KR20140128332A - 시트의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

전기전도성 시트의 제조방법으로서, 상기 시트는 기판, 특히 종이로 제조된 기판 및 전기전도층을 포함하고; 상기 제조방법은 a) 플라스틱 필름, 항접착 코팅 및 기저층(18)을 포함하는 다층 구조체를 제조하는 단계, 여기서 상기 항접착 코팅은 상기 플라스틱 필름과 상기 기저층 사이에 삽입됨; b) 상기 다층 구조체 및 상기 기판을 교차적층하는 단계; 및 c) 상기 기저층으로부터 상기 플라스틱 필름 및 상기 항접착 코팅을 제거하는 단계를 포함하고; d1) 상기 기저층에 전기전도성 필름을 쌓는 단계, 또는 d2) 상기 기저층에 전기적 특성을 갖는 하나 이상의 잉크로 인쇄하는 단계, 여기서 상기 기저층은 상기 층의 총 건조물 중량에 대해 건조 중량으로 15% 초과의 비율을 갖는 결합제 베이스를 포함하는 인쇄가능층임;로 이루어진 추가적 단계에 의해 상기 기저층이 전기전도성물질층이거나 전기전도층에 의해 커버되는 것을 특징으로 하는 제조방법.

Description

시트의 제조방법{METHOD FOR PRODUCING A SHEET}
본 발명은 전기전도성 시트의 제조방법에 관한 것으로서, 상기 시트는 기판, 특히 종이로 제조된 기판, 및 전기전도층을 포함한다. 또한, 본 발명은 한 면이 상기 면의 나머지 부분보다 더 큰 평활도(smoothness)를 갖는 구역을 포함하는 시트의 제조방법에 관한 것으로서, 상기 구역은 상기 면의 면적보다 적은 면적에 펼쳐지고, 전기전도층이거나 전기전도층에 의해 커버될 평활외부층을 포함한다. 상기 시트는 특히 전자장치에서의 응용, 예를 들어 인쇄된 전자장치에 사용되기에 적합하지만, 이에 제한되지는 않는다.
플라스틱 필름, 인쇄가능층, 상기 플라스틱 필름과 상기 인쇄가능층 사이에 삽입되는 항접착층을 포함하는 다층 구조체를 제조하는 단계; 상기 다층 구조체 및 상기 기판을 교차적층(cross-laminate)하는 단계; 상기 인쇄가능층에서 상기 플라스틱 필름을 제거하는 단계; 및 그 후 전기적 특성을 갖는 잉크를 포함하는 상기 인쇄가능층을 인쇄하는 단계를 포함하는 방법을 사용하여, 인쇄된 전자장치용 시트를 제조하는 것은 이미 공지된바 있다.
그러나, 전기전도성 입자를 포함하는 잉크에 의해 인쇄되지만, 상기 입자는 연속적인 전기전도층을 형성할 수 있도록 서로 상호연결되지 않기 때문에, 상기 시트는 제조된 후에 반드시 전기전도성을 띄지는 않는다.
인쇄된 전자장치는 전자칩, 예를 들어 RFID형의 전자칩과 같은 전자부품을 제조하기 위한 목적으로 플라스틱 필름과 같은 유연하고 잘 구부러지는 지지체에 전기전도층을 쌓는 것으로 구성된다.
그러나, 플라스틱 필름(예를 들어, PEN 및 PET으로 제조된 것)은 인쇄된 전자장치에 있어서 특히 흥미로운 낮은 표면 거칠기를 갖지만, 상기 플라스틱 필름은 열적으로 매우 안정적이지는 않고 상대적으로 비싸다(상기 필름의 비용은 약 4 유로/m2 이상임).
본 발명은 종래 기술의 문제점 및 필요에 대해 단순하고 효과적이며 경제적인 해결책을 제공하기 위한 것으로, 시트, 특히 종이 베이스를 갖고 전기전도층을 포함하는 시트의 제조방법을 제공하기 위한 것이다.
플라스틱 필름과 달리, 종이 및 종기 베이스를 갖는 시트는 더 경제적이고, 더욱이 재활용될 수 있고 열적으로 더욱 안정적이라는 이점이 있다. 또한, 인쇄된 전자장치를 위해 시트 또는 종이를 사용하는 것은 매우 큰 인쇄된 표면을 실현시킬 수 있게 하는데, 이는 플라스틱 필름을 사용하여서는 획득하기 더욱 어렵다. 더욱이, 시트 또는 종이는 제조된 직후에 전자장치에서의 응용을 위해 인쇄될 수 있는데, 즉 연속적인 공정(롤-투-롤(roll-to-roll) 공정)에 따라 종이의 제조장치 바로 다음에 인쇄기가 배열될 수 있다. 또한, 백색의 유광 플라스틱 필름보다 백색의 유광 종이를 획득하는데 더 쉬운데, 이는 플라스틱 필름에 의해서는 유광 및 백색 특성의 조합을 획득하기 어렵기 때문이며, 또한 플라스틱 필름을 수성 매질 중의 코팅 조성물에 의해 커버하는 것은 친수성 성질을 갖는 종이에 비해 더 어렵다.
본 발명은 하나 이상의 전기전도층을 포함하는 시트의 제조방법에 관한 것으로서, 상기 시트는 기판(24), 특히 종이로 제조된 기판(24)을 포함하고, 상기 기판의 적어도 한 면은 상기 전기전도층을 포함하는 하나의 층 또는 복수의 중첩층에 의해 적어도 부분적으로 커버되며;
상기 제조방법은 하기 단계를 포함하고:
a) 적어도 플라스틱 필름(14), 항접착 코팅(16) 및 기저층(18)을 포함하거나, 플라스틱 필름(14), 항접착 코팅(16) 및 기저층(18)으로 구성되는 다층 구조체(12)를 제조하거나 제공하는 단계, 여기서 상기 항접착 코팅은 상기 플라스틱 필름의 한 면과 상기 기저층 사이에 삽입됨,
b) 상기 기판의 한 면 및/또는 상기 플라스틱 필름의 반대쪽에 위치하는 상기 다층 구조체의 면에 접착제를 도포하고, 상기 기판의 면을 상기 다층 구조체의 면에 가하여, 상기 다층 구조체 및 상기 기판을 교차적층하는 단계, 및
c) 상기 기저층으로부터 상기 플라스틱 필름 및 상기 항접착 코팅을 제거하는 단계;
상기 기저층은 하기로 이루어진 추가적인 단계에 의해 전기전도층으로 커버된다:
d1) 전기전도성 필름을 상기 기저층에 쌓는 단계, 또는
d2) 상기 기저층에 전기적 특성을 갖는 하나 이상의 잉크로 인쇄하고, 상기 인쇄된 시트에 어닐링 열처리를 가하여, 전기전도성 잉크층을 형성시키는 단계, 여기서 상기 기저층은 결합제 베이스를 갖는 인쇄가능층이고, 상기 결합제 베이스의 비율은 상기 층의 총 건조물 중량에 대해 건조 중량으로 15% 이상임.
상기 기저층은 예를 들어 도파관(wave guide)을 형성하는 광학 및/또는 광전자(opto-electronic) 층일 수 있다.
상기 응용예에서, 시트의 제조를 위한 시트 및 기판은 얇은 구성요소(두께는 1mm를 초과하지 않고, 예를 들어 0.5mm임), 더욱 바람직하게는 유연하고 및/또는 잘 구부러지는 것을 의미한다.
본 발명에 따른 방법은 원하는 특성을 포함하는 시트를 제조하기 위해, 시트의 기저층의 성질에 따라 적어도 3가지의 개별적인 선택적 구현예를 정의한다.
기저층은 전기전도성 소재를 포함하거나, 전기전도성 소재에 포함될 수 있으며, 따라서 전기전도층 자체를 정의할 수 있다. 상기 기저층은 예를 들어 금속층으로 형성될 수 있다.
선택적으로는, 상기 기저층은 전기전도층에 의해 커버될 수 있고, 보통 전기전도성 필름 또는 전기전도성 잉크층인 전기전도층에 의해 커버될 수 있다. 후자의 경우, 기저층은 전기적 특성을 갖는 잉크에 의해 인쇄되고, 그 후 가능하게는 상기 기저층 상에 연속적인 전기전도성 잉크층을 형성하기 위해 어닐링 단계가 가해지는 인쇄가능층이다. 전기적 특성을 갖는 잉크는 나노입자 및/또는 분자와 같은 전도성 성분을 포함하는 잉크이고, 상기 성분은 상기 잉크에 의해 인쇄된 시트(가능하게는 어닐링 단계가 가해짐)에 전기전도성을 부여한다.
본 발명자는 상기의 구현예가 뛰어난 전기전도성을 가지는 시트를 제조할 수 있게 한다는 것을 관찰하였다. 본 발명의 특정 구현예에서, 상기 방법은 0.3Ω/sq 미만, 더욱 바람직하게는 0.15Ω/sq 미만, 예를 들어 약 0.05Ω/sq의 스퀘어 당 저항을 가지는 전기전도층을 포함하는 시트, 즉 뛰어난 전기전도성을 가지는 시트를 획득할 수 있게 한다. 상기 파라미터는 소위 "4-팁(tip) 장치"라는 장치에 의해 측정될 수 있다. 상기 파라미터의 측정방법은 하기에서 더욱 자세하게 설명될 것이다.
본 발명의 상기 3가지 구현예는 특히 전기전도성 시트, 즉 예를 들어 전자장치에 사용되기 위한 목적에 충분한 전기전도성을 갖는 시트의 제조에 공통점이 있다.
상기 구현예에서, 전기전도층에는 특정 패턴에 따라 시트 상에 전자회로 등을 수행하기 위한 추가적인 레이저 어블레이션(laser ablation) 단계가 가해질 수 있다.
본 발명에 따른 방법은 평활한(smooth) 기저층(또는 약간 거침) 및 광택을 갖는 전기전도층을 포함하는 시트를 제조할 수 있게 한다. 획득된 평활도(smoothness)는 종래 방법을 통해 제조된 시트 또는 종이의 평활도 보다 크고, 전자장치의 분야에서 사용될 시트에 대해 충분하다. 본 발명의 방법에 따라 획득된 시트의 거칠기(roughness)(AFM)는 예를 들어 약 10 nm이다.
또한, 상기 기저층이 인쇄가능한 경우, 인쇄 후에 잉크의 광학 밀도가 시간이 흘러도 상대적으로 일정하게 유지된다는 점이 관찰될 수 있다. 시트 상의 잉크의 광학 밀도가 더 많이 증가할수록/차이날수록, 잉크가 시트로 더욱 깊숙하게 침투하고, 따라서 상기 잉크는 시트의 표면에 덜 남으며, 이는 시트의 인쇄된 표면이 잉크가 표면에 남는 시트의 무공성(또는 "닫힘") 표면과 달리 상대적으로 다공성(또는 "열림")이다는 점을 의미한다.
인쇄된 전자장치의 경우, 기저층이 전기적 특성을 갖는 잉크에 의해 인쇄될 때, 잉크 중 시트의 기공으로 침투한 부분은 전도에 기여하지 않기 때문에 기저층은 다공성이 가능한 낮은 것(즉, 가능한 닫힘)이 중요하다. 이를 위해, 본 발명의 범위 내에서, 상기 인쇄가능한 기저층은 상기 층의 총 건조물 중량에 대해 건조 중량으로 15% 이상인 결합제 비율을 갖는다. 상기 결합제 비율은 상기 층의 총 건조물 중량에 대해 건조 중량으로 20% 이상일 수 있다. 이는 상기 층의 총 건조물 중량에 대해 건조 중량으로 예를 들어 15 내지 100%, 더욱 바람직하게는 20 내지 100%이다. 이는 상기 층의 총 건조물 중량에 대해 건조 중량으로 15 내지 50%(또는, 20 내지 50%), 더욱 바람직하게는 15 내지 40%(또는, 20 내지 40%), 가장 바람직하게는 15 내지 30%(또는, 20 내지 30%)일 수 있다. 상기 기저층이 상기 층의 총 건조물 중량에 대해 건조 중량으로 100%를 포함하는 경우, 상기 층은 어떠한 안료도 포함하지 않는다.
인쇄된 전자장치를 위한 다양한 종류의 응용예가 존재하지만, 하기의 6가지가 주된 것이다:
- 전도성 트랙, 저항기, 커패시터 및 트랜지스터를 포함하는 인쇄된 회로;
- 광전지;
- 스크린(일렉트로크로믹(electrochromic) 또는 LCD);
- 멤브레인 키보드(membrane keyboards); 이때 상기 시트는 난연성을 띄도록 구성성분을 포함하거나 특정 처리를 가할 수 있고, 상기 시트는 예를 들어 삼수산화알루미늄형의 난연제, 예를 들어 Alcan Chemicals사의 BACO FRF40®(시트의 중량 중 30%의 BACO FRF40®는 M1 또는 M2 화재 등급을 획득할 수 있게 함)를 포함할 수 있음; 녹말에 대해 50% 비율의 인/암모늄 염 형태의 사이즈 프레스 제품(size press product)이 또한 첨가될 수 있음; 예를 들어 암모늄 폴리포스페이트, 삼산화안티몬, 암모늄 설파메이트 등의 베이스를 갖는 다른 제품들이 또한 사용될 수 있음;
- OLED(유기 발광 다이오드)는 발광 물질이 유기 물질인 발광 소자임; 전류가 상기 물질을 통과하는 경우, 상기 물질은 빛의 근원이 됨;
- "스위치" 멤브레인은 접촉을 통해 순간적인 연결을 만듬; 전도성 잉크는 폴리에스테르 또는 폴리카보네이트 형의 잘 구부러지는 지지체에 쌓임; 돔(dome)이 형성되고 버튼의 활성 요소를 구성함; 압력의 효과에 의해, 상기 돔은 변형되고 회로를 닫음; 상기 기술은 휴대전화, 카메라, 제어 판넬, 장난감 등에 사용됨; 및
- RFID(Radio Frequency IDentification) 라벨(스마트 라벨 또는 칩으로도 불림), 태그 또는 트랜스폰더(transponder) 라벨은 라디오 신호를 수신하고 반응으로써 다른 라디오 신호를 반송하는 정보를 포함하는 장비 조각임.
인쇄된 전자장치를 전문으로 하는 해당 분야의 통상의 기술자는 상기한 종류의 전자부품을 제조하기 위해 필요한 상기 시트 또는 상기 다층 구조체의 다양한 층을 결정할 수 있고, 또한 본 발명에 따른 방법에 의해 획득된 상기 시트 내 상기 층 각각의 배열을 결정할 수 있다. 상기 다양한 층은 본 발명에 따른 시트에 인쇄된 전자장치를 위한 플라스틱 필름에 유사한 층을 쌓기 위해 종래에 사용되던 것과 동일한 기법에 의해 쌓아질 수 있다.
하기의 정보는 실질적으로 본 발명에 따른 방법의 a) 단계 내지 c) 단계에 관한 것이다.
시트의 다층 구조체는 인쇄가능한 시트의 제조방법을 실시하기 전에 제조될 수 있다. 이와 같은 경우, 다층 구조체는 시트의 제조방법을 수행하기 위해 부가된다.
본 발명에 따르면, 기저층은 소위 "도너(donor)"라고 불리는 플라스틱 필름 상에 제조되고, 이 단계에서 다층 구조체에 포함되는 상기 기저층은 그 후 소위 "리시버(receiver)"라고 불리는 기판으로 이동한다. 상기 기법은 플라스틱 필름의 펼활성을 기저층으로 전달될 수 있도록 하며, 따라서 상기 기저층의 평활성은 사용되는 기판의 평활성에 의존하지 않는다. 따라서, 본 발명은 플라스틱 필름의 표면 마감을 임의의 기판으로 이동시킬 수 있게 한다. 다시 말해, 본 발명은 유리하게는 거친 종이 및/또는 예를 들어 0.9 cm3/g, 또는 1.10 cm3/g 이상의 상대적으로 큰 벌크(bulk)를 갖는 종이와 같은 임의의 기판을 사용하여, 제조되는 시트에 플라스틱 필름을 포함시키지 않고, 상대적으로 평활한 시트를 제조할 수 있게 한다. 또한, 상기 기판은 투사지(tracing paper), 전통지, 경량지, 코팅지, 카드스톡지(card stock paper), 전코팅지, 시트 또는 플라스틱 필름, 유리 슬라이드 또는 시트, 판금(sheet metal)과 같은 금속의 시트, 목판, 섬유 등일 수 있다.
상기 응용예에서, 시트의 제조를 위한 시트 및 기판은 시트의 제조를 위한 시트 및 기판은 얇은 구성요소(두께는 500㎛를 초과하지 않음), 더욱 바람직하게는 유연하고 및/또는 잘 구부러지는 것을 의미한다.
본 발명에 따른 방법의 범위에서 제조되거나 첨가된 본 발명의 다층 구조체는 특히 하부 플라스틱 필름, 항접착 중개(intermediary) 코팅 및 상부 기저층을 포함하거나, 이들에 의해 구성된다. 상기 항접착 코팅은 상기 플라스틱 필름의 상부면의 적어도 일부를 커버하고, 상기 기저층은 상기 항접착 코팅의 상부면의 적어도 일부를 커버한다.
플라스틱 필름은 기저층을 제조하기 위한 지지체로서 사용된다. 상기 필름은 최종 생성물, 즉 시트에는 남지 않기 때문에, 재활용될 수 있다. 기저층에 의해 정해지는 시트의 평활면의 표면 품질은 플라스틱 필름의 상부면(기저층 쪽에 위치함)의 표면 품질에 따르기 때문에, 상기 필름의 상부면은 유리하게는 가능한 평활하다. 다시 말해, 상기 다층 구조체의 플라스틱 필름이 평활할수록, 획득된 시트가 평활하다.
플라스틱 필름은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리락트산-베이스 폴리머(PLA), 셀룰로스 베이스를 갖는 임의의 폴리머 등의 필름 중에서 선택된다. 필름은 예를 들어 약 12㎛의 두께를 갖는다.
기저층 쪽에 위치하는 필름의 면은 더욱 바람직하게는 평활하고, 10,000s Bekk 초과의 평활도를 가질 수 있다.
