KR101444374B1

KR101444374B1 - 모바일 기기용 박막형 방수필름

Info

Publication number: KR101444374B1
Application number: KR1020120082562A
Authority: KR
Inventors: 고세윤
Original assignee: 고세윤
Priority date: 2012-06-28
Filing date: 2012-07-27
Publication date: 2014-09-26
Also published as: KR20140001720A

Abstract

본 발명은 모바일 기기용 박막형 방수필름에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 가교폴리올레핀 폼으로 형성되는 기재층 및 상기 기재층의 상부면 및 하부면에 형성되는 점착층으로 이루어져, 스마트폰이나 태블릿 PC 등과 같은 모바일 기기의 터치패널과 발광소자 사이에 적용되어 모바일 기기에 방수성능을 부여하는 박막형 방수필름에 관한 것이다.

Description

모바일 기기용 박막형 방수필름 {WATERPROOF THIN FILM FOR MOBILE DEVICE}

본 발명은 모바일 기기용 박막형 방수필름에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 스마트폰이나 태블릿 PC 등과 같은 모바일 기기의 터치패널과 발광소자 사이에 적용되어 모바일 기기에 방수성능을 부여하는 박막형 방수필름에 관한 것이다.

스마트폰 및 태블릿 PC 등과 같은 모바일 기기는 근래의 비약적인 발전을 통해 현대인의 생활과 밀접하게 연관되어 있다.

그러나 종래에 모바일 기기는 수분과의 접촉에 의해 그 기능이 쉽게 상실되기 때문에, 사용범위나 용도에 제한이 있었다.

최근에는 방수성능을 갖는 모바일 기기에 대한 국제사회의 관심이 높아지고 있으며, 모바일 기기의 대표적인 모델인 스마트폰 및 태블릿 PC의 방수성능 부여가 요구되고 있다.

모바일 기기에 방수성능을 부여하는 방법은 모바일 기기를 제조하는 과정에서 방수성능을 부여하는 방법과, 제조가 완료된 모바일 기기에 방수성능을 부여하는 방법이 있는데, 후자의 경우는 모바일 기기에 별도의 방수성능 소재를 추가적으로 적용해야하므로 모바일 기기의 부피가 커지고 추가적인 비용이 발생하는 문제점이 있다.

상기의 문제점으로 인해 모바일 기기를 제조하는 과정에서 방수성능을 부여하는 방법이 바람직한데, 모바일 기기 중 스마트폰이나 태블릿 PC를 예로 들면 스마트폰이나 태블릿 PC에 구비되어 있는 터치패널과 발광소자를 접착할 때, 방수성능이 부여된 접착필름을 사용하여, 모바일 기기 내로 수분이 침투하는 것을 억제하는 방법이 제안된다.

스마트폰 및 태블릿 PC는 초소형 제품으로 기존의 컴퓨터로 수행하던 기능을 대신하면서도 크기가 작아 휴대가 간편한 장점이 있는데, 방수성능을 부여하기 위해 스마트폰이나 테블릿 PC의 크기가 커진다면, 상품성이 저하되므로, 방수필름은 모바일 기기의 크기를 증가시키지 않는 300㎛ 이하의 초박막으로 제조되는 것이 바람직하다.

그리고 휴대용 전자기기에 요구되는 중요한 성능으로는 터치스크린에 대한 터치 감지성능을 꼽을 수 있는데, 터치스크린은 마우스, 키보드와 같은 입력 장치를 사용하지 않고 손가락이나 터치 전용펜에 접촉하여 입력하는 방식으로 터치감지 성능이 매우 중요하다. 터치감지 성능은 스마트폰이나 태블릿 PC의 품질을 좌우하는 핵심기술로 방수필름의 두께가 두꺼울수록 터치스크린의 감지성이 낮아지기 때문에, 300㎛ 이하의 초박막형 방수필름의 제공이 요구되며, 기존의 초박막형 필름에 방수성을 부여하면서도 가격경쟁력이 우수한 방수필름의 제공이 요구되고 있다.

본 발명의 목적은 스마트폰이나 태블릿 PC 등과 같은 모바일 기기의 터치패널과 발광소자 사이에 적용되어 모바일 기기에 방수성능을 부여하는 모바일 기기용 박막형 방수필름을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 기재층과 점착층을 접착하기 위해 별도의 공정을 거치지 않기 때문에, 제조비용이 저렴한 모바일 기기용 박막형 방수필름을 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은 가교폴리올레핀 폼으로 형성되는 기재층 및 상기 기재층의 상부면 및 하부면에 형성되는 점착층으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 모바일 기기용 박막형 방수필름을 제공함에 의해 달성된다.

본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 기재층은 100 내지 300 마이크로미터의 두께가 적용된다.

