KR100865594B1 - 전자부품용 대전방지 트레이 - Google Patents

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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, 가공 온도가 낮고 가격이 저렴한 고분자 수지를 혼합하여 대전방지제의 혼련성을 증가시키고 가공 온도를 떨어뜨림으로서 휘발되는 대전방지제의 함량을 줄이고 성형 가공 및 사출 가공성이 기존에 사용되는 고분자 수지와 비슷한 수준이면서 기계적 강도의 저하가 대전방지 트레이로 사용 가능한 수준이며 가격이 기존 대전방지 트레이에 비해 훨씬 저렴한 트레이에 관한 것이다.

Description

전자부품용 대전방지 트레이{ANTISTATIC TRAY FOR ELECTRON PARTS}
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, 가공 온도가 낮고 가격이 저렴한 고분자 수지를 혼합하여 대전방지제의 혼련성을 증가시키고 가공 온도를 떨어뜨림으로서 휘발되는 대전방지제의 함량을 줄이고 성형 가공 및 사출 가공성이 기존에 사용되는 고분자 수지와 비슷한 수준이면서 기계적 강도의 저하가 대전방지 트레이로 사용 가능한 수준이며 가격이 기존 대전방지 트레이에 비해 훨씬 저렴한 트레이에 관한 것이다.
공지의 전자 부품 운반용기로서 가장 엄격한 대전방지성 및 불순물 함유량을 규제하는 트레이는 정보 저장 매체의 일종인 컴퓨터 하드 디스크에 사용되는 헤드 (head stack assembly; HSA) 라고 불리우는 부품 운반용 트레이다. 이 트레이의 정전기 특성 및 이온성 불순물 함유량 등의 불순물 함량을 엄격하게 규제하는 이유는 헤드의 끝 부분에 정보를 읽는 집적회로 칩이 노출되어 있기 때문이다. 일반적으로 이 헤드 운반용기로 사용되는 고분자 수지는 염소이온, 질산이온, 황화물 이온 등 음이온 함유량은 고분자 필름 또는 트레이 표면을 초순수로 세척한 다음 이온크로 마토그램을 이용하여 측정하는데, 표면을 추출하여 발생하는 이온 불순물 함량의 규제치가 0.01-0.02 미크로그램/cm2 정도로 매우 낮으며, 다른 트레이들과는 달리 트레이 상부와 하부가 전기적으로 연결되어 있어야 한다. 즉 트레이를 만드는 고분자 원단 및 이로부터 만들어진 트레이가 부피전도성을 반드시 가져야 한다.
이러한 엄격한 정전기 특성을 만족하기 위한 종래의 재료는 소위 아이디피 (IDP; inherently dissipative polymer) 라고 불리우는 고분자형 대전방지제를 고분자와 혼합한 다음 이를 압출하여 고분자 필름을 만든 뒤 다시 열진공 성형하여 트레이를 만들어 사용하거나 또는 사출 성형하여 일정 형태의 용기를 만들어 사용한다.
특히 진공성형법에 의해 대전방지 고분자 원단을 만드는 경우에는 상술한 대전방지 고분자 필름을 사용하는데, 종래의 재료는 폴리에스터계 고분자의 일종인 피이티지 (PETG)에 아이디피를 혼합하여 제조하였다. 이때 아이디피는 금속염화합물 (예를 들어, LiN(CF3SO3)2 등)을 보조용매로서 폴리에틸렌글리콜 등의 에테르계 화합물과 우레탄, 폴리에스터 엘라스토머 또는 아마이드류 엘라스토머와 일정비로 혼합하여 제조한다.
상술한 아이디피가 혼합된 대전방지 고분자 제조 방법은 기존의 특허에도 잘 기술되어 있다. (참고문헌 : 대한민국 공개특허 특1996-0017724, 특2001-0075256, 특2002-0091198, 특2004-0022419) 상술한 바 있는 피이티지 이외에도 상기 금속염화합물을 기본으로 하는 대전방지제를 스티렌계 고분자 또는 올레핀계 고분자와 혼 합하여 대전방지 스티렌계 고분자를 제조하여 압출법에 의해 필름을 만들어 진공성형법에 의해 전자부품 운반 용기를 만들거나 또는 사출법에 의해 대전방지 사출물을 제조하기도 한다.
