KR20190133668A - 주조 엘라스토머를 형성하기 위한 방법 - Google Patents

주조 엘라스토머를 형성하기 위한 방법 Download PDF

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KR20190133668A
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prepolymer
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KR1020197024175A
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저스틴 버질리
커티스 타카기
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택투스 테크놀로지, 아이엔씨.
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Abstract

기판 상에 박층을 직접 주조하기 위한 방법의 일 변형예는, 점성 재료를 형성하기 위해, 프리폴리머, 솔벤트, 및 사슬 연장제를 조합하는 단계; 롤로부터 제1 속도로 표면을 연속적으로 가로질러 기판을 전진시키는 단계; 증착 헤드를 통해 상기 기판 상에 점성 재료를 점도로 증착하는 단계로서, 상기 점성 재료는, 상기 기판이 상기 표면을 따라 전진할 동안, 기간에 걸쳐 상기 기판 위에 실질적으로 균일한 두께의 박층을 형성하기 위해, 상기 기판을 가로질러 횡방향으로 흐르는, 단계; 및 상기 점성 재료가 상기 기판을 가로질러 횡방향으로 흐르기 위한 기간에 대응하고, 또한 상기 기판 상에 상기 점성 재료를 증착하는 증착 헤드로부터의 거리에서, 솔벤트를 증발시켜 상기 사슬 연장제와 상기 프리폴리머 사이의 반응을 유도하고, 상기 점성 재료를 경화하여 층을 형성하도록, 상기 점성 재료를 가열하는 단계를 포함한다.

Description

주조 엘라스토머를 형성하기 위한 방법
본 출원은 그 전체가 참조 인용된, 2017년 2월 13일에 출원된 미국 가특허출원 제62/458,458호의 이익을 청구한다.
본 발명은 일반적으로 터치-감응면(touch-sensitive surface)의 분야에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 터치-감응면의 분야에서 상기 터치-감응면의 조성물, 및 상기 터치-감응면을 제조하기 위한 방법에 관한 것이다.
도 1은 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 2는 방법의 변형예를 나타내는 흐름도이다.
도 3은 방법의 변형예를 나타내는 흐름도이다.
도 4는 촉각층(tactile layer)을 나타내는 개략도이다.
도 5는 촉각층의 예시적인 적용을 나타내는 개략도이다.
도 6은 촉각층의 변형예를 나타내는 개략도이다.
도 7은 촉각층의 변형예를 나타내는 흐름도이다.
본 발명의 실시예의 이하의 기재는, 본 발명을 이들 실시예로 제한하도록 의도된 것이 아니라, 오히려 본 기술분야의 숙련자가 본 발명을 제작하고 사용할 수 있게 하는 것이다. 여기에 기재된 변형예, 구성, 구현, 예시적인 구현, 및 예는 선택적이며, 또한 이들 실시예가 기재하는 변형예, 구성, 구현, 예시적인 구현, 및 예에 대해 배타적이지 않다. 여기에 기재된 발명은 이들 변형예, 구성, 구현, 예시적인 구현, 및 예의 임의의 치환 및 모든 치환을 포함할 수 있다.
1. 방법
도 1 및 2에 도시된 바와 같이, 얇은 엘라스토머 층을 직접 주조하기 위한 방법(S100)은, 블록(S110)에서 점성 재료(150)를 형성하기 위해, 프리폴리머(prepolymer)(151), 솔벤트(152), 가교 결합제, 및 사슬 연장제(chain extender)를 조합하는 단계; 블록(S120)에서, 제1 롤(230)로부터 제1 속도로 연속적으로 표면을 가로질러 기판을 전진시키는 단계; 블록(S130)에서 증착 헤드를 통해 제1 점성 재료(150)를 상기 기판(120) 상에 제1 점도로 증착하는 단계로서, 상기 제1 점성 재료(150)는 상기 기판이 상기 표면을 따라 전진할 동안, 기간에 걸쳐 기판 위에 실질적으로 균일한 두께의 박층을 형성하기 위해, 상기 기판(120)을 가로질러 횡방향으로 흐르는, 단계; 블록(S140)에서, 상기 제1 점성 재료가 상기 기판을 가로질러 횡방향으로 흘러서 상기 박층을 형성하기 위한 기간에 대응하고, 또한 상기 제1 점성 재료(150)의 증착 헤드로부터 기판(120) 상으로의 거리에서, 상기 박층으로부터 솔벤트(152)를 증발시키고, 상기 프리폴리머(151), 상기 가교 결합제, 및 상기 사슬 연장제(153) 사이의 반응을 유도하여, 상기 박층(140)을 경화시키기 위해, 상기 박층(140)을 가열하는 단계를 포함한다.
방법(S100)의 도 1 및 도 3에 도시된 일 변형예는, 점성 재료(150)를 형성하기 위해 제1 용액과 제2 용액을 혼합하는 단계로서, 상기 제1 용액은 프리폴리머(151) 및 솔벤트(152)를 포함하며, 상기 제2 용액은 촉매(155), 가교 결합제(154), 및 폴리머 사슬 연장제(153)를 포함하는, 단계; 블록(S120)에서, 제1 롤(230)로부터 연속적인 제1 속도로 표면을 가로질러 기판을 전진시키는 단계; 블록(S130)에서, 증착 헤드를 통해 제1 점성 재료(150)를 기판(120) 상에 제1 점도로 증착하는 단계로서, 상기 제1 점성 재료(150)는 기판이 상기 표면을 따라 전진할 동안, 기간에 걸쳐 기판 위에 실질적으로 균일한 두께의 박층을 형성하기 위해, 상기 기판(120)을 가로질러 횡방향으로 흐르는, 단계; 블록(S140)에서, 상기 점성 재료(150)가 기판을 가로질러 횡방향으로 흘러서 상기 박층을 형성하기 위한 기간에 대응하고, 또한 상기 제1 점성 재료(150)의 증착 헤드로부터 기판(120) 상으로의 거리에서, 상기 박층으로부터 솔벤트(152)를 증발시켜, 상기 프리폴리머(151), 상기 가교 결합제, 및 사슬 연장제 사이의 반응을 유도하여, 물리적 및 화학적으로 가교 결합된 폴리머 사슬을 포함하는 상기 박층(140)을 경화시키기 위해, 상기 박층(140)을 가열하는 단계를 포함한다.
2. 적용
일반적으로, 방법(S100)의 블록은, 명확한 광학적 특성, 및 내충격성, 연필 경도(pencil hardness), 등과 같은 특별한 기계적 특성을 생성하기 위해, 화학적 가교 결합과 물리적 가교 결합 모두를 나타내는 박층(140)을 생산하는 연속적인 롤 대 롤(roll-to-roll) 프로세스에서 구현될 수 있다.
특히, 혼합 헤드(210), 슬롯-다이 코터(slot-die coater)(220), 운반 시스템(242), 및 오븐(252)을 포함하는 시스템(200)은, 점성 재료(150)를 형성하도록, 프리폴리머(151)를 솔벤트(152)와 혼합할 수 있다. 상기 프리폴리머는, 중간 분자량 상태에 반응하고 또한 톨루엔 디이소시아네이트 말단(terminated) 폴리에스테르 프리폴리머(151)와 같은 완전 경화된 고분자 중량 상태로 중합화될 수 있는 모노머이다. 상기 시스템은 프리폴리머(151)를 용해하기 위해, 솔벤트(152)[예를 들어, 메틸 에틸 케톤(methyl ethyl ketone) 또는 "MEK"]을 추가할 수 있다(예를 들어, 이하에 기재되는 코팅 프로세스와는 별개의 배치 프로세스에서). 그 후, 상기 시스템(200)은 프리폴리머-솔벤트 조합물을, 촉매(155)[예를 들어, 디부틸주석 디라우레이트(dibutyltin dilaurate)], 폴리머 사슬 연장제(153)(예를 들어, 폴리우레탄을 위한 방향족 디아민 경화제), 가교 결합제(154)(예를 들어, 디트리메틸올프로판 또는 "DiTMP"), 및/또는 점성 재료(150)(예를 들어, 혼합물)를 형성하기 위해 혼합 헤드(210) 내의 더 많은 솔벤트(152)와 조합할 수 있다. 상기 시스템이 압출된 우레탄 또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트와 같은 기판을 제1 롤(230)로부터 표면을 가로질러 증착 헤드 아래로 연속적으로 진행(또는 이동)시킬 동안, 시스템(200)은 증착 헤드[예를 들어, 슬롯-다이 코터(220)]를 통해 기판(120) 상에 상기 점성 재료(150)를 분포시킬 수 있다. 기판(120) 상으로의 증착 시, 시스템(200)이 기판(120) 및 상기 점성 재료(150)의 층을 매끄러운 표면[예를 들어, 거울면-마감(mirror-finish) 플레이트]을 가로질러 오븐(252)을 향해 운반함에 따라, 상기 점성 재료(150)가 기판을 가로질러 실질적으로 균일한 두께의 박층(140)을 자체-레벨로 형성할 때까지, 상기 점성 재료(150)는 상기 기판(120)을 가로질러 횡방향으로 분포될 수 있다. 시스템(200)은 기판 상의 점성 재료(150)의 증착 사이의 거리를 조정하여 오븐(252) 내로 들어갈 수 있으므로, 점성 재료(150)의 박층(140)은 오븐(252) 내로 들어가기 전에 부분적으로 경화 및 중합화될 수 있다. 그 후, 상기 시스템(200)은 상기 기판(120) 및 박층(140)을 오븐(252)을 통해 이동시킬 수 있으며, 상기 오븐은 박층(140)을 가열하여 솔벤트(152)를 제거하고, 상기 박층(140)의 추가적인 중합화 및 경화를 유도할 수 있다. 오븐(252) 내에서, 상기 시스템은 촉각층(100)을 형성하기 위해 상기 박층(140)과 기판(120) 사이에서 박층(140) 내에 폴리머의 화학적 및 물리적 가교 결합을 유도하도록 경화를 제어할 수 있다. 오븐을 빠져나간 후, 상기 시스템(200)은 촉각층(100)이 완전히 경화되기 전에 또는 경화된 후에, 상기 촉각층(100)을 스풀링할 수 있으며, 이는 그 후 터치-감응면 내로의 조립을 위해 및/또는 다른 용도로 세분화될 수 있다.
