KR20120014175A - 투명 배리어 라미네이트 - Google Patents
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Abstract
제 1 중합체 층(10), 제 1 무기 배리어 층(20), 하나 이상의 일부 또는 전부의 유기 보상층(30), 하나 이상의 추가의 무기 배리어 층(21) 및 하나 이상의 추가의 중합체 층(11)으로 이루어진 전자 어셈블리, 특히 광전자 어셈블리를 캡슐화하기 위한 신규하고, 투명한, 비-기판-기재의 침투 배리어 필름으로서, 여기에서 상기 중합체 층 및 상기 무기 배리어 층은 각각 동일하거나 상이한 물질들로 만들어질 수 있고, 여기에서 상기 무기 배리어 층은 2 내지 1000㎚의 두께를 가지며, 여기에서 상기 중합체 층 및 상기 일부 또는 전부의 유기 보상층은 5㎛ 미만의 두께, 바람직하게는 0.5 내지 4㎛의 두께를 갖는다. 상기 필름은 한쪽 면 또는 양쪽 면 상에 재-방출가능한 접착제로 부착된 보조 캐리어를 가질 수 있다. 또한, 추가의 일부 또는 전부의 유기 보상층을 이용하여 다수의 필름들이 서로 라미네이트될 수 있다.
Description
본 발명은 투명 침투-배리어 호일에 관한 것이다.
본 발명은 투명 침투-배리어 호일에 관한 것이다.
이러한 유형의 투명 침투-배리어 호일은 특히 수증기 및 산소에 의해 유발된 손상에 영향을 받기 쉬운 전자 장치들을 위한 보호물로서 무기 및/또는 유기 (광)전자기술에 사용된다.
이러한 유형의 전자 장치들, 특히 광전자 장치들은 상업 제품들의 빈도가 증가함에 따라 사용되거나, 또는 이제 막 시장에 도입되려 하고 있다. 이러한 유형의 장치들은 무기 또는 유기 전자 구조물, 예를 들면 유기, 유기금속, 또는 중합체 반도체, 또는 이들의 조합물들을 포함한다. 이러한 장치들 및 제품들은 강성 또는 가요성 디자인으로, 원하는 용도에 따라 달라질 수 있으며, 현재 가요성 장치에 대한 수요는 증가하고 있다. 이러한 유형의 장치들은, 예를 들면 레터프레스(letterpress) 인쇄, 인탈리오(intaglio) 인쇄, 스크린 인쇄, 플랫베드(flatbed) 인쇄, 그렇지 않으면 예를 들어 열 전사 인쇄, 잉크젯 인쇄, 또는 디지털 인쇄와 같이 "비-충격식 인쇄"로 알려진 인쇄와 같은 인쇄 프로세스들을 통해 제조된다. 그러나, 진공 프로세스 역시 광범위하게 사용되며, 그 예로는 화학적 가스-상 증착(화학적 기상 증착-CVD), 물리적 가스-상 증착(물리적 기상 증착-PVD), 플라즈마-증진 화학적 또는 물리적 가스-상 증착(플라즈마-강화 화학적 또는 물리적 기상 증착-PECVD), 스퍼터링(sputtering), (플라즈마) 에칭, 또는 다른 유형의 기상 증착이 있고, 이때 구조물은 일반적으로 마스크를 사용하여 제조된다.
여기에서 이미 상업적으로 사용되고 있거나 시장에서 관심의 가능성을 내재하고 있는 전자 어플리케이션, 특히 광전자 어플리케이션으로 언급될 수 있는 예에는 인디케이터(indicator) 및 디스플레이 장치에 있는 전기영동 또는 전기변색 시스템 또는 디스플레이, 유기 또는 중합체 광-출력 다이오드(OLED 또는 PLED), 또는 발광체의 형태, 전계발광 램프, 광-출력 전기화학 전지(LLED), 유기 태양전지, 바람직하게는 염료- 또는 중합체-기재 태양전지, 무기 태양전지, 바람직하게는 박층 태양전지, 특히 실리콘, 게르마늄, 구리, 인듐, 및 셀레늄을 기재로 한 상기의 것들, 유기 전계-효과 트랜지스터, 유기 스위칭 소자, 유기 광증폭기, 유기 레이저 다이오드, 유기 또는 무기 센서와, 또한 유기 또는 무기적 기반의 RFID 트랜스폰더가 있다.
무기 및/또는 유기 (광)전자 기술의 분야, 그리고 특히 유기 (광)전자 기술의 분야에서 (광)전자 장치의 충분한 수명과 기능을 얻기 위해 특히 중요한 요소는, 상기 장치 내에 있는 부품들을 침투성 물질들로부터 보호하는 것이다. 침투성 물질들은 매우 다양한 저분자량 유기 또는 무기 화합물들일 수 있으며, 특히 관련된 물질은 수증기와 산소이다.
무기 및/또는 유기 (광)전자 기술의 분야에서, 특히 유기 원료 물질들이 사용되는 경우, 매우 다양한 (광)전자 장치들은 수증기로 인해 유발된 손상과 산소로 인해 유발된 손상에 영향을 받기 쉬우며, 여기에서 수증기의 진입은 많은 장치들에 있어서 주요한 문제점으로 간주된다. 따라서 전자 장치의 수명 동안 장치의 캡슐화를 통해 보호를 제공하는 것이 필요한데, 이는 그렇지 않으면 사용 기간에 걸쳐 성능이 떨어지기 때문이다. 예로써, 전계발광 램프(EL 램프) 또는 유기 광-출력 다이오드(OLED)와 같은 광-출력 장치의 발광, 전기영동 디스플레이들(EP 디스플레이)간의 대비(contrast), 또는 태양전지의 효능은 구성요소들의 산화에 의해 매우 짧은 시간 내에 급격히 줄어들 수 있다.
따라서, 무기 및/또는 유기 (광)전자 기술, 특히 유기 (광)전자 기술은, 전자 부품들을 보호하며 산소 및/또는 수증기와 같은 침투성 물질에 대한 침투 배리어의 역할을 하는 가요성 기판에 대한 특정 요건을 가진다. 산소-투과율(OTR) 및 수증기 투과율(WVTR)은 보호 또는 캡슐화의 품질을 측정한 것이다. 여기에서 각각의 비율은 특정한 온도 및 상대 습도, 그리고 또한 분압 조건 하에 필름을 통과하는 산소와 수증기 각각의 유동률을 나타낸 것이다. 이들의 값이 작을수록, 캡슐화 프로세스에 대한 각 물질의 적합성이 좋아진다. 침투 배리어와 관련된 요건들은 패키징 분야에서의 요건들을 넘어 현저하게 늘어난다. WVTR < 10-3g/(㎡d) 및 OTR < 10-3/(㎡d bar)일 것이 요구된다.
다양한 예에서의 추가적 요건, 예를 들면 태양전지 또는 실외 디스플레이에 대한 추가적인 요건은, UV와 풍화에 노출되는 동안을 포함하여 장기간에 걸쳐, 전자 전지의 하나 이상의 면, 배리어 호일의 물질이 높은 광투과성을 가진다는 점이다.
패키징 분야로부터 알려진 공-압출된(coextruded) 호일 또는 중합체 다층 라미네이트는 규정된 층 두께에서 필요한 값들을 얻지 못한다. 층 두께에는 제약이 있는데, 이는, 예를 들면, 층 두께가 늘어남에 따라 라미네이트의 가요성이 감소함으로 인해, 가요성 라미네이트가 특정 층 두께를 넘지 못하기 때문이다. 선행 기술에는, 유기 또는 무기 코팅 또는 층과 결합된 패키징 호일들도 있다. 이러한 유형의 코팅은 예를 들면 래커링(lacquering), 인쇄, 기상 증착, 스퍼터링, 공-압출, 또는 라미네이션(lamination)과 같은 통상적인 방법에 의해 적용될 수 있다. 여기에서 제한 없는 예로서 언급될 수 있는 코팅 물질들에는 금속, 금속 산화물, 예를 들면 실리콘과 알루미늄의 산화물 또는 질화물, 및 인듐 주석 산화물(ITO), 및 졸-겔 코팅에 사용되는 화합물들과 같은 유기금속 화합물들이 있다. EP 17825269 A1 및 DE 19623751 A1은 해결 방법에 대해 이러한 유형의 접근법의 예를 기재하고 있다.