전자 부품 운반 용기인 트레이 제조에 많이 사용되는 고분자는 스티렌계 고분자와 폴리에스터류 고분자가 있다. 이 중에서 피이티지로 대별되는 폴리에스터계 공중합 고분자는 240도 정도에서 압출하기 때문에 상기 대전방지제의 원재료인 금속염 화합물과 보조용매로 사용되는 에테르계 화합물이 휘발 가능성이 높아지게 된다. 그러므로 휘발되는 대전방지제 원재료의 함량을 보상해 주기 위하여 상기 금속염 화합물과 에테르계 화합물 또는 혼합되는 폴리에스터 엘라스토머의 함량이 높아야만 원하는 대전방지성을 보이는데, 이 중 상기 금속염 화합물과 폴리에스터계 엘라스토머의 가격이 높기 때문에 최종 대전방지 수지 조성물의 가격이 기저 수지 가격 대비 2-3배 정도로 비싸게 된다. 반면에 스티렌계 고분자는 피이티지에 비해 그 가공온도가 50-100도 정도가 낮기 때문에 가공 시 금속염 화합물과 에테르계 화합물의 휘발 가능성이 상대적으로 낮다. 그러므로 스티렌계 고분자 대전방지 조성물은 대전방지제 함량이 낮아도 원하는 대전방지성을 보이는데, 같은 대전 방지 성능을 나타내기 위하여 에스터류 고분자에 혼합되는 대전방지제 함량과 스티렌계 고분자에 혼합되는 대전방지제의 함량은 2-5배의 차이를 보인다.
따라서 적은 양의 금속염 화합물을 사용해도 원하는 대전방지 성능을 보일 수 있으면서 피이티지를 폴리스티렌으로 부분적으로 대체함으로서 기저 수지의 원가를 절감하고 가공 온도를 낮추므로서 경제적으로 저렴한 에스터기를 포함하는 새 로운 대전방지 고분자 수지 조성물 및 이로부터 제조된 고분자 필름 및 전자 부품 운반 용기의 발명이 필요하다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명에서는 적은 양의 금속염 화합물을 사용해도 표면 저항이 107-1013 오움/면적 정도의 대전방지 성능을 보일 수 있으면서 경제적으로 저렴하면서 에스터기를 포함하는 새로운 대전방지 폴리에스터 수지 조성물을 사용하여 트레이를 제작한다.
상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 금속염을 사용하는 대전방지 수지 조성물로 제조된 대전방지 트레이에 있어서,
상기 수지 조성물의 기저 수지로 에스터계 고분자 60-95 중량부와 스티렌계 고분자 5-40 중량부를 혼합하여 사용되는 것을 특징으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위해 본 발명에서는 두 가지 기술을 이용한다.
첫째, 압출 가공 온도가 높은 에스터류 고분자의 압출 온도를 떨어뜨려 대전방지제의 손실을 줄이는 방법을 이용한다. 예를 들어, 낮은 온도에서도 압출 가공이 가능한 스티렌계 고분자를 압출 가공 온도가 높아 금속염 화합물을 포함하는 대전방지제의 손실이 높아 높은 함량의 대전방지제 함량을 사용해야 하는 폴리에스터계 고분자와 혼합하여 블렌드를 제조한 후 여기에 금속염 화합물을 포함하는 대전방지제를 혼합하거나 또는 모든 성분을 한 번에 일차 혼련한 후, 압출 혼련하여 대전방지 컴파운드를 제조하는 방법을 이용한다.
둘째, 상술한 혼합물 제조에 있어서 각 성분들의 상용성이 좋지 않아 최종 대전방지 컴파운드의 기계적 성질이 저하되는데, 이를 보완하기 위해 각 성분들의 상용성을 증진시킬 수 있는 상용화제를 사용하여 기계적 성질의 증진 및 혼련성 향상을 통하여 대전방지제 함량의 저하시키는 방법을 동시에 사용한다.
본 발명의 수지 조성물은 에스터계 고분자 60-95 중량부와 스티렌계 고분자 5-40 중량부를 혼합하여 제조하는데, 이 혼합물은 금속염 화합물을 이용한 대전방지 고분자 수지 조성물 제조용 원소재로 사용할 수 있다.
본 발명에 사용할 수 있는 에스터류 고분자는 비정질 폴리에스터(A-PET), 에스터류 공중합물인 폴리에틸렌테레프탈레이트(PETG), 폴리에틸렌나프탈레이트(PNT), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT) 등의 고분자를 사용할 수 있다.
