KR100754321B1 - 용기 성형용 영구 대전방지 고분자 필름 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 용기 성형용 영구 대전방지 고분자 필름에 관한 것으로서, 별도의 표면처리 없이 빛 차폐성이 우수하고 영구대전 방지성이 있으며 또한 내부에 첨가된 불순물이 배어 나오지 않는 용기를 성형하기 위한 필름에 관한 것이다. 보다 구체적으로는, 3층 구조의 고분자 필름에 있어서 중간층의 스티렌계 및/또는 올레핀계 고분자 수지에 무기질 충전제 및/또는 카본 블랙 등의 염료을 혼합하고 그 외의 표면층에도 스티렌계 및/또는 올레핀계 고분자 수지 등의 압출 및 전도성 고분자를 유효 성분으로 하는 대전방지층을 형성하기 좋은 고분자 수지를 주성분으로 하여 공압출하고 전도성 고분자를 유효 성분으로 하는 대전방지층을 형성한다. 따라서 본 발명에 따른 필름은 코로나 처리등의 별도의 표면처리를 하지 않으므로 인하여 환경오염이 획기적으로 개선되며 그리고 내부의 불순물이 외부로 배어 나오지 않는다.
Description
도 1은 본 발명에 따른 용기 성형용 영구 대전방지 고분자 필름의 단면 구조를 나타내는 단면도.
본 발명은 용기 성형용 영구 대전방지 고분자 필름에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 별도의 표면처리 없이도 우수한 도막 물성을 갖는 영구 대전방지층을 쉽게 형성할 수 있으며 그리고 빛 차폐 및/또는 대전방지를 위하여 첨가된 카본 블랙 등의 첨가물의 외부로 배어나옴이 없는 용기 성형용으로 사용될 수 있는 영구 대전방지 스티렌계 및/또는 올레핀계 고분자 필름 또는 원단에 관한 것이며 그리고 이로부터 제조된 전자부품 운반 용기에 관한 것이다.
정전기 피해에 민감한 전자부품 운반용기인 트레이 제조용 고분자 필름 원단은 성형 후 대전방지성이 보장되어야 하기 때문에 대전방지 처리된 필름을 사용해야 한다. 가장 많이 사용되는 고분자로는 스티렌계 고분자에 대전방지성 부여를 위 해 카본 블랙을 25-30 중량부 혼합하여 전도성 고분자 컴파운드를 만든 후 이를 진공성형 하여 원하는 모양의 트레이로 만들어 사용한다.
이러한 고분자 재료는 성형성이 매우 좋고 필름 원단의 표면저항이 103-106 오움/면적을 만들기 쉽기 때문에 가장 많이 사용되고 있다. 그러나 이런 종래의 트레이는 전자 부품 제조 공정 중 또는 운반 도중 흔들림에 의해 트레이로부터 검은색 불순물이 떨어져 나와 부품에 부착되고 이 검은색 불순물이 부품의 오작동을 유발하는 현상이 가장 큰 문제점으로 대두되었다. 이러한 현상은 스티렌계 고분자에 카본 블랙 입자가 다량 혼합됨으로서 피할 수 없는 현상이다.
이러한 문제점을 개선하기 위해 최근 몇 가지 시도가 이루어지고 있다. 첫째 방법은 스티렌계 고분자가 아닌 무정형 폴리에틸렌테레프탈레이트를 비롯한 폴리에스터계 고분자 표면에 전도성 고분자로 이루어진 대전방지층을 형성하여 검은색 불순물의 발생을 근본적으로 해결하는 방법으로서, 이 방법은 대전방지성을 부여하기 위해 카본 블랙이 아닌 투명 전도성 고분자를 사용하기 때문에 검은색 불순물 발생이 전혀 없는 새로운 방법이다.
그러나 이 방법도 몇 가지 문제점을 갖고 있는데, 고분자 재질이 너무 투명하여 빛 차단성이 전혀 없어 경우에 따라 부품 실장 후 빛을 이용한 검사시 검사 오류가 발생하기도 하고, 특히 무정형 폴리에스터 필름의 경우 성형성이 나빠 성형 후 표면저항의 변화가 너무 심해 부품 인식 방법을 바꿔야 하는 문제 때문에 사용자가 이 재질의 사용을 거부하는 경우가 많이 있다.
둘째 방법은 폴리프로필렌 등의 올레핀계 고분자와 카본 블랙 혼합물로 제조된 검은 색 대전방지 폴리프로필렌 쉬트를 성형하여 운반 용기를 만드는 방법이다. 이 방법에 의해 제조된 운반 용기는 스티렌계 고분자와 카본 블랙이 혼합된 재료보다는 검은 색 불순물의 발생이 적기는 하지만 이 재료도 마찬가지로 심하게 흔들리는 상황이 발생하면 트레이로부터 전자 부품에 검은 색 불순물이 전이되는 것은 마찬가지이다.
