KR20150138457A - 유무기 하이브리드 베리어 필름 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유무기 하이브리드 베리어 필름 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 고분자 화합물이 포함된 유무기 복합층;을 포함하며, 상기 유무기 복합층 표면의 상부에서 상기 유무기 복합층 내부에 실리케이트를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 종래와 달리, 클레이와 고분자 화합물을 혼합하여 산소 차단 효과를 구현할 뿐만 아니라, 실란 화합물을 추가로 코팅 및 반응시킴으로써, 수분에 대한 우수한 차단효과를 구현할 수 있으며, 산소 차단 효과를 극대화시킬 수 있는 장점이 있다.

Description

유무기 하이브리드 베리어 필름 및 그 제조방법 {ORGANIC/INORGANIC HYBRID BARRIER FILM AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 유무기 하이브리드 베리어 필름 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 유무기 복합코팅층에 실란 화합물을 코팅함으로써, 산소 차단 성능 뿐만 아니라, 수분 차단 성능까지 우수하게 구현할 수 있는 유무기 하이브리드 베리어 필름 및 그 제조방법에 관한 것이다.
최근 제품에 대한 포장 기술은 내용물의 보호성, 취급의 편의성, 판매 촉진성의 기본적 요소를 바탕으로 기존의 단순한 제품 보호 기능 형태의 포장을 벗어나 제품의 가치를 높이고 기능성을 부여하는 첨단 포장기술 쪽으로 개발되고 있다.
일반적으로 포장기술이 가장 널리 적용되고 있는 산업은 식품 분야라고 볼 수 있으며, 식품 제품의 상품화에 중요한 역할을 담당하고 있다.
대부분의 식품은 제품 주변의 가스 환경 조건에 따라 수분 손실 및 흡수, 산소와 반응, 호기성 미생물의 성장에 의하여 빠르게 부패 과정이 진행된다. 이러한 품질 변화에 영향을 주는 요인으로부터 효과적으로 제품의 보호 및 상품성을 부여하기 위하여 다양한 포장 처리 기술이 적용되고 있다.
최근에는 물체를 나노미터 크기로 제어하는 나노기술을 이용한 나노포장재 개발에 대한 관심이 확대되고 있는 추세인데, 이러한 기술을 통하여 포장재의 기체 차단성, 강도, 열안정성, 화학적 안정성, 재활용성, 열 저항성, 광학 특성 등을 향상시키고자 함은 물론, 항균 특성, 포장 내의 미생물 생육이나 생화학적인 변화를 감지할 수 있는 특성 등을 가진 포장 시스템을 개발하고자 하는 다양한 시도가 이루어져 왔다.
최근 나노복합체를 이용한 포장에 대한 연구가 이루어지고 있으나, 대부분 열 및 기계적 특성의 변화를 중심으로 진행되고 있으며, 아직 산소, 이산화탄소 등 기체에 대한 차단 효과는 활발하게 연구되고 있지 않은 실정이다.
따라서, 산소나 수분에 대한 차단 효과를 갖는 물질에 대한 개발이 요구되고 있다.
한국 공개특허공보 제10-2011-0068479호
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 종래와 달리, 클레이와 고분자 화합물을 혼합하여 산소 차단 효과를 구현할 뿐만 아니라, 실란 화합물을 추가로 코팅 및 반응시킴으로써, 수분에 대한 우수한 차단효과를 구현할 수 있으며, 산소 차단 효과를 높일 수 있는 유무기 하이브리드 베리어 필름 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 실란 화합물이 표면부터 함량 구배를 형성함으로써, 수분 및 산소 차단 효과를 극대화시킬 수 있을 뿐만 아니라, 코팅층의 크랙 발생을 방지하는 것을 목적으로 한다.
또한, 최적의 더블 레이어 구조로, 우수한 기체 차단 효과를 나타내면서도, 광투과도를 향상시킬 수 있는 것을 목적으로 한다.
또한, 최적의 습식 코팅 방식으로 2단계 코팅을 수행함으로써, 내구성이 우수할 뿐만 아니라, 클레이와 실란이 효율적으로 배열되어 산소 및 수분 차단 효과를 현저히 높이는 것을 목적으로 한다.
