KR20070008222A - Manufacturing method and system of hard coating film - Google Patents

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Abstract

Provided are a method and a device for manufacturing an optical hard coating film, which perform a spray coating using vortex phenomenon on film surface and permit an ultra-accurate coating of thin film. The method comprises a pretreating step for removing foreign materials from surface of film and treating the surface with plasma or corona; coating step for coating a surface of the film with hard coating liquid by using vortex spray coating apparatus; a drying step for irradiating an infrared to the surface of the film in order to remove a solvent of the hard coating liquid; and a curing step for irradiating ultraviolet to the surface to cure the hard coating liquid, and activating the photoinitiator to form a coating. The device comprises a vortex nozzle(1) having screw groove at inner circumference of vent; tanks(6,9) for hard coating liquid which supply a hard coating liquid to the nozzle(1) by compressor(7) or pump; a hard coating apparatus comprising the compressor which makes the nozzle spray the hard coating liquid; a transporting part for transporting the hard coating apparatus to the film.

Description

광학용 하드 코팅 필름의 제조방법 및 장치{Manufacturing method and system of hard coating film}Manufacturing method and apparatus of optical hard coating film {Manufacturing method and system of hard coating film}

도 1a 및 도 1b는 본 발명에 따른 광학용 하드코팅 필름의 제조방법을 나타내는 공정도1a and 1b is a process chart showing a manufacturing method of an optical hard coating film according to the present invention.

도 2a 내지 도 2d는 본 발명에 따른 볼텍스 스프레이 코팅 장치를 나타내는 도면2a to 2d show a vortex spray coating apparatus according to the invention

도 3은 본 발명에 따른 하드 코팅 필름의 제조 장치를 나타내는 도면3 is a view showing an apparatus for producing a hard coat film according to the present invention.

도 4는 볼텍스 스프레이 코팅장치에의한 코팅 정밀도를 나타내는 도면4 is a view showing the coating precision by the vortex spray coating apparatus

본 발명은 광학용 하드 코팅 필름의 제조방법 및 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 필름 표면에 볼텍스(vortex)현상을 이용한 스프레이 코팅을 수행하여 초정밀 박막 코팅이 가능하도록 하는 광학용 하드 코팅 필름의 제조방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and apparatus for manufacturing an optical hard coating film, and more particularly, to manufacturing a hard coating film for optics by performing spray coating using a vortex phenomenon on a film surface to enable ultra-precision thin film coating. A method and apparatus are disclosed.

광학용 하드코팅(H/C) 필름은 L/R(low reflection), A/R(anti-reflection), A/G(anti-glare) 등의 광학적 특성을 가지면서, 코팅 표면의 마모 및 스크래치 등 을 막아 주는 필름을 일컫는 것으로서, IT시대의 필수품으로 자리잡고 있는 핸드폰 내외창, 터치 스크린, 스마트폰, PDA, 카 네비게이션, 윈도우, 프로젝트 전면 반사 필터 등 폭 넓은 응용성을 보이고 있다.Optical hard coating (H / C) films have optical properties such as low reflection (L / R), anti-reflection (A / R), anti-glare (A / G), and wear and scratches on the coating surface. It is a film that prevents back light, and shows wide applicability such as cell phone inside and outside windows, touch screen, smartphone, PDA, car navigation, window, and project front reflection filter which are essential items of IT era.

상기한 광학용 하드 코팅 필름의 생산방법은 크게 습식방식과 건식방식으로 나눌 수 있다.The production method of the optical hard coating film can be largely divided into a wet method and a dry method.

