서 경화된다. 2-성분 코팅 조성물, 특히 충분한 양의 경화 촉매의 존재로 인해 짧은 가사 수명 (pot life)을 갖는 것이 사용되는 경우, 이들 성분은 가사 수명 및 설치 기술에 따라, 고압 역류 혼합 헤드와 같은 사출 노즐에서, 또는 공급 라인에서 동적 혼합기의 보조에 의한 활발한 혼합 또는 정적 혼합기에 의해 완전히 혼합될 수 있다. 가사 수명이 예를 들어 임의의 경화 촉매 또는 충분히 적은 양의 경화 촉매의 부재로 인해 긴 경우, 2종의 성분의 혼합은 또한 설비 외부에서 수행될 수 있고, 혼합물은 1-성분 시스템과 같이 가공될 수 있다. 이 경우, 예를 들어, 가공 시간은 사출 전에 성분을 냉각시킴으로써 연장될 수 있고, 짧은 반응 시간은 공동 내의 금형 온도를 증가시킴으로써 달성될 수 있다.

본 발명의 실시양태에서, 코팅 단계는 압력 하에 수행된다. 이는 성형된 플라스틱 기재에 대한 코팅 조성물의 적용이 압력 하에서 수행되는 것을 의미한다. 특정 실시양태에서, 코팅은 코팅 조성물을 압력 하에 기재의 표면과 공동의 내벽 사이의 간극으로 사출함으로써 적용된다. 압력은 외부 압력 장치, 예컨대 클램프 (하기에 보다 상세히 기재됨)로 인해 가압되는 공동에 대해서 충분히 높아, 코팅 조성물의 가사 수명이 종료에 도달하기 전에 채워진다. 동시에, 압력은 코팅 조성물의 유동 전면에서의 기포의 형성을 방지한다.

코팅 조성물의 경화는 또한 압력 하에 수행된다. 본 발명의 문맥에서, 코팅 조성물의 경화는, 금형의 개방 시에 코팅된 성형 기재가 이형되는, 즉, 금형이 개방될 때 중력 단독에 의해 또는 흡입 단독에 의해 금형으로부터 이형되기에 충분한 정도로 코팅이 경화됨을 의미한다. 경화 시간의 종료 시, 공동 내의 압력은 주위 압력으로 감소할 수 있다.

여러 인자가 금형내 코팅 공정을 수행하는 능력에 기여하는데, 이는 금형 공동이 개방될 때, 코팅된 성형 플라스틱 기재가 이형되는, 즉 금형이 개방될 때 중력 단독에 의해 또는 대부분 흡입 단독에 의해, 및 코팅된 성형 기재를 공동으로부터 제거하기 위해 요구되는 임의의 추가의 힘 또는 노력 없이 제2 금형의 내부 표면으로부터 이형되는 것이다. 특히, 금형 온도, 외부 금형 압력, 경화 시간, 코팅 자체의 조성 (상기 기재된 바와 같은 내부 이형제의 존재 및 상기 기재된 이소시아네이트 기 대 이소시아네이트-반응성 기의 비 포함), 및 하기 기재된 외부 이형제의 존재의 조합은 각각, 코팅 조성물이 경화되고 금형이 개방된 후에 중력 단독에 의해 또는 흡입 단독에 의해 제2 금형 공동으로부터 이형시키는 코팅된 성형 기재의 능력에 중요한 기여자일 수 있다.

보다 특히, 코팅 조성물 (상기 기재된 바와 같은 내부 이형제의 존재 및 상기 기재된 이소시아네이트 기 대 이소시아네이트-반응성 기의 비 포함) 및 경화 시간, 사용된 금형 온도 및 외부 금형 압력의 선택된 조합이 경화된 코팅 내의 폴리우레탄 사슬의 우레아 기가 코팅 내에서 서로 가교되도록 선택되고, 이에 의해 폴리우레탄 중합체 네트워크의 가교 밀도를 증가시킨다. 폴리우레탄 쇄의 가교는, 금형이 개방될 때 경화된 코팅에서 자유 우레아 기의 함량을 분석함으로써 측정될 수 있는 것으로 여겨진다.

