KR0160876B1 - 대전방지용 필름의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 대전방지용 필림의 제조방법에 관한 것으로, 특히 고분자인 폴리아닐린을 NMP용액에 용해하여서 제조되며, 유리 또는 일반 비닐에 코팅하여 사용될 수 있는 대전 방지용 필림의 제조방법에 관한 것이다.

본 발명의 방법은, 소정의 NMP(N-methy1-2-pyrrolidinone))용액을 자석교반기를 사용하여 저어주면서 1분에 걸쳐서 소정의 폴리아닐린 분말을 용해하는 제1단계; 상기 제1단계에서 제조된 용액으로부터 녹지않은 폴리아닐린 분말을 제거하도록 여과수단을 사용하여 균일한 NMP용액을 제조하는 제2단계; 및 청결하게 닦고 건조시킨 수평조절된 기판상에 용액을 일정한 두께로 부은후에, 60℃의 온도를 유지하면서 15시간동안 건조시켜 중간 교차 결합된 필름을 제조하는 제3단계를 포함한다.

Description

대전방지용 필름의 제조방법

본 발명은 대전방지용 필림의 제조방법에 관한 것으로, 특히 고분자인 폴리아닐린을 N-메틸-2-피롤리디논(N-methy1-2-pyrrolidinone; 이하, NMP라 한다.)용액에 융해하여서 제조되며, 유리 또는 일반 비닐에 코팅하여 사용될 수 있는 대전 방지용 필림의 제조방법에 관한 것이다.

물체의 표면에는 다양한 원인으로 전하가 발생할 수 있으며, 이것은 일반적으로 마찰하는 두 물체사이에서 발생하는 정전기에 의하여 발생되거나 또는 외부의 강한 전계에 의하여 발생되기도 한다. 이러한 물체의 표면이 대전(帶電)된 상태에서는 전하에서 발생되는 전계에 의하여 여러 가지 유해 현상이 발생된다.

이러한 정전기는 흐르지 못하고, 일정한 물체의 표면에 축적되어 있다가 다른 물체와의 접촉시에 순간적으로 방전되어지는데 특히 인체와의 접촉시에는 상당한 전기적 충격을 인체에 가하여 심한 불쾌감을 초래하는 경우가 많았다.

또한 축전된 전하가 IC회로와 같은 정밀한 회로에 인접하게 되며, 여기에서 발생되는 전계에 의하여 회로가 오동작을 일으키는 확율이 높아지므로 대전된 전하를 신속하게 제거하는 것은 매우 중요한 일이다.

이러한 전하의 축적을 억제하여 정전기의 방전현상을 없애는 방법의 하나로서, 물체의 표면에 전기가 흐를 수 있는 전도성 피막을 입혀 전도가능하게 하는 방법이 제시되었으며, 피막의 형성을 위하여는 주로 도료 등을 이용하는 경우가 많았다.

종래의 전도성의 도료들은 일반적인 유기질의 비전도성 도료에 탄소(C), 금속미분말 또는 페라이트(ferrite)등을 균일하게 혼재시켜 이들 혼재된 전도체들에 의하여 도료에 전도성을 부여하는 방법을 사용하였었다.

그러나, 이러한 전도체들을 미분말화하여 이를 균일하게 혼재시키는 방법으로는 피막의 균일한 막형성에도 좋지 않을 뿐 아니라 미분말화를 위한 가공 등이 용이하지 않고, 비용이 많이 소요되며, 혼재시키는 것 또한 유기질과 무기질 또는 금속질 간의 재질 차이로 균일하게 혼재되지 못하는 이유로 어려움이 많으며, 완성된 도료도 상분리등에 의하여 도료 전체의 전도성의 저하라는 문제점이 있어 저장시간이 짧다는 단점이 있었다.

특히 탄소나 금속의 미분말의 사용에서는 이들 금속미분말이 대량사용되어지는 경우에는 전도성은 좋아지나, 그에 따라 기계적응력(mehanical stress)이 발생하여 도료에 의한 피막이 물성저하 등이 일어나는 문제점이 있었다.