또한, 코팅액 농도, 확산시간, 건조조건 등을 최적화함으로써, 실란 화합물의 효율적인 함량구배를 구현하는 것을 목적으로 한다.
또한, 마지막 열처리 공정을 통하여, 실란 화합물간의 함량구배에 따른 가교를 형성함으로써, 내구성과 산소 및 수분 차단 효율을 극대화시키는 것을 목적으로 한다.
또한, 우수한 효과를 달성하기 위하여 본원 발명에 최적화된 실란 화합물을 적용함으로써, 공정 효율 및 성능을 향상시키는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 유무기 하이브리드 베리어 필름의 제 1실시예는 고분자 화합물이 포함된 유무기 복합층;을 포함하며, 상기 유무기 복합층 표면의 상부에서 상기 유무기 복합층 내부에 실리케이트를 포함하다.
또한, 본 발명에 따른 유무기 하이브리드 베리어 필름의 제 2실시예는 클레이 화합물 및 고분자 화합물이 포함된 상기 기재층 상에 적층된 유무기 복합층;을 포함하며, 상기 유무기 복합층 표면의 상부에서 상기 유무기 복합층 내부에 실란 화합물을 포함한다.
상기 실란 화합물은 상기 유무기 복합층 표면의 상부에서 상기 유무기 복합층 내부로 함량이 감소하는 구배를 갖는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 실란 화합물은 하기 화학식 1-1 내지 화학식 1-6중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
[화학식 1-1] [화학식 1-2]
Figure pat00001
Figure pat00002
[화학식 1-3] [화학식 1-4]
Figure pat00003
Figure pat00004
[화학식 1-5]
Figure pat00005
[화학식 1-6]
Figure pat00006
상기 고분자 화합물은 폴리비닐알코올 또는 에틸렌비닐알코올 중 적어도 하나를 포함하며, 상기 클레이 화합물의 클레이는 나노 단위의 판상 실리케이트이고,상기 클레이 화합물의 클레이는 몬트모릴로나이트, 라포나이트, 벤토나이트, 헥토라이트, 불화헥토라이트, 바이델라이트, 사포나이트, 논트로나이트, 버미큘라이트, 마카다이트, 마이카 또는 불소화 마이카 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 유무기 복합층은, 상기 고분자 화합물 100중량부에 대하여, 상기 클레이 화합물 0.1 내지 20중량부를 포함하며, 상기 실란 화합물은 상기 고분자 화합물 100중량부에 대하여, 2 내지 25중량부를 포함하고, 상기 유무기 복합층은 상기 고분자 화합물이 상기 클레이 화합물의 층간에 삽입된 형태일 수 있다.
다음으로, 본 발명에 따른 유무기 하이브리드 베리어 필름의 제조방법은, 클레이 분산액에 고분자 수용액을 첨가하여 제조된 혼합물을 기재상에 코팅하여 유무기 복합층을 형성하는 유무기 복합층 형성단계; 유기용매에 실란 화합물을 첨가하여 제조된 코팅액을 상기 유무기 복합층 상에 도포하는 도포단계; 및 상기 유무기 복합층 표면 상부로부터 상기 유무기 복합층 내부로 상기 코팅액이 확산하는 확산단계;를 포함할 수 있다.
상기 확산단계 이후에, 상기 유무기 복합층을 열처리하여 상기 실란 화합물을 가교하는 가교단계;를 더 포함할 수 있고, 상기 유무기 복합층 형성단계와 상기 도포단계 사이에, 상기 유무기 복합층을 건조하는 제 1건조단계; 또는 상기 확산단계 이후에, 상기 유무기 복합층을 건조하는 제 2건조단계; 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 유무기 복합층 형성단계에서, 상기 클레이 분산액은 클레이 및 물을 혼합하고 10 내지 200초동안 초음파 처리하여 제조하며, 상기 클레이는 몬트모릴로나이트, 라포나이트, 벤토나이트, 헥토라이트, 불화헥토라이트, 바이델라이트, 사포나이트, 논트로나이트, 버미큘라이트, 마카다이트, 마이카 및 불소화 마이카로 이루어진 군으로부터 하나 이상 선택될 수 있다.
