KR100810444B1

KR100810444B1 - 비대전성 수지 복합재료 및 이의 제조방법

Info

Publication number: KR100810444B1
Application number: KR1020010076622A
Authority: KR
Inventors: 쯔치다히데키; 이마나리마사아키; 하스다-; 나와후네히데미
Original assignee: 롬 앤드 하스 일렉트로닉 머트어리얼즈, 엘.엘.씨
Priority date: 2000-12-05
Filing date: 2001-12-05
Publication date: 2008-03-07
Also published as: JP2002173602A; US20030003307A1; EP1231611A3; CN1243046C; KR20020044547A; EP1231611A2; CN1407004A

Abstract

비대전성 수지 복합재료(composite material) 및 이 수지 복합재료의 제조방법을 제공한다.

이온교환기 도입제로 처리한 수지 베이스(base)의 표면을 금속 이온 함유 액으로 처리하여 금속 이온을 도입하고, 이 금속 이온을 전화(轉化)시킴으로써, 종래 곤란하였던, 수지 베이스가 본래 가지고 있는 낮은 도전율을 일정 수준 이상으로 하지 않고, 수지 베이스의 대전을 방지할 수 있는 정도의 극미량의 금속 원소 함유 성분을 수지 베이스 표면상에 도입하고, 비대전성 수지 복합재료를 제조할 수 있었다. 이 비대전성 수지 복합재료는 대전이 원인으로 되는, 정전기에 의한 베이스의 손상, 베이스상에 티끌과 먼지의 부착 등의 폐해를 방지할 수 있다.

Description

비대전성 수지 복합재료 및 이의 제조방법{Non-charging resin composite and method for manufacturing the same}

본 발명은 수지 베이스(base) 표면에 금속 원소 함유 성분을 가지는 비대전성 수지 복합재료(composite material) 및 전기 수지 복합재료의 제조방법에 관한 것이다.

에폭시 수지, 폴리이미드 수지 등으로 된, 전자부품을 구성하는 수지 베이스 및 ABS 수지, 메틸 메트아크릴레이트, 폴리에틸렌 및 비닐 클로라이드와 같은 수지로 구성된 베이스는 전기의 불량 도체이며, 따라서 마찰 등으로 인해 대전되기 쉽다. 대전된 베이스에서는, 대전으로 인해 생긴 정전기를 방전함으로써 베이스가 손상되고, 정전기로 인해 베이스상에 티끌과 먼지가 부착되기 쉽게 된다. 이 때문에, 수지 베이스의 가공이 곤란하다는 문제가 있으며, 특히 베이스의 미세한 손상과, 미세한 티끌, 먼지도 허용될 수 없는 정밀 부품의 제조에 있어서는 더 현저한 문제가 있다. 또한, 가공후의 수지 제품에서도, 대전으로 인한 티끌, 먼지의 부착이 바람직하지 않은 제품이 많다.

수지 베이스에 있어서 대전을 방지하기 위해서는 전하의 분리가 일어나지 않 도록 하는 것이 최선이지만, 대전 기구에 불명료한 점이 많다는 현상 때문에, 이 관점에서의 문제 해결은 곤란하다. 그리고, 전하의 분리로 인해 형성된 국소적인 전기장을 줄이기 위해서, 고유전율의 물질로 표면을 피복하거나, 또는 분리 전하의 누전 속도를 증가시키는 것을 목적으로 하여 근방의 공기를 이온화하거나, 유전율이 큰 물질로 표면을 피복함으로써 대전을 방지하는 것이 수행되고 있다.

대전 방지 방법으로서 일시적 대전 방지 방법과 영구적 대전 방지 방법이 있으며, 일시적 제전 방법으로서 표면활성제 또는 이를 주성분으로 한 것을 도포함으로서, 베이스 표면상의 흡습성을 증대시키고, 이로 인해 표면의 저항을 저하시키는 방법과, 공기 이온화법이 있지만, 모두 내구성이 부족하다는 문제가 있기 때문에, 가공 중의 일정 시간 효과를 나타냄으로써, 가공상의 곤란을 배제한다는 목적만으로 사용되고 있다.

영구적 대전방지 방법으로서, 은, 동분과 같은 도전성 물질을 수지 베이스에 도입하는 방법이 있다. 도전성 물질을 수지 베이스에 도입하는 일 태양으로서 도전성 물질을 수지 베이스에 혼입시키는 방법이 있다. 이 경우에 수지 베이스의 특성인 도전율의 저하 등, 수지 베이스 본래의 특성이 상실될 가능성이 있으며, 수지 베이스의 특성을 유지하면서 금속을 혼입시키는 것은 금속의 혼입량 뿐만 아니라, 금속의 입자경과, 분포 상태도 중요하게 되며, 이들을 제어하면서 금속을 혼입시켜 원하는 성질의 수지 베이스를 얻는다는 것은 대단히 곤란하다.

또한, 도전성 물질을 수지 베이스에 도입하는 다른 태양으로서 수지 베이스 표면에 금속을 도입하는 방법이 있으며, 이러한 도입 방법으로서 금속증착법, 캐스 트법, 도금법 등이 사용되고 있다. 수지 베이스 표면상에 금속을 도입할 때, 수지 베이스와 금속의 밀착성과 금속의 도입량이 문제로 되지만, 이들 방법에서는 반드시 밀착성이 양호한 금속을 도입할 수 있는 것은 아니며, 또한 대전을 제거하는데 충분하고, 베이스 표면상의 낮은 도전율을 일정 수준 이상으로 증가시키는 일이 없는 양으로 금속을 도입하는 것은 곤란하다.

예를 들어, 수지 베이스를 구성하는 수지가 폴리이미드 수지인 경우에 앵커(anchor) 효과를 생기게 하는 요철이 형성되기 어렵기 때문에, 다른 수지 보다도 충분한 밀착성을 얻는 것이 곤란하다. 또한, ABS 수지의 경우에는 크롬산-황산의 혼합 용액으로 에칭(etching)함으로써, 부타디엔 입자가 우선적으로 용출하여 둥근 요흔(pit)을 형성하고 앵카 효과를 나타내어 밀착성을 향상시킬 수 있으며, 에폭시 수지와 폴리이미드 수지의 경우에는 과망간산 용액 등에 의해 에폭시 수지를 에칭하여 표면에 요철을 부여함으로써 밀착성을 향상시킬 수 있다. 그러나, 이들은 전처리로서 표면의 에칭을 수행한 후, 종래로부터 널리 이용되고 있는 무전해 도금법에 의해 금속을 도입하였으므로, 낮은 도전율을 일정 수준 이상으로 증가시키지 않고, 또한 대전을 방지할 수 있는 정도의 극미량의 금속을 도입하는 것은 극히 곤란하다.

이로 인해, 수지 베이스가 본래 가지고 있는 낮은 도전율을 일정 수준 이상으로 증가시키지 않고, 수지 베이스의 대전을 방지할 수 있는 정도의 극미량의 금속 원소 함유 성분을 수지 베이스 표면상에 도입하는 방법이 강력히 요망되고 있 다.

