KR101091865B1 - 코팅 피착 기재 고정장치와, 이를 이용한 코팅부재 제조방법 및 이를 이용한 탄소나노튜브 필름 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 CNT 코팅필름 제조공정에서, 열로 인한 코팅 피착 기재의 변형과 움직임을 방지할 수 있도록 한 코팅 피착 기재 고정장치, 이를 이용한 코팅부재 제조방법 및 이를 이용한 탄소나노튜브 필름 제조방법에 관한 것이다.

본 발명에 의한 코팅 피착 기재 고정장치는, 코팅 라인을 따라 이송가능하게 설치되는 메인프레임과, 상기 메인프레임에 설치되며, 상면에 안착된 코팅 피착기재를 평평한 상태로 흡착 고정할 수 있는 진공판과, 상기 진공판에 안착된 코팅 피착 기재의 테두리부 상면을 가압하여 고정하는 클램프로 구성된다.

진공, 셔터, CNT, 필름

Description

코팅 피착 기재 고정장치와, 이를 이용한 코팅부재 제조방법 및 이를 이용한 탄소나노튜브 필름 제조방법{BASEHOLDER AND METHOD OF MANUFACTURING CNT COATING FILM USING THE SAME}

본 발명은 코팅 피착기재의 표면에 탄소나노튜브(Carbon Nano Tube, 이하 ‘CNT’라 함)등의 코팅소재를 코팅하여 CNT코팅 필름 등의 코팅부재를 제조하는 방법 및 제조공정에서 코팅 피착 기재를 고정하여 열로 인한 변형 및 움직임을 방지하는 코팅 피착기재 고정장치에 관한 것이다.

일반적으로 CNT는 통상 흑연면으로 이루어진 직경 1 내지 20㎚ 정도의 원통형 구조로서, 튼튼하고 평탄한 육각형 판상막 구조의 독특한 결합배열을 가지며 나선모양으로 감기면서 CNT를 형성한다.

상기 판상막의 상, 하부는 자유전자로 채워져 있으며 자유전자는 이산상태에서 막과 평행한 상태로 운동을 한다. CNT의 전기적 특성은 구조와 직경의 차이에 따라 절연체로부터 반도체, 금속성까지 나타낼 수 있다.

예를 들면, CNT의 나선형 또는 키랄성(chirality)이 변할 경우 자유전자의 운동방식이 바뀌게 되고, 그 결과 자유전자의 운동이 완전히 자유로워져 CNT가 금 속과 같은 도체적 성질을 갖게 되거나, 또는 극복해야 될 배리어(barrier)의 존재로 인해 반도체적 특성을 나타내기도 한다.

이때, 상기 배리어의 크기는 튜브의 직경에 따라 결정되며, 최소 직경에서 1eV도 가능한 것으로 알려져 있다. 다시 말해서, CNT는 전기 전도도가 구리와 비슷하고 열전도율은 자연계에서 가장 뛰어난 다이아몬드와 같으며 강도는 강철의 10만배에 이르는 뛰어난 특성을 가진다.

이와 같이 CNT는 역학적 견고성과 화학적 안정성이 뛰어나고, 반도체와 도체의 성질을 모두 띨 수 있으며, 직경이 작고 길이가 길며 속이 비어있다는 특성 때문에, 평판표시소자, 트랜지스터, 에너지 저장체 등의 소재로서 뛰어난 성질을 보이고, 나노크기의 각종 전자소자로서의 응용성이 매우 크다.

이러한 CNT의 다양한 활용 범위에서 CNT를 전극 패턴이나 전극 면으로 사용하면서, CNT의 미세성에 기인한 투명성을 활용할 경우 다양한 용도의 전극을 다양한 대상에 적용할 수 있게 된다. 이러한 활용성을 극대화하기 위해서 CNT를 필름에 코팅한 CNT 코팅 필름이 등장하였으며, 이를 활용하여 전자 차폐나 대전방지 점착 시트, 디스플레이의 전극이나 발광부, 전자 종이의 투명 전극, 투명 히터 등을 구현할 수 있다.

