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KR102655183B1 - 금속판용 장식필름 및 이를 포함하는 금속 장식판 - Google Patents

금속판용 장식필름 및 이를 포함하는 금속 장식판 Download PDF

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KR102655183B1
KR102655183B1 KR1020190126415A KR20190126415A KR102655183B1 KR 102655183 B1 KR102655183 B1 KR 102655183B1 KR 1020190126415 A KR1020190126415 A KR 1020190126415A KR 20190126415 A KR20190126415 A KR 20190126415A KR 102655183 B1 KR102655183 B1 KR 102655183B1
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metal
decorative film
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서지연
류무선
임거혁
이민호
임경희
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(주)엘엑스하우시스
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Abstract

본 발명은 캐리어 필름; 접착층; 상기 캐리어 필름과 상기 접착층의 사이에 배치된 광경화형 투명 수지층; 상기 접착층과 상기 투명 수지층의 사이에 배치된 장식층; 및 상기 캐리어 필름과 상기 투명 수지층의 사이에 배치된 이형 광경화성 수지 패턴층;을 포함하는 금속판용 장식필름, 및 이를 사용한 금속 장식판에 관한 것이다.

Description

금속판용 장식필름 및 이를 포함하는 금속 장식판{DECORATION FILM FOR METAL PLATE AND METAL DECORATION PLATE COMPRISING THE SAME}
본 발명은 금속판용 장식필름 및 이를 포함하는 금속 장식판에 관한 것이다.
대부분의 가전 제품은 표면에 다양한 디자인이 구현되고 있으며 특히, 플라스틱 제품의 경우에는 그 부가가치를 높이기 위해, 금속과 같은 천연소재의 디자인이 구현되도록 표면에 장식 시트를 부착하고 있다. 이러한 가전제품용 금속판재를 장식하는 종래의 방법으로 금속판재를 성형 가공하기 전에 스프레이나 도료 등으로 먼저 코팅한 후에 성형 가공을 하는 PCM(Pre-Coated Metal) 방식이 있다. 그러나 이러한 PCM 방식의 금속판재 장식방법은 금속판재의 외관이 다양하지 못다고 단조로운 특징이 있다.
이러한 PCM 방식은 가격이 싸지만 디자인 구현이 양호하지 못한 문제가 있어, 이를 개선하기 위하여 VCM (Vinyl Coated Metal) 방식이 개발 되었다. VCM 방식은 폴리에스테르 필름(예를 들어 PET 필름) 기재 상의 장식층을 형성한 장식필름의 일 면에 폴리염화비닐(PVC) 필름을 라미네이션하고, 폴리염화비닐 필름을 철판에 붙이는 방식으로 진행하였다. 그러나 이러한 VCM들은 PET 만 있기 때문에 후가공시 PET가 터지거나 신뢰성문제로 들뜨거나 벗겨지는 문제점들이 발생하였다.
또한, VCM 방식의 경우 고온이나 고습의 환경에서 PET가 들뜨거나 변색이 발생하거나, 가공수율이 저하되어 철판에 열접착된 후 구부리거나 접는 공정에서 성형성이 떨어지고, 프레스나 벤딩 등의 후 가공 시 장식필름이 들뜨거나 박리되는 문제가 발생하였다.
또한, 장식 필름을 금속판 등에 전사한 후에 금속판을 가공하는 후가공 방식의 경우, 장식 필름의 신율이 떨어지는 문제로 인하여 필름이 찢어지거나 변형되는 등 후가공성이 매우 떨어지는 문제점이 있었다.
대한민국 특허 공개 제2006-78530호, "금속효과를 내는 장식필름"
본 발명의 발명자들은 상기 문제를 해결하기 위해 연구한 결과, 종래에 사용하는 금속판용 장식필름과 달리 기재 필름 상에 표면을 보호하는 투명 수지층을 형성한 후 투명 수지층 상에 금속 질감 등을 나타내는 인쇄층과 접착층이나 프라이머층을 차례로 형성한 금속판용 장식 필름을 제조한 후, 이를 금속판 상에 전사하는 방식으로 금속판을 제조하는 경우, 장식 필름이 전사된 금속 장식판의 신율이 높기 때문에 금속판에 장식 필름을 부착시킨 후에 가공을 하더라도 뛰어난 성형성 및 후가공성을 나타내는 금속판용 장식필름을 개발하기에 이르렀다.
따라서, 본 발명의 목적은 성형성이 떨어지고, 프레스나 벤딩 등의 후 가공 시 장식필름이 들뜨는 종래기술의 문제점을 개선하여, 종래에 비하여 성형성 및 후가공성이 우수한 금속판용 장식필름 및 금속판의 장식방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 상기 금속판의 장식방법을 이용하여 얻어진 금속 장식판을 제공하는 것이다.
발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 것으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
이를 위하여, 본 발명은, 캐리어 필름; 접착층; 상기 캐리어 필름과 상기 접착층의 사이에 배치된 광경화형 투명 수지층; 상기 접착층과 상기 투명 수지층의 사이에 배치된 장식층; 및 상기 캐리어 필름과 상기 투명 수지층의 사이에 배치된 이형 광경화성 수지 패턴층;을 포함하는 금속판용 장식필름을 제공한다.
