KR102290456B1 - 투명 플라스틱 시트 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 폴리카보네이트계 수지층을 포함하는 지지층; 및 상기 지지층 상부에 표면층으로서 유리전이온도가 120 내지 135℃인 폴리메틸메타크릴레이트계 수지층을 포함하고, 상기 폴리메틸메타크릴레이트계 수지층은 그 두께가 전체 시트 두께의 5 내지 20%이며, 시트 전체의 투과율이 ASTM D1003에 의거하여 89 내지 94% 인 투명 플라스틱 시트를 제공하며, 이는 고온 및 고습 조건에서의 변형이 최소화될 수 있음에 따라, 다양한 디스플레이 제품에 유리 대체용 윈도우 커버로서 유용하게 적용될 수 있다.

Description

투명 플라스틱 시트{Transparent Plastic Sheet}
본 발명은 투명 플라스틱 시트에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 디스플레이의 전면 보호용 커버 시트로 유용한 다층구조의 플라스틱 시트에 관한 것이다.
종래 액정표시패널용 전극 기판, 플라즈마 디스플레이 패널, 전계 발광 형광 표시관 또는 발광 다이오드의 디스플레이 소재로서 유리 소재가 많이 사용되었다. 그러나, 유리는 파손되기 쉽고 비중이 커서, 얇고 가벼움을 추구하기에는 한계가 있으며, 플렉서블 디스플레이의 구현에는 적합하지 못하였다. 이에 유리 소재를 대체할 수 있는 투명 플라스틱 소재가 주목을 끌고 있다. 플라스틱 소재는 가볍고 파손이 어려우며, 제조 원가 절감이 가능하여 기존의 유리 소재가 사용되던 분야를 대체할 경우 매우 경쟁력을 나타낼 것으로 기대되고 있다.
특히, LCD, PDP, 모바일폰, 또는 프로젝션 TV 등의 각종 디스플레이 장치가 크게 발전함에 따라 점차 이들 디스플레이 장치의 최외곽에 위치하는 보호용 커버 시트 즉, 윈도우 시트(Window Sheet)를 플라스틱 소재로 대체하고자 하는 시도가 급속도로 이루어지고 있으며, 여기서 유리를 대체하는 플라스틱 소재로는 폴리카보네이트(PC) 수지가 가장 널리 적용되고 있다. PC는 투명성, 내충격성, 내열성, 가공의 자유도, 경량성 등이 우수하여 전기·전자 기기 등의 미터 커버나 액정 디스플레이 커버는 물론, 창유리, 선루프, 계기 커버 등의 자동차용도, 채광용 지붕재나 창유리와 같은 건재용도 등에도 적용되고 있다.
플라스틱 소재를 이용한 윈도우 시트와 관련된 종래기술로는 액정 디스플레이 커버로서 투명 수지판의 표면에 UV 코트막, 이면에 위상차 필름을 구비한 투명 수지판(일본공개특허 제2000-321993호 참조)이나 내충격성이 우수한 경화피막을 피복해서 되는 폴리카보네이트 수지 적층체의 제조방법(일본공개특허 제2004-130540호 참조) 등이 개시되어 있다. 또한, 투명 플라스틱 필름 표면에 광경화성을 갖는 실세스퀴옥산 수지를 포함하는 고경도 소재를 도포하고 광경화시켜 투명성, 고표면경도, 내후성, 내약품성, 내구성 또는 내열성이 우수한 소재(일본공개특허 제2008-037101호 참조)도 개시되어 있다.
그런데, 최근 각종 기기·장치에서 소형화, 경량화, 고성능화, 및 저가격화가 진행되면서, 액정 디스플레이 커버를 비롯한 수지 성형품의 사용조건은 한층 엄격해지고 있으며, 이와 동시에 저가격화와 소량·다품종 생산에 대응하기 위해서 생산성이 높은 수지재료가 강하게 요구되고 있다. 이러한 경향속에서 유리 대체 플라스틱으로 가장 널리 사용되고 있는 PC는 표면경도가 낮고 저반사성 등의 표면 특성에 한계가 있어 보급단계로 확대하기에는 많은 제약이 따르는 상황이 되었다. 이에 따라, 플라스틱 소재의 투명성, 표면 고경도성, 내구성 및 내열성을 보다 향상시키고자 하는 연구가 다각도에서 이루어지고 있다.
