KR100844225B1

KR100844225B1 - 대전방지 폴리에스터 쉬트 및 이로 부터 제조된 부품 운반용기

Info

Publication number: KR100844225B1
Application number: KR1020060110226A
Authority: KR
Inventors: 광 석 서; 종 은 김; 태 영 김; 태 희 이; 영 희 이
Original assignee: 광 석 서
Priority date: 2006-11-08
Filing date: 2006-11-08
Publication date: 2008-07-04
Also published as: KR20080041959A

Abstract

본 발명은 컴퓨터 저장 장치의 하나인 하드디스크드라이버 내의 헤드 부품 (head stack assembly: HSA)과 같이 엄격한 정전기 특성이 요구되는 부품의 운반용 대전방지 트레이에 관한 것으로서, 기존 정전기 방지 재료의 최대 단점인 열악한 기계적 물성을 보완하면서 엄격한 정전기 요구 특성을 만족하는 운반용기인 트레이 제조용 대전방지 고분자 쉬트 및 이를 이용하여 제조된 트레이에 관한 것이다. 본 발명에 따른 트레이 진공성형용 쉬트는 기계적 강도가 기존 제품에 비해 현저히 증가하여 기존의 헤드 부품 운반용 트레이 성형용 원단보다 얇은 두께의 원단을 사용해도 원하는 물성을 가지면서 이온성 불순물 또는 휘발성분의 함량이 매우 낮아 헤드 운반용 열성형용 운반용기 제조용 원단으로 사용할 수 있으면서 경제적인 대전방지 고분자 원단을 제조할 수 있다.

Description

대전방지 폴리에스터 쉬트 및 이로 부터 제조된 부품 운반 용기{Antistatic polyester sheets and trays manufactured therefrom}

본 발명은 컴퓨터 저장 장치의 하나인 하드디스크드라이버 내의 헤드 부품 (head stack assembly: HSA)과 같이 엄격한 정전기 특성이 요구되는 부품의 운반용 대전방지 트레이에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기존 정전기 방지 재료의 최대 단점인 열악한 기계적 물성을 보완하면서 엄격한 정전기 요구 특성을 만족하는 운반용기인 트레이 제조용 대전방지 고분자 쉬트 및 이를 이용하여 제조된 트레이에 관한 것이다.

가장 엄격한 정전기 방지 특성을 요구하는 부품 운반용 트레이는 정보 저장 매체의 일종인 컴퓨터 하드 디스크에 사용되는 헤드 (head stack assembly; HSA) 라고 불리우는 부품 운반용 트레이다. 이 트레이 제조용 고분자 원단은 에스터류 고분자의 일종으로서 폴리에틸렌테레프탈레트 공중합물의 일종인 소위 피이티지 (PETG) 고분자에 LiN(CF₃SO₃)₂ 등의 금속염 화합물과 폴리에틸렌글리콜 등의 에테르계 화합물 그리고 우레탄 또는 아마이드로 대별되는 열가소성 엘라스토머를 혼합하여 소위 IDP (inherently dissipative polymer)를 제조한 후 이를 원소재 고분자인 피이티지와 적당량 혼합하여 제조하는데, 이때 표면저항은 10⁶-10¹² 오움/면적 정도의 값을 갖는다. (참고문헌 : 대한민국출원특허 2001-7003615, 미국등록특허 US 6,552,131 B1). 상기 대전방지 고분자는 대전방지성이 영구히 보존되어야 한다는 특성 이외에도 음이온 또는 양이온성 불순물의 함량이 매우 낮아야 하며 고분자 원소재로부터 휘발되는 성분의 함량이 낮아야 하고 또한 운반용기가 부피전도성을 가져야 한다는 요구 조건이 있다. 이들 특성 중에서 운반 용기가 부피 전도성을 가져야 함은 운반 도중에 발생할 수 있는 정전기 발생으로부터 부품을 보호하기 위한 것인데, 이를 위해 고분자 원단이 반드시 부피전도성을 보여야 할 필요는 없고 이 원단으로부터 제조된 트레이가 부피전도성을 가지면 된다.

상기 인용된 두 선행 특허는 일반적인 IDP 제조 방법을 기술한 것으로서, 이에 기술된 방법에 따라 제조된 대전방지 고분자 쉬트를 사용하여 부품 운반 용기를 제조할 경우 고분자 원단의 두께가 두꺼워져야 하는 단점이 있다. 이는 상술한 성분인 폴리에틸렌글리콜과 열가소성 엘라스토머 성분들이 저분자량 성분들이기 때문에 이들을 피이티지와 혼합할 경우 피이티지의 기계적 물성을 현저히 떨어뜨리기 때문이다. 따라서 비록 무게가 가벼운 부품 운반용기라 하더라도 기본적인 고분자 원단의 두께가 일정 두께 이상이 되어야 하는데, 따라서 경제적인 운반 용기를 제조하기에 한계가 있다는 단점이 지적되어 왔다.