또한, 본 발명은 금속층; 광경화형 투명 수지층; 상기 금속층과 상기 투명 수지층의 사이에 배치된 프라이머층; 상기 프라이머층과 상기 투명 수지층의 사이에 배치된 접착층; 및 상기 접착층과 상기 투명 수지층의 사이에 배치된 장식층; 을 포함하는 금속 장식판.
본 발명에 따른 금속판용 장식필름은 종래 기술에 비하여
종래에 사용하는 금속판용 장식필름에 비하여 신율이 높고 가공성이 뛰어나기 때문에 이미 가공된 금속판에 부착시킨 후에 가공을 하더라도 뛰어난 성형성 및 가공성을 나타내낼 수 있고, 프레스나 벤딩 등의 후가공 시에 금속판용 장식필름이 들뜨는 문제점을 개선할 수 있고, 표면에서 백탁 또는 크랙(crack)이 발생되지 않는다는 효과가 있다.
발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 금속판용 장식필름의 모식적인 단면도이다.
도 2는 금속판의 장식방법의 모식도이다.
도 3은 금속 장식판의 모식적인 단면도이다.
발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되는 실시형태들과 실험예들을 참조하면 명확해질 것이다. 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 기술의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 그 기술의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니됨을 유의해야 한다.
또한, 발명은 이하에서 개시되는 내용에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 이하에서 게시되는 내용은 발명의 개시가 완전하도록 하며, 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이고, 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 기술의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략할 수 있다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 도면에서 층 및 영역들의 크기 및 상대적인 크기는 설명의 명료성을 위해 과장된 것일 수 있다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것으로, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 제1 구성요소는 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.
명세서 전체에서, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 각 구성요소는 단수일 수도 있고 복수일 수도 있다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함하는(including)", "가진(having)" 이라고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
명세서 전체에서, "A 및/또는 B" 라고 할 때, 이는 특별한 반대되는 기재가 없는 한, A, B 또는 A 및 B 를 의미하며, "C 내지 D" 라고 할 때, 이는 특별한 반대되는 기재가 없는 한, C 이상이고 D 이하인 것을 의미한다.
소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층의 "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 소자 또는 층의 바로 위 뿐만 아니라 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 소자가 "직접 위(directly on)" 또는 "바로 위"로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자 또는 층을 개재하지 않은 것을 나타낸다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다.
이하, 도면을 참고하여, 발명에 대해 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 금속판용 장식필름(100)의 모식적인 단면도이다. 본 발명의 금속판용 장식필름(100)은 캐리어 필름(10), 이형 광경화성 수지 패턴층(21), 광경화형 투명 수지층(20), 장식층(30) 및 접착층(40)을 포함한다. 금속판용 장식필름(100)은 이형 광경화성 수지 패턴층(21)과 광경화형 투명 수지층(20)이 캐리어 필름(10) 상에 차례대로 배치되고, 장식층(30)이 광경화형 투명 수지층(20) 상에 배치되며, 접착층(40)이 장식층(30) 상에 배치된 구조를 가진다.
본 발명에 있어서, 상기 캐리어 필름(10)은 폴리에스테르계 수지필름, 폴리올레핀계 수지필름, 폴리아미드계 수지필름, 폴리아크릴레이트계 수지필름, 열가소성 폴리우레탄계 수지필름, 폴리카보네이트계 수지필름, ABS(Acrylonitrile-Butadiene-Styrene) 수지필름 등을 들 수 있다. 상기 폴리에스테르계 수지필름의 예로는, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 수지필름을 들 수 있고, 폴리아미드계 수지필름의 예로는 나일론 수지필름을 들 수 있으며, 폴리올레핀계 수지필름의 예로는 폴리에틸렌 수지필름 또는 폴리프로필렌 수지필름 등을 들 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 캐리어 필름(10)의 두께는, 예를 들어, 대략 10 ㎛ 이상 대략 100 ㎛ 미만일 수 있다. 상기 캐리어 필름(10)의 두께가 약 10 ㎛ 미만인 경우 금속판용 장식필름(10)의 가공성과 취급성이 불리하며, 캐리어 필름(10)의 두께가 약 100 ㎛ 이상인 경우 금속판용 장식필름(100)의 가격 경쟁력이 저하될 수 있다. 이 때문에, 캐리어 필름(10)의 두께는, 예를 들어, 약 20 ㎛ 내지 약 80 ㎛ 일 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 캐리어 필름(10)은 패턴이 그것의 표면에 미리 가공된 필름일 수 있으며, 구체적으로 이형 광경화성 수지 패턴층(21)이 캐리어 필름(20) 상에 형성될 수 있다. 이 때, 광경화형 투명 수지층(20)은 이형 광경화성 수지 패턴층(21)의 패턴 위에 형성되다. 금속판용 장식필름(100)이 금속판과 접합된 후 캐리어 필름(10)과 이형 광경화성 수지 패턴층(21)이 제거되면, 광경화형 투명 수지층(20)의 표면에는 이형 광경화성 수지 패턴층(21)이 제거되고 남은 패턴층(도 3 참조)이 남게 되므로, 금속 장식판에 표면 질감을 제공할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 이형 광경화성 수지 패턴층(21)은 광경화성 수지를 포함할 수 있으며, 바람직하게는 실리콘을 포함하는 우레탄 아크릴레이트를 포함할 수 있다. 본 발명은 상기와 같이 이형 광경화성 수지 패턴층(21)이 캐리어 필름(10) 및 광경화형 투명 수지층(20) 상이에 형성됨에 따라서 요철감 등을 나타내는 다양한 디자인을 표현할 수 있으며, 광경화형 투명 수지층의 투명도가 향상되는 장점이 있다.
