KR20080049835A - 점토 박막의 제조방법 및 점토 박막 - Google Patents
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Abstract
액정이나 유기EL 디스플레이용의 필름기판으로서 이용하는 데에 충분한 표면 평탄성을 갖는 점토 박막을 제조하는 방법을 제공한다. 점토 또는 점토와 첨가제로 이루어지고, 점토입자가 배향하여 적층된 구조를 갖는 점토 박막의 제조방법으로서, 점토 또는 점토와 첨가제를 물, 유기용제 또는 물과 유기용제의 혼합용매로 이루어진 분산매에 분산시켜 점토 페이스트를 제작하는 페이스트 제작공정과, 상기 점토 페이스트를 기재 상에 도포하여 박막을 형성하는 도포공정과, 상기 박막을 평탄화하는 평탄화 공정과, 상기 박막으로부터 물, 유기용제 또는 물과 유기용제를 제거하는 건조공정과, 상기 기재로부터 상기 박막을 박리하는 박리공정을 갖는 것을 특징으로 한다. 점토 박막의 표면조도(Ra)는 100nm이하이다.
Description
본 발명은, 배향한 점토 입자가 적층된 구조를 갖는 점토 박막 및 그 제조방법, 특히 점토 박막의 표면 평탄성을 향상시키는 제조방법에 관한 것이다.
점토 박막은 우수한 플렉시빌리티를 갖고, 점토 입자가 층상으로 치밀하게 배향되어 있기 때문에, 기체·액체의 배리어성이 매우 뛰어나다(일본특허공개 2005-104133호 공보 참조). 또한, 내열성, 난연성도 뛰어나다. 이러한 특징을 살려서, 투명성을 갖는 점토 박막을 액정이나 유기EL 디스플레이용의 필름기판으로서 이용하는 것을 생각할 수 있다. 점토 박막을 필름기판으로서 사용하는 경우, 예를 들어 유기EL 디스플레이를 예로 들면, 점토 박막 상에는 투명 도전막, 그 위에 유기EL소자가 적층된다. 그 때, 점토 박막의 표면이 평탄하지 않은 경우는, 투명 도전막을 균일하게 제막할 수 없어 결점부분에서의 도전성 저하를 초래하고, 유기EL소자에 손상을 주게 된다. 일반적으로 투명 도전막이나 유기EL소자는, 수십nm~수백nm로 매우 얇은 박막층으로 이루어지기 때문에, 그 기재에는 우수한 표면 평탄성, 예를 들어 수nm부터 수십nm의 낮은 조도가 요구된다.
종래의 점토 박막의 제조방법으로서는, 이하의 방법이 알려져 있다. 우선, 점토를 분산매인 물 또는 물을 주성분으로 하는 액체에 분산하여 점토분산 수용액을 조제한다. 이 분산액을 수평으로 정치(靜置)하고, 점토 입자를 천천히 침적시킴과 동시에, 분산매인 물 또는 물을 주성분으로 하는 액체를 고액분리수단으로 분리함으로써, 점토가 막형상으로 형성되어, 점토 박막을 제작할 수 있다(일본특허공개 2005-104133호 공보 참조). 분산액을 정치하는 방법으로서는, 평탄한 플라스틱제 또는 금속제 트레이에 따르는 방법이 채용되지만, 그 경우, 제작된 점토 박막의 트레이에 접하는 면과 그 반대의 면(물과의 계면, 건조 후는 대기와의 계면)에서는 표면의 조도가 다른 것이 된다. 즉, 트레이에 접하는 면은, 접하는 트레이의 표면을 그대로 전사한 형상을 가지므로, 표면 평탄성이 뛰어난 트레이를 사용함으로써 양호한 표면 평탄성이 부여된다. 그러나, 트레이와 접하는 면과 반대의 면, 즉 물과의 계면 또는 건조 후의 대기와의 계면은 점토 입자의 침강 퇴적만으로 형성되기 때문에, 요철이 매우 크고, 표면 평탄성이 양호한 상태가 되지 않는다.
상기한 바와 같이, 종래의 제조방법에 의해 제작되는 점토 박막은 표면 평탄성의 점에서 뒤떨어진 것으로 되어 있다. 이 점이, 우수한 가스 배리어성, 내열성, 난연성, 투명성, 플렉시블성을 갖는 점토 박막을 액정이나 유기EL 디스플레이용의 필름기판으로서 이용할 때의 큰 문제점이 되고 있다. 본 발명은, 종래의 기술에서의 상기와 같은 문제점을 해결하는 것을 목적으로 하여 이루어진 것이다. 즉, 본 발명의 목적은, 액정이나 유기EL 디스플레이용의 필름기판으로서 이용하는 데에 충분한 표면 평탄성을 갖는 점토 박막을 제조하는 방법을 제공하는 데에 있다. 본 발명의 다른 목적은, 상기 필름기판으로서 이용하는 데에 충분한 표면 평탄성을 갖는 점토 박막을 제공하는 것이다.
