KR20170036724A - 박막의 감쇠 성능을 개선하는 방법 - Google Patents

박막의 감쇠 성능을 개선하는 방법 Download PDF

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순일 케이 필라라마리
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Abstract

감쇠 구조체는 제1 표면 및 제2 표면을 갖는 중합체 층을 포함한다. 제1 표면은 복수의 미세-구조체들을 포함하고, 각각의 미세-구조체는 폭이 약 400 마이크로미터 미만이다. 중합체 층의 탄성 모듈러스는 25℃에서 약 0.1 MPa 초과 및 약 5 GPa 미만이다. 중합체 층은 비점착성이다.

Description

박막의 감쇠 성능을 개선하는 방법{METHOD FOR IMPROVING DAMPENING PERFORMANCE OF THIN FILMS}
본 발명은 대체로 미세-구조화된(micro-structured) 박막에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 개선된 감쇠 성능(dampening performance)을 제공하는 미세-구조화된 박막에 관한 것이다.
전자 디바이스(예를 들어, 휴대폰 및 태블릿)가 점점 더 얇아짐에 따라, 낙하(drop) 및 충격 흡수를 제공하는 감쇠 층은 두께가 전형적으로 약 20 밀리미터 미만이어야 한다. 소리, 진동 및 충격 흡수를 필요로 하는 응용에서, 감쇠 층은 폴리우레탄, 폴리올레핀 및 아크릴과 같은 상이한 화학적 성질에 기초한 폼(foam)으로 제조될 수 있다. 이들 폼의 감쇠 성능은 폼의 화학적 성질뿐만 아니라 그의 셀 구조의 크기 및 유형에도 강하게 의존한다. 더 얇은 디스플레이 디바이스 및 더 얇은 본드 라인(bond line)에 대한 요구가 증가함에 따라, 폼은 더 낮은 두께 값으로 유사하거나 더 우수한 완충 특성을 제공하도록 요구된다.
현재의 감쇠 층은 아크릴, 폴리올레핀, 천연 또는 합성 탄성중합체 또는 폴리우레탄의 개방 또는 폐쇄 셀 폼에 기초한다. 폼 셀 구조 내의 기체는 상이한 기계적 공정들 동안 발생되는 응력을 흡수하는 데 도움이 된다. 그러나, 큰 셀 부피(전형적으로 약 30 내지 40 부피%)가 응력 흡수의 필요 수준을 제공하는 데 요구된다. 디스플레이 두께의 감소에 대한 강조가 증가함에 따라, 감쇠 층의 두께는 200 μm 미만으로 감소되었다. 이들 두께 값에서의 폼은 불량한 응집 강도로 인해 가공 처리 및 재작업성에 있어서 다수의 불리한 점으로 문제가 될 수 있다.
일 실시 형태에서, 본 발명은 제1 표면 및 제2 표면을 갖는 중합체 층을 포함하는 감쇠 구조체이다. 제1 표면은 복수의 미세-구조체들을 포함하고, 각각의 미세-구조체는 폭이 약 400 마이크로미터 미만이다. 중합체 층의 탄성 모듈러스는 25℃에서 약 0.1 MPa 초과 및 5 GPa 미만이다. 중합체 층은 비점착성이다.
다른 실시 형태에서, 본 발명은 중합체 층 및 밀봉 층을 포함하는 감쇠 구조체이다. 중합체 층은 제1 및 제2 표면을 갖는다. 표면들 중 적어도 하나는 이산된(discrete) 공동들을 갖는 복수의 토포그래픽 특징부(topographical feature)들을 포함한다. 밀봉 층은 복수의 토포그래픽 특징부들을 포함하는 표면에 인접하게 위치된다. 밀봉 층은 공동들의 적어도 일부분을 밀봉하여, 그 안에 기체를 포획한다.
도 1a는 본 발명의 감쇠 구조체의 제1 실시 형태를 포함하는, 형성된 구조물의 단면도이다.
도 1b는 본 발명의 감쇠 구조체의 제1 실시 형태의 단면도이다.
도 1c는 본 발명의 감쇠 구조체의 제1 실시 형태의 평면도이다.
도 2a는 본 발명의 감쇠 구조체의 제2 실시 형태를 포함하는, 형성된 구조물의 단면도이다.
도 2b는 본 발명의 감쇠 구조체의 제2 실시 형태의 단면도이다.
도 3a는 본 발명의 감쇠 구조체의 제3 실시 형태를 포함하는, 형성된 구조물의 단면도이다.
도 3b는 본 발명의 감쇠 구조체의 제3 실시 형태의 단면도이다.
도 4a는 본 발명의 감쇠 구조체의 제4 실시 형태를 포함하는, 형성된 구조물의 단면도이다.
도 4b는 본 발명의 감쇠 구조체의 제4 실시 형태의 단면도이다.
도 5a는 본 발명의 감쇠 구조체의 제5 실시 형태를 포함하는, 형성된 구조물의 단면도이다.
도 5b는 본 발명의 감쇠 구조체의 제5 실시 형태의 단면도이다.
도 5c는 본 발명의 감쇠 구조체의 제5 실시 형태의 단면도이다.
도 5d는 밀봉 층을 갖는 본 발명의 감쇠 구조체의 제5 실시 형태의 평면도이다.