패키징 호일 분야, 특히 얇은 호일과 관련된 선행 기술은 하기 BMBF[교육 연구부] 프로젝트의 최종 보고서에 포괄적으로 기재되어있다: "Verbundvorhaben: Umweltentlastung in der Produktion und Nutzung von Verpackungen aus Verbundfolien durch Halbierung des Materialeinsatzes" [합동 프로젝트: Mitigation of adverse environmental effects in the production and use of packaging made of composite foils by halving materials consumption](2003.3.1~2006.5.31). 또한, 선행 기술에 대한 정보는 "Barrier Polymers" (Encyclopedia of Polymer Science and Technology, John Wiley & Sons, 3판, 제 5권, 페이지 198~263)에서도 발견된다.
이러한 패키징 호일들은, 비록 이들이 알려진 바와 마찬가지로 이들 코팅들과 함께 두 개의 호일의 라미네이트의 형태를 취한다 하더라도, 전술한 요건들을 달성하지 못한다. 추가의 라미네이션 단계들을 부가하는 것은, 현재 일반적으로 사용되는 필름의 두께(폴리에스터 호일(PET)의 경우 약 12㎛)를 고려할 때 불리하며, 이는 물질 소비가 증가함에 따라 패키징이 보다 비싸지기 때문이다. 또한 처리 비용도 증가한다. 가요성 역시 불리하게 감소한다. 또한 지금까지의 입수 가능한 이중 라미네이트 역시 바람직하지 않게 감소된 투명도와 증가된 광산란(헤이즈)을 나타내며, 이는 라미네이션 접착제 내에 내장된 버블(bubble)에 기인한다.
패키징 분야로부터 알려진 호일은 가요성 (광)전자 시스템에 사용하기 위해 다양한 변경이 가해진다. 이러한 것들의 예에는, 발수제 층을 이용한 커버링(US 7306852 B2, JP 2003238911 A), 특정 라미네이션 접착제의 사용(WO 2003040250 A1, WO 2004094549 A1, DE 10138423 A1, WO 2006/015659 A2), 유리질 코팅(US5925428A), 엽상규산염(phyllosilicate) 또는 다른 나노물질들을 중합체 호일 내에 끼워넣는 것, 또는 이러한 유형의 코팅(WO 2007130417 A2, WO 2004024989 A2), 매우 높은 유리전이온도를 갖는 중합체 호일의 사용, 금속-산화물-코팅된 호일의 열처리(US 7192625A), 및 호일 내에서 또는 코팅으로서 침투성 물질을 흡착 또는 흡수하는 물질(게터(getter), 스캐빈저(scavenger))의 사용(WO2006/036393 A2)이 있다.
지금까지의 한 가지 기술적 해결 방법은 얇은 유리(약 30-50㎛의 두께)를 사용하는 것이었다. 그러나, 유리는 취급하기 매우 어렵고, 특정한 방법들에 의해서만 추가로 가공될 수 있으며, 유리의 표면은 파괴의 영향을 받기 매우 쉽다. 따라서, 얇은 유리는 종종 중합체 호일에 라미네이트되거나 중합체로 코팅된다. WO 2000041978은 선행 기술의 상세한 설명을 제공한다. 상기 문헌에 기재된 프로세스는 유리-중합체-복합재 시트를 제조하기 위한 다수의 제조 단계들을 필요로 하는 것으로 특징지어진다. 이러한 유형의 얇은 유리의 제조업체로는 예로써 미국의 쇼트(Schott), 마인츠(Mainz) 및 코닝(Corning)사(社)가 있다.
또한 배리어 특성과 관련된 요건들은 캐리어 호일 상에 있는 무기 및 유기 층들의 다층 시스템에 의해 달성된다(종종 10 층이 넘음). 여기에서 무기 층은 일반적으로 진공에서 증착된다. 선행 기술의 예시들은 WO 00/36665 A1, WO 01/81649 A1, WO 2004/089620 A2, WO 03/094256 A2, 및 WO2008/057045 A1에 기재되어 있다. 사용되는 유기 층들은 종종 아실레이트-기재 래커(lacquer)를 포함한다. 현재, 이러한 기술은 미국, 새너제이의 바이텍스 시스템(Vitex System), 및 싱가포르의 Forschungsinstitut IRME[IRME 연구소]에 의해 통상적으로 사용된다. 언급한 모든 시스템들은 10㎛ 이상의, 또는 일반적으로 훨씬 큰 치수의 기판 베이스를 필요로 한다.
또한 유기적으로 변형된 세라믹스와 같은 하이브리드 물질들은, 일련의 층에서 무기 및 유기 층들과 함께 다중 서브층(sublayer)으로서 사용된다. 여기에는 졸-겔 기술이 사용된다. 이러한 물질들은 현재 하기 두 개의 독일의 기관들간에 합동으로 개발되고 있다: Fraunhofer-Institut fur Verfahrenstechnik und Verpackung (IVV) 및 Fraunhofer-Institut fur Silicatforschung(ISC)(DE 19650286 및 Vasko K.: Schichtsysteme fur Verpackungsfolien mit hohen barrier eeigenschaften[layer systems for packing foils with high barrier properties], dissertion at the Technical University of Munich, 2006 참조).
가요성 침투 배리어에 대한 이전의 기술적 해결 방법들은 불충분한 배리어 효과를 제공하거나 고도로 복잡한 구조를 갖고, 종종 많은 플랜트 기술 투자를 필요로 한다(특히 진공 프로세스들의 경우). 이는 바람직한 저가의 해결 방법으로 진척되는 것을 방해한다.
따라서, 본 발명의 목적은 높은 투명성, 얇은 두께와 이에 따른 높은 가요성을 갖는 배리어 호일을 제공하고, 또한 (광)전자 모듈러스의 캡슐화에 충분한 배리어 효과를 갖는 배리어 호일을 제공하며(특히 수증기 및 산소와 관련하여), 또한 이러한 배리어 호일을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적은, 제 1 중합체 층;
제 1 무기 배리어 층;
하나 이상의 일부 또는 전부의 유기 보상층;
하나 이상의 추가의 무기 배리어 층;
및 하나 이상의 추가의 중합체 층으로 구성된 투명 기판-베이스-프리 침투-배리어 호일을 통해 이루어지며,
여기에서 중합체 층뿐만 아니라 무기 배리어 층은 각각 동일하거나 상이한 물질로 구성될 수 있고, 상기 무기 배리어 층의 두께는 2 내지 1000㎚, 바람직하게는 10 내지 500㎚, 특히 바람직하게는 20 내지 100㎚이며, 상기 중합체 층의 두께 및 상기 일부 또는 전부의 유기 보상층의 두께는 5㎛ 미만, 바람직하게는 0.5 내지 4㎛이다.