일 구현예에 있어서, 상기 시스템(200)은, 폴리머 사슬의 중합화와 물리적 및 화학적 가교 결합을 촉진시키기 위해, 우레탄 프리폴리머(또는 모노머)를 주조하는 방법의 블록들을 실행할 수 있다. 주조 전에 형성된 화학적 및 물리적 가교 결합으로 폴리머를 용융 및 주조(또는 압출)하기보다는, 상기 시스템(200)은 프리 폴리머(151)를 주조하여, 주조 후의 폴리머 사슬[및 전체 촉각층(100)] 사이의 물리적 가교 결합을 향상시키고, 이에 따라 주조 후 상기 촉각층(100)의 기계적 특성(예를 들어, 내구성)을 향상시킬 수 있다.
추가적으로 또는 대안적으로, 엘라스토머 필름을 제조하기 위한 롤 대 롤 직접 주조 프로세스를 구현함으로써, 상기 시스템(200)은 사이클 시간을 감소시킬 수 있고, 또한 터치-감응면[예를 들어, 디스플레이(170)에 대한]으로의 통합을 위해 높은 내구성의 엘라스토머 필름을 높은 광학 투명도로 제조하기 위한 품질 관리를 향상시킬 수 있다. 일반적으로, 엘라스토머 필름은 분리된 예비-절단 기판(120) 상에 직접 주조된다. 그러나 일 구현예에 있어서, 상기 시스템(200)은 [모바일 연산 디바이스로의 그 적용을 위해 예비-성형된 분리된 기판(120)을 형성하고, 상기 분리된 기판(120) 상에 폴리머를 주조하기보다는] 연속적인 기판(120) 상에 촉각층(100)을 직접 연속적으로 주조할 수 있다.
또한, 상기 시스템(200)은, 엘라스토머가 나중에 제조 라인 상에서 완전 경화되는 것을 기다리기보다는, 상기 박층(140)이 오프라인으로(즉, 롤 상에) 설정되어 경화될 수 있도록, 상기 촉각층(100)의 포트 시간(pot time)을 최적화할 수 있다. 아래에 기재되는 바와 같이, 박층(140)을 형성하는 점성 재료(150)는 통상적인 상업 라인 상에 적절한 후막(厚膜)(thick film)을 생산하기에는 전형적으로 불충분한 박층(140)을 형성하는 점성 재료(150)의 단축된 포트 라이프(pot life)(또는 동작 시간)를 포함할 수 있다. 그러나 상기 시스템(200)은 단축된 포트 라이프(예를 들어, 1분 내지 12분)를 수용하여, 상기 박층(140)의 오프라인 경화를 가능하게 하도록 상기 단축된 포트 라이프를 레버리지(leverage)하기 위해, 상기 방법(S100)을 구현할 수 있다. 포트 라이프를 최적화함으로써, 상기 시스템(200)은 스풀링 프로세스 중, 스크래치 또는 다른 이상 발생과 같은 결함을 유발할 위험을 제한하면서, 스풀링 전에 엘라스토머를 충분히 경화시키도록 상기 박층(140)의 경화를 전진시킬 수 있다. 이에 따라, 상기 시스템(200)은, 촉각층(100)의 양산 중 제조 효율 및 사이클 시간을 향상시키도록, 상기 방법(S100)의 블록을 구현할 수 있다.
상기 시스템(200)은 경화 시간, 운반 속도, 오븐 온도 등과 같은 프로세스 파라미터를 제어하여, 반복 사용을 위한 촉각층(100)의 광학적 및 기계적 재료 특성, 내충격성, 가단성, 광학 투명도, 및/또는 상기 촉각층(100)을 가로지르는 광의 투과율(예를 들어, 광학 투명도)을 조정하기 위해, 상기 방법의 블록을 구현할 수도 있다. 일 구현예에 있어서, 상기 시스템(200)은, 상기 박층(140)의 포트 라이프를 제어하고 이에 따라 상기 박층(140)의 폴리머가 가교 결합하는 비율 및 정도를 제어하기 위해, 상기 기판(120) 상의 폴리머-솔벤트(152) 점성 재료(150)의 증착과 상기 오븐(252)에서의 층의 경화 사이의 거리(및/또는 기간)를 조정할 수 있다. SiOx 코팅과 같은 장벽층을 구비한 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)와 같은 기존의 재료는, 광학 투명도를 나타낼 수 있다. 그러나 이러한 재료는 열악한 내구성 및 가단성을 나타낼 수도 있다. 예를 들어, PET 재료는 약 3% 스트레칭될 수 있다. 따라서 기존의 재료는 종종 원하는 광학 투명도와의 조합 시, 바람직한 탄성이 부족하다. 실리콘과 같은 다른 기존의 재료가 바람직한 광학 투명성을 나타낼 수도 있지만, 그러나 원하는 용도에 대한 스크래치 저항성 또는 내마모성이 부족하다.
여기에 기재된 방법이 터치-감응면에 통합된 바와 같은 우레탄 엘라스토머 층의 제조에 관한 것이지만, 상기 방법은 임의의 다른 용도를 위해 엘라스토머 및/또는 비-엘라스토머 층을 제조하도록 구현될 수도 있다. 또한, 본 방법(S100)은 박층(140)을 발생시키기 위해 임의의 다른 조성물을 프로세싱 및 주조할 수 있다.
3. 프리폴리머 혼합
방법(S100)의 블록(S110)은 점성 재료(150)를 형성하기 위해 프리폴리머(151), 솔벤트(152), 및 촉매(155)를 조합하는 단계를 언급하고 있다. 일반적으로, 상기 시스템(200)은 점성 재료(150)가 규정된 기간 내에서 상기 기판(120)을 가로질러 흘러서 자체-레벨을 허용하도록 구성된 특별한 점도의 점성 재료(150)(즉, 액체)를 형성하도록, 블록(S110)에서 박층(140)의 하나 또는 그 이상의 기저 성분(base component)[예를 들어, 우레탄 프리폴리머(151)]을 솔벤트(152)(예를 들어, MEK)로 용해할 수 있다.
일 구현예에 있어서, 상기 시스템(200)은 혼합 용기 및/또는 혼합 헤드(210) 내에서 프리폴리머(151), 솔벤트(152), 및 촉매(155)를 혼합할 수 있다. 이하에 기재되는 바와 같이, 상기 시스템(200)은 액체 점성 재료(150)를 형성하기 위해, 메틸 에틸 케톤 또는 시클로헥사논과 같은, TDI-말단 폴리에스테르 프리폴리머(151)와 솔벤트를 혼합할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 상기 시스템(200)은 프리폴리머(151)를 용해하기 위해, 상기 점성 재료(150)를 가열할 수 있다[TDI-말단 폴리에스테르 프리폴리머(151)는 주위 온도에서 고체를 형성할 수 있다]. 상기 시스템(200)은 프리폴리머(151)를 추가로 가열할 수 있고 및/또는 이하에 기재되는 바와 같이 슬롯-다이를 통해 분포에 바람직한 점도(예를 들어, 3500 센티포이즈 또는 "cP" 미만)의 액체 점성 재료(150)를 형성하기 위해, MEK 및/또는 시클로헥사논으로 상기 프리폴리머(151)를 희석할 수 있다. 특히, 상기 시스템(200)은 폴리머 및 솔벤트가 용해될 수 있는 온도로(예를 들어, 70℃ 내지 100℃로) 프리폴리머(151)를 가열할 수 있다. 이런 구현예에 있어서, 상기 시스템(200)은, 기판(120) 상에 점성 재료(150)의 분포 후, 상기 점성 재료(150)가 기간 내에서 자체-평탄화(self-leveling)를 촉진시키고 또한 흐름 라인[즉, 경화 후 박층(140)에 나타나고 또한 상기 기판(120)을 가로질러 점성 재료(150)의 흐름 방향을 나타내는 라인]의 형성을 제한하기에 충분한 비율로 상기 기판(120)을 가로질러 흐를 수 있도록, 점도를 나타내는 점성 재료(150)를 형성할 수도 있다.
유사하게, 상기 시스템(200)은 혼합 용기 및/또는 혼합 헤드(210) 내에서 촉매(예를 들어, 디부틸주석 디라우레이트), 사슬 연장제, 및/또는 가교 결합제와 같은 경화제를 솔벤트(152)와 혼합할 수도 있다. 일 구현예에 있어서, 시스템(200)은 경화제의 용해를 촉진시키도록 경화제-솔벤트(152) 조합물을 가열할 수 있다. 예를 들어, 폴리우레탄을 위한 사슬 연장제(153) 방향족 디아민 경화제는, 가교 결합제(154) DiTMP 가 실온에서 고체로 유지될 동안, 실온(예를 들어, 25℃)에서 액체로 남아있을 수 있다. 이에 따라, 상기 시스템(200)은 폴리우레탄 및 DiTMP 를 위한 방향족 디아민 경화제를, DiTMP가 용해 가능한 온도(예를 들어, 60℃ 초과)로 가열하여, 솔벤트(152)(예를 들어, MEK)와 조합할 수 있다. 이하에 기재되는 바와 같이, 상기 시스템(200)[및/또는 시스템(200)의 조작자]은 폴리머 사슬 등의 가교 결합의 특별한 경화 시간, 특별한 백분율 또는 비율을 형성하도록, 촉매(155), 가교 결합제(154), 및/또는 사슬 연장제(153)를 선택할 수 있다. 이에 따라, 상기 시스템(200)은 특별한 항복 강도, 경도(durometer), 이완 시간, 및/또는 다른 기계적 특성을 나타내는 실질적으로 투명한 박층(140)을 발생시키기 위해, 촉매, 가교 결합제, 및/또는 사슬 연장제를 선택 및 혼합할 수 있다.
상기 시스템(200)은 프리폴리머(151), 솔벤트(152) 및/또는 경화제[즉, 촉매(155), 가교 결합제(154), 및/또는 사슬 연장제]의 임의의 조합물을 조합할 수 있다. 이하에 기재되는 바와 같이, 시스템(200)은 전체적으로 상기 점성 재료(150)의 중량%를, 60 내지 70%의 프리폴리머(151); 2 내지 4%의 사슬 연장제(153); 1 내지 3%의 가교 결합제(154); 0 내지 0.5%의 촉매(155); 및 5 내지 35%의 솔벤트(152)를 포함하는, 혼합 헤드(210) 내의 점성 재료(150)를 형성하기 위해, 상기 박층(140)의 성분을 조합할 수 있다.