또한, 상기 점착층은 20 내지 60 마이크로미터의 두께로 형성되며, 아크릴점착제로 이루어진다.

또한, 상기 아크릴점착제는 아크릴혼합물 100 중량부 및 아크릴가교제 1 내지 5 중량부로 이루어지며, 좀 더 구체적으로 아크릴혼합물은 2-에틸헥실아크릴레이트, 부틸아크릴레이트 및 에틸아크릴레이트로 구성되며, 아크릴가교제는 아크릴산 및 2-히드록시에틸메타아크릴레이트로 이루어진다.

본 발명에 따른 모바일 기기용 박막형 방수필름은 스마트폰이나 태블릿 PC 등과 같은 모바일 기기의 터치패널과 발광소자 사이에 적용되어 모바일 기기에 방수성능을 부여하는 탁월한 효과를 나타낸다.

또한, 기재층과 점착층을 접착하기 위해 별도의 공정을 거치지 않기 때문에, 제조비용을 절감하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 모바일 기기용 박막형 방수필름을 나타낸 분해사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 모바일 기기용 박막형 방수필름의 기재층에 형성된 기포의 외부구조를 촬영한 사진이다.
도 3은 본 발명에 따른 모바일 기기용 박막형 방수필름의 기재층에 형성된 기포의 내부구조를 촬영한 사진이다.
도 4는 본 발명에 따른 모바일 기기용 박막형 방수필름 방수성능을 측정하는 원리를 나타낸 계략도이다.
도 5는 본 본 발명에 따른 모바일 기기용 박막형 방수필름 방수성능을 측정하는 장치를 나타낸 사진이다.

이하에는, 본 발명의 바람직한 실시 예와 각 성분의 물성을 상세하게 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.

본 발명에 따른 모바일 기기용 박막형 방수필름은 가교폴리올레핀 폼으로 형성되는 기재층(10) 및 상기 기재층(10)의 상부면 및 하부면에 형성되는 점착층(20)으로 이루어진다.

전술한 기재층(10)은 모바일 기기용 박막형 방수필름의 기재가 되는 층으로, 60 내지 2000 마이크로미터의 두께로 이루어질 수 있는데, 100 내지 300 마이크로미터의 두께에서 가장 우수한 물성을 나타내며, 가교폴리올레핀 폼으로 형성된다.

가교폴리올레핀 폼을 사용하게 되면, 아래 도 3에 나타낸 것처럼 기재층(10)에 형성되는 기포가 크로스 셀 형식으로 형성되어, 방수성을 나타내며, 외부충격에 의해 쉽게 손상되지 않는다.

또한, 본 발명에 따른 모바일 기기용 박막형 방수필름을 적용하여 터치패널과 발광소자를 접착한 후에는 작업의 특성상 불량의 발생율이 높아 방수필름을 박리해야 하는 상황이 빈번하게 발생하는데, 본 발명에 따른 방수필름은 가교폴리올레핀 폼이 적용되어 외력에 의해 쉽게 파손되지 않는 기재층(10)이 형성되며, 상기 점착층(20)이 발광소자인 글라스부분과 접착하는 부분의 점착력이 플라스틱 사출물 및 터치모듈과 접착하는 부분보다 약하도록 설정되어 발광소자와 터치패널을 일체화하는 과정에서 불량이 발생하여 방수필름을 발광소자인 글라스부분으로부터 제거해야하는 경우에 방수필름이 글라스부분으로부터 쉽게 분리되며, 분리과정에서 방수필름의 손상이 억제되기 때문에, 작업의 효율성을 향상시킨다.

이때, 상기 가교폴리올레핀 폼은 가교폴리에틸렌 폼, 가교폴리프로필렌 폼 및 가교폴리부틸렌 폼으로 이루어지는 것이 더욱 바람직하다.

또한, 차폐력을 높이기 위해 인쇄된 PET 기재를 폼기재에 합지하여 적용 할 수 있다.

상기 점착층(20)은 상기 기재층(10)의 상부면 및 하부면에 10 내지 100 마이크로미터의 두께로 형성될 수 있는데, 20 내지 60 마이크로미터의 두께로 형성되었을 때 가장 우수한 물성을 나타내며, 아크릴점착제로 이루어져 모바일 기기의 터치패널과 발광소자 사이를 접착시키는 역할을 한다.

이때, 상기 아크릴점착제는 아크릴혼합물 100 중량부 및 아크릴가교제 1 내지 5 중량부로 이루어지는 것이 바람직하며, 상기 아크릴혼합물은 2-에틸헥실아크릴레이트, 부틸아크릴레이트 및 에틸아크릴레이트로 이루어지며, 2-에틸헥실아크릴레이트 10 내지 80 중량부, 부틸아크릴레이트 10 내지 50 중량부 및 에틸아크릴레이트 5 내지 30 중량부로 이루어지는 것이 바람직하며, 2-에틸헥실아크릴레이트 30 내지 50 중량부, 부틸아크릴레이트 15 내지 30 중량부 및 에틸아크릴레이트 7 내지 15 중량부로 이루어지는 것이 더욱 바람직하다.