스티렌계 고분자 또는 올레핀계 고분자의 영구 대전방지성을 부여하기 위해 카본 블랙을 혼합하여 사용하지 않고 필름을 먼저 제조한 후 표면에 전도성 고분자로 이루어진 대전방지액을 도포하여 상기 고분자 필름 표면에 영구 대전방지층을 형성할 수도 있다. 이 경우 기판 재료인 스티렌 또는 올레핀계 고분자와 상용성이 거의 없는 수용성 코팅액을 기판 재질 표면에 코팅할 경우 기저 고분자와 코팅액과의 젖음성과 접착성을 부여할 수 있는 프라이머 성분으로 일차 코팅하여 건조한 후 그 위에 다시 수용성 대전방지액을 도포하는 방법을 사용하거나, 기저 고분자 표면을 코로나 처리하여 표면에 극성기를 도입하여 수용성 코팅액과의 젖음성 및 접착성을 부여하는 방법을 사용해야 한다.
그러나 이들 방법들 또한 사용상 많은 제약이 있다. 먼저, 프라이머 처리법의 경우에는 제조공정이 복잡해지고 특히 일차 처리된 프라이머를 건조하고 바로 대전방지액을 도포, 건조하는 시설이 있어야만 하므로 일반적인 1단계 코팅기에서는 시행할 수 없는 방법이다. 일반적으로 많이 사용하는 방법이 기저 고분자로 필름을 제조하면서 표면을 코로나 처리하여 표면장력이 최소한 35 다인/면적 이상이 되도록 하는 방법이다. 그러나 이 방법 또한 접착력은 증가시킬 수 있으나 아직도 많은 문제점이 있는데, 균일한 코로나 발생을 위한 코로나 발생기가 고가이고 코로나 발생시 부수적으로 오존이 발생하는데, 이 오존이 작업장 환경을 크게 오염시켜 작업자가 유해 물질에 노출되거나 또는 이 오존이 적절한 처리없이 외부로 유출될 경우 주변 환경을 크게 오염시키는 문제가 발생한다.
상술된 바와 같이 스티렌계 고분자 또는 올레핀계 고분자와 카본 블랙의 혼합물은 트레이로부터 카본 블랙을 함유하는 검은 색 불순물의 발생을 근본적으로 방지할 수 없기 때문에 영구 대전방지가 가능하면서 운반 또는 제조 공정 중 흔들림에 의한 검은색 불순물 발생이 최소화된 재료를 별도의 표면 처리(프라이머 처리 또는 코로나 처리 등의 전처리 포함)가 필요 없는 간단한 방법으로 만들 수 있는 기술 및 이로부터 제조된 영구 대전방지 트레이용 고분자 원단 및 트레이의 발명이 필요하다.
본 발명은 빛 차폐를 위한 및 영구 대전방지가 가능하면서 운반 또는 제조 공정 중 흔들림에 의한 검은색 불순물 발생이 없으면서 별도의 표면 처리없이 표면에 대전방지층을 형성할 수 있는 스티렌계 및/또는 올레핀계 고분자 필름 및 이로부터 제조된 전자 부품 운반 용기를 제공하고자 한다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 필름은 스티렌계 고분자 또는 올레핀계 고분자를 공히 3층 구조를 갖도록 공압출하는 방법을 이용하는데, 중간층에 는 빛 차폐성 또는 검은색 등 원하는 색깔을 내기 위해 무기질 충전제와 염료를 혼합한 수지를 사용하고 표면층에는 대전방지 코팅액과 상용성이 좋아 별도의 표면처리 없이 젖음성과 접착성을 줄 수 있는 수지를 사용함을 기본으로 하고 이를 이용하여 3중 압출기를 이용하여 고분자 필름 원단을 제조하는 방법을 이용한다. 특히 중간층 재료와 표면층 재료의 상용성이 좋지 않아 압출 후 층간 접착력이 나쁠 경우 이를 향상시키기 위한 방안을 제시한다.
즉, 본 발명에 따른 고분자 필름은, 중간층 및 상기 중간층의 상 하부에 위치한 각각의 표면층을 포함하여 형성된 3층 구조의 용기 성형용 고분자 필름에 있어서,
상기 고분자 필름은;
스티렌계 고분자, 올레핀계 고분자, 또는 스티렌계 고분자와 올레핀계 고분자의 혼합물 또는 공중합물을 기저 고분자 수지로 하여 무기질 충전제 0.1-30 중량부, 염료 0.001-5 중량부, 또는 무기질 충전제 0.1-30 중량부 및 염료 0.001-5 중량부를 더 혼합하여 형성된 중간층, 및
수분산 전도성 고분자를 유효 성분으로 하는 대전방지액과의 젖음성 및 접착성이 우수한 스티렌계 고분자, 올레핀계 고분자, 또는 스티렌계 고분자와 올레핀계 고분자의 혼합물 또는 공중합물을 유효 성분으로 하여 형성된 각각의 표면층,
을 포함하여 공압출법에 의해 제조되며,
상기 고분자 필름의 표면의 외부의 일면 또는 양면에 수분산 전도성 고분자 를 유효 성분으로 하는 대전방지층이 더 형성되며, 그리고
빛 차단이 가능하며 무기질 충전제 또는 염료가 누설되는 것을 방지하는 것,
을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 영구 대전방지 용기는 위의 필름을 진공 성형 등의 방법으로 성형하여 제조된다.
