WO2013094932A1 - 글라스 클로스 및 이를 포함하는 복합 시트 - Google Patents

글라스 클로스 및 이를 포함하는 복합 시트 Download PDF

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WO2013094932A1
WO2013094932A1 PCT/KR2012/010855 KR2012010855W WO2013094932A1 WO 2013094932 A1 WO2013094932 A1 WO 2013094932A1 KR 2012010855 W KR2012010855 W KR 2012010855W WO 2013094932 A1 WO2013094932 A1 WO 2013094932A1
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resin
composite sheet
glass cloth
glass
substrate
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PCT/KR2012/010855
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정경택
고정주
곽병도
기승범
김원중
김정섭
박용완
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제일모직 주식회사
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    • D10B2505/00—Industrial

Definitions

  • the present invention relates to a glass cloth and a composite sheet comprising the same.
  • Glass substrates having excellent heat resistance and transparency and having a low coefficient of linear expansion have been widely used in liquid crystal display elements, organic EL display element substrates, color filter substrates, solar cell substrates, and the like.
  • glass substrates have limitations in thinning and reducing the weight of liquid crystal displays due to their thick thickness and heavy weight, and are vulnerable to impact resistance, and are particularly unsuitable for use in flexible displays due to the brittleness of glass materials.
  • a flexible substrate made of a plastic optical film material has been spotlighted as a material to replace a conventional glass substrate.
  • Flexible substrates have properties that are well suited for next-generation display devices such as liquid crystal displays, organic ELs, and e-paper.
  • the plastic optical film material alone has a problem of high thermal expansion coefficient and poor rigidity. Accordingly, a method of manufacturing a composite sheet by impregnating a matrix resin, which is a polymer material, with a reinforcing material such as glass fibers or glass cloth, has been used.
  • the glass cloth is a glass fiber woven with weft and warp yarns, so that there are curved and abrasion marks, and the surface itself is not smooth. Therefore, when manufacturing a composite sheet using such glass cloth, there exists a problem that display quality falls remarkably.
  • Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 5-286055 is for the purpose of suppressing the rate of dimensional change in forming a multilayer board for printed electronic boards, but there is a description regarding a multilayer board composed of prepreg. There is no description regarding the film base material of a layer.
  • JP-A-8-18179 is for the purpose of improving the heat resistance of soldering, and there is no description of the effect on the anisotropy in the XY direction.
  • the invention described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-114956 is for the purpose of preventing the generation of pores in the resin during the production of Prepreg, and there is no description of the effect on anisotropy or surface leveling in the XY direction.
  • Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2002-38367 discloses that the opening ratio in the XY direction is increased to reduce the anisotropy in the XY direction, it is not achieved to sufficiently reduce the anisotropy in the XY direction.
  • Glass substrates having excellent heat resistance and transparency and having a low coefficient of linear expansion have been widely used in liquid crystal display elements, organic EL display element substrates, color filter substrates, solar cell substrates, and the like.
  • glass substrates have limitations in thinning and reducing the weight of liquid crystal displays due to their thick thickness and heavy weight, and are vulnerable to impact resistance, and are particularly unsuitable for use in flexible displays due to the brittleness of glass materials.
  • a flexible substrate made of a plastic optical film material has been spotlighted as a material to replace a conventional glass substrate.
  • Flexible substrates have properties that are well suited for next-generation display devices such as liquid crystal displays, organic ELs, and e-paper.
  • the plastic optical film material alone has a problem of high thermal expansion coefficient and poor rigidity. Accordingly, a method of manufacturing a composite sheet by impregnating a matrix resin, which is a polymer material, with a reinforcing material such as glass fibers or glass cloth, has been used.
  • the glass cloth is a glass fiber woven with weft and warp yarns, so that there are curved and abrasion marks, and the surface itself is not smooth. Therefore, when manufacturing a composite sheet using such glass cloth, there exists a problem that display quality falls remarkably.
  • Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 5-286055 is for the purpose of suppressing the rate of dimensional change in forming a multilayer board for printed electronic boards, but there is a description regarding a multilayer board composed of prepreg. There is no description regarding the film base material of a layer.
  • JP-A-8-18179 is for the purpose of improving the heat resistance of soldering, and there is no description of the effect on the anisotropy in the XY direction.
  • the invention described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-114956 is for the purpose of preventing the generation of pores in the resin during the production of Prepreg, and there is no description of the effect on anisotropy or surface leveling in the XY direction.
  • Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2002-38367 discloses that the opening ratio in the XY direction is increased to reduce the anisotropy in the XY direction, it is not achieved to sufficiently reduce the anisotropy in the XY direction.
  • the glass cloth is composed of a glass yarn (Glass yarn), it is characterized in that the opening ratio is about 90% or more, the surface roughness of about 0.5 to about 200 ⁇ m.
  • the single yarn number of the glass yarn may be about 50 to about 400.
  • the glass yarn may have a twist degree of about 0.5 times / inch or less.
  • the glass cloth may have a thickness of about 10 ⁇ m to about 1,000 ⁇ m.
  • the refractive index of the glass cloth may be about 1.40 to about 1.65.
  • the glass yarns may have an average single yarn diameter of about 5 to about 500 ⁇ m.
  • Another aspect of the invention relates to a composite sheet comprising the glass cloth.
  • the composite sheet is a matrix; And a reinforcing material impregnated in the matrix, wherein the reinforcing material includes the glass cloth.
  • the difference in refractive index between the matrix and the glass cloth may be within about 0.01.
