KR102405225B1

KR102405225B1 - 은 나노와이어를 포함하는 투명 항균 필름 및 이의 제조 방법

Info

Publication number: KR102405225B1
Application number: KR1020200088824A
Authority: KR
Inventors: 임병권; 조성민; 이정헌; 복신규; 임거환; 박세웅; 이휘소; 유진우; 김소희; 김찬호
Original assignee: 성균관대학교산학협력단
Priority date: 2020-07-17
Filing date: 2020-07-17
Publication date: 2022-06-02
Also published as: KR20220010219A

Abstract

본원은 기판 및 상기 기판 상에 형성된 은 나노와이어 층을 포함하는 투명 항균 필름에 있어서, 상기 은 나노와이어는 상기 기판 표면 상에 임베딩(embedding)된 것이고, 상기 은 나노와이어는 서로 전기적으로 연결되지 않은 것인 투명 항균 필름을 제공한다.

Description

은 나노와이어를 포함하는 투명 항균 필름 및 이의 제조 방법{TRANSPARENT ANTIMICROBIAL FILM COMPRISING SILVER NANOWIRE AND PREPARING METHOD OF THE SAME}

본원은 은 나노와이어를 포함하는 투명 항균 필름 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.

휴먼인터페이스 기술의 발전이 나날이 지속됨에 따라 사람 대 사람 응대보다는 키오스크 기기 및 ATM 기기를 이용한 사람 대 기계 업무방식이 병원, 동사무소, 은행 등의 기관이나 식당에 점차 보급되고 있으며, 개인 휴대폰, 태블릿 PC 는 우리 실생활에 없어서는 안 될 필수 기기로 자리 잡고 있다. 특히, 최근에는 코로나 바이러스의 유행으로 인하여 바이러스 확산을 예방하고자 많은 사람들이 사용하는 엘리베이터, 대중교통 손잡이 등에는 항균 필름이 부착 되어 있지만, 사람의 맨손으로만 구동되는 정전식 터치패널이 부착된 키오스크 기기나 ATM 기기, 휴대폰, 태블릿 PC 에는 기존 항균 필름의 불투명성으로 인해 항균 필름을 도입하기 어려운 문제점이 있다.

코로나 바이러스의 유행이 끝난다고 해도, 언제 찾아올지 모를 새로운 바이러스나 슈퍼 박테리아의 유행을 방지하기 위해서 생활방역 의식이 매우 중요해지고 있어, 정전식 터치패널이 부착된 키오스크 기기나 ATM 기기, 휴대폰, 태블릿 PC에도 적용 가능한 투명한 항균 필름의 개발이 요구된다.

과학기술의 발달로 현재 은을 나노입자 크기로 만들어 냉장고, 공기정화기, 치약, 비누, 화장품 등 여러 가지 용도에 사용하고 있다. 이러한 은 나노입자는 일반적으로 각종 병균을 살균할 정도로 음이온을 방출하여 병균 침입을 억제하는 살균성이 있으며, 각종 바이러스와 세균의 번식 및 발생을 억제하는 향균성이 있으며, 또한 불쾌한 냄새를 흡착하여 분해하는 탈취성이 있다. 이 밖에도 전자파 차단 효과 및 곰팡이균을 분해 제거하는 탁월한 자정능력이 있다. 그러나, 은 나노 입자를 이용한 항균제를 수지에 넣을 경우, 항균 성분인 은 이온 등에 의하여 수지의 투명성 저하, 변색, 나아가 수지의 열화(degradation, deterioration)가 생기기 쉽다는 문제가 있고, 수지 전체에 은 이온 항균제를 배합한다면, 생산비가 높아지는 문제점이 있다.

또한, 종래의 은 나노구조체 기반 유연투명전극의 경우 전극의 내구성을 향상시키기 위하여 기판과 나노와이어 사이에 adhesive layer 를 도입하는 방식, 보호층의 도입을 통한 방식, 열적 충격으로 폴리머 기판을 녹여 은 나노구조체와 결합하는 방식 등의 연구가 주로 이루어져왔다. 그러나, 상기 기술의 경우 전처리 또는 후처리 공정을 추가적으로 요구한다는 단점이 있다. 또한, 추가적인 adhesive layer, 보호층 등의 도입으로 인하여 필름 자체의 광 투과도가 저하되는 문제점이 있다.

본원의 배경이 되는 기술인 대한민국 공개특허 제 10-2014-0146428 호는 다층 항균 필름 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 구체적으로 다층 항균 필름 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 항균제가 필름에 골고루 분산되어 항균효과가 우수한 다층 항균 필름 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 그러나, 은 나노와이어 층을 포함하는 투명 항균 필름에 있어서, 은 나노와이어가 기판 표면 상에 임베딩(embedding)된 것이고, 은 나노와이어는 서로 전기적으로 연결되지 않은 것인 투명 항균 필름에 대해서는 언급하지 않고 있다.