상기 유무기 복합층 형성단계에서, 상기 고분자 수용액은 폴리비닐알코올 또는 에틸렌비닐알코올 공중합체로 이루어진 고분자 및 물을 50 내지 100℃의 온도에서 100 내지 500RPM으로 교반하여 제조할 수 있으며, 상기 혼합물은 1 내지 60초동안 초음파 처리로 교반하여 제조할 수 있다.
또한, 상기 초음파 처리의 주파수는 300MHz 내지 1Thz이고, 파장은 0.1 내지 1000mm이며, 출력은 10 내지 1500W인 유무기 하이브리드 베리어 필름의 제조방법
상기 유무기 복합층 형성단계에서, 상기 클레이 분산액 100부피부에 대하여, 상기 고분자 수용액 20 내지 1000부피부를 첨가하며, 상기 도포단계에서, 상기 유기용매 100중량부에 대하여, 상기 실란 화합물을 0.5 내지 20중량부로 첨가하고, 상기 확산단계에서, 확산시간은 10분 내지 60분일 수 있다.
상기 확산단계 이후에, 상기 실란 화합물이 상기 유무기 복합층 표면의 상부에서 상기 유무기 복합층 내부로 함량이 감소하는 구배를 갖도록 배열되며, 상기 가교단계는, 상기 유무기 복합층을 90 내지 200℃ 하에서 15분 내지 100분간 열처리할 수 있다.
상기 제 1건조단계는, 30 내지 50℃ 하에서 30분 내지 2시간동안 건조하며,상기 제 2건조단계는, 40 내지 80℃ 하에서 1시간 내지 5시간동안 건조할 수 있다.
본 발명의 유무기 하이브리드 베리어 필름 및 그 제조방법에 따르면, 종래와 달리, 클레이와 고분자 화합물을 혼합하여 산소 차단 효과를 구현할 뿐만 아니라, 실란 화합물을 추가로 코팅 및 반응시킴으로써, 수분에 대한 우수한 차단효과를 구현할 수 있으며, 산소 차단 효과를 높일 수 있는 장점이 있다.
또한, 실란 화합물이 표면부터 함량 구배를 형성함으로써, 수분 및 산소 차단 효과를 극대화시킬 수 있을 뿐만 아니라, 코팅층의 크랙 발생을 방지할 수 있다.
또한, 최적의 더블 레이어 구조로, 우수한 기체 차단 효과를 나타내면서도, 광투과도를 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 최적의 습식 코팅 방식으로 2단계 코팅을 수행함으로써, 내구성이 우수할 뿐만 아니라, 클레이와 실란이 효율적으로 배열되어 산소 및 수분 차단 효과를 현저히 높일 수 있다.
또한, 코팅액 농도, 확산시간, 건조조건 등을 최적화함으로써, 실란 화합물의 효율적인 함량구배를 구현할 수 있다.
또한, 마지막 열처리 공정을 통하여, 실란 화합물간의 함량구배에 따른 가교를 형성함으로써, 내구성과 산소 및 수분 차단 효율을 극대화시킬 수 있다.
또한, 우수한 효과를 달성하기 위하여 본원 발명에 최적화된 실란 화합물을 적용함으로써, 공정 효율 및 성능을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 유무기 하이브리드 베리어 필름을 나타낸 단면도
도 2는 본 발명의 유무기 하이브리드 베리어 필름의 유무기 복합층의 산소차단원리를 모사한 모사도
도 3은 본 발명의 유무기 하이브리드 베리어 필름의 제조방법을 모사한 모사도
도 4는 본 발명의 유무기 하이브리드 베리어 필름의 제조방법을 모사한 모사도
도 5는 본 발명의 유무기 하이브리드 베리어 필름의 제조방법을 순차적으로 나타낸 순서도
이하, 본 발명에 의한 유무기 하이브리드 베리어 필름 및 그 제조방법에 대하여 본 발명의 바람직한 하나의 실시형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명은 하기의 실시예에 의하여 보다 더 잘 이해될 수 있으며, 하기의 실시예는 본 발명의 예시목적을 위한 것이고, 첨부된 특허청구범위에 의하여 한정되는 보호범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.
