KR100497061B1

KR100497061B1 - 폴리에스테르 고분자 분체의 무전해 도금방법

Info

Publication number: KR100497061B1
Application number: KR10-2003-0024101A
Authority: KR
Inventors: 김순택; 조점제; 서민근; 전지선
Original assignee: 김진수
Priority date: 2003-04-16
Filing date: 2003-04-16
Publication date: 2005-06-23
Also published as: KR20040090163A

Abstract

본 발명은 폴리에스테르 고분자 분체의 무전해 도금방법에 관한 것이며, 그 목적은 국부적인 미도금 및 도금 밀착성 저하를 해결하여 분체 표면에 도금 피막 두께의 조절이 가능하며, 도금 피막 두께가 균일하고 연속성 있는 도전성 분체의 제조를 가능하게 하는 폴리에스테르 고분자 분체의 무전해 도금방법을 제공함에 있다.

본 발명은 미크론 단위의 폴리에스테르 분체를 탈지, 에칭, 중화, 극성부여, 활성화 공정으로 이루어진 전처리 단계를 통해 표면 처리하고, 이렇게 전처리된 피도금 분체를 착화제 수용액에 침적, 교반 시킨 후에 황산동 수용액 및 pH 조절제 및 환원제를 투입하여 도금을 완료한 뒤, 수세 및 건조하는 것으로 이루어진 무전해 도금방법에 있어서, 상기 전처리 단계를 거친 피도금 분체를 증류수에 침적, 교반시켜 현탁체로 제조 후, 이 현탁체에 착화제를 투입하는 한편, pH 조절제와 환원제를 적하시켜 환원제의 활성화를 유발시킨 다음, 이 현탁체 내에 황산동 수용액과 pH 조절제 및 환원제를 일정 당량비로 연속 공급하여 도금을 완료한 뒤, 수세 및 건조하는 공정으로 이루어진 폴리에스테르 고분자 분체의 무전해 도금방법에 관한 것을 그 기술적 요지로 한다.

Description

폴리에스테르 고분자 분체의 무전해 도금방법{Method of electroless plating on polyester powders}

본 발명은 폴리에스테르 고분자 분체의 무전해 도금방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 표면전도성, 내식성, 내열성을 요하는 재료의 표면도료용, 전자파 차폐재료, 용사재, 촉매 등에 사용되고, 미세전극 접속용 도전성 휠러(filler)로써 사용가능한 도전성 분체의 제조방법으로, 고분자 분체를 무전해 도금하여 표면전도성을 부여하는 무전해 도금방법에 관한 것이다.

종래의 분체 도금을 위한 무전해 도금법은 탈지, 에칭, 활성화 등의 과정으로 표면처리를 행한 분체를 미리 조제된 도금욕에 침적시켜 일정시간 도금 반응 시킨 뒤 수세, 여과, 건조 과정을 거쳐 도금 분체를 얻어내는 방법과, 탈지, 에칭, 활성화 등의 과정으로 표면 처리를 행한 피도금 분체를 착화제 수용액에 침적, 교반 시킨 후에 각종 도금 용액을 각각 그 용액에 투입하는 방법이 있다.

그러나 전자의 경우, 일반적인 피도금 기재와 비교할 때 상대적으로 분체의 비표면적이 크기 때문에 도금 반응이 매우 빠르게 진행되어 도금욕의 자기분해를 초래하게 되며, 조잡하고 밀착성이 낮은 도금 피막을 가지는 도금 분체가 회수되며, 후자의 경우에는 표면 활성화 처리과정을 거친 분체 입자를 착화제 수용액에 침적 및 교반하는 과정에서 분체에 흡착되어 있던 촉매들의 용출에 의해 도금 후 미도금이 다량 발생되고, 또한 도금 반응시 각종 도금 유발액의 동시 투입에 의한 환원제의 미활성화는 초기 도금 반응의 지연과 더불어 현탁체 내의 황산동 수용액의 농도 증가에 의한 급격한 도금반응을 유도하여 밀착성이 없는 도금막의 생성, 그리고 도금욕의 안정성 저하로 인한 조잡한 도금 형상 및 원하지 않는 미분체의 생성이 많아지게 되는 문제점이 발생되었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출되는 것으로, 그 목적은 국부적인 미도금 및 도금 밀착성 저하를 해결하여 분체 표면에 도금 피막 두께의 조절이 가능하며, 도금 피막 두께가 균일하고 연속성 있는 도전성 분체의 제조를 가능하게 하는 폴리에스테르 고분자 분체의 무전해 도금방법을 제공함에 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 발명은 미크론 단위의 폴리에스테르 분체를 탈지, 에칭, 중화, 극성부여, 활성화 공정으로 이루어진 전처리 단계를 통해 표면 처리하고, 이렇게 전처리된 피도금 분체를 착화제 수용액에 침적, 교반 시킨 후에 황산동 수용액 및 pH 조절제 및 환원제를 투입하여 도금을 완료한 뒤, 수세 및 건조하는 것으로 이루어진 무전해 도금방법에 있어서, 상기 전처리 단계를 거친 피도금 분체를 증류수에 침적, 교반시켜 현탁체로 제조 후, 이 현탁체에 착화제를 투입하는 한편, pH 조절제와 환원제를 적하시켜 환원제의 활성화를 유발시킨 다음, 이 현탁체 내에 황산동 수용액(158 g/L)과 pH 조절제 및 환원제를 일정 당량비로 연속 공급하여 도금을 완료한 뒤, 수세 및 건조하는 공정으로 이루어진 폴리에스테르 고분자 분체의 무전해 도금방법을 특징으로 한다.

