KR20160070668A - 도전성 박막 폴리우레탄 폼 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 종전의 도전성 폼보다 충격 흡수력 및 복원력이 훨씬 우수한 박막 우레탄 폼 표면에 대해서 도금이 가능한 관능기를 가지는 구조로 형성되어 도전성도 우수하도록 한 도전성 박막 폴리우레탄 폼 및 그 제조방법에 관한 것으로, 다수 개의 통공이 형성되도록 직조된 패브릭층; 마이크로 셀 상태의 하이드로필릭한 폴리우레탄 폼을 패브릭층에 캐스팅시켜 형성된 폼캐스팅층; 및 도금액으로 폼캐스팅층을 도금시켜 형성된 도금층을 포함하는 도전성 박막 폴리우레탄 폼을 제조한다.

Description

도전성 박막 폴리우레탄 폼 및 그 제조방법{Conductive thin poly-urethane foam and manufacturing method thereof}

본 발명의 기술 분야는 도전성 박막 폴리우레탄 폼 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 종전의 도전성 폼보다 충격 흡수력 및 복원력이 훨씬 우수한 박막 우레탄 폼 표면에 대해서 도금이 가능한 관능기를 가지는 구조로 형성되어 도전성도 우수하도록 한 도전성 박막 폴리우레탄 폼 및 그 제조방법에 관한 것이다.

도전성 폼은 일반적으로 마이크로 셀 스펀지(macro cell sponge) 구조로 이루어지며, 모바일(mobile), 게임기, 태블릿(tablet) 등과 같은 소형 스마트(smart) 기기뿐만 아니라, 자동차, 선박, 항공 우주, 국방 분야까지 산업 전 분야에 걸쳐 차폐소재로서 각광받고 있으며, 세계 유수 기업의 제품들이 경쟁하고 있다.

한국등록특허 제10-1226773호(2013.01.21 등록)는 충격흡수 및 전자파 차폐 특성이 우수한 도전성 박막쿠션시트 및 이의 제조방법에 관하여 개시되어 있는데, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름, 부직포, 직조섬유 또는 메쉬층의 일면에 우레탄폼을 발포시켜 일체화시킨 우레탄 메모리폼 발포층을 적층시키는 단계; 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름, 부직포, 직조섬유 또는 메쉬층의 일면에 우레탄폼을 발포시켜 일체화시킨 우레탄 메모리폼 발포층을 적층시킨 후 타공시켜 도전성 선로를 형성시키는 단계; 일체화시킨 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름, 부직포, 직조섬유 또는 메쉬층 및 발포층의 일면 또는 양면에 전해 또는 무전해 도금층을 형성하는 단계 ; 및 전해 또는 무전해 도금층의 일면 또는 양면에 형성된 지문방지 및 내식성 코팅층을 형성하는 단계를 포함하고, 타공된 우레탄 메모리폼 발포층에 전해 또는 무전해 도금층을 형성하기 이전에 화학적 계면 처리 공정을 수행하는 것을 특징으로 한다. 개시된 기술에 따르면, 표면 상태가 양호하고, 전기전도도가 균일하며, 전자파 차폐 효율이 우수하고, 충격흡수, 쿠션성 및 피착재와의 밀착성이 양호하며, 상하통전 성능이 우수한 도전성 박막쿠션시트 및 이의 제조방법을 제공함으로써 스마트폰 및 테블릿 PC 등의 모바일 단말기, LED TV, OLED TV 등의 디지털 TV, 플렉시블 디스플레이 등의 피착재와의 밀착성 향상, 충격흡수 및 전자파 노이즈 접지, ESD 목적으로 활용할 수 있다.

한국등록특허 제10-0936535호(2010.01.05 등록)는 표면 상태가 양호하고, 전기전도도가 균일하며, 전자파 차폐 효율이 우수하고, 쿠션성이 양호한 도전성 탄성 복합 시트의 제조방법에 관하여 개시되어 있다. 개시된 기술에 따르면, 도전성 탄성 복합 시트의 제조 방법으로서, 반응 용기에 폴리우레탄 수지, 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA) 수지, 폴리염화비닐(PVC) 수지 및 폴리에스테르 수지로 이루어진 군으로부터 선택되는 고분자 수지 5∼30 중량%를 투입하고, 이어서 평균 입도가 20 ㎛ 이하이고 탭 밀도(tap density)가 1.5∼3.5 g/㎤인 전도성 필러 20∼50 중량%를 첨가하고, 이어서 소포 및 탈포제 0.1∼0.5 중량%, 레벨링제 0.1∼0.3 중량% 및 습윤 분산제 0.3∼0.5 중량%를 첨가하고, 이어서 톨루엔 10∼30 중량%와 에틸아세테이트 5∼15 중량%를 첨가하여 되는 반응물을 교반 및 분산하고 필터링함으로써 도전성 고분자 페이스트를 조제하는 단계; 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 이형 필름 상에 도전성 고분자 페이스트를 30∼300 ㎛의 두께로 1차 캐스팅하고 50∼120℃의 온도로 건조시킴으로써, 도전성 고분자 시트를 형성시키는 단계; 도전성 고분자 시트 상에 도전성 고분자 페이스트를 10∼100 ㎛의 두께로 2차 코팅함과 동시에, 구리, 니켈, 금, 은, 주석 및 코발트로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 전기전도성이 우수한 금속이 도금된 다공성 스폰지 탄성체와 도전성 고분자 시트를 라미네이팅한 후, 50∼120℃의 온도로 건조시킴으로써 도전성 탄성 복합 시트를 형성시키는 단계; 및 도전성 섬유, 도전성 메쉬, 도전성 부직포, 동박, 알루미늄박 또는 니켈동 도금박의 일면 또는 양면에 도전성 점착 성분이 도포된 도전성 점착 테이프, 또는 무기재 도전성 점착제를 도전성 탄성 복합 시트의 일면 또는 양면에 합지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

