WO2015099238A1

WO2015099238A1 - 플렉서블 패브릭 기판 및 그의 제조방법

Info

Publication number: WO2015099238A1
Application number: PCT/KR2014/000574
Authority: WO
Inventors: 박병철; 박법; 김수헌
Original assignee: 코오롱글로텍주식회사
Priority date: 2013-12-27
Filing date: 2014-01-21
Publication date: 2015-07-02
Also published as: KR101426885B1

Abstract

패브릭 기재; 패브릭 기재 상에 코팅된 점착제층; 점착제층 상에 적층된 필름; 및 필름 상에 적층된 평탄화막을 포함하는 플렉서블 가스 차단용 패브릭 기판 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

Description

플렉서블 패브릭 기판 및 그의 제조방법

본 발명은 플렉서블 패브릭 기판 및 그의 제조방법에 관한 것이다. 구체적으로 가스 배리어 가공이 가능하도록 패브릭 기판의 평활도, 열 안정성 및 치수 안정성이 개선된 플렉서블 패브릭 기판 및 그를 제조하는 방법에 관한 것이다.

플렉서블 디스플레이(Flexible Display)는 종이처럼 얇고 유연한 기판을 통해 손상 없이 휘거나 구부리거나 말 수 있는 디스플레이를 말한다. 이러한 플렉서블 디스플레이는 주로 플라스틱 소재의 필름 등을 기판으로 사용하므로 가볍고, 두께가 얇을 뿐만 아니라, 충격에도 깨지지 않는 장점이 있다. 이로 인해 모바일 기기용 디스플레이로의 채택이 진행되고 있다. 또한, 구부리는 등 디스플레이 형상을 변형할 수 있기 때문에 향후 생활용품이나 자동차 분야 등으로 확산될 경우 폭발적인 수요가 기대되는 산업 분야이다.

대부분의 디스플레이 소자는 기판 상에 다바이스가 형성되어 있다. 따라서 기판은 그 소자의 내구성 확보를 위해서 높은 가스 차단성을 갖추어야 한다.

기존의 디스플레이 기판으로 사용되던 유리 기판은 수분이나 산소의 침투에 대한 가스 차단성은 매우 우수하지만, 가요성(Flexibility) 구현이 불가능한 문제점이 있다.

이로 인해 스테인레스 스틸 기판이나 플라스틱 소재 필름이 적용되고 있다. 그러나, 스테인레스 스틸 기판이나 플라스틱 소재 필름도 굴곡성 내지는 유연성(Bending)에서 자유롭지 못하며, 강연도나 방추도 특성이 부족한 단점이 있다. 강연도나 방추도는 섬유 직물의 유연성에 관련된 특성으로서, 플렉서블 디스플레이 기판이 섬유 직물과 같은 강연도나 방추도를 갖추게 되면 높은 수준의 가요성을 구현할 수 있게 된다.

더 나아가 플라스틱 소재 필름은 유리 기판에 비하여 가스 차단성, 열 안정성 및 치수 안정성이 현저하게 떨어진다. 이를 보완하기 위해, 유·무기 복합층을 교호로 적층한 가스 차단막을 형성시키는 방법이 널리 이용되고 있다. 또한 한국특허공개 제10-2011-0026318호는 필름 기판 상에 소수성 패턴층을 형성시켜 수분 및 가스를 차단하는 구성을 제시하고 있다.

가스 차단막을 통한 가스 차단성이 보완되더라도, 플라스틱 소재 필름 기판은 일방으로만 휘어지는 단점이 있으며, 또한 굽힘 회복성이 낮은 플라스틱 소재의 필름 기판은 드레이프(Drape) 특성이 없다.

또한 열 안정성이나 치수 안정성을 보완하기 위해, 한국공개특허 제11-2010-0118220호, 일본 특허공개 제2004-51960호 등에는 유리 섬유나 유리 클로스를 고분자 수지에 함침 또는 침지시킨 시트 상을 기판으로 이용하는 기술이 제시되어 있다. 이에 따르면, 치수 안정성이나 열 안정성은 개선될 수 있으나, 섬유 고유의 드레이프 특성은 사라지고 필름 기판과 같은 일방의 유연성을 갖는 특성으로 3차원 곡면과 같은 곳에 구현하기에는 한계가 있는 것으로 보인다.