  • the matrix is epoxy resin, acrylate resin, unsaturated polyester resin, bismaleimide triazine resin, cyanate resin, polyimide resin, polyphenylene oxide resin, polyetherimide resin, fluorocarbon resin, Polyethersulfone resin, polyethylene naphthalate resin, polyarylate resin, polycarbonate resin, silicone rubber, styrene-butadiene rubber (SBR), butadiene rubber, isoprene rubber, chloroprene, neoprene rubber, ethylene-propylene- Diene terpolymer, styrene-ethylene-butylene-styrene (SEBS) block copolymer, styrene-ethylene-propylene-styrene (SEPS) block copolymer, acrylonitrile-butadiene rubber (NBR), hydrogenation Hydrogenated Nitrile Rubber (HNBR), Fluorinated Rubber® and Polyplasticized Polyvinyl Ride (PVC) and the like.
  • the composite sheet may have a thermal expansion coefficient of about 5 to about 20 ppm / ° C.
  • the composite sheet may have a surface roughness of about 20 to about 1000 nm.
  • the composite sheet may have a thickness of about 20 to about 2,000 ⁇ m.
  • the present invention is excellent in the surface roughness in addition to the mechanical properties such as isotropy and dimensional stability by applying the glass cloth and the glass cloth with improved anisotropy, waviness and surface roughness in the XY direction, and excellent transmittance, flexibility and resistance. It has the effect of providing the composite sheet which is excellent in bendability and heat resistance, excellent in resistance to impact, tension, warpage, etc., and which can be miniaturized, thinned, lightweight and low cost.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a composite sheet according to one embodiment of the present invention.
  • the glass cloth of the present invention is composed of glass yarns, preferably glass yarns of the same kind.
  • the same kind of glass yarn is made of Glass having a refractive index of about 1.40 to 1.65, and means yarns having the same number of average filament diameters as yarns.
  • the glass cloth of the present invention may have an opening rate of about 90% or more, preferably about 95% or more, and more preferably about 96 to 99.5%.
  • the opening rate can be calculated by the following equation when A is the area of the empty space formed by the weft and the slope, and A is the total area of the glass cloth (the sum of the area of the glass cloth and the empty space).
  • At is the total area of glass cloth
  • the carding rate can be adjusted by a known carding method. For example, by applying a combination of a plurality of carding processes, such as carding processing by pressure of water flow, carding processing by high-frequency vibration using liquid as a medium, carding processing by continuous ultrasonic waves, pressurization by a roll, etc.
  • the flattening processing of the yarns constituting the cloth can be performed.
  • the glass cloth may have a surface roughness of about 0.5 to about 200 ⁇ m.
  • the surface roughness may be measured by an optical profiler, and means an average surface roughness Ra.
  • the surface roughness may be about 0.5 to about 100 ⁇ m, more preferably the surface roughness is about 0.5 to about 50 ⁇ m.
  • the LCD or OLED and flexible display materials or substrates can satisfy the minimum requirements.
  • the surface roughness may be adjusted by the opening rate, the number of twists, the number of single yarns and the like.
  • the thickness of the glass cloth may be about 10 to 1,000 ⁇ m when used in a flexible film that replaces a glass substrate in a display, specifically 10 to 200 ⁇ m, for example, about 30 to 150 ⁇ m, and about 50 to 120 micrometers is more preferable. When the thickness is about 10 to 200 ⁇ m, thinning may be achieved, while having the necessary rigidity. In addition, when applied to a display having a support, a glass cloth having a thickness of about 10 ⁇ m to 500 ⁇ m may be used.
  • the refractive index of the glass cloth may be about 1.4 to about 1.65, preferably about 1.41 to about 1.60, and when used in a sheet or the like, the refractive index may be adjusted to secure transparency according to the type of matrix.
  • the glass cloth is comprised of glass yarns, and the glass yarns may comprise about 50 to about 400 single yarns.
  • the number of single yarns may be about 100 to about 400, more preferably about 200 to about 350, and most preferably about 250 to about 320. Including about 50 to about 400 single yarns, while having sufficient rigidity, it can be applied to a flexible display with flexibility.
  • the diameter of the single yarn may be about 4 to about 20 ⁇ m.
  • the glass yarn may have a twist degree of single yarn of about 0.5 times / inch or less, preferably about 0 to about 0.2 times / inch.
  • the yarn width is easy to enlarge and the thickness of the glass cloth can be reduced, and since the cross-sectional shape of the yarn itself is closer to the flat shape, the yarn can be flattened.
  • the distribution of Yarn in the glass cloth can be made more uniform.
  • the average diameter of the glass yarns may be about 5 to about 500 ⁇ m, preferably about 5 to about 200 ⁇ m.
  • the thickness of the glass yarn may be adjusted according to the diameter, number, and degree of twist of the single yarn, and may have rigidity and flexibility in the thickness.
  • Another aspect of the invention relates to a composite sheet comprising the glass cloth.
  • the composite sheet is a matrix; And a reinforcing material impregnated in the matrix, wherein the reinforcing material includes the glass cloth of the present invention.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a composite sheet 1 according to one embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the stiffener 100 is impregnated inside the matrix 200.
  • the difference in refractive index between the matrix and the glass cloth may be within about 0.01. As such, the refractive index of the matrix and the glass cloth is matched to improve the transparency and transparency of the composite sheet.
  • the volume ratio of the reinforcement and the matrix may be about 20:80 to about 80:20, preferably about 35:65 to about 75:25.
  • the matrix that can be used in the present invention is not particularly limited.
