KR101674607B1 - 자동차용 플라스틱 글레이징 기판 - Google Patents

자동차용 플라스틱 글레이징 기판 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자동차용 플라스틱 글레이징 기판에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 우수한 표면경도, 내스크래치성 및 내마모성을 나타내어 자동차용 유리를 대체하여 사용할 수 있는 자동차용 플라스틱 글레이징 기판에 관한 것이다.

Description

자동차용 플라스틱 글레이징 기판{PLASTIC GLAZING SUBSTRATE FOR VEHICLE}
본 발명은 자동차용 플라스틱 글레이징 기판에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 우수한 표면경도, 내충격성, 내스크래치성 및 내마모성을 나타내어 자동차용 유리를 대체하여 사용할 수 있는 자동차용 플라스틱 글레이징 기판에 관한 것이다.
폴리카보네이트 수지(polycarbonate, PC)는 대표적인 열가소성 소재로 투명성, 내충격성, 치수 안정성 및 내열성 등의 물성 밸런스가 우수하여 전기, 전자 제품, 사무기기, 자동차 부품 등을 포함한 여러 용도에 널리 사용되고 있다.
최근에는 폴리카보네이트 수지의 우수한 투명성, 및 성형성을 이용하여 자동차용 유리를 대체하는 소재로 많은 연구가 이루어지고 있다. 폴리카보네이트 수지를 이용하여 자동차의 창유리와 같은 부품을 대체할 경우 특히 차량이 경량화되어 연료의 효율성이 높아지는 이점이 있다.
하지만 폴리카보네이트 수지는 유리에 비하여 내스크래치성과 표면경도 등의 내마모성이 취약하여 이를 개선하기 위한 노력이 필요하다. 이에 대해서는 크게 폴리카보네이트 수지 기판 자체에 대해 개량하거나, 폴리카보네이트 수지 기판 상에 기능성 층을 추가하는 방향으로 연구되고 있다.
폴리카보네이트 수지 기판 상에 기능성 층을 추가하는 경우 요구되는 주요 물성은 내스크래치성, 고경도, 내마모성 등이다. 또한 자동차용 유리 대체용으로 사용되는 폴리카보네이트 수지는 굴곡 성형 공정이 요구되므로 가공성 또한 요구된다.
현재까지 내스크래치성 개선을 위하여 폴리카보네이트 수지 위에 적층하는 코팅층의 주 성분은 주로 아크릴계 혹은 실리콘계로 알려져 있는데 이들만으로는 상기와 같은 제반 물성을 모두 만족시키는 코팅층을 형성하기에 충분하지 않다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 내스크래치성, 고경도, 내충격성, 내마모성 및 우수한 가공성을 나타내는 자동차용 플라스틱 글레이징 기판을 제공한다.
상기와 같은 문제를 해결하기 위해서 본 발명의 일 측면에 따르면,
ASTM D256으로 측정한 노치 아이조드(notched IZOD) 충격강도가 25kJ/m2 이상인 기판; 및 상기 기판의 적어도 일 면에 적층되는 광경화성 코팅층을 포함하며,
ASTM D1044에 의한 1000g 하중 및 500회 테이버(taber) 마모 테스트 후 헤이즈의 변화값(△Haze)이 10% 이하인, 자동차용 플라스틱 글레이징 기판을 제공한다.
본 발명의 자동차용 플라스틱 글레이징 기판에 따르면, 내스크래치성, 고경도, 내충격성, 내마모성 및 우수한 가공성을 나타내어 자동차용 유리를 대체하는 용도 등으로 유용하게 적용할 수 있다.
본 발명에서, 제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용되며, 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 용어는 단지 예시적인 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도는 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다", "구비하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 단계, 구성 요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 단계, 구성 요소, 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 예시하고 하기에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 본 발명의 자동차용 플라스틱 글레이징 기판을 보다 상세히 설명한다.
본 발명의 일 구현예에 따른 자동차용 플라스틱 글레이징 기판은, ASTM D256으로 측정한 노치 아이조드(notched IZOD) 충격강도가 25kJ/m2 이상인 기판; 및 상기 기판의 적어도 일 면에 적층되는 광경화성 코팅층을 포함하며, ASTM D1044에 의한 1000g 하중 하에서 500회 테이버(taber) 마모 테스트 후 헤이즈의 변화값(△Haze)이 10% 이하인 것을 특징으로 한다.
자동차용 플라스틱 글레이징 기판은 유리에 비하여 무게가 가볍고 파손시 비산의 문제점이 적어 자동차용 창유리를 대체하는 소재로 연구되고 있다. 그러나, 유리에 비하여 내스크래치성과 표면경도 등의 내마모성이 약하여 이를 보완하기 위한 수단 중 하나로, 기판 상에 코팅층을 형성하는 방법이 사용된다.
한편, 내스크래치성을 달성하기 위하여 코팅층을 충분한 두께로 형성하거나 다층으로 증착할 필요가 있는데 이러한 경우 생산성이 하락하거나, 기판이 되는 수지와의 부착력이 감소하여 문제가 될 수 있다. 또한, 코팅층의 바인더로 주로 사용되는 아크릴레이트계 단량체는 광경화시 경화 수축 현상이 심하여 경화 과정에서 컬이나 크랙의 문제가 있다. 특히 자동차용 창유리의 경우 대체로 폴리카보네이트 수지가 판상 또는 입체적인 형상으로 성형된 것을 기판에 코팅하는데, 아크릴레이트계 단량체만을 이용하는 코팅층으로는 가공성이 떨어져 상기 기판 상에 코팅이 어려울 수 있다. 또한 유리와 유사한 수준의 충분한 내스크래치성 및 경도를 달성하기 위해 코팅층 조성의 개선이 필요하다.
이에 본 발명의 일 구현예에 따른 자동차용 플라스틱 글레이징 기판은, 코팅층이 충분한 내스크래치성, 내충격성, 표면경도, 및 내마모성을 나타내면서도 기판과의 부착력이 높고 향상된 가요성, 가공성으로 입체 형상의 기판에도 코팅이 용이한 장점이 있다.
이러한 본 발명의 자동차용 플라스틱 글레이징 기판은, ASTM D256으로 측정한 노치 아이조드(notched IZOD) 충격강도가 25kJ/m2 이상인 기판과 상기 기판의 적어도 일 면에 적층되는 광경화성 코팅층을 포함한다.
보다 구체적으로, 상기 광경화성 코팅층이 형성되는 기판은 ASTM D256으로 측정한 노치 아이조드(notched IZOD) 충격강도가 25kJ/m2 이상, 예를 들어 25 내지 120 kJ/m2, 또는 40 내지 100 kJ/m2의 충격강도를 갖는 것일 수 있다.
상기 기판으로는 상술한 노치 아이조드 충격강도를 만족하면서, 폴리카보네이트(polycarbonate) 수지를 포함하는 기판일 수 있다. 폴리카보네이트 수지는 투명성, 광투과성, 성형성, 내열성 등이 우수하여 자동차용 플라스틱 글레이징 기판에 바람직하게 사용가능하다.