상기 CNT 코팅필름의 제조공정을 간단하게 설명하면, 코팅 피착 기재를 평평한 상태로 고정하고 그 표면에 CNT를 스프레이 방식으로 코팅하게 되는데, 코팅이 이루어지는 과정에서 코팅 피착 기재를 소정 온도로 가열하여 실시간 건조를 진행하게 된다.

상기 실시간 건조과정에서 코팅 피착 기재의 밑면에 열판을 밀착시켜 열전도 방식으로 가열하게 된다. 그러나, 통상 PET(Polyethylene terephthalate) 또는 PC(poly carbonate) 등 열경화성 소재로 구성된 코팅 피착 기재는 가열과정에서 팽창, 휨 및 뒤틀림 등의 변형이 발생될 수 있다.

즉, 가열과정에서 코팅 피착 기재의 일부가 열판상에서 들뜨게 되며, 그 결과코팅 피착 기재의 표면온도가 각 위치별로 다르게 되어 건조가 불균일하게 이루어지게 된다. 그에 따라 액뭉침 현상이 발생되는 등 제품의 외관불량과 코팅불량이 초래되는 문제점이 있었다.

또한, 코팅전에 이오나이저(IONIZER)를 이용한 제전처리를 수행하는 등 전처리 공정을 수행할 수 있는데, 그 과정에서 코팅 피착 기재를 고정하는 장치가 필름의 표면보다 높거나 동등수준 위치시, 필름 표면에 근접하는 전처리 장치와의 기구적 간섭 또는 방전과정에서 전기적 간섭이 발생될 우려가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 건조과정에서 코팅 피착 기재의 변형 및 움직임을 방지할 수 있도록 한 코팅 피착 기재 고정장치, 이를 이용한 코팅부재 제조방법 및 이를 이용한 탄소나노튜브 필름 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 코팅 전처리 공정에서 코팅 피착기재를 고정하는 장치로 인한 전기적/기구적 간섭을 방지할 수 있도록 한 코팅 피착 기재 고정장치, 이를 이용한 코팅부재 제조방법 및 이를 이용한 탄소나노튜브 필름 제조방법을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 코팅 피착 기재 고정장치는, 코팅필름 제조라인을 따라 이송가능하게 설치되는 메인프레임과, 상기 메인프레임에 설치되며, 상면에 안착된 코팅 피착기재를 평평한 상태로 흡착 고정할 수 있는 진공판과, 상기 진공판에 안착된 코팅 피착 기재의 테두리부 상면을 가압하여 고정하는 클램프로 구성된다.

상기 클램프는, 상기 진공판의 외측에 고정식으로 배치되는 힌지블록과, 상기 힌지블록의 힌지축에 회동가능하게 설치되는 홀더와, 상기 홀더의 움직임에 따라 고정 및 해제위치로 이동하며, 상기 고정위치에서 코팅 피착 기재의 테두리부 상면을 가압하는 셔터로 구성된다.

이때, 상기 힌지블록 또는 홀더에는 자석이 구비되어 상기 고정위치에서 상기 홀더의 유동을 방지함으로써, 코팅 피착 기재를 견고하게 고정하게 된다.

또한, 상기 홀더에 동력을 제공하여 상기 셔터를 고정위치로 이동시키는 푸셔가 구비되어, 상기 셔터를 해제위치에서 고정위치로 이동시키게 된다.

