KR101645793B1 - 롤투롤 공정을 통한 박막 필름의 표면개질 공정장치 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

롤투롤 공정을 통한 박막 필름의 표면개질 공정장치 및 그 방법이 개시된다. 보빈으로부터 권출된 박막 필름을 건조시킨 다음, 이송 진행방향과 깊이 방향으로 균일하게 냉각 목표 온도까지 충분히 냉각시킨다. 이후 전열체를 이송된 박막 필름의 표면에 직접 접촉시에 열전도에 의해 박막 필름의 표면으로부터 일정 깊이까지만 부분적으로 가열하되, 부분 가열된 박막 필름의 표면을 물리적으로 가공하여 나노 스케일의 형상을 임프린트한다. 임프린트 직후 부분적으로 가열된 상기 박막 필름의 표면을 냉각시켜 나노 스케일 형상을 고정한 다음 보빈으로 권취함으로써 롤투롤 공정에 의한 박막 필름의 표면개질 처리가 이루어진다.

Description

롤투롤 공정을 통한 박막 필름의 표면개질 공정장치 및 그 방법{Roll to roll processing apparatus and method of surface modification of thin film}

본 발명은 박막 필름의 표면개질 처리방법에 관한 것이다. 더 구체적으로는 박막 필름의 표면이 원래의 물성과는 다른 변화된 표면을 갖도록 롤투롤(Roll-to-rolll) 공정을 통하여 가공하는 방법에 관한 것이다.

건축자재 기타의 다양한 기술분야에서 폴리머 계열 등의 박막 필름이 널리 사용되고 있으며, 이러한 박막 필름은 친수력이나 발수력 등의 다양한 수요를 충족하기 위하여 표면을 가공함으로써 제품화되어 유통되고 있다.

박막 필름의 표면 가공에는 알려진 다양한 표면 가공 기술이 적용되고 있는데, 주로 프린팅이나 마스킹 기법, 또는 코팅 기법을 이용하여 롤투롤 가공에 의해 대량으로 표면 가공이 이루어지고 있다.

롤투롤 공정을 이용한 표면 개질 방법은 다수의 공정이 필요하나 연속 공정화가 가능하여 생산성이 높은 것이 특징이다.

그런데, 종래의 프린팅이나 마스킹 기법, 또는 코팅 기법의 경우 공정이 복잡하고 경제성이 낮아, 제품의 단가가 올라가는 단점이 있다.

롤투롤 공정을 통해 박막 필름의 제조 공정상 표면을 물리적으로 직접 가공하여 표면 개질 처리를 한다면 이론상 제조 단가를 낮출 수 있을 것이라 예상되지만, 폴리머 계열 등 공지의 박막 필름은 재질의 속성과 인장력의 한계로 표면을 기존의 물리적 가공방법에 의한 표면 개질 처리가 어려웠다.

한편, 최근 연구결과 코팅이 아닌 물리적 또는 전기적 가공을 통하여 박막의 표면에 나노스케일의 형상을 만드는 방법이 개발되기도 하였으나, 제조 원가 절감과 대량생산을 위한 전제라 할 수 있는 롤투롤 공정에 적용되기 어려운 한계를 가지고 있다.

문헌 1. 대한민국 등록특허 10-0523989 "식품 포장재용 에틸렌비닐알코올 필름의 표면 개질방법" 문헌 2. 대한민국 등록특허 10-0629360 "에틸렌이민 커플링제를 이용한 폴리이미드 필름의 표면개질방법, 그를 이용한 동박 적층 필름의 제조방법 및 그로 제조된 2층 구조의 동박 적층필름" 문헌 3. 대한민국 특허공개 10-2005-0080083 "플라즈마 이온주입 방법을 이용한 폴리머 필름의 표면 개질방법" 문헌 4. 대한민국 등록특허 10-0716022 "나노다공성 실리카필름의 표면개질을 위한 다관능성 Ｓｉ-기제 올리고머/폴리머의 사용" 문헌 5. 대한민국 등록특허 10-1135090 "편광판 보호필름의 표면개질 방법 및 편광판 제조방법" 문헌 6. 대한민국 특허공개 10-2012-0133891 "편광자 보호필름의 표면 개질 방법"

