KR100948904B1 - 대전방지성 다층 필름 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

대전방지성 다층 필름 및 그 제조방법이 개시되어 있다. 본 발명의 일 측면에 따르면, 열가소성 수지층(A) 및 상기 열가소성 수지층의 적어도 한편의 면에 카본나노튜브가 분산된 열가소성 수지 복합재층(B)이 적층된 대전방지성 다층 필름 및 그 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따르면, 카본나노튜브가 분산된 열가소성 수지 복합재층의 두께를 얇게 하여 제조비용을 최소화하면서도 충분한 전기 전도성과 투명성을 유지할 수 있는 대전방지성 필름을 제조할 수 있다.
대전방지, 카본나노튜브, 필름, 표면저항, 열가소성 수지

Description

대전방지성 다층 필름 및 그 제조 방법 {Multilayered Film Having Antistatic Property and Method for Manufacturing the Same}
본 발명은 대전방지성 다층 필름에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 열가소성 수지층 및 상기 열가소성 수지층의 적어도 한편의 면에 카본나노튜브가 분산된 열가소성 수지 복합재층이 적층된 대전방지성 다층 필름에 관한 것이다.
열가소성 수지 필름은 제조와 성형이 용이하고, 부여하고자 하는 특성을 첨가제를 이용하여 쉽게 조절할 수 있기 때문에 여러 산업 분야에서 널리 사용된다. 근래에는 전자부품, 디스플레이 소재, 기능성 포장재 등에도 이용됨에 따라 전기 절연 물질인 열가소성 수지 필름에 전기 전도성을 부여하려는 시도가 이루어지고 있다.
필름에 전기 전도성을 부여하는 방법으로는 필름 상에 전도성 물질을 코팅하는 방법과 열가소성 수지 및 전도성을 부여할 수 있는 물질을 블렌딩하는 방법 등을 들 수 있다.
필름 상에 전도성 물질을 코팅하는 방법으로 제조한 필름은 일반적으로 투명하면서 충분한 대전방지성을 부여할 수 있기 때문에 디스플레이용이나 내용품이 보이는 반투명 포장재로서 사용된다. 그러나 이 방법은 필름을 제조하는 공정 외에 전도성을 부여하는 별도의 공정을 필요로 하기 때문에 원가 상승의 요인이 될 수 있다.
필름 상에 전도성 물질을 코팅하는 방법으로는, 스퍼터링 등의 건식 코팅법으로 필름에 직접 금속 박막을 입히거나(일본특허 제2003-270402호, 제2002-311207호), 용매와 바인더에 금속산화물 또는 그 밖의 전도성 물질이 분산된 전도성 코팅액을 코팅한 후 건조하는 방식의 습식 코팅법으로 금속산화물이 필름상에 부착될 수 있도록 하는 방법(일본특허 제1993-341103호, 제1998-188681호)이 있다. 그러나 이 두 가지 방법 모두 상기 기술한 바와 같이, 전도성을 부여하는 별도의 공정을 필요로 하여 제조 원가가 상승하므로, 이 방법으로 제조된 필름은 범용적으로 사용되기 어렵다.
한편, 열가소성 수지와 전도성 물질을 블랜딩하여 필름을 제조할 경우에는 별도의 공정 없이 필름에 대전방지성을 부여할 수는 있으나, 열가소성 수지와 블랜딩이 가능한 전도성 물질은 대부분 색을 보유하고 있기 때문에 충분한 대전방지성이 필요할 경우 전도성 물질의 함량이 증가할 수 밖에 없으며 그 결과 제조되는 필름은 불투명해진다.
열가소성 수지와의 블렌딩을 통하여 전도성을 부여할 수 있는 물질로는 카본 블랙(carbon black), 금속 필러(filler), 흑연, 카본나노튜브 등이 있다. 이들 물 질은 단독으로 또는 2종 이상을 배합하여 사용할 수 있다.
미국특허 제4,876,033호는 폴리카보네이트 (polycarbonate)와 폴리알킬렌 테레프탈레이트 (polyalkylene terephthalate)에 카본 블랙과 그래파이트(graphite)를 혼합하여 블렌딩한 후 이를 시트로 제조하는 방법을 개시하고 있다.
