KR101169206B1 - Coating layer of multi layer structure containing nanocarbon and polymer, and the coated substrate having the coating layer - Google Patents

Coating layer of multi layer structure containing nanocarbon and polymer, and the coated substrate having the coating layer Download PDF

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한종훈
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Abstract

PURPOSE: A multilayer coating layer including nanocarbon and polymer and a coated substrate having the same are provided to enhance process efficiencies and lower fabrication costs by forming a coating layer which has a laminating structure on a base substrate. CONSTITUTION: A multilayer coating layer including nanocarbon and polymer and a coated substrate having the same comprises a first polymer-coated layer(21) and a nanocarbon-coated layer(23). The first polymer-coated layer is composed of a first polymer having an amine functional group and a hydroxy group. The first polymer-coated layer is formed by a wet coating method using the first polymer solution. The nanocarbon-coated layer is formed on top and bottom of the polymer-coated layer. The nanocarbon-coated layer is formed into a nanocarbon material containing nanocarbon. The nanocarbon-coated layer comprises one or more of a graphene, an oxidation graphene, a multilayer graphene nanocarbon, an oxidized multilayer graphene nanocarbon, a functionalized graphene, a functionalized multilayer graphene nanocarbon, a single-walled carbon nanotube, a functionalized single-walled carbon nanotube, a multi-walled carbon nanotube and a functionalized multi-walled carbon nanotube.

Description

나노카본 및 고분자를 함유한 다층 구조의 코팅층 및 그를 갖는 코팅 기판{Coating layer of multi layer structure containing nanocarbon and polymer, and the coated substrate having the coating layer}Coating layer of multi layer structure containing nanocarbon and polymer, and the coated substrate having the coating layer

본 발명은 기판에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 나노카본 및 고분자를 함유하는 층상 적층 구조의 코팅층을 베이스 기판에 형성하여 양호한 가스 차단 특성 및 계면 접착력을 갖는 코팅 기판용 나노카본 및 고분자를 함유한 다층 구조의 코팅층 및 그를 갖는 코팅 기판에 관한 것이다.The present invention relates to a substrate, and more particularly, to a multi-layer containing a coating layer of nanocarbon and polymer for a coating substrate having a good gas barrier property and interfacial adhesion by forming a coating layer having a layered laminated structure containing nanocarbon and a polymer on a base substrate. A coating layer having a structure and a coating substrate having the same.

플라스틱 기판을 비롯한 다양한 필름 기판이 산업적으로 적용되기 위해서는 여러 가지 요구특성을 가지는데, 그 중에서 중요한 성질은 산소 및 수분과 같은 가스 투과도가 낮아야 한다는 것이다. 일반적으로 플라스틱 기판의 수분 투과도는 약 1~100 g/m2??day 정도로서 유리 및 금속에 비해 매우 높은 편이어서 식품 포장재, 식품용기, 화장품 및 유류 용기, 전자소자의 패키징 필름 등에 그대로 적용하기에는 어려운 실정이다. 특히 최근 산업적으로 큰 관심을 가지고 있는 정보소자용 패키징 필름 및 기판의 경우 요구되는 품질은 전자종이의 경우 투습율이 0.1 g/m2??day, LCD의 경우 투습율이 0.01g~0.001 g/m2??day, OLED의 경우 투습율이 10-5~10-6 g/m2??day 이하, 투산소율이 10-3~10-4 cc/m2??day 이하이어야 한다.Various film substrates, including plastic substrates, have various requirements in order to be applied industrially, among which an important property is that gas permeability such as oxygen and moisture should be low. Generally, the moisture permeability of plastic substrate is about 1 ~ 100 g / m 2 ?? day, which is much higher than glass and metal, so it is difficult to be applied to food packaging materials, food containers, cosmetics and oil containers, and packaging films of electronic devices. It is true. In particular, in the case of packaging films and substrates for information devices, which are of great interest in recent years, the required water quality is 0.1 g / m 2 ?? day for electronic paper and 0.01 g to 0.001 g / In the case of m 2 ?? day, OLED has a moisture permeability of 10 -5 to 10 -6 g / m 2 ?? day or less, and an oxygen permeability of 10 -3 to 10 -4 cc / m 2 ?? day or less.

필름의 가스 베리어 특성에 관한 연구는 1950년대부터 식품 포장재 개발을 위해 시작되었고, 최근에는 전자소자의 플라스틱 기판 및 패키징 필름의 용도로 광투과도 손상을 최소화하면서 기존의 식품포장재보다 가스 베리어 특성이 월등히 높은 기판 개발에 대한 연구가 진행되고 있다. 기존 베리어 기판은 대부분 진공증착 방법으로 제조되었는데 그 품질은 증착면의 청결도, 베리어 박막의 치밀도, 인접층과의 계면특성이 복합적으로 결부되어 결정되는 것으로 알려지고 있다. 대부분의 가스 베리어 기판은 그 특성을 향상시키기 위해 적층 구조로 제조되었는데, 그 중에서 Vitex사의 Barix Coating과 같이 유기/무기 다층 복합막이 대표적이다. 또한 미국의 GE사에서 R2R 기반의 PECVD 공정을 이용하여 진공을 깨지 않은 상태에서 유기박막과 무기박막을 연속으로 교차 증착하는 Graded Ultra High Barrier 기술이 있으며, 이 외에도 Philips사의 NONON stack 기술, 3M사의 Polymer/TCO(metal, metalnitride, or metal oxide)의 다층 구조 기술 등이 있다. 또한 PET 기판 상에 아크릴레진과 AlOx 복합층을 다층 구조로 형성하여 투습율과 투산소를 개선한 결과가 발표되었으며, 식품 포장재의 용도로 플라스틱 기판에 SiO2, Al2O3 등과 같은 무기화합물을 코팅하여 상용화된 제품이 있다. The research on the gas barrier properties of the film began in the 1950s for the development of food packaging materials. Recently, the gas barrier properties are much higher than the conventional food packaging materials while minimizing damage to light transmittance for plastic substrates and packaging films of electronic devices. Research on substrate development is ongoing. Existing barrier substrates are mostly manufactured by vacuum deposition, and their quality is known to be determined by combining the cleanliness of the deposition surface, the density of the barrier thin film, and the interfacial characteristics with adjacent layers. Most gas barrier substrates have been laminated in order to improve their properties. Among them, organic / inorganic multilayer composite films such as Vitex's Barix Coating are typical. GE also has Graded Ultra High Barrier technology that continuously cross-deposits organic and inorganic thin films without breaking vacuum using R2R-based PECVD process. In addition, Philips' NONON stack technology and 3M's Polymer / TCO (metal, metal nitride, or metal oxide) multilayer structure technology. In addition, the result of improving the moisture permeability and oxygen permeability by forming a multilayer structure of acrylic resin and AlOx on PET substrate was reported.Inorganic compounds such as SiO 2 , Al 2 O 3, etc. There is a coating commercialized product.

이와 같은 종래의 필름 기판의 가스 베리어 코팅기술은 다양한 산업적 용도로 적용되고 있으며 가스 투과성이 낮은 새로운 재료의 개발 측면보다는 기존 재료를 활용하여 다층 구조를 취함으로써 특성을 개선시키고 있다.The gas barrier coating technology of the conventional film substrate is applied to various industrial uses and improves characteristics by taking a multilayer structure using existing materials rather than developing new materials having low gas permeability.

하지만 이러한 기술적 방식은 공통적으로 진공 증착 방법을 이용하고 있기 때문에 제품 생산에 필용한 설비 비용이 높으며 제조 단가 및 생산 효율성 측면에서 많은 개선의 여지가 있다.However, since these technical methods commonly use vacuum deposition methods, the equipment cost required for producing a product is high, and there is much room for improvement in manufacturing cost and production efficiency.

따라서 본 발명의 목적은 진공 증착 방법을 이용함으로 인해 발생되는 문제를 해소하면서 필름 기판의 가스 차단 특성 및 계면 접착력을 향상시킬 수 있는 나노카본 및 고분자를 함유한 다층 구조의 코팅층 및 그를 갖는 코팅 기판을 제공하는 데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a coating layer having a multi-layered coating layer and a coating substrate containing nanocarbon and polymer which can improve the gas barrier properties and interfacial adhesion of the film substrate while eliminating the problems caused by using the vacuum deposition method. To provide.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 베이스 기판의 상부면, 상기 베이스 기판의 하부면 및 상기 베이스 기판의 내부 중 적어도 하나에 형성되며, 적어도 하나의 단위 코팅층을 적층하여 형성한 다층 구조의 코팅층을 제공한다. 이때 상기 단위 코팅층은, 히드록시기와 아민작용기를 갖는 제1 고분자로 형성한 제1 고분자 코팅층과, 상기 제1 고분자 코팅층의 위 또는 아래에 형성되며 나노카본을 함유한 나노카본 소재로 형성한 나노카본 코팅층을 포함한다.In order to achieve the above object, the present invention is formed on at least one of the upper surface of the base substrate, the lower surface of the base substrate and the inside of the base substrate, a multi-layer coating layer formed by laminating at least one unit coating layer to provide. In this case, the unit coating layer, the first polymer coating layer formed of a first polymer having a hydroxy group and an amine functional group, and the nanocarbon coating layer formed of a nanocarbon material containing nanocarbon and formed on or below the first polymer coating layer It includes.

