KR20140071538A - 연신 성능 시험장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 의한 연신 성능 시험장치는, 테스트 재료의 단부를 홀딩하는 고정 홀더; 상기 테스트 재료의 외곽부를 홀딩하며, 상기 테스트 재료의 형상 변형에 따라 상기 외곽부의 길이 방향으로 홀딩 영역이 변형되는 탄성 재질로 구성되는 가변 홀더; 및 상기 고정 홀더를 왕복운동시키는 구동부를 포함한다.

Description

연신 성능 시험장치{Elongation Tester}
본 발명의 실시예는 연신 성능 시험장치에 관한 것으로, 플렉서블 전극 재료의 반복적인 확장 및 수축에 따른 특성을 파악하기 위한 연신 성능 시험장치에 관한 것이다.
플렉서블 디스플레이는 자유롭게 휘거나 굽힐 수 있는 플렉서블 특성을 가진 기판과 전극 재료를 이용하는데, 반복적인 형태 변형에 따라 전극의 전기적 특성이 변질되고 성능이 감퇴할 수 있다.
따라서, 플렉서블 전극 재료의 반복적인 확장 및 수축에 따른 연신 성능을 테스트하게 된다.
현재 플렉서블 전극 재료의 반복적 연신 성능의 시험방법은 수동적인 방법과 비정량적인 방법으로 실시되어 지고 있다.
예를 들면, 단축 방향으로 전극을 연신할 때, 연신 방향의 직교축 방향으로 전극 재료가 수축하는 현상을 방지하지 않고 전극 재료의 연신률을 단순히 잡아당길 수 있는 길이로만 측정하고 있다.
그런데, 전극 재료를 연신할 경우 전극 재료를 붙잡는 홀더가 없는 부위는 수축되면서 형태가 왜곡될 수 있다.
이러한 형태의 왜곡은 실제 플렉서블 전극 재료의 제품의 적용에서 외곽부가 틀에 의하여 고정되는 경우를 반영할 수 없는 문제점이 있다.
따라서, 플렉서블 전극 재료의 연신 성능 시험에 있어서, 테스트 재료의 연신 운동에는 영향을 미치지 않으면서 불필요한 형태 왜곡을 최소화함으로써, 보다 테스트의 신뢰도를 높일 수 있는 방안이 요구된다.
따라서, 본 발명의 목적은 테스트 재료의 불필요한 형태 왜곡을 최소화하면서 연신 성능을 테스트할 수 있는 연신 성능 시험장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 의한 연신 성능 시험장치는, 테스트 재료의 단부를 홀딩하는 고정 홀더; 상기 테스트 재료의 외곽부를 홀딩하며, 상기 테스트 재료의 형상 변형에 따라 상기 외곽부의 길이 방향으로 홀딩 영역이 변형되는 탄성 재질로 구성되는 가변 홀더; 및 상기 고정 홀더를 왕복운동시키는 구동부를 포함한다.
일부 실시예에서, 상기 가변 홀더 내부에는 상기 가변 홀더의 길이 방향을 따라 와이어 심이 삽입될 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 와이어 심의 길이는 상기 가변 홀더의 길이보다 긴 것이 바람직하다.
일부 실시예에서, 상기 가변 홀더는 상기 테스트 재료의 외곽을 둘러싸도록 복수개로 구비될 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 고정 홀더 또는 상기 가변 홀더의 왕복운동을 가이드하는 가이드 레일을 포함하는 지지부를 더 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 고정 홀더 및 상기 가변 홀더 중 적어도 하나는 상기 지지부에 지지될 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 구동부는 상기 고정 홀더를 서로 다른 방향으로 왕복운동시킬 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 테스트 재료의 저항 변화를 측정하는 저항측정부, 및 상기 구동부를 제어하는 컨트롤러를 더 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 가변 홀더는 고연신률을 갖는 탄성 폴리머 재질로 구성되는 것이 바람직하다.
일부 실시예에서, 상기 테스트 재료는 메탈 나노와이어 및 카본 나노튜브 중 적어도 하나를 포함하는 플렉서블 전극일 수 있다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 테스트 재료의 외곽부에 테스트 재료의 형상 변형에 따라 외곽부의 길이 방향을 따라 홀딩 영역이 변형되는 탄성 재질로 구성되는 가변 홀더를 구비하여, 테스트 재료의 연신 운동에는 영향을 미치지 않으면서 불필요한 형태 왜곡을 최소화하여 연신 성능을 테스트할 수 있다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 연신 성능 시험장치를 개략적으로 나타낸 도면.