한국등록특허 제10-1160589호(2012.06.21 등록)는 내열성, 접착성, 내굴곡성, 및 도전성이 향상된 연성인쇄회로기판의 전자파 차폐용 접착시트 및 이를 포함하는 연성인쇄회로기판에 관하여 개시되어 있는데, 전자파 차폐용 조성물을 건조 및 고화시켜 형성한 전자파 차폐 접착층을 포함하는 접착 시트로서, 전자파 차폐용 조성물은 열경화성 에폭시 수지, 열경화성 우레탄 수지, 도전성 금속 분말 및 경화제가 용매에 분산된 것으로 구성되고, 도전성 금속 분말 함량은 열경화성 에폭시 수지와 열경화성 우레탄 수지의 총합 100중량부 당 100~300중량부이고, 경화제 함량은 열경화성 에폭시 수지와 열경화성 우레탄 수지의 총합 100중량부 당 5~30중량부이고, 열경화성 에폭시 수지 : 열경화성 우레탄 수지의 중량비는 2:3 ~ 1:4이고, 그리고 전자파 차폐용 조성물의 건조 및 고화 온도는 60℃ 이상 내지 115℃ 미만인 것을 특징으로 한다. 개시된 기술에 따르면, 우수한 내열성, 접착성, 내굴곡성, 및 도전성을 보유하여 연성인쇄회로기판의 가공 공정에 신뢰성을 부여하고 연성인쇄회로기판의 접지 특성을 강화시킬 수 있다.

상술한 바와 같이 차폐 및 그라운드(grounding)(즉, 접지) 소재로 사용되고 있는 종래의 도전성 폼은, 마이크로 셀 스펀지 구조의 우레탄 폼으로서, 이러한 종래의 우레탄 폼은 일정 수준으로 압축된 상태로 기기에 적용되는 것이 일반적인데, 이 과정에서 영구적인 압축이 진행되며, 향후 압축 이완 시 복원률이 10% 이하 수준으로 매우 열악한 것으로 알려지고 있다.

종래 기술에서 사용되어 왔던 폼/패브릭 본딩(foam/fabric bonding) 제품의 경우, 다이 커트(die-cut) 시 절단면의 버어(burr)로 인해 제품의 외관을 해칠 뿐만 아니라, 절단 잔사의 이탈로 인해 작업장 분진 발생 및 제품의 단락을 초래하는 문제점을 야기한다.

이와 같은 문제점은 세계 어느 제품에서도 동일하게 나타나고 있는 공통 사항인데, 이러한 문제점은 제품의 수명 단축과 성능 저하를 초래한다. 뿐만 아니라 제품의 수리 등으로 인한 분리 후 재조립 시 제품이 원상태로 복원되지 않아 고가의 부속품을 교체해야 하는 경우도 자주 발생된다.

이러한 문제의 개선 요구는 오래전부터 계속 되어왔으나 기존 마이크로 셀 스펀지 구조의 폼에 도금으로 진행되는 현 제품으로는 큰 기공 구조와 낮은 밀도, 열악한 기계적 강도 등에서 구조적으로 복원률의 개선을 기대하기 힘든 상황이다. 따라서 이러한 문제의 개선을 위해서는 폼 자체의 구조가 변경되어야 하고, 이에 따른 폼의 생산 기술 및 도금 기술이 함께 개발되어야 할 것으로 예상되므로, 이에 대한 기술 개발이 필요한 실정이다.

한국등록특허 제10-1226773호 한국등록특허 제10-0936535호 한국등록특허 제10-1160589호

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 전술한 바와 같은 문제점 내지는 필요성을 해결하기 위한 것으로, 종전의 도전성 폼보다 충격 흡수력 및 복원력이 훨씬 우수한 박막 우레탄 폼 표면에 대해서 도금이 가능한 관능기를 가지는 구조로 형성되어 도전성도 우수하도록 한 도전성 박막 폴리우레탄 폼 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.

상술한 과제를 해결하는 수단으로는, 본 발명의 한 특징에 따르면, 다수 개의 통공이 형성되도록 직조된 패브릭층; 마이크로 셀 상태의 하이드로필릭한 폴리우레탄 폼을 상기 패브릭층에 캐스팅시켜 형성된 폼캐스팅층; 및 도금액으로 상기 폼캐스팅층을 도금시켜 형성된 도금층을 포함하는 도전성 박막 폴리우레탄 폼을 제공한다.