습식 코팅기술인 딥(Dip) 코팅방식은 양면 코팅 기술로서 수마이크론 이하의 미세한 도막의 코팅이 설비적 한계로 인하여 어려우며, Flow 코팅방식인 Gravure, Comma, Knife 코팅기술은 수십 나노에서 수 마이크로미터 범위에서는 정밀도가 떨어지는 문제점을 갖고 있어 주로 Flexible 인쇄기판용 FCCL 생산용 코팅 라인에 적용되고 있다. 이에 반해 Flow 코팅의 개선된 방식인 Micro Gravure와 Slot 코팅 방식은 수십 나노 코팅까지 가능한 장점을 가지고 있지만, 초기 설비 단가가 상당히 높고 소량 품종에는 적합하지 않은 단점을 지니고 있다. 또한 최적의 생산공정 조건의 도출을 위한 소요 기간과 비용은 타 방식에 비해 월등히 높기 때문에 생산기술로의 적용의 문제점을 안고 있다.Dip coating method, wet coating technology, is a double-sided coating technology, which makes it difficult to coat fine coatings of several microns or less due to equipment limitations. Flow coating methods Gravure, Comma, Knife coating technology are available in the tens of nanometers to several micrometers. Due to the problem of low precision, it is mainly applied to the coating line for FCCL production for flexible printed circuit boards. On the other hand, the improved flow coating method, Micro Gravure and Slot coating method, has the advantage of being able to dozens of nano coatings, but has the disadvantages of high initial equipment cost and unsuitable for small quantity varieties. In addition, since the required time and cost for deriving the optimal production process conditions are much higher than other methods, there is a problem of application to production technology.

건식 코팅기술 Evaporator, Sputter 방식은 다층 코팅이 가능하여 반도체 공정 등의 특수 용도로 주로 사용되고 있으나, 생산비가 습식방식에 비해 상당히 크다는 단점을 가지고 있다.Dry coating technology Evaporator, Sputter method is used mainly for special applications such as semiconductor process because multi-layer coating is possible, but it has disadvantage that production cost is considerably higher than wet method.

상기한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 특징은 필름 표면에 볼텍스현상을 이용한 스프레이 코팅을 수행하여 저렴한 생산비로 초정밀 박막 코팅이 가능하도록 하는 광학용 하드 코팅 필름의 제조방법 및 장치를 제공하는 데 있다.A feature of the present invention for solving the above problems is to provide a method and apparatus for manufacturing an optical hard coating film that enables ultra-precision thin film coating at a low production cost by performing a spray coating using a vortex phenomenon on the film surface.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 광학용 하드 코팅 필름의 제조방법은 필름 표면의 이물질을 제거하고 플라즈마 혹은 코로나 처리하는 전처리공정과, 상기 전처리 공정을 수행한 후 볼텍스 스프레이 코팅장치를 사용하여 필름의 표면에 하드코팅액을 코팅하는 코팅공정과, 상기 코팅공정을 거친 후 하드코팅액의 용매를 제거하기 위하여 적외선을 조사하는 건조공정과, 상기 건조공정을 거친 후 자외선을 조사하여 하드코팅액을 경화시킴과 아울러 광개시제를 활성화시켜 도막을 형성하는 큐어링(curing)공정을 포함하여 구성된다.Method for producing an optical hard coating film of the present invention for achieving the above object is a pretreatment step of removing the foreign matter on the surface of the film and plasma or corona treatment, and using the vortex spray coating apparatus after performing the pretreatment step A coating process of coating a hard coating solution on the surface of the coating process, a drying process of irradiating infrared rays to remove the solvent of the hard coating solution after the coating process, and curing the hard coating solution by irradiating ultraviolet rays after the drying process. In addition, it comprises a curing step of activating the photoinitiator to form a coating film.

그리고, 광학용 하드 코팅 필름의 제조 장치는 토출구측 내주면에 나사홈이 형성된 볼텍스 노즐과, 컴프레셔 혹은 펌프에 의하여 상기 노즐로 하드코팅액을 공급하는 하드코팅액 탱크와, 상기 노즐을 통해서 하드코팅액이 분사하도록 하는 컴프레셔로 구성되는 하드 코팅 장치와, 상기 하드 코팅 장치로 필름을 이송시키는 이송수단을 포함된다.The apparatus for manufacturing an optical hard coating film includes a vortex nozzle having a screw groove formed on an inner circumferential surface of a discharge port, a hard coating liquid tank for supplying a hard coating liquid to the nozzle by a compressor or a pump, and a hard coating liquid to be injected through the nozzle. It comprises a hard coating device composed of a compressor and a conveying means for transferring the film to the hard coating device.