상기 셔터가 해제위치에 있을 때, 상기 셔터를 포함한 클램프의 최상부가 코팅 피착 기재의 표면 이하로 유지되도록 구성되어, 코팅 피착 기재의 표면개질이나 제전공정 등 전처리 공정시 전기적/기구적인 간섭을 방지할 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 코팅필름 제조방법은, 진공판의 상면에 코팅 피착 기재를 안착시키는 로딩단계와, 상기 진공판에 균일한 흡입력을 제공하여 코팅 피착 기재를 평평한 상태로 고정하는 1차 고정단계와, 코팅 피착 기재의 상면을 표면처리를 통해 개질하는 전처리 공정단계와, 코팅 피착 기재의 테두리부 상면을 가압하여 고정하는 2차 고정단계와, 코팅 피착 기재의 상면에 코팅물질을 분사함과 동시에 건조온도로 가열을 유지하는 코팅, 건조단계와, 코팅 피착 기재를 상온으로 냉각시키며, 불순물을 제거하는 후처리 공정단계와, 코팅 피착 기재의 고정을 해제하고 진공판에서 인출하는 고정해제, 언로딩단계로 구성된다.

이때, 상기 전처리 공정단계에는 표면개질 전 이오나이저를 이용하여 코팅 피착 기재를 제전처리하는 단계를 추가하여 정전기로 인한 문제를 해결할 수 있다.

또한, 상기 2차 고정단계 후 코팅 피착 기재와 주변기기를 건조온도와 유사수준으로 상승시키는 예열단계를 추가하여 코팅, 실건조공정을 신속하게 진행시킬 수 있다.

상기와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의하면, 건조과정에서 코팅 피착 기재의 변형 및 움직임을 전면적으로 방지할 수 있으므로, 제품의 외관불량과 코팅불량을 최소화할 수 있는 효과를 가진다.

또한, 표면개질 또는 제전처리 등 코팅 전처리 공정에서 코팅 피착 기재를 고정하는 장치로 인한 전기적/기구적 간섭을 방지할 수 있으므로, 장치의 손상을 방지하고 공정을 원활하게 수행할 수 있는 효과를 가진다.

이하, 본 발명의 바람직한 일 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 코팅 피착 기재 고정장치의 일 실시예를 보인 사시도이고, 도 2는 도 1에서 클램프의 작동상태를 보인 단면도이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 코팅 피착 기재고정장치는 메인프레임(40)과, 진공판(11)과, 클램프를구비한다. 메인프레임(40)은 코팅필름 제조라인을 따라 이송가능하게 설치된다.

메인프레임(40)의 중앙에는 코팅 피착 기재를 로딩하는 진공판(11)이 구비되는데, 상기 진공판은 장방형의 평판(Plat Panel)으로 구성되며 표면에 다수의 진공홀(12)이 형성되어 코팅 피착 기재를 흡착 고정할 수 있다.

이 경우, 상기 코팅 피착 기재는 얇은 PET 필름, PC 필름, 수지로 된 두꺼운 플레이트 또는 시트(Sheet)와 Glass 등을 포함한다.

상기 진공판(11)은 베이스부(10)의 상측에 장착되는데, 상기 베이스부는 건조과정에서 열판 접촉시 열전도 효율을 높이기 위해 박형 평판으로 구성되며, 상기 진공판의 진공홀에 연결되는 진공통로(미도시) 등 진공 흡착에 필요한 통로가 형성된다.

또한, 진공판(11)의 외측 둘레에는 클램프(20)가 설치되어, 상기 진공판에 로딩된 코팅 피착 기재의 테두리부 상면을 가압하여 2차 고정이 가능하다. 상기 클램프는 진공판의 각 측부에 1조씩 배치되어 코팅 피착 기재의 테두리부를 가압하여 고정하도록 구성되는데, 각각의 클램프는 고정식으로 배치되는 힌지블록(23)과, 상기 힌지블록의 힌지축에 회동가능하게 설치되는 홀더(22)와, 상기 홀더에 고정되는 셔터(21)로 구성된다.

상기 셔터(21)는 스테인레스 소재의 박판으로 ‘ㄱ’자 형상으로 구성되며, 홀더(22)의 움직임에 따라 고정 및 해제위치로 작동한다. 이때, 상기 셔터가 전방 즉 진공판(11)을 향하여 회동하여 코팅 피착기재를 가압하는 상태를 고정위치라 정의하고, 후방으로 젖혀져 코팅 피착 기재의 고정이 해제된 상태를 해제위치라 정의한다.