현재까지 이루어진 연구 개발 동향에 따르면, 가장 안정적인 물성을 나타내는 플라스틱 시트는 PC와 PMMA가 적층 구조를 갖는 시트로 알려져 있다. PC와 PMMA의 적층 구조 시트는 투명성, 표면 고경도성, 내구성 및 내열성을 어느 정도 달성하였다고 볼 수 있으나, 고온·고습 환경에서의 높은 변형률, 낮은 내광성 및 표면 특성은 여전히 해결과제로 남아 있는 실정이다.
이에 본 발명은 고온·고습 환경에서의 변형률이 최소화된 다층 구조의 투명 플라스틱 시트를 제공하고자 한다.
본 발명에 따른 바람직한 구현예는 폴리카보네이트계 수지층을 포함하는 지지층, 및 상기 지지층 상부에 표면층으로서 유리전이온도가 120 내지 135℃인 폴리메틸메타크릴레이트계 수지층을 포함하고, 상기 폴리메틸메타크릴레이트계 수지층은 그 두께가 전체 시트 두께의 5 내지 20%이며, 시트 전체의 투과율이 ASTM D1003에 의거하여 89 내지 94 %인 투명 플라스틱 시트를 제공한다.
상기 구현예에 의한 지지층은 폴리카보네이트계 수지층으로 이루어진 단층 구조; 또는 2개의 폴리카보네이트계 수지층 및 상기 2개의 폴리카보네이트계 수지층 사이에 유리전이온도가 120 내지 135℃인 폴리메틸메타크릴레이트계 수지층을 포함하는 다층 구조이며, 상기 2개의 폴리카보네이트계 수지층 사이에 위치하는 폴리메틸메타크릴레이트계 수지층은 그 두께가 시트 전체 두께의 5 내지 20%인 것일 수 있다.
이때, 상기 투명 플라스틱 시트는 수분흡수율이 35℃의 온도 및 97%의 상대습도 조건 기준 0.15 내지 0.2 %이고, 치수 변형율이 65℃의 온도 및 90%의 상대습도 조건 기준 0.2 내지 0.25 %인 것일 수 있다.
상기 구현예에 의한 투명 플라스틱 시트는 표면층으로서의 폴리메틸메타크릴레이트계 수지층 면의 표면경도가 ASTM D3363에 의거하여 연필경도로 H 내지 2H인 것일 수 있다.
또한 상기 구현예에 의한 투명 플라스틱 시트는 ASTM D790에 의거하여 굴곡탄성률이 1.6 내지 2.3 GPa인 것일 수 있다.
또한, 상기 투명 플라스틱 시트는 85℃의 온도 및 85%의 상대습도에서 72시간 방치 조건 기준 0.0 내지 0.5mm의 휨 변화를 갖는 것일 수 있다.
본 발명의 투명 플라스틱 시트의 경우 고온 및 고습 조건에서 변형이 최소화될 수 있고, 다양한 디스플레이 제품에 유리를 대체하여 전면 보호용 커버 시트로서 보급화가 가능하다.
도 1은 지지층이 폴리카보네이트계 수지층(이하, 'PC층'으로 약칭함)으로 이루어진 단층구조인 투명 플라스틱 시트를 나타내는 단면도이다.