본 발명의 점토 박막의 제조방법은, 점토 또는 점토와 첨가제로 이루어지고, 점토 입자가 배향하여 적층된 구조를 갖는 점토 박막을 제조하는 것에 관한 것으로서, 점토 또는 점토와 첨가제를 물, 유기용제 또는 물과 유기용제의 혼합용매로 이루어진 분산매에 분산시켜 점토 페이스트를 제작하는 페이스트 제작공정과, 상기 점토 페이스트를 기재 상에 도포하여 박막을 형성하는 도포공정과, 상기 박막을 평탄화하는 평탄화 공정과, 상기 박막으로부터 물, 유기용제 또는 물과 유기용제를 제거하는 건조공정과, 상기 기재로부터 상기 박막을 박리하는 박리공정을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 기재는 장척(長尺)의 형상을 갖는 것이고, 상기 도포공정, 평탄화 공정, 건조공정은 연속된 공정으로 이루어지는 것이 바람직하다. 또한, 상기 평탄화 공정은, 상기 기재 상의 박막에 압력을 부하하는 공정 또는 상기 기재 상의 박막을 가열하고 압력을 부하하는 공정으로 이루어져도 된다. 또한, 상기 기재 상의 박막을 가열하고 압력을 부하하는 공정이 스무딩 롤 처리에 의해 압력을 부하하는 것이어도 되고, 또는 열캘린더 처리 또는 슈퍼캘린더 처리에 의한 것이어도 되며, 또는 건조 롤 처리에 의한 것이어도 된다. 또한, 상기 평탄화 공정에서 사용되는 롤의 표면의 평탄도는 표면조도(Ra)로 100nm이하인 것이 바람직하고, 상기 기재의 표면조도(Ra)는 100nm이하인 것이 바람직하다.
본 발명의 점토 박막은, 점토 또는 점토와 첨가제로 이루어지고, 점토 입자가 배향하여 적층된 구조를 갖는 것으로서, 점토 박막의 표면조도(Ra)가 100nm이하인 것을 특징으로 한다. 본 발명에 있어서는, 점토 박막의 최대높이(Ry)의 값이 500nm이하인 것이 바람직하고, 점토 박막의 투명성이 전광선투과율로 80%이상이고, 또한 헤이즈가 5%이하인 것이 바람직하다. 또한, 점토 박막은 장척의 형상을 가지고 있어도 된다. 본 발명의 점토 박막은, 상기한 본 발명의 제조방법에 의해 제작할 수 있다.
또, 본 발명의 제조방법에 있어서는, 페이스트 제작공정, 도포공정, 평탄화 공정, 건조공정, 박리공정이 필수적인 공정인데, 이들 공정의 순서는 적절히 변경해도 상관없다. 예를 들어, 페이스트 제작공정→도포공정→평탄화 공정→건조공정→박리공정의 순서이어도, 또는 페이스트 제작공정→도포공정→건조공정→평탄화 공정→박리공정의 순서로 행해도 상관없다. 또, 페이스트 제작공정→도포공정→평탄화 공정→건조공정→평탄화 공정→박리공정과 같이, 같은 공정을 복수회 실시해도 되고, 평탄화 공정과 건조공정을 동시에 행해도 되며, 도포공정과 평탄화 공정을 동시에 행해도 된다.
다음에, 각 공정에 대해서 더욱 상세하게 설명한다.
(페이스트 제작공정)
본 발명에 있어서, 점토 페이스트란, 점토 또는 점토와 첨가제를 물, 유기용제 또는 물과 유기용제의 혼합용매로 이루어진 분산매에 분산시킨 분산액으로서, 그 고형분 함유율(이하, 「고액비」라고 함)이 0.1~90중량%의 것을 말한다. 더 바람직한 고액비는 1~60중량%이다. 고액비는 점토 종류, 용매 종류에 따라, 또한 도포나 건조공정에 따라 상기의 범위에서 적절히 최적의 값이 결정된다.
본 발명에서 이용하는 점토는, 점토 입자가 층형상으로 배향하여 적층된 구조의 점토 박막을 형성하는 것이다. 이러한 점토로서는, 천연 혹은 합성 점토, 바람직하게는, 예를 들어 운모, 버미큘라이트, 몽모릴로나이트, 철 몽모릴로나이트, 바이델라이트, 사포나이트, 헥토라이트, 스티븐사이트 및 논트로나이트 중에서 1종 이상, 더 바람직하게는 천연 스멕타이트, 합성 스멕타이트 또는 그들의 혼합물이 예시될 수 있다. 또한, 투명성 등의 디스플레이 기판에 요구되는 광학특성을 갖는 점토 박막을 얻기 위해서는, 합성 점토를 이용하는 것이 바람직하다.