플라스틱 필름의 두께, 경도 및 유리전이온도는 기저층의 특징에 약간의 영향만을 미치거나 영향을 미치지 않는다. 플라스틱 필름의 평활도만이, 또는 반대로 거칠기만이 기저층의 평활도 또는 거칠기에 영향을 미친다. 플라스틱 필름의 평활도가 높을수록 기저층의 평활도가 높다. 그러나, 해당 분야의 통상의 기술자라면 플라스틱 필름의 어떠한 특성이 기저층의 표면 마감에 영향을 미칠 수 있는지 결정할 수 있고, 상기 기저층에 필요한 최종 평활도에 따라 상기 특성을 최적화할 수 있다.
상기 다층 구조체의 항접착 코팅은 어떠한 기법에 의해서도 플라스틱 필름에 쌓아질 수 있고, 예를 들어 로토그라비어에 의해 쌓아진다. 상기 항접착 코팅은 플라스틱에 대한 기저층의 접착을 제한하고, 상기에 정의된 방법의 c) 단계에서 기저층으로부터 플라스틱 필름을 분리 및 제거할 수 있게 하는 기능이 있다. 상기 항접착 코팅은 플라스틱 필름면의 표면 품질 및 평활도를 전혀 또는 거의 변화시키지 않는다.
기저층에서 제거되는 경우에 전량의 코팅이 플라스틱 필름에 접착된 채로 유지되도록, 항접착 코팅은 더욱 바람직하게는 기저층 보다는 플라스틱 필름에 접착된다.
항접착 코팅은 5㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 1㎛ 이하의 두께를 갖는다. 이의 두께는 더욱 바람직하게는 0.1 또는 0.2㎛ 초과이다. 항접착 코팅은 실리콘, 실록산, 폴리실록산 또는 이의 유도체, 크롬 스테아로 클로라이드(chromium stearo chloride)와 같은 베르너(Werner) 화합물, 폴리에틸렌 왁스, 프로필렌, 폴리우레탄, 폴리아미드, 폴리테트라플루오로에틸렌, 아크릴계 폴리머 등으로 구성될 수 있다. 유리하게는, 항접착 코팅은 어떠한 PVDF도 포함하지 않는다.
상기한 바와 같이, 본 발명의 구현예에 따르면, 상기 기저층은 전기전도성을 띄거나 그렇지 않을 수 있고, 인쇄가능하거나 그렇지 않을 수 있다.
바람직하게는,　기저층은 실리콘 또는 유사물질, PVDF, PP, 테플론(Teflon), 실리카, 질화붕소 등과 같이 상기 층의 표면에너지를 감소시킬 수 있는 제품 및/또는 항블록킹제(anti-blocking agent)를 포함하지 않는다. 이와 같은 종류의 제제 또는 제품은 특히 기판이 프린터의 리본에 접착되는 것을 방지하기 위해, 열전달에 의해 층을 인쇄하는데에 필수적이다. 따라서, 본 발명에 따른 기저층은 열전달에 의해 인쇄가능하지 않다.
기저층은 30㎛ 이하, 바람직하게는 15㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 10㎛ 이하의 두께를 갖는다. 이의 종이 중량은 유리하게는 30g/m2 이하, 더욱 바람직하게는 15g/m2 이하, 가장 바람직하게는 10g/m2 이하이다. 기저층은 예를 들어 하기의 조합된 값 이하의 두께 및 종이 중량을 가질 수 있다: 10㎛ 및 10g/m2, 3㎛ 및 10g/m2, 2㎛ 및 10g/m2, 5㎛ 및 5g/m2, 3㎛ 및 5g/m2, 2㎛ 및 5g/m2, 5㎛ 및 2g/m2, 3㎛ 및 2g/m2, 또는 2㎛ 및 2g/m2.
기저층은 임의의 기법, 예를 들어 로토그라비어에 의해 항접착 코팅에 쌓아질 수 있다.
기저층은 액체 또는 반액체 상태로 항접착 코팅에 쌓아지고, 그 후 건조, 가열, 또는 전자 또는 UV 조사에 의해 고체화될 수 있다. 고체화 및/또는 건조 후, 항접착 코팅의 중개에 의해 플라스틱 필름의 평활면과 접촉하는 기저층은 플라스틱 필름쪽에 위치하는 평활면을 갖는다.
따라서, 기저층은 기판에 전달되기 전에 건조 및/또는 고체화되는데, 이는 플라스틱 필름에 의해 부여된 상기 층의 표면 마감을 변형시키지 않기 위함이다. 다시 말해, 다층 구조체는 기판으로 기저층의 전달 전에 제조되고, 상기 기저층은 기판으로 전달되는 동안, 즉 본 발명에 따른 방법의 b) 및 c) 단계에서 고체 및/또는 건조 상태이다. 따라서, 상기 기저층의 표면 마감은 다층 구조체를 제조하는 동안 형성된다.
따라서, 본 발명에 따른 방법에서 기저층의 제조는 베이스 기판의 제조와는 독립적으로 수행된다. 이는 특히 최적의 제조 속도를 가능하게는 표준 산업 도구에 의해 상기 방법을 실시할 수 있게 한다.
시트의 기저층은 약 900s 또는 1000s, 더욱 바람직하게는 2000s, 가장 바람직하게는 5000s을 초과하는 Bekk 평활도를 가질 수 있다.
상기 기저층은 70% 초과, 더욱 바람직하게는 80% 초과의 광택을 가질 수 있고, 상기 광택은 예를 들어 TAPPI® T480 om-92 방법에 따라 75로 측정된다. 상기 광택은 플라스틱 필름을 포함하는 수지-코팅형 인화지의 광택과 유사하거나 이보다 클 수 있다.
다층 구조체는 플라스틱 필름과 반대쪽에서 기저층에 쌓인 하나 이상의 추가층을 포함할 수 있고, 상기 추가층 또는 플라스틱 필름에서 가장 먼 상기 추가층의 자유면은 b) 단계에서 접착제가 도포되고, 상기 기판의 면에 가해질 것이다.
상기 추가층 또는 추가층들은 기능적 또는 비기능적이다. 이들은 예를 들어 절연을 하거나(유전체), 또는 장벽을 형성한다(기체, 예를 들어 산소, 액체, 예를 들어 물, 또는 그리스 등에 대해).
시트는 폴리우레탄(PU), 폴리비닐 알코올(PVA), 폴리염화비닐리덴(PVDC), 비닐 아세테이트 에틸렌 코폴리머(EVAC), 셀룰로스 나노섬유, 또는 금속의 베이스를 갖는 장벽층 및/또는 금속 필름을 포함할 수 있고, 상기 장벽층은 기판과 기저층 사이에 위치된다. PVA 베이스를 갖는 층은 특히 기체에 대한 장벽을 형성하는데 적합하고, PU 베이스를 갖는 층은 특히 수증기 장벽을 형성하는데 적합하다.
전기전도층은 장벽층으로서 작용할 수 있고, 상기 전기전도층은 시트의 외부층을 형성하거나, 반대로 시트의 두 층에 샌드위치될 수 있다. 상기 전기전도층은 교차적층을 통해 부가 및 고정될 수 있는 금속 필름(예를 들어, 알루미늄), 또는 진공증착된 금속층일 수 있다.
추가층은 N-도핑된, P-도핑된 또는 미도핑된 반도체물질층(P3HT - 폴리(3-헥실티오펜) 등), 유전체물질층(PVP 등), 금속층(금, 은, 알루미늄 등), 전기전도성 폴리머층(PEDOT:PSS - 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜:폴리(스티렌 설포네이트) 등)일 수 있다.
다층 구조체가 단일 추가층을 포함하는 경우, 추가층은 기저층의 상부면, 즉 다층 구조체의 플라스틱 필름 반대쪽에 위치한 기저층의 면에 쌓아지거나, 기저층 아래에 쌓일 수 있다.
상기 추가층은 어떠한 성질의 것일 수도 있다. 다층 구조체가 2 이상의 추가층들을 포함하는 경우, 상기 추가층들은 중첩되고 상기 기저층의 상부면에 쌓인다. 기저층에 추가층을 쌓기 위해 사용되는 기법은 상기한 종류의 것 또는 다른 종류의 것일 수 있다.
따라서, 다층 구조체는 상기 3 가지의 구성요소(플라스틱 필름, 항접착 코팅 및 기저층)에 부가하여 기저층에 하나 또는 복수의 추가층을 포함할 수 있다. 상기 다층 구조체는 플라스틱 필름에서 가장 먼 층을 커버하는 접착제의 필름 또는 층을 더 포함할 수 있다(즉, 기저층 또는 추가층).
본 발명에 따른 방법의 b) 단계는 기저층을 받을 기판의 면, 또는 플라스틱 필름의 반대쪽에 위치하는 다층 구조체의 면에 접착제를 도포하고, 상기 면들을 서로에 가해 이들을 고정시키는 것으로 구성된다.
상기 기판은 종이, 투사지, 카드스톡지, 코팅지, 전코팅지, 시트 또는 플라스틱 필름, 유리 슬라이드 또는 시트, 판금과 같은 금속의 시트, 목판, 섬유 등에서 선택될 수 있다. 종이는 0.9cm3/g 이상, 또는 1.1cm3/g 이상, 더욱 바람직하게는 1.2cm3/g 이상, 가장 바람직하게는 1.3cm3/g 이상, 더욱 특히 1.4cm3/g 이상, 또는 1.5cm3/g 이상의 상대적으로 상당한 벌크(bulk)를 가질 수 있다.
본 발명에 따른 방법은 종래 기술에서는 가능하지 않았던 상당한 벌크 및 평활도를 모두 갖는 시트를 제조할 수 있게 한다. 실제로, 종래 기술에서는 상당한 벌크 및 높은 표면 품질을 갖는 시트를 제조할 수 없었다. 상당한 벌크를 갖는 기판은 비싸지 많은 재료로부터 형성될 수 있다. 종이의 경우, 사용되는 목재 펄프는 셀룰로스 섬유, 결합제 및 낮은 비율의 충전재, 및/또는 녹말과 같은 아쥬반트를 포함할 수 있다.
본 발명의 특정 구현예에서, 본 발명에 따른 방법은 기판 종이의 벌크의 약 2 내지 5%의 약간의 감소를 일으킨다.
본 방법의 b) 단계 동안, 기판의 코팅될 면, 또는 다층 구조체의 기저층 또는 추가층의 자유면은 적합한 접착제에 의해 도포된다.
선택적으로는, 상기 기판 및 다층 구조체의 두 면은 동시에 또는 수차적으로 접착가 도포된다. 유리하게는, 다층 구조체의 기저층 또는 추가층의 자유면에만 접착제가 도포된다.
접착은 상기한 면에 접착제의 층을 임의의 기법, 예를 들어 로토그라비어에 의해 쌓는 것으로 구성된다. 상기 접착제는 열형, 비열형, UV 가교결합에 의한 것, 또는 화학반응에 의한 것일 수 있다. 상기 접착제는 상기한 면에 액체 또는 비액체 형태(예를 들어, 열접착 필름의 경우)로 쌓아질 수 있다. 상기 접착제는 예를 들어 하기의 폴리머 중에서 선택된다: 아크릴, 폴리우레탄, 폴리메틸메스아크릴레이트, 스티렌 부타디엔, 비닐 아세테이트, 폴리아미드, 니트로셀룰로스 또는 다른 셀룰로스, 폴리비닐 알코올 또는 녹말. 접착제의 층은 10㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 3㎛ 이하의 두께를 가질 수 있다. 상기 접착제는 유리하게는 용매를 포함하거나 포함하지 않는 단일 구성성분 또는 2 구성성분 폴리우레탄 접착제이다.
본 발명의 특정 구현예에서, 접착제는 다층 구조체의 상기한 면에 상기 구조체를 제조하는 동안 쌓인다. 상기 접착제는 그 후 필연적으로 다층 구조체의 일부가 된다. 상기 접착제는 열활성화 접착층에 의해 형성될 수 있고, 상기 층은 상기 다층 구조체를 기판(리시버)에 가하는 동안 가열에 의해 활성화된다.
접착제 및 접착 공정(필름 및/또는 기판/종이 상에)의 성질은 시트의 최종 표면 마감에 상당한 영향을 미칠 수 있다. 예를 들어, 접착제가 균일하게 쌓이고, 기판과 기저층 사이에 공동의 형성을 방지하는 것이 중요하다.
접착제를 쌓는 것의 균일성과 관련하여, 표면 거칠기를 갖는 최종 시트를 야기할 수 있는 일부 부위에 접착제가 과잉 및/또는 부족하게 되는 것을 방지하기 위해, 접착제를 쌓는 것은 더욱 바람직하게는 균질하다. 유리하게는, 접착제는 적합한 표면장력 및 유동성을 갖도록 지지체(필름 또는 기판)에 완벽하게 펼쳐진다.
또한, 접착제의 코팅방법이 중요할 수 있다. 로토그라비어(역롤(reverse roll) 또는 키스 코팅)와 같이 쌓인 물질에 최소량의 이물질을 형성하는 코팅방법이 바람직하다. 쌓는 공정은 더욱 바람직하게는 기판의 기공 또는 표면의 분균일한 부분을 최대한으로 채우기 위해 선택된다. 예를 들어, 종이가 약 20㎛의 평균 표면 거칠기(예를 들어, Sa)를 갖는 경우, 기공을 채우기 위해 적어도 10㎛의 두께로 접착제를 쌓는 것이 바람직하다. 기판이 너무 거친 경우, 접착제를 쌓는 작업은 더욱 바람직하게는 기판에 수행된다. 종이에 불충분하게 쌓이면, 공동이 종이의 표면과 기저층 사이에 형성된다. 인쇄하는 동안, 상기 공동은 압력이 가해지면 수축하고, 장력이 가해지면 찢어질 수 이는 종이의 약점이 될 것이다.
유리하게는, 기판 및/또는 기저층에 쌓이는 접착제의 두께는 기판의 평균 표면 거칠기(예를 들어, Ra 또는 Sa)와 동일하거나 적어나 이의 절반이다. 본 발명의 일 구현예에서, 접착제는 b) 단계의 기판의 적어도 한 면에 쌓게 되고, 쌓인 접착제 층의 두께는 적어도 상기 기판의 면의 평균 거칠기의 반과 동일하고, 더욱 바람직하게는 상기 평균 거칠기와 동일하다.
접착제는 물 베이스를 갖거나, 용매를 갖거나, 용매를 갖지 않거나, 2 구성성분이거나, 단일 구성성분 일 수 있다.
접착제는 기판에 기저층(또는 추가층)을 고정할 수 있게 하고, 필요한 경우 기판의 표면 불균일성을 보상할 수 있게 한다. 상기 접착제는 특히 기판의 코팅될 면의 구멍을 채우고, 이에 따라 벌크와 같은 기판의 특성을 변화시키지 않고 상기 면을 평탄화할 수 있게 한다.
하기에서 더욱 자세하게 설명될 바와 같이, 시트의 기판은 시트의 열확산을 증가시키고, 및/또는 시트의 습윤 강도를 증가시키고, 및/또는 시트가 내연성을 띄도록 하는 충전재를 포함할 수 있다.
상기 방법의 b) 단계는 이때 기판의 상기한 면을 다층 구조체의 상기한 면에 가하여, 이들을 적층하거나 교차적층하는 것으로 구성된다. 기저층은 한편으로는 한 쪽에서 상기 기판과 상기 접착제 사이에, 다른 한편으로는 반대쪽에서 상기 플라스틱 필름과 상기 항접착 코팅 사이에 샌드위치된다.
다층 구조체에 기판을 접착시키기 위해 사용되는 접착제가 열접착형인 경우, 기판을 다층 구조체에 가하는 것은 예를 들어 약 50 내지 200℃의 특정 온도에서 고온으로 수행된다. 선택적으로는, 기판을 다층 구조체에 가하고 접착시키는 것은 주위온도에서 수행될 수 있다.
접착제의 중개에 의해 기판에 기저층을 잘 접착시키기 위해, 압력이 필수적일 수 있다.
그러나, 기판을 다층 구조체에 가하고 접착시키는 동안 사용되는 온도 및/또는 압력은 기저층의 특성, 특히 플라스틱 필름쪽에 위치한 이의 표면 마감을 변형시키지 않아야 한다. 예를 들어, 기저층은 고온을 가함으로써 연화되어서는 안되는데, 이는 플라스틱 필름쪽에 위치한 이의 표면 품질의 변형 및/또는 감소를 야기할 수 있기 때문이다.
그 후, 상기 방법의 c) 단계는 기저층(필요한 경우, 다층 구조체의 상기 추가층)이 기판에 남도록 기저층 및 기판으로부터 플라스틱 필름을 제거하는 것으로 구성된다. 따라서, 상기 기저층, 및 필요한 경우 추가층은 다층 구조체의 플라스틱 필름, 소위 도너에서 기판, 소위 리시버으로 전달된다.
상기 방법은 필름을 제거하기 전에 접착제를 가교결합 또는 숙성시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기한 바와 같이, 항접착 코팅의 전량이 더욱 바람직하게는 플라스틱 필름에 남고, 그 후 플라스틱 필름이 제거되는 동안 상기 기저층에서 제거된다. 따라서, 다층 구조체의 플라스틱 필름쪽에 위치한 기저층의 면이 노출된다.
기판 및 다층 구조체가 연속적인 스트립 형태를 가질 경우, 상기 방법의 b) 단계 및 c) 단계에서 다층 구조체의 기저층의 기판으로의 전달은 하기와 같이 수행될 수 있다.
다층 구조체 및 기판의 적층 또는 교차적층은 상기 두 구성요소를 반대 방향으로 회전하는 2개의 인접한 평행의 기계적 롤러들 사이를 통과시킴으로써 수행될 수 있다. 획득된 제품의 두께는 특히 롤러들 사이의 거리에 따른다. 접착제가 건조 또는 고체화되면, 플라스틱 필름은 시트가 다른 기계적 롤러에 의해 이동하는 동안 시트로부터 제거된다.
선택적으로는, 다층 구조체 또는 기판에 접착제를 도포하고, 상기 접착제를 건조시키고, 그 후 결정된 온도 및 압력을 가함으로써 상기 두 구성요소를 서로 접촉시킬 수 있다.