상기 고정위치에서는 힌지블록(23)의 상면과 홀더(22)의 하면이 밀착하게 되는데, 적어도어느 일측면에 마그네틱을 형성하여 상호간 인력을 부여하면, 상기 고정위치에서 홀더의 유동이 방지됨에 따라 셔터(21)가 코팅 피착 기재를 견고하게 고정하게 된다.

상기 셔터는 상기 코팅 피착기재의 대체로 거의 전부를 고정시키도록 구성되 는 것이 바람직하다. 즉, 상기 코팅피착 기재(F)가 단면이 사각인 시트(sheet) 형상인 경우, 상기 클램프는 상기 코팅 피착기재에 맞추어 각각 사면에 설치되고, 따라서 상기 셔터가 상기 코팅 피착 기재의 사면을 전체적으로 고정시키도록 하는 것이 바람직하다.

이때, 진공판(11)에 로딩되는 코팅 피착 기재(F)은 그 면적이 상기 진공판에 비해 약간 큰 것이 바람직하며, 보다 상세하세는 상기 진공판의 단부에서 약 1~5mm 이상 돌출됨이 적당하다. 이는 후술하는 코팅 전처리 공정에서 코팅 피착기재의 전기적 방전처리시 비전도체인 코팅 피착기재로 전도체인 진공판의 측단부를 커버하여 전기적 간섭현상을 제거하기 위함이다.

또한, 셔터(21)를 해제위치에서 고정위치로 이동시킴에 있어서, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 셔터의 후방에 상하로 작동하는 푸셔(30)가 설치된다. 즉 상기 푸셔가 상승하여 홀더(22)를 타격하면 그 작용력으로 상기 홀더가 힌지축을 중심으로 회전하면서 고정위치로 이동하게 되는 것이다.

이 경우, 상기 푸셔(30)는 상기 셔터(21) 수에 맞추어 복수개로 이루어져서, 상기 복수개의 셔터(21)들을 동시에 고정위치에 위치시키는 것이 바람직하다. 즉, 예를 들어, 사면을 가진 코팅피착 기재(F)에 맞추어 상기 셔터가 4개로 설치된다면, 상기 푸셔(30) 또한 4개로 배치되어서 동시에 상승하여서 상기 셔터들 각각을 동시에 타격하도록 하는 것이 바람직하다. 이는 동시에 상기 코팅 피착 기재를 고정시킴으로써, 상기 코팅피착 기재가 주름이 지거나 고정 방향이 틀어지거나 하는 문제가 발생하지 않게 되기 때문이다.

이 경우, 상기 푸셔들은, 실린더에 의하여 승, 하강하는 푸셔용 베이스에 장착되어 있을 수 있다. 이 경우, 상기 푸셔들이 고정되는 위치는 상기 각각의 셔텨의 위치에 대응된다. 상기 푸셔용 베이스는 실린더 등의 승하강 장치에 의하여 승하강된다. 이에 따라서 상기 푸셔들이 동시에 연동하여 승하강할 수 있게 된다.

한편, 셔터(21)가 해제위치에 있을 때, 상기 셔터의 끝단부 즉 클램프의 최상부는 코팅 피착 기재(F)의 표면 이하로 유지되는데, 보다 상세하게는 그 간격(H)이 최소 1~6mm 정도 유지되도록 구성함이 적당하다. 이는 후술하는 코팅 전처리 공정에서 코팅 피착 기재의 표면에 근접하는 전처리 장치(미도시)와의 기구적 간섭 또는 방전과정에서 전기적 간섭을 방지하기 위함이다.

도 3은 도 1에 따른 코팅 피착 기재의 고정상태를 보인 사시도로서, 도시된 바와 같이 진공판에 흡착 고정된 코팅 피착 기재(F)의 테두리부 상면을 셔터(21)가 가압하여 2차적인 고정이 이루어진다.