코팅 조성물은 금형 공동 내에 사출된다. 금형 공동은 임의의 목적하는 디자인일 수 있어, 코팅 층은, 원하는 경우, 기재의 전체 표면에 걸쳐 동일한 두께를 갖고, 이는 또한 "컨포멀 코팅"으로 공지되어 있다. 다른 경우에, 원하는 경우, 공동은 코팅 층이 기재의 다양한 영역에서 상이한 두께를 갖도록 성형될 수 있고, 예컨대 추가의 고감도 구성요소를 캡슐화하는 경우에 하나의 두께를 갖고, 기재를 단지 피복하는 경우에 또 다른 두께를 갖는다. 예를 들어, 기재가 추가의 구성요소를 포함하는 위치에서조차, 금형 공동은 기재로부터 일정한 거리에서 실질적으로 평활한 표면을 제공하도록 성형될 수 있다. 이는 또한 "비-컨포멀 코팅"으로 공지되어 있다. 실질적으로 평활한 표면은, 기재와 코팅 표면 사이의 거리가 실질적으로 일정한 거리인 경우, 10% 이하의 편차, 바람직하게는 5% 이하의 편차를 갖는 것으로 나타난다. 일부 경우에, 금형 공동은 텍스쳐화된 표면을 가질 수 있거나, 또는 코팅에 포함되도록 추구되는 원하는 디자인 또는 로고를 가질 수 있다. 원하는 코팅 층 두께는 이러한 방식으로 기재의 임의의 지점에서 달성될 수 있다. 본 발명의 특정 실시양태에서, 외부 이형제는 공동 중 하나 또는 둘 다의 표면 상에 존재한다. 특히, 무전해 니켈 및 폴리테트라플루오로에틸렌 (PTFE)을 포함하는 코팅이 외부 이형제로서 적합하다. 이러한 코팅은 폴리-플레이팅, 인크.(Poly-Plating, Inc.)로부터 상표명 폴리-온드(Poly-Ond)® 하에 상업적으로 입수가능하다. 본 발명의 특정 실시양태에서, 금형 공동은 코팅 층의 건조 필름 두께가 0.05 내지 3.5 mm, 바람직하게는 0.5 내지 3.0 mm가 되도록 설계된다.

금형 공동 내로 코팅 조성물을 사출하는 것은 성형 기재의 표면 및 금형 내벽 사이의 간극이 코팅 조성물로 완전히 충전되도록 1개 이상의 노즐을 통해 공동 내로 조성물을 사출함으로써 달성될 수 있다. 코팅 조성물의 최적의 사출을 위해, 사출 지점의 수 및 위치는 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 공지된 방식으로 적절하게 선택될 수 있다. 금형 공동은 공동 내에 존재하는 공기의 제어된 변위 및 사출 동안 분리 라인 또는 배출 채널을 통해 그의 제거를 제공하도록 설계될 수 있다. 공지된 계산 프로그램이 이를 위해 사용될 수 있다. 코팅 조성물의 사출을 위한 스프루 설계는 예를 들어 RIM 성형물의 제조를 위한 선행 기술로부터 공지된 스프루 변이체에 따라 될 수 있다.

특정 실시양태에서, 코팅은 단일 공동을 갖는 RIM 공정에 의해 수행된다. 이는 2-성분의 코팅 조성물의 2종의 성분이 공동 내로 사출하기 직전에만 조합되는 이점을 갖는다. 특정 실시양태에서, 이는 이소시아네이트-반응성 수지를 포함하는 성분 (상기 기재된 바와 같음) 및 폴리이소시아네이트를 포함하는 성분 (상기 기재된 바와 같음)을 RIM 설비로부터 충돌 혼합 헤드로 공급함으로써 달성되며, 여기서 성분은 금형 공동 내로 사출되기 전에 혼합된다.

전형적으로 각각의 성분은 0.15 mm - 0.70 mm의 직경을 갖는 오리피스를 통해 충돌 혼합 헤드로 공급된다.