본원은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 은 나노와이어를 포함하는 투명 항균 필름 및 이의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본원은 상기 투명 항균 필름이 부착된 터치패널 또는 전자기기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

다만, 본원의 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본원의 제 1 측면은, 기판 및 상기 기판 상에 형성된 은 나노와이어 층을 포함하는 투명 항균 필름에 있어서, 상기 은 나노와이어는 상기 기판 표면 상에 임베딩(embedding)된 것이고, 상기 은 나노와이어는 서로 전기적으로 연결되지 않은 것인 투명 항균 필름을 제공한다.

본원의 제 2 측면은, 기판, 상기 기판 상에 형성된 고분자층 및 상기 고분자층 상에 형성된 은 나노와이어 층을 포함하는 투명 항균 필름에 있어서, 상기 은 나노와이어는 상기 고분자층 표면 상에 임베딩(embedding)된 것이고, 상기 은 나노와이어는 서로 전기적으로 연결되지 않은 것인 투명 항균 필름을 제공한다.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 투명 항균 필름은 전기 전도성을 가지지 않는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 투명 항균 필름은 400 nm 내지 800 nm 의 파장 범위에서의 평균 광투과율이 70% 이상인 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 기판은 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리이미드, 폴리에테르이미드, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리노르보넨, 폴리아크릴레이트, 폴리비닐알콜, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에테르설폰, 폴리스타일렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리염화비닐, 폴리아미드, 폴리메타크릴레이트, 폴리디메틸실록산, 폴리페닐설파이드, 폴리에테르에테르케톤, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 것을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 은 나노와이어의 직경은 10 nm 내지 200 nm 인 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 투명 항균 필름은 추가의 금속 산화물을 포함하지 않는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 고분자층은 자외선 경화 폴리머를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 자외선 경화 폴리머는 폴리에틸렌글리콜디아크릴레이트(PEGDA), 폴리에틸렌글리콜디메타크릴레이트(PEGDMA), 폴리비닐리덴풀루오라이드(PVdF), 폴리아크릴로니트릴(PAN), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리비닐클로라이드(PVC) 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택된 것을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

본원의 제 3 측면은, 은 나노와이어 분산액을 제조하는 단계 및 기판 상에 상기 은 나노와이어 분산액을 코팅하여 은 나노와이어 층을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 은 나노와이어는 상기 기판 표면 상에 임베딩(embedding)된 것이고, 상기 은 나노와이어는 서로 전기적으로 연결되지 않은 것인 투명 항균 필름의 제조 방법을 제공한다.

본원의 제 4 측면은, 은 나노와이어 분산액을 제조하는 단계, 제 1 기판 상에 상기 은 나노와이어 분산액을 코팅하여 은 나노와이어 층을 형성하는 단계, 제 2 기판에 자외선 경화 폴리머를 코팅하는 단계, 상기 은 나노와이어 층 및 상기 자외선 경화 폴리머를 접착시키는 단계, 상기 자외선 경화 폴리머를 경화시키는 단계 및 상기 제 1 기판을 제거하는 단계를 포함하고, 상기 은 나노와이어는 상기 자외선 경화 폴리머 표면 상에 임베딩(embedding)된 것이고, 상기 은 나노와이어는 서로 전기적으로 연결되지 않은 것인 투명 항균 필름의 제조 방법을 제공한다.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 투명 항균 필름의 제조 방법은 상기 은 나노와이어 층의 웰딩(welding) 단계를 포함하지 않는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 코팅은 바코팅(bar coating), 스핀코팅(spin coating), 딥코팅(dip coating), 자기조립(self assembly), 스프레이법(spary), 잉크젯 프린팅(inkjet printing), 그라비아(gravure), 그라비아 오프셋(gravure-offset), 플렉소 인쇄법(flexography), 스크린 프린팅(screen-printing), 직접 주입법 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택되는 방법으로 수행되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 제 1 기판은 폴리이미드, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에테르이미드, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리노르보넨, 폴리아크릴레이트, 폴리비닐알콜, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에테르설폰, 폴리스타일렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리염화비닐, 폴리아미드, 폴리메타크릴레이트, 폴리디메틸실록산, 폴리페닐설파이드, 폴리에테르에테르케톤, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 것을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 제 2 기판은 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리이미드, 폴리에테르이미드, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리노르보넨, 폴리아크릴레이트, 폴리비닐알콜, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에테르설폰, 폴리스타일렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리염화비닐, 폴리아미드, 폴리메타크릴레이트, 폴리디메틸실록산, 폴리페닐설파이드, 폴리에테르에테르케톤, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 것을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

본원의 제 5 측면은, 본원의 제 1 측면 또는 본원의 제 2 측면에 따른 투명 항균 필름이 부착된 터치패널을 제공한다.