정밀 전자 부품 운반용 트레이 제조 시 고분자 원단 표면에 영구 대전방지제의 일종인 전도성 고분자를 유효 성분으로 하는 코팅액을 도포하여 표면에 대전방지층을 형성한 대전방지 고분자 원단을 사용하여 트레이를 제조할 수도 있다. 이 방법은 고분자 원단 자체를 사용할 수 있기 때문에 트레이의 기계적 강도는 크게 향상시킬 수 있으나 표면에 형성된 대전방지층의 두께가 얇기 때문에 트레이 성형 시 복잡한 형상을 갖거나 많이 늘어나야 하는 경우에는 고분자 원단이 연신됨에 따라 표면의 대전방지층도 늘어나야 하기 때문에 표면의 대전방지 성능이 크게 저하되고 따라서 트레이의 정전기 방지 성능이 부분적으로 안정적이지 못하다는 문제점이 있다.

따라서 이온성 불순물의 함량 및 휘발 성분의 함량이 낮고 안정적인 정전기 방지 성능을 보이면서 기계적 성질이 향상된 정밀 부품 운반용 대전방지 고분자 원단의 발명 및 이로부터 부피전도성을 갖는 운반 용기의 발명이 필요하다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명에서는 표면 저항이 10⁶-10¹² 오움/면적 정도의 대전방지 성능을 보이면서 기계적 성질이 향상된 대전방지 에스터류 고분자 원단 및 이를 이용하여 제조된 부피전도성을 갖는 대전방지 운반 용기를 제공하고자 한다.

상술한 목적을 달성하기 위해 본 발명에서는 3중 공압출법을 이용하여 중간층에는 폴리에스터를 주요 성분으로 하는 기계적 강도가 높은 고분자를 주로 사용하고 그리고 양쪽 표면층에는 대전방지성을 부여하기 위해 폴리에스터계 고분자 또는 이의 공중합물을 금속염, 에테르계 화합물 및 열가소성 엘라스토머를 혼합하여 제조한 대전방지 폴리에스터 트레이용 쉬트를 제공한다.

이때 대전방지를 부여하기 위해 첨가한 여러 가지 성분들이 주로 저분자량 성분들이므로 이들 성분이 폴리에스터계 고분자의 기계적 성질을 저하시키기 때문에, 중간층 재료에는 이들 성분을 모두 혼합하는 것이 아니라 표면층과의 계면접착력을 증진시키기 위해 대전방지 폴리에스터계 고분자 제조에 있어 폴리에스터계 고분자를 제외한 성분들 중에서 가장 많은 함량이 들어가는 열가소성 엘라스토머 성분을 기저고분자 100 중량부 대비 0.5-20 중량부만 혼합하여 사용하는 것이 효과적이다.

상술한 방법으로 제조한 3중압출된 고분자 원단은 표면층 재료의 함량비에 따라 10⁶-10¹² 오움/면적 범위의 표면저항을 쉽게 얻을 수 있다. 그러나 중간층 재료가 상기 대전방지성을 부여하기 위한 성분들 중 열가소성 엘라스토머만 일부 함량 사용하기 때문에 상기 3중 압출 원단의 부피전도성은 없다. 따라서 이를 보완하기 위해 본 발명의 방법으로 제조된 3중 압출 원단을 이용해 전자 부품 운반용 트레이를 성형한 후 적당한 부위에 트레이의 상부와 하부가 연결될 수 있도록 기구를 이용하여 박거나 또는 금속 핀을 이용하여 상부와 하부를 전기적으로 연결하면 표면저항이 10⁶-10¹² 오움/면적인 3중 압출 고분자 원단으로 성형한 전자부품 운반용 트레이의 부피저항률이 10⁶-10¹² 오움.cm 가 되도록 할 수 있다.

상술한 방법에 있어서, 중간층에 사용할 수 있는 고분자로는 에스터계 고분자는 어느 것이나 사용할 수 있는데, 대표적인 고분자로는 무정형 폴리에틸렌테레프탈레이트 (A-PET), 에스터계 고분자인 폴리에틸렌테레프탈레이트 글라이콜 (PETG), 폴리에틸렌나프탈레이트 (PEN), 폴리부틸렌테레프탈레이트 (PBT) 등의 에스터계 고분자 단독 또는 이들 성분들의 혼합물 또는 카보네이트계 고분자와의 혼합물 등의 고분자가 사용될 수 있다.