  • epoxy resin (meth) acrylate resin, unsaturated polyester resin, bismaleimide triazine resin, cyanate resin, polyimide resin, polyphenylene oxide resin, polyetherimide resin, Fluorocarbon resin, polyethersulfone resin, polyethylene naphthalate resin, polyarylate resin, polycarbonate resin, silicone rubber, styrene-butadiene rubber (SBR), butadiene rubber, isoprene rubber, chloroprene, neoprene rubber, Ethylene-propylene-diene terpolymers, styrene-ethylene-butylene-styrene (SEBS) block copolymers, styrene-ethylene-propylene-styrene (SEPS) block copolymers, acrylonitrile-butadiene rubber, NBR), Hydrogenated Nitrile Rubber (HNBR), Fluorinated Rubber®
  • the matrix may have a 25 ° C. elastic modulus (E1) of about 1 ⁇ 10 5 to 1 ⁇ 10 9 dyne / cm 2 .
  • E1 elastic modulus
  • Excellent flexibility and rigidity in the above range has the advantage of small coefficient of thermal expansion.
  • the matrix may have a glass transition temperature of about -150 ° C to 30 ° C. Preferably it may be about -130 °C to 20 °C, more preferably about -130 °C to 10 °C. Excellent flexibility and rigidity in the above range has the advantage of low thermal expansion coefficient.
  • an organopolysiloxane having an average degree of polymerization of 5 to 2000 may be used.
  • the organopolysiloxanes include polydimethylsiloxane, polymethylphenylsiloxane, polyalkylarylsiloxane, polyalkylalkylsiloxane, and the like. These are three-dimensional network molecules.
  • the number of “net bonding points” (crosslinking points) is one containing about 5 to about 500 R 2 SiO.
  • organopolysiloxanes having a viscosity of about 5 Cst to about 500,000 Cst may be applied. Excellent flexibility and rigidity in the above range has the advantage of low thermal expansion coefficient.
  • the 25 ° C. viscosity is about 50 to about 120,000 Cst, more preferably about 100 to about 100,000 Cst, most preferably about 1000 to about 80,000 Cst.
  • the matrix may be a mixture of a first two-part polyorganosiloxane and a second two-part polyorganosiloxane.
  • the first two-component polyorganosiloxane has a higher refractive index than the reinforcing material after curing
  • the second two-component polyorganosiloxane has a lower refractive index than the reinforcing material after curing.
  • the composite sheet of the present invention can be produced by conventional methods. For example, it can be prepared by placing a reinforcing material on the matrix resin and applying the matrix resin on the reinforcing material, and then the reinforcing material is impregnated in the resin through lamination.
  • the composite sheet may have a value of about 5 to about 20 ppm / ° C., preferably about 5 to about 15 ppm / ° C ..
  • the composite sheet may have a surface roughness of about 20 to about 1000 nm. In one embodiment the composite sheet has a surface roughness of about 25 to about 500 nm, and in another embodiment the composite sheet has a surface roughness of about 500 to about 950 nm.
  • the composite sheet may have a thickness of about 20 to about 2,000 ⁇ m.
  • the composite sheet according to embodiments of the present invention may be used as a material for electronic and electronic components such as a secondary battery as well as a display device including a liquid crystal display (LCD) and an organic field display (OLED).
  • substrate replacement materials such as a substrate for a liquid crystal display (LCD), a substrate for a color filter, a substrate for an organic EL display device, a substrate for a solar cell, a substrate for a touch screen panel, and a flexible substrate.
  • the present invention may be applied to a window, a protective film, a cover film, an optical device, and the like of the organic light emitting display device.
  • (B1) A glass cloth having a refractive index of 1.47 and a thickness of 80 ⁇ m woven from glass yarn was used as a glass cloth having an opening ratio of 98% and a surface roughness of 7 ⁇ m.
  • the average yarn diameter of glass yarn was 5 ⁇ m, the number of single yarns was 250, and the degree of twist was 0.2 times / inch.
  • Reinforcing material (B1) was impregnated in the matrix (A1) and degassed. This impregnated resin was inserted into a release-treated glass plate and cured at 110 degrees for 60 minutes in an oven to obtain a 100 ⁇ m thick transparent sheet.
  • Example 1 The same procedure as in Example 1 was conducted except that the matrix A2 was applied.
  • Example 1 The same procedure as in Example 1 was carried out except that the matrix A3 was applied.
  • Ra was measured using an optical analyzer manufactured by Veeco.

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Abstract

본 발명의 글라스 클로스(glass cloth)는 글라스 얀(glass yarn)으로 구성되며, 개섬율이 약 90% 이상, 표면조도가 약 0.5 내지 약 200 ㎛ 인 것을 특징으로 한다. 상기 글라스 클로스를 보강재로 적용한 복합 시트는 우수한 표면조도를 갖는다.

Description

글라스 클로스 및 이를 포함하는 복합 시트
본 발명은 글라스 클로스 및 이를 포함하는 복합 시트에 관한 것이다.　
액정 표시 소자나 유기 EL 표시 소자용 기판, 컬러 필터 기판, 태양 전지 기판 등으로 내열성 및　투명성이 우수하고, 선팽창 계수가 낮은 유리　기판이　널리 이용되고 있다.　　그러나 유리 기판은 두꺼운 두께와 무거운 중량으로 인해 액정표시장치의 박형화 및 경량화에 한계가 있고, 내충격에 취약하며, 특히 유리 소재의 취성으로 인해 플렉시블 디스플레이에 사용하기에 부적합하다.
이에 따라, 플라스틱 광학 필름 소재의 플렉시블(Flexible) 기판이 종래 유리 기판을 대체할 소재로 각광받고 있다. 　플렉시블 기판은 액정디스플레이를 비롯하여 유기 EL, 전자페이퍼(e-paper) 등과 같은 차세대 디스플레이 장치에 매우 적합한 특성을 갖고 있다.
