KR102510770B1 - 전자파 차폐 및 항균 기능이 포함된 플라스틱 케이스 및 폐 플라스틱을 이용한 플라스틱 케이스의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전자파 차폐 및 항균 기능이 포함된 플라스틱 케이스에 관련된 것으로서, 구체적으로는 합성 수지 및 기능성 물질을 포함하되, 합성 수지는, 폴리프로필렌, 폴리카보네이트, 열가소성 폴리우레탄 및, 실리콘 중 적어도 어느 하나를 포함되고, 기능성 물질은, 흑연, 그래핀, 탄소나노튜브 중 적어도 어느 하나를 포함하는 제1 기능성 물질 및, 은, 구리, 망간, 아연 및 백금 중 적어도 어느 하나를 포함하는 제2 기능성 물질을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

전자파 차폐 및 항균 기능이 포함된 플라스틱 케이스 및 폐 플라스틱을 이용한 플라스틱 케이스의 제조 방법{PLASTIC CASE WITH ELECTROMAGNETIC WAVE SHIELD AND ANTIBACTERIAL FUNCTION AND MANUFACTURING METHOD OF PLASTIC CASE USING WASTE PLASTIC THEREOF}

본 발명은 전자파 차폐 및 항균 기능이 포함된 플라스틱 케이스 및 폐 플라스틱을 이용한 플라스틱 케이스의 제조 방법에 관련된 것으로서, 구체적으로는 다량의 전자파 및 세균이 검출되는 기기의 케이스에 전자파 차폐 물질 및 항균 물질을 포함시켜, 전자파 차폐 기능 및 항균 기능이 부여된 플라스틱 케이스를 제공하도록 하고, 특히 이러한 플라스틱 케이스 제조 시, 폐 플라스틱이 활용되도록 하여 자원순환을 도모하도록 하는 기술과 관련된 것이다.

휴대 전자 기기의 발달로, 현대인들은 하나 이상의 휴대 전자 기기를 휴대하곤 한다.

특히 최근에는 현대인이 소지하는 휴대 전자 기기의 종류가 스마트폰, 태블릿 PC, 무선 이어폰 등으로 그 종류가 다양해 지고 있고, 이러한 휴대 전자 기기들은 미세한 전자부품이 내장되어 있어 강한 충격을 받을 경우 파손의 위험이 있을 뿐만이 아니라, 각종 이물질에 의한 오염을 방지하고자 별도의 케이스를 구비하여 사용하는 경우가 많다.

한편 이러한 케이스는 대부분 가볍고 내구성이 좋은 플라스틱 소재를 기반으로 하여 다수 유통되고 있으며, 소비자들의 다양한 니즈를 충족하기 위하여, 디자인적 요소는 물론이고, 기능적 요소를 가미한 케이스들이 속속들이 출시되고 있다.

일 예로, 한국 등록실용신안 제20-0467426호에서는 휴대폰을 향하는 리어커버 전면에 휴대폰의 면적에 대응되는 전자파 차폐 부재를 박막 또는 매쉬로 내장함으로써, 휴대 전자 기기에서 방출되는 전자파를 차폐하도록 하는 기능을 제공하는 휴대폰 케이스에 대한 기술이 개시되어 있다.

그러나 상술한 선행기술은 전술하였듯이 전자파 차폐 부재가 박막 또는 매쉬로 내장되는 형태로 케이스의 구성이 많아지는 문제가 있었으며, 특히 전자파 차폐 부재가 휴대 전자 기기에서 발생하는 열을 케이스로 전달하여 케이스의 변색, 변형 등을 야기하는 문제가 있었다.

이에 본 발명은 다량의 전자파 및 세균이 검출되는 기기의 케이스를 제조함에 있어서, 케이스 제조 원료와 전자파 차폐 물질 및 항균 물질을 포함시켜 압출 성형함으로써, 전자파 차폐 기능 및 항균 기능이 부여된 플라스틱 케이스를 제공하는 것에 제1 목적이 있다.

또한 본 발명은 전자파 차폐 및 항균 기능이 포함된 플라스틱 케이스를 제조함에 있어서 폐 플라스틱이 활용되도록 하여 자원순환을 도모하고, 제조 비용의 절감을 도모하는 플라스틱 케이스의 제조 방법을 제공하는 것에 제2 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자파 차폐 및 항균 기능이 포함된 플라스틱 케이스는, 합성 수지 및 기능성 물질을 포함하되, 합성 수지는, 폴리프로필렌(Polypropylene,PP), 폴리카보네이트(Polycarbonate, PC), 열가소성 폴리우레탄(Thermoplastic Poly Urethane, TPU) 및, 실리콘(Silicon, Si) 중 적어도 어느 하나를 포함하고, 기능성 물질은, 흑연(Graphite), 그래핀(Graphene), 탄소나노튜브(Carbon NanoTube, CNT) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 제1 기능성 물질과, 은, 구리, 망간, 아연 및 백금 중 적어도 어느 하나를 포함하는 제2 기능성 물질을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상술한 합성 수지, 제1 기능성 물질 및 제2 기능성 물질의 성분비는, 전체 100중량%를 기준으로, 합성 수지를 75 내지 90중량%, 제1 기능성 물질을 3 내지 15중량% 및 제2 기능성 물질을 2 내지 10중량%로 포함하는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전자파 차폐 및 항균 기능이 포함된 플라스틱 케이스는 보호 대상 기기의 외장과 맞닿게 되는 제1 레이어; 제1 레이어의 상부면에 오버레이되는 제2 레이어; 및, 제2 레이어의 상부면에 오버레이되어 최상부면을 형성하는 제3 레이어;를 포함하되, 제1 레이어는, 폴리프로필렌(Polypropylene,PP), 폴리카보네이트(Polycarbonate, PC), 열가소성 폴리우레탄(Thermoplastic Poly Urethane, TPU) 및, 실리콘(Silicon, Si) 중 적어도 어느 하나를 포함하고, 제2 레이어는 제1 기능성 물질로서, 흑연(Graphite), 그래핀(Graphene), 탄소나노튜브(Carbon NanoTube, CNT) 중 적어도 어느 하나를 포함하며, 제3 레이어는 제2 기능성 물질로서, 은, 구리, 망간, 아연 및 백금 중 적어도 어느 하나를 포함하도록 하는 것을 특징으로 한다.