상기, 착화제로는 EDTA 수용액(40 g/L:농도), pH 조절제로는 가성소다 수용액(NaOH, 133.3 g/L), 환원제로는 포르말린(HCHO, 85 g/L)이 바람직하다.

상기 전처리 단계 중 탈지 공정은 폴리에스테르 고분자 분체를 48℃의 탈지액에서 3분간 침적, 교반 처리하여 유지분 등을 제거 후 3회 수세하게 된다.

상기 에칭 공정은 탈지 공정을 거친 고분자 분체를 55℃가성소다 수용액(NaOH, 75 g/L)에서 3분간 에칭 처리를 행하고 3회 수세하게 된다.

상기 중화 공정은 에칭 공정을 거친 고분자 분체를 실온의 염산(10% HCl)에 3분간 침적, 교반 후 3회 수세하게 된다.

상기 극성부여 공정은 중화 공정을 거친 고분자 분체를 에칠렌디아민(80% ethylenediamine) 7%, 염산(35% HCl) 7%, 증류수 86 %로 구성된 38℃의 용액에서 3분간 침적 처리 후 3회 수세하게 된다.

상기 활성화 공정은 극성부여 공정을 거친 고분자 분체를 염화팔라듐(PdCl₂, 0.2 g/L)과 염화제일주석(SnCl₂, 10 g/L)으로 구성된 용액과 염산을 1:1(부피비)로 혼합한 용액으로 실온에서 10분간 침적, 교반하여 고분자 분체의 활성처리 후 3회 수세하게 된다.

상기 도금단계는 탈지, 에칭, 중화, 극성부여, 활성화 공정으로 이루어진 전처리 단계를 거친 고분자 분체를 증류수에 침적, 교반하여 현탁 상태로 제조한 뒤, 그 현탁체에 EDTA 수용액(40 g/L)을 투입함과 동시에 가성소다 수용액(133.3 g/L)과 포르말린(85 g/L)을 투입, 교반시켜 환원제의 활성화를 유발시킨 후, 이 현탁체 내에 도금 주성분액인 황산동 수용액(158 g/L)과 가성소다 수용액(133.3 g/L) 및 포르말린(85 g/L)을 임의의 속도로 연속공급하여 무전해 도금을 수행하게 된다.

상기 건조단계는 도금단계에서 투입된 용액(황산동 수용액, 가성소다 수용액, 포르말린)의 공급조절로써 도금 반응을 종료 시킨 후, 고분자 분체를 수거하여 3회 수세 후 50℃에서 60분간 건조하게 된다.

[실시예]

도 1 은 본 발명의 무전해 도금방법에 사용된 장치의 개략도를 도시한 것으로, 본 발명의 무전해 도금방법은 평균입경 37㎛의 폴리에스테르 분체 5g을 48℃에서 3분간 탈지액(OKUNO(주) ACE CLEAN, 21.6 g/L)으로 탈지처리 한 후, 55℃의 가성소다 수용액(NaOH, 75 g/L)과 실온의 염산액(10% HCl)으로 각각 에칭과정과 중화과정을 행한 다음, 에칠렌디아민(NH₂CH₂CH₂NH₂)을 포함하는 용액으로 38℃에서 3분간 극성을 부여한 후, 염화팔라듐(PdCl₂)을 포함한 촉매부여액으로 활성화 처리하는 공정까지의 전처리 단계를 통해 분체에 팔라듐 촉매를 흡착시키게 된다.

