KR102105151B1 - 디스플레이 글라스의 곡면 성형용 폴리우레탄 패드 및 이의 제조 방법 - Google Patents

디스플레이 글라스의 곡면 성형용 폴리우레탄 패드 및 이의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 디스플레이 글라스의 곡면 성형용 폴리우레탄 패드 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 외부 충격 흡수 능력을 통해 글라스와 플렉시블 필름을 안정적으로 합착 및 균일한 합착력의 합착이 가능하고 또한 글라스(곡면, 평면)를 안정적으로 곡면 성형함과 아울러 점착성을 낮게 하여 글라스와 성형 패드의 오염과 손상을 줄이는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 의한 디스플레이 글라스의 곡면 성형용 폴리우레탄 패드는, 우레탄을 재질로 하는 입체형의 패드 몸체(11) 및, 상기 패드 몸체의 곡면부에 층상 구조로 형성되며 커브드 글라스와 접촉되어 상기 커브드 글라스를 커브 형태로 성형하는 열가소성 폴리우레탄(TPU)층(12)을 포함하며, 상기 패드 몸체는 일면에 곡면부를 포함하고, 상기 패드 몸체의 우레탄은 상기 열가소성 폴리우레탄층의 열가소성 폴리우레탄보다 상대적으로 저경도이고, 곡면부를 갖는 지그에 수납된 글라스를 압착하여 상기 패드 몸체의 곡면부를 통해 상기 글라스가 평면인 경우 곡면 글라스를 성형하고 상기 글라스가 곡면인 경우 곡면의 형상을 유지하도록 한다.
본 발명에 의한 디스플레이 글라스의 곡면 성형용 폴리우레탄 패드의 제조 방법은, 글라스의 크기에 맞춰 열가소성 폴리우레탄 필름을 재단하는 제1단계와; 상기 제1단계에서 재단된 열가소성 폴리우레탄 필름을 금형틀 내부의 곡면부에 부착하는 제2단계와; 상기 금형틀 내부에 액상의 우레탄을 주입한 후 열경화시켜 열가소성 폴리우레탄 필름과 우레탄이 일체화되어 곡면부를 갖는 폴리우레탄 패드를 성형하는 제3단계를 포함한다.

Description

디스플레이 글라스의 곡면 성형용 폴리우레탄 패드 및 이의 제조 방법{POLYURETHANE JIG CURVED GLASS MOLDING AND METHOD FOR MANUFACTURING THIS SAME}
본 발명은 커브드 글라스 성형용 패드에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 디스플레이(LCD, OLED 등) 글라스와 플렉시블 필름의 합착이나 곡면 글라스의 성형(평면 글라스의 곡면화 성형, 곡면 글라스의 형상 유지 안정화)함과 아울러 점착으로 인한 제품과 패드의 불량과 오염 및 손상을 줄이는 디스플레이 글라스의 곡면 성형용 폴리우레탄 패드 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
이 부분은 본 출원 내용과 관련된 배경 정보를 제공할 뿐 반드시 선행기술이 되는 것은 아니다.
최근 스마트 폰과 같은 전자기기가 널리 보급되고 있으며, 디자인이나 기능상의 요구에 따라 종래의 평면글라스에 곡면이 부가된 곡면 글라스(커브드 글라스)가 널리 사용되고 있다. 곡면 글라스는 기본적으로 평면으로 된 글라스에 대하여 열과 압력을 가하여 필요한 부분에 대하여 곡면을 형성시켜줌으로써 제조될 수 있으며, 곡면글라스에 대하여 열과 압력을 가하여 곡면으로 성형시켜주기 위하여 금형장치 또는 지그가 이용된다.
글라스에 곡면을 성형시키기 위하여, 글라스를 기준으로 하여 상측에 위치하는 상측지그와 하측에 위치하는 하측지그가 있으며, 상측지그와 하측지그가 글라스를 사이에 두고 상측과 하측에서 열과 압력을 가하여 줌으로써 글라스에 곡면이 성형된다.