본 발명에 따른 다층 구조의 코팅층에 있어서, 상기 제1 고분자 코팅층은 제1 고분자 0.001~50 중량%을 함유한 제1 고분자 용액을 이용한 습식 코팅 방법으로 형성할 수 있다.In the multi-layered coating layer according to the present invention, the first polymer coating layer may be formed by a wet coating method using a first polymer solution containing 0.001 to 50% by weight of the first polymer.

본 발명에 따른 다층 구조의 코팅층에 있어서, 상기 나노카본은 그래핀, 산화그래핀, 다층 그래핀 나노카본, 산화된 다층 그래핀 나노카본, 기능화된 그래핀, 기능화된 다층 그래핀 나노카본, 단일벽 탄소나노튜브, 기능화된 단일벽 탄소나노튜브, 다중벽 탄소나노튜브 및 기능화된 다중벽 탄소나노튜브 중에 적어도 하나를 포함할 수 있다.In the multi-layered coating layer according to the present invention, the nanocarbon is graphene, graphene oxide, multilayer graphene nanocarbon, oxidized multilayer graphene nanocarbon, functionalized graphene, functionalized multilayer graphene nanocarbon, single It may comprise at least one of the wall carbon nanotubes, functionalized single-walled carbon nanotubes, multi-walled carbon nanotubes and functionalized multi-walled carbon nanotubes.

본 발명에 따른 다층 구조의 코팅층에 있어서, 상기 나노카본 코팅층은 나노카본 0.001~10 중량%을 함유한 나노카본 용액을 이용한 습식 코팅 방법으로 형성할 수 있다.In the multi-layered coating layer according to the present invention, the nanocarbon coating layer may be formed by a wet coating method using a nanocarbon solution containing 0.001 to 10% by weight of nanocarbon.

본 발명에 따른 다층 구조의 코팅층에 있어서, 상기 나노카본 코팅층의 나노카본 소재는 산성 작용기를 갖는 제2 고분자를 더 포함하는 나노카본 혼합물일 수 있다.In the multi-layered coating layer according to the present invention, the nanocarbon material of the nanocarbon coating layer may be a nanocarbon mixture further comprising a second polymer having an acidic functional group.

본 발명에 따른 다층 구조의 코팅층에 있어서, 상기 제2 고분자는 폴리(아크릴 애시드)(poly(acrylic acid)), 폴리(스티렌 술포닉 애시드)(poly(styrene sulfonic acid)), 폴리아믹 애시드(polyamic acid), 폴리(스티렌-알트-말레닉 애시드) (poly(styrene-alt-maleic acid)), 폴리(메타크릴 애시드) (poly(methacrylic acid)), 폴리(비닐술포닉 애시드) (poly(vinylsulfonic acid)), 폴리(아네톨설포닉 애시드) (poly(anetholesulfonic acid)) 및 폴리(4-스티렌술포닉 애시드-코-말레닉 애시드)(poly(4-styrenesulfonic acid-co-maleic acid)) 중에 적어도 하나를 포함할 수 있다.In the multi-layered coating layer according to the present invention, the second polymer is poly (acrylic acid), poly (styrene sulfonic acid), polyamic acid acid), poly (styrene-alt-maleic acid), poly (methacrylic acid), poly (vinylsulphonic acid) (poly (vinylsulfonic acid) acid)), poly (anetholesulfonic acid) (poly (anetholesulfonic acid)) and poly (4-styrenesulphonic acid-co-maleic acid) (poly (4-styrenesulfonic acid-co-maleic acid)) It may include one.

본 발명에 따른 다층 구조의 코팅층에 있어서, 상기 나노카본 코팅층은 나노카본 0.001~10 중량%와, 제2 고분자 0.001~50 중량%을 함유한 나노카본 혼합물을 이용한 습식 코팅 방법으로 형성할 수 있다.In the multi-layered coating layer according to the present invention, the nanocarbon coating layer may be formed by a wet coating method using a nanocarbon mixture containing 0.001 to 10% by weight of nanocarbon and 0.001 to 50% by weight of the second polymer.

그리고 본 발명은 또한 전술된 다층 구조의 코팅층을 갖는 코팅 기판을 제공한다.And the present invention also provides a coating substrate having a coating layer of the multilayer structure described above.

본 발명에 따르면, 습식 코팅 방식을 이용하여 나노카본 및 고분자를 함유하는 층상 적층 구조의 코팅층을 베이스 기판에 형성함으로써, 종래의 코팅층을 형성하는 진공 증착 방법에 비해서 공정 효율성을 향상시키고, 제조 단가를 낮출 수 있다.According to the present invention, by using a wet coating method to form a coating layer of a layered laminated structure containing nanocarbon and polymer on the base substrate, the process efficiency is improved compared to the vacuum deposition method of forming a conventional coating layer, and the manufacturing cost Can be lowered.

또한 플라스틱 소재의 베이스 기판 위에 형성된 코팅층은 나노카본(또는 나노카본 혼합물) 및 고분자를 함유한 다층 구조를 갖기 때문에, 양호한 가스 차단 특성 및 계면 접착력을 향상시킬 수 있다. 즉 고분자는 히드록시기(-OH)와 아민작용기(-NH 또는 NH2)를 갖는 고분자로서, 아민작용기는 나노카본 또는 나노카본 혼합물과 상호 작용력이 뛰어나서 나노카본의 흡착을 향상시키거나 나노카본 혼합물과 물리, 화학적으로 반응성을 가진다. 또한 고분자의 히드록시기는 산소에 대한 투과차단성이 뛰어나고 여분의 반응성 사이트를 제공하여 다른 물질과의 추가적인 물리적, 화학적 반응을 통해 적층 코팅층의 물성을 향상시킬 수 있다.In addition, since the coating layer formed on the base substrate of the plastic material has a multilayer structure containing nanocarbon (or nanocarbon mixture) and a polymer, it is possible to improve good gas barrier properties and interfacial adhesion. That is, the polymer is a polymer having a hydroxy group (-OH) and an amine group (-NH or NH 2 ), and the amine group has an excellent interaction force with the nanocarbon or the nanocarbon mixture to improve the adsorption of the nanocarbon or physically with the nanocarbon mixture. It is chemically reactive. In addition, the hydroxyl group of the polymer has excellent permeability to oxygen and provides extra reactive sites to improve the physical properties of the laminated coating layer through additional physical and chemical reactions with other materials.

또한 추가적으로 다층 구조의 코팅층은 나노카본을 함유하고 있기 때문에, 코팅 기판에 전기전도성을 함께 부여하여 정전기방지 및 투명전극 등 다양한 응용 분야에 본 발명에 따른 코팅 기판을 적용할 수 있는 이점이 있다.In addition, since the multi-layered coating layer contains nanocarbon, there is an advantage in that the coating substrate according to the present invention can be applied to various application fields such as antistatic and transparent electrodes by imparting electrical conductivity to the coating substrate.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 일면에 나노카본 및 고분자를 함유한 다층 구조의 코팅층이 형성된 코팅 기판을 보여주는 단면도이다.
도 2는 도 1의 "A" 부분의 확대도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 양면에 나노카본 및 고분자를 함유한 다층 구조의 코팅층이 형성된 코팅 기판을 보여주는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 내부에 나노카본 및 고분자를 함유한 다층 구조의 코팅층이 형성된 코팅 기판을 보여주는 단면도이다.
도 5는 도 3의 코팅 기판의 일 예를 보여주는 사진이다.
1 is a cross-sectional view illustrating a coated substrate on which a coating layer having a multilayer structure containing nanocarbon and a polymer is formed on one surface according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged view of portion “A” of FIG. 1.
3 is a cross-sectional view illustrating a coated substrate on which a coating layer having a multilayer structure containing nanocarbon and a polymer is formed on both surfaces according to a second embodiment of the present invention.
4 is a cross-sectional view illustrating a coating substrate on which a coating layer having a multi-layer structure containing nanocarbon and a polymer is formed therein according to a third embodiment of the present invention.
5 is a photograph showing an example of the coated substrate of FIG. 3.