도 2는 지지층이 2개의 PC층 사이에 폴리메틸메타크릴레이트계 수지층(이하, 'PMMA층'으로 약칭함)이 적층되어 있는 다층 구조인 투명 플라스틱 시트를 나타내는 단면도이다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 폴리카보네이트계 수지층을 포함하는 지지층, 및 상기 지지층 상부에 표면층으로서 유리전이온도가 120 내지 135℃인 폴리메틸메타크릴레이트계 수지층을 포함하고, 상기 폴리메틸메타크릴레이트계 수지층은 그 두께가 전체 시트 두께의 5 내지 20%인 투명 플라스틱 시트를 제공할 수 있다. 이 때, 본 발명에서 상기 "투명"은 광 투과율이 ASTM D1003에 의거하여 89% 이상인 것을 의미하며, 본 발명의 바람직한 양태에 따르면, 상기 플라스틱 시트는 투과율이 89 내지 94% 인 투명한 플라스틱 시트일 수 있다.
한편, 상기 및 이하의 기재에서, 유리전이온도는 DMA(Dynamic Mechanical Analysis)를 이용하여 측정된 값으로, 구체적으로 DMA로 측정된 손실탄성계수(Loss modulus(E"))의 최대값이 나타난 온도를 유리전이온도로 정의한다. 이 값은 일반적인 정적인 시차주사열량측정법(Differential scanning calorimetry, DSC)으로 측정된 온도값보다 오차범위가 적어 보다 정밀하다고 볼 수 있다.
본 발명에서 상기 PC층은 폴리카보네이트계 수지를 포함하는 것을 의미하며, 이때, 폴리카보네이트계 수지는 예를 들면 방향족 디히드록시화합물 단독 또는 방향족 디히드록시화합물과 소량의 폴리히드록시화합물과 포스겐의 계면중합법에 의해 얻어지는 것일 수도 있고, 방향족 디히드록시화합물과 탄산의 디에스테르와의 에스테르교환반응에 의해 제조된 선형 또는 분지형 폴리카보네이트계 수지일 수도 있다.
상기 폴리카보네이트계 수지의 분자량은 통상의 압출성형에 의해 시트를 제조할 수 있는 것이라면 이에 한정되지는 않으나, 중량평균분자량이 10,000 내지 200,000 인 것이 바람직하며, 40,000 내지 80,000인 것이 보다 바람직하다. 또한, 상기 폴리카보네이트계 수지는 유리전이온도가 140 내지 150℃인 것일 수 있고, 1.55 내지 1.60의 굴절률을 갖는 것일 수 있다. 상기 폴리카보네이트계 수지에는 일반적으로 사용되는 각종 첨가제가 포함될 수 있는데, 가능한 첨가제로서는 예를 들면, 산화방지제, 착색방지제, 자외선흡수제, 광확산제, 난연제, 이형제, 활제, 대전방지제, 염안료 등이 있으나 이에 한정되지는 않는다.
한편, 본 발명에서 고온 및 고습 조건에서 변형이 최소화될 수 있는 투명 플라스틱 시트를 제공하는 일 방안으로, 상기 PMMA층의 유리전이온도를 제어한다.
유리전이온도를 높이면 궁극적으로 수분에 의한 열적 특성의 저하를 방지할 수 있고, 이로써 궁극적으로 고온 및 고습 조건에서의 변형율을 줄일 수 있다.
PMMA층의 유리전이온도를 높이는 일환으로는 고분자 쇄 내에 가교구조를 형성하여 내열도를 향상시키는 방법을 들 수 있으며, 그 방법에 한정이 있는 것은 아니다. 이때 고분자 쇄 내 가교의 정도를 제어함으로써 유리전이온도를 의도하는 정도로 조절할 수 있음은 물론이다.
바람직한 일 예로 본 발명의 PMMA층은 유리전이온도가 120 내지 135 ℃인 것이다. 본 발명에서 상기 범위의 유리전이온도를 갖는 폴리메틸메타크릴레이트계 수지(이하, 'PMMA수지'로 약칭함)는 일예로 스티렌계 단량체와, 메틸메타크릴레이트 및 말레인산무수물을 포함하는 수지 조성으로부터 얻어진 공중합체를 들 수 있으며, 구체적인 일예로 스티렌 15 내지 70중량%, 메틸메타크릴레이트 25 내지 80중량% 및 말레인산무수물 5 내지 50중량%를 중합하여 얻어진 것일 수 있다.