한편, 일반적으로 폴리카보네이트 수지는 내스크래치성, 내마모성, 표면경도 등이 취약한 것으로 알려져 있으나, 본 발명의 일 구현예에 따르면, 일정한 노치 아이조드 충격강도를 만족하는 기판을 사용함으로써, 고경도를 달성하였으며 후술하는 광경화성 코팅층으로 인하여 내마모성을 확보하여 자동차용 유리를 대체하는 플라스틱 글레이징 기판을 제공할 수 있다.
상기 기판의 두께는 특별히 제한되지는 않으나, 유리와 유사 또는 동등한 수준의 경도를 나타내기 위하여 약 2 내지 약 10mm, 또는 약 3 내지 약 5mm의 두께를 가질 수 있다. 또한, 상기 기판은 자동차용 창유리의 용도에 적합하도록 기타 부가적인 기능, 예를 들어, UV 차단 기능을 갖는 것일 수 있다.
본 발명의 자동차용 플라스틱 글레이징 기판은 상기 기판의 적어도 일 면에 적층되는 광경화성 코팅층을 포함하며, ASTM D1044에 의한 1000g 하중 하에서 500회 테이버(taber) 마모 테스트 후 헤이즈의 변화값(△Haze)이 10% 이하인 것을 특징으로 한다.
즉, 본 발명에 따른 플라스틱 글레이징 기판은 ASTM D1044에 의한 1000g 하중 하에서 500회 테이버(taber) 마모 테스트 후 헤이즈의 변화값(△Haze)이 10% 이하로 높은 내마모성(abrasion resistance)을 가져 자동차용 플라스틱 글레이징 기판으로 매우 적합하게 사용될 수 있다.
상술한 헤이즈 변화값을 만족하는 범위 내에서, 상기 광경화성 코팅층은 다양한 조성을 가질 수 있다.
일례로, 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 광경화성 코팅층은 광경화성 탄성 중합체 및 3 내지 6 관능성 아크릴레이트계 단량체와의 가교 공중합체, 및 상기 가교 공중합체 내에 분산되어 있는 무기 미립자를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 플라스틱 글레이징 기판에 있어서, 상기 광경화성 코팅층은 광경화성 탄성 중합체 및 3 내지 6 관능성 아크릴레이트계 단량체와의 가교 공중합체를 포함한다.
본 명세서 전체에서 상기 아크릴레이트계란, 아크릴레이트 뿐만 아니라 메타크릴레이트, 또는 아크릴레이트나 메타크릴레이트에 치환기가 도입된 유도체를 모두 의미한다.
또한 본 명세서 전체에서 상기 광경화성 탄성 중합체란, 자외선 조사에 의해 가교 중합될 수 있는 관능기를 포함하며 탄성을 나타내는 고분자 물질을 의미한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 광경화성 탄성 중합체는 ASTM D638에 의해 측정하였을 때 약 15% 이상, 예를 들어 약 15 내지 약 200%, 또는 약 20 내지 약 200%, 또는 약 20 내지 약 150%의 신율(elongation)을 가질 수 있다. 상기와 같은 범위의 신율을 갖는 광경화성 탄성 중합체를 사용할 때, 제반 물성을 모두 만족하는 광경화성 코팅층을 형성할 수 있다.
상기 광경화성 탄성 중합체는, 상기 3 내지 6 관능성 아크릴레이트계 단량체와 가교 중합되어 경화 후 코팅층을 형성하며 형성되는 코팅층에 내스크래치성, 내마모성, 유연성 및 내충격성을 부여할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 가교 공중합체는 상기 가교 공중합체의 총 중량을 100 중량부로 할 때, 상기 광경화성 탄성 중합체 5 내지 20 중량부, 상기 3 내지 6 관능성 아크릴레이트계 단량체 80 내지 95 중량부가 가교 중합된 것일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 중량부로 3 내지 6 관능성 아크릴레이트계 단량체 및 광경화성 탄성 중합체가 가교 결합된 가교 공중합체를 포함함으로써, 가요성이나 내광성 등의 다른 물성의 저하 없이 고경도, 내마모성 및 내스크래치성을 달성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 광경화성 탄성 중합체는 중량 평균 분자량이 약 1,000 내지 약 600,000 g/mol, 또는 약 10,000 내지 약 600,000 g/mol 의 범위인 폴리머 또는 올리고머일 수 있다.
상기 광경화성 탄성 중합체는 예를 들어 폴리카프로락톤, 우레탄 아크릴레이트계 폴리머, 및 폴리로타세인으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다.
상기 광경화성 탄성 중합체로 사용할 수 있는 물질 중 폴리카프로락톤은 카프로락톤의 개환 중합에 의해 형성되며 유연성, 내충격성, 내구성 등의 물성이 우수하다.
상기 우레탄 아크릴레이트계 폴리머는 우레탄 결합을 포함하여 탄성 및 내구성이 우수한 특성을 가진다.
상기 폴리로타세인(polyrotaxane)은 덤벨 모양의 분자(dumbbell shaped molecule)과 고리형 화합물(macrocycle)이 구조적으로 끼워져 있는 화합물을 의미한다. 상기 덤벨 모양의 분자는 일정한 선형 분자 및 이러한 선형 분자의 양 말단에 배치된 봉쇄기를 포함하며, 상기 선형 분자가 상기 고리형 화합물의 내부를 관통하며, 상기 고리형 화합물이 상기 선형 분자를 따라서 이동할 수 있으며 상기 봉쇄기에 의하여 이탈이 방지된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 말단에 (메타)아크릴레이트계 화합물이 도입된 락톤계 화합물이 결합된 고리형 화합물; 상기 고리형 화합물을 관통하는 선형 분자; 및 상기 선형 분자의 양 말단에 배치되어 상기 고리형 화합물의 이탈을 방지하는 봉쇄기를 포함하는 로타세인 화합물을 포함할 수 있다.
이때, 상기 고리형 화합물은 상기 선형 분자를 관통 또는 둘러쌀 수 있을 정도의 크기를 갖는 것이면 별 다른 제한 없이 사용할 수 있으며, 다른 중합체나 화합물과 반응할 수 있는 수산기, 아미노기, 카르복실기, 티올기 또는 알데히드기 등의 작용기를 포함할 수도 있다. 이러한 고리형 화합물의 구체적인 예로 α-사이클로덱스트린, β-사이클로덱스트린, γ-사이클로덱스트린 또는 이들의 혼합물을 들 수 있다.
또한 상기 선형 분자로는 일정 이상의 분자량을 가지면 직쇄 형태를 갖는 화합물은 큰 제한 없이 사용할 수 있으나, 폴리알킬렌계 화합물 또는 폴리락톤계 화합물을 사용할 수 있다. 구체적으로, 탄소수 1 내지 8의 옥시알킬렌 반복 단위를 포함하는 폴리옥시알킬렌계 화합물 또는 탄소수 3 내지 10의 락톤계 반복단위를 갖는 폴리락톤계 화합물을 사용할 수 있다.