최근에는 전도성을 갖는 고분자가 속속 개발되어지고 있으며, 이러한 전도성 고분자들은 자체가 유기질로서 도료 등에 쉽게 혼합되어질 수 있으며, 유연성 및 가공성 등이 우수하여 새로운 전도체, 박형 디스플레이 장치 내지는 대전방지체 등으로 그 용도를 넓혀가고 있다. 전도성 고분자는 반도체 영역에서 도체 영역에 이르기까지 폭넓은 범위의 전기전도도를 가지며, 탄소의 결합에 관여하는 4개의 전자들 중 3개만 시그마결합(σ-bond)으로서 분자결합이 기여하고, 나머지 1개의 전자가 불포화되어 π에너지 띠를 형성하는 sp₂분자궤도를 갖는 특징으로 갖고 있다. 또한 폴리머 백본(polymer backbone)을 따라 넓게 펼쳐진 π-콘쥬게이션(conjugation: 공액)과 도핑후의 비편재화된 전자 등의 구조에 따라 환원형, 중간 산화형, 산화형 등으로 구분되어지며, 그 형태 및 물성 등이 다양하게 얻어질 수 있는 것이다.

고분자가 전도성을 띄는 현상은 크게 두가지 이론으로 해석될 수 있으며, 폴리피롤(polypyrole) 및 폴리아세틸렌(polyacetylene)으로 대표되는 고립파(soliton)이론과 폴리아닐린(polyaniline) 및 폴리티오펜(ploythiophene)으로 대표되는 폴라론(polaron)이론이 그 예이다.

먼저 고립파 이론에 있어서, 고립파란 폴리피롤 등의 사슬내의 구조적 결함을 지칭하는 것으로서, 구조적 결함 좌우의 폴리피롤 사슬이 대칭적으로 이루어진 축퇴된 바닥상태(degenerate ground state)를 가지며, 이러한 구조적 결함은 중성, 양성, 음성 고립(soliton)의 세종류로 존재하고 전하를 띄게 되면 스핀이 영(zero)이 되고, 전하가 영일 때 1/2이 되며, 이는 보통의 전자나 양성자에서 보는 전하를 뛴 입자가 스핀을 갖는 현상과 상반된 개념이나 이러한 하전된 솔리톤들이 사슬내에 존재하므로써 전기전도도가 나타나는 것이다. 다음으로 폴라론 이론에 있어서, 폴리아닐린의 경우에서는 구조적 결함 좌우의 분자들의 배열이 비대칭적으로 되어 그 에너지 상태가 동일하지 않은 비-축퇴된 바닥상태(non-degenerate ground state)를 갖게 되어 폴라론 및 두 개의 폴라론이 짝을 이루고 있는 바이폴라론(bipolaron)들이 형성되게 된다. 즉, 고분자 사슬내의 구조적 결함 상태가 축퇴되어 있던 고립판 준위로부터 축퇴가 없어지므로써 에너지 준위의 분리(level splitting)이 일어나 폴라론 및 바이폴라론 준위들로 형성되므로써 전도성을 갖게 되는 것이다. 본 발명은 상기와 같은 특성을 갖는 고분자인 폴리아닐린을 이용하여 전도성이 우수한 대전방지용 필름을 제조하기 위한 것이다.

본 발명의 목적은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 중간분자량으로 합성된 폴리아닐린을 NMP 용액에 용해하고 이것을 이용하여 대전방지용 필름을 제조하는 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 금속제가 첨가되지 않아서 가격이 저렴하며, 기계적응력이 발생되지 않고, 전도성이 제고되고, 코팅되는 표면이 거칠어지지 않는 대전 방지용 필름을 제조하는 방법을 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해서 본 발명은, 아닐린을 염산 중에서 산화제로 산화시켜 중간분자량의 폴리아닐린을 수득하고, 수득된 폴리아닐린 용액을 NMP 용액에 용해시켜 제조하는 방법으로서, 소정의 NMP용액을 자석교반기를 사용하여 저어주면서 1분에 걸쳐서 소정의 폴리아닐린 분말을 용해하는 제1단계; 상기 제1단계에서 제조된 용액으로부터 녹지 않은 폴리아닐린 분말을 제거하도록 여과수단을 사용하여 균일한 NMP 용액을 제조하는 제2단계; 및 청결하게 닦고 건조시킨 수평조절된 기판상에 용액을 일정한 두께로 부은후에, 60℃의 온도를 유지하면서 15시간동안 건조시켜 필름을 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이하 구체적인 실시예를 예시하여 본 발명의 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 자체적으로 전도성을 가지므로서, 벽면이나 물체의 표면에 필름의 형태로 코팅되면, 대전되는 전하를 제거할 수 있는 필름을 제조하는 방법이다. 본 방법은, 고분자인 폴리아닐린분말을 NMP용액에 용해시킨 후에, 균일한 용액을 추출하고, 그것을 일정한 두께를 가진 필름으로 건조시켜 제조하는 것으로서, 다음과 같은 단계 : 소정의 NMP용액을 자석교반기를 사용하여 저어주면서 1분에 걸쳐서 소정의 폴리아닐린 분말을 용해하는 제1단계; 상기 제1단계에서 제조된 용액으로부터 녹지않은 폴리아닐린 분말을 제거하도록 여과수단을 사용하여 균일한 NMP 용액을 제조하는 제2단계; 및 청결하게 닦고 건조시킨 수평조절된 기판상에 용액을 일정한 두께로 부은후에, 60℃의 온도를 유지하면서 15시간동안 건조시켜 중간 교차 결합된 필름을 제조하는 제3단계를 포함한다.

