KR101802951B1 - 충격 흡수용 금속 테이프 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 열전도층, 충격흡수층 및 점착층을 포함하는 금속테이프로서, 상기 충격흡수층은 고분자 발포체를 포함하며, 상기 충격흡수층은 열전도층의 일면 또는 양면에 형성되고, 상기 점착층은 열전도층이 형성된 충격흡수층의 다른 일면에 형성된 것인 충격 흡수용 금속 테이프에 관한 것으로, 상기 열전도층을 포함하고 있어, 방열 효과가 우수하며, 열전도층에 별도의 접착층이 없이 충격흡수층을 형성시켜 한정된 두께에서 기기의 우수한 충격 흡수 효과를 나타낼 수 있다.

Description

충격 흡수용 금속 테이프{METAL TAPE FOR ABSORBING IMPACT}
본 발명은 충격 흡수용 금속 테이프에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 열전도층, 충격흡수층 및 점착층을 포함하는 금속테이프로서, 상기 충격흡수층은 고분자 발포체를 포함하며, 상기 충격흡수층은 열전도층의 일면 또는 양면에 형성되고, 상기 점착층은 열전도층이 형성된 충격흡수층의 다른 일면에 형성된 것인 충격 흡수용 금속 테이프에 관한 것이다.
핸드폰, 하드디스크 드라이브(HDD), 텔레비전 및 액정디스플레이와 같은 전자기기들은 정밀한 기계부품 및 전자소자로 이루어져 있다. 또한, 최근 전자 기기 및 전자 부품은 경박 단소화되는 경향이 있다.
상기와 같은 최근 추세에 따른 전자기기들은 외부로부터 물리적 충격이 가해지면 쉽게 고장을 일으키거나 파손의 우려 및 경박 단소화의 경향에 따라 좁은 공간에 많은 수의 전자 소자를 설치해야 하므로 단위체적당 발생하는 열량이 크게 증대되었다. 또한, 외부로부터 유입된 먼지와 같은 오염물질은 전자기기 내의 공기흐름을 방해하여 전자소자의 과열을 유발하고, 이에 따라 전자기기의 수명을 단축시키는 요인이 된다.
상기의 전자기기들은 리드, 방열판, 반도체 칩, 다이패드 등과 같은 전자 부품들 간의 접착 및 고정을 위해 전자부품용 접착 테이프를 사용하고 있으며, 이러한 전자 부품용 접착 테이프로는 리드 프레임 고정용 접착 테이프, 방열판 접착용 테이프, TAB(Tape Automated Bonding)테이프, LOC(Lead On Chip) 테이프 등이 있다. 이러한 전자 부품용 접착 테이프는 우수한 점착력은 물론 조립 공정부터 조립 이후의 완제품으로 사용될 때까지 외부로부터 가해지는 고온, 습도 및 전압등의 가혹 조건을 견딜 수 있는 충분한 물성을 갖추어야 한다.
이에, 한국 공개 특허 제 10-2011-0108055호는 금속 기재에 방열층을 접착층을 이용하여 접착시킨 것으로, 상기 점착층은 고분자로 구성되어 있고, 이러한 고분자 접착층을 사용할 경우, 접착층의 두께만큼 방열성능이 떨어지는 원인이 되어 문제가 된다.
이에, 우수한 점착력을 가지고, 내부 전자 소자에서 발생되는 열량에 대한 우수한 방열 효과를 가지며 및 외부로부터 가해지는 가혹 조건을 충분히 견딜 수 있는 전자 부품용 접착 테이프에 대한 개발이 시급하다.
본 발명의 목적은 충격 흡수용 금속테이프에 관한 것이다.
본 발명은 다른 목적은 열전도층, 충격흡수층 및 점착층을 포함하는 금속테이프에 관한 것으로, 충격흡수층에 의한 충격 흡수 및 열전도층에 의한 방열 효과를 제공하는 금속 테이프에 관한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 열전도층에 접착층 없이 충격흡수층을 형성하여, 접착층의 존재에 따른 충격 흡수 효과 및 방열 효과의 감소를 막을 수 있는 금속 테이프에 관한 것이다.
본 발명의 하나의 실시 양태로 열전도층, 충격흡수층 및 점착층을 포함하는 금속테이프로서, 상기 충격흡수층은 고분자 발포체를 포함하며, 상기 충격흡수층은 열전도층의 일면 또는 양면에 접착층 없이 형성되고, 상기 점착층은 열전도층이 형성된 충격흡수층의 다른 일면에 형성된 것인 충격 흡수용 금속 테이프에 관한 것이다.