이에 섬유의 유연 특성을 플렉서블 디스플레이용 기판에 적용하기 위한 연구가 이루어지고 있다. 하지만 섬유 소재의 패브릭 기판은 섬유 자체의 낮은 열 안정성, 낮은 치수 안정성(CTE), 낮은 평활도로 인해, 가스 차단성이 높은 가스 차단막 형성이 불가능한 실정이다. 따라서 우수한 가요성에도 불구하고, 기판으로서의 활용에 어려움이 있다.

이에 본 발명은 플렉서블 디스플레이 기판으로서의 내구성 확보를 위해 가스 차단막 형성이 가능한 플렉서블 가스차단용 패브릭 기판의 제조방법 및 패브릭 기판을 제공하려고 한다.

또한 본 발명은 패브릭 기판의 평활도, 열 안정성, 치수 안정성은 향상되면서도 섬유 고유의 가요성은 유지할 수 있는 플렉서블 가스차단용 패브릭 기판의 제조방법 및 패브릭 기판을 제공하려고 한다.

상술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 패브릭 기재; 패브릭 기재 상에 코팅된 점착제층; 점착제층 상에 적층된 필름; 및 필름 상에 적층된 평탄화막을 포함하는 플렉서블 가스 차단용 패브릭 기판을 제공한다.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 필름은 패브릭 기재와 동일 소재인 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 일 구현예에 따르면, 패브릭 기재는 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethylene terephthalate), 폴리에틸렌나프탈레이트(polyethylenenaphthalate), 폴리에틸렌(polyethylene), 나일론(nylon) 및 아크릴(acryl)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 소재로 된 직물이 될 수 있다.

본 발명의 또 다른 일 구현예에 따르면, 점착제는 아크릴계 점착제, 우레탄계 점착제 및 실리콘계 점착제로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 성분을 포함하여 이루어진 것이 될 수 있다.

본 발명의 또 다른 일 구현예에 따르면, 필름은 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethylene terephthalate), 폴리에틸렌나프탈레이트(polyethylenenaphthalate), 폴리에틸렌(polyethylene), 나일론(nylon) 및 아크릴(acrylic)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 성분을 포함하여 이루어진 것이 될 수 있다.

본 발명의 또 다른 일 구현예에 따르면, 평탄화막은 실란(silane), 폴리우레탄(polyurethane), 폴리카보네이트(polycarbonate), 아크릴레이트(acrylate) 계열의 고분자, 에폭시(epoxy) 계열의 고분자 및 아민(amine) 계열의 올리고머(oligomer) 및 비닐(vinyl) 계열의 고분자로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하여 이루어지는 것이 될 수 있다.

본 발명의 또 다른 일 구현예에 따르면, 실란은 모노실란(monosilane, SiH₄), 디실란(disilane, Si₂H₆), 트리실란(torisilane, Si₃H₈) 및 테트라 실란(tetrasilane, Si₄H₁₀)으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이 될 수 있다.

본 발명의 또 다른 일 구현예에 따르면, 실란은 에폭시기(epoxy), 알콕시기(alkoxy), 비닐기(vinyl), 페닐기(phenyl), 메타크릴옥시기(methacryloxy), 아미노기(amino), 클로로실란기(chlorosilanyl), 클로로프로필기(chloropropyl) 및 메르캅토기(mercapto)로 이루어진 군에서 선택되는 작용기를 1종 이상 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 일 구현예에 따르면, 평탄화막은 규소, 알루미늄, 티탄 및 지르코늄으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 원소를 포함하는 금속 산화물, 비금속 산화물, 질화물 또는 질산염 구조를 가지는 성분을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 일 구현예에 따르면, 패브릭 기판의 강연도는 30~80mm, 방추도는 100~140°인 것이 바람직하다.

상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 또한 패브릭 기재에 점착제를 코팅하는 단계; 점착제가 코팅된 패브릭 기재에 필름을 적층하는 단계; 필름이 적층된 패브릭 기재를 캘린더링하는 단계; 및 필름 상에 평탄화막을 코팅하는 단계를 포함하는 플렉서블 가스차단용 패브릭 기판의 제조방법을 제공한다.

본 발명의 또 다른 일 구현예에 따르면, 필름은 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethylene terephthalate), 폴리에틸렌나프탈레이트(polyethylenenaphthalate), 폴리에틸렌(polyethylene), 나일론(nylon) 및 아크릴(acryl)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 성분을 포함하여 이루어진 것이 될 수 있다.

본 발명의 또 다른 일 구현예에 따르면, 필름을 적층하는 단계는 50~150℃, 2.0~5.0Kg/cm² 조건에서 실시하는 것이 바람직하다.

