KR100951697B1 - 은 나노 메탈이 함유된 금속 도금층용 잉크 및 그 잉크의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 선택적 금속 도금층용 잉크는, 금속의 직접적인 도금이 어려운 플라스틱 소재의 베이스 부재의 표면에 선택적으로 금속을 도금하기 위한 전처리 물질로서, 아크릴로니트릴(acrylonitrile), 폴리스티렌(poly styrene), 사이클로헥사논(cyclo hexanon), 브틸아세테이트(butyl acetate), 에틸셀루솔브(ethyl cellusolve), 톨루엔(toluene)을 포함하며, 은 나노 메탈 입자를 더 포함한 것을 특징으로 한다.

Description

은 나노 메탈이 함유된 금속 도금층용 잉크 및 그 잉크의 제조방법{Ink including nano silver particle for selective metal plating and manufacturing method thereof}

본 발명은 플라스틱과 금속재질의 서로 다른 이질(異質)의 재질을 도금할 때 원하는 부분에 도금이 가능하도록 한 도금정착잉크에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 플라스틱 베이스 부재와 부착력이 향상된 선택적 금속 도금층용 잉크 및 그 잉크의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 각종 전기, 전자기기의 경량화와 소형화 설계를 위하여 수지소재(플라스틱)가 널리 이용되고 있는 바, 일예로 휴대폰의 내장형 안테나인 인테나의 경우에도 내충격성과 내후성이 양호한 PC(폴리카보네이트) 소재로 성형된 몸체의 일면에 무선 송수신을 위한 패턴(루프)을 형성한 구조를 지닌다.

종래의 경우 소정의 패턴으로 성형된 금속편을 수지 몸체에 열융착하는 방식이 보편적이었으나 패턴의 불균일한 밀착력에 의하여 금속편과 수지 몸체가 일부 분리되는 등의 불량 소지가 많았고, 또 무선송신이나 전자파 차폐 등의 중요한 물성이 장기간 유지되지 못하는 결점이 있었다. 이러한 이유에서 부도체 상에 도전성 패턴을 형성하는 방식에 있어서 물성변화가 적은 무전해 도금(electroless plating)이 선호된다. 무전해 도금은 금속 이온이 있는 용액 중의 환원제에 의해서 물건 위에 금속이 환원 석출되는 방식이며, 이온화 경향에 의한 치환도금(immersion plating)과는 구별하고 있다.

일예로, 한국공개특허 번호 제10-2005-0122000호에 의하면 “폴리카보네이트 성분이 함유된 수지의 무전해 도금을 위한 전처리방법”이 개시되는데, 이는 표면을 부풀린 후 그 부풀린 표면을 제거하여 에칭(etching)하는 방법을 제안하고 있으나 공정이 제법 복잡하고 안정적 물성을 확보하기에 다소 미흡한 점이 있다.

또한, 한국등록특허 번호 제10-0552529호의 “무선휴대단말기에 사용되는 안테나 제조방법”에 의하면 『무선휴대단말기에 사용되는 안테나에 있어서 무선휴대단말기의 내부에 내장되는 폴리카보네이트 및 폴리카보네이트가 함유된 합성수지로 제조되는 내장 안테나 블럭과 상기 안테나 블럭의 외면에 도금되는 안테나 루프로 구성되어 단말기의 부피를 줄이고, 내구성이 강한 안테나 제조방법』이 개시된다. 그 세부적 구성의 요지에 있어서, 안테나 블록을 에칭(etching)하고 이를 중화처리한 후, 예비 침적하여 극성을 부여하고, 극성이 부여된 내장 안테나 블록의 표면을 활성 처리하여 전처리하고, 전 처리된 내장 안테나 블록의 표면에 무전해 동 도금층을 형성하는 과정을 거친다.

또 한국등록특허 번호 제10-0387663호의 “엔지니어링 플라스틱 상에의 도금방법”에 의하면, 『엔지니어링 플라스틱의 표면에 ABS수지 및/또는 UV경화형 도료를 분무 도포하여 프라이머 층을 형성시키고, 무전해 도금 또는 진공증착, 스퍼터 링, 이온 플레이팅 등의 건식 도금을 행함에 따라, 프라이머를 기판에 도포 후 무전해 도금하여 지금까지 무전해 도금 및 전기 도금이 어려운 엔지니어링 플라스틱의 도금특성을 향상하는 방법』이 개시되어 있다.