본 발명의 하나의 실시 양태로 고분자 발포체는 폴리우레탄 발포체, 폴리에틸렌 발포체, 폴리올레핀 발포체, 폴리비닐클로라이드 발포체, 폴리카보네이트 발포체, 폴리에테르이미드 발포체, 폴리아미드 발포체, 폴리에스테르 발포체, 폴리비닐라덴 클로라이드 발포체, 폴리메틸메타크릴레이트 발포체 및 폴리이소시아누레이트 발포체로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상의 것인 충격 흡수용 금속 테이프에 관한 것이다.
본 발명의 하나의 실시 양태로 열전도층은 구리, 스테인리스스틸(SUS), 은, 납, 탄소강, 청동, 니켈, 백금, 텅스텐, 주철 및 동박으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상의 것인 충격 흡수용 금속 테이프에 관한 것이다.
본 발명의 하나의 실시 양태로 열전도층은 구리 또는 동박이고, 상기 동박은 연신율이 3 내지 30%이고, 포면조도 Ra가 0.3 내지 3㎛인 충격 흡수용 금속 테이프에 관한 것이다.
본 발명의 하나의 실시 양태로 점착층은 폴리비닐알코올계　점착제; 아크릴계　점착제; 비닐 아세테이트계　점착제; 우레탄계　점착제; 폴리에스테르계　점착제; 폴리올레핀계　점착제; 폴리비닐알킬에테르계　점착제; 고무계　점착제; 염화비닐-비닐아세테이트계 점착제; 스티렌-부타디엔-스티렌(SBS)　점착제; 스티렌-부타디엔-스티렌의 수소 첨가물(SEBS)계　점착제; 에틸렌계　점착제; 실리콘계 점착제 및 아크릴산 에스테르계　점착제로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상의 점착제인 충격 흡수용 금속 테이프에 관한 것이다.
본 발명의 하나의 실시 양태로 충격 흡수층은 충격 흡수율이 25 내지 45%이고, 초기 탄성율은 15% 내지 35%인 충격 흡수용 금속 테이프에 관한 것이다.
본 발명의 하나의 실시 양태로 충격 흡수층은 평균 셀 직경이 5 내지 20㎛인 충격 흡수용 금속 테이프에 관한 것이다.
본 발명의 하나의 실시 양태로 충격 흡수용 금속 테이프의 전체 두께는 75 내지 300㎛이고, 충격흡수층은 50 내지 200㎛인 충격 흡수용 금속 테이프에 관한 것이다.
본 발명의 하나의 실시 양태로 점착층의 두께는 5 내지 100㎛인 충격 흡수용 금속 테이프에 관한 것이다.
본 발명의 하나의 실시 양태로 충격 흡수용 금속 테이프는 충격 흡수층이 형성된 점착층의 다른 일면에 이형필름층을 추가로 포함하는 충격 흡수용 금속 테이프에 관한 것이다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.
또한, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.
본 발명에서 점착층은, 예를 들면, 점착제 조성물의 층일 수 있다. 본 명세서에서 용어 점착층은 점착제 또는　점착제　조성물을 코팅하거나 경화시켜서 형성된 층을 의미할 수 있다. 용어 「점착제 또는　점착제　조성물의 경화」는, 점착제 또는　점착제　조성물에 포함되어 있는 성분의 물리적 또는 화학적 작용 내지는 반응을 통하여 점착제 또는　점착제　조성물 내에 가교 구조를 구현하는 것을 의미할 수 있다. 경화는, 예를 들면, 상온에서의 유지, 습기의 인가, 열의 인가, 활성 에너지선의 조사 또는 상기 중 2종 이상의 공정이 함께 진행시켜 유도할 수 있고, 각각의 경우에 따라서 경화가 유도되는 유형의 점착제 또는　점착제　조성물은, 예를 들면, 상온 경화형 점착제 조성물, 습기 경화형 점착제 조성물, 열경화형 점착제 조성물, 활성 에너지선 경화형 점착제 조성물 또는 혼성 경화형 점착제 또는　점착제　조성물로 호칭될 수 있다.
본 발명에서 열전도는 열에너지가 물질의 이동을 수반하지 않고 고온부에서 저온부로 연속적으로 전달되는 현상이며, 열전도층은 이러한 열전도가 일어나는 층을 의미한다. 열전도는 열전도율로 표현할 수 있으며, 열전도율은 열선법(Hot wire method), 열유속법(Guarded Heat flow method), 열평판법(Guarded Hot plate method), 레이저펄스법으로 구분되며, 수치는 k 또는 W/(mk)로 나타낸다. 열전도도의 측정은 열전도율은 다음의 식으로 정의 된다.
Figure 112015071694399-pat00001
열과 전기의 유사성 관점에서 전기회로에서 전압, 전류 및 저항의 관계를 사용하여 열저항 R=
Figure 112015071694399-pat00002
를 도입하여 정리하면
Figure 112015071694399-pat00003
이때 열저항(thermal resistance) R은 시편의 열저항
Figure 112015071694399-pat00004
와 접촉면의 열저항
Figure 112015071694399-pat00005
의 합이다. 여기에 오차 보정계수 F를 도입하면 다음과 같이 표현된다.