본 발명에 있어서, 상기 광경화형 투명 수지층(20)은 아크릴레이트계 모노머, 아크릴레이트계 올리고머 및 광개시제를 포함할 수 있다.
상기 아크릴레이트계 모노머는 일관능 아크릴레이트계 모노머 및 다관능 아크릴레이트계 모노머로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나 이상을 사용할 수 있다.
이 때 상기 일관능 모노머는 투명 수지층 총 중량 대비 20 내지 40 중량%로 포함될 수 있다. 상기 일관능 모노머의 함량이 상기 범위를 만족할 경우 기재 부착성이 우수한 장점이 있다.
상기 일관능 아크릴레이트계 모노머로는 부착성이 뛰어난 일관능 아크릴레이트계 모노머와, 신율이 뛰어난 일관능 아크릴레이트계 모노머를 병용할 수 있다.
상기 부착성이 뛰어난 일관능 아크릴레이트계 모노머로는 이소보닐아크릴레이트(IBOA, isobonyl acrylate)를 사용할 수 있다. 또한, 신율이 뛰어난 일관능 아크릴레이트계 모노머로는 250-400 사이의 상대적으로 큰 분자량을 가지는 일관능 모노머 혹은 cyclic 구조를 가지는 것을 사용할 수 있으며, 구체적으로는 사이클릭 트리메틸프로판 아크릴레이트(Cyclic Trimethylolpropane Acrylate), 카프로락톤 아크릴레이트(Caprolactone Acrylate), 페녹시 벤질 아크릴레이트(Phenoxy benzyl Acrylate), 라우릴 아크릴레이트(Lauryl acrylate) 및 테트라하이드로퍼푸릴 아크릴레이트(Tetrahydrofurfuryl acrylate)로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나 이상을 사용할 수 있다.
부착성과 신율을 모두 향상시키기 위해서, 부착성이 뛰어난 일관능 아크릴레이트계 모노머인 이소보닐아크릴레이트(IBOA, isobonyl acrylate)를 반드시 포함하고, 상기 신율이 뛰어난 일관능 아크릴레이트계 모노머 중 어느 하나 이상을 병용할 수 있다.
상기 이소보닐아크릴레이트(IBOA)는 투명 수지층 총 중량 대비 16 내지 24 중량%로 포함될 수 있다. 상기 일관능 모노머의 함량이 상기 범위를 만족할 경우 부착성이 좋아진다는 장점이 있다.
상기 상기 신율이 뛰어난 일관능 아크릴레이트계 모노머는 투명 수지층 총 중량 대비 10 내지 15 중량%로 포함될 수 있다. 상기 일관능 모노머의 함량이 상기 범위를 만족할 경우 신율이 좋아진다는 장점이 있다.
상기 다관능 모노머는 2개 이상의 관능기, 바람직하게는 3개 이상 9개 이하의 관능기를 포함하는 것을 사용할 수 있으며, 구체적으로는 트리메틸프로판 트리아크릴레이트(TMPTA, Trimethylolpropane Triacrylate), 1,6-헥산디올 디아크릴레이트(1,6-Hexanediol diacylate), 트리프로필렌 글리콜 디아크릴레이트(Tripropylene glycol diacylate), 디-트리메틸롤프로판 테트라아크릴레이트(Di-trimethylolpopane tetraacrylate), 디펜타에리트리톨 헥사아크릴레이트(Dipentaerythritol Hexaacrylate) 및 에톡실화 헥사아크릴레이트(Ethyoxylated Hexaacrylate)로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나 이상을 사용할 수 있다. 상기 다관능 모노머는 투명 수지층 총 중량 대비 5 내지 15 중량%로 포함될 수 있다. 상기 다관능 모노머의 함량이 상기 범위를 만족할 경우 강한 표면 경도와 용제 저항성을 확보할 수 있는 장점이 있다.
상기 아크릴레이트계 올리고머는 에폭시 아크릴레이트 올리고머및 2관능 우레탄 아크릴레이트 올리고머로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나 이상을 사용할 수 있다.
상기 에폭시 아크릴레이트 올리고머는, 분자량 200 내지 10,000인 것을 사용할 수 있으며, 투명 수지층 총 중량 대비 5 내지 10 중량%로 포함될 수 있다. 상기 에폭시 아크릴레이트 올리고머의 함량이 상기 범위를 만족할 경우 높은 경도와 유연성을 가지며 경화성이 우수한 장점이 있다.