일 실시 예에서, 상기 패브릭층은, 테이프부착장치에 의해 일면에 테이프를 부착시켜 폼캐스팅장치로 피딩되는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 패브릭층은, 직조 섬유로 된 지지층인 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 패브릭층은, 천연 혹은 인조 섬유를 직조하여 형성될 경우에 그 사이사이에 다수 개의 통공들이 형성되는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 패브릭층은, 상기 폼캐스팅층 형성 시에 마이크로 셀 상태의 하이드로필릭한 폴리우레탄 폼이 상기 통공을 통해 흘러들어오게 하여, 양면에 상기 폼캐스팅층을 형성하도록 하는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 패브릭층은, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름, 부직포, 메쉬시트 중 적어도 하나 또는 그 이상으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 폼캐스팅층은, 폼캐스팅장치에 의해 오픈 셀 상태의 하이드로필릭한 폴리우레탄 폼을 상기 패브릭층의 다른 일면에 캐스팅시켜 형성되어 캐스팅 원단을 생성하도록 하는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 폼캐스팅층은, 상기 폴리우레탄 폼이 상기 패브릭층의 일면에 캐스팅될 때, 상기 통공을 통해 상기 패브릭층의 다른 일면으로도 흘러들어가, 상기 패브릭층의 양면에 캐스팅되어 캐스팅 원단을 얻도록 하는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 폼캐스팅층은, 상기 마이크로 셀의 크기가 상기 통공의 크기보다 작도록 형성되는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 폼캐스팅층은, 폼캐스팅장치에 의해 폴리우레탄 폼이 상기 패브릭층에 캐스팅된 후에 건조장치에 의해서 건조되는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 폼캐스팅층은, 상기 폴리우레탄 폼에 형성되어 있는 마이크로 셀이 부식액으로 부식되는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 폼캐스팅층은, 상기 도금층 형성 시에 부식된 마이크로 셀에 도금액으로 채워 도전라인이 형성되는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 부식된 마이크로 셀은, 상기 도금층 형성 시에 전해 또는 무전해 도금액을 끌어들여 표면이 균일하면서 전기 전도성이 우수한 도금 완성품을 얻도록 하는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 폼캐스팅층은, 50~1000㎛ 정도의 두께를 가지는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 폼캐스팅층은, 상기 패브릭층의 두께보다 얇은 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 도금층은, 도금장치에 의해서 전해 또는 무전해 도금액으로 상기 폼캐스팅층을 도금시켜 형성되어 도금 완성품을 생성하도록 하는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 도금층은, 전해 또는 무전해 도금액이 상기 캐스팅 원단의 일면에 도금될 때, 부식된 마이크로 셀을 통해 상기 캐스팅 원단의 다른 일면으로도 흘러들어가, 상기 캐스팅 원단의 양면에 도금되어 도금 완성품을 얻도록 하는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 도금층은, 구리, 니켈, 금, 은, 주석, 알루미늄, 스테인리스 스틸 및 코발트로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 전기 전도성이 우수한 금속이 1 이상의 층을 형성하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 도금층은, 1차적으로 니켈층을 형성하고 그 니켈층 위에 구리층을 형성하며, 다시 구리층 위에 니켈층과 구리층을 반복 형성하는 방식으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 도전성 박막 폴리우레탄 폼은, 상기 도금층을 외부로부터 보호하기 위한 보호층을 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 보호층은, 에폭시수지, 불포화 폴리에스테르, 알킬, 알키드수지, 우레탄수지, 에보나이트, 요소수지, 멜라민수지, 페놀수지 중 적어도 하나 또는 그 이상으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 도전성 박막 폴리우레탄 폼은, 상기 폼캐스팅층에 함침시켜 형성된 서브 패브릭층을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 서브 패브릭층은, 건조장치에 의해서 상기 폼캐스팅층을 건조시키기 전에, 함침장치에 의해서 상기 폼캐스팅층에 함침시켜 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 한 특징에 따르면, 테이프부착장치가 다수 개의 통공이 형성되도록 직조된 패브릭층을 공급받음과 동시에 테이프를 공급받아 상기 패브릭층의 일면에 상기 테이프를 부착시키는 단계; 폼캐스팅장치가 상기 테이프가 부착된 패브릭층을 피딩받음과 동시에 마이크로 셀 상태의 하이드로필릭한 폴리우레탄 폼을 공급받아, 상기 테이프가 부착된 패브릭층의 다른 일면에 상기 폴리우레탄 폼을 캐스팅시켜 폼캐스팅층을 형성하여, 캐스팅 원단을 생성시키는 단계; 부식장치가 상기 캐스팅 원단을 전달받음과 동시에 부식액을 공급받아 상기 부식액으로 상기 마이크로 셀을 부식시키는 단계; 및 도금장치가 상기 마이크로 셀이 부식된 캐스팅 원단을 전달받음과 동시에 도금액을 공급받아, 상기 도금액으로 상기 마이크로 셀이 부식된 캐스팅 원단을 도금시켜 도금층을 형성하여, 도금 완성품을 생성시키는 단계를 포함하는 도전성 박막 폴리우레탄 폼의 제조방법을 제공한다.

본 발명의 효과로는, 종전의 도전성 폼보다 충격 흡수력 및 복원력이 훨씬 우수한 박막 우레탄 폼 표면에 대해서 도금이 가능한 관능기를 가지는 구조로 형성되어 도전성도 우수하도록 한 도전성 박막 폴리우레탄 폼 및 그 제조방법을 제공함으로써, 오픈 셀(open cell) 구조의 폼(foam)으로 충격 흡수 및 복원력의 저하 없이 상하 도금 진행이 가능하며, 또한 인장 특성을 부가하기 위한 폼과 패브릭(fabric) 일체형 폼캐스팅(foam casting)으로 폼이 패브릭 전체 원사 외부를 감싼 형태로 형성되어 절단 잔사가 거의 발생하지 않으며 절단면의 버어(burr)의 발생도 최소화할 수 있다는 것이다.