이와 같이 얻어진 PMMA 수지층은 통상의 PMMA 수지, 일예로 메틸메타크릴레이트 단독중합체의 유리전이온도가 100 내지 110℃인 것에 비하여 현저히 높은 유리전이온도를 나타낸다.
본 발명의 투명 플라스틱 시트에 있어서 표면층으로서의 PMMA층의 유리전이온도가 120℃ 보다 낮으면 수분에 영향을 많이 받고 이로 인하여 각 층의 변형률의 차이가 커 결과적으로 최종 시트의 신뢰성이 현저히 떨어질 수 있다.
상기와 같은 유리전이온도 범위를 갖는 PMMA층은 수분흡수율이 35℃의 온도 및 97%의 상대습도 조건 기준 0.15 내지 0.2 %이고, 치수 변형율이 65℃의 온도 및 90%의 상대습도 조건 기준 0.2 내지 0.25 %를 나타내는 투명 플라스틱 시트를 제공할 수 있도록 한다.
이와 같은 PMMA층은 표면층으로서 포함될 수 있으며, 그 두께는 전체 시트 두께의 5 내지 20%인 것이 바람직하다. 표면층으로서의 PMMA층의 두께가 전체 시트 두께의 5% 미만일 경우 경도가 낮아져 바람직하지 못하고, 두께가 전체 시트 두께의 20%를 초과할 경우 치수 변형이 커지므로 적절하지 않다.
한편, 이와 같은 유리전이온도가 높은 PMMA층은 표면층 뿐만 아니라 PC층을 포함하는 지지층 내에도 포함될 수 있는데, 이러한 투명 플라스틱 시트의 구조와 관련하여 보다 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
상기 지지층은 도 1에 나타낸 것과 같이 PC층으로 이루어진 단층 구조이거나 도 2에 나타낸 것과 같이 2개의 PC층 및 상기 2개의 PC층 사이에 유리전이온도가 120 내지 135 ℃인 PMMA층이 포함되어있는 다층 구조로 이루어져 있을 수 있다.
후자와 같이 지지층이 2개의 PC층 사이에 PMMA층이 적층되어 있는 3층 구조로 이루어져 있을 경우, 시트의 구조가 상대적으로 대칭 구조를 이루게 되므로 지지층이 PC층으로만 이루어진 단층 구조인 경우보다 휘어짐 및 뒤틀림 등의 변형이 보다 최소화될 수 있다. 다만, 시트를 4층 이상의 구조로 형성하는 것은 제조적으로도 까다로울 뿐만 아니라 PC의 비율이 낮아지므로 충격강도가 저하되고 신뢰성 개선에 대한 의미도 희석될 수 있으므로, 최대 4층까지로 시트를 구성하는 것이 바람직할 수 있다.
지지층에 PMMA층을 추가로 포함시킬 경우, 기재층에 포함되는 PMMA층도 표면층과 같이 유리전이온도가 120 내지 135℃인 PMMA수지를 포함하는 것이 바람직한데, 상기 범위보다 낮은 유리전이온도를 갖는 PMMA수지를 사용할 경우 수분에 영향을 많이 받고 이로 인하여 각 층의 변형률의 차이가 커 결과적으로 최종 시트의 신뢰성이 현저히 떨어질 수 있다. 이때, 지지층 내에 포함되는 PMMA층의 두께는 전체 시트 두께의 5 내지 20%인 것이 경도 및 신뢰성을 최적화하는 측면에서 바람직할 수 있으며, 충격강도를 안정적으로 향상시키기 위해서는 시트의 최하층인 바닥층에 PC층이 형성되는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 바람직한 양태에 따르면, 투명 플라스틱 시트는 표면층에 유리전이온도가 높은 PMMA층을 포함하며, 이로써 ASTM D3363에 의거한 표면층 방향의 표면경도가 연필경도로 H 내지 2H을 충족할 수 있다.
