KR20150102436A

KR20150102436A - 플렉서블 소재 곡면 합착장치

Info

Publication number: KR20150102436A
Application number: KR1020140024299A
Authority: KR
Inventors: 안성룡
Original assignee: 안성룡
Priority date: 2014-02-28
Filing date: 2014-02-28
Publication date: 2015-09-07
Also published as: KR101619784B1

Abstract

본 발명은 플렉서블(flexible)한 소재를 합착하는데 있어서, 소재의 가압을 기체 분사 압력으로 수행함으로써, 곡면 또는 플렉서블 소재의 전면에 대하여 균일한 압력을 가하고 합착 면에 기포가 발생하지 않는 플렉서블 소재 부착장치에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 플렉서블 소재 부착장치는, 합착되는 양측 소재 또는 어느 일측 소재가 플렉서블한 소재를 합착하는 합착장치에 있어서, 플렉서블한 소재의 외면에 기체 또는 가열된 기체를 분사하여 가압하는 기체 가압 부착수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.

Description

플렉서블 소재 곡면 합착장치{THE APPARATUS FOR ATTACHING THE FLEXIBLE SHEET TO OTHERS}

본 발명은 플렉서블 소재 부착장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 플렉서블(flexible)한 소재를 합착하는데 있어서, 소재의 가압을 기체 분사 압력으로 수행함으로써, 곡면 소재나 플렉서블 소재의 전면에 대하여 균일한 압력을 가하고 합착 면에 기포가 발생하지 않도록 하는 플렉서블 소재 부착장치에 관한 것이다.

최근 스마트폰, 노트북, TV, 곡면형 디스플레이, Wearable Display 등 다양한 정보기기에서는 다양한 종류의 플렉서블 소재를 사용한다. 특히, 터치스크린 패널에서도 플렉서블한 소재를 바탕으로 한 ITO 필름이나 메탈 메쉬(metal mesh) 방식을 이용한 공법의 사용이 급속히 확대되면서 이러한 경향은 더욱 강해지고 있다.

소재 자체가 자유롭게 휘어질 수 있는 성질을 가지는 플렉서블(flexible) 소재는 유사한 성질의 플렉서블 소재나 유리 같은 리지드(rigid)한 소재에 합착되어 사용되는 경우가 대부분이다.

종래에 이렇게 플렉서블 소재를 합착하는 경우에는 도 1a에 도시된 바와 같이, 장착 지그(3) 상에 장착되어 있는 플렉서블 소재(1)의 외면에서 부착면 방향으로 부착 롤러(2)가 수평 이동하면서 가압하여 부착하거나 도 1b에 도시된 바와 같이, 상하의 틀(5, 6)을 만들어 각각의 형틀에 합착 소재(1, 4)를 고정한 후 밀착하여 부착하는 것이 일반적이었다.

이렇게 플렉서블 소재를, 어느 정도 플렉서블하면서 경도를 가진 소재로 이루어지는 부착 롤러(2)로 가압하거나 상하의 틀에서 합착하는 경우에는 플렉서블 소재(1)나 곡면형 소재의 모든 면에 대하여 균일한 압력을 가하기 어려워서 소재 합착면 중에 기포가 존재하거나 합착 면의 간격 균일도와 합착 정밀도가 얻어지지 않는 등의 문제점이 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 플렉서블(flexible)한 소재를 합착하는데 있어서, 소재의 가압을 기체 분사 압력으로 수행함으로써, 곡면 소재나 플렉서블 소재의 전면에 대하여 균일한 압력을 가하고 합착 면에 기포가 발생하지 않는 플렉서블 소재 부착장치를 제공하는 것이다.

전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 플렉서블 소재 부착장치는, 합착되는 양측 소재 또는 어느 일측 소재가 플렉서블한 소재를 합착하는 합착장치에 있어서, 플렉서블한 소재의 외면에 기체 또는 가열된 기체를 분사하여 가압하는 기체 가압 부착수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.

그리고 본 발명의 플렉서블 소재 부착장치에는, 상기 기체 가압 부착수단을 이동시키는 위치 이동수단이 더 구비되는 것이 바람직하다.