상술한 제1 레이어의 하부면에는, 보호 대상 기기에서 발생하는 열의 전도를 방지하기 위한 단열 물질이 기 설정된 패턴으로 도포되어 있되, 단열 물질은 적어도 실리카에어로젤(Silica Aerogel)을 포함하는 것이 바람직하다.

또 다른 한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 폐 플라스틱을 이용하는 플라스틱 케이스의 제조 방법은, 수집된 폐 플라스틱을 분쇄하는 분쇄 단계; 분쇄된 폐 플라스틱을 합성 수지, 제1 기능성 물질 및 제2 기능성 물질 중 적어도 어느 하나를 포함하는 물질과 용융 혼합하는 혼합 단계; 및, 혼합 단계의 수행 결과로 수득되는 혼합물을, 준비된 성형 몰드에 넣어 압출 성형하는 성형 단계;를 포함하되, 합성 수지는, 폴리프로필렌(Polypropylene,PP), 폴리카보네이트(Polycarbonate, PC), 열가소성 폴리우레탄(Thermoplastic Poly Urethane, TPU) 및, 실리콘(Silicon, Si) 중 적어도 어느 하나를 포함하고, 기능성 물질은, 흑연(Graphite), 그래핀(Graphene), 탄소나노튜브(Carbon NanoTube, CNT) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 제1 기능성 물질과, 은, 구리, 망간, 아연 및 백금 중 적어도 어느 하나를 포함하는 제2 기능성 물질을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상술한 분쇄 단계의 수행 후에는, 분쇄된 폐 플라스틱에 대한 샘플 채취를 수행하는 샘플 채취 단계; 채취된 샘플을 용융하여 준비된 임시 몰드에 도포하되, 제조하고자 하는 플라스틱 케이스의 두께에 대응하는 두께로 도포한 뒤 경화시켜 테스터용 샘플을 제조하는 테스터용 샘플 제조 단계; 제조된 테스터용 샘플에 대한 전자파 차폐율 검사 및 살균율 검사를 수행하여, 도출된 검사 결과로부터 테스터용 샘플에 포함된 구성 물질의 성분비를 예측하는 성분비 예측 단계; 및, 성분비 예측 단계의 수행 결과를 기반으로, 혼합 단계에서 분쇄된 폐 플라스틱과 용융 혼합되는 합성 수지, 제1 기능성 물질 및 제2 기능성 물질 중 적어도 어느 하나를 포함하는 물질의 첨가 함량을 산출하는 첨가 함량 산출 단계;가 수행되는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 다량의 전자파 및 세균이 검출되는 기기의 케이스에 전자파 차폐 및 항균 기능성을 제공하는 물질을 포함시켜, 휴대 전자 기기에서 방출되는 전자파의 차폐 성능이 우수하고, 세균의 발생 및 증식을 방지하도록 하는 플라스틱 케이스를 제공하는 효과가 있다.

또한 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 본 발명에서는 플라스틱 케이스의 제조 시, 폐 플라스틱을 재활용하도록 하여, 탄소 배출량을 줄이도록 하고, 자원 순환을 도모함에 따라서, 플라스틱 제조 공정에 소모되는 비용의 절감을 도모할 수 있게 되는 효과가 있다.

또한 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 플라스틱 케이스의 제조 시, 전자파 차폐율 및 항균 기능성에 대한 검사가 선행됨에 따라서, 플라스틱 케이스의 압출 성형 후 기능적 측면에서 불량품이 발생하는 문제를 크게 저감할 수 있게 된다는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자파 차폐 및 항균 기능이 포함된 플라스틱 케이스의 성분비의 예.
도 2 및 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자파 차폐 및 항균 기능이 포함된 플라스틱 케이스를 구조적 측면에서 살펴본 예.
도 4 및 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 폐 플라스틱을 이용한 플라스틱 케이스의 제조 방법에 대한 흐름도의 예.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 폐 플라스틱을 이용한 플라스틱 케이스의 제조 방법의 공정 블록도의 예.

이하에서는, 다양한 실시 예들 및/또는 양상들이 이제 도면들을 참조하여 개시된다. 하기 설명에서는 설명을 목적으로, 하나이상의 양상들의 전반적 이해를 돕기 위해 다수의 구체적인 세부사항들이 개시된다. 그러나, 이러한 양상(들)은 이러한 구체적인 세부사항들 없이도 실행될 수 있다는 점 또한 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 인식될 수 있을 것이다. 이후의 기재 및 첨부된 도면들은 하나 이상의 양상들의 특정한 예시적인 양상들을 상세하게 기술한다. 하지만, 이러한 양상들은 예시적인 것이고 다양한 양상들의 원리들에서의 다양한 방법들 중 일부가 이용될 수 있으며, 기술되는 설명들은 그러한 양상들 및 그들의 균등물들을 모두 포함하고자 하는 의도이다.