본 발명에 사용할 수 있는 스티렌계 고분자는 스티렌기를 포함하는 고분자는 모두 사용할 수 있는데, 대표적인 스티렌계 고분자로는 일반 범용 폴리스티렌, 고충격폴리스티렌 및 아크릴기, 아크릴로니트릴기, 에틸렌기, 부틸렌기, 말레인산, 무수 말레인산, 부타디엔 또는 이소프렌기 등에서 어느 하나 또는 그 이상이 함유되어 있는 스티렌계 공중합물 중에서 어느 하나 또는 그 이상을 선택하여 사용할 수 있다.
이들 에스터계 고분자와 스티렌계 고분자는 서로 상용성이 어느 정도 있어 그대로 혼합하여 블렌드를 제조할 수 있으나 이들 성분 간의 상용성을 더욱 높이기 위해서는 말레인산이 그라프트 되거나 또는 공중합된 폴리스티렌, 또는 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리(스티렌-아크릴로니트릴), (아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌)등 의 포함하는 아크릴기를 포함하는 고분자, 또는 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 4공중합물, 말레인산이 그라프트 된 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 4공중합물, 스티렌-부타디엔-스티렌 3공중합물, 스티렌-이소부틸렌-스티렌 3공중합물 등의 공중합체 중에서 어느 하나 또는 그 이상을 수지와 열가소성 엘라스토머 전체 함량 대비 0.1-10 중량부 혼합하여 사용하면 상용성을 더욱 증가시킬 수 있어 효과적이다.
본 발명의 스티렌계 및 에스터계 수지 혼합물을 사용하여 대전방지 수지 조성물을 제조하는데 사용하는 금속염 화합물 대전방지 조성물은 금속염 화합물 1-49 중량 퍼센트와 에테르기 또는 에스터기 또는 에테르에스터기를 갖는 화합물 51-99 중량 퍼센트를 혼합하여 제조한다.
상기 금속염 화합물과 에테르기 또는 에스터기 또는 에테르에스터기를 갖는 화합물의 혼합물을 이용하여 본 발명의 수지 혼합물과 혼합하여 대전방지 수지 조성물을 만드는 방법은 다음과 같다.
먼저, 본 발명의 기술에 의해 제조될 스티렌계 고분자 및 에스터계 고분자 혼합물을 100 중량부로 하였을 때 상기 금속염 화합물을 포함하는 별도로 제조된 대전방지제 0.05-5 중량부 그리고 열가소성 엘라스토머 10-50 중량부를 헨셀 믹서를 이용하여 일차 혼련한 후 이를 혼련용 압출기 또는 니더 등의 혼련기를 이용하여 혼련하여 대전방지 수지 조성물을 제조한다. 여기에 대전방지 효과의 상승을 위하여 알킬이미다졸리움, 알킬포스포늄, N-알킬피리디늄, N,N'-디알킬이미다졸리움과 그 유도체로 이루어진 양이온과 카르복실산 유도체인 음이온으로 이루어진 이온성 액체를 전체 수지 조성물 대비 0.01-10 중량부를 사용할 수 있다.
한편, 상기 수지 조성물의 제조에 있어서 소위 사이드 피더 (side feeder)가 설치되어 있는 압출기를 이용하여 상기 대전방지 성분을 사이드 피더를 통해 주입하면서 압출 혼련하여 제조해도 된다.
위 대전방지 수지 조성물은 사출과 압출물에 모두 사용 가능하다. 본 발명의 조성물을 만든 뒤 압출기를 통해 일정 두께의 필름을 단층으로 만들어 사용하면 된다. 그러나, 3중 압출기를 통하여 중간층에 고강도 폴리스티렌층을 쓰고, 표면층에 전체 두께 대비 5~25% (양 표면 전체 10-50%) 정도의 비율로서 본 발명의 수지 조성물을 사용한 쉬트를 제조하여 사용하면, 같은 대전방지 성능을 가지면서 원가 절감과 강도를 높일 수 있는 장점이 있어 부피 저항이 필요하지 않은 전자제품 운반용 트레이에 사용하기에 유용하다. 특히 부피전도성을 원하는 경우 중간층에 가격이 낮은 수지 (스티렌계 수지)를 주 성분으로 하는 대전방지 수지 조성물을 쓰고 표면층에는 휘발성분 함량이 낮은 에스터 수지를 주 성분으로 하는 대전방지 조성물을 사용하면 경제적이면서도 휘발 성분의 함량이 낮은 대전방지 필름을 제조할 수 있어 매우 유용하다. 즉 중간층과 표면층에서 혼합되는 스티렌계 고분자 및 에스터계 고분자의 함량비를 상대적으로 조절하여 에스터계 고분자를 주성분으로 하는 경우보다 저렴한 가격으로 부피전도성을 증가시킬 수 있는데 고강도 폴리스티렌 내의 스티렌 모노머 함유량이 상대적으로 높기 때문에 표면층에서 에스터계 고분자의 성분을 상대적으로 높이는 것이 필요하다.