도 2는 및 도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 연신 성능 시험장치를 개략적으로 나타낸 도면들.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세히 설명하도록 한다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 연신 성능 시험장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1a 및 도 1b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 연신 성능 시험장치(10)는 고정 홀더(11), 가변 홀더(13) 및 구동부(15)를 포함한다. 또한, 와이어 심(14), 지지부(17) 및 가이드 레일(18)를 더 포함할 수 있다.
본 실시예의 연신 성능 시험장치(10)는 제1 방향(D1)으로 테스트 재료(TM)를 확장/수축하여 연신 성능을 테스트함을 개시한다.
테스트 재료(TM)는 플렉서블 특성을 갖는 전도성 재질일 수 있으며, 다양한 물질이 혼합된 복합 재료로서 메탈 나노와이어 및 카본 나노튜브 중 적어도 하나를 포함하는 터치 스크린 패널용 또는 투명 디스플레이용 플렉서블 전극일 수 있다.
테스트 재료(TM)는 일반적인 디스플레이 패널의 형상과 유사하고 연신 성능 테스트에 용이한 사각형 형상일 수 있으나, 본 발명이 이에 의해 제한되는 것은 아니며, 연신 방향 및 테스트 재료(TM)를 파지하는 홀더들의 배치 구조에 따라 다양한 크기 및 형상으로 구비될 수 있다.
고정 홀더(11)는 테스트 재료(TM)의 단부를 홀딩한다. 고정 홀더(11)는 필요에 따라 복수개로 구비될 수 있으며, 연신 방향에 따라 테스트 재료(TM)의 일변 또는 모서리 영역에 위치할 수 있다.
본 실시예에서, 테스트 재료(TM)는 제1 방향(D1)으로만 확장 및 수축되고 제1 방향(D1)에 수직하는 제2 방향(D2)으로는 고정되므로, 고정 홀더(11)는 제2 방향(D2)에 평행하는 테스트 재료(TM)의 좌/우 양 변에 장착된다.
즉, 테스트 재료(TM)의 좌변은 제1 고정 홀더(11_1)가 홀딩하고, 상기 좌 변에 대향하는 우변은 제2 고정 홀더(11_2)가 홀딩한다.
고정 홀더(11)는 테스트 재료(TM)의 일 변을 따라 제2 방향(D2)으로 연장되는 직사각형 형상의 압착 평판들을 포함할 수 있으며, 서로 마주보는 압착 평판들 사이에 테스트 재료(TM)를 끼우고, 압착 평판들을 압착시켜 테스트 재료(TM)를 고정시키는 구조를 가질 수 있다.
또한, 상기 압착 평판들은 볼트/너트, 조인트, 및/또는 클램프와 같은 체결 부재들(미도시)에 의해 서로 결합되어 결합 강도를 유지할 수 있다.
고정 홀더(11)의 재질은 테스트 재료(TM)의 변형을 방지하고 수 만회에 이르는 왕복 운동을 수행할 수 있도록 높은 강도와 내구성을 갖는 금속 또는 플라스틱 재질일 수 있다.
고정 홀더(11)의 크기, 형상 및 구조는 필요에 따라 다양하게 변형될 수 있으며, 연신 성능 시험장치(10)에 탈부착이 가능하여 필요에 따라 교체 가능하도록 구성되는 것이 바람직하다.
가변 홀더(13)는 테스트 재료(TM)의 외곽부를 홀딩하며, 테스트 재료(TM)의 형상 변형에 따라 외곽부의 길이 방향을 따라 홀딩 영역이 변형되는 탄성 재질로 구성된다.
본 실시예에서, 테스트 재료(TM)는 제1 방향(D1)으로만 확장 및 수축되므로, 가변 홀더(13)는 제1 방향(D1)에 평행하는 테스트 재료(TM)의 상/하 양 변에 장착된다.
즉, 테스트 재료(TM)의 상변은 제1 가변 홀더(13_1)가 홀딩하고, 상기 상변에 대향하는 하변은 제2 가변 홀더(13_2)가 홀딩한다.
가변 홀더(13)는 테스트 재료(TM)의 일 변을 따라 제1 방향(D1)으로 연장되는 직사각형 형상을 갖되, 테스트 재료(TM)를 파지할 수 있도록 그 단면이 '??'자 형상의 끼움 부재 형상일 수 있다.
또한, 가변 홀더(13)에 테스트 재료(TM)를 끼우고, 가변 홀더(13)의 상하 플랜지를 압착시켜 테스트 재료(TM)를 고정시키는 구조를 가질 수 있다.
