보고서 정보
주관연구기관 |
(주)연우 |
연구책임자 |
장기덕
|
참여연구자 |
박명철
,
황진상
,
최명석
,
박성규
,
성동기
,
조성근
,
천제환
,
권혜영
,
김민엽
|
보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
|
발행년월 | 2020-10 |
과제시작연도 |
2020 |
주관부처 |
산업통상자원부 Ministry of Trade, Industry and Energy |
등록번호 |
TRKO202200005643 |
과제고유번호 |
1415167347 |
사업명 |
소재부품기술개발(R&D) |
DB 구축일자 |
2022-07-30
|
키워드 |
슬림형 기재.내충격성.방수성.전단강도.터치스크린 패널.두께.일체형.기재형.폴리머 필름.테이프.
|
초록
▼
□ 최종목표
[80㎛이하 두께를 가지는 방수 및 내충격성이 우수한 모바일 기기용 배면 테이프 기술 개발]
- 충격 흡수 기능을 포함하는 고기능성 점착소재 기술개발
- 방수성, 유연성이 확보된 고밀도 폼 박형 폴리머 필름 제조 기술 개발
- 내충격 특성 향상 및 기능 복합화를 위한 요소기술 개발
- 슬림형 충격방지 소재 제조를 위한 공정기술 개발
□ 개발내용 및 결과
[원천소재 기술개발]
◾ 고점착 아크릴 점착수지 합성법 및 공정 최적화 기술 개발
- 점착수지 배합기술을 통한 접
□ 최종목표
[80㎛이하 두께를 가지는 방수 및 내충격성이 우수한 모바일 기기용 배면 테이프 기술 개발]
- 충격 흡수 기능을 포함하는 고기능성 점착소재 기술개발
- 방수성, 유연성이 확보된 고밀도 폼 박형 폴리머 필름 제조 기술 개발
- 내충격 특성 향상 및 기능 복합화를 위한 요소기술 개발
- 슬림형 충격방지 소재 제조를 위한 공정기술 개발
□ 개발내용 및 결과
[원천소재 기술개발]
◾ 고점착 아크릴 점착수지 합성법 및 공정 최적화 기술 개발
- 점착수지 배합기술을 통한 접착물성 정밀제어 기초 기술 확보
- 고점착 아크릴 점착수지 scale-up 중합법 및 공정 최적화 기술 개발
- 점착수지 평가 및 분석을 통한 신뢰성 평가기술 확보
- 3 ton 시제품 적용 점착수지 중합법 및 공정 최적화 기술 개발
◾ 기재형 충격방지 소재용 점착제 개발
- 80μm 이하의 두께에서 4.22 kgf/25mm의 점착력 (목표 2.3 이상), 10 kgf/cm2의 전단접착강도 (목표 6 이상), 150℃ 이상의 내열도 (목표 150℃ 이상) 및 10,000분 이상의 유지력 (목표 10,000분 이상) 등의 개발 목표를 달성하였음
◾ 기재와 점착테이프간의 점착력을 향상시키기 위해 피착재로 사용되는 폴리카보네이트용 프라이머의 최적화 연구를 진행한 결과, CPO-3을 base polymer로 하는 것이 기재에 상용성이 우수하다고 판단되며, 용제 배합의 경우 Sol-2/ Sol-3 배합 이외에 Sol-5를 추가하여 더 우수한 용해성을 갖는 배합을 확립함. 접착력 향상을 위해 EVA-7을 사용하여 접착력이 향상되는 것을 확인하였고, 아크릴계인 PA-5에서 높은 점착력 증가 효과를 확인할 수 있었으며, 내열성도 문제가 없음을 확인함
◾ 신규의 단일성분계 폴리올을 이용한 충격특성이 우수한 우레탄 아크릴 레이트 올리고머 개발
◾ 충격 특성 최적화를 위한 올리고머 구조 및 합성공정 확립
◾ 기재용 및 일체형 점착제용 점착부여제 최적화 연구 결과, IPMA와 2-EHA를 배합하여 IPMA 함량에 따른 아크릴계 점착부여제를 합성하고 평가한 결과 IT-16 배합에서 가장 높은 점착력을 나타냄
◾ 기재형 충격방지 소재용 올리고머 합성 개발