도 1 및 도 3에 도시된 또 다른 구현예에 있어서, 상기 시스템(200)은 프리 폴리머(151)와 솔벤트(152)를 혼합하여 "파트 A"를 형성하고, 또한 경화제를 혼합하여 "파트 B"를 독립적으로 형성할 수 있다. 그 후, 시스템은 혼합 헤드(210) 내에서 상기 파트 A와 파트 B를 조합할 수 있다. 이런 구현예에 있어서, 시스템(200)은 파트 A 및 파트 B의 점성 재료(150)를 가열하고 및/또는 이에 추가 솔벤트(152)를 첨가할 수 있다. 예를 들어, 상기 시스템(200)은 점성 재료(150)의 조합된 성분의 최대 허용 점도를 형성할 수 있다. 파트 A 및 파트 B의 점도의 차이로 인해, 시스템(200)은 (최종) 점도를 평형화하기 위해 추가의 솔벤트(152)를 가열 및/또는 첨가할 수 있으며, 또한 슬롯-다이 코터(220)를 통한 분포에 적절한 최대 허용 점도 아래에 있는 점도로 점성 재료(150)를 형성할 수 있다. 특히, 시스템(200)은 파트 A 및 파트 B의 점도를 측정할 수 있고, 또한 임계 점도를 초과하는 파트 A 및/또는 파트 B 중 하나의 점도에 응답하여, 솔벤트(152)를 가열하고 및/또는 적절한 점성 재료(150)에 솔벤트를 첨가한다.
추가적으로 또는 대안적으로, 성분(즉, 파트 A 및 파트 B)의 혼합을 촉진시키기 위해, 상기 시스템(200)은 점성 재료(150)의 성분의 점도 사이에 임계(허용 가능한) 편차(deviation)를 형성할 수 있다. 예를 들어, 시스템(200)은 파트 A의 점도가 파트 B의 점도의 20% 이내로 유지되도록, 성분의 점도의 임계 편차를 20% 편차로 형성할 수 있다.
일단 파트 A 및 파트 B가 개별적으로 적절히 혼합 및/또는 용해되었다면, 상기 시스템(200)은 혼합 헤드(210) 내에서 파트 A와 파트 B를 조합할 수 있다. 예를 들어, 시스템(200)은 파트 A와 파트 B를 개별적으로 저장 용기에 저장할 수 있다. 그 후, 시스템(200)은 이어서 그 각각의 저장 용기로부터의 각각의 성분을 혼합 챔버 내로의 알려진 유동률로 계량할 수 있다. 그 후, 상기 시스템(200)은 혼합 챔버 내에서 파트 A와 파트 B를 혼합할 수 있다. 이런 예에 있어서, 시스템(200)은 슬롯-다이 코팅과 같은 재료 형성 프로세스 전에, 파트 A 및 파트 B의 흐름이 혼합을 유도하도록 흐르는 난류를 생성하기 위해, 일련의 가교 요소(crossing element)를 갖는 정적 혼합 헤드(210)를 포함할 수 있다.
일 변형예에 있어서, 시스템(200)은 상기 시스템(200)이 점성 재료(150)를 주조하는 기판(120)과 반응하도록, 솔벤트(152)를 선택할 수 있다. 이런 변형예에 있어서, 상기 솔벤트(152)는 기판(120)의 일부를 용해하여, 점성 재료(150)를 상기 기판(120) 상에 주조함으로써 형성된 박층(140)과 기판(120) 사이의 접착을 향상시키도록(그리고 가교 결합을 촉진시키도록) 선택된다. 이런 변형예에 있어서, 상기 솔벤트(152)는 상기 박층(140)과 상기 기판 사이에 영구 결합을 형성할 수 있으므로, 기판이 박층(140)으로부터 용이하게 제거될 수 있다. 대안적으로, 상기 솔벤트(152)는 기판(120)과 반응하지 않을 수도 있다. 예를 들어, 상기 기판(120)은, 박층(140)을 박리하여 상기 박층(140) 상에 청결한 표면을 노출시키도록 구성된 박리 배킹(peel-off backing)[또는 "점착성 배킹(sticker backing)"]을 형성할 수 있다.
그러나 상기 시스템(200)은 임의의 다른 적절한 방법으로 박층(140)을 형성하기 위해 임의의 다른 성분을 혼합할 수 있다.
4. 주조
도 1에 도시된 바와 같이, 방법(S100)의 블록(S120 및 S130)은, 블록(S120)에서 제1 롤로부터 제1 속도로 연속적으로 표면을 가로질러 기판을 전진시키는 단계; 및 블록(S130)에서 증착 헤드를 통해 점성 재료(150)를 제1 점도로 기판(120) 상에 증착하는 단계로서, 상기 점성 재료(150)는 기판이 표면을 따라 전진할 동안, 기간에 걸쳐 상기 기판 위에 실질적으로 균일한 두께의 박층을 형성하도록 상기 기판(120)을 가로질러 횡방향으로 흐르는, 단계를 언급하고 있다. 일반적으로, 혼합 헤드(210) 내에서 박층(140)의 성분[예를 들어, 프리폴리머(151), 솔벤트(152), 촉매(155), 가교 결합제, 및/또는 사슬 연장제]을 점성 재료(150) 내로 혼합한 후에, 상기 시스템(200)은 슬롯-다이 코터(220) 또는 노즐을 통해 상기 점성 재료(150)를, 슬롯-다이 코터(220) 아래의 운반 시스템 상에서 전진하는 기판(120) 상에 분배한다.
특히, 액체 점성 재료(150)를 형성하기 위해 상기 박층(140)의 성분 파트가 정적 혼합 헤드(210) 내에 조합된 후에, 재료 형성 프로세서는 박층(140)이 형성될 수 있는 기판(120) 상에 점성 재료(150)를 분배할 수 있다. 이런 구현예에서는, 점성 재료(150)의 성분 재료가 슬롯-다이 코터(220)에 들어간다. 슬롯-다이 코터의 클램핑 부품은 특정 형상과 일치하도록 상기 점성 재료(150)에 압력을 가할 수 있다. 그 후, 상기 클램핑 부품은 점성 재료(150)를 강제하여, 슬롯-다이 코터(220) 아래로 이동하는 기판(120)[또는 "웨브(web)"] 상의 클램핑 부품들 사이의 격자(interstitial)로부터 흘러 나가게 한다.
전술한 구현예에 있어서, 시스템(200)은 슬롯-다이 코터(220) 아래로 기판(120)(예를 들어, PET 및/또는 우레탄)을 이동시켜, 점성 재료(150)의 기판(120) 상에서의 분포 중, 상기 기판(120)을 가로질러 점성 재료(150)의 균일하고 연속적인 분포를 촉진시키도록 구성된다. 상기 운반 시스템은 기판(120)의 롤을 언스풀링하여, 상기 기판(120)을 거울면-마감 또는 거의 평탄하고 균일한 판과 같은 표면 위로 기판(120)을 이동시키도록 구성된, 컨베이어 및/또는 다른 부품을 포함할 수 있다. 대안적으로, 상기 컨베이어는 기판(120)을 표면 위로 견인할 수도 있으며, 상기 표면의 상면의 비평탄한 및/또는 불균일한 높이로 인해 촉각층(100)의 촉각면(110)에 대한 결함을 최소화하도록, 상기 기판(120)의 하면과 표면의 상면 사이에 에어 갭(air gap)이 구성된다.
상기 컨베이어는 슬롯-다이 코터(220)와 협력하여, 기판(120)을 이동시키거나 또는 달리 진행시켜, 슬롯-다이 코터(220)를 통해 기판(120) 상에 분배된 점성 재료(150)의 유동률에 비례하는 이동률(translation rate)로, 유출하는 점성 재료(150) 아래의 표면(예를 들어, 거울면-마감 플레이트) 위를 지나간다. 이에 따라 상기 슬롯-다이 코터(220)는 충분한 점성 재료(150)를 기판(120) 상에 증착하여, 점성 재료(150)의 연속한 층을 형성할 수 있다. 또한, 상기 컨베이어 및 슬롯-다이 코터(220)는, 이하에 기재되는 바와 같이, 박층(140)의 두께(예를 들어, 12 미크론 내지 30 미크론)를 결정하도록 협력할 수 있다.
그러나 상기 시스템(200)은 임의의 다른 적절한 방법으로 기판(120) 상에 점성 재료(150)를 증착할 수 있다.
5. 평탄화(leveling)
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 방법의 블록(S120)은 블록(S120)에서, 제1 롤(230)로부터 제1 속도로 연속적으로 표면을 가로질러 기판을 전진시키는 단계를 언급하고 있다. 일반적으로, 상기 컨베이어는 점성 재료(150)가 흘러서 상기 기판(120)을 가로질러 분포되는 균일한 두께의 필름을 형성하기에 충분한 거리에 걸쳐, 상기 기판(120) 및 증착된 점성 재료(150)를 표면(예를 들어, 전술한 거울면-마감 플레이트) 위로 계속 이동시킬 수 있다.
전술한 바와 같이, 상기 시스템(200)은 증착 헤드와 경화 장치 내로의 유입 지점 사이의 거리에 대응하는 주기(예를 들어, 1분) 내에서, 횡방향으로 및/또는 길이방향으로 기판(120)을 가로질러 균일한 두께로 흐르기에 충분한 점도의 점성 재료(150)의 성분을 조합할 수 있다. 일 구현예에 있어서, 상기 시스템(200)은 슬롯-다이 코터(220)로부터 기판(120) 상으로 분배되기 전에, 알려진 점도에 액세스하고 및/또는 상기 점성 재료(150)의 점도를 측정할 수 있다. 점성 재료(150)의 점도에 기초하여, 상기 시스템(200)은 점성 재료(150)가 실질적으로 균일한 두께의 박층(140)을 형성하도록 기판(120)을 가로질러 평탄해질 때까지, 점성 재료(150)의 분배로부터 근사 거리를 형성할 수 있다. [상기 시스템(200)은 점성 재료(150)의 자체-평탄화를 촉진시켜, 박층(140)을 형성하도록, 진동 및/또는 교반 모듈을 포함할 수도 있다]. 예를 들어, 시스템(200)은 제1 점성 재료(150)의 증착 중인 방향으로 이동하는 기판(120)(예를 들어, 연속적으로 압출된 엘라스토머 필름) 상에 점성 재료를 주조할 수 있다. 점성 재료(150)의 증착에 이어, 상기 기판(120)의 상부에 박층(140)을 형성하기 위해, 제1 점성 재료(150)는 기판(120)과 점성 재료(150) 사이의 모세관 작용을 통해 상기 연속적인 필름 기판(120)을 가로질러 흐를 수 있다.
그러나 시스템(200)은, 임의의 다른 적절한 수단에 의해, 점성 재료(150)의 자체-평탄화, 및 상기 기판(120)을 가로질러 점성 재료(150)의 균일한 분포를 촉진시킬 수 있다.
