KR102079457B1 - 전도성 나노 복합체가 코팅된 전자회로기판 실장용 가스켓 및 이의 제조방법 - Google Patents

전도성 나노 복합체가 코팅된 전자회로기판 실장용 가스켓 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전도성 나노 복합체가 코팅된 전자회로기판 실장용 가스켓 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 탄성체 코어; 상기 탄성체 코어에 일면 또는 양면에 형성되는 전도성 패브릭을 포함하되, 상기 전도성 패브릭은 고분자 필름 일면 또는 양면에 구리층이 형성된 금속층; 및 상기 금속층 위에 전도성 나노 복합체가 코팅된 전도성 코팅층을 포함하여 굽힘성 및 유연성을 증가시키며, 가볍고, 400℃에서 열 변형이 없으며, 구리의 부식 및 손상을 방지할 수 있는 가스켓을 제조할 수 있는 효과가 있다.

Description

전도성 나노 복합체가 코팅된 전자회로기판 실장용 가스켓 및 이의 제조방법{Gasket for mounting electronic circuit board coated with conductive nanocomposite and method for manufacturing the sam}
본 발명은 전도성 나노 복합체가 코팅된 전자회로기판 실장용 가스켓 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
전기전자 제품 및 기기의 발전, 무선 정보통신 산업의 눈부신 발전과 더불어 최근 가전제품 및 산업용 전자장치와 유/무선 정보통신기기는 더욱더 고주파화, 디지털화 되어 가고 있으며, 소형화, 경량화, 슬림화 및 회로의 고집적화가 이뤄지면서 전자파 노이즈로 인한 상호간섭 및 오작동, 쇼트 불량 등의 문제점이 점차 증가하게 되어 이러한 문제들을 해결하기 위한 여러 대책들이 강구되어 왔다.
일반적으로 사용되고 있는 종래의 전자회로기판 표면 실장 소자(Surface Mount Device;SMD) 가스켓은 전기전도성 패브릭을 전기절연성 실리콘, 고무 및 우레탄 폼과 같은 탄성체 코어에 감싼 형태의 전기전도성 패브릭 가스켓인데, 여기에 사용된 전기전도성 패브릭은 폴리이미드, 폴리우레탄, 폴리에스터 패브릭나 나일론에 니켈, 구리, 은 또는 금으로 무전해 도금하여 전기전도성 패브릭을 제조(도 1)하기 때문에 도금된 원단, 도금 표면의 내산화성 및 내약품성이 약하여 표면이 쉽게 산화되며, 원단 재단시 올 풀림 및 버(Burr)가 발생되고 도금된 금속입자가 이탈 즉, 섬유 및 금속 가루가 날리는 등의 단점들이 있어왔다.
또한, 전자기기의 고집적화로 인해 전자기기 내부의 열이 증가함에 따라 전자기기 부품의 내부 부식 및 가스켓에 사용된 전도전도성 패브릭에서의 접착력 약화가 발생하는 문제점이 있어왔다.
따라서, 전자회로기판 표면 실장용 가스켓의 내부식성 향상 및 표면 실장 후 높은 접착력, 열적 내구성이 우수한 가스켓에 대한 연구가 필요한 실정이다.
1. 대한민국 공개특허 제10-2009-0057502호
본 발명의 목적은 구리층의 내부식성 향상 및 열적 내구성이 우수한 전도성 나노 복합체가 코팅된 가스켓 및 이의 제조방법을 제공하는 데에 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 구리층과 전도성 나노 복합체의 접착력을 향상시킨 가스켓 및 이의 제조방법을 제공하는 데에 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 탄성체 코어; 상기 탄성체 코어에 일면 또는 양면에 형성되는 전도성 패브릭을 포함하되, 상기 전도성 패브릭은 고분자 필름 일면 또는 양면에 구리층이 형성된 금속층; 및 상기 금속층 위에 전도성 나노 복합체가 코팅된 전도성 코팅층을 포함하는 것을 특징으로 하는 전도성 나노 복합체가 코팅된 가스켓을 제공한다.