본 발명의 유무기 하이브리드 베리어 필름의 제 1실시예는 도 1 내지 도 3에 나타난 바와 같이, 고분자 화합물이 포함된 유무기 복합층(20);을 포함한다.
또한, 상기 유무기 복합층(20) 표면의 상부에서 상기 유무기 복합층(20) 내부에 실리케이트(23)를 포함하는 것이 바람직하다. 이는 유무기 복합층(20)의 내부와 외부 표면을 소수성으로 바꿈으로써, 산소뿐만 아니라, 수분 차단을 가능하게 하며, 심지어 수분 증기의 차단 또한 가능하게 한다.
여기서, 실리케이트는 고분자 화합물 상의 실란 화합물이 고분자 화합물 내부로 확산되면서 반응에 의해 형성되는 무기물질로, 그로 인해 유무기 복합층(20)이 완성될 수 있다. 실리케이트는 실란 화합물이 고분자 화합물과 반응하여 형성되면 어떠한 조성이든지 무방하다.
특히, 상기 실리케이트(23)는 상기 유무기 복합층(20) 표면의 상부에서 상기 유무기 복합층(20) 내부로 함량이 감소하는 구배를 갖도록 형성되는 것이 효과적이다. 표면 상부에 가장 높은 함량으로 분포시킴으로써, 외부로부터의 수분을 가장 효율적으로 차단하고, 함량 구배를 통하여, 차단 효율성을 극대화할 수 있을 뿐만 아니라, 실리케이트로 인한 크랙발생 가능성을 현저히 낮출 수 있어 내구성 또한 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 실리케이트(23)는 고분자 화합물(21) 100중량부에 대하여, 4 내지 40중량부를 포함하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 10 내지 30중량부, 가장 바람직하게는 15 내지 25중량부인 것이 효과적이다. 4중량부 미만인 경우에는 수분 차단 효과가 현저히 저하되며, 40중량부를 초과하는 경우에는 내구성이 저하될 뿐만 아니라, 오히려 산소 차단 효과가 떨어질 수 있는 문제가 있다.
또한, 본 발명의 유무기 하이브리드 베리어 필름의 제 2실시예는 도 1 내지 도 3에 나타난 바와 같이, 클레이 화합물 및 고분자 화합물이 포함된 유무기 복합층(20);을 포함하며, 상기 유무기 복합층(20) 표면의 상부에서 상기 유무기 복합층(20) 내부에 실란 화합물을 포함한다.
도 1 내지 도 3에 표시된 기재층(10)은 코팅이 필요한 어떠한 물질 및 형태이든 가능하나, 본 발명에서는 폴리올레핀 필름인 것이 바람직하며, 폴리프로필렌 필름인 것이 가장 효과적이다.
또한, 유무기 복합층(20)은 클레이 화합물(22) 및 고분자 화합물(21)이 포함된 상기 기재층(10) 상에 적층될 수 있다. 이는 도 2와 같이, 산소를 물리적으로 차단하는 역할을 한다.
여기서, 고분자 화합물(21)은 폴리비닐알코올 또는 에틸렌비닐알코올 중 적어도 하나를 포함하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는, 양성자화된 폴리비닐알코올 또는 에틸렌비닐알코올을 포함하는 것이 클레이와의 정전기적 인력으로 산소 및 수분의 차단효과를 더 높일 수 있다.
또한, 클레이 화합물(22)은 클레이를 포함하며, 상기 클레이는 나노 단위의 판상 실리케이트인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 몬트모릴로나이트, 라포나이트, 벤토나이트, 헥토라이트, 불화헥토라이트, 바이델라이트, 사포나이트, 논트로나이트, 버미큘라이트, 마카다이트, 마이카 또는 불소화 마이카 중 적어도 하나를 포함하는 것이 산소 차단에 효과적이다.