본 발명의 또 다른 일 구현예에 따르면, 캘린더링(Calendering)은 40~180℃, 1.5~3.5kg/cm²의 조건에서 실시하는 것이 바람직하다.

본 발명의 또 다른 일 구현예에 따르면, 캘린더링(Calendering) 단계 후, 패브릭 기재에 필름이 적층된 패브릭 기판의 열팽창계수(CTE)는 5~50 ppm/℃인 것이 바람직하다.

본 발명의 또 다른 일 구현예에 따르면, 필름 상에 평탄화막을 코팅한 후80~160℃에서 경화하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 패브릭 기판은 우수한 평활도와 치수 안정성이 확보되어, 가스 차단성이 높은 가스 차단막 형성이 가능하다. 따라서 본 발명에 따른 패브릭 기판을 이용한 플렉서블 디스플레이 소자와 플렉서블 조명 소자의 내구 수명 확보가 가능하다.

또한 본 발명에 따른 패브릭 기판은 높은 치수 안정성과 열 안정성을 가지고 있어, 기존 디스플레이 제조 공정의 변화 없이 바로 기판 대체가 가능한 장점이 있다.

또한 본 발명에 따른 패브릭 기판은 종래 플렉서블 기판에 비하여 디자인 자유도가 증가하여, 다양한 분야에 적용이 가능하다.

또한 본 발명에 따른 패브릭 기판은 유기전계발광, 양자점전계발광, 액정, 전기영동층과 같은 플렉서블 디스플레이, 유기전계발광, 양자점전계발광, LED와 같은 플렉서블 조명의 기판으로 적용이 가능하다.

또한 본 발명에 따른 패브릭 기판은 우수한 강연도 및 방추도 특성을 가져, 유연성, 신축성 및 피부 접촉감이 우수하여 웨어러블 디스플레이(wearable Display)에도 적용이 가능하다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 패브릭 기판의 구조를 나타낸 도면이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 가스차단용 패브릭 기판의 제조 공정을 나타낸 도면이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 캘린더링 공정 후의 패브릭 기판을 TMA(Thermomechanical Analyzer)로 측정한 결과, CTE(coefficient of thermal expansion) 변화를 나타낸 그래프이다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 평탄화막이 형성된 패브릭 기판의 SEM(Scanning Electron Microscope) 단면 사진이다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 차단막이 형성된 패브릭 기판의 산소 투과도 측정 결과를 나타낸 그래프이다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 가스 차단막이 형성된 패브릭 기판의 사진을 찍은 후, 사진의 윤곽선을 따라 재작성한 도면으로, 상기 패브릭 기판의 가요성을 확인할 수 있다.

본 발명자들은 패브릭(Fabric)의 최대 장점인 가요성은 극대화할 수 있으면서, 패브릭의 낮은 열 안정성, 낮은 치수 안정성(CTE) 및 낮은 평활도는 개선할 수 있는 패브릭 기판의 구조 및 그의 제조방법에 대해 연구하던 중 본 발명을 완성하였다. 이로 인해, 패브릭 기판 상에 가스 차단성이 우수한 가스 차단막을 용이하게 형성할 수 있게 되었다.

본 발명의 패브릭 기판은 우수한 가요성과 가스 차단성으로 인해 플렉서블 디스플레이, 플렉서블 조명, 플렉서블 태양광 모듈 등의 제작에 유용하게 적용될 수 있다.

이하, 본 발명을 도면 및 일 실시예와 함께 상세히 설명하나, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 가스차단용 패브릭 기판을 나타낸 것이다. 이에 따르면, 패브릭 기판은 패브릭 기재(100); 패브릭 기재(100) 상에 코팅된 점착제층(200); 필름(300); 및 평탄화막(400)이 적층된 구조를 가진다.

패브릭 기재(100)는 섬유 소재 직물로 구성된 것으로서, 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethylene terephthalate), 폴리에틸렌나프탈레이트(polyethylenenaphthalate), 폴리에틸렌(polyethylene), 나일론(nylon) 및 아크릴(acryl)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 소재로 된 직물이다.