본원의 제 6 측면은, 본원의 제 1 측면 또는 본원의 제 2 측면에 따른 투명 항균 필름이 부착된 전자기기를 제공한다.

상술한 과제 해결 수단은 단지 예시적인 것으로서, 본원을 제한하려는 의도로 해석되지 않아야 한다. 상술한 예시적인 실시예 외에도, 도면 및 발명의 상세한 설명에 추가적인 실시예가 존재할 수 있다.

전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 본원에 따른 은 나노와이어를 포함하는 투명 항균 필름은 인체에 무해한 은 나노와이어를 포함함으로써, 안전하면서도 우수한 항균성을 가진 투명 항균 필름으로서 유용하게 활용될 수 있다.

또한, 종래의 항균 필름은 불투명성으로 인해 사람의 맨손으로만 구동되는 정전식 터치패널이 부착된 키오스크 기기나 ATM 기기, 휴대폰, 태블릿 PC 에는 도입하기 어려운 문제점이 있었으나, 본원에 따른 투명 항균 필름은 은 나노와이어를 자외선 경화 폴리머를 이용하여 투명 기판 상에 코팅함으로써 투명 기판의 광투과도가 매우 높아, 높은 투명도를 가지는 투명 항균 필름을 제공할 수 있다. 또한, 터치패널 화면을 흠집으로부터 보호할 수 있는 보호 필름으로서 유용하게 활용될 수 있다.

또한, 종래의 은 나노 입자(nanoparticle)를 포함하는 항균 필름은 은 입자의 서로 뭉치는 성질에 벌크 형태로 전환될 수 밖에 없고, 결국 투명성이 저하되며, 전도성이 증가할 수 밖에 없었으나, 본원에 따른 투명 항균 필름은 은 나노와이어 층의 제조 과정에서 웰딩(welding) 단계를 포함하지 않기 때문에, 은 나노와이어가 서로 전기적으로 연결되지 않아 전기 전도성을 가지지 않는 투명 항균 필름을 제공할 수 있다.

이에 따라, 본원에 따른 투명 항균 필름은 전기 전도성을 갖지 않아, 대전 효과가 없고, 손으로부터 전달되는 정전기를 분산시키지 않기 때문에, 정전식 터치패널 구동에 영향을 주지 않는 투명 항균 필름을 제공할 수 있다.

또한, 종래의 은 이온을 이용한 항균제는 비교적 안전성이 높고, 광범위 세균에 대하여 항균성을 발휘하므로, 다양한 형태의 각종 합성수지 제품에 사용되었으나, 은 이온을 포함하는 필름은, 항균 성분인 은 이온 등에 의하여 필름의 투명성 저하, 변색, 나아가 수지의 열화(degradation, deterioration)가 생기기 쉽다는 문제점이 있다. 특히, 은 이온을 이용하는 경우 은 이온이 담지되는 추가적인 담체가 필요하며, 이러한 담체에 의해 투명성이 저하되는 문제점이 있다.

반면, 본원에 따른 투명 항균 필름은 은 나노와이어를 사용하기 때문에 별도의 담체가 요구되지 않고, 은 이온의 성질에 따른 투명성 저하 등의 문제점을 해결한 투명 항균 필름을 제공할 수 있다.

또한, 본원에 따른 투명 항균 필름은 은 나노와이어가 기판 또는 고분자층 표면에 임베딩(embedding)되어 기판 상에 코팅됨으로써 우수한 접착력 및 기계적 내구성을 가진 투명 항균 필름을 제공할 수 있다.

또한, 본원에 따른 투명 항균 필름의 제조 방법은 롤투롤(roll-to-roll) 공정이 가능하며, 은 나노와이어의 용액상 대량 제조가 가능하기 때문에 제조 비용을 낮출 수 있어 경제성이 우수할 수 있다.

또한, 본원에 따른 투명 항균 필름이 부착된 터치패널은 투명 기판의 광투과도에 영향을 주지 않는 높은 투명도를 가지는 투명 항균 필름을 사용함으로써, 사람의 맨손으로도 구동될 수 있는 장점이 있다.

또한, 본원에 따른 투명 항균 필름이 부착된 터치패널은 투명 항균 필름이 전기 전도성을 갖지 않음으로써, 터치패널 구동에 영향을 주지 않는다. 이에 따라, 접촉된 부분만 정확하게 인식될 수 있는 장점이 있다.

또한, 본원에 따른 투명 항균 필름이 부착된 터치패널은 투명 항균 필름이 터치패널 화면을 흠집으로부터 보호할 수 있으므로 장기간 사용 가능한 장점이 있다.