상기 유무기 복합층(20)은, 상기 고분자 화합물(21) 100중량부에 대하여, 상기 클레이 화합물(22) 0.1 내지 20중량부를 포함하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 1 내지 10중량부, 가장 바람직하게는 4 내지 7중량부를 포함하는 것이 효과적이다. 0.1 중량부 미만인 경우에는 물리적 공백이 과다하게 발생하여 산소 차단 효율이 급격히 저하되며, 20중량부를 초과하는 경우에는 코팅 내구성이 현저히 떨어지며 크랙이 쉽게 발생하는 문제가 있다.
또한, 상기 유무기 복합층(20) 표면의 상부에서 상기 유무기 복합층(20) 내부에 실란 화합물(23)을 포함하는 것이 바람직하다. 이는 유무기 복합층(20)의 내부와 외부 표면을 소수성으로 바꿈으로써, 산소뿐만 아니라, 수분 차단을 가능하게 하며, 심지어 수분 증기의 차단 또한 가능하게 한다.
특히, 상기 실란 화합물(23)은 상기 유무기 복합층(20) 표면의 상부에서 상기 유무기 복합층(20) 내부로 함량이 감소하는 구배를 갖는 것이 효과적이다. 표면 상부에 가장 높은 함량으로 분포시킴으로써, 외부로부터의 수분을 가장 효율적으로 차단하고, 함량 구배를 통하여, 차단 효율성을 극대화할 수 있을 뿐만 아니라, 실란 화합물로 인한 크랙발생 가능성을 현저히 낮출 수 있어 내구성 또한 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
여기서, 실란 화합물(23)은 실란계 화합물이면 어떠한 것이든 사용할 수 있으나, 본 발명의 효과를 극대화하기 위해서는 하기 화학식 1-1 내지 화학식 1-6중 적어도 하나를 포함하는 것이 효과적이다.
[화학식 1-1] [화학식 1-2]
Figure pat00007
Figure pat00008
[화학식 1-3] [화학식 1-4]
Figure pat00009
Figure pat00010
[화학식 1-5]
Figure pat00011
[화학식 1-6]
Figure pat00012
또한, 실란 화합물(23)은 고분자 화합물(21) 100중량부에 대하여, 2 내지 25중량부를 포함하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 5 내지 20중량부, 가장 바람직하게는 10 내지 15중량부인 것이 효과적이다. 2중량부 미만인 경우에는 수분 차단 효과가 현저히 저하되며, 25중량부를 초과하는 경우에는 내구성이 저하될 뿐만 아니라, 오히려 산소 차단 효과가 떨어질 수 있는 문제가 있다.
또한, 유무기 복합층(20)은 고분자 화합물(21)이 클레이 화합물(22)의 층간에 삽입된 형태인 것이 바람직하다. 이는 도 2와 같이, 산소의 이동을 효율적으로 차단하기 위함이다.
다음으로, 본 발명의 유무기 하이브리드 베리어 필름의 제조방법은, 도 3 내지 도 5에 나타난 바와 같이, 유무기 복합층 형성단계(S10), 제 1건조단계(S11), 도포단계(S12), 확산단계(S13), 제 2건조단계(S14) 및 가교단계(S15)를 포함한다.
먼저, 유무기 복합층 형성단계(S10)는 클레이 분산액에 고분자 수용액을 첨가하여 제조된 혼합물을 기재상에 코팅하여 유무기 복합층을 형성하는 단계이다. 이는 유무기 복합층을 구성하기 위한 공정이다.
여기서, 상기 클레이 분산액은 클레이 및 물을 혼합하고 10 내지 200초동안 초음파 처리하여 제조하는 것이 바람직하며, 상기 클레이는 몬트모릴로나이트, 라포나이트, 벤토나이트, 헥토라이트, 불화헥토라이트, 바이델라이트, 사포나이트, 논트로나이트, 버미큘라이트, 마카다이트, 마이카 및 불소화 마이카로 이루어진 군으로부터 하나 이상 선택되는 것이 효과적이다.