중간층에는 이들 고분자들을 단독으로 사용할 수도 있으나, 상기 고분자는 표면층에 사용되는 대전방지 재료와의 계면접착력이 사용 가능할 정도로 좋기는 하지만 계면접착력을 더욱 증가시키기 위해서는 표면층에 사용하는 대전방지 재료와의 상용성 증진을 통한 계면접착력 증진을 위해 표면층에 사용하는 열가소성 엘라스토머 성분을 혼합하여 사용할 수 있다. 혼합비는 상기 기저고분자 를 100 중량부라 하였을 때, 열가소성 엘라스트머 0.5-20 중량부를 혼합하여 사용할 수 있다. 열가소성 엘라스토머 성분의 함량이 0.5 중량부 미만이면 계면접착력 증진 효과가 미미하고 20 중량부 이상이면 중간층 재료가 너무 유연해져서 기계적 강도 증진 효과가 미미하여 불리하다.

상술한 기술의 표면층에 사용될 수 있는 대전방지 폴리에스터계 고분자 화합물은 피이티지와 같은 에스터계 고분자 일종 또는 혼합물에 금속염 화합물, 에테르계 보조 용매 및 열가소성 엘라스토머를 혼합하여 사용하여 제조한다.

본 발명의 표면층에 사용하는 대전방지 수지 조성물을 만들기 위한 금속염 화합물을 포함하는 대전방지 조성물은 금속염 화합물 1-49 중량 퍼센트와 에테르기 또는 에스터기 또는 에테르에스터기를 갖는 화합물 99-51 중량 퍼센트를 혼합하여 제조한다.

상기 금속염 화합물과 에테르기 또는 에스터기 또는 에테르에스터기를 갖는 대전방지 조성물을 사용하여 본 발명의 표면층 대전방지 수지 조성물을 만드는 방법은 다음과 같다. 먼저, 중간층에 사용되는 에스터계 수지 단독 또는 혼합물을 100 중량부로 하였을 때 상기 대전방지 조성물 0.05-5 중량부 그리고 열가소성 엘라스토머 10-50 중량부를 혼련하여 대전방지 조성물을 제조한다. 상기 조성물의 혼련 방법으로는 헨셀 믹서를 이용하여 일차 혼련한 후 이를 혼련용 압출기 또는 니더 등의 혼련기를 이용하여 혼련하는 방법을 사용하거나, 또는 소위 사이드 피더 (side feeder)가 설치되어 있는 압출기를 이용하여 상기 대전방지 성분을 사이드 피더를 통해 주입하면서 압출 혼련하는 방법을 사용하여도 된다.

위 대전방지 수지 조성물 및 중간층 재료를 이용하여 3중 압출 고분자 원단을 제조하는 경우 안정적인 대전방지 성능을 위해서는 표면층의 두께가 가능한 한 두꺼워야 하는데, 표면층의 두께가 두꺼울 경우 정전기 방지 성능은 증가하지만 전체 3중 압출 원단의 기계적 강도가 열악해지거나 또는 3중 압출 원단의 가격이 올라가는 단점이 있어, 열성형되는 포켓의 깊이 정도, 복잡함 정도 등에 따라 두께를 조절해야 한다. 대부분의 경우 표면층의 두께를 전체 두께에 비해 전체 10-60% 정도의 비율로 하면 된다. 이때 양 표면층의 두께를 같이 할 수도 있고 달리 할 수도 있는데, 양 표면층의 두께의 차이가 50% 이상 나지 않는 것이 유리하다.