상기 방법은 상기 b) 단계 전에 기판의 상기한 면이 하나 또는 복수의 열가소성 폴리머(예를 들어, 하나 이상의 폴리스티렌, 폴리우레탄, 아크릴 등), 또는 안료(예를 들어, 카올린, 탄산칼슘, 탈크, 이산화티타늄 등 및 이들의 혼합물), 및 하나 이상의 결합제(예를 들어, 아크릴 베이스, 폴리우레탄, 폴리메틸메스아크릴레이트, 스티렌 부타디엔, 비닐 아세테이트, 폴리아미드, 니트로셀룰로스 또는 다른 셀룰로스, 녹말 또는 PVA)의 혼합물을 포함하는 하나 이상의 평활화층(smoothing layer)에 의해 사전코팅되는 것을 더 포함할 수 있다.
기판의 상기 사전코팅된 면은 또한 이의 평활도를 높이기 위해 b) 단계 전에 캘린더링(calendaring)될 수 있다.
전기전도성 필름을 쌓는 d1) 단계와 관련하여, 상기 필름은 금속 또는 전도성 폴리머 또는 임의의 다른 전기전도성 물질로 형성될 수 있다. 이는 시트와 독립적으로 제조된 후, 예를 들어 접착에 의해 시트의 기저층에 첨가 및 고정될 수있다. 선택적으로는, 이는 시트의 기저층에 인시튜(in situ) 형성된다.
하기의 정보는 기저층이 인쇄가능한 d2) 단계에 관한 것이다.
인쇄가능층은 임의의 인쇄기법, 특히 오프셋, 잉크젯, 레이저, 헬리오그래피(heliography), 플렉소그래피, 스크린 프린팅, 건식 토너, 액체 토너, 전자사진, 리소그래피 등에 의해 인쇄될 수 있는 층이다. 인쇄가능층은 결합제를 포함하고, 안료를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 특성에 따르면, 기저층의 인쇄는 기저층의 어떠한 구조적 변형, 특히 기저층의 상태 또는 상의 어떠한 변화(예를 들어, 고체 상태에서 액체 상태로의 이동, 및 그 후 고체 상태로의 회귀)도 일으키지 않는다.
다층 구조체의 기저층이 인쇄가능층인 경우, 이는 인쇄가능한 바니쉬, 종이 코팅 등에서 선택될 수 있다.
상기 응용예에서, 인쇄가능한 바니쉬는 아크릴계 폴리머, 폴리우레탄, 폴리메틸메스아크릴레이트, 스티렌 부타디엔, 비닐 아세테이트, 폴리아미드, 니트로셀룰로스 또는 임의의 다른 셀룰로스, 폴리비닐 알코올, 녹말 등의 베이스를 갖는 성분을 의미한다. 상기 성분은 일반적으로 액체 형태로 쌓이고, 건조/가열 또는 UV 조사 또는 전자장치에 의해 고체화된다.
종이 코팅 또는 코팅 조성물은 결합제 및 가능하게는 안료를 포함하는 조성물을 의미한다. 인쇄가능한 기저층의 결합제는 주결합제 및 가능하게는 공결합제를 포함할 수 있다.
상기 응용예에서, 주결합제는 다른 결합제와 비교하여, 특히 공결합제와 비교하여 상기 층에 가장 많이 있는 결합제를 의미한다.
주결합제는 유리하게는 스티렌-부타디엔 코폴리머(XSB) 및/또는 스티렌-아크릴레이트 코폴리머(SA)와 같은 합성 라텍스이다. 상기 결합제는 XSB 및 SA와 같은 두 라텍스를 XSB에 대해 55 내지 80% 및 SA에 대해 20 내지 45%(상기 결합제들의 총 건조 중량에 대한 건조 중량으로), 또는 XSB에 대해 60 내지 70% 및 SA에 대해 30 내지 40%(상기 결합제들의 총 건조 중량에 대한 건조 중량으로)의 비율로 포함할 수 있다. 상기 기저층은 아크릴 베이스, 폴리우레탄, 폴리메틸메스아크릴레이트, 스티렌 부타디엔, 비닐 아세테이트, 폴리아미드, 니트로셀룰로스 또는 임의의 다른 셀룰로스, 폴리비닐 알코올, 녹말, 또는 이들의 혼합물을 갖는 결합제를 포함할 수 있다.
공결합제는 더욱 바람직하게는 에틸렌 코폴리머-아크릴산(EAA) 베이스를 갖는 접착 촉진제이다. 상기 공결합제는 기저층의 광택을 증가시키고, HP 인디고 형의 액체 토너 잉크와 같은 특정 잉크의 기저층에 대한 접착현상을 개선시킬 수 있다.
안료는 종이 코팅에서 결합제와 비교하여 다량일 수 있다. 상기 안료는 예를 들어 약 2㎛ 이하, 또는 1㎛ 이하, 예를 들어 약 0.5㎛의 평균 크기 또는 평균 직경을 가질 수 있다. 상기 안료는 탄산칼슘, 카올린, 이산화티타늄, 탈크, 실리카, 운모, 진주광택 입자, 플라스틱 안료(폴리스티렌(PS), 폴리우레탄(PU), 스티렌-아크릴 등-예를 들어, Rohm&Haas사의 Ropaque Ultra-E 안료), 금속 안료(은, 구리 등-예를 들어, Rondot S.A.사의 Brookprint Sparkle Silver 안료), 및 이들의 혼합물 중에서 선택될 수 있다. 상기 안료는 유리하게는 탄산칼슘이다.
기저층에 사용되는(결합제 및/또는 안료로서) 플라스틱 소재는 용이하게 해체되고, 재활용되는 경우에 목재 펄프를 오염시키지 않는다. 이와 반대로, 플라스틱 필름은 목재 펄프에 다시 부유(suspension)되는 동안 응집력을 유지하고 필터를 막는다. 수용성 결합제(예를 들어, 녹말, 폴리비닐 알코올(PVA) 등)이 본 발명의 목적에 있어서 특히 유리한데, 재활용되는 동안 이들은 물에 분산되기 때문이다.
종이 코팅은 분산제 및/또는 유동성 개질제(rheology modifier) 및/또는 착색제 및/또는 표면활성제 또는 전착제(spreading agent) 및/또는 도전보조제(conductive additive)를 더 포함할 수 있다. 상기 도전보조제는 시트의 표면 비저항(resistivity)을 감소시키기 위해 사용될 수 있다.
인쇄가능한 기저층은 각 하층이 인쇄가능하고, 상기한 종류(인쇄가능한 바니쉬, 종이 코팅 등) 중에서 선택되는, 중첩된 2 이상의 하층으로 형성될 수 있다.
유리하게는, 시트의 기판을 형성하는 종이가 투사지인 경우, 본 발명의 방법에 따라 획득된 시트가 특정 투명도를 가지도록, 인쇄가능한 기저층은 투명도 및 상기 층의 총 건조물 중량에 대해 건조 중량으로 30%를 초과하는 결합제 비율을 갖는다. 투사지를 사용하는 것은 시트를 통한 복사 에너지의 통과 및 회복을 가능하게 하는데 특히 유리하고, 이에 따라 광전지 또는 태양전지를 제조하는데 특히 적합하다. 투사지의 투명도는 특히 이의 종이 중량에 의존하고, 예를 들어 62g/m2의 투사지에 대해 약 60-70%, 175g/m2의 투사지에 대해 40-50%이다.
잉크는 예를 들어 나노입자 또는 금속 마이크로입자(은, 구리 등), 탄소의 나노입자 또는 마이크로입자, 및/또는 적어도 하나의 전도성 폴리머(예를 들어, PEDOT/PSS)를 포함할 수 있다.
금속 입자는 분말 형태일 수 있다. 따라서, 이들이 기저층에 쌓이는 경우, 이들 사이에 공간이 있다. 어닐링 단계는 나노입자를 함께 합체 또는 소결시키고, 이에 따라 나노입자들 사이에 전류가 흐를 수 있게 한다. 쌓인 전도층은 예를 들어 1㎛ 이하, 300nm 이하, 예를 들어 약 30nm의 두께를 가진다. 이와 같이 상대적으로 얇은 두께는 시트에 뛰어난 전도성을 부여할 수 있게 한다. 실제로, 기저층의 상당한 평활도에 따라, 잉크의 박층이 표면에서 연속되게 유지되기 때문에 기저층에 두꺼운 전도층을 쌓을 필요가 없다. 20 내지 100nm, 예를 들어 약 30 내지 40nm의 두께를 갖는 금층을 쌓는 것을 고려해볼 수 있다.
어닐링은 오븐(예를 들어, 약 5 내지 10분 동안 150 내지 200℃의 온도), 핫플레이트, 광자 오븐 또는 적외선 건조기에서 수행될 수 있다. 광자 오븐(예를 들어, NovaCentrix사의 PulseForge® 3300 장비)은 잉트의 전도성 입자를 효과적으로 소결시킬 수 있게 하고, 상기 전도성 입자는 더욱 바람직하게는 스크린 프린팅에 의해 기저층에 쌓인다. 전도성 입자는 은, 구리, 다양한 합금 등의 입자일 수 있다. 이는 예를 들어 100℃ 이상, 바람직하게는 120℃ 이상, 가장 바람직하게는 150℃ 이상의 온도에서 수행되고, 이는 잉크의 전기전도성 물질 또는 입자의 뛰어난 응집을 가능하게 하고, 이에 따라 상기 층에 대해 더 뛰어난 전지전도성을 제공하며, 시트는 150-170℃에서 뛰어난 열적 안정성을 가진다. 종래 기술의 플라스틱 필름(PET, PEN 등)에는 이와 같은 어닐링 온도가 적용될 수 없는데, 이는 이들이 일반적으로 120-140℃에서 분해되기 시작하기 때문이다. 어닐링 시간은 5분 이하일 수 있고, 예를 들어 2 내지 3분이다. 어닐링은 시트를 어닐링 동안 시트의 치수의 변형을 제한하도록 시트에 인력(예를 들어, 하나의 축 또는 2개의 수직 축에 따라)을 가한 채로 유지하면서 수행될 수 있다. 일반적으로, 어닐링 또는 이와 같은 임의의 처리 동안 시트는 뛰어는 열적 및 치수적 안정성을 갖는다.
본 발명에 따른 방법은 하기의 단계 중 하나 이상을 더 포함할 수 있다:
- 상기 d2) 단계 전에, 시트가 포함하는 물의 적어도 일부를 제거하기 위한 시트의 열 전처리 단계; 종이는 약 5 중량%의 물을 포함할 수 있음; 상기 열 전처리는 인쇄되고 어닐링이 가해진 시트가 실질적으로 더 이상 물을 포함하지 않도록, 물을 제거할 수 있게 함; 이는 상기 시트의 종이에 포함되는 물의 증발에 의해 어닐링 동안 시트에 물결 무늬가 생기거나 변형되는 위험을 제한할 수 있게 함;
- 시트 전기전도층의 특정한 예정 구역의 포토리소그래피 또는 레이저 어블레이션을 통한 제거하는 단계;
- 시트가 이의 초기 습도를 상당히 회복할 수 있도록 하는 상기 시트의 나머지부분의 중개 단계에 의해, 하나의 d2) 단계 후에 이어지는 d2) 단계가 앞선 d2) 단계로부터 분리되는, d2) 단계를 1회 이상 반복하는 단계; 및
- 상기 d2) 단계 전에 기저층에 플라즈마 처리를 가하는 것으로 구성되는 단계의 수행; 상기 처리는 기저층의 표면 마감을 변형시키고, 이것이 더욱 소수성을 띄게 할 수 있게 하고, 이는 잉크가 넓게 퍼져 기저층을 너무 많이 습윤시키는 것을 방지할 수 있게 함(그리고, 상기 층에 인쇄된 패턴의 정밀도 및 해상도를 증가시킴); 유리하게는, 상기 기저층에는 플루오라이드 플라즈마 처리(SF6)를 가함.
상기 방법은 하나 이상의 저항기, 커패시터, 트랜지스터, RFID 칩, 안테나, 논리회로, 멤브레인 스위치(SWITCH), 광전지, 배터리, 에너지 수집 수단, 백라이팅 시스템, 고체 상태의 조명 수단 또는 유기 또는 무기 발광 다이오드(OLED)와 같은 디스플레이, 센서, 멤브레인 키보드, 또는 상기 구성요소들의 조합을 포함하는 시트를 제조하는 것으로 수성되는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 방법은, 상기 시트가 나머지 부분보다 평활도가 높은 하나 이상의 구역을 갖는 하나 이상의 면을 포함하고, 상기 구역은 상기 기저층에 의해 형성되고 상기 면의 면적보다 작은 면적에 상기 시트의 기판에 펼쳐지는 평활외부층을 포함하도록, 하기와 같은 특징으로 가질 수 있다:
(i) 상기 a) 단계에서 제조되는 다층 구조체에서, 상기 기저층은 플라스틱 필름의 상기 면의 면적보다 작은 면적에 펼쳐지고, 및/또는
(ii) 상기 다층 구조체 및 상기 기판은 상기 b) 단계에서 상기 시트의 상기 면의 면적보다 작은 면적에 교차적층되고, 및/또는
(iii) 상기 c) 단계에서 제거되는 상기 플라스틱 필름의 길이 및 너비 중 하나의 치수는 대응되는 상기 시트의 상기 면의 치수보다 작고, 및/또는
(iv) 상기 c) 단계에서 획득된 시트가 절단되고, 상기 시트로부터의 하나 이상의 절단 조각이 다른 시트의 기판에 접착됨.
상기 방법은 상기 a) 단계 및 상기 b) 단계 사이에 다층 구조체를 절단하는 단계를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 다층 구조체의 하나 이상의 절단 조각이 상기 b) 단계에서 기판에 교차적층되고, 플라스틱 필름 및 항접착 코팅이 c) 단계에서 상기 접착된 조각으로부터 제거되며, 상기 절단 조각은 예를 들어 수 미터의 길이를 갖는 스트립 형태이다.
바람직하게는, 기판에 다층 구조체를 가하는 것은 상기 구역에 압력을 가하기 위한 스탬프 프레스(stamp press), 또는 감열성인 종류의 b) 단계에서 사용되는 접착제를 연화시킬 수 있는 핫 포일 스탬프 프레스(hot foil stamp press)에 의해 b) 단계에서 실현된다.
바람직하게는, a) 단계에서 제조된 다층 구조체의 플라스틱 필름의 길이 및 너비 중 하나 이상의 치수는 대응하는 시트의 상기한 면의 치수보다 작다.
바람직하게는, 시트는 초지기(paper machine)에서 일렬로(on line), 예를 들어 상기 초지기의 건조의 최종 구간에서 제조되고, 또는 종이 절단 또는 마감기에서 비일렬로(off line) 제조된다.
상기 방법은 c) 단계 전에 전기전도성 잉크에 의해 플라스틱 필름의 반대쪽에 위치한 다층 구조체의 면을 인쇄하거나, 상기 면에 전기전도성 코팅을 쌓는 단계를 포함할 수 있다.
유리하게는, 상기 (iv)의 경우, 절단될 시트 또는 절단 조각은 다른 시트의 기판에 접착되기 전에 전기전도성 잉크에 의해 인쇄되거나, 전기전도성 코팅에 의해 커버된다.
또한, 본 발명은 상기한 제조방법에 따라 획득된 전기전도성 시트에 의해, 특히 기저층에 인쇄하는 단계, 및/또는 전기전도층의 예정된 특정 구역을 포토리소그래피 또는 레이저 어블레이션을 통해 제거하는 단계를 실시함으로써, 하나 이상의 저항기, 커패시터, 트랜지스터, RFID 칩, 논리 회로, 멤브레인 스위치(SWITCH), 광전지, 배터리, 에너지 수집 수단, 백라이팅 시스템, 유기 또는 무기 발광 다이오드(OLED)와 같은 고체상 라이팅 또는 디스플레이 수단, 멤브레인 키보드, 센서 또는 이들의 조합을 제조하는 것을 포함하는, 전기전도성 제품의 제조방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 상기한 제조방법에 따라 획득된 바와 같은 전기전도성 시트를 포함하는, 전기전도성 제품으로서, 상기 시트는, 특히 기저층에 인쇄하는 단계, 및/또는 전기전도층의 예정된 특정 구역을 포토리소그래피 또는 레이저 어블레이션을 통해 제거하는 단계를 실시함으로써, 하나 이상의 저항기, 커패시터, 트랜지스터, RFID 칩, 논리 회로, 멤브레인 스위치(SWITCH), 광전지, 배터리, 에너지 수집 수단, 백라이팅 시스템, 유기 또는 무기 발광 다이오드(OLED)와 같은 고체상 라이팅 또는 디스플레이 수단, 멤브레인 키보드, 센서 또는 이들의 조합으로 변환되는 것을 특징으로 하는, 전기전도성 제품에 관한 것이다.
상기의 경우, 각 시트의 처리된 면은 플라스틱 필름이 제거될 다층 구조체에 의해 완전히 코팅된다. 따라서, 상당한 양의 플라스틱 필름, 항접착 코팅 및 접착데가 사용될 수 있으며, 이는 최종 제품의 비용을 증가시킨다.
상기 비용에 증가 때문에, 상기 방법은 특정 응용예에 대해서만 제한될 수 있고, 다른 응용예에서는 사용되지 못할 수 있다.
또한, 특히 다층 구조체의 치수 때문에, 종이를 적층하는 단계는 종이가 초지기에 의해, 즉 오프라인(off line)으로 제조된 후에 종이를 처리하기 위한 특정 장치를 필요로 한다.
본 발명의 다른 측면은 본 발명의 과제에 대한 단순하고 효과적이며 경제적인 해결책을 제공하는 것에 관한 것이다.