또한, 점토와 함께 분산시키는 첨가제로서는, 특히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들어 엡실론 카프로락탐, 덱스트린, 전분, 셀룰로오스계 수지, 젤라틴, 한천, 소맥분, 글루텐, 알키드 수지, 폴리우레탄 수지, 에폭시 수지, 불소 수지, 아크릴 수지, 메타크릴 수지, 페놀 수지, 폴리아미드 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리이미드 수지, 폴리비닐계 수지, 폴리에틸렌 글리콜, 폴리아크릴아마이드, 폴리에틸렌옥사이드, 단백질, 디옥시리보핵산, 리보핵산, 폴리아미노산, 다가 페놀, 안식향산 등을 들 수 있고, 그들의 화합물 1종 이상이 이용될 수 있다.
본 발명에 있어서, 점토 페이스트는 수성 페이스트이어도 되지만, 점토를 유기화하여 소수성으로 하여 유기화된 점토를 유기용제에 분산한 유기용제계 점토 페이스트로서도 바람직하게 이용할 수 있다.
점토를 유기화하는 방법으로서는, 이온교환에 의해 점토 광물의 층간에 유기화제를 도입하는 방법을 들 수 있다. 예를 들어, 유기화제로서 디메틸디스테아릴암모늄염이나 트리메틸스테아릴암모늄염 등의 제4급 암모늄염이나, 벤질기나 폴리옥시에틸렌기를 갖는 암모늄염을 사용하거나, 포스포늄염이나 이미다졸륨염을 사용하고, 점토의 이온교환성, 예를 들어 몽모릴로나이트의 양이온 교환성을 이용하여 유기화할 수 있다. 이 유기화에 의해, 점토의 유기용제에의 분산이 가능하게 된다.
본 발명에 있어서, 물, 유기용제 또는 물과 유기용제의 혼합용매에는, 소량의 보조 첨가제가 첨가되어도 된다. 보조 첨가제를 가하는 목적은, 페이스트의 분산성을 변화시키는 것, 점토 페이스트의 점성을 변화시키는 것, 점토막의 건조 용이성을 바꾸는 것, 점토 박막의 균일성을 향상시키는 것 등에 있다. 보조 첨가제로서는, 유기물질 및 염, 예를 들어 아세트아미드, 에탄올 등이 예시될 수 있다.
본 발명에 있어서, 유기용제는, 1종류의 유기용제로 이루어진 것 또는 복수의 유기용제의 혼합용제로 이루어진 것이어도 된다. 이용하는 유기용제로서는, 점토의 유기화의 상태에 의하지만, 예를 들어 벤젠, 톨루엔 등의 방향족 탄화수소나, 테트라히드로푸란 등의 에테르류, 아세톤, 메틸에틸케톤 등의 케톤류, 그 밖에 알코올류, 할로겐화 탄화수소, 디메틸포름아미드, 초산 에틸 등을 들 수 있다. 그러나, 이들에 한정되는 것은 아니다.
점토 페이스트의 조제법으로서는, 점토 또는 점토와 첨가제를 물, 유기용제 또는 물과 유기용제의 혼합용매로 이루어진 분산매에 첨가하여 진탕에 의해 분산시키고, 마일드한 건조조건으로, 예를 들어 50℃에서 분산매를 천천히 증산시켜, 고액비를 설정값까지 높여 가는 방법을 들 수 있다. 또한, 미리 점토 또는 점토와 첨가제의 양을 소정의 고액비가 되도록 조정하여 점토 분산액을 제작하고, 이를 페인트 셰이커, 샌드 밀, 펄 밀, 볼 밀, 아트라이터, 롤 밀, 고속 임펠러 분산기, 제트 밀, 고속충격 밀, 초음파 분산기 등에 의해 분산처리하는 방법에 의해서도 된다. 얻어진 점토 페이스트는, 도포 전에 필터를 통과시키거나, 거름망이나 금속 철망 등으로 여과하거나, 원심분리나 침전법 등의 수단으로 응집물이나 이물질을 분리 제거하는 처리를 하는 것이 바람직하다.
(도포공정)
상기와 같이 하여 제작된 점토 페이스트는, 이어서 기재에 도포된다. 점토 페이스트를 기재에 도포하는 방법으로서는, 균일하게 도포할 수 있으면 특히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들어 에어 닥터 코팅, 블레이드 코팅, 나이프 코팅, 리버스 코팅, 트랜스퍼 롤 코팅, 그라비아 롤 코팅, 키스 코팅, 캐스트 코팅, 스프레이 코팅, 슬롯 오리피스 코팅, 캘린더 코팅, 전착 코팅, 딥 코팅, 다이 코팅 등의 코팅법, 플렉소인쇄 등의 철판 인쇄, 다이렉트 그라비아 인쇄 및 오프셋 그라비아 인쇄 등의 요판 인쇄, 오프셋 인쇄 등의 평판 인쇄, 스크린 인쇄 등의 공판 인쇄 등의 인쇄수법을 이용할 수 있다. 또한, 주걱이나 솔 그 밖의 도구를 이용하여 기포가 들어가지 않도록 수작업으로 도포할 수도 있다. 상기 도포수단으로 점토 페이스트의 도포와 동시에 표면을 평탄하게 할 수도 있다.