하기의 설명에서는 본 발명의 실시예에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.In the following description, only parts necessary for understanding the operation according to the embodiment of the present invention will be described, it should be noted that the description of other parts will be omitted so as not to distract from the gist of the present invention.

또한 이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 하나의 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Also, the terms and words used in the present specification and claims should not be construed to be limited to ordinary or dictionary meanings, and the inventor is not limited to the concept of terms in order to describe his invention in the best way. It should be construed in accordance with the meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that it can be properly defined. Therefore, the embodiments described in the present specification and the configurations shown in the drawings are merely one preferred embodiment of the present invention, and not all of the technical ideas of the present invention are described. Therefore, It is to be understood that equivalents and modifications are possible.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

제1 실시예First Embodiment

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 일면에 나노카본 및 고분자를 함유한 다층 구조의 코팅층이 형성된 코팅 기판을 보여주는 단면도이다. 도 2는 도 1의 "A" 부분의 확대도이다.1 is a cross-sectional view illustrating a coated substrate on which a coating layer having a multilayer structure containing nanocarbon and a polymer is formed on one surface according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is an enlarged view of portion “A” of FIG. 1.

도 1 및 도 2를 참조하면, 제1 실시예에 따른 코팅 기판(100)은 베이스 기판(10) 및 다층 구조의 코팅층(20)을 포함한다. 베이스 기판(10)은 하부면(11)과, 하부면(11)에 반대되는 상부면(13)을 갖는다. 그리고 다층 구조의 코팅층(20)은 베이스 기판(10)의 하부면(11), 베이스 기판(10)의 상부면(13) 또는 베이스 기판(10)에 내부에 형성되며, 적어도 하나의 단위 코팅층(201,202,…,20n)(n은 자연수)을 적층하여 형성한다. 이때 다층 구조의 코팅층(20)의 단위 코팅층(201,202,…,20n)은 히드록시기(-OH)와 아민작용기(-NH 또는 NH2)를 갖는 제1 고분자로 형성한 제1 고분자 코팅층(21)과, 나노카본을 함유한 나노카본 소재로 형성한 나노카본 코팅층(23)을 포함한다. 제1 실시예에서는 베이스 기판(10)의 상부면(13)에 다층 구조의 코팅층(20)이 형성된 예를 개시하였다. 이때 단위 코팅층(201,202,…,20n)은 제1 고분자 코팅층(21) 위에 나노카본 코팅층(23)이 형성된 구조를 갖거나, 나노카본 코팅층(23) 위에 제1 고분자 코팅층(21)이 형성된 구조를 가질 수 있다. 제1 실시예에서는 제1 고분자 코팅층(21) 위에 나노카본 코팅층(23)이 형성된 단위 코팅층(201,202,…,20n)을 예시하였다.1 and 2, the coating substrate 100 according to the first embodiment includes a base substrate 10 and a coating layer 20 having a multilayer structure. The base substrate 10 has a lower surface 11 and an upper surface 13 opposite to the lower surface 11. The multi-layered coating layer 20 is formed inside the bottom surface 11 of the base substrate 10, the top surface 13 of the base substrate 10, or the base substrate 10, and includes at least one unit coating layer ( 201, 202, ..., 20n (n is a natural number) is formed by stacking. In this case, the unit coating layers 201, 202,..., 20n of the multi-layered coating layer 20 may be formed of a first polymer coating layer 21 formed of a first polymer having a hydroxy group (—OH) and an amine group (—NH or NH 2); Nanocarbon coating layer 23 formed of a nanocarbon material containing nanocarbon. In the first embodiment, an example in which the coating layer 20 having a multi-layer structure is formed on the upper surface 13 of the base substrate 10 is disclosed. In this case, the unit coating layers 201, 202,..., 20n have a structure in which the nanocarbon coating layer 23 is formed on the first polymer coating layer 21, or a structure in which the first polymer coating layer 21 is formed on the nanocarbon coating layer 23. Can have In the first embodiment, the unit coating layers 201, 202,..., 20n having the nanocarbon coating layer 23 formed on the first polymer coating layer 21 are illustrated.

이와 같은 제1 실시예에 따른 코팅 기판(100)에 대해서 상세히 설명하면 다음과 같다.The coating substrate 100 according to the first embodiment will be described in detail as follows.

베이스 기판(10)으로는 고분자 필름, 유리, 실리콘 웨이퍼, 금속판, 무기물 구조물 등을 포함하여 다양한 투명 또는 불투명 기판이 모두 적용될 수 있다. 고분자 필름의 소재로는 PET(poly(ethylene terephthalate)), PEN(poly(ethylene naphthalate)),PMMA(poly(methylmethacrylate), PC(polycarbonate), ARTON, APEL, ZEONEX, PAR, PEEK(Polyether Ether Ketone), PES(polyether sulfone, ethylene vinylalcohol copolymer, PVDC(poly(vinylidene chloride, PE(polyethylene), PP(polypropylene), PVC(poly(vinyl chloride, LCP(liquid-crystal polymer), PI(polyimide) 등 상용화된 고분자 필름이 모두 사용될 수 있다. 베이스 기판(10)은 표면 처리 또는 표면 코팅된 기판을 모두 포함할 수 있다. 표면 처리 방법으로는 산처리, 염기처리, 피라나 용액처리, 플라즈마처리, UV처리, 오존처리 등의 다양한 표면 처리 방법이 사용될 수 있다. 표면 코팅 방법으로는 프라이머 코팅, 하드코팅, 고분자/단분자/무기물/유무기 복합물의 다양한 표면 코팅 방법이 사용될 수 있다.As the base substrate 10, various transparent or opaque substrates may be applied, including polymer films, glass, silicon wafers, metal plates, inorganic structures, and the like. Polymer materials include PET (poly (ethylene terephthalate)), PEN (poly (ethylene naphthalate)), PMMA (poly (methylmethacrylate), PC (polycarbonate), ARTON, APEL, ZEONEX, PAR, Polyether Ether Ketone (PEEK) , Commercialized polymers such as polyether sulfone, ethylene vinylalcohol copolymer, PVDC (poly (vinylidene chloride, PE (polyethylene), PP (polypropylene), PVC (poly (vinyl chloride, liquid-crystal polymer), PI (polyimide)) The film may be used in. The base substrate 10 may include both a surface treatment or a surface coated substrate, etc. As the surface treatment method, acid treatment, base treatment, pyranha solution treatment, plasma treatment, UV treatment, ozone Various surface treatment methods such as treatment may be used, etc. As the surface coating method, various surface coating methods of primer coating, hard coating, polymer / mono-molecule / inorganic / organic composite may be used.

다층 구조의 코팅층(20)은 적어도 하나의 단위 코팅층(201,202,…,20n)을 포함할 수 있다. 제1 실시예에서는 n개의 단위 코팅층(201,202,…,20n)을 포함하는 다층 구조의 코팅층(20)을 개시하였다(n은 1 이상의 자연수). 다층 구조의 코팅층(20)은 제1 단위 코팅층(201), 제2 단위 코팅층(202) 및 제n 단위 코팅층(20n)을 순차적으로 반복하여 코팅하는 방식으로 형성할 수 있다. 이때 단위 코팅층(201,202,…,20n) 각각의 두께는 0.1nm~100㎛이며, 다층 구조의 코팅층(20)의 두께는 0.1nm 내지 500㎛로 형성할 수 있다.The multilayer coating layer 20 may include at least one unit coating layer 201, 202,..., 20n. In the first embodiment, a coating layer 20 having a multilayer structure including n unit coating layers 201, 202, ..., 20n is disclosed (n is a natural number of 1 or more). The multi-layered coating layer 20 may be formed by repeatedly coating the first unit coating layer 201, the second unit coating layer 202, and the nth unit coating layer 20n sequentially. In this case, each of the unit coating layers 201, 202,..., 20n may have a thickness of 0.1 nm to 100 μm, and a thickness of the multilayer coating layer 20 may be 0.1 nm to 500 μm.