중간층 재료에 사용할 수 있는 무기질 충전제로는 그 종류가 매우 다양한데, 대부분의 무기질 충전제는 빛을 산란시키는 효과가 있기 때문에 반경 0.02-5 미크론인 거의 모든 무기질 충전제가 사용될 수 있다. 반경이 0.02 미크론 미만이면 분산이 어려워 오히려 물성을 저하시키는 역할을 하며 5 미크론 이상이면 필름 원단 표면이 거칠어지기 때문에 오히려 불리하다. 대표적으로는 칼슘카보네이트, 점토, 활석, 운모, 운모, 산화티타늄, 산화아연 등으로서 이들 무기질 충전제를 단독으로 또는 하나 이상의 충전제를 혼합하여 전체 무기질 충전제의 함량은 0.1-30 중량부 정도이면 된다. 무기질 충전제 함량이 0.1 중량부 보다 적으면 빛 차폐 효과가 미미하고, 30 중량부 이상이면 필름의 기계적 물성이 저하되어 오히려 불순물 발생의 소지가 높아 불리하다.
필름 원단에 원하는 색상을 부여하는 경우에는 염료를 단독으로 0.001-15 중량부 사용하거나 또는 상기 염료 함량이 무기질 충전제 함량 대비 0.001-50 중량부가 되도록 혼합하여 사용할 수 있다. 상기 함량의 최저 함량 미만인 경우에는 색상을 내는 효과가 미미하여 포켓의 깊이가 깊고 형상이 복잡한 경우에는 색상이 부분적으로 너무 달라 외관이 매우 나빠지는 문제가 있어 불리하고 최대 함량 이상보다 많을 경우에는 과도한 색상용 원료가 투입되어 오히려 불순물로 작용하거나 경제적으로 매우 불리해진다.
중간층 재료로서 무기질 충전제를 사용할 경우 충전제 입자가 스티렌 또는 올레핀계 수지에 골고루 분산되어야 하는데, 이러한 분산성을 돕거나 또는 충전제와 수지와의 계면접착성 증진을 위해 실란계 또는 티타늄계 계면결합제를 또는 스테아린산 계통의 가공조제를 0.01-5 중량부 사용하거나 또는 이들 코팅된 입자를 사용하면 더욱 효과적이다. 이들 최소 함량보다 적을 경우 계면결합 및 분산 효과가 거의 없고 최대 함량보다 더 사용할 경우 그 효과의 증진폭이 미미하고 오히려 불순물로 작용할 가능성이 높으므로 효과적이지 못하다.
중간층 재료로는 스티렌계 또는 올레핀계 고분자를 기본으로 사용하는데, 표면층 재료와의 공압출법에 의한 적층시 층간 접착력 증진을 위해 중간층 재료에 스티렌기, 에틸렌기, 부틸렌기, 부타디엔기, 에스터기, 우레탄기, 아크릴기, 카보네이트기 등 수용성 전도성 고분자를 유효 성분으로 하는 대전방지액과 젖음성과 접착성이 우수한 성분을 단독으로 또는 하나 이상의 성분을 0.5-45 중량부 혼합하여 사용할 수 있다. 이들 성분들은 압출성을 고려하여 선택되어야 하는데, 수평균 분자량이 2,000 그램/몰 이상이거나 또는 용융지수가 0.2-10 그램/10분이어야 압출시 용융수지의 큰 차이로 인한 압출성 저하를 막을 수 있다.
3층 구조의 상 하부 표면층에 사용할 수 있는 수지는 원리적으로는 수용성 전도성 고분자를 유효 성분으로 하는 대전방지 코팅액과의 젖음성 및 접착성이 좋아 별도의 표면처리 없이 대전방지층 형성이 수월한 고분자는 어느 것이나 사용할 수 있다. 이는 본 발명의 목적이 이들 재료로부터 성형된 트레이에 부품 실장 후 운반 도중에 흔들림에 의해 검은색 불순물이 트레이 재질로부터 부품으로 떨어져 나오는 현상을 방지하기 위한 것이기 때문에 표면층 재료가 검은색 카본 블랙을 포함하지 않으면서 수용성 대전방지액과의 접착력이 좋은 고분자면 어느 것이나 사용할 수 있다.
그러나 스티렌계 고분자의 경우에는 스티렌계 고분자 수지 중에서 대전방지층에 사용되는 코팅액과 젖음성 및 접착성이 좋은 수지, 즉 스티렌-부타디엔 공중합물, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합물, 스티렌-아크릴레이트 공중합물 등 스티렌계 수지, 에스터기, 카보네이트기, 우레탄기 또는 아크릴기를 갖는 고분자를 사용하는 것이 가장 효과적이다. 이때 압출성을 고려하여 수평균 분자량이 2,000 그램/몰 이상이거나 190도에서의 용융지수가 0.1-10 그램/10분인 고분자를 사용하는 것이 효과적이다.
올레핀계 수지의 경우는 스티렌계 수지의 경우와는 다르다. 중간층은 스티렌계 고분자의 경우와 마찬가지로 중간층은 각종 충전제와 염료를 올레핀계 고분자와 혼합하여 사용할 수 있으나, 일반적으로 올레핀계 수지의 경우 수용성 대전방지 코팅액과의 상용성이 매우 나빠 그대로 사용할 수 없다. 따라서 올레핀계 고분자를 단독으로 표면층에 사용할 수 없고 수용성 대전방지 코팅액과 상용성이 좋은 다른 재료와 혼합하여 사용해야 한다.