6. 경화
방법(S100)의 블록(S140)은, 상기 점성 재료(150)가 기판을 가로질러 횡방향으로 흘러서 상기 박층을 형성하기 위한 기간에 대응하고, 또한 점성 재료(150)의 증착 헤드로부터 기판(120) 상으로의 거리에서, 상기 블록(140)에서 상기 박층으로부터 솔벤트(152)를 증발시키고, 촉매(155)와 프리폴리머(151) 사이의 반응을 유도하여, 상기 박층(140)을 경화하기 위해, 상기 박층(140)을 가열하는 단계를 언급하고 있다. 일반적으로, 시스템(200)은 상기 박층(140)으로부터 과잉 솔벤트(152)를 제거하고, 이에 따라 박층(140)의 경화 및 상기 촉각층(100)의 용도에 요구되는 폴리머 가교 결합의 형성을 촉진시키기 위해, 박층(140)을 가열하기 위한 블록(S140)을 구현할 수 있다.
특히, 상기 컨베이어는 점성 재료(150)의 기판(120) 및 박층(140)을 오븐(252), 자외선-경화 오븐 등과 같은 경화 장치를 향해 이동시킬 수 있다. 그러나 상기 경화 장치는 박층(140)을 초기 경화 상태로 경화시키도록, 열, 자외선, 경화액(curing solution) 및/또는 이들의 임의의 조합물을 인가할 수 있는 임의의 장치를 포함할 수 있다. 상기 시스템(200)은 경화 시간 및 경화 파라미터와 같은 점성 재료(150)의 특성 및 상기 경화 장치로부터(즉, 로컬 데이터베이스 및/또는 원격 룩업 테이블로부터) 빠져나올 때의 원하는 경화 레벨에 액세스하여, 기간 및 경화 파라미터를 계산하고, 경화 장치로부터 출력하여, 원하는 경화 레벨(예를 들어, 50% 경화, 75% 경화, 100% 경화)을 달성한다. 예를 들어, 시스템(200)은 경화 장치를 빠져나올 때 상기 박층(140)의 원하는 경화 레벨이 80% 경화된 것으로 계산할 수 있다. 이런 예에 있어서, 상기 시스템(200)은 추가적인 프로세스를 수행할 수 있고 및/또는 장치 내에서 초기 경화에 이어지는 추가적인 코팅을 도포 라인 아래로 적용할 수 있다. 이들 추가적인 코팅 및/또는 재료 또는 다른 프로세스가 박층(140)에 적용된 후, 상기 시스템(200)은 박층(140)(및 추가적인 코팅)을 최종 경화된 상태(예를 들어, 100% 경화)로 완전 경화시킬 수 있다.
일 구현예에 있어서, 상기 경화 장치는 솔벤트(152)의 약 90-95%를 증발시키도록 구성된 조건을 출력할 수 있고, 이에 따라 상기 박층(140)의 경화를 촉진시킨다. 솔벤트(152)를 이런 정도로 제거함으로써, 시스템(200)은 박층(140)에서 성분들의 반응을 유도할 수 있으며, 또한 박층(140)의 폴리머들 사이의 가교 결합을 촉진시킬 수 있다. 또한, 솔벤트(152)의 제거는 박층(140)에서의 기포 형성을 방지하며, 이에 따라 박층(140)의 경화되지 않은 영역, 반응되지 않은 프리폴리머(151) 및/또는 촉매(155)의 영역, 및/또는 불균일한 두께의 박층(140)의 영역에 형성된 광학적 결함 및/또는 수차(aberration)를 완화시킨다.
일 예에 있어서, 상기 시스템(200)은 경화 오븐(252)을 포함할 수 있다. 상기 경화 오븐(252)은 시간 창(time window)에 대해 목표 온도(예를 들어, 100℃)로 열을 출력하여, 상기 박층(140)으로부터 솔벤트(152)를 증발시키고, 이에 따라 상기 프리폴리머(151)와 경화제 사이의 반응을 촉진시킨다. 박층(140)이 오븐을 빠져나올 때, 박층(140)의 원하는 레벨의 점착성[또는 경화되지 않은 점성 재료(150)의 퍼센트]을 생성하기 위해, 상기 오븐은 소정의 기간에 걸친 온도로 촉각층을 가열할 수 있다. 이런 예에 있어서, 상기 컨베이어는 경화 오븐(252)과 협력하여, 상기 촉각층에 대해 정의된 기간에 대응하는 시간 창 동안, 상기 오븐(252)을 통해 촉각층(100)을 진행시킬 수 있다. 이런 예에 있어서, 박층(140)이 오븐(252)을 빠져나올 때, 박층(140)의 점착성을 감소시키기 위해, 상기 박층은 오븐(252)과 함께 오랜 기간 동안 유지될 수 있다. 대안적으로, 박층(140)이 오븐(252)을 빠져나올 때, 박층(140)의 점착성을 증가시키기 위해, 상기 박층(140)은 짧은 기간 동안 오븐(252)과 함께 유지될 수도 있다. 이에 따라, 상기 컨베이어와 오븐(252)은 협력하여 상기 박층(140)을 충분히 경화시켜, 원하는 재료 성능에 대응하는 원하는 레벨의 점착성, 및 롤링되었을 때 점착되지 않고 상기 시스템(200)이 촉각층(100)을 스풀링할 수 있는 충분한 경화 레벨을 생성할 수 있다.
일 변형예에 있어서, 시스템(200)은 상기 시스템(200)에 의해 수행되는 모든 프로세스(예를 들어, 증착, 평탄화, 초기 경화, 및 스풀 상으로의 롤링)의 완료 시, 상기 박층(140)에 대한 최종 경화 레벨을 형성할 수 있다. 이런 변형예에서는, 시스템(200)이 박층(140) 및 기판(120)을 포함하는 촉각층(100)을 롤 상에 스풀링할 때, 박층(140)은 부분적으로는 한 번에 경화되지 않을 수 있다. 박층(140)은 스풀링 후 상기 롤 상에서 계속 경화될 수 있다.
그러나 상기 시스템(200)은, 임의의 다른 적절한 방법으로, 솔벤트(152)를 제거하고, 프리폴리머(151)의 중합 및 폴리머 사이의 가교 결합을 유도하며, 및/또는 박층(140)을 경화시킬 수 있다.
7. 다중층(multiple layer)
도 6에 도시된 변형예에 있어서, 상기 시스템(200)은 전술한 기법 및 방법을 반복하여, 점성 재료(150)의 제1 층(140) 상에 점성 재료(150)의 제2 층을 증착할 수 있다. 이런 변형예에서는, 상기 시스템(100)이 각각의 층에 대해 화학 조성물 및 경화 파라미터를 조정하고, 층간 접착(및 폴리머 가교 결합)을 제어하여, 내충격성, 유연성, 및 광학 투명도를 갖는 엘라스토머 필름을 형성한다. 특히, 상기 시스템(200)은 기판(120)[예를 들어, 롤(230)로부터 언스풀링된 연속적인 엘라스토머 필름] 상에 먼저 프리폴리머(151), 경화제, 및 솔벤트(152)의 제1 점성 재료(150)를 증착하고, 상기 제1 점성 재료(150)를 경화하여, 전술한 바와 같이 기판(120)의 상부에 제1 박층(140)을 형성한다. 경화 장치를 빠져나온 후에, 상기 시스템(200)은 제1 박층(140) 및 기판(120)을 슬롯-다이 코터(220)의 아래로 이동시키며, 이는 점성 재료(150)[또는 프리폴리머(151)의 다른 점성 재료(150)]의 제2 박층(145)을 상기 제1 층 상에 증착할 수 있다.
일 구현예에 있어서, 슬롯-다이 코터(220)가 점성 재료(150)를 제1 박층(140) 상에 증착하여 제2 층을 형성하였을 때, 상기 시스템(200)은 제1 박층(140)의 상부 부분을 용해시키도록 구성된 솔벤트(152)를 포함하는 점성 재료(150)를 증착할 수 있다. 이런 구현예에 있어서, 제1 박층(140) 상에 증착된 점성 재료(150)의 솔벤트(152)는, 촉각층(100)의 층들 사이에서 폴리머의 접착 및/또는 가교 결합을 촉진시킬 수 있다. 이에 따라, 제1 층은 제2 층과 물리적으로 및 화학적으로 가교 결합될 수 있다.
7.1 이완 시간
도 7에 도시된 다른 구현예에서는, 촉각층의 각각의 층이 충격 및 영구 변형에 대한 내성과 같은, 특별한 재료 특성을 생성하도록 협력할 수 있다. 일반적으로, 촉각층의 각각의 층은, 층이 평형 상태(예를 들어, 평탄한 및/또는 예비-변형 토포그래피)로 복귀할 때까지, 층에 대한 충격으로부터 나타나는 변형 후의 기간으로서 정의된 이완 시간을 나타낼 수 있다. 층 사이의 이완 시간에서의 큰 차이는 느린 이완 시간에 의한 층의 취화(embrittlement) 및 피로를 초래할 수 있으며, 궁극적으로는 광학 수차를 생성한다. 이에 따라, 촉각층(100)의 각각의 층은 촉각층의 다른 층의 피로를 피하기 위해, 밀접하게 매칭되는(또는 동일한) 이완 시간을 나타낼 수 있다.
이런 구현예에 있어서, 시스템(200)은 제1 점성 재료(150)를 주조하고 경화하여, 제1 이완 시간을 나타내는, 시스템(200)에 의해 출력된 프로세스 파라미터에 의해 제어되는 특정 가교 결합 패턴을 포함하는 제1 층을 형성할 수 있다. 이런 구현예에 있어서, 상기 시스템(200)은 경화 시간, 경화 온도, 및 폴리머 가교 결합의 정도, 폴리머 가교 결합의 방향성, 및/또는 상기 박층(140)의 이완 시간 및 탄성도에 영향을 끼치는 각각의 층의 다른 재료 특성에 영향을 끼치는, 입력 성분[예를 들어, 프리폴리머(151), 솔벤트, 촉매, 가교 결합제, 및/또는 사슬 연장제의 타입]과 같은 프로세스 파라미터를 조정함으로써, 각각의 층의 이완 시간을 조정할 수 있다.
일 예에 있어서, 유량계(rheometer)는 상기 제1 층의 촉각면에 응력(예를 들어, 전단 및/또는 회전)을 인가할 수 있다. 상기 이완 시간은, 촉각면(110)이 예비-응력 상태로 복귀할 때까지, 상기 촉각층의 촉각면(110)으로의 응력의 인가로부터 연장되는 기간으로서 정의될 수 있다.