단위 코팅층(201,202,…,20n) 중 제1 고분자 코팅층(21)은 히드록시기와 아민작용기를 갖는 제1 고분자로 형성한다. 여기서 제1고분자의 아민작용기는 나노카본 또는 나노카본 혼합물과 상호 작용력이 뛰어나서 나노카본의 흡착을 향상시키거나 나노카본 혼합물과 물리, 화학적으로 반응성을 가진다. 또한 제1고분자의 히드록시기는 산소에 대한 투과차단성이 뛰어나고 여분의 반응성 사이트를 제공하여 다른 물질과의 추가적인 물리적, 화학적 반응을 통해 다층 구조의 코팅층(20)의 물성을 향상시킬 수 있다. 구체적인 설명은 표1 및 표2에 대한 설명 부분에서 하도록 하겠다.The first polymer coating layer 21 of the unit coating layers 201, 202, ..., 20n is formed of a first polymer having a hydroxy group and an amine functional group. Here, the amine functional group of the first polymer has excellent interaction force with the nanocarbon or the nanocarbon mixture to improve the adsorption of the nanocarbon or to be physically and chemically reactive with the nanocarbon mixture. In addition, the hydroxyl group of the first polymer may have excellent permeability to oxygen and provide extra reactive sites to improve physical properties of the multilayer coating layer 20 through additional physical and chemical reactions with other materials. The detailed description will be made in the description of Table 1 and Table 2.

이와 같은 제1 고분자 코팅층(21)은 제1 고분자 0.001~50 중량%을 함유한 제1 고분자 용액을 이용한 습식 코팅 방법으로 형성할 수 있다. 습식 코팅 방법으로는 스핀코팅, 스프레이코팅, 롤코팅, 바코팅, 캐스팅, layer-by-layer 적층법, 기상증착법, 중합법 등이 사용될 수 있다. 제1 고분자로는 "polyethylenimine, 80% ethoxylated"(Sigma Aldrich, #423475, Mw 80,000) 고분자가 사용될 수 있으며, 이것에 한정되는 것은 아니다. 여기서 제1 고분자가 0.001 중량% 이하인 경우, 제1 고분자로 인한 효과가 저감될 수 있다. 제1 고분자가 50 중량% 이상인 경우, 제1 고분자 코팅층(21)의 두께를 얇게 형성하는 데 문제를 발생시킬 수 있다. 바람직하게는 제1 고분자가 0.1~10 중량%인 제1 고분자 용액을 사용하는 것이 바람직하다.The first polymer coating layer 21 may be formed by a wet coating method using a first polymer solution containing 0.001 to 50 wt% of the first polymer. As the wet coating method, spin coating, spray coating, roll coating, bar coating, casting, layer-by-layer lamination, vapor deposition, polymerization, or the like may be used. As the first polymer, a "polyethylenimine, 80% ethoxylated" (Sigma Aldrich, # 423475, Mw 80,000) polymer may be used, but is not limited thereto. If the first polymer is less than 0.001% by weight, the effect due to the first polymer may be reduced. When the first polymer is 50% by weight or more, it may cause a problem in forming a thin thickness of the first polymer coating layer 21. Preferably, the first polymer solution of 0.1 to 10% by weight of the first polymer is preferably used.

나노카본 코팅층(23)은 나노카본을 함유한 나노카본 소재로 형성한다. 나노카본 소재는 나노카본 만을 포함할 수도 있고, 나노카본 이외에 산성작용기를 갖는 제2 고분자를 포함할 수 있다. 여기서 산성작용기는 카르복시기(-COOH), 술폰기(-SO3H) 등을 포함한다. 이하에서 나노카본과 제2 고분자를 포함하는 나노카본 소재는 나노카본 혼합물이라 한다. 나노카본 혼합물에 포함된 제2 고분자는 나노카본의 분산을 향상시키고, 제1 고분자와의 물리, 화학적인 반응성을 갖는다.The nanocarbon coating layer 23 is formed of a nanocarbon material containing nanocarbon. The nanocarbon material may include only nanocarbon, or may include a second polymer having an acidic functional group in addition to the nanocarbon. Here, the acidic functional group includes a carboxy group (-COOH), a sulfone group (-SO 3 H), and the like. Hereinafter, the nanocarbon material including the nanocarbon and the second polymer is referred to as a nanocarbon mixture. The second polymer included in the nanocarbon mixture improves the dispersion of the nanocarbon and has physical and chemical reactivity with the first polymer.

나노카본으로는 그래핀, 산화그래핀, 다층 그래핀 나노카본, 산화된 다층 그래핀 나노카본, 기능화된 그래핀, 기능화된 다층 그래핀 나노카본, 단일벽 탄소나노튜브, 기능화된 단일벽 탄소나노튜브, 다중벽 탄소나노튜브, 기능화된 다중벽 탄소나노튜브 등이 사용될 수 있으며, 이것에 한정되는 것은 아니다.Nanocarbons include graphene, graphene oxide, multilayer graphene nanocarbon, oxidized multilayer graphene nanocarbon, functionalized graphene, functionalized multilayer graphene nanocarbon, single-walled carbon nanotube, functionalized single-walled carbon nano Tubes, multi-walled carbon nanotubes, functionalized multi-walled carbon nanotubes, and the like may be used, but are not limited thereto.

제2 고분자로는 폴리(아크릴 애시드)(poly(acrylic acid)), 폴리(스티렌 술포닉 애시드)(poly(styrene sulfonic acid)), 폴리아믹 애시드(polyamic acid), 폴리(스티렌-알트-말레닉 애시드) (poly(styrene-alt-maleic acid)), 폴리(메타크릴 애시드) (poly(methacrylic acid)), 폴리(비닐술포닉 애시드) (poly(vinylsulfonic acid)), 폴리(아네톨설포닉 애시드) (poly(anetholesulfonic acid)), 폴리(4-스티렌술포닉 애시드-코-말레닉 애시드)(poly(4-styrenesulfonic acid-co-maleic acid)) 등이 사용될 수 있으며, 이것에 한정되는 것은 아니다.The second polymer may be poly (acrylic acid), poly (styrene sulfonic acid), polyamic acid, poly (styrene-alt-maleic) Acid (poly (styrene-alt-maleic acid)), poly (methacrylic acid) (poly (methacrylic acid)), poly (vinylsulfonic acid) (poly (vinylsulfonic acid)), poly (antetolsulphonic acid) (poly (anetholesulfonic acid)), poly (4-styrenesulphonic acid-co-maleic acid) (poly (4-styrenesulfonic acid-co-maleic acid)) and the like can be used, but are not limited thereto.

이와 같은 나노카본 코팅층(23)은 나노카본 0.001~10 중량%을 함유한 나노카본 용액을 이용한 습식 코팅 방법으로 형성할 수 있다. 또는 나노카본 코팅층(23)은 나노카본 0.001~10 중량%와, 제2 고분자 0.001~50 중량%를 함유한 나노카본 혼합물을 이용한 습식 코팅 방법으로 형성할 수 있다. 이때 습식 코팅 방법으로는 스핀코팅, 스프레이코팅, 롤코팅, 바코팅, 캐스팅, layer-by-layer 적층법, 기상증착법, 중합법, 중합법 등이 사용될 수 있다.Such a nanocarbon coating layer 23 may be formed by a wet coating method using a nanocarbon solution containing 0.001 to 10% by weight of nanocarbon. Alternatively, the nanocarbon coating layer 23 may be formed by a wet coating method using a nanocarbon mixture containing 0.001 to 10 wt% of nanocarbon and 0.001 to 50 wt% of the second polymer. At this time, as the wet coating method, spin coating, spray coating, roll coating, bar coating, casting, layer-by-layer lamination, vapor deposition, polymerization, polymerization, and the like may be used.

여기서 나노카본이 0.001 중량% 이하인 경우, 나노카본으로 인한 효과가 저감될 수 있다. 나노카본이 10 중량% 이상인 경우, 코팅층의 광투과도가 떨어지는 문제가 발생될 수 있다. 바람직하게는 나노카본 0.01~5 중량%의 나노카본 용액을 사용하는 것이 바람직하다.If the nanocarbon is less than 0.001% by weight, the effect due to the nanocarbon can be reduced. If the nanocarbon is more than 10% by weight, a problem may occur that the light transmittance of the coating layer falls. Preferably, nanocarbon solution of 0.01 to 5% by weight of nanocarbon is preferably used.

제2 고분자가 0.001 중량% 이하인 경우, 제2 고분자로 인한 효과가 저감될 수 있다. 제2 고분자가 50 중량% 이상인 경우, 나노카본 코팅층(23)의 두께를 얇게 형성하는 데 문제를 발생시킬 수 있다. 바람직하게는 제2 고분자가 0.1~10 중량%인 제2 고분자 용액을 사용하는 것이 바람직하다.When the second polymer is 0.001% by weight or less, the effect due to the second polymer may be reduced. When the second polymer is 50% by weight or more, it may cause a problem in forming the thickness of the nanocarbon coating layer 23 thin. Preferably, it is preferable to use a second polymer solution having 0.1 to 10% by weight of the second polymer.

