KR20230096458A - 배리어 특성이 우수한 알루미늄 투명 증착 필름 및 이의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 기재 필름 위에 산화알루미늄층을 증착시키는 단계, 상기 산화알루미늄층에 수분을 미세 분사하여 수분막을 형성시키는 단계, 및 에이징 시키는 단계를 거쳐 제조된 기재 필름, 상기 기재 필름 상에 형성된 산화알루미늄층, 및 상기 산화알루미늄층 위에 형성된 수분막을 포함하는 알루미늄 투명 증착 필름에 관한 것으로, 본 발명에 따르면, 산화알루미늄 증착이 이루어지는 진공 열 챔버와 에이징 공정 전 단계에서 알루미늄의 산화가 최대한 빠르게 이루어질 수 있도록 미세 수분 분사 장치를 이용하여 산소 및 수분에 대한 배리어성과 가시광에 대한 투과성이 우수한 알루미늄 증착 투명 필름의 제조가 가능하였고, 이러한 본 발명에 따른 알루미늄 투명 증착 필름은 다양한 식품의 포장재는 물론, 전자재료용, 의료용, 자동차용 등 광범위한 용도의 보호 필름으로 적용 가능한 효과를 가진다.
Description
본 발명은 배리어 특성이 우수한 알루미늄 투명 증착 필름 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 상세하게는 알루미늄의 산화를 최대한 빠르게 할 수 있도록 대기 조건을 최적화시킴으로써 산소 및 수분에 대한 배리어 특성과 가시광 투과율이 우수한 알루미늄 투명 증착 필름과 이의 제조방법에 관한 것이다.
다양한 물질을 포장하는 포장 재료로서 포장물을 물, 습도, 공기, 산소, 탄소 가스, 질소, 자외선, 광, 미생물, 열 등의 품질 보전에 저해가 되는 요인을 효과적으로 막을 수 있도록 배리어성을 갖는 배리어 필름이 많이 사용되고 있다.
이러한 배리어 필름은 가스 충진 포장이나, 과자나 스낵, 수산물과 같은 식품 포장 재료를 중심으로 많이 사용되어 왔으며, 주로 OPP, ONY, PET, 셀로판 등의 베이스 필름에 산소 배리어성(가스 배리어성)과 수증기 배리어(방습성)을 갖는 물질로 코팅된 구조를 가진다.
한편 베이스 필름(기재) 위에 산화 알루미나를 반응성 증착에 의해 생성된 투명증착막에 의해 산소와 수증기의 통과를 낮게 억제하고 높은 배리어성을 가지는 것이 알루미나 증착 투명 배리어 필름이다. 보일·레트로트 적성이 있고 전자렌지와 금속 탑지기의 사용이 가능하다는 장점이 있으며, 염소계 원재료를 사용하지 않아 소각 처리 중에 염소 화합물이나 유해 가스를 발생시키지 않고 잔재도 거의 없기 때문에 환경적으로 양호한 필름으로 알려져 있다.
이러한 투명 배리어 필름은 가스 차단성이 우수하고 내용물의 흡습이나 산소에 의한 변질을 최소화함으로써 식품의 유통기한을 연장시키고 보관 안정성을 높일 수 있으며, 제품 내용물을 육안으로 확인할 수 있는 장점도 가지고 있어 다양한 식품의 포장에 널리 사용되고 있다. 상기 용도의 투명 배리어 필름은 수분차단성, 고투과성, 인쇄적성, 점착성 등의 물성이 요구된다.
뿐만 아니라 이러한 투명 배리어 필름은 고도의 투명도와 뛰어난 배리어성을 가지는 디스플레이 소재 산업에서 플렉시블 OLED와 양자점(Quantum Dot) 소재를 보호하는 보호 필름, 의약품을 보호하는 보호 필름, 태양광 패널의 내구성과 제품 수명을 향상시킬 수 있는 배리어 필름, 미용, 자동차 등에서도 그 수요가 증가하고 있다.
