KR20170015624A

KR20170015624A - Imd 필름 및 이의 제조 방법

Info

Publication number: KR20170015624A
Application number: KR1020150107399A
Authority: KR
Inventors: 윤홍승; 진봉재; 김윤하
Original assignee: 주식회사 나노기술
Priority date: 2015-07-29
Filing date: 2015-07-29
Publication date: 2017-02-09

Abstract

제품을 사출 성형하여 형성하는 동시에 제품의 표면에 인쇄에 의해 형성된 패턴(pattern)이 나타나도록 하는 IMD(in mold decoration) 작업에 사용되는 IMD 필름, 및 IMD 필름의 제조 방법이 개시된다. 개시된 IMD 필름은, 베이스 이형 필름(base release film), 베이스 이형 필름에 적층되는 것으로, 졸(sol) 또는 겔(gel) 상태이나 자외선 조사(照射)에 의해 경화되는 무기재료 코팅층(coating layer), 무기재료 코팅층에 적층되는 것으로, 패턴이 인쇄에 의해 형성된 인쇄층, 및 인쇄층에 적층되는 것으로, 접착력을 높여주는 성분을 포함하는 프라이머층(primer layer)을 구비한다. 무기재료 코팅층의 재료는, 실란계 수지(silane-based resin) 및 실록산계 수지(siloxane-based resin)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 수지, 및 자외선을 흡수하여 무기재료 코팅층에 포함된 수지를 중합시키는 광중합 개시제를 포함한다. 베이스 이형 필름은 IMD 작업 후에 무기재료 코팅층에서 분리 제거된다.

Description

IMD 필름 및 이의 제조 방법{In mold decoration film and method for fabricating the same}

본 발명은 IMD(in mold decoration)에 사용되는 IMD 필름과 이의 제조 방법에 관한 것이다.

IMD(in mold decoration)은 플라스틱 제품이나 세라믹 제품 등을 사출 성형할 때 금형 내에 인쇄 패턴이 적층된 필름(film)을 끼워 넣어, 사출 성형과 동시에 금형 내에서 플라스틱 제품이나 세라믹 제품 등의 표면에 인쇄 패턴을 전사하는 기술을 말하고, IMD 필름은 IMD에 사용되는 필름을 말한다. IMD 필름은 스마트폰, 노트북 PC, 디지털 카메라 등의 케이스와, 그 외 가전제품의 케이스, 화장품 용기, 자동차 부품의 표면 장식과 표면 보호를 목적으로 널리 사용되고 있다. IMD 필름은 일반적으로 이형 필름과, 상기 이형 필름 상에 적층된 하드 코팅층과, 하드 코팅층 상에 적층된 인쇄층과, 상기 인쇄층과 금형에 사출 주입된 수지 사이의 접착력을 높여주는 프라이머층을 구비한다.

종래의 IMD 필름은 그 제조 과정에서 하드 코팅층이 흘러내리지 않고 형태를 유지하고, 하드 코팅층의 과도한 점착 특성으로 인해 기계 장치가 오염되지 않게 하기 위하여, 열 또는 광 조사에 의한 반경화 과정을 필요로 한다.

열에 의한 반경화 방식은 이소시아네이트계(isocyanate-based) 열경화 개시제를 하드 코팅층 소재에 투입하고 열을 가하여 경화하는 방식으로, 광 조사에 의한 반경화 방식에 비하여 하드 코팅층의 표면 경도가 저하되어 IMD를 적용한 사출 성형 제품의 표면 보호에 미흡할 수 있다. 한편, 광 조사에 의한 반경화 방식은 적절한 광 조사 정도를 제어하기 어려워 하드 코팅층이 사출 성형전에 과도하게 경화될 수 있고, 이로 인해 IMD 필름을 롤(roll) 형태로 권취할 때 블록킹(blocking) 현상이 발생하여 IMD 필름 양품 수율이 저하되거나 IMD를 적용한 사출 성형 제품의 표면에 크랙(crack)이 발생될 수 있다.

한편, 종래의 IMD 필름은 열 또는 광 조사에 의해 반경화된 하드 코팅층과 인쇄층 사이의 접착력을 높여주기 위한 프라이머층을 더 구비한다. 따라서, 하드 코팅층 위에 상기 프라이머층을 적층하는 공정을 필요로 하여 생산성이 저하되고, 원가가 증대된다.