또한, 본 발명은 극성 유기용매와 다중벽 탄소나노튜브(MWCNT)를 혼합하여 분산용액을 제조하는 단계; 상기 분산용액을 폴리아믹산(PAA)과 혼합하여 MWCNT-PAA 전도성 나노 복합체를 제조하는 단계; 상기 MWCNT-PAA 전도성 나노 복합체를 구리 금속층이 형성된 기재에 코팅하는 단계; 70 ~ 100℃에서 60 ~ 180분간 소프트 베이킹(soft baking) 처리하는 단계; 및 150 ~ 350℃에서 60 ~ 180분간 하드 베이킹(hard baking) 처리하는 단계를 포함하는 전도성 나노 복합체가 코팅된 가스켓의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따른 MWCNT-PAA 전도성 나노 복합체의 코팅으로 가스켓을 제조하는 방법은 기존 구리의 부식 및 손상을 방지하기 위해 사용되고 있는 니켈, 주석 및 금 등을 도금 또는 증착하는 방법 대비 가격 경쟁력을 확보할 수 있으며, 제조방법이 간단한 효과가 있다.
또한, 발명에 따른 MWCNT-PAA 전도성 나노 복합체의 코팅 후 열처리를 통하여 폴리이미드화 시킴으로써 굽힘성 및 유연성이 증대되어 적용되는 기재의 형태와 크기에 구속받지 않으며, 가볍고, 400℃에서 열 변형이 없으며, 고온고습 및 염수분무 상황에서 물리적·화학적 변화가 없어 구리층의 부식 방지의 효과가 있다.
또한, 요철 및 요철과 유기막을 가진 구리층을 형성하여 MWCNT-PAA 전도성 나노 복합체의 접착력을 향상시킬 수 있다.
또한, MWCNT의 함량을 쉽게 조절할 수 있어서 기존의 니켈, 주석 및 금 등을 이용하는 것보다 면저항 값 및 전기 저항값의 조절이 용이하므로 다양한 용도에 응용 가능하다.
도 1은 종래의 전기 전도성 패브릭 가스켓을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 MWCNT-PAA 전도성 나노복합체가 코팅된 MWCNT-PI 필름의 제조방법을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 표면 요철 및 유기막을 형성시킨 Cu 층에 MWCNT-PI 전도성 층이 코팅된 가스켓을 나타낸 도면이다.
도 4는 (a)PAA 수용액, (b)85℃에서 150분동안 소프트 베이킹한 후, (c)250℃에서 60분동안 하드 베이킹한 후의 FT-IR 스펙트럼을 나타낸 도면이다.
도 5는 PAA와 PI에서 FT-IR 피크 배치를 나타낸 도면이다.
도 6은 250℃에서 60분동안 하드 베이킹한 후의 FT-IR 스펙트럼을 나타낸 것으로, (a)PI, (b)PI/1wt% MWCNT, (c)PI/5wt% MWCNT, (d)PI/10wt% MWCNT을 나타낸 도면이다.
도 7은 TGA 커브를 나타낸 것으로, PI, PI/1wt% MWCNT, PI/5wt% MWCNT, PI/10wt% MWCNT를 나타낸 도면이다.
도 8은 DTG 커브를 나타낸 것으로, PI, PI/1wt% MWCNT, PI/5wt% MWCNT, PI/10wt% MWCNT를 나타낸 도면이다.
이하에서는 본 발명을 구체적으로 설명한다.
본 발명자들은 다중벽 탄소나노튜브(MWCNT)와 PMDA-ODA(Poly(pyromellitic dianhydride-co-4,4′-oxydianiline)의 폴리아믹산(PAA)을 이용하여 전도성 나노 복합체를 합성하고, 이를 가스켓의 구리층에 코팅하고 열처리를 통해 폴리이미드화 시킴으로써 가스켓의 굽힘성 및 유연성을 증가 시켰으며, 가볍고, 400℃에서 열 변형이 없으며, 구리의 부식 및 손상을 방지할 수 있음을 밝혀내어 본 발명을 완성하였다.