이러한 본 발명의 침투-배리어 호일 또는 배리어-복합재 호일은 두꺼운, 가요성-감소 기판이 사용되지 않는다는 점에서 유리하다. 선행 기술에서 이러한 기판들의 두께는 일반적으로 10㎛ 이상이며, 이로 인해 이러한 유형의 베이스 상에 제조된 시스템들은 가요성을 필요로 하는 임의의 어플리케이션에 대해 매우 제한된(어떤 경우에는 전혀 제한된) 사용 가능성을 가진다. 놀랍게도, 이와 대조적으로, 우리는 현재 열적 또는 기계적 손상 없이, 심지어는 매우 얇은 중합체 층 위에, 무기 배리어 층을 증착하는 것에 성공하였으며, 전체적인 결과는 전자 어플리케이션을 위한 가요성 보호물의 형태로 제조될 수 있는 얇은 두께의 호일을 제조했다는 것이다.
본 발명의 목적에 있어서, 여기에서 '기판-베이스-프리'는, 두께가 10㎛를 초과하는 기판 또는 캐리어, 특히 두께가 5㎛를 초과하는 기판 또는 캐리어가 호일의 영속적 구성요소가 아니며; 대신에, 특히 호일이 어플리케이션 내에서 기판 베이스 없이 사용된다.
중합체 층, 특히 열가소성 중합체 층은 이들의 기계적 특성을 개선하기 위해 배향되거나 신축(stretch)-배향될 수 있다. 특히, 이들은 이축형으로(biaxially) 배향되며, 이로 인해 중합체의 분자 사슬들은 연신(stretching)에 의해 두 개의 우선적인 방향들로 배향된다. 중합체 층의 배향 상태 또는 호일의 배향 상태는 이축형으로 배향된 호일 또는 층의 배향 복굴절(△n)에 의해 측정된다:
△n = nMD - nTD이고, 상기 식에서 nMD는 기계 방향, 즉 세로 방향으로의 광굴절률(optical refractive)이고, nTD는 가로 방향, 즉 가로축으로의 광굴절률이다. 상기 연신이 두 개의 연신 방향으로 거의 동일한 인자(도(degree))를 사용하는 이축형(일반적으로 서로 수직으로 움직임)인 경우, 사용되는 용어는 "등방성(isotropic)" 또는 "균형 잡힌(balanced)" 호일이며, nMD 및 nTD에 대해 거의 동일한 값들이 측정된다. △n의 차이는 이후에 거의 0이 되지만, 여기에서 nMD 및 nTD는 배향되지 않은 상태에서 굴절률의 차이를 나타낸다. 이방성(anisotropic) 호일은 하나의 우선적인 방향으로 특히 높은 수준의 기계적 특성을 나타낸다. 이러한 유형의 필름들은 하나의 방향으로(단축형으로) 특히 높은 정도로 연신되며, 그 후에 또한 여기에 수직인 다른 하나의 방향과 비교했을 때 상기 하나의 방향으로 현저히 높은 광굴절률을 나타낸다. △n의 차이는 이후에 실질적인 값들로 나타나게 된다. EP 0 193 844는 이와 관련된 선행 기술을 제공한다.
바람직한 일 구현예에서, 이들의 2-차원적 범위에서, 중합체 층들은 하나 이상의 방향으로 배향을 가지며(단축형), 특히 바람직한 것은 두 개의 방향으로 배향이 제공되는 것이다(이축형). 이러한 중합체 층들은 호일, 특히 단축형 또는 이축형으로 배향된 호일로 구성되는 것이 더 바람직하다. 중합체 분자의 이러한 배향은 중합체 층의 기계적 안정성을 증가시키며, 또한 중합체 층의 침투 배리어도 증가시킨다.
사용될 수 있는 중합체들에는 본 기술 분야의 통상의 기술자들에게 알려지고 호일 제조에 적합한 임의의 투명 중합체들, 예를 들면 폴리올레핀과 이들의 공중합체들, 폴리(메트)아크릴레이트, 폴리에스터, 폴리스티렌, 폴리비닐 부티랄이 있지만, 높은 탄성 계수를 갖는 호일이 바람직하며, 예를 들면 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN), 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT), 플루오로폴리에스터, 폴리메틸펜텐(PMP), 폴리노보넨, 치환된 폴리아릴레이트, 특히 시몬 안지올리니(Simone Angiolini), 마우로 아비다노(Mauro Avidano)에 기재된 바와 같은 것들(제조원: 페라니아(Ferrania)): "P-27: Polyarylate Films for Optical Applications with Improved UV-Resistance"(SID 01 DIGEST, pp. 651-653), 폴리이미드(PI), 사이클로올레핀 공중합체(COC), 폴리설폰(PSU), 폴리페닐 설폰(PPSU), 폴리에테르 설폰(PESU), 또는 폴리카보네이트(PC)가 있다. 이는 또한 전술한 중합체들을 기재로 하는 공중합체들에도 적용되며, 여기에서 "기재로 하는"은 50몰%이 넘는 비율을 의미한다. 여기에서 특히 적합한 중합체들 또는 공중합체들은 2000㎫ 초과, 바람직하게는 3000㎫를 초과하는 탄성 계수를 가지며, 이는 실온에서 DIN EN ISO 527로 측정하였다(시편 유형 2, 23℃, 50%의 상대 습도, 분리 속도 1㎜/분). 본 발명에 사용되는 중합체들이 매우 얇은 층 또는, 각각, 호일의 형태로 사용되기 때문에, 높은 탄성 계수는 유리하다. 높은 탄성 계수는 제조 프로세스 동안 바람직하지 않은 호일의 인장 변형(tensile strain)을 방지하는 경향이 있다.
하기 표 1은 특히 적합한 투명 중합체들과 함께 이들의 탄성 계수, 그리고 또한 WVTR 및 OTR을 제공한다.
표 1
특히 적합한 물질들은 0.1중량% 미만의 수분 흡수를 갖는 중합체들인데(23℃에서 24시간 후에 DIN EN ISO 62로 측정됨)(방법 1), 이는 이들의 사용으로 특히 뜨겁고 습한 환경에서, 복합재 내의 버블 형성 위험이 줄거나 이들의 사용 중에 버블 형성 위험이 줄어들기 때문이다.
특히 우수한 적합성을 갖는 무기 배리어 층들에는 진공에서 증착된 금속(예를 들면 증발, CVD, PCD, PECVD를 이용함), 또는 대기압 하에 증착된 금속(예를 들면 대기 플라즈마, 반응성 코로나 방전, 또는 화염 열분해를 이용함), 또는 특히 금속 산화물, 금속 질화물, 또는 금속 하이드로니트라이드와 같은 금속 화합물들(예를 들면 실리콘의 산화물 또는 질화물, 붕소의 산화물 또는 질화물, 알루미늄의 산화물 또는 질화물, 지르코늄의 산화물 또는 질화물, 하프늄의 산화물 또는 질화물, 또는 텔루륨의 산화물 또는 질화물), 및 인듐-주석 산화물(ITO)이 있다. 마찬가지로 특히 적합한 물질은 추가의 원소들로 도핑된(doped) 전술한 변형체들(variants)의 층들이다. 언급될 수 있는 특히 적합한 PVD 프로세스는 고-전력-임펄스-마그네트론 스퍼터링(high-power-impulse-magnetron sputtering)이며, 이는 호일에 어떠한 상당한 열적 스트레스를 가하지 않고도 특히 침투-방지(permeation-proof) 층들을 구현할 수 있다.
일부 또는 전부의 유기 보상층은 라미네이션 접착제인 것이 바람직하다. 대체로, 본 기술분야의 통상의 기술자에게 알려져 있는 임의의 투명 용매-함유 및 무(free)-용매 라미네이션 접착제가 여기에서 적합하며, 그 예에는 단일성분 또는 다성분 폴리우레탄(예를 들면, 헨켈(Henkel)에서 제조된 리오폴(Liofol) 라미네이션 접착제), 아크릴레이트, 에폭사이드, 천연 또는 합성 고무, 실리케이트, 또는 실리콘을 기재로 하는 것들이 있다. 본 발명의 호일에 특히 적합한 그 밖의 라미네이션 접착제에는 무기-유기 하이브리드(예를 들면 졸-겔 기술)를 기재로 하는 것들, 예를 들면 라미네이션 접착제 이노본드(Inobond)가 있다(제조원: 벡스바흐(Bexbach)의 이노맷(Inomat)).