또한 본 발명의 플렉서블 소재 부착장치에는, 합착되는 소재를 일측에서 타측 방향으로 이동시키는 소재 공급 수단이 더 구비되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면 쉽게 휘어지는 성질을 가지는 플렉서블 소재에 대하여 합착 과정에서 가압 롤러와 같은 경질 소재로 가압하는 것이 아니라 플렉서블 소재의 모든 면에 대하여 균일하게 부드럽게 가압할 수 있는 기체 분사압력을 이용하여 가압함으로써 쉽게 변형되는 플렉서블 소재를 곡면 소재이나 플렉서블한 소재에 간격 균일도를 유지하면서 기포 없이 효과적으로 합착할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 종래의 플렉서블 소재 합착장치의 구조를 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 소재 합착장치의 구조를 도시하는 도면이다.
도 3은 본 발명이 다른 실시예에 따른 플렉서블 소재 합착장치의 구조를 도시하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 플렉서블 소재 합착장치의 구조를 도시하는 도면이다.
도 5, 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 소재 합착장치를 곡면 소재에 사용한 사용예를 도시한 도면이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다.

본 실시예에 따른 플렉서블 소재 부착장치(100)에는, 기체 가압 부착수단(110)이 구비된다. 물론 상기 플렉서블 소재 부착장치(100)에는 기체 가압 부착수단(110) 이외에도 다양한 구성요소들이 다른 종래의 부착장치와 마찬가지로 구비된다. 이에 대해서는 상세한 설명은 생략한다.

상기 기체 가압 부착수단(110)은 플렉서블한 소재(1)의 외면에 기체 또는 온도 조절된 기체를 분사하여 가압하는 구성요소이다. 이때 온도 조절된 기체 분사를 위하여 기체를 가열 또는 냉각시켜 원하는 온도를 얻을 수 있는 장치가 필요하며, 냉각은 자연 냉각 또는 공냉 이외에도 강제적인 냉각 수단 등의 방법이 있을 수 있다. 즉, 상기 플렉서블 소재(1)의 부착면 반대면인 외면을 부착면 방향으로 가압하되, 물리적 가압이 아닌 기체 분사력으로 가압하는 것이다.

이때 상기 기체 가압 부착수단(110)에 의하여 분사되는 기체는 파티클이 필터에 의하여 제거된 깨끗한 기체이며, 소재에 영향을 미치지 아니하는 기체인 것이 바람직하다. 상기 플렉서블 소재(1)의 부착면 반대면인 외면의 미부착 부분은 진공 또는 그립으로 파지하는 등의 장치(도면에 미도시) 등을 준비하여 플렉서블 소재와 합착되는 다른 일측의 소재가 미리 부착되지 않도록 하는 것이 바람직하다.

또한 상기 기체 가압 부착수단(110)에는 분사되는 기체를 일정한 온도로 조절할 수 있는 가열 및 냉각수단(도면에 미도시)이 더 구비되는 것이 바람직하다. 이렇게 온도가 조절된 기체를 분사하는 경우에는 상기 플렉서블 소재(1)를 더욱 부드럽게 만든 상태에서 가압 및 합착 작업이 이루어지므로 플렉서블 소재를 더욱 확실하게 부착할 수 있는 장점이 있다.

한편 본 실시예에 따른 기체 가압 부착수단(110)에는 도 2에 도시된 바와 같이, 분사되는 기체가 부착 영역 이외의 영역에 분사되지 않도록 가이드 하는 가이드 수단(112)가 더 구비ㅚ는 것이 바람직하다. 또한 상기 기체 가압 부착수단(110)의 후측에는 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 기체 가압 부착수단(110)과 함께 이동하며, 상기 기체 가압 부착수단(110)에서 분사되는 기체를 흡입하여 배출하는 배기수단(114)가 더 구비되는 것이 바람직하다.