이 때, 상기 2관능 우레탄 아크릴레이트 올리고머는, 분자량 2,000 내지 100,000인 것을 사용할 수 있으며, 서로 다른 분자량(중량평균 분자량)을 가지는 2종 이상의 2관능 우레탄 아크릴레이트 올리고머를 포함할 수 있으며, 바람직하게는 분자량 2,000 내지 10,000의 저분자량의 2관능 우레탄 아크릴레이트 올리고머와 분자량 30,000 내지 100,000의 고분자량의 2관능 우레탄 아크릴레이트 올리고머를 함께 사용할 수 있다.
상기 저분자량의 2관능 우레탄 아크릴레이트 올리고머는 투명 수지층 총 중량 대비 30 내지 40 중량%로 포함될 수 있다. 상기 저분자량의 2관능 우레탄 아크릴레이트 올리고머의 함량이 상기 범위를 만족할 경우 우레탄 아크릴레이트의 강점을 지니면서 점도가 상대적으로 낮아 작업성이 용이하며 Pigment wetting 이 좋아 후공정인 인쇄장식에 용이한 장점이 있다.
상기 고분자량의 2관능 우레탄 아크릴레이트 올리고머는 투명 수지층 총 중량 대비 10 내지 15 중량%로 포함될 수 있다. 상기 고분자량의 2관능 우레탄 아크릴레이트 올리고머의 함량이 상기 범위를 만족할 경우 내용제성과 표면 경도가 증가하는 장점이 있다.
상기 광개시제는 200 ~ 400nm의 파장에서 흡수 스펙트럼을 가지는 것이라면 특별한 제한 없이 사용할 수 있으며 구체적인 예로 Irgacure 651, Irgacure 184, Irgacure 1173, Irgacure 2959, Irgacure 127, Irgacure 907, Irgacure 369, Irgacure 819, Irgacure TPO(모두 BASF사 제품), Omnirad 651, Omnirad 184, Omnirad 1173, Omnirad 2959, Omnirad 127, Omnirad 907, Omnirad 369, Omnirad 819, Omnirad TPO(모두 IGM Resins사 제품) 등을 사용할 수 있다. 상기 광개시제는 투명 수지층 총 중량 대비 5 내지 10 중량%로 포함될 수 있다.
본 발명의 광경화형 투명 수지층은 상기 아크릴레이트계 모노머, 아크릴레이트계 올리고머 및 광개시제를 자외선 등의 에너지를 조사하여 경화시킬 수 있으며, 예를 들어 광량 100 내지 1000 mJ/㎠의 자외선을 조사할 수 있다. 광경화형 투명 수지층은 광경화가 진행된 이후에도 미반응된 아크릴레이트기가 약 1 내지 5 중량% 정도 남아 있을 수 있으며, 광개시제 역시 미반응한 광개시제가 미량 남아 있을 수 있다.
도 2는 금속판의 장식방법의 모식도이며, 도 3은 도 2의 금속판의 장식방법으로부터 제조된 금속 장식판의 모식적인 단면도이다. 도 2 및 도 3을 참조하면, 캐리어 필름(10)과 이형 광경화성 수지 패턴층(21)은 금속 장식판(200)의 제조공정 중, 금속판용 장식필름(100)으로부터 제거되며, 투명 수지층(20)은 금속 장식판(200)의 최외곽층들 중 하나를 구성한다.
이 때문에, 투명 수지층(20)에는 내화학성이 요구되는데, 투명 수지층(20)의 경화밀도가 높을수록 내화학성은 증가하지만, 투명 수지층(20)의 경화밀도가 높아질수록 금속 장식판(200)의 벤딩(bending) 등과 같은 상온 성형공정 시 투명 수지층(20)의 표면에서 크랙이 발생될 가능성이 높아진다.
따라서, 높은 경화밀도에 의한 내화학성을 확보하고 인성(toughness)의 향상을 통해 상온 가공 시 크랙이 발생 가능성을 최소화하고자, 본 발명은 아크릴레이트계 모노머, 아크릴레이트계 올리고머 및 광개시제가 광경화되어 형성된 폴리머를 이용하여 투명 수지층(20)이 얻어진다.
다시 도 1을 참조하여 장식층(30)에 대해 설명하면, 장식층(30)은 인쇄층 및/또는 금속질감층일 수 있다. 인쇄층은 색상 및/또는 무늬를 구비할 수 있다. 상기 인쇄층은 색상 및/또는 무늬를 통해 금속판용 장식필름(100)에 심미성을 부여하는 역할을 할 수 있다.
본 발명의 인쇄층은 유색층 또는 투명층일 수 있다. 유색층을 형성하는 잉크의 조성이나 인쇄 방법 등은 특별히 한정되는 것이 아니다. 예를 들어, 아크릴계, 염화비닐-초산비닐 공중합체계, 우레탄계, 폴리 에스테르계, 섬유소 유도체계, 염소화 폴리프로필렌계, 폴리비닐 부티랄계 등의 1종 또는 2종 이상의 혼합계 인쇄 잉크 또는 도료를 사용하여 유색층이 형성될 수 있다. 인쇄층에는 전사 인쇄, 그라비어 인쇄, 스크린 인쇄, 오프셋 인쇄, 로터리 인쇄 또는 플렉소 인쇄 등의 다양한 방식으로 무늬가 형성될 수 있다.