이러한 투명 배리어 필름의 종래 기술로는, 한국등록특허 10-0733771에서는 증착원료가 들어있는 진공쳄버(2)에 전자 빔을 조사함과 동시에 산소가스를 공급하여 상기 증착원료를 진공쳄버 상단부에 위치하는 냉각드럼(7) 위를 통과하는 합성수지 필름상에 증착시켜 가스베리어성이 우수한 코팅 필름을 제조함에 있어서, 증착원료로서 알루미늄(Al)과 일산화규소(SiO)의 혼합물을 한 개의 도가니(4)에 담아 사용하여 합성수지 필름상에 Al2O3-SiO2 복합막을 코팅하는 것을 특징으로 하는 가스 베리어성이 우수한 코팅 필름의 제조방법을 제시하였다.
한국등록특허 10-1457613에서는 기재필름과 수분 차단층을 포함하는 디스플레이용 배리어 필름으로서, 상기 수분 차단층이 니오븀(Nb), 테르븀(Tb), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 실리콘(Si) 및 갈륨(Ga)으로 구성된 군으로부터 선택되는 1 종 이상 금속 또는 비금속의 산화물, 질화물 또는 질화산화물로부터 형성되는 박막층이고, 상기 기재필름과 수분 차단층 사이에는 평탄화 프라이머 코팅층이 형성되고, 수분 차단층 상에는 보호층이 형성되어, 기재필름, 평탄화 프라이머 코팅층, 수분 차단층 및 보호층이 순서대로 적층된 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 배리어 필름을 제시하였다.
그런데, 기본적으로 금속 알루미늄을 기재 필름 위에 증착시키는 경우 완전한 산화가 어렵기 때문에 최종 제조된 알루미늄 증착 필름의 배리어 특성이 떨어지는 문제가 있고, 이로 인해 배리어 필름의 투명도도 떨어지는 문제가 있어 이를 해결할 수 있는 방법이 필요한 실정이다.
이에 본 발명에서는 진공 열 증착을 이용하여 알루미늄 금속 산화층을 형성하여 알루미늄 증착 필름의 제조시, 기재 필름 위에 열 증착시켜 형성된 금속 알루미늄이나 산화알루미늄이 에이징 단계에서의 산화를 최대한 빠르게 할 수 있는 대기 조건을 필름 주행 구간에 설치하여 산소 및 수분에 대한 배리어 특성과 가시광 투과율이 우수한 알루미늄 투명 증착 필름을 제공하는 데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 상기와 같은 특징을 가지는 알루미늄 투명 증착 필름의 제조방법을 제공하는 데도 그 목적이 있다.
본 발명의 목적을 달성하기 위한 알루미늄 투명 증착 필름은 기재 필름 상에 형성된 알루미늄 금속산화층을 포함하는 알루미늄 투명 증착 필름으로서, 상기 알루미늄 금속산화층은 알루미늄 금속 또는 산화알루미늄의 증착 과정에서 형성된 알루미늄 금속산화층이 미세 분사된 수분에 의해 형성된 수분막에 의해 추가 산화 과정이 진행되어 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 기재 필름은 두께 10~100㎛의 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)인 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 알루미늄 금속산화층은 0.01~0.02㎛의 두께로 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 상기 알루미늄 금속산화층은 열 증착법으로 형성되는 것일 수 있따.
이러한 본 발명의 알루미늄 투명 증착 필름의 제조방법은 기재 필름 위에 알루미늄 금속 또는 산화알루미늄을 열 증착시켜 알루미늄 금속산화층을 형성시키는 단계, 상기 알루미늄 금속산화층을 형성된 필름을 필름 주행 구간을 통해 에이징 단계로 이송시키는 과정에서, 상기 알루미늄 금속산화층 위에 수분을 미세 분사하여 수분막을 형성시키는 단계, 및 상기 알루미늄 금속산화층 위에 형성된 수분막으로 인해 추가의 산화 공정이 진행되는 에이징 단계를 포함하여 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 수분막은 상기 알루미늄 금속산화층 증착이 이루어지는 진공 열 챔버와 에이징 공정 전 단계의 필름 주행 구간에 설치된 수분 분사 장치를 이용하여 형성되는 것일 수 있다.