또한 합착되는 양측 소재의 일면에만 기체 가압 부착수단(110)이 구비될 경우, 반대편 소재와 밀착된 장착 지그(120)에는 가열 및 냉각 장치(140)가 설치되어 합착되는 양측 소재의 열 변형율을 일치시키는 기능을 수행한다. 즉, 합착되는 양측 소재가 동일한 소재인 경우에는 양측 소재를 동일한 온도로 가열하고 냉각시키도록 제어되고, 합착되는 양측 소재가 상이한 소재인 경우에는 양측 소재의 열팽창율 및 열 수축율을 고려하여 합착 과정에서 동일한 비율로 팽창 및 수축하도록 양측 소재의 온도를 제어하는 것이다.

한편 본 실시예에 따른 기체 가압 부착수단(110)은 도 2에 도시된 바와 같이, 부착되는 양측 소재의 어느 일면에만 구비될 수도 있지만, 도 3에 도시된 바와 같이, 부착되는 양측 소재의 양측에 각각 구비될 수도 있다. 이 경우에는 부착되는 양측 소재가 모두 플렉서블 소재인 경우가 바람직하며, 양측 플렉서블 소재를 모두 기체 압력을 가압하여 균일하게 부착할 수 있는 장점이 있다.

이렇게 합착되는 양측 소재의 양측에 기체 가압 부착수단(110)이 구비되는 경우에도 양측 소재의 열팽창율을 고려한 온도 제어가 이루어진다. 즉, 양측 소재가 상이한 소재인 경우에 합착 과정에서 가열되는 온도에서 상온으로 냉각되면서 이루어지는 열팽창과 열수축에도 불구하고 소재의 변형이 발생하지 않도록 양측 소재의 온도를 독립적으로 제어하는 것이다.

또한 본 실시예에 따른 플렉서블 소재 합착장치에는 위치 이동수단(130)이 더 구비되는 것이 바람직하다. 상기 위치 이동수단(130)은, 도 2, 3에 도시된 바와 같이, 상기 기체 가압 부착수단(110)을 상기 플렉서블 소재의 길이 방향으로 수평 이동 또는 필요에 따라 수직, 상하, 회전 이동시킬 수 있는 구성요소이다. 이렇게 위치 이동수단(130)에 의하여 상기 기체 가압 부착수단(110)을 수평 수직, 상하, 회전 이동시키면서 상기 플렉서블 소재를 스캔하듯이 순차적으로 부착하면 상기 플렉서블 소재의 부착면 중에 기포가 발생할 가능성이 원천적으로 배제되며, 곡면 소재 등 다양한 형상의 소재에 대응할 수 있는 장점이 있다.

물론 상기 위치 이동수단(130)은 상기 기체 가압 부착수단(110) 별로 독립하여 구비되며, 상기 기체 가압 부착수단(110)은 수평, 수직, 상하, 회전 이동시킬 수 있는 다양한 구조를 가질 수 있으며, 예를 들어 도 2, 3에 도시된 바와 같이, 리니어 가이드에 의하여 이동 경로가 안내되는 구조와 모터 등에 의하여 구동되는 구조를 가질 수 있다.

한편 본 실시예에 따른 플렉서블 소재 부착장치는 전술한 바와 같이, 기체 가압 부착수단이 이동하는 것이 아니라, 합착되는 플렉서블 소재가 이동하면서 합착 과정이 진행될 수도 있다. 즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 합착 대상인 플렉서블 소재(1)가 롤투롤(roll to roll) 형태 등의 구조에 의하여 연속적으로 이동하면서 어느 위치에 고정된 상태로 설치되어 있는 기체 가압 부착수단(210, 220) 사이를 통과하면서 합착되는 것이다. 따라서 이러한 경우 플렉서블 소재 부착장치에는, 다양한 구조를 가지며, 합착되는 소재를 일측에서 타측 방향으로 전진 이동시키면서 상기 기체 가압 부착수단(210, 220) 사이로 공급하는 소재 공급 수단(도면에 미도시)이 더 구비되는 것이 바람직하다.