본 발명의 금속질감층은 금속판용 장식필름(100)에 금속질감을 부여하는 역할을 할 수 있다. 금속질감층은 금속소재를 스퍼터링(Sputtering), 열증착 등의 방법으로 투명 수지층(20) 상에 증착하는 것에 의해 얻어질 수 있다. 금속질감층을 형성하는 금속소재로는 주석, 인듐, 알루미늄, 구리, 은, 백금, 크롬, 니켈 또는 이들의 합금 등이 사용될 수 있다.
상기 장식층(30)이 인쇄층과 금속질감층을 모두 포함하는 경우, 인쇄층은 금속질감층 상에 형성될 수 있다. 다시 말하면, 장식층(30)이 인쇄층과 금속질감층을 모두 포함하는 경우, 금속판용 장식필름(100)은 투명 수지층(20)과 인쇄층의 사이에 금속질감층이 개재된 구조를 가질 수 있다.
본 발명의 장식층(30)의 두께는 약 5 nm 내지 약 10㎛ 일 수 있다. 장식층(30)은 금속질감층으로 이루어질 수도 있고, 금속질감층과 인쇄층의 적층구조를 포함할 수도 있다. 이 때, 금속질감층의 두께는 약 5 nm 내지 약 100 nm 일 수 있다.
본 발명의 장식층(30)은 인쇄층으로 이루어질 수도 있고, 인쇄층과 금속질감층의 적층구조를 포함할 수도 있다. 이 때, 인쇄층의 두께는 약 0.1 ㎛ 내지 약 10 ㎛ 일 수 있다. 인쇄층의 두께가 상기 범위의 두께를 유지하는 것에 의해, 금속판용 장식필름(100)은 정밀한 인쇄 효과를 구현할 수 있고, 건조성을 확보함으로써 가공성 및 생산성을 높일 수 있다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 상기 접착층(40)은 금속판용 장식필름(100)을 금속판(80)에 접합하는 역할을 하는 것으로, 구체적으로 금속판용 장식필름(100)을 금속판(80)의 프라이머층(82)에 접합하는 역할을 하는 것이다. 상기 접착층(40)을 구성하는 재료는 금속판용 장식필름(100)과 금속판(80)의 프라이머층(82) 간의 충분한 접착력을 확보할 수 있는 것이라면 제한 없이 사용될 수 있고, 예를 들어, 폴리에스터계 수지와 경화제를 포함할 수 있다.
도 2는 금속판의 장식방법의 모식도로, 도 1의 금속판용 장식필름을 금속판에 전사하는 공정을 모식적으로 도시하고, 도 3은 도 2의 금속판의 장식방법으로부터 얻어진 금속 장식판의 모식도이다.
도 2의 금속판의 장식방법은 가열단계, 접합단계 및 제거단계를 포함하며, 이러한 과정을 통하여 본 발명의 상기 금속판용 장식필름은 금속판에 전사될 수 있다. 상기 가열단계는 도 2의 (A)에 도시되어 있으며, 금속판(80)을 준비하고 소정의 온도로 가열하는 것이다. 즉, 상기 가열단계는 금속층 상에 프라이머층이 도포된 금속판을 가열하는 것이다. 상기 금속판(80)은 금속층(81)과 금속층(81) 상에 배치된 프라이머층(82)을 포함하며, 프라이머층(82)은 금속층(81)의 일면에 도포되어 있을 수 있다. 금속판(80)의 가열은 예를 들어, 대략 200 ℃ 내지 대략 350 ℃에서 대략 5초 내지 대략 30초 동안 이루어질 수 있다.
상기 접합단계는 상기 가열단계 이후에, 금속판용 장식필름(100)과 금속판(80)의 프라이머층(82)을 접합하는 것이며, 도 2의 (B)에 도시되어 있다. 상기 접합단계는 도 2의 (B)에 도시된 바와 같이, 금속판(80)의 프라이머층(82)으로부터 접착층(40), 장식층(30), 투명 수지층(20), 이형 광경화성 수지 패턴층(21), 캐리어 필름(10)이 순서대로 배치되도록 금속판용 장식필름(100)을 프라이머층(82)의 상부에 배치한 뒤, 접착층(40)과 프라이머층(82)을 서로 접합하는 방식으로 진행될 수 있다.
상기 제거단계는 상기 접합단계 이후에, 캐리어 필름(10) 및 이형 광경화성 수지 패턴층(21)을 금속판용 장식필름(100)에서 제거하는 것이며, 상기 제거단계의 결과물로서 도 3의 금속 장식판(200)이 얻어진다.