또한, 본원에 따른 투명 항균 필름이 부착된 터치패널은 접착력 및 기계적 내구성이 강화된 투명 항균 필름을 사용함으로써, 반복적인 외부 자극에도 은 나노와이어가 박리되지 않으므로, 안정적인 구동이 가능한 장점이 있다.

다만, 본원에서 얻을 수 있는 효과는 상기된 바와 같은 효과들로 한정되지 않으며, 또 다른 효과들이 존재할 수 있다.

도 1 은 본원의 실시예 및 비교예에 따른 투명 항균 필름의 사진이다.
도 2 는 본원의 실시예 및 비교예에 따른 투명 항균 필름의 광투과도 그래프이다.
도 3 은 본원의 실시예에 따른 투명 항균 필름의 전기 전도성을 측정한 결과이다.
도 4 는 본원의 실시예 및 비교예에 따른 투명 항균 필름의 Tape 박리실험 진행 전/후 촬영한 이미지이다.
도 5 는 본원의 실시예에 따른 투명 항균 필름의 항균성을 측정한 결과를 나타낸 이미지이다.
도 6 은 본원의 비교예의 항균성을 측정한 결과를 나타낸 이미지이다.
도 7 은 본원의 실시예 및 비교예에 따른 투명 항균 필름의 항균성을 측정한 결과를 나타낸 이미지이다.
도 8 은 본원의 실시예 및 비교예에 따른 투명 항균 필름의 공인 항균시험 결과이다.
도 9 는 본원의 실시예에 따른 투명 항균 필름이 부착된 터치패널의 사진이다.
도 10 은 본원의 실시예 및 비교예에 따른 투명 항균 필름이 부착된 터치패널의 사진이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본원아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에", "상부에", "상단에", "하에", "하부에", "하단에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

본 명세서에서 사용되는 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본원의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다. 또한, 본원 명세서 전체에서, "~ 하는 단계" 또는 "~의 단계"는 "~를 위한 단계"를 의미하지 않는다.

본원 명세서 전체에서, 마쿠시 형식의 표현에 포함된 "이들의 조합"의 용어는 마쿠시 형식의 표현에 기재된 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 혼합 또는 조합을 의미하는 것으로서, 상기 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 의미한다.

본원 명세서 전체에서, "A 및/또는 B" 의 기재는, "A, B, 또는, A 및 B" 를 의미한다.

이하, 본원의 은 나노와이어를 포함하는 투명 항균 필름 및 이의 제조 방법에 대하여 구현예 및 실시예와 도면을 참조하여 구체적으로 설명하도록 한다. 그러나, 본원이 이러한 구현예 및 실시예와 도면에 제한되는 것은 아니다.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본원의 제 1 측면은, 기판 및 상기 기판 상에 형성된 은 나노와이어 층을 포함하는 투명 항균 필름에 있어서, 상기 은 나노와이어는 상기 기판 표면 상에 임베딩(embedding)된 것이고, 상기 은 나노와이어는 서로 전기적으로 연결되지 않은 것인 투명 항균 필름을 제공한다.

본원의 제 2 측면의 투명 항균 필름에 대하여, 본원의 제 1 측면과 중복되는 부분들에 대해서는 상세한 설명을 생략하였으나, 그 설명이 생략되었더라도 본원의 제 1 측면에 기재된 내용은 본원의 제 2 측면에 동일하게 적용될 수 있다.

본원에 따른 은 나노와이어를 포함하는 투명 항균 필름은 인체에 무해한 은 나노와이어를 포함함으로써, 안전하면서도 우수한 항균성을 가진 투명 항균 필름으로서 유용하게 활용될 수 있다는 장점이 있다.

또한 종래의 은 이온을 이용한 항균제는 비교적 안전성이 높고, 광범위 세균에 대하여 항균성을 발휘하므로, 다양한 형태의 각종 합성수지 제품에 사용되었으나, 수지에 넣을 경우, 항균 성분인 은 이온 등에 의하여 수지의 투명성 저하, 변색, 나아가 수지의 열화(degradation, deterioration)가 생기기 쉽다는 문제점이 있다. 또한, 은 이온을 이용하는 경우 은 이온이 담지되는 추가적인 담체가 필요하며, 이러한 담체에 의해 투명성이 저하되는 문제점이 있다.

반면, 본원에 따른 투명 항균 필름은 은 나노와이어를 사용하기 때문에 별도의 담체가 요구되지 않고, 은 이온의 성질에 따른 투명성 저하 등의 문제점을 해결한 투명 항균 필름을 제공할 수 있다는 장점이 있다.

은(Ag)은 모든 금속 중에서 가장 좋은 전기 및 열 전도율을 가지고 있으므로, 종래의 은 나노입자, 은 나노와이어 등의 은 성분은 높은 전기 전도성을 이용하여 전자산업 부문에서 많이 활용되었다. 은을 포함하는 필름은 높은 전기 전도성으로 인하여 필름의 전도도를 향상시켜 주기 때문에, 정전식 터치패널의 전극 등으로 사용되어 왔다.