또한 감압(pressure-sensitive) 접착제 시스템 또는 핫-멜트(hot-melt) 접착제 시스템은 라미네이션 접착제로서 더 특히 적합하며, 그 예에는 용융 적용되거나 중합체 호일과 함께 공-압출된 폴리올레핀, 또는 이들의 공중합체들(예로써 상표명 'Licocene'으로 클라리언트(Clariant)에 의해 공급됨)가 있다.
화학방사선(actinic radiation), 특히 UV 방사 또는 전자빔을 이용하여 경화된 시스템을 사용하는 것이 바람직한데, 이는 특히 낮은 점성과 이로 인해 어떠한 기계적 파괴의 위험 없이도 매우 얇은 호일에 적용될 수 있는 특징이 있기 때문이다. 또 다른 유리한 예에서, 접착제 층의 점도는 또한 시스템의 점도를 줄이기 위해 용매를 첨가함으로써 낮춰질 수 있으며, 이는 일반적으로 무-용매 접착제의 형태로 디자인된다.
낮은 점도로 인해, 이러한 접착제 시스템들은 바람직하게는 비-접촉식 방법들을 이용하여, 예를 들면 에어로졸 상으로부터의 분사를 통해, 또는 커튼 코팅을 통해 적용될 수 있다. 이러한 방법들은 또한 충분히 낮은 점도를 갖는 다른 접착제 시스템의 경우에도 바람직한데, 이는 이들이 얇은 중합체 필름에 어떠한 실질적인 기계적 스트레스도 가하지 않기 때문이다.
특히 바람직한 일 구현예에서, 라미네이션 접착제의 수증기 투과는 10g/㎡d를 초과하지 않고/않거나 이의 산소 투과는 100㎤/㎡d bar를 초과하지 않는데, 이는 이후에 호일 전체가 제공된 배리어에 접착제 그 자체가 기여하기 때문이다.
추가의 침투-억제 물질들이 층의 형태로 또는 벌크로 중합체 물질 또는 유기 물질에 포함되는 것이 바람직하며, 그 예에는 본 기술분야의 통상의 기술자에게 알려져 있는 물질들(게터, 스캐빈저)이 있으며, 이는 침투성 물질, 또는 침투 경로를 늘리는 물질들(예를 들면 엽상규산염)을 흡수 또는 흡착한다.
이러한 유형의 호일은 또한 어떠한 버블도 포함하지 않고 라미네이션 접착제를 이용하여 성공적으로 함께 라미네이트되며, 본 발명의 또 다른 바람직한 구현예에서는, 이에 따라 전술한 구조물에 그 다음 하나 이상의 라미네이션이 그 자체에 가해진다. 여기에서 높은 광투과성을 유지시킬 수 있다(투과율 > 80%, 특히 바람직하게는 > 85%; 헤이즈 < 10%, 특히 바람직하게는 < 5%). 이는 특히 얇은 배리어 호일을 갖는 특정 호일 라미네이트 형태의 바람직한 구조물을 제공한다.
여기에서 개별적인 층들에 대해 사용된 각각의 물질들은 동일하거나 상이할 수 있다.
높은 투과성을 얻기 위해, 중합체의 굴절률, 무기 배리어 층의 굴절률, 및 일부 또는 전부의 유기 보상층의 굴절률간의 차이가 0.3을 초과하지 않고, 특히 0.1을 초과하지 않는 경우가 유리하다. 예로써, 이는 폴리메틸 메타크릴레이트 호일(n = 1.49), SiOx 배리어 층(n = 1.5), 및 감압 아크릴레이트 접착제(n = 1.48)를 결합함으로써 얻을 수 있다. 이러한 유형의 구조물의 또 다른 예에서는 폴리카보네이트 호일(n = 1.585), AlxOy 배리어 층(n = 1.63), 및 에폭시 보상층(n = 1.6)을 결합한다.
동일하거나 유사한 구조물의 다중 라미네이션의 이점은 투명도가 높으며 높은 배리어를 갖추고 있는 매우 얇은 캡슐화 호일을 간편하게 제조한다는 것이다. 이것은 선행 기술의 호일로는 불가능한 것인데, 이는 다층 구조물 그 자체가 매우 두꺼운 기판 호일을 사용하며, 이에 따라 총 결과물의 두께가 예를 들면 충분한 가요성을 제공하기에는 너무 두꺼울 것이기 때문이다.
바람직하게 전술한 시스템들에는 또한 하나 이상의 면의 일부 또는 전부 위에 추가의 기능성 층 또는 구조물이 갖추어진다. 적합한 기능성 층의 예들에는 특히 전기 전도성 층(예를 들면, ITO와 같은 투명 전도성 산화물), 열 전도성 층(예를 들면, 바람직하게는 나노 크기의 알루미늄 산화물이나 붕소 질화물로 부화된(enriched) 층), 보호층, 또는 접착제 층(예를 들면, 감압 접착제 또는 핫-멜트 접착제)이 있다. 보호층은 특히 이동 및 보관을 위해 중요한데, 이는 호일을 손상으로부터 보호하고 예를 들면 스크래치 보호물로서 제공하기 위한 것이다. 또한 보호층은 예를 들면 호일을 기계적 스트레스로부터 보호함으로써, 호일의 가공 중에 이로울 수 있다. 다른 적합한 기능성 층에는 반사방지 층 또는 광-출력층, 또는 광-입력층이 있다. 후자는 특히 자가-발광 디스플레이 또는 태양전지에 사용되며, 여기에서 이들은 가변적으로 수율(yield)을 증가시킨다. 여기에서 광-출력층의 사용으로, 예를 들면 굴절률의 적절한 변경을 통해 방출된 빛의 수율을 증가시킬 수 있다. 이러한 유형의 기능성 층의 두께는 바람직하게는 3㎛ 미만, 특히 1㎛ 미만이며, 따라서 임의의 불필요한 층 두께의 증가를 피할 수 있다. 바람직하게 구조물은 엠보싱(embossing) 프로세스 또는 에칭에 의해 생겨날 수 있다. 또 다른 유리한 구현예는 다양한 층들 및/또는 구조물을 결합하는 것이다.
바람직한 감압 접착제 또는 핫-멜트 접착제는 스티렌 블록 공중합체, 폴리이소부틸렌, 폴리이소부틸렌 블록 공중합체, 또는 폴리올레핀을 기재로 하는 것들인데, 이는 이들 자신들이 특히 높은 침투 배리어를 제공하기 때문이다. 이러한 접착제들은 DE 102008047964, DE 102008060113, 또는 DE 102008062130에 예로써 기재되어 있다.
접착제 층을 갖추고 있는 이러한 구조물들은 바람직하게는 라벨(label), 시트 물질, 또는 롤 형태의 접착제 테이프로서 제공되며, 접착제-테이프 분야에 알려져 있는 일반적인 변형체들, 예를 들면 보호 커버링, 이형 라이너(release liner), 이형 층(release layer), 또는 보호층이 제공될 수 있다.
본 발명은, 본 발명의 배리어 호일을 제조하기 위한 프로세스를 추가로 제공하며,
(a) 중합체 호일을 제공하는 단계;
(b) 상기 중합체 호일을 무기 배리어 층으로 코팅하여 복합재를 제조하는 단계;
(c) 상기 복합재를 일부 또는 전부의 유기 보상층으로 코팅하는 단계; 및
(d) 상기 일부 또는 전부의 유기 보상층을 중합체 호일 및 무기 배리어 층으로 만들어진 추가의 복합재로 커버링하는 단계를 포함하고,
여기에서 단계 (a)의 중합체 호일, 또는 단계 (b)의 중합체 호일 및 무기 배리어 층으로 만들어진 복합재는 차례로 제거될 수 있는 접착제 매스와 함께 임시 캐리어 상에 제공된다.