그러나 상기 미국 특허 제4,876,033호 특허에 언급된 수지는 파단점신률이 20 % 미만이므로 필름 성형용으로 사용하기에는 적절하지 못하다.
일본 특허 제2005-91927호에서는 흑연을 이용하여 수지에 난연성과 도전성을 부여하는 방법을 개시하고 있다. 수지에 흑연을 첨가하는 방법은 별도의 난연제를 사용하지 않고 높은 난연성을 부여할 수 있지만, 흑연만을 첨가하는 것으로는 대전방지 성능을 나타낼 수 있는 수준의 도전성을 부여할 수는 없다.
일본특허 제2004-339316호, 제2006-137939호에서는 카본나노튜브와 열가소성 수지와의 복합재 및 상기 복합재의 응용에 대하여 언급하고 있다.
카본나노튜브와 열가소성 수지의 복합재료는 도전성이 우수할 뿐만 아니라, 도전성을 영구히 유지할 수 있다는 점, 입자에 의한 오염이 적다는 점, 유동성이 우수하다는 점, 리사이클 성이 우수하다는 점, 복합재가 수지 자체의 물성과 유사하다는 점 등의 여러 장점 때문에 널리 연구되고 있다. 또한 카본나노튜브를 열가소성 수지와 블랜딩할 경우 같은 함량의 카본 블랙 또는 흑연보다 우수한 전도성을 부여할 수 있다.
그러나, 카본나노튜브를 카본 블랙 또는 흑연을 대체하여 사용할 경우 제조 원가가 상승하기 때문에 아직 그 응용 범위가 제한적이다.
본 발명의 목적은 카본나노튜브가 분산된 열가소성 수지 복합재층의 두께를 얇게 하여 제조 비용을 최소화하면서도 충분한 도전성과 투명성을 유지할 수 있는 다층 필름을 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여,
본 발명의 일 측면에 따르면, 기판층으로서의 열가소성 수지층(A) 및 상기 열가소성 수지층(A)의 적어도 한 면에, 열가소성 수지에 카본나노튜브가 분산된 열가소성 수지 복합재층(B)이 피복층으로서 적층된 다층 필름으로서, 상기 카본나노튜브는 상기 열가소성 수지 복합재층(B) 총 중량의 1.2wt%이상 15wt%미만으로 분산되고, 상기 다층 필름의 표면저항이 1011 Ω/sq 이하이고, 투과율이 10 % 이상인 대전방지성 다층 필름을 제시할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 일 측면에 따르면,
기판층으로서의 열가소성 수지층(A) 및 상기 열가소성 수지층(A)의 적어도 한 면에, 열가소성 수지에 카본나노튜브가 분산된 열가소성 수지 복합재층(B)이 피복층으로서 적층된 다층 필름을 제조하는데 있어서, 상기 카본나노튜브는 상기 열가소성 수지 복합재층(B) 총 중량의 1.2wt%이상 15wt%미만으로 분산시키고, 상기 다층 필름의 표면저항이 1011 Ω/sq 이하이고, 투과율이 10 % 이상인 대전방지성 다층 필름의 제조방법을 제시할 수 있다.
이하, 본 발명의 다층 필름을 그 구성성분 및 제조방법을 이용하여 상세히 설명한다.
열가소성 수지
본 발명의 다층 필름에 있어서, 열가소성 수지층(A) 및 카본나노튜브가 분산된 열가소성 수지 복합재층(B)에 사용되는 열가소성 수지는 통상적으로 사용되는 열가소성 수지로서 카본나노튜브를 용이하게 분산할 수 있는 것이면, 특별히 제한되지 않는다.
예를 들면, 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리프로필렌(polypropylene) 등의 폴리올레핀(polyolefin) 수지, 스티렌(styrene), 스티렌 부타디엔 스티렌 블록 공중합체 (styrene butadiene styrene block copolymer, SBS), 스티렌 에틸렌 부틸렌 스티렌 블록 공중합체 (styrene ethylene butylene styrene block copolymer, SEBS) 등의 스티렌계 수지, 폴리에스테르(polyester), 폴리우레탄(polyurethane), 아크릴(acryl), 폴리카보네이트(polycarbonate), 에틸렌 아크릴산 공중합체 (ethylene acrylic acid copolymer) 등을 단독으로 또는 둘 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 이 중 투명성과 기계적 특성 면에서 폴리카보네이트 수지가 바람직하다.