본 발명의 배경기술을 확인할 수 있는 특허문헌(등록특허 제10-2005919호)은 글라스의 적어도 일부분에 곡면을 형성시키기 위한 지그로서, 글라스의 적어도 일부분이 평면을 갖추도록 상기 글라스의 적어도 일부 부분에 접하는 면이 평면으로 형성된 평면성형바디부; 및 상기 평면성형바디부의 일측 또는 타측에 위치하며, 상기 글라스의 적어도 일부 부분에 접하면서 열 또는 압력을 상기 글라스 측으로 전달하여 상기 글라스의 테두리측 적어도 일부 부분을 곡면으로 성형시켜줄 수 있는 곡면성형 윙부;를 포함하되, 상기 평면성형바디부 및 상기 곡면성형윙부 사이에는 상기 곡면성형윙부의 열손실율 저감수단이 마련되어 있으며, 상기 열손실율 저감수단은, 상기 곡면성형윙부 측으로부터 상기 평면성형바디부 측으로 열전달에 의한 상기 곡면성형윙부의 열손실을 저감시키기 위하여 상기 평면성형바디부와 상기 곡면성형윙부 사이에 마련된 열손실저감홈이며, 상기 글라스의 테두리측 적어도 일부 부분을 곡면으로 성형시키기 위하여, 상기 곡면성형윙부에는, 곡면형태를 갖추고 상기 글라스의 테두리측 적어도 일부 부분에 접하는 가압접곡면이 마련되어 있고, 상기 열손실저감홈은, 상기 열손실저감홈의 바닥면의 적어도 일부 부분과 측벽면의 적어도 일부 부분이 곡면으로 이어지도록 형성되어 있으되, 상기 열손실저감홈의 바닥면과 측벽면의 사이에 형성된 상기 곡면의 곡률값은 상기 가압접곡면의 곡률값과 같거나 10% 이내의 차이를 갖는 것이고, 상기 평면성형바디부의 상측면과 상기 곡면성형윙부의 상측면 사이에 단차가 마련되어 있음으로써 프레스상판 또는 프레스하판에 상기 평면성형바디부는 접하되 상기 곡면성형윙부는 접하지 않도록 구성되는 곡면글라스 성형지그이다.
종래 기술에 의한 커브드 글라스의 합착 패드는 글라스의 손상(깨짐, 스크래치 등)을 고려하여 구성(등록특허 제10-1859000호의 경우 실리콘 사용)되었지만 보다 효과적인 보호가 어려워 글라스의 손상을 유발하고 또는 글라스의 성형 시 글라스에 달라붙어 글라스/성형 지그를 손상 또는 오염시키는 문제점이 있다.
등록특허 제10-2005919호 등록특허 제10-1859000호
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 외부 충격 흡수 능력을 통해 글라스와 플렉시블 필름을 안정적으로 합착 및 균일한 합착력의 합착이 가능하고 또한 글라스(곡면, 평면)를 안정적으로 곡면 성형함과 아울러 점착성을 낮게 하여 글라스와 성형 패드의 오염과 손상을 줄이는 디스플레이 글라스의 곡면 성형용 폴리우레탄 패드 및 이의 제조 방법을 제공하려는데 그 목적이 있다.
본 발명에 의한 디스플레이 글라스의 곡면 성형용 폴리우레탄 패드는, 우레탄을 재질로 하며 일면에 곡면부가 형성되는 입체형의 패드 몸체 및, 상기 패드 몸체의 곡면부에 층상 구조로 형성되며 글라스와 접촉되어 상기 글라스를 곡면 형태로 성형하는 열가소성 폴리우레탄(TPU)층을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 디스플레이 글라스의 성형용 폴리우레탄 패드의 제조 방법은, 글라스의 크기에 맞춰 열가소성 폴리우레탄 필름을 재단하는 제1단계와; 상기 제1단계에서 재단된 열가소성 폴리우레탄 필름을 금형틀 내부의 곡면부에 부착하는 제2단계와; 상기 금형틀 내부에 액상의 우레탄을 주입한 후 열경화시켜 열가소성 폴리우레탄 필름과 우레탄이 일체화되어 곡면부에 열가소성 폴리우레탄층이 형성된 폴리우레탄 패드를 성형하는 제3단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 디스플레이 글라스의 곡면 성형용 폴리우레탄 패드 및 이의 제조 방법에 의하면, 우레탄의 탄성 능력을 이용하여 글라스와 플렉시블 필름의 합착 시 글라스와 필름의 손상이 없고 아울러 전체적으로 균일한 합착력으로 합착이 가능하여 양질의 제품(액정디스플레이, OLED 등)의 생산이 가능하다.
또한, 글라스의 곡면화 성형(평면 글라스의 곡면화 성형, 곡면 글라스의 형상 유지)시에도 글라스의 손상(스크래치, 균열 등)과 오염을 방지하고 따라서 글라스의 불량률 감소를 통해 경제적 손실을 줄이는 효과가 있다.
