KR20040020271A

KR20040020271A - 고분자 탄성체로 된 도전성 가스켓 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR20040020271A
Application number: KR1020020051836A
Authority: KR
Inventors: 송재문; 강원형
Original assignee: 에스엔케이폴리텍(주)
Priority date: 2002-08-30
Filing date: 2002-08-30
Publication date: 2004-03-09
Also published as: KR100477019B1

Abstract

본 발명은 전자파 및 전자기 차단용(electric and electro magnetic shielding) 전기 전도성 고분자 탄성체(high polymer sponge elastomer)로된 가스켓(gaskets) 및 그 제조방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 각종 전자 통신기기에 사용되는 충격 및 진동 방지용 가스켓의 원단을 균일하게 타공(perforation)시킨 다음 도전성 코팅재를 타공된 공간 및 상하 양면에 일정하게 도포 침투(dipping and coating)시켜 건조 가교 시키거나, 또는, 가스켓용 고분자 스폰지 탄성체의 상하 양면 또는 일면에 도전성 접착제가 처리된 도전성 직물이나 도전성 부직포 또는 도전성 금속 필름을 적층(lamination)시킨 후 원단을 균일하게 타공시키고, 타공된 공간에 도전성 코팅재를 일정하게 침투 도포시킴으로써 표면 저항(surface resistivity)과 체적 저항(volume resistivity)이 감소되어 전도성이 부여된 충격 및 진동 흡수성을 동시에 가지는 도전성 전자 통신 기기 가스켓 및 그 제조방법에 관한 것이다.

Description

고분자 탄성체로 된 도전성 가스켓 및 그 제조방법{High polymer microcellular foam conductive gaskets and method for preparing thereof}

본 발명은 각종 전자 통신기기의 전자파 및 전자기파 차단용으로 사용될 수 있는 전기 전도성을 갖는 가스켓 및 그 제조방법에 관한 것이다.

본 발명에 의한 가스켓은 고분자 탄성체에 전도성을 부여하여 제조된 것으로서, 종래의 방법으로 제조된 전도성 고분자 스폰지 탄성체보다 사용이 간편하며, 도전성이 우수하고, 기계적 물리적 강도가 높으며, 고도의 충격 및 진동 방지성 그리고 낮은 압축 변형성을 유지하면서도 필요한 경도와 균일한 기포 구조를 그대로 유지시켜주는 특성을 가지고 있다.

각종 전자 통신 기기를 설계함에 있어서 회로상에서 발생하는 각종 유해 전자파나 전자기파는 주변의 전자 통신 기기의 기능을 혼란시키고, 성능을 저하시키며, 잡음과 영상을 훼손시키고, 수명을 단축시킬 뿐 아니라 불량제품 생성의 가장 큰 원인이 된다. 이를 차단하기 위하여 종래 사용되어진 여러 가지 전자파 및 전자기파 차단 소재로는 각종 금속판(metal plate), 금속 도전 처리된 직물(metal plated fabrics), 도전성 도료(conductive paints), 도전성 테잎(conductive tapes) 등이 있다.

고분자 스폰지 탄성체로 된 도전성 소재로서는 통기성 저밀도 우레탄 폼(open cell low density polyurethane foam)이나 밀폐성 폴리에틸렌 폼(closed cell polyethylene foam) 등이 있으나, 그 밀도가 낮고 충격 흡수성이나 진동 방지성이 약하고, 전기 전도성이 약하기 때문에(volume resistivity: 10⁴Ohm·cm 이상), 주로 전자 통신기기 포장 운반용으로 사용되어 왔다.

종래 통상적으로 사용되는 충격 및 진동 방지용 가스켓용의 탄성체로는 고밀도 폴리우레탄 폼이 있다. 상기 고밀도 폴리우레탄 폼은 공지의 폴리 하이드록시화합물(polyhydroxy compound), 유기 폴리 이소시아네이트 화합물(organic polyisocyanate compound), 가교제(chain extender), 촉매(catalyst), 폼 안정제(silicone foam stabilizer)등을 공기 또는 질소와 같은 비활성 가스와 함께 고속 믹서에서 기계적으로 혼합시켜 발포성 조성물(비중 0.1∼1.0grs/cu.cm)을 얻은 후, 상기 발포성 조성물을 열처리 장치가 되어 있는 콘베이어 벨트(endless conveyor belt)상에서 공지의 코팅장치를 사용하여 일정한 두께로 성형 및 가교시켜 제조된다. 필요에 따라 일면 또는 양면에 직물 또는 플라스틱 필름을 적층(lamination)시킬 수 있다(US patent No. 3,755,212호, US patent No. 3,862,879호, US patent No. 4,216,177호 및 US patent No. 5,859,081).

이러한 고밀도 폴리우레탄 폼 시트에 도전성을 부여하기 위해서는 주로 다음과 같은 방법이 사용되었다.

상기 고밀도 폴리우레탄 폼 제조에 사용되는 폴리 하이드록시 화합물에 도전성 충진제로서, 공지의 미세한 카본블랙(carbon black), 그라파이트(graphite) 또는 은(silver), 구리(copper), 니켈(nikel), 알루미늄(aluminum) 등의 미세한 금속 분말을 균일하게 분산시키는 방법이 있다. 그러나, 이러한 도전성 물질들이 상기 고밀도 폴리우레탄 폼 화합물에 충진제로 투입되어 도전성을 갖기 위하여서는, 그 물질들이 가교된 상기 폴리우레탄 폼의 내부에서 입자끼리 연속성을 가지는 경로(pathway)의 형성이 필요하다. 즉, 금속 입자나 카본블랙 입자가 물질 속에서 아주 가까이 접촉되어 있어서 상기 전도성 입자들이 서로 전자를 통과 시켜줄 수 있어야 한다.