폴리카보네이트 수지는 하기 화학식 1로 표시되는 디페놀류를 포스겐, 할로 겐 포르메이트 또는 탄산 디에스테르와 반응시킴으로써 제조될 수 있다.
<화학식 1>
Figure 112007094525488-pat00001
(상기 식에서, A는 단일 결합, C1-C5의 알킬렌, C1-C5의 알킬리덴, C5~C6의 시클로알킬리덴, -S-또는 -SO2-를 나타낸다.)
상기 화학식 1로 표시되는 디페놀의 구체적인 예로서는 4,4'-디히드록시디페닐, 2,2-비스-(4-히드록시페닐)-프로판, 2,4-비스-(4-히드록시페닐)-2-메틸부탄, 1,1-비스-(4-히드록시페닐)-시클로헥산, 2,2-비스-(3-클로로-4-히드록시페닐)-프로판, 2,2-비스-(3,5-디클로로-4-히드록시페닐)-프로판 등을 들 수 있으며 이들 중, 2,2-비스-(4-히드록시페닐)-프로판, 2,2-비스-(3,5-디클로로-4-히드록시페닐)-프로판, 1,1-비스-(4-히드록시페닐)-시클로헥산 등이 바람직하다.
본 발명의 다층 필름의 제조에 있어서, 폴리카보네이트 수지는 호모-폴리카보네이트, 코-폴리카보네이트 수지 단독 형태로도 사용가능하며, 코-폴리카보네이트와 호모-폴리카보네이트의 블렌드 형태로 사용하는 것도 가능하다.
한편, 상기 폴리카보네이트계 수지는, 예를 들어, 선형 폴리카보네이트 수지, 가지 달린(branched) 폴리카보네이트 수지, 폴리에스테르카보네이트 공중합체 수지 또는 실리콘 공중합 폴리카보네이트 수지를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 선형 폴리카보네이트 수지는 비스페놀 A계 폴리카보네이트 수지를 바람직하게 포함할 수 있다.
그리고, 상기 가지 달린 폴리카보네이트 수지는 트리멜리틱 무수물 또는 트리멜리틱산 등의 다관능성 방향족 화합물을 디히드록시페놀 및 카보네이트 전구체와 반응시켜 제조한 것을 바람직하게 포함할 수 있다.
또한, 상기 폴리에스테르카보네이트 공중합체 수지는 카르복실산을 디히드릭페놀 및 카보네이트 전구체와 반응시켜 제조한 것을 바람직하게 포함할 수 있다.
본 발명의 폴리카보네이트계 수지의 중량평균분자량은 10,000∼200,000인 것이 바람직하며, 15,000∼80,000인 것이 보다 바람직하다.
카본나노튜브
본 발명의 다층 필름의 제조에 사용된 탄소 나노 튜브의 크기는 특별히 한정되지는 않지만, 직경 0.5~100 nm, 바람직하게는 1~10 nm가 좋으며, 길이는 0.01~100 μm, 바람직하게는 0.5~10 μm, 종횡비는 100~100,000 인 것이 좋은데, 상기 직경, 길이 및 종횡비 범위에서 도전성 및 분산성이 우수하다.
상기 카본나노튜브는 아크 방전법, 레이저 어블레이션법(ablation), 화학 기상 성장법(CVD) 및 촉매 화학 기상 성장법(CCVD) 등의 제조법을 통해 제조될 수 있는데, 본 발명에서는 촉매 화학 기상 성장법에 의해 제조된 카보나노튜브를 이용하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에 사용된 카본나노튜브는 육원환 망목의 그라펜 시트(graphen sheet) 1층으로 이루어진 단층나노튜브(singlewalled nanotube, SWNT)와 다층의 그라펜 시트로 이루어진 다층나노튜브(multiwalled nanotube, MWNT)의 어느 것을 사 용하여도 무방하나, 원부재 원가와 분산성을 고려할 때 다층나노튜브가 보다 바람직하다.