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해소하기 위한 것으로,

롤투롤 공정에 의하여 박막 필름의 표면을 직접 물리적으로 가공하여 나노스케일의 패턴을 형성하는 표면개질 방법을 제시하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 롤투롤 공정을 통한 박막 필름의 표면개질 공정장치는 박막 필름이 권출되는 제 1 보빈;

상기 제 1 보빈에서 권출되는 박막 필름을 건조시키는 건조로;

건조된 박막 필름의 적어도 일부 구간을 목표 온도로 냉각시키는 제 1 냉각기;

상기 제 1 냉각기를 통해 냉각된 후 이송된 박막 필름의 표면에 직접 접촉하는 전열체를 포함하되, 상기 전열체를 통해 박막 필름의 표면에 열을 인가함으로써 냉각된 박막 필름 표면으로부터 일정 두께만큼을 부분 가열하되, 부분 가열된 박막 필름의 표면에 나노 스케일의 형상을 임프린팅하는 부분 가열 및 임프린트 수단;

임프린트 수단을 거친 박막 필름을 냉각시키는 제 2 냉각기;

상기 제 2 냉각기에서 냉각된 박막 필름을 권취하는 제 2 보빈;

제 1 보빈으로부터 권출되는 박막 필름이 건조로, 제 1 냉각기, 부분 가열기, 임프린트 수단를 거쳐 제 2 보빈으로 권취되도록 박막 필름을 이송하는 이송수단; 및

상기 제 1 냉각기의 냉각 목표 온도, 냉각 시간, 상기 전열체의 온도, 상기 전열체와 박막 필름의 단위 구간 접촉 시간 가운데 하나 이상을 설정하거나, 설정에 따라 상기 제 1 냉각기, 부분 가열기, 임프린트 수단 또는 이송수단을 제어하는 콘트롤 패널을 구비한다.

이때, 콘트롤 패널은 박막 필름의 재질과 가공 깊이에 따라 상기 제 1 냉각기의 냉각 목표 온도, 냉각 시간, 상기 부분 가열기의 온도 및 박막 필름 단위 구간과의 접촉 시간, 상기 이송수단의 이송 속도, 상기 임프린트 수단의 동작 조건 가운데 하나 이상을 미리 설정한 프리셋을 가질 수 있다.

한편, 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 롤투롤 공정을 통한 박막 필름의 표면개질 방법은, 박막 필름을 보빈으로부터 권출하는 단계;

박막 필름을 건조시키는 단계;

건조된 박막 필름을 이송방향과 깊이 방향으로 냉각 목표 온도로 균일하게 냉각시키는 단계;

냉각 후 이송된 박막 필름의 표면에 전열체를 직접 접촉시켜 전도에 의해 박막 필름의 표면으로부터 일정 깊이까지만 부분적으로 가열하되, 부분 가열된 박막 필름의 표면을 물리적으로 가공하여 나노 스케일의 형상을 임프린트하는 단계;

임프린트가 이루어진 직후 상기 박막 필름의 부분 가열된 표면으로부터 심부로의 열전달이 차단되도록 신속하게 박막 필름의 표면을 냉각시키는 단계; 및

냉각된 박막 필름을 보빈으로 권취하는 단계;를 포함한다.

이때, 상기 부분 가열된 박막 필름의 표면을 물리적으로 가공하여 나노 스케일의 형상을 임프린트하는 단계 동안, 부분 가열된 표면의 반대측 표면으로부터 적어도 임계값 이상의 두께만큼, 연화점 이하의 온도가 유지되도록 처리한다.

이러한 본 발명에 의할 때,

롤투롤 공정에 의해 박막 필름의 표면을 물리적으로 직접 가공하여 표면을 개질하는 것이 가능해진다.

