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Laminating 2 or more Face2Face Laminates (Alcan Packaging)

봉지재료 중 thin film 봉지재료는 flexible 디스플레이 개발에 있어서 기판 개발만큼 중요한 재료입니다.
현재 3M, GE, Vitex, Fraunhofer, Alcan Packaging 등에서 연구를 하고 있습니다. Alcan Packaging 사에서는 얇은 PET필름에 barrier성이 뛰어난 무기막을 증착 후에 접착제로 여러겹을 붙여 barrier성을 높였습니다(상기그림). 하지만 이는 산소투과율이 23 ℃에서 10-2ccm/m2d･bar보다 낮고, 수분투과율은 38 ℃에서 10-2g/m2day로 OLED에 사용되기에는 부족한 물성입니다.
Barrier성을 높이기 위해서 접착제의 투습성, 투산소성을 더 낮춰야 하기에 multilayer lacquering approach라는 개념으로 다층을 쌓아서 이를 개선해 나가려고 합니다.

플렉시블 기판 또는 thin film encapsulation 재료로 검토되고 있는 (a) 3M사 barrier film, (b) Vitex 사 Flexible GlassTM barrier film

이런 봉지재료를 적용할 때에는 점･접착제가 필요한데 점･접착제의 성능은 다음과 같이 측정합니다. Mocon 테스트를 주로 하는데, 이는 10-3g/m2day까지만 측정할 수 있으므로 device에 직접 적용해 보거나, general atomics tritium (HTO) test를 하거나 Ca test 를 진행합니다. 상기그림과 같이 수분이 통과할 수 있는 기재 사이에 접착제를 붙이고 Mocon 테스트를 합니다. 또한 접착제의 옆면으로 통과하는 수분을 측정하기 위해서는 알루미늄 호일을 접착제와 약 5 mm 정도 겹치도록 붙여서 측정합니다.

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프라스틱의 황변 원인을 알려면 먼저 수지의 분해과정과 UV에 의한 수지 황변의 근본 원인을 알 필요가 있습니다. UV의 에너지 준위가 가시광선의 에너지 보다 수십-수백% 더 높으므로 수지의 C-H, C-C 결합이 일부 분해되어 다른 물질로 되고, 그 물질은 계속 다른 물질로 변화되어 최종적으로는 탄소, 무기물, 애쉬(Ash)만 남게 되는데 그 분해과정과 생성물 형성과정에서 나타나는 각물질의 고유한 색을 합쳐 둔 것이 황변 현상입니다.
위에서 -(CH)n은 매우 여러가지의 물질이며 피폭되는 자외선의 파장과 조사량에 따라 생성되는 속도와 양도 달라집니다. 자외선량과 조사시간에 따라 형성되는 물질 종류와 생성되는 양은 다르지만 대부분 유색(有色 : Coloration)이며 여러가지 색이 섞여 있으므로 검은색이지만 검은 색의 농도가 낮으므로 황색으로 보이는 것입니다.
대부분의 수지는 UV 에너지를 받으면 C-H, C-C 결합이 분해되면서 여러가지의 중간 구조의 화학물질이 생성됩니다. 이러한 중간 생성물은 고분자 자체의 화학 구조, 받는 에너지, 시간 경과에 따라 각기 다르며, 중간 생성물은 대체적으로 유색입니다. 대부분의 수지는 시간이 지나면서 중간 생성물의 비율이 증가할 뿐만 아니라, 그 중간 생성물 자체도 또 다른 구조의 물질로 변합니다. 대부분의 중간 생성물과 2차 생성물은 자기 고유의 색을 띄는데 누렇게 황변하는 것 처럼 보이는 이유는 초기에는 농도가 낮으므로 색을 거의 띄지 않는 것처럼 보이다가 색의 농도가 높아지면서 자기 고유의 색을 나타내고, 이 색들이 여러가지가 섞여서 검은 색이지만 초기에는 중간 생성물의 농도가 낮으므로 엹은 황색을 띄다가 차츰 황갈색->흑색으로 변화됩니다.