또한, 상기 미세 분사되는 수분의 입자 크기는 1 ~ 150㎛, 수분 입자들을 토출하는 분무 압력은 0.5 ~ 3bar, 토출 유량은 2 ~ 10 l/h인 조건에서 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 상기 수분의 미세 분사는 증착 후 24시간 이내의 조건에서 이루어지는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 에이징 단계는 1 ~ 21일 동안 이루어지는 것일 수 있다.
본 발명에서는 진공 열 챔버에서 기재 필름 상에 금속 알루미늄이나 산화알루미늄층을 열 증착시키는 경우 불완전한 산화로 인한 문제를 에이징 공정에서 금속 알루미늄이나 산화알루미늄의 산화가 최대한 빠르게 이루어질 수 있도록 진공 열 챔버와 에이징 공정 사이에 미세 수분 분사 장치를 설치하여 알루미늄층이나 산화알루미늄층 위에 추가의 수분막을 형성시켜 에이징 단계에서의 산화가 빠르고 효율적으로 이루어지도록 하였다.
이렇게 제조된 본 발명에 따른 알루미늄 증착 필름은 산소 및 수분에 대한 배리어성이 우수하고 가시광에 대한 투과성이 우수한 효과를 가짐으로써, 다양한 식품의 포장재는 물론, QLED에 필요한 QD Sheet 안에 수분배리어 필름을 포함하는 전자재료용, 의료용, 자동차용 등 광범위한 용도의 산업재료의 보호 필름으로 적용 가능한 효과를 가진다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄 투명 증착 필름의 제조 과정을 도식한 것이다.
이하에서 본 발명을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다.
본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는 (comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.
본 발명은 산소 및 수분에 대한 배리어 특성과 가시광 투과율이 우수한 알루미늄 투명 증착 필름과 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 알루미늄 투명 증착 필름은 기재 필름 상에 형성된 알루미늄 금속산화층을 포함하는 것으로, 상기 알루미늄 금속산화층은 알루미늄 금속 또는 산화알루미늄의 증착 과정에서 형성된 알루미늄 금속산화층이 미세 분사된 수분에 의해 형성된 수분막에 의해 추가 산화 과정이 진행되어 형성된 것을 특징으로 한다.
이러한 본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄 투명 증착 필름은 다음 도 1의 공정에 따라 제조될 수 있으며, 구체적으로는 기재 필름(110) 위에 알루미늄 금속 또는 산화알루미늄을 열 증착시켜 알루미늄 금속산화층(120)을 형성시키는 단계, 상기 알루미늄 금속산화층을 형성된 필름을 필름 주행 구간을 통해 에이징 단계로 이송시키는 과정에서, 상기 알루미늄 금속산화층 위에 수분을 미세 분사하여 수분막(130)을 형성시키는 단계, 및 상기 알루미늄 금속산화층 위에 형성된 수분막으로 인해 추가의 산화 공정이 진행되는 에이징 단계를 포함하여 이루어질 수 있다.
본 발명에 따른 상기 기재 필름(110)은 플라스틱 기재, 바람직하기로는 PET가 사용될 수 있으나, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명에 따른 상기 기재 필름은 단일 층이거나 다층 구조를 가질 수도 있으며, 기재 필름의 두께는 특별히 제한되지 않는다. 본 발명에서는 특별히, 두께 10~100㎛의 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름을 사용하는 것이 가스 차단 측면에서 바람직하다.