이와 같이 폴리카보네이트(PC)와 같이 직접적인 도금이 어려운 물질의 표면에 전처리하여 원하는 부위에 도금을 용이하게 하기 위한 잉크가 개발되었다.

그런데, 공지된 잉크에 의해 형성된 전처리층은 폴리카보네이트(PC)와 같은 베이스 표면에 인쇄된 잉크가 그 베이스 표면과의 접착력이 약하다. 따라서, 인쇄된 잉크 위에 도금된 금속의 부착력은 그 금속과 잉크와의 부착력보다 약한 잉크와 베이스 부재간의 부착이 파괴되면서 도금층이 베이스 부재로부터 떨어지는 문제점이 있다. 따라서 잉크와 베이스 부재간의 결합력을 향상시키기 위한 기술이 필요하게 되었다.

본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로서 폴리카보네이트와 같은 베이스 부재와 결합력이 현저하게 향상된 잉크를 제공함으로써 그 잉크층 위에 도금된 도금층의 부착력을 향상시키는 선택적 금속 도금층용 잉크 및 그 잉크의 제조방법을 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 은 나노 메탈이 함유된 선택적 금속 도금층용 잉크는, 금속의 직접적인 도금이 어려운 플라스틱 소재의 베이스 부재의 표면에 선택적으로 금속을 도금하기 위한 전처리 물질로서,

아크릴로니트릴(acrylonitrile), 폴리스티렌(poly styrene), 부타디엔(butadiene), 사이클로헥사논(cyclo hexanon), 브틸아세테이트(butyl acetate), 에틸셀루솔브(ethyl cellusolve), 톨루엔(toluene), 엠피놀을 포함하며,

은 나노 메탈 입자를 더 포함한 점에 특징이 있다.

상기의 잉크를 제조하는 방법으로서,

아크릴로니트릴(acrylonitrile) 100g중에 대하여 폴리스티렌(poly styrene) 40g중 내지 60 g중과, 부타디엔 40g중 내지 60g중이 첨가된 제1조성물을 제조하는 제1조성물 제조단계;

사이클로헥사논(cyclo hexanon) 100 중량부에 대하여 브틸아세테이트(butyl acetate) 40 중량부와, 에틸셀루솔브(ethyl cellusolve) 40 중량부와, 톨루 엔(toluene) 20 중량부가 첨가된 제2조성물을 제조하는 제2조성물 제조단계;

상기 제1조성물과 상기 제2조성물을 6:4 비율로 혼합한 혼합액에 은 나노 메탈 40g중 및 엠피놀 20g중을 혼합하는 은 나노 메탈 첨가단계; 및

상기 은 나노 메탈 첨가단계를 거친 용액을 30℃ 내지 50℃로 가열하면서 4 내지 5 시간 교반하여 잉크 조성물을 얻는 가열교반 단계를 포함한 점에 특징이 있다.

상기의 방법에 의해 제조된 잉크의 조성을 가지는 것이 더욱 바람직하다.

본 발명에 따른 선택적 금속 도금층용 잉크 및 그 제조방법은 금속의 직접적인 도금이 어려운 엔지니어링 플라스틱과 같은 베이스 부재와의 결합력이 첨가된 은나노 메탈과 엠피놀이 화학적 반응을 일으켜 베이스 표면에 녹아 붙음으로써 종래보다 현저하게 향상됨으로써 그 잉크층에 도금된 금속 도금층의 부착력을 향상시키는 효과를 제공한다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 일 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 잉크의 제조방법의 공정도이다. 도 2는 본 발명에 따른 잉크를 사용하여 전기도금을 행한 도금층과 종래의 잉크를 사용하여 전기도금을 행한 도금층의 밀착력 시험결과를 비교하여 보여주는 사진이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 은 나노 메탈 이 함유된 선택적 금속 도금층용 잉크는, 금속의 직접적인 도금이 어려운 플라스틱 소재의 베이스 부재의 표면에 선택적으로 금속을 도금하기 위한 전처리 물질로 사용되는 것이다.