또한, 상기 고분자 수용액은 폴리비닐알코올 또는 에틸렌비닐알코올 공중합체로 이루어진 고분자 및 물을 50 내지 100℃의 온도에서 100 내지 500RPM으로 교반하여 제조하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 혼합물은 1 내지 60초 동안 초음파 처리로 교반하여 제조하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 10 내지 30초간 처리하는 것이 효과적이다. 이는 효율적인 교반과 배열을 위해 최적화된 시간이다.
상기 초음파 처리의 주파수는 300MHz 내지 1Thz이고, 파장은 0.1 내지 1000mm이며, 출력은 10 내지 1500W인 것이 바람직하다. 이 주파수 범위를 벗어나는 경우에는 클레이가 분산이 잘 되지 않을 뿐만 아니라, 분산되는 시간이 오래 걸리는 문제가 있으며, 이 파장범위를 벗어나는 경우에는 클레이가 물에 분산되기 어려울뿐만 아니라, 분산된 클레이가 다시 응집할 수 있어 분산 효율이 현저하게 떨어지는 문제가 있다. 또한, 출력이 10W 미만인 경우에는 클레이의 분산 시간이 현저히 늘어나 비경제적이며, 1500W를 초과하는 경우에는 과도한 출력으로 클레이의 구조가 손상될 수 있는 문제가 있다.
또한, 유무기 복합층 형성단계(S10)에서, 상기 클레이 분산액 100부피부에 대하여, 상기 고분자 수용액 20 내지 1000부피부를 첨가하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 100 내지 600부피부, 가장 바람직하게는 300 내지 500부피부를 첨가하는 것이 효과적이다. 이는 산소 차단 효과를 극대화시키기 위한 클레이와 고분자의 효율적인 비율을 유지하기 위한 수치범위이다.
제 1건조단계(S11)는 유무기 복합층 형성단계(S10)와 도포단계(S12) 사이에, 상기 유무기 복합층을 건조하는 단계이다. 이는 이후 실란 화합물의 확산의 효율성을 위해 중요한 공정이다.
제 1건조단계(S11)는 30 내지 50℃ 하에서 30분 내지 2시간동안 건조하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 35 내지 40℃ 하에서 30분 내지 1시간동안 건조하는 것이 효과적이다. 온도가 높거나 2시간을 초과하는 경우에는 유무기 복합층이 지나치게 건조되어, 실란 화합물의 확산이 효율적으로 이루어지기 어려운 문제가 있으며, 온도가 낮거나 30분 이내로 건조하는 경우에는 실란 화합물이 효율적인 함량 구배를 형성하기 어려운 문제가 있다.
도포단계(S12)는 유기용매에 실란 화합물을 첨가하여 제조된 코팅액을 상기 유무기 복합층 상에 도포하는 단계이다.
유기용매는 어떠한 것이든 무방하나, 알코올 용매를 사용하는 것이 코팅효율을 향상시키는데 가장 효과적이다. 또한, 실란 화합물은 상기 본 발명의 유무기 하이브리드 베리어 필름에서 기재한 바와 같다.
또한, 상기 유기용매 100중량부에 대하여, 상기 실란 화합물을 0.5 내지 20중량부로 첨가하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 3 내지 10중량부, 가장 바람직하게는 5 내지 8중량부인 것이 효과적이다. 해당 범위 내에서 실란 화합물이 유무기 복합층 내에 효율적으로 분포 및 확산될 수 있다.
확산단계(S13)는 상기 유무기 복합층 표면 상부로부터 상기 유무기 복합층 내부로 상기 코팅액이 확산하는 단계이다. 이는 적절히 건조된 유무기 복합층으로 도포된 코팅액이 확산되는 공정이다.
확산시간은 10분 내지 60분인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 20 내지 40분인 것이 효과적이다. 이 시간 내에서 효율적인 함량 구배가 유무기 복합층 표면 상부부터 내부까지 이루어질 수 있다.
확산단계(S13)을 통하여, 상기 실란 화합물이 상기 유무기 복합층 표면의 상부에서 상기 유무기 복합층 내부로 함량이 감소하는 구배를 갖도록 배열되는 것이 바람직하며, 그 의의 및 효과는 상기 기재한 바와 같다.