상기 기재 필름 상에 알루미늄 금속 또는 산화알루미늄을 이용하여 알루미늄 금속산화층(120)을 증착시키는 단계는 열 증착을 이용하여 진공 열 챔버 내에서 이루어질 수 있으며, 열 증착시키는 방법은 특별히 한정되는 것은 아니고 공지된 방법에 따라 수행될 수 있다.
통상 상기 열 증착을 이용하여 기재 필름 상에 알루미늄 금속산화층(120)을 증착시킬 때 증착되는 과정에서 알루미늄 금속이 산화되어 금속산화층이 형성되는데, 이때 상기 산화과정이 충분히 이루어지지 않으면 검은색을 띄게 되어 최종 제조되는 증착 필름의 투명도를 떨어뜨리게 되고, 증착되지 않은 알루미늄 금속이 남아 있게 된다. 결과적으로 제품에서 요구되는 수분 및 산소에 대한 배리어 특성도 떨어지는 결과를 초래한다.
따라서, 본 발명에서는 알루미늄 금속산화층(120)이 증착된 필름을 진공 챔버를 개시함과 동시에 다음 단계인 에이징 단계로 이동하는 필름 주행 구간에서 수분 분사 장치를 설치하여 수분을 초미세입자 고압 미분무하여 에이징 단계에서 산화되지 않은 알루미늄 금속의 추가 산화 공정이 최대한 빠르게 진행될 수 있도록 상기 알루미늄 금속산화층(120) 위에 수분막(130)이 형성되도록 한 데 특징이 있다.
상기 과정은 산화알루미늄 증착 직후 산화를 가속화함으로써 생산성 향상과 품질 향상에 큰 도움을 줄 수 있으며, 이렇게 분사된 물 입자들에 의해 형성된 수분막(130)은 다음 단계인 에이징 단계에서 미반응 알루미늄 금속의 산화를 추가로 진행하는데 있어서 최적의 대기 조건을 형성할 수 있게 된다.
이때 상기 미세 분무되는 수분의 입자 크기는 1 ~ 150㎛로 안개 입자 크기와 비슷한 수준으로 조절하는 것이 1㎛ 미만으로는 기계적으로 구현이 불가능한 크기이고, 150㎛를 초과할 때는 물방울 수준이 되어버려 얼룩이 생겨 소정의 투명 필름 특성을 가지지 못해 바람직하지 못하다.
또한, 수분 입자들을 토출하는 분무 압력은 0.5 ~ 3bar, 0.5bar 미만에서는 미세한 분사가 어렵고, 3bar를 초과할 때는 미세입자가 안되고 물줄기 형태로 되어 불가능하다. 따라서 이러한 조건을 만족하는 토출 유량은 2 ~ 10 l/h인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 수분 입자의 분사는 상기 알루미늄 금속층이 증착된 후 24시간 이내의 조건에서 이루어지도록 알루미늄 금속층에 노출되도록 하여 충분한 수분막이 형성되도록 하여 추가 산화 공정이 이루어져 배리어성을 높일 수 있어 바람직하다.
상기 수분막이 형성된 알루미늄 증착 필름을 에이징 단계로 이동시켜 추가의 산화 공정이 진행되도록 하는 과정을 포함하며, 이때 상기 알루미늄 금속산화층 위에 형성된 수분막으로 인해 상기 에이징 단계의 산화 공정은 빠르게 진행될 수 있는 특징을 가진다. 결과적으로, 상기 수분막이 사라지면서 추가의 후속 산화 공정에 의해 알루미늄 금속산화층이 최종 형성될 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 방법을 이용하는 경우 상기 에이징 단계는 1일~12일, 바람직하기로는 1일~7일 동안 이루어질 수 있다. 즉 본 발명에서는 에이징 공정을 더 줄이면서도 종래와 같이 7일을 초과하여 더 긴 시간동안 에이징시키는 경우에 비해서도 높은 투과율을 가질 수 있는 효과를 가진다.