이들 도면은 축척대로 도시되지 않았으며 단지 설명의 목적으로만 의도된다.
본 발명의 감쇠 구조체는 얇은 층, 예컨대 필름 및/또는 폼의 감쇠 성능 또는 충격 흡수를 개선한다. 감쇠 구조체는 제1 표면 및 반대편의 제2 표면을 갖는 중합체 층을 포함한다. 미세-구조화된 공동(cavity), 예를 들어 채널 또는 포켓, 및/또는 돌출부(통칭하여, 미세-구조체)가 중합체 층의 제1 및 제2 표면 중 적어도 하나 상에 포함되어, 그들의 감쇠 효과로 인해 제품 취급을 개선하는 기능을 한다. 미세-구조체는 토포그래픽(topographical) 표면을 제공하여, 중합체 층의 기계적 특성에 상당한 영향을 주지 않고서 중합체 층 내의 공기 부피를 증가시키기 위한 폼형성(foaming)에 대한 대체 경로이다. 개선된 충격 흡수에 더하여, 본 발명의 미세구조체, 즉 감쇠 구조체는 개선된 재배치성(repositionability), 표면 습윤, 층 적용 및 취급을 갖는다. 또한, 미세-구조화된 중합체 층의 형상 및 치수는 라미네이션 동안 미세-구조화된 요소들에서 국소 압력의 양을 변형시킬 수 있게 해준다.
도 1a는 중합체 층(12), 미세-구조화된 라이너(14) 및 이형 라이너(16)를 포함하는 본 발명의 감쇠 구조체(10)의 제1 실시 형태의 형성된 구조물의 단면도를 도시한다. 중합체 층(12)은 제1 표면(18) 및 제2 표면(20)을 포함하고, 미세-구조화된 라이너(14)는 제1 표면(22) 및 제2 표면(24)을 포함하고, 이형 라이너(16)는 제1 표면(26) 및 제2 표면(28)을 포함한다. 중합체 층(12)으로부터 라이너들(14, 16)의 제거 후에, 중합체 층(12)은 미세-복제된 층이 되고 감쇠 층으로서 작용한다. 개선된 감쇠 특성은 미세-구조화된 라이너(14)의 토포그래픽 표면의 결과이다.
중합체 층(12)은, 모스 경도(Mohs hardness)가 약 5 미만, 그리고 특히 약 3 미만인 무기 입자가 사실상 없는 임의의 비점착성 중합체 층일 수 있다. '무기 입자가 사실상 없는'은 약 5% 미만, 특히 약 3% 미만, 그리고 더 특히 약 1% 미만의 무기 입자를 의미한다. 일부 실시 형태에서, 중합체 층(12)은 무기 입자를 포함하지 않는다. 중합체 층(12)은, 동적 기계 열 분석(dynamical mechanical thermal analysis)(DMTA)에 의해 측정될 때, Tan 델타의 피크가 약 0.3 이상, 특히 약 0.5 이상 그리고 더 특히 약 0.7 이상이다. DMTA 시험은 임의의 종래의 DMTA 방법을 사용하여 수행될 수 있다. DMTA는 인장 모드 구성을 사용하여 수행될 수 있다. 사용된 주파수는 0.1 내지 1,000 ㎐일 수 있으며, 1 ㎐가 전형적이다. DMTA 스캔은 Tan 델타의 피크 위로 약 적어도 40℃ 그리고 피크 아래로 40℃의 온도 범위에 걸쳐 수행될 수 있으며, 여기서 DMTA 동안의 온도 증가는 약 0.1℃/min 내지 약 10℃/min의 범위에서 선택될 수 있다. 시험을 위한 중합체 층(12)의 두께는 약 50 마이크로미터 내지 약 5 mm의 범위일 수 있다. 샘플의 폭은 약 1 mm 내지 약 10 mm의 범위일 수 있다. 게이지 길이는 약 10 mm 내지 30 mm의 범위일 수 있다. 시험 동안의 샘플의 변형(strain)은 게이지 길이의 약 0.01 내지 2배의 범위일 수 있다.
일 실시 형태에서, 중합체 층(12)은 25℃에서의 탄성 모듈러스가 약 0.01 MPa 이상, 0.1 MPa 이상, 0.5 MPa 이상 또는 심지어 1 MPa 이상이다. 탄성 모듈러스는 약 5 GPa 이하, 약 1 GPa 이하 또는 심지어 약 0.5 GPa 이하일 수 있다. 중합체 층(12)은 필름 또는 폼일 수 있다. 적합한 중합체의 예에는 아크릴, 폴리올레핀, 천연 또는 합성 탄성중합체 및 폴리우레탄이 포함되지만 이로 한정되지 않는다. 폴리우레탄이 중합체 층으로서 특히 적합하다. 중합체 층(12)은 선택적으로 전기 전도성, 열 전도성, 전자기 간섭(EMI) 차폐, EMI 흡수, 또는 이들의 조합을 개선하는 기능성을 갖는 재료를 함유할 수 있다. 일부 실시 형태에서, 중합체 층(12) 및/또는, 존재하는 경우, 접착제 층(들)은 전기 전도성 입자 및 전기 전도성 상호연결된 층 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 일부 실시 형태에서, 중합체 층(12) 및/또는, 존재할 때, 접착제 층(들)은 열 전도성 입자 또는 열 전도성 상호연결된 층 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 일부 실시 형태에서, 중합체 층(12) 및/또는, 존재하는 경우, 접착제 층(들)은 EMI 흡수 입자, EMI 차폐 입자, EMI 흡수 상호연결된 층 및 EMI 차폐 상호연결된 층 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 중합체 층(12)의 표면 상에 형성된 공동 및/또는 돌출부는 공기가 그 층을 통해 블리드(bleed)될 수 있게 함으로써 응력을 소산시킨다. 공동 및/또는 돌출부의 형상 및 치수는 미세-구조화된 라이너(14)의 토포그래픽 표면을 변동시킴으로써 제어된다. 중합체 층(12)의 제1 표면(18)의 토포그래피는 미세-구조화된 라이너(14)의 역상 토포그래피(inverse topography)를 가질 것이다.