이용하는 기재는, 표면이 평탄한 시트상 기재이면 그 재질이나 두께는 한정되는 것은 아니지만, 두께 50㎛~1mm의 플라스틱 시트 기재가 바람직하다. 또한, 기재는 장척의 시트상의 것이 바람직하다. 기재의 재질로서는, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 트리아세틸셀룰로오스, 폴리아릴레이트, 폴리이미드, 폴리에테르, 폴리카보네이트, 폴리술폰, 폴리에테르술폰, 셀로판, 방향족 폴리아미드, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리비닐알코올 등을 예시할 수 있다. 또한, 점토 박막과의 박리성 향상을 위해서 이들의 플라스틱 시트 표면에 이형제 처리를 실시하거나, 점토 페이스트와의 밀착성이나 젖음성 개선을 위해서 코로나 처리, 플라즈마 처리 등의 표면처리나 이접착처리를 실시할 수도 있다. 기재의 표면 평탄성은, 제작되는 점토 박막의 표면 평탄성에 영향을 주므로, 표면조도(Ra)가 100nm이하인 것이 바람직하다. 더 바람직하게는, 50nm이하이다.
점토 페이스트의 도포두께는, 일반적으로는 30㎛~10mm이고, 바람직하게는 0.1mm~1mm이다. 도포두께가 너무 얇아지면, 충분한 기계적 강도를 갖는 점토 박막을 얻을 수 없을 가능성이 있다. 또한, 너무 두꺼우면, 후공정에서의 건조시간이 길어지므로 바람직하지 않다.
본 발명의 점토 박막의 두께는, 점토 페이스트의 고액비나 도포두께, 사용용매 등을 조정함으로써 임의의 두께로 제어할 수 있지만, 일반적으로는 10㎛~2mm이고, 바람직하게는 50㎛~300㎛이다. 점토 박막의 두께가 너무 얇아지면, 막의 강도가 저하되어 충분한 기계적 강도를 가질 수 없게 될 가능성이 있다. 또한, 너무 두꺼우면, 제조시의 건조시간이 길어져서 생산성이 저하되므로 바람직하지 않다.
(평탄화 공정)
다음에, 평탄화 공정에 있어서, 기판 상에 제작된 점토 페이스트막의 평탄화가 행해진다. 평탄화는, 예를 들어 점토 페이스트막을 가열하고, 점토 페이스트막 표면에 압력을 부하함으로써 행하는 방법, 점토 페이스트를 도포한 후에 스무딩 롤 처리를 하는 방법, 건조과정에서 경면 마무리를 하는 방법, 예를 들어 평탄화된 다통식 드라이어 롤 또는 양키 드라이어 롤을 통과시키는 처리방법, 그 밖의 방법에 의해 행할 수 있다.
더 구체적으로 설명하면, 예를 들어 점토 페이스트막 표면에 압력이나 열을 부하함으로써 행하는 처리로서는, 열캘린더, 슈퍼캘린더 처리 등 초지(抄紙) 가공기술에서 이용되고 있는 평탄화 처리방법을 이용할 수 있다. 열캘린더 처리에서는, 롤 가압에 의한 평탄화에 더하여, 가열할 수 있기 때문에, 점토막 함유수분의 제거나 고온영역에서의 첨가수지의 용융점도 저하에 의한 역평탄화가 가능하게 된다. 또한, 슈퍼캘린더 처리에서는, 롤수, 닙수, 닙압 등의 조정에 의해, 또한 기재로부터 점도박막을 박리한 후의 자립 점토 박막을 처리함으로써, 양면을 동시에 평탄화하여 동일한 수준의 평탄성을 갖는 면으로 할 수 있다. 어떤 경우에서도, 사용되는 캘린더 롤 표면은 평탄성을 갖는 것이 필요하지만, 표면조도(Ra)가 100nm이하인 것이 바람직하다. 이러한 표면 평탄성을 갖는 롤 표면은, 경면 마무리나 연마, 그 밖의 방법에 의해 평탄하게 할 수 있다. 또, 캘린더 롤은 표면 평탄성이 중요하고, 재질에 대해서는 특히 한정되는 것은 아니다.
또한, 가열 및 압력을 부여하는 방법으로서 일반적인 열프레스 장치를 이용할 수도 있다. 열프레스 장치로서는, 롤에 의한 가열·가압이 가능한 장치나, 배치식의 열프레스 장치 등을 이용할 수 있다. 장척 점토 박막을 얻는 경우에는, 롤에 의한 가열·가압장치를 이용하는 것이 바람직하다. 또한, 장척 점토 박막에서 어떤 크기의 점토 박막을 자르고, 열프레스 장치에서 배치식으로 프레스 처리를 실시하여 표면 평탄화를 향상시킬 수도 있다. 열프레스 장치의 점토 페이스트막 표면에 접하는 부분, 즉 프레스판의 표면조도(Ra)는 100nm이하인 것이 바람직하다. 기재 상의 점토 페이스트막은, 열프레스 장치에 의해 압력을 부하함으로써 막두께가 균일하게 됨과 동시에 표면조도가 작아진다.