상기 과정으로 제조된 본 발명에 따른 알루미늄 증착 투명 필름은 산소투과도 1.5 cc/㎡·day 이하, 수분투과도 1.0 g/㎡·day 이하이며, 및 7일 미만의 에이징 과정을 거친 필름의 가시광투과율이 87% 이상인 데 특징을 가진다.
또한, 에이징 과정을 거치기 전까지는 상기 산소 및 수분투과도와 같은 배리어 특성과, 투과율이 이에 못 미치고 에이징 과정을 거침으로써 본 발명에서 목적으로 하는 소정의 배리어 특성이 최적화된 상태에 도달하게 된다.
이러한 특성을 가지는 본 발명에 따른 알루미늄 증착 투명 필름은 식품 포장재, QLED에 필요한 QD Sheet 안에 수분배리어 필름을 포함하는 전자 재료용, 의료용, 자동차용 등 광범위한 용도의 산업재료의 보호 필름으로 적용 가능한 특징을 가진다. 상세하게는 필름, 종이 등 소재 필름에 대하여 배리어성이나 방습성을 갖게 하도록 진공 중에서 금속 또는 무기산화물 등의 증착층을 소재 표면에 형성 가능한 진공증착법을 이용하여 식품, 전자부품, 의약품 포장재료 등 생산을 위해 사용 가능하다.
이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이하의 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 또한, 이하의 실시예에서는 특정 화합물을 이용하여 예시하였으나, 이들의 균등물을 사용한 경우에 있어서도 동등 유사한 정도의 효과를 발휘할 수 있음은 당업자에게 자명하다.
실시예 : 미세 수분 발생 환경에서 알루미늄 증착 필름 제조
다음 도 1의 공정에 따라 진공 열 챔버 내에서 12㎛ 두께의 PET 기재 필름 위에 열 증착법을 이용하여 금속 알루미늄을 증착시켜 알루미늄 금속산화층(두께 0.01㎛)을 형성시켰다.
알루미늄 금속산화층이 형성된 기재 필름을 진공 열 챔버를 개시함과 동시에 다음 에이징 단계로 이동하는 필름 주행 구간에 수분 분사 장치를 이용하여 초미세 입자 형태의 수분(입자 크기 50㎛)을 분무 압력 1bar, 토출 유량은 5l/h로 하여 고압에서 미세 분무하여 수분막이 형성되면서 알루미늄이 빠르게 산화되도록 하였다.
비교예 : 미세 수분 미발생 환경에서 알루미늄 증착 필름 제조
상기 실시예에서, 상기 수분 분사 과정을 거치지 않고 미세 수분 미발생 환경에서 비교예에 따른 알루미늄 증착 필름을 제조하였다.
실험예 1 : 배리어 특성 (산소 및 수분)
상기 실시예와 비교예에 따라 제조된 각 필름의 수분 노출 시간에 따른 배리어 특성을 다음과 같이 측정하였으며, 그 결과를 다음 표 1에 나타내었다.
1) 산소 투과도는 산소 투과도 측정 장치(MOCON사제 OXTRAN-22)를 이용하여 온도 23℃, 상대습도 0%의 조건으로 측정 했다. 측정 방법은 ASTM D3985로 준거하여, 측정치는 단위 [cc/㎡·day]로 표기하였다.
2) 수분 투과도는 수분 투과도 측정 장치(MOCON사제 PERMATRAN-W 3/34)를 이용하여 온도 37.8℃, 상대습도 100%의 조건으로 측정 했다. 측정 방법은 ASTM F1249로 준거하여, 측정치는 단위 [g/㎡·day]로 표기하였다.
