보고서 정보
주관연구기관 |
창원대학교 Changwon National University |
연구책임자 |
이창우
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보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
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발행년월 | 2017-05 |
과제시작연도 |
2016 |
주관부처 |
과학기술정보통신부 Ministry of Science and ICT |
등록번호 |
TRKO201800005393 |
과제고유번호 |
1711036977 |
사업명 |
개인연구지원 |
DB 구축일자 |
2018-05-05
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키워드 |
유연디스플레이.기능성필름.롤투롤 코팅 및 인쇄 시스템.웹핸들링 기술.잉크전이메커니즘.Flexible display.Functional substrate.Roll-to-roll coating and printing system.Web handling technology.Ink transfer mechanism.
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DOI |
https://doi.org/10.23000/TRKO201800005393 |
초록
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연구의 목적 및 내용
롤투롤 정밀 코팅 및 인쇄시스템은 각 구동체들을 중심으로 유연기판의 특성에 따라 상호 연관성을 지니는 대표적인 유연체 시스템이다. 그러므로, 본 연구에서는 유연기판과 특수공정에서의 상호 연관성을 규명하여 수학적 모델을 개발하고, 이를 기반으로 기본 구성요소(풀림롤, 인피딩, 아웃피딩, 감김롤 등) 및 특수공정(인쇄, 코팅, 건조, 연신 등)에 대한 통합 최적화 기술을 개발하였다.
시스템 동적 특성이 고려된 연신률 해석 기법과, 롤투롤 연속공정시스템에 대한 웹 핸들링 기술을 접목하여, 유연디스플
연구의 목적 및 내용
롤투롤 정밀 코팅 및 인쇄시스템은 각 구동체들을 중심으로 유연기판의 특성에 따라 상호 연관성을 지니는 대표적인 유연체 시스템이다. 그러므로, 본 연구에서는 유연기판과 특수공정에서의 상호 연관성을 규명하여 수학적 모델을 개발하고, 이를 기반으로 기본 구성요소(풀림롤, 인피딩, 아웃피딩, 감김롤 등) 및 특수공정(인쇄, 코팅, 건조, 연신 등)에 대한 통합 최적화 기술을 개발하였다.
시스템 동적 특성이 고려된 연신률 해석 기법과, 롤투롤 연속공정시스템에 대한 웹 핸들링 기술을 접목하여, 유연디스플레이용, 이차전지용 분리막의 기능성 필름을 위한 롤투롤 정밀 코팅 및 인쇄시스템의 최적화 기술을 제시하였다.
연구결과
1차 년도에서는 롤투롤 정밀 인쇄 및 코팅 시스템에 대해 각 주요 공정 파라미터 간의 관계성을 고려한 새로운 잉크전이 메커니즘을 규명하였다. 롤투롤 인쇄 및 코팅 공정의 주요 파라미터들 간의 상관관계를 고려한 수학적 모델을 개발하고, 이를 실험을 통해 검증하였다.
2차 년도에서는 롤투롤 정밀 코팅 및 인쇄시스템을 위한 웹 핸들링 기술을 개발하였다.
특수공정에서 장력 안정화를 위해 개발한 개방형 정밀 장력제어 시스템은 저비용 반영구적인 특징을 가진다. 기존 반경응력 수학모델에 소재 특성(탄성효과 및 밀도)을 고려하여 개발한 새로운 반경응력 수학모델은 금속 소재의 반경응력을 기존 모델보다 정확히 예측 가능하다.
3차 년도에서는 롤투롤 연속공정 기반의 시스템에서 장력의 영향 및 장력과 공정변수 상호간 발생하는 메커니즘 규명을 목표로 하였다. 롤투롤 연속 공정 시스템에는 스팬 간장력 전달 현상이 존재한다. 시스템의 동적 특성을 고려하여 유한요소법으로 시스템을 해석하기 위해서 상부 구간의 변형을 하부 구간의 초기조건으로 설정한 연신률 해석 모델을 제시 하였다.