본 발명에 의하면, 마이크로 셀 구조의 도전성 폼으로 고밀도 박막 폼의 우수한 충격 흡수 및 복원률을 유지하면서 높은 전기 전도성을 가지도록 함으로써, 종래 마이크로 셀 스펀지 구조의 도전 폼을 대체할 뿐만 아니라, 우수한 충격 흡수와 전기 전도성의 두 가지 기능을 물성의 저하 없이 제품의 사용 수명까지 안정적으로 제공할 수 있는 효과를 가진다. 또한, 충격 흡수와 차폐가 동시에 구현 가능한 하이브리드 소재로서 제품의 소형 경량화 요구에 충분히 만족할 수 있는 효과도 가진다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 도전성 박막 폴리우레탄 폼을 설명하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 도전성 박막 폴리우레탄 폼을 설명하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 도전성 박막 폴리우레탄 폼의 제조방법을 설명하는 순서도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시 예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시 예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시 예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.

본 발명에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.

"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.

이제 본 발명의 실시 예에 따른 도전성 박막 폴리우레탄 폼 및 그 제조방법에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 도전성 박막 폴리우레탄 폼을 설명하는 도면이며, 도 2는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 도전성 박막 폴리우레탄 폼을 설명하는 도면이다.

도 1을 참조하면, 도전성 박막 폴리우레탄 폼(100)은, 패브릭(fabric)층(110), 폼캐스팅(foam casting)층(120), 도금층(130)을 포함한다.

패브릭층(110)은, 다수 개의 통공이 형성되도록 직조되는 직조 섬유층으로서, 롤링장치 등으로 구비된 테이프부착장치(설명의 편의상으로 도면에는 도시하지 않음)에 의해 일면에 테이프(예를 들어, 투명테이프 등)를 부착시켜 폼캐스팅장치로 피딩(feeding)된다.

일 실시 예에서, 패브릭층(110)은, 직조된 상태의 매우 촘촘한 천을 가리키는 직조 섬유층으로서, 본 실시 예에 따른 도전성 박막 폴리우레탄 폼(100)의 지지층으로 활용된다.

일 실시 예에서, 패브릭층(110)은, 천연 혹은 인조 섬유를 매우 촘촘한 상태로 직조하여 형성될 경우에, 그 사이사이에 다수 개의 통공들이 형성되어질 수 있다.

일 실시 예에서, 패브릭층(110)에 형성되는 통공들은, 폼캐스팅층(120) 형성 시에 마이크로 셀(즉, 오픈 셀) 상태의 하이드로필릭(Hydrophilic)한 폴리우레탄 폼이 흘러들어오게 하여, 패브릭층(110)의 양면에 폼캐스팅층(120)을 형성하도록 해 줄 수 있다.

일 실시 예에서, 패브릭층(110)은, 천연 혹은 인조 섬유를 매우 촘촘한 상태로 직조한 직조 섬유층을 의미하지만, 이 외에도 직조 섬유층으로 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름, 부직포, 메쉬시트 등 중에서 적어도 하나 또는 그 이상도 될 수 있는데, 이들에는 공히 다수 개의 통공들이 형성될 수 있기 때문이다.

폼캐스팅층(120)은, 폼캐스팅장치에 의해 마이크로 셀(즉, 오픈 셀) 상태의 하이드로필릭한 폴리우레탄 폼을 패브릭층(110)의 다른 일면에 캐스팅시켜 형성되어 캐스팅 원단을 생성하도록 한다.

일 실시 예에서, 폼캐스팅층(120)은, 폴리우레탄 폼이 폼캐스팅장치에 의해 패브릭층(110)의 다른 일면에 캐스팅될 때, 해당 캐스팅되는 폴리우레탄 폼이 패브릭층(110)에 형성되어 있는 통공을 통해 테이프가 부착되어 있는 패브릭층(110)의 일면으로도 흘러들어가 패브릭층(110)의 일면에도 캐스팅되도록 하며, 이에 폴리우레탄 폼이 패브릭층(110)의 양면에 캐스팅되도록 하여, 패브릭층(110)의 양면에 형성되어, 하이드로필릭한 캐스팅 원단을 얻도록 할 수 있다. 여기서, 폼캐스팅층(120)에 형성되어 있는 마이크로 셀(즉, 오픈 셀)의 크기는 패브릭층(110)에 형성되어 있는 통공의 크기보다 매우 작으며, 이에 패브릭층(110)에 형성되어 있는 통공으로 흘러들어간 폴리우레탄 폼에 다수 개의 마이크로 셀(즉, 오픈 셀)이 형성될 수 있다.

일 실시 예에서, 폼캐스팅층(120)은, 폼캐스팅장치에 의해 폴리우레탄 폼이 패브릭층(110)에 캐스팅된 후에 열풍기, 송풍기, 건조기 등과 같은 건조장치에 의해서 건조될 수도 있다.

일 실시 예에서, 폼캐스팅층(120)은, 상술한 바와 같이 얻을 수 있는 캐스팅 원단의 폼캐스팅층(120)(즉, 폴리우레탄 폼)에 형성되어 있는 마이크로 셀(즉, 오픈 셀)(또는, 패브릭층(110)에 형성되어 있는 통공 내의 폴리우레탄 폼에 형성되어 있는 마이크로 셀(즉, 오픈 셀))이 부식장치에 의해서 부식액으로 부식될 수 있다.

