KR100989012B1 - 반사 표면을 갖는 탄소섬유 복합물 전달 부재 - Google Patents

반사 표면을 갖는 탄소섬유 복합물 전달 부재 Download PDF

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크리스 엘. 밀러
다이스께 우찌다
다까시 고바야시
겐이찌 아오야기
신이찌 다께무라
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신닛뽄 세끼유 가부시끼가이샤
이 아이 듀폰 디 네모아 앤드 캄파니
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Abstract

본 발명은 열민감성 물질 또는 장치(예: 평판 표시장치)에 의한 열에너지의 흡수 없이 정밀 장치 물질을 운반하는 방법에 관한 것이다. 전달 부재는 반사 표면을 제공하는 전달 부재의 상부 및 저부 표면에 금속 막의 층을 갖는 탄소섬유 보강된 복합물 물질을 갖는다. 예를 들어, 평판 표시장치는 탄소섬유 보강된 복합물에 의해 흡수되는, 평판 표시장치에 해로운 방사상 열에너지를 방출한다. 금속 막에 의해 생성되는 반사 표면은 탄소섬유 보강된 복합물에 의한 에너지 흡수를 방지한다. 금속 막 표면상의 유리섬유 및 에폭시 층은 금속 막을 보호한다.
전달 부재, 탄소섬유, 평판 표시장치.

Description

반사 표면을 갖는 탄소섬유 복합물 전달 부재 {CARBON FIBER COMPOSITE TRANSFER MEMBER WITH REFLECTIVE SURFACES}
본 발명은 전달 부재에 관한 것이다. 더 특히, 본 발명은 에너지를 흡수하지 않고 평판 표시장치(flat panel display)를 전달하기에 적합한, 반사 표면을 갖는 탄소섬유 복합물 전달 부재에 관한 것이다.
본 출원은 2002년 7월 29일자로 출원된 미국 가출원 제60/399,337호를 우선권 주장한다.
하기의 개시내용은 본 발명의 다양한 양상에 관한 것일 수 있고, 간단하게는 다음과 같이 요약할 수 있다.
킹스톤(Kingston)에게 허여된 미국 특허 제6,194,081 B1호에는, 비행기 구조에 주로 사용하기 위한 베타 티탄-복합물 적층물의 제조 방법이 기술되어 있다. 베타 티탄-복합물 적층물은 특정한 비의 항복 강도 대 탄성률을 갖는 제1 베타 티탄 합금 층을 포함하고, 특정한 비의 항복 강도 대 탄성률을 갖는 제1 복합물 층을 상기 베타 티탄 합금 층에 부착시킴으로써 베타 티탄-복합물 적층물을 형성하며, 이때 제1 베타 티탄 합금 층의 항복 강도 대 탄성률의 비는 제1 복합물 층의 항복 강도 대 탄성률의 비와 동등하여서, 제1 베타 티탄 합금 층은 그의 응력 한계에 도 달할 것이고, 거의 동일한 총 변형률에서 제1 복합물 층은 그의 응력 한계에 도달할 것이다.
웨스터(Westre) 등에게 허여된 미국 특허 제5,866,272호에는 초음속 민간기에 적합한 하이브리드(hybrid) 적층물 및 하이브리드 적층물 구조의 외장 패널(panel)이 개시되어 있다. 하이브리드 적층물은, 사용시 겪는 반작용력에 최적으로 적응하고 티탄 합금 허니콤(honeycomb)과 같은 중심 코어 구조에 결합되는, 티탄 합금 호일(foil) 및 복합물 플라이(ply)의 층의 레이-업(lay-up)을 포함한다. 복합물 플라이의 보강 섬유는 탄소 및 붕소중에서 선택되고, 섬유는 연속적이며 각각의 플라이내에서 평행 배향된다. 그러나, 일부 플라이는 다른 플라이에 비스듬히 배향될 수 있다. 그럼에도 불구하고, 본 발명의 바람직한 실시양태에서, 하이브리드 적층물의 섬유의 실질적인 대다수 또는 전부는 공통의 방향으로 배향된다. 적층물의 외부 표면은 티탄 호일 층을 포함하여 환경, 및 용매에 의한 공격 등으로부터 그 아래의 복합물-함유 구조를 보호한다.
쯔웨벤(Zweben) 등에게 허여된 미국 특허 제4,888,247호에는 하나 이상의 금속 층 및 전체에 걸쳐 분포되고 매립된 저열팽창 보강재를 갖는 하나 이상의 중합체 매트릭스 복합물 물질 층을 갖는, 열전도성 적층물 및 적층된 열전도성 장치가 개시되어 있다. 적층된 열전도성 장치의 열팽창 계수 및 열전도율은 중합체 매트릭스 물질과 혼합된 금속 및 적층물내 저열팽창 보강재에 의해 한정된다. 열전도성 장치의 열팽창 계수 및 열전도율은 하나 이상의 금속 층을 전체에 걸쳐 분포되고 매립되어 있는 저열팽창 보강재를 갖는 하나 이상의 중합체 매트릭스 복합물 물 질 층에 결합시킴으로써 조절할 수 있다. 하나의 실시양태에서, 적층된 열전도성 장치는 알루미늄 및 에폭시 수지 전체에 걸쳐 분포된 흑연 섬유를 갖는 에폭시 수지가 교대하는 복수의 층을 포함한다.