제 2건조단계(S14)는 확산단계(S14) 이후에, 상기 유무기 복합층을 건조하는 단계이다. 이는 가교를 위한 열처리 공정 전에 확산된 실란 화합물과 유무기 복합층 전체를 건조하기 위한 공정이다.
제 2건조단계(S14)는, 40 내지 80℃ 하에서 1시간 내지 5시간동안 건조하는 것이 바람직하며, 60 내지 70℃ 하에서 3시간 내지 4시간동안 건조하는 것이 효과적이다. 이 범위 내에서 확산된 실란 화합물과 유무기 복합층 전체가 균열없이 건조될 수 있다.
마지막으로, 가교단계(S15)는 상기 유무기 복합층을 열처리하여 상기 실란 화합물을 가교하는 단계이다. 이는 하기 화학식 3과 같이, 함량 구배가 이루어진 실란 화합물간에 가교를 형성함으로써, 수분 차단 효과를 극대화시키기 위한 공정이다.
[화학식 3]
Figure pat00013
상기 가교단계(S15)는, 상기 유무기 복합층을 90 내지 200℃ 하에서 15분 내지 100분간 열처리하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 110 내지 150℃ 하에서 30분 내지 60분간 열처리하는 것이 효과적이다. 이 범위 내에서 실란 화합물들이 손상없이 효율적으로 가교될 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있다. 본 발명은 상기 실시예를 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수 있음이 명확하다. 따라서 상기 기재 내용은 하기 특허청구범위의 한계에 의해 정해지는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.
10: 기재층
20: 유무기 복합층
21: 고분자 화합물
22: 클레이 화합물
23: 실란 화합물 또는 실리케이트

Claims (23)

  1. 고분자 화합물이 포함된 유무기 복합층;을 포함하며,
    상기 유무기 복합층 표면의 상부에서 상기 유무기 복합층 내부에 실리케이트를 포함하는 유무기 하이브리드 베리어 필름
  2. 클레이 화합물 및 고분자 화합물이 포함된 유무기 복합층;을 포함하며,
    상기 유무기 복합층 표면의 상부에서 상기 유무기 복합층 내부에 실란 화합물을 포함하는 유무기 하이브리드 베리어 필름
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 실리케이트는 상기 유무기 복합층 표면의 상부에서 상기 유무기 복합층 내부로 함량이 감소하는 구배를 갖는 유무기 하이브리드 베리어 필름
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 실란 화합물은 상기 유무기 복합층 표면의 상부에서 상기 유무기 복합층 내부로 함량이 감소하는 구배를 갖는 유무기 하이브리드 베리어 필름
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 실란 화합물은 하기 화학식 1-1 내지 화학식 1-6 중 적어도 하나를 포함하는 유무기 하이브리드 베리어 필름

    [화학식 1-1] [화학식 1-2]
    Figure pat00014
    Figure pat00015

    [화학식 1-3] [화학식 1-4]
    Figure pat00016
    Figure pat00017

    [화학식 1-5]
    Figure pat00018

    [화학식 1-6]
    Figure pat00019
  6. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 고분자 화합물은 폴리비닐알코올 또는 에틸렌비닐알코올 중 적어도 하나를 포함하는 유무기 하이브리드 베리어 필름
  7. 제 2항에 있어서,
    상기 클레이 화합물의 클레이는 나노 단위의 판상 실리케이트인 유무기 하이브리드 베리어 필름
  8. 제 2항에 있어서,
    상기 클레이 화합물의 클레이는 몬트모릴로나이트, 라포나이트, 벤토나이트, 헥토라이트, 불화헥토라이트, 바이델라이트, 사포나이트, 논트로나이트, 버미큘라이트, 마카다이트, 마이카 또는 불소화 마이카 중 적어도 하나를 포함하는 유무기 하이브리드 베리어 필름