본 발명에 사용할 수 있는 금속염 화합물은 리튬염, 나트륨염 및 칼륨염으로서 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 컴파운드 내의 금속염 화합물의 함량이 0.0005 중량부 내지 2.5 중량부 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 에테르에스 터계 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 고분자와의 상용성을 위해서 양 끝단의 수산화기가 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 중량부와 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 탄성체는 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 있다.
상기 기재된 열가소성 탄성체들은 전체 수지 조성물 대비 10-50 중량부를 사용할 수 있다. 그러나 이보다 적은 함량으로는 그 효과가 미미하며, 많은 함량은 열가소성 탄성체 자체의 물성을 가지게 되므로 필름 및 쉬트의 제작이 용이하지 못 하며 나아가 진공성형이 곤란하게 된다.
각 성분 간의 상용성 증진을 위해 상기 기재한 바 있는 상용화제를 스티렌계 고분자, 에스터계 고분자 및 열가소성 엘라스토머 전체 함량 대비 0.1-10 중량부 혼합하면 각 성분의 상용성을 증진하여 보다 균일한 혼련이 가능하여 전체 금속염 화합물을 포함하는 대전방지제 함량을 최소화할 수 있고 금속염 화합물로 구성된 대전방지 조성물과 스티렌계 고분자, 에스터계 고분자 및 열가소성 엘라스토머 혼합물의 기계적 물성의 저하를 막을 수 있어 더욱 효과적이다. 그러나 이보다 적은 함량을 사용하면 그 효과가 미미하고, 이보다 많은 함량을 사용하면 상용성 증진의 효과가 둔감해지고, 상용화제 자체의 물성을 나타내기 때문에 원하는 물성을 얻기에 좋지 않다.
한편, 대전방지 효과의 상승을 위하여 알킬이미다졸리움, 알킬포스포늄, N-알킬피리디늄, N,N'-디알킬이미다졸리움 또는 그 유도체 등으로 이루어진 양이온과 카르복실산 유도체인 음이온으로 이루어진 이온성 액체를 전체 수지 조성물 대비 0.01-10 중량부를 사용하면, 금속염 화합물을 포함하는 대전방지제와 더불어 대전방지 성능의 향상을 가져올 수 있다.
본 발명의 기술로 제조된 수지 조성물을 이용하여 성형물을 제조함에 있어 열전달 증진을 위해 무기질 충전제를 전체 수지 함량에 대하여 1-30 중량부 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 혼합 하여 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. 한편, 상기 무기질 충전제의 효과와 더불어 전도도의 증가를 위하여 안티몬틴옥사이드(ATO), 인듐틴옥사이드(ITO) 등의 전도성 금속산화물을 사용하는 방법도 있다.
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 얻거나 또는 사출물을 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-피릴리 디논 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.
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. 아래의 실시 예들은 본 발명에 따른 트레이 제조를 제조함에 있어 대표적인 재료로서 쉬트를 기준으로 물성을 비교하였다.
물성 측정
본 발명의 효과를 증명하기 위해 표면저항, 부피저항, 마찰 전압, 감쇄시간, 인장강도 등의 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 부피간 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 Electronics 사의 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.
