WO2019054544A1

WO2019054544A1 - 폴리이미드 필름의 실리콘 코팅방법

Info

Publication number: WO2019054544A1
Application number: PCT/KR2017/010657
Authority: WO
Inventors: 김유신; 설경식; 김정환
Original assignee: (주)티디엘
Priority date: 2017-09-15
Filing date: 2017-09-27
Publication date: 2019-03-21
Also published as: KR20190030832A; CN111356537A; KR102008203B1

Abstract

본 발명은 차량용 내비게이션 등에 사용 가능한 폴리이미드 필름의 실리콘 코팅방법에 관한 것으로, 공급롤로부터 폴리이미드 필름을 풀어 공급하는 필름공급단계; 공급된 필름을 실리콘 액이 저장된 함침조를 통과시켜 실리콘을 함침시키는 함침단계; 실리콘이 함침된 함침 필름을 저온처리하는 제1저온처리단계; 저온처리 후 함침 필름을 고온처리하는 고온처리단계: 고온처리 후 함침 필름을 저온처리하는 제2저온처리단계; 저온처리된 실리콘 함침 필름을 권취롤에 권취하는 필름권취단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

폴리이미드 필름의 실리콘 코팅방법

본 발명은 폴리이미드 필름의 실리콘 코팅방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 폴리이미드 필름에 실리콘을 코팅하는 과정에서 불완전 응고되는 것을 방지하고, 탄성도 및 입자결속력이 강화될 수 있는 폴리이미드 필름의 실리콘 코팅방법에 관한 것이다.

일반적으로 폴리이미드(PI) 필름은 폴리이미드 수지를 필름화한 것으로, 폴리이미드 수지는 방향족 디안하이드라이드와 방향족 디아민 또는 방향족 디이소시아네이트를 용액중합하여 폴리아믹산 유도체를 제조한 후, 고온에서 폐환 탈수시켜 이미드 화하여 제조되는 고내열 수지를 일컫는다.

폴리이미드 수지는 불용, 불융의 초고내열성 수지로서 내열산화성, 내열특성, 내방사선성, 저온특성, 내약품성 등에 우수한 특성을 가지고 있어, 자동차 재료, 항공소재, 우주선 소재 등의 내열 첨단소재 및 절연코팅제, 절연막, 반도체, TFT-LCD의 전극 보호막 등 전자재료에 광범위한 분야에 사용되고, 최근에는 광섬유나 액정 배향막 같은 표시재료 및 필름 내에 도전성 필러를 함유하거나 표면에 코팅하여 투명전극필름 등에도 이용되고 있다.

이와 같이 폴리이미드 수지는 다양한 분야에서 사용되고 있으나, 기능성의 향상을 위해 폴리이미드에 실리콘 코팅을 하기도 한다.

그러나 실리콘 코팅을 위해 단순히 실리콘 액에 폴리이미드 필름을 함침시켜 코팅을 하는 경우 불완전 응고가 발생하는 문제가 있었다.

(특허문헌 01) 대한민국등록특허 제10-1049927호 : 실리콘 코팅된 플라스틱 본딩시트 및 그 제조방법

(특허문헌 02) 대한민국등록특허 제10-0651386호 : 폴리이미드 커버레이의 이형처리방법 및 상기 이형처리된폴리이미드 커버레이를 이용한 경연성 다층인쇄회로기판의 제조방법

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 폴리이미드 필름에 실리콘 코팅을 용이하고 견고하게 할 수 있는 폴리이미드 필름의 실리콘 코팅방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명에 따른 폴리이미드 필름의 실리콘 코팅방법은 공급롤로부터 폴리이미드 필름을 풀어 공급하는 필름공급단계와, 공급된 필름을 실리콘 액이 저장된 함침조를 통과시켜 실리콘을 함침시키는 함침단계와, 실리콘이 함침된 함침 필름을 저온처리하는 제1저온처리단계와, 저온처리 후 함침 필름을 고온처리하는 고온처리단계와, 고온처리 후 함침 필름을 저온처리하는 제2저온처리단계와, 저온처리된 실리콘 함침 필름을 권취롤에 권취하는 필름권취단계를 포함한다.

상기 실리콘 액을 함침할 때 함침온도가 20℃ 이하인 것이 바람직하다.