대한민국 등록특허공보 제10-0559677호

본 발명은, IMD 작업에 적용하기에 앞서 IMD 필름을 반경화하는 과정을 필요로 하지 않으며, 제품 형상에 대한 추종성과 경도가 향상되는 IMD 필름과, 이의 제조 방법을 제공한다.

또한 본 발명은 인쇄층을 보호하는 코팅층과 인쇄층 사이에 점착력을 높여주기 위한 별도를 프라이머층을 필요로 하지 않는 IMD 필름과, 이의 제조 방법을 제공한다.

본 발명은, 제품을 사출 성형하여 형성하는 동시에 상기 제품의 표면에 인쇄에 의해 형성된 패턴(pattern)이 나타나도록 하는 IMD(in mold decoration) 작업에 사용되는 IMD 필름으로서, 베이스 이형 필름(base release film), 상기 베이스 이형 필름에 적층되는 것으로, 졸(sol) 또는 겔(gel) 상태이나 자외선 조사(照射)에 의해 경화되는 무기재료 코팅층(coating layer), 상기 무기재료 코팅층에 적층되는 것으로, 상기 패턴이 인쇄에 의해 형성된 인쇄층, 및 상기 인쇄층에 적층되는 것으로, 접착력을 높여주는 성분을 포함하는 프라이머층(primer layer)을 구비하고, 상기 무기재료 코팅층의 재료는, 실란계 수지(silane-based resin) 및 실록산계 수지(siloxane-based resin)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 수지, 및 자외선을 흡수하여 상기 무기재료 코팅층에 포함된 수지를 중합시키는 광중합 개시제를 포함하고, 상기 베이스 이형 필름은 상기 IMD 작업 후에 상기 무기재료 코팅층에서 분리 제거되는 IMD 필름(in mold decoration film)을 제공한다.

상기 무기재료 코팅층의 재료는 유기물을 포함하지 않을 수 있다.

본 발명의 IMD 필름은, 상기 프라이머층에 적층되는 것으로, 상기 IMD 작업 전에 상기 프라이머층에서 분리 제거되는 커버 이형 필름(cover release film)을 더 구비할 수 있다.

상기 무기재료 코팅층과 상기 인쇄층은 양 자 사이에 점착력을 높여주는 다른 층이 개재되지 않고 직접 점착될 수 있다.

또한 본 발명은, 제1 이형 필름(release film), 상기 베이스 이형 필름에 적층되는 것으로, 졸(sol) 또는 겔(gel) 상태이나 자외선 조사(照射)에 의해 경화되는 무기재료 코팅층(coating layer), 및 상기 무기재료 코팅층에 적층되는 제2 이형 필름을 구비한 제1 반제품을 제조하는 제1 반제품 제조 단계, 제3 이형 필름, 상기 제3 이형 필름에 적층된 것으로, 접착력을 높여주는 성분을 포함하는 프라이머층(primer layer), 및 상기 프라이머층에 적층되는 것으로, 패턴(pattern)이 인쇄에 의해 형성된 인쇄층을 구비한 제2 반제품을 제조하는 제2 반제품 제조 단계, 상기 제1 반제품에서 상기 제2 이형 필름을 분리하는 제2 이형 필름 분리 단계, 및 상기 제2 이형 필름을 분리하여 노출된 상기 무기재료 코팅층의 측면이 상기 인쇄층의 노출된 측면에 점착되도록, 상기 제2 이형 필름이 분리된 제1 반제품과 상기 제2 반제품을 합지(合紙)하는 제1 반제품 및 제2 반제품 합지 단계를 구비하고, 상기 무기재료 코팅층의 재료는, 실란계 수지(silane-based resin) 및 실록산계 수지(siloxane-based resin)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 수지, 및 자외선을 흡수하여 상기 무기재료 코팅층에 포함된 수지를 중합시키는 광중합 개시제를 포함하는 IMD 필름 제조 방법을 제공한다.

본 발명의 IMD 필름 제조 방법은, 상기 제1 반제품 및 제2 반제품 합지 단계 이후에, 상기 제3 이형 필름을 분리하는 제3 이형 필름 분리 단계를 더 구비할 수 있다.