또한 본 실시예에 따른 플렉서블 소재 부착장치(100)에는 도 7a, b에 도시된 바와 같이, 추가 가압 수단(170)이 더 구비될 수도 있다. 상기 추가 가압 수단은 신축성이 있는 부드러운 소재로 이루어진 롤러 또는 브러쉬 등으로 구현할 수도 있으며, 예를 들어 도 7a, b에 도시된 바와 같이, 부드러운 재질로 풍선처럼 기체나 액체의 압력을 조정하여 곡면 형상의 전 표면에 일정한 압력이 가해지도록 하는 구조를 가질 수도 있다. 이렇게 할 경우 상기 기체 가압 부착수단(170)에 의하여 1차적으로 합착된 소재를 접착력을 유지시켜 줄 수 있도록 필요한 압력으로 한번 더 확실하게 부착시켜 주는 역할을 한다.

한편 상기 추가 가압수단(190a)은 도 10a에 도시된 바와 같이, 밀폐된 챔버(192a) 내부에 가합착된 소재를 지지할 수 있는 지지대(194a)를 설치하고, 상기 지지대(194a) 상에 가합된 소재를 반입한 상태에서 기체 공급수단(196a)를 통하여 일정한 온도로 가열된 기체를 일정한 압력으로 상기 밀폐 챔버(192a) 내부로 공급하여 가합착된 소재에 추가적으로 압력을 가하고, 가열하여 합착력을 강화하는 것이 가능하다.

한편 상기 추가 가압수단(190b)은 밀폐 챔버(192b)에 다수개의 가합착된 소재(4)를 반입한 상태에서 챔버(192b) 내부로 일정한 온도로 가열된 기체를 일정한 압력으로 공급하여 추가 가압 및 가열을 수행할 수도 있다.

또한 본 실시예에 따른 플렉서블 소재 부착장치(100)에는 예열 및 냉각 수단(150)과 서냉 수단(160)이 더 구비될 수도 있다. 상기 예열 및 냉각 수단(150)은 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 기체 가압 부착수단(110)의 전방에 설치되며, 합착되는 양측 소재(1)를 소정 예열 온도까지 서서히 가열시키는 구성요소이다. 본 실시예에서 합착되는 양측 소재가 합착과정에서 일정한 온도로 가열되는데, 급격한 가열은 소재에 변형을 초래할 수 있으므로 상기 예열 및 냉각 수단(150)에 의하여 변형을 방지하면서 원하는 온도로 가열하고, 공정 시간을 단축할 수 있는 것이다.

또한 상기 서냉수단(160)은 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 기체 가압 부착수단(110)의 후방에 설치되며, 합착된 소재를 상온으로 서서히 냉각시키는 구성요소이다. 합착 과정에서 가열된 소재를 급격히 냉각시키는 것은 소재의 변형을 초래할 수 있으므로 이를 서서히 냉각시켜 소재 변형을 방지하기 위한 것이다.

한편 본 실시예에 따른 플렉서블 소재 부착장치는 도 5, 6에 도시된 바와 같이, 플렉서블 소재를 곡면 소재에 부착하는 경우에도 적용가능한 장점이 있다.

한편 본 실시예에서 상기 기체 가압 부착 수단(310)은 도 8a 내지 8c에 도시된 바와 같이, 상기 플렉서블 소재(1)의 중앙에서 좌측으로 이동하면서 기체를 분사하는 좌측 이동 가압수단(312)과, 중앙에서 우측으로 이동하면서 기체를 분사하는 우측 이동 가압수단(314)으로 분리되어 구성될 수 있다.

이 경우에는 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 좌측 이동 가압수단(312)과 우측 이동 가압수단(314)은 상기 플렉서블 소재(1)의 중앙에서 서로 엇갈리게 맞물린 구조를 가지며, 이 상태에서 합착 과정이 진행됨에 따라 도 10에 도시된 바와 같이, 좌측 이동 가압수단(312)는 좌측으로 이동하면서 플렉서블 소재(1)를 가압하고, 우측 이동 가압수단(314)는 우측으로 이동하면서 플렉서블 소재(1)를 가압하는 것이다.