상기 함침조에 저장된 실리콘액을 냉각시켜 온도계의 측정값이 20℃에 도달한 다음 20분 이상 에이징한 후 상기 폴리이미드 필름을 상기 함침조에 통과시키는 것이 바람직하다.

상기 필름권취단계에서 실리콘 함침 필름이 권취롤에 권취되는 동안 실리콘 함침 필름을 급냉 처리할 수 있으며, 상기 실리콘 함침 필름의 급냉 처리는 제트스프레이에 의해 이루어지는 것이 바람직하다.

본 발명의 폴리이미드 필름의 실리콘 코팅방법에 따라 제조된 폴리이미드 필름은 실리콘의 코팅 과정에서 실리콘의 불완전 응고가 방지되며, 탄성도 및 입자결속력이 강해지는 이점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 폴리이미드 필름의 구조를 모식적으로 도시한 예시도이다.

도 2는 본 발명의 폴리이미드 필름의 실리콘 코팅방법에 따른 제조과정을 도시한 개념도이다.

도 3은 본 발명의 폴리이미드 필름의 실리콘 코팅방법에 따른 제조단계를 도시한 순서도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 폴리이미드 필름의 실리콘 코팅방법에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

도 1에는 본 발명의 폴리이미드 필름의 실리콘 코팅방법에 의해 제작된 실리콘이 함침된 폴리이미드 필름이 도시되어 있다.

도시된 것처럼 폴리이미드 필름(1)에 실리콘(2)이 함침되어 코팅되어 있으며, 일측에 이형막(3)이 형성된다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 폴리이미드 필름의 실리콘 코팅방법은 필름공급단계, 함침단계, 저온처리단계, 고온처리단계, 저온처리단계, 필름권취단계를 포함한다.

폴리이미드 필름(1)은 폴리아믹산 용액을 지지체에 캐스팅하여 이미드화 함으로써 필름을 얻는 방법을 통해 제조될 수 있다. 이 때 적용되는 이미드화법으로는 열이미드화법, 화학이미드화법, 또는 열이미드화법과 화학이미드화법을 병용하여 적용할 수 있다.

화학이미드화법은 폴리아믹산 용액에 아세트산무수물 등의 산무수물로 대표되는 탈수제와 이소퀴놀린, β-피콜린, 피리딘 등의 3급 아민류 등으로 대표되는 이미드화 촉매를 투입하는 방법이다. 열이미드화법 또는 열이미드화법과 화학이미드화법을 병용하는 경우 폴리아믹산 용액의 가열 조건은 폴리아믹산 용액의 종류, 제조되는 폴리이미드 필름(1)의 두께 등에 의하여 변동될 수 있다.

열이미드화법과 화학이미드화법을 병용하는 경우의 폴리이미드 필름(1)의 제조 예를 보다 구체적으로 설명하면, 폴리아믹산 용액에 탈수제 및 이미드화 촉매를 투입하여 지지체상에 캐스팅한 후 80~200℃, 바람직하게는 100~180℃에서 가열하여 탈수제 및 이미드화 촉매를 활성화함으로써 부분적으로 경화 및 건조한 후 겔 상태의 폴리아믹산 필름을 지지체로부터 박리하여 얻고, 상기 겔 상태의 필름을 200~400℃에서 5~400초간 가열함으로써 폴리이미드 필름(1)을 얻을 수 있다.

이렇게 얻어진 폴리이미드 필름(1)은 공급롤(10)에 권취되어 실리콘 코팅을 위해 재료를 공급하는 수단으로 사용될 수 있다.

필름공급단계(S100)에서는 공급롤(10)에 권취되어 있는 폴리이미드 필름(1)을 공급롤(10)로부터 풀어 후속공정이 이루어질 수 있도록 일정속도로 공급한다.

함침단계(S200)는 공급롤(10)에서 풀려나온 폴리이미드 필름(1)에 실리콘을 코팅하기 위해 함침시키는 단계이다.

도시된 것처럼 폴리이미드 필름(1)이 공급롤(10)에서 풀려나온 후 실리콘 액이 담긴 함침조(20)를 통과하게 함으로써 함침조(20)의 통과 과정에서 실리콘의 함침이 이루어진다.