본 발명에 사용할 수 있는 금속염 화합물은 리튬염, 나트륨염 및 칼륨염으로 서 예를 들면, 과염소산 리튬 (LiClO₄), 과염소산 나트륨 (NaClO₄), 과염소산칼륨 (KClO₄), 리튬헥사플루오로알세네이트 (LiASF₆), 리튬테트라플루오로보레이트 (LiBF₄), 리튬헥사플루오로포스페이트 (LiPF₆), 트리플루오로메탄설폰산리튬 (LiCF₃SO₃), 비스(트리플루오로메탄설포닐)이미드리튬 (LiN(CF₃SO₂)₂), 트리스(트리플루오로메탄설포닐)메티드리튬 (LiC(CF₃SO₂)₃) 등이 있으며, 특히, LiClO₄, LiN(CF₃SO₂)₂, LiPF₆, LiAsF₆, LiI, LiBr, LiSCN, LiSO₃CF₃, LiNO₃, LiC(SO₂CF₃)₃, Li₂S 및 LiMR₄ (여기에서, M은 Al 또는 B이고, R은 할로겐, 알킬 또는 아릴기이다) 등의 리튬염 화합물이 유용하고, 이를 2종 이상 혼합하여 사용하는 것도 가능하다. 상기 알칼리 금속염은 이온 해리하여 이온전도를 나타내는 물질로 이의 함량이 너무 작으면 대전 방지 성능이 떨어지고 또한 많으면 대전방지 성능의 증가가 둔해지며 금속염의 열안정성이 떨어지기 때문에 재료의 열화를 초래할 수 있어 최종 대전방지 화합물 내의 금속염 화합물의 함량이 0.0005 내지 2.5 중량퍼센트 사이에서 사용하는 것이 바람직하다.

상기 기재된 금속염 화합물은 기저 고분자 내에서 분산이 잘되게 하고 안정적인 대전방지성 확보를 위해 보조용매로서 에테르기 또는 에스터기 또는 에테르에스터기를 갖는 화합물과 미리 혼합하여 사용할 수 있다. 대표적인 화합물로는 에틸렌카보네이트, 프로필렌카보네이트, 다이메틸카보네이트, 다이에틸카보네이트 등의 카보네이트 화합물, 에틸렌글리콜 또는 프로필렌글리콜, 프탈레이트류 화합물, 아디페이트계 화합물, 락톤계 화합물 등의 에테르계 또는 에스터계 또는 에테르에스터계 화합물 등이 있는데, 분자량이 400 그램/몰 이상인 화합물을 사용하면 된다. 분자량이 이보다 적으면 분자량이 너무 작아 나중에 압출 또는 사출 공정 중 휘발될 우려가 있어 불리하다. 한편, 폴리에틸렌글라이콜 등의 고분자를 사용할 때에는 혼합되는 기저 고분자의 극성이 약하기 때문에 상대적으로 극성기가 적은고분자를 사용하여야 한다. 이렇게 사용되는 화합물은 상기 화합물들 중 양 끝단의 수산화기가 치환되거나 없는 폴리에틸렌 글라이콜 다이메틸에테르 (dimethyl ether), 폴리에틸렌 글라이콜 다이스테아레이트 (distearate), 폴리에틸렌 글라이콜 다이라우레이트 (dilaurate) 등을 사용하는 것이 유리하다. 한편, 상기 기재된 에테르기 또는 에스터기 또는 에테르에스터기를 갖는 화합물은 금속염 화합물과 미리 혼합 시에 금속염 화합물 1-49 중량부에 51-99 중량부를 혼합하여 사용하는데, 이보다 함량이 작게되면 금속염 화합물의 분산이 잘 이루어지지 않아 금속염의 함량이 높아지게 되고, 이보다 많으면, 금속염의 함량이 너무 작아 상대적으로 에테르기 또는 에스터기 또는 에테르에스터기를 갖는 화합물의 함량이 많아져 조성물의 표면이 미끌거리는 단점이 있다.

본 발명에는 열가소성 엘라스토머(탄성체)는 어느 것이나 사용할 수 있는데, 사용할 수 있는 대표적인 열가소성 탄성체로는 폴리우레탄, 폴리우레아 또는 폴리(우레탄-우레아) 등의 폴리우레탄 엘라스토머, 폴리에테르에스테르, 폴리에스터아마이드 등의 폴리에스터 엘라스토머 또는 부타디엔 또는 아크릴 성분으로 개질된 열가소성 탄성체를 고분자 또는 아크릴 성분으로 개질된 열가소성 탄성체 등이 있 다. 상기 기재된 열가소성 탄성체들은 전체 수지 조성물 대비 10-50 중량퍼센트를 사용할 수 있다. 그러나 이보다 적은 함량으로는 그 효과가 미미하며, 많은 함량은 열가소성 탄성체 자체의 물성을 가지게 되므로 필름 및 쉬트의 제작이 용이하지 못하며 나아가 진공성형이 곤란하게 된다.