상기 제1 반제품 제조 단계는, 상기 제1 이형 필름의 일 측면에 액상(液狀)의 코팅제를 도포하는 코팅제 도포 단계, 상기 제1 이형 필름에 도포된 코팅제를 건조시켜 용제(solvent)를 증발시킴으로써 상기 무기재료 코팅층을 형성하는 건조 단계, 및 상기 무기재료 코팅층의 노출된 측면에 상기 제2 이형 필름을 부착하는 제2 이형 필름 부착 단계를 구비할 수 있다.

상기 코팅제 도포 단계는, 슬롯 다이(slot die), 콤마 롤러(comma roller), 및 마이크로 그라비아 롤러(micro gravure roller) 중 하나를 사용하여 상기 액상의 코팅제를 도포하는 단계를 구비할 수 있다.

상기 제2 반제품 제조 단계는, 상기 제3 이형 필름에 상기 프라이머층을 적층 형성하는 프라이머층 형성 단계, 및 상기 프라이머층의 노출된 측면에 그라비아 인쇄(gravure printing)에 의해 상기 인쇄층을 형성하는 인쇄층 형성 단계를 구비할 수 있다.

본 발명의 IMD 필름은 IMD(in-mold decoration) 작업에 적용하기 위해 금형에 삽입 탑재하기 전에 IMD 필름의 무기재료 코팅층을 반경화하는 과정을 필요로 하지 않는다. 따라서, 무기재료 코팅층의 유연성이 커서 복잡한 3차원 형상의 제품 경우에도 그 제품 형상에 대한 추종성이 매우 뛰어나며, IMD 작업 생산성이 향상된다.

본 발명은, 무기재료 코팅층을 형성하는 재료의 특성상 IMD 작업 후에 자외선을 조사하는 것만으로도 무기재료 코팅층이 충분히 경화되어 제품의 표면 경도가 크게 향상된다. 또한, 무기재료 코팅층을 형성하기 위해 액상의 코팅제를 도포할 때 상기 코팅제의 유속을 조절함으로써 무기재료 코팅층의 두께를 쉽게 조절할 할 수 있으며, 이를 통해 제품 표면의 경도를 쉽게 조정할 수 있다.

본 발명의 IMD 필름은 롤투롤(roll-to-roll) 공정으로 생산할 수 있어 생산성이 높고, IMD 필름의 두께 균일성 및 평탄도 등이 우수하다. 또한, 무기재료 코팅층의 재료 특성상 무기재료 코팅층과 인쇄층 사이에 점착력을 높여주기 위한 별도의 프라이머층이 추가로 도포되지 않는다. 따라서, 제조 방법이 단순하고, 생산성이 향상되며, 원가가 절감된다.

본 발명의 IMD 필름은 내마모성, 내화학성, 발수(撥水) 특성, 방오(防汚) 특성이 우수하며, 무기재료 코팅층을 형성하기 위한 코팅제에 기능성 재료를 추가하여 다양한 표면 특성을 부가할 수도 있다.

또한, 본 발명의 IMD 필름을 이용한 IMD 작업 과정에서 제품의 사출 성형 후에 자외선을 조사하여 무기재료 코팅층을 경화할 때 마스킹(masking)과 같은 방법으로 제품의 특정 부분에만 IMD 필름이 도포된 제품을 만들 수도 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 IMD 필름을 도시한 단면도이다.
도 2 내지 도 7은 도 1의 IMD 필름을 제조하는 방법을 순차적으로 도시한 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 IMD 필름, 및 이의 제조 방법을 상세하게 설명한다. 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자 또는 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 IMD 필름을 도시한 단면도로서, 이를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 IMD 필름(1)은 제품(미도시)을 사출 성형하여 형성하는 동시에 상기 제품의 표면에 인쇄에 의해 형성된 패턴(pattern)(미도시)이 나타나도록 하는 IMD(in mold decoration) 작업에 사용된다. 상기 IMD 필름(1)은 베이스 이형 필름(base release film)(3), 베이스 이형 필름(3)에 적층되는 무기재료 코팅층(coating layer)(4), 무기재료 코팅층(4)에 적층되는 인쇄층(9), 및 인쇄층(9)에 적층되는 프라이머층(primer layer)(8)을 구비한다.