한편, 상기 봉쇄기는 제조되는 로타세인 화합물의 특성에 따라서 적절히 조절할 수 있으며, 예를 들어 디니트로페닐기, 시클로덱스트린기, 아다만탄기, 트리틸기, 플루오레세인기 및 피렌기로 이루어진 군에서 선택된 1종 또는 2종 이상을 사용할 수 있다.
상기와 같은 폴리로타세인 화합물은 우수한 내스크래치성을 가져 스크래치 또는 외부 손상이 발생한 경우 자기 치유 능력을 발휘할 수 있다.
본 발명의 플라스틱 글레이징 기판에 따르면, 상기 광경화성 탄성 중합체를 포함하여 광경화시킴으로써 플라스틱 글레이징 기판에 내마모성, 고경도 및 가요성을 부여하며, 특히 우수한 내스크래치성 및 내충격성을 확보할 수 있다.
상기 3 내지 6 관능성 아크릴레이트계 단량체는 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(TMPTA), 트리메틸올프로판에톡시 트리아크릴레이트(TMPEOTA), 글리세린 프로폭실화 트리아크릴레이트(GPTA), 펜타에리트리톨 테트라아크릴레이트(PETA), 또는 디펜타에리트리톨 헥사아크릴레이트(DPHA) 등을 들 수 있다. 상기 3 내지 6 관능성 아크릴레이트계 단량체는 단독으로 또는 서로 다른 종류를 조합하여 사용할 수 있다.
본 발명의 플라스틱 글레이징 기판에 있어서, 상기 광경화성 코팅층은 상기 가교 공중합체 내에 분산되어 있는 무기 미립자를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 무기 미립자로 입경이 나노 스케일인 무기 미립자, 예를 들어 입경이 약 100 nm 이하, 또는 약 10 내지 약 100 nm, 또는 약 10 내지 약 50 nm의 나노 미립자를 사용할 수 있다. 또한 상기 무기 미립자로는 예를 들어 실리카 미립자, 알루미늄 옥사이드 입자, 티타늄 옥사이드 입자, 또는 징크 옥사이드 입자 등을 사용할 수 있다.
상기 무기 미립자를 포함함으로써 코팅층의 경도를 더욱 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 광경화성 코팅층의 총 중량을 100 중량부로 할 때, 약 40 내지 90 중량부의 가교 공중합체 및 약 10 내지 약 60 중량부의 무기 미립자를 포함할 수 있으며, 또는 약 50 내지 약 80 중량부의 가교 공중합체 및 약 20 내지 약 50 중량부의 무기 미립자를 포함할 수 있다. 상기 가교 공중합체 및 무기 미립자를 상기 범위로 포함함으로써 우수한 물성의 플라스틱 글레이징 기판을 형성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 광경화성 코팅층은 50㎛ 이상, 예를 들면 약 50 내지 약 300㎛의 두께를 갖는다. 예를 들어, 본 발명의 광경화성 코팅층은, 두께가 약 50㎛ 이상, 예를 들어 약 50 내지 약 300㎛, 또는 약 50 내지 약 200㎛, 또는 약 50 내지 약 150㎛, 또는 약 70 내지 약 150㎛일 수 있다. 본 발명에 따르면, 광경화 과정에서 아크릴레이트계 단량체에 의해 야기되는 경화 수축이 광경화성 탄성 중합체로 상쇄되어 상기와 같은 높은 두께로 코팅층을 형성할 수 있으며, 이에 따라 고경도, 내충격성 및 내마모성을 달성할 수 있다.
한편, 본 발명의 광경화성 코팅층은 전술한 가교 공중합체와 무기 미립자 외에도, 계면활성제, 황변 방지제, 레벨링제, 방오제 등 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상적으로 사용되는 첨가제를 추가로 포함할 수 있다. 또한 그 함량은 본 발명의 플라스틱 글레이징 기판의 물성을 저하시키지 않는 범위 내에서 다양하게 조절할 수 있으므로, 특별히 제한하지는 않으나, 예를 들어 상기 코팅층 100 중량부에 대하여, 약 0.1 내지 약 10 중량부로 포함될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 예를 들어 상기 광경화성 코팅층은 첨가제로 계면활성제를 포함할 수 있으며, 상기 계면활성제는 1 내지 2 관능성의 불소계 아크릴레이트, 불소계 계면 활성제 또는 실리콘계 계면 활성제일 수 있다. 이때 상기 계면활성제는 상기 가교 공중합체 내에 분산 또는 가교되어 있는 형태로 포함될 수 있다.
또한, 상기 첨가제로 황변 방지제를 포함할 수 있으며, 상기 황변 방지제로는 벤조페논계 화합물 또는 벤조트리아졸계 화합물 등을 들 수 있다.
또한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 예를 들어 상기 광경화성 코팅층은 내후성을 강화하기 위하여 첨가제로 UV 차단제를 포함할 수 있다.
상기 광경화성 코팅층은 상기 3 내지 6 관능성 아크릴레이트계 단량체, 광경화성 탄성 중합체, 무기 미립자, 광 개시제, 선택적으로 첨가제 및 유기 용매를 포함하는 코팅 조성물을 광경화시켜 형성할 수 있다.
상기 광 개시제로는 1-히드록시-시클로헥실-페닐 케톤, 2-하이드록시-2-메틸-1-페닐-1-프로판온, 2-하이드록시-1-[4-(2-하이드록시에톡시)페닐]-2-메틸-1-프로판온, 메틸벤조일포르메이트, α,α-디메톡시-α-페닐아세토페논, 2-벤조일-2-(디메틸아미노)-1-[4-(4-모포린일)페닐]-1-부타논, 2-메틸-1-[4-(메틸씨오)페닐]-2-(4-몰포린일)-1-프로판온 디페닐(2,4,6-트리메틸벤조일)-포스핀옥사이드, 또는 비스(2,4,6-트리메틸벤조일)-페닐포스핀옥사이드 등을 들 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다. 또한 현재 시판되고 있는 상품으로는 Irgacure 184, Irgacure 500, Irgacure 651, Irgacure 369, Irgacure 907, Darocur 1173, Darocur MBF, Irgacure 819, Darocur TPO, Irgacure 907, Esacure KIP 100F 등을 들 수 있다. 이들 광 개시제는 단독으로 또는 서로 다른 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 유기 용매로는 메탄올, 에탄올, 이소프로필알코올, 부탄올과 같은 알코올계 용매, 2-메톡시에탄올, 2-에톡시에탄올, 1-메톡시-2-프로판올과 같은 알콕시 알코올계 용매, 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 메틸프로필케톤, 사이클로헥사논과 같은 케톤계 용매, 프로필렌글리콜모노프로필에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 에틸렌글리콜모노프로필에테르, 에틸렌글리콜모노부틸에테르, 디에틸렌글리콜모노메틸에테르, 디에틸글리콜모노에틸에테르, 디에틸글리콜모노프로필에테르, 디에틸글리콜모노부틸에테르, 디에틸렌글리콜-2-에틸헥실에테르와 같은 에테르계 용매, 벤젠, 톨루엔, 자일렌과 같은 방향족 용매 등을 단독으로 또는 혼합하여 사용할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 광경화성 코팅층은 상술한 성분들을 포함하는 코팅 조성물을 기판 상에 도포하고 경화시킴으로써 형성할 수 있다. 상기 광경화성 코팅층은 기판의 적어도 일면 또는 양면에 형성할 수 있다.