본 발명은 탄성체 코어; 상기 탄성체 코어에 일면 또는 양면에 형성되는 전도성 패브릭을 포함하되, 상기 전도성 패브릭은 고분자 필름 일면 또는 양면에 구리층이 형성된 금속층; 및 상기 금속층 위에 전도성 나노 복합체가 코팅된 전도성 코팅층을 포함하는 것을 특징으로 하는 전도성 나노 복합체가 코팅된 가스켓을 제공한다.
이때, 상기 탄성체 코어는 실리콘, 고무 및 우레탄 폼 중에서 어느 하나 이상 선택되며, 상기 고분자 필름은 폴리이미드, 폴리우레탄, 폴리에스터 및 나일론 중에서 어느 하나 이상 선택되고, 상기 구리층은 무전해 또는 전해 습식 도금 및 구리박(Copper foil)을 접합하여 형성할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 전도성 나노 복합체를 구리 표면에 코팅할 때 접착력을 높이기 위해 상기 구리층은 요철을 형성하거나 요철과 유기막을 동시에 형성할 수 있는데, 금속 연마제 분말을 분사시키는 제트연마를 하거나, 브러쉬 및 요철드럼으로 처리하여 요철이 형성된 구리층을 형성하거나, 무기산, 산화제, 구리착화물 혼합 용액을 분사(spray) 또는 침적(dip) 처리하는 화학연마를 통해 요철 및 유기막이 형성된 구리층을 형성할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 화학연마에서 무기산은 질산, 황산 및 염산 중에서 어느 하나 이상 선택되며, 산화제는 과산화수소수, 구리착화합물은 테트라졸류, 이미다졸류, 트리아졸류 중에서 어느 하나 이상 선택되며, 상기 테트라졸류는 1H-테트라졸, 5-아미노-1H-테트라졸, 5-메틸-1H-테트라졸, 5-페닐-1H-테트라졸, 5-메르캅토-1H-테트라졸 및 이의 화합물이 사용되고, 이미다졸류는 2-에틸이미다졸, 2-메틸이미다졸, 2-에틸-4-메틸이미다졸, 2-페닐이미다졸, 벤조이미다졸 및 이의 화합물이 사용되며, 트리아졸류는 벤조트리아졸, 벤조트리아졸 나트륨 톨릴트리아졸, 톨리트리아졸 나트륨 및 그 화합물이 사용될 수 있다. 상기 무기산-산화제-구리착화합물을 일정 비율로 혼합하여 사용할 수 있는데, 무기산 중 질산 및 황산은 각각 1 ～ 20 wt% 비율로 혼합 또는 단독으로 사용하고, 무기산 중 염산은 상기 무기산 투입량 대비 0.0001 ~ 1 wt%, 산화제인 과산화수소수는 1 ～ 15 wt%, 구리착화합물인 아졸류 화합물은 0.1 ～ 10 wt% 비율로 혼합 또는 단독으로 사용할 수 있다.
상기 화학적 연마처리로 구리 표면에 미세한 요철과 유기막이 동시에 형성될 수 있는데, 상기 유기막은 구리착화합물인 아졸류 화합물에서 유래되는 아미노기를 포함하는 화합물이며, 구리 표면의 부식방지(anti-corrosion) 기능과 전도성 나노 복합체와의 화학적 접착력 증진을 위한 프라이머(primer) 효과를 낼 수 있다.
또한, 상기 전도성 코팅층은 다중벽 탄소나노튜브(MWCNT)와 PMDA-ODA(Poly(pyromellitic dianhydride-co-4,4′-oxydianiline)의 폴리아믹산(PAA) 및 극성 용매를 혼합한 전도성 나노 복합체를 코팅할 수 있다.
이때, 상기 MWCNT는 전처리를 거치지 않고 바로 사용할 수 있으며, 전도성 나노 복합체 내에서 분산성 및 결합성을 높이기 위해 MWCNT의 표면을 카르복실기(-COOH), 아미노기(-NH2) 등으로 개질한 것을 사용할 수도 있다.