상기와 같은 전처리 단계를 거친 폴리에스테르 분체를 증류수에 침적, 교반(교반속도: 60 ~ 600rpm)시켜 현탁 상태로 제조함으로써 도금 반응시 분체에 흡착된 팔라듐 촉매의 용출을 미연에 방지하게 되고, 이렇게 제조된 현탁체(8) 0.2L를 기준하여 착화제(9)인 EDTA 수용액(40 g/L) 0.1L를 투입함과 동시에 pH 조절제(3)인 가성소다 수용액(NaOH, 133.3 g/L) 1mL와 환원제(2)인 포르말린(HCHO, 85 g/L) 1mL를 현탁체(8)에 적하시켜 도금반응전 환원제를 활성화 시키게 된다. 이때 가성소다 수용액은 환원제를 활성화시키기 위해 pH 8~8.5를 유지토록 투입한다.

이처럼 환원제의 활성화를 유발시킨 후, 도금 주성분액인 황산동 수용액(158 g/L)(1)과 가성소다 수용액(133.3 g/L) 및 포르말린(85 g/L)을 1.67 mL/min의 속도로 설정된 펌프(4)를 이용하여 각 수용액 25mL를 일정 당량 연속 공급하게 되며, 도금 반응이 종료된 후 폴리에스테르 고분자 분체를 수거하여 건조시킴으로 도전성을 지닌 동 도금 폴리에스테르 분체를 제조하게 된다.

도 2는 본 실시예에서 사용된 폴리에스테르 분체의 도금 전 SEM 사진이고, 도 3은 본 실시예에 의해 무전해 동 도금된 폴리에스테르 분체의 SEM 사진을 나타내고 있으며, 도 2에서 흰 부분은 분체 표면의 미세 불순물이고, 중앙부의 선은 폴리에스테르 분체 자체의 선결함이며, 도 3에 있는 표면의 구형 입자들은 동의 석출 입자를 나타낸다. 한편, 도 2,3의 비교에 의해 도금 후, 폴리에스테르 입자 표면에 동이 균일하게 서브미크론 단위의 입자 형태로 도금되어 있는 것을 확인할 수 있다.

도면 중 미설명부호 5는 도금조이고, 6은 가열기이며, 7은 교반기이다.

[비교예]

본 비교예는 상기 실시예에 사용된 것과 동일한 폴리에스테르 분체 5g을 탈지액으로 탈지 처리한 후, 가성소다 수용액과 염산액으로 각각 에칭 과정과 중화과정을 행한 다음, 에칠렌디아민을 포함하는 액으로 극성을 부여하고, 염화팔라듐을 포함한 촉매부여액으로 활성화 처리하는 전처리 단계는 전술한 실시예와 동일하다.

이처럼 전처리 단계를 거친 고분자 분체를 0.3L EDTA 수용액(40 g/L)에 침적시켜 현탁 상태로 제조 후, 그 현탁체 내에 황산동 수용액(158 g/L), 가성소다 수용액(133.3 g/L)과, 포르말린(85 g/L)을 각각 1.67 mL/min의 속도로 하여 각 수용액 25mL를 일정 당량비로 연속 공급하여 도금 반응을 진행시키게 되며, 도금 종료 후 수세 및 건조하여 분체를 회수하게 된다.

도 4는 이와 같은 도금방법에 의해 얻어진 폴리에스테르 분체의 SEM 사진을 나타내고 있으며, 사진 중앙의 상부는 미도금 부분을 나타내고, 중앙의 흰 부분은 도금 금속 입자가 겹겹이 뭉쳐져 있는 현상을 보여준다.

본 비교예와 같이 종래의 도금방법으로 도금한 경우, 불균일한 도금막 두께를 가지는 폴리에스테르 입자와 입자의 미도금 부분이 관찰되었다.

상술한 실시예와 비교예를 통해 본 발명에서는 환원제의 활성화 후, 황산동 수용액, 포르말린, 가성소다 수용액을 일정 속도 및 당량비로 연속공급함으로 인해 도금 피막 두께의 조절 및 균일하고 연속성 있는 도전성 분체를 제조할 수 있으며, 도금시 분체의 거친 도금 표면 특성을 방지해 도금효율을 증대시키고 분체의 원형 보존이 가능하다는 것을 알 수 있다.