예를 들어, 카본블랙을 상기 우레탄 폼에 배합하여 전기 전도성을 부여하기 위해서는, 사용하는 카본블랙의 입자 크기와 전도성에 따라 폴리 하이드록시 화합물 사용양의 15∼30 중량％를 투입하여야 한다. 보다 좋은 전도성을 얻기 위하여는 40 중량％ 이상을 투입하여야 한다. 그러나, 이러한 다량의 카본블랙의 투입은 균일한 분산을 어렵게 하고, 수지의 용융 점도탄성(melt viscoelasticity)을 저해하여, 카본 입자들이 서로 응집하며 점도가 극도로 상승하여 원료의 운송과 발포과정을 불가능하게 할 뿐 아니라, 제품의 비중이 높아지고 물성이 저하하여, 충격 및 진동 흡수성을 가진 전자 통신 기기용 가스켓(gasket)으로서의 기능을 상실하게 한다. 한편, 금속분말을 사용하는 경우, 금속분말은 카본블랙 보다도 2∼3배 이상 배합하여야 전도성이 일어나는데, 이 경우 분산성이 나빠지고, 비중이 무거워지는 문제점이 있기 때문이다. 그 결과, 이들은 충격 및 진동 방지성 특성을 가진 고기능 밀도 폴리우레탄 폼의 도전성 충진제로서는 현재 사용되지 못하고 있는 실정이다.

한편, 종래 표면 저항성(surface resistivity)만을 필요로 하는 전자파 및 전자기파 차단재로서, 금속판(metal plate)이나 금속 도전 처리된 직물(metal plated fabrics), 도전성 테잎(conductive tapes)과 같이 주로 도전성 물질이 배합된 코팅재를 각종 직물, 부직포, 종이 또는 기타 플라스틱 필름 등에 도포하여 사용하여 왔다. 부피 전도성이 부여되지 않았기 때문에, 이들은 주로 표면 전도성만을 위주로 한 용도에 사용되었으며, 고분자 스폰지 탄성체를 소재로 하여 표면 전도성(surface conductivity)과 부피 전도성(volume conductivity)을 동시에 가지는제품은 개발되지 못 하였다.

다만, 각종 전자 부품이나 반도체 칩의 포장 운반 및 건물, 창틀 기타 전자파 차단 설비에는 비중이 낮으며 쿠션을 갖는 연질 폴리우레탄 폼(soft polyurethane foam)과 같은 고분자 소재의 스폰지 탄성체가 사용되었다. 그러나, 이들은 모두가 전기 저항이 높은 부도체로 되어 있을 뿐 아니라, 그 용도에 따라 여러 가지 형태로 가공하여 사용하기 위하여서는 폴리우레탄 폼(고분자 스폰지)을 사전에 일정한 크기로 절단하거나, 주형으로 성형시킨 후 접착제를 도포한 도전성 직물이나 부직포로 전 표면을 접착 가공하거나, 일정한 주형에 미리 도전성 직물 또는 부직포를 측면에 내장시킨 후 폴리우레탄 발포 혼합물을 특별히 제조된 주형기로 주입 발포시키는 복잡한 과정을 거쳐서 제조하게 되었다. 그 결과, 제조비용이 높고 전자 통신 기기의 전자파를 차단시키면서 동시에 충격 및 진동을 흡수하는 전기 통신 기기용 가스켓으로는 사용되지 못하였다(도 9 참조).

이러한 고분자 스폰지 제품들이, 필요로 하는 수직 부피 도전성을 갖는 전자파 및 전자기파 차단재로서의 기능을 달성하기 위하여는 공지의 도전성 카본블랙, 그라파이트, 금, 은, 구리, 니켈 또는 알루미늄 등의 미세분말을 직접 스폰지 폼 발포 배합물에 투입해서 제조하여야만 했다. 이 경우, 상기 살펴본 바와 같이, 그 제조공정의 어려움과 물성의 저하로 인하여 도전물질의 투입량에 한계가 있고, 그 결과 도전성에 있어서도 용적 저항치(volume resistivity)가 10⁴Ohm·cm 이하의 저항 수치를 얻기가 어려울 뿐 아니라 특히 고탄성과 낮은 경도 그리고 아주 낮은 영구 압축 변형성(permanent compression set)이 요구되는 충격 및 진동 흡수성 고밀도 탄성체 폼으로서 용적 전도성(volume conductivity)이 부여된 가스켓은 개발되지 못하고 있다.

이에 본 발명자들은 상기 종래 기술의 여러 가지 문제점들을 해결하면서, 종래의 고밀도 탄성체 폼 조성물에 전기 전도성을 부여하기 위하여 연구하게 되었다.