상기 복합재는 예로써 라미네이션을 통해서, 또는 본 기술분야의 통상의 기술자에게 알려져 있는 다른 프로세스들, 예를 들면 공-압출 또는 코팅을 통해 제조될 수 있다. 여기에서 중합체 호일 및 임시 캐리어는 예로써 본 기술분야의 통상의 기술자에게 알려져 있는 임의의 점착 메커니즘들, 예를 들면 접착제 본딩(bonding), 정전기 상호작용, 또는 자동접착을 통해 결합될 수 있다. 특히, 이러한 가역성 점착은 본 기술분야의 통상의 기술자에게 알려져 있는 임의의 물질과 방법들, 특히 웨이퍼-다이싱 또는 웨이퍼-그라인딩 분야의 물질과 방법들을 통해 제조될 수 있다.
따라서 상기 프로세스의 일 구현예는 임시 캐리어에 제거가능한 접착제 매스를 제공함으로써 시작되며, 중합체 호일은 상기 캐리어상에 라미네이트된다. 두 번째 구현예에서, 상기 임시 캐리어는 중합체 호일을 제 1 무기 배리어 층으로 코팅하는 것이 완료된 후에 적용될 수 있다. 각각의 경우에, 추가의 층들이 이후에 이러한 베이스에 적용된다. 임시 캐리어의 사용으로 구조물의 제조가 촉진되는데, 이는 상기 임시 캐리어가, 발생하는 기계적 스트레스와 열적 스트레스를 흡수할 수 있기 때문이다. 일단 상기 프로세스가 마무리되면, 임시 캐리어는 제거될 수 있다. 이는 호일의 제조 후에 즉시 일어날 수 있다. 그러나, 또한 임시 캐리어가 보관 및 이동 중에 표면 보호물로서의 역할을 하는 방식으로, 호일의 사용 직전 또는 사용 직후까지 호일의 제거를 늦출 수 있다.
또 다른 택일적인 구현예에서, 추가의 중합체 층은, 선택적으로 추가의 무기 배리어 층과 함께 또는 추가의 무기 배리어 층 없이, 임시 캐리어를 갖출 수 있다. 또한, 이러한 임시 캐리어는 선택적으로 제조 프로세스 후에 직접적으로 제거될 수 있거나, 그렇지 않으면 보관 및 이동 중에 표면 보호물로서 역할을 할 수 있다.
롤-투-롤(roll-to-roll) 제조에서 프로세스 단계 b) 내지 d) 동안의 웹 장력(web tension)은 유리하게는 25㎫, 특히 10㎫의 값을 초과하지 않으며, 따라서 웹 갈라짐(break-off)을 피할 수 있다.
하기 첨부된 도면들은 지금부터 본 발명을 더 상세히 설명하기 위해 사용된다.
예를 들어 "~상에", "~위에", "상부", "그 상에", 또는 "그 위에" 등과 같이 호일 또는 호일 복합재에 있는 다수 층들의 배열과 관련된 위치를 설명하는 표현들은 반드시 완벽한 위치를 나타내는 것은 아니며, 다만 오히려 하나의 층의 위치를 다른 층과의 관계에서 나타낸 것임을 알아야 한다. 도면에는 또한 호일의 다이어그램들이 있다. 이는 특히 도시된 층 두께(크기로 나타낸 것은 아님)에 적용된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 투명 침투-배리어 호일은 제 1 중합체 층(10)으로 구성되며, 그 위에 제 1 무기 배리어 층(20)이 적용되어 있다. 일부 또는 전부의 유기 보상층(30)은 상기 무리 배리어 층 위에 적용되어 무기 배리어 층에 있는 임의의 홀 및/또는 울퉁불퉁하거나 거친 부분에 보상(compensation)을 제공한다. 상기 보상층 다음에 추가의 무기 배리어 층(21)이 적용되고, 또한 추가의 유기 중합체 층(11)이 제공된다. 무기 배리어 층(20) 및 (21)은 동일한 물질 또는 상이한 물질들로 구성될 수 있다. 이와 비슷한 고려 사항들이 유기 중합체 층(10) 및 (11)에 적용된다. 동일한 물질이 사용되는 경우, 프로세스의 수행이 특히 간단하다.
무기 배리어 층의 두께는 각각의 경우 2 내지 1000㎚, 바람직하게는 10 내지 500㎚, 특히 바람직하게는 20 내지 100㎚이고, 유기 중합체 층의 두께는 각각의 경우 5㎛ 미만, 바람직하게는 0.5 내지 4㎛, 특히 바람직하게는 1 내지 2㎛이다. 따라서, 매우 얇은 호일, 즉 단지 수 ㎛의 두께를 갖는 호일을 제공할 수 있으며, 이는 그럼에도 불구하고 산소 및 수증기에 대해 적절한 침투 배리어를 형성한다.
배리어 특성의 추가적인 개선을 이루기 위해, 도 1에 도시된 다수의 호일들이 서로 라미네이트될 수 있다. 도 2는 도 1에 도시된 두 개의 호일들을 서로 라미네이트함으로써 형성된 복합재를 도시하고 있다. 제 1 중합체 층(12) - 제 1 무기 배리어 층(22) - 일부 또는 전부의 유기 보상층(31) - 제 2 무기 배리어 층(23) - 제 2 중합체 층(13)의 층 순서를 갖는 제 2 호일은 제 1 중합체 층(10) - 제 1 무기 배리어 층(20) - 일부 또는 전부의 유기 보상층(30) - 제 2 무기 배리어 층(21) - 제 2 중합체 층(11)의 층 순서를 갖는 제 1 호일 위에 추가의 일부 또는 전부의 유기 보상층(32)을 이용하여 라미네이트된다. 각각 약 10-3g/㎡d, 또는 ㎤/㎡d bar의 WVTR과 OTR에 대한 값들은, 사용되는 물질들에 따라, 그리고 특히 20㎛ 미만의 층 두께에서 이러한 유형의 구조물을 이용하여 쉽게 얻을 수 있다. 선행 기술에서 호일들의 문제점은, 이들이 항상 기판 베이스를 가지며, 다수의 호일들이 서로 라미네이트되는 경우, 이에 따라 복합재 내에 다수의 베이스들이 있게 되고, 따라서 복합재에 대한 두께 값들이 급속히 커지며, 그 결과로써 문제점들, 예를 들면, 가요성의 문제가 생긴다는 점이다.
도 3은 또 다른 구현예를 도시하고 있다. 도 3에 도시된 호일은, 호일이 제거가능한 접착제 매스(50)를 경유하여 임시 캐리어(40)와 결합되어 있다는 점에서 도 1에 도시된 호일과 상이하다. 이러한 임시 캐리어는 호일의 제조 중에 특히 유리한데, 이는 발생하는 기계적 스트레스와 열적 스트레스를 흡수할 수 있기 때문이다. 그러나, 이는 또한 완성된 호일의 보관 및 이동 중에 호일에 대해 유용한 보호물을 제공한다. 도 3은 한쪽 면 위에 임시 캐리어를 갖는 호일을 도시하고 있다. 호일의 양쪽 면 위에 임시 캐리어를 적용하는 것도 똑같이 가능하다.