이 때 상기 코팅 조성물을 도포하는 방법은 본 기술이 속하는 기술분야에서 사용될 수 있는 것이면 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면 바코팅 방식, 나이프 코팅방식, 롤 코팅방식, 블레이드 코팅방식, 다이 코팅방식, 마이크로 그라비아 코팅방식, 콤마코팅 방식, 슬롯다이 코팅방식, 립 코팅방식, 솔루션 캐스팅(solution casting)방식, 또는 스프레이 방식 등을 이용할 수 있다.
이때 상기 코팅 조성물은 완전히 경화된 후 코팅층의 두께는 약 50㎛ 이상, 예를 들어 약 50 내지 약 300㎛, 또는 약 50 내지 약 200㎛, 또는 약 50 내지 약 150㎛, 또는 약 70 내지 약 150㎛일 수 있다. 본 발명의 플라스틱 글레이징 기판에 따르면, 상기와 같이 높은 두께로 형성하여도 컬이나 크랙 발생 없이 가요성 및 부착력이 우수하여 고경도, 내충격성 및 내마모성을 갖춘 플라스틱 글레이징 기판을 제조할 수 있다.
다음에, 상기 도포된 코팅 조성물에 자외선을 조사하여 광경화시킴으로써 코팅층을 형성한다.
상기 자외선의 조사량은, 예를 들면 약 20 내지 약 600 mJ/cm2, 또는 약 50 내지 약 500 mJ/cm2일 수 있다. 자외선 조사의 광원으로는 본 기술이 속하는 기술분야에서 사용될 수 있는 것이면 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면 고압 수은 램프, 메탈 할라이드 램프, 블랙 라이트(black light) 형광 램프 등을 사용할 수 있다. 상기와 같은 조사량으로 약 30초 내지 약 15분 동안, 또는 약 1분 내지 약 10분 동안 조사하여 광경화하는 단계를 수행할 수 있다.
자동차용 유리를 대체하기 위한 플라스틱 글레이징 기판에 있어서는 플라스틱 글레이징 기판의 경도를 유리를 대체할 수 있는 수준으로 향상시키는 것이 중요한데, 경도를 향상시키기 위해서는 기본적으로 일정 두께 이상, 예를 들어 50㎛ 이상으로 코팅층의 두께를 증가시켜야 한다. 그러나, 코팅층의 두께가 증가함에 따라 경화 수축도 증가하여 부착력이 감소하는 현상이 발생하기 쉽다. 이에, 코팅층 물성의 저하 없이 유리를 대체할 수 있는 정도로 고경도의 코팅층을 형성하는 것은 쉽지 않다. 또한, 자동차 유리를 대체하여 사용되는 폴리카보네이트 기판의 경우 표면경도뿐 아니라 내충격성, 내스크래치성 및 내마모성의 물성이 매우 중요한데 일반적인 아크릴레이트계 경화 수지층의 경우 이러한 물성을 모두 달성하기가 쉽지 않다.
본 발명의 플라스틱 글레이징 기판에 따르면, 상기 코팅층이 광경화성 탄성 중합체 및 3 내지 6 관능성 아크릴레이트계 단량체가 가교되어 공중합체를 형성함으로써 코팅층의 부착력이 유지되면서도 표면경도, 내스크래치성, 내마모성 및 내충격성과 같은 자동차용 플라스틱 글레이징 기판에 요구되는 물성을 만족함과 동시에, 고경도의 플라스틱 글레이징 기판을 제공할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 일 구현예에 따르면, 상기 광경화성 코팅층은 3 내지 6 관능성 아크릴레이트계 단량체의 가교 공중합체, 상기 가교 공중합체 내에 분산되어 있는 무기 미립자, 및 양친매성 블록 공중합체를 포함할 수 있다.
상기 본 발명의 다른 일 구현예에 따른 플라스틱 글레이징 기판에 있어서, 상기 광경화성 코팅층은 먼저, 3 내지 6 관능성 아크릴레이트계 단량체와의 가교 공중합체 및 상기 가교 공중합체 내에 분산되어 있는 무기 미립자를 포함한다.
상기 3 내지 6 관능성 아크릴레이트계 단량체는 상기 아크릴레이트계 단량체끼리, 또는 다른 바인더 성분과 함께 자외선 조사에 의해 서로 가교 중합되어 가교 공중합체를 형성할 수 있으며, 상기 가교 공중합체를 포함하여 형성되는 코팅층에 고경도를 부여할 수 있다.
상기 3 내지 6 관능성 아크릴레이트계 단량체는 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(TMPTA), 트리메틸올프로판에톡시 트리아크릴레이트(TMPEOTA), 글리세린 프로폭실화 트리아크릴레이트(GPTA), 펜타에리트리톨 테트라아크릴레이트(PETA), 또는 디펜타에리트리톨 헥사아크릴레이트(DPHA) 등을 들 수 있다. 상기 3 내지 6 관능성 아크릴레이트계 단량체는 단독으로 또는 서로 다른 종류를 조합하여 사용할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 3 내지 6 관능성 아크릴레이트계 단량체는, 상기 광경화성 코팅층 100 중량부에 대하여, 약 45 내지 약 85 중량부, 또는 약 50 내지 약 80 중량부로 포함될 수 있다. 상기 3 내지 6 관능성 아크릴레이트계 단량체가 상기 범위에 있을 때 고경도, 내충격성, 내스크래치성, 내마모성 등 양호한 물성을 갖는 플라스틱 기판을 형성할 수 있다.
본 발명의 다른 일 구현예에 따른 광경화성 코팅층은 양친매성 블록 공중합체를 포함한다.
본 명세서에서 상기 양친매성 블록 공중합체(amphipathic block copolymer)는 상기 3 내지 6 관능성 아크릴레이트계 단량체에 대하여 혼화성 있는 블록(miscible block) 및 비혼화성의 블록(immiscible block)을 한 분자 내에 모두 포함하는 공중합체를 의미한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 혼화성 블록은 상기 3 내지 6 관능성 아크릴레이트계 단량체에 대해 높은 친화도 또는 상용성을 나타내는 반복 단위를 포함한다. 상기 혼화성 블록은 예를 들어 폴리에틸렌 옥사이드(polyethylene oxide, PEO), 폴리프로필렌 옥사이드(polypropylene oxide, PPO), 폴리메틸 아크릴레이트(polymethyl acrylate, PMA), 폴리메틸 메타크릴레이트(polymethyl methacrylate, PMMA), 폴리카프로락톤(polycaprolactone, PCL), 폴리스티렌(polystyrene, PS), 또는 폴리아크릴산(polyacrylic acid, PAA) 등을 적어도 1종 이상으로 포함할 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 친화도 또는 상용성은 기준이 되는 바인더에 대한 용해도 지수(solubility parameter)를 측정하여 이들의 상대적 관계에 의해 혼화성 블록과 비혼화성 블록으로 구별할 수 있다.