호가트(Hoggatt)에게 허여된 미국 특허 제3,939,024호에는 둘 이상의 방향으로 하중을 지지할 수 있고 약 45체적% 내지 65체적%의 섬유 보강재를 함유하는 구조 보강된 열가소성 적층물이 개시되어 있다. 적층물은 금속 클래딩(cladding)의 존재하 또는 부재하에 사용될 수 있다.
평판 표시장치 및 반도체와 같은 정밀 장치의 제조 방법에서, 이들 부품을 전달하기 위한 전달 부재가 사용된다. 이러한 전달 부재는 정밀 장치를 움직이기 위한 산업용 로봇과 같은 장치에 설치될 수 있다. 이 부품은 전달 부재에 위치되거나 고정되어 원하는 장소로 움직인다. 평판 표시장치 제조시, 예를 들어 고온 표시장치는 자동 로봇공학에 의해 공정 단계간에 전달된다. 이들 로봇은 운반하는 동안 표시장치 패널의 대를 들어 올리고 제공하는 말단 장치(end effector)(예컨대, 지지 아암(support arm))를 갖는다. 세라믹 및 알루미늄은 역사적으로 그의 강성 및 순도 수준 때문에 말단 장치 물질로서 사용되어 왔다. 최근에, CFRP(탄소섬유 보강 플라스틱)가 말단 장치로서 도입되었는데, 그 이유는 그의 강성, 비용 및 진동 감쇠 특성이 바람직하기 때문이다. 그러나, CFRP는 색이 검고 운반하는 동안 표시장치 패널로부터 방사상 열에너지를 흡수하는데, 너무 많은 열전달은 평판 표시장치 또는 다른 열민감성 물질에 손상을 줄 수 있기 때문에 이는 평판 표시장치에 유해하다. 이러한 특징은 방사상 열에너지를 흡수하지 않는 것이 중요한 평판 표시장치 제조에서 CFRP 말단 장치의 시장을 한정시킨다.
예를 들어, 평판 표시장치 운반에 있어서, CFRP에 의한 에너지 흡수를 방지하는 전달 부재(예컨대, 지지 아암 또는 말단 장치)를 제공하는 것이 바람직하다.
발명의 요약
간단히 기술하자면, 본 발명의 하나의 양상에 따라, a) 상부 표면 및 저부 표면을 갖는, 탄소섬유 보강된 복합물 물질을 갖는 본체; b) 복합물 본체의 상부 및 저부 표면을 덮는, 반사 표면을 형성하는 금속 막; 및 c) 본체의 상부 및 저부 표면을 덮는 금속 막 위에 층을 형성하는 유리섬유 에폭시 수지를 포함하는 운반 부재를 사용하는 단계를 포함하는, 방사상 열에너지를 흡수하는 표면을 갖는 장치의 운반 방법이 제공되어 있다.
본 발명은 첨부되는 도면과 함께, 하기 발명의 상세한 설명을 보면 더 충분히 이해될 것이다.
도 1은 본 발명에서 운반에 사용되는 말단 장치 또는 지지 아암의 상면도를 도시한다.
도 2는 본 발명에서 전달 부재의 층들의 횡단면도를 도시한다.
도 3은 전달 부재의 다른 예를 나타내는 상면도를 도시한다.
도 4는 그의 종방향을 포함하여 수직 절단에 의해 절단된 전달 부재(즉, 말단 장치, 지지 아암, 본체)의 횡단면도를 도시한다.
본 발명을 그의 바람직한 실시양태와 관련하여 기술하겠지만, 본 발명은 그 실시양태에 한정되지 않는 것을 알 것이다. 반대로, 본 발명은 첨부된 청구의 범위에 의해 한정되는 바와 같은 본 발명의 요지 및 범주내에 포함될 수 있는 모든 대안물, 변형물 및 등가물을 포함할 것이다.
본 발명은 평판 표시장치 및 반도체를 포함하는 정밀 장치를 운반하기 위하여 말단 장치 또는 지지 아암에 사용되는 탄소섬유 보강된 플라스틱에 의한 에너지 흡수를 방지하는 반사 표면을 제공하는 전달 부재이다. 고온 표시장치에서 평판 표시장치 및 반도체와 같은 정밀 장치는 자동 로봇공학에 의해 공정 단계간에 전달된다.
절단 부재 본체의 탄소섬유 보강된 복합물 물질은, 탄소섬유가 본체의 종방향에 본질적으로 평행하게 배열되어 있는 단일방향성 프리프레그(prepreg)의 하나 이상의 층을 포함한다. 본체의 탄소섬유 보강된 복합물 물질은 탄소섬유를 함유하는 하나 이상의 클로스(cloth) 프리프레그 층을 포함하며, 프리프레그의 탄소섬유의 일부 이상과 전기 전도성 중합체 부품은 전기적으로 연결되어 있다. 본 발명에서, 복합물 본체의 각 층은 바람직하게는 두께가 약 0.02㎜ 내지 약 1.00㎜이다.