따라서, 도 4는 본 발명의 호일, 특히 양쪽 면 위에 임시 캐리어를 갖고 있는 호일을 제조하기 위한 프로세스를 도시하고 있다. 단계 a)는 중합체 층(11)이 어떻게 제거가능한 접착제 매스(50)를 갖고 있는 제공된 임시 캐리어(40)에 먼저 적용되는지를 도시하고 있다. 제 2 단계인 b)에서, 무기 배리어 층(21)이 그 다음 적용된다. 단계 c)는 일부 또는 전부의 유기 보상층(40)의 적용을 도시하고 있다. 단계 b)에서, 단계 a) 및 b)에서 제조되고 임시 캐리어(40) - 제거가능한 접착제 매스(50) - 중합체 층(10) - 무기 배리어 층(20)을 포함하는 추가의 호일 구조물이 단계 c)에서 얻은 호일 구조물에 라미네이트되며, 특히 상기 무기 배리어 층(20)이 상기 일부 또는 전부의 유기 보상층에 적용되는 방식으로 라미네이트된다. 완성된 호일은 그 다음 단계 e)에 도시되어 있다. 무기 배리어 층(20) 및 (21), 및 중합체 층(10) 및 (11), 그리고 또한 임시 캐리어 및 제거가능한 접착제 매스가 모두 동일한 물질로 구성되는 경우, 결과물인 필름의 구조물은 이에 따라 상기 일부 또는 전부의 유기 보상층 주변에서 거울면-대칭을 갖는다.
도 5A 및 5B는 대안적인 프로세스 변형을 보여주고 있으며, 여기에서 중합체 층(11) 및 무기 배리어 층(21)으로 만들어진 사전-제조된 복합재의 중합체-층 면이 제거가능한 접착제 매스(50)로 코팅된 임시 캐리어(40)에 적용된다(단계 a)). 다음 단계 b)에서, 일부 또는 전부의 유기 보상층(30)이 무기 배리어 층(21)에 적용된다. 단계 c)에서 무기 배리어 층(20) 및 중합체 층(10)으로 만들어진 추가의 사전-제조된 복합재의 무기 배리어 면이 상기 보상층(30)에 적용되며, 이에 따라 제 1 중합체 층(10) - 제 1 무기 배리어 층(20) - 일부 또는 전부의 유기 보상층(30) - 제 2 무기 배리어 층(21) - 제 2 중합체 층(11)을 포함하는 본 발명의 구조물을 갖는 호일이 제공되고, 여기에서 중합체 층의 한쪽 면이 제거가능한 접착제 매스(50)를 경유하여 임시 캐리어(40)에 결합된다.
도 6에 도시된 침투-배리어 호일은 도 1에 도시된 호일의 구조물에 상응하는 구조물을 갖는다. 이는 또한 제 1 중합체 층(10)의 한쪽 면 상에, 추가의 기능성 층(70)을 갖는다. 이는 전기 전도성 층, 예를 들면 ITO와 같은 투명 전도성 산화물로 만들어진 전기 전도성 층을 포함할 수 있거나, 열 전도성 층, 예를 들면 알루미늄 산화물 또는 붕소 질화물로 부화된 층들을 포함할 수 있거나, 또는 접착제 층, 예를 들면 감압 접착제 또는 핫-멜트 접착제를 포함할 수 있다.
또한 도 7에 도시된 배리어 호일은 도 6에 도시된 구조물 이외에도, 제 2 기능성 층(71), 그리고 기능성 층(70)을 포함한다. 따라서 이러한 유형의 호일은 다양한 요건들에 맞춰 적용될 수 있다.
도 8은 도 1에 도시된 구조물의 침투-배리어 호일에 상응하는 구조물의 침투-배리어 호일을 도시하고 있으며, 여기에서 제 1 중합체 층은 구조화에 의해 변경되어, 구조화된 중합체 호일(12)을 제공한다. 상기 구조물은, 예로써 추가의 기능성 층들의 보다 나은 적용 또는 상기 층 상에서 이들의 더 우수한 앵커링(anchoring)을 가능하게 한다.
도 9에 도시된 호일은 도 1에 도시된 배리어 호일 이외에도, 제 1 중합체 층(10) 위에 추가의 기능성 층(70)을 갖는다. 기능성 층(70) 위에 구조화된 추가의 중합체 층(73)이 있다.
도 10은 도 8에 도시된 배리어 호일의 변경을 도시하고 있다. 도 10의 호일은 또한 도 8의 호일 이외에도, 구조화된 중합체 층(12) 위에 매우 얇은 기능성 층(72)을 갖는다.
도 11은 본 발명의 배리어 호일을 포함하는 접착제 테이프를 도시하고 있다. 제 1 중합체 층(10), 제 1 무기 배리어 층(20), 일부 또는 전부의 유기 보상층(30), 추가의 무기 배리어 층(21), 그리고 또한 추가의 유기 중합체 층(11)으로 구성된 배리어 호일에는, 제 1 중합체 층(10) 위에 반사방지 기능성 층(70)이 제공된다. 제 2 중합체 층(11)은 임시 캐리어로서 감압 접착제 매스(51)를 경유하여 이형 라이너(60)에 결합된다. 상기 캐리어는 배리어 호일의 이동 및 보관 중에 보호를 제공한다.
도 12는 구조화된 중합체 층(12) 및 기능성 층(70)을 구비하는 본 발명의 침투-배리어 호일의 조합물을 도시하고 있다. 상기 호일에 있는 기능성 층(70)은 제 1 무기 배리어 층(20)과 구조화된 중합체 층(12) 사이에 배치된다.
도 13은 또 다른 가능한 배열을 도시하고 있다. 여기에서, 침투-배리어 호일은 내부 기능성 층(70) 및 (71)을 갖는다. 이들은 특히 중합체 층 위에 일부 또는 전부의 유기 보상층들의 형태로 적용될 수 있는데, 이는 무기 배리어 층에 대해 매끄러운 표면을 제공하기 위해서이다.
도 14는 조합물을 도시하고 있으며, 여기에서 본 발명의 침투-배리어 호일은 내부 기능성 층(70) 및 (71), 그리고 또한 (74) 및 (75)를 갖는다. 여기에서 각각의 기능성 층(70) 및 (71)은 유기 보상층으로서 중합체 층 위에 적용되며, 이는 무기 배리어 층에 대한 매끄러운 표면을 제공하기 위해서이다. 추가의 기능성 층(74) 및 (75)은 추후 프로세스들에서 무기 배리어 층들을 손상으로부터 보호하는 보호층이다.
하기 첨부된 도면들은 지금부터 본 발명을 더 상세히 설명하기 위해 사용된다.
도 1은 본 발명의 침투-배리어 호일 구조물의 다이어그램이다.
도 2는 본 발명의 침투-배리어 호일 복합재 구조물의 다이어그램이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 구현예에서의 침투-배리어 호일 구조물의 다이어그램이며, 특히 임시 캐리어와 함께 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 프로세스의 첫 번째 변형물의 순서를 나타낸 다이어그램이다.
도 5A 및 5B는 본 발명의 프로세스의 두 번째 변형물의 순서를 나타낸 다이어그램이다.
도 6은 본 발명의 침투-배리어 호일 구조물의 다이어그램으로, 기능성 층과 함께 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명의 침투-배리어 호일 구조물의 다이어그램으로, 두 개의 기능성 층들의 조합물과 함께 나타낸 것이다.
도 8은 본 발명의 침투-배리어 호일 구조물의 다이어그램으로, 구조화된 중합체 층과 함께 나타낸 것이다.
도 9는 본 발명의 침투-배리어 호일 구조물의 다이어그램으로, 추가의 기능성 층 및 구조화된 층과 함께 나타낸 것이고, 도 10은 본 발명의 침투-배리어 호일 구조물의 다이어그램으로, 매우 얇은 기능성 층과 결합된 구조화된 중합체 층과 함께 나타낸 것이다.