그러나, 플라스틱 광학 필름 소재만으로는 열팽창계수가 높을 뿐만 아니라, 강성이 떨어지는 문제가 있다. 이에 따라 고분자 재료인 매트릭스 수지에 유리 화이버나 유리 클로스(Glass Cloth) 와 같은 보강재를 함침시켜 복합 시트를 제작하는 방법이 사용되고 있다. 　
그런데 유리 클로스는 유리섬유가 위사 및 경사로 직조된 것이어서 만곡ㆍ마멸흠(abrasion mark)이 존재하고 이로 인해 표면 자체가 매끄럽지 않다. 따라서, 이러한 유리 클로스를 사용하여 복합 시트를 제조할 경우 표시 품질이 현저히 저하되는 문제가 있다.
근래에는 이에 따라 필름의 박형화가 요구되고, 사용되는 Glass Cloth의 두께를 50㎛에서 20㎛로 까지 얇게 하는 것이 요구되고 있다. 이러한 박형의 Glass Cloth에 대해서, 개섬(開纖) 가공에 의해 XY 방향의 yarn 간격을 좁게 하여 공극률을 감소시킨 것이 일본특허 공개 평 5-286055호 공보, 일본 특허 공개 평 8-18179호 공보, 일본 특허 공개 평 11-114956호 공보, 일본 특허 공개 2002-38367호 공보 등에 제안되어 있다.
그러나, 상기 일본 특허 공개 평 5-286055호 공보에 기재된 발명은 인쇄전자기판용의 다층판 성형시의 치수 변화율 억제를 목적으로 하는 것으로, 프리프레그(prepreg)로 구성된 다층판에 관한 기재는 있지만 1층의 필름 기재에 관한 기재는 없다.
일본 특허 공개 평 8-18179호 공보에 기재된 발명은 납땜의 내열성의 개선을 목적으로 하는 것으로, XY 방향의 이방성에 대한 효과의 기재는 없다.
일본 특허 공개 평 11-114956호 공보에 기재된 발명은 Prepreg 제조시에 수지에서의 세공 발생을 방지하는 것을 목적으로 하는 것으로써, XY 방향의 이방성 또는 표면평탄화에 대한 효과의 기재는 없다.
일본 특허 공개 2002-38367호 공보에서도 XY 방향의 개섬률을 높여 XY 방향의 이방성을 감소시키는 것을 시사하는 기재는 있지만, XY 방향의 이방성을 충분히 감소시키는 것은 달성하지 못하고 있다.
액정 표시 소자나 유기 EL 표시 소자용 기판, 컬러 필터 기판, 태양 전지 기판 등으로 내열성 및　투명성이 우수하고, 선팽창 계수가 낮은 유리　기판이　널리 이용되고 있다.　　그러나 유리 기판은 두꺼운 두께와 무거운 중량으로 인해 액정표시장치의 박형화 및 경량화에 한계가 있고, 내충격에 취약하며, 특히 유리 소재의 취성으로 인해 플렉시블 디스플레이에 사용하기에 부적합하다.
이에 따라, 플라스틱 광학 필름 소재의 플렉시블(Flexible) 기판이 종래 유리 기판을 대체할 소재로 각광받고 있다. 　플렉시블 기판은 액정디스플레이를 비롯하여 유기 EL, 전자페이퍼(e-paper) 등과 같은 차세대 디스플레이 장치에 매우 적합한 특성을 갖고 있다.
그러나, 플라스틱 광학 필름 소재만으로는 열팽창계수가 높을 뿐만 아니라, 강성이 떨어지는 문제가 있다. 이에 따라 고분자 재료인 매트릭스 수지에 유리 화이버나 유리 클로스(Glass Cloth) 와 같은 보강재를 함침시켜 복합 시트를 제작하는 방법이 사용되고 있다. 　
그런데 유리 클로스는 유리섬유가 위사 및 경사로 직조된 것이어서 만곡ㆍ마멸흠(abrasion mark)이 존재하고 이로 인해 표면 자체가 매끄럽지 않다. 따라서, 이러한 유리 클로스를 사용하여 복합 시트를 제조할 경우 표시 품질이 현저히 저하되는 문제가 있다.
근래에는 이에 따라 필름의 박형화가 요구되고, 사용되는 Glass Cloth의 두께를 50㎛에서 20㎛로 까지 얇게 하는 것이 요구되고 있다. 이러한 박형의 Glass Cloth에 대해서, 개섬(開纖) 가공에 의해 XY 방향의 yarn 간격을 좁게 하여 공극률을 감소시킨 것이 일본특허 공개 평 5-286055호 공보, 일본 특허 공개 평 8-18179호 공보, 일본 특허 공개 평 11-114956호 공보, 일본 특허 공개 2002-38367호 공보 등에 제안되어 있다.
그러나, 상기 일본 특허 공개 평 5-286055호 공보에 기재된 발명은 인쇄전자기판용의 다층판 성형시의 치수 변화율 억제를 목적으로 하는 것으로, 프리프레그(prepreg)로 구성된 다층판에 관한 기재는 있지만 1층의 필름 기재에 관한 기재는 없다.
일본 특허 공개 평 8-18179호 공보에 기재된 발명은 납땜의 내열성의 개선을 목적으로 하는 것으로, XY 방향의 이방성에 대한 효과의 기재는 없다.
일본 특허 공개 평 11-114956호 공보에 기재된 발명은 Prepreg 제조시에 수지에서의 세공 발생을 방지하는 것을 목적으로 하는 것으로써, XY 방향의 이방성 또는 표면평탄화에 대한 효과의 기재는 없다.