이때 각 이동 가압수단에 형성되는 기체 분사 노즐들은 도 11에 도시된 바와 같이, 기체가 분사된 상태에서 분사된 기체가 플렉서블 소재(1)에 도달하는 영역이 오버랩되어 플렉서블 소재(1)의 모든 영역이 분사된 기체에 의하여 가압되는 구조를 가진다.

1 : 플렉서블 소재
100 : 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 소재 부착장치
110 : 기체 가압 부착수단 120 : 장착 지그
130 : 위치 이동수단 140 : 온도조절 수단
150 : 예열 및 냉각 수단 160 : 서냉 수단
170 : 튜브 R : 합착 레진

Claims

합착되는 양측 소재가 플렉서블한 소재를 합착하는 합착장치에 있어서,
플렉서블한 소재의 외면에 기체 또는 가열된 기체를 분사하여 가압하는 기체 가압 부착수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 소재 부착장치.
합착되는 어느 일측 소재가 플렉서블한 소재이고 다른 일측 소재가 곡면 형상을 가진 소재일 경우 합착하는 합착장치에 있어서,
일측의 곡면 형상의 소재에 또 다른 일측의 플렉서블한 소재를 합착할 때 플렉서블한 소재의 외면에 기체 또는 가열된 기체를 분사하여 가압하는 기체 가압 부착수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 곡면 형상 소재에 플렉서블 소재 부착장치.
제1항과 제2항 중 어느 한 항에 있어서,
합착되는 양측 소재의 어느 일측 또는 양측에 설치되며, 합착되는 양측 소재의 열팽창율 또는 열수축율을 반영하여 양측 소재가 동일한 비율로 팽창 또는 수축하도록 양측 소재별로 각각의 특성에 맞게 가압되는 기체온도를 각각 개별로 설정 제어할 수 있도록 온도 제어수단이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 플렉서블 소재 부착장치.
제1항과 제2항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기체 가압 부착수단을 위치 이동시키는 위치 이동수단이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 플렉서블 소재 부착장치.
제1항과 제2항 중 어느 한 항에 있어서,
합착되는 소재를 일측에서 타측 방향으로 이동시키는 소재 공급 수단이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 플렉서블 소재 부착장치.
제1항과 제2항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기체 가압 부착수단의 후방에는,
상기 기체 가압 부착수단에 의하여 1차적으로 가합착된 소재의 접착력을 유지시켜 줄 수 있도록 1차 접합된 소재의 접합에 필요한 온도와 압력으로 한번 더 확실하게 부착시켜 주는 추가 가열 또는 냉각 기능을 갖춘 가압 수단이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 플렉서블 소재 부착장치.
제6항에 있어서, 상기 추가 가압 수단은,
부드러운 재질로 이루어지고, 표면 형상이 접촉시 합착되는 물체의 형성과 동일한 형상으로 변형될 수 있는 튜브 형상을 가지며, 내부로 가열 또는 냉각되어 소재의 합착에 적합한 온도로 조절된 기체나 액체를 주입하여 합착에 필요한 압력이 조절되어 소재 합착시 소재의 전 표면에 대하여 일정한 압력이 가해지는 구조인 것을 특징으로 하는 플렉서블 소재 부착장치.
제1항과 제2항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기체 가압 부착수단의 전방에 설치되며, 합착되는 양측 소재별로 각각의 특성에 맞게 각각 개별로 설정 제어할 수 있으며 소정 온도로 예열하는 예열 수단;
상기 기체 가압 부착수단의 후방에 설치되며, 합착된 양측 소재의 가열된 온도를 서서히 냉각시키는 서냉수단;이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 플렉서블 소재 부착장치.
제1항에 있어서, 상기 기체 가압 부착수단은,
상기 플렉서블 소재의 중앙에서 좌측으로 이동하면서 기체를 분사하는 좌측 이동 가압수단과, 중앙에서 우측으로 이동하면서 기체를 분사하는 우측 이동 가압수단으로 구성되되,
상기 좌측 이동 가압수단과 우측 이동 가압수단은 상기 플렉서블 소재의 중앙에서 서로 엇갈리게 맞물린 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 플렉서블 소재 부착장치.