또한, 상기 열프레스 장치에 의한 처리는 진공 하에서 행하는 것이 바람직하다. 진공 하에서 행함으로써, 점토 박막 내부의 공극을 저하할 수 있고, 더 치밀한 점토막을 얻을 수 있다.
점토 페이스트를 도포한 도포표면을 평탄화하는 다른 방법으로서, 스무딩 롤 처리에 의한 방법 및 그 밖의 방법을 이용할 수 있다. 예를 들어, 적당한 도공법에 의해 기재 표면에 점토 페이스트를 도포한 직후에, 그 도포한 점토 페이스트 상을 스무딩 롤에 의해 정면(整面)하여 표면 평탄성을 향상시킬 수 있다. 또한, 가열한 스무딩 롤을 이용할 수도 있다. 그 경우, 도포면 상의 점토 페이스트의 온도가 순간적으로 상승함으로써, 점도 저하에 의한 도액첨가물의 편적(偏積)이 감소함과 동시에, 스무딩 롤과의 접촉에 의한 상승효과에 의해 도포면을 양호하게 평탄화시킬 수 있다.
또한, 점토 페이스트의 점도가 높은 경우, 스무딩 롤로 정면해도 평탄하게 되지 않는 경우가 있다. 이러한 경우, 기재 상에 도포하는 점토 페이스트보다도 고액비를 저하시키거나, 용매 또는 처방을 변경하여 점도를 저하시킨 점토 페이스트를 도포면에 다시 도포하여 정면함으로써, 표면 평탄성을 향상시킬 수도 있다.
또한, 건조과정에서 경면 마무리를 행하는 방법의 경우에는, 건조와 표면의 평탄화를 동시에 행할 수 있다. 예를 들어, 다통식 드라이어, 양키 드라이어 등의 초지기 등에 이용되는 드라이어 롤과 접촉시킴으로써, 건조와 표면의 평탄화를 동시에 행할 수 있다. 표면 평탄성이 높은 열 롤을 이용하는 경우는, 기재에 점토 페이스트를 도포하고, 건조 드라이어 롤에 안게 하여 접촉시킴으로써, 함유하는 물 또는 유기용제 등의 분산매를 제거함과 동시에 도포면을 평탄화시킬 수 있다. 다통식 드라이어 롤이면, 드라이어 롤을 통과하는 횟수가 늘어나는 만큼 건조효율의 향상이나 평탄화가 진행되므로 바람직하다.
본 발명에 있어서는, 상기 평탄화 처리방법 또는 그 밖의 평탄화 방법을 조합하여 사용할 수도 있다. 또한, 사용하는 롤 재질, 가압압력, 가열온도, 반송속도 및 횟수, 점토 페이스트 점도, 사용용매 등의 인자를 임의로 조정함으로써, 임의의 평탄성을 부여할 수 있다.
(건조공정 및 박리공정)
건조공정은, 도포막에 포함되는 물, 유기용제 및 그 밖의 액상성분을 제거할 수 있으면 특히 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 강제 대류형 오븐 중에서 건조시키는 경우, 건조조건에 대해서는, 온도조건이 30℃ 내지 100℃이고, 바람직하게는 50℃ 내지 70℃이다. 그러나, 주위의 열원으로부터 열을 공급함으로써, 개방계에서도 건조시킬 수 있다. 적외선 등의 열선에 의해 건조시키는 것도 가능하다. 또한, 평탄화 처리공정에서 서술한 바와 같이, 드라이어 롤과 접촉시킴으로써 평탄화와 건조를 동시에 행할 수도 있다. 건조 시에, 건조온도가 너무 낮으면, 건조시간이 길어질 가능성이 있다. 한편, 건조온도가 너무 높으면, 급격한 건조에 의해 점토 페이스트 중의 액의 대류 등이 촉진되어 막의 균일성을 잃어버릴 가능성이 있다.
박리공정에서는, 상기와 같이 건조하여 얻어지는 본 발명의 점토 박막을 기재로부터 박리한다. 점토 박막은, 기계적인 약간의 힘으로 기재로부터 용이하게 박리할 수 있다. 용이하게 박리할 수 없을 때는, 약 80℃ 내지 300℃의 온도조건 하에서 단시간 열처리를 실시함으로써, 박리가 용이하게 된다. 또한, 미리 기재 상에 이형처리나 코로나 처리, 플라즈마 처리 등의 표면처리, 이접착처리 등의 표면처리를 실시하여 점토 박막의 박리를 용이하게 할 수도 있다.
(점토 박막)
본 발명의 점토 박막에 있어서, 점토의 배합비율은 70중량% 내지 100중량%가 바람직하다. 내열성, 고온에서의 내구성을 부여하고자 하는 경우는, 더 100중량%에 가까운 점토의 배합인 것이 바람직하다. 유연성이나 투명성 등을 부여하고자 하는 경우에는, 그러한 기능을 부여하는 첨가제의 점토에의 첨가량을 증가하면 된다. 점토의 배합비율은 내열성, 유연성, 투명성 등의 균형을 생각하여 상기 범위 중에서 임의로 조정하면 된다.