또한, 수지 베이스의 표면상에 낮은 도전율을 일정 수준 이상으로 증가시키지 않고, 수지 베이스의 대전을 방지할 수 있는 정도의 극미량의 금속 원소 함유 성분을 가지고 있는, 비대전성 수지 복합재료가 요망되고 있다.

본 발명은 이와 같은 사정에 비추어 이루어진 것이며, 본 발명은 수지 베이스의 표면상에 밀착성이 우수한 상태로, 금속 원소 함유 성분을 수지 베이스 표면상의 낮은 도전율을 일정 수준 이상으로 증가시키지 않고, 수지 베이스의 대전을 방지할 수 있는 정도로 가지고 있는 수지 복합재료를 제공하는 것을 목적으로 하고, 또한 이온교환기 도입제 처리 및 금속 원소를 함유하는 액체계를 사용한 비교적 간단한 처리 공정에 의해, 상기 수지 복합재료를 형성하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 이온교환기 도입제로 처리된 수지 베이스의 표면을 금속 이온 함유 액으로 처리하여 금속 이온을 도입하고, 이 금속 이온을 전화(轉化)시킴으로써 얻어지는, 수지 베이스의 표면에 수지 베이스가 본래 가지고 있는 낮은 도전율을 일정 수준 이상으로 증가시키지 않고, 대전 방지 가능한 정도의 도전율을 가짐으로써 일정범위의 저항율의 금속 원소 함유 성분을 일정량 가지고 있는 비대전성 수지 복합재료를 제공한다.

또한, 본 발명은 (1) 수지 베이스를 이온교환기 도입제로 처리하는 공정, (2) 금속 이온 함유 액으로 처리하는 공정, 및 (3) 전화처리에 의해 수지 표면에 금속 원소 함유 성분을 도입하는 공정을 포함하는, 상기 비대전성 수지 복합재료의 형성 방법을 제공한다.

본 발명은 이온교환기 도입제로 처리된 수지 베이스의 표면을 금속 이온 함유 액으로 처리하여 금속 이온을 도입하고, 이 금속 이온을 전화시킴으로써 얻어지는, 수지 베이스의 표면에 금속 원소 함유 성분을 가지고 있는 수지 복합재료로서, 이 수지 복합재료의 표면 저항 대 금속 원소 함유 성분의 저항율의 비가 10¹² 내지 10¹⁷ (1/(□·cm))인 것을 특징으로 하는 비대전성 수지 복합재료를 제공하는 것이며, 이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명에서, 저항율(Ω·cm)이란 전기전도율의 역수이며, 금속 원소 함유 성분은 본래 특정치의 저항율을 가지고 있다.

또한, "표면 저항(Ω/□)"이란, 측정되는 부분이 폭 1mm, 길이 5 mm로 되도록 도전성 도료를 도포하고, 도전성 도료를 도포하지 않은 부분(길이 5 mm로 된 부분)에서 저항 R을 측정한 경우, 다음 식으로 산출된다:

표면 전기 저항(Ω/□) = R(Ω) X 폭(mm)/길이(mm)

본 발명에 있어서, "수지 복합재료의 표면 저항 대 금속 원소 함유 성분의 저항율의 비"의 값을 한정함으로써, 수지 복합재료의 표면상에 존재하는 금속 원소 함유 성분의 양이 한정된다. 이 값은 바람직하게는, 10¹² 내지 10¹⁷(1/(□·cm))이며, 보다 바람직하게는 10¹³ 내지 10¹⁵(1/(□·cm))이다.

본 발명에 있어서 "수지 복합재료가 비대전성"이란 수지 베이스가 본래 가지고 있는 높은 표면 저항성을 일정 수준 이하로 감소시키지 않고, 대전 방지 가능한 정도의 표면 저항성을 가지고 있다는 것을 뜻한다. 바람직하게는, 본 발명의 비대전성 수지 복합재료는 표면 저항이 10⁶ 내지 10¹¹ Ω/□이며, 보다 바람직하게는 10⁷ 내지 10⁹ Ω/□이다.

본 발명의 수지 복합재료에 사용가능한 수지 베이스는, 사용 목적에 따라 적당한 물성, 예를 들어, 강도, 내부식성 등을 가지고 있는 수지 베이스이면, 임의의 수지로부터 되는, 임의의 형상의 수지 베이스일 수 있으며, 특히 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명에 사용가능한 수지 베이스는 수지 성형물로 한정되지 않으며, 수지 사이에 유리 섬유 강화재 등의 보강재를 개재시킨 복합물일 수 있으며, 또는 세라믹스, 유리, 금속 등의 각종 소재로부터 되는 기재로 수지에 의한 피막을 형성시킨 것을 수 있다.

수지 베이스에는 임의의 수지가 사용가능하며, 예를 들어 고밀도 폴리에틸렌, 중밀도 폴리에틸렌, 분기 저밀도 폴리에틸렌, 직쇄상 저밀도 폴리에틸렌, 초고분자량 폴리에틸렌 등의 폴리에틸렌 수지, 폴리프로필렌 수지, 폴리부타디엔, 폴리부텐 수지, 폴리부틸렌 수지, 폴리스티렌 수지 등의 폴리올레핀 수지; 폴리염화비닐 수지, 폴리염화비닐리덴 수지, 폴리염화비닐리덴-염화비닐 공중합체 수지, 염소화 폴리에틸렌, 염소화 폴리프로필렌, 테트라플루오로에틸렌 등의 할로겐 함유 수지; AS 수지; ABS 수지; MBS 수지; 폴리비닐알코올 수지; 폴리아크릴산 메틸 등의 폴리아크릴산 에스테르 수지; 폴리메트아크릴산메틸 등의 폴리메트아크릴산 에스테르 수지; 메트아크릴산 메틸-스티렌 공중합체 수지; 무수 말레인산-스티렌 공중합체 수지; 폴리초산비닐 수지; 프로피온산 셀룰로스 수지, 초산 셀룰로스 수지 등의 셀룰로스 수지; 에폭시 수지; 폴리이미드 수지; 나일론 등의 폴리아미드 수지; 폴리아미드이미드 수지; 폴리아크릴레이트 수지; 폴리에테르이미드 수지; 폴리에테르에테르케톤 수지; 폴리에틸렌옥사이드 수지; PET 수지 등의 각종 폴리에스테르 수지; 폴리카보네이트 수지; 폴리설폰 수지; 폴리비닐에테르 수지; 폴리비닐부틸 수지; 폴리페닐렌옥사이드 등의 폴리페닐렌에테르 수지; 폴리페닐렌설파이드 수지; 폴리부틸렌테레프탈레이트 수지; 폴리메틸펜텐 수지; 폴리아세탈 수지; 비닐클로라이드-비닐아세테이트 코폴리머; 에틸렌-비닐클로라이드 코폴리머; 에틸렌-비닐클로라이드 코폴리머; 등 및 이들의 코폴리머 및 블렌드와 같은 열가소성 수지, 에폭시 수지; 크실렌 수지; 구아나민 수지; 디알릴프탈레이트 수지; 비닐에스테르 수지; 페놀 수지; 불포화 폴리에스테르 수지; 푸란 수지; 폴리이미드 수지; 폴리우레탄 수지; 말레인산 수지; 멜라민 수지; 요소 수지; 등의 열경화성 수지, 및 이들의 혼합물을 들 수 있지만, 이들에 한정되지 않는다. 바람직한 수지로서는 에폭시 수지, 폴리이미드 수지, 비닐 수지, 페놀 수지, 나일론 수지, 폴리페닐렌에테르 수지, 폴리프로필렌 수지, 불소계 수지, ABS 수지 등을 들 수 있으며, 보다 바람직하게는 에폭시 수지, 폴리이미드 수지, 폴리페닐렌에테르 수지, 불소계수지, ABS 수지이며, 더욱 더 바람직하게는 에폭시 수지, 및 폴리이미드 수지이다. 또한, 수지 베이스는 단독의 수지로부터 된 것일 수 있으며, 또는 복수의 수지로부터 된 것일 수 있다. 또한, 이온교환기 도입제로 처리되는 표면이 수지 베이스이면 좋고, 다른 베이스 상에 수지가 도포, 또는 적층된 것과 같은 복합물일 수도 있다.

