PMMA(polymethlmethacrylate)는 플라스틱 중 광투과성(93%)이 가장 뛰어난 플라스틱이다. 그렇기 때문에 유리를 대체할 수 있는 경량화 소재로 각광 받고 있다. PMMA의 가장 큰 장점으로는 유리보다 투명하다는 우수한 광학적 특성이다. 유리를 이용해 창을 만들게 되면 두께가 두꺼워 짐에 따라 투명도가 떨어지는 단점이 있다. 하지만 PMMA로 만들게 되면 두께가 30cm가 넘어가도 광학적 특성을 그대로 살릴 수 있다. 이러한 점 때문에 PMMA는 대형 수족관에도 유리 대신에 쓰일 정도이다. 또한, 내후성이 다른 수지에 비해 탁월하며 표면 경도가 열가소성 플라스틱 수지 중 가장 뛰어난 부류에 속한다. 또한, 현재 디스플레이나 창 과 같은 연구에 있어서 평면이 아닌 곡면을 이루는 공정조건이 핵심이지만, 유리로 제조할 경우 공정조건이 까다로워 생산성에 문제가 생긴다. 하지만 플라스틱으로 사출할 경우 제품을 수초 단위로 찍어낼 수 있기 때문에 훨씬 경쟁적이다. 그렇기 때문에 사출성형은 고분자 성형 공정에 있어서 가장 많이 사용되고 있다. 사출성형기술은 열경화성 혹은 열가소성 수지를 제품을 성형하고자 하는 금형에 주입구에 높은 압력과 속도를 이용하여 금형 내부에 수지를 주입하고, 냉각 방법을 이용하여 수지를 굳히는 방법을 이용한 성형을 총칭한다. 이 기술은 단순한 제품만이 아닌 다양하고 복잡한 형상을 매우 빠른 생산속도로 생산해 내기 때문에 다품종 다량생산의 요구를 충족시키기 위한 가장 적합화된 방법이다. 본 연구에서는 PMMA를 수지로 하였고, PMMA의 본연의 물성을 향상시키기 위해 충격보강제가 함유된 PMMA를 사출하여 수지 자체의 물성을 높였다. 또한, 사출성형기술 중에 인몰드 코팅방식을 도입한다. 인몰드 코팅 방식은 기존 사출성형에 코팅방식을 합친 방법으로서, 코팅공정과 사출성형을 동시에 할 수 있는 방법이다. 즉, 금형에 수지를 사출을 한 후에 탈형을 하기 전 단계에 금형의 사이를 약간 벌린 후 코팅액을 주입하게 된다. 그 다음 압축과 열경화로 수지 표면 위에 코팅을 하는 방식이다. 이를 이용하여 랩스케일로 금형을 제작한 후 PMMA를 사출을 한 다음 표면위에 유/무기 하이브리드 코팅액을 이용하여 하드코팅을 하였다. 본 연구에서는 하드코팅을 하여 표면 물성을 1차적으로 증가하였고 하드코팅한 표면에 질소 이온빔을 조사하여 2차적으로 표면의 물성을 증가시켰다. 기체이온빔장치는 기체의 원자 또는 분자를 이온화하고 가속화 과정을 거쳐 재료의 표면을 처리하는 장치를 말한다. 기체 이온을 생성하기 위해 DuoPIGatron 이온원을 사용한다. 이를 통해 만들어진 기체 이온은 헬륨, 수소, 질소, 네온, 아르곤 등 표준상태에서 기체로 존재하는 단일 기체 상태이다. 본 연구에서는 다양한 단일 기체 중 질소 기체 이온을 사용하였다. 질소 기체 이온의 도즈량을 3가지로 나누어 조사를 한 다음 그에 따른 표면개질에 대한 연구를 진행하였다. 분석방법에서 박막의 물성을 분석하기 위해 나노인덴테션을 통해 표면의 경도와 모듈러스를 분석하였다. 결과는 충격보강제로 사출한 PMMA를 기준으로 봤을 때, 인몰드 코팅방식으로 하드코팅 샘플의 경도와 모듈러스가 증가함을 보였고, 하드코팅한 표면 위에 질소이온빔을 조사한 샘플의 경도와 모듈러스가 증가하였다. 질소 이온빔의 조사에서도 도즈량이 높음에 따라 결과 값도 증가함을 보였다. 내스크래치성 테스트를 통해 스크래치에 대한 물성을 분석을 시행하였다. 마찬가지로 샘플 처리를 할수록 스크래치에 대한 내구성이 증가하였다. AFM에서는 코팅을 하면 Ra값이 다소 감소하는 경향이 보였고, 코팅한 표면에 질소 이온빔을 조사하였더니 Ra 값이 다시 다소 증가하였다. 이는 질소 이온이 표면 박힘에 따라 Ra값이 증가하는 경향으로 보인다. 샘플의 잔류응력 결과에서도 샘플처리를 할수록 압축 잔류응력이 증가하는 것으로 관찰되었다. 광투과성 결과 샘플 처리를 할수록 광학적 특성이 다소 감소하지만 어느정도의 투명성을 유지하였다. 본 연구에서는 유동해석에 대한 연구도 진행하였다. 유동해석은 금형에 수지가 주입될 때의 과정에 대한 분석이다. 따라서 충진과정 중 금형 내에서의 압력, 온도, 변형을 예측할 수 있다는 것은 충진과정을 확실히 해석할 수 있다는 것을 의미한다. 유동해석을 통해 제품의 변형과 수축에 미치는 요인들을 분석 할 수 있으며, 재료의 물성과 공정조건을 대입하여 수행함으로서 실제 사출품의 정밀도와 완성도를 높이는데 기여한다. 본 연구에서는 사출성형해석프로그램으로 몰덱스3D(Moldex3D)를 사용하였고 PMMA의 유동해석과, PMMA가 사출이 된 후에 인몰드 방식과 유사한 조건으로 유/무기 하이브리드 코팅액의 유동해석을 분석하였다.