상기 올레핀계 필름의 표면층에 사용할 수 있는 재료는 여러 종류 가능한데, 기본적으로는 기존 수용성 전도성 고분자 또는 금속산화물 등을 유효 성분으로 하 는 대전방지 코팅액을 별도의 표면 처리없이 표면에 코팅하여 대전방지층을 형성할 수 있는 재료는 모두 사용할 수 있다. 예를 들어, 상술된 스티렌계 고분자 필름 제조용 표면층 재료들, 즉 스티렌-부타디엔 공중합물, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합물, 스티렌-아크릴레이트 공중합물, 폴리에스터류 고분자, 폴리카보네이트류 고분자, 폴리페닐린옥사이드류 고분자, 우레틴계 고분자, 아크릴계 고분자 등을 단독으로 또는 하나 이상의 성분을 혼합한 형태로 사용할 수 있다.
경우에 따라 표면층 상기 표면층 재료를 사용할 때 중간층 재료와 상용성이 좋지 않아 공압출 후 각 층이 분리되거나 또는 트레이 성형시 각 층이 분리되는 문제점이 발생할 수 있다. 따라서 상기 성분으로 이루어진 고분자들의 경우 중간층 재료인 올레핀계 고분자와 상용성이 좋도록 만들어야 한다.
증간층과 표면층이 압출 후 분리되는 현상을 방지하기 위해서 본 발명에서는 중간층 재료에 표면층 재료를 5-45 중량부 혼합하거나 또는 표면층 재료에 중간층 재료를 5-45 중량부 혼합하여 이를 각 층의 기본 수지로 사용하고 여기에 상술한 바 있는 수분산 전도성 고분자를 유효 성분으로 하는 대전방지액과 접착성이 우수한 성분들을 혼합하여 사용할 수도 있다. 또한 극성이 서로 다른 고분자를 혼합하는 경우에는 상용화제로서 말레인산 무수물로 그라프트된 에틸렌, 말레인산 무수물로 그라프트된 폴리프로필렌, 또는 말레인산 무수물로 그라프트된 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 공중합물 등의 그라프트물을 1-20 중량부 사용하면 층간 접착력이 매우 좋아진다. 이때 말레인산 무수물을 중간층 재료 또는 표면층 재료 어느 한쪽에만 사용하거나 또는 양쪽 재료 모두에 사용해도 무방하다. 특히 표면층 재료에 말레인산 무수물이 들어 있는 수지를 사용할 경우 이 성분이 수용성 전도성 고분자 수분산액을 유효 성분으로 하는 대전방지액을 표면에 코팅하는 경우 형성된 대전방지층과 표면층과의 접착력이 더욱 향상되는 부수적인 효과를 얻을 수 있다.
본 발명은 표면에서의 불순물 발생을 줄이는 기술에 관한 것이기 때문에 고분자 필름 제조시 3층 공압출법을 이용해야 한다. 공압출법에 의한 필름 제조시 2층 구조 및 3층 구조의 적층 필름의 제조가 가능한데, 2층 구조의 경우 결국 불순물을 포함하는 1개 층이 외부에 노출되기 때문에 그다지 효과적이지 못하다. 반면에 3층 구조의 필름은 중간층에 카본블랙을 사용해도 표면층이 이를 보호하기 때문에 불순물 발생 억제에 가장 효과적이다.
공압출법에 의한 3층 구조의 필름 제조시 표면층과 중간층의 두께비는 (1-30):(98-40):(1-30) 두께비가 모두 가능한데, 표면층의 두께는 트레이 포켓의 형상에 따라 결정되는데, 포켓 형상이 간단하면서 깊이가 낮을 경우에는 표면층 두께가 얇아도 가능한 반면, 포켓의 깊이가 깊고 복잡한 형상인 경우에는 표면층의 두께가 두꺼워야 성형시 늘어남에 의한 표면층 두께의 얇아짐과 트레이 진동시험시 불순물 입자의 발생을 줄일 수 있다.
공압출시 색상을 갖도록 하는 방법은 다음과 같다. 중간층 재료의 색상과 표면층 재료의 색상을 동일하게 하는 경우 원하는 색상의 필름 원단 및 트레이를 제조할 수 있다. 그러나 포켓의 깊이가 깊고 복잡한 경우 성형시 늘어남에 의해 부분적으로 빛이 옅어지는 현상이 발생할 수 있는데, 이때는 빛 차폐성을 부여하는 무 기질 충전제, 즉 상술한 바 있는 산화티타늄, 경탄, 활석, 점토 등의 무기질 함량을 늘리고 여기에 원하는 색상을 주는 염료를 혼합하면 많이 늘어나거나 복잡한 형상의 경우에도 부분적으로 색상이 변하는 현상을 방지할 수 있다. 이는 상술한 바와 같이 중간층 재료 및 표면층 재료에 들어가는 충전제 및 염료의 함량을 조절함으로써 이룰 수 있다.