또한 투명 플라스틱 시트는 ASTM D790 기준 굴곡탄성률이 1.6 내지 2.3 GPa을 충족할 수 있다.
통상 PC수지의 경우 표면경도가 B 내지 2B이고, 굴곡 탄성률이 1 내지 1.6이지만, 표면층에 상기 유리전이온도가 높은 PMMA수지층을 포함함에 따라 표면경도와 굴곡강도를 각각 H 내지 2H 및 1.6 내지 2.3로 향상시킬 수 있다.
특히, 본 발명의 바람직한 양태에 따르면, 상기 투명 플라스틱 시트는 85℃의 온도 및 85%의 상대습도에서 72시간 방치 조건 하에서 휨 정도가 0.0 내지 0.5mm일 수 있다. 본 발명에 따른 투명 플라스틱 시트가 디스플레이 전면 보호용 시트 즉, 윈도우 커버로 적용될 것을 고려하면, 상기 휨변화를 나타내는 것은 매우 의미가 있을 수 있다.
통상적으로 표면층이 PMMA층인 윈도우 커버 시트의 경우 동일 조건에서 휨 정도가 1mm이상이기 때문에 장치의 변형과 불량을 발생시킬 가능성이 매우 높지만, 본 발명에 따른 투명 플라스틱 시트는 85℃의 온도 및 85%의 상대습도를 갖는 고온 고습의 환경에 노출되어도 그 변화율이 낮아 최종 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
나아가, 본 발명의 투명 플라스틱 시트는 표면층 상부에 내찰상성을 향상시키기 위해 열경화 또는 활성 에너지선에 의해 경화된 하드코팅층을 추가적으로 적층할 수 있다. 하드 코팅층 형성에 사용되는 수지의 경우 도장(塗裝) 라인과의 적정(適正)성을 고려하여 하드코트제로서 시판되고 있는 것 가운데 적절히 선택한 것이라면 가능하며, 필요에 따라 유기용제 외에, 자외선흡수제, 광안정제, 산화방지제 등의 각종 안정제나 레벨링제, 소포제, 증점제, 대전방지제, 방담제(防曇劑) 등의 계면활성제 등을 적절히 첨가할 수 있다.
한편, 본 발명에서 PC층을 포함하는 지지층 및 그 상부에 표면층으로 PMMA층을 포함하는 상기 다층 구조의 투명 플라스틱 시트는 공압출에 의해 제조될 수 있다. 이때, 공압출을 위한 압출기는 지지층을 압출하는 메인 압출기와 표면층을 구성하는 서브 압출기에 의해 구성되며, 서브 압출기는 메인 압출기보다 소형의 것이 채용되는 것이 바람직하다. 이때, 메인 압출기의 온도조건은 통상 230 내지 290℃, 바람직하게는 240 내지 280℃이고, 서브 압출기의 온도조건은 220 내지 270℃, 바람직하게는 230 내지 260℃일 수 있으며, 수지 중의 이물질을 제거하기 위해 압출기의 다이스로부터 상류 측에 폴리머 필터를 설치하는 것이 바람직할 수 있으나 이에 한정되지는 않는다.
투입된 수지를 적층하는 방법으로서는, 다이 내부에서 서로 다른 수지가 시트형상으로 성형되는 멀티 매니폴드방식이나, 수지가 각각 T 다이 등의 시트 성형 다이에 도입되어 시트형상으로 성형되는 피드블록방식 등의 공지의 방법을 사용할 수 있다. 이때, 다이의 온도로서는, 250 내지 320℃, 바람직하게는 270 내지 300℃이고, 성형 롤 온도로서는 통상 100 내지 190℃, 바람직하게는 110 내지 180℃이나, 통상의 공압출 방법이라면 이에 한정되지 않는다.