상기 인쇄층(9)은 상기 사출 성형 제품의 표면에 나타나는 패턴이 인쇄에 의해 형성된 층이다. 상기 프라이머층(8)은 접착력을 높여주는 성분을 포함한다. IMD 작업 과정에서 IMD 필름(1)이 사출 성형 금형 내에 삽입 안착되고, 예컨대, 수지, 세라믹(ceramic) 등의 용융된 사출 재료가 상기 사출 성형 금형 내에 주입된 때, 상기 프라이머층(8)이 상기 사출 재료와 인쇄층(9) 사이의 접착력을 높여준다.

무기재료 코팅층(4)은 졸(sol) 또는 젤(gel) 상태의 층(layer)으로, 자외선(UV: ultraviolet ray)이 조사(照射)되면 단단하게 경화되는 성질을 갖는다. 무기재료 코팅층(4)의 재료에는, 기본 수지(base resin)인 올리고머와, 반응성 희석제로서 역할을 하는 모노머와, 광중합 개시제와, 소량의 첨가제가 포함된다. 사출 성형된 제품(미도시)의 표면을 충격에 강하도록 경화시키고, 상기 제품 표면의 방습성(防濕性), 발수성(撥水性), 방식성(防蝕性)이 향상되도록, 상기 올리고머 및 모노머로서는 실란계 수지(silane-based resin) 및 실록산계 수지(siloxane-based resin)로 이루어진 군(群)에서 선택된 적어도 하나의 수지가 포함된다. 예를 들어, 실란계 수지에는 이소부틸 트리메톡시 실란, 이소옥틸 트리메톡시 실란 등이 있고, 실록산계 수지에는 폴리아크릴 실록산(Polyacrylsiloxane), 폴리아크릴-우레탄 실록산(Polyacryl-uratansiloxane), 폴리에폭시 실록산(polyepoxysilxone) 등이 있다. 또한, 상기 무기재료 코팅층(4)의 재료로서 유기물은 포함되지 않는다. 상기 광중합 개시제는 자외선을 흡수하여 라디칼 혹은 양이온을 생성시켜 무기재료 코팅층(4)에 포함된 수지(resin)의 중합을 개시하는 역할을 한다.

무기재료 코팅층(4)의 재료로서 실란계 수지 또는 실록산계 수지가 적용됨으로써 자외선 조사에 의해 무기재료 코팅층(4)이 경화될 때 수축되지 않고 이완되는 특성이 있고, 이로 인해 사출 성형 제품 표면에서 경화될 상기 제품의 변형이 방지되는 효과가 있다. 또한, 무기재료 코팅층(4)의 재료로서 유기물이 포함되지 않고 무기물이 포함되므로 무기재료 코팅층(4)이 경화되었을 때 경도(硬度)가 커져 사출 성형 제품의 표면 손상 억제 효과가 향상된다.

베이스 이형 필름(3)은 예컨대, PET(Polyethylene phthalate)와 같은 수지로 된 플렉서블(flexible)한 필름이다. 베이스 이형 필름(3)은 IMD 작업 후, 구체적으로, IMD 필름(1)을 사출 성형 금형 내에 삽입 안착하고, 사출 재료를 주입하여 제품을 성형하고, 상기 제품 표면에 자외선을 조사하여 무기재료 코팅층(4)을 경화시킨 후에, 상기 무기재료 코팅층(4)에서 분리 제거된다. 베이스 이형 필름(3)이 무기재료 코팅층(4)에서 쉽게 박리되도록 베이스 이형 필름(3)의 무기재료 코팅층(4)과 대면(對面)하는 측면에는 이형제(離形劑)가 도포된다. 상기 이형제는 예컨대, 실리콘계 수지(silicone-based resin), 아크릴계 수지(acrylic-based resin), 또는 플루오르계 수지(fluorine-based resin)의 이형제일 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 IMD 필름(1B)(도 7 참조)은 프라이머층(8)에 적층되는 커버 이형 필름(cover release film)(7)(도 7 참조)을 더 구비할 수도 있다. 상기 커버 이형 필름(7)은 프라이머층(8)을 보호하고 오염을 방지하며, 베이스 이형 필름(3)과 동일한 재질의 필름일 수 있다. 상기 커버 이형 필름(7)은 IMD 작업 전에, 구체적으로 IMD 필름(1B)을 사출 성형 금형에 삽입 안착하기 전에 프라이머층(8)에서 분리 제거된다.