상기 잉크는 아크릴로니트릴(acrylonitrile), 폴리스티렌(poly styrene), 부타디엔(butadiene), 사이클로헥사논(cyclo hexanon), 브틸아세테이트(butyl acetate), 에틸셀루솔브(ethyl cellusolve), 톨루엔(toluene), 엠피놀을 포함하며, 은 나노 메탈 입자를 더 포함한 점에 특징이 있다. 상기 은 나노 메탈은 예컨대 폴리카보네이트(PC)와 같은 엔지니어링 플라스틱을 베이스로 하여 그 베이스 위에 특정한 패턴으로 금속 도금층을 형성하고자 할 때 전처리 물질로서 스크린 인쇄 등의 방식에 의해 베이스 표면에 인쇄되는 잉크에 포함되어 있다. 상기 은 나노 메탈은 베이스 표면에 인쇄된 후에 70℃ 내지 80℃ 정도의 온도에서 60분 내지 70분 동안 열처리 과정을 거치게 된다. 이 과정은 일반적으로 오븐 내에서 행해진다. 이러한 열처리 과정에서 상기 은 나노 메탈은 상기 엠피놀과 화학적 반응을 일으켜서 상기 베이스 표면을 일부 녹임으로써 상기 잉크가 베이스 표면에 부착되는 부착력이 증가하게 된다.

따라서, 종래의 잉크에 비하여 베이스와의 부착력이 현저하게 증가하므로, 궁극적으로 그 잉크 위에 도금되는 금속 도금층의 부착력이 향상되는 효과가 있다.

본 발명에 따른 잉크는 베이스와의 부착력이 향상됨에 따라 제품의 도금시에 도금층의 안정적인 반복 재현성을 보여주고 생산성이 개선되는 효과를 제공한다. 그 결과 도금제품의 품질이 향상된다.

이하에서는 본 발명에 따른 잉크의 제조방법을 더욱 구체적으로 서술하기로 한다.

본 발명에 따른 잉크의 제조방법은 제1조성물 제조단계(S1)와, 제2조성물 제조단계(S2)와, 은 나노메탈 첨가단계(S3)와, 가열교반 단계(S4)를 포함하고 있다.

상기 제1조성물 제조단계(S1)는 잉크의 주성분을 제조하는 단계이다. 상기 제1조성물 제조단계(S1)에서는 아크릴로니트릴(acrylonitrile) 100g중에 대하여 폴리스티렌(poly styrene) 40g중 내지 60g중과, 부타디엔 40g중 내지 60g중을 첨가하여 제1조성물을 제조한다.

상기 제2조성물 제조단계(S2)에서는 희석제로서 사용되는 물질을 제조하는 단계이다. 상기 제2조성물 제조단계(S2)에서는 사이클로헥사논(cyclo hexanon) 100 중량부에 대하여 브틸아세테이트(butyl acetate) 40 중량부와, 에틸셀루솔브(ethyl cellusolve) 40 중량부와, 톨루엔(toluene) 20 중량부가 첨가된 제2조성물을 제조한다.

상기 은 나노 메탈 첨가단계(S3)에서는 본 발명의 핵심적인 역할을 하는 은 나노 메탈을 첨가하는 단계이다. 상기 제1조성물과 상기 제2조성물을 6:4 비율로 혼합한다. 상기 제1조성물과 상기 제1조성물을 혼합한 혼합액에 은 나노 메탈 40g중 및 엠피놀 20g중을 혼합한다. 상기 은 나노 메탈 첨가단계(S3)에서는 1㎛ 이하의 은 나노 메탈을 첨가하는 것이 바람직하다.

상기 가열교반 단계(S4)에서는 상기 은 나노 메탈 첨가단계(S3)를 거친 용액을 30℃ 내지 50℃로 가열하면서 4 내지 5 시간 교반하여 잉크 조성물을 얻는다.

이와 같은 방법으로 제조된 잉크는 더욱 바람직한 조성비를 가짐으로써 이 잉크를 사용하여 베이스 부재에 전처리 인쇄하고 70℃ 내지 80℃로 60분 내지 70분 동안 열처리를 하면, 상기 은 나노 메탈과 엠피놀이 화학적 반응을 일으켜 베이스 표면을 일부 녹임으로써 상기 잉크와 베이스와의 부착력을 향상시키게 된다. 또한 상기 은 나노 메탈은 그 자체로도 전기 전도성이 우수하므로 도금층의 전기 전도성도 향상되는 효과가 있다.