이와 관련하여, 은 나노 입자(nanoparticle)를 포함하는 항균 필름은 은 입자의 서로 뭉치는 성질에 벌크 형태로 전환될 수 밖에 없고, 결국 투명성이 저하되며, 전도성이 증가할 수 밖에 없다.

반면, 본원에 따른 투명 항균 필름은 은 나노와이어가 서로 전기적으로 연결되지 않아 전기 전도성을 가지지 않는 투명 항균 필름을 제공할 수 있다는 장점이 있다.

본원에 있어, 투명 항균 필름이 "전기 전도성을 가지지 않는다" 는 것은 상기 투명 항균 필름의 면저항이 1.5 kΩ/sq 이상임을 의미하는 것이다.

상기 투명 항균 필름의 면저항이 1.5 kΩ/sq 이상인 경우, 상기 투명 항균 필름은 전기 전도성을 갖지 않아 대전 효과가 없고, 손으로부터 전달되는 정전기를 분산시키지 않기 때문에, 정전식 터치패널 구동에 영향을 주지 않는 투명 항균 필름을 제공할 수 있다.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 투명 항균 필름은 약 400 nm 내지 약 800 nm 의 파장 범위에서의 평균 광투과율이 약 70% 이상인 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

종래의 항균 필름은 불투명성으로 인해 사람의 맨손으로만 구동되는 정전식 터치패널이 부착된 키오스크 기기나 ATM 기기, 휴대폰, 태블릿 PC 에는 도입하기 어려운 문제점이 있다.

본원에 따른 투명 항균 필름은 은 나노와이어를 고분자층을 이용하여 투명 기판 상에 코팅함으로써 투명 기판의 광투과도가 매우 높아, 높은 투명도를 가지는 투명 항균 필름을 제공할 수 있다. 또한, 터치패널 화면을 흠집으로부터 보호할 수 있는 보호 필름으로서 유용하게 활용될 수 있다는 장점이 있다.

예를 들어, 상기 기판은 유연 기판 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

예를 들어, 상기 기판은 폴리에틸렌테레프탈레이트 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 은 나노와이어의 직경은 약 10 nm 내지 약 200 nm 인 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 투명 항균 필름은 추가의 금속 산화물, 예를 들어, Ti, W, V, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Al, Si, Ge, Nb, Mo, Sn, Sb, Ru, Au, Pt, Pd, Ir, Ce 등의 금속 산화물을 포함하지 않을 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

본원에 따른 투명 항균 필름은 은 나노와이어가 자외선 경화 폴리머 표면에 임베딩(embedding)되어 기판 상에 코팅됨으로써 반복적인 외부 자극에도 은 나노와이어가 박리되지 않는 우수한 접착력 및 기계적 내구성을 가진 투명 항균 필름을 제공할 수 있다는 장점이 있다.

본원의 제 3 측면의 투명 항균 필름의 제조 방법에 대하여, 본원의 제 1 측면 또는 제 2 측면과 중복되는 부분들에 대해서는 상세한 설명을 생략하였으나, 그 설명이 생략되었더라도 본원의 제 1 측면 또는 제 2 측면에 기재된 내용은 본원의 제 3 측면에 동일하게 적용될 수 있다.

본원의 제 4 측면의 투명 항균 필름의 제조 방법에 대하여, 본원의 제 1 측면 또는 제 2 측면과 중복되는 부분들에 대해서는 상세한 설명을 생략하였으나, 그 설명이 생략되었더라도 본원의 제 1 측면 또는 제 2 측면에 기재된 내용은 본원의 제 4 측면에 동일하게 적용될 수 있다.

본원에 따른 투명 항균 필름의 제조 방법은 롤투롤(roll-to-roll) 공정이 가능하며, 은 나노와이어의 용액상 대량 제조가 가능하기 때문에 제조 비용을 낮출 수 있어 경제성이 우수한 장점이 있다.

본원에 따른 투명 항균 필름의 제조 방법은 은 나노와이어 층의 웰딩(welding) 단계를 포함하지 않기 때문에 은 나노와이어가 서로 전기적으로 연결되지 않는다. 이에 따라, 본원에 따른 투명 항균 필름의 제조 방법은 전기 전도성을 가지지 않는 투명 항균 필름을 제공할 수 있다는 장점이 있다.