미세-구조화된 라이너(14)의 제2 표면(24)은 형상 및 치수를 갖는 복수의 특징부(30)들에 의해 생성된 토포그래피를 포함하며, 이때 형상 및 치수는 상응하여 중합체 층(12) 내에 공동 및/또는 돌출부(미세구조체(32))를 생성한다. 토포그래피는 그의 주 표면들 중 적어도 하나의 표면의 x, y 평면에서 적어도 하나의 치수에서, 그리고 바람직하게는 적어도 2개의 치수에서 상호연결된 돌출부 및/또는 공동과 같은 특징부를 포함할 수 있다. 이 경우에, 미세-구조화된 라이너(14)의 역상 미세구조(30)를 갖는, 중합체 층(12)의 상응하여 형성된 미세구조체(32)들은 공기 블리드를 가능하게 하는 채널일 수 있다. 미세-구조화된 라이너(14)가 단지 이산된 돌출부들만을 포함하는 토포그래피를 포함하는 경우, 중합체 층(12)의 상응하여 형성된 미세구조체(32)들은 이산된 공동들 또는 포켓들일 수 있으며, 이들은 유체, 예를 들어 기체의 포획을 가능하게 한다. 이들 돌출부 및/또는 공동의 형상 및 크기는 구조화된 라이너의 토포그래픽 표면을 가로질러 규칙적이거나 또는 불규칙적일 수 있다. 마찬가지로, 상호연결은 구조화된 라이너의 주 표면들 중 적어도 하나의 x, y 평면에서 적어도 하나의 치수에서 규칙적 또는 불규칙적 패턴을 따를 수 있다. 미세-구조화된 라이너(14)의 미세-구조화된 특징부(30)들의 모든 중요 치수, 예를 들어 높이, 폭, 형상 및 간격은 중합체 층의 표면에 요구되는 최종 토포그래피에 기초하여 선택된다. 일 실시 형태에서, 각각의 특징부(30)는 높이가 약 5 내지 200 마이크로미터, 특히 약 5 내지 25 마이크로미터이고, 폭이 약 15 내지 약 400 마이크로미터, 특히 약 50 내지 약 300 마이크로미터이다. 다른 실시 형태에서, 각각의 특징부(30)는 높이/깊이가 약 10 내지 약 200 마이크로미터, 특히 약 25 마이크로미터 내지 약 75 마이크로미터이다. 일 실시 형태에서, 각각의 돌출부들 또는 각각의 공동들 사이의 중심 거리는 약 20 내지 약 500 마이크로미터, 특히 약 20 내지 약 100 마이크로미터이다. 일 실시 형태에서, 100 마이크로미터 두께의 중합체 층의 경우, 특징부들은 높이가 20 내지 50 마이크로미터이다. 다른 실시 형태에서, 100 마이크로미터 두께의 중합체 층의 경우, 특징부들은 높이가 30 내지 45 마이크로미터이다.
미세-구조화된 라이너(14)의 토포그래픽 표면은 본 발명의 의도된 범주로부터 벗어나지 않고서 당업자에게 알려진 임의의 형상의 특징부들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 미세-구조화된 라이너(14)의 미세-구조화된 특징부(30)들은 기둥, 피라미드, 사다리꼴, 채널 등을 포함할 수 있지만 이로 한정되지 않는다. 게다가, 미세-구조체들은 규칙적 패턴 또는 반복 패턴, 예컨대 선 또는 크로스 패턴으로 배열되지 않아도 된다. 미세-구조체(30)들은 또한 랜덤 패턴일 수 있다. 일 실시 형태에서, 미세-구조체(30)들은 채널, 포켓, 또는 이들의 조합을 생성한다.