상기 목적을 위해, 본 발명은 상기 시트가 나머지 부분보다 평활도가 높은 하나 이상의 구역을 갖는 하나 이상의 면을 포함하고, 상기 구역은 상기 기저층에 의해 형성되고 상기 면의 면적보다 작은 면적에 상기 시트의 기판에 펼쳐지는 평활외부층(smooth external layer)을 포함하는, 시트의 제조방법을 제안하는데, 상기 제조방법은 하기의 단계를 포함하고:
a) 적어도 플라스틱 필름, 항접착 코팅 및 기저층을 포함하거나, 플라스틱 필름), 항접착 코팅 및 기저층으로 구성되는 다층 구조체를 제조하거나 제공하는 단계, 여기서 상기 항접착 코팅은 상기 플라스틱 필름의 한 면과 상기 기저층 사이에 삽입됨,
b) 상기 기판의 한 면 및/또는 상기 플라스틱 필름의 반대쪽에 위치하는 상기 다층 구조체의 면에 접착제를 도포하고, 상기 기판의 면을 상기 다층 구조체의 면에 가하여, 상기 다층 구조체 및 상기 기판을 교차적층하는 단계, 및
c) 상기 기저층으로부터 상기 플라스틱 필름 및 상기 항접착 코팅을 제거하는 단계, 여기서 상기 기저층은 상기 평활외부층을 정의함;을 포함하고;
상기 제조방법은 하기와 같은 특징을 갖는다:
(i) 상기 a) 단계에서 제조되는 다층 구조체에서, 상기 기저층은 플라스틱 필름의 상기 면의 면적보다 작은 면적에 펼쳐지고, 및/또는
(ii) 상기 다층 구조체 및 상기 기판은 상기 b) 단계에서 상기 시트의 상기 면의 면적보다 작은 면적에 교차적층되고, 및/또는
(iii) 상기 c) 단계에서 제거되는 상기 플라스틱 필름의 길이 및 너비 중 하나의 치수는 대응되는 상기 시트의 상기 면의 치수보다 작고, 및/또는
(iv) 상기 c) 단계에서 획득된 시트가 절단되고, 상기 시트로부터의 하나 이상의 절단 조각이 다른 시트의 기판에 접착됨.
상기 응용예에서, 시트의 (면의) 상기 구역은 시트의 (면의) 일부만을 의미한다. 예를 들어, 상기 구역의 길이 및 너비 중 하나 이상은 대응하는 상기 시트의 치수보다 작다. 예를 들어, 상기 구역은 스트립의 형태를 가지고 시트의 세로방향의 모서리 중 하나를 따라 연장될 수 있다. 상기 구역은 시트의 (면의) 표면적의 50% 미만, 더욱 바람직하게는 20% 미만, 가장 바람직하게는 10% 미만을 차지하는 표면적을 갖는다.
본 발명에 따르면, 시트의 기판의 상기 면 중 일부만이 상기 평활외부층에 의해 커버된다. 이는 특히 종래 기술에서 사용되는 것보다 적은 양의 플라스틱 필름, 항접착 코팅 및/또는 접착제를 사용할 수 있게 하고, 이에 따라 시트를 제조하는 비용을 감소시키고 경제적인 문제상 종래 기술에서는 고려될 수 없었던 다양한 응용예를 고려할 수 있게 한다는 점에서 특이 유리하다.
종이를 제조하는 특정 경우, 상기 종이에 본 발명의 방법을 실시하는 것에 연관된 추가 비용은 상대적으로 낮고, 이는 다양한 응용예에 상기 종이를 사용하는 것을 고려할 수 있게 한다.
상기 외부층은 상대적으로 상당한 평활도를 상기 구역에 부여하고, 이는 시트의 나머지 보다, 즉 상기 층을 포함하지 않는 시트의 부분보다 크다. 상기 평활도는 다층 구초제의 플라스틱 필름의 평활도에 의해 유도되고, 따라서 사용되는 베이스 기판의 평활도에 의존하지 않는다. 예를 들어,
상기 구역은 900s(더욱 바람직하게는 1000s, 가장 바람직하게는 2000s) 초과의 Bekk 평활도를 가질 수 있고, 시트의 나머지는 900s(더욱 바람직하게는 500s, 가장 바람직하게는 200s) 미만의 Bekk 평활도를 가질 수 있다.
더욱이, 기저층은 자기적 특성(특히, 자기인덕턴스(self-inductance), 코일 및 안테나의 경우 강자성), 또는 장벽 특성(기저층은 알루미늄 필름과 조합되거나 알루미늄 필름과 유사한 특성을 가질 수 있음), 이의 외관을 변형시키는 특성(기저층은 착색되거나, 반사형(reflective) 등이 될 수 있음), 광전자 또는 광학 특성(기저층은 도파관을 형성할 수 있음), 및/또는 보안기능(기저층은 마이크로프린트, 홀로그램을 포함하거나, 무지개색(iridescent) 등일 수 있음)과 같은 다른 특성을 가질 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 시트는 재활용의 측면에서 분명한 이점이 있는데, 평활한 기저층에 의해 커버되지 않은 시트의 부분이 종래의 기술에 의해 재활용될 수 있기 때문이다. 시트가 포함하는 전지전도성 물질을 회수할 수 있도록, 시트의 평활한 부분은 엽렬(delaminate) 또는 절단하여 시트의 나머지 부분과 독립적으로 재활용될 수 있다.
다층 구조체는 하나 이상의 층을 포함할 수 있는데, 즉 다층 구조체는 항접착 코팅과 기저층 사이에 삽입된 하나 또는 복수의 층을 포함할 수 있다. 다층 구조체의 경우, 첫번째 층의 평활도가 그 다음의 층에 전달된다는 이점이 있다. 더욱더 흥미로운 점은 종이의 열적 안정성이 큰 면적에서 수행될 수 있는 광학 및 전기적 품질을 시스템에 제공하는 안정적인 스택(stack)을 가능하게 한다는 점이다(뛰어난 전도성에 의해 긴 거리에 걸져 연속적인 온도는 높고, 이에 따라 충전재의 손실은 낮음).
투명한 전기전도층의 경우(예를 들어, PEDOT:PSS형), 열적 어닐링은 전도성을 가지기 위한 유일한 방법이지만(이의 투명도 때문에 플래쉬 소결(flash sintering)은 사용될 수 없음), 상기 층은 일반적으로 다층 시스템에서 기판에 마지막으로 가해지는 것이다. 따라서, 본 발명의 초평활성 종이는 가해지는 투명 전도성 폴리머의 양을 감소시킬 수 있게 한다.
본 발명에 따른 방법의 상기 첫번째 경우 (i)에서, 기저층은 플라스틱 필름의 상기 면의 면적보다 작은 면적으로 펼쳐진다. 따라서, 상기 기저층은 플라스틱 필름의 일부만을 커버한다. 기저층과 플라스틱 필름 사이에 샌드위치되는 항접착 코팅은 플라스틱 필름의 전제 또는 상기 필름의 일부만을 커버할 수 있다. 유리하게는, 상기 기저층은 플라스틱 필름의 일부만을 커버하는 항접착 코팅의 실질적으로 전부를 커버한다. 상기 기저층은 시트에 형성될 더 큰 평할도를 가지는 구역과 유사한 형태와 크기를 가질 수 있다.
본 발명에 따른 방법의 상기 두번째 경우 (ii)에서, 시트의 기판 및 다층 구조체는 b) 단계에서 시트의 면적보다 작은 면적에 교차적층된다. 접착제는 다층 구조체의 일부 및/또는 시트의 기판의 일부 만에도 쌓일 수 있다. 접착된 부분은 시트에 형성될 더 큰 평할도를 가지는 구역과 유사한 형태와 크기를 가질 수 있다.
상기 경우 (i) 및 상기 경우 (ii)는 조합될 수 있다. 이와 같은 경우, 기저층은 a) 단계에서 제조된 다층 구조체의 플라스틱 필름의 면적보다 작은 면적에 펼쳐지고, 시트의 기판 및 다층 구조체는 b) 단계에서 시트의 면적보다 작은 면적에 교차적층된다.
본 발명에 따른 방법의 상기 세번째 경우 (iii)에서, c) 단계에서 제거되는 플라스틱 필름의 길이 및 너비 중 하나 이상의 치수는 대응되는 시트의 상기 면의 치수보다 작다.
상기 경우 (i) 및 상기 경우 (iii)은 조합될 수 있다. 기저층은 a) 단계에서 제조된 다층 구조체의 플라스틱 필름의 면적보다 작은 면적에 펼쳐지고, c) 단계에서 제거되는 플라스틱 필름은 시트보다 작다.
상기 경우 (ii) 및 상기 경우 (iii)은 조합될 수 있다. b) 단계에서 시트의 기판 및 다층 구조체는 시트의 면적보다 작은 면적에 교차적층되고, c) 단계에서 제거되는 플라스틱 필름은 시트보다 작다.
마지막으로, 상기 경우 (i), 상기 경우 (ii) 및 상기 경우 (iii)은 조합될 수 있다. 이와 같은 경우, 기저층은 a) 단계에서 제조된 다층 구조체의 플라스틱 필름의 면적보다 작은 면적에 펼쳐지고, 시트의 기판 및 다층 구조체는 b) 단계에서 시트의 면적보다 작은 면적에 교차적층되며, c) 단계에서 제거되는 플라스틱 필름은 시트보다 작다.
본 발명에 따른 방법의 상기 네번째 경우 (iv)에서, c) 단계에서 획득된 시트는 절단되고, 그 후 상기 시트로부터의 하나 이상의 절단 조각은 다른 시트의 기판에 접착된다. 상기의 특정 경우는 또한 상기의 다른 경우와 조합될 수 있다.
시트가 종이로 제조된 기판을 포함하는 경우, 본 발명은 한편으로는 상기 종이에 예정된 위치에 더 큰 평활도를 갖는 구역을 제공하고, 다른 한편으로는 상기 시트의 나머지 부분은 예를 들어 정보를 나타낼 수 있도록, 특히 종이가 인쇄가능한 경우에 정보를 인쇄할 수 있도록 남겨둘 수 있다는 점에서 특히 유리하다.
또한, 본 발명은 어떠한 종류의 기판에도 사용될 수 있다. 본 발명은 그래픽 아트, 레터헤드(letterhead), 봉투, 포스트잇®, 보안서류 등에 사용될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 시트는 초기지에서 일렬로, 예를 들어 상기 초지기의 최종 건조 구간에서 제조되거나, 종이 절단 또는 마감 장치에서 일렬이 아닌 형태로 제조될 수 있다는 이점이 있다.
상기 방법은 상기 a) 단계와 상기 b) 단계 사이에 다층 구조체를 절단하는 단계를 포함할 수 있다. 다층 구조체의 하나 또는 복수의 절단 조각이 b) 단계의 기판에 접착될 수 있고, c) 단계에서 플라스틱 필름 및 항접착 코팅이 상기 접착된 조각으로부터 제거될 수 있다.
절단 조각은 예를 들어 수 미터의 길이를 같는 스트립 형태이다. 기다란 형태의 상기 조각은 롤러에 감고 풀 수 있으며(초 당 수백 미터의 속도), 이는 종이 산업에서 특히 유리하다. 플라스틱 필름의 존재 때문에, 다층 구조체는 상기 감김/풀림에 가해질 수 있을 만큼 충분한 저항성을 띈다.
기판에 다층 구조체를 가하는 것은 다층 구조체의 상기 구역에 압력을 가하기 위한 스탬프 프레스(stamp press), 또는 감열성인 종류의 b) 단계에서 사용되는 접착제를 연화시킬 수 있는 핫 포일 스탬프 프레스(hot foil stamp press)에 의해 b) 단계에서 수행될 수 있다.
바람직하게는, a) 단계에서 제조된 다층 구조체의 플라스틱 필름의 길이 및 너비 중 하나 이상의 치수는 대응하는 시트의 상기한 면의 치수보다 작다.
상기 방법은 c) 단계 전에 플라스틱 필름의 반대쪽에 위치한 다층 구조체의 면을 전기전도성 잉크로 인쇄하는 단계, 또는 상기 면에 전기전도성 코팅을 쌓는 단계를 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 다층 구조체는 시트의 기판에 기저층을 이동시키기 전에 전기전도성을 띄게 된다. 상기 층 또는 전기전도성 코팅은 플라스틱 필름의 반대쪽에 위치하는 다층 구조체의 면에 위치하고, 이에 따라 기저층의 면에 위치할 수 있다. 상기 c) 단계 동안, 상기 면은 시트 기판에 접착된다. 이와 같은 경우, 전기전도층(코팅 또는 잉크)는 상기 전기전도층에 펼쳐지는 기저층에 의해 보호된다. 상기의 인쇄하거나 쌓는 공정은 상기한 바와 같이 다층 구조체를 절단하기 전에 수행될 수 있다.
a) 단계 동안, 플라스틱 필름에 쌓인 항접착 코팅은 전기전도성 잉크에 의해 인쇄되거나, 전기전도성 코팅에 의해 커버될 수 있다. 그 후, 기저층은 a) 단계의 잉크 또는 코팅에 직접적으로 쌓인다.
상기 경우 (iv)에서, 기저층은 바람직하게는 기판 또는 얇은 시트로 전달된다. 절단될 시트 또는 절단 조각은 다른 시트의 기판에 접착되기 전에 전기전도성 잉크에 의해 인쇄 또는 전기전도성 코팅에 의해 커버될 수 있다.
시트 또는 시트의 기판은 항접착 코팅에 의해 코팅되거나, 플라스틱 필름으로부터 형성되거나, 및/또는 기저층의 전달 전에 절단될 수 있다.
본 발명에 따른 방법은 습도에 대한 저항을 증가시키기 위한 시트를 처리하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 시트는 예를 들어 습윤 상태에서 시트의 분해를 방지하는 WS 제제에 의해 WS(습윤 강도) 처리될 수 있다. 폴리아미도아민-에피클로로히드린이 시트에 WS 특성을 부여할 수 있다는 것이 알려져 있다. 예를 들어, 시트 내에 1%의 Kymene® 617(Hercules사)는 건조 상태와 비교하여 습윤 상태에서 15%의 견인저항을 가질 수 있게 한다.
또한, 본 발명은 상기한 바와 같은 제조방법에 의해 획득될 수 있는 시트에 관한 것인데, 상기 시트의 하나 이상의 면은 상기 면의 나머지 부분보다 평활도가 큰 하나 이상의 구역을 포함하고, 상기 구역은 상기 면의 면적보다 작은 면적에 펼쳐지는 평활외부층츨 포함하며, 상기 평활외부층은 전기전도성이거나 전기전도성층에 의해 코팅되고, 상기 전기 전도층은 하기의 구성요소 중 하나 이상을 정의하거나 하기의 구성요소 중 하나 이상에 연결된다: 저항기, 커패시터, 트랜지스터, RFID 칩, 안테나, 논리 회로, 멤브레인 스위치(SWITCH), 광전지, 배터리, 에너지 수집 수단, 백라이팅 시스템, 유기 또는 무기 발광 다이오드(OLED)와 같은 고체상 라이팅 또는 디스플레이 수단, 멤브레인 키보드 및, 센서. 상기 시트의 두 면은 상기와 같은 종류의 구역을 하나 이상을 포함할 수 있다.
시트는 상기한 종류의 구역을 2 이상 포함할 수 있고, 상기 구역들의 전기전도층은 예를 들어 시트에 포함된 전도체에 의해 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 전기전도층들은 다른 전자 기능 및/또는 특성을 가질 수 있다.
상기 구역은 상기 시트의 면의 면적의 50% 미만, 더욱 바람직하게는 20% 미만, 가장 바람직하게는 10% 미만을 차지하는 면적을 가질 수 있다.
시트는 예를 들어 종이로 제조된 기판을 포함한다.
전기전도층은 특허출원 WO 2012/031096에 개시된 것과 같은 마이크로미터 크기의 다수의 다이오드를 포함할 수 있다(또는, 이에 의해 코팅됨).
또한, 본 발명은 상기한 제조방법에 의해 획득될 수 있는 시트에 관한 것으로서, 상기 시트의 하나 이상의 면은 상기 면의 나머지 부분보다 평활도가 큰 하나 이상의 구역을 포함하고, 상기 구역은 상기 면의 면적보다 작은 면적에 펼쳐지는 평활외부층을 포함하며, 상기 평활외부층은 예를 들어 도파관을 형성하는 광학 및/또는 광전자 층에 의해 커버된다.
또한, 상기 구역은 하나 이상의 전기전도층을 포함할 수 있고, 상기 전기전도층은 더욱 바람직하게는 전류가 공급되는 광학층에 광선을 방출하는 마이크로다이오드에 의해 커버된다.
또한, 본 발명은 도파관과 같은 광학층이 제공되는 시트의 제조방법에 관한 것으로서, 상기 제조방법은 하기의 단계를 포함하고:
a) 적어도 플라스틱 필름, 항접착 코팅 및 기저층을 포함하거나, 플라스틱 필름, 항접착 코팅 및 기저층으로 구성되는 다층 구조체를 제조하거나 제공하는 단계, 여기서 상기 항접착 코팅은 상기 플라스틱 필름의 한 면과 상기 기저층 사이에 삽입됨,
b) 상기 기판의 한 면 및/또는 상기 플라스틱 필름의 반대쪽에 위치하는 상기 다층 구조체의 면에 접착제를 도포하고, 상기 기판의 면을 상기 다층 구조체의 면에 가하여, 상기 다층 구조체 및 상기 기판을 교차적층하는 단계, 및
c) 상기 기저층으로부터 상기 플라스틱 필름 및 상기 항접착 코팅을 제거하는 단계,
광학층이 상기 기저층에 쌓이는 것을 특징으로 한다.
광학층은 기저층에 임의의 적합한 기법, 예를 들어 코팅에 의해 쌓일 수 있다. 상기 광학층은 예를 들어 하나 또는 복수의 폴리머를 포함한다.
본 발명은 실제로 도파관과 같은 광학층을 포함하는 시트의 제조에 특히 유리하다. 기저층은 예를 들어 전자기파 또는 광파와 같은 파장을 인도하기 위한 폴리머층을 위한 지지체로서 사용될 수 있다. 상기 층에서 전송되는 파장은 기저층과 폴리머층 사이의 특히 평활하고 평평한 기저층에서 반사될 수 있고, 이에 따라 상기 폴리머층 내에서 전송될 수 있다.
상기 응용예에서, 광학층은 광학적 특성을 갖는 층, 특히 노출되는 광선의 적어도 일부를 반사, 흡수 및/또는 확산시킬 수 있는 층을 의미한다. 상기 광학층은 예를 들어 도파관을 형성할 수 있고, 하나 또는 복수의 물질로부터 형성될 수 있다.
상기 구현예는 상기한 특징, 특히 시트에 더 큰 평활도를 갖는 단 하나의 구역을 형성하는 것 및 시트에 전기전도층을 가하는 것과 관련된 특징의 각각 또는 모두 또는 일부와 조합될 수 있다.