도 2 내지 도 7은 도 1의 IMD 필름을 제조하는 방법을 순차적으로 도시한 도면이다. 도 2 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 IMD 필름은 롤투롤 방식(roll-to-roll type)으로 연속 생산 가능하다. 상기 IMD 필름 제조 방법은, 제1 반제품 제조 단계와, 제2 반제품 제조 단계와, 제2 이형 필름 분리 단계와, 제1 반제품 및 제2 반제품 합지 단계와, 제3 이형 필름 분리 단계를 구비한다. 상기 제1 반제품 제조 단계는 제1 이형 필름(3), 제1 이형 필름(3)에 적층되는 무기재료 코팅층(4), 및 무기재료 코팅층(4)에 적층되는 제2 이형 필름(5)을 구비한 제1 반제품(2)을 제조하는 단계로서, 도 2 내지 도 4에 순차적으로 도시되어 있다.

상기 제2 반제품 제조 단계는 제3 이형 필름(7), 제3 이형 필름(7)에 적층되는 프라이머층(8), 및 프라이머층(8)에 적층되는 인쇄층(9)을 구비한 제2 반제품(6)을 제조하는 단계로서, 도 5 및 도 6에 순차적으로 도시되어 있다.

상기 제2 이형 필름 분리 단계와, 상기 제1 반제품 및 제2 반제품 합지 단계와, 상기 제3 이형 필름 분리 단계는 도 7에 도시되어 있다. 상기 제2 이형 필름 분리 단계는 상기 제1 반제품(2)에서 제2 이형 필름(5)을 분리하는 단계이고, 상기 제1 반제품 및 제2 반제품 합지 단계는 상기 제2 이형 필름(5)을 분리하여 노출된 무기재료 코팅층(4)의 측면이 상기 인쇄층(9)의 노출된 측면에 점착되도록, 상기 제2 이형 필름(5)이 분리된 제1 반제품과 상기 제2 반제품(6)을 합지(合紙)하는 단계이며, 상기 제2 이형 필름 분리 단계는 상기 제1 반제품 및 제2 반제품 합지 단계 이후에, 상기 제3 이형 필름(7)을 분리하는 단계이다.

상기 제1 반제품 제조 단계는 코팅제 도포 단계와, 건조 단계와, 제2 이형 필름 부착 단계를 구비한다. 도 2를 참조하면, 상기 코팅제 도포 단계는, 제1 이형 필름 공급 롤러(12)에서 공급되는 제1 이형 필름(3)의 일 측면에 코팅제(coating agent)를 도포하는 단계이다. 제1 이형 필름(3)은 예컨대, PET(Polyethylene phthalate)와 같은 수지로 된 플렉서블(flexible)한 필름이다. 제1 이형 필름(3)이 무기재료 코팅층(4)에서 쉽게 박리되도록 제1 이형 필름(3)의 표면에는 이형제(離形劑)가 도포된다. 상기 이형제는 예컨대, 실리콘계 수지(silicone-based resin), 아크릴계 수지(acrylic-based resin), 또는 플루오르계 수지(fluorine-based resin)의 이형제일 수 있다. 상기 코팅제는 상기 무기재료 코팅층(4)의 재료인 올리고머, 모노머, 광중합 개시제, 및 소량의 첨가제가 용제(solvent)에 혼합 용융된 것으로, 액체 상태 내지 콜로이드 상태이다.

제1 이형 필름(3)이 지지 롤러(13)에 지지되어 진행할 때 슬롯 다이(15)를 통해 제1 이형 필름(3)의 일 측면에 상기 코팅제(4)가 도포된다. 슬롯 다이(15)에서 유출되는 코팅제(4)의 유량과 제1 이형 필름(3)의 진행 속도를 조절하여 코팅제(4)가 도포되는 두께를 조절할 수 있고, 이를 통해 IMD 작업이 수행되는 사출 성형 제품의 표면 경도와 같은 표면 특성을 조정할 수 있다.

도 2에 도시된 바와 달리 콤마 롤러(comma roller) 또는 마이크로 그라비아 롤러(micro gravure roller)를 이용하여 제1 이형 필름(3)의 일 측면에 상기 코팅제(4)를 도포할 수도 있다. 슬롯 다이(15), 콤마 롤러, 또는 마이크로 그라비아 롤러를 이용하여 상기 코팅제를 도포하는 방법은 스프레이 코팅(spray coating), 딥 코팅(dip coating), 또는 플로우 코팅(flow coating)에 의해 코팅제를 도포하는 것보다 코팅층의 두께를 얇게 하고, 균일하게 조절하기 용이한 장점이 있다.