또한, 이런 구현예에 있어서, 상기 시스템(200)은 제2 점성 재료(150)를 주조 및 경화하여, 상기 제1 층의 상부에 제2 층을 형성할 수 있다. 상기 제2 층은 제2 이완 시간을 나타낼 수 있다. 이런 구현예에 있어서, 상기 제2 층은 제1 층의 이완 시간[또는 기판(120)과 같은, 다른 인접한 층의 이완 시간]의 임계 옵셋 내에 속하는 제2 이완 시간을 나타내도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 제1 층 및 제2 층은 동일한(또는 유사한) 이완 시간을 나타낼 수 있다. 이런 예에 있어서, 제2 층의 촉각면(110)에 가해진 충격[예를 들어, 촉각면(110) 상의 직접 낙하]에 응답하여, 상기 제1 층 및 제2 층은 충격-인가 대상물(예를 들어, 바위)에 대응하는 변형된 상태로 바뀐다. 촉각면(110)으로부터 충격-인가 대상물을 제거한 후, 상기 제1 층 및 제2 층은 이완 시간 내에서 상기 충격으로부터 복원된다.
도 7에 도시된 또 다른 예에 있어서, 상기 제1 박층(140)은, 제2 층의 이완 시간과 별개이고 또한 제2 층의 이완 시간보다 작은 이완 시간을 나타낼 수 있다. 이런 예에 있어서, 제2 층의 촉각면(110)에 가해진 충격에 응답하여, 상기 제1 층 및 제2 층은 충격-인가 대상물에 대응하는 변형된 상태로 바뀐다. 촉각면(110)으로부터 충격-인가 대상물을 제거한 후, 제1 층은 제2 층이 충격으로부터 예비-변형 상태로 복원되는 것보다 더 빨리, 충격으로부터 예비-변형 상태로 복원될 수 있다. 이런 예에 있어서, 상기 제1 층은 제2 층과 협력하여, 제2 층을 예비-변형 상태(즉, 평탄한 표면)로 다시 가압하고, 또한 제1 층의 더욱 신속한 복원 시간의 결과로서 상기 촉각면(110)을 평형 상태로 빨리 복귀시킬 수 있다.
7.2 경질층
일 변형예에 있어서, 상기 시스템(200)은 박층(140)의 상면을 라미네이트하고 또한 미립자 오염 및/또는 결함으로부터 촉각층을 보호하기 위해, 상기 기판(120)에 대향하는 제1 층의 상부에 커버 시트(예를 들어, PET 층)를 증착, 접착, 도포한다.
일 구현예에 있어서, 상기 시스템(200)은 커버 시트를 도포하여, 상기 박층(140)의 촉각면(110)의 표면 조직 및/또는 거칠기를 나타낼 수 있다. 특히, 상기 시스템(200)은 촉각층 상의 텍스처형 폴리머 커버 시트와 일치하는 만곡부를 남기는, 촉각층의 촉각면(110) 내로 만곡되는 텍스처형 폴리머 커버 시트를 도포할 수 있다. 이러한 구현예에 있어서, 시스템(200)은 텍스처형 커버 시트가 박층(140) 상에 임프린트되는 정도에 영향을 끼치는, 상기 경화 장치를 빠져나간 후의 경화 레벨을 제어할 수 있다. 전술한 바와 같이, 상기 시스템(200)은 촉각층과 커버 시트 사이의 접착을[즉, 박층(140)이 커버 시트에 얼마나 강력하게 또는 약하게 결합되는지를] 제어할 수도 있다. 예를 들어, 상기 시스템(200)은 커버 시트가 촉각층에 도포되는 점착성을 한 번에 감소시키기 위해, 촉각층의 경화 시간(또는 일정)을 조정할 수 있으므로, 상기 커버 시트가 용이하게 제거될 수 있다. 그러나 시스템(200)은 촉각층의 경화 시간을 조정하여, 촉감을 증가시킬 수도 있으며, 이에 따라 촉각층에 커버 시트를 도포한 후 상기 촉각층과 커버 시트 사이의 접착을 증가시킬 수 있다.
또 다른 변형예에 있어서, 시스템(200)은 촉각층에 추가적인 보호층(들) 및/또는 필름층을 도포할 수 있다. 시스템(200)은 촉각층(100)의 양 측부 상에 필름층을 배치, 성장 및/또는 증착할 수 있다. 이런 변형예에 있어서, 상기 필름층은 스크래치 방지 코팅 및/또는 자체-치유(self-healing) 코팅을 형성할 수 있다. 예를 들어, 상기 필름층은 재료가 압축 및 스트레칭(예를 들어, 원래 크기의 150% -200%까지) 될 수 있도록, 광학 투명도 및/또는 내구성을 포함하는 특성을 나타낼 수 있다. 상기 필름층은 자외선 흡수성, 내화학성, 소수성(hydrophobicity) 및/또는 소유성(oleophobicity)[또는 친유성(philicity)]을 나타낼 수도 있다. 촉각층(100)과 필름층의 조합물은 PET 이형 라이너(release liner)(180)로 코팅될 수도 있다.
상기 추가적인 보호층(160)은, 충격 후 자체-치유하고 및/또는 필기 도포(writing application)를 모방하는 것과 같은 연질의 탄성 표면을 생성하는, 스크래치 방지층, 보호 경질 코팅, 및/또는 보호 코팅을 포함할 수 있다. 이런 변형예에 있어서, 상기 시스템(200)은 박층(140)에 추가적인 보호층(160)을 도포할 수 있다. 예를 들어, 시스템(200)은 다른 방법(S100)의 프로세스와 일치하여 상기 촉각층(100)의 촉각면(110) 상에 경질 코팅을 스프레이 및/또는 도포할 수 있다. 이런 예에 있어서, 상기 시스템(200)은 경질 터치면을 가로질러 충격을 분산시키도록 구성된 경질 터치면을 형성하도록 경질 코팅을 도포할 수 있다. 또한, 상기 박층[경질 코팅과 기판(120) 사이에 위치된]은 기판(120)에 대한 충격을 완화시키도록 구성될 수 있다. 다른 예에 있어서, 상기 시스템(200)은 라이너(예를 들어, PET 층)에 스크래치 방지층을 도포하고, 차후에 상기 촉각층을 스풀링하기 전에 상기 촉각층의 촉각면(110)에 상기 스크래치 방지층을 접착시킬 수 있다.
상기 시스템(200)은 촉각층과 스크래치 방지층 사이의 폴리머 사슬의 상호 작용으로 인해, 상기 박층(140)에 스크래치 방지층을 접착하거나 결합할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 상기 시스템(200)은 코로나 방전 또는 플라즈마 처리와 같은 표면 처리를, 촉각층의 촉각면(110) 및/또는 스크래치 방지층에 적용하여, 상기 스크래치 방지층과 촉각면(110) 사이의 공유 결합을 촉진시키는 히드록실 효과(hydroxyl effect)를 유도할 수 있다. 이에 따라, 상기 촉각층(100)은 화학적 결합[예를 들어, 필름층과 촉각층(100)의 분자 사이의 공유 결합], 기계적 결합(예를 들어, 나사에 의한 프레스 피팅에서의 압력 사용), 열적 결합(예를 들어, 결합 인터페이스를 형성하는 한쪽 면 또는 양쪽 면에 열을 가하는 결합), 및/또는 접착제(예를 들어, 아교)에 의해, 필름층에 부착될 수 있다.
그러나 시스템(200)은, 임의의 다른 적절한 방법으로, 임의의 다른 원하는 특성(예를 들어, 광학적, 기계적, 및/또는 화학적)을 생성하기 위해, 임의의 다른 코팅 및/또는 층을 박층(140)에 도포할 수 있다.
8. 롤 대 롤
다른 변형예에 있어서, 시스템(200)은 기판(120), 박층(140), 및 임의의 추가적인 코팅이나 도포된 층을 포함하는 촉각층(100)을, 수송을 위해 최종 롤(232) 내로 스풀링할 수 있다. 일반적으로, 이런 변형예에 있어서, 상기 시스템(200)은 촉각층(100)을 스풀링하여, 제조 사이클 시간을 줄이고 또한 처리량을 증가시킬 수 있다.
전술한 바와 같이, 상기 시스템(200)은 촉각층(100)이 최종 롤(232) 상에 스풀링되었을 때, 상기 박층(140)이 부분적으로 경화되지 않은 상태로 존재하도록 온라인 경화를 제어할 수 있다. 이런 변형예에 있어서, 시스템(200)은 촉각면(110)에 결함의 형성을 방지하기에 충분한 스풀링의 시작에 따라, 상기 박층(140)의 최종 경화 레벨을 지시할 수 있으며, 또한 상기 박층(140)이 최종 롤 상에서 오프라인으로 계속 경화될 수 있게 한다. 전술한 예에 있어서, 일단 커버 시트가 촉각층(100)의 표면 상에 라미네이팅되어 롤링되었다면, 상기 촉각층(100)은 최종 경화된 상태로 추가로 경화될 수 있다. 상기 시스템(200)은 전술한 바와 같이 경화 장치에서 최종 롤을 가열하여, 상기 촉각층을 스풀링한 후에 박층을 경화시킬 수 있다.
9. 촉각층의 조성물
전술한 바와 같이, 방법(S100)은 터치-감응형 디스플레이에 대한 도포처럼, 내구성이 있고 또한 광학적으로 투명한 촉각층(100)(또는 필름)을 제조하고 프로세싱하도록 구현될 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 촉각층(100)은 촉각층의 화학적 조성물 및 상기 방법(S100)의 블록에서 시스템(200)에 의해 구현된 프로세스 파라미터로부터 나타나는 높은 탄성 복원, 내구성, 광학 투명도, 및 스크래치 방지성과 같은 특성을 나타낼 수 있다. 일 구현예에 있어서, 상기 시스템(200)은 탄성 재료의 5-100 미크론의 두께를 갖는 박층(140)을 형성하기 위해, 방법(S100)의 블록을 구현할 수 있다. 추가적으로, 상기 시스템(200)은 방법(S100)의 블록을 실행하여, 스크래치 방지 코팅으로 박층(140)을 코팅하여, 촉각층(100)의 내구성을 향상시킬 수 있다.