일본 특허 공개 2002-38367호 공보에서도 XY 방향의 개섬률을 높여 XY 방향의 이방성을 감소시키는 것을 시사하는 기재는 있지만, XY 방향의 이방성을 충분히 감소시키는 것은 달성하지 못하고 있다.
본 발명의 하나의 관점은 글라스 클로스(Glass cloth)에 관한 것이다. 상기 글라스 클로스는 글라스 얀(Glass yarn)으로 구성되며, 개섬율이 약 90% 이상, 표면조도가 약 0.5 내지 약 200 ㎛　인 것을 특징으로 한다.
구체예에서, 상기 글라스 얀의 단사개수는 약 50 내지 약 400 일 수 있다.
상기 글라스 얀은 꼬임(Twist) 정도가 약 0.5회/inch 이하일 수 있다.
상기 글라스 클로스의 두께는 약 10 ~ 1,000 ㎛일 수 있다.
상기 글라스 클로스의 굴절률은 약 1.40 내지 약 1.65일 수 있다.
상기 글라스 얀은 평균 단사 직경이 약 5 내지 약 500 ㎛ 일 수 있다.
본 발명의 다른 관점은 상기 글라스 클로스를 포함하는 복합 시트에 관한 것이다.
상기 복합 시트는 매트릭스; 및 상기 매트릭스에 함침된 보강재를 포함하여 이루어지며, 상기 보강재는 상기 글라스 클로스를 포함하는 것을 특징으로 한다.
구체예에서 상기 매트릭스와 상기 글라스 클로스의 굴절률 차이는 약 0.01 이내일 수 있다.
상기 매트릭스는 에폭시계 수지, 아크릴레이트계 수지, 불포화 폴리에스테르계 수지, 비스말레이미드 트리아진 수지, 시아네이트 수지, 폴리이미드계 수지, 폴리페닐렌 옥시드 수지, 폴리에테르이미드 수지, 탄화불소계 수지, 폴리에테르설폰계 수지, 폴리에틸렌나프탈레이트계 수지, 폴리아릴레이트계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 실리콘 고무, 스티렌-부타디엔 고무(SBR), 부타디엔계 고무, 이소프렌계 고무, 클로로프렌, 네오프렌고무, 에틸렌-프로필렌-디엔 삼원공중합체, 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌(SEBS) 블록 공중합체, 스티렌-에틸렌-프로필렌-스티렌(SEPS) 블록 공중합체, 아크릴로니트릴-부타디엔 고무(Acrylonitrile-butadiene Rubber, NBR), 수소화된 니트릴 고무(Hydrogenated Nitrile Rubber, HNBR), 플로리네이티드 고무(Fluorinated Rubber)　및　가소화된 폴리비닐클로라이드(PVC)　등일 수 있다.
구체예에서 상기 복합 시트는 열팽창계수가 약 5 내지 약 20 ppm/℃ 일 수 있다.
상기 복합 시트는 표면조도가 약 20 내지 약 1000 nm 일 수 있다.
상기 복합 시트는 두께가 약 20 내지 약 2,000 ㎛일 수 있다.
본 발명은 XY 방향의 이방성, 굴곡 상태(waviness) 및 표면조도(Surface Roughness)가 개선된 글라스 클로스 및 상기 글라스 클로스를 적용하여 등방성, 치수 안정성 등 기계적 특성 이외에도 표면조도가 뛰어나고, 투과도, 유연성, 내굴곡성 및 내열성이 우수하고, 충격, 인장, 휨 등에 대한 내성이 우수하며, 소형화, 박형화, 경량화　및 저가실현이 가능한 복합 시트를 제공하는 발명의 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명의 한 구체예에 따른 복합 시트의 단면도이다.
글라스 클로스(Glass cloth)
본 발명의 글라스 클로스는 글라스 얀(Glass yarn)으로 구성되며, 바람직하게는 동일 종류의 글라스 얀이다. 여기서, "동일 종류의 Glass Yarn"이란 굴절률 약 1.40 ~ 1.65를 갖는 Glass로 이루어지며, Yarn을 구성하는 평균 단사(filament) 직경과 개수가 동일한 Yarn을 의미한다.
구체예에서 본 발명의 글라스 클로스는 개섬율이 약 90% 이상, 바람직하게는 약 95 % 이상, 더욱 바람직하게는 약 96~99.5 % 일 수 있다. 상기 범위에서 본 발명에서 목적으로 하는 표면 평활성과 치수안정성을 얻을 수 있으며, 이를 이용한 시트 또는 필름의 경우 표면조도를 획기적으로 개선할 수 있다. 여기서 개섬율은 위사 및 경사에 의해 형성되는 빈 공간의 면적을 Ah, 글라스 클로스 전체 면적(글라스 클로스 및 상기 빈 공간의 면적의 합)을 At 라고 할때 하기 수식에 의해 구해질 수 있다:
[수학식]
Figure PCTKR2012010855-appb-I000001
(Ah는 위사 및 경사에 의해 형성되는 빈 공간의 면적, At는 글라스 클로스 전체 면적)
상기 개섬율은 공지된 개섬방법에 의해 조절할 수 있다. 예를 들면 수류에 의한 압력에 의한 개섬 가공, 액체를 매체로 한 고주파 진동에 의한 개섬 가공, 연속 초음파에 의한 개섬 가공, 기계적으로 롤에 의한 가압 등 또는 복수의 개섬 가공을 혼합 적용하여 실시함으로써 글라스 클로스를 구성하는 얀의 편평화 가공을 수행할 수 있다.