특정한 경우, 시트는 상기한 종류의 것이고 광학층을 포함하며, 상기 시트의 기저층은 전기전도층이거나 전기전도층에 의해 커버된다. 광학층 및 전기전도층이 펼쳐지는 구역들은 독립적이거나, 적어도 부분적으로 중첩되거나 연결될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 시트는 내부에, 또는 이의 기판 또는 이의 층들(기저층, 전기전도층, 광학층 등) 중 하나 상에, 강자성 물질의 입자를 포함할 수 있다. 상기 입자는 시트의 자기투과성을 변화시켜, 상기 시트에 가해지는 자기장을 변화시킬 수 있는 이의 능력을 국부적으로 또는 전체적으로 변화시킬 수 있게 한다. 이는 예를 들어 시트에 대한 특정 파장을 여과하는 특성을 부가할 수 있게 한다. 시트가 코일을 포함하는 경우, 코일은 이의 자기투과성을 증가시키고, 이에 따라 예를 들어 상기 시트의 다른 코일과의 커플링을 개선시키기 위해 철 코어/커널, 코발트 또는 니켈을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 시트는 열확산을 증가시키기 위한 수단을 포함하거나, 열활산을 증가시키기 위해 처리될 수 있고, 상기 열확산은 특히 열을 전도시키는 시트의 능력(이의 열전도도) 및 열을 저장시키는 시트의 능력(열용량)에 의존한다. 시트가 전자장비와 조합되는 경우, 시트가 뛰어난 열확산을 가져서 상기 장비에 의한 작업 동안 발생한 열이 소실될 수 있는 것이 바람직하다.
열의 소실은 표면상에서 또는 벌크 내부에서 수행될 수 있다. 시트의 표면에서 열의 뛰어난 소실을 제공하고 위해, 알루미늄 필름이 상기 시트에 예를 들어 기저층 또는 지지체를 형성하는 종이의 아래에 통합될 수 있다. 상기 알루미늄 필름은 약 15㎛의 두께를 가질 수 있다. 벌크 내부에서 열을 소실시키기 위해, 상기 종이 지지체의 물질 내에 상기 종이의 열전도도를 증가시키기 위한 특정 충전재를 제공할 수 있다. 상기 충전재는 예를 들어 Al2O3, AlN, MgO2, ZnO, BN, SiN4, SiC 및 SiO2와 같은 다이아몬드, 섬유 또는 카본블랙, 또는 산화물, 질화물 및 카바이드의 나노입자일 수 있다.
- 도 1은 매우 도식적인 방법으로 본 발명에 따른 시트의 제조방법을 나타낸다.
- 도 2는 매우 도식적인 방법으로 본 발명에 따른 방법의 선택적인 구현예를 나타낸다.
- 도 3 및 도 4는 주사형 전자현미경(SEEM)에 의해 획득된 시트의 이미지이고, 여기서 도 4는 본 발명에 따른 방법에 의해 획득된 시트에 대응한다.
- 도 5 및 도 6은 매우 도식적인 방법으로 본 발명에 따른 방법의 다른 선택적인 구현예를 나타낸다.
- 도 7 내지 도 11은 매우 도식적인 방법으로 본 발명에 따른 방법의 다양한구현예를 나타낸다.
- 도 12는 본 발명에 따른 방법의 실시 동안의 플라스틱 필름, 다층 구조체 및/또는 기저층의 특정 기하학적 형태를 나타낸다.
- 도 13 및 도 14는 매우 도식적인 방법으로 본 발명에 따른 방법의 선택적인 구현예를 나타낸다.
- 도 15 및 도 16은 매우 도식적인 방법으로 본 발명에 따른 방법의 다른 선택적인 구현예를 나타낸다.
- 도 17 및 도 18은 본 발명에 따른 방법에 의해 제조된 시트를 나타낸다.
- 도 19는 본 발명에 따른 방법에 의해 제조된 다른 시트를 나타낸다.
비제한적인 예로 제공된 하기의 기재를 일고 첨부된 도면을 참조하면, 본 발명은 더욱 잘 이해될 것이며, 본 발명의 다른 구체적 사항, 특성 및 이점이 더욱 분명하게 나타날 것이다.
우선, 본 발명에 따른 시트의 제조방법의 a), b) 및 c) 단계를 매우 도식적인 방법으로 나타내는 도 1을 참조한다.
상기 방법의 a) 단계는 하부 플라스틱 필름(14), 항접착 중개 코팅(16) 및 상부 기저층(18)을 포함하는 다층 구조체(12)를 제조하는 것으로 구성된다. 상기 구조체(12)의 제조는 한 단계 또는 복수의 연속적인 단계에서 수행될 수 있다.
항접착 코팅(16) 및 기저층(18)은 예를 들어 특정 코팅 기법에 의해 플라스틱 필름(14) 상에 동시에 쌓일 수 있다.
선택적으로는, 항접착 코팅(16)이 플라스틱 필름(14)에 쌓인 후에, 기저층(18)이 항접착 코팅에 쌓인다.
플라스틱 필름(14)의 상부면(20)의 표면 품질이 기저층의 하부면(22)에 전달된다(항접착 코팅(16)의 중개에 의함). 따라서, 기저층의 면(22)의 표면 특성은 플라스틱 필름(14)의 면(20)의 특성에 의해 정의된다.
기저층의 건조 및/또는 고체화 후, 면(22)의 표면 특성은 동결되고, 상기 방법의 다른 단계, 특히 코팅될 기판(24), 예를 들어 종이에 기저층(18)을 이동시키는 동안에 변화되지 않아야 한다.
상기 방법의 b) 단계는 기저층(18)의 상부면(28) 또는 기판(24)의 코팅될 하부면(30), 또는 상기 두 면(28,30)에 접착제의 층 또는 필름(26)을 쌓고, 그 후 상기 두 면(28,30)을 서로를 향해 가함으로써 다층 구조체(12)를 적층 또는 교차적층하여 적층 또는 교차적층된 제품(32)을 형성하는 것으로 구성된다.
상기 방법의 c) 단계는 기판(24) 상에 기저층(18)만 남도록(접착제(26)에 의해) 기저층(18)에서 플라스틱 필름(14) 및 항접착 코팅(16)을 제거하는 것으로 구성된다.
상기 b) 단계 및 c) 단계는 동시에 또는 순차적으로 수행될 수 있다. 후자의 경우, 접착제(26)는 유리하게는 플라스틱 필름(14)을 제거하는 동안에 건조 상태이거나 및/또는 고체화된다.
c) 단계의 마지막에 기저층(18)의 면(22)은 노출되고, 상기 면은 상대적으로 평활하다.
도 2는 본 발명에 따른 방법의 선택적인 구현예를 나타내고, 다층 구조체(12')가 기저층(18)의 상부면(28)에 쌓인 적어도 하나의 추가층(34)을 더 포함한다는 점에서 도 1에 관한 상기 방법과 다르다.
다수의 추가적인 중첩층(34)이 기저층(18)의 면(28)에 쌓일 수 있다(동시에 또는 순차적으로).
b) 단계 동안, 상기 기판(24)의 하부면(30) 또는 상기 추가층(34)의 상부 자유면(36)(구조체(12)가 복수의 추가층을 포함하는 경우, 플라스틱 필름에서 가장 먼 것)이 접착제(26)에 의해 커버된다. 선택적으로는, 상기 두 면(30,26)이 접착제(26)에 의해 커버된다.
c) 단계 동안, 적층 또는 교차적층된 제품(32')을 형성하도록 다층 구조체(12') 및 기판(24)이 적층 또는 교차적층되고, 그 후 시트(10')의 기저층(18)의 평활면 또는 초평활면(22)이 노출되도록 플라스틱 필름(14) 및 항접착 코팅이 제거된다.
시트의 기저층(18)의 성질은 본 발명에 따른 방법의 구현예에 따라 달라질 수 있다.
기저층(18)은 전기전도성 소재 및 예를 들어 금속으로 제조될 수 있다. 기저층(18)은 예를 들어 진공증착 또는 다른 적합한 기법에 의해 항접착 코팅(16)에 쌓이는 금의 박층으로 형성된다.
선택적으로는, 기저층(18)은 그 자체로는 전기전도성이 아니고, 전기전도성 필름(상기 방법의 d1) 단계)에 의해 코팅 또는 전기적 특성을 갖는 잉크에 의해 인쇄(d2) 단계)될 수 있다.
기저층(18)이 금속 필름에 의해 커버되는 경우, 상기 금속 필름은 기저층에 인시튜(in situ) 형성되거나, 예를 들어 접착에 의해 첨가 및 부착된다. 상기 필름은 예를 들어 금 필름이다.
기저층(18)이 인쇄가능한 경우, 이는 수지, 또는 인쇄가능한 바니쉬(varnish), 또는 결합제 및 가능하게는 안료를 포함하는 종이 코팅으로부터 형성될 수 있다. 상기 층(18)은 잉크가 시트(10)의 평활면(22)에 쌓이도록 하는 임의의 적합한 기법에 의해 인쇄가능하다.
잉크는 금속 입자, 탄소 및/또는 전도성 폴리머의 입자를 포함할 수 있고, 상기 입자는 마이크로미터 또는 나노미터의 크기를 가질 수 있다. d2) 단계는 잉크층이 연속적인 전기전도층을 형성하도록 인쇄된 시트에 어닐링 단계가 가해지는 소단계를 포함할 수 있다. 이는 예를 들어 잉크가 어닐링 단계 동안에 합체될 금속 입자를 포함하는 경우이다.
모든 구현예는 전기전도성 시트, 뛰어난 전기전도성 및 특히 0.3Ω/sq 미만, 더욱 바람직하게는 0.15Ω/sq 미만, 예들 들어 약 0.05Ω/sq의 스퀘어 당 저항을 갖는 하나 이상의 층을 포함하는 시트를 제조할 수 있게 한다.
본 발명에 따른 시트의 스퀘어 당 저항을 측정하는 것은 4-포인트 장비 또는 장치에 의해 수행될 수 있다. 상기 방법은 시트의 표면상에 배열된 산발적인 접촉을 사용한다. 상기 접촉은 금속 팁을 통해 수행된다. 2개의 팁이 전류를 공급하기 위해 사용되고, 2개의 다른 팁이 전압을 측정하기 위해 사용된다. 상기 4개의 팁은 시트 표면의 가상의 직사각형의 네 모서리에 배열되거나, 또는 종이 표면의 가상의 선에 줄줄이 정렬된다. 10nA 내지 99Ma의 전류를 제공하는 Jandel RM3 전류 발전기와 함께 Jandel 4-팁 장치(universal Probe)를 사용할 수 있다. 측정된 저항은 스퀘어 당 옴(ohm/□ 또는 Ω/sq)으로 표현되고, R□로 표기된다. 상기 장치는 시트의 비저항에 연관될 수 있는 ΔV/I 비를 측정한다. 두께 e 및 비저항 ρ를 갖는 박층의 경우가 사용된다. 다른 치수에 비해 두께가 무시할만 하면, 전도에 대한 2차원 모델이 사용될 수 있고, 이는 V/I = K.ρ/e = K.R□를 제공한다. K는 2D 기하학을 특징으로 하는 무차원 계수이다. ρ/e 비는 상기 층의 특징이고, R□(ohm/□)로 표기된다. 계수 K는 특정한 단순 경우에 분석적으로 계산될 수 있다: K = log(2)/π.
본 발명을 나타내는 실시예가 이제 하기에서 기재될 것이다.
실시예 1: 본 발명에 따른 방법의 a) 내지 c) 단계에 따른 다층 구조체 및 시트의 제조.
종이로 제조되는 기판(Arjowiggins사의 Bristol boards and Maine gloss)을 사용하여, 본 발명에 따른 방법의 a) 단계를 재현하여 다수의 다층 구조가 제조되었다.
상기 방법의 b) 단계를 수행하기에 가장 적합한 접착제를 결정하기 위해 시험이 수행되었다. 사용되는 접착제는 c) 단계에서 플라스틱 필름을 제거하는 동안 상기 층으로부터 종이가 떨어지지 않도록 방지하기에 충분하게, 상기 다층 구조에 있어서 종이를 상기 층에 고정시킬 수 있어야 한다.
3가지 종류의 접착제를 시험하였다: a) 용매를 포함하는 2 구성성분의 PU 접착제(Rexor사의 참고번호 AD 1048), b) 용매를 포함하는 단일 구성성분의 PU 접착체(COIM사의 참고번호 NC 320), 및 c) 용매를 포함하지 않는 단일 구성성분의 PU 접착제(COIM사의 참고번호 SF2930).
다층 구조에 대한 종이의 접착 수준을 측정하기 위해 접착테이프를 사용하여 시험이 수행되었다. PU 접착제가 종이 보다는 다층 구조에 도포된 경우, a) 접착제가 Bristol 보드를 접착시키기 위해 사용된 경우, 및 b) 접착제가 Maine 광택지를 접착시키기 위해 사용된 경우에 최고의 결과가 획득되었다.
실시예 2: 시트의 기정층에 인시튜(in situ) 형성된 얇은 금 필름을 포함하는 시트의 제조(상기 d1) 단계를 포함하는 방법).
본 발명에 따른 방법에 의해 획득된 시트의 기저층에 금 필름을 쌓는 것은 DEP280 장비에 의해 진공에서 수행된다. 상기 장비는 티타늄, 구리 또는 금과 같은 다양한 금속을 진공증착시킬 수 있게 한다. 본 경우, 고운 금층이 시트의 기저층에 쌓는다. 사전에, 시트는 탈기시키기 위해 오븐에 위치된다(100℃). 이에 따라, 압력은 감소한다. 인클로져(enclosure) 내의 압력은 9.5.10-7 mbar(약 14분 동안) 및 8.10-7 mbar(약 25분 동안)에서 정지된다. 우선 프리스프레잉(pre-spraying)이 120초 동안 수행된다. 그 후 스프레잉(spraying)이 375초 동안 수행된다. 시트에 최종적으로 쌓인 금은 두께가 30nm이다. 최대 3장의 처리될 시트를 동시에 상기 장비에 위치시킬 수 있다.
실시예 3: 실시예 2에서 획득된 것과 같은 금속층이 코팅된 시트를 사용한 포토리소그래피(photolithography) 단계의 수행.
1.8㎛ 두께의 양성 수지(약 2mL의 수지를 나타냄)이 실시예 2에서 획득된 것과 같은 금속층이 코팅된 시트의 샘플(크기: 11*11cm)에 3000rpm 속도의 회전에 의해 스핀코팅을 통해 쌓인다. 상기 작업은 약 15초 동안 지속된다. 양성 수지와 음성 수지 간의 차이는 포토리소그래피 광선(ray)(조명)이 가해지는 구역이 성장하는 동안에 만들어진다. 첫번째 경우에 이는 성장동안에 사라지는 노출된 구역이고, 두번째 경우에 이는 노출되지 않은 구역이다.
상기 시트는 수지의 가교결합을 위해 오븐에 놓인다. 이는 115℃의 온도에서 약 5분 동안 수행된다. 조명 단계 동안, 석영 마스크가 시트에 배열되는데, 상기 마스크는 패턴을 포함하고, 광선이 패턴이 없는 구역으로 전달될 것이다.
조명은 5mW의 전력로 수행되고 10초 동안 지속된다. 상기 시간은 쌓이는 수지의 두께 및 광선의 전력에 의존한다. 상기 단계가 완료되면, 상기 마스크는 아세톤에 의해 세척된다. 그 후 현상(development)의 단계가 이어질 수 있다. 소위 수산화테트라메틸암모늄(MF-319)이라고 불리는 제품이 조명 후에 현상을 사용된다. 상기 단계는 1분 동안 지속된다. 이는 육악으로 볼 수 있는 패턴이 시트에 나타날 수 있게 한다. 여기서 양성 수지가 수반되기 때문에, 현상액(developer)은 노출된 수지를 제거한다. 상기 시트는 그 후 금속층에 남아있는 노출된 수지를 제거하기 위해 에칭 배스(etching bath)에 위치된다. 요오드 칼륨/요오드 혼합물(KI/I2)이 사용된다. 물로 헹군 후에는 금속층 및 미노출된 수지만이 남는다. 상기 시트는 가능한 많은 양의 물을 제거할 수 있도록 수분 동안 115℃에서 어닐링된다. 상기 수지는 그 후 스트립핑(stripping)을 통해 금속층에서 제거된다. 이를 위해, 잔여 수지가 제거되도록 샘플은 아세톤 배스에 15분 동안 침지된다.
상기 시트는 매우 뛰어난 열적 안정성을 가지고, 연속적인 열처리에 의해 변형되지 않는다.
실시예 4: 실시예 2에서 획득된 바와 같은, 시트에 쌓인 금속증의 레이저 어블레이션 단계의 수행.
레이저 어블레이션은 Tamarack Scientific 장치에 의해 수행될 수 있다. 레이저는 작업자에 의해 지정된 구역을 제거(ablate)한다. 레이저 스트레스를 거친 금속층(예를 들어, 금)은 충격을 흡수하기 시작하고, 그 후 열이 전파된다. 상기 현상에 따라 생성된 팽창의 차이는 금속의 최종적인 어블레이션을 일으킨다. 상기 어블레이션 기법은 삭감적(subtractive)이고 직접 패턴화의 종류이다. 이는 상기 패턴이 어떠한 제품도 첨가하지 않고 수행된다는 것을 의미한다. 여기서, 마스크를 통과하여 물질을 지지체로부터 떼어내는 것은 바로 레이저 광선이다. 광선의 힘의 물질 및 샘플화되는 물질의 양에 따라 조정된다. 물질의 레이저 어블레이션 후의 최종 결과는 상기 물질의 성질 및 열적 기계적 특성의 영향에 의존한다.
본 시험은 레이저 어블레이션에 대한 시트의 뛰어난 열적 기계적 저항을 나타내었고, 레이저를 통해 생성된 패턴의 뛰어난 선명도를 나타내었다.
실시예 5: 실시예 3 및 실시예 4에서 획득된 시트를 사용하여 전자부품을 제조하는 실시예
상기 실시예 3 및 실시예 4에서 획득된 시트의 금속층이 유전체물질층에 의해 코팅되었고, 그 후 상기 유전체층 자체는 캐패시터의 능력을 가질 수 있도록 얇은 은층에 의해 코팅되었다.
실시예 3 및 실시예 4에서 획득된 시트의 다른 금속층은 저항기를 수행하기 위해 탄소 잉크에 의해 인쇄되었다.
실시예 6: 인쇄가능한 기저층을 포함하는 시트 각각을 제조하는 실시예.