전달 부재의 탄소섬유 보강된 복합물 물질은 탄소섬유 보강된 플라스틱(CFRP) 및 탄소섬유 보강된 탄소 복합물 물질(C/C 복합물 물질)을 포함한다. CFRP 물질이 바람직하다. 탄소섬유 보강된 복합물 물질의 매트릭스 물질은 열경화성 중합체, 열가소성 중합체, 탄소, 세라믹, 금속 및 이들의 혼합물을 포함한다. 본 발명에서, 열경화성 중합체, 탄소 또는 이들의 혼합물이 매트릭스로서 바람직하다. 열경화성 중합체로는 에폭시, 아라미드, 비스말레이미드, 페놀, 푸란, 우레아, 불포화 폴리에스테르, 에폭시 아크릴레이트, 디알릴 프탈레이트, 비닐 에스테르, 열경화성 폴리이미드, 멜라민, 및 이러한 기타 물질이 있다.
본 발명을 위한 열가소성 중합체 매트릭스 물질로는 폴리이미드 수지, 나일론, 액상 방향족 폴리아미드, 폴리에스테르, 액상 방향족 폴리에스테르, 폴리프로필렌, 폴리에테르 술폰 중합체, 폴리페닐렌 술파이드, PEEK(폴리에테르 에테르 케톤), PEK(폴리에테르케톤), PEKK(폴리에테르 케톤 케톤), LCP(액정 중합체), 폴리술폰, 폴리비닐 클로라이드, 비닐론, 아라미드, 플루오로중합체, 및 이러한 기타 물질이 있다. 본 발명을 위한 세라믹 매트릭스 물질로는 알루미나, 실리카, 탄화 티탄, 탄화 규소, 질화 붕소, 질화 규소, 및 이러한 기타 물질이 있다. 본 발명을 위한 금속 매트릭스 물질로는 티탄, 알루미늄, 주석, 규소, 구리, 철, 마그네슘, 크롬, 니켈, 몰리브덴, 텅스텐, 및 이들 금속중 하나 이상을 함유하는 합금이 있다.
상기 언급된 탄소섬유 보강된 복합물 물질에 포함되는 탄소섬유는 석유 피치(pitch)형 탄소섬유, 석탄 피치형 탄소섬유, 폴리아크릴로니트라이드(PAN) 탄소섬유 및 이러한 기타 섬유를 포함한다. 탄소섬유의 전기 저항률은 정상적으로는 1 내지 30μΩ·m, 바람직하게는 1 내지 20μΩ·m이다. 탄소섬유 보강된 복합물은 오직 한 종류의 탄소섬유를 포함할 수 있고, 또한 두 종류 이상의 이들 탄소섬유의 하이브리드 구조를 포함할 수 있다.
탄소섬유 보강된 복합물 물질에 사용되는 탄소섬유의 형태로는 1차원 보강, 2차원 보강, 3차원 보강, 불규칙 보강이 있고, 전달 부재의 소정 목적에 따라 유사한 형태가 적당히 선택되고 채택된다. 예를 들어, 탄소섬유는 경우에 따라 단섬유, 직물, 부직물, 단일방향성 물질, 2차원 직물, 및 3차원 직물의 형태일 수 있다. 더 구체적으로, 탄소섬유는 펠트(felt), 매트(mat), 편물(즉, 고온용융 중합체와 병렬 교차 또는 삼각형 형태로 배열된 탄소섬유를 포함하는 부직물), 단일방향성 물질, 유사등방성 물질, 평직물, 새틴(satin), 능직물, 유사 얇은 직물, 인탱글드(entangled) 직물 등의 구조를 갖는 물질에 사용될 수 있고, 적층된 다음, 상기 언급된 탄소섬유 보강된 복합물 물질에 설치될 수 있다.
전기 전도성 중합체 부품은 본체내의 탄소섬유의 일부 이상에 전기적으로 연결된다. 본체는 제품이 전달될 때 제품에 접촉하게 된다. 전기 전도성 중합체 부품의 일부는 그 위에 놓인 전달되는 제품과 접촉한다. 제품과 본체 사이의 접촉은 탄소섬유에 의해 전기 전도성 중합체 부품에 전기적으로 연결된다. 본 발명은 또한 접지 도체에 대한 접촉을 제공한다.
전기 전도성 중합체 부품은 폴리이미드 중합체를 포함한다. 본 발명에서, 중합체 물질은 전기 전도성을 갖는다. 예를 들어, 전기 전도성 충전제가 열경화성 또는 열가소성 중합체에 첨가되는 중합체 물질이다. 상기 언급된 중합체 물질을 위한 다른 물질로는 플루오로중합체, PAI(폴리아미드이미드), PA(폴리아미드), PEI(폴리에테르이미드), POM(폴리옥시메틸렌), PEEK(폴리에테르에테르케톤), PEKK(폴리에테르케톤케톤), PEK(폴리에테르케톤), 폴리아세테이트, 나일론 중합체, 방향족 폴리이미드, 폴리에테르술폰(PES), 폴리이미드, 폴리에테르이미드, 폴리에스테 르, 액정 중합체(LCP), 폴리벤즈이미다졸(PBI), 폴리(파라페닐렌 벤조비스아삭사졸)(PBO), 폴리페닐렌 술파이드(PPS), 폴리카르보네이트(PC), 폴리아크릴레이트, 폴리아세탈, 또는 이들중 둘 이상의 혼합물이 있다. 본 발명에 사용하기 위한 다른 전기 전도성 충전제로는 금속 분말, 카본 블랙, 탄소섬유, 산화 아연, 산화 티탄, 칼륨 티타네이트가 있다. 중합체 물질이 우수한 내마모성, 대전방지성 및 내약품성을 가지고, 전달 부재를 제조하기 위한 치수 안정성 및 기계 가공성을 가지고, 이들과 접촉하게 될 때 유리 기판 또는 웨이퍼(wafer)와 같은 제품을 쉽게 손상시키지 않고, 쉽게 입자를 생성하지 않는 폴리이미드를 함유하는 것이 바람직하다.