그 결과, 탄성체를 천공시킨 후 도전성 재료를 표면 및 상기 천공된 구멍에 충진 시키거나, 또는, 도전성 직물이나 도전성 금속 필름을 탄성체의 상하양면 또는 일면에 적층시킨 다음 타공을 실시하고, 타공된 공간에 도전성 코팅재를 침투 도포 건조 가교 시킴으로써, 도전성 충진제로서 카본블랙이나 각종 금속 분말을 사용하는 상기 방법과는 달리 물성의 저하를 일으키지 않고 또한 공정도 간단하며, 고밀도 탄성체 가지는 충격 흡수성과 진동 방지성을 그대로 유지시키면서도 원하는 표면저항(surface resistivity)과 용적 저항성(volume resistivity)을 동시에 얻을수 있는 전자 통신 기기용 가스켓을 제조하여 본 발명을 완성하였다.

따라서, 본 발명의 목적은 물성의 저하를 일으키지 않고 또한 공정도 간단하며, 고밀도 탄성체 가스켓의 충격 흡수성과 진동 방지성을 그대로 유지시키면서도 원하는 표면저항과 수직 부피 저항을 동시에 부여할 수 있는 전자통신 기기용 가스켓을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 상기 가스켓의 제조방법을 제공하는 것이다.

도 1a는 본 발명의 한 실시예에 따른 타공된 충격 및 진동 흡수성 고밀도 폴리우레탄 폼 시트의 표면도이다.

도 1b는 시트상에서 구멍사이의 각도가 60°가 되도록 한 경우의 타공 모습이다.

도 1c는 시트상에서 구멍사이의 각도가 45°가 되도록 한 경우의 타공 모습이다.

도 2는 상기 도 1에 나타난 타공된 충격 및 진동 흡수성 고밀도 폴리우레탄폼 시트의 측면도이다.

도 3은 타공된 충격 및 진동 흡수성 고밀도 폴리우레탄 폼 시트에 도전성 코팅재를 도포, 침투, 건조 및 가교시키는 공정도이다.

도4는 직경 0.3 mm이하로 미세하게 타공된 충격 및 진동 흡수성 고밀도 폴리우레탄 시트에 도전성 코팅재를 가압 진공 흡수시켜 도포, 침투, 건조 및 가교시키는 공정도이다.

도 5는 타공 후 도전성 코팅재가 도포, 침투, 건조 및 가교 처리된 충격 및 진동 흡수성 고밀도 폴리우레탄 폼 시트이다.

도 6은 타공 후 도전성 코팅재가 도포, 침투, 건조 및 가교 처리된 충격 및 진동 흡수성 고밀도 폴리우레탄 시트를 다이스 커팅(die cutting)시켜 제조된 전자 통신 기기용 가스켓(gaskets)을 나타낸다.

도 7a는 고밀도 폴리우레탄 시트의 양면에 구리/니켈을 혼합 증착시킨 섬유를 사용하여 제조된 폴리에스터 직물을 적층시킨 후 도전성 코팅재를 도포, 침투, 건조 및 가교 처리하고 다이스 커팅(die cutting)시켜 제조된 전자 통신 기기용 가스켓(gaskets)을 나타낸다. (실시예 2)

도 7b는 상기 도 7a에 나타난 가스켓의 단면도이다.

도 8a는 고밀도 폴리우레탄 시트의 일면에 구리/니켈을 혼합 증착시킨 섬유를 사용하여 제조된 폴리에스터 직물을 적층시킨 후, 도전성 코팅재를 도포, 침투, 건조 및 가교 처리하고 다이스 커팅(die cutting)시켜 제조된 전자 통신 기기용 가스켓(gaskets)을 나타낸다. (실시예 4)

도 8b는 상기 도 8a에 나타난 가스켓의 단면도이다.

도 9는 연질 폴리우레탄 폼에 전체표면에 도전성을 주기 위하여 도전성 직물을 접착시킨 종래의 전자파 차단재이다.

본 발명은 고분자 탄성체 시트에 구멍을 타공한 후 도전성 재료로 시트 표면을 코팅함과 아울러 상기 타공된 구멍을 상기 도전성 재료로 충진시켜 얻어진 도전성 시트를 적당한 크기로 절단하여 제조된 전자기기용 가스켓을 제공한다.

또한, 본 발명은, 도전성 부직포와 같은 도전성 직물 또는 구리(copper), 알루미늄(aluminium), 니켈(nikel), 은(silver), 금(gold) 등의 도전성 금속 필름을 상기 시트의 상하 양면 또는 일면에 도전성 접착제를 이용하여 미리 적층(lamination)시킨 후 타공시켜서, 타공된 공간에 도전성 재료로 충진시킴으로서 얻어진 도전성 시트를 적당한 크기로 절단하여 제조된 전자기기용 가스켓을 제공한다.

상기 타공된 공간에 도전성 재료를 충진하는 단계에 있어서, 도전성 재료는 타공된 공간의 전부를 채워야만 하는 것은 아니며, 바람직하게는, 타공된 공간의 벽면에 도전성 재료가 코팅되는 것만으로도 충분한 전기 전도성을 얻을 수 있다.

상기 고분자 탄성체 시트의 종류는, 그 재료가 탄성이 있는 고분자 재료로 만들어 졌다면 제한 없이 사용될 수 있다. 예를 들어, 폴리우레탄 폼 시트, PVC, 실리콘(Silicone), 에틸렌 비닐아세테이트 공중합체(Ethylene vinyl acetate copolymer), 폴리에틸렌 시트(Polyethylene sheet) 등의 고분자 합성수지 또는 NR, SBR, EPDM, NBR, 네오프렌(Neoprene)등 천연고무, 합성고무 시트(solid sheets) 또는 스폰지 시트(sponge sheet)등을 사용할 수 있다.