<비교예 1>
LiN(CF3SO2)2 4 그램, 폴리에틸렌글리콜다이라우레이트 6 그램을 70도의 온도에서 6 시간 혼합하여 대전방지제를 제조하였다. 이 대전방지제 0.1 그램을 폴리에스터 엘라스토머 20 그램과 PETG 80 그램과 혼합하여 섭씨 200-220도의 온도 분포를 갖는 이축 스크류 압출기에서 혼련하여 대전방지 수지 조성물을 만들었다. 이 수지 조성물을 1 mm 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 20 그램과 PETG 80 그램과 혼합하여 섭씨 200-220도의 온도 분포를 갖는 이축 스크류 압출기에서 혼련하여 대전방지 수지 조성물을 만들었다. 이 수지 조성물을 1mm 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 0.1 그램을 폴리에스터 엘라스토머 20 그램과 PETG 56 그램, 고충격 폴리스티렌 24 그램과 혼합하여 섭씨 170-220도의 온도 분포를 갖는 이축 스크류 압출기에서 혼련하여 대전방지 수지 조성물을 만들었다. 이 수지 조성물을 1 mm 두께의 쉬트로 압출하여 특성을 평가하였다.
상기 기술에 의해 제조된 쉬트의 물성을 표1에 나타내었다.
<실시예 2>
실시예 2는 실시예 1의 수지 조성물 혼합 시 상용화제로서 말레인산이 그라프트된 폴리(스티렌-에틸렌-부틸렌-스타이렌) 공중합체를 1 그램을 함께 혼합한 것을 제외한 나머지는 실시예 1과 동일하다.
상기 기술에 의해 제조된 쉬트의 물성을 표1에 나타내었다.
<실시예 3>
실시예 3은 대전방지제 함량의 효과를 보기 위하여 LiN(CF3SO2)2 과 폴리에틸렌글리콜다이라우레이트을 혼합하여 제조한 대전방지제의 함량을 0.5 그램으로 한 것을 제외한 나머지는 실시예 2와 동일하다.
상기 기술에 의해 제조된 쉬트의 물성을 표1에 나타내었다.
<실시예 4>
실시예 4는 수지 조성물의 함량이 폴리에스터 엘라스토머 20 그램, PETG 40 그램, 고충격 폴리스티렌 40 그램으로 한 것을 제외한 나머지는 실시예 2와 동일하다. 이때는 압출기의 온도 분포를 160-180도로 낮추었다.
상기 기술에 의해 제조된 쉬트의 물성을 표1에 나타내었다.
<실시예 5>
열전달 증진을 위해 지르코니아를 2 그램을 더 첨가하고 섭씨 150-170도의 온도 분포를 갖는 이축 스크류 압출기에서 혼련한 것을 제외한 나머지는 실시예 2와 같다.
상기 기술에 의해 제조된 쉬트의 물성을 표1에 나타내었다.
<실시예 6>
열전달 증진 및 전도도 향상을 위하여 지르코니아 대신 안티몬틴옥사이드를 첨가하는 것 외에는 실시예5와 같다.
상기 기술에 의해 제조된 쉬트의 물성을 표1에 나타내었다.
<실시예 7>
3중 압출기를 이용하여 실시예 3에 사용된 조성물을 스킨층으로 쉬트 전체 두께 대비 각각 15%를 사용하고, 중간층으로서 고강도 폴리스티렌을 전체 두께 대비 70%로 압출하는 것 외에는 실시예 3과 동일하다.
상기 기술에 의해 제조된 쉬트의 물성을 표1에 나타내었다.
<실시예 8>
LiClO4 4 그램, 폴리에틸렌글리콜다이라우레이트 6 그램을 70도의 온도에서 6 시간 혼합하여 대전방지제를 제조하였다. 이 대전방지제 0.1 그램을 폴리에스터 엘라스토머 20 그램과 고충격 폴리스티렌 80 그램에 말레인산이 그라프트된 폴리(스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌) 1그램과 혼합하여 섭씨 160-180도의 온도 분포를 갖는 이축 스크류 압출기에서 혼련하여 대전방지 수지 조성물을 만들었다. 이 조성물을 중간층으로서 전체 두께 대비 70%로 압출하는 것 외에는 실시예 6과 동일하다.
상기 기술에 의해 제조된 쉬트의 물성을 표1에 나타내었다.
<실시예 9>
실시예 9는 부틸메틸이미다졸리움과 에틸헥사노이트로 구성된 이온성 액체를 0.2그램 더한 것을 제외한 나머지는 실시예 2와 동일하다.
상기 기술에 의해 제조된 쉬트의 물성을 표1에 나타내었다.
