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NTIS 바로가기접착 및 계면 = Journal of adhesion and interface, v.17 no.4, 2016년, pp.155 - 162
조성근 (한국화학연구원 화학소재솔루션센터) , 조태연 (한국화학연구원 화학소재솔루션센터) , 함동석 (한국화학연구원 화학소재솔루션센터) , 이상진 (한국화학연구원 화학소재솔루션센터) , 이재흥 (한국화학연구원 화학소재솔루션센터)
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핵심어 | 질문 | 논문에서 추출한 답변 |
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고분자의 내부 구조의 무정형 영역에서 기체 투과가 이루어지는 이유는 무엇인가? | 일반적으로 고분자의 내부 구조는 결정 영역(crystal domain)과 무정형 영역(amorphous domain)으로 구분되고, 가스 투과는 대부분 무정형 부분에서 일어나게 된다. 이 무정형 영역에서 기체 투과가 이루어지는 것은 필름이 비다공질이라 하여도 고분자의 주쇄 사이에 보통 자유 체적(free volume)이라 불리는 ‘투과하는 기체 분자(수분 또는 산소 등) 보다 큰 공간(공극)’이 많이 존재하기 때문이다. 필름에서의 기체 투과 메커니즘은 가스분자가 필름 내부로 용해(dissolve) 되어가는 과정과 다시 필름 내부로 확산(diffuse)되는 과정으로 구분할 수 있다. | |
필름에서 기체 투과 메커니즘은 어떻게 구분되어 있는가? | 이 무정형 영역에서 기체 투과가 이루어지는 것은 필름이 비다공질이라 하여도 고분자의 주쇄 사이에 보통 자유 체적(free volume)이라 불리는 ‘투과하는 기체 분자(수분 또는 산소 등) 보다 큰 공간(공극)’이 많이 존재하기 때문이다. 필름에서의 기체 투과 메커니즘은 가스분자가 필름 내부로 용해(dissolve) 되어가는 과정과 다시 필름 내부로 확산(diffuse)되는 과정으로 구분할 수 있다. 용해 과정은 다시 기체분자가 필름 표면에 흡착하는 과정과 내부로 혼입하는 단계로 나누어 생각할 수 있으며, 이어서 농도 구배에 의해 기체 분자의 연속적인 이동을 통해 확산되어진다고 알려져 있다. | |
기체 차단 필름의 수분 차단성은 용도에 따라 어떻게 요구되는가? | 이런 식품 포장용 뿐만 아니라 최근에는 플라스틱 필름을 베이스로 한 액정 표시패널 또는 유기발광 다이오드(OLED) 등의 유연한 디스플레이의 개발이 가시화되면서 식품용과는 차원이 다른 높은 수준의 기체 차단성을 요구하고 있다. 실제 식품포장용으로 사용되기 위해서는 수증기투 과율(WVTR) 기준 100~10-1 g/m2⋅day 수준의 차단 능력으로 충분했지만 플렉서블 디스플레이에 적용되기 위해서는 10-5~10-6 g/m2⋅day의 높은 수분 차단성과 함께 높은 가시광 투과율이 요구된다[1]. 이를 위해 기존 식품용으로 사용되고 있는 PVDC (polyvinylidene chloride), EVOH (ethylenevinylalcohol copolymer), PE (polyethylene) 등을 이용한 고분자 적층 필름이나, PP (polypropylene) 또는 PET (polyethylene terephthalate) 등의 기재 필름[2,3] 위에 단순 유기막 코팅 또는 알루 미늄 증착 등의 방법으로는 이런 고성능의 구현이 사실상 불가능하며, 기재 및 유, 무기 적층을 통한 고정밀 코팅기술과 구조 제어 기술이 필요하게 되었다[4]. |
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