상기한 바와 같은 특징을 갖는 본 발명의 실시예를 하기에서 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 살펴본다.An embodiment of the present invention having the features as described above will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

도 1a 및 도 1b는 본 발명에 따른 광학용 하드 코팅 필름의 제조방법을 나타내는 공정도이다.1a and 1b is a process chart showing a manufacturing method of an optical hard coating film according to the present invention.

우선 본 발명의 일 실시예에 따른 광학용 하드 코팅 필름의 제조방법은 언와 인더(unwinder)에 권취된 필름을 공급 유니트(Infeed Unit)를 통해서 공급한 뒤, 표면전처리기를 통해서 이물질을 제거하고 필름의 표면에 플라즈마 혹은 코로나 처리를 수행하는데, 상기 플라즈마 혹은 코로나 처리는 코팅액의 부착력을 증가시키기 위함이다.First, a method of manufacturing an optical hard coating film according to an embodiment of the present invention supplies a film wound on an unwinder through an infeed unit, and then removes foreign substances through a surface pretreatment and Plasma or corona treatment is performed on the surface, in order to increase the adhesion of the coating liquid.

이후, 볼텍스 스프레이 코팅장치(Vortex Spray Coater)를 사용하여 필름의 표면에 하드 코팅액을 코팅하고, 적외선을 조사하는 건조 오븐(Dry Oven)을 사용하여 용매를 제거한 후, 자외선처리기(UV Processor)를 통하여 자외선을 조사하여 하드 코팅액에 포함된 광개시제에 의하여 큐어링공정을 수행한다.Then, using a Vortex Spray Coater (Vortex Spray Coater) to coat the hard coating solution on the surface of the film, remove the solvent using a dry oven (Dry Oven) to irradiate the infrared, and then through a UV processor (UV Processor) The curing is performed by irradiating ultraviolet rays with a photoinitiator included in the hard coating solution.

이후, 상기한 필름을 쿨링유니트(Cooling Unit)를 통과시켜 냉각시킨 후, 라미네이터(Laminator)에 의하여 보호 필름을 합판하고, 슬리터(Slitter)에 의하여 제품 가장자리를 절단한 후 리와인더(rewinder)에 권취하여 검사, 포장, 출하한다.Thereafter, the film is cooled by passing through a cooling unit, and then the protective film is laminated by a laminator, the product edge is cut by a slitter, and then wound on a rewinder. Inspect, pack and ship.

상기한 공정에서 어큐뮬레이터(Accumulator)는 필름을 풀거나 감는 과정에서 다름 롤(roll)의 필름으로 교체하고자 할 경우 이전 롤에 권취된 필름을 잡아주어 다음 필름으로 연결할 수 있도록 하는 것이다.In the above process, the accumulator (Accumulator) is to hold the film wound on the previous roll in the process of unwinding or winding the film to be connected to the next film.

그리고, 본 발명의 다른 실시예는 언로딩유니트(Unloading Unit)에 의하여 공급된 필름 혹은 시트를 상기한 실시예에서 수행한 전처리과정을 생략하고, 라미네이터와 슬리터 대신 스태이킹 시스템(Stacking System)을 사용하는 것이므로 상세한 설명은 생략한다. In addition, another embodiment of the present invention omits the pretreatment process of the film or sheet supplied by the unloading unit in the above embodiment, and instead of the laminator and the slitter stacking system (Stacking System) Since detailed descriptions are omitted.

도 2a 내지 도 2d는 본 발명에 따른 볼텍스 스프레이 코팅 장치를 나타내는 도면이다.2a to 2d are views showing the vortex spray coating apparatus according to the present invention.