또한, 상기 극성 용매는 N-methylpyrrolidone(NMP), N, N’-dimethylformamide(DMF) 및 N, N’-dimethylacetamide(DMAc) 중에서 어느 하나 이상 선택될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 본 발명은 극성 유기용매와 다중벽 탄소나노튜브(MWCNT)를 혼합하여 분산용액을 제조하는 단계; 상기 분산용액을 폴리아믹산(PAA)과 혼합하여 MWCNT-PAA 전도성 나노 복합체를 제조하는 단계; 상기 MWCNT-PAA 전도성 나노 복합체를 구리 금속층이 형성된 기재에 코팅하는 단계; 70 ~ 100℃에서 60 ~ 180분간 소프트 베이킹(soft baking) 처리하는 단계; 및 150 ~ 350℃에서 60 ~ 180분간 하드 베이킹(hard baking) 처리하는 단계를 포함하는 전도성 나노 복합체가 코팅된 가스켓의 제조방법을 제공한다.
이때, 상기 조건을 벗어나게 되면 본 발명에 따른 폴리이미드가 형성된 전도성 나노 복합체가 제대로 형성되지 않아, 금속층의 부식 방지, 열적 안정성 및 유연성의 효과가 발생되지 않는 문제가 야기될 수 있다.
또한, 상기 구리층은 무전해 또는 전해 습식 도금 및 구리박(Copper foil)을 접합하여 형성할 수 있으며, 금속 연마제 분말을 분사시키는 제트연마를 하거나, 브러쉬 및 요철드럼으로 처리하여 요철이 형성된 구리층을 형성하거나, 무기산, 산화제, 구리착화물 혼합 용액을 분사(spray) 또는 침적(dip) 시켜 요철 및 유기막이 형성된 구리층을 형성할 수도 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
이때, 상기 무기산은 질산, 황산 및 염산 중에서 어느 하나 이상 선택되며, 상기 산화제는 과산화수소수이고, 상기 구리착화물은 테트라졸류, 이미다졸류 및 트리아졸류 중에서 어느 하나 이상 선택될 수 있다.
또한, 상기 MWCNT-PAA 전도성 나노 복합체를 구리 금속층에 코팅하는 방법은 컨베이어 또는 롤투롤 라인에서 자동 이송시키면서 스프레이(spray), 바코터(bar coater), 침지(dip) 및 슬릿 다이(slit die) 코팅법 등을 이용하여 코팅 처리 할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명할 것이다.
<제조예 1> MWCNT-PAA 전도성 나노 복합체의 제조
다중벽 탄소나노튜브(Multi-walled carbon nanotube;MWCNT, NC7000)는 나노씰(Nanocyl)에서 구매하였으며, PMDA-ODA(Poly(pyromellitic dianhydride-co-4,4′-oxydianiline)의 폴리아믹산(Poly-amic acid;PAA) 및 N-methylpyrrolidone(NMP)는 씨그마 알드리치로부터 구매하였다.
극성 유기용매 N-methylpyrrolidone(NMP)와 MWCNT를 혼합하여 온도를 30 ℃ 이하로 유지한 상태에서 호모게나이저로 24,000 rpm으로 1시간 처리 후, 혼(horn) 타입의 초음파 파쇄기를 이용하여 700 W, 20 kHz 조건에서 1시간 동안 처리하여 MWCNT 분산용액을 제조하였다. 그 후, 상기 분산용액을 폴리아믹산(PAA)과 혼합하여 온도를 30 ℃ 이하로 유지한 상태에서 호모게나이저를 사용하여 24,000 rpm으로 1시간 동안 처리한 후 혼(horn) 타입의 초음파 파쇄기를 이용하여 700 W, 20 kHz, 조건에서 1시간 동안 처리한 후 배쓰(bath)타입의 초음파 기기를 사용하여 온도 30 ℃ 이하로 유지한 상태에서 850 W, 60 Hz의 조건으로 초음파를 24시간 처리하여 전도성 나노 복합체를 제조하였다(도 2).