본 발명의 복합재료에 있어서 금속 원소 함유 성분이란, 금속 또는 금속 화합물을 뜻한다. 금속은 단일의 금속 원소로 된 금속이어도 좋고, 2 이상의 금속 원소로 된 합금이어도 좋다. 금속으로서는 상기 합금은 복수의 금속 원소가 고용체를 형성한 상태 또는 각 금속 원소로부터 된 성분 금속의 혼합체인 비정체를 형성한 상태, 및 이들이 조합된 상태 중 어느 상태이어도 좋다. 금속 화합물로는 복수 종류의 금속 원소가 금속간 화합물을 형성한 화합물, 및 금속 원소의 1 종류 이상과 금속 원소 이외의 원소 1 종류 이상으로 된 화합물을 뜻한다. 금속 원소 함유 성분에 함유되는 금속 화합물은 1 종류이어도 좋으며, 복수 종류이어도 좋다. 금속 원소란, 단체가 금속인 원소를 뜻하며, 예를 들어, Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, GA, Ge, As, Se, Y, Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Ag, Cd, In, Sb, Te, Hf, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, Au, Hg, Tl, Pb, Bi, Po 등을 들 수 있다.

금속 원소 함유 성분이 금속인 경우에는, 금속으로서 금속 Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Ge, As, Se, Y, Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Ag, Cd, In, Sb, Te, Hf, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, Au, Hg, Tl, Pb, Bi 또는 Po, 및 이들의 합금으로 구성된 그룹 중에서 선택되는 금속이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 금속은 금속 V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Ga, As, Se, Mo, Ru, Rh, Pd, Ag, Cd, In, Sb, Te, Os, Ir, Pt, Au, Hg, Pb 또는 Bi, 및 이들의 합금으로 구성된 그룹 중에서 선택되는 금속이다. 더욱 더 바람직하게는, 금속은 금속 V, Mn, Co, Ni, Cu, Ga, As, Se, Mo, Pd, Ag, In, Sb, Te, Pt, Au, Hg 또는 Bi, 및 이들의 합금으로 구성된 그룹 중에서 선택되는 금속이다. 가장 바람직하게는, 금속은 금속 Co, Ni, Cu, Pd, Ag, Pt 또는 Au, 및 이들의 합금으로 구성된 그룹 중에서 선택되는 금속이다.

금속 화합물이란 복수 종류의 금속 원소가 금속간 화합물을 형성한 화합물, 및 금속 원소의 1 종류 이상과 금속 원소 이외의 원소 1 종류 이상으로 이루어진 화합물이다. 본 발명에서 금속 원소 함유 성분으로서 사용가능한 금속 화합물로서는 수지 베이스 상에 도입된 경우에, 비대전성을 나타내는 것이면, 임의의 금속 화합물을 사용할 수 있다. 예를 들어, GaAs, InAs를 처음으로 하는 금속 비화물; GaSb, InSb를 처음으로 하는 금속 안티몬화물; ZnSe, CdSe, HgSe를 처음으로 하는 금속 셀렌화물; CdTe, HgTe를 처음으로 하는 금속 텔루르화물; CuS, PdS, CdS, ZnS, AgS를 처음으로 하는 금속 황화물; Fe₂O₃, Fe₃O₄, CrO, Co-Ni-O, MnO-ZnO-Fe₂O₃를 처음으로 하는 금속 산화물; 금속 수산화물; 금속 질화물; 금속 규화물; 금속 붕화물 등을 들 수 있지만, 이들에 한정되는 것은 아니다.

본 발명에 있어서, 수지 베이스에 사용되는 상술한 수지와 금속 원소 함유 성분 중의 상술한 금속 또는 금속 화합물을 임의로 선택할 수 있다. 금속 원소 함유 성분이 금속인 경우에는 수지와 금속의 조합은 바람직하게는 수지가 에폭시 수지, 폴리이미드 수지, 비닐 수지, 페놀 수지, 나일론 수지, 폴리페닐렌에테르 수지, 폴리프로필렌 수지, 불소계 수지 또는 ABS 수지, 및 이들의 혼합물로 구성된 그룹 중에서 선택되는 수지이며, 금속이 금속 V, Mn, Co, Ni, Cu, Ga, As, Se, Mo, Pd, Ag, In, Sb, Te, Pt, Au, Hg 또는 Bi, 및 이들의 합금으로 구성된 그룹 중에서 선택되는 금속이다. 보다 바람직하게는, 수지는 에폭시 수지, 폴리이미드 수지, 비닐 수지, 페놀 수지, 나일론 수지, 폴리페닐렌에테르 수지, 폴리프로필렌 수지 또는 ABS 수지, 및 이들의 혼합물로 구성된 그룹 중에서 선택되는 수지이며, 금속이 금속 V, Mn, Co, Ni, Cu, Ga, As, Se, Mo, Pd, Ag, In, Sb, Te, Pt, Au, Hg 또는 Bi, 및 이들의 합금으로 구성된 그룹 중에서 선택되는 금속이다. 더욱 더 바람직하게는, 수지는 에폭시 수지, 폴리이미드 수지, 폴리페닐렌에테르 수지 또는 ABS 수지, 및 이들의 혼합물로 구성된 그룹 중에서 선택되는 수지이며, 금속은 금속 V, Mn, Co, Ni, Cu, Ga, As, Se, Mo, Pd, Ag, In, Sb, Te, Pt, Au, Hg 또는 Bi, 및 이들의 합금으로 구성된 그룹 중에서 선택되는 금속이다.

금속 원소 함유 성분이 금속 황화물인 경우에는, 수지와 금속 황화물의 조합은 바람직하게는, 수지가 에폭시 수지, 폴리이미드 수지, 폴리페닐렌에테르 수지, 불소계 수지 또는 ABS 수지, 및 이들의 혼합물로 구성된 그룹 중에서 선택되는 수지이며, 금속 황화물이 CuS, CdS, ZnS, PdS, Ag₂S, As₄S₄, As₂S₃, As₂S₆, TeS 및 TeS₃, 및 이들의 혼합물로 구성된 그룹 중에서 선택되는 금속 황화물이다. 보다 바람직하게는, 수지는 에폭시 수지, 폴리이미드 수지, 폴리페닐렌에테르 수지 또는 ABS 수지, 및 이들의 혼합물로 구성된 그룹 중에서 선택되는 수지이며, 금속 황화물이 CuS, CdS, ZnS, PdS 또는 Ag₂S, 및 이들의 혼합물로 구성된 그룹 중에서 선택되는 금속 황화물이다.