본 발명에 따른 방법은 특히 전기적 특성을 갖는 잉크에 의해 인쇄가능한 기저층을 각각 포함하는 시트를 제조하기 위해 사용된다.
3가지 다른 종이 코팅이 사용되었고, 이들은 문자 A, B 및 C로 표시되었다. 이들은 곱게 갈린 탄산칼슘 베이스(Carbital 95라는 품면으로 판매됨) 및 결합제를 갖는 층이다. 다른 제품들이 점성을 조절하거나, 결합제를 가교결합시키거나, 층이 잘 펼쳐지도록 하기 위해 각 층에 사용된다.
A, B 및 C의 차이는 주로 이들의 결합제 비율이고, 결합제 비율은 상기 층의 총 건조 중량(또는 총 건조물 중량)에 대한 건조 중량으로 A층에 대해 16.2%, B층에 대해 8.8%, C층에 대해 16.2%(8.1%의 결합제 및 8.1%의 공결합제 또는 접착 촉진제)
상기 층의 조성에 대한 세부사항은 하기 표 1에 제공된다.
구성성분 A층 B층 C층
습윤 중량 건조 중량 습윤 중량 건조 중량 습윤 중량 건조 중량
물 502.273 0.000 60.724 0.000 39.177 0.000
Alkali Ammonia 20% 2.623 0.000 0.317 0.000 0.205 0.000
Dispex N40 2.623 1.705 0.317 0.206 0.205 0.133
건조된 정제 고운 소금 2.914 2.914 0.352 0.352 0.227 0.227
Calgon PTH 0.058 0.029 0.007 0.004 0.005 0.002
Empicol LZ 0.058 0.029 0.007 0.004 0.005 0.002
Defoamer 1512M 0.204 0.102 0.025 0.012 0.016 0.008
Agnique EHS 75E 2.331 1.247 0.282 0.151 0.182 0.097
Surfinol 420 0.729 0.342 0.088 0.041 0.057 0.027
Carbital 95 78% 474.565 727.366 57.374 87.937 37.016 56.734
Styronal D517 190.617 97.215 11.519 5.875 7.432 3.790
Acronal S305 94.066 48.444 5.683 2.927 3.666 1.888
AZC 29.141 19.816 3.523 2.396 2.273 1.546
Sterocoll FD 1.311 0.688 0.159 0.083 0.102 0.054
Defoamer 1512M 0.204 0.102 0.025 0.012 0.016 0.008
다이아몬드 0.000 0.000 0.000 0.000 28.392 5.678
총 건조 중량(Kg) 900 100 70
총 습윤 중량(Kg) 1303 140 119
결합제 비율
(총 건조물 중량에 대해)		 건조 중량으로 16.2% 건조 중량으로 8.8% 건조 중량으로 16.2%
결합제 비율
(안료의 건조 중량에 대해)		 건조 중량으로 20% 건조 중량으로 10% 건조 중량으로 20%
Alkai Ammonia 20%는 수용액이다. Dispex N40은 용액에서 분산제 및 유화제로 사용되는 음이온성 폴리아크릴레이트이다. Calgon PTH는 분말 형태의 분산제로 사용되는 포스페이트이다. Empicol LZ는 분말 형태의 습윤제이다. Agnique EHS 75E는 액체 습윤제이다. Surfinol 420은 소포제, 분산제 및 습윤제로 사용된다. Carbital 95 78%는 액체 매질 중의 탄산칼슘 안료를 나타낸다. Styronal D517 및 Acronal S305는 결합제를 형성하는 라텍스이다. Styronal D517 스티렌 부타디엔 라텍스이고, Acronal S305는 스티렌/부틸 아크릴레이트(스티렌-아크릴)이다. AZC(ammonium-zirconium carbonate)는 액체 내수화제(insolubilising agent)이다. Sterocoll FD는 유동성 개질제로 사용되는 아크릴산이다. Defoamer 1512 M은 액체소포제이고, Diamond는 에틸렌 코폴리머-아크릴산(EAA) 베이스를 갖는 공결합제 또는 접착 촉진제이다.
Arjowiggins사에 의해 판매되는 다양한 종이가 본 발명에 따른 방법에 의해 시트를 제조하기 위해 사용되었따. 각 시트는 하나의 인쇄가능층(A, B 또는 C), 2개의 중첩된 인쇄가능층(A+A, A+B 또는 A+C)을 포함한다. 2개의 인쇄가능층을 갖는 시트의 경우, 첫번째층 A는 접착제에 쌓이되고, 이에 따라 최종 제품에서 두번째층 또는 외부층(A, B 또는 C) 아래에 위치한다.
본 방법에서 도너로서 사용되는 두가지의 플라스틱 PET 필름이 시험되었다. 첫번째는 표준 PET 필름이고, 두번째는 평활도가 더 큰 PET 필름(참고번호: 42)이다.
하기 표 2는 본 발명의 방법에 따라 제조된 다양한 시트의 특성을 요약한다.
Fujifilm의 Dimatix 장비 및 스크린 프린팅에 의한 압전효과 잉크젯을 통한 인쇄 시험이 수행되었다. 은 나노입자 베이스를 갖는 두 종류의 잉크가 사용되었다(Sunjet U5603 및 SICPA 9SP7214).
시트의 기저층은 잉크층에 의해 인쇄되고 어닐링 단계가 가해지고, 그 후 다시 다른 잉크층에 의해 인쇄되고 다른 어닐링 단계가 가해질 수 있다. 이와 같은 경우, 첫번재 어닐링 단계 후, 시트는 적합한 위치에 저장되거나, 및/또는 특정처리에 가해질 수 있고, 이에 따라 상기 시트는 다시 인쇄되기 전에 이의 초기 습도(어닐링 전)를 회복할 수 있다.
시험 번호 종이 종이 두께
(mm)		 종이 중량
(g/m2)		 층의 종류 층 플라스틱 필름
(도너)		 인쇄 종류 사용된 잉크의 참고번호 잉크층의 수 어닐링 방법 어닐링 온도
(℃)		 어닐링 시간
(분)		 R 평균
(Ω/sq)
1 Maine gloss 2858 오프셋 핫 챔버 117 135 다공성 B PET 표준 잉크젯 Sunjet U5603 2 IR 건조기 150 내지 200 3 0.588
2 Maine gloss 2933 오프셋 핫 챔버 111 135 다공성 A+B PET 42 잉크젯 Sunjet U5603 2 3.41
3 Maine 135 오프셋 베이스 102 191 다공성 없음 잉크젯 Sunjet U5603 2 0.287
4 Maine 2934 인디고
핫 챔버 없음 		111 135 닫힘 A+C PET 42 잉크젯 Sunjet U5603 2 0.051
5 Bristol 2932 전자 핫 챔버 205 200 닫힘 A+A PET 42 잉크젯 Sunjet U5603 1 0.3
6 Maine gloss 2947 전자 핫 챔버 113 135 닫힘 A+A PET 42 잉크젯 Sunjet U5603 1 2 0.3
7 Maine gloss 2947 전자 핫챔버 113 135 닫힘 A+A PET 42 잉크젯 Sunjet U5603 2 3 0.07
8 Bristol 2828 전자 1층 275 250 닫힘 A PET 표준 스크린 프린팅 SICPA 9SP7214 1 어닐링 없음 어닐링 없음 3 0.084
9 Bristol 2828 전자 1층 275 250 닫힘 A PET 표준 스크린 프린팅 SICPA 9SP7214 1 오븐 165 3 0.078
10 Bristol 2828 전자 2층 275 250 닫힘 A+A PET 표준 스크린 프린팅 SICPA 9SP7214 2 어닐링 없음 어닐링 없음 3 0.244
11 Bristol 2828 전자 2층 275 250 닫힘 A+A PET 표준 스크린 프린팅 SICPA 9SP7214 2 오븐 165 3 0.078
12 Maine 2828 전자 1층 64 80 닫힘 A PET 표준 스크린 프린팅 SICPA 9SP7214 1 어닐링 없음 어닐링 없음 3 0.126
13 Maine 2828 전자 1층 64 80 닫힘 A PET 표준 스크린 프린팅 SICPA 9SP7214 1 오븐 165 3 0.074
14 Maine 2828 전자 2층 64 80 닫힘 A+A PET 표준 스크린 프린팅 SICPA 9SP7214 2 어닐링 없음 어닐링 없음 3 0.322
15 Maine 2828 전자 2층 64 80 닫힘 A+A PET 표준 스크린 프린팅 SICPA 9SP7214 2 오븐 165 3 0.144
16 PEN Teonex Q65FA125 122 잉크젯 Sunjet U5603 2 IR 건조기 150 내지 200 2.5 0.141
잉크층의 저항은 가능한 낮아야한다. 종이의 인쇄본의 수가 이의 저항에 영향이 있다는 것이 관찰된다. 종이가 더 많은 잉크층을 포함할 수록, 이의 저항은 낮아진다. 2개의 잉크층에 의해 코팅된 종이와 관련된 시험 3, 4 및 7을 비교하면, 시험 4 및 7의 닫힌 층이 시험 3의 다공성 층보다 낮은 저항을 갖는다는 것이 관찰된다. 닫힌 외부층(A 또는 C)를 포함하는 시트는 저항의 측면에서 좋은 결과를 갖는다. 반면, 다공성 또는 열린 층인 B층을 갖는 각 시트는 상기와 같은 면에서 좋은 결과를 갖지 않는다(첫번째 두 시험 참조).
이는 다공성 층이 잉크가 시트에 흡수되도록 하고, 이에 따라 잉크층이 표면에서 연속적이지 않다는 사실에 의해 설명될 수 있다.
상기와 같은 시트간의 다공성의 차이는 각각 Maine gloss 2858(다공성 또는 열린 시트 - 첫번째 시험) 및 Maine 2828(닫힌 또는 비다공성 시트 - 시험 12 내지 15) 시트에 의해 인쇄될 표면의 SEM 사진을 나타내는 도 3 및 도 4에서 분명하게 나타난다.
층의 다공성은 이의 결합제 비율에 의해 특정될 수 있고, 상기 결합제 비율은 기공 크기 잉크에 의한 시험을 수행하여 측정할 수 있다. 특별한 잉크(검은 착색제를 포함)를 시트에 쌓고 시간의 흐름에 따른 이의 거동을 연구함으로써, 기공 크기 잉크에 의한 시험은 시트의 흡수용량 및 잉크 침투 속도를 측정할 수 있게 한다. 또한, 상기 시험은 인쇄 후 시트의 광학 밀도의 변화를 분석할 수 있게 한다.
여기서 사용되는 잉크는 Lorilleux사에 의해 참고번호 3809로 판매되는 기공 크기 잉크이다. 이는 낮은 퍼센트의 검은 착색제가 용해된 바니쉬이다.
시트는 접착테이프를 사용하여 깨끗하고 평활한 작업 표면에 고정된다. 사전에 잉크를 도포한(박막) 2.4mm의 직경 및 328g의 질량을 갖는 청동 금속 스탬프가 시험될 표면에 잉크의 버튼(button)을 쌓는다. 크로노미터에 의해 측정된 접촉시간의 경과 후에(t = 0, 7, 15, 30, 60 및 120초), 과잉의 잉크는 천(더욱 바람직하게는, 부드럽고 보푸라기가 없음)에 의해 완전히 닦아내었다. 인쇄물에 잔여물이 남는 것을 방지하기 위해, 작업은 단일 동작 및 단일 방향으로 단호하게 수행되어야 한다. 상기 동작은 이에 따라 혜성의 꼬리 형태의 다른 분명한 인쇄물을 남긴다.
잉크는 시트 내로 침투함으로써, 흡수된 잉크의 양에 따라 이의 표면에 어느 정도의 색을 남긴다. 시트 상의 얼룩의 광학 밀도는 반산농도계(reflection densitometer)에 의해 측정된다. 광학 밀도의 변화는 보통 잉크의 침투 시간에 따라 분석될 수 있고, 시트의 흡수 속도 및 용량을 포괄적으로 나타낸다.
하기 표 3은 본 발명의 방법에 따라 획득된 복수의 시트의 인쇄가능한 기저층에 쌓인 잉크의 광학 밀도 변화를 상기 층에 잉크를 쌓은 후 경과된 시간(단위: 초)에 따라 나타낸다.
시험 번호 종이 t=0초 t=7초 t=15초 t=30초 t=60초 t=120초
12 내지 15 Maine 2828 0.08 0.1 0.09 0.1 0.1 0.1
17 Opale 2858 0.15 0.17 0.23 0.27 0.32 0.4
8 내지 11 Bristol 2828 0.08 0.09 0.09 0.1 0.09 0.11
1 Maine 단일구성성분 2858 0.13 0.14 0.17 0.2 0.26 0.32
18 Stoneywood 2935 0.08 0.09 0.11 0.1 0.1 0.1
19 Paper Chromolux 300 0.18 0.21 0.21 0.31 0.39 0.56
20 Paper Chromolux 180 0.13 0.16 0.17 0.26 0.32 0.44
21 Bristol 2930
핫 챔버		 0.18 0.19 0.21 0.27 0.32 0.33
22 Bristol 2931
핫 챔버		 0.14 0.14 0.18 0.16 0.2 0.19
5 Bristol 2932
핫 챔버		 0.05 0.06 0.06 0.08 0.08 0.09
2 Maine gloss 2933
핫 챔버		 0.21 0.22 0.27 0.28 0.32 0.37
4 Maine indigo 2934
핫 챔버		 0.12 0.14 0.13 0.18 0.18 0.15
6 Maine gloss 2947
핫 챔버		 0.09 0.09 0.09 0.09 0.11 0.12
3 Maine base 0.26 0.3 0.3 0.34 0.4 0.47
닫힌 층은 0초에서의 낮은 잉크 밀도, 및 시간의 흐름에 따른 상기 밀도의 변화가 없거나 적다는 것을 특징으로 한다. 반면, 다공성 층은 시작할 때부터 더 높은 밀도를 가질 것이고, 특히 시간이 흐름에 따라 밀도가 증가한다.
다공성 기저층을 갖는 시트(시험 1 내지 3, 및 17 내지 21)는 닫힌 층 베이스를 갖는 시트(시험 4 내지 15 및 22)와 달리 좋은 결과를 나타내지 않는다(시간에 따른 잉크의 광학밀도의 상당한 차이).
따라서, 인쇄가능한 기저층을 갖는 시트를 사용하는 것이 중요하다. 인쇄가능한 기저층의 경우, 상기한 바와 같이 다공성은 기저층의 결합제 비율에 의해 제어되며, 본 발명에 따르면 상기 결합제 비율은 상기 층의 건조 중량에 대해 건조 중량으로 15% 초과여야 한다. 도너용으로 사용된 종류의 필름에 대해서는 차이가 관찰되지 않았다.
실시예 7: 이미지 분석을 통해 측정된 상기 시트 표면의 열린 비율을 측정함으로써, 본 발명의 방법에 따라 획득된 시트의 표면 다공성의 평가.
실시예 6에서 획득되고 도 3 및 도 4에서 획득된 것과 같은 SEM 이미지가 시트의 기저층 표면의 기공의 표면 비율을 측정하기 위해 분석되었다. 시트의 다공성의 표면 비율이 매우 가변적이라는 것이 관찰된다.
시험 번호 종이 %단위의 결합제의 비율(건조 중량) 열린 비율(%)
8 내지 15 2828 16.2 0.08
1 2858 8.8 4.3
21 2930 8.8 5.27
22 2931 8.1 + 8.1 다이아몬드 1.55
2 2933 8.8 1.88
4 2934 16.2 0.81
6 내지 7 2947 16.2 0.19
우선, 열린 표면은 모두 상대적으로 낮다는 것이 관찰되었다(< 6%). 시트의 열린 비율에 대해 결합제 비율의 상당한 영향이 있다. 사실, 건조 중량으로 16.2% 이상의 결합제 비율을 갖는 시트는 1.55% 이항의 열린 비율을 갖고, 반면에 건조 중량으로 8.8% 이하의 결합제 비율을 갖는 종이는 1.88% 이상의 열린 비율을 갖는다. 또한, 8.1%의 결합제 및 8.1% 공결합제(다이아몬드)를 갖는 시트 2931(시험 번호 22)을 제외하면, 상기 결과는 이를 더욱 강하게 입증한다.
하기 표 5는 시험된 시트의 특성에 대한 결합제 비율의 영향을 요약한다.
시험 번호 종이 % 단위의 결합제 비율
(건조 중량)		 열린 비율(%) 기공 크기 잉크의 밀도 은 잉크 저항
(Ω/sq)
0초 120초 델타 120-0
8-15 2828 16.2 0.08 0.08 0.1 0.02
1 2858 8.8 4.3 0.15 0.4 0.25 0.59
21 2930 8.8 5.27 0.18 0.33 0.15
22 2931 8.1 + 8.1 다이아몬드 1.55 0.14 0.19 0.05
2 2933 8.1 1.88 0.21 0.37 0.16 3.41
4 2934 16.2 0.81 0.12 0.15 0.03 0.051
6-7 2947 16.2 0.19 0.09 0.12 0.03 0.07
8.8%(건조 중량)의 결합제 비율을 갖는 층을 포함하는 시트는 다공성 표면을 갖는데, 이는 상기 표면의 열린 비율이 높고(적어도 1.88%), 이는 기공 크기 잉크와 같은 액체의 강한 흡수를 일으키기 때문이다. 이와 같이, 다공성 코팅을 갖는 상기 시트에 대해 120초와 0초 사이의 잉크의 광학 밀도 차이는 0.1을 초과하고, 반면에 16.2%(건조 중량)의 결합제 비율을 갖는 층을 포함하는 시트에 대해서는 열린 비율이 낮으며 기공 크기 잉크에 의한 시험에 있어서 120초와 0초 사이의 광학 밀도의 차이는 낮다(0.1 미만).
상기 시트가 은 나노입자를 포함하는 잉크에 의해 잉크젯을 통해 인쇄되고, 그 후 상기 시트는 약 150℃의 열적 어닐링에 가해지는 경우, 인쇄된 트랙의 저항은 또한 시트의 결합제 비율에 연관된다는 것이 발견된다.