시트의 두께는 0.5mm∼10.0mm를 사용할 수 있다. 시트의 두께는 용도에 따라 조절이 가능하다.

전기 전도성을 부여하기 위한 상기 도전성 재료로서는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들어, 카본블랙, 그라파이트, 금, 은, 구리, 니켈, 알루미늄 등을 사용할 수 있다. 이들은 표면 코팅 및 구멍내 충진을 위하여 미세 분말 형태로 만들어 사용할 수 있다.

고분자 탄성체 시트에 코팅되는 상기 도전성 재료의 막(도전성 막) 두께는 필요에 따라 당업자라면 용이하게 조절할 수 있다. 상기 도전성 막의 두께는 mil 단위로 표현할 수 있는데, 1 mil은 0.025mm와 동일하다. 바람직하게는, 상기 도전성 막의 두께는 0.1 mil 내지 3.0 mil의 범위로 조절할 수 있다. 보다 바람직하게는 0.3 mil 내지 1.0 mil 인 것이 좋지만, 적용대상에 따라 달라진다.

한편, 도전성 직물 또는 금속 도전성 필름을 시트에 적층하여 사용하는 경우, 상기 도전성 직물 또는 금속 도전성 필름의 두께는 1∼10 mil의 범위로 조정할 수 있다. 보다 바람직하게는 2∼8 mil의 범위가 좋다. 보다 상세하게는, 도전성 직물의 두께는 3∼4 mil의 범위가 가장 좋으며, 금속 도전성 필름의 두께는 2∼3 mil의 범위가 가장 적당하다.

상기 도전성 직물로는 폴리에스터 또는 나일론 등을 소재로 한 굴곡성이 좋은 평직 직물이나 부직포의 표면에 도전성을 부여하기 위하여 도전성의 구리(copper), 니켈(nickel), 알루미늄(aluminum), 은(silver), 금(gold) 또는 구리/니켈, 구리/은 등을 증착시키거나, 또는 무전해 도금하여 제조된 것을 사용할 수 있다. 금속 도전성 필름으로서는 금, 은, 구리, 니켈, 알루미늄, 그라파이트 필름을 사용할 수 있다. 상기 직물에 상기 도전성 금속을 증착시키는 방법으로는일반적으로 사용되는 화학기상증착법 등을 사용할 수 있다. 상기 직물에 상기 도전성 금속을 무전해 도금시키는 것 역시 통상의 방법에 따라 실행될 수 있다. 한편, 섬유(실) 자체에 도전성 물질이 도포된 섬유를 직조하여 직물을 제조함으로써, 도전성 직물을 제조할 수도 있다.

이러한 도전성 직물로서 시판되는 것으로는, SR-W23B (PET/Ni+Cu+Ni; ripstop; E-Song Corporation 제조), ST-W29B (PET/Ni+Cu+Ni; Taffeta; E-Song Corporation 제조) 또는 SN-W05B (PET/Ni+Cu+Ni; Non-woven; E-Song Corporation 제조) 등이 있으며, SM-W13B (PET/Ni+Cu+Ni; E-Song Corporation 제조), SP-W22B (PET/Ni+Cu; E-Song Corporation 제조), SR-W23D (PET/Ni; E-Song Corporation 제조) 또는 ST-W25E (PET/Cu; E-Song Corporation 제조) 등이 있다.

도전성 접착 테이프 형태를 하고 있는 T200(Fabric/ripstop backing; E-Song Corporation 제조), T214(Fabric/taffeta backing; E-Song Corporation 제조) 또는 T254 (backing with Non-woven; E-Song Corporation 제조) 등과, 금속 호일형 접착 테잎 형태를 하고 있는 것으로서, T267, T288, T286 또는 T291(E-Song Corporation 제조) 등을 사용할 수도 있다.

상기 도전 처리된 도전성 직물 또는 금속 필름을 고분자 탄성체 시트에 접착시키기 위한 접착제로는 시판되는 전도성 접착제를 사용할 수 있다. 당업자라면 시판되는 접착제 중에서 사용목적에 적당한 접착제를 선택할 수 있다.

시트의 크기와 타공되는 구멍의 크기 및 간격은 가스켓의 용도에 따라 달라진다. 예를 들어, 노트북 컴퓨터와 같이 큰 전자기기에는 비교적 크고 두꺼운 시트가 사용되며, 구멍도 크고 간격도 커지지만, 핸드폰이나 셀룰라폰(cellular phone)과 같이 비교적 작은 전자기기에는 사용되는 시트는 비교적 얇고 구멍의 크기도 작으며 구멍 사이의 간격도 작다.

구멍의 크기는 0.1∼3.0mm의 범위로 하는 것이 좋다. 구멍의 개수는 ㎠당 1개∼100개 정도로 할 수 있다. 구멍의 배열은 특별히 한정되지 않지만, 작업의 편의성 및 전기 전도효율과 관련하여 일정하게 배열할 수 있다. 예를 들어, 일렬로 구멍을 천공한 후, 다음 열을 천공할 때는 이웃한 열에 배치되어 있는 가장 가까운 구멍과의 각도는 30°∼90°의 범위에서 조절할 수 있다. 구멍의 크기와 개수 및 배치 역시 상기 설명한 바와 같이 가스켓의 용도에 따라 조절이 가능하다.