도 11은 접착제 테이프 구조물의 다이어그램으로 본 발명의 침투-배리어 호일과 함께 나타내었으며, 또한 감압 접착제 매스의 층, 그리고 이형 라이너와 반사방지 기능성 층과 함께 나타낸 것이다.
도 12는 본 발명의 침투-배리어 호일 구조물의 다이어그램으로 기능성 층과 결합된 구조화된 중합체 층과 함께 나타낸 것이다.
도 13은 본 발명의 침투-배리어 호일 구조물의 다이어그램으로 내부 기능성 층과 함께 나타낸 것이다.
도 14는 본 발명의 침투-배리어 호일 구조물의 다이어그램으로 다양한 내부 기능성 층과 함께 나타낸 것이다.
도 1은 본 발명의 침투-배리어 호일 구조물의 다이어그램이다.
도 2는 본 발명의 침투-배리어 호일 복합재 구조물의 다이어그램이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 구현예에서의 침투-배리어 호일 구조물의 다이어그램이며, 특히 임시 캐리어와 함께 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 프로세스의 첫 번째 변형물의 순서를 나타낸 다이어그램이다.
도 5A 및 5B는 본 발명의 프로세스의 두 번째 변형물의 순서를 나타낸 다이어그램이다.
도 6은 본 발명의 침투-배리어 호일 구조물의 다이어그램으로, 기능성 층과 함께 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명의 침투-배리어 호일 구조물의 다이어그램으로, 두 개의 기능성 층들의 조합물과 함께 나타낸 것이다.
도 8은 본 발명의 침투-배리어 호일 구조물의 다이어그램으로, 구조화된 중합체 층과 함께 나타낸 것이다.
도 9는 본 발명의 침투-배리어 호일 구조물의 다이어그램으로, 추가의 기능성 층 및 구조화된 층과 함께 나타낸 것이고, 도 10은 본 발명의 침투-배리어 호일 구조물의 다이어그램으로, 매우 얇은 기능성 층과 결합된 구조화된 중합체 층과 함께 나타낸 것이다.
도 11은 접착제 테이프 구조물의 다이어그램으로 본 발명의 침투-배리어 호일과 함께 나타내었으며, 또한 감압 접착제 매스의 층, 그리고 이형 라이너와 반사방지 기능성 층과 함께 나타낸 것이다.
도 12는 본 발명의 침투-배리어 호일 구조물의 다이어그램으로 기능성 층과 결합된 구조화된 중합체 층과 함께 나타낸 것이다.
도 13은 본 발명의 침투-배리어 호일 구조물의 다이어그램으로 내부 기능성 층과 함께 나타낸 것이다.
도 14는 본 발명의 침투-배리어 호일 구조물의 다이어그램으로 다양한 내부 기능성 층과 함께 나타낸 것이다.
아래의 물질들은 하기 본 발명의 실시예들에서 사용된다:
호일 1:
코파필름(Kopafilm) MET BOPP 호일(코파필름, 니다(Nidda)), 두께 3.5㎛.
상기 호일에 두께가 약 80㎚인 SiOx 배리어 층을 제공하였다. 이러한 유형의 코팅 프로세스를, 예를 들면, 독일의 전자 빔 및 플라즈마 기술 프라운호퍼(Fraunhofer) 연구소(FhG FEP)에 의해 수행하였다.
호일 2:
호스타판(Hostaphan) GN 4600 BOPET 호일(미츠비시 플라스틱), 두께 4㎛.
상기 호일에 두께가 약 80㎚인 SiOx 배리어 층을 제공하였다. 이러한 유형의 코팅 프로세스를, 예를 들면, 독일의 전자 빔 및 플라즈마 기술 프라운호퍼 연구소(FhG FEP)에 의해 수행하였다.
라미네이션
접착제:
UV-가교 수지를 기재로 하는 하기 포뮬레이션을 라미네이션 접착제로서 사용하였다:
라미네이션 접착제의 점도는 200㎫s였다(23℃에서 DIN 53019로 회전 점도계에서 측정).
라미네이션 접착제의 코팅은 역회전(80%) 140 l/㎝ 6각형 하프톤(halftone) 롤을 구비한 하프톤 롤러 어플리케이션 유닛을 사용하여 얻었으며, 여기에서 호일은 하프톤 롤과 접해 있는 슬립(slip)에 있었으며, 즉 눌러서 임의의 배킹 롤에 의해 접촉되게 하지 않았으며, 이는 호일에 작용하는 힘들을 최소화하기 위한 목적이다. 웹 장력은 약 20㎫이었다.
매스 적용률은 8m/분의 웹 속도에서 2.5g/㎡였다.
경도가 50쇼어(Shore)인 배킹 롤을 사용하여, 맨 나중의 것이 경화되기 전에 라미네이션 접착제 위에 다른 호일을 라미네이트하였다.
실시예
1:
호일 1을 라미네이션 접착제로 코팅하고, 이러한 복합재를 추가의 호일 1로 차례로 커버링하였다. 경화는 중간-압력 수은 공급원을 갖추고 있는 IST로부터 UV 시스템에서 나온 분량의 40mJ/㎠을 사용하여 수행하였다.
실시예
2:
호일 1을 라미네이션 접착제로 코팅하고, 이러한 복합재를 추가의 호일 1로 차례로 커버링하였다. 경화는 중간-압력 수은 공급원을 갖추고 있는 IST로부터 UV 시스템에서 나온 분량의 80mJ/㎠을 사용하여 수행하였다.
실시예
3:
호일 2에서 배리어 층이 제공되지 않은 면을 테사 50550 가역성 접착제 테이프에 라미네이트하였다. 그 복합재를 라미네이션 접착제로 코팅하고 호일 2로 커버링하였다.
실시예
4:
실시예 2로부터 얻은 호일 구조물을 라미네이션 접착제로 코팅하고, 차례로 실시예 2로부터 얻은 호일 구조물로 커버링하였다. 경화는 중간-압력 수은 공급원을 갖추고 있는 IST로부터 UV 시스템에서 나온 분량의 80mJ/㎠을 사용하여 수행하였다.
실시예
5:
실시예 4로부터 얻은 호일 구조물을 라미네이션 접착제로 코팅하고, 차례로 실시예 4로부터 얻은 호일 구조물로 커버링하였다. 경화는 중간-압력 수은 공급원을 갖추고 있는 IST로부터 UV 시스템에서 나온 분량의 80mJ/㎠을 사용하여 수행하였다.
비교예
1:
SiOx 코팅을 갖는 12㎛ PET 호일의 4중(quadruple) 라미네이트(제조원: 알칸 패키징)를 시험하였다(알칸 UHBF).
생성된 시편에 대해 ASTM D1003-00으로 투과율 및 헤이즈를 측정하였다. WVTR 및 OTR을 각각 38℃ 및 90%의 상대 습도에서 STM F-1249로, 그리고 23℃ 및 50% 상대 습도에서 DIN 53380으로, 세 개의 파트로 측정하였다. 하기 표 2에 결과들을 합쳐놓았다.
표 2:
배리어
호일 특성
상기 예시들은 본 발명의 호일 구조물이 비교적 얇은 호일 두께에서 매우 우수한 배리어 값을 얻는다는 것을 보여준다. WVTR 및 OTR은 심지어 간단한 구조의 호일(약 10㎛의 층 두께)에서도 각각 약 10-2g/㎡d, 및 ㎤/㎠d bar이며(실시예 1 및 2 참조), 2중 또는 4중 구조를 갖는 복합재에 대한 값들(실시예 4 및 5 참조)은 각각 약 10-3g/㎡d 및 ㎤/㎡d bar이다.