본 명세서에서 사용되는 "실시 예", "예", "양상", "예시" 등은 기술되는 임의의 양상 또는 설계가 다른 양상 또는 설계들보다 양호하다거나, 이점이 있는 것으로 해석되지 않을 수도 있다.

또한, "포함한다" 및/또는 "포함하는"이라는 용어는, 해당 특징 및/또는 구성요소가 존재함을 의미하지만, 하나이상의 다른 특징, 구성요소 및/또는 이들의 그룹의 존재 또는 추가를 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 제 1, 제 2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

또한, 본 발명의 실시 예들에서, 별도로 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명의 실시 예에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

본 발명은 전자파 차폐 및 항균 기능이 포함된 플라스틱 케이스 및 폐 플라스틱을 이용한 플라스틱 케이스의 제조 방법과 관련된 것으로서, 구체적으로는 본 발명은 다량의 전자파 및 세균이 검출되는 기기의 케이스를 제조함에 있어서, 케이스 제조 원료와 전자파 차폐 물질 및 항균 물질을 포함시켜 압출 성형함으로써, 전자파 차폐 기능 및 항균 기능이 부여된 플라스틱 케이스를 제공하는 것에 제1 목적이, 전자파 차폐 및 항균 기능이 포함된 플라스틱 케이스를 제조함에 있어서 폐 플라스틱이 활용되도록 하여 자원순환을 도모하고, 제조 비용의 절감을 도모하는 플라스틱 케이스의 제조 방법을 제공하는 것에 제2 목적이 있다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대한 더욱 세부적인 설명을 수행하기로 하며, 하나 이상의 기술적 특징 또는 발명을 구성하는 구성 요소를 설명하기 위하여 다수의 도면이 동시 참조될 수 있을 것이다.

한 실시 예로서, 본 발명에서 개시하는 전자파 차폐 및 항균 기능이 포함된 플라스틱 케이스는, 바람직하게 합성 수지 및 기능성 물질을 포함할 수 있다.

이때 상술한 합성 수지는 폴리프로필렌(Polypropylene,PP), 폴리카보네이트(Polycarbonate, PC), 열가소성 폴리우레탄(Thermoplastic Poly Urethane, TPU) 및, 실리콘(Silicon, Si) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.

구체적으로 상술한 폴리프로필렌은, 프로필렌의 중합체로, 밀도는 플라스틱 중에서 가장 가볍고(0.90~0.91) 기계적 강도가 크며 내열성이 우수하고 비교적 투명하다는 특징이 있고, 상술한 폴리카보네이트는, 열가소성 플라스틱의 일종으로 내충격성, 내열성, 내후성, 자기 소화성 및 투명성 등의 특징이 있고, 강화 유리의 약 150배 이상의 충격도를 지니고 있어 유연성 및 가공성이 우수한 특징이 있다.

상술한 열가소성 폴리우레탄은 폴리아미드와 폴리에스테르의 중간 성질을 나타내며, 고도의 탄성과 함께 기계적 성질이 뛰어나고, 내노화성, 내후성이 우수하다는 특징이 있다. 특히 열가소성 폴리우레탄은 별도의 약품을 첨가하지 않아 환경 친화적으로 이용할 수 있다는 장점도 있다.

또한 상술한 실리콘은, 사용자의 손에서 쉽게 미끄러지지 않아 케이스의 그립감을 개선하는데 도움을 주며, 탄성이 좋아 휴대 전자 기기와 케이스 간의 탈착 편의를 제공하여 주는 효과가 있다.

한편 본 발명에서 언급하는 합성 수지는, 상술한 각 재료들 중 어느 하나를 독립적으로 사용할 수도 있을 것이나, 바람직하게는 둘 이상의 재료를 혼합하여 사용함으로써, 부족한 물성에 대한 보완을 이루도록 함이 바람직하다.

또한 전술하였듯이 본 발명의 전자파 차폐 및 항균 기능이 포함된 플라스틱 케이스에는 상술한 합성 수지 외, 기능성 물질이 포함된다.

본 발명에서 언급하는 기능성 물질은 바람직하게 전자파를 차폐하는 기능성을 제공하는 제1 기능성 물질과, 세균을 살균 또는 세균의 번식을 차단하고 억제하도록 하는 기능성을 제공하는 제2 기능성 물질이 포함되도록 함이 바람직하다.

이때 상술한 제1 기능성 물질에는, 흑연(Graphite), 그래핀(Graphene), 탄소나노튜브(Carbon NanoTube, CNT) 중 적어도 어느 하나가 포함될 수 있는데, 상술한 흑연, 그래핀 및 탄소나노튜브는 전기 전도성이 우수한 탄소동소체로서 전자파 차폐 기능을 제공하기 위해 첨가되는 소재들로 이해될 수 있다.

즉 본 발명에서는 부도체인 플라스틱 케이스가 휴대 전자 기기 등에서 방출되는 전자파를 차폐할 수 있도록 하기 위하여, 플라스틱 케이스의 주 원료가 되는 합성 수지에, 도전 물질인 탄소동소체 등을 적용하여 탄소동소체에서 휴대 전자 기기로부터 발생된 전자파를 반사하거나, 흡수함으로써 전자파 차폐 기능을 제공할 수 있는 것이다.