금속 원소 함유 성분이 금속 산화물인 경우에는 수지와 금속 산화물의 조합은, 바람직하게는 수지가 에폭시 수지, 폴리이미드 수지 또는 불소계 수지, 및 이들의 혼합물로 구성된 그룹 중에서 선택되는 수지이며, 금속 산화물은 FeO, NiO, CoO 또는 MnO, 및 이들의 혼합물로 구성된 그룹 중에서 선택되는 금속 산화물이다. 보다 바람직하게는, 수지는 에폭시 수지 또는 폴리이미드 수지, 및 이들의 혼합물로 구성된 그룹 중에서 선택되는 수지이며, 금속 산화물은 FeO, NiO, CoO 또는 MnO, 및 이들의 혼합물로 구성된 그룹 중에서 선택되는 금속 산화물이다.

본 발명에 있어서, 비대전성 수지 복합재료에 있어서 금속 원소 함유 성분의 도입량은 상기한 바와 같이, 이 수지 복합재료의 표면 저항 대 금속 원소 함유 성분의 저항율의 비가 일정 범위로 되도록, 바람직하게는 10¹² 내지 10¹⁷(1/(□·cm)), 보다 바람직하게는 10¹³ 내지 10¹⁵ (1/(□·cm))로 되도록 도입된다. 따라서, 수지 복합재료 표면에 존재하는 금속 원소 함유 성분의 중량은 이 금속 원소 함유 성분의 저항율에 따라 달라진다. 예를 들어, 금속 원소 함유 성분이 동인 경우, 바람직하게는 0.005 내지 5 g/m² 표면적이며, 바람직하게는 0.01 내지 0.3 g/m² 표면적이다.

본 발명의 비대전성 수지 복합재료에 있어서 수지 베이스상에 도입되는 금속 원소 함유 성분은 비대전성을 나타내는 한, 임의의 상태로 베이스상에 존재할 수 있다. 예를 들어, 금속 원소 함유 성분은 미세한 입자로서 베이스 표면상에 각각 분리하여 존재할 수 있으며, 피막, 또는 망상 구조로 되어 있어도 좋으며, 이들이 혼재하여 존재하여도 좋다.

또한, 입자상으로 되는 경우의 입자의 분포 상태 및 입자경 등, 피막을 형성하는 경우의 피막의 두께 등의 모든 형태는 도입되는 금속 원소 함유 성분의 도전율에 따라, 적의 설정된다. 금속 원소 함유 성분의 도입 상태는 후술하는 비대전성 수지 복합재료의 제조방법인, (1) 수지 베이스를 이온교환기 도입제로 처리하는 공정, (2) 금속 이온 함유 액으로 처리하는 공정, 및 (3) 전화처리에 의해 수지 표면에 금속 원소 함유 성분을 도입하는 공정을 포함하는 방법의 공정 (1) 내지 (3)의 각 조건을 변화시킴으로써 조절될 수 있다.

본 발명의 비대전성 수지 복합재료에 있어서, 수지 베이스상에 도입되는 금속 원소 함유 성분은 종래의 무전해 도금에 의해 도입된 경우와 비교하여, 보다 균일한 분포 상태를 가지며, 또한, 베이스 수지에 대한 밀착성에서도 우수하다. 또한, 금속 원소 함유 성분이 피막을 형성하는 경우에는, 형성된 피막의 막 두께는 종래 법에 비교하여 보다 균일하다. 이론에 의해 구속되려는 것은 아니지만, 본 발명의 수지 복합재료에 있어서, 금속 원소 함유 성분의 밀착성의 향상, 분포의 균일성 및 막 두께의 균일성은 수지 베이스 상에 분자 레벨(level)에서, 금속 원소 함유 성분의 것으로 되는 금속 이온의 도입 부위를 균일하게 도입하는 것에 기인하는 것으로 생각된다.

상술한 본 발명에 관한 수지 복합재료는 (1) 수지 베이스를 이온교환기 도입제로 처리하는 공정, (2) 금속 이온 함유 액으로 처리하는 공정, 및 (3) 전화처리에 의해 수지 표면에 금속 원소 함유 성분을 형성하는 공정을 포함하는 방법으로 제조될 수 있다. 이하, 이들 각 공정에 대해 상세히 설명한다.

공정 (1): 본 발명의 수지 복합재료의 형성방법에서 우선, 수지 베이스가 이온교환기 도입제로 처리된다. 이 이온교환기 도입제 처리에 따라, 이온교환능을 가진 기의 도입이 일어난다. 본 발명에 있어서, 수지에 도입된 이온교환능을 가지는 기가 공정 (2)에서 이온교환을 수행하는 것으로 생각된다.

공정 (1)에서 이온교환기 도입제 처리는 수지 베이스에, 이온교환기 도입제를 접촉시킴으로써 수행된다. 접촉 방법 및 시간, 접촉 온도 등은 수지 베이스에 원하는 양의 이온교환능을 가지는 기가 도입되고, 또한 수지 베이스가 손상되지 않는 조건으로 적의 설정된다. 접촉 방법으로서, 예를 들어, 침지 등을 들 수 있지만 이것에 한정되는 것은 아니다. 본 발명에 있어서 공정 (1)에서 이온교환기 도입제 처리가 수행되지만, 이 처리는 1회일 수 있으며, 동일하거나 다른 도입제를 사용하여 복수 회의 처리가 수행될 수 있다.

본 발명에 있어서 이온교환기 도입제로서는 수지 베이스에 이온교환능을 가지는 기를 도입가능한 임의의 약제가 포함되며, 바람직하게는 루이스산 또는 루이스 염기를 들 수 있지만 이들에 한정되는 것은 아니다. 보다 바람직하게는, 이온교환기 도입제는 황산, 발연황산, 삼산화 황, 클로로황산, 염화설프릴 등의 설폰화제; 염산, 질산, 초산, 포름산, 시트르산, 락트산 등의 산; 및 수산화 나트륨, 수산화 칼륨, 암모니아 등의 알칼리; 및 이들 이외의 아미노화제, 니트로화제, 시아노화제, 산화제 등을 들 수 있다. 더욱 더 바람직하게는, 황산, 수산화 칼륨 또는 수산화 나트륨이다. 이 이온교환기 도입제 처리에 의해 도입되는 이온교환능을 가 지는 기는 양이온 교환기 또는 음이온 교환기 중 어느 것이라도 좋으며, 예를 들어, 카복실기, 티오카복실기, 디티오카복실기, 설포기(설폰산기), 설피노기, 설페노기, 할로포르밀기, 카바모일기, 히드라지노카보닐기, 아미디노기, 시아노기, 니트릴로기, 이소시안기, 시아네이토기, 이소시아네이토기, 티오시아네이토기, 이소티오시아네이토기, 포르밀기, 수산기, 카보닐기, 티오포르밀기, 티옥소기, 머캅토기, 히드로피록실기, 아미노기, 이미노기, 히드라지노기, 디아조기, 아지도기, 니트로기, 니트로소기 등을 들 수 있지만 이들에 한정되지 않는다. 바람직하게는, 이온교환능을 가지는 기는 카복실기, 수산기, 카보닐기, 아미노기, 이미노기, 시아노기, 니트로기, 설포기이다. 보다 바람직하게는, 카복실기, 수산기, 설포기이다. 양이온 교환기의 경우는 공정 (2)에서, 양이온인 금속 이온에서 이온 교환되며, 음이온 교환기의 경우는 공정 (2)에서, 음이온인 금속 이온에서 이온 교환된다.