도 3을 참조하면, 상기 금속판의 장식방법에 의해 금속 장식판이 얻어지며, 상기 금속 장식판(200)은 금속층(81) 상에 프라이머층(82), 접착층(40), 장식층(30) 및 투명 수지층(20)이 순서대로 배치된 구조를 가진다. 전술한 바와 같이, 투명 수지층(20)은 공기 등의 외부 환경과 직접 접촉하며, 투명 수지층(20) 상에는 이형 광경화성 수지 패턴층(21) 및 캐리어 필름(10)이 배치되지 않는다.
상기 금속층(81)은 GI, EGI, SUS 304, SUS 430, SUS 201 로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 상기 금속층은 어떠한 제품에 사용되는지에 따라 달라질 수 있으며, 금속의 종류에 따라 달라질 수 있다. 상기 금속층은 1~10㎜의 두께를 가질 수 있으며, 예를 들어 GI 강판의 경우 5 내지 8㎜의 두께를 가질 수 있다.
상기 프라이머층(82)은 폴리에스터 계열의 프라이머를 포함할 수 있다. 상기 프라이머층에 포함되는 프라이머는 당해 업종에서 사용되는 폴리에스터 계열이라면 특별한 제한 없이 사용할 수 있다. 상기 프라이머층은 1~30㎛의 두께를 가질 수 있으며, 바람직하게는 10~20㎛의 두께를 가질 수 있다.
그 외, 접착층(40), 장식층(30) 및 투명 수지층(20)의 구성은 앞서 살펴본 금속판용 장식필름에서와 동일하다.
본 발명의 금속 장식판은 ASTM E 643-09에 따른 에릭센 깊이가 7mm 이상일 수 있으며, 바람직하게는 8mm 이상일 수 있으며, 가장 바람직하게는 9mm 이상일 수 있다. 상기 에릭센 깊이는 두께 방향으로 고정핀 축에 일정한 힘을 가하여 균열(crack)이 발생되기 직전까지의 압입된 깊이(mm)를 말하며, 수치가 높을수록 유연성(성형성)이 우수한 것을 나타낸다.
상기 ASTM E 643-09에 따른 에릭센 깊이를 측정하기 위하여, 예를 들어 5mm 두께의 EGI 강판 또는 Stainless 판 상에, 금속판용 장식필름을 금속판에 전사시킨 뒤, PET 필름을 제거 한 뒤 ASTM E 643-09에 따른 에릭센 깊이(두께 방향)를 측정한 값이 7mm 이상일 수 있으며, 바람직하게는 8mm 이상일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 9mm 이상일 수 있다.
또한, 상기 투명 수지층은 ASTM D5402에 따라 MEK 손상 시험에 따른 광택 변화 시점이 75회 이상일 수 있으며, 바람직하게는 85회 이상일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 100회 이상일 수 있다.
또한, 상기 투명 수지층은 ASTM D3363에 따른 표면 경도가 H 이상일 수 있으며, 바람직하게는 2H 이상일 수 있다.
또한, 상기 투명 수지층은 모노머, 올리고머 및 광개시제가 광경화되어 형성된 폴리머를 포함할 수 있으며, 모노머, 올리고머 및 광개시제에 대한 구체적인 내용은 앞서 살펴본 금속판용 장식필름에서의 내용과 동일하다.
이하 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변경 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.
실시예: 실시예 1 및 비교예 1 내지 3
[제조예]
하기 표 1과 같은 조성으로, 모노머, 올리고머 및 광개시제를 하기 표 1과 같은 조성(중량% 기준)으로 혼합하여 제조예 1 내지 제조예 4의 투명 수지액을 준비하였다.
제조예 1 제조예 2 제조예 3 제조예 4
광개
시제		 단파장 광개시제1 ) 7 7 7 7
모노
머		 IBOA2 ) 20 15 25 30
일관능 모노머3 ) 11 20 10 0
다관능 모노머4 ) 10 10 10 20
올리
고머		 2관능 우레탄 아크릴레이트 올리고머 A5) 33 23 33 13
에폭시 아크릴레이트 올리고머6 ) 7 25 5 0
2관능 우레탄 아크릴레이트 올리고머 B7) 12 0 10 30
1) Omnirad 11732) IBOA / 로디아 社(사)
3) Miramer M1110 / 미원 스페셜티 케미칼
4) Miramer M300 / 미원 스페셜티 케미칼.
5) Miramer PU2100 / 미원 스페셜티 케미칼.
6) Miramer PE230 / 미원 스페셜티 케미칼.
7) Miramer UA5216 / 미원 스페셜티 케미칼.
금속판용 장식필름의 제조: 실시예 1 및 비교예 1 내지 3
30㎛ 두께의 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름 상에 실리콘이 함유된 우레탄 아크릴레이트로 구성된 광경화성 수지 코팅액(MO500-UV, 조광페인트)를 도포하면서, 15㎛의 미세요철 패턴이 형성된 Cr 도금처리가 된 롤로 코팅하였다.
코팅과 동시에 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름의 표면 중 광경화성 수지가 도포되지 않은 표면 쪽으로 광량 400mJ/㎠의 자외선을 조사함으로써 광경화성 수지 코팅액을 경화시켜 광경화성 수지 패턴층을 형성하였다. 이 후, 롤에서 필름을 분리해냈다.