Figure 112015071694399-pat00006
Figure 112015071694399-pat00007
위 식을 이용하여 시험편의 열저항
Figure 112015071694399-pat00008
을 구하면, 다음 관계식을 이용하여 시험편의 열전도율 k를 계산할 수 있다.
Figure 112015071694399-pat00009
본 발명의 일 실시예로, 열전도층, 충격흡수층 및 점착층을 포함하는 금속테이프로서, 상기 충격흡수층은 고분자 발포체를 포함하며, 상기 충격흡수층은 열전도층의 일면 또는 양면에 접착층 없이 형성되고, 상기 점착층은 열전도층이 형성된 충격흡수층의 다른 일면에 형성된 것인 충격 흡수용 금속 테이프에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 상기 충격 흡수용 금속 테이프는 충격흡수층, 열전도층 및 점착층이 순차적으로 적층된 금속 테이프이거나, 제1점착층, 제1충격흡수층, 열전도층, 제2충격흡수층 및 제2점착층이 순차적으로 적층된 금속테이프에 관한 것이다. 상기 제1점착층 및 제2점착층은 적층된 위치의 차이일뿐 성분은 동일하고, 상기 제1충격흡수층 및 제2충격흡수층 역시 적층된 위치의 차이일 뿐 성분은 동일하게 구성된다.
본 발명의 일 실시예로, 상기 고분자 발포체는 폴리우레탄 발포체, 폴리스티렌, 폴리에틸렌 발포체, 폴리올레핀 발포체, 폴리비닐클로라이드 발포체, 폴리카보네이트 발포체, 폴리에테르이미드 발포체, 폴리아미드 발포체, 폴리에스테르 발포체, 폴리비닐라덴 클로라이드 발포체, 폴리메틸메타크릴레이트 발포체 및 폴리이소시아누레이트 발포체로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상의 것이고, 바람직하게는 폴리우레탄 발포체 또는 폴리스티렌 발포체이다.
상기 폴리스티렌은 스티렌을 포함하고, 스티렌 단독 중합체인 일반용 폴리스티렌(GPPS:General purpose polystyrene), 스티렌에 고무가 중합된 내충격성 폴리스티렌(HIPS : high impact polystyrene) 및 발포제가 배합된 발포성 폴리스티렌(EPS : Expandable Polystyrene)으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상이 바람직하다. 그리고, 상기 발포체는 폴리우레탄을 포함하고, 상기 폴리우레탄은 폴리이소시아네이트를 포함하며, 폴리올을 포함하는 폴리에테르계 폴리우레탄 및 디올 또는 트리올을 포함하는 폴리에스테르계 폴리우레탄으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상이 바람직하다. 또한, 상기 발포체는 폴리우레탄을 포함하고, 상기 폴리우레탄은 비중이 서로 다른 폴리에스테르계 폴리우레탄과 폴리에테르계 폴리우레탄, 비중이 서로 다른 폴리에스테르계 폴리우레탄과 폴리에스테르계 폴리우레탄, 또는 비중이 다른 폴리에테르계 폴리우레탄과 폴리에테르계 폴리우레탄이 적층되어 구성되는 것일 수 있다. 또한, 상기 발포체는 폴리우레탄을 포함하고, 상기 폴리우레탄은 폴리스티렌과 적층되어 구성되는 것이 가능하다.
본 발명의 일 실시예로, 열전도층은 구리, 스테인리스스틸(SUS), 은, 납, 탄소강, 청동, 니켈, 백금, 텅스텐, 주철 및 동박으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상의 것이고, 바람직하게는 구리 또는 동박이다. 상기 열전도층의 열전도도는 알루미늄은 237(W/mK), 구리 400(W/mK), 스테인리스트실 12 내지 45(W/mK), 은 429(W/mK), 납 35(W/mK), 탄소강 36 내지 53(W/mK), 청동 110(W/mK), 니켈 59 내지 90(W/mK), 백금 71.6(W/mK), 텅스텐 53 내지 66(W/mK), 주철 64(W/mK) 및 동박 372(W/mK)로 매우 우수한 열전도도를 나타내고 있어, 전자기기의 내부에서 발생되는 열에 대한 방열 효과가 우수하다.