도 4는 본 발명에 따른 코팅부재 제조방법의 일 실시예를 보인 공정도로서, 전술한 코팅 피착기재 고정장치 및 도1 내지 도3을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

이 경우, 상기 코팅부재란 PET, PC필름뿐만 아니라, 수지로 된 두꺼운 플레이트 또는 시트(Sheet)와 유리 등을 포함하는 것으로, 코팅물질이 코팅된 부재를 의미한다. 이 경우, 상기 코팅 피착 기재가 베이스 필름으로 이루어질 수 있고, 코팅 물질이 탄소나노튜브일 수 있으며, 이에 따라서 이하에서는 설명의 편의상 코팅 피착 기재가 필름이고, 코팅물질이 CNT인 경우를 예를 들어서 설명한다.

최초 진공판(11)의 상면에 코팅 피착 기재를 안착시키는 로딩단계(S10)가 수행되면, 상기 진공판에 균일한 흡입력을 제공하여 상기 코팅 피착 기재를 평평한 상태로 고정하는 1차 고정단계(S11)가 진행된다. 상기 1차 고정단계 후 메인프레임(40)을 제조라인에 투입하여 이송하면서 코팅 피착 기재의 상면을 표면처리를 통해 개질하는 전처리 공정단계(S12)를 수행한다.

이때, 셔터(21)는 해제위치에 고정된 상태로서 코팅 피착기재의 표면에 근접하는 전처리 장치와의 기구적 간섭 또는 전기적 간섭이 발생되지 않는다.

상기 전처리 공정단계가 완료되면, 셔터(21)가 고정위치로 이동하여 코팅 피착 기재의 테두리부 상면을 가압하여 고정하는 2차 고정단계(S13)가 이루어지며, 상기 2차 고정단계 완료 후 메인프레임(40)은 CNT 코팅부스에 투입된다.

상기 CNT 코팅부스에서는 코팅 피착 기재의 상면에 CNT 코팅물질을 스프레이로 분사함과 동시에, 열판이 베이스부(10)의 하부에 밀착하여 전도열로서 코팅 피착 기재를 건조온도로 유지하는 코팅, 건조단계(S15)가 수행된다. 이때, CNT 코팅의 건조 조건상 코팅 피착 기재의 표면온도를 50~90 정도℃로 가열 및 유지함이 바람직하다.

이때, 상기 2차 고정단계(S13) 후 CNT 코팅부스에 투입함에 앞서, 코팅 피착 기재와 주변기기를 실건조 온도까지 상승시키는 예열단계(S14)를 수행하면, 상기 코팅, 건조단계(S15)에서 코팅 피착 기재를 건조온도까지 상승시키는데 소모되는 시간을 단축할 수 있게 된다.

상기 코팅, 건조단계를 통해 표면에 CNT 코팅층이 형성된 코팅 피착기재는 상온에서 냉각하는 등 후처리 공정단계(S16)를 거치게 된다. 상술한 모든 공정의 완료시 셔터(21)는 해제위치로 이동하고 진공판(11)의 진공압이 해제됨에 따라 완성된 CNT 코팅필름을 상기 진공판에서 인출하는 고정해제, 언로딩단계(S17)가 수행된다.

이때, 상기 전처리 공정단계에 표면개질 전 이오나이저를 통과시켜 표면개질된 코팅 피착 기재의 표면을 제전처리 하는 공정을 추가할 수 있다.

이상에서는 본 발명에서 특정의 바람직한 실시예들에 대하여 도시하고 또한 설명하였다. 그러나 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에 기재된 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 코팅 피착 기재 고정장치의 일 실시예를 보인 사시도.

도 2는 도 1에서 클램프의 작동상태를 보인 단면도.

도 3은 도 1에 따른 코팅 피착 기재의 고정상태를 보인 사시도.