본 발명에서 상기 카본나노튜브의 배합량은 열가소성 수지 복합재의 1.2 wt%이상 15 wt%미만으로 함유되는 것이 바람직하며, 1.5 wt% 내지 10 wt% 인 것이 보다 바람직하다. 카본나노튜브의 배합량이 1.2 wt% 미만이면 카본나노튜브가 퍼콜레이션을 이룰 수 없으므로 전기 전도성이 미미할 수 있고, 카본나노튜브의 배합량이 15 wt%이상이면 카본나노튜브가 열가소성 수지 내에 균일하게 분산되는 것이 어려워져, 전기전도성의 개선이 없이 투과율 하락을 초래하고, 원가가 상승할 우려가 있다.
카본나노튜브는 열가소성 수지 내에서 임계량 이상이 불규칙하게 분산되어 있을 때 높은 전도성을 발휘한다. 카본나노튜브가 임계량 이상 분산되어 있어야만 퍼콜레이션(percolation)이라 명명하는 수지 내 카본나노튜브 간의 네트워크가 이루어질 수 있으며, 이 네트워크가 전기를 통하는 통로 역할을 한다. 카본나노튜브의 배합량이 퍼콜레이션을 이룰 수 있는 임계량 이하이면 카본나노튜브와 열가소성 수지 복합재의 전기 전도성은 미약하게 되며 또한 카본나노튜브와 열가소성 수지 복합재를 압출하여 제조하는 필름에 대전방지성을 부여할 수 없다.
또한, 카본나노튜브는 수지 내에서 불규칙하게 분포하고 있을 때 가장 높은 전도성을 발휘한다. 즉, 카본나노튜브와 열가소성 수지 복합재를 이용하여 필름을 압출 형성할 때 카본나노튜브의 배향이 일어나면, 형성된 필름의 대전방지성은 저하된다.
따라서, 피복층으로서의 카본나노튜브와 열가소성 수지의 복합재층(B)을 기판층인 열가소성 수지층(A)의 적어도 한편에 면으로 공압출하면, 필름 성형시 작용하는 힘이 상기 기판층과 피복층으로 분산되므로 피복층에 작용하는 힘은 카본나노튜브와 열가소성 수지의 복합재 단독으로 필름을 성형할 때 그 단독층에 작용하는 힘보다 작아지게 된다. 따라서 복합재층의 두께가 같다면, 복합재층 단독 필름보다 수지와 복합재층의 공압출 필름에서 카본나노튜브의 배향이 억제될 수 있는 것이다.
첨가제
본 발명에 사용되는 열가소성 수지 및 탄소나노튜브가 분산된 열가소성 수지 복합재 조성물은 자외선 흡수제, 열안정제, 분산제, 산화방지제, 난연제, 활제, 염료 및/또는 안료 등을 더 포함할 수 있다. 이들 첨가제들은 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 그 사용량이나 사용법이 공지되어 있으며, 통상 열가소성 수지 100 중량부에 대하여 30 중량부 이하로 사용할 수 있다.
제조방법
본 발명의 대전방지성 다층 필름의 제조에 있어서는, 카본나노튜브가 분산된 열가소성 수지 복합재를 이용하여 필름을 제조할 때 일정량의 카본나노튜브를 열가소성 수지에 기 분산하여 마스터 배치의 형태로 미리 제조한 후 이것을 열가소성 수지와의 적층에 이용하는 것이 바람직하다.
상기 카본나노튜브와 열가소성 수지의 복합재를 제조하는 방법은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 카본나노튜브의 분산에 혼련 성능이 우수한 2축 압출기를 사용하여 블렌딩하는 것이 바람직하다.
상기 2축 압출기에 있어서, 스크루(screw)의 길이(L)와 직경(D)의 비(L/D)는 20~50이 바람직하고, 28~42인 것이 보다 바람직하다. L/D가 클수록 균질한 분산을 행할 수 있으나 50 이상이면 열화에 의한 수지의 분해가 일어나기 쉽다. 스크루 내에는 혼련 성능을 향상시키기 위하여 니딩 디스크 세그멘트(kneading disk segment)를 1~3 군데 도입하는 것도 바람직할 수 있다.