상기에서 아닐린은 염료공업 등의 석유화학공업에서 극히 유용하게 널리 사용되는 것으로서, 벤젠에서 유도되는 제1아민으로 아미노벤젠이나 페닐아민이라고도 하는 것으로서, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 갖는 자에게는 극히 용이하게 이해되어질 수 있는 것이다.

상기에서의 NMP 용액은 바람직하게 10∼90% 사이의 균일한 용액을 이용하여 일반적인 유리 또는 비닐의 표면에 코팅(COATING)할 수 있다.

이렇게 코팅된 비닐은 예를 들어 IC등과 같이 전하에 민감한 영향을 받는 전자부품의 포장에 사용될 수 있다.

이하에서 본 발명을 실시예에 따라 설명한다.

30㎖의 NMP용액을 자석교반기로 교반하면서 약1분간에 걸쳐서 약수저로 중간분자량(Mw;70,000이하)의 폴리아닐린 분말 0.927g을 서서히 첨가하였다. 완전히 첨가한 후에 약 10분간을 더 자석교반기로 교반시키면서 방치하였다.(제1단계).

그후에 얻어진 용액을 여과수단으로서 유리솜이 가득채워진 주사기에 넣고 서서히 압축시켜 용해되지 않은 부분을 완전히 제거하였다. 이때 균일한 용액(3중량%이하))이 수득되었다.(제2단계).

별도로 준비된 깨끗하게 닦고 건조되고 수평이 조절된 평면기판인 유리기판위에 상기 수득된 용액을 부은 후에 60℃로 유지되는 컨벡션 오븐(convection oven) 내에서 약 15시간 내외로 건조하였다. 그 결과 대전방지용 필름이 얻어졌다.(제3단계).

상기의 실시예는 본 발명의 방법을 설명하기 위한 실시예로서, 소규모의 실험실 수준에서 실시하였지만, 사용되는 NMP 용액의 양, 폴리아닐린분말의 양을 증가시킴으로써 대량생산할 수 있음은 명백한 것이다.

상기한 바와 같이 본 발명은 중간분자량으로 합성된 폴리아닐린을 NMP용액애에 용해하고, 이것을 이용하여 대전방지용 필름을 제조하여, 금속제가 첨가된 유형의 전도체보다 제조하는데 소요되는 비용이 감소하며, 기계적응력이 발생하지 않으며, 특히 전체 필름에 걸쳐서 균일한 분포성을 보이므로 전도성이 상승하고 표면 상태가 거칠어지지 않는 효과가 제공된다.

이상에서와 같이 본 발명은 기재된 구체예에 대하여만 상세히 설명되었지만 본 발명의 사상과 범위내에서 변경이나 변형할 수 있음은 본 발명이 속하는 분야의 당업자에게는 명백한 것이며 이러한 변경이나 변형은 첨부된 특허청구범위에 의하여 제한되어져야 한다.

Claims (2)

1. 소정의 NMP용액을 자석교반기를 사용하여 저어주면서 1분에 걸쳐서 소정의 폴리아닐린 분말을 용해하고 제1단계; 상기 제1단계에서 제조된 용액으로 녹지않은 폴리아닐린 분말을 제거하도록 여과수단을 사용하여 균일한 NMP용액을 제조하는 제2단계; 및 청결하게 닦고 수평조절된 기판상에 용액을 일정한 두께로 부은후에, 60℃의 온도를 유지하면서 15시간동안 건조시켜 중간 교차 결합된 필름을 제조하는 제3단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 대전방지용 필림의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 제2단계에서 NMP용액내에서의 폴리아닐린의 용해도가 10~90%의 균일한 용액인 것을 특징으로 하는 대전방지용 필림의 제조방법.