또한, 상기 글라스 클로스는 표면조도가 약 0.5 내지 약 200 ㎛ 일 수 있다. 상기 표면조도는　광학분석기 (Optical Profiler)로 측정될 수 있으며, 평균 표면조도(Ra)를 의미한다. 바람직하게는 표면조도가 약 0.5 내지 약 100 ㎛, 더욱 바람직하게는 표면조도가 약 0.5 내지 약 50 ㎛ 일 수 있다.　상기 범위에서　LCD 또는 OLED 및 Flexible용 디스플레이 소재 또는 기판으로 최소한의 요구사항을 만족시킬 수 있다. 상기 표면조도는 개섬율, 꼬임수, 단사 개수 등에 의해 조절될 수 있다.
글라스 클로스의 두께는 디스플레이에서 유리기판을 대체하는 Flexible 필름에 사용되는 경우 약 10~1,000 ㎛ 일 수 있으며, 구체적으로는 10~200㎛, 예를 들면 약 30~150 ㎛가 바람직하고, 약 50~120 ㎛ 이 보다 바람직하다. 두께가 약 10~200㎛인 경우 박막화를 달성하는 한편, 필요한 강성을 가질 수 있다. 또한, 지지체가 있는 디스플레이에 적용하는 경우에는 약 10 ~ 500㎛ 두께의 글라스 클로스를 사용할 수 있다.　
상기 글라스 클로스의 굴절률은 약 1.4 내지 약 1.65, 바람직하게는 약 1.41 내지 약 1.60 일 수 있으며, 시트 등에 사용되는 경우 매트릭스의 종류에 따라 투명성을 확보하기 위해 굴절률을 조절할 수 있다.
구체예에서 상기 글라스 클로스는 글라스 얀으로 구성되며, 상기 글라스 얀은 약 50 내지 약 400 개의 단사를 포함할 수 있다. 바람직하게는 단사개수는 약 100 내지 약 400 개, 더욱 바람직하게는 약 200 내지 약 350 개, 가장 바람직하게는 약 250 내지 약 320개일 수 있다. 약 50 내지 약 400 개의 단사를 포함하는 경우 충분한 강성을 가지는 한편, 유연성을 가져 플렉서블 디스플레이에 적용될 수 있다. 상기 단사의 직경은 약 4 내지 약 20㎛일 수 있다.
상기 글라스 얀은 단사의 꼬임(twist) 정도가 약 0.5회/inch 이하, 바람직하게는 약 0 내지 약 0.2회/inch 일 수 있다. 이와 같이 저연사화된 얀을 사용함으로서, Yarn 폭은 확대되기 쉽고 Glass Cloth의 두께는 저감시킬 수 있으며, Yarn 자체의 단면 형상이 타원 형상에서 평판 형상으로 가까워지기 때문에, Yarn이 보다 편평화될 수 있고, 글라스 클로스 중의 Yarn의 분포를 보다 균일하게 할 수 있다.
상기 글라스 얀의 평균 직경은 약 5 내지 약 500 ㎛, 바람직하게는 약 5 내지 약 200㎛일 수 있다. 단사의 직경, 개수 및 꼬임 정도에 따라 글라스 얀의 두께를 조절할 수 있으며, 상기 두께에서 강성 및 유연성을 가질 수 있다.
복합 시트
본 발명의 다른 관점은 상기 글라스 클로스를 포함하는 복합 시트에 관한 것이다.
상기 복합 시트는 매트릭스; 및 상기 매트릭스에 함침된 보강재를 포함하여 이루어지며, 상기 보강재는 본 발명의 글라스 클로스를 포함하는 것을 특징으로 한다.
도 1은 본 발명의 하나의 구체예에 따른 복합 시트(1)의 단면도이다. 도 1에 도시된 바와 같이,　보강재(100)는 매트릭스(200) 내부에 함침되어 있다.
구체예에서 상기 매트릭스와 상기 글라스 클로스의 굴절률 차이는 약 0.01 이내일 수 있다. 이와 같이 매트릭스와 글라스 클로스의 굴절률을 매칭시켜 복합 시트의 투과성과 투명성을 향상시킬 수 있다.
상기 보강재와 상기 매트릭스의 부피비는 약 20 : 80 내지 약 80 : 20, 바람직하게는 약 35: 65 내지 약 75 : 25 일 수 있다.
본 발명에서 사용될 수 있는 매트릭스는 특별히 제한되는 것은 아니다. 예를 들면, 에폭시계 수지, (메타)아크릴레이트계 수지, 불포화 폴리에스테르계 수지, 비스말레이미드 트리아진 수지, 시아네이트 수지, 폴리이미드계 수지, 폴리페닐렌 옥시드 수지, 폴리에테르이미드 수지, 탄화불소계 수지, 폴리에테르설폰계 수지, 폴리에틸렌나프탈레이트계 수지, 폴리아릴레이트계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 실리콘 고무, 스티렌-부타디엔 고무(SBR), 부타디엔계 고무, 이소프렌계 고무, 클로로프렌, 네오프렌고무, 에틸렌-프로필렌-디엔 삼원공중합체, 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌(SEBS) 블록 공중합체, 스티렌-에틸렌-프로필렌-스티렌(SEPS) 블록 공중합체, 아크릴로니트릴-부타디엔 고무(Acrylonitrile-butadiene Rubber, NBR), 수소화된 니트릴 고무(Hydrogenated Nitrile Rubber, HNBR), 플로리네이티드 고무(Fluorinated Rubber)　및　가소화된 폴리비닐클로라이드(PVC) 등일 수 있다. 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 이중 바람직하게는 실리콘 고무, 에폭시계 수지, (메타)아크릴레이트계 수지이며, 가장 바람직하게는 실리콘 고무이다.