본 발명에 사용되는 기저고분자, 열가소성 탄성체와 보조용매 등은 각기 상용성이 좋아 별다른 상용화제를 사용할 필요는 없으나, 기계적 물성의 증진 필요 시 전체 수지 조성물 100 중량부 대비 상용화제를 0.1-10 중량부 포함할 수 있고, 말레인산이 그라프트 되거나 또는 공중합된 폴리스티렌, 또는 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리(스티렌-아크릴로니트릴), (아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌)을 포함하는 아크릴기를 포함하는 고분자, 또는 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 4공중합물, 또는 말레인산이 그라프트 된 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 4공중합물, 스티렌-부타디엔-스티렌 3공중합물, 스티렌-이소부틸렌-스티렌 3공중합물을 포함하는 공중합체 중에서 어느 하나 또는 그 이상이 사용할 수 있다.

본 발명의 기술로 제조된 수지 조성물을 이용하여 성형물을 제조함에 있어 열전달 증진을 위해 무기질 충전제를 전체 수지 함량에 대하여 1-30 중량퍼센트 혼합하여 사용할 수 있는데, 대표적인 무기질 입자로는 입자의 직경이 0.01-5 미크론인 지르코니아, 산화티타늄, 실리카, 활석, 장석, 칼슘카보네이트 등의 구형 입자 또는 종횡비가 10 이상인 플레이크형 입자 또는 섬유 중 하나 또는 2가지 이상 혼합하여 사용될 수 있다. 이들 중에서 플레이크형 입자는 적은 양을 첨가해도 높은 충전 효과를 낼 수 있어 더욱 효과적이다. 이때 무기질 충전제의 함량이 1 중량부보다 적으면 열전달 효과가 적어 불리하고 30 중량부 이상이면 과량의 무기질 입자 함량으로 인해 기계적 성질, 특히 연신율이 크게 저하되거나 또는 불순물로 작용할 염려가 있어 오히려 불리하다.

상기 화합물들은 대전방지제의 효율적인 분산을 위해 부분적으로 용매에 용해시켜 분자 수준으로 혼합한 다음 다시 용매를 휘발시키는 방법을 사용할 수도 있다. 예를 들어, 금속염, 에테르계 또는 에스터계 또는 에테르에스터계 화합물, 열가소성 탄성체 등을 용매에 먼저 녹인 다음 혼합하여 다시 용매를 휘발시켜 열가소성 엘라스토머가 포함되는 대전방지제를 제조하여 이를 본 발명의 비율로 수지와 혼합하여 제조할 수 있다. 또는 모든 성분을 함께 용매에 용해시킨 후 용매를 휘발시켜 모든 성분이 분자 수준으로 분산된 혼합물을 얻은 다음 이를 이용하여 압출 가공하여 필름을 얻어 직접 제조할 수도 있다. 여기에 사용할 수 있는 용매로는 상기 금속염, 에테르계 또는 에스터계 또는 에테르에스터계 화합물, 열가소성 탄성체 등을 녹일 수 있는 것이면 어느 것이나 가능하며, 톨루엔, 메틸에테르케톤 등의 케톤류 용매, 아세테이트류 용매, 메틸 알콜, 에틸 알콜, 이소프로필 알콜 등의 저급 알콜계 용매, 디메틸포름알데히드 등의 알데히드계 용매, 다이에틸에테르, 다이프로필에테르, 알콜에테르 등의 에테르계 용매, 엔-메틸-2-피릴리디논 등의 아마이드계 용매, 다이메틸술폭사이드 등의 설폭사이드계 용매, 알킬 아민, 사이클릭 아민, 방향족 아민 등의 아민계 용매 등의 용매 중 어느 하나 또는 그 이상을 선택하여 사용할 수 있다.

상술한 폴리에스터계 고분자 원단을 열성형하여 트레이를 만든 후 여기에 부피전도성을 부여하는 방법은 성형 및 커팅하여 트레이를 제조한 후 트레이의 가장자리에 금속 클립을 끼우거나 간단한 기구를 이용하여 금속 핀을 박거나 또는 트레이의 가장자리 커팅면의 일부 또는 전체에 대전방지 용액을 도포하여 커팅면에 대전방지층을 형성하는 등의 방법을 이용하여 트레이의 상부와 하부를 전기적으로 연결하면 부피전도성을 부여할 수 있다. 이 방법은 엄밀한 의미의 부피전도성은 아니지만 정전기 방지 목적의 부피전도성이란 궁극적으로 트레이 상부 및 하부에서 발생한 정전하를 적절한 방법으로 방전시키기만 하면 되는 원리이기 때문에 본 발명에서 제안한 방법들이 효과적으로 사용될 수 있다.

이하 본 발명의 내용을 실시 예를 통해 구체적으로 설명하고자 하나 하기 실시 예는 본 발명을 설명하기 위한 예시일 뿐 본 발명의 권리범위를 한정하는 것은 아니다.