그리고 n번의 반복적인 단위 코팅층(201,202,…,20n)을 습식 코팅 방법으로 형성한 이후에, 나노카본과 제1 고분자, 또는 나노카본 혼합물의 제1 고분자와 제2 고분자 간의 결합 특성을 향상시켜 다층 구조의 코팅층(20)의 물성을 향상시키기 위해서, 적층된 단위 코팅층(201,202,…,20n)을 80℃ 이상을 열을 가하거나, 반응성 촉매, 반응성 가교제 등을 추가적으로 코팅할 수 있다.In addition, after n repeated unit coating layers 201, 202,..., 20n are formed by a wet coating method, the bonding properties between the first and second polymers of the nanocarbon and the first polymer, or the nanocarbon mixture are improved. In order to improve the physical properties of the coating layer 20 of the structure, the laminated unit coating layers 201, 202, ..., 20n may be heated to 80 ℃ or more, or may be further coated with a reactive catalyst, a reactive crosslinking agent and the like.

이와 같이 제1 실시예에 따른 코팅 기판(100)은 습식 코팅 방식을 이용하여 나노카본 및 고분자를 함유하는 다층 구조의 코팅층(20)을 베이스 기판(10)에 형성함으로써, 진공 증착 방법으로 다층 구조의 코팅층을 형성하는 것에 비해서 공정 효율성을 향상시키고, 제조 단가를 낮출 수 있다.As described above, the coating substrate 100 according to the first exemplary embodiment is formed by forming a coating layer 20 having a multi-layer structure containing nanocarbon and a polymer on the base substrate 10 by using a wet coating method. Compared with forming a coating layer of the present invention can improve the process efficiency and lower the manufacturing cost.

또한 베이스 기판(10) 위에 형성된 다층 구조의 코팅층(20)은 나노카본 및 고분자를 함유한 다층 구조를 갖기 때문에, 제1 실시예에 따른 코팅 기판(100)은 양호한 가스 차단 특성 및 계면 접착력을 갖게 된다.In addition, since the multi-layered coating layer 20 formed on the base substrate 10 has a multi-layered structure containing nanocarbon and polymer, the coated substrate 100 according to the first embodiment has good gas barrier properties and interfacial adhesion. do.

제2 실시예Second Embodiment

한편 제1 실시예에서는 베이스 기판(10)의 상부면(13)에 다층 구조의 코팅층(20)이 형성된 예를 개시하였지만 이것에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 도 3에 도시된 바와 같이, 베이스 기판(10)의 상부면(13)과 하부면(11)에 각각 다층 구조의 코팅층(20)을 형성할 수 있다.Meanwhile, in the first embodiment, an example in which the coating layer 20 having a multilayer structure is formed on the upper surface 13 of the base substrate 10 is disclosed, but is not limited thereto. For example, as shown in FIG. 3, a multi-layered coating layer 20 may be formed on the upper surface 13 and the lower surface 11 of the base substrate 10, respectively.

도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 양면에 나노카본 및 고분자를 함유한 다층 구조의 코팅층이 형성된 코팅 기판을 보여주는 단면도이다.3 is a cross-sectional view illustrating a coated substrate on which a coating layer having a multilayer structure containing nanocarbon and a polymer is formed on both surfaces according to a second embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 제2 실시예에 따른 코팅 기판(200)은 베이스 기판(10)의 상부면(13)과 하부면(11)에 각각 다층 구조의 코팅층(20)이 형성된 구조를 갖는다. 다층 구조의 코팅층(20)은 베이스 기판(10)의 하부면(11)에 형성된 하부 코팅층(25)과, 베이스 기판(10)의 상부면(13)에 형성된 상부 코팅층(27)을 포함한다. 하부 코팅층(25) 및 상부 코팅층(27)은 각각 제1 실시예에 따른 다층 구조의 코팅층과 동일한 방식으로 형성될 수 있다.Referring to FIG. 3, the coating substrate 200 according to the second embodiment has a structure in which a coating layer 20 having a multi-layer structure is formed on the upper surface 13 and the lower surface 11 of the base substrate 10, respectively. The multilayered coating layer 20 includes a lower coating layer 25 formed on the lower surface 11 of the base substrate 10 and an upper coating layer 27 formed on the upper surface 13 of the base substrate 10. The lower coating layer 25 and the upper coating layer 27 may be formed in the same manner as the coating layer of the multilayer structure according to the first embodiment, respectively.

제3 실시예Third Embodiment

한편 제1 및 제2 실시예에서는 베이스 기판(10)의 상부면(13) 또는 하부면(11)에 다층 구조의 코팅층(20)을 형성하는 예를 개시하였지만 이것에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 도 4에 도시된 바와 같이 베이스 기판(10)의 내부에 하나 이상의 다층 구조의 코팅층(20)을 형성할 수 있다.Meanwhile, in the first and second embodiments, an example in which the multi-layered coating layer 20 is formed on the upper surface 13 or the lower surface 11 of the base substrate 10 is disclosed, but is not limited thereto. For example, as shown in FIG. 4, one or more coating layers 20 having a multi-layer structure may be formed in the base substrate 10.

도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 내부에 나노카본 및 고분자를 함유한 다층 구조의 코팅층이 형성된 코팅 기판을 보여주는 단면도이다.4 is a cross-sectional view illustrating a coating substrate on which a coating layer having a multi-layer structure containing nanocarbon and a polymer is formed therein according to a third embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 제3 실시예에 따른 코팅 기판(300)은 베이스 기판(10)의 내부에 다층 구조의 코팅층(20)이 형성된 구조를 갖는다. 이때 베이스 기판(10)은 제1 베이스 기판(15)과 제2 베이스 기판(17)을 포함하며, 제1 베이스 기판(15)의 상부면(12)과 제2 베이스 기판(17)의 하부면(14) 사이에 다층 구조의 코팅층(20)이 형성된다.Referring to FIG. 4, the coating substrate 300 according to the third embodiment has a structure in which a coating layer 20 having a multilayer structure is formed inside the base substrate 10. In this case, the base substrate 10 includes a first base substrate 15 and a second base substrate 17, and an upper surface 12 of the first base substrate 15 and a lower surface of the second base substrate 17. A coating layer 20 having a multilayer structure is formed between the fourteen layers.

이와 같은 제3 실시예에 따른 코팅 기판(300)은 다음과 같은 방식으로 제조될 수 있다. 제1 베이스 기판(15)의 상부면(12)에 다층 구조의 코팅층(20)을 형성한다. 그리고 다층 구조의 코팅층(20) 위에 제2 베이스 기판(17)을 형성함으로써 제3 실시예에 따른 코팅 기판(300)이 제조될 수 있다.The coated substrate 300 according to the third embodiment may be manufactured in the following manner. The multi-layered coating layer 20 is formed on the upper surface 12 of the first base substrate 15. In addition, the coating substrate 300 according to the third embodiment may be manufactured by forming the second base substrate 17 on the coating layer 20 having the multilayer structure.

이때 제1 베이스 기판(15) 및 제2 베이스 기판(17)을 미리 준비한 후, 제1 베이스 기판(15)의 상부면(12)에 다층 구조의 코팅층(20)을 형성한 이후에 제2 베이스 기판(17)을 적층하여 형성할 수 있다. 제2 베이스 기판(17)을 적층하는 방법으로는 접착제를 이용하거나 열압착 방법을 이용할 수 있다.In this case, the first base substrate 15 and the second base substrate 17 are prepared in advance, and then the second base is formed after the multi-layered coating layer 20 is formed on the upper surface 12 of the first base substrate 15. The substrates 17 may be laminated. As a method of laminating the second base substrate 17, an adhesive or a thermocompression bonding method may be used.

또는 베이스 기판(10)을 이루는 기판 소재를 1차 코팅하여 제1 베이스 기판(15)을 형성한다. 다음으로 제1 베이스 기판(10)의 상부면(12)에 다층 구조의 코팅층(20)을 형성한다. 그리고 베이스 기판(10)을 이루는 기판 소재를 다층 구조의 코팅층(20) 위에 2차 코팅하여 제2 베이스 기판(17)을 형성할 수 있다.Alternatively, the first base substrate 15 is formed by first coating a substrate material constituting the base substrate 10. Next, a coating layer 20 having a multilayer structure is formed on the upper surface 12 of the first base substrate 10. In addition, the second base substrate 17 may be formed by secondarily coating a substrate material constituting the base substrate 10 on the coating layer 20 having a multilayer structure.

또는 상기 방법들을 여러 번 진행하여 기판 내부에 2개 이상의 다층 구조의 코팅층(20)을 포함하는 기판을 형성할 수 있다.Alternatively, the method may be performed several times to form a substrate including two or more coating layers 20 having a multilayer structure inside the substrate.