직물은 직조된 것이나 부직포 모두 가능하나, 직조의 형태가 바람직하다. 또한 직물의 두께는 기판의 성능에는 영향을 주지 않으나, 코팅 지지재로서 그리고 최종 기판의 두께를 고려할 때, 50~230㎛가 적합하며, 바람직하게는 50~150㎛, 더 바람직하게는 50~100㎛인 것이 적합하다. 이러한 패브릭 기재의 평활도(Ra)는 1~10㎛를 가져, 가스 차단막이 형성되지 않거나 형성되더라도 다량의 핀홀이 발생하게 되어 기판으로서 성능을 확보할 수 없다. 그러나 후술하는 본 발명의 기판 구조 및 제조방법에 따르면, 패브릭 기재의 평활도를 개선할 수 있으며, 패브릭 기재의 강연도나 방추도를 보유할 수 있게 된다. 따라서 우수한 플렉서블 가스차단용 패브릭 기판을 제공할 수 있다.

다음으로, 점착제층(200)은 아크릴계 점착제, 우레탄계 점착제 및 실리콘계 점착제로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 성분을 포함할 수 있다. 점착제층은 1~5㎛의 두께를 가지는 것이, 접착력 및 기판 전체 두께를 고려할 때 바람직하다.

필름(300)은 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethylene terephthalate), 폴리에틸렌나프탈레이트(polyethylenenaphthalate), 폴리에틸렌(polyethylene), 나일론(nylon) 및 아크릴(acryl)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 소재를 포함할 수 있다.

필름(300)은 두께가 5~125㎛, 바람직하게는 10~100㎛, 더 바람직하게는 23~75㎛인 것이며, 표면 평활도(Ra)는 5~500㎚, 바람직하게는 5~400nm, 더 바람직하게는 5~300nm인 것이다. 위 범위로 할 경우 패브릭 기재의 물리적 특성, 즉 강연도나 방추도의 변화 없이 기판 제작이 가능하여 바람직하다.

필름(300)은 패브릭 기재(100)와 동일한 소재인 것이 바람직하다. 필름은 패브릭 기재(100)를 평탄화하여 패브릭 기판에 평활성을 부여하기 위한 것이다. 따라서 동일 소재의 필름을 적층하게 되면, 열적 특성이 동일하기에 외부 열에 의한 변형 값이 동일하여 적층 구조의 박리 현상을 방지할 수 있어 바람직하다.

평탄화막(400)은 패브릭 기판의 평활도를 최적화하기 위해, 실란(silane), 폴리우레탄(polyurethane), 폴리카보네이트(polycarbonate), 아크릴레이트(acrylate) 계열의 고분자, 에폭시(epoxy) 계열의 고분자, 아민(amine) 계열의 올리고머(oligomer) 및 비닐(vinyl) 계열 고분자로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다.

실란은 모노실란(monosilane, SiH₄), 디실란(disilane, Si₂H₆), 트리실란(torisilane, Si₃H₈) 및 테트라 실란(tetrasilane, Si₄H₁₀)으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이 될 수 있다.

또한 실란은 에폭시기(epoxy), 알콕시기(alkoxy), 비닐기(vinyl), 페닐기(phenyl), 메타크릴옥시기(methacryloxy), 아미노기(amino), 클로로실란기(chlorosilanyl), 클로로프로필기(chloropropyl) 및 메르캅토기(mercapto)로 이루어진 군에서 선택되는 작용기를 1종 이상 포함할 수 있다.

평탄화막(400)은 광흡수제를 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 벤조페논(Benzophenone)계, 옥살아닐리드(Oxalanilide)계, 벤조트리아졸(Benzotriazole)계 및 트리아진(Triazine)계로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다.

또한 평탄화막(400)은 무기 입자를 더 포함할 수 있다.

무기 입자는 규소, 알루미늄, 티탄 및 지르코늄으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 원소를 포함하는 무기 화합물이 될 수 있으며, 무기 화합물은 금속 산화물, 비금속 산화물, 질화물 또는 질산염의 형태가 될 수 있다.

무기 입자는 5~100nm의 크기를 갖는 것이 평탄화막의 표면 평활도를 저해하지 않아서 바람직하다.

평탄화막의 두께는 0.01~5㎛, 표면 평활도(Ra)는 5~300㎚인 것이 바람직하다. 위 범위를 만족하는 경우, 기판의 단차로 인해 가스 차단막이 형성되지 않는 현상을 방지할 수 있어 바람직하다.

평탄화막(400)은 두께가 0.01~5㎛, 바람직하게는 0.1~5㎛, 더 바람직하게는 1~5㎛이다. 또한 평탄화막(400)의 표면 평활도(Ra)는 5~300㎚, 바람직하게는 10~200nm, 더 바람직하게는 10~100nm이다. 위 범위를 만족하는 경우, 기판의 단차로 인해 가스 차단막이 형성되지 않는 현상을 방지할 수 있어 바람직하다.