상기 방법으로 제조된 고분자 필름 원단 표면에 영구 대전방지층을 형성하는 기술은 여러 가지가 있는데, 대표적인 방법으로는 용액코팅법과 기상중합법이 있다. 용액 코팅법은 전도성 물질과 유무기 바인더를 유효 성분으로 하고 여기에 증점제, 분산제, 안정제 등의 첨가제를 적당한 용매에 혼합하여 표면에 도포, 건조 및 경화 후 대전방지층을 형성하는 방법인데, 투명성을 줄 수 있는 대표적인 전도성 부여 물질로는 전도성 고분자와 금속산화물 등이 있다. 전도성 고분자에는 폴리아닐린, 폴리피롤, 폴리티오펜 및 이들로부터 유도된 변성 전도성 고분자 등이 있는데, 독일 스타크 사 (H. C. Starck, 독일)의 수분산 전도성 고분자인 폴리에틸렌디옥시티오펜이 환경친화적이면서도 이온성 불순물 함량이 낮아 가장 효과적이다. 상기 전도성 고분자 코팅액 제조법 및 코팅방법, 그리고 금속산화물을 이용한 대전방지액 제조법 및 코팅법은 대한민국 특허 등록 제390527호, "기저필름 표면에 대전방지층을 형성하는 방법 및 동 방법에 의한 접착테이프"와 같은 기존 특허의 기술을 이용하면 된다.
기상중합법은 산화제와 도판트를 필름 표면에 미리 형성한 후 그 위에 전도 성 고분자 합성용 모노머를 기체 상태로 부착하여 표면에서 직접 대전방지층 형성을 유도하거나 또는 전도성 고분자 모노머를 미리 표면에 형성한 후 그 위에 산화제와 도판트를 부착시켜 대전방지층을 형성하는 방법 등이 있다(대한민국 특허 등록 제422321호 및 대한민국 특허 출원 제2003-67853호 참조). 이 기상중합법은 최종적으로 여분의 화합물을 씻어내야 하는 번거로운 공법이기는 하지만 표면에 대전방지층을 형성한다는 면에 있어서는 사용 가능한 방법이다.
상기 방법과 같이 고분자 필름 표면에 별도의 표면처리 없이 대전방지층을 먼저 형성한 후 이를 성형하여 운반 용기를 제조하는 방법 이외에도 대전방지층이 형성되지 않은 고분자 필름을 이용하여 부품 운반 용기를 먼저 성형한 후 이 부품 운반 용기에 대전방지층을 형성하는 방법도 사용할 수 있다. 이 경우 용액코팅법, 직접중합법, 이온빔 처리법 등 다양한 방법이 가능한데, 가장 효과적인 방법은 용액코팅법으로서, 먼저 전도성 고분자 또는 금속산화물을 유효 성분으로 하는 대전방지 코팅액을 제조한 후 부품 운반 용기 표면에 스프레이법, 전착도장법, 또는 함침밥 등의 방법으로 부품 운반 용기 표면에 대전방지층을 형성하는 방법이다. 이 경우 용액의 경화 방법에 따라 열경화법과 자외선 경화법 등의 모두 사용될 수 있는데, 자외선 경화법의 경우 표면경도가 1H 이상 되면서 일반 알콜류 용매에 전혀 닦이지 않는 우수한 물성의 대전방지층을 갖도록 할 수 있어 유리하다.
상기 전도성 물질을 이용한 용액코팅법의 경우 대전방지층 형성시 건조 후 대전방지층의 두께는 0.02-5 미크론 정도의 두께가 효과적인데, 대전방지층의 두께가 0.02 미크론 미만이면 두께가 너무 얇아 균일한 코팅 두께를 얻기 어려우며 형 성된 도막의 견고함이 떨어져 불리하고 5 미크론 이상이면 대전방지 효과가 더 이상 향상되지 않아 그 효과가 미미하거나 또는 코팅막의 두께가 너무 높아 경제적으로 비효율적이다.
이하 본 발명에 따른 필름의 구조(용기의 구조도 동일)를 도면을 참조하여 좀 더 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 공압출된 3층 구조의 용기 성형용 영구 대전방지 고분자 필름의 단면도이다. 도 1에서 필름(1)의 구조는 무기질 충전제(40) 및 염료(50)와 고분자 수지가 혼합된 중간층(30) 및 양면에 두개의 표면층(20)이 형성된 3층 구조로 되어 있다. 그리고 각각의 표면층(20)에는 대전방지층(10)이 형성되어 있다.
본 발명에 따른 상기 필름으로 용기를 성형하는 방법은 진공성형법 등 다양한 방법으로 수행될 수 있다. 즉 공지의 다양한 방법으로 상기 필름으로 소정의 필요한 용기를 제작할 수 있다.
이하 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 그러나 이들 실시예가 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.
고분자 필름 원단의 내마모시험: 고분자 필름을 10×20mm 의 크기로 잘라 그 위에 의료용 거즈로 감싼 금속치구 (팁반경이 1 mm, 길이: 10 mm)를 누르는 무게가 250 및 500 그램으로 한 후 왕복 시험하여 표면을 인위적으로 마모시킨 후 거즈 표 면에 검은 색이 묻어나기 시작하는 횟수를 측정하여 내마모성 정도를 평가하였다.
진동시험: 진동시험 시 불순물 발생 정도의 평가는 트레이에 아크릴 판을 트레이 내장 크기로 잘라 트레이 슬랏에 넣은 후 좌우로 합계 10 cm를 왕복 운동하는 장치에 놓고 왕복 운동하면서 불순물이 발생하기 시작하는 횟수를 기록하거나 또는 500회 왕복 운동 후 검은 색 불순물이 묻어나는 아크릴 판의 개수를 측정하는 방법을 이용하였다.