일 실시 예에서, 상술한 부식된 마이크로 셀(즉, 오픈 셀)은, 도금장치에 의한 도금층(130) 형성 시에 흘러들어오는 도금액으로 채워질 수 있으며, 이에 따라 도전라인을 이룰 수 있어 상하 통전이 가능하도록 해 줄 수 있다. 참고로, 전술한 한국등록특허 제10-1226773호 등에 개시된 종래기술의 경우, 발포층을 형성한 이후에 그 발포층에 타공을 해야 했기 때문에 타공 공정이 더 필요할 수밖에 없으며, 이로 인해 공정 증가에 의한 비용 상승 문제 혹은 생산성 하락 문제 등을 야기했다. 하지만, 본 실시예의 경우에는 마이크로 셀(즉, 오픈 셀) 상태의 하이드로필릭한 폴리우레탄 폼을 패브릭층(110)의 일면에 캐스팅시켜 폼캐스팅층(120)을 형성할 수 있는데, 이러한 폼캐스팅층(120)에는 마이크로 셀(즉, 오픈 셀)이 형성되기 때문에, 종전처럼 타공 공정을 진행할 필요가 없다. 따라서 공정이 종래보다 간편해질 수 있기 때문에 비용을 감소시킬 수 있음은 물론 단위 시간당 생산성 향상을 이끌어낼 수 있다. 실제, 타공 공정을 줄이는 것은 혁신적인 기술사항이기 때문에 단순 기술로서 간과되어서는 아니 된다.

일 실시 예에서, 상술한 부식된 마이크로 셀(즉, 오픈 셀)은, 미세한 구멍으로서, 인간의 머리카락보다도 수천 배나 작은 크기를 가지며, 도금장치에 의한 도금층(130) 형성 시에 전해 또는 무전해 도금액을 끌어들임으로써, 표면이 균일하면서 전기 전도성이 우수한 도금 완성품을 얻도록 할 수 있다.

일 실시 예에서, 폼캐스팅층(120)은, 스마트폰, 태블릿 PC 등의 모바일 단말기, LED TV, OLED TV 등의 디지털 TV, 플렉시블 디스플레이 등과 같은 피착재와의 밀착성을 향상시키는 역할을 할 수 있으며, 또한 50~1000㎛ 정도의 두께를 가지며, 패브릭층(110)의 두께보다 얇을 수 있으나 이의 수치와 조건에 본 발명의 권리범위가 제한될 수 없음을 잘 이해해야 한다.

도금층(130)은, 전해 또는 무전해 도금층으로서, 도금장치에 의해서 도금액으로 폼캐스팅층(120)(즉, 캐스팅 원단)(일면)을 도금시켜 형성되어 도금 완성품을 생성하도록 한다.

일 실시 예에서, 도금층(130)은, 전해 또는 무전해 도금액이 도금장치에 의해서 캐스팅 원단의 일면(즉, 폼캐스팅층(120))에 도금될 때, 해당 도금되는 도금액이 캐스팅 원단에서 부식된 마이크로 셀(즉, 오픈 셀)을 통해 테이프가 부착되어 있는 캐스팅 원단의 다른 일면(즉, 다른 폼캐스팅층(120))으로도 흘러들어가 캐스팅 원단의 다른 일면에도 도금되도록 하여, 이에 도금액이 캐스팅 원단의 양면에 도금되어, 도금 완성품을 얻도록 할 수 있다.

일 실시 예에서, 도금층(130)은, 캐스팅 원단에서 부식된 마이크로 셀(즉, 오픈 셀)을 통해 도전라인을 이룰 수 있다. 즉, 도금액이 도금장치에 의해서 캐스팅 원단의 일면에 도금되어 도금층(130)을 형성할 때, 캐스팅 원단에서 부식된 마이크로 셀(즉, 오픈 셀)에 흘러들어가 채워지게 됨으로써, 도전라인을 이룰 수 있다.

일 실시 예에서, 도금층(130)은, 전자파 차폐의 역할을 수행하도록 하기 위해서, 전해 또는 무전해 도금액이 캐스팅 원단에서 부식된 마이크로 셀(즉, 오픈 셀)로 충전되면서, 캐스팅 원단(즉, 폼캐스팅층(120))의 양면에 형성될 수 있다.

일 실시 예에서, 도금층(130)은, 구리, 니켈, 금, 은, 주석, 알루미늄, 스테인리스 스틸(stainless steel) 및 코발트로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 전기 전도성이 우수한 금속이 1 이상의 층을 형성하여 이루어질 수 있다. 예를 들어, 피착재와의 부착력 향상을 위해서, 먼저 1차적으로 니켈층을 형성하고 그 니켈층 위에 구리층을 형성하며, 다시 구리층 위에 니켈층과 구리층을 반복 형성하는 방식으로, 도금층(130)이 형성될 수도 있다.

일 실시 예에서, 도금층(130)은, 구리층의 경우에 전기 전도성을 향상시킬 수 있는데 반해 구리층에서는 산화가 쉽게 일어나기 때문에 이온화 경향에 따라 산화가 적게 일어나는 니켈층을 그 위에 형성시키는 것이 바람직한 것이다.

상술한 바와 같은 구성을 가진 도전성 박막 폴리우레탄 폼(100)은, 종전의 도전성 폼보다 충격 흡수력 및 복원력이 훨씬 우수한 박막 우레탄 폼 표면에 대해서 도금이 가능한 관능기를 가지는 구조로 형성되어 도전성도 우수하도록 함으로써, 오픈 셀 구조의 폴리우레탄 폼으로 폼캐스팅층(120)을 형성시켜 충격 흡수 및 복원력의 저하 없이 상하 도금 진행이 가능하며, 또한 인장 특성을 부가하기 위한 폼과 패브릭 일체형 폼캐스팅에 의한 캐스팅 원단에 있어서, 폼캐스팅층(120)이 패브릭층(110)의 전체 원사 외부를 감싼 형태로 형성되어 절단 잔사가 거의 발생하지 않으며 절단면의 버어(burr)의 발생도 최소화할 수 있다.