플렉서블 가스차단용 패브릭 기판은 강연도 30~80mm, 방추도 100~140°의 특성을 가진다. 강연도 및 방추도가 위 범위의 값을 가지면, 패브릭 기재의 특성을 그대로 유지한다고 볼 수 있다. 또한 필름 대비 다양한 곡면 형태에 적용이 가능하여 플렉서블 기판의 사용에 있어 디자인 자유도를 부여할 수 있어 바람직하다.

다음으로, 본 발명의 플렉서블 가스차단용 패브릭 기판의 제조방법에 대해 설명한다. 플렉서블 가스차단용 패브릭 기판에서 설명한 내용은 플렉서블 가스차단용 패브릭 기판의 제조방법에 포함된다.

본 발명에 따른 플렉서블 가스 차단용 패브릭 기판의 제조방법은 패브릭 기재에 점착제를 코팅하는 단계; 점착제가 코팅된 패브릭 기재에 필름을 적층하는 단계; 필름이 적층(lamination)된 패브릭 기재를 캘린더링(Calendering)하는 단계; 및 필름 상에 평탄화막을 코팅하는 단계를 포함한다. 도 2는 본 발명의 플렉서블 가스 차단용 패브릭 기판의 제조 공정 흐름을 간략하게 나타낸 도면이다.

먼저 패브릭 기재에 점착제를 코팅하는 단계에 대해 설명한다.

점착제는 스핀코팅, 슬롯코팅 또는 바코팅 방식을 이용하여 코팅할 수 있으며, 점착제층의 두께가 1~5㎛가 되도록 도포하는 것이 적합하다. 단 패브릭 기재의 평활도(Ra)가 5㎛ 이상인 경우에는, 점착제의 두께가 5~10㎛가 적합하다.

패브릭 기재에 점착제를 코팅하는 단계를 통해서, 패브릭 기재가 가지는 특성인 우븐 지오메트리(woven geometry)를 평탄화하고 필름과 접착이 가능하게 된다.

다음으로 점착제가 코팅된 패브릭 기재에 필름을 적층하는 단계에 대해 설명한다.

필름의 적층은 50~150℃, 바람직하게는 70~150℃, 더 바람직하게는 80~150℃인 것이며, 2.0~5.0Kg/cm² 조건에서 실시한다. 필름이 적층된 패브릭 기재는 50~150℃, 바람직하게는 50~120℃, 더 바람직하게는 50~100℃ 조건에서 1~3일간 숙성 단계에 추가로 제공될 수도 있다. 이를 통해, 필름과 패브릭 기재 간의 박리 현상을 최소화할 수 있다.

다음으로 패브릭 기재에 필름이 적층된 패브릭 기판을 캘린더링하는 단계에 대해 설명한다.

패브릭 기재에 필름이 적층된 패브릭 기판을 캘린더링 공정에 제공한다. 캘린더링 공정은 캘린더를 이용하여, 40~180℃, 바람직하게는 60~170℃, 더 바람직하게는 70~160℃에서, 1.5~3.5kg/cm²의 조건에서 진행하는 것이 바람직하다. 위 범위로 할 경우 패브릭 기재의 열적 안정성이 향상되고 적층된 필름과의 접착력이 향상하여 바람직하다.

캘린더링된 패브릭 기판의 열팽창계수(CTE)는 5~50ppm/℃, 바람직하게는 5~30ppm/℃, 더 바람직하게는 5~25ppm/℃를 가진다. 낮은 열팽창계수는 패브릭 기판에 향상된 열 안정성과 치수 안정성을 부여한다.

마지막으로 캘린더링된 패브릭 기판의 필름 상에 평탄화막을 코팅하는 단계에 대해 설명한다.

평탄화막은 패브릭 기판의 평활도를 최적화하기 위한 것이다. 평탄화막은 스핀코팅, 슬롯코팅 또는 바코팅 방식을 이용하여 형성시킬 수 있다. 코팅 후 평탄화막은 저온에서 경화시키는 것이 바람직하다. 예컨대, 80~160℃, 바람직하게는 80~140℃, 더 바람직하게는 80~120℃의 조건에서 경화시킬 수 있다. 위와 같은 온도에서 경화시킬 경우 패브릭 기판의 열적 변형없이 평탄화 막을 형성하고 기판의 평활도를 최적화하여 바람직하다.