높은 결합제 비율을 갖는 층을 포함하고, 이에 따라 닫힌 층을 포함하는 시트는 저항성이 매우 높지 않은 인쇄된 트랙을 제공한다(종이 2934 및 2947 - 시험 4 및 6-7에 대해 각각 0.13Ω/sq 및 0.07Ω/sq). 0.15Ω/sq 이하의 값은 인쇄된 PEN 플라스틱 필름에 대해 뛰어난 것으로 판단된다.
동일한 조건에서, 낮은 결합제 비율을 갖는 층을 포함하고, 이에 따라 상대적으로 열린 층을 포함하는 시트는 더 저항성이 높은 인쇄된 트랙을 제공한다(각각 0.59Ω/sq 및 3.4Ω/sq). 이는 전도성 잉크가 시트의 표면 기공으로 침투하여 트랙에 결함을 형성하며, 이는 이들의 비저항을 증가시킨다는 사실에 의해 설명될 수 있다.
따라서, 이로부터 결합제 비율이 상기 종이를 전기적 특성을 갖는 잉크에 의해 인쇄하는 것에 대한 소질에 강한 영향을 미친다는 것을 결론지을 수 있다.
실시예 8: 다양한 안료를 사용한 인쇄가능한 기저층을 포함하는 시트의 제조.
한편으로, 본 발명의 방법의 b) 단계 및 c) 단계에서 수행되는 전달에 대한, 인쇄가능한 기저층 내 안료의 종류 및 결합제 비율의 영향을 특정하기 위해 추가적인 시험이 수행되었다.
본 발명의 방법의 a) 단계에 따라 복수의 다층 구조체가 제조되었고, 상기 구조체는 각각 인쇄가능한 기저층을 포함한다.
하기 표 6은 시트의 기저층에 사용된 다양한 안료, 및 각 층의 결합제 비율을 요약한다. 13가지의 다른 다층 구조체가 제조되었다(A 내지 M).
기공 크기 잉크에 의한 시험
시험 충전재 결합제 비율
[%]		 75°에서의 광택
[%]		 0초 7초 15초 60초 120초
A 카올린 9.1% 8 1 1.2 1.3 1.4 1.4
B 16.7% 26 0.3 0.78 1.15 1.4 1.4
C 23.1% 44 0.25 0.45 0.8 1;1 1.1
D 탄산칼슘 9.1% 42 0.19 0.35 0.37 0.46 0.55
E 16.7% 87 0.06 0.07 0.07 0.11 0.14
F 23.1% 93 0.05 0.07 0.08 0.07 0.07
G 플라스틱 충전재 9.1% 17 　 　 　 　 　
H 16.7% 36 0.46 0.53 0.65 0.3 0.3
I 23.1% 73 0.21 0.36 0.25 0.62 0.65
J 나노 TiO2 9.1% 4 　 　 　 　 　
K 16.7% 85 　 　 　 　 　
L 23.1% 92 0.2 0.3 0.4 0.62 0.78
M 충전재 없음 100% 103 0.07 0.07 0.07 0.07 0.07
카올린은 Kaolin SC 90라는 품명으로 Golden Rock Kaolin사에 의해 판매되는 것이다. 탄산칼슘은 Carbital 95라는 품명으로 Imerys사에 의해 판매되는 것이다. 플라스틱 충전재는 Ropaque Ultra E라는 품명으로 Rhom & Haas사에 의해 판매되고, 이산화티타늄의 나노입자는 US Titan L181라는 품명으로 Kemira사에 의해 판매된다.
15% 미만의 결합제 비율을 갖는 기저층을 포함하는 다층 구조체는 각각 본 발명의 방법의 b) 단계 및 c) 단계 동안에 기판 종이에 올바르게 전달되 지 않았다는 것이 관찰되었다. 더욱이, 더 좋은 전달 결과는 안료가 플라스틱 충전재보다는 미네랄 충전재인 기저층에 의해 획득되었다. 최고의 결과는 안료가 탄산칼슘인 기저층에 의해 획득되었고, 이는 상기 층이 매우 광택이 크고(따라서, 평활함) 닫혀있기(상대적으로 낮고 시간의 흐름에 따라 일정한 광학 밀도에 대한 값) 때문이다. 또한, 어떠한 충전재도 포함하지 않는 기저층은 높은 광택을 가지고 닫힌 표면을 정의한다는 이점을 갖는다.
실시예 9: 예를 들어 트랜지스터의 제조를 위한, 양각된 전기전도성 시트의 제조.
도 5는 본 발명의 방법에 따라 제조된 다층 구조체(40)를 나타내고, 상기 다층 구조체(40)는 PET로 제조된 플라스틱 필름(42)를 한 면에 포함하며, 상기 면에는 하기의 층이 중첩된다: 항접착 코팅(44), ITO(indium tin oxide)의 전기전도층(46), P-도핑된 반도체 물질층(48), N-도핑된 반도체 물질층(50), 및 알루미늄층(52). 상기 구조체는 본 발명의 방법의 a) 단계 후에 획득된다.
상기 다층 구조체(40)은 그 후 종이로 제조된 기판(54)에 접착되고(상기 b) 단계), 그 후 플라스틱 필름(42)는 제거되어 ITO의 전기전도층(46)을 노출시킨다(상기 c) 단계). 따라서, 트랜지스터와 같은 전자부품의 제조를 위해 사용될 수 있는 전기전도성 시트가 획득된다.
상기 방법의 추가적인 단계에서, 시트는 특히 해당 분야의 통상의 기술자에 알려진 적합한 기법의 구역 및 수단에 의해, ITO층(46)에 압축력을 가함(시트의 평면에 수직인 방향)으로써 적합한 기법에 의해 양각된다. 도 6에 나타나는 바와 같이, 이는 리세스(recess)(56)를 형성하고, 상기 리세스의 하부에 서로 중첩된 형태로 유지되는 층들(46 내지 52)의 밀려난 부분이 있다.
실시예 10: 전기전도성 투명 시트의 제조.
본 발명에 따른 방법이 전기전도성 투명 시트를 제조하기 위해 사용되었고, 상기 시트는 65g/m2의 투사지를 포함하며 66%의 투명도를 갖는다. 탄산칼슘을 갖고 기저층의 총 건조물 중량에 대해 건조 중량으로 50%의 결합제를 포함하는 인쇄가능한 기저층이 본 발명의 방법에 의해 투사지에 전달된다. 획득된 투사지는 68.5%의 갖고 10,000s를 초과하는 Bekk 평활도를 갖는다. 상기 투명시트는 그 후 전기적 특성을 갖는 잉크에 의해 인쇄된다.
실시예 11: 본 발명에 따른 방법을 사용하여 제조된 시트에 인쇄된 잉크의 광학밀도 및 광택의 측정.
복수의 시트가 본 발명에 따른 방법에 의해 제조되었고, 상기 시트는 이들의 인쇄가능한 기저층(탄산칼슘 베이스를 가짐)의 결합제 비율에 의해 서로 구별되며, 상기 비율은 9.1 내지 23.1%이다.
하기의 표 7은 6가지의 시트에 수행된 광택 측정 결과, 및 기공 크기 잉크에 의한 시험 결과를 요약한다.
시험 결합제 비율 광택 기공 크기 잉크에 의한 시험
0초 7초 15초 60초 120초
D 9.1% 42 0.19 0.35 0.37 0.46 0.55
N 14% 70 0.09 0.15 0.17 0.2 0.23
O 15% 78 0.08 0.13 0.14 0.17 0.2
P 16% 84 0.06 0.09 0.1 0.12 0.15
E 16.7% 87 0.06 0.07 0.08 0.11 0.14
F 23.1% 93 0.05 0.07 0.08 0.07 0.07
기저층 내가 결합제가 건조 중량으로 15%를 포과하면 시트가 80보다 높은 광택 및 120초에 0.15 이하의 광학 밀도를 갖는다는 것이 관찰되며, 이는 상기 층이 흡수성이 높지 않고 이는 뛰어난 결과를 구성한다는 것을 의미한다.
이제, 적어도 한 면이 상기 면의 나머지 부분 보다 큰 평활도를 갖는 구역을 포함하고, 상기 구역은 상기 면의 면적보다 작은 면적에 펼쳐지는 시트의 제조를 위한, 본 발명에 따른 방법의 다양한 구현예를 나타내는 도 7 내지 도 11을 참조한다.
도 7의 경우, 상대적으로 큰 치수(너비 l, 및 길이 L)를 갖는 플라스틱 필름(100)이 사용되고, 상기 치수를 예를 들어 다층 구조체를 받기 위한 시트 또는 종이(102)의 치수와 유사하다. 플라스틱 필름은 예를 들어 1.5m의 너비, 수십 미터의 길이, 및 약 5 내지 20㎛의 두께를 갖는다.
다층 구조체는 상기한 바와 같이 큰 치수를 가지는 플라스틱 필름(100)을 사용하여 제조된다(상기 a) 단계). 상기 다층 구조체는 항접착 코팅, 전기전도성 기저층, 접착제층 및 장벽층을 포함할 수 있다. 상기 다층 구조체는 그 후 길이가 플라스틱 필름(100)의 초기 길이와 같고, 너비가 예를 들어 수 밀리미터 또는 수 센티미터인 스트립(104)로 절단된다.
상기 b) 단계에 따라 하나 또는 복수의 상기 스트립(104)이 종이(102)에 접착된다. 도 7의 경우, 종이(102)는 실질적으로 평행이고 서로 거리를 두는 3개의 스트립(104)를 받는다. 상기 스트립(104)의 플라스틱 필름 부분은 그 후 상기 c) 단계에서 제거되어, 평활한 구역을 정의하고 각각 전기전도층을 형성하거나, 각각 전기전도층에 의해 커버될 독립적인 기저층을 드러낸다.
이와 같이 제조된 종이(102)는 큰 치수를 가질 수 있고, 예를 들어 A4 형식의 종이를 제조하기 위해 절단된다. 본 발명을 수행하는 특정 경우, 상기 종이(102)는 스트립(104)이 절단된 종이의 세로 모서리를 따라 펼쳐지도록 절단된다.
도 7에 나타난 구현예는 본 발명에 따른 방법의 상기 경우 (iii)와 유사하다.
도 8의 경우, 플라스틱 필름(200)은 초기에 연장된 형태를 가지고, 이에 따라 길이 L이 다층 구조체를 받을 종이(202)의 길이와 유사할 수 있고, 너비가 상기 종이의 너비보다 분명히 작고 예를 들어 수 밀리미터 또는 센티미터인 스트립의 형태를 갖는다.
다층 구조체는 상기 플라스틱 필름(200)을 사용하여 제조되고(상기 a) 단계), 그 후 상기 종이(202)에 접착된다(상기 b) 단계).
도 8의 첫번째 경우(우측 상단), 종이(202)는 이의 세로 모서리 중 하나를 따라 펼쳐지는 스트립을 받는다. 상기 특정 경우는 본 발명에 따른 방법의 상기한 경우 (iii)와 유사하다.
도 8의 두번째 경우(우측 하단), 종이(202')는 상기 종이의 세로 모서리 중 하나를 따라 연장되는 스트립의 일련의 다수의 부분을 받는다. 상기 종이(202')는 두가지 방법으로 획득될 수 있다. 이는 접착제를 다층 구조체 또는 종이 상에 스트립 부분의 접착되어야할 구역에만 배열함으로써 획득될 수 있다(본 발명에 따른 방법의 경우 (ii) 및 (iii)). 선택적인 또는 추가적인 특징으로서, 대응되는 스트립의 부분이 종이에 접착되어야 하는 구역에서만, 접착 압력을 스트립에 가하는 것이 가능하다. 이는 예를 들어 양각 프레스(embossing press), 스탬프 프레스 또는 핫 포일 스탬프 프레스에 의해 수행될 수 있고, 이는 종이가 제조될 때(특히, 종이의 마킹을 위해) 국소적인 압력을 가할 수 있게 한다. 도 8의 두번째 경우, 종이는 서로 분리된 스트립의 3개의 개별적 부분을 받고, 이들은 각각 실질적으로 정사각형 또는 직사작형 형태를 갖느다.
플라스틱 필름 또는 플라스틱 필름의 부분은 그 후 더 큰 평활도를 갖는 구역을 정의하는 독립적인 기저층을 드러내기 위해 상기 c) 단계에 따라 제거될 수 있다.
도 9의 경우, 플라스틱 필름(300)은 다층 구조체를 받을 종이(302)의 치수보다 작은 치수(너비 l 및 길이 L)를 가지는 정사각형 또는 직사각형 형태를 갖는다.
다층 구조체는 상기 플라스틱 필름(300)을 사용하여 제조되고(상기 a) 단계), 그 후 상기 종이(302)는 도 9의 실시예의 중앙에 접착된다(상기 b) 단계). 상기 플라스틱 필름은 그 후 기저층이 드러나도록 제거될 수 있다(상기 c) 단계).
도 9의 실시예는 본 발명에 따른 방법의 상기한 경우 (ii) 및 (iii)과 유사하다.
도 10의 경우, 플라스틱 필름(400)은 도 8과 유사한 스트립 형태를 갖는다. 상기 다층 구조체(406)는 항접착 코팅 및 기저층을 상기 스트립의 일부 부분(408)에만 중첩시킴으로써 제조된다(상기 a) 단계). 상기 다층 구조체(406)는 그 후 종이(402)에 접착되고(상기 b) 단계), 상기 플라스틱 필름(400)은 도 10에 나타나는 바와 같이 개별적인 기저층을 드러내도록 제거된다.
도 10에 나타난 실시예는 본 발명에 따른 방법의 상기한 경우 (i) 및 (iii)와 유사하다.
도 11의 경우, 플라스틱 필름(500)은 도 7과 유사한 형태를 갖는다. 상기 다층 구조체(506)는 항접착 코팅 및 기저층을 상기 필름의 스트립(508)에만 중첩시킴으로써 상기 필름을 사용하여 제조된다(상기 a) 단계). 상기 다층 구조체(506)는 그후 종이(502)에 접착되고(상기 b) 단계), 상기 플라스틱 필름(500)은 길다란 형태의 기저층을 상기 종이(502)에 드러내기 위해 제거되며, 이는 도 11의 우측 상단에 나타난 첫번째 실시예의 경우와 같다. 상기 실시예는 본 발명에 따른 방법의 상기한 경우 (i)와 유사하다.
도 11의 우측 하단에 나타난 대안에서, 종이(502')는 일련의 다수의 스트립 부분을 받는다. 상기 종이(502')는 도 8에 대해 기재된 바와 같이 획득될 수 있다. 상기 플라스틱 필름은 그 후 상기 c) 단계에 따라 제거될 수 있다. 상기 실시예는 본 발명에 따른 방법의 상기한 경우 (i) 및 (ii)와 유사할 수 있다.
도 12에 도식적으로 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 방법에 의해 제조된 시트의 기저층 및/또는 전기전도층은 기하학적 형태(원형, 삼각형 등) 또는 문자의 형태(주어진 실시예에서 "F")와 같은 임의의 형태를 가질 수 있다. 상기 형태는 사용된 플라스틱 필름의 형태(다층 구조체의 제조 동안), 사용된 다층 구조체의 형태(가능하게는 절단 후), 접착제가 쌓이는 다층 구조체 또는 기판의 구역의 형태, 및/또는 다층 구조체 및 기판을 교차적층하기 위해 사용된 프레스의 지지체 구역의 형태에 의해 도입된다.
도 13 및 도 14는 다층 구조체(612)의 기저층(618)의 자유면이 전기전도성 잉크(650)에 의해 인쇄되거나, 전기전도성 코팅에 의해 커버되는 본 발명에 따른 방법의 다른 대안을 나타낸다. 상기 인쇄 또는 커버된 면에는 그 후 접착제가 도포되고 시트(610)의 기판의 한 면에 가해진다. 다층 구조체(612)는 적층 단계 전에 절단될 수 있다.
도 15 및 도 16은 기저층(618)이 쌓이기 전에, 다층 구조체의 플라스틱 필름(614)에 쌓인 항접착 코팅(616)이 전기전도성 잉크(650)에 의해 인쇄되거나, 전기전도성 코팅에 의해 커버되는 본 발명에 따른 방법의 다른 대안을 나타낸다. 상기 기저층 및 전기전도층(잉크 또는 코팅)은 그 후 시트(610)의 기판에 전달된다.
도 17은 상기한 경우 (iv), 즉 기저층이 바람직하게는 평활한 첫번째 시트의 기판에 전달되는 경우의 본 발명에 따른 방법에 의해 제조된 시트를 나타내고, 상기 시트는 절단되며(나타난 실시예의 스트립(700)으로), 다른 시트(710)의 기판에 접착된다.
도 18은 본 발명에 따른 방법에 의해 제조된 스트립 형태의 다른 시트를 나타낸다. 상기 시트의 기판은 항접착 코팅 또는 플라스틱 필름에 의해 커버된 종이에 의해 형성된다. 여기서, 플라스틱 필름 또는 항접착 코팅은 더 큰 평활도를 갖는 4개의 개별적인 구역, 즉 전기전도성이거나, 전기전도층과 조합되거나 조합될 평활한 기저층을 포함하는 4개의 구역에 의해 커버된다. 상기 시트는 특히 전자 라벨을 제조하는데 적합하다.
도 19는 본 발명에 따른 방법에 의해 제조되는 다른 시트를 나타낸다. 상기 시트(810)는 상기한 방식으로 제조된 더 큰 평활도를 갖는 구역(812)을 포함한다. 상기 구역(812)의 일부는 문헌 WO2012/031096에 개시된 것과 같은 마이크로다이오드가 쌓이는 전기전도층(814)에 의해 커버되고, 상기 구역(12)의 다른 개별적 부분은 각각 고려중인 층과 동일한 폴리머 물질의 하나 이상의 스트립에 의해 층(814)에 접촉 또는 연결된 도파관을 형성하는 폴리머의 착색층들(816)(각각, 황색(Y), 청색(B) 및 적색(R))에 의해 커버된다. 전기전도층(814)에 전류가 공급되는 경우, 마이크로다이오드는 광선을 방출하고, 이는 스스로 착색된 빛을 확산시키는 폴리머층(816)으로 전달된다.
실시예 12: 시트의 열확산의 평가.
시트가 표면(XY에서)에서 및 깊이 또는 질량에서(Z에서) 이들의 열확산을 측정하기 위해 시험되었다.