물성 측정

본 발명의 효과를 증명하기 위해 표면저항, 부피저항, 마찰 전압, 감쇄시간, 인장강도 등 5 가지 항목을 측정하였다. 각 항목의 측정방법은 다음과 같다.

표면 저항 : 일본 심코 사의 ST-3을 사용하여 판상 형태로 제조된 수지 조성물의 표면저항을 ESD STM 11.11의 방법에 의거하여 측정하였다.

부피 저항 : 일본 심코 사의 ST-3을 사용하여 판상 형태로 제조된 수지 조성물의 부피 간 저항을 ASTM D-257의 방법에 의거하여 측정하였다.

마찰 전압 : 판상 형태로 제조된 수지 조성물을 니트릴 장갑을 착용한 후, 10회 강하게 문지른 후, 일본 심코 사의 FMX-003을 사용하여 표면에 생긴 정전기 전압을 ESD STM 11.2 방법에 의거하여 측정하였다.

감쇄 시간 : 판상 형태로 제조된 수지 조성물에 대하여 Monroe Electronics사의 CPM288을 사용하여 FTMS 101C 방법에 의거하여 측정하였다.

인장 강도 : 판상 형태로 제조된 수지 조성물로부터 덤벨형 시편을 얻은 후 만능시험기를 통하여 ASTM D-638의 방법 (측정 속도: 100 mm/min) 으로 10 시편을 테스트하여 최소 및 최고값을 제외한 평균값을 취하였다.

박리 정도 : 3중 압출된 쉬트의 스킨층과 중간층을 칼로 약간 분리한 후, 손으로 잡아 뜯었을 때 박리되는 정도를 판단하여, 박리 시 O, 박리되지 않았을 시 X로 표기하였다.

<비교예 1>

PETG를 220-240도의 온도 분포를 갖는 압출기에서 1mm 두께의 쉬트로 압출하여 특성을 평가하였다.

상기 기술에 의해 제조된 쉬트의 물성을 표1에 나타내었다.

<비교예 2>

LiN(CF₃SO₂)₂ 4 그램, 폴리에틸렌글리콜다이라우레이트 6 그램을 70도의 온도에서 6 시간 혼합하여 대전방지제를 제조하였다. 이 대전방지제 0.5 그램을 폴리에스터 엘라스토머 30 그램과 PETG 70 그램과 혼합하여 섭씨 160-180도의 온도 분포를 갖는 이축 스크류 압출기에서 혼련하여 대전방지 수지 조성물을 만들었다. 이 수지 조성물을 스킨층으로서 전체 두께 대비 각각 15%가 되도록 하고 나머지 중간층은 PETG를 사용하여 70%가 되도록 1 mm 두께의 쉬트로 압출하여 특성을 평가하였다.

상기 기술에 의해 제조된 쉬트의 물성을 표1에 나타내었다.

<실시예 1>

LiN(CF₃SO₂)₂ 4 그램, 폴리에틸렌글리콜다이라우레이트 6 그램을 70도의 온도에서 6 시간 혼합하여 대전방지제를 제조하였다. 이 대전방지제 0.5 그램을 폴리에스터 엘라스토머 30 그램과 PETG 70 그램과 혼합하여 섭씨 160-180도의 온도 분포를 갖는 이축 스크류 압출기에서 혼련하여 대전방지 수지 조성물을 만들었다. 이 수지 조성물을 스킨층으로서 전체 두께 대비 각각 15%가 되도록 하고 나머지 중간층은 폴리에스터 엘라스토머 10 그램과 PETG 90 그램과 혼합하여 섭씨 200-220도의 온도 분포를 갖는 이축 스크류 압출기에서 혼련하여 수지 조성물을 만들었다. 이 수지 조성물을 사용하여 전체 두께 대비 70%가 되도록 1 mm 두께의 쉬트로 압출하여 특성을 평가하였다.

상기 기술에 의해 제조된 쉬트의 물성을 표1에 나타내었다.

<실시예 2>

제조된 쉬트의 표면에 전도성 고분자를 주성분으로 하는 대전방지 조성물로 3,4- 에틸렌디옥시티오펜 3.5 mmol, 페릭 톨루엔술포네이트 8.1 mmol, 이미다졸 2.3 mmol을 아세톤 15 그램에 혼합한 용액을 도포한 것을 제외하고는 실시예 1과 같다.

상기 기술에 의해 제조된 쉬트의 물성을 표1에 나타내었다.

<실시예 3>

부피전도성을 가지기 위해 쉬트의 모서리에 금속 핀을 박아 부피저항을 측정한 것을 제외하고는 실시예 1과 같다.