상술한 바와 같은 구성을 가진 도전성 박막 폴리우레탄 폼(100)은, 마이크로 셀 구조의 도전성 폼(즉, 폴리우레탄 폼)으로 폼캐스팅층(120)을 패브릭층(110) 위에 형성시켜 고밀도 박막 폼의 우수한 충격 흡수 및 복원률을 유지하면서 높은 전기 전도성을 가지도록 함으로써, 종래 마이크로 셀 스펀지 구조의 도전 폼을 대체할 뿐만 아니라, 우수한 충격 흡수와 전기 전도성의 두 가지 기능을 물성의 저하 없이 제품의 사용 수명까지 안정적으로 제공할 수 있으며, 또한 충격 흡수와 차폐가 동시에 구현 가능한 하이브리드 소재로서 제품의 소형 경량화 요구에 충분히 만족할 수도 있다.

일 실시 예에서, 상술한 바와 같은 구성을 가진 도전성 박막 폴리우레탄 폼(100)은, 도금층(130)의 외부에 이를 보호하기 위한 보호층(설명의 편의상으로 도면에는 도시하지 않음)을 더 구비할 수도 있다. 여기서, 보호층은, 에폭시수지, 불포화 폴리에스테르, 알킬, 알키드수지, 우레탄수지, 에보나이트, 요소수지, 멜라민수지, 페놀수지 등 중에서 적어도 하나 또는 그 이상을 도금층(130)의 외부에 얇게 도포하여 도금층(130)을 보호하는 것이 바람직한데, 이런 경우에 도금층(130)이 손상되거나 부식되는 것을 예방할 수 있다.

상술한 바와 같은 구성을 가진 도전성 박막 폴리우레탄 폼(100)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 서브 패브릭층(140)을 더 포함할 수 있다. 여기서, 서브 패브릭층(140)은, 직조 섬유층으로서, 건조장치에 의해서 폼캐스팅층(120)이 패브릭층(110)의 양면에 형성된 캐스팅 원단을 건조시키기 전에, 함침장치에 의해서 캐스팅 원단의 일면에 형성된 폼캐스팅층(120)에 함침시켜 형성될 수 있다.

일 실시 예에서, 상술한 바와 같은 구성을 가진 도전성 박막 폴리우레탄 폼(100)은, 함침장치에 의해서 캐스팅 원단의 다른 일면에 형성된 폼캐스팅층(120)에 함침시켜 다른 서브 패브릭층(설명의 편의상으로 도면에는 도시하지 않음)도 형성될 수 있다.

일 실시 예에서, 상술한 바와 같은 구성을 가진 도전성 박막 폴리우레탄 폼(100)은, 폼캐스팅장치에 의해 마이크로 셀(즉, 오픈 셀) 상태의 하이드로필릭한 폴리우레탄 폼을 서브 패브릭층(140) 또는 다른 서브 패브릭층에 캐스팅시켜 형성되어 더 두꺼운 캐스팅 원단을 생성하도록 한 다른 폼캐스팅층(설명의 편의상으로 도면에는 도시하지 않음)을 더 포함할 수도 있다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 도전성 박막 폴리우레탄 폼의 제조방법을 설명하는 순서도이다.

도 3을 참조하면, 우선 롤링장치 등으로 구비된 테이프부착장치에서는, 패브릭층공급장치로부터 패브릭층(110)을 공급받음과 동시에 테이프공급장치로부터 테이프(예를 들어, 투명테이프 등)를 공급받아 해당 공급되는 패브릭층(110)의 일면에 테이프를 부착시켜 주게 된다(S301).

상술한 단계 S301에서 패브릭층(110)의 일면에 테이프를 부착한 다음에, 테이프부착장치에서는, 해당 테이프가 부착된 패브릭층(110)을 폼캐스팅장치로 피딩(feeding)해 주게 된다. 이에, 폼캐스팅장치에서는, 테이프부착장치로부터 해당 테이프가 부착된 패브릭층(110)을 피딩받음과 동시에 폼공급장치로부터 마이크로 셀(즉, 오픈 셀) 상태의 하이드로필릭(Hydrophilic)한 폴리우레탄 폼을 공급받아, 해당 피딩되는 패브릭층(110)의 다른 일면에 해당 공급되는 폴리우레탄 폼을 캐스팅(casting)시켜 폼캐스팅층(120)을 형성하여, 캐스팅 원단을 생성시켜 주게 된다(S302).

상술한 단계 S302에 있어서, 폴리우레탄 폼을 패브릭층(110)의 다른 일면에 캐스팅할 때, 해당 캐스팅되는 폴리우레탄 폼이 패브릭층(110)에 형성되어 있는 통공을 통해 테이프가 부착되어 있는 패브릭층(110)의 일면으로도 흘러들어가 패브릭층(110)의 일면에도 캐스팅되게 된다. 이에, 폴리우레탄 폼이 패브릭층(110)의 양면에 캐스팅되어, 패브릭층(110)의 양면에 폼캐스팅층(120)을 형성시켜 하이드로필릭한 캐스팅 원단을 얻을 수 있다.