이에 의하여, 용이하게 대량생산을 할 수 있으며 제조 단가를 크게 절감할 수 있다는 효과가 있다.

특히, 본 발명에서 제시하는 방법에 의할 때 박막 필름의 양면이 이질적인 성질을 갖도록 개질하는 것이 가능해진다.

도 1은 본 발명에 의한 박막 필름의 표면개질 방법을 시계열적으로 설명하는 플로우차트이며,
도 2는 표면 개질 공정에서의 박막 필름의 성질 변화를 설명하는 도면이며,
도 3은 표면 개질 공정을 통해 제조된 폴리머 표면을 확대한 사진이며,
도 4는 본 발명에 의한 롤투롤 공정을 통한 박막 필름의 표면개질 공정장치의 외형을 설명하는 도면이다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예 및 첨부하는 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하되, 도면의 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭함을 전제하여 설명하기로 한다.

발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에서 어느 하나의 구성요소가 다른 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 당해 구성요소만으로 이루어지는 것으로 한정되어 해석되지 아니하며, 다른 구성요소들을 더 포함할 수 있는 것으로 이해되어야 한다.

이하에서 개시되는 본 발명은 롤투롤 공정을 통해 박막 필름의 표면개질을 처리하는 방법에 관한 것으로, 폴리 프로필렌, 폴리 에틸렌 등의 다양한 재질의 공지의 박막 필름에 적용될 수 있다.

이하에서는 롤투롤 공정을 통한 박막 필름의 표면개질 방법이 구현된 일 예를 특정한 실시예를 통해 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 의한 박막 필름의 표면개질 방법을 시계열적으로 설명하는 플로우차트이며,

도 2는 표면 개질 공정에서의 박막 필름의 성질 변화를 설명하는 도면이며,

도 3은 표면 개질 공정을 통해 제조된 박막 필름 표면을 확대한 사진이다.

도 1에 도시된 바에 의할 때, 본 발명에 의한 롤투롤 공정을 통한 박막 필름의 표면개질 방법은, 건조 단계(S1), 박막 냉각 단계(S2), 부분 가열 및 패턴 프레스 단계(S3), 냉각 및 패턴 고정 단계(S4)로 이루어진다.

건조 단계(S1)에서는 롤 형태로 준비된 박막 필름을 건조시킨다.

박막 필름은 제조 및 이송 과정에서 과도한 수분을 흡수하는 경우가 있으며, 이는 가공 공정에서 불량을 일으키는 요인이 되기 때문에, 가공에 앞서 박막을 건조시킨다.

별도의 건조로에서 미리 건조시킬 수도 있으며, 롤투롤 공정장비 상에서 가공할 부위를 건조시킬 수도 있다.

이후, 박막 냉각 단계(S2)에서는 박막을 목표온도까지 냉각시킨다.

이와 같이 박막을 냉각하는 것은 이후의 부분 가열 및 패턴 프레스 단계(S3)에서 수㎛ 깊이까지만 성형이 이루어지도록 하기 위함이다.

충분히 냉각이 이루어지지 않는 경우, 부분 가열 및 패턴 프레스 단계(S3)에서 박막에 신장 등의 영구변형, 파손이 발생할 수 있으며, 반대로 과도한 냉각이 이루어질 경우에는 박막의 패턴이 원하는 수준으로 가공되지 않을 수 있다.

도 2의 (a)는 박막의 일부 구간이 균일하게 목표온도까지 냉각된 상태를 예시한다.

이후, 부분 가열 및 패턴 프레스 단계(S3)에서는 냉각된 박막의 가공할 표면을 부분 가열한다.

냉각단계를 거쳐 이송된 박막의 표면에 전열체를 직접 접촉시켜 전도에 의해 박막 표면으로부터 수㎛ 깊이까지만 부분적으로 온도를 상승시킨다.