| 내용 | 산소투과도(cc/㎡·day) | 수분투과도(g/㎡·day) | ||||||
| 직후 | 6시간 노출 | 12시간 노출 | 24시간 노출 | 직후 | 6시간 노출 | 12시간 노출 | 24시간 노출 | |
| 실시예(미세 수분 발생 환경) | 2.50 | 2.01 | 1.86 | 1.68 | 1.51 | 1.46 | 1.39 | 1.31 |
| 비교예(미세 수분 미발생 환경) | 2.49 | 2.22 | 2.32 | 2.35 | 1.48 | 1.32 | 1.36 | 1.65 |
상기 표 1의 결과를 참조하면, 본 발명과 같이 미세 수분 발생 환경에서 제조된 알루미늄 증착 필름(실시예)이 미세 수분 미발생 환경에서 제조된 알루미늄 증착 필름(비교예)에 비해 동일한 노출 시간에서 모두 산소투과도와 수분투과도가 더 낮은 것으로 측정되었다.
그러나, 상기 실시예에서는 에이징 단계를 거치기 전 단계에 측정된 배리어 특성으로서 수분 발생 환경에서 제조되더라도 최적의 배리어 특성을 가지는 데는 미흡함을 알 수 있다.
실험예 2 : 수분 노출시간에 따른 배리어 특성 (산소 및 수분)
다음 표 2와 같이 상기 실시예와 비교예의 필름 제조시, 3일 동안 에이징 단계를 거친 필름의 수분 노출 시간에 따른 배리어 특성을 측정하였으며, 그 결과를 다음 표 2에 나타내었다.
| 에이징 3일 후 | 산소투과도(cc/㎡·day) | 수분투과도(g/㎡·day) | ||||||
| 직후 | 6시간 노출 | 12시간 노출 | 24시간 노출 | 직후 | 6시간 노출 | 12시간 노출 | 24시간 노출 | |
| 실시예(미세 수분 발생 환경) | 1.52 | 1.48 | 1.22 | 1.13 | 0.98 | 0.91 | 0.88 | 0.82 |
| 비교예(미세 수분 미발생 환경) | 1.61 | 1.58 | 1.67 | 1.73 | 1.22 | 1.11 | 1.09 | 1.21 |
상기 표 2의 결과를 참조하면, 에이징 공정을 3일 동안 거친 경우 본 발명과 같이 미세 수분 발생 환경에서 제조된 알루미늄 증착 필름(실시예)이 미세 수분 미발생 환경에서 제조된 알루미늄 증착 필름(비교예)에 비해 동일한 노출 시간에서 모두 산소투과도와 수분투과도가 더 낮은 것으로 측정되었다.
또한, 3일 동안의 에이징 단계를 거치는 경우, 에이징 단계를 거치지 않은 상기 표 1의 결과에 비해 산소와 수분의 차단 특성이 월등히 개선됨을 확인할 수 있다.
실험예 3 : 에이징 시간에 따른 배리어 특성 (산소 및 수분)
다음 표 3, 4와 같이 상기 실시예와 비교예의 필름 제조시, 12시간 동안 수분에 노출 및 비노출시키고 에이징 기간을 다음 표 3과 같이 달리하여 제조된 각 필름의 배리어 특성을 측정하였으며, 그 결과를 다음 표 3과 4에 각각 나타내었다.
| 12시간 수분 노출 | 산소투과도(cc/㎡·day) | ||||
| 에이징 1일 | 에이징 3일 | 에이징 6일 | 에이징 9일 | 에이징 12일 | |
| 실시예(미세 수분 발생 환경) | 1.51 | 1.22 | 1.11 | 1.10 | 1.09 |
| 비교예(미세 수분 미발생 환경) | 1.61 | 1.67 | 1.53 | 1.42 | 1.21 |
| 12시간 수분 노출 | 수분투과도(g/㎡·day) | ||||
| 에이징 1일 | 에이징 3일 | 에이징 6일 | 에이징 9일 | 에이징 12일 | |
| 실시예(미세 수분 발생 환경) | 1.01 | 0.88 | 0.81 | 0.80 | 0.82 |
| 비교예(미세 수분 미발생 환경) | 1.21 | 1.09 | 1.06 | 0.95 | 0.91 |
상기 표 3과 4의 결과를 참조하면, 에이징 기간이 길어질수록 본 발명에 따른 알루미늄 증착 필름의 산소투과도는 더 낮아지는 것으로 나타났으며, 수분투과도는 에이징 6일까지는 낮아지는 효과를 보이다가 그 이후에는 큰 변화가 없는 것을 알 수 있다.