- 이성분계 및 삼성분계 올리고머, 말단 반응기형 및 가지 반응기형 올리고머 등의 올리고머 합성절차 개발 완료
- 반응온도, 시간, 교반속도 등의 합성 조건에 따른 올리고머 분자량 변화 확인을 통해 올리고머 양산조건 set-up 완료
◾ 일체형 충격방지 소재 조성 개발
- 80μm 이하의 두께에서 3.14kgf/25mm의 점착력 (목표 2.3 이상), 7.04 kgf/cm2의 의 전단접착강도 (목표 6 이상), 150℃ 이상의 내열도 (목표 150℃ 이상) 및 10,000분 이상의 유지력 (목표 10,000분 이상) 등의 개발 목표를 달성하였음
[코팅공정 연구개발]
◾ 기재 표면 에너지 변화에 따른 점착소재의 코팅성 및 물성변화 파악
- UV 오존, 코로나, 마이크로웨이브 플라즈마를 이용한 기재필름 표면
처리 및 에너지 조절로 기재/점착제 계면 박리력 향상 연구
- 롤투롤 공정 적용 테스트를 통한 박리력 향상 및 코로나 조건 확립
◾ 점착제 (PSA)의 유동물성 분석 및 슬롯다이 활용 기초 롤투롤 코팅공정개발
◾ 실란 커플링제 사용에 따른 기재와 점착제 사이의 부착력 향상 연구 및 최적 조합 설정
◾ 코팅두께, 배합비, 건조 및 숙성조건 등 공정에 따른 물성 변화 확인
[배합 및 공정기술개발]
◾ 점착제의 대표적인 물성인 기계적 강도와 점착 강도를 조절하기 위하여 조성을 변경하게 되면 각 항목별로 Trade-off 관계가 명확히 관찰되므로, 이를 해결하기 위하여 다양한 나노 입자를 첨가한 나노복합재 점착 필름을 개발하였음.
- 점착제와의 친화성이 좋은 표면처리가 적용된 POSS, 실리카 나노입자, 산화 그래핀, 카본 블랙이 분산된 나노복합재 점착 필름은 인장 강도와 점착 강도를 개선할 뿐만 아니라 차광성 등의 기능성을 부여할수 있었음.
◾ 플렉서블, 웨어러블, 폴더블, stretchable 등 차세대 기기에 적용 가능한 방수 기능 및 내충격 기능을 갖춘 최종적으로 두께 80㎛이하의 슬림형 소재(배면테이프) 기술 개발함.
- 두께 78㎛(기재형), 75㎛(일체형) 코팅 기술을 개발함.
- 방수 IPX7 등급과 내충격성 1500mJ을 만족시키는 제조 기술 개발함.
- 모너머 및 올리고머에 대한 UV 경화 공정 및 코팅 기술 개발함
- UV 박막 필름에 대한 점착 코팅 공정 기술 확보함
- 양산화 검토로서 연속 제조 공정(Roll to Roll) 기술의 안정성 확보함
[신뢰성 평가 기술개발]
◾ 1단계, 2단계에 걸쳐 유연성 Test 포함 기타 신뢰성 및 방열 특성 분석을 위한 FEA (Fine Element Analysis) 기반 구축 및 상세분석을 하였고 다양한 신뢰성 모사 Simulation 및 평가 Tool을 설계/제작하여 충격방지 필름의 두께, 신뢰성(점착성, 내충격성, 유연성) 및 방열 특성을 분석하고 시뮬레이션 결과를 반영하여 제품의 특성을 향상시키기 위한 기술 개발을 진행함
□ 기술개발 배경
- 모바일 기기, 태블릿 PC, 디스플레이 패널 등의 전자기기가 얇아지고 디스플레이의 대면적화에 따른 외장 프레임의 폭이 점점 축소되고 있으며 고부가 창출을 위하여 기존 전자기기 기능의 다양화가 요구되고 있음.
- 이를 위하여 패널 모듈에서 활용되고 있는 접착 소재와 소재를 기반으로 한 필름의 고특성화가 요구되고 있음. 특히 기존의 접착 소재의 접착 기능 이외에 방수성과 내충격성의 기능화 필요성이 대두고 있는 시점이며, 현재 high-end smart phone 내부에 사용되는 방수 내충격용 소재 시장은 두께가 150㎛이상의 기존의 접착 필름 기술을 기반으로 한 접착 소재에 방수와 내충격성을 가미한 폼 필름개발을 융합한 결과물임.