<제조예 2> 화학연마제 제조 및 구리층에 대한 표면 요철 형성
화학연마제는 무기산 중 질산(65%) 1 wt%, 황산(95%) 10 wt%, 염산(35%)은 황산 투입량 대비 0.01 wt%, 산화제인 과산화수소수는 5 wt%, 구리착화합물인 아졸류 화합물중 5-아미노-1H-테트라졸을 1 wt%, 나머지는 순수(DI water)를 이용하여 밸런스(balance)를 맞추어 제조하였다.
기계적인 방법으로 브러쉬 또는 요철드럼으로 30초간 처리한 후 제조된 화학연마제를 이용하여 온도 30 ℃, 분사 압력 0.1 Mpa, 처리시간 1분의 조건으로 구리층 표면을 화학적으로 처리한 후 순수로 충분히 세척을 진행하여 요철과 유기막을 형성 시켰다.
<실시예 1>
구리(Cu)층을 포함하는 표면실장 소자(Surface Mount Device;SMD) 가스켓에 전도성 폴리이미드 필름을 코팅하여 정전기 제어 및 전자파 차폐 등의 용도로 사용하기 위하여 상기 제조예 1에서 MWCNT를 1wt% 첨가한 전도성 나노 복합체를 유리기판에 닥터블레이드(doctor blade)법으로 코팅한 후, 85 ℃에서 150분간 소프트 베이킹(soft baking) 처리하고, 용매 제거 후 250 ℃에서 60분 동안 하드 베이킹(hard baking) 처리를 하여 MWCNT-PI 전도성 층(이하 'PI/MWCNT(1%)')을 제조하였다(도 2).
<실시예 2>
상기 제조예 1에서 MWCNT를 5wt% 첨가한 전도성 나노 복합체를 이용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 조건으로 MWCNT-PI 전도성 층(이하 'PI/MWCNT(5%)')을 제조하였다.
<실시예 3>
상기 제조예 1에서 MWCNT를 10wt% 첨가한 전도성 나노 복합체를 이용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 조건으로 MWCNT-PI 전도성 층(이하 'PI/MWCNT(10%)')을 제조하였다.
<실시예 4>
상기 제조예 2에서 표면 요철 및 유기막을 형성시킨 Cu 층이 형성된 기판을 이용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 조건으로 Cu 층을 포함하는 표면 실장 소자(Surface Mount Device;SMD) 가스켓을 제조하였다. 가스켓은 실리콘 코어층, Cu가 도금된 전도성 패브릭층(폴리이미드 필름에 Cu 도금) 및 MWCNT-PI 전도성 층('PI/MWCNT(1%)')으로 구성되어 있다(도 3).
<실시예 5>
상기 제조예 2에서 표면 요철 및 유기막을 형성시킨 Cu 층이 형성된 기판을 이용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 2와 동일한 조건으로 Cu 층을 포함하는 표면 실장 소자(Surface Mount Device;SMD) 가스켓을 제조히였다. 가스켓은 실리콘 코어층, Cu가 도금된 전도성 패브릭층(폴리이미드 필름에 Cu 도금) 및 전도성 MWCNT-PI 전도성 층('PI/MWCNT(5%)')으로 구성되어 있다.
<실시예 6>
상기 제조예 2에서 표면 요철 및 유기막을 형성시킨 Cu 층이 형성된 기판을 이용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 3과 동일한 조건으로 Cu 층을 포함하는 표면 실장 소자(Surface Mount Device;SMD) 가스켓을 제조히였다. 가스켓은 실리콘 코어층, Cu가 도금된 전도성 패브릭층(폴리이미드 필름에 Cu 도금) 및 전도성 MWCNT-PI 전도성 층('PI/MWCNT(10%)')으로 구성되어 있다.
<비교예 1>
상기 제조예 1에서 MWCNT를 첨가하지 않은 전도성 나노 복합체를 이용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 조건으로 전도성 층(이하 'PI')을 제조하였다.