바람직한 구체예에서는 상기 매트릭스는 25 ℃ 탄성모듈러스(E1)가 약 1×105∼ 1×109 dyne/cm2　일 수 있다. 바람직하게는 약 5×105∼ 5×108 dyne/cm2, 보다 바람직하게는 약 5×105∼ 5×107 dyne/cm2　일 수 있다. 상기 범위에서 유연성과 강성이 우수하며 열팽창계수가 작은 장점이 있다.
또한 구체예에서, 상기 매트릭스는 유리전이온도가 약 -150 ℃~ 30 ℃일 수 있다. 　바람직하게는 약 -130 ℃~ 20 ℃, 보다 바람직하게는 약 -130 ℃~ 10 ℃일 수 있다. 상기 범위에서 유연성과 강성이 우수하며 열팽창계수가 작은 장점이 있다.
상기 실리콘 고무로는 평균중합도 5 내지 2000 인 오가노폴리실록산이 사용될 수 있다. 상기 오가노폴리실록산의 예로는 폴리디메틸실록산, 폴리메틸페닐실록산, 폴리알킬아릴실록산, 폴리알킬알킬실록산 등이 있다. 이들은 3차원적으로 망상구조의 분자로 되어 있다. 바람직하게는　그물 결합점　(가교점)의 수는 약 5 내지 약 500개의 R2SiO마다 한 개씩 포함된 구조이다. 바람직하게는 25 ℃ 점도가 약 5 Cst 내지 약 50만 Cst 인 오가노폴리실록산이 적용될 수 있다. 상기 범위에서 유연성과 강성이 우수하며 열팽창계수가 작은 장점이 있다. 바람직하게는 25 ℃ 점도가 약 50 내지 약 120,000 Cst, 더욱 바람직하게는 약 100 내지 약 100,000 Cst, 가장 바람직하게는 약 1000 내지 약 80,000 Cst 이다.
다른 구체예에서는 상기 매트릭스는 제1 이액형 폴리오가노실록산 및 제2 이액형 폴리오가노실록산의 혼합물일 수 있다. 상기 제1 이액형 폴리오가노실록산은 경화 후 굴절률이 보강재보다 높은 것이며, 상기 제2 이액형 폴리오가노실록산은 경화 후 굴절률이 보강재보다 낮은 것이다. 이와 같이 2종의 이액형 폴리오가노실록산을 적용할 경우 보다 우수한 투과도 및 유연성과 내열성, 치수안정성을 가질 수 있다.
본 발명의 복합 시트는 통상의 방법으로 제조될 수 있다. 예를 들면 매트릭스 수지 상에 보강재를 놓고 상기 보강재 위에 매트릭스 수지를 도포한 다음, Lamination 을 통해 보강재가 수지에 함침 되도록 하여 제조할 수 있다.
구체예에서 상기 복합 시트는 열팽창계수가 약 5 내지 약 20 ppm/℃, 바람직하게는 약 5 내지 약 15 ppm/℃의 값을 가질 수 있다.
상기 복합 시트는 표면조도가 약 20 내지 약 1000 nm 일 수 있다. 하나의 구체예에서는 상기 복합 시트는 표면조도가 약 25 내지 약 500 nm, 다른 구체예에서는 상기 복합 시트는 표면조도가 약 500 내지 약 950 nm 일 수 있다.
상기 복합 시트는 두께가 약 20 내지 약 2,000 ㎛일 수 있다.
본 발명의 실시예 들에 따른 복합시트는 액정 표시 장치(LCD) 및 유기 전계 표시 장치(OLED)를 포함한 표시 장치뿐만 아니라, 이차전지 등 전자 전기 부품의 소재로 사용될 수 있다. 구체적으로, 액정 표시 소자(LCD)용 기판, 컬러 필터(color filter)용 기판, 유기 EL 표시소자용 기판, 태양 전지용 기판, 터치 스크린 패널(touch screen panel)용 기판, 플렉서블 기판 등 기판 대체용 소재로 적용 가능하며, 유기 전계 표시 장치의 윈도우, 보호 필름, 커버 필름, 광소자 등에 적용될 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.
여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.
실시예
하기 실시예 및 비교예에서 사용된 각 성분의 사양은 다음과 같다 :
(A) 매트릭스
(A1)점도가 4000 Cst 이고, 25 ℃ Young s Modulus 1.84Mpa 　인 　Dow Corning 社에서 제조된 Sylgard 184 를 사용하였다. 　
(A2) 국도화학 에서 제조된 에폭시 수지(Young s Modulus 1.9GPa)를 사용하였다.
(A3) Adrich사에서 제조된 아크릴 수지(Young s Modulus 0.9GPa)를 사용하였다.
(B) 보강재
(B1) 　글라스 얀으로 직조된 굴절률 1.47, 두께 80㎛의 글라스 클로스로서, 개섬율이 98%, 표면조도가 　7 ㎛　인 글라스 클로스(Glass cloth)를 사용하였다. 글라스 얀의 평균 단사 직경이 5 ㎛, 단사개수는 250, 꼬임(Twist) 정도가 0.2회/inch 이었다. 　
(B2) 개섬율이 89 %, 표면조도가 50 ㎛ 인 글라스 클로스(Glass cloth)를 사용하였다. '
(B3) 개섬율이 70 %, 표면조도가 100 ㎛ 인 글라스 클로스(Glass cloth)를 사용하였다.
(B4) 개섬율이 91 %, 표면조도가 200 ㎛ 인 글라스 클로스(Glass cloth)를 사용하였다.
(B5) 개섬율이 99 %, 표면조도가 0.5 ㎛ 인 글라스 클로스(Glass cloth)를 사용하였다.
(B6) 개섬율이 91 %, 표면조도가 250 ㎛ 인 글라스 클로스(Glass cloth)를 사용하였다.