한편 상술한 설명에서는 전자파 차폐 성능을 나타내는 제1 기능성 물질을 탄소 동소체로 한정하여 설명하였으나, 이상에서 언급한 탄소 동소체를 비롯한 여타의 도전성 물질이 대체되어 이용될 수도 있을 것이며 본 발명은 이에 제한하지 않는다.

또한, 상술한 제2 기능성 물질에는 은, 구리, 망간, 아연 및 백금 중 적어도 어느 하나가 포함될 수 있다.

이때, 상술한 제2 기능성 물질은, 세균을 살균하거나 세균의 번식을 억제하는 등의 항균성을 나타내는 물질로 이해될 수 있을 것이고, 바람직하게는 제2 기능성 물질은 그 크기가 나노 입자(100nm이하) 수준이고, 물 등의 액체를 분산매로 하는 콜로이드 입자로 가공한 후 이용함이 바람직할 것인데, 이는 입자의 크기가 작을수록 세균과 접촉 가능한 표면 위의 원자들의 수가 증가하고 방출되는 이온의 양이 증가하여 항균 성능을 향상시킬 수 있기 때문인 것으로 이해될 수 있을 것이다.

한편 전술한 합성 수지, 제1 기능성 물질 및 제2 기능성 물질로 이루어진 전자파 차폐 및 항균 기능이 포함된 플라스틱 케이스는 이들 구성을 혼합하거나, 각각의 재료들을 멀티 레이어로 오버레이 하는 등으로 제조할 수 있게 된다.

먼저, 합성 수지, 제1 기능성 물질 및 제2 기능성 물질을 서로 혼합하여 전자파 차폐 및 항균 기능이 포함된 플라스틱 케이스에 대한 설명으로서 도 1을 참조하여 보면, 도 1에는 이들 구성을 혼합하기 위한 성분비의 예가 도시되어 있음을 알 수 있다.

구체적으로 도 1의 a에서는 합성 수지, 제1 기능성 물질 및 제2 기능성 물질의 성분비가 전체 100중량%를 기준으로 하였을 때의 성분비가 도시되어 있으며, 본 발명에서는 전체 100중량%를 기준으로, 합성 수지 75 내지 90중량%, 제1 기능성 물질 3 내지 15중량% 및 제2 기능성 물질 2 내지 10중량%를 포함할 수 있다.

이때, 상술한 합성 수지의 첨가 함량은 휴대 전자 기기 등을 보호하고자 하는 케이스에 요구되는 최소한의 첨가 함량인 것으로 이해될 것이며, 전체 100중량% 중 75중량% 미만의 함량이 첨가될 시, 케이스 본래 기능의 저하가 우려되므로 상술함 범위의 첨가 함량을 이용하도록 함이 바람직할 것이다.

한 실시 예로서, 본 발명에서는 전체 100중량%를 기준으로, 합성 수지를 90중량%, 제1 기능성 물질을 6중량%, 제2 기능성 물질을 4중량%로 포함할 수 있다.

이에 대한 더욱 세부적인 실시 예가 도 1의 b에 도시되어 있는데, 본 발명에서는 전체 100중량%를 기준으로, 폴리프로필렌 5중량%, 폴리카보네이트 10중량%, 열가소성 폴리우레탄 70중량%, 실리콘 5중량%, 흑연 3중량%, 그래핀 2중량%, 탄소나노튜브 1중량%, 은 0.5중량%, 구리 1중량%, 망간 1중량%, 아연 1중량%, 백금 0.5중량%를 포함하도록 할 수 있으며, 상술한 도 1의 b의 성분비는 전자파 차폐 및 항균 기능이 포함된 플라스틱 케이스의 최적 성분비로 플라스틱 케이스 자체의 물성(예를 들어 촉감, 그립감, 탄성, 내충격성, 내열성 등) 저하가 최소이면서, 전자파 차단 및 흡수 성능, 항균 성능을 제공하는 성분비인 것으로 이해될 수 있을 것이다.

다음으로 본 발명의 다른 실시 예로서 도 2를 동시 참조하여 보면, 본 발명에서는 합성 수지, 제1 기능성 물질 및 제2 기능성 물질을 멀티 레이어로 오버레이하여 전자파 차폐 및 항균 기능이 포함된 플라스틱 케이스(10)를 제공할 수 있다.

더욱 상세히, 본 발명에서는 보호 대상 기기의 외장과 맞닿게 되는 제1 레이어(11), 제1 레이어(11)의 상부면에 오버레이되는 제2 레이어(12) 및 제2 레이어(12)의 상부면에 오버레이되어 최상부면을 형성하는 제3 레이어(13)를 포함한다.

이때, 상술한 제1 레이어(11)는 폴리프로필렌, 폴리카보네이트, 열가소성 폴리우레탄 및 실리콘 중 적어도 어느 하나를 포함하거나, 둘 이상의 물질을 혼합한 레이어인 것으로 이해될 수 있다.

구체적으로 둘 이상의 물질을 혼합하여 이용하는 경우, 제1 레이어(11)는, 폴리프로필렌 1중량부에 대하여, 폴리카보네이트를 2중량부로 포함하고, 열 가소성 폴리우레탄을 14중량부로 포함하며, 실리콘을 1중량부로 포함하도록 함이 바람직하고, 이러한 제1 레이어(11)의 물질 혼합비는, 기기와 케이스(10)가 긴밀하게 밀착될 수 있도록 하고, 내열성 및 내충격성이 부여된 혼합비인 것으로 이해될 수 있을 것이다.