상술한 단계 S302에 있어서, 열풍기, 송풍기, 건조기 등과 같은 건조장치에서는, 폼캐스팅장치로부터 폼캐스팅층(120)이 패브릭층(110)의 양면에 형성된 캐스팅 원단을 공급받아 건조시켜 줄 수도 있다.

상술한 단계 S302에서 캐스팅 원단을 생성시켜 준 다음에, 폼캐스팅장치에서는, 해당 생성시킨 캐스팅 원단을 부식장치로 전달해 주게 된다. 이에, 부식장치에서는, 폼캐스팅장치로부터 캐스팅 원단을 전달받음과 동시에 부식액공급장치로부터 부식액을 공급받아 해당 공급되는 부식액을 해당 전달되는 캐스팅 원단에 공급시켜, 해당 공급되는 부식액이 캐스팅 원단의 폼캐스팅층(120)에 형성되어 있는 마이크로 셀(즉, 오픈 셀)(또는, 패브릭층(110)에 형성되어 있는 통공 내의 마이크로 셀(즉, 오픈 셀))을 부식시켜 주게 된다(S303). 이때, 마이크로 셀(즉, 오픈 셀)을 부식시켜 주기 때문에, 폼캐스팅층(120)의 물성에 영향을 많이 끼치지 않을 뿐만 아니라 우수한 탄성력을 유지할 수 있으며, 또한 도금액에 대한 우수한 흡착력을 제공할 수도 있다.

상술한 단계 S303에서 마이크로 셀(즉, 오픈 셀)을 부식시켜 준 다음에, 부식장치에서는, 해당 마이크로 셀(즉, 오픈 셀)을 부식시킨 캐스팅 원단을 도금장치로 전달해 주게 된다. 이에, 도금장치에서는, 부식장치로부터 마이크로 셀(즉, 오픈 셀)이 부식된 캐스팅 원단을 전달받음과 동시에 도금액공급장치로부터 도금액을 공급받아, 해당 공급되는 도금액으로 해당 전달되는 캐스팅 원단(즉, 폼캐스팅층(120)의 일면)을 도금시켜, 도금층(130)을 형성하여, 도금 완성품을 생성시켜 주게 된다(S304).

상술한 단계 S304에 있어서, 도금액으로 캐스팅 원단의 일면을 도금할 때, 해당 도금되는 도금액이 캐스팅 원단에서 부식된 마이크로 셀(즉, 오픈 셀)을 통해 테이프가 부착되어 있는 캐스팅 원단의 다른 일면으로도 흘러들어가 캐스팅 원단의 다른 일면에도 도금되게 된다. 이에, 도금액이 캐스팅 원단의 양면에 도금되어, 캐스팅 원단의 양면에 도금층(130)을 형성시켜 도금 완성품을 얻을 수 있다.

일 실시 예에 있어서, 롤링장치 등으로 구비된 테이프제거장치에서는, 상술한 단계 S302에서 캐스팅 원단을 생성시켜 준 다음에, 또는 상술한 단계 S303에서 마이크로 셀(즉, 오픈 셀)을 부식시켜 준 다음에, 또는 상술한 단계 S304에서 도금 완성품을 생성시켜 준 다음에, 상술한 단계 S301에서 일면에 부착시켜 준 테이프를 제거해 줄 수도 있다.

상술한 바와 같은 구성을 가진 도전성 박막 폴리우레탄 폼(100)의 제조방법은, 상술한 단계 S302에서 폼캐스팅층(120)이 패브릭층(110)의 양면에 형성된 캐스팅 원단을 건조시키기 전에, 함침장치에서는, 폼캐스팅장치로부터 폼캐스팅층(120)이 패브릭층(110)의 양면에 형성된 캐스팅 원단을 공급받음과 동시에 서브패브릭층공급장치로부터 서브 패브릭층(140)을 공급받아, 해당 공급되는 캐스팅 원단의 일면에 형성된 폼캐스팅층(120)에 해당 공급되는 서브 패브릭층(140)을 함침시켜 주는 제1 함침단계를 더 구비할 수도 있다.

일 실시 예에서, 함침장치에서는, 제2 함침단계로, 폼캐스팅장치로부터 공급되는 캐스팅 원단의 다른 일면에 형성된 폼캐스팅층(120)에도 다른 서브 패브릭층을 함침시켜 줄 수도 있으며, 이에 상술한 단계 S302에서 생성시킨 캐스팅 원단보다 두꺼운 캐스팅 원단을 생성시켜 줄 수 있다.

일 실시 예에서, 상술한 바와 같은 구성을 가진 도전성 박막 폴리우레탄 폼(100)의 제조방법은, 상술한 제1 함침단계 또는 상술한 제2 함침단계와 함께, 폼캐스팅장치에 의한 다른 폼캐스팅층을 더 형성시켜 줄 수도 있다.

이와 같은 구조와 작용을 갖는 본 실시예에 따르면, 종전의 도전성 폼보다 복원력이 훨씬 우수할 뿐만 아니라 표면도금이 가능하며, 버어와 분진 발생이 최소화될 수 있게 된다.

첫째, 본 실시예에 따른 도전성 박막 폴리우레탄 폼(100)은 종전의 도전성 폼보다 복원력이 훨씬 우수하다. 즉, 마이크로 셀 구조로 종전의 도전성 폼보다 복원력이 훨씬 우수해질 수 있다.