예를 들어, 이온교환기 도입제로서 황산이 사용되는 경우에는 도입제의 농도는 일반적으로, 5 내지 17.5 M, 바람직하게는 15 내지 17 M의 농도에서 사용되는 것이 적당하다. 5 M 미만에서는 처리에 시간이 걸려 바람직하지 않다. 한편, 17.5 M 보다 더 농도가 높게 되면, 비전도성 물질에의 반응이 격렬하게 될 소지를 크게 변화시켜서 바람직하지 않다. 처리 온도는 일반적으로 20 내지 90℃, 바람직하게는 40 내지 70℃이다. 처리 시간은 통상, 30 초 내지 30 분, 바람직하게는 2 분 내지 20 분이 적당하다.

또한, 이온교환기 도입제로서, 수산화칼륨과 수산화나트륨의 수용액 등의 알칼리 용액이 사용되는 경우에는 알칼리 용액의 농도는 0.1 내지 10 M, 바람직하게 는 1 내지 5 M이다. 10 M 이상에서는, 비전도성 물질에의 공격(attack)이 강하게 되므로, 비전도성 물질의 열화를 유발하기 쉽다. 알칼리 처리에서 용매는 물 및 알코올이 사용될 수 있다. 처리 온도는 10℃ 내지 80℃, 바람직하게는 25℃ 내지 50℃이며, 처리 시간은 30 초 내지 10 분이 좋고, 바람직하게는 2 분 내지 5 분이다. 알코올을 용매로서 사용한 경우는 보다 낮은 알칼리 농도, 보다 낮은 온도, 및/또는 보다 짧은 시간에서, 물을 용매로서 사용한 경우와 동일한 효과를 얻을 수 있다.

공정 (2): 다음에, 본 발명에 관한 수지 복합재료의 제조방법의 공정 (2)에 대해 설명한다. 상기 공정 (2)에서는, 상기의 공정 (1)에서 이온교환기 도입제로 처리된 수지 베이스를 금속 이온 함유 액으로 처리한다. 이 처리에 따라, 수지 베이스 표면상에 금속 이온이 도입된다. 공정 (1)에서 수지 베이스 표면상에 도입된 이온 교환능을 가지는 기가 금속 이온과 이온 교환 반응을 수행하는 것으로 생각된다.

금속 이온 함유 액으로서는 목적으로 하는 금속 원소 함유 성분을 구성하는 금속 원소가 금속 이온으로서 존재하는 용액을 사용하면 좋다. 예를 들어, 금속을 형성하는 경우에는 원하는 금속 이온을 함유하는 용액을 사용하면 좋고, 합금을 형성하는 경우에는 합금을 구성하는 전체 또는 일부의 금속 성분의 금속 이온을 함유하는 용액을 사용하면 좋다. 또한, 합금에 있어서, 공정 (2)에서, 합금을 구성하는 일부의 금속 성분의 금속 이온을 함유하는 용액이 사용되는 경우에는 후 공정 (3)에서 남아 있는 금속 성분을 함유한 용액으로 처리함으로써, 원하는 합금으로 전화되게 된다. 또한, 금속 산화물 또는 금속 황화물과 같은 금속 화합물을 함유하는 성분을 형성하는 경우에는, 이 금속 화합물에 함유되는 금속 성분의 금속 이온을 함유하는 용액을 사용하면 좋다.

금속 이온은 액 중에서 착 이온이어도 좋으며, 이 경우에, 착 이온은 착 양이온 및 착 음이온의 어느 것이어도 좋다. 금속 이온 함유 액은 일반적으로 수용액으로서 사용된다. 단, 사용하는 금속 이온으로서, 매체가 메탄올 등의 유기 매체, 또는 물과 유기 매체, 또는 물과 유기 매체의 혼합 매체인 유기 용액일 수 있다. 또한, 필요에 따라, 금속 이온 함유 액에서는 pH를 유지하기 위한 안정제와, 또한 금속 이온의 침전방지를 위한 착화제 등을 배합할 수 있다.

본 발명에 사용될 수 있는 금속 이온 함유 액에 함유되는 금속 이온으로서는 이전에 예시한 금속 원소의 이온을 들 수 있다.

금속 이온은 일반적으로 금속 화합물 또는 금속 염으로서 금속 이온 함유 액에 배합된다. 사용되는 금속 화합물 또는 금속염의 종류에 대해 특히 한정되지 않으며, 금속의 종류에 따라, 적당한 가용성의 금속 화합물 또는 금속염을 사용할 수 있다. 예를 들어, 포름산염, 초산염, 클로로초산염, 또는 옥살산염 등의 카본산염, 황산염, 아황산염, 티오황산염, 불화물, 염화물, 브롬화물, 요드화물, 질산염, 아질산염, 탄산수소염, 수산화물, 인산염, 아인산염, 피로인산염, 메타인산염, 세렌산염, 티오시안산염, 테트라플루오로붕산염, 트리스에틸렌디아민염화물, 시안화물, 염소산염, 과염소산염, 브롬산염, 과브롬산염, 요드산염, 과요드산염 등을 들 수 있지만 이들에 한정되지 않는다. 바람직하게는, 황산염, 염화물, 질산염이며, 보다 바람직하게는 황산염이다.

금속 이온 함유 액에서 금속 이온의 농도는 통상, 0.01 내지 1 몰/리터 정도가 적당하며, 0.03 내지 0.1 몰/리터 정도가 바람직하다. 또한, 목적으로 하는 금속 원소 함유 성분이 합금과 금속 화합물의 혼합물 등의 복수의 금속 성분을 함유하는 형태인 경우에는, 최종 형성물에서 금속 성분의 몰비에 대응하는 몰비로 금속 이온을 함유하는 용액을 사용하면 좋고, 이 경우에는 이들 복수의 금속 이온의 합계 농도가 상기한 범위로 되면 좋다.

금속 이온을 함유하는 용액에서 수지 베이스를 처리하는 방법은 특히 한정적이지는 않지만, 통상은 공정 (1)에서 이온교환기 도입제로 처리한 수지 베이스를 금속 이온 함유 액에 침지시킬 수 있으며, 이 처리는 예를 들어, 20 내지 80℃ 정도, 바람직하게는 25 내지 60℃ 정도의 온도에서, 예를 들어 1 내지 10 분 정도, 바람직하게는 3 내지 5 분 정도 수행하면 좋다. 또한, 수지 베이스를 금속 이온 함유 액으로 처리한 후에 필요에 따라 수세, 건조 등의 처리를 수행할 수 있다.