도 3를 참조하면, 상기 건조 단계는 열(熱), 바람 등을 이용하여 제1 이형 필름(3)에 도포된 코팅제(4)를 건조시켜 용제(solvent)를 증발시킴으로써, 졸(sol) 또는 겔(gel) 상태의 무기재료 코팅층(4)을 형성하는 단계이다. 부연하면, 코팅제(4)가 도포된 제1 이형 필름(3)이 건조기를 통과할 때 건조기 내에서 제1 이형 필름(3)은 가이드 롤러들(17, 18)에 지지되어 일 방향으로 진행하고, 건조기 내의 복사열(H)과 열풍(熱風)으로 용제가 증발된다. 용제가 증발되어 졸 또는 겔 상태가 된 무기재료 코팅층(4)은 점착성과 탄성을 띄며, 제1 이형 필름(3)과 무기재료 코팅층(4)은 약하게 점착된다.

도 4를 참조하면, 상기 제2 이형 필름 부착 단계는, 제1 이형 필름(3)에 적층 형성된 무기재료 코팅층(4)의 노출된 측면에 제2 이형 필름(5)을 부착하는 단계이다. 제2 이형 필름(5)은 제1 이형 필름(3)과 동일한 재질의 필름일 수 있다. 이형 필름 부착 유닛(22)은 한 쌍의 밀착된 롤러(23, 24)를 구비한다. 건조기를 통과하여 무기재료 코팅층(4)이 적층 형성된 제1 이형 필름(3)과 제2 이형 필름 공급 롤러(20)에서 풀려 공급되는 제2 이형 필름(5)을, 무기재료 코팅층(4)과 제2 이형 필름(5)이 마주보게 하고 상기 한 쌍의 밀착된 롤러(23, 24) 사이를 통과시킴으로써 제2 이형 필름(5)이 무기재료 코팅층(4)에 부착된다. 제2 이형 필름(5)은 무기재료 코팅층(4)에 약하게 점착된다. 이형 필름 부착 유닛(22)을 통과하여 형성된 제1 반제품(2)은 제1 반제품 롤러(27)에 권취되어 회수된다.

상기 제2 반제품 제조 단계는, 프라이머층 형성 단계와, 인쇄층 형성 단계를 구비한다. 도 5를 참조하면, 프라이머층 형성 단계는 제3 이형 필름(7)에 프라이머층(8)을 적층 형성하는 단계이다. 구체적으로, 제3 이형 필름(7)이 제3 이형 필름 공급 롤러(32)에서 풀려 공급되고 지지 롤러(33)에 지지되어 진행할 때 상기 제3 이형 필름(7)의 일 측면에 슬롯 다이(35)를 통해 액체 상태 또는 콜로이드 상태의 프라이머가 도포될 수 있다. 상기 슬롯 다이(35)를 통해 도포된 프라이머는 자연 건조되거나, 도시되지 않은 건조기를 통과하며 건조되어 프라이머층(8)이 형성된다. 슬롯 다이(35)에서 유출되는 프라이머의 유량과 제3 이형 필름(7)의 진행 속도를 조절하여 프라이머층(8)의 두께를 조절할 수 있다. 도 5에 도시된 바와 달리 콤마 롤러(comma roller) 또는 마이크로 그라비아 롤러(micro gravure roller)를 이용하여 제3 이형 필름(7)의 일 측면에 프라이머를 도포할 수도 있다. 한편, 제3 이형 필름(7)은 제1 이형 필름(3) 및 제2 이형 필름(5)과 동일한 재질의 필름일 수 있다.

도 6을 참조하면, 상기 인쇄층 형성 단계는, 제3 이형 필름(7)에 적층된 프라이머층(8)의 노출된 측면에 그라비아 인쇄(gravure printing)에 의해 인쇄층(9)을 형성하는 단계이다. 구체적으로, 잉크가 공급되는 그라비아 인쇄 롤러(37)가 제3 이형 필름(7)과 접촉하면서 회전하여 그라비아 인쇄 롤러(37) 외주면의 패턴(pattern)이 프라이머층(8)에 인쇄 적층되고, 이 패턴은 자연 건조되거나, 도시되지 않은 건조기를 통과하며 건조되어 인쇄층(9)이 형성된다. 가압 롤러(39)는 제3 이형 필름(7)이 그라비아 인쇄 롤러(37) 외주면에 밀착되도록 제3 이형 필름(7)을 그라비아 인쇄 롤러(37) 측으로 가압한다.