폴리이미드 필름(1)이 함침조(20)의 실리콘액에 잠겨서 이동할 수 있도록 복수개의 가이드롤러를 이용해 폴리이미드 필름(1)의 진행경로를 가이드할 수 있으며, 폴리이미드 필름(1)은 함침조(20)의 실리콘액에 잠겼다가 나와서 후속공정을 진행하도록 이동하게 된다.

상기 함침조(20)에서 실리콘 액에 함침되는 시간은 공급롤(10)에서 필름이 공급되는 속도와 함침된 상태로 필름이 이동하는 이동거리로 조절할 수 있다.

아울러 상기 폴리이미드 필름(1)을 함침조(20)에 함침시킬 때 함침온도는 20℃ 이하가 되는 것이 바람직하다. 이는 함침조(20)의 온도가 20℃ 이상으로 상승되어 유지될 경우 실리콘 코팅액에 포함된 촉매가교제(Catalyst)에 의하여 함침조 안에서 실리콘의 응고가 먼저 진행될 수 있기 때문이다. 이로인해 코팅 처리단계에서 양호한 표면상태를 구현하기 힘들어지며, 따라서 함침조(20) 외부에 일반적인 냉각장치를 이용해 20℃ 이하로 온도를 유지해야 한다.

그리고 냉각장치를 이용해 함침조(20)에 저장된 실리콘액을 냉각시킬 때, 온도계를 통해 측정된 실리콘액의 온도가 20℃에 도달한 후 20분 이상 에이징한 다음 폴리이미드 필름(1)의 함침을 진행한다.

실리콘액이 20℃로 최초로 측정된 상태에서도 함침조(20)에 저장된 전체 실리콘액의 온도가 20℃에 도달하지 못했을 수 있다. 따라서 대류현상으로 실리콘액이 전체적으로 20℃ 이하로 냉각되기 까지 기다리기 위해 약 20분 이상 에이징한다.

폴리이미드 필름(1)이 함침조(20)를 통과한 후에는 저온처리기(30, 제1저온처리기), 고온처리기(40) 및 저온처리기(30, 제2저온처리기)에서 각각 저온처리, 고온처리 및 저온처리 단계를 거친다.

저온처리단계(S300)는 폴리이미드 필름(1)에 함침된 실리콘의 안정화 및 평활도를 위한 것이다.

저온처리단계(제1저온처리단계)에서는 함침조(20)를 통과하여 실리콘이 함침된 폴리이미드 필름(1)은 4 내지 6M/min의 속도로 저온처리기(30)를 통과하며 저온코팅처리가 진행된다. 이때 저온처리기(30)의 온도는 90℃ 내지 110℃ 전후로 유지된다.

고온처리단계(S400)에서는 저온처리기(30)를 통과한 폴리이미드 필름(1)을 4 내지 6min 의 속도로 고온처리기(40)를 통과시켜 실시하는데, 이 때, 고온처리기의 온도는 170℃ 내지 180℃ 전후로 유지되는 것이 바람직하다.

저온처리단계 및 고온처리단계의 진행 시 지정된 속도 및 온도 유지조건이 상기 조건과 다를 경우 실리콘의 불완전 응고가 나타나게 되므로 강도가 저하되거나 버블(bubble) 발생 등과 같이 제품의 표면 및 물질적 성질에 비정상적인 영향을 줄 수 있다.

저온처리단계(S500)(제2저온처리단계)에서 폴리이미드 필름(1)은 4 내지 6M/min의 속도로 저온처리기(30)를 통과하여 저온코팅처리가 진행된다. 이때 저온처리기(30)의 온도는 90℃ 내지 110℃ 전후로 유지된다.

후술할 것과 같이 폴리이미드 필름(1)은 권취롤(50)에서 급냉처리 되는데, 이러한 급냉처리 시 발생되는 습기가 실리콘 내부 입자를 분리시켜 갈라짐 현상이 발생할 수 있다, 이에 따라 본 발명에서는 고온에서 바로 급냉처리가 진행되는 것이 아니라 재차 저온처리 단계를 거치도록 하여 습기를 억제한다.