다른 실시예로서, 가변 홀더(13)는 전술된 고정 홀더(11)의 구조와 같이, 압착 평판들을 포함하는 구조를 가질 수 있다.
가변 홀더(13)의 재질은 테스트 재료(TM)의 형상 변형에 따라 홀딩 영역이 비례하여 변형되는 탄성 재질 또는 연성 재질이 사용되며, 일례로서, 고연신률과 함께 내구성이 확보되는 탄성 폴리머 재질로 구성되는 것이 바람직하다.
가변 홀더(13)의 크기, 형상 및 구조는 필요에 따라 다양하게 변형될 수 있으며, 연신 성능 시험장치(10)에 탈부착이 가능하여 필요에 따라 교체 가능하도록 구성되는 것이 바람직하다.
종래 기술에 의하면, 테스트 재료(TM)를 연신할 경우 테스트 재료(TM)를 붙잡는 홀더가 없는 부위는 수축되면서 형태가 왜곡될 수 있다.
이러한 형태의 왜곡은 실제 플렉서블 전극 재료의 제품의 적용에서 외곽부가 틀에 의하여 고정되는 경우를 반영할 수 없는 문제점이 있다.
본 발명의 연신 성능 시험장치(10)는 테스트 재료(TM)의 연신 운동에는 영향을 미치지 않으면서 외곽을 전체적으로 붙잡아주는 가변 홀더(13)를 구비하여, 테스트 재료(TM)가 틀에 의하여 고정된 상태를 반영할 수 있다.
그러나, 가변 홀더(13)의 재질은 테스트 재료(TM)의 형상 변형에 따라 홀딩 영역이 비례하여 변형되는 탄성 재질 또는 연성 재질이 사용되므로, 테스트 재료(TM)가 연신 방향뿐만 아니라 연신 방향에 수직하는 방향으로도 쉽게 변형될 수 있다.
와이어 심(14)은 가변 홀더(13)의 길이 방향을 따라 내부에 구비되며, 가변 홀더(13)가 길이 방향에 수직하는 방향으로 구부러지거나 휘지 않도록 하는 기능을 한다.
예를 들면, 가변 홀더(13)가 테스트 재료(TM)의 상/하 양 변에 장착된 상태에서 제1 방향(D1)으로 테스트 재료(TM)의 연신 성능을 테스트할 경우, 테스트 재료(TM)의 상변과 하변은 가변 홀더(13)로 인하여 연신 방향인 제1 방향(D1)으로 쉽게 늘어나면서, 가변 홀더(13)에 삽입된 와이어 심(14)으로 인하여 제2 방향(D2)으로는 쉽게 휘어지지 않는다.
또한, 와이어 심(14)은 가변 홀더(13)가 가변적인 길이를 갖는 점을 고려하여, 수축된 상태의 가변 홀더(13)의 길이보다 긴 것이 바람직하다. 연신 성능 테스트에 의해 가변 홀더(13)가 변형된 상태에서도 와이어 심(14)이 테스트 재료(TM)의 일 변을 커버할 수 있도록, 와이어 심(14)의 길이는 최대화된 상태의 가변 홀더(13)의 길이와 동일한 것이 바람직하다.
구동부(15)는 고정 홀더(11)를 왕복운동시킨다. 테스트 재료(TM)를 홀딩한 고정 홀더(11)의 왕복운동은 테스트 재료(TM)의 연신 테스트가 수행됨을 의미한다.
구동부(15)는 연결 암(16)을 통하여 고정 홀더(11)에 연결될 수 있으며, 복수개의 고정 홀더(11)에 대응하여 구동부(15) 역시 복수개로 마련될 수 있다.
구동부(15)는 연결된 고정 홀더(11)를 서로 다른 방향으로 왕복운동시키는데, 평행하되 서로 반대하는 방향으로 두 개의 구동부(15)가 연신 운동을 수행할 수도 있고, 어느 일측의 고정 홀더(11)가 지지부(17)에 고정된 경우라면, 다른 일측의 고정 홀더(11)만 왕복운동시킬 수 있다.
예를 들면, 테스트 재료(TM)의 좌변은 제1 고정 홀더(11_1)가 홀딩하고 우변은 제2 고정 홀더(11_2)가 홀딩된 상태라면, 제1 고정 홀더(11_1)는 지지부(17)에 고정시키고 구동부(15)가 연결된 제2 고정 홀더(11_2)만 상대적으로 제1 방향(D1)으로 왕복 운동시켜 연신 테스트를 수행할 수 있다.