다음으로, 전술한 제1 레이어(11)의 상부면에 오버레이 되는 제2 레이어(12)는, 전자파 차폐를 위한 제1 기능성 물질로서, 흑연, 그래핀, 탄소나노튜브 중 적어도 어느 하나를 포함하거나, 둘 이상의 물질을 혼합한 레이어인 것으로 이해될 수 있다.

이때, 상술한 제2 레이어(12)는 전술한 제1 기능성 물질을 100nm이하의 크기를 갖는 입자로 가공한 뒤, 물 또는 여타의 분산매를 이용하여 콜로이드 상에 분산시킨 형태의 물질이 이용되도록 함이 바람직하고, 제2 레이어(12)는 탄소 나노튜브 1중량부에 대하여, 그래핀 2중량부, 흑연 3중량부를 혼합하여 제1 레이어(11)에 오버레이하게 된다.

즉, 본 발명에서는 상술한 제1 기능성 물질이 제1 레이어(11)에 오버레이되어, 휴대 전자 기기 등에서 방출되는 전자파를 반사 및 흡수하도록 기능하여, 전자파 차폐 효과가 있는 플라스틱 케이스(10)를 제공할 수 있게 된다.

다음으로 상술한 제2 레이어(12)의 상부면에 오버레이되어 최상부면을 형성하는 제3 레이어(13)는, 세균에 대항하는 항균 물질인 은, 구리, 망간, 아연 및 백금 중 적어도 어느 하나를 포함하거나, 둘 이상의 물질을 혼합한 레이어로 이해될 수 있다.

구체적으로 상술한 제3 레이어(13)는, 은 1중량부에 대하여, 구리 2중량부, 망간 2중량부, 아연 2중량부 및 백금 1중량부를 포함하도록 하고, 이들을 콜로이드 상태로 분산되게 하여 경화시킴으로써 제3 레이어(13)를 형성하도록 함이 바람직하다.

한편 상술한 은, 구리, 망간, 아연 및 백금은 무기 항균 물질에 해당하여, 인체와 환경에 유해한 물질을 포함하지 아니하는 항균 물질이고, 세균의 세포막을 제거하고, 세균의 에너지 대사를 저해하며, 세균의 내부 구조를 변화시켜 세균의 발생 및 성장 억제할 수 있으므로, 신체의 접촉이 잦은 휴대 전자 기기 등에 이용되는 플라스틱 케이스(10)에 적합하게 이용될 수 있다.

또한, 상술한 제1 내지 제3 레이어(13)는 완전 경화되기 이전에, 소정의 압력을 가하여 상호 압착되도록 하는 압착 공정이 더 수행될 수도 있을 것이며 본 발명은 이에 제한하지 않는다.

한편, 본 발명의 다른 실시 예로서 도 3을 동시 참조하여 보면, 본 발명에서는 상술한 제1 레이어(11)의 하부면(즉, 제2 레이어(12)가 형성되는 면에 대향되는 면으로 휴대 전자 기기와 맞닿는 면)에는 보호 대상 기기에서 발생하는 열의 전도를 방지하기 위한 단열 물질(110)이 기 설정된 패턴으로 도포되도록 함이 바람직하다.

바람직하게 상술한 단열 물질(110)은, 실리카에어로젤(Silica Aerogel)이 이용될 수 있는데, 상술한 실리카에어로젤은 이산화규소의 에어로젤 형태로, 전체 부피의 98%가 나노 사이즈의 기포로 이루어져 매우 경량이고, 좋은 내충격성과 단열성을 제공한다.

이에 본 발명에서는 상술한 실리카에어로젤을 제1 레이어(11)의 하부면에 적용하여, 큰 무게의 증가 없이 휴대 전자 기기에 씌워지는 플라스틱 케이스의 충격 강도를 증대하도록 하고, 더 나아가, 참조된 도 3의 a 및 b에서 확인되는 것과 같거나 유사한 패턴으로 실리카에어로젤을 도포 후 경화하여, 휴대 전자 기기에서 발생한 열이 플라스틱 제1 레이어(11), 제2 레이어(12) 및 제3 레이어(13)에 전달되는 것을 최소화하여, 플라스틱 케이스의 변형 및 변색을 방지하도록 한다.

이때, 상술한 실리카에어로젤은 제1 레이어(11)의 하부면에서 돌출된 형상의 입체 패턴을 형성하도록 함이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 패턴 간의 간극을 마련하고, 간극이 형성하는 경로의 단부에 대응하는 플라스틱 케이스에는 공극을 마련하여, 휴대 전자 기기에서 발생된 열이 간극을 따라 이동하여 공극을 통해 외부로 발산되도록 함이 바람직할 것이다.

이에 본 발명에서 플라스틱 케이스를 제조하는 데 이용하는 몰드의 형상이, 플라스틱 케이스의 일 측면 상에 공극을 형성할 수 있도록 하는 형상의 몰드가 이용될 수 있을 것이고, 도 3에서는 실리카에어로젤이 바(bar)형 패턴을 이루는 실시 예에 한정하여 설명하였으나, 지그재그형 및 물결형을 비롯한 다양한 패턴이 적용될 수 있음이 당연하고, 패턴의 방향 또한 변경 및 수정되어 적용될 수 있음이 당연하다.