상기 아크릴가교제는 아크릴산 및 2-히드록시에틸메타아크릴레이트로 이루어지는 것이 바람직하다.

종래의 아크릴점착제는 2-에틸헥실아크릴레이트(2-ethyl hexyl acrylate), 부틸아크릴레이트(BA, butyl acrylate), 에틸아크릴레이트(EA, ethyl acrylate)를 주요 성분으로 하고 내구성을 위해 비닐아세테이트단량체(VAM, vinyl acetate monomer)를 혼합하였으며, 가교를 위해 아크릴산(acrylic acid), 2-히드록시에틸메타아크릴레이트(2-hydroxy ethyl methacrylate)을 첨가하였는데, 비닐아세테이트단량체는 내수성이 약하고 아크릴산이나 2-히드록시에틸메타아크릴레이트의 경우 물에 대해 친화력이 우수하여 방수성이 떨어진다.

그러므로, 본 발명에서는 아크릴점착제에 방수성을 향상하기 위해서 비닐아세테이트 단량체를 대신하여 탄소수가 많은 2-에틸헥실아크릴레이트, 부틸아크릴레이트 및 에틸아크릴레이트로 이루어진 아크릴혼합물을 첨가하는 대신 아크릴산과 2-히드록시에틸메타아크릴레이트의 함량을 낮추는 방법을 택했다.

구체적으로는 아크릴산 0.1 내지 10 중량부와 2-히드록시에틸메타아크릴레이트 0.1 내지 10 중량부가 첨가되며, 더욱 바람직하게는 아크릴산 0.5 내지 3 중량부 및 2-히드록시에틸메타아크릴레이트 0.2 내지 2 중량부가 첨가되며, 아크릴산과 2-히드록시에틸메타아크릴레이트가 상기의 함량을 나타낼 때, 물성이 가장 우수하게 나타난다.

또한, 아크릴산과 2-히드록시에틸메타아크릴레이트의 함량이 낮아짐으로 인해 발생하는 가교밀도의 저하는, 상기의 성분으로 이루어지는 아크릴혼합물의 분자량을 향상시키는 방법을 통해 해결하였으며, 분자량의 증가는 아크릴혼합물의 점도를 측정하여 판단하는데, 아크릴점착제의 점도는 약 3000cps를 나타내는 것이 바람직하다. 즉, 기존의 아크릴점착제의 분자량이 150,000 내지 300,000인데 비해 본 발명에 사용되는 아크릴 점착제의 경우 분자량이 300,000 ㅁ 30,000 범위에서 많은 수가 분포된다.

휴대용 단말기나 태블릿 PC에 적용되는 방수필름의 경우 우수한 방수성능을 갖는다 하더라도 그 두께가 지나치게 두꺼우면 적용에 한계가 있으므로, 초박막형 방수필름을 개발하기 위해서는 기재가 박막형의 폼으로 제조되어야 하지만, 폼의 두께가 얇아질수록 코팅공정의 어려움으로 인해 가격이 상승하게 되므로, 본 발명에서는 상대적으로 두꺼운 폼으로 기재층(10)을 형성하는 대신, 기재층(10)의 상부면 및 하부면에 형성되는 점착층(20)의 두께를 줄여 종래의 박막형 방수 필름과 비슷한 두께를 갖는 초박막형 방수필름를 제공함으로서, 종래에 기술에 비해 저렴한 제조비용으로 방수필름을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 방수필름은 제조비용을 줄이기 위해 기재인 가교폴리올레핀 폼의 두께를 높이는 것 외에 방수필름을 제조하는 과정에서 프라이머를 도포하는 공정을 생략하였다.

프라이머 도포공정은 서로 상성이 나빠 쉽게 부착되지 않는 아크릴 점착제와 폴리올레핀 폼의 부착력을 높이기 위해 실시되었는데, 프라이머 도포과정을 거치게 되면 방수필름을 생산하는 공정이 복잡해지고, 프라이머의 원료 비용 등이 반영되어 방수필름의 제조비용이 증가한다.

따라서, 본 발명에서는 프라이머를 사용하지 않으면서, 기재층(10)과 점착층(20)의 부착력을 향상시키기 위해 고분자와 저분자의 중합과정을 실시하여, 분자량이 높은 아크릴점착제를 사용한다.