또한 이와 같이, 고온에서 응고된 실리콘 입자에 저온처리를 다시 진행함에 따라 실릴푸마레이트와 실릴말레이미드의 화학물과 폴리이미드 필름 간의 결속력이 증진되어 우수한 물성을 가지는 것이 가능하며, 그 내구성이 향상될 수 있다.

이렇게 실리콘이 함침된 폴리이미드 필름(1)은 저온처리와 고온처리를 거친 뒤에 재차 저온처리를 거쳐 권취롤(50)에 권취된다.

그리고 권취롤(50)에 권취되는 과정에서 급냉처리를 실시하는데, 급냉처리를 위해 권취롤(50)의 인근에 제트스프레이(60)를 설치하고, 상기 제트스프레이(60)를 통해 권취되는 필름을 급냉시킨다.

상기 제트스프레이(60)는 적정 분사거리의 70 내지 80% 정도의 거리에서 냉각제를 분사하도록 설치되는 것이 바람직하다.

즉, 예를 들어 설치된 제트스프레이의 적정 분사거리가 20cm라면, 본 작업을 위해 해당 제트스프레이를 권취롤에 감기는 폴리이미드 필름으로부터 약 14 ~ 16cm 이격된 위치에서 냉각제를 분사하도록 설치하는 것이 바람직하다.

아울러 권취롤(50)에 감김이 진행됨에 따라 폴리이미드 필름(1)의 표면이 제트스프레이(60)와 가까워지게 되므로 상기 제트스프레이(60)를 상기 권취롤(50)의 중심으로부터 방사상의 방향을 따라 이동 가능하게 설치되는 이동부재에 장착하여 제트스프레이(60)를 이동 가능하게 지지하는 것이 바람직하다.

이렇게 권취롤(50)에 감기는 필름을 급냉처리함으로써 필름의 탄성도 및 입자결속력이 강화된다.

이상에서 설명한 본 발명에 따른 폴리이미드 필름(1)의 실리콘 코팅 방법에 따르면 실리콘을 함침시킨 후 저온처리 및 고온처리를 거친 후 재차 저온처리를 거치고, 권취되는 과정에서 급냉시킴으로써 실리콘의 불완전 응고가 방지되고 탄성도 및 입자결속력이 강화된 필름을 제조할 수 있다.

제시된 실시예들에 대한 설명은 임의의 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 이용하거나 또는 실시할 수 있도록 제공된다. 이러한 실시예들에 대한 다양한 변형들은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자에게 명백할 것이며, 여기에 정의된 일반적인 원리들은 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 그리하여, 본 발명은 여기에 제시된 실시예들로 한정되는 것이 아니라, 여기에 제시된 원리들 및 신규한 특징들과 일관되는 최광의의 범위에서 해석되어야 할 것이다.

Claims

공급롤로부터 폴리이미드 필름을 풀어 공급하는 필름공급단계;

공급된 필름을 실리콘 액이 저장된 함침조를 통과시켜 실리콘을 함침시키는 함침단계;

실리콘이 함침된 함침 필름을 저온처리하는 제1저온처리단계;

저온처리 후 함침 필름을 고온처리하는 고온처리단계:

고온처리 후 함침 필름을 저온처리하는 제2저온처리단계;

저온처리된 실리콘 함침 필름을 권취롤에 권취하는 필름권취단계를 포함하는 폴리이미드 필름의 실리콘 코팅방법.
제1항에 있어서,

상기 실리콘 액을 함침할 때 실리콘 액의 온도가 20℃ 이하인 것을 특징으로 하는 폴리이미드 필름의 실리콘 코팅방법.
제2항에 있어서,

상기 함침조에 저장된 실리콘액을 냉각시켜 온도계의 측정값이 20℃에 도달한 다음 20분 이상 에이징한 후 상기 폴리이미드 필름을 상기 함침조에 통과시키는 것을 특징으로 하는 폴리이미드 필름의 실리콘 코팅방법.
제1항에 있어서,

상기 필름권취단계에서 실리콘 함침 필름이 권취롤에 권취되는 동안 실리콘 함침 필름을 급냉 처리하는 것을 특징으로 하는 폴리이미드 필름의 실리콘 코팅방법.
제4항에 있어서,

상기 실리콘 함침 필름의 급냉 처리는 제트스프레이에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 폴리이미드 필름의 실리콘 코팅방법.