금속 이온 함유 액에 의한 처리 후에 수행하는 공정 (3)에서, 금속 이온 함유 액의 pH는 저하되므로, 수산화물 이온의 보충을 위해, 금속 이온 함유 액의 pH는 약산성 내지 중성, 구체적으로는 pH 2 내지 6 정도, 바람직하게는 3 내지 4 정도로 조정하는 것이 적당하다.

공정 (3): 다음에, 본 발명에 관한 수지 복합재료의 제조방법 중 공정 (3)에 대해 설명한다. 공정 (3)에서, 상기 공정 (2)에 도입된 금속 이온의 전화처리를 수행함으로써, 수지 베이스의 표면에 금속 원소 함유 성분을 형성한다. 본 발명에 서 "전화"란, 금속 원소의 결합 상태를 변화시켜 원 상태와 다른 결합 상태로 되는 것을 뜻한다. 본 발명에서 전화에 의해 금속 원소 함유 성분이 형성되는 것을 필요로 하며, 금속 원소 함유 성분을 형성하지 않는 전화는 본 발명에서 뜻하는 전화에 포함되지 않는다. 금속 이온의 전화 처리는 최종적으로 목적으로 하는 금속 원소 함유 성분의 종류에 따라 수행된다. 예를 들어, 공정 (3)에서 전화 처리는 금속 원소 함유 성분이 금속 성분인 경우는 환원처리이며, 금속 황화물 성분인 경우는 황화물 함유 용액에 의한 처리이며, 또한 금속 수산화물 성분인 경우는 산화물 함유 용액에 의한 처리가 수행되지만, 이들에 한정되는 것은 아니다.

금속 이온의 전화 처리가 환원처리인 경우에는 환원 처리 방법은 특히 한정적이지는 않으며, 공정 (2)에서 처리에 따라 수지 베이스 표면상에 도입된 금속 이온을 환원하여 금속화될 수 있는 방법이라면 어느 방법이어도 좋지만, 통상, 환원제를 함유하는 용액 중에서, 공정 (2)의 처리를 수행한 수지 베이스를 침지시키는 방법에 따라 수행한다.

수지 베이스 표면상에 도입된 금속 이온의 환원에 사용되는 환원제로서는 이 금속 이온을 환원시켜 금속을 석출시킬 수 있는 것이라면, 특히 제한 없이 사용될 수 있다. 통상은 환원제를 함유하는 용액은 수용액으로 하여 사용될 수 있다. 이 경우에 사용되는 환원제로서는 예를 들어 수소화붕소나트륨, 디메틸아미노보란(DMAB), 트리메틸아민포란(TMAB), 히드라진, 포름알데하이드, 및 이들의 각 화합물의 유도체, 아황산 나트륨 등의 아황산염, 차아인산나트륨 등의 차아인산염 등을 들 수 있지만, 이들에 한정되는 것은 아니며 공지의 임의 환원제 가 사용될 수 있다. 수용액 중의 환원제 농도는 통상 0.0025 내지 3 몰/리터 정도, 바람직하게는 0.01 내지 1.5 몰/리터 정도로 하면 좋다. 환원 온도는 통상 20 내지 90℃ 정도로 하고, 바람직하게는 25 내지 80℃ 정도로 하면 좋고, 처리 시간은 1 내지 10분 정도, 바람직하게는 3 내지 5 분 정도로 하면 좋다.

또한, 환원제로서, 세렌 요소, 아비산 등, 염화암티몬(III), 염화텔루르를 사용할 수 있으며, 이들의 환원제를 사용하는 경우에는 산성기에 화학적으로 흡착된 금속 이온이 환원됨과 동시에, 환원제 중의 금속 성분, 즉 셀렌 요소를 사용한 경우에는 Se, 아비산을 사용한 경우에는 As, 염화안티몬(III)를 사용한 경우에는 Sb, 염화텔루르를 사용한 경우에는 Te가 환원된 금속 성분과 금속 화합물을 형성할 수 있다. 셀렌 요소, 아비산 등의 환원제의 사용 조건도 상기한 각 환원제의 경우와 동일하게 하면 좋고, 상기한 각 환원제와 병용할 수도 있다. 특히, 셀렌 요소를 사용하는 경우에는 다른 환원제를 공존시킴으로써, 환원제 용액에서의 셀렌 요소의 안정성을 향상시킬 수 있으므로, 다른 환원제를 공존시키는 것이 바람직하다.

또한, 상기한 환원제를 함유하는 수용액을 사용하는 환원처리에서는 충분한 금속화가 곤란한 경우에 보다 환원성이 강한 환원제를 함유한 유기 용제 용액을 사용하여 환원처리를 수행할 수도 있다. 이와 같은 유기 용제로서 사용될 수 있는 환원제의 예로서 금속 Li, Na, K 등(용제: 액체 암모니아, 아민류 등), 트리알킬알루미늄(용제: 디옥산, 톨루엔, 테트라히드로푸란 등), 트리-n-부틸주석 등의 수소화 주석 화합물(용제: 에테르계 용매, 벤젠, 톨루엔 등) 등을 들 수 있다. 이들 환원제의 유기 용제 용액을 사용하여 환원 처리를 수행하는 경우에는 환원되는 금 속염의 종류에 따라, 충분한 금속화가 수행되도록, 환원제 농도, 환원 조건 등을 적의 결정할 수 있다.

환원처리는 금속 이온을 도입한 수지 베이스에 전자선을 조사함으로써도 수행될 수 있다. 전자선 조사에 의한 환원 처리는 전자선의 여기 에너지를 환원반응에 이용하고, 도입된 금속 이온으로부터 금속을 석출시키는 공정이다. 환원처리에 사용될 수 있는 전자선으로서는 금속 이온을 환원시킬 수 있는 여기 에너지를 가지는 것이면 임의의 전자선이 사용될 수 있지만, 자외선이 바람직하다. 전자선의 전력은, 10 W 내지 10 kW의 사이에서 사용될 수 있지만, 처리 시간의 단축으로부터 100 W 내지 1 kW가 바람직하다. 전자선의 조사 시간은 30 초 내지 1 시간이지만, 바람직하게는 1 분 내지 10 분이다.

필요에 따라, 유리 마스크(glass mask) 등을 장착하여 자외선을 조사할 수도 있다. 유리 마스크를 장착한 경우는 필요한 부분만을 선택적으로 금속 이온을 환원시킬 수 있다. 마스크는 자외선을 통과시키지 않는다면, 어떠한 형태의 마스크이어도 좋다.

금속 황화물 성분을 형성하는 공정에서는 공정 (2)에서 금속 이온 함유 액에 의한 처리를 수행한 수지 베이스가 황화물 함유 용액으로 처리된다. 이 처리에 사용되는 황화물 함유 용액에 함유되는 황화물로서는 용액 중에서 황화물 이온을 생성하는 것이라면, 특히 제한 없이 사용될 수 있다. 이와 같은 황화물로서는 예를 들어 황화 나트륨, 황화 칼륨, 황화 암모늄 등을 바람직한 것으로 들 수 있다.