예를 들어, 상기 코팅은 바코팅 방법으로 수행되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

예를 들어, 상기 제 1 기판은 폴리이미드 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

예를 들어, 상기 제 2 기판은 폴리에틸렌테레프탈레이트 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

본원의 제 5 측면의 투명 항균 필름이 부착된 터치패널에 대하여, 본원의 제 1 측면 또는 제 2 측면과 중복되는 부분들에 대해서는 상세한 설명을 생략하였으나, 그 설명이 생략되었더라도 본원의 제 1 측면 또는 제 2 측면에 기재된 내용은 본원의 제 5 측면에 동일하게 적용될 수 있다.

본원에 따른 투명 항균 필름이 부착된 터치패널은 투명 기판의 광투과도 및 전도도에 영향을 주지 않는 높은 투명도를 가지는 투명 항균 필름을 사용함으로써, 사람의 맨손으로도 구동될 수 있는 장점이 있다.

또한, 투명 항균 필름이 터치패널 화면을 흠집으로부터 보호할 수 있으므로 장기간 사용 가능한 장점이 있다.

상기 터치 패널은, 예를 들어, 사람의 맨손으로만 구동되는 정전식 터치패널이 부착된 키오스크 기기나 ATM 기기, 휴대폰, 태블릿 PC 등에서도 구동될 수 있으므로 활용 범위가 넓은 장점이 있다.

본원의 제 6 측면의 투명 항균 필름이 부착된 전자기기에 대하여, 본원의 제 5 측면과 중복되는 부분들에 대해서는 상세한 설명을 생략하였으나, 그 설명이 생략되었더라도 본원의 제 5 측면에 기재된 내용은 본원의 제 6 측면에 동일하게 적용될 수 있다.

이하 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하고자 하나, 하기의 실시예는 단지 설명의 목적을 위한 것이며 본원의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다.

[실시예]

은 나노와이어를 폴리올 합성법을 통하여 제조한 후 분별 침전 방법을 통하여 알코올 용매 IPA 에 0.05 wt% 의 농도로 분산시켜 코팅용액을 제조하였다.

이어서, 폴리이미드 필름에 상기 은 나노와이어 코팅용액을 Meyer-rod 를 이용하여 바코팅 방식으로 전체적으로 고르게 도포하였다.

이어서, PET 필름에 점도 2000 CPS 의 상용 자외선 경화 폴리머(NOA 62)를 Meyer-rod 를 이용하여 바코팅 방식으로 전체적으로 고르게 도포하였다.

이어서, 상기 은 나노와이어가 코팅된 폴리이미드 필름 및 상기 자외선 경화 폴리머가 코팅된 PET 필름을 접착하여 라미네이터 장비를 이용하여 두 필름상 압력을 고르게 주면서 라미네이팅하였다.

이어서, 상기 라미네이팅 된 필름을 자외선 노광 장비를 이용하여 1분 동안 노출시켜 경화시켰다.

이어서, 상기 경화된 필름에서 폴리이미드 필름을 제거하여 은 나노와이어를 포함하는 투명 항균 필름을 제조하였다.

[비교예 1]

상용 구리를 포함하는 투명 항균 필름(닥터씨유 Cu 항균필름)을 구매하여 비교예 1 로서 사용하였다.

[비교예 2]

상용 은 이온을 포함하는 투명 항균 필름(HEXIS Ag ion 항균필름)을 구매하여 비교예 2 로서 사용하였다.

[비교예 3]

상용 산화아연을 포함하는 투명 항균 필름(닥터지오 ZnO 항균필름)을 구매하여 비교예 3 으로서 사용하였다.

[실험예 1]

도 1 은 본원의 실시예 및 비교예에 따른 투명 항균 필름의 사진이다.

구체적으로, 본원의 실시예에 따른 투명 항균 필름의 투명도를 육안으로 평가하였다.

도 2 는 본원의 실시예 및 비교예에 따른 투명 항균 필름의 광투과도 그래프이다.

구체적으로, US- VIS 측정하였다.

이를 통하여, 본원의 실시예에 따른 투명 항균 필름이 은 나노와이어 및 자외선 경화 폴리머를 첨가하여도 투명 기판의 광투과도에 영향을 주지 않는 것을 확인할 수 있었으며, 비교예에 비해 높은 투명도를 가지는 것을 확인할 수 있었다.

[실험예 2]

도 3 은 본원의 실시예에 따른 투명 항균 필름의 전기 전도성을 측정한 결과이다.

구체적으로, point probe 장비를 이용하여 면저항을 측정하였다.

이를 통하여, 높은 전기 전도성을 가지는 비교예와 달리, 본원의 실시예에 따른 투명 항균 필름이 은 나노와이어 층의 웰딩(welding) 단계를 포함하지 않기 때문에 은 나노와이어가 서로 전기적으로 연결되지 않아 전기 전도성을 가지지 않는다는 것을 확인할 수 있었다.

[실험예 3]

도 4 는 본원의 실시예 및 비교예에 따른 투명 항균 필름의 Tape 박리실험 진행 전/후 촬영한 이미지이다.