상술한 바에 따라 제조된 본 발명의 플렉서블 가스차단용 패브릭 기판은 섬유 고유의 특성인 강연도는 30~80mm, 방추도는 100~140°의 특성을 유지할 수 있다.

또한 플렉서블 가스차단용 패브릭 기판은 높은 평활도, 열 안정성, 치수 안정성으로 가스 차단막 형성시 기판의 단차와 치수 변화에 의해 차단막이 형성되지 않는 현상 및 핀홀(pin hole) 발생을 방지할 수 있다. 따라서, 본 발명의 플렉서블 가스차단용 패브릭 기판 상에 가스 차단성이 우수한 가스 차단막을 형성하는 것이 가능하다.

이하, 본 발명을 실시예를 들어 상세히 설명하나, 본 발명이 이에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.

<실시예>

폴리에틸렌나프탈레이트로 이루어진 두께 75㎛의 패브릭 기재 상에 슬롯코팅 방식으로 아크릴계 점착제를 5㎛ 미만으로 코팅하였다. 그리고 나서 폴리에틸렌나프탈레이트로 이루어진 23㎛ 필름을 이용하여 90℃, 2.0kg/cm², 60m/min의 속도로 적층시킨 후, 60℃에서 3일간 숙성시켰다. 이후 제작된 패브릭 기판을 150℃, 3.0kg/cm²의 조건에서 캘린더링 공정에 제공하였다. 캘린더링 후 패브릭 기판의 열팽창계수(CTE)를 측정하였다. 그 결과를 도 3에 나타내었다. 열팽창계수는 10ppm/℃ 미만으로 열 안정성 및 치수 안정성이 매우 우수한 것으로 나타났다.

이후 패브릭 기판의 필름 적층면에 에폭시기가 있는 실란계 수지를 상온에서 슬롯코팅 방식으로 코팅하였다. 150℃에서 3분간 경화 건조하였다. 경화 공정 시에 동시에 기판의 지오메트리(geometry)를 메우기 위해 평탄화막의 유동을 진행하였다. 평탄화막을 형성시킨 후, 평활도(Ra)를 측정한 결과, 값은 83nm였다. 제조된 패브릭 기판의 박막 두께, SEM(Scanning Electron Microscope) 단면 이미지를 도 4에 나타내었다.

제조된 패브릭 기판 상에 SiN층, SiO층 및 실란계 고분자층이 순차적으로 적층된 가스 차단막을 형성시켰다.

패브릭 기판 상에 형성된 가스 차단막의 산소투과도를 측정하고, 그 측정 결과를 도 5에 나타내었다. 도 5에 따르면, 산소투과도 값이 5.2 x 10^-2 g/m²·day로 나타난 것을 확인할 수 있다.

<비교예 1>

통상의 제조방법에 따라 제조된 100㎛의 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름 기재를 별도의 처리를 하지 않고 플렉서블 기판으로서 사용하였다. 가스차단막은 실시예와 동일하게 형성시킨 후 투습율을 평가하였다.

<비교예 2>

50D36F210T의 구조를 갖도록 직조 형태로 제직된 폴리에틸렌테레프탈레이트 패브릭을 별도의 처리를 하지 않고, 플렉서블 기판으로서 사용하였다. 가스차단막은 실시예와 동일하게 형성시킨 후 투습율을 평가하였다.

<평가예>

실시예 및 비교예 1-2에서 얻어진 기판에 대해 평가하고, 평가 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

평가는 다음과 같은 방법으로 실시하였다.

(1) 열팽창계수(CTE)

열팽창 계수(CTE)에 의해 측정되는 상기에서 제조된 패브릭 기판의 치수 안정성을 다음과 같이 측정한다.