이후, 상기 패터닝된 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름 층 상에 상기 제조예 1 내지 제조예 4의 투명 수지액을 10 ㎛의 두께로 롤코팅하고 코팅과 동시에 광경화성 수지 패턴이 형성되지 않은 표면 쪽으로 자외선을 광량 400mJ/㎠로 조사함으로써 광경화성 수지 코팅액을 경화시켜 광경화형 투명 수지층을 형성하였다. 이 때, 상기 제조예 1로 제조한 것을 실시예 1로, 제조예 2 내지 4로 제조한 것을 비교예 1 내지 3으로 하였다. 이 후, 투명 수지층 상에 우레탄 잉크 바인더(삼영잉크, NT-medium) 68중량부, MEK 16중량부, 유색 잉크 (삼영잉크,NT-color) 16중량부로 제조한 인쇄층을 1 ㎛의 두께로 그라비아 인쇄기를 이용하여 형성하고, 폴리이소시아네이트를 경화제로 사용한 폴리에스터 계열의 접착 프라이머(SKC SKYBON_ES_460M 30중량부, MEK 35중량부, 톨루엔 28중량부, 폴리이소시아네이트 경화제 DOW, Voranate T-80 7중량부)의 접착층을 1 ㎛의 두께로 그라비아 인쇄기를 이용하여 형성하여, 금속판용 장식필름을 제조 하였다.
실험예
<투명 수지층의 내화학성 시험>
5mm 두께의 SUS 430 강판 상에 폴리에스터 접착 프라이머 (동국-KCC 철판 도료, 코스테르 베이스코트)가 20 ㎛ 두께로 도포된 금속판(비엔스틸사)에 상기 실시예 1 및 비교예 1 내지 3의 금속판용 장식필름을 전사한 후, PET 필름 및 이형 광경화성 수지 패턴층을 제거하여 시료를 준비하였다.
상기 시료를 150℃ 오븐에서 1 분 동안 건조하고 3일 동안 50℃ 오븐에서 에이징하였다. ASTM D5402에 따라 MEK 손상 시험을 수행하였으며, 5장의 탈지면들을 겹쳐 메틸에틸케톤에 30초 동안 침지시킨 후, 메틸에틸케톤을 머금은 탈지면들을 3kg 하중의 추를 이용하여 투명 수지층의 표면에서 왕복시켰다.
상기 내화학성 시험 전후, 눈에 띄는 스크래치가 관찰되는 시점을 광택의 변화가 발생하는 시점으로 하여 하기 표 2에 나타내었다.
분류 광택변화 시점
실시예 1 100
비교예 1 70
비교예 2 55
비교예 3 35
<금속판용 장식 필름의 신율 시험>
5mm 두께의 SUS 430 강판 상에 폴리에스터 접착 프라이머 (동국-KCC 철판 도료, 코스테르 베이스코트)가 20 ㎛ 두께로 도포된 금속판(비엔스틸사)에 상기 실시예 1 및 비교예 1 내지 3의 금속판용 장식필름을 전사한 후, PET 필름 및 이형 광경화성 수지 패턴층을 제거하여 시료를 준비하였다.
ASTM E 643-09에 의거하여, 에릭센(Erichsen) 기기를 이용하여 시료의 두께 방향으로 고정핀 축에 일정한 힘을 가하여 균열(crack)이 발생되기 직전까지의 압입된 깊이(mm)를 확인하였다.
분류 에릭센 깊이(mm) 외관 관찰
실시예 1 9 백화X,
Crack 발생 없음,
비교예 1 6 crack 발생
비교예 2 7 crack 발생
비교예 3 6 crack 발생
상기 표 3에서와 같이 펀치의 깊이 (mm)를 측정한 에릭센 깊이를 나타내었으며, 실시예 1의 경우, 에릭센 깊이가 9mm 이상으로 유연성이 우수하여 성형성이 뛰어나다는 것을 알 수 있었다. 이에 비하여, 비교예 1 내지 3의 경우 에릭센 깊이가 6 내지 7mm 이하로 유연성이 떨어져 성형성이 좋지 않으며, 표면에 백화가 발생하는 것을 알 수 있었다.
<표면 경도 시험>
5mm 두께의 SUS 430 강판 상에 폴리에스터 접착 프라이머 (동국-KCC 철판 도료, 코스테르 베이스코트)가 20 ㎛ 두께로 도포된 금속판(비엔스틸사)에 상기 실시예 1 및 비교예 1 내지 3의 금속판용 장식필름을 전사한 후, PET 필름 및 이형 광경화성 수지 패턴층을 제거하여 시료를 준비하였다.
ASTM D3363에 의거하여, 연필 (미쯔비시 제 2B~2H)을 이용하여 1kg 하중으로 도막 시편의 표면을 긁는 방법으로 경도를 측정하였으며, 긁힘 정도에 따라 경도를 표시하였다. 경도 값은 연필 흑심의 경도 및 농도에 따라 표시하였다.