본 발명의 점토 박막은, 상기의 방법에 의해 제작할 수 있고, 점토 입자가 배향하여 적층된 구조를 갖고 있다. 그리고, 본 발명의 점토 박막의 표면조도(Ra)는 100nm이하인 것이 필요하다. 액정이나 유기EL 디스플레이용의 필름기판으로서 점토 박막을 사용하기 위해서는, Ra가 100nm이하, 더 바람직하게는 50nm이하, 특히 10nm이하가 바람직하다.
또한, 본 발명의 점토 박막의 표면은, 산과 골짜기의 높이를 나타낸 최대높이(Ry)의 값이 500nm이하인 것이 바람직하다. 더 바람직하게는, Ry는 100nm이하이다. 왜냐하면, Ra는 산술평균 표면조도이기 때문에, 돌기 등의 큰 결함은 Ra의 수치에서는 나타나지 않는 경우가 있고, 점토 박막을 필름기판으로서 이용하여 투명 도전막이나 유기EL박막을 적층한 경우에 그 결함이 나타나기 때문이다.
또, Ra란 산술평균 표면조도로서, 조도곡선으로부터 그 평균선의 방향으로 기준길이만큼 빼고, 이 뺀 부분의 평균선의 방향으로 X축을, 종배율의 방향으로 Y축을 잡고, 조도곡선을 y=f(x)로 나타냈을 때, 다음의 식에 의해 구해지는 값이다.
(ℓ:기준길이)
또한, Ry는 최대높이로서, 조도곡선으로부터 그 평균선의 방향으로 기준길이만큼 빼고, 이 뺀 부분의 산꼭대기선(山頂線)과 골짜기밑선(谷底線)의 간격을 조도곡선의 종배율의 방향으로 측정한 값이다.
또한, 본 발명의 점토 박막은, 디스플레이용 기판으로서 사용될 때는 전광선투과율이 80%이상이고, 또한 헤이즈가 5%이하인 것이 필요하다. 더 바람직하게는, 전광선투과율이 85%이상, 헤이즈가 1%이하이다. 헤이즈의 값은, 점토 박막의 표면의 요철을 억제하여 평탄화함으로써, 광산란을 억제함으로써 낮게 할 수 있다. 또, 점토 박막의 표면조도(Ra)가 100nm인 특성 및 전광선투과율이 80%이상이고, 또한 헤이즈가 5%이하인 특성은, 본 발명의 상기 평탄화 공정을 포함하는 제조방법에 의해 비로소 달성되는 특성이다.
본 발명의 점토 박막의 제조방법은, 박막을 평탄화하는 평탄화 공정을 마련하여, 기재 상에 도포된 점토 페이스트에 스무딩 롤 처리나 캘린더 처리나 다통식 건조 드라이어 처리 등에 의해 열 및 압력을 부하하기 때문에, 제작되는 점토 박막은 액정이나 유기EL 디스플레이용의 필름기판으로서 이용할 때의 큰 문제점이 되어 있던 표면 평탄성이 크게 개선된 것이 된다. 따라서, 본 발명의 제조방법에 의해 제작되는 표면조도(Ra)가 100nm이하인 점토 박막은, 디스플레이용의 필름기판으로서 이용되는 플라스틱 기판과 동등한 광학특성, 유연성, 얇음을 가지고, 또한 플라스틱 기판과 비교하여 난연성이나 내열성, 치수 안정성도 뛰어나서, 액정이나 유기EL 디스플레이용의 필름기판 등으로서 우수한 재료가 된다.
이하, 본 발명을 실시하기 위한 최량의 형태를 실시예에 기초하여 설명하는데, 본원발명은 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
(실시예 1)
점토로서, 1g의 합성스멕타이트(스멕톤SA, 쿠니미네 공업주식회사 제품)를 60㎤의 증류수에 가하여, 플라스틱제 밀봉용기에 폴리불화에틸렌제 회전자와 함께 넣고, 25℃에서 30분간 격렬하게 진탕하여 균일한 분산액을 얻었다. 이 분산액을 50℃의 조건 하에서 서서히 건조시켜, 고액비가 약 6중량%인 점토 페이스트를 얻었다. 기재로서 표면조도(Ra)가 10nm인 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름을 이용하고, 그 위에 어플리케이터를 이용하여 점토 페이스트를 도포하고, 표면조도(Ra)가 20nm인 표면을 갖는 스무딩 롤에 의해 도포면 표면을 정면하고, 그 후 60℃에서 5시간 건조하여 점토 입자가 배향하여 적층된 구조를 갖는 두께 100㎛의 점토 박막을 얻었다.
(실시예 2)
스무딩 롤을 사용하지 않고, 도포, 건조 후에 150℃로 조정된 표면조도(Ra)가 20nm인 표면을 갖는 열캘린더 롤 사이를 통과시키는 열캘린더 처리를 행한 것 이외에는, 실시예 1과 같은 방법으로 점토 입자가 배향하여 적층된 구조를 갖는 두께 100㎛의 점토 박막을 얻었다.