둘째, 표면도금, 즉 상하면의 도금이 가능하다. 즉, 본 실시예의 도전성 박막 폴리우레탄 폼(100)은 충격 흡수 및 복원력의 저하 없이도 상하면의 도금 진행이 가능한 오픈 셀(open cell) 구조이다.

셋째, 버어(burr)와 분진 발생이 최소화될 수 있는 인장 특성을 갖는다. 앞서 기술한 것처럼 기존에 사용되어 왔던 폼/패브릭 본딩(foam/fabric bonding) 제품의 경우, 다이 커트(die-cut) 시 절단면의 버어(burr)로 인해 제품의 외관을 해칠 뿐만 아니라 절단 잔사의 이탈로 인해 작업장 분진 발생 및 제품의 단락을 초래하여 왔다. 하지만, 본 실시예의 도전성 박막 폴리우레탄 폼(100)은 구조적인 특징으로 인해 잔사가 거의 발생되지 않으며, 절단면의 버어(burr) 역시 발생되지 않는다.

종합해 보면, 기존의 마이크로 셀 스펀지(macro cell sponge) 구조의 도전성 폼은 비교적 우수한 전기 전도성에 비해 분진 발생으로 인한 단락의 위험뿐만 아니라 높은 영구 압축률로 인해 제품의 장기 신뢰성에 큰 단점이 있어 왔다. 하지만, 전술한 바와 같은 구조적인 특징을 갖는 본 실시예에 따른 도전성 박막 폴리우레탄 폼(100)은 마이크로 셀 구조의 도전성 폼으로서 기존 고밀도 박막 폼의 우수한 충격 흡수 및 복원률을 그대로 유지하면서도 높은 전기 전도성을 제공할 수 있다. 따라서 기존의 마이크로 셀 스펀지 구조의 도전성 폼을 대체할 수 있을 뿐만 아니라 우수한 충격 흡수로 충격 흡수와 전기 전도성의 두 가지 기능을 물성 저하 없이, 또한 기기의 사용 수명까지 안정적으로 구현이 가능하다. 그리고 제품의 소형/경량화 요구로 인해 더욱 박막의 소재를 찾는 설계 단계에서 충격 흡수와 차폐가 동시에 구현 가능한 하이브리드 소재로서의 사용 가치는 충분할 것으로 예상된다.

이상, 본 발명의 실시 예는 상술한 장치 및/또는 운용방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시 예의 구성에 대응하는 기능을 실현하기 위한 프로그램, 그 프로그램이 기록된 기록 매체 등을 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시 예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다. 이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

100: 도전성 박막 폴리우레탄 폼
110: 패브릭층
120: 폼캐스팅층
130: 도금층

Claims (7)

1. 다수 개의 통공이 형성되도록 직조된 패브릭층;
   마이크로 셀 상태의 하이드로필릭한 폴리우레탄 폼을 상기 패브릭층에 캐스팅시켜 형성된 폼캐스팅층; 및
   도금액으로 상기 폼캐스팅층을 도금시켜 형성된 도금층을 포함하는 도전성 박막 폴리우레탄 폼.
   
2. 제1항에 있어서, 상기 폼캐스팅층은,
   상기 폴리우레탄 폼이 상기 패브릭층의 일면에 캐스팅될 때, 상기 통공을 통해 상기 패브릭층의 다른 일면으로도 흘러들어가, 상기 패브릭층의 양면에 캐스팅되어 캐스팅 원단을 얻도록 하는 것을 특징으로 하는 도전성 박막 폴리우레탄 폼.
   
3. 제2항에 있어서, 상기 폼캐스팅층은,
   상기 폴리우레탄 폼에 형성되어 있는 마이크로 셀이 부식액으로 부식되는 것을 특징으로 하는 도전성 박막 폴리우레탄 폼.
   
4. 제3항에 있어서, 상기 폼캐스팅층은,
   상기 도금층 형성 시에 부식된 마이크로 셀에 도금액으로 채워 도전라인이 형성되는 것을 특징으로 하는 도전성 박막 폴리우레탄 폼.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 도금층을 외부로부터 보호하기 위한 보호층을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 도전성 박막 폴리우레탄 폼.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 폼캐스팅층에 함침시켜 형성된 서브 패브릭층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 도전성 박막 폴리우레탄 폼.
   
7. 테이프부착장치가 다수 개의 통공이 형성되도록 직조된 패브릭층을 공급받음과 동시에 테이프를 공급받아 상기 패브릭층의 일면에 상기 테이프를 부착시키는 단계;
   폼캐스팅장치가 상기 테이프가 부착된 패브릭층을 피딩받음과 동시에 마이크로 셀 상태의 하이드로필릭한 폴리우레탄 폼을 공급받아, 상기 테이프가 부착된 패브릭층의 다른 일면에 상기 폴리우레탄 폼을 캐스팅시켜 폼캐스팅층을 형성하여, 캐스팅 원단을 생성시키는 단계;
   부식장치가 상기 캐스팅 원단을 전달받음과 동시에 부식액을 공급받아 상기 부식액으로 상기 마이크로 셀을 부식시키는 단계; 및
   도금장치가 상기 마이크로 셀이 부식된 캐스팅 원단을 전달받음과 동시에 도금액을 공급받아, 상기 도금액으로 상기 마이크로 셀이 부식된 캐스팅 원단을 도금시켜 도금층을 형성하여, 도금 완성품을 생성시키는 단계를 포함하는 도전성 박막 폴리우레탄 폼의 제조방법.

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