또한, 미세 수분 미발생 환경에서 제조된 비교예의 필름에 비해서는 본 발명에 따른 미세 수분 발생 환경에서 제조된 필름의 산소투과도 및 수분 투과도가 더 낮은 효과를 나타냄을 확인하였다.
실험예 4 : 수분 노출 시간에 따른 투과율 측정
상기 실시예와 비교예에 따라 제조된 각 알루미늄 증착 필름을 5cm x 5cm의 정사각형 크기로 자르고 투과도 측정 장치(DENSHOKU사제 COH-5500)를 이용하여 측정하였다. 측정방법은 ISO-13468-1로 준거해 표기하였으며, 수분 노출 시간에 따른 결과를 표 5에 나타내었다.
| 내용 | 투과율 (%) | |||
| 직후 | 6시간 노출 | 12시간 노출 | 24시간 노출 | |
| 실시예(미세 수분 발생 환경) | 86.10 | 86.50 | 86.80 | 86.90 |
| 비교예(미세 수분 미발생 환경) | 86.20 | 86.10 | 86.30 | 86.40 |
상기 표 5의 결과를 참조하면, 본 발명과 같이 미세 수분 발생 환경에서 제조된 알루미늄 증착 필름(실시예)이 미세 수분 미발생 환경에서 제조된 알루미늄 증착 필름(비교예)에 비해 동일한 노출 시간에서 모두 투과율이 더 높은 것으로 측정되었다.
실험예 5 : 수분 노출 시간에 따른 투과율 측정
다음 표 2와 같이 상기 실시예와 비교예의 필름 제조시, 3일 동안 에이징 단계를 거친 필름의 수분 노출 시간에 따른 투과율을 측정하였으며, 그 결과를 다음 표 6에 나타내었다.
| 에이징 3일 후 | 투과율 (%) | |||
| 직후 | 6시간 노출 | 12시간 노출 | 24시간 노출 | |
| 실시예(미세 수분 발생 환경) | 87.50 | 87.60 | 87.61 | 87.80 |
| 비교예(미세 수분 미발생 환경) | 87.20 | 87.30 | 87.21 | 87.23 |
상기 표 6의 결과를 참조하면, 에이징 공정을 3일 동안 거친 경우 본 발명과 같이 미세 수분 발생 환경에서 제조된 알루미늄 증착 필름(실시예)이 미세 수분 미발생 환경에서 제조된 알루미늄 증착 필름(비교예)에 비해 동일한 노출 시간에서 모두 투과율이 더 높은 것으로 측정되었다.
또한, 3일 동안의 에이징 단계를 거치는 경우, 에이징 단계를 거치지 않은 상기 표 5의 결과에 비해 가시광 투과율이 개선됨을 확인할 수 있다.
실험예 6 : 에이징 시간에 따른 투과율 측정
다음 표 7과 같이 상기 실시예와 비교예의 필름 제조시, 12시간 동안 수분에 노출 및 비노출시키고 에이징 기간을 달리하여 제조된 각 필름의 투과율을 측정하였으며, 그 결과를 다음 표 7에 각각 나타내었다.
| 12시간 수분 노출 | 투과율 (%) | ||||
| 에이징 1일 | 에이징 3일 | 에이징 6일 | 에이징 9일 | 에이징 12일 | |
| 실시예(미세 수분 발생 환경) | 87.10 | 87.50 | 87.80 | 87.81 | 87.79 |
| 비교예(미세 수분 미발생 환경) | 86.59 | 86.9 | 87.12 | 87.51 | 87.81 |
상기 표 7의 결과를 참조하면, 미세 수분 미발생 환경에서 제조된 비교예의 필름에 비해서 본 발명에 따른 미세 수분 발생 환경에서 제조된 필름의 투과율이 더 높은 것으로 측정되었다. 특히, 본 발명 실시예에 따른 증착 필름은 6일의 짧은 에이징 과정만으로도 비교예에서 12일 동안 에이징 과정을 거친 필름과 유사한 투과율을 나타내는 것을 확인할 수 있다.