(실시예 3)
스무딩 롤을 사용하지 않고, 도포, 건조 후에 롤수 4단, 닙수 3단의 표면조도(Ra)가 20nm인 표면을 갖는 슈퍼캘린더 롤 사이를 통과시킴으로써 평탄화를 행한 것 이외에는, 실시예 1과 같은 방법으로 점토 입자가 배향하여 적층된 구조를 갖는 두께 100㎛의 점토 박막을 얻었다.
(실시예 4)
스무딩 롤을 사용하지 않고, 도포 후에 표면조도(Ra)가 30nm인 표면을 갖는 다통식 건조 드라이어 롤을 통과시켜 건조와 평탄화를 동시에 행한 것 이외에는, 실시예 1과 같은 방법으로 점토 입자가 배향하여 적층된 구조를 갖는 두께 100㎛의 점토 박막을 얻었다.
(실시예 5)
점토로서, 1g의 합성스멕타이트(루센타이트SPN, 코프 케미컬 주식회사 제품)를 6O㎤의 톨루엔에 가하여, 플라스틱제 밀봉용기에, 폴리불화에틸렌제 회전자와 함께 넣고, 25℃에서 30분 격렬하게 진탕하여 균일한 분산액을 얻었다. 이 분산액을 50℃의 조건 하에서 서서히 건조시켜 고액비가 약 6중량%인 점토 페이스트를 얻었다. 기재로서 표면조도(Ra)가 10nm인 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름을 이용하고, 그 위에 어플리케이터를 이용하여 점토 페이스트를 도포하고, 표면조도(Ra)가 20nm인 표면을 갖는 스무딩 롤에 의해 도포면 표면을 정면하고, 그 후 60℃에서 2시간 건조하여 점토 입자가 배향하여 적층된 구조를 갖는 두께 100㎛의 점토 박막을 얻었다.
(실시예 6)
점토로서, 1g의 천연 몽모릴로나이트(쿠니피아P, 쿠니미네 공업주식회사 제품)를 60㎤의 증류수에 가하고, 플라스틱제 밀봉용기에, 폴리불화에틸렌제 회전자와 함께 넣고, 25℃에서 30분간 격렬하게 진탕하여 균일한 분산액을 얻었다. 이 분산액을 50℃의 조건 하에서 서서히 건조시켜 고액비가 약 6중량%인 점토 페이스트를 얻었다. 기재로서 표면조도(Ra)가 10nm인 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름을 이용하고, 어플리케이터를 이용하여 점토 페이스트를 도포하고, 표면조도(Ra)가 20nm인 표면을 갖는 스무딩 롤에 의해 도포면 표면을 정면하고, 그 후 60℃에서 5시간 건조하여 점토 입자가 배향하여 적층된 구조를 갖는 두께 100㎛의 점토 박막을 얻었다.
(비교예 1)
점토로서, 1g의 합성스멕타이트(스멕톤SA, 쿠니미네 공업주식회사 제품)를 60㎤의 증류수에 가하고, 플라스틱제 밀봉용기에, 폴리불화에틸렌제 회전자와 함께 넣고, 25℃에서 30분간 격렬하게 진탕하여 균일한 분산액을 얻었다. 이 분산액을 50℃의 조건 하에서 서서히 건조시켜 고액비가 약 6중량%인 점토 페이스트를 얻었다. 기재로서 표면조도(Ra)가 10nm인 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름을 이용하고, 그 위에 어플리케이터를 이용하여 점토 페이스트를 도포하고, 평탄화 처리를 하지 않고 그 후 60℃에서 5시간 건조하여 두께 100㎛의 점토 박막을 얻었다.
(비교예 2)
점토로서, 1g의 천연 몽모릴로나이트(쿠니피아P, 쿠니미네 공업주식회사 제품)를 60㎤의 증류수에 가하고, 플라스틱제 밀봉용기에 폴리불화에틸렌제 회전자와 함께 넣고, 25℃에서 30분간 격렬하게 진탕하여 균일한 분산액을 얻었다. 이 분산액을 50℃의 조건 하에서 서서히 건조시켜 고액비가 약 6중량%인 점토 페이스트를 얻었다. 기재로서 표면조도(Ra)가 10nm인 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름을 이용하고, 그 위에 어플리케이터를 이용하여 점토 페이스트를 도포하고, 평탄화 처리를 하지 않고 그 후 60℃에서 5시간 건조하여 두께 100㎛의 점토 박막을 얻었다.
(평가)
실시예 및 비교예에서 제작한 점토 박막에 대해서, 이하의 평가를 하였다.