도 4는 본 발명에 따른 코팅 피착 기재 제조방법의 일 실시예를 보인 공정도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>

10: 베이스부 11: 진공판

12: 진공홀

20: 클램프 21: 셔터

22: 홀더 23: 힌지블록

30: 푸셔

40: 메인프레임

F: 필름

Claims (12)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 공정 라인을 따라 이송가능하게 설치되는 메인프레임과, 상기 메인프레임에 설치되며, 상면에 안착된 코팅 피착 기재를 평평한 상태로 흡착 고정할 수 있는 진공판과, 상기 진공판에 안착된 코팅 피착 기재의 테두리부 상면을 가압하여 고정하는 클램프를 포함하는 것으로서,

   상기 클램프는:

   상기 진공판의 외측에 고정식으로 배치되는 힌지블록과;

   상기 힌지블록의 힌지축에 회동가능하게 설치되는 홀더와;

   상기 홀더의 움직임에 따라 고정 및 해제위치로 이동하며, 상기 고정위치에서 코팅 피착 기재의 테두리부 상면을 가압하는 셔터;를 포함하고,

   상기 힌지블록 또는 홀더에는 자석이 구비되어 상기 고정위치에서 상기 홀더의 유동을 방지하며,

   상기 셔터가 상기 해제위치에 있을 때, 상기 홀더에 동력을 제공하여 상기 셔터를 고정위치로 이동시키는 푸셔를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅 피착 기재 고정장치.
5. 제4항에 있어서,

   상기 클램프는,

   상기 셔터가 해제위치에 있을 때, 상기 셔터를 포함한 최상부가 코팅 피착 기재의 표면 이하로 유지됨을 특징으로 하는 코팅 피착기재 고정장치.
6. 제4항에 있어서,

   상기 코팅 피착기재는, 사면 테두리부를 가진 열경화성 수지 시트이고,

   상기 클램프는 상기 코팅 피착 기재의 사면 테두리부 상면을 전체적으로 가압하는 것을 특징으로 하는 코팅 피착 기재 고정장치.
7. 진공판의 상면에 코팅 피착기재를 안착시키는 로딩단계

   상기 진공판에 균일한 흡입력을 제공하여 코팅 피착 기재를 평평한 상태로 고정하는 1차 고정단계

   코팅 피착 기재의 상면을 표면처리를 통해 개질하는 전처리 공정단계

   코팅 피착 기재의 테두리부 상면을 가압하여 고정하는 2차 고정단계

   코팅 피착 기재의 상면에 코팅물질을 분사함과 동시에 건조온도로 가열을 유지하는 코팅, 건조단계 및

   코팅 피착 기재의 고정을 해제하고 진공판에서 인출하는 고정해제, 언로딩단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅부재 제조방법.
8. 제7항에 있어서 상기 전처리 공정단계는,

   상기 표면개질 전 이오나이저를 이용하여 코팅 피착기재를 제전처리 하는 것을 특징으로 하는 코팅부재 제조방법.
9. 제7항에 있어서,

   상기 2차 고정단계 후, 코팅 피착 기재와 주변기기를 실건조온도로 상승시키는 예열단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅부재 제조방법.
10. 제7항에 있어서,

    상기 코팅 물질은 탄소나노튜브인 것을 특징으로 하는 코팅부재 제조방법.
11. 진공판의 상면에 베이스 필름을 안착시키는 로딩단계

    상기 진공판에 균일한 흡입력을 제공하여 상기 베이스 필름을 평평한 상태로 고정하는 1차 고정단계

    상기 베이스 필름의 상면을 표면처리를 통해 개질하는 전처리 공정단계

    상기 베이스 필름의 테두리부 상면을 가압하여 고정하는 2차 고정단계

    상기 베이스 필름의 상면에 탄소나노튜브를 분사함과 동시에 건조온도로 가 열을 유지하는 코팅, 건조단계 및

    상기 베이스 필름의 고정을 해제하고 진공판에서 인출하는 고정해제, 언로딩단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 필름 제조방법.
12. 제11항에 있어서,

    상기 베이스 필름은 열경화성 수지 필름인 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 필름 제조방법.

Images