본 발명의 일 실시예로 상기 동박은 연신율이 3 내지 30%이고, 표면조도 Ra가 0.3 내지 3㎛이고, 바람직하게는 연신율이 5 내지 25%이고, 표면조도 Ra가 0.5 내지 2㎛인 충격 흡수용 금속 테이프에 관한 것이다. 동박의 연신율이 3% 미만인 경우, 동박의 연신율이 낮아, 동박에 고분자 발포체를 발포할 경우, 동박에 텐션(Tension)을 줄 수 없어, 고분자 발포층이 불균일하게 형성될 수 있으며, 동박에 과도한 텐션(Tension)을 주는 경우, 동박이 끊어지는 문제가 발생할 수 있다. 동박의 표면조도 Ra가 3㎛를 초과할 경우, 열전도도가 낮은 문제가 있으며, 동박의 표면을 메우기 위해 고분자 발포체를 다량 사용해야 되는 문제가 발생해 원가에 대한 이익이 크지 않은 문제가 있다.
본 발명의 일 실시예로 상기 점착층은 폴리비닐알코올계　점착제; 아크릴계　점착제; 비닐 아세테이트계　점착제; 우레탄계　점착제; 폴리에스테르계　점착제; 폴리올레핀계　점착제; 폴리비닐알킬에테르계　점착제; 고무계　점착제; 염화비닐-비닐아세테이트계 점착제; 스티렌-부타디엔-스티렌(SBS)　점착제; 스티렌-부타디엔-스티렌의 수소 첨가물(SEBS)계　점착제; 에틸렌계　점착제; 실리콘계 점착제 및 아크릴산 에스테르계　점착제로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상의 점착제이고, 바람직하게는 아크릴계 점착제, 우레탄계 점착제 및 실리콘계 점착제로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 점착제이고, 보다 바람직하게 점착제 조성물은 아크릴 중합체 또는 폴리우레탄계 점착제를 포함할 수 있다. 아크릴 중합체로는, 예를 들면, 중량평균분자량(Mw: Weight Average Molecular Weight)이 40만 이상인 중합체를 사용할 수 있다. 용어 중량평균분자량은, GPC(Gel Permeation Chromatograph)로 측정된 표준 폴리스티렌에 대한 환산 수치이고, 본 명세서에서는, 특별히 달리 규정하지 않는 한, 「분자량」은 「중량평균분자량」을 의미할 수 있다. 중합체의 분자량을 40만 이상으로 하여, 점착제의 내구성을 적정 범위로 유지할 수 있다. 상기 분자량의 상한은 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면, 코팅성 등을 고려하여, 약 250만 이하의 범위에서 조절할 수 있다. 아크릴 중합체는, 예를 들면, (메타)아크릴산　에스테르　화합물로부터 유도된 중합 단위를 포함할 수 있다. (메타)아크릴산　에스테르　화합물로는, 알킬 (메타)아크릴레이트가 예시될 수 있다. 응집력, 유리전이온도 및 접착성 등을 감안하여, 예를 들면, 탄소수가 1 내지 14인 알킬기를 가지는 알킬 (메타)아크릴레이트를 사용할 수 있다. 이러한 단량체로는 메틸 (메타)아크릴레이트, 에틸 (메타)아크릴레이트, n-프로필 (메타)아크릴레이트, 이소프로필 (메타)아크릴레이트, n-부틸 (메타)아크릴레이트, t-부틸 (메타)아크릴레이트, sec-부틸 (메타)아크릴레이트, 펜틸 (메타)아크릴레이트, 2-에틸헥실 (메타)아크릴레이트, 2-에틸부틸 (메타)아크릴레이트, n-옥틸 (메타)아크릴레이트, 이소옥틸 (메타)아크릴레이트, 이소노닐 (메타)아크릴레이트, 라우릴 (메타)아크릴레이트 또는 테트라데실 (메타)아크릴레이트 등이 예시될 수 있다. (메타)아크릴산　에스테르　화합물로는, 알킬 (메타)아크릴레이트 외에 다른 화합물도 사용될 수 있다. 폴리우레탄계 점착제는 ⅰ) 대부분의 피착제 표면에 대한 효과적인 젖음성을 가지고, ⅱ) 피착제와 쉽게 수소 결합이 가능한 특징을 가지며, ⅲ) 작은 분자 크기로 인해 다공질 피착제에 잘 스며들고, 활성 수소를 가지는 피착제와 공유결합을 형성하는 특징을 가진다. 또한, 우레탄계 점착제의 종류로는 ① 1액형 에멀젼 폴리우레탄 점착제, ② 2액형 에멀젼 폴리우레탄 점착제, ③ 우레탄/아크릴 하이브리형 점착제 등이 있으며, 예시에 국한되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예로 충격 흡수층은 충격 흡수율이 25 내지 45%이고, 초기 탄성율은 15% 내지 35%이고, 바람직하게는 충격 흡수율이 30 내지 40%이고, 초기 탄성율은 20% 내지 30%인 충격 흡수용 금속 테이프에 관한 것이다. 상기 충격흡수율이 25% 미만이고, 초기 탄성율이 15%미만인 경우에는 초기 탄성율이 낮아, 충격 흡수율도 낮은 수치를 나타낼 것이고 이로 인해 금속테이프로 인한 충격 흡수 효과가 미비하다고 할 것이다. 또한, 초기 탄성율이 35%를 초과하고 충격 흡수율이 45%를 초과하는 경우에는 접착력이 떨어져 내구성에 문제가 발생하게 된다.