표면조도의 측정: 원자간력현미경(SPM400-AFM/에스아이아이·나노테크놀로지사 제품)을 이용하여, 점토 박막에서의 건조 후의 대기와의 계면에 닿는 면의 Ra(산술평균 표면조도) 및 Ry(최대높이)를 구하였다.(측정범위 20×20㎛)
광학특성: 헤이즈 미터(Haze Meter NDH2000, 일본전색사 제품)를 이용하여 측정하여 전광선투과율, 헤이즈를 구하였다.
| 실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 | 실시예 4 | 실시예 5 | 실시예 6 | 비교예 1 | 비교예 2 | ||
| 표면조도(Ra) | (nm) | 3.4 | 2.5 | 2.7 | 3.0 | 3.5 | 7.3 | 119.0 | 169.0 |
| 최대높이(Ry) | (nm) | 81 | 58 | 63 | 71 | 87 | 88 | 588 | 1323 |
| 전광선투과율 | (%) | 91.0 | 90.8 | 90.9 | 91.0 | 92.5 | 88.6 | 89.0 | 88.4 |
| 헤이즈 | (%) | 1.5 | 1.0 | 1.2 | 1.3 | 0.7 | 3.2 | 16.9 | 48.7 |
상기 표 1의 결과로부터 명백한 바와 같이, 본 발명의 실시예의 경우, 스무딩 공정, 열캘린더 공정, 슈퍼캘린더 공정, 다통식 건조 드라이어 공정 등에 의한 표면 평탄화 처리에 의해 표면조도가 낮고, 평탄한 표면을 갖는 점토 박막을 얻을 수 있었다. 또한, 이에 따라 광학특성도 표면 요철에 기인하는 광산란이 억제되었기 때문에, 양호한 광학특성, 특히 저헤이즈값을 얻을 수 있었다.
본 발명은, 배향한 점토 입자가 적층된 구조를 갖는 점토 박막 및 그 제조방법, 특히 점토 박막의 표면 평탄성을 향상시키는 제조방법에 관한 것이다.
Claims (13)
- 점토 또는 점토와 첨가제로 이루어지고, 점토입자가 배향하여 적층된 구조를 갖는 점토 박막의 제조방법으로서, 점토 또는 점토와 첨가제를 물, 유기용제 또는 물과 유기용제의 혼합용매로 이루어진 분산매에 분산시켜 점토 페이스트를 제작하는 페이스트 제작공정과, 상기 점토 페이스트를 기재(基材) 상에 도포하여 박막을 형성하는 도포공정과, 상기 박막을 평탄화하는 평탄화 공정과, 상기 박막으로부터 물, 유기용제 또는 물과 유기용제를 제거하는 건조공정과, 상기 기재로부터 상기 박막을 박리하는 박리공정을 갖는 것을 특징으로 하는 점토 박막의 제조방법.
- 제1항에 있어서,상기 기재가 장척(長尺)의 형상을 갖는 것으로, 상기 도포공정, 평탄화 공정, 건조공정이 연속된 공정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 점토 박막의 제조방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,상기 평탄화 공정이, 기재 상의 박막에 압력을 부하하는 공정 또는 기재 상의 박막을 가열하고 압력을 부하하는 공정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 점토 박막의 제조방법.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,상기 평탄화 공정이 표면조도(Ra)로 100nm 이하의 평탄도를 갖는 롤을 이용하여 처리하는 것으로 이루어진 것을 특징으로 하는 점토 박막의 제조방법.
- 제3항에 있어서,상기 기재 상의 박막에 압력을 부하하는 공정이 스무딩 롤 처리에 의한 것을 특징으로 하는 점토 박막의 제조방법.
- 제3항에 있어서,상기 기재 상의 박막을 가열하고 압력을 부하하는 공정이 열캘린더 처리 또는 슈퍼캘린더 처리에 의한 것을 특징으로 하는 점토 박막의 제조방법.
- 제3항에 있어서,상기 기재 상의 박막을 가열하고 압력을 부하하는 공정이 건조 롤 처리에 의한 것을 특징으로 하는 점토 박막의 제조방법.
- 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,상기 기재의 표면조도(Ra)가 100nm이하인 것을 특징으로 하는 점토 박막의 제조방법.
- 점토 또는 점토와 첨가제로 이루어지고, 점토입자가 배향하여 적층된 구조를 갖는 점토 박막으로서, 상기 점토 박막의 표면조도(Ra)가 100nm이하인 것을 특징으로 하는 점토 박막.
- 제9항에 있어서,점토 박막의 최대높이(Ry)의 값이 500nm이하인 것을 특징으로 하는 점토 박막.
- 제9항 또는 제10항에 있어서,상기 점토 박막의 투명성이 전광선투과율로 80%이상이고, 또한 헤이즈가 5%이하인 것을 특징으로 하는 점토 박막.
- 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,상기 점토 박막이 장척의 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 점토 박막.
- 제9항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,상기 점토 박막이, 점토 또는 점토와 첨가제를 물, 유기용제 또는 물과 유기용제의 혼합용매로 이루어진 분산매에 분산시킨 점토 페이스트를 제작하는 페이스트 제작공정과, 상기 점토 페이스트를 기재 상에 도포하여 박막을 형성하는 도포공정과, 상기 박막을 평탄화하는 평탄화 공정과, 상기 박막으로부터 물, 유기용제 또 는 물과 유기용제를 제거하는 건조공정과, 상기 기재로부터 상기 박막을 박리하는 박리공정에 의해 제작된 것을 특징으로 하는 점토 박막.
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