본 발명의 실시양태에서, 혼합물은 제2 금형 공동 내로 10-60 g/초, 바람직하게는 15-40 g/초의 유량으로 1600 내지 3000 psi (11,000 내지 20,700 kPa), 바람직하게는 1800 내지 2200 psi (12,400 내지 15,200 kPa)의 라인 압력에서 및 50-120℃ (120-248℉), 바람직하게는 50-80℃ (120-177℉), 가장 바람직하게는 66-77℃ (150-170℉)의 온도에서 사출된다. 상기 라인 압력이 높은 것으로 보일 수 있지만, 금형 공동 내부의 취성의 추가의 구성요소가 코팅 조성물이 사출된 후에는 이러한 압력에 직면하지 않을 것으로 이해된다. 오히려, 공동 내부의 압력은 상당히 더 낮을 것으로 예상된다. 혼합물은 바람직하게는 가공 온도에서 200 - 500 mPa·s (200 - 500 cP)의 점도를 갖는다. 더 높은 사출 온도와 조합된, 혼합물의 더 낮은 점도는 추가의 구성요소에 적용되는 힘을 낮추면서, 동시에 혼합물이 예상된 코팅 또는 추가의 구성요소의 캡슐화를 형성하도록 보장한다.

코팅 조성물이 금형 공동에 있으면, 이는 승온 및 외부 금형 압력의 경화 조건에 노출된다.

본 발명에 사용하기에 적합한 금형 온도는 예를 들어 62 내지 105℃, 바람직하게는 71 내지 82℃ (160 내지 180℉)의 범위이다. 본원에서 사용된 "외부 금형 압력"은 금형의 대향 면이 함께 힘을 받는 경우에 금형의 대향 면 (여기서 공동이 배치됨)에 대해 적용된 외부 적용 압력을 의미한다. 이러한 압력의 공급원은 클램프, 램, 또는 또 다른 장치일 수 있다. 특정 실시양태에서, 외부 금형 압력은 적어도 100 kg/mm² (9807 bar), 예컨대 적어도 110 (10787 bar), 또는 적어도 120 kg/mm² (11768 bar)이다. 이들 중 특정 실시양태에서, 외부 금형 압력은 200 kg/mm² (19613 bar) 이하, 예컨대 180 (17652 bar) 이하, 또는 160 kg/mm² (15691 bar) 이하이다. 외부 금형 압력은 특정 실시양태에서 코팅 경화 공정을 통해 비교적 일정하게 유지된다. 특정 실시양태에서, 반응, 즉 경화 시간은 적어도 60초, 예컨대 적어도 70초이다. 이들 실시양태 중 일부에서, 경화 시간은 120초 이하이다.

이해되는 바와 같이, 본 발명에 따른 방법은 또한 2개 초과의 공동을 갖는 금형에서 수행될 수 있다. 따라서, 예를 들어, 추가의 구성요소가 또 다른 공동에 적용될 수 있다. 또한, 임의로 특정한 특성을 갖는 추가의 코팅 층은 각각의 코팅 층을 그 자체의 공동에 적용함으로써 적용될 수 있다. 여러 성형된 플라스틱 기재를 각각의 1개의 공동에서 병렬로 제조하는 것, 이어서 이들을 1개의 공동에서 또는 각각의 1개의 공동에서 병렬로 연속적으로 코팅하는 것이 또한 가능하다.

본 발명에 따른 금형의 사출 성형 장치는, 금형의 제1 공동에서 사출 성형에 의해 열가소성 또는 열경화성 물질로부터 기재를 제조하는 역할을 한다. 적합한 사출 성형 장치는 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 공지되어 있다. 이들은 기재의 가공을 위한 가소화 유닛, 및 금형, 온도 제어 장치 및 임의로 기재를 위한 건조 장치의 이동, 개방 및 폐쇄 이동을 담당하는 폐쇄 유닛을 포함하는 표준 사출 성형 기계 구조를 포함한다.

본 발명에 따른 금형 내의 제2 공동에 연결된 코팅 사출 장치는 기재를 코팅하는 역할을 한다. 적합한 코팅 사출 장치는 개별 성분을 위해 1개 이상의 저장 용기, 교반기, 공급 펌프, 온도를 설정하기 위한 온도 제어 장치, 공급 라인, 및 임의로 1개 초과의 코팅 성분을 혼합하기 위한 혼합 장치, 예를 들어 고압 역-제트 혼합을 위한 혼합 헤드를 포함할 수 있다.