내마모성 시험과 진동시험을 비교하면 내마모성 시험은 균일한 힘을 규칙적으로 가하기 때문에 비교적 많은 횟수의 왕복 운동 후에 검은 색 불순물이 발생하기 시작하고, 진동시험의 경우 아크릴 판이 전체적으로 트레이 벽면에 부딪치기 때문에 더 열악한 결과를 보여준다.
<비교예 1>
비교예 1은 폴리스티렌/카본블랙 혼합물로 이루어진 검은색 대전방지 재료 및 이로부터 제조된 기존 검은색 대전방지 트레이를 사용하여 내마모성 및 진동시험을 실시하였다.
실시 결과 내마모성의 경우 5회 정도 왕복 운동시 검은색 불순물이 거즈에 묻어나기 시작하였으며, 진동시험시 반복 운동 10회 전에 이미 검은색 불순물이 아크릴 판에 묻어나기 시작하여 약 20회 정도 왕복 운동 후 전체 시료에서 검은색 불순물이 발견되었다.
<비교예 2>
비교예 2는 중간층 재료로 에틸렌-프로필렌 공중합물을 사용하고 표면층에 스티렌-부타디엔 공중합물을 사용하여 층간 두께비가 10:80:10의 비율이 되도록 하여 전체 두께가 1.0 mm가 되도록 3층 구조로 공압출하였다.
상기 방법으로 제조된 필름의 표면에 수분산 전도성 고분자를 유효 성분으로 하는 대전방지액을 제조한 후 이를 필름의 표면에 도포, 건조하여 대전방지층을 형성하였다.
본 비교예 및 이하 실시예에 사용한 대전방지액 제조방법은 다음과 같다. 먼저 3,4-폴리에틸렌디옥시티오펜 수분산 용액 4g, 분자량이 10,000인 우레탄계 바인더 9g, 조닐 첨가제(듀폰사) 0.01g, 에틸렌 글리콜 0.2g, 1-메틸2-피롤리디논 0.2g을 에틸알콜과 이소프로필알콜이 1:1로 혼합된 혼합용매 25g에 넣어 혼합하여 대전방지액을 제조한 후 필름 표면에 도포한 후 70도의 온도에서 2분간 건조하여 표면에 1.0 미크론 두께의 대전방지층을 형성하였다.
이와 같이 제조된 대전방지 필름을 진공성형법으로 깊이 1.0 mm 정사각형의 포켓을 갖는 트레이를 제조하였다.
상기 방법으로 제조된 필름의 경우 표면에 형성된 표면저항은 105 오움/면적이었고 ASTM D3359 법으로 측정된 대전방지층의 접착력은 5B로서 최고의 수준을 보였다. 그러나 진공성형 시 중간층과 표면층의 접착력이 좋지 않아 두 층이 분리되는 현상이 발견되었다.
<실시예 1>
실시예 1은 고충격폴리스티렌에 경탄과 카본블랙을 무정형 폴리에스터 수지에 평균 반경이 1.0 미크론인 경탄이 5 중량부, 그리고 평균 반경이 0.05 미크론인 카본 블랙이 2 중량부 되도록 미리 컴파운딩한 재료를 중간층 재료로, 그리고 스티렌-부타디엔 공중합물을 표면층 재료로 하여 공압출기를 이용하여 두께비가 10:80:10으로 3층 구조의 스티렌 필름을 1.0 mm 두께로 제조하였다. 이 필름 표면에 비교예 2에 나와 있는 방법으로 수용성 전도성 고분자를 유효 성분으로 하는 대전방지 코팅액을 도포, 건조하여 표면에 1.0 미크론 두께의 대전방지층을 형성하였다. 이같이 제조된 필름을 이용하여 진공성형법으로 깊이 1.0 mm 인 정사각형의 포켓을 갖는 트레이를 제조하였다.
상기 방법으로 만든 스티렌 필름에 수용성 전도성 고분자가 바인더와 함께 물/에틸알콜 (20:80) 혼합 용액으로 이루어진 대전방지액을 도포, 건조하여 대전방지층을 형성할 때 별도의 표면처리없이 ASTM D3359 법으로 측정된 도막의 접착력이 최고 수준인 5B로 관찰되었고 표면저항은 105 오움/면적이었다. 또한 필름 원단 및 트레이에 대한 내마모성 및 불순물 발생 시험 결과 내마모성의 경우 250 그램의 무게 사용시에는 1,000회 이상의 왕복운동에서도 검은색 불순물 거즈에 묻어나지 않았으나 500 그램의 무게에서는 약 750 회 왕복 운동 후에 검은 색 불순물이 거즈에 묻어나기 시작하였다. 진동시험에서는 600회 정도의 반복 운동 후에 검은 색 불순물이 아크릴 판에 묻어나기 시작하였다.
실시예 1의 결과는 비교예 1의 결과에 비해 불순물 발생이 월등히 감소함을 알 수 있다.
<실시예 2>
실시예 2는 중간층과 표면층의 두께비를 15:70:15 로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하다.