본 발명에서, 전기 전도성 중합체 부품의 체적 저항률은 통상적으로 101 내지 1012Ω·㎝, 바람직하게는 104 내지 105Ω·㎝이다. 또한, 전달 부재를 제조하는 제조 방법은 탄소섬유 보강된 복합물 물질을 함유하는 전달 부재 본체를 제조함을 포함할 수 있다. 본 방법은 복합물 물질의 탄소섬유의 일부를 노출시키고, 전기 전도성 중합체 부품이 노출된 탄소섬유에 전기적으로 연결될 수 있도록 전기 전도성 중합체 부품을 전달 부재상에 설치한다. 전기 전도성 중합체 부품은 전달 부재 본체 및 전기 전도성 중합체 부품을 전기 전도성 접착제로 결합시킴으로써 설치한다. 전기 전도성 중합체 부품을 설치하기 위한 제조 방법은 전기 전도성 중합체 부품을 구멍 또는 오목 부분에 삽입함을 포함한다. 구멍 및 오목 부분은 복합물 물질의 내부 탄소섬유를 노출시키는 방식으로 형성된다. 본 발명의 다른 양상은 전기 전도성을 갖는 전달 부재를 제조하는 방법이다. 당업계에 공지된 CFRP 및 C/C 복합물 물질과 같은 탄소섬유 보강된 복합물 물질을 제조하는 방법이 사용될 수 있다. 예를 들어, CFRP는 보강 탄소섬유를 열경화성 중합체에 함침한 다음, 이들을 적층하고 경화함으로써 프리프레그를 형성하여 제조할 수 있다. 그러나, 섬유의 방향이 전달 부품의 종방향에 대하여 0°및 90°, 0°, ±45°, 및 90° 또는 0°, ±60°, 및 90°이도록 단일방향성 보강 탄소섬유의 프리프레그, 즉 단일방향성 프리프레그를 적층하여 정해진 탄성률을 갖는 CFRP를 얻는 것이 바람직하다.
보강 탄소섬유를 열경화성 중합체에 함침할 때, 보통 중합체를 60 내지 90℃로 가열하고 이를 보강 섬유에 함침시키는 고온용융 방법이 바람직하게 적용된다. 프리프레그 제조에서 열경화성 중합체의 함량은 보강 섬유의 총 중량을 대하여 보통 20 내지 50중량%, 바람직하게는 25 내지 45중량%이다.
필요하다면, 프리프레그를 구성하는 중합체에 충전제를 첨가할 수 있다. 충전제 물질로는 운모, 알루미나, 활석, 미분형 실리카, 규회석, 해포석, 염기성 황산 마그네슘, 탄산 칼슘, 폴리테트라플루오로에틸렌 분말, 아연 분말, 알루미늄 분말, 및 유기 미립자(예: 미세 아크릴 입자, 미세 에폭시 중합체 입자, 미세 폴리아미드 입자, 및 미세 폴리우레탄 입자) 및 이러한 기타 물질 또는 상기 임의의 둘 이상의 혼합물이 있다. 프리프레그는 전달 부품 위에 적당한 모양으로 적층되고, 오토클레이브(autoclave) 또는 프레스(press)에서 110 내지 150℃에서 30분 내지 3시간동안 가열 및 경화되어, CFRP가 얻어질 수 있다. 이러한 방법으로, 안정한 품질을 가지고 공극이 거의 없는 CFRP를 얻을 수 있다.
C/C 복합물 물질은 또한 공지의 방법에 의해 제조될 수 있다. 예를 들어, 탄소섬유는 전술된 CFRP 제조에 사용된 탄소섬유와 유사한 형태로 사용된다. 예비성형물(즉, 공정의 중간 단계에서 형성되는 형상)은 예비성형물을 매트릭스 중합체(예: 열가소성 중합체 및 열경화성 중합체)내로 함침시킨 다음, 탄소섬유상에 탄화 매트릭스가 형성되도록 열간등압 공정(즉, HIP) 처리 또는 유사한 방법에 의해 탄화시킴으로써 형성된다. 탄화는 불활성 기체내에서 전술된 예비성형물을 500℃, 바람직하게는 300℃에서 가열함으로써 수행될 수 있다.
C/C 복합물은 원료로서 석탄 피치, 석유 피치, 합성 피치, 등방성 피치 및 메조상 피치를 사용하는 것과 같은 피치 물질을 포함한다. 또한 열가소성 중합체로는 폴리이미드 수지, 페놀 중합체, 에폭시 중합체, 푸란 중합체 및 우레아 중합체가 있고, 열경화성 중합체는 페놀 중합체, 에폭시 중합체, 푸란 중합체, 우레아 중합체 및 이러한 기타 물질을 포함한다.