본 발명의 방법에 의해 제조된 코팅된 성형 플라스틱 기재는, 달리 선행 기술의 코팅 공정에 따라 손상될 수 있는 취성의 추가의 구성요소의 코팅 또는 캡슐화를 요구하는 매우 다양한 적용에 적합하다.

또한, 본 발명의 하기 측면은 하기와 같이 열거된다:

1. (a) 금형의 금형 공동 내로 플라스틱 기재를 도입하는 단계; (b) 기재를 코팅하기 위해, (i) 가공 온도 50℃-120℃에서, (ii) 가공 압력 11,000 내지 20,700 kPa에서 플라스틱 기재를 함유하는 금형 공동 내로 코팅 조성물을 도입하는 단계; 및 (c) 62-105℃의 경화 온도에서 금형 공동 내의 조성물을 경화시키는 단계를 포함하며, 여기서 코팅 조성물은 이소시아네이트-반응성 기를 포함하는 중합체; 및 폴리이소시아네이트를 포함하고, 여기서 코팅 조성물은 가공 온도에서 200 내지 500 mPa·s의 점도를 갖는 것인 금형내 코팅 방법.

2. 제1항에 있어서, 플라스틱 기재가 방향족 폴리카르보네이트를 포함하는 것인 방법.

3. 상기 측면 중 어느 하나에 있어서, 전자 회로, 발광 다이오드 및 그래픽 이미지 중 적어도 1종이 플라스틱 기재에 부착되는 것인 방법.

4. 상기 측면 중 어느 하나에 있어서, 가공 온도가 50-80℃, 바람직하게는 66-77℃인 방법.

5. 상기 측면 중 어느 하나에 있어서, 가공 압력이 12,400 내지 15,200 kPa인 방법.

6. 상기 측면 중 어느 하나에 있어서, 금형 온도가 71 내지 82℃인 방법.

7. 상기 측면 중 어느 하나에 있어서, 이소시아네이트-반응성 수지를 포함하는 중합체 및 폴리이소시아네이트를 혼합 헤드 내로 혼합하는 단계를 추가로 포함하며, 여기서 성분은 금형 공동 내로 사출되기 전에 혼합되는 것인 방법.

8. 상기 측면 중 어느 하나에 있어서, 이소시아네이트-반응성 수지를 포함하는 중합체 및 폴리이소시아네이트 중 1종이 0.15 mm - 0.70 mm의 직경을 갖는 오리피스를 통해 충돌 혼합 헤드로 공급되는 것인 방법.

9. 상기 측면 중 어느 하나에 있어서, 이소시아네이트-반응성 기를 포함하는 중합체가 (i) 방향족 분지형 폴리에스테르 폴리올; 및 (ii) 지방족 폴리카르보네이트 폴리올을 포함하는 것인 방법.

10. 상기 측면 중 어느 하나에 있어서, 지방족 폴리카르보네이트 폴리올이 폴리카르보네이트 디올인 방법.

11. 상기 측면 중 어느 하나에 있어서, 폴리이소시아네이트가 헥사메틸렌 디이소시아네이트의 이소시아누레이트를 포함하는 것인 방법.

12. 상기 측면 중 어느 하나에 있어서, 코팅 조성물이 0.05 mm 내지 3.5 mm, 바람직하게는 0.5 mm - 3.0 mm의 두께를 갖는 것인 방법.

13. 상기 측면 중 어느 하나에 있어서, 코팅 표면이 기재로부터 실질적으로 일정한 거리에 있는 것인 방법.

14. 상기 측면 중 어느 하나에 있어서, 코팅 조성물이 가소제를 추가로 포함하는 것인 방법.

15. 상기 측면 중 어느 하나에 있어서, 플라스틱 기재를 성형하는 것을 추가로 포함하는 방법.

16. 상기 측면 중 어느 하나에 있어서, 금형이 제1 공동 및 제2 공동을 포함하고, 플라스틱 기재를 제1 공동에서 성형하고, 코팅 조성물을 제2 공동에서 도입하는 것인 방법.

17. 상기 측면 중 어느 하나에 있어서, 전자 회로, 발광 다이오드 및/또는 그래픽 이미지를 포함하는 필름을 부가하는 것을 추가로 포함하는 방법.