비교예 1 비교예 2 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5 실시예 6 실시예 7 실시예 8 실시예 9
표면저항 (Ω/sq) >　1E12 >　1E11 1E10 1E9 1E8 1E9 1E9 1E9 1E9 1E9 1E8
부피저항 (Ω.cm) >　1E12 >　1E11 1E10 1E9 1E8 1E9 1E10 1E9 >　1E12 1E9 1E8
마찰전압 (V) 7000　 800　 70 40　 20　 30　 80　 20　 70　 50　 10　
감쇄시간 (s) >　300 12.3 0.4 0.1 <　0.1 <　0.1 0.4 <　0.1 0.1 <　0.1 <　0.1
인장강도 (kgf/mm2) 3.29 3.30 2.69 2.81 2.65 2.62 2.73 2.68 2.87 2.67 2.59
가공온도 (oC) 200 -220 200 -220 170 -190 170 -190 170 -190 160 -180 150 -170 150 -170 - - 170 -190
　표 1의 결과를 보면, 에스터계 고분자로만 사용하는 경우 대전방지제 함량이 높아도 표면저항이 높게 관찰된 반면 에스터계 수지와 스티렌계 수지를 사용한 경우 낮은 함량으로도 표면 저항이 더 낮게 관찰되었다. 또한 상용화제를 소량 첨가했을 경우, 각 성분 수지간의 상용성 저하로 인한 기계적강도의 저하를 어느 정도 막을 수 있었고, 또한 표면저항과 마찰 전압 및 감쇄시간도 마찬가지로 더 좋은 것으로 관찰되었다. 또한 스티렌계 수지를 혼합할 경우 압출 가공 온도도 낮아지는 효과를 보여 준다. 한편, 지르코니아 등의 무기질 충진제 등을 첨가 했을 시에는 가공온도가 떨어지는 것이 관찰 되었다. 또한, 이온성 액체를 소량 첨가했을 경우, 대전방지 성능이 괄목할 만하게 상승함이 관찰되었다.
본 발명의 기술을 사용하면 적은 양의 금속염 화합물을 사용해도 표면저항이 107-1013 오움/면적 정도의 원하는 대전방지 성능을 보일 수 있으면서 경제적인 영구 대전방지 폴리에스터 수지 조성물 및 이를 이용하여 전자부품용 대전방지 쉬트 및 트레이를 제조할 수 있다.

Claims (18)

  1. 대전방지제로서 금속염을 포함하는 대전방지 수지 조성물로 제조된 대전방지 트레이에 있어서,
    상기 수지 조성물의 기저 수지로 에스터계 고분자 60-95 중량부와 스티렌계 고분자 5-40 중량부를 혼합하여 사용되며,그리고
    상기 기저 수지 간에 또는 기저 수지와 대전방지제 성분 간의 상용성을 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, 스티렌-부타디엔-스티렌 3공중합물, 스티렌-이소부틸렌-스티렌 3공중합물을 포함하는 공중합체 중에서 어느 하나 또는 그 이상이 사용되는 것을 특징으로 하는 대전방지 트레이.
  2. 제1항에 있어서, 상기 기저 수지가 상기 에스터계 고분자와 스티렌계 고분자 혼합물 100 중량부를 기준으로 하여, 열가소성 엘라스토머 10-50 중량부, 또는 금속염 화합물 및 에테르계 화합물로 구성되는 대전방지제를 0.05-5 중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 대전방지 트레이.
  3. 제1항에 있어서, 상기 에스터계 고분자는 비정질 폴리에스터, 에스터계 공중합물인 피이티지, 폴리에틸렌나프탈레이트, 피비티 또는 이에서 유도된 고분자를 사용하는 것을 특징으로 하는 대전방지 트레이.
  4. 제1항에 있어서, 상기 스티렌계 고분자는 일반 범용 폴리스티렌 또는 고충격 폴리스티렌이거나 아크릴기, 아크릴로니트릴기, 에틸렌기, 부틸렌기, 말레인산, 무수 말레인산, 또는 부타디엔 또는 이소프렌기에서 어느 하나 또는 2 이상이 함유되어 있는 스티렌계 공중합물 중에서 어느 하나 또는 2 이상이 사용되는 것을 특징으로 하는 대전방지 트레이.
  5. 제2항에 있어서, 상기 대전방지제는 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 포함하는 알칼리 금속염 화합물이 단독 또는 이를 2종 이상 혼합하여 사용되고,
    보조 용매로서는 에틸렌카보네이트, 프로필렌카보네이트, 다이메틸카보네이트, 다이에틸카보네이트를 포함하는 카보네이트 화합물, 또는 에틸렌글리콜 또는 프로필렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜 다이라우레이트, 프탈레이트류 화합물, 아디페이트계 화합물, 락톤계 화합물을 포함하는 에테르계 또는 에스터계 또는 에테르에스터계 화합물에서 분자량이 400그램/몰 이상인 것들 중 단독 또는 2종 이상을 혼합하여 사용되는 것을 특징으로 하는 대전방지 트레이.