도 2의 (b)는 박막의 표면으로부터 수㎛ 깊이까지 부분적으로 가열된 상태를 도시한다.

박막을 전체적으로 고르게 가열할 경우, 가공가능 두께에 대한 조절이 어려우며 파손 및 영구적인 변형 가능성이 높아져 가공 신뢰성이 현저히 낮아지기 때문에, 전열체를 이용한 직접 전도에 의한 부분 가열을 하는 것이다.

폴리머 박막의 경우 기본적으로 열전달 성능이 낮은 특성을 갖는다. 이러한 특성을 이용하여 접촉을 통한 열전달을 통해 박막의 표면에서 수㎛ 깊이까지만 가공이 가능한 조건을 형성할 수 있다.

이와 같이 표면개질 처리를 할 박막의 표면 부위가 부분 가열되면, 가열부위를 프레싱하여 나노 형상을 임프린트(Imprint)한다.

도 2의 (c)는 박막의 표면, 부분적으로 가열된 부위에 프레싱을 통한 나노 형상의 임프린팅이 처리된 모습을 도시한다.

도 2의 (c)에 도시된 바에 의할 때, 박막 표면의 부분적으로 가열된 부위가 프레싱되어 표면에 미세한 돌기가 형성된 것을 확인할 수 있다.

한편, 도 2의 (c)에 따르면 냉각 상태가 유지되고 있는 박막 저면과는 달리, 프레싱 처리된 가공 부위는 여전히 가열된 상태임을 알 수 있다.

이와 같이 가열 및 패턴 프레스 단계(S3)를 거친 박막은 표면과 심부의 온도차이에 의해, 심부로 열이 이동하게 된다.

심부로 열이 이동함에 따라 박막은 심부까지 연화되는 물성을 갖게 되며, 롤투롤 가공 공정 특성상 발생하는 인장력에 의해 영구신장되는 변형 또는 표면의 나노스케일의 가공형상이 변형되는 문제가 발생할 수 있다.

이러한 변형을 방지하기 위하여, 냉각 및 패턴 고정 단계(S4)에서는 프레스 가공된 박막 부위를 냉각시켜 표면의 열이 심부로 이동하는 것을 차단한다.

이를 위하여 프레싱 직후 이송된 박막 부위에 대하여 신속히 냉각처리를 수행한다.

도 2의 (d)는 프레싱 처리된 가공 부위가 냉각되어 박막의 저면과의 온도차이가 충분히 줄어든 상태를 도시한다.

이러한 본 발명에 의한 박막 필름의 표면 개질 방법은 열소성 가공방법에 해당하며, 하나의 성형장비를 통하여 다양한 재질의 박막 필름에 다양한 두께의 나노패턴 성형이 가능하다는 장점이 있다.

본 발명은 박막에 인장력을 버티는 영역을 형성함으로써 물리적 가공이 가능하도록 하는 것에 특징이 있으며, 가공 깊이는 박막 필름의 재질과 박막 냉각 단계(S2)에서의 목표온도에 의하여 결정된다.

가공 깊이를 정밀하게 유지하기 위하여, 공정 과정에서의 온도제어가 중요하다.

우선, 박막 냉각 단계(S2)에서의 박막 냉각시 두께 방향과 길이 방향으로 균일한 온도 분포를 갖도록 하여야 한다.

두께 방향의 온도 균일도는 임프린트되는 패턴의 정밀성과 관계가 있다.

한편, 롤(Roll) 길이 방향으로의 온도 균일도는 박막의 위치에 따른 나노패턴의 불균일한 가공을 방지하는 것으로 실질적으로 양산에 있어서 매우 중요한 요소이다.

한편, 냉각 정도는 사용하고자 하는 박막의 물성에 따라 다소 차이가 발생한다. 냉각 정도는 이후 공정의 가열공정과 밀접한 관계를 갖고 있다. 가열에 있어서는 박막의 재질의 열전도도, 열전달 시간(박막의 이송속도 및 가열구간의 길이), 가열면과 박막의 접촉열저항, 박막의 비열 등과 관련되어 박막의 물성에 따라 다른 값을 갖는다.