18. 제17항에 있어서, 플라스틱 기재가 성형되는 공동에 필름을 적용하는 것인 방법.

19. 상기 측면 중 어느 하나에 있어서, 코팅 조성물을 도입하기 전에, 플라스틱 기재에 전자 회로, 발광 다이오드 및/또는 그래픽 이미지를 부가하는 것을 추가로 포함하는 방법.

Claims

(a) 금형의 금형 공동 내로 플라스틱 기재를 도입하는 단계;
(b) 기재를 코팅하기 위해,
(i) 가공 온도 50℃ - 120℃에서,
(ii) 가공 압력 11,000 내지 20,700 kPa에서,
플라스틱 기재를 함유하는 금형 공동 내로 코팅 조성물을 도입하는 단계; 및
(c) 62-105℃의 경화 온도에서 금형 공동 내의 조성물을 경화시키는 단계
를 포함하고;
여기서 코팅 조성물은 이소시아네이트-반응성 기를 포함하는 중합체; 및 폴리이소시아네이트를 포함하고,
여기서 코팅 조성물은 가공 온도에서 200 내지 500 mPa·s의 점도를 갖고,
여기서 전자 회로, 발광 다이오드 및 그래픽 이미지 중 적어도 1종이 플라스틱 기재에 캡슐화되고 부착되는 것인
금형내 코팅 방법.
제1항에 있어서, 플라스틱 기재가 방향족 폴리카르보네이트를 포함하는 것인 방법.
삭제
제1항에 있어서, 가공 온도가 50-80℃, 또는 66-77℃인 방법.
제1항에 있어서, 가공 압력이 12,400 내지 15,200 kPa인 방법.
제1항에 있어서, 금형 온도가 71 내지 82℃인 방법.
제1항에 있어서, 이소시아네이트-반응성 수지를 포함하는 중합체 및 폴리이소시아네이트를 혼합 헤드 내로 혼합하는 단계를 추가로 포함하며, 여기서 성분은 금형 공동 내로 사출되기 전에 혼합되는 것인 방법.
제7항에 있어서, 이소시아네이트-반응성 수지를 포함하는 중합체 및 폴리이소시아네이트 중 1종이 0.15 mm - 0.70 mm의 직경을 갖는 오리피스를 통해 충돌 혼합 헤드로 공급되는 것인 방법.
제1항에 있어서, 이소시아네이트-반응성 기를 포함하는 중합체가 (i) 방향족 분지형 폴리에스테르 폴리올; 및 (ii) 지방족 폴리카르보네이트 폴리올을 포함하는 것인 방법.
제9항에 있어서, 지방족 폴리카르보네이트 폴리올이 폴리카르보네이트 디올인 방법.
제1항에 있어서, 폴리이소시아네이트가 헥사메틸렌 디이소시아네이트의 이소시아누레이트를 포함하는 것인 방법.
제1항에 있어서, 코팅 조성물이 0.05 mm 내지 3.5 mm, 또는 0.5 mm - 3.0 mm의 두께를 갖는 것인 방법.
제1항에 있어서, 코팅 표면이 기재로부터 실질적으로 일정한 거리에 있는 것인 방법.
제1항에 있어서, 코팅 조성물이 가소제를 추가로 포함하는 것인 방법.
제1항에 있어서, 플라스틱 기재를 성형하는 것을 추가로 포함하는 방법.
제11항에 있어서, 금형이 제1 공동 및 제2 공동을 포함하고, 플라스틱 기재를 제1 공동에서 성형하고 코팅 조성물을 제2 공동에서 도입하는 것인 방법.
제1항에 있어서, 전자 회로, 발광 다이오드 및/또는 그래픽 이미지를 포함하는 필름을 부가하는 것을 추가로 포함하는 방법.
제1항에 있어서, 플라스틱 기재가 성형되는 공동에 필름을 적용하는 것인 방법.
제1항에 있어서, 코팅 조성물을 도입하기 전에, 플라스틱 기재에 전자 회로, 발광 다이오드 및/또는 그래픽 이미지를 부가하는 것을 추가로 포함하는 방법.