다음으로 전술한 전자파 차폐 및 항균 기능이 포함된 플라스틱 케이스의 제조 방법에 대한 더욱 상세한 설명을 위하여 도 4를 참조하기로 한다.

도 4에 도시된 바와 같이 본 발명에서는 먼저 수집된 폐 플라스틱을 분쇄하는 분쇄 단계(S10)가 수행될 수 있다. 이때, 상술한 S10 단계에서 수집되는 폐 플라스틱이라 함은, 좁은 범위로는 사용 후 버려진 휴대 전자 기기의 플라스틱 케이스, 공정 과정 중 불량으로 판단된 휴대 전자 기기의 플라스틱 케이스 중 적어도 어느 하나를 포함하는 개념으로 이해될 것이고, 넓은 범위로는 일반적으로 통용되는 플라스틱 폐기물의 개념으로 이해될 수 있을 것이다.

이러한 폐 플라스틱은 바람직하게 수집 후, 세척 및 건조를 마친 후의 폐 플라스틱인 것으로 이해되어야 할 것이며, 이러한 세척 및 건조 공정은 공지의 기술이 적용될 수 있을 것이다.

또한 상술한 S10 단계에서 폐 플라스틱의 분쇄는, 예를 들어 구비된 분쇄기를 이용하여 5mm 미만의 크기를 갖도록 분쇄되도록 하여, 후술한 혼합 단계에서 물질의 용융에 요구되는 시간의 단축을 도모하는 효과가 있다.

한편 상술한 S10 단계의 수행 후에는, 분쇄된 폐 플라스틱을 합성 수지, 제1 기능성 물질 및 제2 기능성 물질 중 적어도 어느 하나를 포함하는 물질과 용융 혼합하는 혼합 단계(S20)가 수행되게 된다.

이때, 상술한 S20 단계에서는 용융 혼합을 수행하는 전용 믹서에서 상술한 물질들을 기 설정된 온도(예를 들어 200 내지 450도)로 용융 혼합되고, 용융 혼합의 효율을 높이기 위해 스크류가 설치된 전용 믹서를 이용할 수 있을 것이다.

상술한 S20 단계의 수행 후에는, S20 단계의 수행 결과로 수득되는 혼합물을 성형 몰드에 넣어 압출 성형하는 성형 단계(S30)가 수행될 수 있다.

이때, 상술한 S30 단계에서는 압출기를 이용하도록 함이 바람직하고 압출 방식 외에도 사출기를 이용한 사출 성형 방식으로 변경되어 적용될 수도 있음이 당연하다.

한편, 본 발명의 다른 실시 예로서 도 5를 참조하여 보면, 본 발명에서는 전술한 S10 내지 S30 단계의 설명에 있어, S10 단계의 수행 후, S20 단계의 수행 전 별도의 공정을 더 수행될 수 있다.

구체적으로 본 발명에서는 S10 단계의 수행 후, 샘플기를 이용하여 분쇄된 폐 플라스틱에 대한 샘플 채취를 수행하는 샘플 채취 단계(S11)가 수행될 수 있는데, 바람직하게 상술한 S11 단계의 수행 시, 하나의 샘플을 채취하기 보다는 둘 이상의 샘플을 채취하여, 샘플 채취에 따른 오차를 최소화하도록 함이 바람직할 것이다.

또한 상술한 S11 단계의 수행 후에는, 채취된 샘플을 용융하여 준비된 임시 몰드에 압출하되, 제조하고자 하는 플라스틱 케이스의 두께에 대응하는 두께로 압출한 뒤, 경화시켜 테스터용 샘플을 제조하는 테스터용 샘플 제조 단계(S12)가 수행될 수 있다.

이때 상술한 S12 단계에서 플라스틱 케이스의 두께에 대응하는 두께로 압출하는 것은, 실제 제조하려는 플라스틱 케이스와 테스터용 샘플을 유사한 조건으로 가공하도록 하기 위함인 것으로 이해될 것이다.

한편 S12 단계의 수행 후에는, 제조된 테스터용 샘플에 대한 전자파 차폐율 검사 및 살균율 검사를 수행하여 도출된 검사 결과로부터 테스터용 샘플에 포함된 구성 물질의 성분비를 예측하는 성분비 예측 단계(S13)가 수행되게 된다.

이때, 상술한 전자파 차폐율 검사는, 전자파 신호 발생기와 전자파 신호 수신기 사이에 테스터용 샘플을 위치시킨 후, 전자파 신호 발생기를 통해 테스터용 샘플에 특정 전자파 신호를 방사하고, 전자파 신호 수신기의 수신 값으로부터 테스터용 샘플의 전자파 차폐 성능에 대한 검사 결과를 도출하는 것으로 이해될 수 있을 것이다.

또한, 상술한 살균율 검사는 시험 균주를 현탁액에 일정 농도로 희석하여 테스터용 샘플에 분사하고, 일정 시간 후의 세균의 증식 또는 감소율을 대조해봄으로써, 테스터용 샘플의 항균 성능에 대한 검사 결과를 도출해낼 수 있는 것으로 이해될 수 있을 것이다.

한편 본 발명에서는 상기 전자파 차폐율 검사 및 살균율 검사의 수행 결과로부터, 폐 플라스틱을 이용하여 플라스틱 케이스를 제조하는 데 요구되는 부족 성분을 검출할 수 있게 된다.