또한, 우레탄과 열가소성 폴리우레탄의 2중 구조를 통해 탄성능력을 유지하면서도 글라스와의 점착성을 해결하여 글라스와 패드의 손상과 오염을 방지하므로 양질의 제품 생산이 가능하고 패드의 유지보수 비용을 절감하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 의한 디스플레이 글라스의 곡면 성형용 폴리우레탄 패드의 도면.
도 2는 본 발명에 의한 디스플레이 글라스의 곡면 성형용 폴리우레탄 패드가 글라스의 성형을 위하여 사용되는 형태를 보인 도면.
도 3과 도 4는 각각 본 발명에 의한 디스플레이 글라스의 곡면 성형용 폴리우레탄 패드의 제조 공정도.
하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1과 도 2에서 보이는 바와 같이, 본 발명에 의한 디스플레이 글라스의 곡면 성형용 폴리우레탄 패드(10)(이하 "폴리우레탄 패드"라 약칭함)는, 일면이 곡면으로 이루어지며 탄성 재질 바람직하게 우레탄을 재질로 하는 블록 형태(입체형)의 패드 몸체(11), 패드 몸체(11)의 곡면에 형성되며 글라스(1)와 면접촉되는 열가소성 폴리우레탄 수지(Thermoplastic PolyUrethane)층(12)(이하 "TPU층"이라 약칭함)으로 구성된다.
본 발명의 폴리우레탄 패드(10)는 곡면 글라스의 성형을 위한 상측 지그와 하측 지그 중 하나 이상에 적용되며, 도 2는 상측 지그에 적용되는 예를 도시한 것이다. 도 2에서 도면 부호 1은 글라스, 20은 하측 지그이다.
즉, 본 발명의 폴리우레탄 패드(10)가 상측 지그로 사용되는 경우 패드 몸체(11)는 곡면이 저부를 향해 볼록한 형태이고, 하측 지그로 사용된다면 곡면이 상부를 향해 개방되는 오목한 형태일 것이다. 물론, 글라스(1)의 곡률 형태에 따라 그 형태는 자유롭게 달라지는 것이다.
패드 몸체(11)는 글라스(1)의 성형(압착) 시 탄성력을 통해 글라스(1)가 손상되지 않도록 하며, 그 목적에 따라 저경도 우레탄이 바람직하다.
단, 저경도 우레탄은 점착성(tacky)이 있어 글라스(1)가 달라붙는 단점이 있으며, 이 단점은 TPU층(12)에 의해 해결된다.
저경도 우레탄의 점착성은 글라스(1)에 대해서 단점이지만 TPU 층(12)과 접착력이 우수하므로 장점이 되며, 즉, 우레탄의 패드 몸체(11)와 TPU 층(12)은 상호 보완을 위한 최적의 재료 조합인 것이다.
우레탄은 액상과 고상 모두가 사용 가능하며, 액상 우레탄의 물성(표 1)과 고상 우레탄의 물성(표 2)은 다음과 같다.
구 분 10A 15A 20A 30A
인장강도(MPa) 1 이상 1.5 2 이상 3.5 이상
연신율(%) 550 500 460 350
인열 (N/mm) 3 5 8 10
비중 1.0~1.2
경 도 10A 15A 20A 30A
인장강도(MPa) 1.8 이상 2.5 이상 3 이상 3.7 이상
연신율(%) 600 500 450 350
인열 (N/mm) 3 6 8 10
비중 1.0~1.2
패드 몸체(11)이 우레탄은 10A ~ 30A의 저경도 제품이 사용되고, 하중 분포와 탄성 등을 고려할 때 15A 경도의 우레탄이 바람직하다.
패드 몸체(11)는 곡면부, 상기 곡면부의 둘레부에 형성되는 수직(4개)의 평면부 및 상기 수직의 평면부에 형성되며 상기 곡면부의 반대쪽에 형성되는 수평의 평면부에 의한 육면체의 형태이다.
TPU층(12)은 잘 휘어지고 충격 흡수력이 뛰어난 것으로 알려져 있으며, 따라서 다양한 곡률의 제조가 가능하고 글라스(1)의 성형 시 글라스(1)의 손상을 줄여주며 패드 몸체(11)의 우레탄보다 고경도의 제품을 사용하여 마찰계수를 낮게 함으로써 기포 발생을 줄이고 점착으로 인한 글라스(1)의 손상을 해결한다.
이러한 TPU층(12)는 바람직하게 경도 75A ~ 95A의 제품이 사용되고, 그 물성은 표 3에서 확인 가능하다.