이와 같이 제조된 잉크를 사용하여 폴리카보네이트(PC) 소재로 된 휴대폰 케이스를 베이스로 하여 그 베이스 표면에 안테나 패턴의 금속 도금층을 형성하였다.

도 2는 본 발명에 따른 잉크를 사용하여 형성한 도금층과 종래의 잉크를 사용하여 형성한 도금층의 부착강도 시험결과를 비교한 것이다. 도금층의 부착강도 시험은 일반적으로 산업 현장에서 행해지고 있는 밀착력 시험(Cross-Cutting)을 사용하였다. 밀착력 시험의 목적은 기구부품에 표면처리된 물질과 모재와의 부착력을 검증하여 소비자 사용조건에서 벗겨짐, 박리 등의 문제점이 발생하는 것을 방지고자 실시하는 것이다. 밀착력 시험방법은 밀착력 시험을 위한 부품의 표면에 칸날을 이용하여 가로X세로 1mm 간격으로 각각 11개소씩 표면처리된 막 깊이로 칼집을 낸다. 그 결과 100개의 1mmX1mm의 격자가 생성된다. 생성된 격자의 깔쭉 깔쭉한 부부분(burr)이나 이물질을 제거한다. 그리고 접착 테이프를 형성된 격자에 기포가 생기지 않도록 접착시킨다. 접착된 테이프를 격자면과 90°각도로 신속하게 잡아당긴다. 이와 같은 과정을 4~5회 반복 실시한다. 그 결과 한 격자(1mmX1mm)당 20% 이하로 떨어지면 합격으로 판정한다.

도 2를 참조하면 본 발명에 따른 잉크를 사용하여 형성된 도금층의 부착강도 가 종래의 잉크를 사용하여 형성된 도금층의 부착강도 보다 우수하다는 것을 알 수 있다.

이상, 바람직한 실시예를 들어 본 발명에 대해 설명하였으나, 본 발명이 그러한 예에 의해 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범주 내에서 다양한 형태의 실시예가 구체화될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 잉크의 제조방법의 공정도이다.

도 2는 본 발명에 따른 잉크를 사용하여 전기도금을 행한 도금층과 종래의 잉크를 사용하여 전기도금을 행한 도금층의 밀착력 시험결과를 비교하여 보여주는 사진이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

S1...제1조성물 제조단계 S2...제2조성물 제조단계

S3...은 나노메탈 첨가단계 S4...가열교반 단계

Claims (3)

1. 금속의 직접적인 도금이 어려운 플라스틱 소재의 베이스 부재의 표면에 금속을 도금하기 위한 전처리 물질로서,

   아크릴로니트릴(acrylonitrile), 폴리스티렌(poly styrene), 부타디엔(butadiene), 사이클로헥사논(cyclo hexanon), 브틸아세테이트(butyl acetate), 에틸셀루솔브(ethyl cellusolve), 톨루엔(toluene), 엠피놀을 포함하며,

   은 나노 메탈 입자를 더 포함한 것을 특징으로 하는 은 나노 메탈이 함유된 금속 도금층용 잉크.
2. 제1항에 따른 잉크를 제조하는 방법으로서,

   아크릴로니트릴(acrylonitrile) 100g중에 대하여 폴리스티렌(poly styrene) 40g중 내지 60 g중과, 부타디엔 40g중 내지 60g중이 첨가된 제1조성물을 제조하는 제1조성물 제조단계;

   사이클로헥사논(cyclo hexanon) 100 중량부에 대하여 브틸아세테이트(butyl acetate) 40 중량부와, 에틸셀루솔브(ethyl cellusolve) 40 중량부와, 톨루엔(toluene) 20 중량부가 첨가된 제2조성물을 제조하는 제2조성물 제조단계;

   상기 제1조성물과 상기 제2조성물을 6:4 비율로 혼합한 혼합액에 은 나노 메탈 40g중 및 엠피놀 20g중을 혼합하는 은 나노 메탈 첨가단계; 및

   상기 은 나노 메탈 첨가단계를 거친 용액을 30℃ 내지 50℃로 가열하면서 4 내지 5 시간 교반하여 잉크 조성물을 얻는 가열교반 단계를 포함한 것을 특징으로 하는 은 나노 메탈이 함유된 금속 도금층용 잉크의 제조방법.
3. 제2항의 제조방법에 의해 제조된 잉크.

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