본 발명에서는 상기 열가소성 수지(A)와 카본나노튜브가 분산된 열가소성 수지의 복합재(B)를 적층하기 위해서 공압출법을 적용한다.
공압출시에는 열가소성 수지층과 카본나노튜브가 분산된 열가소성 수지층의 복합재가 적층되는 계면에서의 불안정이 발생하지 않도록 하는 것이 중요하다.
피복층으로서 위치하는 카본나노튜브가 분산된 열가소성 수지 복합재의 멜트 인덱스 (melt index, MI)는 기판층으로서 위치하는 열가소성 수지의 멜트 인덱스의 0.8 ~ 3 배인 것이 바람직하며 1.0 ~ 1.8 배인 것이 보다 바람직하다. 0.8 배 미만일 경우에는 두 수지가 적층 합류시 기판층의 수지가 피복층 수지를 감싸게 되고 그 결과 적층 계면에서의 전단응력이 불균일하여 필름이 혼탁해질 수 있다. 3배를 넘으면 역으로 피복층의 수지가 기판층 수지를 감싸게 되어, 필름이 혼탁해 지거나 외관 불량이 발생할 수 있다.
공압출시 피복층의 두께는 구현하고자 하는 물성에 따라 변화가 가능하다. 피복층의 두께가 두꺼워질수록 대전방지성은 향상되지만, 투과율은 낮아진다.
피복층은 그 활용 용도에 따라서 A/B 층 구성의 단면 피복 또는 A/B/A 층 구성의 양면 피복이 모두 가능하다. 층 구성 방법은 도 1 및 도 2에 나타내었다.
주 압출기에서 토출되는 열가소성 수지는 유로 1a를 통해 피드 블록 내로 유입된 후 중앙으로 토출되고, 보조 압출기에서 토출되는 카본나노튜브가 분산된 열가소성 수지 복합재는 갈라진 유로 2a를 통해 피드 블록 내로 유입된다. 각각의 수지는 피드 블록에서 합지되어 토출되고 따라서 도 2와 같이 A/B/A 층 구성의 양면 피복 형태의 필름이 제조된다. 이때 도 1과 같이 유로 2a 중 한쪽 유로를 차단하면 카본나노튜브가 분산된 열가소성 수지 복합재는 다른 한쪽 유로를 통해서만 토출되기 때문에 A/B 층 구성의 단면 피복 형태가 가능하다.
필름의 양면 대전방지성이 요구되는 경우에는 A/B/A 층 구성으로, 단면 대전방지성이 요구되는 경우에는 A/B 층 구성으로 제조하며 이러한 조작은 일반적인 공압출 설비에서 손쉽게 이루어질 수 있다.
또한, 카본나노튜브가 분산된 열가소성 수지 복합재층(B)의 두께는 15 ㎛ 이하인 것이 바람직하다. 두께가 15 ㎛를 넘어서면 투과성을 기대할 수 없으며, 더 이상의 전도도 상승 효과를 기대하지 못하면서 탄소나노튜브의 함량 증가로 인하여 제조 원가가 상승할 우려가 있다.
특성
필름에 충분한 대전방지성을 부여하기 위해서는 표면저항이 1010Ω/sq 이하인 것이 바람직하다. 상기 필름의 표면저항이 1010Ω/sq을 초과할 경우 기대하는 대전방지 효과를 구현하기 어렵다. 본 발명에 따른 필름은 모두 1010Ω/sq 이하의 표면저항을 가지며 투과율 10% 이상의 투명성을 가지므로, 반도체 등 전기/전자 부품의 포장재나 디스플레이 소재 등으로 널리 사용될 수 있다.
상기 특성은 이 기술분야에서 숙련된 자에게 그 측정법이 공지되어 있으며, 본 발명에서는 일례로 상기 표면 저항은 표면저항 측정기 (MCP-HT450, Hiresta)를 이용하여 측정하였으며, 상기 투과율은 측정기(NDH5000W, Nippon Denshoku Kogyo)를 이용해 측정하였다.