황화물 함유 용액에서 황화물의 양은 일반적으로 0.05 내지 1.2 몰/리터 정 도로 하며, 바람직하게는 0.1 내지 0.5 몰/리터 정도로 한다. 황화물 농도가 0.05 몰/리터 보다도 적은 경우에는 금속의 황화물을 충분히 석출시키는 것이 곤란하며, 한편, 1.2 몰/리터를 상회하는 농도로서도 효과의 향상이 전혀 없으며, 비경제적이므로 바람직하지 않다. 황화물 함유 용액은 수용액이며, 유기 용제, 및 물과 유기 용제의 혼합물로 된 용액이어도 좋다.

황화물 함유 용액의 pH는 약산성 내지 알칼리성이면 좋으며, 바람직하게는 pH 4 내지 11 정도이고, 특히 바람직하게는 6 내지 10 정도로 조정된다.

황화물 함유 액에 의한 처리는 통상 공정 (2)에서 금속 이온이 도입된 수지 베이스를 황화물 함유 용액 중에 침지시키는 방법에 따라 수행될 수 있으며, 처리 온도는 일반적으로 20 내지 80℃ 정도, 바람직하게는 25 내지 60℃ 정도로 하면 좋다. 처리 온도가 20℃ 보다 더 낮은 경우에는 금속의 황화물의 형성이 불충분하기 쉬우며, 한편, 80℃ 보다 더 높은 경우에는 용액이 불안정하게 되므로 바람직하지 않다. 처리 시간은 통상 2 내지 30 분 정도로 하면 좋다.

금속 수산화물 성분을 형성하는 경우에는 공정 (2)에서 금속 이온 함유 액에 의한 처리를 수행한 수지 베이스를 수산화물 함유 용액으로 처리하고, 그 후 열처리를 수행함으로써, 수지 베이스에 금속 산화물 성분을 형성시킨다.

이 처리 공정에서는 수산화물로서 용액 중에서 수산화물 이온을 형성할 수 있는 화합물이면 임의의 화합물을 사용할 수 있다. 이와 같은 수산화물로서 NaOH, NH₄OH, KOH 등을 들 수 있다.

수산화물 함유 액에서 수산화물의 농도는 일반적으로는 0.025 내지 12 몰/리 터 정도, 바람직하게는 0.1 내지 5 몰/리터 정도로 하면 좋다. 수산화물 농도가 낮은 경우에는 충분히 수산화물이 형성되지 않으며, 한편 수산화물 농도가 높게 되면 수지가 열화하는 경우가 있으므로 바람직하지 않다. 수산화물 함유 용액은 수용액이며, 유기 용제, 및 물과 유기 용제의 혼합물로 된 용액이어도 좋다.

수산화물 함유 용액에 의한 처리는 통상, 공정 (2)에서 금속 이온을 도입한 수지 베이스를 수산화물 함유 용액에 침지시키는 방법에 따라 수행될 수 있다. 처리 온도는 일반적으로 10 내지 80℃ 정도, 바람직하게는 20 내지 50℃ 정도로 하면 좋다. 처리 온도가 낮은 경우에는 금속의 수산화물의 형성이 불충분해지기 쉬우며, 한편, 처리 온도가 높아지면, 수지가 열화하는 경우가 있으므로 바람직하지 않다. 처리 시간은 통상 2 내지 30 분 정도로 하면 좋다.

이러한 방식으로 하여, 수산화물 함유 용액으로 처리함으로써, 수지 베이스 표면에 금속 수산화물 층이 형성되며, 그 후 열처리를 수행하여 탈수함으로써, 수지 베이스에 금속 산화 성분이 형성된다. 열처리의 방법은 수지의 내열성과도 관계가 있지만, 수지의 열화가 생기지 않는 범위에서 고온으로 하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 에폭시 수지계의 수지 베이스의 경우에는 80 내지 150℃ 정도로 가열하는 것이 바람직하며, 폴리이미드계의 수지 베이스의 경우에는 80 내지 180℃ 정도로 가열하는 것이 바람직하다. 가열 시간은 통상 30 내지 120 분 정도로 하면 좋다. 가열 분위기는 특히 한정되지 않으며, 공기 중에서 열처리하여도 좋지만, 예를 들어 Fe₃O₄를 형성하는 경우 등에서는 산화가 진행되지 않도록 수소 분위기 등의 환원성 분위기하에서 가열을 수행하는 것이 바람직하고, 목적으로 하는 성분의 성질에 따라, 적의 가열 분위기를 설정하면 좋다.

<실시예>

황산을 사용한 비대전성 수지 복합재료의 제조

실시예 1

에폭시 수지제 베이스(Hitachi Kasei 사제)를 10 M의 황산 용액에 40℃로 하여 15 분간 침지시키고, 에폭시 수지 표면에 양이온 교환기인 설포기를 도입시켰다. 그 후 수세하고, 0.05 M의 황산동 용액에서 25℃로 하여 5 분간 침지시키고, 동 이온을 에폭시 수지 표면에 도입시켰다. 다음에, 수세후, 0.005 M의 수소화붕소 나트륨 용액에 10 분 침지시키고, 도입된 동 이온을 금속으로 환원시켰다. 이 때 베이스 표면에서 저항은 1 x 10¹⁰ Ω/□이었다. 동의 저항율은 1.67 x 10^-6 Ω·cm이므로, 수지 봉합재료의 표면 저항 대 금속 원소 함유 성분의 저항율의 비 = 6.0 x 10¹⁵ (1/(□·cm))로 된다.

또한, 본 발명에서 사용되는 "표면 저항(Ω/□)"이란, 측정되는 부분이, 폭 1 mm이고, 길이가 5 mm이도록 도전성 도료를 도포하고, 도전성 도료를 도포하지 않은 부분(길이 5 mm로 되는 부분)에서 저항 R을 측정한 경우, 다음 식으로 산출된다.

표면 전기 저항(Ω/□) = R(Ω) x 폭(mm)/길이(mm)

실시예 2

에폭시 수지제 베이스(Hitachi Kasei 사제)를 12 M의 황산 용액에 60℃로 하여 15 분 침지시키고, 에폭시 수지 표면에 양이온 교환기인 설포기를 도입시켰다. 그 후 수세하고, 0.05 M의 황산동 용액에 25℃로 하여 5 분간 침지시키고, 동 이온을 에폭시 수지 표면에 도입시켰다. 다음에, 수세 후, 건조시킨 후, 140 W의 저압 수은 램프로 자외선을 1 시간 조사하여 동을 환원시켰다. 이 때 표면에서 저항는 2 x 10¹⁰ Ω/□이었다. 동의 저항율은 1.67 x 10^-6 Ω·cm이므로, 수지 복합재료의 표면 저항 대 금속 원소 함유 성분의 저항율의 비 = 1.2 x 10¹⁶ (1/(□·cm)로 된다.