경도 75A 80A 85A 90A 95A
비중 1.1~1.2 1.1~1.2 1.1~1.2 1.1~1.2 1.1~1.2
인장강도(Kgf/cm^2) 300이상 300이상 400이상 400이상 450이상
연신율(%) 940 650 600 600 550
인열(Kgf/cm^2) 86 70 105 120 130
저경도(10A / 20A / 30A)의 우레탄으로 패드 몸체(11)만을 제조한 후 글라스(1)를 성형한 실시예 1, 전술한 패드 몸체(11)에 고경도(80A/85A/90A) TPU 층(12)을 형성한 후 글라스(1)를 성형한 실시예 2를 비교한 결과, 실시예 1의 경우 우레탄의 점착성으로 인해 글라스(1)와 패드 몸체(11)가 붙는 현상을 확인하였고, 한편, 실시예 2의 경우 TPU층(12)의 마찰계수가 0.4~0.3인 것으로 확인되었으며 글라스(1)가 달라붙지 않는 것으로 확인되었다.
TPU층(12)은 패드 몸체(11)의 곡면부에 전체적으로 균일한 두께(예를 들어 0.1~10mm)로 형성된다.
TPU층(12)은 필름으로 사용되는 경우 양면이 평평한 것, 패드 몸체(11)를 면에 홈이나 돌기가 형성되는 것 모두가 가능하다. 후자의 경우 패드 몸체(11)와 결속력을 높일 수 있고 슬립 방지 및 슬립으로 인한 이탈을 막는 것도 가능하다.
본 발명에 의한 디스플레이 글라스의 성형용 폴리우레탄 패드의 제조 방법은 다음과 같다(도 3).
1. TPU 필름 재단.
TPU 원단은 롤 형태로 감겨 있는 등 다양한 방법으로 공급되며, 글라스(1)의 성형을 위한 크기의 TPU 필름(12-1)을 재단하여 준비한다.
2. TPU층 금형틀 부착(도 4 참고).
금형틀(30) 안에 준비된 TPU 필름(12-1)을 부착한다.
금형틀(30)은 폴리우레탄 패드(10)의 곡면부의 형태를 포함하도록 제작되며, 곡면부에 TPU 필름(12-1)을 부착하며, TPU 필름(12-1)은 금형틀(30)의 곡면부 및 이 곡면부 주변의 수직부에 걸쳐 부착되는 크기이다.
TPU 필름(12-1)은 제조 후 금형틀(30) 안에서 쉽게 분리되어야 하고 금형틀(30)에 붙지 않아야 하며, 바람직하게 진공 흡착을 이용하여 부착한다.
따라서, 금형틀(30)은 내부의 진공을 위하여 도면에 도시되지는 않았지만 개폐 덮개가 구성되고 진공장치가 함께 사용된다.
TPU 필름(12-1)을 금형틀(30)의 곡면부에 깔고 상기 진공장치를 가동(진공 밸브 개방)하면, TPU 필름(12-1)이 진공에 의해 금형틀(30)의 곡면부에 부착된다.
3. 패드 몸체 제조.
금형틀(30) 안에 액상의 우레탄(11-1)을 주입한 후 열경화(경화 온도 40~70℃, 경화 시간 20min~ 1hr)를 통해 우레탄의 패드 몸체(11)를 제조한다.
패드 몸체(11)의 제조는 열경화와 함께 프레스를 진행하는 열압에 의한 제조도 가능하다.
이 과정을 통해 TPU 필름(12-1)과 우레탄(11-1)이 하나의 몸체로 제조되어 곡면부의 표면에 TPU층(12)이 있는 폴리우레탄 패드(10)가 제조된다.
한편, 폴리우레탄 패드(10)는 성형 장비에 장착되어 사용되며, 우레탄(11-1)이 완전 경화되기 전에 성형 장비에 장착되는 조인트를 구성할 수 있다.
물론, 상기 조인트는 폴리우레탄 패드(10)의 제조 완료 후 별도의 공정을 통해 조립되는 것도 가능하다.
4. 숙성.
열경화를 완료한 후 금형틀(30)의 개폐 덮개를 열고 폴리우레탄 패드(10)를 금형틀(30)에서 탈형한 후 숙성(숙성 온도40℃~100℃, 숙성 시간 13hr~3hr)한다.
이와 같이 본 발명의 폴리우레탄 패드(10)는 패드 몸체(11)의 곡면부에 TPU층(12)이 형성된 것으로, TPU층(12)은 패드 몸체(11)의 곡면부 표면에 형성되는 코팅층으로도 대체 가능하고, 예를 들어 패드 몸체(11)를 먼저 제조하고 이 패드 몸체(11)의 곡면부에 액상의 TPU를 도포 내지 분사하여 TPU층의 코팅을 형성한다.