아래 표 1은 실시예와 비교예를 통해 얻어진 폴리에스테르 분체의 평균입경의 변화와 그 결과를 바탕으로 도금막 두께를 산출한 결과이다.

	실시예	비교예
평균입경	42.6㎛	41.6㎛
도금막 평균두께	2.8㎛	2.3㎛

위의 표에서 비교예의 경우 실시예와 동일한 양의 동(40 g/L)이 함유되어 있는 황산동 수용액 25 mL를 투입하였음에도 불구하고, 도금막 평균 두께가 낮다는 것을 알 수 있으며, 실시예의 도금막 평균두께가 비교예의 도금막 평균두께에 보다 높다는 것은 비교예의 도금과정 중 급격한 도금 유발로 인한 불균일 도금 피막으로 인해 밀착력이 부족한 동 피막의 일부가 도금액 내로 유리하여 부분 미도금 분체를 형성하며, 유리한 동 피막 일부는 핵과 같은 촉매 작용으로 금속만으로 이루어진 불필요한 미분체를 생성하였다는 것을 확인할 수 있는 결과이다.

또한, 이것은 SEM 사진 조직인 도 3,4의 비교에 의해서도 확인 할 수 있으며, 본 발명에 의한 실시예가 비교예 보다 균일하고 밀착력이 좋은 도금피막을 얻을 수 있다는 것을 알 수 있다.

그리고 전술한 동 도금 구성액의 투입 시기의 조절에 의해 종래의 분체 도금법에서 문제시 되던 미도금 및 밀착성 저하 등의 문제점의 해결이 가능해 진다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

상술한 바와 같이 본 발명은 전처리 단계를 거친 폴리에스테르 분체를 증류수에 침적, 교반시켜 현탁체로 제조하고, 이 현탁체에 EDTA 수용액의 투입 후, 가성소다 수용액 및 포르말린을 일정량 적하시켜 도금 반응전 환원제를 활성화시킴으로서 미도금 및 도금 밀착성 저하를 방지할 수 있고, 도금 반응 속도의 완급 조절에 의해 분체 표면에 도금 피막의 두께의 조절이 가능함과 동시에 균일하고 연속성 있는 도전성 분체를 얻을 수 있으며, 도금시 분체의 거친 도금 표면 특성을 방지하여 도전효율을 증대시키고, 분체의 원형을 보존할 수 있는 등의 효과가 있는 것이다.

도 1 은 본 발명의 무전해 도금방법에 사용된 장치의 개략도

도 2 는 도금 전 폴리에스테르 분체의 표면 형상을 나타내는 SEM 사진

도 3 은 본 발명의 실시예에 의한 무전해 동 도금 후 폴리에스테르 분체의 표면 형상을 나타내는 SEM 사진

도 4 는 본 발명에서 실시한 비교예에 의한 폴리에스테르 분체의 표면 형상을 나타내는 SEM 사진

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

(1) : 황산동 수용액 (2) : 환원제

(3) : pH 조절제 (4) : 펌프

(5) : 도금조 (6) : 가열기

(7) : 교반기 (8) : 활성화 공정을 거친 현탁체

(9) : 착화제

Claims

미크론 단위의 폴리에스테르 분체를 탈지, 에칭, 중화, 극성부여, 활성화 공정으로 이루어진 전처리 단계를 통해 표면 처리하고, 이렇게 전처리된 피도금 분체를 착화제 수용액에 침적, 교반 시킨 후에 황산동 수용액 및 pH 조절제 및 환원제를 투입하여 도금을 완료한 뒤, 수세 및 건조하는 것으로 이루어진 무전해 도금방법에 있어서,

상기 전처리 단계를 거친 피도금 분체를 증류수에 침적, 교반시켜 현탁체로 제조 후, 이 현탁체에 착화제를 투입하는 한편, pH 조절제와 환원제를 적하시켜 환원제의 활성화를 유발시킨 다음, 이 현탁체 내에 황산동 수용액(158 g/L)과 pH 조절제 및 환원제를 일정 당량비로 연속 공급하여 도금을 수행한 뒤, 수세 및 건조하는 공정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 고분자 분체의 무전해 도금방법.
제 1 항에 있어서,

상기 착화제는 EDTA 수용액(40 g/L), pH 조절제는 가성소다 수용액(NaOH, 133.3 g/L), 환원제는 포르말린(HCHO, 85 g/L)인 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 고분자 분체의 무전해 도금방법.