본 발명의 일 실시예로 상기 충격 흡수층은 평균 셀 직경이 5 내지 20㎛이고, 바람직하게는 평균 셀 직경이 7 내지 15㎛인 충격 흡수용 금속 테이프에 관한 것이다. 평균 기포크기는 예컨대, ASTM D3576-77에 따라 측정될 수 있다. 상기 충격흡수층은 고분자 발포체를 포함하고 있고, 상기 고분자 발포체는 가교(부분가교 또는 완전 가교)된 저밀도의 고분자로서 외력에 의해 압축될 수 있고 외력을 제거하면 다시 원래의 부피를 회복하는 성질을 가진다. 이러한 성질에 의해 충격을 흡수한다. 다만, 평균 셀 직경이 5㎛미만인 경우에는 외력에 의한 압축시 압축되는 정도가 너무 미비하여 충격 흡수 효과가 적을 것이고, 20㎛를 초과하는 경우에는 외력에 의해 압축된 이후, 다시 원래의 부피로 회복하는 성질을 잃어버릴 수 있다.
본 발명의 일 실시예로 충격 흡수용 금속 테이프의 전체 두께가 75 내지 300㎛이고, 충격흡수층의 두께는 50 내지 200㎛이고, 보다 바람직하게는 전체 두께가 100 내지 250㎛이고, 충격흡수층의 두께는 75 내지 150㎛이다. 금속 테이프의 전체 두께가 75㎛미만이고, 충격흡수층이 50㎛미만인 경우에는, 충격흡수층이 너무 얇아 외부의 외력에 대한 충격 흡수 효과가 미비하고, 금속 테이프의 두께가 300㎛ 초과 및 충격흡수층의 두께가 200㎛를 초과하는 경우에는 테이프의 두께가 너무 두꺼워 전자기기의 경박 단소화 경향에 맞지 않고, 원가에 대한 이익이 크지 않은 문제가 있다.
본 발명의 일 실시예로 상기 점착층의 두께는 5 내지 100㎛이고, 바람직하게는 5 내지 50㎛인 충격 흡수용 금속 테이프에 관한 것이다. 상기 점착층의 두께가 5㎛ 미만인 경우에는 점착층의 두께가 너무 얇아 점착 효능이 떨어지는 문제가 있고, 점착층의 100㎛를 초과할 경우에는 원가에 대한 이익이 크지 않은 문제와 열전도 효과가 떨어지는 문제가 있다.
본 발명의 일 실시예로 충격 흡수용 금속 테이프는 충격 흡수층이 형성된 점착층의 다른 일면에 이형필름층을 추가로 포함하는 충격 흡수용 금속 테이프에 관한 것이다. 구체적으로 열전도층, 충격흡수층, 점착층 및 이형필름층이 순차적으로 적층된 충격 흡수용 금속 테이프이거나, 이형필름층, 점착층, 충격흡수층, 열전도층, 충격흡수층, 점착층 및 이형필름층이 순차적으로 적층된 충격 흡수용 금속테이프에 관한 것이다. 상기 이형필름의 두께는 특별히 제한은 없는데, 5-50㎛가 될 수 있다. 상기 범위 내에서, 외부의 물리적 충격으로부터 접착층 및 점착필름을 보호하고 완제품의 적정한 부피 및 무게를 유지하여 작업자가 이동 및 작업시 수월한 작업을 가능하게 해준다.
본 발명은 충격 흡수용 금속 테이프에 관한 것으로, 구체적으로는 높은 열전도도로 방열 효과가 우수한 열전도층을 포함하는 충격 흡수용 금속 테이프를 제공하고자 한다.
본 발명은 충격 흡수층 및 열전도층을 접착층을 사용하지 않고 증착시켜, 접착층의 두께만큼 충격흡수 및 방열 성능이 저하되는 문제를 방지하고, 최근 전자기기의 경박 단소화 경향에 따라 한정된 두께에서도 외부 충격에 의한 충격 흡수 및 내부 열에 대한 방열 효과가 우수하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열전도층, 충격흡수층, 점착층 및 이형필름층이 순차적으로 적층된 충격 흡수용 금속 테이프의 구조이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이형필름층, 점착층, 충격흡수층, 열전도층, 충격흡수층, 점착층 및 이형필름층이 순차적으로 적층된 충격 흡수용 금속테이프의 구조이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 충격 흡수층의 SEM 사진이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 충격 흡수층의 SEM 사진이다.
1: 열전도층
2: 충격흡수층
3: 점착층
4: 이형필름층
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 실시적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명할 것이다.