상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따르면 카본나노튜브가 분산된 열가소성 수지 복합재층의 두께를 얇게 하여 제조 비용을 최소화하면서도 전도성과 투명성을 유지할 수 있는 대전방지성 다층 필름을 제조할 수 있다. 본 발명의 대전방지성 다층 필름은 투명 또는 반투명 대전필름을 사용하는 각종 반도체 등 전기/전자 부품의 포장재나 디스플레이 소재 등으로 널리 사용될 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상 세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.
여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.
본 발명의 실시예 및 제조예에서 사용한 구성 성분의 세부 사양은 다음과 같다.
1) 열가소성 수지
열가소성 수지(A)로서 폴리카보네이트 수지이고 수지의 MI가 15인 Chimei-Asahi의 Wonderlite PC-110을 사용하여 열가소성 수지층(기판층)을 제조하였다.
2) 카본나노튜브가 분산된 열가소성 수지 복합재
카본나노튜브로서 다층나노튜브이고 평균 섬유길이가 1.5㎛인 Nanocyl의 CN-7000을 사용하였고, 카본나노튜브의 분산시 사용하는 열가소성 수지로서 폴리카보네이트 수지인 Teijin의 L-1225wx 또는 Chimei-Asahi의 Wonderlite PC-110를 사용하였다.
제조예 : 카본나노튜브가 분산된 열가소성 수지 복합재의 제조
제조예 1-1: 복합재 B1
카본나노튜브의 분산시 사용하는 열가소성 수지로서는 폴리카보네이트 수지인 Teijin의 L-1225wx를 사용하였다. 폴리카보네이트 수지에 카본나노튜브의 함량 이 총 복합재의 2wt% 되게 혼합하여 2축 압출기에 투입하고 온도 280℃로 용융 혼련하였다. 제조된 복합재의 MI는 23 이었다.
제조예 1-2: 복합재 B2
카본나노튜브를 3wt% 혼합한 것을 제외하고는 제조예 1-1과 같은 방법으로 카본나노튜브가 분산된 열가소성 수지 복합재를 제조하였다. 제조된 복합재의 MI는 19 이었다.
제조예 1-3: 복합재 B3
카본나노튜브를 1wt% 혼합한 것을 제외하고는 제조예 1-1과 같은 방법으로 카본나노튜브가 분산된 열가소성 수지 복합재를 제조하였다. 제조된 복합재의 MI는 25 이었다.
제조예 1-4: 복합재 B4
카본나노튜브의 분산시 사용하는 열가소성 수지로서 폴리카보네이트 수지인 Chimei-Asahi의 Wonderlite PC-110을 사용하였다. 카본나노튜브를 3 wt% 혼합한 것을 제외하고는 제조예 1-1과 같은 방법으로 카본나노튜브가 분산된 열가소성 수지 복합재를 제조하였다. 제조된 복합재의 MI는 10 이었다.
제조예 1-5: 복합재 B5
카본나노튜브를 16wt% 혼합한 것을 제외하고는 제조예 1-1과 같은 방법으로 카본나노튜브가 분산된 열가소성 수지 복합재를 제조하였다. 제조된 복합재의 MI는 18 이었다.
실시예 1
기판층의 열가소성 수지는 직경 65 mm, L/D=36의 1축 압출기를 이용하고 압출기 실린더의 온도를 280℃로 하여 용융하였다. 피복층의 카본나노튜브가 분산된 열가소성 수지 복합재로서 복합재 B1을 사용하였으며, 직경 40 mm, L/D=36의 1축 압출기를 이용하고 압출기 실린더의 온도를 270℃로 하여 용융하였다. 두 수지는 피드 블록 (feed block)을 통하여 적층되어 T-다이 (T-die)로 토출된다. 필름의 제조방법은 도 1에 나타내었다. 필름은 A/B의 2층으로 구성되었으며 제조된 각 필름의 총 두께, 피복층의 두께 및 필름의 특성을 표 1에 나타내었다. 피복층의 두께는 주사전자현미경을 이용하여 도 4와 같이 측정하였다.
실시예 2
필름을 A/B/A 의 3층 type으로 제조한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 필름을 제조하였다. 필름을 제조하는 방법은 도 2에 나타내었으며, 제조된 필름의 두께 및 필름의 특성을 표 1에 나타내었다.