구체적으로, 3M Scotch tape 를 이용하여 100 회의 박리 실험을 진행하였다.

이를 통하여, 본원의 실시예에 따른 투명 항균 필름이 반복적인 외부 자극에도 박리되지 않으며, 광 투과도를 유지함을 확인할 수 있었다. 이는 비교예에 비해 우수한 접착력 및 기계적 내구성을 가짐을 시사하는 것이다.

[실험예 4]

도 5 는 본원의 실시예에 따른 투명 항균 필름의 항균성을 측정한 결과를 나타낸 이미지이다.

구체적으로, Glass 상에서 E-coli 액체 배지 20 μl 를 도포하였다. 이어서, 본원의 실시예에 따른 투명 항균 필름으로 상기 액체 배지를 덮어 접촉시킨 상태로 E-coil 박테리아를 37.8℃ 의 온도에서 1 시간 동안 배양하였다.

이어서, 배양된 E-coli 액체 배지 2 μl 을 고체 배지 상에 스프레딩하였다. 이어서, 상기 고체 배지를 37.8℃ 의 온도에서 12 시간 동안 배양하였다.

이어서, 육안으로 박테리아의 밀도를 측정하여 항균성을 측정하였다.

도 6 은 본원의 비교예의 항균성을 측정한 결과를 나타낸 이미지이다.

구체적으로, Glass 상에서 E-coli 액체 배지 20 μl 를 도포하였다. 이어서, 항균력이 없는 PET 필름으로 상기 액체 배지를 덮어 접촉시킨 상태로 E-coil 박테리아를 37.8℃ 의 온도에서 1 시간 동안 배양하였다.

도 5 및 도 6 을 통하여, 본원의 실시예에 따른 투명 항균 필름이 우수한 항균효과를 가지는 것을 확인할 수 있었다.

도 7 은 본원의 실시예 및 비교예에 따른 투명 항균 필름의 항균성을 측정한 결과를 나타낸 이미지이다.

이를 통하여, 균주와 항균필름을 짧은 시간 접촉시키는 경우(1 시간), 본원의 실시예에 따른 투명 항균 필름이 비교예에 비해 짧은 시간 내에 우수한 항균효과를 보이는 것을 확인할 수 있었다.

도 8 은 본원의 실시예 및 비교예에 따른 투명 항균 필름의 공인 항균시험 결과이다.

구체적으로, 실시예 및 비교예 1 에서 제조된 항균필름의 항균력 평가를 FITI 시험연구원에 의뢰하였다.

*JIS Z 2801(2010) 항균 시험 조건:

1. 접종균 세균 농도(CFU/ml): 황색포도상구균: 1.2 × 10⁴, 대장균: 1.4 × 10⁴)

2. 사용 균주 : Staphylococcus aureus ATCC 6538P, Escherichia coli ATCC 8739

이를 통하여, 본원의 실시예에 따른 투명 항균 필름이 황색포도상구균 및 대장균을 99.99% 감소시키는 것을 확인할 수 있었다.

[실험예 5]

도 9 는 본원의 실시예에 따른 투명 항균 필름이 부착된 터치패널의 사진이다.

도 10 은 본원의 실시예 및 비교예에 따른 투명 항균 필름이 부착된 터치패널의 사진이다.

구체적으로, 스마트폰, 키오스크 및 ATM 정전식 터치패널 상에 투명 항균 필름을 부착한 후, 터치 및 슬라이드 기능을 확인하였다.

이를 통하여, 본원의 실시예에 따른 투명 항균 필름을 사람의 맨손으로만 구동되는 정전식 터치패널이 부착된 키오스크 기기나 ATM 기기, 휴대폰, 태블릿 PC 기기에 적용하여도 터치 및 슬라이드 기능이 구동되는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 본원의 실시예에 따른 투명 항균 필름이 비교예에 비해 투명 기판의 광투과도 및 전도도에 영향을 주지 않는 높은 투명도를 가지는 것을 확인할 수 있었다.