구멍의 직경을 0.1mm∼3.0mm로 제한하는 것은 도전성 재료를 도포 침투시킴에 있어서, 상기 도전성 재료(예: 도전성 카본블랙, 그라화이트, 금, 은, 구리, 니켈, 알루미늄 미세분말 등)가 주로 아크릴 수지, 에폭시 수지 또는 우레탄 수지의 수용성 또는 용제성 배합물에 분산되게 되는데, 이 경우 도전성 재료의 점도가 높아지게 되는 바, 이러한 점도가 높은 도전성 재료를 상압 하에서 타공된 폼 시트에 용이하게 도포 침투시키기 위함이다. 상기 구멍의 직경은 도전성 재료의 점도와 침투성에 따라 조절될 수 있음은 물론이다.

한편, 소형 전자기기에 있어서, 타공된 구멍의 직경이 1.0mm이상 커지거나 타공된 공간과 공간간의 거리가 2.0mm 이상으로 커질 경우에는, 소형 전자기기의 가스켓으로 사용하기에는 타공된 공간이 차지하는 면적이 탄성체 시트에 대한 비율이 너무 높아져(25％ 이상) 탄성체 시트를 가스켓으로 사용하기 위한 다이스 커팅시 제품의 강도가 떨어지고 충격 및 진동 흡수성도 비율적으로 저해되어 그 기능을 감소하게 된다.

반면, 중대형 전자 통신기기에 사용되는 충격 및 진동 흡수성 고분자 탄성체 가스켓으로 사용할 경우, 타공된 공간의 면적을 탄성체 시트 면적의 25％ 이내로 유지시킨 범위 내에서 용도와 크기에 따라 타공 공간 직경을 1.0mm이상 3.0mm까지 증가시키고 타공과 타공간의 거리도 2.0mm이상 5.0mm 까지 필요에 따라 증가 시켜 줌으로써, 타공과 도전성 코팅재의 도포 침투가 용이하고 타공 비용이 감소되며 탄성체 시트의 상하 도전성 또한 증가시킬 수 있다.

또한, 특히 극소형 전자 통신 기기의 미세한 가스켓으로 사용할 경우, 상기 0.3mm 정도의 타공직경이 가스켓으로 다이스 커팅하여 사용하는 데에 있어서 가스켓의 강도와 성능에 지장을 초래할 때에는 타공의 직경을 0.3mm 이하 0.1mm까지 축소시켜 타공하고, 타공된 공간간의 거리도 0.5mm 이하 0.3mm까지 축소하여 타공할 수 있다. 이때에는 도전성에 지장이 초래되지 않는 정도 내에서 물 또는 용재로 점도를 낮추어서 도 4의 공정대로 가압 진공 흡수과정을 통하여 강제적으로 타공된 공간에 반복 도포 침투시켜줌으로써 0.1mm∼0.3mm의 좁은 공간에도 용이하게 도전성 코팅재를 원하는 두께로 도포 침투시킬 수 있다.

연속적인 시트 상태로 제조된 탄성체 시트를 필요한 크기와 모양으로 연속 다이스 커팅된 가스켓에, 타공된 공간의 면적 비율을 일정하게 유지시키기 위하여서는 45°(도 1c)또는 60°(도 1b)의 각도로 타공 구멍을 배열시켜 주는 것이 바람직하다.

천공된 시트에 도전성 재료를 코팅하고 충진하는 방법은, 상기 시트재료를 손상시키지 않은 방법이라면 어느 것이라도 상관이 없다. 바람직하게는 상기 코팅 및 충진의 방법으로는 콘베이어 벨트 롤러를 사용하는 방법이 좋다.

예를 들어, 콘베이어(conveyor)상에서 주형(casting)된 가스켓용 고밀도 폼 시트에 일정한 크기와 간격 및 각도를 유지시킨 타공 구멍을 형성한 후, 용도에 적합한 도전성을 가진 카본블랙, 그라파이트, 금, 은, 구리, 니켈, 알루미늄과 같은 도전성 미세 금속성 분말 등의 도전성 코팅재(electrically conductive paints)를 도면에 표시된 방법대로 필요에 따라 일정한 두께로 도포 침투시킨다(도 3 및 도 4 참조). 도전성 직물 또는 금속 도전성 필름을 적층하여 사용하는 경우에도 동일하다.

본 발명에 의한 가스켓은, 각종 전자 통신기기에 사용되는 충격 및 진동 방지용 가스켓 원단에 고도의 전도성 코팅 처리를 해 줌으로써, 고도로 소형화 정밀화되는 전자 통신 기기의 제한된 좁은 공간 내에 다기능성을 부여시켜, 정밀한 전자 통신 기기의 충격 또는 진동 등에 의한 기기의 물리적인 보호뿐만 아니라 내외부적으로 발생하는 각종 전자파와 전자기파를 동시에 차단시켜 줌으로써 전자 통신 기기의 기능과 성능을 극대화시킬 수 있다.

고분자 탄성체 시트의 제조방법은 특별히 한정되지 않는다. 종래 폼 형태의 발포성 고분자 수지를 제조하는 방법으로 시트를 제조할 수 있다. 천공하는 방법 역시 특별히 한정되지 않는다. 당업자라면 충분히 필요한 용도에 따라 시트를 제조한 후 이를 천공하여 사용할 수 있다.

이하 본 발명을 상세히 설명한다.