피치, 열경화성 중합체 또는 열가소성 중합체는 또한 충전제와 혼합될 수 있고, 매트릭스를 형성하는 방법에 제공될 수 있다. 충전제 물질의 예로는 탄소 분말, 흑연 분말, 탄화 규소 분말, 실리카 분말, 탄소섬유 단결정(whisker), 탄소 단섬유, 및 탄화 규소 단섬유가 있다.
C/C 복합물 물질을 제조하기 위한 방법의 다른 예는 화학 기상 증착법(CVD), 화학 기상 침투법(CVI)을 사용하여 열분해성 탄소를 탄소섬유에 결합시킴으로써 매트릭스를 형성하거나 또는 C/C 복합물 물질을 생성하는 이러한 유사 방법으로 제조할 수 있다. 이러한 식으로 얻어진 C/C 복합물 물질은 최소화 처리에 추가로 적용 될 수 있다. 특히, 복합물 물질의 밀도는 매트릭스 형성 공정을 반복하여 개선시킬 수 있다.
본 발명의 전달 부재의 본체는 탄소섬유 보강된 복합물 물질로만 형성되거나 또는 탄소섬유 보강된 복합물 섬유와 다른 물질(예: 유리섬유 보강된 플라스틱(GFRP))의 혼합물로부터 형성할 수 있다. 다른 물질은 벌집, 다공체 또는 파형 판과 같은 구조를 포함한다.
본체는 전술된 방법을 사용하여 얻어진 탄소섬유 보강된 복합물 물질을 함유하는 성형체를, 본체를 바람직한 모양으로 절단하는 것과 같은 공정에 적용함으로써 제조될 수 있다. 이러한 공정에 있어서, 바람직한 형태를 갖는 본체는 정확한 작업 정밀도를 가지고 얻어질 수 있다. 또한, 탄소섬유와 전기 전도성 중합체 부품의 전기 연결은 이후에 기술되는 바와 같이 쉽게 달성될 수 있다. 필요하다면, 본체는 작업 표면으로부터 입자 생성을 방지하기 위하여 적용되는 코팅제를 가질 수 있다. 에폭시 중합체 및 실리콘 왁스와 같은 열경화성 중합체가 코팅제로서 사용될 수 있다.
본 발명의 전달 부재 본체의 예는 판의 양 표면에 위치된 외막 층 및 외막 층 사이에 위치된 코어 층을 갖는 직사각형 판 모양의 구조이다. 이 구조의 상부 및 저부 표면은 반사 표면을 형성하는, 에폭시 코팅된 금속 막으로 덮여 있다. 상기 언급된 바와 같이, 전달 부재 본체의 각각의 외막 층은 바람직하게는 두께가 약 0.02㎜ 내지 약 1.00㎜이다. 외막 층은 전달 부품의 종방향에 대하여 -20° 내지 +20°의 각으로 배향되어 있고 인장 탄성률이 500 내지 1,000㎬인, 탄소섬유를 함 유하는 제1 탄소섬유 보강된 복합물 물질 층을 갖는다. 제2층은 전달 부품의 종방향에 대하여 +75° 내지 +90° 및(또는) -75° 내지 -90°의 각으로 배향되어 있고 인장 탄성률이 200 내지 400㎬인, 탄소섬유를 함유하는 탄소섬유 보강된 복합물 물질 층이다. 외막 층은 전달 부품의 종방향에 대하여 +30° 내지 +60° 및(또는) -30° 내지 -60°의 각으로 배향되어 있고 인장 탄성률이 500 내지 1,000㎬인 제3 탄소섬유 보강된 복합물 섬유를 갖는다. 외막 층 및 코어 층의 총 두께에 대한 세 외막 층의 두께의 비율은 20 내지 80%, 바람직하게는 60 내지 80%이다. 접촉부는 외막 층의 탄소섬유에 의해 중합체 전기 전도성 부품에 전기적으로 연결될 수 있다. 또한 코어 층은, 상기 언급된 탄소섬유 보강된 복합물 물질의 제3 외막 층 이외에 또는 그 대신에, 벌집, 다공체 및(또는) 물결모양의 판(파형)과 같은 구조를 갖는 다른 물질 층을 포함할 수 있고, 공극도 또한 사용될 수 있다. 탄소섬유와 같은 섬유상 물질로 이루어진 클로스 층은 본체의 최외각 표면에 배치될 수 있어서, 클로스 층이 존재하지 않는 경우보다 더 쉽게 전달 부재를 가공할 수 있게 된다. 그리고, 클로스 층이 탄소섬유로 이루어지면, 접촉부와 전기 전도성 중합체 부품 사이의 전기 연결은 더 쉬워진다.
본 발명의 전달 부재의 실시양태는 탄소섬유 보강된 복합물 물질을 갖는 본체 및 본체의 탄소섬유의 일부 이상에 전기적으로 연결되고 본체에 위치함으로써 전달되는 제품과 접촉하기 위한 부분을 갖는 전기 전도성 중합체 부품을 포함한다. 전달 부재가 제품과 접촉하게 되는 구역은 전달 부재의 원위 말단의 표면일 수 있고, 전기 전도성 중합체 부품일 수 있다.