열기계적 분석기 PE-TMA-7(퍼킨 엘머(Perkin Elmer))을 온도, 변위, 힘, 고유 변형(eigen deformation), 기준 및 온도 조정에 대한 공지된 절차에 따라 보정하고 점검한다. 신장 분석 클램프를 사용하여 섬유를 검사한다. 매우 낮은 계수의 팽창 시편(석영)을 사용하여 신장 클램프에 요구되는 기준을 얻고, CTE 값이 널리 공지되어 있는 표준 물질, 예를 들어 순수 알루미늄 포일을 사용하여 CTE 정밀도 및 정확도를 평가한다. 원 필름 샘플 내의 공지된 배향 축으로부터 선택되는 시편을 대략 12mm의 클램프 분리를 사용하여 시스템에 탑재하고, 5mm 폭에 대해 75mN의 인가력을 가한다. 일관된 장력을 확보하기 위해서 섬유 두께의 변화에 대해 인가력이 조정되고, 섬유는 분석 축을 따라 구부러지지 않게 한다. 시편 길이를 23℃의 온도에서 측정한 길이에 대해 표준화한다. 시편을 안정화시킨 후, 5℃/분으로 30℃에서 180℃로 가열한다. CTE 값(α)은 하기 식으로부터 유도된다:

α= L / (L × (T2-T1))

상기 식 중, L은 온도 범위 (T2-T1)에 대해 측정한 시편 길이의 변화이고, L은 23℃에서의 원 시편 길이이다. CTE 값은 Tg 온도까지 신뢰성이 있는 것으로 간주되어, 언급된 온도 범위의 상한은 시험 샘플의 Tg의 바로 아래이나 열 안정성이 확보되는 온도 범위까지 측정 가능하다. 23℃로 표준화된 온도와 표본 길이의 변화(%)의 함수로 데이타를 플롯팅할 수 있다.

(2) 방추도

직물에 압력이 가해졌을 때 생성된 구김이 다시 회복되는 정도에 관한 것으로, 값이 높을수록 회복력이 우수함을 나타낸다.

측정 방법은 KS K 0550 직물의 방추도 시험방법을 사용하였다. 시험방법에 따라 시험편은 4×1.5cm로 시편을 제작하고 시험장치로 몬산토 시험기를 사용한다. 시험편을 금속판 사이에 끼운 후, 플라스틱 프레스에 끼운 다음 플라스틱 프레스 위에 500g 추를 5분간 올려 놓고 몬산토 시험기에 금속판+시험편을 끼워 5분 경과 후, 시료의 벌어진 각도(방추도)를 측정한다.

(3) 강연도

패브릭 원단의 뻣뻣함과 부드러움의 정도를 나타내는 척도로, 천의 움직임에 대한 저항성(유연성)을 평가한다.

천의 촉감과 드레이프성에 영향을 미치며, 캔틸레버 방법으로 측정(ISO 4064:2011)하며, 캔틸레버 방법은 시험편을 41.5도 경사면에 두고 시험편의 앞끝이 닿는 길이를 측정하는 것이다. 값이 작을수록 강연도 특성이 우수함을 나타낸다.

표 1

위 표 1에 따르면, 본 발명에 따른 패브릭 기판은 열팽창 계수가 낮아서 우수한 치수 안정성을 가지고 있다. 또한 평활도는 무처리 필름 기판과, 방추도 및 강연도는 무처리 패브릭 기판에 가까운 것으로 나타났다. 투습율(WVTR)은 무처리 필름이나 패브릭에 비하여 현저하게 우수한 것으로 나타났다. 이는 패브릭 기판의 높은 평활도로 인해, 가스 차단막이 잘 형성된 것을 확인시켜 주는 것으로 해석된다.

Claims

패브릭 기재;

상기 패브릭 기재 상에 코팅된 점착제층;

상기 점착제층 상에 적층된 필름; 및

상기 필름 상에 적층된 평탄화막을 포함하는 플렉서블 가스 차단용 패브릭 기판.
제1항에 있어서,

상기 필름은 상기 패브릭 기재와 동일 소재인 것을 특징으로 하는 플렉서블 가스 차단용 패브릭 기판.
제1항에 있어서,

상기 패브릭 기재는 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethylene terephthalate), 폴리에틸렌나프탈레이트(polyethylenenaphthalate), 폴리에틸렌(polyethylene), 나일론(nylon) 및 아크릴(acryl)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 소재로 된 직물인 것을 특징으로 하는 플렉서블 가스 차단용 패브릭 기판.
제1항에 있어서,

상기 점착제는 아크릴계 점착제, 우레탄계 점착제 및 실리콘계 점착제로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 성분을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 플렉서블 가스 차단용 패브릭 기판.
제1항에 있어서,

상기 필름은 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethylene terephthalate), 폴리에틸렌나프탈레이트(polyethylenenaphthalate), 폴리에틸렌(polyethylene), 나일론(nylon) 및 아크릴(acryl)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 성분을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 플렉서블 가스차단용 패브릭 기판.
제1항에 있어서,