구동부(15)는 구동력을 제공하는 모터(미도시)와 상기 구동력을 기계적으로 전달하기 위한 기어(미도시)를 포함하여 구성될 수 있으며, 그 외에도 고정 홀더(11)의 왕복운동을 수행하기 위해 다양한 기구적 장치들을 더 포함할 수 있다.
상기 구동부(15)의 종류 및 형태에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아니다.
지지부(17)는 바닥면에 연신 성능 시험장치(10)를 고정시키는 프레임 구조체로서, 고정 홀더(11) 및 가변 홀더(13) 중 적어도 하나를 지지한다.
고정 홀더(11) 및 가변 홀더(13)는 지지부(17) 상에서 움직이도록 설치될 수도 있고, 고정되어 움직이지 않도록 설치될 수도 있다.
상기 지지부(17)는 고정 홀더(11) 또는 가변 홀더(13)의 왕복운동을 가이드하는 가이드 레일(18)을 더 포함하여 구성될 수 있다.
고정 홀더(11) 및 가변 홀더(13)는 연신 방향을 인도하여 주는 가이드 레일(18)에 바퀴 형태의 구조물로 설치될 수 있다.
예를 들면, 가이드 레일(18)은 테스트 재료(TM)의 상/하변에 인접하여 제1 방향(D1)을 따라 구비될 수 있고, 구동부(15)에 연결된 제2 고정 홀더(11_2)는 가이드 레일(18) 위에서 전진 및 후퇴하게 되고, 테스트 재료(TM)는 확장 및 수축되어 연신 운동을 하게 수행하게 된다.
한편, 연신 성능 시험장치(10)는 상기 테스트 재료(TM)의 저항 변화를 측정하는 저항측정부(미도시), 및 상기 구동부(15)를 제어하는 컨트롤러(미도시)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
컨트롤러는 구동부(15)를 제어하여 연신 운동의 일정한 속도와 확장 범위를 조절할 수 있다.
저항측정부는 테스트 재료(TM)의 반복적인 확장 및 수축에 따른 저항 변화를 측정하게 되는데, 연신 성능 시험장치(10)는 상기 저항 변화 외에도 전기적 특성치를 검출할 수 있는 다양한 측정도구가 함께 구비될 수 있다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 테스트 재료(TM)의 외곽부에 테스트 재료(TM)의 형상 변형에 따라 외곽부의 길이 방향을 따라 홀딩 영역이 변형되는 탄성 재질로 구성되는 가변 홀더(13)를 구비하여, 테스트 재료(TM)의 형태의 왜곡을 최소화하면서 연신 성능을 테스트할 수 있다.
도 2는 및 도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 연신 성능 시험장치를 개략적으로 나타낸 도면들이다.
전술한 구성 요소와 동일한 참조 번호를 갖는 구성 요소에 관하여는 모순되지 않는 한 전술한 개시 사항을 참조할 수 있으며, 중복된 설명은 생략하기로 한다.
도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 연신 성능 시험장치(20)는 제1 방향(D1) 및 제2 방향(D2)으로 동시에 테스트 재료(TM)를 확장/수축하여 연신 성능을 테스트함을 개시하고 있다.
여기서, 네 개의 고정 홀더(21_1, 21_2, 21_3, 21_4)는 테스트 재료(TM)의 사각 네 모서리에 각각 장착되고, 고정 홀더(21_1, 21_2, 21_3, 21_4)들은 제1 방향(D1) 과 제2 방향(D2)에 45도 각도를 이루는 대각선 방향으로 왕복 운동을 수행한다.
본 실시예에서 지지부에 고정되는 고정 홀더는 없으며, 모든 고정 홀더(21_1, 21_2, 21_3, 21_4)는 고정되지 않은 상태로 왕복 운동을 수행한다.
도시되지는 않았으나, 복수개의 고정 홀더들(21_1, 21_2, 21_3, 21_4)에 대응하여 구동부 역시 복수개로 마련될 수 있다.
가이드 레일(28)은 테스트 재료(TM)의 네 모서리에 인접하여 대각선 방향을 따라 구비될 수 있고, 각 고정 홀더들(21_1, 21_2, 21_3, 21_4)은 가이드 레일(28) 위에서 전진 및 후퇴하게 되고, 테스트 재료(TM)는 대각선의 네 방향으로 확장 및 수축되어 연신 운동을 하게 수행하게 된다.