전기 전도성 중합체 부품과 본체의 탄소섬유의 일부 이상의 전기적 연결은 본체내에 함유된 탄소섬유 보강된 복합물 물질의 탄소섬유의 일부를 노출시키고, 노출된 탄소섬유와 전기적으로 연결될 수 있도록 전기 전도성 중합체 부품을 본체에 설치함으로써 달성될 수 있다. 탄소섬유는 탄소섬유 보강된 복합물 물질을 함유하는 성형체로서 전달 부재 본체를 형성하고, 그의 일부를 절단하여 구멍 또는 오목 부분을 형성함으로써 노출될 수 있다. (예컨대, 정상적으로는, 탄소섬유 보강된 복합물 물질을 함유하는 성형된 본체가 제조될 때, 그의 표면은 매트릭스로 코팅되고, 탄소섬유는 노출되지 않는다. 따라서, 본체의 일부가 절단되면, 탄소 섬유가 노출된다.) 탄소섬유 층 이외에, 도 4에 도시된 바와 같은 금속 및 유리섬유 에폭시 층도 또한 유사하게 절단되고 노출되어야 할 것이다. 유리섬유 에폭시 수지 층은 유리섬유 물질과 에폭시 수지 물질의 혼합물을 포함한다. 유리섬유 물질로는 S-유리, E-유리 및 D-유리가 있고, 에폭시 수지 물질의 예로는 에피클로로히드린과 비스페놀-A의 축합 생성물이 있다.
노출된 탄소 섬유와 전기 전도성 중합체 부품의 전기적 연결은 본체와 전기 전도성 중합체 부품을, 전기 전도성 중합체 부품의 다른 부분에 이어서 절단면을 함유하는 본체의 표면위의 전달된 제품과 접촉하기 위한 부분에서, 전기 전도성 접착제로 결합시키거나, 또는 본체의 탄소섬유를 노출시키기 위한 공정에서 형성된 구멍 또는 오목 부분내로 전기 전도성 중합체 부품을 삽입함으로써 일어날 수 있다. 그러나, 본체와 전기 전도성 중합체 부품을 결합시키는 방법은 중요하지 않으며, 전기 전도성 중합체 부품이 본체를 형성하는 탄소섬유의 일부 이상 및 전달된 제품이 접촉하여 위치될 수 있는 다른 부분과 전기적으로 연결될 수 있는 임의의 방법이 사용될 수 있다.
본 발명의 전달 부품에는 오직 하나의 전기 전도성 중합체 부품이 장착될 수 있거나 또는 몇 개의 전기 전도성 중합체 부품이 장착될 수 있다. 몇 개의 전기 전도성 중합체 부품이 사용되는 경우, 이들중 하나 이상은 탄소섬유에 전기적으로 연결될 수 있다.
본 발명의 전달 부품에는 접지 도체에 대한 접촉부가 추가로 장착될 수 있다. 상기 언급된 접촉부는 탄소섬유의 일부 이상에 의해 전기 전도성 중합체 부품과 전기적으로 연결되어, 전기 전도성 중합체 부품과 접촉하게 되는 제품의 정전기가 접지 방법에 의해 제거될 수 있다. 상기 언급된 접촉부는 단순히 본체의 절단에 의해 형성된 탄소섬유의 노출된 표면의 접촉부일 수 있거나 또는 바람직한 금속 전극일 수 있다.
본 발명의 전달 부품의 모양은 상기 언급된 바와 같이 직사각형일 수 있지만, 판 모양, 막대 모양, 포크 모양, 벌집 모양, 속이 빈 막대 모양, T 모양, I 모양, 굴곡면 모양, 또는 혼합 모양을 포함하는 다양한 모양도 또한 본 발명에 사용하기 위하여 채택될 수 있다. 전형적으로, 본 발명의 전달 부재는 그의 원위 말단에서 전달된 제품과 접촉하는 구역을 가질 수 있거나 또는 그의 근위 말단에서 접촉부를 가질 수 있다. 본 발명의 전달 부재는 오직 전기 전도성 중합체 부품만이 전달된 제품과 접촉하게 되어 그를 지지하는 모양, 또는 전기 전도성 중합체 부품과 본체가 모두 전달된 제품과 접촉하게 되어 그를 지지하는 모양을 가질 수 있다. 근위 말단을 전달 부재를 움직이기 위한 장치(예: 산업용 로봇)에 고정시킨다. 전달되는 제품을 원위 말단에 위치시키거나 고정시켜 제품을 전달시킬 수 있도록 장치를 작동시킨다.
이제 본 발명을 상세하게 기술하기 위하여 도면을 참조하겠다. 본 발명의 전달 부재의 예를 도면을 참조하여 이하에 설명한다. 도 1은 말단 장치 또는 지지 아암 또는 본체(10)가 포크 모양의 구조를 갖는, 본 발명의 실시양태의 상면도를 도시한다. 본체(10)는 전달되는 제품(예컨대, 정밀 장치)을 고정시키는 전달 부재의 부분(20)을 갖는다. 손잡이 부분(25)은 제품 고정 부분(20)에 결합되어 있다. 본체(10)는 탄소섬유 복합물 물질과 같은 코어 물질, 및 도 2에 기술된 것과 같은 추가의 층들로부터 형성된다.