실시예 2 방법에 의해 제조한 필름의 표면저항은 105 오움/면적이었고 ASTM D3359법에 의한 대전방지층의 접착력은 5B로 최고의 수준을 보였다. 이 필름에 대한 내마모성 시험 결과 250 그램 및 500 그램의 무게에서 모두 1,000회 이상 왕복 운동해도 검은 색 불순물이 거즈에 묻어나지 않았다. 또한 트레이에 아크릴판을 넣은 후 실시한 진동시험에서는 1,000회 반복시험을 해도 검은 색 불순물이 아크릴판에 묻어나지 않았다.
<실시예 3>
실시예 3은 중간층 기저 고분자로서 올레핀계 고분자를 사용한 예로서, 에틸렌-프로필렌 공중합물, 고충격 폴리스티렌 및 말레인산 무수물로 그라프트된 폴리프로필렌을 (말레인산 무수물 함량 1.0%) 을 45:45:10 중량부의 비율로 하고 이 수지의 전체 중량에 대하여 평균 반경이 1.5 미크론인 점토 입자가 5 중량부, 평균 반경이 0.05 미크론인 카본 블랙 2 중량부를 혼합한 최종 혼합물을 중간층 재료로 사용하고 스티렌-부타디엔 공중합물을 표면층으로 하여 각 층의 두께비가 15:70:15가 되도록 하여 전체 두께 1.0 mm 인 필름을 제조하였다.
이 필름의 표면에 실시예 1의 방법과 동일한 방법으로 1.0 미크론 두께의 대전방지층을 형성한 후 진공성형법으로 트레이를 제조하였다.
상기 방법으로 제조된 필름의 표면저항은 105 오움/면적이었고 ASTM D3359법에 의한 대전방지층의 접착력은 5B로 최고의 수준을 보였다. 이 필름에 대한 내마모성 시험 결과 250 그램 및 500 그램의 무게에서 모두 1,000회 이상 왕복 운동해도 검은 색 불순물이 거즈에 묻어나지 않았으며 트레이에 아크릴판을 넣은 후 실시한 진동시험에서는 1,000회 반복시험을 해도 검은 색 불순물이 아크릴판에 묻어나지 않았다. 특히 진공성형시 중간층과 표면층이 분리되지 않았다.
상기 실시예 1-3 결과를 비교예와 비교하면 본 발명의 기술, 즉 중간층에 검은색을 갖는 스티렌계 고분자 혼합물을, 그리고 표면층에 투명 수지를 사용하여 3층 구조의 필름을 만들어 운반 용기를 만들면 공정 중 또는 운반 도중 흔들림이 발생해도 검은 색 불순물이 부품 쪽으로 떨어져 나오지 않는 효과를 얻을 수 있다. 또한 서로 상용성이 없는 에틸렌-폴리프로필렌 공중합물과 고충격 폴리스티렌을 말레인산 무수물로 그라프트된 폴리프로필렌을 함께 사용하면 중간층과 표면층이 분리되지 않게 할 수 있다.
본 실시예에서는 검은 색 이외의 다른 색상을 갖는 필름에 대하여는 언급하 지 않았으나, 검은 색에 대한 효과와 동일한 효과를 보인다. 이는 본 발명의 기술이 표면층을 수지 자체만을 사용함으로서 불순물 발생을 억제하는 기술이기 때문에 중간층 재료에 다른 색상을 갖는다 해도 동일한 불순물 발생 억제 능력을 보일 수 있기 때문이다.
본 발명의 기술, 즉 용기 성형용 원재료 필름인 영구 대전방지 스티렌계 및/또는 올레핀계 고분자 필름에 있어, 중간층에 빛 차폐성을 부여하기 위하여 무기질 충전제와 카본 블랙을 수지와 일정량 혼합하여 중간층 재료로 사용하고 카본 블랙이 혼합되지 않은 수지 자체를 표면층 재료로 사용하여 3층 구조를 갖도록 공압출하여 운반 용기 성형용 필름을 제조하면 이로부터 제조된 트레이의 경우 흔들림이 발생해도 검은 색 불순물이 트레이 재질로부터 떨어져 나와 부품에 묻는 현상을 방지할 수 있다. 특히 수분산 전도성 고분자를 유효 성분으로 하는 대전방지액과 상용성이 매우 나빠 젖음성과 접착력이 거의 없는 스티렌계 및 올레핀계 고분자 필름의 경우 표면층 재료를 이들 대전방지액과 상용성이 좋아 우수한 접착력을 줄 수 있으면서 중간층 재료와 상용성이 좋은 재료를 선택하거나 또는 중간층 재료와 표면층 재료를 혼합하여 각 층에 사용하면 별도의 표면처리 없이도 우수한 도막 물성을 갖는 영구 대전방지층을 쉽게 형성할 수 있는 효과가 있다. 또한 전도성 고분자를 유효 성분으로 하는 영구 대전방지층 형성시 성형용 필름 원단의 표면에 코팅액과의 젖음성 및 접착력을 향상하기 위해 코로나 처리 또는 프라이머 처리 등의 별도의 처리가 없어 작업 환경 오염을 획기적으로 개선하면서 제조 공정이 매우 간단 하고 안정적으로 영구 대전방지 및 빛 차폐성을 갖는 용기 성형용 고분자 필름 원단 및 이로부터 제조된 부품 운반 용기를 제공할 수 있다.