본 발명의 실시 형태에서는, 미세-구조화된 중합체 층, 즉 미세-구조화된 중합체 층이 생성된다. 도 1a에 도시된 제1 실시 형태에서는, 제1 미세-구조화된 표면(18) 및 제2 표면(20)을 갖는 미세-구조화된 중합체 층(12)이 도시되어 있으며, 이때 미세-구조화된 라이너(14)는 중합체 층(12)의 제1 표면(18)에 인접해 있고, 제2 이형 라이너(16)는 중합체 층(12)의 제2 표면(20)에 인접해 있다. 앞서 언급된 바와 같이, 미세-구조화된 라이너(14)의 제2 표면(24)은 복수의 토포그래픽 특징부(30)들을 갖는 미세-구조화된 표면을 포함한다. 이 실시 형태에서, 미세-구조화된 표면(24)은 미세-구조화된 라이너(14)의 길이를 따라 연장된 복수의 절두된 피라미드 형상을 포함한다. 제조 동안에, 미세-구조화된 라이너(14)의 미세-구조화된 표면(24)은 중합체 전구체와 접촉되게 배치되고, 미세-구조화된 표면(24)의 패턴이 중합체 전구체에 전사된다. 중합체 전구체의 경화 시에, 중합체 층(12)이 형성되고 미세-구조화된 표면(18)이 중합체 층(12) 내에 생성되며, 이때 미세-구조화된 표면(18)은 미세-구조화된 라이너(14)의 미세-구조화된 표면(24)의 역상이다. 미세-구조화된 라이너(14)의 미세-구조화된 표면(24)을 형성된 중합체와 접촉시킴으로써, 랜드 영역들과 공동들 및/또는 돌출부들이 생성된다. 일부 실시 형태에서, 공동들 및/또는 돌출부들이 채널들을 형성하는 경우, 공기 블리드를 가능하게 하는 미세-구조화된 표면(18)을 갖는 중합체 층(12)이 생성된다.
도 1b 및 도 1c는 라이너들(14, 16)이 제거된 후에 형성된 미세-구조화된 중합체 층(12a)의 단면도 및 평면도를 각각 도시한다. 알 수 있는 바와 같이, 일단 미세-구조화된 라이너(14)가 중합체 층(12)으로부터 제거되면, 채널(34)들이 중합체 층(12)의 제1 표면(18) 상에 포함되어, 공기 블리드를 가능하게 한다.
도 2a는 중합체 층(102), 제1 미세-구조화된 라이너(104) 및 제2 미세-구조화된 라이너(106)를 포함하는 본 발명의 감쇠 구조체(100)의 형성된 구조물의 제2 실시 형태의 단면도를 도시한다. 제2 실시 형태의 중합체 층(102) 및 제1 미세-구조화된 라이너(104)는 제1 실시 형태의 중합체 층(12) 및 미세-구조화된 라이너(14)와 특성 및 기능성이 유사하다. 제2 미세-구조화된 라이너(106)는 제1 미세-구조화된 라이너(104)와 특성 및 기능성이 유사하며, 이때 제2 미세-구조화된 라이너(106)의 미세-구조화된 표면(116)은 중합체 층(102)의 제2 표면(110)에 인접하게 위치된다. 이 실시 형태에서, 제2 미세-구조화된 라이너(106)의 토포그래픽 표면(116)은 제1 미세-구조화된 라이너(104)의 토포그래픽 표면(114)과 동일하다. 도 2a의 실시 형태에서, 중합체 층(102)의 제1 표면(106)의 미세-구조체(120)들은 중합체 층(102)의 제2 표면(110)의 미세-구조체(122)들과 동일하다. 다른 실시 형태에서, 제2 미세-구조화된 라이너(106)의 토포그래픽 표면은 제1 미세-구조화된 라이너(104)의 토포그래픽 표면과 상이할 수 있다. 이들 실시 형태에서, 중합체 층(102)의 제1 표면(106)의 미세-구조체들은 중합체 층(102)의 제2 표면(110)의 미세-구조체들과 상이하다. 도 2b는 라이너들(104, 106)이 제거된 후에 미세-구조화된 중합체 층(102a)의 단면도를 도시한다. 도 2b에서 알 수 있는 바와 같이, 일단 라이너들(104, 106)이 제거되면, 중합체 층(102a)은 제1 및 제2 표면(108, 110) 양쪽 표면 상에 채널(124)들을 포함하여, 양쪽 표면을 따라 공기 블리드를 가능하게 한다.
도 3a는 본 발명의 감쇠 구조체(200)의 형성된 구조물의 제3 실시 형태의 단면도를 도시한다. 형성된 구조물은 중합체 층(202), 감압 접착제(204), 제1 미세-구조화된 라이너(206) 및 제2 미세-구조화된 라이너(208)를 포함한다. 제3 실시 형태의 중합체 층(202) 및 제1 미세-구조화된 라이너(206)는 제1 및 제2 실시 형태의 중합체 층(12, 102) 및 미세-구조화된 라이너(14, 104)와 특성 및 기능성이 유사하다. 제2 미세-구조화된 라이너(208)의 제1 표면(222)이 감압 접착제(204)의 제2 표면(216)에 인접하게 위치된 것을 제외하고는, 제2 미세-구조화된 라이너(208) 또한 제2 실시 형태의 제2 미세-구조화된 라이너(106)와 특성 및 기능성이 유사하다. 감압 접착제(204)의 제1 표면(214)은 중합체 층(202)의 제2 표면(212)에 인접하게 위치된다. 도 3a의 실시 형태에서, 제2 미세-구조화된 라이너(208)의 토포그래픽 표면(222)은 제1 미세-구조화된 라이너(206)의 토포그래픽 표면(220)과 상이하다. 이 실시 형태에서, 중합체 층(202)의 제1 표면(210)의 미세-구조체(226)들은 감압 접착제(204)의 제2 표면(220)의 미세-구조체(228)들과 상이하다. 다른 실시 형태에서, 제2 미세-구조화된 라이너(208)의 토포그래픽 표면은 제1 미세-구조화된 라이너(206)의 토포그래픽 표면과 동일하다. 이들 실시 형태에서, 중합체 층(202)의 제1 표면(210)의 미세-구조체들은 감압 접착제(204)의 제2 표면(216)의 미세-구조체들과 동일하다.