- 이에 기존 IT 기술의 선두를 지키고 플렉서블, 웨어러블, 폴더블, stretchable 등차세대 기기에 적용 가능한 방수 기능 및 내충격 기능을 갖춘 박막 두께의 슬림형 소재(배면테이프) 개발을 달성하기 위한 기술 개발을 진행함.
□ 핵심개발 기술의 의의
- 방수 및 내충격성을 갖는 모바일 기기용 디스플레이에 적용할 층간 배면테이프는 점접착 소재와 기재로 구성되어 있고 점접착 소재의 요구되는 물성에 따라 공중합체의 분자 구조를 설계하고 다양한 첨가제와 배합 최적화 공정을 통해 방수 및 내충격성을 포함한 최종 요구 물성을 맞추어야하는 고난의도의 기술이 요구됨. 최근 삼성, 엘지, 애플 등 국내외 대기업 중심으로 방수 및 방진 성능이 채택되고 있고 중국, 대만등 글로벌 업체가 기술을 추격중임. 따라서 본 기술이 개발되어가격 경쟁력을 확보하고 글로벌 기업에 진입장벽을 형성하여 향후 미래 시장을 선도할 수 있는 의의가 있음.
- 또한, 본 기술 개발을 통해 얻을 수 있는 점·접착 소재 및 코팅 기술은 차세대 디바이스 소재 뿐만 아니라 항공, 선박, 차량, 건축물등 다양한 분야의 기능성 점착 코팅 산업을 국산화 하는데 원천 기술로 제공되어 광학용 점착제를 포함한 관련 디스플레이 부품 소재 관련 코팅산업의 기술 경쟁력 향상에 기여할 수 있음
□ 적용 분야
◾ 플렉서블, 웨어러블, 폴더블, stretchable등 차세대기기의 박막 방수 접착 분야
◾ Non-Solvent의 접착 분야
◾ 각종 부품 소재의 부착 고정용
◾ OLED 디스플레이 제조에 핵심재료인 Face Sealing PSA
◾ 대형 OLED 디스플레이의 TFE (Thin Film Encapsulation)
◾ 스마트폰 배터리 고정용
(출처 : 초록 - 3. 개발결과 요약 6p)
목차 Contents
- 표지 ... 1
- 제 출 문 ... 2
- 최종보고서 초록 ... 4
- 기술개발사업 주요 연구성과 ... 11
- 목차 ... 18
- 제 1 장 서론 ... 19
- 제 1 절 과제의 개요 ... 19
- 제 2 장 과제 수행의 내용 및 결과(기술개발 내용 및 방법) ... 25
- 제 1 절 최종 목표 및 평가 방법 ... 25
- 제 2 절 단계 목표 및 평가 방법 ... 28
- 제 3 절 연차별 개발 내용 및 개발 범위 ... 29
- 제 4 절 수행 결과의 보안등급 ... 33
- 제 5 절 유형적 발생품(연구시설, 연구장비 등) 구입 및 관리 현황 ... 34
- 제 3 장 결과 ... 35
- 제 1 절 연구개발 최종 결과 ... 35
- 1. 연구개발 추진 일정 ... 35
- 2. 연구개발 추진 실적 ... 49
- 3. 기술개발 결과의 유형 및 무형 성과 ... 132
- 제 2 절 연구개발 추진 체계 ... 133
- 1. 각 기관별 역할 및 업무 분장 ... 133
- 2. 연구 개발 추진체계 ... 137
- 제 3 절 고용 창출 효과 ... 138
- 제 4 절 자체보안관리진단표 ... 139
- 제 5 절 안전관리 이행 현황 ... 140
- 제 4 장 사업화 계획 ... 141
- 제 1 절 시장 현황 및 전망 ... 141
- 제 2 절 사업화 계획 ... 142
- 1. 생산 계획 ... 143
- 2. 투자 계획 ... 145
- 3. 사업화 전략 ... 146
- 부록. 시험성적서 ... 149
- 부록. 특허증(등록) ... 152
- 끝페이지 ... 155
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