<비교예 2>
실리콘 코어층, Cu가 도금된 전도성 패브릭층(폴리이미드 필름에 Cu 도금) 및 Au/Ni층으로 구성된 일반적으로 제조되는 가스켓을 준비하였다.
<실험예 1> FT-IR 분석
본 발명의 MWCNT-PI 전도성 층의 이미드화 여부는 FT-IR(Thermo Scientific, Nicolet iS50)을 이용하여 분석되었다.
도 4에서와 같이 폴리아믹산(PAA)과 폴리이미드(PI) FT-IR 피크를 참조하여 (a)PAA 수용액과 (b)85℃에서 150분 동안 소프트 베이킹한 후, (c)250℃에서 60분 동안 하드 베이킹한 후의 FT-IR을 분석하였다.
그 결과 (a)는 1678cm-1에서 강한 용매 피크가 나타나는 것이 확인되었고, 85℃에서 150분 동안 소프트 베이킹한 후에는 용매가 제거되어 1678cm-1 피크가 사라지고, PAA 전구체 특성 피크인 1720, 1654, 1545, 1405cm-1 에서 피크가 나타나는 것이 확인되었다(도 4b, 도 5). 이 후, 250℃에서 60분 동안 하드 베이킹한 후에는 PAA에서 관찰되던 1654와 1545cm-1 피크가 사라지고, 이미드 특성 피크인 1775, 1719, 1363cm-1 피크가 나타났다(도 4c, 도 5). 이것으로 PMDA-ODA의 PAA가 이미드화 되어 PI로 변화되는 것을 확인하였다.
또한, 도 6과 같이 MWCNT의 함량이 1wt%에서 10wt%(도 6 b-d)로 증가함에 따라 PAA에서 PI로 변환되는 변환율이 낮아지는 것을 확인할 수 있었으며, 하기 표 1과 같이 1363cm-1/1498cm-1 면적비의 계산 결과, MWCNT의 함량이 증가할수록 면적비 값이 작아지는 것이 확인되었다.
Sample Area ratio(1363cm-1/1498cm-1)
PI(비교예 1) 1.530
PI/MWCNT(1%)(실시예 1) 1.510
PI/MWCNT(5%)(실시예 2) 1.440
PI/MWCNT(10%)(실시예 3) 1.424
<실험예 2> 열적 특성 분석
본 발명의 MWCNT-PI 전도성 층의 열적 안정성 평가는 TGA(Thermogravimetric analysis, SCINCO, TGA N-1000)와 시차열분석법(differential thermal analysis; DTA)을 통해 확인하였다.
TGA를 통한 열적 특성을 분석한 결과, 5%와 10% 초기 분해온도는 MWCNT의 투입량이 증가 할수록 낮아지는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 400℃에서 열 변형이 없으며, 800℃에서 잔여량이 PI(비교예 1) 보다 높았는데, 이는 MWCNT의 투입량이 증가할수록 잔류량이 더 높아짐을 확인하였다(도 7, 표 2).
또한, 시차열분석법(differential thermal analysis; DTA) 결과 MWCNT 함량이 증가할수록 최대 질량 감소 지점의 온도는 낮아지다가 MWCNT의 투입량이 증가되면 다시 높아지는 것이 확인되었다(도 8, 표 2).
Sample T5% a(℃) T10% b(℃) Tonset c(℃) DTGd(℃) wtR e(%)
PI(비교예 1) 560 603 593 627 49.05
PI/MWCNT(1%)(실시예 1) 557 598 586 620 56.37
PI/MWCNT(5%)(실시예 2) 555 589 577 621 58.96
PI/MWCNT(10%)(실시예 3) 547 575 566 628 59.17
a)5% 질량 감소에서의 온도, b)10% 질량 감소에서의 온도, c)onset 온도, d)최대 질량 감소 지점에서의 온도, e)800℃에서의 질량 % 특성.
<실험예 3> 표면 전기 저항 분석
본 발명의 MWCNT-PI 전도성 층의 표면 전기 저항 평가는 4-point probe를 통해 확인하였다.