일 구현예에 있어서, 박층(140)의 주 기저 성분은 중합화의 중간 단계에서의 프리폴리머(151)이다. 일 구현예에서는, 상기 프리폴리머(151)가 TDI-말단 폴리에스테르 프리폴리머(151)를 포함하지만, 다른 프리폴리머(151)가 TDI-말단 폴리에스테르 프리폴리머(151)와 함께 또는 TDI-말단 폴리에스테르 프리폴리머(151) 대신에 혼합될 수 있다. 이들 추가적인 또는 대안적인 프리폴리머(151)는 저분자량을 갖는 이소시아네이트-함유 프리폴리머(151); 또는 지방족, 방향족 또는 이소시아네이트기를 함유하는 이소시아네이트-함유 폴리머를 포함한다. 상기 시스템(200)은 저 농도의 유리 이소시아네이트["저 유리(low free)"]를 갖는 프리폴리머(151)와 같은, 다른 프리폴리머(151)를 구현할 수도 있다. 그러나 통상적인 재료 및 "저 유리" 재료 모두가 사용될 수 있다. 프리폴리머 백본은 폴리에스테르, 폴리에테르, 폴리카보네이트, 폴리아크릴, 그 혼합물을 포함할 수 있다[프리폴리머(151) 성분은 물 및 다른 알코올과 서서히 반응하는 이소시아네이트-함유 화합물일 수 있다. 이에 따라, 시스템(200)은 박층(140)의 다른 성분과의 혼합 전에 이들을 건조시키기 위해, 프리폴리머(151)에 대한 질소 가스 블랭킷 및 점성 재료의 다른 고체를 펌핑할 수 있다].
기판(120)에 도포된 점성 재료(150)는 폴리우레탄을 위한 방향족 디아민 경화제와 같은, 사슬 연장제(153)를 포함할 수도 있다. 그러나 작은 분자를 가지며 또한 지방족 아민, 방향족 아민, 및 수산기를 포함하는 2개의 이소시아네이트 반응 말단기(reactive end group)를 갖는 부류의 재료를 포함하여, 폴리우레탄을 위한 방향족 디아민 경화제와 함께 또는 방향족 디아민 경화제 대신에, 하나 또는 그 이상의 다른 사슬 연장제가 상기 점성 재료(150)에 도포될 수 있다. 일 구현예에 있어서, 상기 점성 재료(150)는, 포트 라이프 및 점착 시간과 같은 프로세싱 특성, 광학적 특성, UV 저항 특성, 탄성 복원, 스크래치 저항성, 및/또는 압축성과 같은 재료 성능 특성의 균형을 맞추기 위해, 사슬 연장제나 경화제의 조합물을 포함한다. 사슬 연장제의 점성 재료에 사용될 수 있는 사슬 연장제/경화제의 예로는 에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 1,3 프로판디올, 1,4-부탄디올, 1,5 펜탄디올, 1,6 헥산디올, 폴리우레탄 90을 위한 방향족 디아민 경화제, 다양한 분자량(예를 들어, 100 또는 300)의 폴리우레탄을 위한 방향족 디아민 경화제, 다양한 분자량(예를 들어, 230, 400, 또는 2000)의 폴리옥시프로필렌디아민, 하이드로퀴논 비스(2-하이드록시에틸) 또는 "HQEE", 및/또는 에톡실화된 HQEE 를 포함한다.
상기 점성 재료(150)는 또한 DiTMP 와 같은 가교 결합제(154)를 포함한다. 그러나 하나 또는 그 이상의 다른 가교 결합제가 DiTMP 와 혼합될 수 있다. 예를 들어, 이소시아네이트 반응성 말단기는 지방족 아민, 방향족 아민, 및 히드록실을 포함한다. 일 구현예에 있어서, 점성 재료(150)는 포트 라이프 및 점착 시간과 같은 프로세싱 특성, 및 광학적 특성, UV 저항 특성, 탄성 복원, 스크래치 저항성, 및 압입(indentation)/압축성과 같은 재료 성능 특성의 균형을 맞추기 위해, 가교 결합제와 사슬 연장제의 조합물을 함유할 수 있다. 이들 가교 결합제의 예로는 TMP, DiTMP, 에톡실화된 TMP, 에티옥실화된 DiTMP 를 포함한다.
상기 점성 재료는 또한 촉매(예를 들어, 디부틸주석 디라우레이트)를 포함한다. 그러나 스냅 경화 능력을 나타내는 다른 촉매는, 이하에 기재되는 리간드 중에서, 즉 Sn, Ti, Zn, Hg 및/또는 Bi 중에서 하나 또는 그 이상을 갖는 유기-금속 함유 화합물을 포함한다. 대안적으로, 촉매는 3차 아민[예를 들어, 주석 함유 옥토에이트(stannous octoate) 또는 디부틸주석 디라우레이트]과 같은 유기 촉매 잔기를 포함할 수 있다.
파트 A 및 파트 B와 양립할 수 있는 적절한 스냅-경화 촉매는, 파트 A 및 파트 B가 정적 혼합 헤드에서의 혼합 시 반응을 시작하지 않도록 선택될 수 있다. 이에 따라, 시스템은 혼합 헤드 및 슬롯-다이를 통해 혼합물을 분배할 수 있으며, 상기 혼합물은 경화가 시작되기 전에 자체-평탄화될 수 있다. 이런 구현예에 있어서, 시스템은 1) 실온에서 반응 및 반응의 관련 엔탈피를 최소화하기 위해, 파트 B 혼합물의 파트 A의 이소시아네이트 그룹과의 비-촉매 반응성을 조정할 수 있으며; 2) 이소시아네이트 및 이소시아네이트 반응기의 농도를 감소시키기 위해, 점성 재료를 솔벤트로 희석할 수 있으며; 및/또는 3) 점성 재료의 건조/경화 온도 아래의 온도에서 비활성인 스냅-경화 촉매를 선택할 수 있다.
이런 구현예에 있어서, 상기 시스템은 TDI-말단 폴리에스테르 프리폴리머와 같은 프리폴리머, 폴리우레탄을 위한 방향족 디아민 경화제와 같은 사슬 연장제, 및 DiTMP 와 같은 가교 결합제를 조합하여, 엘라스토머 층(14)을 위한 방법(S100)에 따라 주조될 수 있는 혼합물을 형성할 수 있다. 일단 엘라스토머의 기저 성분이 이와 같이 선택되었다면, 상기 시스템은 각 성분의 적절한 양(중량 또는 체적)을 확인하여, 적절한 광학적 특성, 내구성 특성, 및 기계적 특성을 갖는 필름층을 형성하기 위한 최적의 조성물 혼합물을 달성할 수 있다.
일단 엘라스토머의 기저 성분이 확인되었다면, 시스템(200)은 적절한 광학적 특성, 내구성 특성, 및 기계적 특성을 갖는 필름층을 형성하기 위한 최적의 조성물 점성 재료(150)를 달성하기 위해, 각각의 성분의 적절한 양(중량 또는 체적)을 식별할 수 있다.
솔벤트는 디올 사슬 연장제(예를 들어, 부탄디올 또는 "BDO" 또는 하이드로 퀴논 에테르 또는 "HQEE")를 포함하는 바와 같은, OH 말단 사슬 연장제를 포함할 수 있다. 전술한 기저 성분의 혼합물에 있어서, 방향족 디아민 경화제가 폴리우레탄의 사슬 연장제로서 기능할 수 있기 때문에, 기저 성분의 폴리우레탄 성분을 위한 방향족 디아민 경화제의 일부가 솔벤트로 치환될 수 있다.
TDI-말단 폴리에스테르 프리폴리머(151)가 전형적으로 촉각층(100)의 조성물의 70%-86%를 형성하는 반면에, 폴리우레탄, DiTMP, 촉매(155), 및 솔벤트(152)를 위한 방향족 디아민 경화제는 촉각층(100)의 2-2.9%, 1.5-2%, 및 9-33%를 각각 형성한다. 이런 구현예에 있어서, 아래에 기재되는 촉각층(100)의 특정 성능을 달성하기 위해, 성분의 중량%가 변할 수 있다. 또한, 상기 조성물은 점성 재료에서 파트 A 및 파트 B(전술한 바와 같은)의 저장 수명 안정성을 솔벤트(152) 강화시키거나 연장시킬 수도 있다. 예를 들어, 상기 시스템은 점성 재료 내의 가교 결합제의 체적을 증가시켜, 박층의 내구성을 향상시킬 수 있다.
또 다른 구현예에 있어서, 상기 시스템(200)은 재료 조성물을 위한 포트 라이프를 증가시키기 위해, 폴리우레탄 사슬 연장제(153)를 위한 방향족 디아민 경화제의 일부 또는 전부를, BDO 및/또는 HQEE 와 같은 OH 말단 사슬 연장제(153)로 대체하거나 치환할 수 있다. 따라서 시스템(200)은 재료 조성물을 사용하여 필름을 제조하는 데 요구되는 포트 라이프의 양에 따라, 재료 조성물로 치환된 OH 말단 사슬 연장제(153)의 체적 및 타입을 변화시킬 수 있다. 예를 들어, 폴리우레탄 사슬 연장제(153)를 위한 방향족 디아민 경화제의 적어도 50%를 50% BDO 또는 50% HQEE 로 대체함으로써, 상기 시스템(200)은 포트 라이프를 1분 또는 8분 각각 연장시킬 수 있다. 또 다른 예에 있어서, 폴리우레탄 성분을 위한 방향족 디아민 경화제를 BDO 또는 HQEE 와 같은 디올 사슬 연장제(153)로 대체함으로써, 시스템(200)은 30 분 또는 60분 이상으로 연장시킬 수 있다.
그 후, 상기 시스템(200)은 제조 중 프리폴리머(151) 성분에 사슬 연장제(153)를 한 번 또는 또는 그 이상으로 첨가할 수 있다. 예를 들어, 시스템(200)은 프리폴리머(151)를 포함하는 하나 또는 그 이상의 기저 성분의 용해를 돕기 위해, 점성 재료(150)의 기저 성분의 혼합 초기에 사슬 연장제(153)를 첨가할 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 시스템(200)은 기저 성분의 용해 및 점성 재료(150)를 제어하기 위해, 재료의 하나 또는 그 이상의 제조 양태를 통하여 사슬 연장제(153) 조성물을 연속적으로 첨가할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 슬롯-다이 코팅 전에 조성물 재료의 용해를 강화하기 위해, 제1 시간에[예를 들어, 프리폴리머(151)를 용해시킬 목적으로 혼합하기 전에] 및 제2 시간에, 사슬 연장제(153)의 양이 첨가될 수 있다.
9.1 촉각층 특성
상기 시스템은, 촉각층(110)의 특정 반사율, 광 투과율, 헤이즈(haze), 투명도, 광택, 및/또는 다른 광학적 특성을 달성하기 위해, 방법(S100)의 다양한 블록을 실행할 수 있다. 예를 들어, 상기 촉각층(110)은 90% 보다 큰(예를 들어, 93%)의 광 투과율을 나타낼 수 있고, 헤이즈를 1% 이하로 제한할 수 있으며, 투명도를 99% 이상으로 증가시킬 수 있으며, 70 광택 단위 이상으로 광택도를 향상시킬 수 있다.