첫번째 시험은 하기의 시트에서 수행되었다:
- 3382: Arjowiggins사에 의해 판매되고, 본 발명에 따른 방법의 단계에 의해 획득되는 Powercoat® 시트(두께 230 ㎛)(전기전도층 없음),
- 3384: 종이와 기저층 사이에 삽입된 12 ㎛의 알루미늄 필름을 갖는 Powercoat® 시트(두께 240 ㎛)
- GD 28.09.12 / 1: 52°SR로 정제된 Cenibra/pacifico 혼합물을 갖는 대조군 샘플(두께 193 ㎛)
- GD 28.09.12 / 2: 52°SR로 정제되고 30% BN에 의해 도핑된 Cenibra/pacifico 혼합물을 갖는 샘플(두께 193 ㎛)
- GD 31.08.12 /1: 40°SR로 정제된 Cenibra/pacifico 혼합물을 갖는 대조군 샘플(두께 229 ㎛)
- GD 31.08.12 /4: 40°SR로 정제되고 20% 탄소섬유에 의해 도핑된 Cenibra/pacifico 혼합물을 갖는 대조군 샘플(두께 355 ㎛)
- GD 31.08.12 /5: 40°SR로 정제되고 60% 탄소섬유에 의해 도핑된 Cenibra/pacifico 혼합물을 갖는 샘플(두께 294 ㎛)
첫번째 시험에서, 충분한 수의 시트가 약 1mm의 총 두께를 갖도록 적층된다. 상기 시트는 그 후 확산도의 결과에 따라 분류된다.
샘플 시트의 수 두께 확산도
[mm2/s]		 분류
GD310812-1 5 1.145 0.051 4
GD310812-4 3 1.065 0.082 1
GD310812-5 4 1.176 0.057 3
3382 5 1.150 0.040 7
3384 5 1.200 0.042 5
GD280912-1 7 1.001 0.042 5
GD280912-2 6 1.158 0.059 2
두번째 시험에서, 적층체는 매번 7개의 시트를 포함한다(따라서, 동일한 수의 공기층). 따라서, 종이 묶음의 두께는 상이하다.
샘플 시트의 수 두께 확산도
[mm2/s]		 분류
GD310812-1 7 1.603 0.054 5
GD310812-4 7 2.485 0.116 1
GD310812-5 7 2.058 0.087 2
3382 7 1.610 0.046 6
3384 7 1.680 0.057 4
GD280912-1 7 1.001 0.042 7
GD280912-2 7 1.351 0.064 3
세번째 및 마지막 시험에서, 적층체는 매번 7개의 시트를 포함하고(따라서, 동일한 수의 공기층), 따라서 묶음의 두께는 상이하다. 종이의 묶음은 장비에 위치되기 전에 손가락 사이에서 압축되었다.
샘플 시트의 수 두께 확산도
[mm2/s]		 분류
GD310812-1 7 1.603 0.057 4
GD310812-4 7 2.485 0.134 1
GD310812-5 7 2.058 0.085 2
3382 7 1.610 0.051 6
3384 7 1.680 0.056 5
GD280912-1 7 1.001 0.045 7
GD280912-2 7 1.351 0.085 2
시트 GD310812-4, GD310812-5 및 GD280912-2는 최고의 결과를 나타내고, GD280912-1은 좋은 결과를 나타내지 않는다.
실시예 13: 적외선 열화상에 의한 종이 시트의 열적 특성(열확산)의 특성화.
본 실험의 목적은 시트의 열적 특성, 및 특히 표면(XY에서) 상에서 및 깊이 또는 질량(Z에서)에서 이들의 열확산을 평가하는 것이다. 적외선 열화상은 표면 온도 및 시간적 공간적 변형을 측정함으로써 구성성분의 열적 거동을 연구하는 것이다.
첫번째 시험(시험 1)은 시간적 분석으로 구성된다. 샘플은 흑연판에 위치되고, 클램프를 사용하여 고정된다. 카메라가 흑연판에서 400 mm에 배치된다. 램프와 흑연판 사이의 거리는 80mm이다. 두 개의 IR 650W 램프가 45 mm의 거리를 두고 위치되었다. 상기 전체는 0 내지 50% 또는 0 내지 100%의 상기 램프의 파워에 대한 진폭에 의해 주기적으로 가열되었다(T=4초, 6초 또는 20초).
도입된 전략은 다양한 종이를 이들의 성능에 따라 분류하기 위한 것이었다(낮은 반응 시간=최고의 성능). 종이는 다른 두께를 갖기 때문에, 종이의 두께를 고혀하는 다른 분류가 수행되었다: 두께의 제곱은 반응시간에 의해 나누었고, 이는 열확산에 비례하는 크기에 대한 정보를 제공한다(반응 시간=특성 길이의 제곱/열확산).
두번째 시험(시험 2)은 정상상태의 분석으로 구성된다. 조건은 시간적 분석 동안의 조건과 동일하다. 흑연판 상에서의 설정은 50℃으로 설정된다.
마지막 시험(시험 3)은 XY에서의 분석으로 구성된다. 구멍난 절연판이 적외선 램프(650W)에 위치된다(흑연 막대기를 통해). 구멍은 램프의 두 필라멘트 중 하나의 위에 위치된다. 충분한 치수(75*75 mm)의 샘플 종이가 두 흑연 막대기 상에 위치된다. 램프는 이의 최대 파워의 10%로 설정된다. 처리는 60℃의 온도 피크가 도달된 때, 세로 프로파일을 추출하는 것으로 구성된다. 프로파일은 항상 동일한 위치에 있기 때문에, 각 샘플에는 동일한 처리를 가한다.
샘플 시험 1,
영위상화(dephasing),
두께 미고려		 시험 1,
영위상화,
두께 고려		 시험 2,
안정된 온도		 시험 3,
X Y
분류 지수 분류 지수 분류 분류
3382 3.75 4 6 6
3384 3 4 2 1
GD280912-1 5.5 6 3 7
GD280912-2 6.75 7 7 4
GD310812-1 3.25 4 4 5
GD310812-4 4 1.5 5 2
GD310812-5 1.75 1.5 1 3
샘플 일반적 분류
GD310812-5 1.8
3384 2.5
GD310812-4 3.1
GD310812-1 4.1
3382 5
GD280912-1 5.4
GD280912-2 6.2
종이 GD280912-1은 상기 시험에서 최저인 것 중 하나인 것으로 보이고, 종이 GD310812-4는 상기 시험(첫번째/두번째)에서 최고인 것 중 하나인 것으로 보인다.
두번째 시리즈의 시트가 제조되고 투사지 및 플라스틱 PET 필름과 비교되었다(cf = 탄소섬유).
종이 중량
(g/m 2 ) 		두께 (㎛) 벌크
VT_24.10.12.4 30% CaCO3 + 캘린더링 210 173 0.8
VT_24.10.12.6 30% CaCO3 + PVA 함침 + 캘린더링 220 203 0.92
VT_24.10.12.7 30% CaCO3 215 256 1.2
VT_24.10.12.8 20% cf 145 280 1.9
VT_24.10.12.9 20% cf + 캘린더링 142 180 1.27
VT_24.10.12.10 20% cf + 캘린더링 142 150 1.05
VT_24.10.12.11 20% cf + PVA 함침 + 캘린더링 183 261 1.43
VT_25.10.12.1 참조군 (섬유만) + 캘린더링 157 133 0.85
VT_25.10.12.2 참조군 (섬유만) 154 200 1.3
투사지 / 230 170 0.74
PT125 (PET) / 　 125 　
종이 PT125는 시험에서 최저인 것 중 하나로 보이고, 종이 VT_24.10.12.9는 최고의 것 중 하나로 보인다.
다양한 시험이 알루미늄 필름이 시트의 표면(x/y) 상에서 열확산을 상당히 개선시킬 수 있다는 것을 보여주었다. 깊이(z)의 열확산과 관련하여, 2개의 파라미터가 이들의 매우 긍적적인 영향을 입증하였다: 공기의 양을 감소시키기 위한 종이의 캘린더링 및 탄소(섬유 또는 충전재)에 의한 도핑.
따라서, 최고의 결과는 종이(예를 들어, 200㎛의 두께를 가짐)를 탄소에 의해 도핑하고, 그 후 시트의 기저층(예를 들어, 12㎛ 두께)과 종이 사이에 알루미늄 필름(예를 들어, 12㎛ 두께)을 삽입하기 위해 캘린더링하는 것이다.

Claims (27)

  1. 하나 이상의 전기전도층을 포함하는 시트의 제조방법으로서,
    상기 시트는 기판(24), 특히 종이로 제조된 기판(24)을 포함하고, 상기 기판의 적어도 한 면은 상기 전기전도층을 포함하는 하나의 층 또는 복수의 중첩층에 의해 적어도 부분적으로 커버되며;
    a) 적어도 플라스틱 필름(14), 항접착 코팅(16) 및 기저층(18)을 포함하거나, 플라스틱 필름(14), 항접착 코팅(16) 및 기저층(18)으로 구성되는 다층 구조체(12)를 제조하거나 제공하는 단계, 여기서 상기 항접착 코팅은 상기 플라스틱 필름의 한 면과 상기 기저층 사이에 삽입됨,
    b) 상기 기판의 한 면 및/또는 상기 플라스틱 필름의 반대쪽에 위치하는 상기 다층 구조체의 면에 접착제를 도포하고, 상기 기판의 면을 상기 다층 구조체의 면에 가하여, 상기 다층 구조체 및 상기 기판을 교차적층하는 단계, 및
    c) 상기 기저층으로부터 상기 플라스틱 필름 및 상기 항접착 코팅을 제거하는 단계,를 포함하고;
    상기 기저층은 하기로 이루어진 추가적인 단계에 의해 전기전도층으로 커버되는 제조방법:
    d1) 전기전도성 필름을 상기 기저층에 쌓는 단계, 또는
    d2) 상기 기저층에 전기적 특성을 갖는 하나 이상의 잉크로 인쇄하고, 가능하게는 상기 인쇄된 시트에 어닐링 열처리를 가하여, 전기전도성 잉크층을 형성시키는 단계, 여기서 상기 기저층은 결합제 베이스를 갖는 인쇄가능층이고, 상기 결합제 베이스의 비율은 상기 층의 총 건조물 중량에 대해 건조 중량으로 15% 이상임.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 인쇄가능한 기저층의 결합제는 주결합제 및 가능하게는 공결합제를 포함하고, 상기 주결합제는 스티렌-부타디엔 코폴리머(XSB) 및/또는 스티렌-아크릴레이트 코폴리머(SA)와 같은 합성 라텍스인 것을 특징으로 하는 제조방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 공결합제는 에틸렌 코폴리머-아크릴산(EAA) 베이스를 갖는 접착 촉진제인 것을 특징으로 하는 제조방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 인쇄가능한 기저층은 잉크젯, 로토그라비어, 플렉소그래피, 스크린 프린팅 또는 오프셋에 의해 인쇄되는 것을 특징으로 하는 제조방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전기전도성 잉크는 나노입자 또는 금속 마이크로입자, 탄소의 나노입자 또는 마이크로입자, 및/또는 하나 이상의 전도성 폴리머를 포함하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 인쇄가능한 기저층은 예를 들어 약 2㎛ 이하의 평균 직경을 갖는 안료를 포함하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 인쇄가능한 기저층은 동일하거나 상이한 조성을 갖는 2 이상의 하층으로부터 형성되는 것을 특징으로 하는 제조방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 시트는 폴리우레탄(PU), 폴리비닐 알코올(PVA), 폴리염화비닐리덴(PVDC), 비닐 아세테이트 에틸렌 코폴리머(EVAC), 셀룰로스 나노섬유 또는 금속의 베이스를 갖는 장벽층 및/또는 금속 필름을 포함하고, 상기 장벽층은 상기 기판과 상기 기저층 사이에 위치되는 것을 특징으로 하는 제조방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판(24)은 투사지이고, 상기 인쇄가능한 기저층은 투명성 및 상기 기저층의 총 건조물 중량에 대해 건조 중량으로 30%를 초과하는 결합제 비율을 갖는 것을 특징으로 하는 제조방법.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 d2) 단계 전에 상기 시트가 함유하는 물의 적어도 일부분을 제거하기 위한 시트의 열 전처리 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 어닐링은 오븐, 핫플레이트, 광자 오븐 또는 적외선 건조기에서 수행되는 것을 특징으로 하는 제조방법.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 d2) 단계는 1회 이상 반복되고, d2) 단계에 이어지는 각 d2) 단계는 상기 시트가 이의 초기 습도를 상당히 회복할 수 있도록 하는 상기 시트의 나머지 부분의 중개 단계에 의해 앞선 d2) 단계로부터 분리되는 것을 특징으로 하는 제조방법.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 d2) 단계 전에 기저층에 플라즈마 처리를 가하는 단계가 수행되는 것을 특징으로 하는 제조방법.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 b) 단계에서 사용되는 접착제(26)는 용매를 포함하거나 포함하지 않는 단일 구성성분 또는 2 구성성분 폴리우레탄 접착제인 것을 특징으로 하는 제조방법.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판은 시트의 열확산을 증가시키거나, 및/또는 시트의 습윤 강도를 증가시키거나, 및/또는 시트가 난연성을 띄게 하는 충전재를 포함하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 시트가 나머지 부분보다 평활도가 높은 하나 이상의 구역을 갖는 하나 이상의 면을 포함하고, 상기 구역은 상기 기저층에 의해 형성되고 상기 면의 면적보다 작은 면적으로 상기 시트의 기판에 펼쳐지는 평활외부층을 포함하도록,
    (i) 상기 a) 단계에서 제조되는 다층 구조체에서, 상기 기저층은 플라스틱 필름의 상기 면의 면적보다 작은 면적에 펼쳐지고, 및/또는
    (ii) 상기 다층 구조체 및 상기 기판은 상기 b) 단계에서 상기 시트의 상기 면의 면적보다 작은 면적에 교차적층되고, 및/또는
    (iii) 상기 c) 단계에서 제거되는 상기 플라스틱 필름의 길이 및 너비 중 하나의 치수는 대응되는 상기 시트의 상기 면의 치수보다 작고, 및/또는
    (iv) 상기 c) 단계에서 획득된 시트가 절단되고, 상기 시트로부터의 하나 이상의 절단 조각이 다른 시트의 기판에 접착되는, 것을 특징으로 하는 제조방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 a) 단계와 상기 b) 단계 사이에 상기 다층 구조체(12)를 절단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 b) 단계에서 상기 다층 구조체(12)의 하나 이상의 절단 조각(104)이 상기 기판에 적층되고, 상기 c) 단계에서 상기 플라스틱 필름(14) 및 상기 항접착 코팅(16)이 접착된 조각에서 제거되며, 상기 절단 조각은 예를 들어 수 미터의 길이를 갖는 스트립(104) 형태인 것을 특징으로 하는 제조방법.
  19. 제16항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 b) 단계에서, 상기 기판(24)에 상기 다층 구조체(12)를 가하는 것이 상기 구역에 압력을 가하는 스탬프 프레스, 또는 감열성인 종류의 b) 단계에서 사용되는 접착제를 연화시킬 수 있는 핫 포일 스탬프 프레스에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 제조방법.
  20. 제16항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 a) 단계에서 제조되는 다층 구조체(12)의 플라스틱 필름(14)의 길이 및 너비 중 하나 이상의 치수는 대응되는 상기 시트의 상기 면의 치수보다 작은 것을 특징으로 하는 제조방법.
  21. 제16항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 시트는 초지기에서 일렬로, 예를 들어 상기 초지기의 건조의 최종 구간에서 제조되거나, 또는 종이 절단 또는 마감기에서 비일렬로 제조되는 것을 특징으로 하는 제조방법.
  22. 제16항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 플라스틱 필름의 반대쪽에 위치한 다층 구조체의 면에 전기전도성 잉크로 인쇄하거나, 상기 면에 전기전도성 코팅을 쌓는 단계를 상기 c) 단계 전에 포함하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
  23. 제16항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 a) 단계 동안 상기 플라스틱 필름에 쌓인 항접착 코팅은 전기전도성 잉크로 인쇄되거나, 전기전도성 코팅으로 커버되는 것을 특징으로 하는 제조방법.
  24. 제16항에 있어서,
    상기 (iv)의 경우, 절단될 시트 또는 절단 조각은 다른 시트의 기판에 접착되기 전에 전기전도성 잉크로 인쇄되거나, 전기전도성 코팅으로 커버되는 것을 특징으로 하는 제조방법.
  25. 제1항 내지 제24항 중 어느 한 항의 제조방법에 따라 획득된 전기전도성 시트에 의해, 특히 기저층에 인쇄하는 단계 및/또는 전기전도층의 예정된 특정 구역을 포토리소그래피 또는 레이저 어블레이션을 통해 제거하는 단계를 실시함으로써, 하나 이상의 저항기, 커패시터, 트랜지스터, RFID 칩, 논리 회로, 멤브레인 스위치(SWITCH), 광전지, 배터리, 에너지 수집 수단, 백라이팅 시스템, 유기 또는 무기 발광 다이오드(OLED)와 같은 고체상 라이팅 또는 디스플레이 수단, 멤브레인 키보드, 센서 또는 이들의 조합을 제조하는 것을 포함하는, 전기전도성 제품의 제조방법.
  26. 제1항 내지 제24항 중 어느 한 항의 제조방법에 따라 획득된 전기전도성 시트를 포함하는, 전기전도성 제품으로서,
    상기 시트는, 특히 기저층에 인쇄하는 단계, 및/또는 전기전도층의 예정된 특정 구역을 포토리소그래피 또는 레이저 어블레이션을 통해 제거하는 단계를 실시함으로써, 하나 이상의 저항기, 커패시터, 트랜지스터, RFID 칩, 논리 회로, 멤브레인 스위치(SWITCH), 광전지, 배터리, 에너지 수집 수단, 백라이팅 시스템, 유기 또는 무기 발광 다이오드(OLED)와 같은 고체상 라이팅 또는 디스플레이 수단, 멤브레인 키보드, 센서 또는 이들의 조합으로 변환되는 것을 특징으로 하는, 전기전도성 제품.
  27. 제26항에 있어서,
    상기 전기전도층은 0.3 Ω/sq 미만, 더욱 바람직하게는 0.15 Ω/sq 미만, 예를 들어 0.05Ω/sq의 스퀘어 당 저항을 갖는 것을 특징으로 하는, 전기전도성 제품
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