시트용 원단 제조법에 있어서, 그 재질로는 공지된 각종 고분자 스폰지 탄성체를 사용하여 제조할 수 있으나, 본 발명에서는 특히 공기 또는 질소 불활성 가스를 사용하여 기계적으로 고속 믹서에서 발포시켜서 연속 콘베이어 벨트(endless conveyor belt)상에서 성형 가교되어 연속적인 시트상으로 제조되는 고밀도 폴리우레탄 폼(machanically frothed high density polyurethane foam)이 보다 바람직하다. 여기에 사용하는 고분자 스폰지 탄성체 시트는 폴리 하이드로 옥시 화합물(polyhydroxy compound)과 유기 이소시아네이트 화합물(organic poliyisocyanate compound), 가교제(chain extender), 촉매(catalyst), 폼 안정제(silicone foam stabilizer)를 주원료로 하여, 공기 또는 질소 등의 불활성 가스를 상기 원료가 공급되는 고속 믹서에서 기계적으로 혼합시켜 콘베이어 벨트(conveyor belt)상에서 시트 상으로 성형 및 가교시켜서 제조되는 고밀도 우레탄 폼 시트가 좋다. 다른 고분자 수지도 상기와 유사한 방법으로 제조될 수 있다.

[가스켓의 제조방법]

방법 1

공지의 방법에 의하여 제조된 탄성체 시트에 일정하게 구멍을 타공하고, 상기 일정하게 타공된 구멍과 상하 표면에 도전성 코팅재를 균일하게 도포 침투(dipping and coating)시킨 후, 건조 및 가교시켜, 도포된 도전성 코팅재의 도전성에 따라 자유로이 원하는 표면 전도성(surface conductivity)과 부피전도성(volume conductivity)을 부여한 충격 및 진동 흡수성을 동시에 가진 전자 통신 기기 가스켓용 도전성 탄성체 시트를 제조한다.

방법 2

공지의 방법에 의하여 제조된 도전성 직물, 예를 들어 구리(copper), 니켈(nickel), 알루미늄(aluminum), 은(silver), 금(gold) 또는 구리/니켈 혼합물, 구리/은 혼합물 등을 증착 또는 무전해 도금시켜 제조된 부직포, 혹은 도전성 직물이 도포된 섬유(실)를 직조하여 제조된 도전성 직물, 또는 구리, 알루미늄, 니켈, 은, 금 등의 도전성 필름을 탄성체 시트의 상하면에 적층시킨 후, 일정하게 구멍을 타공하고, 상기 일정하게 타공된 구멍과 상하 표면에 도전성 코팅재를 균일하게 도포 침투(dipping and coating)시킨 후, 건조 및 가교시켜, 시트 상하에 적층된 도전성 직물 또는 필름의 도전성 및 도전성 재료의 도전성에 따라 자유로이 원하는 표면 전도성(surface conductivity)과 부피 전도성(volume conductivity)을 부여할 수 있다.

방법 3

공지의 방법에 의하여 제조된 도전성 직물, 또는 구리, 알루미늄, 니켈, 은, 금 등의 도전성 필름을 탄성체 시트의 일면에 적층시킨다는 것을 제외하고는 상기 방법 2와 동일하다. 이 경우에도 시트의 일면에 적층된 도전성 직물 또는 필름의 도전성 및 사용한 도전성 재료의 도전성에 따라 자유로이 원하는 표면저항(surface conductivity)과 부피 저항(volume conductivity)을 얻을 수 있다.

종래의 도전성 충진제를 직접 탄성체의 발포 조성물에 배합하여 제조한 도전성 탄성체의 경우 물성이 저하되고, 아울러, 도전성 충진제의 선택과 투입 가능양이 제한되어 부피 저항이 10⁴Ohm·cm 이하를 달성하는 것은 불가능하였으나, 본 발명에 의한 도전성 탄성체 시트는 사용하는 도전성 재료 또는 도전성 적층체(직물 또는 필름)의 선택에 따라 표면 저항치와 용적 저항치를 조절할 수 있다. 예컨데, 카본블랙이나 그라파이트를 사용한 도전성 재료로서 코팅재로 사용할 경우에는 용적 저항이 10³Ohm·cm, 은(silver)이나 니켈(nickel) 분말을 사용한 도전성 재료로서 코팅재로 사용하면 10^-5Ohm·cm 까지도 용이하게 얻을 수가 있어 전자 통신기기에 필요한 전자 전자기 차폐기능을 충분히 충족시킬 수 있다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

<실시예 1>

도 1은 본 발명에 의한 고분자 탄성체 시트로서 고밀도 폴리우레탄 폼 시트(이하 "폼 시트"라고 한다.)에 0.5mm의 직경으로 타공 구멍을 형성한 것을 보여주는 도면이다. 일반적으로 금속철판의 타공에 사용되고 있는 타렛 펀칭 프레스를 사용하여 0.5mm 직경의 펀치(punches)와 다이스(dies)를 도 1b에 표시된 60° 앵글로 배열하고 타공의 중심과 중심 사이의 간격(pitch)을 1.5mm로 일정하게 배열시켜 설치된 망치(striker)에 의하여 상하로 정확히 타공되도록 조립된 타공틀에 의하여 연속적으로 타공되었다.

이렇게 타공된 폼시트는 도 1에서 보이는 것과 같은 평면을 이룬다.

상기 폼시트의 두께는 1.0mm인 것을 사용하였다.