도 3b는 라이너들(206, 208)이 제거된 후에 미세-구조화된 중합체 층 및 미세-구조화된 감압 접착제 라미네이트의 단면도를 도시한다. 이 도면에서 알 수 있는 바와 같이, 일단 라이너들(206, 208)이 제거되면, 이제 중합체 층(202a) 및 감압 접착제(204a)는 미세-구조화된 표면들을 포함하여, 채널들(230, 232)을 생성하여 노출된 표면들을 따라 공기 블리드를 가능하게 한다.
본 발명의 감쇠 구조체(300)의 제4 실시 형태는, 도 4a 및 도 4b에서의 단면도에 도시된 바와 같이, 제4 실시 형태에서, 감쇠 구조체(300)가 제1 감압 접착제 및 제2 접착제를 포함하는 것을 제외하고는, 미세-복제된 구조체의 제3 실시 형태와 유사하다. 제4 실시 형태는 중합체 층(302), 제1 감압 접착제(304), 제2 접착제(306), 제1 미세-구조화된 라이너(308) 및 제2 미세-구조화된 라이너(310)를 포함한다. 일 실시 형태에서, 제2 접착제(306)는 감압 접착제일 수 있다. 일 실시 형태에서, 감쇠 구조체(300)는 선택적으로, 감압 접착제들(304, 306) 사이에 위치된 플라스틱 배킹 또는 코어(312)를 포함할 수 있다. 제4 실시 형태의 중합체 층(302), 제1 감압 접착제(304), 제1 미세-구조화된 라이너(308) 및 제2 미세-구조화된 라이너(308)는 제3 실시 형태의 중합체 층(202), 제1 감압 접착제(204), 제1 미세-구조화된 라이너(206) 및 제2 미세-구조화된 라이너(208)와 특성 및 기능성이 유사하다. 그러나, 제4 실시 형태에서는, 제2 접착제(306)가 중합체 층(302)과 제1 감압 접착제(304) 사이에 위치된다. 제2 접착제(306)의 제2 표면(324)은 제1 미세-구조화된 감압 접착제(304)의 제1 표면(318)에 인접하게 위치되고, 제2 접착제(306)의 제1 표면(322)은 중합체 층(302)의 제2 표면(316)에 인접하게 위치된다. 도 4a의 실시 형태에서, 제2 미세-구조화된 라이너(310)의 토포그래픽 표면(330)은 제1 미세-구조화된 라이너(308)의 토포그래픽 표면(328)과 상이하다. 이 실시 형태에서, 중합체 층(302)의 제1 표면(314)의 미세-구조체(334)들은 제1 감압 접착제(304)의 제2 표면(320)의 미세-구조체(336)들과 상이하다. 다른 실시 형태에서, 제2 미세-구조화된 라이너(310)의 토포그래픽 표면은 제1 미세-구조화된 라이너(308)의 토포그래픽 표면과 동일하다. 이들 실시 형태에서, 중합체 층(302)의 제1 표면(314)의 미세-구조체들은 제1 감압 접착제(304)의 제2 표면(320)의 미세-구조체들과 동일하다. 도 4b에서 알 수 있는 바와 같이, 라이너들(308, 310)이 제거된 후에, 중합체 층(302a) 및 제1 감압 접착제(304a) 각각은 미세-복제된 표면(314, 320)을 포함하는데, 이곳에서는 미세-구조화된 라이너들(308, 310)이 미리 위치되었다. 미세-복제된 표면들(314, 320)은 중합체 층(302a)의 제1 표면(314) 및 제1 미세-구조화된 감압 접착제(304a)의 제2 표면(324) 상에 각각 채널들(338, 340)을 생성하여, 양쪽 표면을 따라 공기 블리드를 가능하게 한다. 제4 실시 형태는 미세-구조화된 중합체 층(302a)과 제1 미세-구조화된 감압 접착제(304a) 사이에 위치된 제2 접착제(306)를 포함한다.
도 5a, 도 5b, 도 5c 및 도 5d는 본 발명의 감쇠 구조체(400)의 제5 실시 형태를 도시한다. 도 5a에 도시된 바와 같이, 감쇠 구조체(400)는 중합체 층(402), 중합체 층(402)의 제1 표면(408)에 인접하게 위치된 미세-구조화된 라이너(404) 및 중합체 층(402)의 제2 표면(410)에 인접하게 위치된 이형 라이너(406)를 포함한다. 제5 실시 형태에서는, 중합체 층(402)이 폼으로 제조될 수 있고, 미세-구조화된 라이너(404)의 토포그래픽 표면(414)의 역상인 미세-구조화된 표면(408)이 개별적으로 이산된 복수의 정사각형의 절두된 피라미드-유사 형상 돌출부들을 포함하는 것을 제외하고는, 제5 실시 형태의 중합체 층(402), 미세-구조화된 라이너(404) 및 이형 라이너(406)는 제1 실시 형태의 중합체 층(12), 미세-구조화된 라이너(14) 및 이형 라이너(16)와 기능성이 유사하다. 따라서, 도 5b의 단면도 및 도 5c의 평면도에서 알 수 있는 바와 같이, 라이너들(404, 406)이 제거된 후에, 중합체 층(402a)은 중합체 층(402a)의 제1 표면(408) 상에 이산된 포켓들, 또는 공동들을 갖는 제1 미세-구조화된 표면(408)을 포함한다. 이산된 정사각형의 절두된 피라미드-유사 형상 돌출부들이 도 5에 도시되어 있지만, 당업계에 임의의 알려진 형상의 이산된 공동들이 사용될 수 있다.