추가적으로 또는 대안적으로, 혼합물의 프로세스 및/또는 조성물은 눈부심 방지 특성(예를 들어, 옥외 사용 등)이 요구되는 특정 용도를 위해, 촉각층(110)의 광학적 특성을 향상시키도록 조정될 수 있다. 예를 들어, 상기 시스템은 헤이즈 값을 약 8% 헤이즈로 변경하기 위해, 경화 시간, 경화 온도, 및 제조 청결도(즉, 오염물을 방지하기 위해)를 제어함으로써, 엘라스토머 층(14)의 투명도 또는 헤이즈를 제어할 수 있다. 이런 예에서는, 헤이즈를 증가시키기 위해 재료의 광학적 특성을 향상시킴으로써, 시스템은 촉각층(110)으로부터 눈부심을 제어(및 감소)할 수 있다. 또한, 시스템은 촉각층(110)의 강화된 옵티칼, 내구성, 및 다른 기계적 특성의 실질인 변경 없이, 프로세싱 파라미터를 조정하여, 촉각층(110)의 투과율, 헤이즈, 투명도, 광택, 및 스파클(sparkle)을 제어하고 최적화할 수 있다.
10. 예시적인 용도
시스템(200)은 도 5에 도시된 바와 같이 스타일러스(stylus) 용도를 포함하여 다양한 용도로 사용하기 위해, 촉각층(100)을 다양한 상이한 형태로 형성하도록, 방법(S100)의 블록을 구현할 수 있다. 예를 들어, 상기 촉각층(100)은 터치-감응면을 형성하기 위해 터치-센서 위에 배치될 수 있다. 이런 용도에서, 촉각층(100)은, 필름층과 함께, 종이 위에 펜으로 필기하는 것과 유사한 필기감(writing sensation)을 생성하도록 구성된 필기면(writing surface)을 형성한다. 광학 투명도 및 스크래치 저항성 및/또는 유연성 특성이 요구되는 다른 용도가 확인될 수 있다. 따라서 촉각층(100)은 패킹 재료, 평탄화 재료, 또는 조명 케이싱으로서 사용될 수 있다. 다른 용도에 있어서, 상기 촉각층(100)은 광학 투명도 또는 불투명도와 같은 광학적 특성을 나타내도록 조정될 수 있다. 그러나 상기 시스템(200)은 촉각층(100)을 마스킹하여, 임의의 다른 적절한 방식으로 바람직한 광학 투명도 및 관련 특성을 유지할 수 있다.
여기에 기재된 시스템 및 방법은 컴퓨터-판독 가능 명령을 저장하는 컴퓨터-판독 가능 매체를 수신하도록 구성된 기계로서 적어도 부분적으로 실시 및/또는 구현될 수 있다. 상기 명령은 어플리케이션, 애플릿(applet), 호스트, 서버, 네트워크, 웹 사이트, 통신 서비스, 통신 인터페이스, 사용자 컴퓨터 또는 모바일 디바이스, 또는 또는 그 임의의 적절한 조합의 하드웨어/펌웨어/소프트웨어 요소, 손목 밴드(wristband), 스마트 폰과 통합된 컴퓨터-실행 가능한 부품에 의해 실행될 수 있다. 실시예의 다른 시스템 및 방법은 컴퓨터 판독-가능한 명령을 저장하는 컴퓨터-판독 가능 매체를 수신하도록 구성된 기계로서 적어도 부분적으로 실시 및/또는 구현될 수 있다. 상기 명령은 전술한 타입의 장치 및 네트워크와 통합된 컴퓨터-실행 가능한 부품에 의해 통합된 컴퓨터-실행 가능한 부품에 의해 실행될 수 있다. 컴퓨터-판독 가능한 매체는 RAM, ROM, 플래시 메모리, EEPROM, 광학적 디바이스(CD 또는 DVD), 하드 드라이브, 플로피 드라이브, 또는 임의의 적절한 디바이스와 같은, 임의의 적절한 컴퓨터-판독 가능한 매체 상에 저장될 수 있다. 컴퓨터-실행 가능한 부품은 프로세서일 수 있지만, 그러나 임의의 적절한 전용 하드웨어 디바이스가 (대안적으로 또는 추가적으로) 명령을 실행할 수 있다.
본 기술분야의 숙련자가 이전의 상세한 설명과 도면 및 청구범위로부터 인식할 수 있는 바와 같이, 이하의 청구범위에 한정된 본 발명의 범위로부터의 일탈 없이 본 발명의 실시예에 수정 및 변경이 이루어질 수 있다.

Claims (20)

  1. 기판 상에 박층을 직접 주조하기 위한 방법으로서:
    ㆍ 제1 점성 재료를 형성하기 위해, 프리폴리머, 솔벤트, 및 사슬 연장제를 조합하는 단계;
    ㆍ 제1 롤로부터 제1 속도로 표면을 연속적으로 가로질러 기판을 전진시키는 단계;
    ㆍ 증착 헤드를 통해 상기 기판 상에 제1 점도의 제1 점성 재료를 증착하는 단계로서, 상기 제1 점성 재료는, 상기 기판이 상기 표면을 따라 전진할 동안, 상기 기판 위에 실질적으로 균일한 두께의 박층을 형성하기 위해, 상기 기판을 가로질러 횡방향으로 흐르는, 단계;
    ㆍ 상기 제1 점성 재료가 상기 기판을 가로질러 횡방향으로 흐르는 기간에 대응하고, 또한 상기 제1 점성 재료를 증착하는 상기 증착 헤드로부터 상기 기판 상으로의 거리에서, 솔벤트를 증발시키고, 상기 사슬 연장제와 상기 프리폴리머 사이의 반응을 유도하고, 상기 점성 재료를 경화하여, 제1 층을 형성하도록, 상기 제1 점성 재료를 가열하는 단계를 포함하는, 박층 주조 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 점성 재료를 형성하기 위해, 상기 프리폴리머, 상기 솔벤트, 및 상기 사슬 연장제를 조합하는 단계는, 제1 용액과 제2 용액을 혼합하는 단계를 포함하며, 상기 제1 용액은 상기 프리폴리머 및 상기 솔벤트를 포함하고, 상기 제2 용액은 촉매, 가교 결합제를 포함하며, 상기 사슬 연장제는 상기 프리폴리머의 중합화 및 폴리머 사슬의 가교 결합을 촉진시켜, 상기 층을 형성하는 물리적으로 및 화학적으로 가교 결합된 폴리머 사슬을 형성하도록 구성되는, 박층 주조 방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1 용액과 상기 제2 용액을 혼합하는 단계는,
    ㆍ 상기 제1 용액을 형성하기 위해, TDI-말단 폴리에스테르 프리폴리머를 포함하는 프리폴리머와 메틸 에틸 케톤을 포함하는 솔벤트를 혼합하는 단계; 및
    ㆍ 상기 제2 용액을 형성하기 위해, 디부틸주석 디라우레이트를 포함하는 상기 촉매, 폴리우레탄을 위한 방향족 디아민 경화제를 포함하는 상기 사슬 연장제, 및 디트리메틸올프로판을 포함하는 가교 결합제를 혼합하는 단계를 포함하는, 박층 주조 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 기판 상에 상기 제1 점성 재료를 증착하는 단계는, 상기 제1 점성 재료의 증착 중 제1 방향으로 이동하는 연속적으로 압출된 엘라스토머 필름 상에 상기 제1 점성 재료를 증착하는 단계를 포함하며, 상기 제1 점성 재료는, 상기 연속적으로 압출된 엘라스토머 필름을 가로질러 연속적으로 연장되는 실질적으로 균일한 두께의 상기 제1 층을 형성하기 위해, 상기 연속적인 필름 기판을 가로질러 분포되는, 박층 주조 방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 기판 상에 상기 제1 점성 재료를 증착하는 단계는, 경화 후 상기 박층으로부터 제거 가능한 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 포함하는 연속적으로 압출된 엘라스토머 필름 상에 상기 제1 점성 재료를 증착하는 단계를 포함하는, 박층 주조 방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 롤로부터 상기 표면을 가로질러 상기 기판을 전진시키는 단계는, 상기 증착 헤드로부터, 상기 제1 점성 재료의 유동률에 비례하는 속도로, 상기 기판 및 상기 제1 층을 상기 표면 위로 진행시키는 단계를 포함하며, 상기 증착 헤드와 상기 제1 점성 재료를 가열하는 오븐 사이의 거리는, 상기 제1 점성 재료가 상기 제1 점성 재료의 상기 제1 점도에 의해 정의된 상기 제1 점성 재료의 분산 유동률로, 상기 기판을 가로질러 균일한 두께로 흐르는 기간에 비례하는, 박층 주조 방법.
  7. 청구항 1에 있어서,
    ㆍ 제2 점성 재료를 형성하기 위해, 프리폴리머, 솔벤트, 및 사슬 연장제를 조합하는 단계;
    ㆍ 상기 기판 및 상기 제1 점성 재료의 상기 제1 층을, 상기 제2 점성 재료의 상기 증착 헤드로부터의 유동률에 비례하는 제2 속도로, 연속적으로 상기 표면을 가로질러 전진시키는 단계;
    ㆍ 상기 기판에 대향하는 상기 제1 층 상에 상기 제2 점성 재료를 증착하는 단계로서, 상기 제2 점성 재료의 솔벤트가 상기 제1 층과 반응하도록 구성되는, 단계;
    ㆍ 상기 제2 점성 재료가 상기 제1 층을 가로질러 횡방향으로 흐르기 위한 제2 기간에 대응하고, 또한 상기 제1 층 상에 상기 제2 점성 재료를 증착하는 상기 증착헤드로부터의 제2 거리에서, 솔벤트를 증발시켜, 상기 사슬 연장제와 상기 프리폴리머 사이의 반응을 유도하고, 상기 제2 점성 재료를 경화하여 제2 층을 형성하도록, 상기 제2 점성 재료를 가열하는 단계를 더 포함하는, 박층 주조 방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    ㆍ 상기 제1 점성 재료를 가열하는 단계는, 충격에 응답하여 상기 제1 층의 제1 이완 시간을 나타내는 상기 제1 층을 형성하기 위해, 상기 제1 점성 재료로부터 솔벤트를 제거하기 위해 상기 제1 층을 가열하는 단계를 포함하며;
    ㆍ 상기 제2 점성 재료를 가열하는 단계는, 상기 제2 점성 재료로부터 솔벤트를 제거하여, 터치면을 형성하고 또한 물리적 및 화학적으로 가교 결합된 폴리머 사슬을 형성하는 상기 제2 층을 형성하기 위해, 상기 제2 점성 재료를 가열하는 단계를 포함하며, 상기 제2 층은, 상기 제1 이완 시간과 구별되고, 또한 상기 제1 층과 협력하여 상기 터치면을 대체하는 충격으로부터 복원하도록 구성되는 제2 이완 시간을 나타내는, 박층 주조 방법.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 기판에 대향하는 상기 제1 층 상에 경질 코트층을 증착하는 단계를 더 포함하며, 상기 경질 코트층은 터치면을 형성하고, 상기 제1 층은 상기 터치면에 대한 힘의 인가에 응답하여 상기 기판으로의 충격의 전달을 완화시키도록 구성되는, 박층 주조 방법.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 층으로부터 솔벤트를 제거하기 위해 상기 제1 층을 가열하는 단계는, 상기 제1 층을 최종 층의 최종 경화 레벨보다 낮은 제1 경화 레벨로 경화하기 위해, 상기 제1 층을 제1 기간 동안 가열하는 단계를 포함하는, 박층 주조 방법.