시편1 내지 시편4Psalm 1 to Psalm 4

이와 같은 본 발명에 따른 다층 구조의 코팅층(20)을 갖는 코팅 기판(100,200,300) 중, 나노카본을 사용하여 다층 구조의 코팅층(10)을 형성한 코팅 기판의 물성을 측정하기 위해서, 제2 실시예에 따른 코팅 기판(200) 구조를 갖는 시편4와 비교예에 따른 시편1 내지 시편3을 제작하였다.Among the coating substrates 100, 200, and 300 having the coating layer 20 of the multilayer structure according to the present invention, in order to measure the physical properties of the coating substrate on which the coating layer 10 of the multilayer structure is formed using nanocarbon, the second embodiment Specimens 4 having the structure of the coating substrate 200 according to the specimens 1 to 3 according to the comparative example were prepared.

이때 베이스 기판으로 PET 기판을 사용하였다. 제1 고분자로는 -OH 작용기와 -NH2 작용기 모두 포함하는 구조로 되어 있어 "polyethylenimine, 80% ethoxylated"(Sigma Aldrich, #423475, Mw 80,000) 고분자를 사용하였다. 그리고 나노카본으로는 산화그래핀을 사용하였다.At this time, a PET substrate was used as the base substrate. As the first polymer having a structure containing both -OH functional group and -NH2 functional group, "polyethylenimine, 80% ethoxylated" (Sigma Aldrich, # 423475, Mw 80,000) polymer was used. Graphene oxide was used as nanocarbon.

시편4는 다음과 같이 제조하였다. 먼저 PET 기판에 layer-by-layer 적층법으로 단위 코팅층을 형성하였다. 즉 PET 기판을 1 중량% "polyethylenimine, 80% ethoxylated"수용액에 5분 동안 담구고 증류수로 세척하여 제1 고분자 코팅층을 형성한다. 이어서 제1 고분자 코팅층이 형성된 PET 기판을 0.2 중량% 산화그래핀 수분산 용액에 5분 동안 담구고 증류수로 세정하여 제1 고분자 코팅층 위에 나노카본 코팅층을 형성한다.Specimen 4 was prepared as follows. First, a unit coating layer was formed on a PET substrate by layer-by-layer lamination. That is, the PET substrate is immersed in 1 wt% "polyethylenimine, 80% ethoxylated" aqueous solution for 5 minutes and washed with distilled water to form a first polymer coating layer. Subsequently, the PET substrate on which the first polymer coating layer is formed is immersed in a 0.2 wt% graphene oxide aqueous dispersion solution for 5 minutes and washed with distilled water to form a nanocarbon coating layer on the first polymer coating layer.

그리고 이러한 과정을 6회 반복하여 도 3의 구조에 해당하는 다층 구조의 코팅층을 형성한 후 80℃ 1시간동안 진공오븐에서 건조함으로써 제2 실시예에 따른 코팅 기판인 시료4를 제조할 수 있다. 이때 다층 구조의 코팅층은 "polyethylenimine, 80% ethoxylated"/산화그래핀의 단위 코팅층이 6층으로 적층된 구조를 갖는다. 도 5는 시편4에 따른 "polyethylenimine, 80% ethoxylated"/산화그래핀의 다층 구조의 코팅층을 보여주는 사진이다.And repeating this process six times to form a coating layer of a multi-layer structure corresponding to the structure of Figure 3 and then dried in a vacuum oven for 1 hour at 80 ℃ can be prepared a sample 4, the coating substrate according to the second embodiment. At this time, the coating layer of the multilayer structure has a structure in which a unit coating layer of "polyethylenimine, 80% ethoxylated" / graphene oxide is laminated in six layers. 5 is a photograph showing a coating layer of a multilayer structure of "polyethylenimine, 80% ethoxylated" / graphene oxide according to Specimen 4.

비교 시편으로써 polyethylenimine(-NH2 작용기만 포함)와 산화그래핀의 적층 구조를 형성하기 위해, 위와 동일한 방법으로 polyethylenimine/산화그래핀을 단위 코팅층으로 하는 다층 구조의 코팅층을 갖는 코팅 PET 기판인 시료3을 제조하였다.In order to form a laminated structure of polyethylenimine (containing only -NH2 functional groups) and graphene oxide as a comparative specimen, sample 3, which is a coated PET substrate having a multi-layered coating layer containing polyethylenimine / graphene oxide as a unit coating layer, was formed in the same manner as above. Prepared.

이때 다층 구조의 코팅층의 기체차단성을 평가하기 위해 PET 기판(시편1), 0.2 중량% 산화그래핀 수분산 용액을 스프레이 코팅한 PET 기판(시편2), 전술된 방법으로 형성된 polyethylenimine/산화그래핀 코팅 PET 기판(시편3), "polyethylenimine, 80% ethoxylated"/산화그래핀 코팅 PET 기판(시편4)의 산소투과도를 측정하여 표1의 결과를 얻었다.At this time, in order to evaluate the gas barrier properties of the coating layer of the multi-layer structure, PET substrate (Sample 1), PET substrate (Sample 2) spray-coated 0.2 wt% graphene oxide water dispersion solution, polyethylenimine / graphene oxide formed by the above-described method Oxygen permeability of the coated PET substrate (Sample 3), "polyethylenimine, 80% ethoxylated" / graphene oxide coated PET substrate (Sample 4) was measured to obtain the results of Table 1.

또한 다층 구조의 코팅층의 접착력을 평가하기 위해서, 3M magic tape로 90??peel test를 한 후 시료2 내지 4의 광투과도 변화를 측정하였다. 광투과도는 UV-Vis-NIR spectroscopy를 이용하여 550nm 파장에서 측정하였다.In addition, in order to evaluate the adhesion of the coating layer of the multi-layer structure, after the 90 ?? peel test with 3M magic tape was measured for the light transmittance change of Samples 2 to 4. Light transmittance was measured at 550 nm wavelength using UV-Vis-NIR spectroscopy.

시편1Psalm 1 시편2Psalm 2 시편3Psalm 3 시편4Psalm 4 산소투과도 (cc/m2ㅇday)Oxygen permeability (cc / m 2 oday) 8.11948.1194 7.71617.7161 0.16830.1683 0.09480.0948 코팅층 광투과도 (%)
(peet test전)
Coating layer light transmittance (%)
(before peet test)
-- 87.187.1 90.290.2 89.889.8
코팅층 광투과도 (%)
(peet test후)
Coating layer light transmittance (%)
(after PET test)
-- 97.297.2 92.192.1 9292
면저항(Ω/sq)
(열처리 후)
Sheet resistance (Ω / sq)
(After heat treatment)
-- 5*105 5 * 10 5 5*105 5 * 10 5 4*105 4 * 10 5

표1의 측정 결과에 기재된 바와 같이, 본 발명에 해당하는 시편4의 경우 산소투과도 값은 0.0948 cc/m2ㅇday로, PET 기판인 시료1 대비 1/86 수준으로 크게 감소했다. 그리고 시편4는 시편3 대비 58% 수준이며, 이것은 시편4의 다층 구조의 코팅층의 경우 아민작용기 뿐만 아니라 히드록시기도 함께 가지고 있어 산소투과도가 추가적으로 더 많이 감소했기 때문이다. 또한 산화그래핀만 코팅된 PET 기판인 시편2의 경우 산소투과도가 7.7161로 코팅없는 PET 기판인 시편1에 비해 크게 개선된 산소투과도 값을 보이지는 않았다. 즉 시료4가 시료1 내지 시료3에 비해서 높은 기체차단성을 갖고 있는 것을 확인할 수 있다.As described in the measurement results of Table 1, in the specimen 4 corresponding to the present invention, the oxygen permeability value was 0.0948 cc / m 2 day, which was significantly reduced to 1/86 compared to the sample 1 of the PET substrate. And specimen 4 is about 58% of specimen 3, because the coating layer of the multi-layered structure of the specimen 4 has not only an amine function but also a hydroxyl group, which further reduces the oxygen permeability. In addition, in the case of specimen 2, a PET substrate coated only with graphene oxide, the oxygen permeability was 7.7161 and did not show a significantly improved oxygen permeability value compared to specimen 1, a PET substrate without coating. That is, it can be confirmed that the sample 4 has higher gas barrier property than the samples 1 to 3.