상기 가스켓 원단은 최종 용도인 전자 통신 기기의 충격 및 진동 흡수성 또는 EMI/RFI 차폐의 필요성에 따라 각종 모양으로 다이스 커팅(die cutting)하여 사용될 수 있다. 이 때, 상하 용적 저항성(volume resistivity)을 항상 균일하게 얻기 위하여 도 1에서 보는 바와 같이 60°(도 1b의 각도)로 구멍이 배열되도록 타공하였다.

도 2는 상기 타공된 시트의 단면도이다.

타공된 공간에 도포 침투된 도전성 재료(코팅재)의 종류와 도막의 두께, 그리고 타공된 공간의 직경과 타공간의 거리에 따른 타공의 밀도에 따라 필요한 표면 저항치(surface registivity)와 상하 용적 저항치(volume registivity)를 자유로이 조절할 수 있다.

도 3 은 타공된 폼시트에 공지의 도전성 코팅재를 연속적으로 도포 침투 건조 가교 시키는 공정을 표시 설명한 도면이다. 상기 제조된 타공된 폼 시트가 감긴 공급장치(100)에서, 도전성 재료인 코팅재로서는 미국 Kemco International Associates., Inc사(West Lake, Ohio)의 도전성 카본블랙을 주재로 하는 Black Conductron 103^TM을 사용하였다. 도 3에서 보는 바와 같이, 용기(103)속에 설치된상하 롤형 도포 침투장치(102)에서 도전성 재료가 도포 침적된 후 일정한 양이 도포 침투 되도록, 두 로루 간의 압력이, 투입된 폼 시트 두께가 최초 1.0mm에서 그 1/2인 0.5mm가 되도록 조정되어 있는, 압착로루(104,105)에서 재차 압착 가압시켜 줌으로서 일정하게 도포시킨 후 100℃∼150℃에서 가열된 송풍장치가 설치된 가교 턴넬(106)를 통과시켜 최종 권취장치(107)에 감겨지도록 하였다.

이렇게 하여 1차 도포시킨 폼시트는 다시 반대 방향으로 뒤집어서 초기 폼 시트 공급장치(100)에 옮겨서 1차 도포된 뒷면에 재차 동일한 방법으로 도전성 코팅재를 도포 침투시켜 줌으로써, 양면에 균일하고 일정한 두께로 도전성 코팅재가 도포될 뿐 아니라 타공된 좁은 공간에도 균일하고 완전하게 도전성 코팅재가 침투되어 도전성 피막이 형성되도록 하였다. 그 결과, 충격 및 진동 흡수성을 부여하기 위하여 특별한 배합으로 제조된 폼시트의 물성에는 전혀 변화를 주지 않으면서 고도의 물성을 그대로 유지한, 균일한 표면 및 용적 저항이 동시에 부여된 정밀 전자 통신기기 가스켓 제조용 고밀도 폴리우레탄 폼 시트를 얻었다.

상기 도전성 재료의 건조 후 막 두께는 0.3 mil(1 mil은 0.025mm이다) 이상이 되도록 하였으며, 이때 상기 가스켓용 폼시트의 부피저항과 표면저항은 모두 10³Ohm 이었다. 한편, 참고적으로, 건조 후 막 두께가 2 mil이 되도록 도전성 재료를 코팅하였더니, 가스켓용 폼 시트의 부피저항은 35 Ohm·cm 표면저항은 40 Ohm·square 까지 내려갔다.

상기 저항은 Iwatsu Electric Co.,Ltd,Japan의 VOAC86A Multimeter로 측정하였다.

도 5 는 타공후 도전성 재료를 도포 침투 건조 가교시킨 후 용도에 따라 일정한 모양으로 다이스 커팅된 전자 통신 기기용 도전성이 부여된 충격 및 진동 흡수성 고밀도 폴리우레탄 가스켓의 도면이다. 도전성이 부여된 가스켓의 상하면 (301, 302)과 도전성 코팅재가 도포 침투되여 도전성 피막이 형성된 타공면(303)의 측면도로서, 이와 같이 제조된 가스켓은 영구 압착 변형율(permanent compression set)이 극히 낮으며 고도의 충격 및 진동 흡수성을 갖고 있으면서 동시에 고도의 표면 전도성과 수직 용적 전도성을 동시에 보유시킬 수 있다. 이와 같이 제조된 가스켓은 전자 통신 기기 중에서도 정밀성과 고성능을 절대 필요로 하는 셀룰라 폰(cellular phone)이나 개인 휴대 단말기(PDA) 그리고 노트북 컴퓨터(note book computer)등의 충격 및 진동 방지와 동시에 전자파 차단이 절대로 필요한 LCD 보호용 가스켓 및 각종 LCD를 사용한 전자 및 통신기기의 가스켓으로서 사용할 수 있으며 이러한 전자 통신 기기의 성능과 기능을 한층 높일 수 있다.

<실시예 2>

충격 및 진동 흡수성 고밀도 폴리우레탄 폼 시트의 두께는 0.5mm이며, 시트의 상하면에는 도전성이 0.06 Ohm·square인 도전성 직물을 적층시킨 다음 타공 직경이 0.3mm이고 타공 간격(pitch)이 1.5mm 이며 구멍간의 각도는 60°가 되도록 타공시켰다.

본 실시예에서는 도전성 직물로서, 구리/니켈/구리로 혼합 증착된 섬유를 사용하여 제조된 도전성의 폴리에스터 직물인 ST-W29B (PET/Ni+Cu+Ni; E-Song Corporation 제조)을 사용하여, 이를 상기 폴리우레탄 폼 시트에 적층시켰다. 상기 도전성 직물의 두께는 3 mil이었으며 중량은 약 80 g/m²이었다.