우선, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 볼텍스 스프레이 코팅 장치는 도 2a에 나타내는 바와 같이 토출구측 내주면에 나사홈이 형성된 볼텍스 노즐(1)과, 상기 노즐(1)과 관로를 통해서 연결된 하드코팅액 탱크(6)(9)와, 상기 하드코팅액 탱크(6)(9)의 하드코팅액을 노즐(1)로 공급함과 아울러 노즐(1)로 공급된 하드코팅액이 분사되도록 하는 컴프레셔(7)와, 상기 하드 코팅액 탱크(6)(9)를 가압하는 가압 레귤레이터(5)(8)와, 상기 컴프레셔(7)의 전단에 설치된 전자변(4)과 에어레귤레이터(3) 및 노즐(1)의 토출을 조절하는 셧 밸브(Shot Valve ; 2)로 구성된다.First, the vortex spray coating apparatus according to the first exemplary embodiment of the present invention has a vortex nozzle 1 having a screw groove formed on an inner circumferential surface of a discharge port, and a hard coating liquid tank connected to the nozzle 1 through a conduit. (6) (9) and a compressor (7) for supplying the hard coating liquid of the hard coating liquid tanks (6) and (9) to the nozzle (1) and for injecting the hard coating liquid supplied to the nozzle (1), The pressure regulators 5 and 8 pressurize the hard coating liquid tanks 6 and 9, and the discharge of the electromagnetic valve 4, the air regulator 3 and the nozzle 1 provided at the front end of the compressor 7 is controlled. It consists of a shut valve (2).

그리고, 본 발명의 제 2 실시 예로는 도 2b에 나타내는 바와 같이 토출구측 내주면에 나사홈이 형성된 볼텍스 노즐(1)과, 상기 노즐(1)과 관로를 통해서 연결된 하드코팅액 탱크(11)와, 상기 노즐(1)로 공급된 하드코팅액이 분사되도록 하는 컴프레셔(7)와, 상기 하드 코팅액 탱크(11)의 하드코팅액을 노즐(1)로 공급하는 액송퍼프(10)와, 상기 컴프레셔(7)의 전단에 설치된 전자변(4)과 에어레귤레이터(3) 및 노즐(1)의 토출량을 조절하는 셧밸브(2)로 구성된다.In addition, in the second embodiment of the present invention, as shown in FIG. 2B, a vortex nozzle 1 having a screw groove formed on an inner circumferential surface of the discharge port, a hard coating liquid tank 11 connected to the nozzle 1 through a conduit, and Compressor 7 for spraying the hard coating liquid supplied to the nozzle 1, the liquid puff 10 for supplying the hard coating liquid of the hard coating liquid tank 11 to the nozzle 1, and the compressor (7) of It consists of the solenoid valve 4 installed in the front end, the air regulator 3, and the shutoff valve 2 which adjusts the discharge amount of the nozzle 1. As shown in FIG.

본 발명의 제 3 실시 예로는 도 2c에 나타내는 바와 같이 토출구측 내주면에 나사홈이 형성된 볼텍스 노즐(7)과, 상기 노즐(7)과 관로를 통해서 연결된 하드코팅액 탱크(4)와, 상기 하드코팅액 탱크(4)의 하드코팅액을 노즐(7)로 공급함과 아울러 노즐(7)로 공급된 하드코팅액이 분사되도록 하는 컴프레셔(1)와, 상기 하드 코팅액 탱크(4)를 가압하는 가압 레귤레이터(9)와, 상기 컴프레셔(1)의 전단에 설치된 에어필터(2)와 콘트롤러(3), 상기 콘트롤러(3)의 제어에 의하여 토출을 제어 하는 전자변(5) 및, 노즐(7)의 토출량을 제어하는 밸브(6)로 구성된다.According to a third embodiment of the present invention, as shown in FIG. 2C, a vortex nozzle 7 having a screw groove formed on an inner circumferential surface of a discharge port, a hard coating liquid tank 4 connected to the nozzle 7 through a conduit, and the hard coating liquid A compressor (1) for supplying the hard coating liquid of the tank (4) to the nozzle (7) and for injecting the hard coating liquid supplied to the nozzle (7), and a pressure regulator (9) for pressurizing the hard coating liquid tank (4). And controlling the discharge amount of the air valve 2 and the controller 3 provided at the front end of the compressor 1, the electromagnetic valve 5 controlling the discharge by the control of the controller 3, and the nozzle 7; It consists of a valve 6.