접착성 평가를 위해 peel test 전, 후 광투과도를 비교하면, 시편3, 시편4의 경우에는 광투과도가 2% 정도 증가한 결과를 보였다. Polyethylenimine 또는 "polyethylenimine, 80% ethoxylated" 코팅없이 산화그래핀만 코팅한 시편2의 경우 peel test 후 투과도가 10% 이상 증가(test 전 87.1%, test 후 97.2%)한 결과와 비교할 때, 투과도 증가가 상대적으로 적은 것으로 다층 구조의 코팅층의 접착성이 향상되었기 때문이다.(90?? Peel test: 3M magic tape, Cat. 122A)Comparing the light transmittance before and after peel test for the evaluation of adhesion, the light transmittance of specimen 3 and specimen 4 increased by 2%. In case of specimen 2 coated only with graphene oxide without polyethylenimine or "polyethylenimine, 80% ethoxylated" coating, the permeability increased compared to the result of more than 10% increase after peel test (87.1% before test and 97.2% after test). This is because the adhesiveness of the multi-layered coating layer is improved due to the relatively small amount (90 ?? Peel test: 3M magic tape, Cat. 122A).

또한 산화그래핀 코팅 후 150 ℃에서 3시간 동안 오븐에서 열처리를 하면 나노카본이 코팅된 시편2 내지 시편4의 경우 코팅층의 광투과도는 60~70% (550nm 파장에서 측정) 수준으로 감소하고 코팅 필름은 전기전도성을 가지게 되는데 시편2, 시편3, 시편4 모두 105~106 Ω/sq 수준의 면저항 값을 보여 정전기 방지 필름 용도로 충분히 사용 가능함을 확인했다.In addition, after heat treatment in an oven at 150 ° C. for 3 hours after coating of graphene oxide, the light transmittance of the coating layer was reduced to 60 to 70% (measured at 550 nm wavelength) in the case of nanocarbon coated specimens 2 to 4 and the coating film Has electrical conductivity, and specimen 2, specimen 3, and specimen 4 all exhibited sheet resistance values of 10 5 to 10 6 Ω / sq, confirming that they can be sufficiently used for antistatic films.

시편5 및 시편6Psalm 5 and Psalm 6

이와 같은 본 발명에 따른 다층 구조의 코팅층을 갖는 코팅 기판 중, 나노카본 혼합물을 사용하여 다층 구조의 코팅층을 형성한 코팅 기판의 물성을 측정하기 위해서, 제2 실시예에 따른 코팅 기판 구조를 갖는 시편5와 비교예에 따른 시편6을 제작하였다.Of the coating substrate having a multi-layered coating layer according to the present invention, in order to measure the physical properties of the coated substrate in which the multi-layered coating layer is formed using a nanocarbon mixture, a specimen having a coated substrate structure according to the second embodiment Specimen 6 according to Example 5 and Comparative Example was prepared.

이때 베이스 기판으로 PET 기판을 사용하였다. 제1 고분자로는 -OH 작용기와 -NH2 작용기 모두 포함하는 구조로 되어 있어 "polyethylenimine, 80% ethoxylated"(Sigma Aldrich, #423475, Mw 80,000)된 고분자를 사용하였다. 그리고 나노카본 혼합물로는 0.2 중량% 산화그래핀 수분산 용액 10g에 1중량% poly(acrylic acid)(제2 고분자, Sigma Aldrich, Mw: 250,000) 5g이 추가된 것을 사용하였다.At this time, a PET substrate was used as the base substrate. As the first polymer, a structure containing both -OH functional group and -NH 2 functional group was used. Thus, a polymer having "polyethylenimine, 80% ethoxylated" (Sigma Aldrich, # 423475, Mw 80,000) was used. As the nanocarbon mixture, 1 g of 5 wt% of poly (acrylic acid) (second polymer, Sigma Aldrich, Mw: 250,000) was added to 10 g of 0.2 wt% of a graphene oxide aqueous dispersion solution.

시편5는 다음과 같이 제조하였다. 먼저 PET 기판에 스핀 코팅 방법으로 단위 코팅층을 형성한다. 즉 PET 기판에 0.5 중량% "polyethylenimine, 80% ethoxylated" 수용액을 스핀 코팅하여 제1 고분자 코팅층을 형성하고, 다음으로 나노카본 혼합물을 스핀 코팅하여 나노카본 코팅층을 형성한 후 건조하여 단위 코팅층을 형성한다.Specimen 5 was prepared as follows. First, a unit coating layer is formed on a PET substrate by spin coating. That is, a first polymer coating layer is formed by spin coating a 0.5 wt% "polyethylenimine, 80% ethoxylated" aqueous solution on a PET substrate, and then spin coating a nanocarbon mixture to form a nanocarbon coating layer and drying to form a unit coating layer. .

그리고 이러한 과정을 3회 반복하여 도 3의 구조에 해당하는 다층 구조의 코팅층을 형성한 후 80℃ 2시간 동안 진공오븐에서 건조함으로써 제2 실시예에 따른 코팅 기판인 시료5를 제조할 수 있다. 이때 다층 구조의 코팅층은 "polyethylenimine, 80% ethoxylated"/나노카본 혼합물의 단위 코팅층이 6층으로 적층된 구조를 갖는다.And repeating this process three times to form a coating layer of a multi-layer structure corresponding to the structure of Figure 3 and then dried in a vacuum oven for 2 hours at 80 ℃ can be prepared a sample 5, the coating substrate according to the second embodiment. In this case, the multilayer coating layer has a structure in which a unit coating layer of “polyethylenimine, 80% ethoxylated” / nanocarbon mixture is laminated in six layers.

비교 시편으로써 polyethylenimine(-NH2 작용기만 포함)와 나노카본 혼합물의 적층구조를 형성하기 위해, 위와 동일한 방법으로 polyethylenimine/나노카본 혼합물을 단위 코팅층으로 하는 다층 구조의 코팅 기판인 시편6을 제조하였다.In order to form a laminated structure of polyethylenimine (containing only -NH2 functional groups) and nanocarbon mixture as a comparative specimen, specimen 6, which is a multi-layered coating substrate having a polyethylenimine / nanocarbon mixture as a unit coating layer, was prepared in the same manner as above.

이와 같이 제조된 시료5 및 시료6에 대한 물성 측정 결과는 표2와 같다. 여기서 시료5 및 시료6의 기체차단성을 평가하기 위해서, 산소투과도를 측정하였다.The measurement results of the physical properties of the samples 5 and 6 thus prepared are shown in Table 2. In order to evaluate the gas barrier properties of Samples 5 and 6, oxygen permeability was measured.

시편5Psalm 5 시편6Psalm 6 산소투과도 (cc/m2ㅇday)Oxygen permeability (cc / m 2 oday) 0.15580.1558 0.34250.3425 코팅층 광투과도 (%)
(peet test전)
Coating layer light transmittance (%)
(before the peet test)
87.887.8 8888
코팅층 광투과도 (%)
(peet test후)
Coating layer light transmittance (%)
(after PET test)
90.290.2 90.390.3
면저항(Ω/sq)
(열처리 후)
Sheet resistance (Ω / sq)
(After heat treatment)
2*106 2 * 10 6 3*106 3 * 10 6

표2의 측정 결과에 기재된 바와 같이, Peel test 결과 시편5 및 시편6 모두 투과율 상승은 2.3~2.4%로 비슷하게 나타나 다층 구조의 코팅제 접착력은 비슷한 수준으로 나타났다. 하지만 제1 고분자에 해당하는 "polyethylenimine, 80% ethoxylated"가 포함된 다층 구조의 코팅층을 갖는 시료5의 산소투과도 0.1558 cc/m2ㅇday 로, 아민작용기만 가지고 있는 polyethylenimine가 포함된 다층 구조의 코팅층을 갖는 시료6의 산소투과도 0.3425 cc/m2ㅇday 보다 더 낮은 산소투과성을 보였다. 즉 시료5가 시료6에 비해서 기체차단성이 높은 것을 확인할 수 있다.As described in the measurement results of Table 2, the Peel test results showed that the transmittance increases in both specimens 5 and 6 were 2.3-2.4%, indicating that the adhesive strength of the multilayer structure was similar. However, the oxygen permeability of sample 5 having a multi-layered coating layer containing "polyethylenimine, 80% ethoxylated" corresponding to the first polymer is 0.1558 cc / m 2 ㅇ day, and the multi-layered coating layer containing polyethylenimine having only an amine function is present. Oxygen permeability of Sample 6 with was lower than that of 0.3425 cc / m 2 Oday. That is, it can be confirmed that the sample 5 has a higher gas barrier property than the sample 6.