또한, 발광소자인 글라스와 터치 모듈을 방수필름으로 접착시킬 때 밀착성이 높을수록 방수성능은 증가하게 되는데, 상기 두 소재 사이의 밀착성을 높이기 위해서는 방수필름의 표면이 고광택을 유지해야 하는데, 고광택을 나타내는 방수필름을 사용하게 되면, 방수성의 향상뿐만 아니라, 차광성을 높이는 역할도 하게 된다.

방수필름의 표면을 고광택으로 형성하기 위해서는 방수필름을 생산하는 과정에서 스무드 바를 활용한 건조 챔버에서 건조과정을 진행하는 것이 바람직하며, 이때, 급격한 휘발이 되지 않는 혼합 용제를 사용하고, 공정의 마지막에는 휘발성을 나타내며, 비점이 높은 용제(전체조성의 3~5%정도)중 점착층(20)의 도막과 상용성이 있는 것을 선택하여 휘발 될 때 점착층(20)의 분화구를 녹여 점착층(20)의 표면을 평평하게 형성하는 것이 바람직하다.

이하에서는, 본 발명에 따른 모바일 기기용 박막형 방수필름의 물성을 실시예를 들어 설명하기로 한다.

<실시예 1>

210 마이크로미터의 두께를 나타내며, 가교폴리올레핀 폼으로 이루어진 기재층을 형성하고, 상기 기재층의 상부면 및 하부면에 2-에틸헥실아크릴레이트, 부틸아크릴레이트 및 에틸아크릴레이트로 이루어지는 아크릴혼합물 100 중량부와, 아크릴산 및 2-히드록시에틸메타아크릴레이트로 이루어지는 아크릴 가교제 5 중량부로 이루어지는 점착층을 20 마이크로미터의 두께로 형성하여 모바일 기기용 박막형 방수필름을 제조하였다.

<실시예 2>

상기 실시예 1과 동일하게 진행하되, 기재층을 170 마이크로미터의 두께로 하고, 점착층을 40 마이크로미터의 두께로 형성하여 모바일 기기용 박막형 방수필름을 제조하였다.

<실시예 3>

상기 실시예 1과 동일하게 진행하되, 기재층을 130 마이크로미터의 두께로 하고, 점착층을 60 마이크로미터의 두께로 형성하여 모바일 기기용 박막형 방수필름을 제조하였다.

상기 실시예 1 내지 3을 통해 제조된 모바일 기기용 박막형 방수필름의 방수성능을 측정하여 아래 표 1에 나타내었다.

(단, 방수성능을 위한 시험의 공정성을 고려하여 다년간 방수성능 테스트를 수행하고 그 신뢰성을 인정받은 일본의 SEKISUI사에 의뢰하여 진행하였으며, 시험방법으로는 상기 실시예를 통해 제조된 방수필름 시료를 두개의 폴리메틸메타아크릴레이트 평판 사이에 점착시킨 후에 30분 동안 10kPa의 압력을 가하여 평가하였다.)

<표 1>

위에 표 1에 나타낸 것처럼 본 발명의 실시예 1 내지 3을 통해 제조된 모바일 기기용 박막형 방수필름은 총 두께가 250 마이크로미터를 갖는 초 박막으로 형성되더라도, IPX7의 방수규격을 만족시켜 우수한 방수성능을 나타내는 것을 알 수 있다.

따라서, 본 발명에 따른 모바일 기기용 박막형 방수필름은 스마트폰이나 태블릿 PC 등과 같은 모바일 기기의 터치패널과 발광소자 사이에 적용되어, 모바일 기기에 방수성능을 부여하는 탁월한 효과를 나타낸다.

또한, 기재층과 점착층 접착하기 위해 별도의 공정을 거치지 않기 때문에, 제조비용이 저렴한 탁월한 효과를 나타낸다.

10 ; 기재층
20 ; 점착층

Claims

가교폴리올레핀 폼으로 형성되며, 100 내지 300 마이크로미터의 두께로 형성되는 기재층; 및
상기 기재층의 상부면 및 하부면에 형성되며, 20 내지 60 마이크로미터의 두께로 형성되는 점착층;으로 이루어지며,
상기 점착층은 아크릴점착제로 이루어지고,
상기 아크릴점착제는 아크릴혼합물 100 중량부 및 아크릴가교제 1 내지 5 중량부로 이루어지며,
상기 아크릴가교제는 아크릴산 및 2-히드록시에틸메타아크릴레이트로 이루어지는 것을 특징으로 하는 모바일 기기용 박막형 방수필름.
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청구항 1에 있어서,
상기 아크릴혼합물은 2-에틸헥실아크릴레이트, 부틸아크릴레이트 및 에틸아크릴레이트로 이루어지는 것을 특징으로 하는 모바일 기기용 박막형 방수필름.
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