본 발명의 제 4 실시 예로는 도 2d에 나타내는 바와 같이 상기 제 3의 실시예에서 노즐(7)의 토출량을 조절하기 위하여 전자변(5)과 밸브(6) 대신에 콘트롤러(3)에 의하여 제어를 받는 셧밸브(8)를 사용한다.In the fourth embodiment of the present invention, as shown in Fig. 2D, in order to adjust the discharge amount of the nozzle 7 in the third embodiment, control is performed by the controller 3 instead of the solenoid valve 5 and the valve 6. Use the receiving shut valve (8).

이상과 같이 구성된 하드 코팅 필름의 제조 장치는 도 3에 나타내는 바와 같이 이송 콘베어(31)상에 필름(33)을 위치시켜 필름(33)을 이송하고 노즐(35)을 상기 필름(33) 상부에 위치되도록 하여 필름(33) 상부 면에 하드 코팅액을 분사하여 코팅한다.In the apparatus for manufacturing a hard coat film configured as described above, as shown in FIG. 3, the film 33 is placed on the conveying conveyor 31 to convey the film 33, and the nozzle 35 is placed on the film 33. The coating is sprayed onto the upper surface of the film 33 by spraying the hard coating solution.

도 4는 볼텍스 스프레이 코팅장치에의한 코팅 정밀도를 나타내는 도면으로, 압력에 따라 도막 두께가 변경되므로 원하는 도막 두께를 얻을 수 있고, 도막 두께가 균일함을 알 수 있다.Figure 4 is a view showing the coating precision by the vortex spray coating apparatus, the coating film thickness is changed according to the pressure can be obtained a desired coating film thickness, it can be seen that the coating film thickness is uniform.

상기한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명에 의하면, 습식방식의 일종인 Spray 코팅 기술을 이용하므로 도막 두께의 미세한 조절이 용이하며, 초기 투자비가 Micro Flow 코팅 기술의 투자비 대비 1/10수준으로서 초기 투자비용의 부담을 줄일 수 있는 장점을 가지고 있다.According to the present invention having the above-described configuration, it is easy to finely adjust the thickness of the coating film by using the spray coating technology, which is a kind of wet method, and the initial investment cost is about 1/10 of the investment cost of the micro flow coating technology. It has the advantage of reducing the burden.

Claims (2)

필름 표면의 이물질을 제거하고 플라즈마 혹은 코로나 처리하는 전처리공정과,A pretreatment step of removing foreign matter on the surface of the film and plasma or corona treatment; 상기 전처리 공정을 수행한 후 볼텍스 스프레이 코팅장치를 사용하여 필름의 표면에 하드코팅액을 코팅하는 코팅공정과,A coating process of coating a hard coating solution on the surface of the film using the vortex spray coating apparatus after performing the pretreatment process; 상기 코팅공정을 거친 후 하드코팅액의 용매를 제거하기 위하여 적외선을 조사하는 건조공정과,A drying process of irradiating infrared rays to remove the solvent of the hard coating solution after the coating process; 상기 건조공정을 거친 후 자외선을 조사하여 하드코팅액을 경화시킴과 아울러 광개시제를 활성화시켜 도막을 형성하는 큐어링공정을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 광학용 하드 코팅 필름의 제조방법.And a curing step of curing the hard coating solution by irradiating ultraviolet rays after the drying step and activating a photoinitiator to form a coating film. 토출구측 내주면에 나사홈이 형성된 볼텍스 노즐과, 컴프레셔 혹은 펌프에 의하여 상기 노즐로 하드코팅액을 공급하는 하드코팅액 탱크와, 상기 노즐을 통해서 하드코팅액이 분사하도록 하는 컴프레셔로 구성되는 하드 코팅 장치와,A hard coating apparatus comprising a vortex nozzle having a screw groove formed on an inner circumferential surface of a discharge port, a hard coating liquid tank for supplying a hard coating liquid to the nozzle by a compressor or a pump, and a compressor for spraying the hard coating liquid through the nozzle; 상기 하드 코팅 장치로 필름을 이송시키는 이송수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학용 하드 코팅 필름의 제조 장치.Apparatus for producing a hard coating film for optics, characterized in that it comprises a conveying means for transferring the film to the hard coating device.
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