예를 들어, 전자파 차폐율 검사 결과, 전자파 차폐율이 기 설정된 임계값을 만족하지 못하는 경우, 수집된 폐 플라스틱에 전자파를 차폐 성능을 발휘하는 제1 기능성 물질(흑연, 그래핀, 탄소나노튜브 중 적어도 어느 하나)의 성분비가 충분하지 않은 것으로 판단하여, 제1 기능성 물질의 추가를 요구할 수 있는 것이고, 살균율 검사의 수행 결과, 세균에 대한 살균율이 기 설정된 임계값을 만족하지 못하는 경우, 수집된 폐 플라스틱에 살균 또는 항균 성능을 발휘하는 제2 기능성 물질(은, 구리, 망간, 아연 및 백금 중 적어도 어느 하나)의 성분비가 충분하지 않은 것으로 판단하여 제2 기능성 물질의 추가를 요구할 수 있는 것이다.

즉, 본 발명에서는 상술한 S13 단계의 수행으로, 비교적 간단한 방법으로 폐 플라스틱의 효율적 재사용을 도모하고, 폐 플라스틱을 재활용 하는 것에서 더 나아가 전자파 차폐 및 항균 기능을 제공하는 플라스틱 케이스를 제공할 수 있게 된다는 효과가 있다.

한편 상술한 S13 단계의 수행 후에는, S13 단계의 성분비 예측 결과를 기반으로 혼합 단계에서 분쇄된 폐 플라스틱과 용융 혼합되는 합성 수지, 제1 기능성 물질 및 제2 기능성 물질 중 적어도 어느 하나를 포함하는 물질의 첨가 함량을 산출하도록 하는 첨가 함량 산출 단계(S14)가 수행되게 된다.

구체적으로 첨가 함량 산출 단계는, 앞서 전자파 차폐율 검사 및 살균율 검사에서 취득한 검사 결과를 기반으로, 일 단위 전자파 차폐율을 높이기 위해 요구되는 제1 기능성 물질의 첨가량을 중량 기준으로 산출해내며, 일 단위 살균율을 높이기 위해 요구되는 제2 기능성 물질의 첨가량을 중량 기준으로 산출해내는 것으로 이해될 수 있을 것이다.

이때, 상기와 같은 첨가 함량을 산출하도록 하는 본 발명의 프로세서에는 일 단위 전자파 차폐율을 높이기 위한 제1 기능성 물질의 첨가량 및, 일 단위 살균율을 높이기 위한 제2 기능성 물질의 첨가 함량이 다수의 실험 데이터에 기반하여 DB화되어 있는 것으로 이해되어야 할 것이다.

한편 도 6에서는 전술한 S11 내지 S14 단계를 포함하는 폐 플라스틱을 이용하는 플라스틱 케이스의 제조 방법의 공정 블록도를 개략적으로 도시하였다.

도 6을 참조하여 보면, 본 발명에서는 분쇄기를 이용하여 수집된 폐 플라스틱을 분쇄하고, 분쇄된 폐 플라스틱에 대한 샘플을 샘플 채취기로 채취하여, 압출 또는 사출하여 테스터용 샘플을 제조하게 된다.

이 후, 전자파 신호 발생기로 제조된 테스터용 샘플에 전자파를 방사하여 전자파 신호 수신기의 수신값으로부터 테스터용 샘플의 전자파 차단 능력을 테스트하게 되고, 상술한 테스터용 샘플에 시험 균주가 희석된 현탁액을 분무하여 기 설정된 시간 뒤의 세균의 증식량 또는 감소량을 살핌으로써 항균 능력에 대한 테스트를 수행하게 된다.

한편 상술한 기능성 테스트가 완료되면, 본 발명의 프로세서는, 기능성 테스트의 검사 결과로부터 수집된 폐 플라스틱이 이루는 성분비를 예측하여 제조되는 플라스틱 케이스에 기능성을 부여하기 위한 물질의 추가 첨가량을 산출하게 된다.

이에 따라 믹서에서는, 폐 플라스틱을 재사용하여 플라스틱 케이스를 제조함에 있어서 충분한 전자파 차폐 기능성 및, 항균 기능성을 나타내는 물질들의 혼합이 이루어지게 되며, 이를 통해 압출기에서 압출 성형 또는 사출기에서 사출 성형되어 제조가 완료되는 플라스틱 케이스의 기능성 저하로 인한 양품의 수율 저하를 방지할 수 있게 된다.

종합적으로, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 다량의 전자파 및 세균이 검출되는 기기의 케이스에 전자파 차폐 및 항균 기능성을 제공하는 물질을 포함시켜, 휴대 전자 기기에서 방출되는 전자파의 차폐 성능이 우수하고, 세균의 발생 및 증식을 방지하도록 하는 플라스틱 케이스를 제공하는 효과가 있다.

또한 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 본 발명에서는 플라스틱 케이스의 제조 시, 폐 플라스틱을 재활용하도록 하여, 탄소 배출량을 줄이도록 하고, 자원 순환을 도모함에 따라서, 플라스틱 제조 공정에 소모되는 비용의 절감을 도모할 수 있게 되는 효과가 있다.

또한 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 플라스틱 케이스의 제조 시, 전자파 차폐율 및 항균 기능성에 대한 검사가 선행됨에 따라서, 플라스틱 케이스의 압출 성형 후 기능적 측면에서 불량품이 발생하는 문제를 크게 저감할 수 있게 된다는 효과가 있다.