Claims (18)
- 제 1 중합체 층(10);
제 1 무기 배리어(barrier) 층(20);
하나 이상의 일부 또는 전부의 유기 보상층(30),
하나 이상의 추가의 무기 배리어 층(21); 및
하나 이상의 추가의 중합체 층(11)로 구성되며,
여기에서 중합체 층들뿐만 아니라 무기 배리어 층들도 동일하거나 상이한 물질로 각각 구성될 수 있는 투명 기판-베이스(base)-프리(free) 침투-배리어 호일로서,
무기 배리어 층들의 두께가 2 내지 1000㎚이고, 상기 중합체 층들 및 일부 또는 전부의 유기 보상층의 두께가 5㎛ 미만, 바람직하게는 0.5 내지 4㎛인 것을 특징으로 하는 투명 기판-베이스-프리 침투-배리어 호일. - 제 1항에 있어서, 중합체 층들이 하나 이상의 방향, 바람직하게는 두 방향으로 배향을 갖는 것을 특징으로 하는 침투-배리어 호일.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 중합체 층들이 호일들, 바람직하게는 단축형 또는 이축형으로 배향된 호일들로 구성되는 것을 특징으로 하는 침투-배리어 호일.
- 제 3항에 있어서, 중합체가 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 나프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 플루오로-폴리에스터, 폴리메틸펜텐, 폴리노보넨, 치환된 폴리아릴레이트, 폴리이미드, 사이클로올레핀 공중합체, 폴리설폰, 폴리페닐 설폰, 폴리에테르 설폰 및 폴리카보네이트 및 이들로부터 얻은 중합체들을 기재로 하는 공중합체들로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 침투-배리어 호일.
- 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 중합체의 탄성 계수가 2000㎫를 초과하고, 바람직하게는 3000㎫를 초과하는 것을 특징으로 하는 침투-배리어 호일.
- 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 중합체 중 물의 함량이 1중량% 미만인 것을 특징으로 하는 침투-배리어 호일.
- 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서, 무기 배리어 층이 진공에서 증착된 금속 또는 대기압 하에 증착된 금속 또는 진공에서 증착된 금속 화합물 또는 대기압 하에 증착된 금속 화합물로 구성되고, 바람직하게는 금속 산화물, 금속 질화물, 또는 금속 하이드로니트라이드로 구성되는 것을 특징으로 하는 침투-배리어 호일.
- 제 7항에 있어서, 무기 배리어 층이 실리콘, 붕소, 알루미늄, 지르코늄, 하프늄, 또는 텔루륨의 산화물, 질화물, 또는 하이드로니트라이드, 및 인듐-주석 산화물, 또는 추가의 원소들로 도핑된(doped) 전술한 화합물들 중 하나로 이루어진 군으로부터 선택되는 화합물로 구성되는 것을 특징으로 하는 침투-배리어 호일.
- 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서, 일부 또는 전부의 유기 보상층이, 수증기 투과가 10g/㎡d를 초과하지 않고/않거나 산소 투과가 100㎤/㎡d bar를 초과하지 않는 접착제 층인 것을 특징으로 하는 침투-배리어 호일.
- 침투-배리어 호일 복합재로서, 상기 복합재가 제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항의 두 개 이상의 침투-배리어 호일들로 구성되며, 이는 하나 이상의 추가의 일부 또는 전부의 유기 보상층을 통해 서로 적층되고, 여기에서 상기 침투-배리어 호일들의 물질들과 구조가 동일하거나 상이할 수 있는 것을 특징으로 하는 침투-배리어 호일 복합재.
- 제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항의 침투-배리어 호일, 또는 제 10항의 침투-배리어 호일 복합재에 있어서, 호일 또는 복합재가, 제조 프로세스 및/또는 이동을 위해, 임시 캐리어(40)를 가지며, 바람직하게는 제거가능한 접착제 매스(mass)(50)로 코팅되는 것을 특징으로 하는 침투-배리어 호일 또는 침투-배리어 호일 복합재.
- 제 1항 내지 제 9항 또는 제 11항 중 어느 한 항의 침투-배리어 호일, 또는 제 10항 또는 제 11항의 침투-배리어 호일 복합재에 있어서, 호일 또는 호일 복합재의 하나 이상의 면 중 전부 또는 일부가 하나 이상의 추가의 기능성 층, 및/또는 구조물을 가지며, 여기에서 기능성 층이 특히 열적 또는 전기 전도성 층, 보호층, 접착제 층, 반사방지 층, 및/또는 광-출력 또는 광-입력 층으로 이루어진 군으로부터 선택되고, 이들 층들의 조합물들을 포함하는 것을 특징으로 하는 침투-배리어 호일 또는 침투-배리어 호일 복합재.
- 제 12항의 침투-배리어 호일 또는 침투-배리어 호일 복합재에 있어서, 접착제 층의 접착제가 감압(pressure-sensitive) 접착제 또는 핫-멜트(hot-melt) 접착제, 특히 스티렌 블록 공중합체, 폴리이소부틸렌, 폴리이소부틸렌 블록 공중합체, 또는 폴리올레핀을 기재로 하는 감압 또는 핫-멜트 접착제인 것을 특징으로 하는 침투-배리어 호일 또는 침투-배리어 호일 복합재.
- 제 1항 내지 제 9항 또는 제 11항 또는 제 13항 중 어느 한 항의 침투-배리어 호일, 또는 제 10항 내지 제 13항 중 어느 한 항의 침투-배리어 호일 복합재에 있어서, 중합체 층, 무기 배리어 층, 및 일부 또는 전부의 유기 보상층의 굴절률간의 차이가 0.3을 초과하지 않고, 특히 0.1을 초과하지 않는 것을 특징으로 하는 침투-배리어 호일 또는 침투-배리어 호일 복합재.
- 제 1항 내지 제 9항 또는 제 11항 내지 제 14항 중 어느 한 항의 침투-배리어 호일에 있어서, 침투-배리어 호일의 두께가 < 10㎛ 미만이고, 이의 수증기 투과가 < 10-2g/㎡d이고, 이의 산소 투과가 < 10-2㎤/㎡d bar인 것을 특징으로 하는 침투-배리어 호일.
- 제 10항 내지 제 14항 중 어느 한 항의 침투-배리어 호일에 있어서, 침투-배리어 호일의 두께가 < 20㎛ 미만이고, 이의 수증기 투과가 < 10-3g㎡d이고, 이의 산소 투과가 < 10-3㎤/㎡d bar인 것을 특징으로 하는 침투-배리어 호일.
- (a) 중합체 호일(10)을 제공하는 단계;
(b) 상기 중합체 호일을 무기 배리어 층(20)으로 코팅하여 복합재를 제조하는 단계;
(c) 상기 복합재를 일부 또는 전부의 유기 보상층(30)으로 코팅하는 단계; 및
(d) 상기 일부 또는 전부의 유기 보상층을 중합체 호일(11) 및 무기 배리어 층(21)으로 만들어진 추가의 복합재로 커버링(covering)하는 단계를 포함하는 제 1항 내지 제 9항 또는 제 11항 내지 제 15항 중 어느 한 항의 침투-배리어 호일을 제조하는 방법으로서,
단계 (a)의 중합체 호일(10), 또는 단계 (b)의 중합체 호일(10) 및 무기 배리어 층(20)으로 만들어진 복합재가 차례로 제거될 수 있는 접착제 매스와 함께 임시 캐리어(40) 상에 제공되는 것을 특징으로 하는, 침투-배리어 호일을 제조하는 방법. - 제 1항 내지 제 9항 또는 제 11항 내지 제 15항 중 어느 한 항의 침투-배리어 호일을 포함하거나 제 10항 내지 제 14항 또는 제 16항 중 어느 한 항의 침투-배리어 호일 복합재를 포함하는, 접착 결합가능한 시트.
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