황산 및 알칼리 용액을 사용한 비대전성 수지 복합재료의 제조

실시예 3

폴리이미드 수지제 베이스(Toray DuPont 사제)를 12 M의 황산 용액에 60℃로 하여 4 분간 침지시켰다. 그 후 수세하고, 1 M의 수산화 칼륨 용액에서 25℃로 하여 2 분간 침지시켰다. 그 후 수세하고, 0.05 M의 황산동 용액에서 25℃로 하여 5 분간 침지시켜 동 이온을 폴리이미드 수지 표면에 도입시켰다. 다음에, 수세 후, 0.005 M의 수소화붕소 나트륨 용액에 20 분간 침지시키고, 도입된 동 이온을 금속 으로 환원시켰다. 이 때 표면에서 저항은 2 x 10⁷ Ω/□이었다. 동의 저항율은 1.67 x 10^-6 Ω·cm이므로, 수지 복합재료의 표면 저항 대 금속 원소 함유 성분의 저항율의 비 = 1.2 x 10¹³ (1/(□·cm)로 된다.

실시예 4

폴리이미드 수지제 베이스(Toray DuPont 사제)를 14 M의 황산 용액에 50℃로 하여 4 분간 침지시켰다. 그 후 수세하고, 1 M의 수산화 칼륨 용액에 25℃로 하여 2 분간 침지시켰다. 그 후 수세하고, 0.05 M의 황산동 용액에 25℃로 하여 5 분간 침지시키고 동 이온을 폴리이미드 수지 표면에 도입시켰다. 다음에, 수세 후, 건조시킨 후, 고압 수은 램프로 자외선을 25℃, 1 기압, 500 W로 하여 5 분간 조사하여 동을 환원시켰다. 이 때 표면에서 저항은 5 x 10⁷ Ω/□이었다. 동의 저항율은 1.67 x 10^-6 Ω·cm이므로, 수지 복합재료의 표면 저항 대 금속 원소 함유 성분의 저항율의 비 = 3.0 x 10¹³ (1/(□·cm)로 된다.

알칼리 용액을 사용한 비대전성 수지 복합재료의 제조

실시예 5

폴리이미드 수지제 베이스(Toray DuPont 사제)를 2 M의 수산화 칼륨 용액에 25℃로 하여 5 분간 침지시켰다. 그 후 수세하고, 0.05 M의 황산동 용액에서 25℃로 하여 5 분간 침지시켜 동 이온을 폴리이미드 수지 표면에 도입시켰다. 다음에, 수세 후, 0.005 M의 수소화붕소 나트륨 용액에 10 분간 침지시키고, 도입된 동 이온을 금속으로 환원시켰다. 이 때 표면에서 저항은 4 x 10⁹ Ω/□이었다. 동의 저항율은 1.67 x 10^-6 Ω·cm이므로, 수지 복합재료의 표면 저항 대 금속 원소 함유 성분의 저항율의 비 = 2.4 x 10¹⁵ (1/(□·cm)로 된다.

실시예 6

폴리이미드 수지제 베이스(Toray DuPont 사제)를 4 M의 KOH 용액에 25℃로 하여 5 분간 침지시켰다. 그 후 수세하고, 0.1 M의 질산은 용액에 25℃로 하여 5 분간 침지시키고 은 이온을 폴리이미드 수지 표면에 도입시켰다. 다음에, 수세 후, 건조시킨 후, 140 W의 저압 수은 램프로 자외선을 1 시간 조사하여 은을 환원시켰다. 이 때 표면에서 저항은 1 x 10¹⁰ Ω/□이었다. 은의 저항율은 1.59 x 10^-6 Ω·cm이므로, 수지 복합재료의 표면 저항 대 금속 원소 함유 성분의 저항율의 비 = 6.3 x 10¹⁵ (1/(□·cm)로 된다.

상술한 실시예 1 내지 6의 결과로부터 명백한 바와 같이, 이온교환기 도입제로 수지 베이스를 처리하고, 다음에, 금속 이온 함유 액으로 처리하여 금속 이온을 도입하고, 이 금속 이온을 전화시킴으로써, 비대전성을 나타내는 범위의 표면 저항을 가지고, 극미량의 금속 원소 함유 성분을 가지는 수지 복합재료를 얻을 수 있었다.

이상, 설명한 바와 같이, 본 발명의 수지 복합재료는 종래 곤란하였고, 수지 베이스가 본래 가지고 있는 낮은 도전율을 일정 수준 이상으로 하지 않고, 수지 베이스의 대전을 방지할 수 있는 정도의 극미량의 금속 원소 함유 성분을 수지 베이스 표면상에 도입할 수 있었다. 이로 인해, 비대전성 수지 복합재료는 대전이 원인으로 되는, 정전기에 의한 베이스의 손상, 베이스상에 티끌과 먼지의 부착 등의 폐해를 방지할 수 있다.

또한, 상기 비대전성 수지 복합재료에 있어서, 수지 베이스 표면상에 존재하는 금속 원소 함유 성분의 베이스에 밀착성이 우수하므로, 일시적인 대전 방지 뿐만 아니라, 영구적인 대전 방지가 가능하다.

또한, 이온교환기 도입제로 처리된 수지 베이스의 표면을 금속 이온 함유 액으로 처리하여 금속 이온을 도입하고, 이 금속 이온을 전화한다는 간단한 방법을 채용함으로써, 상술한 유용한 비대전성 수지 복합재료를 간편하게 제조할 수 있다.

Claims

이온교환기 도입제로 처리된 수지 베이스(base)의 표면을 금속이온 함유 액으로 처리하여 금속 이온을 도입하고, 이 금속 이온을 전화(轉化)시켜 얻어지는, 수지 베이스의 표면에 금속 원소 함유 성분을 가지는 수지 복합재료(composite material)로서, 수지 복합재료의 표면 저항 대 금속원소 함유 성분의 저항율의 비가 10¹² 내지 10¹⁷ (1/□·cm)인 것을 특징으로 하는 비대전성 수지 복합재료.
제 1 항에 있어서, 수지 복합재료의 표면 저항이 10⁶ 내지 10¹¹ Ω/□인 비대전성 수지 복합재료.
제 1 항에 있어서, 금속 원소 함유 성분이 금속, 금속 비화물(arsenide), 금속 안티몬화물(antimonide), 금속 세렌화물(selenide), 금속 텔루르화물(telluride), 금속 황화물 및 금속 산화물로 구성된 그룹 중에서 선택되는 비대전성 수지 복합재료.
제 1 항에 있어서, 금속 원소가 V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Ga, As, Se, Mo, Ru, Rh, Pd, Ag, Cd, In, Sb, Te, Os, Ir, Pt, Au, Hg, Pb, Bi 및 이들의 혼합물로 구성된 그룹 중에서 선택된 금속 원소인 비대전성 수지 복합재료.
제 1 항에 있어서, 수지가 에폭시 수지, 폴리이미드 수지, 비닐 수지, 페놀 수지, 나일론 수지, 폴리페닐렌 에테르 수지, 폴리프로필렌 수지, 불소계 수지, ABS 수지 및 이들의 혼합물로 구성된 그룹 중에서 선택된 수지인 비대전성 수지 복합재료.
(1) 수지 베이스를 이온교환기 도입제로 처리하는 공정,

(2) 금속 이온 함유 액으로 처리하는 공정, 및

(3) 전화 처리에 의해 수지 표면에 금속 원소 함유 성분을 도입하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하여, 제 1 내지 5 항 중 어느 한 항의 비대전성 수지 복합재료를 제조하는 방법.