이때, 메인 압출기와 서브 압출기의 속도를 제어하여 각 층의 두께를 제어할 수 있는데, 본 발명의 바람직한 양태에 따르면, 상술한 바와 같이 PMMA층인 표면층은 시트 전체 두께에서 차지하는 두께 비율이 5 내지 20%로 형성되는 것이 바람직하다. 마찬가지로 지지층 내에 포함되는 PMMA층의 두께 또한 시트 전체 두께에서 차지하는 두께 비율이 5 내지 20%로 형성되도록 제어하는 것이 바람직하다.
실시예
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 이에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
147℃의 유리전이온도를 갖는 폴리카보네이트 수지(LG 화학)와 유리전이온도가 129℃인 PMMA 수지(Styrene 15 내지 70%, Methylmethacrylate 25 내지 80% 및 Maleic anhydride 5 내지 50% 삼원공중합 PMMA 수지)를 각각 준비하였다. 또한, 지지층을 형성하는 압출기는 배럴 직경 150 ㎜, 스크류의 L/D=35, 실린더 온도 270℃로 설정하고, 표면층을 형성하는 압출기는 배럴 직경 45 ㎜, 스크류의 L/D=35, 실린더 온도 245℃로 설정하였다. 이어서 지지층을 형성하는 압출기에는 상기 준비한 폴리카보네이트 수지를 투입하고, 표면층을 형성하는 압출기에는 PMMA 수지를 투입한 후, 2종류의 수지를 동시에 용융 압출하였다.
다이(die)패드 내 온도는 각각 270 과 245℃로 설정하고, 다이 내에서 적층 및 일체화된 수지가 경면 마무리된 가로형 배치의 3개의 폴리싱 롤을 지나도록 유도하였다. 이때, 1번 롤의 온도는 100℃, 2번 롤의 온도는 130℃, 3번 롤의 온도는 120℃로 설정하였고, 메인 압출기(지지층 형성 압출기)와 서브 압출기(표면층 형성 압출기) 회전수는 토출량비가 메인/서브=85/15이 되도록 설정하여 표면층이 0.15mm 두께를 갖는 투명 플라스틱 시트(두께 1mm)를 제조하였다.
실시예 2 및 3
유리전이온도가 각각 120℃인 삼원공중합 PMMA 수지와 130℃인 삼원공중합 PMMA 수지를 사용한 것을 제외하고 상기 실시예 1과 동일한 방법을 이용하여 실시예 2 및 3을 제조하였다.
실시예 4
지지층을 형성하는 압출기로서 제 1 압출기(배럴 직경 150㎜, 스크류의 L/D=35, 실린더 온도 270℃), 제 2 압출기(배럴 직경 45㎜, 스크류의 L/D=35, 실린더 온도 245 ℃) 및 제 3 압출기(배럴 직경 45㎜, 스크류의 L/D=35, 실린더 온도 245 ℃)를 구비하고, 순서대로 PC 수지, 삼원공중합 PMMA 수지, PC 수지를 투입하여 지지층을 형성한 것을 제외하고 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 공압출을 수행하였다. 이때, 제 1 압출기, 제 2 압출기, 제 3 압출기 및 서브 압출기의 토출량 비가 70:15:15중량비가 되도록 설정하여 표면층은 여전히 0.15mm이되, 제 1 지지층(PC, 바닥층), 제 2 지지층(PMMA, 중간층), 제 3 지지층(PC, 경계층)의 두께는 각각 0.1mm, 0.15mm, 0.6mm가 되도록 투명 플라스틱 시트(두께 1mm)를 제조하였다.
비교예 1 및 2
각각 유리전이온도가 115℃인 삼원공중합 PMMA수지와 140℃인 삼원공중합 PMMA 수지를 사용한 것을 제외하고 상기 실시예 1과 동일한 방법을 이용하여 비교예 1 및 2에 따른 시트들을 제조하였다.
비교예 3
표면층을 형성하는 수지로 유리전이온도가 110℃인 일반 PMMA(MMA의 중합체)를 사용한 것을 제외하고 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 투명 플라스틱 시트를 제조하였다.
비교예 4 및 5
표면층의 두께가 전체 시트 두께의 3%에 해당하는 0.03mm 및 25%에 해당하는 0.25mm가 되도록 시트를 제조한 것을 제외하고 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 비교예 4 및 5에 따른 시트들을 제조하였다.