도 7을 참조하면, 상기 제2 이형 필름 분리 단계는 제2 이형 필름 분리 롤러(42)에 의해 수행된다. 부연하면, 제1 반제품 롤러(27)에서 풀어져 공급되는 제1 반제품(2)이 제2 이형 필름 분리 롤러(42)를 통과하면서 제1 반제품(2)으로부터 제2 이형 필름(5)이 분리되고, 상기 제2 이형 필름(5)은 제2 이형 필름 롤러(44)에 권취 회수된다.

상기 제1 반제품 및 제2 반제품 합지 단계는 한 쌍의 밀착된 롤러(46, 47)를 구비한 합지 유닛(45)에 의해 수행된다. 부연하면, 제2 이형 필름(5)이 분리되고 제1 이형 필름(3)과 무기재료 코팅층(4)이 남은 제1 반제품(2)과, 제3 이형 필름(7), 프라이머층(8), 및 인쇄층(9)을 구비한 제2 반제품(6)을, 무기재료 코팅층(4)과 인쇄층(9)이 마주보게 하고, 상기 한 쌍의 밀착된 롤러(46, 47) 사이를 통과시킴으로써 상기 제2 이형 필름(5)이 분리된 제1 반제품(2)과 제2 반제품(6)이 하나로 결합된 IMD 필름(1B)이 형성된다. 무기재료 코팅층(4)의 강한 점착성으로 인하여, 양 자 사이에 점착력을 높여주기 위한 별도의 프라이머층이 개재되지 않은 상태로 무기재료 코팅층(4)과 인쇄층(9)이 한 쌍의 밀착된 롤러(46, 47) 사이를 통과하며 강하게 부착된다. 제2 이형 필름(5)이 분리된 제1 반제품(2)은 방향 전환 롤러(43)를 통과하면서 진행 방향이 전환되어 무기재료 코팅층(4)이 아래로 향하게 됨으로써 프라이머층(8)과 대면하게 된다.

상기 IMD 필름(1B)에서 제1 이형 필름(3)은 상술한 베이스 이형 필름이 되고, 제3 이형 필름(7)은 상술한 커버 이형 필름이 된다. 상기 IMD 필름(1B)이 IMD 필름 롤러(50)에 권취 회수될 수도 있으나, 제3 이형 필름 분리 롤러(48)에 의해 제3 이형 필름 분리 단계가 추가로 수행될 수 있다. 부연하면, 합지 유닛(45)을 통과하여 형성된 IMD 필름(1B)이 제3 이형 필름 분리 롤러(48)를 통과하면서 IMD 필름(1B)으로부터 제3 이형 필름(48)이 분리되고, 분리된 제3 이형 필름(48)은 제3 이형 필름 롤러(49)에 권취 회수된다. 한편, IMD 필름(1B)에서 제3 이형 필름(48)이 제거되어 형성된 IMD 필름(1)은 도 1을 참조하여 설명한 본 발명의 다른 실시예에 따른 IMD 필름으로서, IMD 필름 롤러(50)에 권취 회수된다. 상기 IMD 필름(1)의 제1 이형 필름(3)은 도 1에서 상술한 베이스 이형 필름이 된다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

1: IMD 필름 2: 제1 반제품
3, 5, 7: 이형 필름 4: 무기재료 코팅층
6: 제2 반제품 8: 프라이머층
9: 인쇄층 15, 35: 슬롯 다이