도 1과 같이, 본 발명의 구성은 크게 3개의 층으로 구별된다. 열전도층(1); 충격흡수층(2) 및 점착층(3)으로 구성된다. 점착층(3)을 외부 이물이나 충격으로부터 보호하기 위해 이형필름층(4)을 추가로 포함할 수 있다. 도 2와 같이, 본 발명의 일 실시예로 이형필름층(4), 점착층(3), 충격흡수층(2), 열전도층(1), 충격흡수층(2), 점착층(3) 및 이형필름층(4)이 순차적으로 적층된 구조로 구성된다. 즉, 도 1은 점착층을 한면에 포함하고 있는 금속 테이프에 관한 것이고, 도 2는 점착층을 양면에 포함하고 있는 양면 금속테이프에 관한 것이다. 상기 금속 테이프의 총 두께는 75 내지 300㎛이고 바람직하게는 100 내지 200㎛이다. 상기 충격흡수층(2)의 두께는 50 내지 200㎛이고 바람직하게는 75 내지 150㎛이다. 상기 점착층(3)의 두께는 5 내지 100㎛이고, 바람직하게는 5 내지 50㎛이고, 더욱 바람직하게는 5 내지 25㎛이다.
상기 열전도층(1)은 구리, 스테인리스스틸(SUS), 은, 납, 탄소강, 청동, 니켈, 백금, 텅스텐, 주철 및 동박으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상의 것이고, 바람직하게는 구리 또는 동박이다. 상기 동박은 당 분야에서 알려진 통상적인 동박을 제한 없이 사용할 수 있으며, 일예로 압연법 및 전해법으로 제조되는 모든 동박을 포함한다. 보다 바람직하게는 전해동박이지만, 예시에 한정되는 것은 아니다.
상기 충격흡수층(2)은 고분자 발포체를 포함하고 있으며, 상기 고분자 발포체는 폴리우레탄 발포체, 폴리스티렌, 폴리에틸렌 발포체, 폴리올레핀 발포체, 폴리비닐클로라이드 발포체, 폴리카보네이트 발포체, 폴리에테르이미드 발포체, 폴리아미드 발포체, 폴리에스테르 발포체, 폴리비닐라덴 클로라이드 발포체, 폴리메틸메타크릴레이트 발포체 및 폴리이소시아누레이트 발포체로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상의 것이고, 바람직하게는 폴리우레탄 발포체 또는 폴리스티렌 발포체이다.
고분자 발포체는 고분자 내부에 많은 수의 작은 기포를 형성시킨 것으로 가벼울 뿐 아니라 유연성 및 내충격성이 좋아서 포장재, 완충재 및 경량구조재 등으로 널리 사용된다. 제조방법은 화학적 방법과 물리적 방법이 있다. 화학적 방법은 고분자 수지와 발포제를 잘 혼합한 후, 적절한 조작을 하여 발포제를 분해하여 기체를 발생시켜 발포체를 제조하는 방법이며, 물리적 방법은 발포제를 수지 내에 침투시킨 후에 감압 팽창하여서 발포체를 제조하는 방법이다. 화학적 방법은 주로 폴리우레탄과 폴리올레핀의 발포에 적용되고, 물리적 방법은 주로 폴리스티렌과 폴리올레핀의 발포에 적용된다.
환경문제가 대두되면서 화학적 방법보다는 물리적 방법으로 합성수지 발포입자를 제조하는 방법이 널리 채용되게 되었다. 물리적 방법의 발포제로는 CFC, 프로판, 부탄 등 유기발포제와 이산화탄소, 질소 등의 무기발포제가 사용될 수 있으나 대기오염 등을 고려하여 이산화탄소와 같은 무기발포제의 사용이 증가하는 추세다.
상기 점착층(3)은 폴리비닐알코올계　점착제; 아크릴계　점착제; 비닐 아세테이트계　점착제; 우레탄계　점착제; 폴리에스테르계　점착제; 폴리올레핀계　점착제; 폴리비닐알킬에테르계　점착제; 고무계　점착제; 염화비닐-비닐아세테이트계 점착제; 스티렌-부타디엔-스티렌(SBS)　점착제; 스티렌-부타디엔-스티렌의 수소 첨가물(SEBS)계　점착제; 에틸렌계　점착제; 실리콘계 점착제 및 아크릴산 에스테르계　점착제로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상의 점착제이고, 바람직하게는 아크릴계 점착제, 우레탄계 점착제 및 실리콘계 점착제로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 점착제이고, 보다 바람직하게 점착제 조성물은 아크릴 중합체 또는 폴리우레탄계 점착제를 포함할 수 있다.