상기 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 5에 대한 물성 평가를 하기와 같이 실시하여 그 결과를 표면층의 유리전이 온도에 따른 평가 결과, 시트 구성에 따른 평가 결과 및 표면층의 두께에 따른 평가결과로 나누어 각각 하기 표 1 내지 3에 반영하였다.
측정예
1) 헤이즈 및 투과율 측정: ASTM D1003 규격에 따라 측정 헤이즈 및 투과율을 각각 측정하였다.
2) 굴곡탄성률 측정: ASTM D790 규격에 따라 3점 벤딩 시험(3-point bending test)을 실시하였다.
3) 표면경도(연필경도) 측정: ASTM D3363 규격에 따라, Mitsubishi사 제조 연필(Mitsubishi 6B∼9H)을 사용하여 전동식 1kg 하중 기준으로 표면 경도를 측정하였다.
4) 휨(Curl) 특성 측정: 사이즈 65X135(mm)의 샘플을 각각 16개씩 준비한 다음, 스틸자 또는 Gab gauge를 이용하여 테스트 전 가장자리의 휨(Curl) 정도를 측정하였다. 이어서, 85℃의 온도 및 85%의 습도 조건 하에서 72hr동안 두어 신뢰성 테스트한 다음, 샘플을 상온에서 30분간 방치하고 신뢰성 평가 이후 휨 정도를 측정하였다. 이때, 테스트 전 및 후에 각각 측정된 휨 값 중 최대값을 선택하여 그 차이를 최종 휨 특성으로 반영하였다.
5) 수분흡수율: 10mm*10mm 규격의 시편을 준비하여 35℃/97% 조건 하에서 24시간 방치하여 수분흡수율을 평가하였다.
6) 치수변화율: 10mm*10mm 규격의 시편을 준비하여 60℃/90% 조건 하에서 24시간 동안 치수변화율을 측정하였다.
실시예1 실시예2 실시예 3 비교예 1 비교예 2
표면층의 Tg(℃) 129 120 130 115 140
헤이즈 (%) 0.06 0.05 0.07 0.04 0.19
투과율 (%) 93.14 93.17 92.98 93.18 92.07
굴곡탄성률 (GPa) 2.09 2.07 2.07 2.07 2.07
표면경도
(연필경도)		 2H 2H H 2H HB
휨 정도
(ΔWarpage, mm)		 0.22 0.37 0.29 0.67 0.21
수분흡수율(%) 0.18 0.31 0.17 0.40 0.16
치수변화율(%) 0.21 0.25 0.20 0.30 0.20
상기 표 1의 분석을 통하여 알 수 있듯이, 표면층(PMMA층) 유리전이온도가 120℃이상 135℃이하인 실시예 1 내지 3의 경우, 유리전이온도가 120℃ 미만인 PMMA층을 갖는 비교예 1에 비해 휨특성이 우수하게 나타났고, 유리전이온도가 135℃을 초과하는 비교예 2에 비해 표면경도가 월등히 우수한 것으로 나타났다.
실시예1 실시예 4 비교예 3
표면층(PMMA층 Tg) 129℃ 129℃ 110℃
(일반 PMMA)
지지층 PC PC+PMMA+PC PC
헤이즈 (%) 0.06 0.06 0.05
투과율 (%) 93.14 93.17 93.15
굴곡탄성률 (GPa) 2.09 2.18 2.07
표면경도 (연필경도) 2H 2H 2H
휨 정도 (ΔWarpage, mm) 0.22 0.17 1.04
수분흡수율(%) 0.18 0.17 0.44
치수변형율(%) 0.21 0.20 0.40
상기 표 2에서 확인할 수 있듯이, 유리전이온도가 120℃ 이상으로 높은 PMMA 수지층을 표면층으로 하는 실시예 1 및 4의 경우 헤이즈, 투과율, 굴곡탄성률 특성에서는 PC와 일반 PMMA가 적층된 통상의 구조인 비교예 3과 큰 차이를 나타내지 않으나, 표면경도와 ball 충격강도가 현저하게 향상되었음을 확인할 수 있었다. 특히, 실시예는 고온·고습 환경에 노출된 후에도 휨 정도의 변화가 적어 신뢰성이 현저히 우수한 것이 확인되었으며, 이는 2층 구조보다 4층 구조에서 보다 향상되는 것으로 나타났다.