Claims

제품을 사출 성형하여 형성하는 동시에 상기 제품의 표면에 인쇄에 의해 형성된 패턴(pattern)이 나타나도록 하는 IMD(in mold decoration) 작업에 사용되는 IMD 필름으로서,
베이스 이형 필름(base release film); 상기 베이스 이형 필름에 적층되는 것으로, 졸(sol) 또는 겔(gel) 상태이나 자외선 조사(照射)에 의해 경화되는 무기재료 코팅층(coating layer); 상기 무기재료 코팅층에 적층되는 것으로, 상기 패턴이 인쇄에 의해 형성된 인쇄층; 및, 상기 인쇄층에 적층되는 것으로, 접착력을 높여주는 성분을 포함하는 프라이머층(primer layer);을 구비하고,
상기 무기재료 코팅층의 재료는, 실란계 수지(silane-based resin) 및 실록산계 수지(siloxane-based resin)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 수지, 및 자외선을 흡수하여 상기 무기재료 코팅층에 포함된 수지를 중합시키는 광중합 개시제를 포함하고,
상기 베이스 이형 필름은 상기 IMD 작업 후에 상기 무기재료 코팅층에서 분리 제거되는 것을 특징으로 하는 IMD 필름(in mold decoration film).
제1 항에 있어서,
상기 무기재료 코팅층의 재료는 유기물을 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 IMD 필름.
제1 항에 있어서,
상기 프라이머층에 적층되는 것으로, 상기 IMD 작업 전에 상기 프라이머층에서 분리 제거되는 커버 이형 필름(cover release film);을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 IMD 필름.
제1 항에 있어서,
상기 무기재료 코팅층과 상기 인쇄층은 양 자 사이에 점착력을 높여주는 다른 층이 개재되지 않고 직접 점착되는 것을 특징으로 하는 IMD 필름.
제1 이형 필름(release film), 상기 베이스 이형 필름에 적층되는 것으로, 졸(sol) 또는 겔(gel) 상태이나 자외선 조사(照射)에 의해 경화되는 무기재료 코팅층(coating layer), 및 상기 무기재료 코팅층에 적층되는 제2 이형 필름을 구비한 제1 반제품을 제조하는 제1 반제품 제조 단계; 제3 이형 필름, 상기 제3 이형 필름에 적층된 것으로, 접착력을 높여주는 성분을 포함하는 프라이머층(primer layer), 및 상기 프라이머층에 적층되는 것으로, 패턴(pattern)이 인쇄에 의해 형성된 인쇄층을 구비한 제2 반제품을 제조하는 제2 반제품 제조 단계; 상기 제1 반제품에서 상기 제2 이형 필름을 분리하는 제2 이형 필름 분리 단계; 및, 상기 제2 이형 필름을 분리하여 노출된 상기 무기재료 코팅층의 측면이 상기 인쇄층의 노출된 측면에 점착되도록, 상기 제2 이형 필름이 분리된 제1 반제품과 상기 제2 반제품을 합지(合紙)하는 제1 반제품 및 제2 반제품 합지 단계;를 구비하고,
상기 무기재료 코팅층의 재료는, 실란계 수지(silane-based resin) 및 실록산계 수지(siloxane-based resin)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 수지, 및 자외선을 흡수하여 상기 무기재료 코팅층에 포함된 수지를 중합시키는 광중합 개시제를 포함하는 것을 특징으로 하는 IMD 필름 제조 방법.
제5 항에 있어서,
상기 무기재료 코팅층의 재료는 유기물을 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 IMD 필름 제조 방법.
제5 항에 있어서,
상기 제1 반제품 및 제2 반제품 합지 단계 이후에, 상기 제3 이형 필름을 분리하는 제3 이형 필름 분리 단계;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 IMD 필름 제조 방법.
제5 항에 있어서,
상기 제1 반제품 제조 단계는, 상기 제1 이형 필름의 일 측면에 액상(液狀)의 코팅제를 도포하는 코팅제 도포 단계; 상기 제1 이형 필름에 도포된 코팅제를 건조시켜 용제(solvent)를 증발시킴으로써 상기 무기재료 코팅층을 형성하는 건조 단계; 및, 상기 무기재료 코팅층의 노출된 측면에 상기 제2 이형 필름을 부착하는 제2 이형 필름 부착 단계;를 구비하는 것을 특징으로 하는 IMD 필름 제조 방법.
제8 항에 있어서,
상기 코팅제 도포 단계는, 슬롯 다이(slot die), 콤마 롤러(comma roller), 및 마이크로 그라비아 롤러(micro gravure roller) 중 하나를 사용하여 상기 액상의 코팅제를 도포하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 IMD 필름 제조 방법.
제5 항에 있어서,
상기 제2 반제품 제조 단계는, 상기 제3 이형 필름에 상기 프라이머층을 적층 형성하는 프라이머층 형성 단계; 및, 상기 프라이머층의 노출된 측면에 그라비아 인쇄(gravure printing)에 의해 상기 인쇄층을 형성하는 인쇄층 형성 단계;를 구비하는 것을 특징으로 하는 IMD 필름 제조 방법.