본체(10)에서, 탄소섬유의 일부 또는 전부는 본질적으로 종방향(즉, 본체(10)의 원위 위치-근위 위치 방향)에 평행하게 배열되어 있다. 전기 전도성 중합체 부품(22)은 도 1에 도시된 위치에 탑재되어, 탄소섬유에 의해 접촉부(26)에 전기적으로 연결된다. 접지 도체(24)는 전류를 제거할 때(즉, 정전기를 방전할 때) 접촉부(26)에 연결된다.
본 발명의 본체는 본체 일부의 횡단면도에 도시된 층들로 이루어진다. 본체(10)(도 1 참조)는 상부 표면(51) 및 저부 표면(52)을 갖는 탄소섬유 복합물 층(50)을 포함하는 층들로 이루어진다. 금속 막(61,62)은 각각 탄소섬유 보강된 플라스틱 물질(50)의 상부 표면(51) 및 저부 표면(52)에 적용된다. 금속 막(61,62) 은 티탄, 구리, 알루미늄, 강철, 금, 은, 니켈, 주석 및(또는) 이들의 혼합물중 하나 이상을 포함한다. 이러한 금속 막(61,62)은 본 발명에서 운반하는 동안 CFRP에 의한 에너지 흡수를 방지하는 반사 표면을 제공한다. 이는 정밀 장치(예: 평판 표시장치) 및 운반 물질에 의한 에너지 흡수가 일어날 수 있는 이러한 다른 장치의 운반에 특히 유용하다. 이러한 금속 막(61,62)은 바람직하게는 티탄이다.
금속 막(61)(상부 표면 층) 및 금속 막(62)(저부 표면 층)에 각각 유리섬유 에폭시 수지 층(71,72)이 적용된다. (유리섬유 에폭시 수지 층(71,72)은 탄소섬유 보강된 플라스틱 물질(50)과 접촉하는 금속 막(61,62)의 면보다는 그 반대면에 적용된다.) 유리섬유의 반투명층 및 에폭시 층은 금속 막에 대하여 투명한 보호성인 섬유를 제공한다. 본 발명의 도 2에 도시된 복합물 층은 열 에너지를 흡수하지 않을 것이고, 감온성 평판 표시장치의 운반에서 말단 장치로서 유용할 수 있다. 본체의 탄소섬유 보강된 복합물 층은 5 내지 10㎩의 진공하에 10℃/분의 상승 속도에서 25℃에서 250℃로의 온도 조건에서 발생된 수소 기체 5ppm 미만, 바람직하게는 1ppm 미만 및 물 30ppm 미만, 바람직하게는 15ppm 미만의 불순물을 포함한다.
이제 본 발명의 전달 부재의 다른 실시양태의 상면도를 도시하는 도 3을 참조한다. 본체(31)는 포크 모양의 구조를 가지며, 전기 전도성 중합체 부품(32)은 그의 갈라진 각각의 말단에 탑재되어 있다. 본체(31)는 클로스 프리프레그 시이트를 적층함으로써 형성된다. 본체(31)에서, 클로스 프리프레그내의 탄소섬유는 전달 부재 본체(31)의 종방향 및 폭방향에서 교차되고 연장된다. 따라서, 전기 전도성 중합체 부품(32)은 상기 탄소섬유에 의해 접촉부(36)에 전기적으로 연결되고, 제품을 전달할 때, 제품은 전기 전도성 중합체 부품(32)과 접촉하게 되어, 전류가 화살표 방향(33)으로 흘러서 전류가 제거된다(즉, 정전기를 방전함). 접지 도체(34)는 도 1에 기술된 것과 유사한 방식으로 접촉부(36)에 연결된다.
도 4는 전달 부재가 그의 종방향을 포함하여 수직면으로 절단된 횡단면도이다. 본체(11)는 직사각형 판 모양을 가지며, 탄소섬유 보강된 복합물 물질로 이루어지고, 그의 원위 말단의 상면에 오목 부분(15)을 갖는다. 오목 부분(15)은 탄소섬유 보강된 복합물 물질로 이루어진 성형체를 형성하고, 이를 도시된 모양으로 절단함으로써 생성된다. 전기 전도성 중합체 부품(12)은 오목 부분(15)에 정합되는 볼록 부분을 가지며, 전기 전도성 접착제에 의해 또는 부품(12)을 오목 부분(15)으로 압착하여 정합시킴으로써 본체(11)에 탑재된다. 본체(11)의 근위 말단에서, 접지 도체(14)에 대한 접촉부(16)가 설치되어 접지 도체(14)에 연결된다. 실제 사용시, 접촉부(16)는 접지 도체(14)에 직접 연결될 수 있거나 또는 전달 부재를 움직이기 위한 장치(예: 산업용 로봇)에 의해 접지될 수도 있다. 접촉부(16)는 또한 각각의 접지 모양에 정합되는 구조를 가질 수 있다. 본체(11)는 단일방향성 프리프레그 시이트를 적층함으로써 형성된다. 본체(11)에서, 복합물 층(50)의 탄소섬유의 일부 또는 전부는 본체(11)의 종방향(즉, 원위 위치-근위 위치 방향)과 실질적으로 평행하게 배열된다. 따라서, 전기 전도성 중합체 부품(12) 및 접촉부(16)는 본체(11)의 탄소섬유에 의해 전기적으로 연결되고, 제품을 전달할 때, 제품은 전기 전도성 중합체 부품(12)과 접촉하게 되어, 전류가 화살표 방향(13)으로 흐름으로써 전류가 제거된다.