이에 따라, 테스트 재료(TM)의 외곽부는 모두 늘어나게 되므로, 가변 홀더(23_1, 23_2, 23_3, 23_4)는 테스트 재료(TM)의 외곽을 이루는 네 변에 모두 장착된다.
상기 가변 홀더들(23_1, 23_2, 23_3, 23_4)에는 각각 와이어 심이 삽입되어 각 가변 홀더들이 길이 방향으로 구부러지거나 휘지 않도록 함은 물론이다.
도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 연신 성능 시험장치(30)는 제1 방향(D1), 제2 방향(D2) 및 제1 방향(D1)과 제2 방향(D2) 사이의 대각선 방향으로 테스트 재료(TM)를 확장/수축하여 연신 성능을 테스트함을 개시한다.
여기서, 네 개의 고정 홀더들(31_1, 31_2, 31_3, 31_4)은 테스트 재료(TM)의 사각 네 모서리에 각각 장착되되, 하나의 제1 고정 홀더(31_1)는 테스트 재료(TM)의 일 모서리를 움직이지 않도록 고정시킨다.
그리고, 나머지 제2 내지 제4 고정 홀더들(31_2, 31_3, 31_4)은 제1 방향(D1), 제2 방향(D2) 및 대각선 방향으로 각각 왕복 운동을 수행한다.
즉, 전술된 실시예들에서는 적어도 한 쌍의 고정 홀더들이 동일 축 선상에서 서로 반대방향으로 왕복 운동이 수행되었으나, 본 실시예에서는 제1 고정 홀더(31_1)가 고정된 상태에서, 제1 고정 홀더(31_1)를 중심으로 방사상으로 제1 방향(D1), 제2 방향(D2) 및 대각선 방향의 서로 다른 세 축 선상에서 왕복 운동이 수행된다.
가이드 레일(38)은 제2 내지 제4 고정 홀더들(31_2, 31_3, 31_4)의 전진 및 후퇴를 가이드하도록 상기 세 방향을 따라 구비될 수 있다.
제1 고정 홀더(31_1)가 고정되어 있다 하여도, 테스트 재료(TM)의 외곽부는 모두 늘어나게 되므로, 가변 홀더(33_1, 33_2, 33_3, 33_4)는 테스트 재료(TM)의 외곽을 이루는 네 변에 모두 장착된다.
상기 가변 홀더들(33_1, 33_2, 33_3, 33_4)에는 각각 와이어 심이 삽입되어 각 가변 홀더들이 길이 방향으로 구부러지거나 휘지 않도록 함은 전술한 실시예들과 동일하다.
본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 변형예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
10: 연신 성능 시험장치 11: 고정 홀더
13: 가변 홀더 14: 와이어 심
15: 구동부 17: 지지부
18: 가이드 레일
TM: 테스트 재료

Claims (10)

  1. 테스트 재료의 단부를 홀딩하는 고정 홀더;
    상기 테스트 재료의 외곽부를 홀딩하며, 상기 테스트 재료의 형상 변형에 따라 상기 외곽부의 길이 방향으로 홀딩 영역이 변형되는 탄성 재질로 구성되는 가변 홀더; 및
    상기 고정 홀더를 왕복운동시키는 구동부를 포함하는 연신 성능 시험장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 가변 홀더 내부에는 상기 가변 홀더의 길이 방향을 따라 와이어 심이 삽입된 것을 특징으로 하는 연신 성능 시험장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 와이어 심의 길이는 상기 가변 홀더의 길이보다 긴 것을 특징으로 하는 연신 성능 시험장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 가변 홀더는 상기 테스트 재료의 외곽을 둘러싸도록 복수개로 구비되는 것을 특징으로 하는 연신 성능 시험장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 고정 홀더 또는 상기 가변 홀더의 왕복운동을 가이드하는 가이드 레일을 포함하는 지지부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연신 성능 시험장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 고정 홀더 및 상기 가변 홀더 중 적어도 하나는 상기 지지부에 지지되는 것을 특징으로 하는 연신 성능 시험장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동부는 상기 고정 홀더를 서로 다른 방향으로 왕복운동시키는 것을 특징으로 하는 연신 성능 시험장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 테스트 재료의 저항 변화를 측정하는 저항측정부, 및 상기 구동부를 제어하는 컨트롤러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연신 성능 시험장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 가변 홀더는 고연신률을 갖는 탄성 폴리머 재질로 구성되는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 연신 성능 시험장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 테스트 재료는 메탈 나노와이어 및 카본 나노튜브 중 적어도 하나를 포함하는 플렉서블 전극인 것을 특징으로 하는 연신 성능 시험장치.


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