상기 비혼화성 블록은, 상기 3 내지 6 관능성 아크릴레이트계 단량체에 대해 낮은 친화도 또는 상용성을 나타내는 반복단위를 포함한다. 상기 비혼화성 블록은 예를 들어 폴리프로필렌옥사이드(polypropylene oxide, PPO), 폴리부틸렌 옥사이드(polybutylene oxide, PBO), 폴리헥실렌 옥사이드(polyhexilene oxide, PHO), 폴리부타디엔(polybutadiene, PB), 폴리디메틸 실록산(polydimethyl siloxane, PDMS), 폴리부틸 아크릴레이트(polybutyl acrylate, PBA) 또는 탄소수 2 내지 10의 알킬그룹을 가진 폴리알킬 (메트)아크릴레이트(polyalkyl (meth)acrylate, PAMA) 등을 적어도 1종 이상으로 포함할 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 양친매성 블록 공중합체에 있어서, 상기 혼화성 블록 대 비혼화성 블록의 비는 특별히 제한되지 않으며 예를 들어 각 혼화성 및 비혼화성 블록의 조성비는 각 블록의 부피비(volume fraction)를 기준으로 약 5:95 내지 약 95:5, 또는 약 3: 7 내지 약 7:3 또는 약 4:6 내지 약 6:4로 포함되어 있을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 양친매성 블록 공중합체는 예를 들어 이블록(diblock) 공중합체, 삼블록(triblock) 공중합체, 사블록(tetrablock) 공중합체 등의 선형의 다중블록(multiblock) 구조의 공중합체이거나, 분지형의 다중블록, 또는 3차원 형태의 다중블록 구조를 포함하며 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 상기 양친매성 블록 공중합체가 이블록 공중합체일 때, 혼화성 블록(M) 및 비혼화성 블록(I)이 교대로 위치하는 -MI- 또는 -IM-형태의 반복단위를 가질 수 있다. 또는 상기 양친매성 블록 공중합체가 삼블록 공중합체일 때, 혼화성 블록(M), 비혼화성 블록(I) 및 혼화성 블록(M)이 교대로 위치하는 -MIM-형태 또는 -IMI-형태의 반복단위를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 양친매성 블록 공중합체의 수 평균 분자량은 약 1,000 내지 약 100,000g/mol, 또는 약 2,000 내지 약 50,000g/mol일 수 있다.
상기 양친매성 블록 공중합체가 상기 3 내지 6 관능성 아크릴레이트계 단량체에 대하여 혼화성 및 비혼화성의 블록을 모두 포함함으로써 자기조립(self assembly) 특성을 갖는다. 따라서, 상기 양친매성 블록 공중합체는 다른 성분들과 혼합되는 과정에서, 상기 3 내지 6 관능성 아크릴레이트계 단량체에 대한 각 블록의 친화도의 차이에 따라 혼화성 블록은 바인더 쪽, 즉 외부로 향하고 비혼화성 블록은 반대 방향, 즉, 내부로 향하게 되어 구형 또는 구형에 유사한 미셀(micelle)의 형태를 가질 수 있다. 상기 미셀은 입경이 약 100nm 이하, 예를 들어 약 5 내지 약 100nm를 가질 수 있다. 상기 미셀의 입경이 100nm를 초과하게 되면 코팅층에 광학적으로 영향을 주어 투과도가 저하될 수 있으므로, 입경이 100nm 이하인 것이 바람직하다.
상기와 같이 본 발명의 광경화성 코팅층은 양친매성 블록 공중합체를 포함함으로써 기계적 물성의 저하없이 코팅층의 인성(toughness) 및 내충격성을 증가시킬 수 있다. 특히, 상기 양친매성 블록 공중합체는 미셀의 형태로 존재할 수 있는데 상기 미셀은 상기 3 내지 6 관능성 아크릴레이트계 단량체에 대하여 혼화성 있는 블록이 외부로 향하도록 자기조립화되어 상기 양친매성 블록 공중합체는 외부로부터 가해지는 충격을 효과적으로 흡수하는 역할을 한다. 따라서 상기 양친매성 블록 공중합체를 포함하는 광경화성 코팅층은 표면경도, 내스크래치성, 내마모성 및 내충격성과 같은 자동차용 플라스틱 글레이징 기판에 요구되는 물성을 만족함과 동시에, 고경도의 플라스틱 글레이징 기판을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 양친매성 블록 공중합체는 상기 광경화성 코팅층 100 중량부에 대하여 약 0.1 내지 약 30 중량부, 또는 약 0.5 내지 약 20 중량부로 포함될 수 있다. 상기 양친매성 블록 공중합체를 상기 범위로 포함함으로써 기계적 물성의 저하없이 내충격성, 내스크래치성, 내마모성 및 가공성이 강화된 우수한 물성의 플라스틱 기판을 형성할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 플라스틱 글레이징 기판에 있어서, 상기 광경화성 코팅층은 상기 가교 공중합체 내에 분산되어 있는 무기 미립자를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 무기 미립자로 입경이 나노 스케일인 무기 미립자, 예를 들어 입경이 약 100nm 이하, 또는 약 10 내지 약 100nm, 또는 약 10 내지 약 50nm의 나노 미립자를 사용할 수 있다. 또한 상기 무기 미립자로는 예를 들어 실리카 미립자, 알루미늄 옥사이드 입자, 티타늄 옥사이드 입자, 또는 징크 옥사이드 입자 등을 사용할 수 있다.
상기 무기 미립자를 포함함으로써 광경화성 코팅층의 경도를 더욱 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 무기 미립자는 상기 광경화성 코팅층 100 중량부에 대하여 약 10 내지 약 40 중량부, 또는 약 10 내지 약 30 중량부로 포함될 수 있다. 상기 무기 미립자를 상기 범위로 포함함으로써 우수한 물성의 플라스틱 글레이징 기판을 형성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 광경화성 코팅층은 50㎛ 이상, 예를 들면 약 50 내지 약 300㎛의 두께를 갖는다. 예를 들어, 본 발명의 코팅층은, 두께가 약 50㎛ 이상, 예를 들어 약 50 내지 약 300㎛, 또는 약 50 내지 약 200㎛, 또는 약 50 내지 약 150㎛, 또는 약 70 내지 약 150㎛일 수 있다. 본 발명에 따르면, 광경화 과정에서 아크릴레이트계 단량체에 의해 야기되는 경화 수축이 양친매성 블록 공중합체에 의해 상쇄되어 상기와 같은 높은 두께로 코팅층을 형성할 수 있으며, 이에 따라 고가공성, 고경도, 내충격성 및 내마모성을 달성할 수 있다.