결과적으로 본 발명과 같이 알루미늄 금속산화층이 형성된 필름을 필름 주행 구간을 통해 에이징 단계로 이송시키는 과정에서, 상기 알루미늄 금속산화층 위에 수분을 미세 분사하여 형성된 수분막은 추가의 산화 공정이 진행되는 에이징 단계 전에 산화 반응을 최대한 빨리 진행될 수 있는 조건을 효과적으로 만듦으로써 이러한 효과를 내는 것임을 확인하였다.
Claims (9)
- 기재 필름 상에 형성된 알루미늄 금속산화층을 포함하는 알루미늄 투명 증착 필름으로서,
상기 알루미늄 금속산화층은 알루미늄 금속 또는 산화알루미늄의 증착 과정에서 형성된 알루미늄 금속산화층이 미세 분사된 수분에 의해 형성된 수분막에 의해 추가 산화 과정이 진행되어 형성된 것을 특징으로 하는 알루미늄 투명 증착 필름.
- 제1항에 있어서,
상기 기재 필름은 두께 10~100㎛의 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)인 것인 알루미늄 투명 증착 필름.
- 제1항에 있어서,
상기 알루미늄 금속산화층은 0.01~0.02㎛의 두께로 형성되는 것인 알루미늄 투명 증착 필름.
- 제1항에 있어서,
상기 알루미늄 금속산화층은 열 증착법으로 형성되는 것인 알루미늄 투명 증착 필름.
- 기재 필름 위에 알루미늄 금속 또는 산화알루미늄을 열 증착시켜 알루미늄 금속산화층을 형성시키는 단계,
상기 알루미늄 금속산화층을 형성된 필름을 필름 주행 구간을 통해 에이징 단계로 이송시키는 과정에서, 상기 알루미늄 금속산화층 위에 수분을 미세 분사하여 수분막을 형성시키는 단계, 및
상기 알루미늄 금속산화층 위에 형성된 수분막으로 인해 추가의 산화 공정이 진행되는 에이징 단계를 포함하는 알루미늄 투명 증착 필름의 제조방법.
- 제5항에 있어서,
상기 수분막은 상기 알루미늄 금속산화층 증착이 이루어지는 진공 열 챔버와 에이징 공정 전 단계의 필름 주행 구간에 설치된 수분 분사 장치를 이용하여 형성되는 것인 제조방법.
- 제5항에 있어서,
상기 미세 분사되는 수분의 입자 크기는 1 ~ 150㎛, 수분 입자들을 토출하는 분무 압력은 0.5 ~ 3bar, 토출 유량은 2 ~ 10 l/h인 것인 제조방법.
- 제5항에 있어서,
상기 수분의 미세 분사는 증착 후 24시간 이내의 조건에서 이루어지는 것인 제조방법.
- 제5항에 있어서,
상기 에이징 단계는 1 ~ 21일 동안 이루어지는 것인 제조방법.
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Citations (2)
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| KR100733771B1 (ko) | 2006-02-09 | 2007-07-02 | 주식회사 동진에프엠티 | 가스베리어성이 우수한 코팅 필름의 제조방법 |
| KR101457613B1 (ko) | 2013-09-27 | 2014-11-07 | 한국세라믹기술원 | 배리어 필름 |
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- 2021-12-23 KR KR1020210185953A patent/KR20230096458A/ko not_active Application Discontinuation
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E902 | Notification of reason for refusal |