또한 산화그래핀 코팅 후 150 ℃에서 3시간 동안 오븐에서 열처리를 하면 시편5, 시편6 모두 광투과도는 60~70% (550nm 파장에서 측정) 수준으로 감소하고 코팅 필름은 106 Ω/sq 수준의 면저항 값을 보여 정전기 방지 필름 용도로 충분히 사용 가능함을 확인했다.In addition, after heat treatment in an oven for 3 hours at 150 ℃ after graphene oxide coating, the light transmittance of both specimens 5 and 6 decreased to 60-70% (measured at 550 nm wavelength), and the coating film was 10 6 Ω / sq. The sheet resistance value was shown to be sufficient for the antistatic film.

한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다. It should be noted that the embodiments of the present invention disclosed in the present specification and drawings are only illustrative of specific examples for the purpose of understanding and are not intended to limit the scope of the present invention. It is apparent to those skilled in the art that other modifications based on the technical idea of the present invention can be carried out in addition to the embodiments disclosed herein.

10 : 베이스 기판
11,12 : 상부면
13,14 : 하부면
20 : 다층 구조의 코팅층
201,201~20n : 단위 코팅층
21 : 제1 고분자 코팅층
23 : 나노카본 코팅층
25 : 하부 코팅층
27 : 상부 코팅층
100,200,300 : 코팅 기판
10: base substrate
11,12: upper surface
13,14: lower surface
20: multilayer coating layer
201,201 ~ 20n: unit coating layer
21: first polymer coating layer
23: nano carbon coating layer
25: bottom coating layer
27: top coating layer
100,200,300: coated substrate

Claims (8)

베이스 기판의 상부면, 상기 베이스 기판의 하부면 및 상기 베이스 기판의 내부 중 적어도 하나에 형성되며, 적어도 하나의 단위 코팅층을 적층하여 형성한 다층 구조의 코팅층으로,
상기 단위 코팅층은,
히드록시기와 아민작용기를 갖는 제1 고분자로 형성한 제1 고분자 코팅층;
상기 제1 고분자 코팅층의 위 또는 아래에 형성되며, 나노카본을 함유한 나노카본 소재로 형성한 나노카본 코팅층;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅 기판용 나노카본 및 고분자를 함유한 다층 구조의 코팅층.
Is formed on at least one of the upper surface of the base substrate, the lower surface of the base substrate and the inside of the base substrate, a multi-layer coating layer formed by laminating at least one unit coating layer,
The unit coating layer,
A first polymer coating layer formed of a first polymer having a hydroxy group and an amine functional group;
A nanocarbon coating layer formed on or below the first polymer coating layer and formed of a nanocarbon material containing nanocarbon;
Coating layer of a multi-layer structure containing a nano-carbon and a polymer for a coating substrate comprising a.
제1항에 있어서, 상기 제1 고분자 코팅층은,
제1 고분자 0.001~50 중량%을 함유한 제1 고분자 용액을 이용한 습식 코팅 방법으로 형성한 것을 특징으로 하는 코팅 기판용 나노카본 및 고분자를 함유한 다층 구조의 코팅층.
The method of claim 1, wherein the first polymer coating layer,
A coating layer having a multilayer structure containing nanocarbon for a coating substrate and a polymer, which is formed by a wet coating method using a first polymer solution containing 0.001 to 50% by weight of a first polymer.
제1항에 있어서, 상기 나노카본은,
그래핀, 산화그래핀, 다층 그래핀 나노카본, 산화된 다층 그래핀 나노카본, 기능화된 그래핀, 기능화된 다층 그래핀 나노카본, 단일벽 탄소나노튜브, 기능화된 단일벽 탄소나노튜브, 다중벽 탄소나노튜브 및 기능화된 다중벽 탄소나노튜브 중에 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅 기판용 나노카본 및 고분자를 함유한 다층 구조의 코팅층.
The method of claim 1, wherein the nanocarbon,
Graphene, graphene oxide, multilayer graphene nanocarbon, oxidized multilayer graphene nanocarbon, functionalized graphene, functionalized multilayer graphene nanocarbon, single-walled carbon nanotubes, functionalized single-walled carbon nanotubes, multi-walled A coating layer having a multilayer structure containing nanocarbon and a polymer for a coating substrate, comprising at least one of carbon nanotubes and functionalized multi-walled carbon nanotubes.
제1항에 있어서, 상기 나노카본 코팅층은,
나노카본 0.001~10 중량%을 함유한 나노카본 용액을 이용한 습식 코팅 방법으로 형성한 것을 특징으로 하는 코팅 기판용 나노카본 및 고분자를 함유한 다층 구조의 코팅층.
The method of claim 1, wherein the nanocarbon coating layer,
A coating layer having a multilayer structure containing nanocarbon and a polymer for a coating substrate, which is formed by a wet coating method using a nanocarbon solution containing 0.001 to 10 wt% of nanocarbon.
제1항에 있어서, 상기 나노카본 코팅층의 나노카본 소재는,
산성 작용기를 갖는 제2 고분자를 더 포함하는 나노카본 혼합물인 것을 특징으로 하는 코팅 기판용 나노카본 및 고분자를 함유한 다층 구조의 코팅층.
According to claim 1, The nano carbon material of the nano carbon coating layer,
A coating layer having a multilayer structure containing a nanocarbon for a coating substrate and a polymer, characterized in that the nanocarbon mixture further comprises a second polymer having an acidic functional group.
제5항에 있어서, 상기 제2 고분자는,
폴리(아크릴 애시드)(poly(acrylic acid)), 폴리(스티렌 술포닉 애시드)(poly(styrene sulfonic acid)), 폴리아믹 애시드(polyamic acid), 폴리(스티렌-알트-말레닉 애시드) (poly(styrene-alt-maleic acid)), 폴리(메타크릴 애시드) (poly(methacrylic acid)), 폴리(비닐술포닉 애시드) (poly(vinylsulfonic acid)), 폴리(아네톨설포닉 애시드) (poly(anetholesulfonic acid)) 및 폴리(4-스티렌술포닉 애시드-코-말레닉 애시드)(poly(4-styrenesulfonic acid-co-maleic acid)) 중에 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅 기판용 나노카본 및 고분자를 함유한 다층 구조의 코팅층.
The method of claim 5, wherein the second polymer,
Poly (acrylic acid), poly (styrene sulfonic acid), polyamic acid, poly (styrene-alt-maleic acid) (poly (acrylic acid)) styrene-alt-maleic acid)), poly (methacrylic acid), poly (vinylsulfonic acid), poly (anetolsulphonic acid) (poly (anetholesulfonic acid) )) And poly (4-styrenesulphonic acid-co-maleic acid) (poly (4-styrenesulfonic acid-co-maleic acid)) comprising at least one of a nano-carbon and a polymer for a coating substrate The coating layer of the multilayer structure containing.
제6항에 있어서, 상기 나노카본 코팅층은,
나노카본 0.001~10 중량%와, 제2 고분자 0.001~50 중량%을 함유한 나노카본 혼합물을 이용한 습식 코팅 방법으로 형성한 것을 특징으로 하는 코팅 기판용 나노카본 및 고분자를 함유한 다층 구조의 코팅층.
The method of claim 6, wherein the nanocarbon coating layer,
A coating layer having a multilayer structure containing nanocarbon and a polymer for a coating substrate, which is formed by a wet coating method using a nanocarbon mixture containing 0.001 to 10 wt% of nanocarbon and 0.001 to 50 wt% of a second polymer.
하부면과, 상기 하부면에 반대되는 상부면을 갖는 베이스 기판;
상기 베이스 기판의 상부면, 상기 베이스 기판의 하부면 및 상기 베이스 기판의 내부 중 적어도 하나에 형성되며, 적어도 하나의 단위 코팅층을 적층하여 형성한 다층 구조의 코팅층;
을 포함하며,
상기 다층 구조의 코팅층의 단위 코팅층은,
히드록시기와 아민작용기를 갖는 제1 고분자로 형성한 제1 고분자 코팅층;
상기 제1 고분자 코팅층 위 또는 아래에 형성되며, 나노카본을 함유한 나노카본 소재로 형성한 나노카본 코팅층;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 나노카본 및 고분자를 함유한 다층 구조의 코팅층을 갖는 코팅 기판.
A base substrate having a lower surface and an upper surface opposite the lower surface;
A coating layer formed on at least one of an upper surface of the base substrate, a lower surface of the base substrate, and an inside of the base substrate, and formed by stacking at least one unit coating layer;
/ RTI >
The unit coating layer of the coating layer of the multilayer structure,
A first polymer coating layer formed of a first polymer having a hydroxy group and an amine functional group;
A nanocarbon coating layer formed on or below the first polymer coating layer and formed of a nanocarbon material containing nanocarbon;
Coating substrate having a coating layer of a multi-layer structure containing a nano-carbon and a polymer comprising a.
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