전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims

기판; 및
상기 기판 상에 형성된 은 나노와이어 층;
을 포함하는 투명 항균 필름에 있어서,
상기 은 나노와이어는 상기 기판 표면 상에 임베딩(embedding)된 것이고,
상기 은 나노와이어는 서로 전기적으로 연결되지 않고,
상기 투명 항균 필름의 면 저항은 1.5 kΩ/sq 이상인 것인,
투명 항균 필름.
기판;
상기 기판 상에 형성된 고분자층; 및
상기 고분자층 상에 형성된 은 나노와이어 층;
을 포함하는 투명 항균 필름에 있어서,
상기 은 나노와이어는 상기 고분자층 표면 상에 임베딩(embedding)된 것이고,
상기 은 나노와이어는 서로 전기적으로 연결되지 않고,
상기 투명 항균 필름의 면 저항은 1.5 kΩ/sq 이상인 것인,
투명 항균 필름.
삭제
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 투명 항균 필름은 400 nm 내지 800 nm 의 파장 범위에서의 평균 광투과율이 70% 이상인 것인, 투명 항균 필름.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 기판은 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리이미드, 폴리에테르이미드, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리노르보넨, 폴리아크릴레이트, 폴리비닐알콜, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에테르설폰, 폴리스타일렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리염화비닐, 폴리아미드, 폴리메타크릴레이트, 폴리디메틸실록산, 폴리페닐설파이드, 폴리에테르에테르케톤, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 것을 포함하는 것인, 투명 항균 필름.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 은 나노와이어의 직경은 10 nm 내지 200 nm 인 것인, 투명 항균 필름.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 투명 항균 필름은 추가의 금속 산화물을 포함하지 않는 것인, 투명 항균 필름.
제 2 항에 있어서,
상기 고분자층은 자외선 경화 폴리머를 포함하는 것인, 투명 항균 필름.
제 8 항에 있어서,
상기 자외선 경화 폴리머는 폴리에틸렌글리콜디아크릴레이트(PEGDA), 폴리에틸렌글리콜디메타크릴레이트(PEGDMA), 폴리비닐리덴풀루오라이드(PVdF), 폴리아크릴로니트릴(PAN), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리비닐클로라이드(PVC) 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택된 것을 포함하는 것인, 투명 항균 필름.
은 나노와이어 분산액을 제조하는 단계; 및
기판 상에 상기 은 나노와이어 분산액을 코팅하여 은 나노와이어 층을 형성하는 단계;
를 포함하고,
상기 은 나노와이어는 상기 기판 표면 상에 임베딩(embedding)된 것이고,
상기 은 나노와이어는 서로 전기적으로 연결되지 않은 것인, 투명 항균 필름의 제조 방법에 있어서,
상기 투명 항균 필름의 면 저항은 1.5 kΩ/sq 이상인 것인,
투명 항균 필름의 제조 방법.
은 나노와이어 분산액을 제조하는 단계;
제 1 기판 상에 상기 은 나노와이어 분산액을 코팅하여 은 나노와이어 층을 형성하는 단계;
제 2 기판에 자외선 경화 폴리머를 코팅하는 단계;
상기 은 나노와이어 층 및 상기 자외선 경화 폴리머를 접착시키는 단계;
상기 자외선 경화 폴리머를 경화시키는 단계; 및
상기 제 1 기판을 제거하는 단계;
를 포함하고,
상기 은 나노와이어는 상기 자외선 경화 폴리머 표면 상에 임베딩(embedding)된 것이고,
상기 은 나노와이어는 서로 전기적으로 연결되지 않은 것인,
투명 항균 필름의 제조 방법에 있어서,
상기 투명 항균 필름의 면 저항은 1.5 kΩ/sq 이상인 것인,
투명 항균 필름의 제조 방법.
제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
상기 투명 항균 필름의 제조 방법은 상기 은 나노와이어 층의 웰딩(welding) 단계를 포함하지 않는 것인, 투명 항균 필름의 제조 방법.
제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
상기 코팅은 바코팅(bar coating), 스핀코팅(spin coating), 딥코팅(dip coating), 자기조립(self assembly), 스프레이법(spary), 잉크젯 프린팅(inkjet printing), 그라비아(gravure), 그라비아 오프셋(gravure-offset), 플렉소 인쇄법(flexography), 스크린 프린팅(screen-printing), 직접 주입법 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택되는 방법으로 수행되는 것인, 투명 항균 필름의 제조 방법.
제 11 항에 있어서,
상기 제 1 기판은 폴리이미드, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에테르이미드, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리노르보넨, 폴리아크릴레이트, 폴리비닐알콜, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에테르설폰, 폴리스타일렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리염화비닐, 폴리아미드, 폴리메타크릴레이트, 폴리디메틸실록산, 폴리페닐설파이드, 폴리에테르에테르케톤, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 것을 포함하는 것인, 투명 항균 필름의 제조 방법.
제 11 항에 있어서,
상기 제 2 기판은 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리이미드, 폴리에테르이미드, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리노르보넨, 폴리아크릴레이트, 폴리비닐알콜, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에테르설폰, 폴리스타일렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리염화비닐, 폴리아미드, 폴리메타크릴레이트, 폴리디메틸실록산, 폴리페닐설파이드, 폴리에테르에테르케톤, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 것을 포함하는 것인, 투명 항균 필름의 제조 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 따른 투명 항균 필름이 부착된 터치패널.
제 1 항 또는 제 2 항에 따른 투명 항균 필름이 부착된 전자기기.