한편 상술한 설명에서, 도 1 내지 6의 실시 예로부터 본 발명의 전자파 차폐 및 항균 기능이 포함된 플라스틱 케이스 및 폐 플라스틱을 이용한 플라스틱 케이스의 제조 방법에 대한 설명을 수행하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.

또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (6)

1. 전자파 차폐 및 항균 기능이 포함된 플라스틱 케이스에 있어서,
   합성 수지 및 기능성 물질을 포함하되,
   상기 합성 수지는, 폴리프로필렌(Polypropylene,PP), 폴리카보네이트(Polycarbonate, PC), 열가소성 폴리우레탄(Thermoplastic Poly Urethane, TPU) 및, 실리콘(Silicon, Si) 중 적어도 어느 하나가 포함되고,
   상기 기능성 물질은, 흑연(Graphite), 그래핀(Graphene), 탄소나노튜브(Carbon NanoTube, CNT)로 구성되는 제1 기능성 물질과, 은, 구리, 망간, 아연 및 백금으로 구성되는 제2 기능성 물질을 포함하고,
   상기 전자파 차폐 및 항균 기능이 포함된 플라스틱 케이스는,
   보호 대상 기기의 외장과 맞닿게 되는 제1 레이어;
   상기 제1 레이어의 상부면에 오버레이되는 제2 레이어; 및,
   상기 제2 레이어의 상부면에 오버레이되어 최상부면을 형성하는 제3 레이어;를 포함하는 구조로 이루어져 있되,
   상기 제1 레이어는, 폴리프로필렌(Polypropylene,PP) 1중량부에 대하여, 폴리카보네이트(Polycarbonate, PC)를 2중량부로 포함하고, 열가소성 폴리우레탄(Thermoplastic Poly Urethane, TPU)을 14중량부로 포함하며, 실리콘(Silicon, Si)을 1중량부로 포함하도록 하고,
   상기 제2 레이어는 제1 기능성 물질로서, 탄소나노튜브(Carbon NanoTube, CNT) 1중량부에 대하여, 그래핀(Graphene)을 2중량부로 포함하고, 흑연(Graphite)을 3중량부로 포함하며,
   상기 제3 레이어는 제2 기능성 물질로서, 은 1중량부에 대하여, 구리를 2중량부로 포함하고, 망간을 2중량부로 포함하며, 아연을 2중량부로 포함하고, 백금을 1중량부로 포함하도록 한 후, 상기 제2 기능성 물질을 콜로이드 상태로 분산되게 하여 경화시킴으로써 상기 제3 레이어를 형성하도록 하고,
   상기 제1 레이어의 하부면에는,
   상기 보호 대상 기기에서 발생하는 열의 전도를 방지하기 위한 단열 물질인 실리카에어로젤이 기 설정된 패턴으로 도포되어 있되, 상기 실리카에어로젤은 상기 제1 레이어의 하부면에서 돌출된 형상의 입체 패턴이 간극을 마련하는 형태로 형성되고, 간극이 형성하는 경로의 단부에 대응하는 플라스틱 케이스에는 공극을 마련하여, 휴대 전자기기에서 발생된 열이 간극을 따라 이동하여 공극을 통해 외부로 발산되도록 하는 것을 특징으로 하고,
   상기 전자파 차폐 및 항균 기능이 포함된 플라스틱 케이스를 제조하는 방법은,
   폐 플라스틱으로서, 공정 과정 중 불량으로 판단된 플라스틱 케이스를 수집하여 수집된 폐 플라스틱을 분쇄하는 분쇄 단계;
   분쇄된 폐 플라스틱에 대한 샘플 채취를 수행하는 샘플 채취 단계;
   채취된 샘플을 용융하여 준비된 임시 몰드에 압출하되, 제조하고자 하는 플라스틱 케이스의 두께에 대응하는 두께로 압출한 뒤 경화시켜 테스터용 샘플을 제조하는 테스터용 샘플 제조 단계;
   제조된 테스터용 샘플에 대한 전자파 차폐율 검사 및 살균율 검사를 수행하여, 도출된 검사 결과로부터 상기 테스터용 샘플에 포함된 구성 물질의 성분비를 예측하는 성분비 예측 단계; 및,
   상기 성분비 예측 단계의 수행 결과를 기반으로, 상기 혼합 단계에서 상기 분쇄된 폐 플라스틱과 용융 혼합되는 상기 합성 수지, 상기 제1 기능성 물질 및 상기 제2 기능성 물질 중 적어도 어느 하나를 포함하는 물질의 첨가 함량을 산출하는 첨가 함량 산출 단계;
   분쇄된 폐 플라스틱을 합성 수지, 제1 기능성 물질 및 제2 기능성 물질 중 적어도 어느 하나를 포함하는 물질과 용융 혼합하는 혼합 단계; 및,
   상기 혼합 단계의 수행 결과로 수득되는 혼합물을, 준비된 성형 몰드에 넣어 압출 성형하는 성형 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자파 차폐 및 항균 기능이 포함된 플라스틱 케이스.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 합성 수지, 상기 제1 기능성 물질 및 상기 제2 기능성 물질의 성분비는, 전체 100중량%를 기준으로, 상기 합성 수지를 75 내지 90중량%, 상기 제1 기능성 물질을 3 내지 15중량% 및 상기 제2 기능성 물질을 2 내지 10중량%로 포함하는 것을 특징으로 하는 전자파 차폐 및 항균 기능이 포함된 플라스틱 케이스.
   
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