박막 필름은 박막 냉각 단계(S2)에서 냉각된 후 이송되어, 롤투롤 공정 장비 상에서 부분 가열 및 패턴 프레스 단계(S3)를 거치면서 가공 표면이 전열체에 의한 접촉을 통해 가열되는데, 가열되는 두께를 제외한 나머지 구간은 연화점 온도 이하로 유지되어야 한다.

가열되는 면의 이면, 두께방향으로 나머지 구간을 연화점 온도 이하로 유지함으로써 충분한 강성을 확보할 수 있으며, 이에 의하여 박막이 가공에 필요한 인장력에 의하여 변형되는 것을 막을 수 있다.

즉, 부분 가열 및 패턴 프레스 단계(S3)를 거치는 동안 박막의 변형이 발생하는 것을 막을 수 있다. 따라서, 연화점 이하의 온도로 유지되는 구간은 부분 가열 및 패턴 프레스 단계(S3)가 진행되는 동안 소정의 두께 이상으로 유지되어야 한다.

연화점 이하의 온도로 유지되는 구간의 두께는 박막 필름의 재질의 인장강도와 상관관계가 있으며 재질의 특성에 따라 달리 설정될 수 있다.

한편, 부분 가열 및 패턴 프레스 단계(S3)에서는 박막의 표면으로부터 수㎛ 깊이까지 온도를 전달하는 것을 목표로 하며 가열면의 온도와 접촉열저항 그리고 박막의 열전도도와 비열에 따라 달리 설정될 수 있다.

이상과 같은 본 발명에 의할 때, 대량생산에 적합한 방식으로 박막 필름의 표면에 나노 스케일의 형상을 임프린트할 수 있다.

도 3은 본 발명에 의한 표면 개질 공정을 통해 제조된 박막 필름 표면을 현미경으로 확대한 사진을 도시한다.

이하에서는 롤투롤 공정을 통한 박막 필름의 표면개질 공정장치가 구현된 일 예를 특정한 실시예를 통해 설명하기로 한다.

도 4는 본 발명에 의한 롤투롤 공정을 통한 박막 필름의 표면개질 공정장치의 외형을 설명하는 도면이다.

도 4에 도시된 본 발명에 의한 롤투롤 공정을 통한 박막 필름의 표면개질 공정장치(100)는 상기 살펴본 바와 같은 롤투롤 공정을 통한 박막 필름의 표면개질 공정방법이 실행되는 장비로서, 건조로(110), 제 1 냉각기(120), 부분 가열기(130), 임프린트 수단(140) 및 제 2 냉각기(150)를 갖는다.

한편, 박막 필름의 표면개질 공정장치(100)는 박막 필름(1)이 권출되는 제 1 보빈(101)과 표면 개질 공정이 완료된 박막 필름(1)을 권취하는 제 2 보빈(102)을 더 구비한다.

제 1 보빈(101)에서 권출된 박막 필름(1)은 건조로(110)로 이송된다.

건조로(110)는 바람직하게는 권출된 박막 필름(1)이 이송되어 들어오는 인입구와, 건조된 박막 필름(1)이 배출되는 배출구를 더 구비하며, 내부에 박막 필름(1)으로 건조 열기를 송풍하는 송풍덕트(111)를 더 구비할 수 있다.

이러한 건조로(110)에서는 상기 살펴본 바와 같은 건조 단계(S1)가 실행된다.

건조로를 거치는 동안 박막 필름(1)이 흡수하고 있던 과도한 수분이 제거된다.

한편, 건조로(110)를 거친 박막 필름(1)은 도 4에 도시된 바와 같이 제 1 냉각기(120) 내부로 이송된다.

제 1 냉각기(120)는 바람직하게는 외기의 유동이 차단되는 챔버 구조를 가지며, 내부로 이송된 박막 필름(1)을 설정된 목표 온도로 냉각시킨다.