실시예 1
보강재(B1)를 매트릭스(A1)에 함침 하고 탈포 하였다. 이 함침 된 수지를 이형처리 된 유리판에 끼어 넣고 오븐 중에서 110도에서 60분 경화 후 100 ㎛ 두께의 투명 시트(Sheet)를 얻었다.
실시예 2
매트릭스(A2)를 적용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 수행하였다.
실시예 3
매트릭스(A3)를 적용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 수행하였다.
실시예 4
보강재(B1) 대신 보강재(B4)를 적용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 수행하였다.
실시예 5
보강재(B1) 대신 보강재(B5)를 적용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 수행하였다.
비교예　1
보강재(B1) 대신 보강재(B2)를 적용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 수행하였다.
비교예　2
보강재(B1) 대신 보강재(B3)를 적용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 수행하였다.
비교예　3
보강재(B1) 대신 보강재(B6)를 적용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 수행하였다.
　　
표 1
매트릭스 보강재 열팽창계수(ppm/℃) 복합시트표면조도
종류 개섬율(%) 표면조도
실시예 1 실리콘(A1) (B1) 98 7㎛ 5 50~150nm
실시예 2 에폭시(A2) (B1) 98 7㎛ 6 30~100nm
실시예 3 아크릴(A3) (B1) 98 7㎛ 6 25~110nm
실시예 4 실리콘(A1) (B4) 91 200㎛ 7 800~1000nm
실시예 5 실리콘(A1) (B5) 99 0.5㎛ 6 25~90nm
비교예 1 실리콘(A1) (B2) 89 50㎛ 7 1~10㎛
비교예 2 실리콘(A1) (B3) 70 100㎛ 9 10~20㎛
비교예 3 실리콘(A1) (B6) 91 250㎛ 9 15~200㎛
물성측정방법
(1) 표면조도 : Veeco회사에서　제조된 광학분석기 (Optical Profiler)를 사용하여 Ra를 측정하였다.
(2) 열팽창계수 : TMA Tension Mode로 측정 하였으며, 측정 속도는 5℃/min 이며 2회 Cycle 값 중 승온 구간의 CTE를 측정하였다.
　
이상 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야 한다.

Claims (13)

  1. 　글라스 얀(glass yarn)으로 구성되며, 개섬율이 약 90% 이상, 표면조도가 약 0.5 내지 약 200 ㎛　인 글라스 클로스(Glass cloth).
  2. 　글라스 얀(glass yarn)으로 구성되며, 개섬율이 약 90% 이상, 표면조도가 약 0.5 내지 약 200 ㎛　인 글라스 클로스(Glass cloth).
  3. 제1항에 있어서, 상기 글라스 얀은 꼬임(twist) 정도가 약 0.5회/inch 이하인 글라스 클로스.
  4. 제1항에 있어서, 상기 글라스 얀은 꼬임(twist) 정도가 약 0.5회/inch 이하인 글라스 클로스.
  5. 제1항에 있어서, 상기 글라스 클로스의 굴절률은 약 1.40 내지 약 1.65인 글라스 클로스.
  6. 제1항에 있어서, 상기 글라스 얀은 평균 단사 직경이 약 5 내지 약 500 ㎛ 인 글라스 클로스.
  7. 매트릭스; 및
    상기 매트릭스에 함침된 보강재;
    를 포함하여 이루어지며, 상기 보강재는 제1항 내지 제6항중 어느 한 항의 글라스 클로스를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 시트.
  8. 제7항에 있어서, 상기 매트릭스와 상기 글라스 클로스의 굴절률 차이는 약 0.01 이내인 것을 특징으로 하는 복합 시트.
  9. 제1항에 있어서, 상기 매트릭스는 에폭시계 수지, 아크릴레이트계 수지, 불포화 폴리에스테르계 수지, 비스말레이미드 트리아진 수지, 시아네이트 수지, 폴리이미드계 수지, 폴리페닐렌 옥시드 수지, 폴리에테르이미드 수지, 탄화불소계 수지, 폴리에테르설폰계 수지, 폴리에틸렌나프탈레이트계 수지, 폴리아릴레이트계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 실리콘 고무, 스티렌-부타디엔 고무(SBR), 부타디엔계 고무, 이소프렌계 고무, 클로로프렌, 네오프렌고무, 에틸렌-프로필렌-디엔 삼원공중합체, 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌(SEBS) 블록 공중합체, 스티렌-에틸렌-프로필렌-스티렌(SEPS) 블록 공중합체, 아크릴로니트릴-부타디엔 고무(Acrylonitrile-butadiene Rubber, NBR), 수소화된 니트릴 고무(Hydrogenated Nitrile Rubber, HNBR), 플로리네이티드 고무(Fluorinated Rubber)　및　가소화된 폴리비닐클로라이드(PVC)로 이루어진 군으로부터 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 시트.
  10. 제1항에 있어서, 상기 복합 시트는 열팽창계수가 약 5 내지 약 20 ppm/℃ 인 복합 시트.
  11. 제1항에 있어서, 상기 복합 시트는 표면조도가 약 20 내지 약 1000 nm 인 것을 특징으로 하는 복합 시트. 　
  12. 제1항에 있어서, 상기 복합 시트는 두께가 약 20 내지 약 2,000 ㎛인 복합 시트.
  13. 제7항에 있어서, 상기 복합 시트는 액정 표시 소자(LCD)용 기판, 컬러 필터(color filter)용 기판, 유기 EL 표시소자용 기판, 태양 전지용 기판, 터치 스크린 패널(touch screen panel)용 기판, 플렉서블 기판, 유기 전계 표시 장치의 윈도우, 보호 필름 또는 광소자에 사용되는 것인 복합 시트.
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