실시예1 비교예 4 비교예 5
표면층 두께 비율 15% 3% 25%
헤이즈 (%) 0.06 0.1 0.05
투과율 (%) 93.14 92.02 93.15
굴곡강도 (GPa) 2.09 1.75 2.26
표면경도 (연필경도) 2H HB 2H
휨 정도 (ΔWarpage, mm) 0.22 0.23 0.56
수분흡수율(%) 0.18 0.28 0.35
치수변형율(%) 0.21 0.25 0.28
또한, 표면층의 두께에 따른 시트의 물성은 상기 표 3과 같다. 즉, 표면층으로서의 PMMA층이 차지하는 비율이 전체 시트 두께 중 5% 미만일 경우(비교예 4) 연필경도 물성이 낮아 표면 스크레치가 발생할 것으로 예상되었고, 20%를 초과할 경우(비교예 5) 휨 정도가 높아 고온 및 고습 조건에서의 변형율 최소화 효과가 기대에 크게 못 미치는 것으로 나타났다.

Claims (6)

  1. 폴리카보네이트계 수지층을 포함하는 지지층, 및 상기 지지층 상부에 표면층으로서 유리전이온도가 120 내지 135℃인 폴리메틸메타크릴레이트계 수지층을 포함하고,
    상기 폴리메틸메타크릴레이트계 수지층은 그 두께가 전체 시트 두께의 5 내지 20%이며,
    시트 전체의 투과율이 ASTM D1003에 의거하여 89 내지 94 %인 투명 플라스틱 시트로,
    상기 폴리메틸메타크릴레이트계 수지층에 포함되는 폴리메틸메타크릴레이트계 수지는 스티렌 15 내지 70중량 %, 메틸메타크릴레이트 25 내지 80중량% 및 말레인산무수물 5 내지 50 중량%를 중합하여 얻어진 것인, 투명 플라스틱 시트.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 지지층은 폴리카보네이트계 수지층으로 이루어진 단층 구조; 또는 2개의 폴리카보네이트계 수지층 및 상기 2개의 폴리카보네이트계 수지층 사이에 유리전이온도가 120 내지 135℃인 폴리메틸메타크릴레이트계 수지층을 포함하는 다층 구조이며,
    상기 2개의 폴리카보네이트계 수지층 사이에 위치하는 폴리메틸메타크릴레이트계 수지층은 그 두께가 시트 전체 두께의 5 내지 20%인 것임을 특징으로 하는 투명 플라스틱 시트.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 투명 플라스틱 시트는 수분흡수율이 35℃의 온도 및 97%의 상대습도 조건 기준 0.15 내지 0.2 %이고, 치수 변형율이 65℃의 온도 및 90%의 상대습도 조건 기준 0.2 내지 0.25 %인 것을 특징으로 하는 투명 플라스틱 시트.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 투명 플라스틱 시트는 표면층으로서의 폴리메틸메타크릴레이트계 수지층 면의 표면경도가 ASTM D3363에 의거하여 연필경도로 H 내지 2H인 것임을 특징으로 하는 투명 플라스틱 시트.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 투명 플라스틱 시트는 ASTM D790에 의거하여 굴곡탄성률이 1.6 내지 2.3 GPa인 것임을 특징으로 하는 투명 플라스틱 시트.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 투명 플라스틱 시트는 85℃의 온도 및 85%의 상대습도에서 72시간 방치 조건 하에서 휨 정도가 0.0 내지 0.5mm인 것임을 특징으로 하는 투명 플라스틱 시트.
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