4-point prob를 통한 표면 전기 저항을 분석한 결과, MWCNT의 투입량이 증가 할수록 전기 저항이 낮아지는 것을 확인 할 수 있었다. PI(비교예 1)에서는 전기 저항이 너무 높아서 측정이 불가 하여 부도체인 것을 확인 할 수 있었으며, 이는 MWCNT를 투입하게 되면 전기 전도성을 가지게 되며, 투입량이 증가할수록 전기 저항이 더 낮아져서 전도성이 높아짐을 확인하였다(표 3).
Sample Sheet resistance (Ω/□)
PI(비교예 1) OV.LD
PI/MWCNT(1%)(실시예 1) 10.994
PI/MWCNT(5%)(실시예 2) 2.310
PI/MWCNT(10%)(실시예 3) 0.433
<실험예 4> 염수분무시험
염수분무시험은 고내식성 코팅된 샘플의 내식성을 평가하기 위한 가장 기본적인 방법으로 부식을 가속화시킬 수 있는 조건으로 염수를 분무하고 적정온도로 유지함으로서 진행된다. 이는 표준화된 방법으로 KS D 9502에 의거하여 진행하였으며, 이 규격은 5% NaCl용액을 35℃로 분무, 챔버 내 온도는 35℃로 유지하여 내식성 실험을 진행하였다. 염수분무시험 72시간 경과 후 적청발생 면적에 따라 내식성 성능을 측정하였다.
측정내용 실시예 4 실시예 5 실시예 6 비교예 2
내식성 ◎ ◎ ◎ △
◎: 적청발생면적 - 면적의 0% 이하
○ : 적청발생면적 - 면적의 5% 이하
△ : 적청발생면적 - 면적의 15%이하
X : 적청발생면적 - 면적의 15%이상
상기 표 4에서와 같이, 실시예 4 내지 실시예 6의 내식성이 우수한 것으로 나타났다. 따라서 금속을 도금하여 내부식성을 향상시킨 비교예 2에 비해 본 발명에 따른 전도성 나노 복합체를 사용한 실시예들이 내식성에 있어 탁월한 효과가 있음을 확인할 수 있었다.
시험항목 단위 기준치 시험결과
용출 납(Pb) mg/L 0.4 이하 불검출
용출 카드뮴(Cd) mg/L 0.1 이하 불검출
용출 니켈(Ni) mg/L 0.1 이하 불검출
용출 비소(As203로서) mg/L 0.1 이하 불검출
용출 6가 크롬(Cr+6) mg/L 0.2 이하 불검출
상기 표 5는 실시예 4 내지 실시예 6의 염수분무 테스트 한 결과를 나타낸 것이다. 표 5에서 알 수 있듯이, 시간이 경과한 후에도 납, 카드뮴, 니켈, 비소 및 크롬이 검출되지 않았음을 확인할 수 있었으며, 이를 통해 본원 발명의 전도성 나노 복합체를 사용한 가스켓은 녹 또는 부식 방지에 우수한 효과가 있음을 확인할 수 있었다.
따라서 본 발명의 MWCNT-PAA 전도성 나노 복합체는 기재층에 코팅 후 열처리를 통하여 폴리이미드화 시킴으로써 전기 전도성을 부여하였고, 굽힘성 및 유연성을 증가 시켰으며, 400℃에서 열 변형이 없으며, 염수분무 상황에서 물리적·화학적 변화가 없어 구리의 부식 및 손상을 방지할 수 있음을 확인하였다.