목표 온도는 박막 필름의 재질과 가공 깊이에 따라서 다르게 설정된다.

제 1 냉각기(120)에서는 상기 살펴본 바와 같은 박막 냉각 단계(S2)가 실행되며, 박막 필름(1)의 챔버 내부로 이송된 부위를 목표온도까지 균일하게, 충분히 냉각시킨다.

제 1 냉각기(120)를 통해 박막 필름(1)의 냉각이 이루어지면, 박막 필름(1)은 부분 가열기(130)로 이송된다.

부분 가열기(130)는 넓은 접촉 면적을 갖는 전열체를 갖는다.

부분 가열기(130) 내부로 박막 필름(1)이 이송되면, 전열체를 박막 필름(1)의 표면에 밀착시켜 박막 필름(1)의 가공부위를 부분 가열한다.

전열체는 박막 필름(1)의 이송과 동시에 열의 직접 전도에 의해 박막 필름(1)을 부분가열할 수 있도록 롤러의 형태를 가질 수 있다. 이 경우 박막 필름(1)에 밀착된 채 회전하면서 박막 필름(1)의 표면을 가열할 수 있다.

전도에 의해 박막 표면으로부터 수㎛ 깊이까지만 부분적으로 온도를 상승시킨 다음, 지체없이 임프린트 수단(140)를 통해 부분 가열된 박막 필름(1)의 표면을 프레싱하여 나노 형상을 물리적으로 임프린트한다.

임프린트 수단(140)는 박막 필름(1)의 표면을 소정의 압력으로 프레싱하여 표면 개질을 처리한다.

부분 가열기(130)와 임프린트 수단(140)를 통해 상기 살펴본 바와 같은 부분 가열 및 패턴 프레스 단계(S3)가 실행된다.

도 4의 예에서는 부분 가열기(130)와 임프린트 수단(140)를 별개로 구성하였으나, 박막 표면을 부분가열함과 동시에 프레싱하여 나노 패턴을 형성하도록 부분 가열기(130)와 임프린트 수단(140)를 단일의 장치로 구현할 수도 있다.

한편, 나노 형상의 임프린트가 완료된 직후 박막 필름(1)은 지체없이 제 2 냉각기(150)로 이송된다.

제 2 냉각기(150)는 바람직하게는 냉기류를 송풍하여 나노 형상이 임프린트된 박막 필름(1) 표면을 냉각시켜 표면의 열이 심부로 이동하는 것을 차단한다.

제 2 냉각기(150)를 통해 상기 살펴본 바와 같은 냉각 및 패턴 고정 단계(S4)가 실행되며, 이에 의하여 롤투롤 공정 특성상 발생하는 인장력에 의해 박막 필름(1)의 영구 변형 또는 표면의 나노스케일의 가공형상의 변형을 막을 수 있다.

제 2 냉각기(150)를 거친 박막 필름(1)은 제 2 보빈(102)으로 권취된다.

이송수단(104)은 제 1 보빈(101)으로부터 권출되는 박막 필름이 건조로(110), 제 1 냉각기(120), 부분 가열기(130), 임프린트 수단(140)를 거쳐 제 2 보빈(102)으로 권취되도록 박막 필름을 이송한다.

한편, 작업자는 콘트롤 패널(103)을 이용하여 상기 제 1 냉각기(120)의 냉각 목표 온도, 냉각 시간, 상기 전열체의 온도, 상기 전열체와 박막 필름의 단위 구간 접촉 시간 가운데 하나 이상을 설정할 수 있다.

콘트롤 패널(103)은 작업자의 설정에 따라 상기 제 1 냉각기(120), 부분 가열기(130), 임프린트 수단(140) 또는 이송수단(104) 가운데 하나 이상을 제어한다.