  9. 제 2항에 있어서,
    상기 유무기 복합층은, 상기 고분자 화합물 100중량부에 대하여, 상기 클레이 화합물 0.1 내지 20중량부를 포함하는 유무기 하이브리드 베리어 필름
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 실리케이트는 상기 고분자 화합물 100중량부에 대하여, 4 내지 40중량부로 포함하는 유무기 하이브리드 베리어 필름
  11. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 실란 화합물은 상기 고분자 화합물 100중량부에 대하여, 2 내지 25중량부로 포함하는 유무기 하이브리드 베리어 필름
  12. 제 2항에 있어서,
    상기 유무기 복합층은 상기 고분자 화합물이 상기 클레이 화합물의 층간에 삽입된 형태인 유무기 하이브리드 베리어 필름
  13. 클레이 분산액에 고분자 수용액을 첨가하여 제조된 혼합물을 기재상에 코팅하여 유무기 복합층을 형성하는 유무기 복합층 형성단계;
    유기용매에 실란 화합물을 첨가하여 제조된 코팅액을 상기 유무기 복합층 상에 도포하는 도포단계; 및
    상기 유무기 복합층 표면 상부로부터 상기 유무기 복합층 내부로 상기 코팅액이 확산하는 확산단계;를 포함하는 유무기 하이브리드 베리어 필름의 제조방법
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 확산단계 이후에, 상기 유무기 복합층을 열처리하여 상기 실란 화합물을 가교하는 가교단계;를 더 포함하는 유무기 하이브리드 베리어 필름의 제조방법
  15. 제 13항 또는 제 14항에 있어서,
    상기 유무기 복합층 형성단계와 상기 도포단계 사이에, 상기 유무기 복합층을 건조하는 제 1건조단계; 또는
    상기 확산단계 이후에, 상기 유무기 복합층을 건조하는 제 2건조단계; 중 적어도 하나를 더 포함하는 유무기 하이브리드 베리어 필름의 제조방법
  16. 제 13항에 있어서,
    상기 유무기 복합층 형성단계에서,
    상기 클레이 분산액은 클레이 및 물을 혼합하고 10 내지 200초동안 초음파 처리하여 제조하며,
    상기 클레이는 몬트모릴로나이트, 라포나이트, 벤토나이트, 헥토라이트, 불화헥토라이트, 바이델라이트, 사포나이트, 논트로나이트, 버미큘라이트, 마카다이트, 마이카 및 불소화 마이카로 이루어진 군으로부터 하나 이상 선택되는 유무기 하이브리드 베리어 필름의 제조방법
  17. 제 13항 또는 제 14항에 있어서,
    상기 유무기 복합층 형성단계에서, 상기 클레이 분산액 100부피부에 대하여, 상기 고분자 수용액 20 내지 1000부피부를 첨가하는 유무기 하이브리드 베리어 필름의 제조방법
  18. 제 13항 또는 제 14항에 있어서,
    상기 도포단계에서, 상기 유기용매 100중량부에 대하여, 상기 실란 화합물을 0.5 내지 20중량부로 첨가하는 유무기 하이브리드 베리어 필름의 제조방법
  19. 제 13항 또는 제 14항에 있어서,
    상기 확산단계에서, 확산시간은 10분 내지 60분인 유무기 하이브리드 베리어 필름의 제조방법
  20. 제 13항 또는 제 14항에 있어서,
    상기 확산단계 이후에, 상기 실란 화합물이 상기 유무기 복합층 표면의 상부에서 상기 유무기 복합층 내부로 함량이 감소하는 구배를 갖도록 배열되는 유무기 하이브리드 베리어 필름의 제조방법

  21. 제 14항에 있어서,
    상기 가교단계는, 상기 유무기 복합층을 90 내지 200℃ 하에서 15분 내지 100분간 열처리하는 유무기 하이브리드 베리어 필름의 제조방법
  22. 제 15항에 있어서,
    상기 제 1건조단계는, 30 내지 50℃ 하에서 30분 내지 2시간동안 건조하는 유무기 하이브리드 베리어 필름의 제조방법
  23. 제 15항에 있어서,
    상기 제 2건조단계는, 40 내지 80℃ 하에서 1시간 내지 5시간동안 건조하는 유무기 하이브리드 베리어 필름의 제조방법
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