기타 상기 광경화성 코팅층에 포함되는 첨가제, 제조방법 등은 본 발명의 일 구현예에 따른 플라스틱 글레이징 기판에서 설명한 바와 동일하게 적용가능하므로 생략하기로 한다.
필요에 따라, 본 발명의 플라스틱 글레이징 기판은 상기 광경화성 코팅층 상에 별도의 기능성 층을 더 포함할 수 있다. 상기 포함 가능한 기능성 층의 종류 및 부착 방법은 용도에 따라 달라질 수 있으며 소재 및 물성에 있어 특별히 제한되지는 않는다.
한편, 상기 광경화성 코팅층은 별도의 프라이머층 없이도 기판에 대한 밀착성이 우수하여 프라이머층을 생략함으로써 공정 단계를 보다 단순화할 수 있다.
상기와 같은 제조된 본 발명의 플라스틱 글레이징 기판은 휨이나 크랙이 없이 컬 특성이 우수하면서도 고가공성, 고경도, 내충격성, 내마모성, 내스크래치성, 고투명도, 내광성 등을 나타낸다. 또한, 필요에 따라 광경화성 코팅층 상에 다양한 막, 층 또는 필름 등을 적층시켜 포함함으로써 고기능성 자동차용 부품으로 폭넓게 응용가능하다.
본 발명의 플라스틱 글레이징 기판은 우수한 마모성을 가진다. 상술한 바와 같이 본 발명의 플라스틱 글레이징 기판은, 1000g 하중 하에서 500회 테이버(taber) 마모 테스트 후 헤이즈의 변화값(△Haze)이 10% 이하이다.
본 발명의 플라스틱 글레이징 기판은 유리를 대체할 수 있을 정도로 우수한 내충격성을 가질 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 플라스틱 글레이징 기판은, 225g의 쇠구슬을 180cm의 높이에서 자유 낙하시켰을 때 균열이 생기지 않을 수 있다.
또한 본 발명의 플라스틱 글레이징 기판은, 1kg 하중에서의 연필 경도가 7H 이상, 또는 8H 이상, 또는 9H 이상일 수 있다.
또한, 마찰시험기에 스틸울(steel wool) #0000을 장착한 후 500g의 하중으로 100회 왕복시킬 경우에 스크래치가 2개 이하로 발생할 수 있다.
또한, 본 발명의 플라스틱 글레이징 기판은 광투과율이 90% 이상, 또는 91% 이상이고, 헤이즈가 1.0% 이하, 또는 0.5% 이하일 수 있다.
또한, 본 발명의 플라스틱 글레이징 기판은 초기 color b값이 2.0이하일 수 있다. 또한, 초기 color b값과, UVB 파장 영역의 자외선 램프에 72시간 이상 노출 후 color b값의 차이가 0.5이하, 또는 0.4이하일 수 있다.
이와 같은 본 발명의 플라스틱 글레이징 기판은, 다양한 분야에서 활용이 가능하며, 특히 자동차용 유리를 대체하는 용도로 사용될 수 있다.
이하, 발명의 구체적인 실시예를 통해, 발명의 작용 및 효과를 보다 상술하기로 한다. 다만, 이러한 실시예는 발명의 예시로 제시된 것에 불과하며, 이에 의해 발명의 권리범위가 정해지는 것은 아니다.
< 실시예 >
제조예 1: 광경화성 탄성 중합체의 제조
카프로락톤이 그라프팅되어 있는 폴리로타세인 폴리머[A1000, Advanced Soft Material INC] 50g을 반응기에 투입한 후, Karenz-AOI[2-acryloylethyl isocyanate, Showadenko㈜] 4.53g, Dibutyltin dilaurate[DBTDL, Merck社] 20mg, Hydroquinone monomethylene ether 110 mg 및 메틸에틸케톤 315g을 첨가하고 70℃에서 5시간 반응시켜, 말단에 아크릴레이트계 화합물이 도입된 폴리락톤계 화합물이 결합된 사이클로덱스트린을 고리형 화합물로 포함한 폴리로타세인을 얻었다.
얻어진 폴리로타세인의 중량 평균 분자량은 600,000g/mol, ASTM D638에 의해 측정한 신율은 20%이었다.
제조예 2: PMMA-PB-PS ( polymethyl methacrylate - polybutadiene -polystyrene) 블록 공중합체
polymethyl methacrylate, polybutadiene, 및 polystyrene를 원자 이동 라디칼 공중합 반응에 의해 제조하여 PMMA-PB-PS 블록 공중합체를 준비하였다. 이때, PMMA : PB : PS 의 부피비는 32:34:34이고, 수평균 분자량은 약 50,000 g/mol 이었다. PMMA-PB-PS 블록 공중합체의 자기조립에 의해 형성된 미셀 구조의 평균 입경은 약 25nm이었다.
제조예 3: PEO - PPO - PEO (polyethylene oxide-polypropylene oxide-polyethylene oxide) 블록 공중합체 ( 수평균 분자량: 30,000 g/ mol )
polyethylene oxide, 및 polypropylene oxide를 원자 이동 라디칼 공중합 반응에 의해 제조하여 PEO-PPO-PEO 블록 공중합체를 준비하였다. 이때, PEO : PPO : PEO 의 부피비는 1:2:1이고, 수평균 분자량은 약 30,000 g/mol 이었다 PEO-PPO-PEO 블록 공중합체의 자기조립에 의해 형성된 미셀 구조의 평균 입경은 약 15nm이었다.
제조예 4: PMMA- PBA ( polymethyl methacrylate - polybutyl acrylate ) 블록 공중합체
polymethyl methacrylate 및 polybutyl acrylate 를 RAFT 중합(Reversible addition fragment chain transfer polymerization) 반응에 의해 제조하여 PMMA-PBA 블록 공중합체를 준비하였다. 이때, PMMA : PBA 의 부피비는 1:1이고, 수평균 분자량은 약 29,000 g/mol 이었다. PMMA-PBA 블록 공중합체의 자기조립에 의해 형성된 미셀 구조의 평균 입경은 약 15nm이었다.
제조예 5: PDMS -PMMA ( polydimethyl siloxane - polymethyl methacrylate ) 블록 공중합체
polydimethyl siloxane 및 polymethyl methacrylate를 원자 이동 라디칼 공중합 반응에 의해 제조하여 PDMS-PMMA 블록 공중합체를 준비하였다. 이때, PMMA: PDMS의 부피비는 1:1이고, 수평균 분자량은 약 30,000 g/mol 이었다 PDMS-PMMA 블록 공중합체의 자기조립에 의해 형성된 미셀 구조의 평균 입경은 약 23nm이었다.
실시예 1
입경이 20 ~ 30nm인 나노 실리카가 40중량% 분산된 실리카-디펜타에리스리톨헥사아크릴레이트(DPHA) 복합체 9g (실리카 3.6g, DPHA 5.4g), 제조예 1의 폴리로타세인 1g, 광 개시제(상품명: Darocur TPO) 0.2g, 벤조트리아졸계 황변방지제(상품명: Tinuvin 400) 0.1g, 불소계 계면활성제(상품명: FC4430) 0.05g, 메틸에틸케톤 1g을 혼합하여 코팅 조성물을 제조하였다.