상기 기술에 의해 제조된 쉬트의 물성을 표1에 나타내었다.

<실시예 4>

실시예 1에서 3중 압출된 쉬트의 컷팅된 면에 전도성 고분자를 주 성분으로 하는 대전방지 조성물로 전도성 고분자인 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜) 5g, 우레탄계 바인더 30g이 메탄올 65g에 용해된 전도성 분산액을 코팅하여 부피저항을 측 정한 것을 제외하고는 실시예 1과 같다.

상기 기술에 의해 제조된 쉬트의 물성을 표1에 나타내었다.

<실시예 5>

열전달 증진을 위해 스킨층 및 중간층에 쓰이는 각각의 조성물에 지르코니아를 2 그램을 더 첨가하고 섭씨 180-200도의 온도 분포를 갖는 이축 스크류 압출기에서 혼련한 조성물을 각각 스킨층 및 중간층으로 사용한 것을 제외한 나머지는 실시예 3과 같다.

상기 기술에 의해 제조된 쉬트의 물성을 표1에 나타내었다.

<실시예 6>

실시예 2와 같이 표면을 코팅하여 부피저항을 측정한 것을 제외하고는 실시예 3과 같다.

상기 기술에 의해 제조된 쉬트의 물성을 표1에 나타내었다.

<실시예 7>

실시예 2와 같이 표면을 코팅하여 부피저항을 측정한 것을 제외하고는 실시예 4와 같다.

상기 기술에 의해 제조된 쉬트의 물성을 표1에 나타내었다.

표 1의 결과를 보면, 비교예 2의 계면 접착력이 좋지 않아 스킨층과 중간층이 박리되는 현상을 볼 수 있었다. 그러나, 실시예에서 보듯이 중간층에 스킨층과 어느 정도 기저수지의 구성비를 맞춰주면, 박리현상을 피할 수 있었다. 또한, 3중 압출한 쉬트의 표면을 다시 전도성 고분자를 유효 성분으로 하는 조성물을 도포하면 표면 저항을 상승시키면서 좀 더 안정적인 전도도를 가지는 쉬트를 제조할 수 있었다. 한편, 지르코니아 등의 무기질 충진제 등을 첨가 했을 시에는 가공온도가 떨어지는 것이 관찰 되었다.

	비교예 1	비교예 2	실시예 1	실시예 2	실시예 3	실시예 4	실시예 5	실시예 6	실시예 7
표면저항 (Ω/sq)	>　1E12	>　1E10	1E10	1E6	1E10	1E10	1E10	1E6	1E6
부피저항 (Ω.cm)	>　1E12	>　1E12	1E12	1E12	1E10	1E10	1E10	1E10	1E10
마찰전압 (V)	7000	50	40	10	30	30	30	10	10
감쇄시간 (s)	>　300	0.6	0.3	<0.1	<　0.1	<　0.1	0.2	<0.1	<0.1
인장강도 (kgf/mm²)	5.24	5.01	4.98	4.81	4.89	4.87	4.63	4.83	4.92
박리정도	-	O	X	X	X	X	X	X	X

본 발명의 기술을 사용하면 적은 양의 금속염 화합물 및 열가소성 엘라스토머를 사용해도 표면저항이 10⁶-10¹² 오움/면적 정도의 원하는 대전방지 성능을 보일 수 있으면서 부피저항을 가지는 경제적인 영구 대전방지 폴리에스터 수지 조성물 및 이를 이용하여 대전방지 성형품을 제조할 수 있다.