포켓(420)들은, 도 5d에 도시된 밀봉 층(422)이 미세-구조화된 중합체 층(402a)의 제1 표면(408)에 대해 위치되는 경우, 공기가 미세-구조화된 중합체 층(402a) 내에 포획될 수 있게 한다. 일 실시 형태에서, 밀봉 층(422)의 두께는 미세-구조화된 중합체 층(402a) 내의 포켓(420)들의 깊이보다 작다. 일 실시 형태에서, 밀봉 층(422)은 당업자에게 알려진 플라스틱 필름이다. 예를 들어, 플라스틱 필름은 폴리에스테르, 예컨대 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리올레핀, 예컨대 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌, 또는 폴리아미드, 예컨대 나일론 6, 나일론 6,6 및 나일론 6,12, 폴리카르보네이트 등일 수 있다.
일 실시 형태에서, 본 발명의 감쇠 구조체의 미세-구조화된 표면은 경화성 중합체 전구체를 제조하고 이형 라이너들 사이에 전구체를 코팅함으로써 형성된다. 이형 라이너들 중 적어도 하나는 중합체 층 상의 원하는 표면의 역상 표면을 갖는 미세-구조화된 표면을 포함한다. 코팅 후에, 전구체는 열 또는 화학 방사선(예를 들어, UV 방사선)을 통해 경화되어 중합체 층을 형성한다. 그러나, 연질 열가소성 중합체 또는 열가소성 탄성중합체가 사용된다면, 중합체 층의 미세-구조화된 표면을 형성하기 위해 가열(유리 전이 온도 또는 연화 온도 초과) 및 가압(1 파운드/직선 인치(pound per linear inch)(PLI) 초과) 엠보싱 공정이 사용될 수 있다. 추가적으로, 감압 접착제가 용매 용액으로부터 캐스팅되고, 이어서 이것이 열 오븐에서 건조된다면, 건조된 감압 접착제는 미세-구조화된 이미지를 나타낼 것이다.
실시예
본 발명은 본 발명의 범주 내에서 많은 변형 및 변경이 당업자에게 명확할 것이기 때문에 단지 예시로서 의도되는 후속하는 실시예에서 더욱 자세히 설명된다. 달리 언급되지 않으면, 후속하는 실시예에 보고된 모든 부, 백분율, 및 비는 중량 기준이다.
재료
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시험 방법, 제조 절차
미세-구조화된 이형 라이너 1(MSRL1)의 제조
종래의 미세-엠보싱 기법에 의해 MSL1을 제조하였으며, 예를 들어 미국 특허 제6,524,675호(미카미(Mikami) 등) 및 미국 특허 제6,759,110호(플레밍(Flemming) 등)를 참조하며, 이들은 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함된다. 이형 라이너를 엠보싱하여 전방 측 표면 상에 돌출 리지(ridge)들의 패턴을 형성하였다. 이러한 라이너는 일반적으로 약 125 마이크로미터 두께의 종이 코어, 후면 상에 무광택 마무리를 갖는 약 25 마이크로미터 두께의 폴리에틸렌, 전면 상에 광택 마무리를 갖는 약 25 마이크로미터 두께의 폴리에틸렌, 및 광택 폴리에틸렌 면 상의 시판 실리콘 코팅을 가졌다. 각인된(engraved) 엠보싱 툴을 사용하여 가열 및 가압 하에서 패턴을 형성하였다. 라이너 내에 엠보싱된 최종 패턴은 툴의 축으로부터 45도로 배향된 공동들의 정사각형 그리드 어레이를 형성하는 2개의 세트의 교차 평행 리지들의 어레이였다. 리지들은 사다리꼴 단면 형상을 가졌다. 사다리꼴의 밑변 길이는 약 130 마이크로미터이고, 사다리꼴의 윗변 길이는 약 26 마이크로미터였다. 사다리꼴의 2개의 내부 측벽과 밑변 사이의 각도는 둘 모두 약 30°였다. 사다리꼴의 높이는 약 30 마이크로미터였다. 사다리꼴 단면 형상 리지들의 선밀도는 약 15개 라인/인치이었으며, 이는 약 1693 마이크로미터의 반복 피치(pitch)(리지들 사이의 중심 대 중심 거리)를 산출하였다. 이러한 라이너 패턴을 생성하기 위해 사용된 엠보싱 툴은 이러한 패턴의 역상을 가졌다.