충격흡수층에 점착층(3)을 접착시키는 것은 당 분야에 알려진 통상적인 방법에 따라 제조될 수 있다. 일례로, 충격흡수층의 표면 상에 상기 아크릴 수지 조성물 또는 폴리 우레탄 수지 조성물 바니쉬를 도포한 후 가열, 건조 및 경화시켜 얻을 수 있으며, 또는 지지체 상에 도포된 수지 바니쉬를 가열 및 건조하여 얻어진 점착 시트나 필름을 충격흡수층의 표면 상에 배치한 후 접착하여 얻을 수도 있다.
이때 아크릴 수지 조성물 또는 폴리 우레탄 수지 조성물을 기재 상에 도포하는 경우, 당 분야에 알려진 통상적인 도포방법, 예컨대 딥(Dip) 코팅, 다이(Die) 코팅, 롤(roll) 코팅, 콤마(comma) 코팅, 캐스팅 또는 이들의 혼합 방식 등 다양한 방식을 제한 없이 사용될 수 있다. 또한 건조 방법 및 건조 조건은 당 분야에 알려진 통상적인 범위 내에서 조절할 수 있으며, 일례로 50 내지 170℃의 온도에서 1 내지 30분간 건조하여 수행할 수 있다.
상기 이형필름층(4)은 점착층(3)의 일면(도 1을 기준으로 하부면)에 위치하여, 점착층(3)을 보호한다. 이러한 이형필름층(4)은 TAC(Triacetyl cellulose) 필름 등과 같은 셀룰로오스 필름, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET, Polyethylene terephthalate) 필름 등과 같은 폴리에스테르 필름, 폴리카보네이트 필름, 폴리에테르설폰 필름, 아크릴 필름, 폴리에틸렌 필름, 폴리프로필렌 필름, 시클로계나 노보르넨 구조를 포함하는 폴리 올레핀 필름 또는 에틸렌-프로필렌 공중합체 필름 등의 폴리 올레핀계 필름 등을 사용할 수 있으나 이에, 제한되는 것은 아니다. 보다 바람직하게는 이형을 쉽게 할 수 있도록 이형력이 10g/in 정도인 이형용 PET 필름을 사용할 수 있다.
[실시예]
충격 흡수용 금속 테이프의 제조
[실시예 1]
두께가 35㎛인 동박층에 폴리 우레탄 수지에 발포제를 섞고 110 내지 280℃의 온도에서 방치함으로써 발포시켜 두께가 105㎛인 폴리 우레탄 발포층을 형성시킨다. 이후, 아크릴계 점착제를 폴리 우레탄 발포층에 10㎛ 전사 코팅하여 160℃에서 3분간 건조하여 적용하였고, 이때 코팅 방법은 콤마 코터를 사용하여 진행하였다. 총 두께가 150㎛인 금속 테이프를 제조하였다.
[실시예 2]
두께 40㎛인 동박을 사용하고, 폴리 우레탄 발포층을 100㎛로 형성시킨 것을 제외하고 제조예 1과 동일하게 제조하였다.
[실시예 3]
두께 45㎛인 동박을 사용하고, 폴리 우레탄 발포층을 95㎛로 형성시킨 것을 제외하고 제조예 1과 동일하게 제조하였다.
[실시예 4]
연신율이 10%이고, 표면조도 Ra가 1㎛인 동박을 사용한 것을 제외하고 제조예 1과 동일하게 제조하였다.
[비교예 1]
두께가 35㎛인 구리층에 두께가 10㎛인 폴리 우레탄 접착층을 형성시키고 폴리 우레탄 발포층을 접착시킨 것을 제외하고 제조예 1과 동일하게 제조하였다.
[비교예 2]
두께가 70㎛인 동박층 및 폴리 우레탄 발포층을 70㎛로 형성시킨 것을 제외하고 제조예 1과 동일하게 제조하였다.
[비교예 3]
연신율이 2%이고, 표면조도 Ra가 0.1㎛인 동박을 사용한 것을 제외하고 제조예 1과 동일하게 제조하였다.
[비교예 4]
폴리 우레탄 발포를 하지 않은 동박에 접착층을 코팅하여 금속테이프를 제조하였다.
실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 4의 금속테이프의 두께에 대한 수치는 하기 표 1과 같다.