Claims

부품운반 트레이용 대전방지 쉬트에 있어서,

상기 쉬트가 중간층은 에스터계 고분자를 주성분으로 하고, 그리고 양 표면층은 에스터계 고분자나 이의 공중합물에 금속염, 에테르계 화합물 및 열가소성 엘라스토머를 혼합하여 3중 압출되는 것을 특징으로 하는 트레이용 대전방지 쉬트.
제1항에 있어서, 상기 중간층은 기저수지로 에스터계 고분자를 단독으로 사용하거나 또는 상기 에스터계 고분자 99.5-80 중량부와 열가소성 엘라스토머 0.5-20 중량부를 혼합하여 사용하는 것을 특징으로 하는 트레이용 대전방지 쉬트.
제2항에 있어서, 상기 에스터계 고분자는, 무정형 폴리에틸렌테레프탈레이트 (A-PET), 에스터계 고분자인 폴리에틸렌테레프탈레이트 글라이콜 (PETG), 폴리에틸렌나프탈레이트 (PEN), 폴리부틸렌테레프탈레이트 (PBT)를 포함하는 에스터계 고분자 단독, 이들 성분들의 혼합물, 또는 카보네이트계 고분자와의 혼합물인 것을 특징으로 하는 트레이용 대전방지 쉬트
제1항에 있어서, 상기 표면층은 기저 수지로 에스터계 고분자 단독 또는 에스터계 고분자 혼합물 100 중량부를 기준으로 하여, 열가소성 엘라스토머 10-50 중량부, 금속염 화합물 및 에테르계 화합물로 구성되는 대전방지제를 0.05-5 중량부 가 포함된 조성물로 형성되는 것을 특징으로 하는 트레이용 대전방지 쉬트.
제4항에 있어서, 상기 금속염 화합물이 과염소산 리튬 (LiClO₄), 과염소산 나트륨 (NaClO₄), 과염소산칼륨 (KClO₄), 리튬헥사플루오로알세네이트 (LiASF₆), 리튬테트라플루오로보레이트 (LiBF₄), 리튬헥사플루오로포스페이트 (LiPF₆), 트리플루오로메탄설폰산리튬 (LiCF₃SO₃), 비스(트리플루오로메탄설포닐)이미드리튬 (LiN(CF₃SO₂)₂), 트리스(트리플루오로메탄설포닐)메티드리튬 (LiC(CF₃SO₂)₃), LiPF₆, LiAsF₆, LiI, LiBr, LiSCN, LiSO₃CF₃, LiNO₃, LiC(SO₂CF₃)₃, Li₂S 및 LiMR₄ (여기에서, M은 Al 또는 B이고, R은 할로겐, 알킬 또는 아릴기)를 단독 또는 이를 2종 이상 혼합하여 사용되는 것을 특징으로 하는 트레이용 대전방지 쉬트.
제4항에 있어서, 상기 조성물에 보조 용매로서 에틸렌카보네이트, 프로필렌카보네이트, 다이메틸카보네이트, 다이에틸카보네이트를 포함하는 카보네이트 화합물, 에틸렌글리콜 또는 프로필렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜 다이라우레이트, 프탈레이트류 화합물, 아디페이트계 화합물, 락톤계 화합물을 포함하는 에테르계 또는 에스터계 또는 에테르에스터계 화합물에서 분자량이 400그램/몰인 것들을 단독 또는 2종 이상을 혼합하여 사용되는 것을 특징으로 하는 트레이용 대전방지 쉬트.
제 4항에 있어서, 상기 조성물에 상기 기저 수지 또는 기저수지와 대전방지제 성분 간의 상용성을 더욱 높이기 위해서 말레인산이 그라프트 되거나 또는 공중합된 폴리스티렌, 또는 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리(스티렌-아크릴로니트릴), (아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌)을 포함하는 아크릴기를 포함하는 고분자, 또는 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 4공중합물, 또는 말레인산이 그라프트 된 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 4공중합물 중에서 어느 하나 또는 그 이상이 포함되는 것을 특징으로 하는 트레이용 대전방지 쉬트.
제7항에 있어서, 기저수지에 대전방지제를 분산함에 있어서 상용성을 위하여 보조용매를 사용하는데 있어서 폴리에틸렌 글라이콜 다이메틸에테르 (dimethyl ether), 폴리에틸렌 글라이콜 다이스테아레이트 (distearate), 폴리에틸렌 글라이콜 다이라우레이트의 양 끝단이 수산화기가 치환되거나 없는 것을 사용하는 것을 특징으로 하는 트레이용 대전방지 쉬트.
제4항에 있어서 대전방지제의 구성이 금속염 화합물이 1-49중량부이고, 에테르계 보조용매는 99-51 중량부인 것을 특징으로 하는 트레이용 대전방지 쉬트.
제4항에 있어서, 전체 수지 조성물 100 중량부 대비 상용화제를 0.1-10 중량부 사용한 것을 특징으로 하는 트레이용 대전방지 쉬트..
제4항에 있어서, 열전달 증진을 위해 지르코니아, 산화티타늄, 실리카, 활석, 장석, 칼슘카보네이트을 포함하는 무기질 충전제를 전체 조성물 100중량부 대비 1-30 중량부 사용한 것을 특징으로 하는 트레이용 대전방지 쉬트.
제1항 내지 제11항의 트레이용 대전방지 쉬트로 제작된 트레이.
제12항에 있어서, 상기 트레이의 각각의 모서리에 금속핀을 상하부로 박아 부피 저항을 가지는 것을 특징으로 하는 트레이.