상기 코팅 조성물을 30cmｘ30cm, 두께 3mm의 PC 기판(ASTM D256으로 측정한 노치 아이조드(notched IZOD) 충격강도 80 kJ/m2) 상에 도포하였다. 다음에, 고압 수은 램프를 이용하여 280-350nm의 파장의 자외선을 조사하여 광경화를 수행함으로써 100㎛두께의 코팅층이 형성된 기판을 제조하였다.
실시예 2
코팅 조성물에서, 제조예 1의 폴리로타세인 1g 대신 우레탄 아크릴레이트계 폴리머(상품명: UA200PA, 신나카무라 화학, 중량평균 분자량 2,600 g/mol, ASTM D638에 의한 신율 170%) 1g을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 기판을 제조하였다.
실시예 3
코팅 조성물에서, 제조예 1의 폴리로타세인 1g 대신 우레탄 아크릴레이트계 폴리머(상품명: UA340P, 신나카무라 화학, 중량평균 분자량 13,000 g/mol, ASTM D638에 의한 신율 150%) 1g을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 기판을 제조하였다.
실시예 4
코팅층의 두께를 150㎛로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 기판을 제조하였다.
실시예 5
입경이 20 ~ 30nm인 나노 실리카가 약 20 중량% 분산된 펜타에리트리톨 테트라아크릴레이트(PETA) 복합체 8g (실리카 1.6g, PETA 6.4g), 제조예 2의 PMMA-PB-PS 블록 공중합체 2g, 광 개시제(상품명: Irgacure 819) 0.1g, 벤조트리아졸계 황변방지제(상품명: Tinuvin 400) 0.1g, 불소계 계면활성제(상품명: F477) 0.05g, 메틸에틸케톤 2g을 혼합하여 코팅 조성물을 제조하였다.
상기 코팅 조성물을 이용하여 실시예 1과 동일한 방법으로 기판을 제조하였다.
실시예 6
실시예 5의 코팅 조성물에서 PMMA-PB-PS 블록 공중합체 대신 제조예 3의 PEO-PPO-PEO 블록 공중합체 2g을 사용한 것을 제외하고는 실시예 5와 동일한 방법으로 기판을 제조하였다.
실시예 7
실시예 5의 코팅 조성물에서 PMMA-PB-PS 블록 공중합체 대신 제조예 4의 PMMA-PBA 블록 공중합체 2g을 사용한 것을 제외하고는 실시예 5와 동일한 방법으로 기판을 제조하였다.
실시예 8
실시예 5의 코팅 조성물에서 PMMA-PB-PS 블록 공중합체 대신 제조예 5의 PDMS-PMMA 블록 공중합체 2g을 사용한 것을 제외하고는 실시예 5와 동일한 방법으로 기판을 제조하였다.
비교예 1
입경이 20 ~ 30nm인 나노 실리카가 40중량% 분산된 실리카-디펜타에리스리톨헥사아크릴레이트(DPHA) 복합체 5g (실리카 2g, DPHA 3g), 제조예 1의 폴리로타세인 5g, 광 개시제(상품명: Darocur TPO) 0.2g, 벤조트리아졸계 황변방지제(상품명: Tinuvin 400) 0.1g, 불소계 계면활성제(상품명: FC4430) 0.05g, 메틸에틸케톤 1g을 혼합하여 코팅 조성물을 제조하였다.
이후의 공정은 실시예 1과 동일하게 하여 기판을 제조하였다.
비교예 2
입경이 20 ~ 30nm인 나노 실리카가 약 20 중량% 분산된 펜타에리트리톨 테트라아크릴레이트(PETA) 복합체 4g (실리카 0.8g, PETA 3.2g), 제조예 2의 PMMA-PB-PS 블록 공중합체 6g, 광 개시제(상품명: Irgacure 819) 0.1g, 벤조트리아졸계 황변방지제(상품명: Tinuvin 400) 0.1g, 불소계 계면활성제(상품명: F477) 0.05g, 메틸에틸케톤 2g을 혼합하여 코팅 조성물을 제조하였다.
상기 코팅 조성물을 이용하여 실시예 1과 동일한 방법으로 기판을 제조하였다.
비교예 3
입경이 20 ~ 30nm인 나노 실리카가 약 20 중량% 분산된 펜타에리트리톨 테트라아크릴레이트(PETA) 복합체 4g (실리카 0.8g, PETA 3.2g), 제조예 5의 PDMS-PMMA 블록 공중합체 6g, 광 개시제(상품명: Irgacure 819) 0.1g, 벤조트리아졸계 황변방지제(상품명: Tinuvin 400) 0.1g, 불소계 계면활성제(상품명: F477) 0.05g, 메틸에틸케톤 2g을 혼합하여 코팅 조성물을 제조하였다.
상기 코팅 조성물을 이용하여 실시예 1과 동일한 방법으로 기판을 제조하였다.
비교예 4
코팅 조성물을 도포하지 않은 두꼐 3m의 PC 기판(ASTM D256으로 측정한 노치 아이조드(notched IZOD) 충격강도 80 kJ/m2)을 준비하여 동일한 측정 방법으로 특성을 비교하였다.
상기 실시예 1 내지 8 및 비교예 1 및 3의 기판에서 코팅층의 주요 성분 및 두께를 하기 표 1에 나타내었다.
아크릴레이트계 단량체 광경화성 탄성중합체 블록 공중합체 무기미립자 두께
실시예 1 DPHA 5.4g 폴리로타세인 1g - 3.6g 100㎛
실시예 2 DPHA 5.4g UA200PA 1g - 3.6g 100㎛
실시예 3 DPHA 5.4g UA340P 1g - 3.6g 100㎛
실시예 4 DPHA 5.4g 폴리로타세인 1g - 3.6g 150㎛
실시예 5 PETA 6.4g - PMMA-PB-PS 2g 1.6g 100㎛
실시예 6 PETA 6.4g - PEO-PPO-PEO 2g 1.6g 100㎛
실시예 7 PETA 6.4g - PMMA-PBA 2g 1.6g 100㎛
실시예 8 PETA 6.4g - PDMS-PMMA 2g 1.6g 100㎛
비교예 1 DPHA 3g 폴리로타세인 5g 2g 100㎛
비교예 2 PETA 3.2g - PMMA-PB-PS 6g 0.8g 100㎛
비교예 3 PETA 3.2g - PDMS-PMMA 6g 0.8g 100㎛
< 실험예 >
<측정 방법>
1)연필 경도
연필경도 측정기를 이용하여 측정 표준 JIS K5400에 따라 1.0kg의 하중으로 3회 왕복한 후 흠집이 없는 경도를 확인하였다.
2) 내스크래치성
마찰시험기에 강철솜(#0000)을 장착한 후 500g의 하중으로 100회 왕복한 후 흠집의 개수를 평가하였다. 흠집이 2개 이하인 경우 O, 흠집이 2개 이상 5개 미만인 경우 △, 흠집이 5개 이상인 경우 ｘ로 평가하였다.