  11. 청구항 1에 있어서,
    ㆍ 상기 프리폴리머, 상기 솔벤트, 및 상기 촉매를 조합하는 단계는, 혼합 헤드 내에서 상기 프리폴리머, 상기 솔벤트, 및 상기 촉매를 혼합하는 단계를 포함하며;
    ㆍ 상기 표면을 가로질러 상기 기판을 전진시키는 단계는, 상기 기판을 오븐을 거울면-마감 표면 위로 진행시키는 단계를 포함하며; 및
    ㆍ 상기 기판 상에 상기 제1 점성 재료를 증착하는 단계는, 슬롯-다이 코터를 통해 거울면-마감 표면 위로 이동하는 상기 기판 상에 상기 제1 점성 재료를 분배하는 단계를 포함하며;
    ㆍ 상기 제1 점성 재료를 가열하는 단계는, 상기 제1 층 및 상기 기판을 상기 오븐을 통해 제2 속도로 이동시키는 단계를 포함하며, 상기 오븐은 상기 제1 층 및 상기 기판을 목표 온도로 가열하도록 구성되며, 상기 제2 속도는 경화 시간, 오븐을 빠져나올 때의 경화 레벨, 및 상기 오븐의 길이에 의해 정의되는, 박층 주조 방법.
  12. 박층을 주조하기 위한 방법으로서:
    ㆍ 제1 점성 재료를 형성하기 위해 제1 용액과 제2 용액을 혼합하는 단계로서, 상기 제1 용액은 프리폴리머와 솔벤트를 포함하고, 상기 제2 용액은 촉매, 가교 결합제, 및 사슬 연장제를 포함하는, 단계;
    ㆍ 제1 롤로부터 제1 속도로 연속적으로 표면을 가로질러 기판을 전진시키는 단계;
    ㆍ 증착 헤드를 통해 제1 점도의 상기 제1 점성 재료를 상기 기판 상에 증착하는 단계로서, 상기 제1 점성 재료는 상기 기판이 상기 표면을 따라 전진할 동안, 기간에 걸쳐 상기 기판 위에 실질적으로 균일한 두께의 박층을 형성하기 위해, 상기 기판을 가로질러 횡방향으로 흐르는, 단계;
    ㆍ 상기 증착 헤드로부터 상기 제1 점성 재료가 상기 기판을 가로질러 횡방향으로 흘러서 상기 박층을 형성하기 위한 기간에 대응하는 거리에서, 상기 박층으로부터 솔벤트를 제거하고, 상기 가교 결합제, 상기 사슬 연장제, 및 상기 프리폴리머 사이의 반응을 유도하여, 물리적 및 화학적으로 가교 결합된 폴리머 사슬을 포함하는 상기 박층을 경화하기 위해, 상기 박층을 가열하는 단계를 포함하는, 박층 주조 방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    ㆍ 상기 표면을 가로질러 상기 기판을 전진시키는 단계는, 상기 기판을 오븐을 향해 거울면-마감 표면 위로 진행시키는 단계를 포함하며;
    ㆍ 상기 기판 상에 상기 제1 점성 재료를 증착하는 단계는, 슬롯-다이 코터를 통해 상기 거울면-마감 표면 위로 이동하는 상기 기판 상에 상기 제1 점성 재료를 분배하는 단계를 포함하며;
    ㆍ 상기 제1 점성 재료를 가열하는 단계는, 상기 오븐을 빠져나올 때의 경화 시간 및 목표 경화 레벨에 의해 정의된 제2 기간에 걸쳐, 상기 제1 층 및 상기 기판을 목표 온도로 가열하도록 구성된 상기 오븐을 통해, 상기 제1 층 및 상기 기판을 전진시키는 단계를 포함하는, 박층 주조 방법.
  14. 청구항 13에 있어서,
    ㆍ 상기 제1 층으로부터 솔벤트를 제거하기 위해 상기 제1 층을 가열하는 단계는, 상기 제1 층을 제1 경화 단계로 경화시키기 위해 상기 제1 층을 제1 기간 동안 가열하는 단계를 포함하며;
    ㆍ 상기 제1 기간의 만료에 응답하여 제2 경화 레벨로 경화시키기 위해, 촉각층을 롤 상에 스풀링하는 단계를 더 포함하며, 상기 제1 층은 스풀링 후에 계속 경화되는, 박층 주조 방법.
  15. 청구항 12에 있어서,
    상기 기판에 대향하는 상기 제1 층 상에 경질 코트층을 증착하는 단계를 더 포함하며, 상기 경질 코트층은 터치면을 형성하고, 상기 제1 층은 상기 터치면에 대한 힘의 인가에 응답하여 상기 기판으로의 충격 전달을 완화시키도록 구성되는, 박층 주조 방법.
  16. 청구항 12에 있어서,
    제1 점성 재료를 형성하기 위해 제1 용액 및 제2 용액을 혼합하는 단계는,
    ㆍ 상기 제1 용액을 형성하기 위해 상기 솔벤트에 상기 프리폴리머를 용해하는 단계로서, 상기 프리폴리머는 TDI-말단 폴리에스테르 프리폴리머를 포함하고 또한 제1 점성 혼합물의 60중량% 내지 90 중량%를 형성하며, 상기 솔벤트는 메틸 에틸 케톤을 포함하고 또한 상기 제1 점성 혼합물의 5 중량% 내지 35 중량%를 형성하는, 단계;
    ㆍ 상기 제2 용액을 형성하기 위해 상기 촉매, 상기 사슬 연장제, 및 상기 가교 결합제를 혼합하는 단계로서, 상기 촉매는 디부틸주석 디라우레이트를 포함하고 또한 상기 제1 점성 혼합물의 0 중량% 내지 0.5 중량%를 형성하며, 상기 사슬 연장제는 폴리우레탄을 위한 방향족 디아민 경화제를 포함하고 또한 상기 제1 점성 혼합물의 2 중량% 내지 4 중량%를 형성하며, 상기 가교 결합제는 디트리메틸올프로판을 포함하고 또한 상기 제1 점성 혼합물의 1 중량% 내지 3 중량%를 형성하는, 단계; 및
    ㆍ 혼합 헤드 내에서 상기 제1 용액과 상기 제2 용액을 조합하는 단계를 포함하는, 박층 주조 방법.
  17. 촉각층으로서:
    ㆍ 기판;
    ㆍ 변형으로부터의 복원을 위한 제1 이완 시간을 나타내는 제1 층; 및
    상기 제1 층은,
    o 제1 점성 재료를 형성하기 위해 제1 프리폴리머, 제1 솔벤트, 및 제1 경화제를 조합함으로써;
    o 실질적으로 균일한 두께의 상기 제1 층을 형성하기 위해, 상기 기판을 가로질러 흐르는 상기 제1 점성 재료를 상기 기판 상에 증착함으로써;
    o 상기 솔벤트를 제거하고 또한 상기 제1 경화제와 상기 프리폴리머 사이의 반응을 유도하여, 물리적 및 화학적으로 가교 결합된 폴리머 사슬에 의해 정의되는 상기 제1 층을 형성하기 위해, 상기 제1 층을 가열함으로써;
    상기 기판 상에 주조되며,
    ㆍ 상기 기판과 대향하는 상기 제1 층 위에 주조되어, 터치면을 형성하고, 변형으로부터의 복원을 위한 제2 이완 시간을 나타내는 제2 층을 포함하는, 촉각층.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 제2 층은,
    ㆍ 제2 점성 재료를 형성하기 위해 제2 프리폴리머, 제2 솔벤트, 및 제2 경화제를 조합함으로써;
    ㆍ 균일한 두께의 상기 제2 층을 형성하기 위해, 상기 제1 층을 가로질러 흐르는 상기 제2 점성 재료를 상기 제1 층 상에 증착함으로써; 및
    ㆍ 상기 솔벤트를 제거하고 또한 상기 제2 경화제와 상기 제2 프리폴리머 사이의 반응을 유도하여, 물리적 및 화학적으로 가교 결합된 폴리머 사슬에 의해 정의되는 상기 제2 층을 경화하기 위해, 상기 제2 층을 가열함으로써;
    상기 제1 층 상에 주조되는, 촉각층.
  19. 청구항 17에 있어서,
    상기 제1 층은,
    ㆍ TDI-말단 폴리에스테르 프리폴리머를 포함하는 제1 용액을 형성하기 위한 제1 프리폴리머와, 메틸 에틸 케톤을 포함하는 제1 솔벤트를 조합함으로써;
    ㆍ 상기 제1 경화제를 형성하기 위해, 디부틸주석 디라우레이트를 포함하는 촉매, 폴리우레탄을 위한 방향족 디아민 경화제를 포함하는 사슬 연장제, 및 디트리메틸올프로판을 포함하는 가교 결합제를 조합함으로써; 및
    ㆍ 상기 제1 점성 재료를 형성하기 위해, 상기 제1 용액과 상기 제1 경화제를 조합함으로써;
    상기 기판 상에 주조되는, 촉각층.
  20. 청구항 17에 있어서,
    상기 제2 층은 상기 제1 이완 시간으로부터 옵셋되는 임계치 내의 상기 제2 이완 시간을 나타내며, 상기 제2 층은 상기 제1 층 및 상기 제2 층의 변형에 응답하여, 상기 제1 이완 시간 및 제2 이완 시간 중 느린 것에 의해 정의되는 주기 내에서, 상기 터치면을 예비-변형 상태로 복원하기 위해, 상기 제1 층과 협력하는, 촉각층.
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