상기 평탄화막은 실란(silane), 폴리우레탄(polyurethane), 폴리카보네이트(polycarbonate), 아크릴레이트(acrylate) 계열의 고분자, 에폭시(epoxy) 계열의 고분자 및 아민(amine) 계열의 올리고머(oligomer) 및 비닐(vinyl) 계열의 고분자로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 플렉서블 가스차단용 패브릭 기판.
제6항에 있어서,

상기 실란은 모노실란(monosilane, SiH₄), 디실란(disilane, Si₂H₆), 트리실란(torisilane, Si₃H₈) 및 테트라 실란(tetrasilane, Si₄H₁₀)으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 플렉서블 가스차단용 패브릭 기판.
제6항에 있어서,

상기 실란은 에폭시기(epoxy), 알콕시기(alkoxy), 비닐기(vinyl), 페닐기(phenyl), 메타크릴옥시기(methacryloxy), 아미노기(amino), 클로로실란기(chlorosilanyl), 클로로프로필기(chloropropyl) 및 메르캅토기(mercapto)로 이루어진 군에서 선택되는 작용기를 1종 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 가스차단용 패브릭 기판.
제6항에 있어서,

상기 평탄화막은 규소, 알루미늄, 티탄 및 지르코늄으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 원소를 포함하는 금속 산화물, 비금속 산화물, 질화물 또는 질산염 구조를 가지는 성분을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 가스차단용 패브릭 기판.
제1항에 있어서,

상기 패브릭 기판의 강연도는 30~80mm, 방추도는 100~140°인 것을 특징으로 하는 플렉서블 가스차단용 패브릭 기판.
패브릭 기재에 점착제를 코팅하는 단계;

상기 점착제가 코팅된 패브릭 기재에 필름을 적층하는 단계;

상기 필름이 적층된 패브릭 기재를 캘린더링하는 단계; 및

상기 필름 상에 평탄화막을 코팅하는 단계를 포함하는 플렉서블 가스차단용 패브릭 기판의 제조방법.
제11항에 있어서,

상기 상기 필름은 상기 패브릭 기재와 동일 소재인 것을 특징으로 하는 플렉서블 가스 차단용 패브릭 기판의 제조방법.
제11항에 있어서,

상기 패브릭 기재는 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethylene terephthalate), 폴리에틸렌나프탈레이트(polyethylenenaphthalate), 폴리에틸렌(polyethylene), 나일론(nylon) 및 아크릴(acryl)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 소재로 된 직물인 것을 특징으로 하는 플렉서블 가스 차단용 패브릭 기판의 제조방법.
제11항에 있어서,

상기 점착제는 아크릴계 점착제, 우레탄계 점착제 및 실리콘계 점착제로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 성분을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 플렉서블 가스 차단용 패브릭 기판의 제조방법.
제11항에 있어서,

상기 필름은 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethylene terephthalate), 폴리에틸렌나프탈레이트(polyethylenenaphthalate), 폴리에틸렌(polyethylene), 나일론(nylon) 및 아크릴(acryl)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 성분을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 플렉서블 가스 차단용 패브릭 기판의 제조방법.
제11항에 있어서,

상기 필름을 적층하는 단계는 50~150℃, 2.0~5.0Kg/cm² 조건에서 실시하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 가스 차단용 패브릭 기판의 제조방법.
제11항에 있어서,

상기 캘린더링(Calendering)은 40~180℃, 1.5~3.5kg/cm²의 조건에서 실시하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 가스 차단용 패브릭 기판의 제조방법.
제11항에 있어서,

상기 캘린더링(Calendering) 단계 후, 상기 패브릭 기재에 필름이 적층된 패브릭 기판의 열팽창계수(CTE)는 5~50ppm/℃인 것을 특징으로 하는 플렉서블 가스 차단용 패브릭 기판의 제조방법.
제11항에 있어서,

상기 평탄화막은 실란(silane), 폴리우레탄(polyurethane), 폴리카보네이트(polycarbonate), 아크릴레이트(acrylate) 계열의 고분자, 에폭시(epoxy) 계열의 고분자 및 아민(amine) 계열의 올리고머(oligomer) 및 비닐(vinyl) 계열의 고분자로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 플렉서블 가스 차단용 패브릭 기판의 제조방법.
제11항에 있어서,

상기 평탄화막을 코팅하는 단계에서, 상기 평탄화막을 코팅한 후 80~160℃에서 경화하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 가스 차단용 패브릭 기판의 제조방법.