구리층(동박) 접착층 폴리우레탄 발포층 아크릴 점착층 총 두께
실시예 1 35㎛ 0 105㎛ 10㎛ 150㎛
실시예 2 40㎛ 0 100㎛ 10㎛ 150㎛
실시예 3 45㎛ 0 95㎛ 10㎛ 150㎛
실시예 4 35㎛(연신율 10%, 표면조도 Ra 1㎛인 동박) 0 105㎛ 10㎛ 150㎛
비교예 1 35㎛ 10㎛ 95㎛ 10㎛ 150㎛
비교예 2 70㎛ 0 70㎛ 10㎛ 150㎛
비교예 3 35㎛(연신율 2%, 표면조도 Ra 0.1㎛인 동박) 0 105㎛ 10㎛ 150㎛
비교예 4 동박 - - 10㎛ 45㎛
충격 흡수용 금속 테이프의 물성의 특징
최대 셀 직경(cm) 최소 셀 직경(㎛) 평균 셀 직경(㎛) 압축강도
(kg/cm2)		 복원률
(%)		 Dupont Impact
(mJ)		 열전도도
(W/mK)
실시예 1 54 11 27 2.32 99.51 0.187 103
실시예 2 57 13 30 2.19 99.43 0.180 111
실시예 3 55 17 24 2.03 99.64 0.172 125
실시예 4 60 21 33 2.41 99.47 0.191 101
비교예 1 55 23 30 2.17 99.71 0.165 100
비교예 2 57 17 28 1.78 99.30 0.142 185
비교예 3 65 32 48 측정불가 측정불가 측정불가 105
비교예 4 - - - - - 0.049 295
실시예 1 내지 실시예 4 및 비교예 1 내지 비교예 4의 금속 테이프의 물성을 평가한 결과는 상기 표 2와 같다.
듀폰 충격 실험(Dupont impact)은 시편을 수평으로 높고 반지름 형상의 펀치를 접한 후, 일정 높이 및 일정 하중의 추를 낙하시켜, 부착강도(갈라짐, 벗겨짐)를 평가하는 것이다. 접착층을 포함하는 금속테이프인 비교예 1의 경우, 접착층의 두께가 10㎛로 테이프 내에 차지하는 비중이 크지 않지만, 접착층으로 인해, 듀폰 충격 실험 결과, 낮은 수치를 나타내, 부착 강도가 높지 않음을 확인할 수 있으며, 비교예 2의 경우, 동박이 70㎛로 두꺼워 열전도도가 높은 특징이 있지만, 충격흡수층이 70㎛로 두꺼워도 복원율, 압축강도 및 듀폰 충격 실험에서 낮은 수치를 나타냈다. 비교예 3의 경우, 동박의 연신율이 낮아, 금속테이프의 제작시, 텐션(Tension)을 주지 못해 폴리우레탄 발포층의 도포 두께가 균일하지 않은 문제가 발생되었으며, 상기의 문제로 인해 표면 상태가 매끄럽지 못해 압축강도 등과 같은 물성을 측정할 수 없다.
실시예 1 내지 실시예 4의 경우, 동박만 사용하여 제조한 금속테이프(비교예 4)에 비해, 열전도도는 낮지만, 충격흡수 실험인 듀폰 충격 실험 결과에서 비교예 4에 비해 더 좋은 결과를 나타내고 있으며, 그 외에, 압축 강도 및 복원율에서 좋은 결과를 나타내고 있다.

Claims (18)

  1. 순차적으로 적층된 열전도층, 충격흡수층 및 점착층을 포함하는 금속테이프로서,
    상기 충격흡수층은 고분자 발포체를 포함하며,
    상기 충격흡수층은 열전도층의 일면 또는 양면에 접착층 없이 상기 열전도층에 직접 접촉하여 형성되고,
    상기 점착층은 열전도층이 형성된 충격흡수층의 다른 일면에 형성되며,
    상기 열전도층은 두께가 35㎛ 내지 45 ㎛인 동박이고,
    상기 충격흡수층은 두께가 95㎛ 내지 105 ㎛인 폴리우레탄 발포층이며,
    상기 점착층은 아크릴 점착층을 포함하고,
    압축강도는 2.03 kg/cm2 내지 2.41 kg/cm2이고, 듀폰 충격 실험 (Dupont impact)은 0.172 mJ 내지 0.191 mJ이며, 열전도도는 101 W/mK 내지 125 W/mK인 충격 흡수용 금속 테이프.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 동박은 연신율이 3 내지 30%이고, 표면조도 Ra가 0.3 내지 3㎛인 충격 흡수용 금속 테이프.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 동박은 연신율이 5 내지 25%이고, 표면조도 Ra가 0.5 내지 2㎛인 충격 흡수용 금속 테이프.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 충격 흡수층은 충격 흡수율이 25 내지 45%이고, 초기 탄성율은 15% 내지 35%인 충격 흡수용 금속 테이프.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 충격 흡수층은 충격 흡수율이 30 내지 40%이고, 초기 탄성율은 20% 내지 30%인 충격 흡수용 금속 테이프.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 충격 흡수층은 평균 셀 직경이 20 내지 40㎛인 충격 흡수용 금속 테이프.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 충격 흡수층은 평균 셀 직경이 25 내지 35㎛인 충격 흡수용 금속 테이프.
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 제 1항에 있어서,
    상기 충격 흡수용 금속 테이프는 충격 흡수층이 형성된 점착층의 다른 일면에 이형필름층을 추가로 포함하는 충격 흡수용 금속 테이프.
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