실시예 3-6
피복층으로 복합재 B2를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 필름을 제조하였다. 제조된 필름의 두께 및 필름의 특성을 표 1에 나타내었다. 피복층으로 복합재 B2를 사용한 필름에 대한 투과율과 표면장력의 변화를 도 3에 나타내었다.
비교예 1
카본나노튜브가 분산된 열가소성 수지 복합재(복합재 B1)만 압출하여 단층 필름을 제조한 것을 제외하고는 실시예1과 동일하게 필름을 제조하였다. 제조된 필름의 두께 및 필름의 특성을 표 1에 나타내었다.
비교예 2
피복층으로 복합재 B3를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 필름을 제조하였다. 제조된 필름의 총두께, 피복층의 두께 및 필름의 특성을 표 1에 나타내었다. 필름의 표면저항은 사용된 저항계의 측정범위를 넘어서는 것으로 확인되었다.
비교예 3
피복층의 두께를 15 ㎛로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 필름을 제조하였다. 제조된 필름의 총 두께, 피복층의 두께 및 필름의 특성을 표 1에 나타내었다.
비교예 4
피복층으로 복합재 B4를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 필름을 제조하였다. 피복층은 필름의 말단부까지 균일하게 형성되지 못하고 중앙부의 두께가 높게 형성되었다. 또한 필름의 외관에 샤크 스킨이 발생한 것을 확인하였다.
비교예 5
피복층으로 복합재 B5를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 필름을 제조하였다. 복합재층이 적층된 표면에 이물이 발생하였으며 이물은 카본나노튜브가 분산되지 못하고 응집되어 있는 것에 기인하였음을 확인하였다. 이물 분석 결과를 도 5에 나타내었다.
Figure 112007094525488-pat00002
<물성 평가 방법>
· MI : 250℃에서 10 kgf으로 10 분간 밀어낸 수지의 양을 g의 단위로 표시하였다.
· 표면 저항 : 표면저항 측정기 (MCP-HT450, Hiresta)를 이용하여 표면 저항을 측정하였다.
· 투과도 : 헤이즈 및 투과도 측정기(NDH5000W, Nippon Denshoku Kogyo)를 이용해 측정하였다.
·표면 이물, 필름 두께 : 주사전자현미경 (S-4800, Hitachi)를 이용하여 측정하였다.
상기 표 1에서 확인되는 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1 내지 6의 필름은 1011 Ω/sq 이하의 표면저항을 가져 우수한 대전방지성 및 10% 이상의 투과율을 가짐을 알 수 있다.
구체적으로, 비교예에 비하여 피복층 두께가 얇은 실시예 1 내지 6은 표면저항 및 외관이 바람직하고 투과율에 있어서도 10% 이상의 투과도를 보여주었다.
반면, 기판층없이 32.1 nm의 두꺼운 피복층을 가지는 비교예 1의 단층 필름의 경우 표면저항은 바람직한 범위이나 투과율이 만족스럽지 못하다.
탄소나노튜브 함량이 1wt%인 피복층을 가지는 비교예 2의 경우는 낮은 탄소나노튜브 함량으로 표면저항값이 측정할 수 있는 범위를 넘어섰고, 또한 상대적으로 두꺼운 피복층 두께로 인하여 투과도가 낮아졌다.
폴리카보네이트 수지인 Chimei-Asahi의 Wonderlite PC-110을 사용하여 제조된 MI 10의 값을 가지는 복합재로부터 형성된 비교예 4의 경우는 피복층이 말단부까지 균일하게 형성되지 못하고, 중앙부의 두께가 높게 형성되었으며 외관에도 샤크 스킨이 발생하였다.
탄소나노튜브 함량이 16wt%이며 0.5nm 두께의 피복층을 가지는 비교예 5의 경우는 투명도는 높았으나, 높은 탄소나노튜브함량으로 인하여 탄소나노튜브가 분산되지 못하고 응집되어 있다(도 5 참조).