3) 내광성
UVB 파장 영역의 자외선 램프에 72시간 이상 노출 전후 color b값의 차이를 측정하였다.
4) 투과율 및 헤이즈
분광광도계(기기명: COH-400)를 이용하여 투과율 및 헤이즈를 측정하였다.
5) 내충격성
각 시편(기판)을 30cm x 30cm (약 12inch x 12inch)가 되도록 준비하여 충격 시험 전에 21 내지 29℃의 온도에서 4시간 이상 유지시켜 각 시편의 온도를 균일하게 하였다.
1인치 두께의 스틸(steel)로 제작된 두 개의 프레임 사이에 준비된 시편을 고정하고, 충격이 가해졌을 때 시편과 지면이 평행하게 유지되도록 시편과 프레임 사이를 3mm 두께의 고무 가스켓으로 고정하였다.
225g의 쇠구슬을 180cm 높이에서 자유 낙하하여 시편의 가운데 부분에 떨어지도록 하였다. 각 시편 상에 떨어뜨렸을 때 크랙 발생 유무로 내충격성을 판단하여 크랙이 발생하지 않은 경우를 OK, 크랙이 발생한 경우를 X로 평가하였다.
6) 내마모 테스트
10x10 cm 크기의 샘플에 대해 ASTM D1044에 따라 테이버(taber) 마모테스트 방법으로 CS-10F 휠(wheel)을 사용하여 1000g 하중, 500회(cycle)의 마모 실험 후 헤이즈의 변화값(△Haze)을 측정하여 헤이즈의 변화값이 10%이하이면 양호, 10% 초과하면 불량으로 평가하였다.
상기 실시예 및 비교예 기판의 물성 측정 결과를 하기 표 2 및 3에 나타내었다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5 실시예 6 실시예 7 실시예 8
연필경도 8H 9H 8H 9H 9H 9H 8H 8H
내스크래치성 O O O O O O O O
내광성 0.12 0.12 0.10 0.19 0.21 0.20 0.25 0.21
투과율 92.0 91.9 91.7 91.9 91.1 91.0 91.3 91.1
헤이즈 0.3 0.3 0.4 0.5 0.4 0.3 0.2 0.3
내충격성 OK OK OK OK OK OK OK OK
내마모성 양호 양호 양호 양호 양호 양호 양호 양호
비교예 1 비교예 2 비교예 3 비교예 4
연필경도 2H 3H 2H B 이하
내스크래치성 O O O X
내광성 0.20 0.20 0.20 3.0
투과율 91.1 90.5 90.7 89.0
헤이즈 0.3 0.4 0.4 0.4
내충격성 OK OK OK OK
내마모성 불량 불량 불량 불량
상기 표 2 및 3과 같이, 본 발명 실시예의 기판은 각 물성에서 모두 양호한 특성을 나타내었다. 그러나, 비교예 1 내지 4의 기판은 내충격성, 내마모성, 및 연필경도 등에서 자동차용 글레이징 기판에 적용될 수 있을 만큼의 충분한 특성을 나타내지 못하였다.

Claims (18)

  1. ASTM D256으로 측정한 노치 아이조드(notched IZOD) 충격강도가 25kJ/m2 이상인 기판; 및 상기 기판의 적어도 일 면에 적층되는 광경화성 코팅층을 포함하며,
    ASTM D1044에 의한 1000g 하중 하에서 500회 테이버(taber) 마모 테스트 후 헤이즈의 변화값(△Haze)이 10% 이하이고,
    1kg 하중에서의 연필 경도가 7H 이상이며,
    225g의 쇠구슬을 180cm 높이에서 떨어뜨렸을 때 크랙이 발생하지 않고,
    상기 광경화성 코팅층은 3 내지 6 관능성 아크릴레이트계 단량체의 가교 공중합체, 상기 가교 공중합체 내에 분산되어 있는 무기 미립자, 및 양친매성 블록 공중합체를 포함하는,
    자동차용 플라스틱 글레이징 기판.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기판은 폴리카보네이트 수지를 포함하는, 자동차용 플라스틱 글레이징 기판.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제1항에 있어서,
    상기 양친매성 블록 공중합체는 상기 3 내지 6 관능성 아크릴레이트계 단량체에 대하여 혼화성인 혼화성 블록(miscible block) 및 비혼화성인 비혼화성 블록(immiscible block)을 포함하는, 자동차용 플라스틱 글레이징 기판.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 혼화성 블록은 폴리에틸렌 옥사이드(polyethylene oxide, PEO), 폴리프로필렌 옥사이드(polypropylene oxide, PPO), 폴리메틸 아크릴레이트(polymethyl acrylate, PMA), 폴리메틸 메타크릴레이트(polymethyl methacrylate, PMMA), 폴리카프로락톤(polycaprolactone, PCL), 폴리스티렌(polystyrene, PS), 및 폴리아크릴산(polyacrylic acid, PAA)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하고, 상기 비혼화성 블록은 폴리프로필렌옥사이드(polypropylene oxide, PPO), 폴리부틸렌 옥사이드(polybutylene oxide, PBO), 폴리헥실렌 옥사이드(polyhexilene oxide, PHO), 폴리부타디엔(polybutadiene, PB), 폴리디메틸 실록산(polydimethyl siloxane, PDMS), 폴리부틸아크릴레이트(polybutyl acrylate, PBA) 및 탄소수 2 내지 10의 알킬그룹을 가진 폴리알킬 (메트)아크릴레이트(polyalkyl (meth)acrylate, PAMA)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는, 자동차용 플라스틱 글레이징 기판.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 양친매성 블록 공중합체는 입경이 100nm 이하인 미셀(micelle) 형태인, 자동차용 플라스틱 글레이징 기판.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 광경화성 코팅층의 총 중량을 100 중량부로 할 때, 상기 가교 공중합체를 45 내지 85 중량부, 상기 무기 미립자를 10 내지 40 중량부, 상기 양친매성 블록 공중합체를 0.1 내지 30 중량부로 포함하는, 자동차용 플라스틱 글레이징 기판.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 무기 미립자는 실리카 나노 미립자, 알루미늄 옥사이드 미립자, 티타늄 옥사이드 미립자 및 징크 옥사이드 미립자로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는, 자동차용 플라스틱 글레이징 기판.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 3 내지 6 관능성 아크릴레이트계 단량체는 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(TMPTA), 트리메틸올프로판에톡시 트리아크릴레이트(TMPEOTA), 글리세린 프로폭실화 트리아크릴레이트(GPTA), 펜타에리트리톨 테트라아크릴레이트 (PETA), 및 디펜타에리트리톨 헥사아크릴레이트(DPHA)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는, 자동차용 플라스틱 글레이징 기판.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 광경화성 코팅층의 두께는 50 내지 300㎛인, 자동차용 플라스틱 글레이징 기판.
  17. 삭제
  18. 삭제
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