한편, 콘트롤 패널(103)은 박막 필름의 재질과 가공 깊이에 따라 상기 제 1 냉각기(120)의 냉각 목표 온도, 냉각 시간, 상기 부분 가열기(130)의 온도 및 박막 필름 단위 구간과의 접촉 시간, 상기 이송수단(104)의 이송 속도, 상기 임프린트 수단(140)의 동작 조건 가운데 하나 이상을 미리 설정한 다수의 프리셋을 가질 수 있다.

작업자는 보빈에 감긴 박막 필름의 재질과 가공깊이에 따라 미리 설정된 프리셋 가운데 어느 하나를 간단히 선택하는 것만으로, 다양한 재질과 두께를 갖는 박막 필름에 대한 표면개질을 처리할 수 있다.

이상 몇 가지의 실시예를 통해 본 발명의 기술적 사상을 살펴보았다.

본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기재사항으로부터 상기 살펴본 실시예를 다양하게 변형하거나 변경할 수 있음은 자명하다. 또한, 비록 명시적으로 도시되거나 설명되지 아니하였다 하여도 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기재사항으로부터 본 발명에 의한 기술적 사상을 포함하는 다양한 형태의 변형을 할 수 있음은 자명하며, 이는 여전히 본 발명의 권리범위에 속한다. 첨부하는 도면을 참조하여 설명된 상기의 실시예들은 본 발명을 설명하기 위한 목적으로 기술된 것이며 본 발명의 권리범위는 이러한 실시예에 국한되지 아니한다.

본 발명은 박막 필름의 제조 및 가공 기술분야에 적용될 수 있다.

1 : 박막 필름
101 : 제 1 보빈
102 : 제 2 보빈
103 : 콘트롤 패널
104 : 이송수단
110 : 건조로
111 : 송풍덕트
120 : 제 1 냉각기
130 : 부분 가열기
140 : 임프린트 수단
150 : 제 2 냉각기

Claims (8)