결론적으로, 본 발명의 형태로 필름을 제조하면 별도의 코팅 공정 없이 필름 압출 공정에서 카본나노튜브 복합재를 기판층에 적층하기 때문에, 카본나노튜브 사용량을 최소화하면서도 충분한 대전방지성을 확보하고 카본나노튜브와 열가소성 수지 복합재의 장점을 그대로 유지하는 대전방지성 다층 필름을 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 피드블럭 내 수지 용융체 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 피드블럭 내 수지 용융체 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 실시예 3, 4, 5, 6에 따른 필름에 있어서 투과율에 따른 저항변화를 그래프로 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 실시예 2로부터 제조된 필름의 단면을 분석한 그림이다.
도 5는 본 발명의 비교예 5로부터 제조된 필름의 표면 이물을 분석한 그림이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
1. 열가소성 수지층
2. 열가소성 수지와 카본나노튜브 복합재층
3. 피드 블록 (Feed block)
4. T-다이 (T-die)
1a. 열가소성 수지가 통과하는 유로
2a. 카본나노튜브가 분산된 열가소성 수지 복합재가 통과하는 유로

Claims (11)

  1. 기판층으로서의 열가소성 수지층(A) 및 상기 열가소성 수지층(A)의 적어도 한 면에, 열가소성 수지에 카본나노튜브가 분산된 열가소성 수지 복합재층(B)이 피복층으로서 적층된 다층 필름으로서, 상기 카본나노튜브는 상기 열가소성 수지 복합재층(B) 총 중량의 1.2wt%이상 15wt%미만으로 분산되고, 상기 다층 필름의 표면저항이 1011 Ω/sq 이하이고, 투과율이 10 % 이상인 대전방지성 다층 필름.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 카본나노튜브가 분산된 열가소성 수지 복합재층(B)은 15㎛ 이하의 두께를 가지는, 대전방지성 다층 필름.
  4. 제1항에 있어서, 상기 카본나노튜브가 분산된 열가소성 수지 복합재층(B)의 멜트 인덱스 (melt index, MI)는 열가소성 수지층(A)의 멜트 인덱스의 0.8 ~ 3배인 대전방지성 다층 필름.
  5. 제1항에 있어서, 상기 열가소성 수지는 폴리카보네이트 수지, 폴리올레핀 수지, 스티렌계 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리우레탄 수지, 아크릴 수지 및 에틸렌 아크릴산 공중합체 수지로 구성되는 군으로부터 선택되는 하나 이상인, 대전방지성 다층 필름.
  6. 기판층으로서의 열가소성 수지층(A) 및 상기 열가소성 수지층(A)의 적어도 한 면에, 열가소성 수지에 카본나노튜브가 분산된 열가소성 수지 복합재층(B)이 피복층으로서 적층된 다층 필름을 제조하는데 있어서, 상기 카본나노튜브는 상기 열가소성 수지 복합재층(B) 총 중량의 1.2wt%이상 15wt%미만으로 분산시키고, 상기 다층 필름의 표면저항이 1011 Ω/sq 이하이고, 투과율이 10 % 이상인 대전방지성 다층 필름의 제조방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 열가소성 수지층(A) 및 카본나노튜브가 분산된 열가소성 수지 복합재층(B)의 적층은 공압출 성형에 의하여 이루어지는, 대전방지성 다층 필름의 제조방법.
  8. 삭제
  9. 제6항에 있어서, 상기 카본나노튜브가 분산된 열가소성 수지 복합재층(B)은 15 ㎛이하의 두께를 가지는 층으로 형성되는, 대전방지성 다층 필름의 제조방법.
  10. 제6항에 있어서, 상기 카본나노튜브가 분산된 열가소성 수지 복합재층(B)의 멜트 인덱스 (melt index, MI)는 열가소성 수지층(A)의 멜트 인덱스의 0.8 ~ 3배인 대전방지성 다층 필름의 제조방법.
  11. 제6항에 있어서, 상기 열가소성 수지는 폴리카보네이트 수지, 폴리올레핀 수지, 스티렌계 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리우레탄 수지, 아크릴 수지 및 에틸렌 아크릴산 공중합체 수지로 구성되는 군으로부터 선택되는 하나 이상인, 대전방지성 다층 필름의 제조방법.
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