본 발명에 의한 폴리우레탄 패드(10)는 평면의 글라스를 곡면으로 성형하는 성형 장치, 별도의 성형 장치를 통해 곡면으로 성형된 글라스의 형상 유지를 위한 성형 장치 모두 적용 가능하고, 글라스(1)에 열과 압력을 주기 위한 히터와 승강장치(유압실린더 등)와 함께 구성 가능하다.
또한, 본 발명은 글라스와 플렉시블 필름의 합착용으로도 사용 가능하다.
본 발명에 의한 폴리우레탄 패드의 작용은 다음과 같다.
폴리우레탄 패드(10)를 상측 지그의 패드로 사용하는 경우를 예로 들어 설명하며, 폴리우레탄 패드(10)(상측 지그에 장착)와 하측 지그(20)가 상하로 배치 및 폴리우레탄 패드(10)가 상승/하강되도록 구성된다.
하측 지그(20)는 곡면부가 구비되며 이 곡면부에 글라스(1)를 수납하고 폴리우레탄 패드(10)를 하강시켜 글라스(1)를 성형(압착)한다.
이 과정에서 폴리우레탄 패드(10)는 우레탄의 패드 몸체(11)가 저경도의 특성으로 글라스(1)에 가해지는 충격을 최소화하며, TPU 층(12)이 고경도의 특성으로 글라스(1)를 곡면의 형태로 성형한다.
글라스(1)의 성형을 완료한 후 폴리우레탄 패드(10)를 상승시키며, 이 때 TPU 층(12)이 글라스(1)로부터 신속하면서도 점착없이 분리된다.
따라서, 글라스(1)는 스크래치나 균열의 손상이 없고 표면이 폴리우레탄 패드(10)의 TPU 층(12)에 의해 오염되지 아니하며 또한 폴리우레탄 패드(10)의 TPU 층(12)의 표면도 글라스(1)에 의한 손상과 오염이 없다.
10 : 폴리우레탄 패드,
11 : 패드 몸체,
12 : 열가소성 폴리우레탄층,
20 : 하측 지그,

Claims (5)

  1. 우레탄을 재질로 하는 입체형의 패드 몸체(11) 및,
    상기 패드 몸체의 곡면부에 층상 구조로 형성되며 글라스와 접촉되어 상기 글라스를 커브 형태로 성형하는 열가소성 폴리우레탄(TPU)층(12)을 포함하며,
    상기 패드 몸체는 일면에 곡면부를 포함하고,
    상기 패드 몸체의 우레탄은 상기 열가소성 폴리우레탄층의 열가소성 폴리우레탄보다 상대적으로 저경도이고,
    곡면부를 갖는 지그에 수납된 글라스를 압착하여 상기 패드 몸체의 곡면부를 통해 상기 글라스가 평면인 경우 곡면 글라스를 성형하고 상기 글라스가 곡면인 경우 곡면의 형상을 유지하도록 하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 글라스의 곡면 성형용 폴리우레탄 패드.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 패드 몸체의 우레탄은 10A~30A의 저경도이며, 상기 열가소성 폴리우레탄층의 열가소성 폴리우레탄은 75A ~ 95A의 고경도인 것을 특징으로 하는 디스플레이 글라스의 곡면 성형용 폴리우레탄 패드.
  4. 청구항 1에 의한 디스플레이 글라스의 곡면 성형용 폴리우레탄 패드의 제조 방법으로서,
    글라스의 크기에 맞춰 열가소성 폴리우레탄 필름을 재단하는 제1단계와;
    상기 제1단계에서 재단된 열가소성 폴리우레탄 필름을 금형틀 내부의 곡면부에 부착하는 제2단계와;
    상기 금형틀 내부에 액상의 우레탄을 주입한 후 열경화시켜 열가소성 폴리우레탄 필름과 우레탄이 일체화되어 곡면부를 갖는 폴리우레탄 패드를 성형하는 제3단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 글라스의 곡면 성형용 폴리우레탄 패드의 제조 방법.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 제2단계는 상기 금형틀 내부를 진공 분위기로 조성하여 상기 열가소성 폴리우레탄 필름을 상기 금형틀의 내벽에 진공 흡착으로 부착하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 글라스의 곡면 성형용 폴리우레탄 패드의 제조 방법.




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