  6. 제2항에 있어서, 상기 열가소성 엘라스토머로서 폴리우레탄, 폴리우레아 또는 폴리(우레탄-우레아)을 포함하는 폴리우레탄 엘라스토머, 폴리에테르에스테르, 폴리에스터아마이드를 포함하는 폴리에스터 엘라스토머, 또는 부타디엔 또는 아크릴 성분으로 개질된 열가소성 우레탄이 사용되어 대전방지 성능을 높이는 것을 특징으로 하는 대전방지 트레이.
  7. 삭제
  8. 제2항에 있어서, 상기 기저 수지에 대전방지제를 분산함에 있어서 상용성을 위하여 보조용매를 사용하는데 있어서 양 끝단의 수산화기가 없는, 폴리에틸렌 글라이콜 다이메틸에테르 (dimethyl ether), 폴리에틸렌 글라이콜 다이스테아레이트 (distearate), 또는 폴리에틸렌 글라이콜 다이라우레이트 (dilaurate)를 사용하는 것을 특징으로 하는 대전방지 트레이.
  9. 제2항에 있어서, 상기 대전방지제의 구성이 금속염 화합물이 1-49중량부이 고, 에테르계 보조용매는 51-99 중량부인 대전방지 트레이.
  10. 제2항에 있어서, 상기 열가소성 엘라스토머로서 폴리에스터계 엘라스토머 또는 열가소성 폴리우레탄을 사용하는 것을 특징으로 하는 대전방지 트레이.
  11. 제2항에 있어서, 상기 수지 조성물이 전체 수지 조성물의 함량을 100 중량부 대비하여 상용화제를 0.1-10 중량부를 더 포함한 대전방지 트레이.
  12. 제2항에 있어서, 상기 수지 조성물이 열전달 증진을 위해, 전체 수지 조성물의 함량을 100 중량부 대비하여 지르코니아, 산화티타늄, 실리카, 활석, 장석, 칼슘카보네이트를 포함하는 무기질 충전제를 하나 또는 2 이상 혼합하여 전체 수지 조성물 함량 대비 1-30 중량부를 사용한 대전방지 트레이.
  13. 제2항에 있어서, 상기 수지 조성물이 열전달 증진 및 전도도 향상을 위하여, 전체 수지 조성물의 함량을 100 중량부 대비하여 안티몬틴옥사이드, 인듐틴옥사이드를 포함하는 금속산화물을 전체 수지 조성물 함량 대비 1-30 중량부 사용한 대전방지 트레이.
  14. 제 2항에 있어서, 상기 수지 조성물이 대전방지 효과의 상승을 위하여, 전체 수지 조성물의 함량을 100 중량부 대비하여, 알킬이미다졸리움, 알킬포스포늄, N-알킬피리디늄, N,N'-디알킬이미다졸리움 또는 그 유도체 등으로 이루어진 양이온과 카르복실산 유도체인 음이온으로 이루어진 이온성 액체를 전체 수지 조성물 대비 0.01-10 중량부를 사용한 대전방지 트레이.
  15. 제1항 내지 제6항 및 제8항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 트레이가 상기 수지 조성물을 표면층으로 하여 3중 압출되는 것을 특징으로 하는 대전방지 트레이.
  16. 제15항에 있어서, 상기 트레이가 상기 수지 조성물로 양 표면층을 형성하고 중간층은 스티렌계 고분자를 포함하는 저가의 고분자를 기저 수지로 하여 3중 압출되는 것을 특징으로 하는 대전방지 트레이.
  17. 제1항 내지 제6항 및 제8항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 트레이가 3중 압출되며, 상기 기저 수지의 두 고분자의 함량비에서 양 표면층이 중간층보다 에스터계 고분자 함량이 상대적으로 더 많이 포함되는 것을 특징으로 하는 대전방지 트레이.
  18. 제1항 내지 제6항 및 제8항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 트레이가 상기 수지 조성물을 이용하여 진공성형 된 것을 특징으로 하는 대전방지 트레이.
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