연구결과의 활용계획
유연디스플레이, 이차전지와 같은 차세대제품의 필수요소인 기능성필름의 시장은 2020년 약 39조원에 이를 것으로 예측된다. 그러므로, 롤투롤 시스템방식을 통한 대량, 고속생산을 적용하여 기능성필름의 단가절감 및 생산성 향상은 필수적이다. 무엇보다 기능성 필름을 위한 롤투롤 정밀 인쇄 및 코팅 시스템은 소재, 잉크, 공정 간의 최적화를 이뤄야 하는 대표적인 융복합시스템이다. 본 연구를 통해 개발된 기술 및 최적화로직은 롤투롤 하드웨어시스템의 설계 조건뿐만 아니라, 주요공정에 대한 운전조건 최적화 및 잉크전이 메커니즘의 원천적인 원리규명에 사용될 것이다. 특히, 본 기술들은 원천기술의 확보를 의미함과 동시에 산업현장에 바로 적용이 가능한 생산기반기술(설계최적화, 공정조건 최적화 등)이라는 것이 특징이다. 구체적으로 이차전지를 위한 분리막, 유연디스플레이를 위한 투명전극필름 및 PVA 필름, 태양전지용 미세패터닝 공정 등에 적용될 수 있다.
(출처 : 요약문 4p)
Abstract
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Purpose&contents
Roll-to-roll coating and printing is one of the major technologies for flexible display application regarding mass-production with flexible film. However, many researches are focusing on application itself not about core technologies of roll-to-roll processing. In this research,
Purpose&contents
Roll-to-roll coating and printing is one of the major technologies for flexible display application regarding mass-production with flexible film. However, many researches are focusing on application itself not about core technologies of roll-to-roll processing. In this research, therefore, advanced web handling technology based on new ink transfer mechanism and roll-to-roll precision coating and printing is developed and verified to be used functional films of batteries and display.
Result
In the first year, we have identified a new ink transfer mechanism for roll-to-roll precision printing and coating systems. A mathematical model considering the correlation between the main parameters of roll-to-roll printing process was developed and it was verified by experiment.
In the second year, we developed web handling technology for roll-to-roll precision coating and printing systems. An open-loop precision tension control system developed for tension stabilization in specific processes is a low-cost, semi-permanent control system. The new radial stress mathematical model developed by considering the material characteristics (elastic and density effect) can predict the radial stress of the metal material more precisely than the existing model.
In the third year, we aimed to identify the influence of tension and the mutual mechanism between tension and process parameters in a roll-to-roll continuous process. In roll-to-roll process, there is a tension transfer between each spans.
In order to analyze the system by finite element method considering the dynamic characteristics in systems, we developed an elongation analysis model that considers tension transfer by setting the deformation result of upper span as the initial condition of lower span.
Expected Contribution
The market for functional films, an essential factor of next-generation products such as flexible displays and rechargeable batteries, is expected to reach 39 trillion won by 2020. Therefore, it is essential to reduce the price of the functional film and improve the productivity by applying the mass and high speed production with a roll-to-roll system. Above all, roll-to-roll precision printing and coating system for functional films is a typical convergence system which is essential to achieve optimization among material, ink and process. The technology and optimization logic developed by this study will be used not only for the design conditions of roll-to-roll hardware system but also for the optimization of the operating conditions and the fundamental principle of the ink transfer mechanism. In particular, these technologies are characterized with production-based technologies (optimization of process conditions, etc.) that can be applied directly to industry. Specifically, it can be applied to a rechargeable battery, a transparent electrode film for a flexible display, a PVA film, and a fine patterning process for a solar cell.
(출처 : SUMMARY 5p)
목차 Contents
- 표지 ... 1
- 목차 ... 2
- 연구계획 요약문 ... 3
- 연구결과 요약문 ... 4
- 한글요약문 ... 4
- SUMMARY ... 5
- 연구내용 및 결과 ... 6
- 1. 연구개발과제의 개요 ... 6
- 2. 국내외 기술개발 현황 ... 6
- 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 7
- 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 17
- 5. 연구결과의 활용계획 ... 22
- 6. 연구과정에서 수집한 해외 과학기술정보 ... 22
- 7. 주관연구책임자 대표적 연구실적 ... 23
- 8. 참고문헌 ... 23
- 9. 연구성과 ... 25
- 10. 국가과학기술지식정보서비스에 등록한 연구시설‧장비 현황 ... 25
- 11. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 ... 25
- 12. 기타사항 ... 26
- 별첨1. 대 표 연 구 성 과 ... 27
- 별첨2. 세부 목표 관련 증빙 ... 42
- 끝페이지 ... 82
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