분류 표면 경도
실시예 1 2H
비교예 1 H
비교예 2 HB
비교예 3 F
<T-bending 시험>
5mm 두께의 SUS 430 강판 상에 폴리에스터 접착 프라이머 (동국-KCC 철판 도료, 코스테르 베이스코트)가 20 ㎛ 두께로 도포된 금속판(비엔스틸사)에 상기 실시예 1 및 비교예 1 내지 3의 금속판용 장식필름을 전사한 후, PET 필름 및 이형 광경화성 수지 패턴층을 제거하여 시료를 준비하였다.
상기 시료의 시편을 50*150mm 채취하여 도장면을 외측으로 하여 규정된 직경의 Mandrel Test Jig에 끼워 넣어 고정시켰다. 이 후, 180도로 벤딩하였으며, 이때 벤딩의 안쪽 간격은 시편과 동일한 두께의 시편을 넣어준다. 시편의 개수에 따라 1T, 2T 등으로 표기한다. 벤딩 후 육안으로 벤딩면 확인한 결과를 하기 표 5에 나타내었다.
분류 T-bending
3T 2T 1T
실시예 1 OK OK NG
비교예 1 NG NG NG
비교예 2 OK NG NG
비교예 3 OK NG NG
상기 표 5에서와 같이 실시예 1의 경우, 시편의 개수가 2개(2T)인 경우에도 벤딩면이 crack 이나 주름진 부위 없이 매끈한 것이 확인되었으나, 비교예 1 내지 3 의 경우, 시편의 개수가 3개(3T)인 경우에만 crack 이나 주름진 부위 없이 매끈한 것을 확인할 수 있었다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 설명하였으나, 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 각 실시예에 게시된 내용들을 조합하여 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100: 금속판용 장식필름
10: 캐리어 필름
20: 투명 수지층
21: 이형 광경화성 수지 패턴층
30: 장식층
40: 접착층
200: 금속 장식판
80: 금속판

Claims (17)

  1. 캐리어 필름;
    접착층;
    상기 캐리어 필름과 상기 접착층의 사이에 배치된 광경화형 투명 수지층;
    상기 접착층과 상기 투명 수지층의 사이에 배치된 장식층; 및
    상기 캐리어 필름과 상기 투명 수지층의 사이에 배치된 이형 광경화성 수지 패턴층;을 포함하고, 5mm 두께의 SUS 430 강판 상에 폴리에스터 접착 프라이머가 20 ㎛ 두께로 도포된 금속판에 전사시켰을 때, ASTM E 643-09에 따른 에릭센 깊이(두께 방향)가 7mm 이상인, 금속판용 장식필름.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 광경화형 투명 수지층은 ASTM D5402에 따라 MEK 손상 시험에 따른 광택 변화 시점이 100회 이상인, 금속판용 장식필름.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 광경화형 투명 수지층은 ASTM D3363에 따른 표면 경도가 2H 이상인, 금속판용 장식필름.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 광경화형 투명 수지층은 아크릴레이트계 모노머, 아크릴레이트계 올리고머 및 광개시제가 경화되어 형성된 폴리머를 포함하는 것인, 금속판용 장식필름.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 아크릴레이트계 모노머는 아크릴레이트계 일관능 모노머 및 아크릴레이트계 다관능 모노머로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나 이상인, 금속판용 장식필름.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 아크릴레이트계 일관능 모노머는 이소보닐아크릴레이트(IBOA, isobonyl acrylate), 사이클릭 트리메틸프로판 아크릴레이트(Cyclic Trimethylolpropane Acrylate), 카프로락톤 아크릴레이트(Caprolactone Acrylate), 페녹시 벤질 아크릴레이트(Phenoxy benzyl Acrylate), 라우릴 아크릴레이트(Lauryl acrylate) 및 테트라하이드로퍼푸릴 아크릴레이트(Tetrahydrofurfuryl acrylate)로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나 이상인, 금속판용 장식필름.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 아크릴레이트계 다관능 모노머는 트리메틸프로판 트리아크릴레이트(TMPTA, Trimethylolpropane Triacrylate), 1,6-헥산디올 디아크릴레이트(1,6-Hexanediol diacylate), 트리프로필렌 글리콜 디아크릴레이트(Tripropylene glycol diacylate), 디-트리메틸롤프로판 테트라아크릴레이트(Di-trimethylolpopane tetraacrylate), 디펜타에리트리톨 헥사아크릴레이트(Dipentaerythritol Hexaacrylate) 및 에톡실화 헥사아크릴레이트(Ethyoxylated Hexaacrylate)로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나 이상인, 금속판용 장식필름.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 아크릴레이트계 올리고머는 에폭시 아크릴레이트 올리고머 및 2관능 우레탄 아크릴레이트 올리고머로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나 이상인, 금속판용 장식필름.
  10. 제5항에 있어서,
    상기 광개시제는 200~400nm 에서 흡수 스펙트럼을 가지는 것인, 금속판용 장식필름.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 이형 광경화성 수지 패턴층은 실리콘을 포함하는 우레탄 아크릴레이트를 포함하는 것인, 금속판용 장식필름.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 금속판용 장식필름은 금속판에 전사시키는 것인, 금속판용 장식필름.
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 삭제
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