Claims (12)

  1. 탄성체 코어;
    상기 탄성체 코어에 일면 또는 양면에 형성되는 전도성 패브릭을 포함하되,
    상기 전도성 패브릭은
    고분자 필름 일면 또는 양면에 구리층이 형성된 금속층; 및
    상기 금속층 위에 전도성 나노 복합체가 코팅된 전도성 코팅층을 포함하는 것을 특징으로 하며,
    상기 구리층은 금속 연마제 분말을 분사시키는 제트연마를 하거나, 브러쉬 및 요철드럼으로 처리하여 요철이 형성된 구리층을 형성하거나, 무기산, 산화제, 구리착화물 혼합 용액을 분사(spray) 또는 침적(dip)시켜 요철 및 유기막이 형성된 구리층을 형성하고,
    상기 전도성 코팅층은 다중벽 탄소나노튜브(MWCNT)와 PMDA-ODA(Poly(pyromellitic dianhydride-co-4,4′-oxydianiline)의 폴리아믹산(PAA) 및 극성 용매를 혼합한 전도성 나노 복합체를 코팅한 후 열처리하여 탄소나노튜브(MWCNT)-폴리이미드(PI)의 전도성 코팅층을 형성하는 것을 특징으로 하는 전도성 나노 복합체가 코팅된 가스켓.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 탄성체 코어는
    실리콘, 고무 및 우레탄 폼 중에서 어느 하나 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 전도성 나노 복합체가 코팅된 가스켓.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 고분자 필름은
    폴리이미드, 폴리우레탄, 폴리에스터 및 나일론 중에서 어느 하나 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 전도성 나노 복합체가 코팅된 가스켓.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 구리층은
    무전해 또는 전해 습식 도금 및 구리박(Copper foil)을 접합하여 형성하는 것을 특징으로 하는 전도성 나노 복합체가 코팅된 가스켓.
  5. 삭제
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 무기산은 질산, 황산 및 염산 중에서 어느 하나 이상 선택되며,
    상기 산화제는 과산화수소수이고,
    상기 구리착화물은 테트라졸류, 이미다졸류 및 트리아졸류 중에서 어느 하나 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 전도성 나노 복합체가 코팅된 가스켓.
  7. 삭제
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 극성 용매는 N-methylpyrrolidone(NMP), N, N’-dimethylformamide(DMF) 및 N, N’-dimethylacetamide(DMAc) 중에서 어느 하나 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 전도성 나노 복합체가 코팅된 가스켓.
  9. 극성 유기용매와 다중벽 탄소나노튜브(MWCNT)를 혼합하여 분산용액을 제조하는 단계;
    상기 분산용액을 폴리아믹산(PAA)과 혼합하여 MWCNT-PAA 전도성 나노 복합체를 제조하는 단계;
    상기 MWCNT-PAA 전도성 나노 복합체를 구리 금속층이 형성된 기재에 코팅하는 단계;
    70 ~ 100℃에서 60 ~ 180분간 소프트 베이킹(soft baking) 처리하는 단계; 및
    150 ~ 350℃에서 60 ~ 180분간 하드 베이킹(hard baking) 처리하는 단계를 포함하는 제 1항에 따른 전도성 나노 복합체가 코팅된 가스켓의 제조방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 구리 금속층은
    무전해 또는 전해 습식 도금 및 구리박(Copper foil)을 접합하여 형성하는 것을 특징으로 하는 전도성 나노 복합체가 코팅된 가스켓의 제조방법.
  11. 제 9항에 있어서,
    상기 구리 금속층은
    금속 연마제 분말을 분사시키는 제트연마를 하거나, 브러쉬 및 요철드럼으로 처리하여 요철이 형성된 구리층을 형성하거나, 무기산, 산화제, 구리착화물 혼합 용액을 분사(spray) 또는 침적(dip)시켜 요철 및 유기막이 형성된 구리층을 형성하는 것을 특징으로 하는 전도성 나노 복합체가 코팅된 가스켓의 제조방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 무기산은 질산, 황산 및 염산 중에서 어느 하나 이상 선택되며,
    상기 산화제는 과산화수소수이고,
    상기 구리착화물은 테트라졸류, 이미다졸류 및 트리아졸류 중에서 어느 하나 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 전도성 나노 복합체가 코팅된 가스켓의 제조방법.
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Title
Siu-Ming Yuen 외 3인, Morphology and Properties of Aminosilane Grafted MWCNT/Polyimide Nanocomposites, Hindawi Publishing Corporation Journal of Nanomaterials Volume 2008, Article ID 786405, 15 pages, 2* *

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