도전성 코팅재로서 미국 Spraylat Corporation, Mt, Vernon, NY의 Nonoxidative copper를 주재로한 Series 599-Y1325를 사용하여 상기 타공된 원단을 도4의 방법에 따라 도포 및 충진시켰다.

이때의 상기 가스켓용 폼 시트의 표면저항은 0.06 Ohm·square이었고 용적 저항은 0.05 Ohm·cm 이었다.

도 4 는 상기한 극소형 전자 통신 기기의 소형 가스??의 용도로 사용되는 폼 시트를 타공 할 때 사용하는 방법을 보여준다. 타공 직경을 0.1mm∼0.3mm으로 좁혀질 때에는 도전성 코팅재가 상기 실시예 1에 의한 도 3의 방법으로는 좁은 공간에 균일하게 도포 침투되기가 어렵기 때문에, 도 4에 표시된바 와 같이 연속적으로 감겨진 타공된 폼시트(200)가 도전성 코 팅재(CP)가 공급되는 코팅로루(201)상에서 일정한 두께로 나이프 코터(202; knife coater)에 의하여 시트 상에 도포된 다음, 진행하는 평면상에 설치된 진공 흡수장치(204,206) 상을 통과하면서 압착 침투 로루(203,205)에 의하여 동시 가압됨으로써 타공된 공간에 강제로 도포 침투시킨 후, 도 3의 경우와 똑같이 사용한 100℃∼150℃ 사이에서 가열된 송풍장치가 설치된 건조 가교 턴넬(207)을 통과하여 최종 시트 권추 장치(208)에 감겨진다.

그 후의 과정은 실시예 1을 따랐다.

<실시예 3>

상기 실시예 1에서와 동일하게 실시하되, 시트상에서 구멍 사이의 각도가 45°가 되도록 하였다(도 1c).

상기 도전성 재료의 막 두께는 1.0 mil 이었으며. 상기 가스켓용 폼 시트의 부피 저항과 표면 저항은 모두 10²Ohm 이하였다.

<실시예 4>

상기 실시예 2에서와 동일하게 실시하되, 상기 도전성 직물을 고밀도 폴리우레탄 폼 시트의 일면에만 적층시킨 점에 차이가 있다.

상기 도전성 재료의 막 두께는 1 mil 이었으며. 상기 가스켓용 폼 시트의 부피 저항은 0.04 Ohm·cm이고 표면 저항은 0.05 Ohm·square 이었다.

<실시예 5>

상기 실시예 2에서와 동일하게 실시하되, 도정성 재료로서 Spraylot Corporation의 Silver coated copper를 사용한 Series 599-B3730M를 사용하였다.

상기 도전성 재료의 타공 구멍에 침투된 막 두께는 1.0mil였으며, 상기 가스켓용 폼 시트의 부피 저항은 0.03 Ohm·cm이고 표면 저항은 0.04 Ohm·square 이하였다.

본 발명에 의한 충격 및 진동 흡수성 도전성 고밀도 폴리우레탄 폼 시트의 생산은 간단한 설비로서 다양한 기능의 용도의 전자 통신 기기용 가스켓 원단을 단순한 공정으로 손쉽게 생산할 수 있고 생산비용 측면에서 종래의 방법에 비하여 우수한 제품을 경제적으로 생산할 수 있다.

Claims

고분자 탄성체를 제조하고 상기 시트의 일면 또는 양면에 도전성 직물 또는 도전성 금속 필름을 적층하는 단계;

상기 적층된 시트에 구멍을 뚫는 단계:

상기 시트의 타공된 구멍을 도전성 재료로 도포하여 도전성 막을 형성하는 단계: 및

상기 도전성 막이 형성된 시트를 절단하는 단계;

를 포함하는 전자기용 가스켓의 제조방법.
제 1항에 있어서, 상기 고분자 탄성체 시트는 폴리우레탄 폼, PVC, Silicone, Ethylene vinyl acetate copolymer, Polyethylene, NR, SBR, EPDM, NBR, Neoprene 시트(sheet) 또는 스폰지 시트(sponge sheet)인 것을 특징으로 하는 전자기기용 가스켓의 제조방법.
제 1항에 있어서, 상기 구멍들 사이의 각도는 45° 또는 60°인 것을 특징으로 하는 전자기기용 가스켓의 제조방법.
제 1항에 있어서, 상기 도전성 직물은 폴리에스터, 나일론 또는 부직포의 표면에 도전성을 부여하기 위하여 구리(copper), 니켈(nickel), 알루미늄(aluminum),은(silver), 금(gold), 구리/니켈 혼합물 또는 구리/은 혼합물을 증착 또는 무전해 도금시켜 제조된 것임을 특징으로 하는 전자기기용 가스켓의 제조방법.
제 1항에 있어서, 상기 도전성 재료는 도전성 카본블랙, 그라화이트, 금, 은, 구리, 니켈 또는 알루미늄 미세분말인 것을 특징으로 하는 전자기기용 가스켓의 제조방법.
제 1항에 있어서, 상기 도전성 직물은 섬유 자체에 도전성 물질이 도포된 섬유를 사용하여 직조된 직물임을 특징으로 하는 가스켓의 제조방법.
제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 의한 방법으로 제조된 가스켓.