미세-구조화된 이형 라이너 2(MSRL2)의 제조
특징부 치수가 상이하다는 것을 제외하고는, MSL1과 유사하게 MSL2를 제조하였다. MSL2는, 엠보싱 툴의 축으로부터 45도로 배향된, 절두된 정사각형 피라미드 형상 공동들의 정사각형 그리드 어레이를 가졌다. 이들 공동은 교차 선형 리지들의 상응하는 어레이를 생성하였으며, 이때 선형 리지들은 서로 직각이다. 라이너 내로 돌출되어 공동의 하부를 나타낸 피라미드 윗변의 길이는 약 2 마이크로미터였다. 피라미드 밑변은 약 286 마이크로미터이고, 피라미드 높이(깊이)는 약 25 마이크로미터였다. 절두된 정사각형 피라미드 형상 공동들의 선밀도는 약 87개/인치였으며, 이는 약 292 마이크로미터의 반복 피치(공동들 사이의 중심 대 중심 거리) 및 약 6 마이크로미터의 공동들 사이의 상응하는 공간을 산출하였다. 이러한 라이너 패턴을 생성하기 위해 사용된 엠보싱 툴은 이러한 패턴의 역상을 가졌다.
미세-구조화된 이형 라이너 3(MSRL3)
MSL3은 한국 서울 소재의 쓰리엠 코리아, 리미티드(3M Korea, LTD.)로부터 입수가능한 상표명 83703BE로 입수가능한 구매가능한 라이너였다. 83703BE는 양면 감압 접착제(psa) 전사 테이프로서, 코어 기재로서의 블랙 PET, 및 psa에 인접한 이중 이형 라이너를 가졌다. psa의 주 표면들 중 하나는 미세-구조화된 표면을 가졌는데, 이는 인접한 이형 라이너의 역상 미세-구조체에 상응하였다. 다른 하나의 아크릴 psa는 사실상 편평한 주 표면을 가졌는데, 이는 인접한 이형 라이너의 사실상 편평한 주 표면에 상응하였다.
실시예 1 내지 실시예 3 및 비교예 5(CE-5)
75 중량부(pbw)의 카르폴 GP-1000, 25 pbw의 카르폴 GP-700, 9.5 pbw의 파이롤 HF-5, 2.0 pbw의 레피 90332 블랙, 0.1 pbw의 비캣 8210 및 0.2 pbw의 비캣 Z를 혼합함으로써 폴리올 프리믹스(premix)를 제조하였다. 미국 사우스 캐롤라이나주 랜드럼 소재의 플랙텍 인크.(FlackTek Inc.)로부터 입수가능한 DAC 컵에 성분들을 넣고, 2100 rpm으로 작동하는 플랙텍 인크.로부터 입수가능한 하우실트(Hauschild) 스피드믹서(SPEEDMIXER) DAC 400 FVZ를 2분 동안 사용하여 혼합하였다.
90 pbw의 루비네이트 1670 및 10.5 pbw의 파이롤 HF-5로부터 아이소시아네이트 프리믹스를 제조하였다. 아이소시아네이트 프리믹스의 성분들을 전술된 바와 같이 혼합하였다.
2 부피부의 폴리올 프리믹스 및 1 부피부의 아이소시아네이트 프리믹스를 사용함으로써, 정적 믹서를 갖는 시린지 내로 2개의 프리믹스 용액을 배합하였다. 이 액체를 믹서를 통해 시린지로부터 분배하여 반응성 폴리우레탄 전구체 용액을 형성하였다.
적절한 이형 라이너들(표 1 참조) 사이에 폴리우레탄 전구체를 나이프 코팅함으로써 폴리우레탄 박막을 제조하였다. 모든 실시예 및 비교예에서는, 폴리우레탄 전구체를 5 밀(mil)(127 마이크로미터) 두께로 코팅하였다. 이어서, 폴리우레탄 전구체를 170℉에서 2분 동안 경화시켜, 무점착성 폴리우레탄 필름을 생성하였다. 비교예 5를 제외한 모든 실시예는 코팅 공정을 통해 생성된 미세-구조화된 표면을 갖는 적어도 하나의 주 표면 및 상응하는 인접한 미세-구조화된 라이너 표면을 가졌다. 폴리우레탄 필름의 미세-구조화된 표면은 미세-구조화된 이형 라이너의 미세-구조화된 표면의 역상 구조였다. MSRL3을 상부 라이너로서 사용하였을 경우에는, 코팅 전에, 미세-구조화된 psa 표면에 인접한 (받은 그대로의 양면 테이프의) 이형 라이너를 제거하였다. 이어서, MSRL3의 미세-구조화된 psa 표면에 인접하도록 폴리우레탄 전구체를 코팅하였다.
실시예 4
하부 이형 라이너가 MSRL3이고 상부 이형 라이너가 MSRL1인 것을 제외하고는, 실시예 1 내지 실시예 3과 유사하게 실시예 4를 제조하였다. 이 경우에, 사실상 편평한 표면에 인접한 (받은 그대로의 양면 테이프 MSRL3의) 이형 라이너를 MSRL3으로부터 제거하였다. 코팅할 때, 폴리우레탄 전구체는 MSRL3의 psa의 사실상 편평한 표면 및 MSRL1의 미세-구조화된 표면에 인접하게 코팅하였다. 폴리우레탄 전구체를 경화시킨 후, 폴리우레탄 필름은 미세-구조화된 폴리우레탄의 하나의 주 표면(MSRL1의 미세-구조화된 표면에 인접한 표면) 및 MSRL3의 psa의 미세-구조화된 표면인 다른 하나의 주 표면을 포함하는 라미네이트 구조물로 이루어졌다. 구조물은 여전히, 라미네이트의 2개의 외부 주 표면(미세-구조화된 폴리우레탄 및 미세-구조화된 psa)과 접촉된 이형 라이너들을 포함하며, 이형 라이너들은 사용 전에 제거될 수 있다.