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핫멜트 PU 접착제의 성능을 충분히 발휘하도록 하기 위해서는 용도에 적합한 핫멜트 PU 접착제를 선택하는 것은 물론 최적의 접착 시스템을 선택하는 것이 중요합니다.
각종 화장판이나 패널 등, 목질 기재(基材 : substrate)를 중심으로 한 건축재료의 라미네이션 용도에는 롤러 코터(roll coater), 슬롯 다이 코터 (slot die cater)에 의한 접착 시스템이 실용화되고 있습니다.
롤러 코터에 의한 접착 시스템은 가열한 롤러 코터 상에 용융한 핫멜트 PU 접착제를 공급하여 백업 롤러(기재 반송 롤러)와의 사이에 도포 기재를 삽입하면서 핫멜트 PU 접착제를 도포하고, 피착제를 접합한 다음 평면 프레스 또는 롤러 프레스 등으로 압착합니다.
- 도포량의 제어는 2개의 롤러(애플리케이션 롤러와 덕터 롤러)의 간격(clearance)를 조절하는 것에 의해 가능합니다.
- 겨울철 등, 특히 기온이 낮은 시기에는 압착 시에 이미 핫멜트 PU접착제의 점착성이 소실되는 경우가 있으며, 접착 불량의 원인으로 됩니다.
･ 기재가 얇은 경우에는 프레스를 가온(加溫)하여 압착하는 것에 의해 핫멜트 PU 접착제가 가열되어 접착 불량을 피할 수 있지만 기재가 두꺼운 경우에는 압착 시의 가온이 효과가 없으며 적외선히터 등에 의해 기재를 예열하는 것이 필요합니다.
- 롤러 코터에 의한 접착 시스템으로는 일반적으로 목질, 플라스틱, 금속 등에의 도포가 기본이며, 각종 시트나 필름과 같이 얇은 기재에 도포하는 경우에는 핫멜트 PU 접착제의 점착력에 의해 롤러 코터에 감기는 현상이 발생하기 때문에 시트나 필름에 도포하는 것은 곤란 합니다.
슬롯 다이 코터에 의한 접착 시스템은 각종 시트에 도포하여 목질의 기재 등과 접합하는 소위 랩핑(wrapping) 용도로 실용화되고 있습니다.
- 핫멜트 PU 접착제는 용융장치(melter)에 의해 가열･용융되어 펌프에 의해 슬롯 다이 코터로 송출되어 시트 상에 도포되며, 도포량은 일반적으로 펌프의 회전수에 비례합니다.
의료(衣料)를 중심으로 한 섬유 본딩(bonding) 용도에서는 그라비어(gravure) 코터, 스크린 코터 및 화이버 코팅에 의한 접착 시스템이 실용화되고 있습니다.
섬유 본딩은 촉감이 가장 중요시되기 때문에 건축재료의 라미네이션과 같이 핫멜트 PU 접착제를 전면에 도포하는 접착 시스템의 적용이 곤란하여 촉감과 접착강도의 밸런스를 맞추기 위한 핫멜트 PU접착제의 설계뿐 아니라 설비 면에서도 다양한 연구가 진행되고 있습니다.
그라비어 롤러는 목적에 따라서 점 무늬, 격자 무늬 등으로 조각되어 있으며, 핫멜트 PU 접착제는 그라비어 롤러의 패턴에 따른 형태로 전사(轉寫)･도포됩니다.
- 핫멜트 PU 접착제의 도포량은 그라비어 롤러의 조각 패턴에 의존하지만 도포 온도에 의해서 핫멜트 PU 접착제의 용융 점도가 변화하기 때문에 동일한 그라비어 롤러를 사용하여도 도포 온도를 변화하는 것에 의해 어느 정도의 도포량 조절이 가능합니다.
스크린 코터에 의한 접착 시스템은 그라비어 코터와 같은 전사방식과는 달리 스크린 메시의 구멍을 통해서 핫멜트 PU 접착제를 도포하는 방식입니다.
- 핫멜트 PU 접착제의 도포량은 스크린 메시의 도트(dot) 패턴 (구멍의 크기)에 의존하지만 그라비어 코터와 마찬가지로 가열온도를 변화하는 것에 의해 어느 정도의 도포량 조절이 가능합니다.
화이버 코팅에 의한 접착 시스템은 그라비어 코터나 스크린 코터와는 전혀 다르게 기재(基材)에 접촉하지 않고 핫멜트 PU 접착제를 도포하는 방식입니다.
- 용융된 핫멜트 PU 접착제가 가열된 노즐에서 선상(線狀)으로 토출(吐出)되면서 열풍에 의해 화이버 형태로 도포되며, 도포량의 조절은 용융장치의 펌프 회전수를 조정하는 것에 의해 가능합니다.

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