1. 박막 필름이 권출되는 제 1 보빈(101);
   권출된 박막 필름의 적어도 일부 구간을 목표 온도로 냉각시키는 제 1 냉각기(120);
   상기 제 1 냉각기(120)를 통해 냉각된 후 이송된 박막 필름의 표면에 직접 접촉하는 전열체(131)를 포함하되, 상기 전열체(131)를 통해 박막 필름의 표면에 열을 인가함으로써 냉각된 박막 필름 표면으로부터 일정 두께만큼을 부분 가열하는 부분 가열기(130);
   상기 부분 가열기(130)를 통해 표면으로부터 일정 두께만큼 부분 가열된 박막 필름의 표면에 나노 스케일의 형상을 임프린팅하는 임프린트 수단(140);
   상기 임프린트 수단(140)를 거친 박막 필름을 냉각시키는 제 2 냉각기(150); 및
   상기 제 2 냉각기(150)에서 냉각된 박막 필름을 권취하는 제 2 보빈(102);
   제 1 보빈(101)으로부터 권출되는 박막 필름이 제 1 냉각기(120), 부분 가열기(130), 임프린트 수단(140)를 거쳐 제 2 보빈(102)으로 권취되도록, 박막 필름을 이송하는 이송수단(104); 및
   상기 제 1 냉각기(120)의 냉각 목표 온도, 냉각 시간, 상기 전열체(131)의 온도, 상기 전열체(131)와 박막 필름의 단위 구간 접촉 시간 가운데 하나 이상을 설정하거나, 설정에 따라 상기 제 1 냉각기(120), 부분 가열기(130), 임프린트 수단(140) 또는 이송수단(104)을 제어하는 콘트롤 패널(103)을 구비하며,
   롤투롤 가공 공정 중에 상기 박막 필름의 강성을 유지하기 위해, 제 1 냉각기(120)에 의해 박막 필름의 냉각이 이루어지며,
   냉각된 박막 필름에 대해 부분 가열기(130)에 의해 박막 필름의 표면으로부터 일정 두께만큼 - 여기서 일정 두께는 나노 스케일의 형상이 임프린팅되는 두께 - 을 부분 가열이 이루어지며,
   상기 임프린팅 이후에 상기 제 2 냉각기(150)에 의해, 부분 가열된 표면의 반대측 표면으로부터 적어도 임계값 이상의 두께만큼, 연화점 이하의 온도가 유지되는 롤투롤 공정을 통한 박막 필름의 표면개질 공정장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 1 보빈(101)에서 권출되는 박막 필름을 건조시키는 건조로(110)를 더 구비하되,
   상기 이송수단(104)은 상기 건조로(110)를 거친 박막 필름을 상기 제 1 냉각기(120)로 이송하는 롤투롤 공정을 통한 박막 필름의 표면개질 공정장치.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 콘트롤 패널(103)은 박막 필름의 재질과 가공 깊이에 따라 상기 제 1 냉각기(120)의 냉각 목표 온도, 냉각 시간, 상기 부분 가열기(130)의 온도 및 박막 필름 단위 구간과의 접촉 시간, 상기 이송수단(104)의 이송 속도, 상기 임프린트 수단(140)의 동작 조건 가운데 하나 이상을 미리 설정한 프리셋을 갖는 롤투롤 공정을 통한 박막 필름의 표면개질 공정장치.
4. 박막 필름을 보빈으로부터 권출하는 단계;
   이송되어진 박막 필름을 목표 온도로 균일하게 냉각시키는 단계;
   냉각 후 이송된 박막 필름의 표면에 전열체를 직접 접촉시켜 전도에 의해 박막 필름의 표면으로부터 일정 깊이까지만 부분적으로 가열하되, 부분 가열된 박막 필름의 표면을 물리적으로 가공하여 나노 스케일의 형상을 임프린트하는 단계;
   임프린트 직후 부분적으로 가열된 상기 박막 필름의 표면을 냉각시키는 단계; 및
   냉각된 박막 필름을 보빈으로 권취하는 단계;를 포함하며,
   롤투롤 가공 공정 중에 상기 박막 필름의 강성을 유지하기 위해, 상기 임프린트하는 단계 이전에 진행되는 상기 냉각시키는 단계에서 상기 박막 필름의 냉각이 이루어지며,
   상기 임프린트하는 단계에서, 냉각된 박막 필름에 대해 상기 박막 필름의 표면으로부터 일정 두께만큼 - 여기서 일정 두께는 나노 스케일의 형상이 임프린팅되는 두께 - 을 부분 가열이 이루어지며,
   상기 임프린트하는 단계 이후에 진행되는 상기 냉각시키는 단계에서, 부분 가열된 표면의 반대측 표면으로부터 적어도 임계값 이상의 두께만큼, 연화점 이하의 온도가 유지되는 롤투롤 공정을 통한 박막 필름의 표면개질 방법.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 박막 필름을 보빈으로부터 권출하는 단계 이후, 박막 필름을 목표 온도로 균일하게 냉각시키는 단계 이전에,
   박막 필름을 건조시키는 단계;를 더 포함하는 롤투롤 공정을 통한 박막 필름의 표면개질 방법.
6. 제 4 항에 있어서,
   상기 박막 필름의 표면으로부터 일정 깊이까지만 부분적으로 가열하는 단계에서, 박막 필름 재질의 열전도도, 가열면과 박막 필름의 접촉열저항, 박막의 비열 가운데 하나 이상에 따라 박막 필름의 이송 속도 및 전열체의 온도가 결정되는 롤투롤 공정을 통한 박막 필름의 표면개질 방법.
7. 제 4 항에 있어서,
   상기 부분 가열된 박막 필름의 표면을 물리적으로 가공하여 나노 스케일의 형상을 임프린트하는 단계에서,
   박막 필름의 재질과 박막 필름을 냉각하는 단계에서의 냉각 목표 온도에 의하여 가공 깊이가 결정되는 롤투롤 공정을 통한 박막 필름의 표면개질 방법.
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