실시예 1 및 실시예 2는 미세-구조화된 하나의 주 표면을 포함하는 폴리우레탄 필름을 생성하였다. 실시예 3 및 실시예 4는 미세-구조화된 양쪽 주 표면을 포함하는 폴리우레탄 필름을 생성하였다. 비교예 5는 미세-구조화된 표면을 갖지 않았다. 구조물은 여전히, 폴리우레탄 필름의 2개의 외부 주 표면과 접촉된 이형 라이너들을 포함하며, 이형 라이너들은 사용 전에 제거될 수 있다.
[표 1]
Figure pct00002
본 발명이 바람직한 실시 형태를 참조하여 설명되었지만, 당업자는 본 발명의 사상 및 범주로부터 벗어남이 없이 형태 및 세부사항에 있어서 변화가 이루어질 수 있음을 인식할 것이다.

Claims (18)

  1. 제1 표면 및 제2 표면을 갖는 중합체 층을 포함하며, 제1 표면은 복수의 미세-구조체(micro-structure)들을 포함하고, 각각의 미세-구조체는 폭이 약 400 마이크로미터 미만이고;
    중합체 층의 탄성 모듈러스는 25℃에서 약 0.01 MPa 초과 및 약 5 GPa 미만이고, 중합체 층은 비점착성인 감쇠 구조체.
  2. 제1항에 있어서, 복수의 미세-구조체들은 돌출부들, 공동(cavity)들 또는 이들의 조합을 포함하는 감쇠 구조체.
  3. 제2항에 있어서, 돌출부들 및 공동들은 이산된(discrete), 연속된, 또는 이들의 조합인 감쇠 구조체.
  4. 제1항에 있어서, 미세-구조체들은 제1 표면의 평면 내에 감쇠 층의 길이 전체를 따라 연장된 연속된 공동들을 형성하는 감쇠 구조체.
  5. 제1항에 있어서, 중합체 층은 아크릴, 폴리올레핀, 천연 또는 합성 탄성중합체 및 폴리우레탄으로 이루어진 군으로부터 선택되는 중합체인 감쇠 구조체.
  6. 제1항에 있어서, 중합체 층은 중실 필름인 감쇠 구조체.
  7. 제1항에 있어서, 중합체 층은 폼(foam)인 감쇠 구조체.
  8. 제7항에 있어서, 중합체 층은 개방 셀 폼 또는 폐쇄 셀 폼 중 하나인 감쇠 구조체.
  9. 제1항에 있어서, 제2 표면이 또한 복수의 미세-구조체들을 포함하고, 각각의 미세-구조체는 폭이 약 400 마이크로미터 미만인 감쇠 구조체.
  10. 제1항에 있어서, 제1 표면 및 제2 표면을 갖는 제1 감압 접착제 층을 추가로 포함하고, 중합체 층의 제2 표면은 감압 접착제 층의 제2 표면에 인접하게 위치되고, 제1 감압 접착제 층의 제1 표면은 복수의 미세-구조체들을 포함하는 감쇠 구조체.
  11. 제10항에 있어서, 중합체 층과 제1 감압 접착제 사이에 위치된 제2 감압 접착제를 추가로 포함하는 감쇠 구조체.
  12. 제1항에 있어서, 중합체 층은 모스 경도(Mohs hardness)가 약 5 초과인 무기 입자가 사실상 없는 감쇠 구조체.
  13. 제1 및 제2 표면을 가지며, 적어도 제1 표면은 이산된 공동들을 갖는 복수의 토포그래픽 특징부(topographical feature)들을 포함하는 중합체 층; 및
    복수의 토포그래픽 특징부들을 포함하는 제1 표면에 인접하게 위치된 밀봉 층을 포함하며, 밀봉 층은 공동들의 적어도 일부분을 밀봉하여 그 안에 기체를 포획하는 감쇠 구조체.
  14. 제13항에 있어서, 제1 및 제2 표면은 복수의 토포그래픽 특징부들을 포함하는 감쇠 구조체.
  15. 제13항에 있어서, 제1 표면 및 제2 표면을 갖는 감압 접착제 층을 추가로 포함하고, 기재의 제2 표면은 감압 접착제 층의 제2 표면에 접착되고, 감압 접착제 층의 제1 표면은 복수의 토포그래픽 특징부들을 포함하는 감쇠 구조체.
  16. 제1항 또는 제13항에 있어서, 전기 전도성 입자 및 전기 전도성 상호연결된 층 중 적어도 하나를 추가로 포함하는 감쇠 구조체.
  17. 제1항 또는 제13항에 있어서, 열 전도성 입자 및 열 전도성 상호연결된 층 중 적어도 하나를 추가로 포함하는 감쇠 구조체.
  18. 제1항 또는 제13항에 있어서, EMI 흡수 입자, EMI 차폐 입자, EMI 흡수 상호연결된 층 및 EMI 차폐 상호연결된 층 중 적어도 하나를 추가로 포함하는 감쇠 구조체.
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