Claims (11)
- 중간층 및 상기 중간층의 상 하부에 위치한 각각의 표면층을 포함하여 형성된 3층 구조로서 공압출법에 의해 제조되는 전자 부품용 용기 성형용 고분자 필름에 있어서,상기 고분자 필름은;스티렌계 고분자, 올레핀계 고분자, 또는 스티렌계 고분자와 올레핀계 고분자의 혼합물 또는 공중합물을 기저 고분자 수지로 하여 상기 기저 고분자 수지 100 중량부에 무기질 충전제 0.1-30 중량부, 염료 0.001-5 중량부, 또는 무기질 충전제 0.1-30 중량부 및 염료 0.001-5 중량부를 더 혼합하여 형성된 중간층, 및수분산 전도성 고분자를 포함하는 대전방지액과의 젖음성 및 접착성이 우수한 스티렌계 고분자, 올레핀계 고분자, 또는 스티렌계 고분자와 올레핀계 고분자의 혼합물 또는 공중합물을 포함하여 형성된 각각의 표면층,을 포함하며,상기 고분자 필름의 표면의 외부의 일면 또는 양면에 수분산 전도성 고분자를 포함하는 대전방지층이 더 형성되며, 그리고빛 차단이 가능하며 무기질 충전제 또는 염료가 누설되는 것을 방지하는 것,을 특징으로 하는 용기 성형용 영구 대전방지 고분자 필름.
- 제 1항에 있어서, 중간층의 기저 고분자 수지가 폴리스티렌, 고충격 폴리스 티렌 또는 스티렌-부타디엔 공중합물, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합물, 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 공중합물, 폴리에틸렌 및 에틸렌기를 함유하는 에틸렌계 공중합물, 폴리프로필렌 또는 프로필렌기를 함유하는 공중합물을 단독으로 또는 하나 이상을 혼합하여 사용됨을 특징으로 하는 용기 성형용 영구 대전방지 고분자 필름.
- 제 2항에 있어서, 상기 중간층이 표면층과의 접착력 증진을 위해 분자량이 2,000 그램/몰 이상이거나 또는 190도에서의 용융지수가 0.1-10 그램/10분인 에스터기, 카보네이트기, 우레탄기 또는 아크릴기를 단독으로 또는 하나 이상 갖는 수지 0.1-45 중량부가 더 혼합되어 형성되는 것을 특징으로 하는 용기 성형용 영구 대전방지 고분자 필름.
- 제 1항에 있어서, 상기 무기질 충전제는 평균 입자 반경이 0.02-5 미크론인 무기질 충전제로서 대표적으로는 칼슘카보네이트, 점토, 할석, 운모, 산화티타늄, 산화아연을 단독으로 또는 둘 이상 혼합된 충전제임을 특징으로 하는 용기 성형용 영구 대전방지 고분자 필름.
- 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 무기질 충전제의 분산성 향상을 위해 상기 중간층에 실란계, 티타네이트계 계면결합제 또는 지방산 스테아린산 또는 지방산 스테아레이트를 포함하는 분산제 0.01-5 중량부가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 용기 성형용 영구 대전방지 고분자 필름.
- 제 1항에 있어서, 상기 각각의 표면층의 고분자는 스티렌기, 에틸렌기, 부틸렌기, 부타디엔기, 프로필렌기, 카보네이트기, 에스터기, 우레탄기, 아크릴기의 관능기를 단독으로 또는 하나 이상의 관능기가 공중합물의 형태로 들어 있거나 또는 블렌드물의 형태로 되어 있는 고분자인 것을 특징으로 하는 용기 성형용 영구 대전방지 고분자 필름.
- 제 1항 내지 제4항, 또는 제 6항 중 어느 한 항에 있어서, 층간 분리현상을 방지하기 위해 중간층 또는 각각의 표면층의 어느 하나에 또는 모든 층에 말레인산 무수물로 그라프트된 에틸렌, 말레인산 무수물로 그라프트된 폴리프로필렌 또는 말레인산으로 그라프트된 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 공중합물을 1-20 중량부 더 포함하는 것을 특징으로 용기 성형용 영구 대전방지 고분자 필름.
- 제 1항 내지 제4항, 또는 제 6항 중 어느 한 항에 있어서, 3층 구조의 공압출 필름을 제조함에 있어 상부 표면층, 중간층 및 하부 표면층의 두께의 비가 1-30 : 98-40 : 1-30 임을 특징으로 용기 성형용 영구 대전방지 고분자 필름.
- 제 1항 내지 제4항, 또는 제 6항 중 어느 한 항에 있어서, 대전방지층의 전도성 고분자는 티오펜, 피롤, 아닐린 관능기를 갖는 전도성 고분자, 또는 이들로부터 유도된 폴리에틸렌디옥시티오펜을 포함하는 변성 전도성 고분자임을 특징으로 하는 용기 성형용 영구 대전방지 고분자 필름.
- 제 1항 내지 제4항, 또는 제 6항 중 어느 한 항에 있어서, 전도성 고분자를 포함하는 상기 대전방지층이 용액코팅법을 사용하거나 또는 액상직접중합법 및 기상중합법을 포함하는 직접중합법에 의해 0.02-5 미크론 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 용기 성형용 영구 대전방지 고분자 필름.
- 제 1항 내지 제4항, 또는 제 6항 중 어느 한 항의 용기 성형용 영구 대전방지 고분자 필름을 사용하여 제조한 부품 운반 용기.
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