본 발명의 전달 부재는 탄소섬유 보강된 복합물 물질을 포함하는 본체 및 본체의 탄소섬유의 일부 이상에 전기적으로 연결되고 그를 위치시킴으로써 전달되는 제품과 접촉하기 위한 부분을 갖는 전기 전도성 중합체 부품을 포함하고, 전달 부재에 의해, 반도체용 규소 웨이퍼 및 액정 유리 기판과 같은 전달되는 제품의 전달성을 개선시킬 수 있고, 전달 환경에 의해 초래되고 쉽게 제조되는 전달되는 제품에 대한 손상을 억제시키고, 섬유 보강된 복합물 물질을 함유하는 본체 및 본체와 회합된 전기 전도성 중합체 부품으로 인한 경량성, 높은 강성 및 높은 내열성을 가지고, 또한 접지 방법에 의해 제품의 정전기를 효과적으로 제거할 수 있다. 따라서, 정확한 조작을 요하는, 대규모 유리 기판, 평판 표시장치 및 웨이퍼와 같은 부품은 그의 품질 및 수율을 낮추지 않고 유리하게 전달될 수 있다. 따라서, 전달 부품은 도 1에 기술된 것과 유사한 방식으로 매우 유용하다. 제품을 전달할 때, 제품은 전기 전도성 중합체 부품(32)과 접촉하게 되어, 전류가 화살표 방향(33)으로 흐른다. 또한, 본 발명의 전달 부재의 제조 방법에서, 상기 언급된 전달 부품은 간단하게 제조될 수 있다.
따라서, 본 발명에 따라 전술한 목적 및 이점을 충분히 만족시키는, 반사 표면을 갖는 전달 부재가 제공되었음이 분명하다. 지금까지 본 발명을 그의 구체적인 실시양태에 관련하여 기술하였지만, 당업자라면 많은 대안, 변형 및 변화를 알 것임이 분명하다. 따라서, 첨부된 청구의 범위의 요지 및 광범위한 범주내에 포함되는 이러한 모든 대안, 변형 및 변화를 포함할 것이다.

Claims (11)

  1. (1) 전달 부재의 본체에 의한 방사상 열에너지의 흡수를 방지하도록 전달 부재의 반사 표면 및 장치를 접촉시키는 단계, 및
    (2) 상기 반사 표면 상에 반투명 층을 형성하는 단계를 포함하며,
    상기 전달 부재는 a) 상부 표면 및 저부 표면을 갖고, 탄소섬유 보강된 복합물 물질을 갖는 본체, b) 복합물 본체의 상부 표면 및 저부 표면을 덮고, 반사 표면을 형성하는 금속 막, 및 c) 본체의 상부 표면 및 저부 표면을 덮는 금속 막 위에 반투명 층을 형성하는 유리 섬유 에폭시 수지를 포함하는 것인, 운반 동안 반사 표면을 갖는 전달 부재와 접촉시켜 장치를 운반하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 반투명 유리섬유 에폭시 수지 층이 본체의 상부 표면 및 저부 표면 위의 금속 막에 대한 보호성 덮개를 제공하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 반사 표면이 열민감성 물질 또는 장치에 의한 열에너지의 흡수를 방지하는 방법.
  4. 제3항에 있어서, 장치가 평판 표시장치(flat panel display)인 방법.
  5. 제1항 또는 제3항에 있어서, 금속 막이 티탄, 구리, 알루미늄, 강철, 금, 은, 니켈, 주석, 및 이들의 혼합물중 하나 이상을 포함하는 방법.
  6. 제1항에 있어서, 본체의 탄소섬유 보강된 복합물이 5 내지 10㎩의 진공하에 10℃/분의 상승 속도에서 25℃에서 250℃로의 온도 조건에서 발생된 수소 기체 5ppm 미만 및 물 30ppm 미만의 불순물을 포함하는 방법.
  7. 제1항에 있어서, 유리섬유 에폭시 수지가 유리섬유 물질 및 에폭시 물질의 혼합물을 포함하는 방법.
  8. 제7항에 있어서, 유리섬유 물질이 S-유리, E-유리 및 D-유리로 이루어진 군에서 선택되는 방법.
  9. 제7항에 있어서, 에폭시 수지 물질이 에피클로로히드린 및 비스페놀-A의 축합 생성물을 포함하는 방법.
  10. 제1항에 있어서, 전달 부재가 복합물 본체를 형성하는 3가지 층을 포함하고, 복합물 본체의 각각의 층이 두께가 0.02㎜ 내지 1.00㎜인 방법.
  11. a) 상부 표면 및 저부 표면을 갖고, 탄소섬유 보강된 복합물 물질을 갖는 본체; b) 복합물 본체의 상부 표면 및 저부 표면을 덮고, 반사 표면을 형성하는 금속 막; 및 c) 본체의 상부 표면 및 저부 표면을 덮는 금속 막 위에 반투명 층을 형성하는 유리섬유 에폭시 수지를 포함하는, 표면에 의한 방사상 열에너지의 흡수를 방지하기 위한 전달 부재.
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