KR20100015680A - 전자태그 밀봉용 수지 조성물, 수지 밀봉 전자태그 및 그의 제조방법 - Google Patents

전자태그 밀봉용 수지 조성물, 수지 밀봉 전자태그 및 그의 제조방법 Download PDF

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이데미쓰 고산 가부시키가이샤
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Abstract

열가소성 수지와 편평상 유리 섬유를 포함하고, 열가소성 엘라스토머를 포함하지 않는 수지 조성물로서, 열가소성 수지가 폴리카보네이트, 신디오택틱 폴리스타이렌 및 폴리페닐렌 설파이드로부터 선택되는 1종 이상인 전자태그 밀봉용 수지 조성물.

Description

전자태그 밀봉용 수지 조성물, 수지 밀봉 전자태그 및 그의 제조방법{RESIN COMPOSITION FOR ELECTRONIC TAG SEALING, RESIN-SEALED ELECTRONIC TAG AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME}
본 발명은 전자태그 밀봉용 수지 조성물, 수지 밀봉 전자태그 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
전자태그(IC 태그, RFID, 무선 태그, 전자 꼬리표 등이라고 불리는 경우도 있음)는 미소한 IC 칩에 정보를 기입할 수 있다는 점 때문에 물류나 생산 관리 등에 응용되고 있다.
전자태그는 IC 칩을 갖는 전자태그 인렛(inlet)(이하, 인렛이라고 함)이라고 불리는 부품을 수지 등으로 밀봉하여 보호된 구성을 갖고 있다. 예컨대, 특허문헌 1에는 사출 성형을 사용하여 절연성 외곽 수지를 형성하여 이루어지는 전자태그가 기재되어 있다.
특허문헌 2에는, 열가소성 수지로서, PPS 등의 내열성이 높은 수지 재료를 사용하는 예가 개시되어 있다.
수지 밀봉 전자태그의 성형법으로서, 특허문헌 3에는, 보호층을 통해 인몰드 성형을 행하고, 이 때의 게이트를 인렛의 중앙에 배치하는 것이 바람직하다고 기재되어 있다.
한편, 특허문헌 4 또는 5에는, 편평(扁平)한 단면 형상을 갖는 유리 섬유를 충전함으로써, 치수 안정성이 현저히 우수한 열가소성 수지 조성물을 개시하고 있다.
또한, 특허문헌 6에는 열가소성 엘라스토머를 병용하여, 인서트 성형에 바람직한 수지 조성물을 제공할 수 있는 것이 기재되어 있다.
특허문헌 1: 일본 특허공개 평07-081284호 공보
특허문헌 2: 일본 특허공개 평08-216576호 공보
특허문헌 3: 일본 특허공개 제2005-332116호 공보
특허문헌 4: 일본 특허공개 소62-268612호 공보
특허문헌 5: 일본 특허공개 제2003-268252호 공보
특허문헌 6: 일본 특허공개 제2005-161693호 공보
열가소성 수지 조성물의 전자태그 밀봉에 있어서, 종래의 소형 코일 밀봉, 또는 IC 카드 밀봉에서는, 종래 사용되어 온 밀봉용 수지 조성물로도 어느 정도의 신뢰성을 얻을 수 있었다.
그러나, 하기 (a) 내지 (c)의 문제가 생기는 경우가 있어 개선이 요구되고 있었다.
(a) 휨의 발생: 종래의 열가소성 수지 조성물에서는, 성형법으로서 2단 성형 을 행하면, 성형품 전체의 휨이 커져서, 전자태그를 상품 등의 물품에 설치할 때에 들려 올라가는 등의 불량이 있었다.
(b) 밀착성: 종래의 열가소성 수지 조성물로 2단 성형을 하면, 1차 성형품과 2차 성형품의 밀착성이 불충분해져서, 간극으로부터 수분이 침입하는 경우가 있었다.
(c) 내열충격성: 예컨대, 인렛의 구성 재료로서 내열 필름을 사용하는 경우나, 유리 에폭시 기판을 사용하는 경우, 휨이나 개봉의 우려가 있었다. 또한, 성형시나 성형품을 열적 부하에 두었을 때, 인렛에의 스트레스가 크다고 하는 문제가 있었다.
따라서, 본 발명은 성형후의 휨이 작고, 2단 성형에 있어서의 수지끼리의 밀착성이 우수하고(인렛의 밀봉효과가 높음), 또한 내열충격성 등이 우수한 전자태그 밀봉용 수지 조성물 및 수지 조성물 밀봉 전자태그를 제공하는 것을 목적으로 한다.
발명의 개시
본 발명자는 예의 연구를 거듭한 결과, 소정의 열가소성 수지에 편평상(扁平狀)의 유리 섬유를 첨가함으로써, 휨, 밀착성, 신뢰성이 우수한 수지 밀봉 전자태그를 얻을 수 있다는 것을 발견했다.
본 발명에 의하면, 이하의 전자태그 밀봉용 수지 조성물 등을 제공할 수 있다.
1. 열가소성 수지와 편평상 유리 섬유를 포함하고, 열가소성 엘라스토머를 포함하지 않는 수지 조성물로서, 상기 열가소성 수지가 폴리카보네이트, 신디오택틱 폴리스타이렌 및 폴리페닐렌 설파이드로부터 선택되는 1종 이상인 전자태그 밀봉용 수지 조성물.
2. 상기 열가소성 수지가 폴리페닐렌 설파이드이고, 시차 주사 열량분석(DSC)으로 측정한 강온 결정화 온도가 230℃ 이상인 상기 1에 기재된 전자태그 밀봉용 수지 조성물.
3. 상기 열가소성 수지를 100질량부, 상기 편평상 유리 섬유를 10 내지 200질량부, 및 무기 충전재를 0 내지 200질량부 포함하는 상기 1 또는 2에 기재된 전자태그 밀봉용 수지 조성물.
4. 상기 편평상 유리 섬유의 편평율(단면의 단직경/장직경)이 1/2 내지 1/10인 상기 1 내지 3 중 어느 하나에 기재된 전자태그 밀봉용 수지 조성물.
5. 상기 무기 충전재가 탄산칼슘, 마이카, 탈크 및 실리카로부터 선택되는 1종 이상인 상기 3 또는 4에 기재된 전자태그 밀봉용 수지 조성물.
6. 상기 1 내지 5 중 어느 하나에 기재된 전자태그 밀봉용 수지 조성물 및 전자태그 인렛으로 이루어지는 전자태그.
7. 상기 1 내지 5 중 어느 하나에 기재된 전자태그 밀봉용 수지 조성물을 1차 성형품으로 성형하는 공정과, 상기 1차 성형품에 전자태그 인렛을 조합하고, 또한 전자태그 밀봉용 수지 조성물로 전자태그 인렛을 밀봉하는 공정을 갖는, 전자태그의 제조방법.
본 발명에 의하면, 휨이 작고, 인렛의 밀봉성이 우수하여, 열적인 부하에 대하여 인렛의 보호 효과가 높은 전자태그를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 전자태그의 일 실시형태를 나타내는 도면으로서, (a)는 인렛의 평면도 및 횡단면도, (b)는 1차 성형품의 평면도 및 종횡단면도, (c)는 완성된 전자태그의 평면도 및 종횡단면도이다.
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
본 발명의 전자태그 밀봉용 수지 조성물은, 열가소성 수지와 편평상 유리 섬유를 포함하고, 또한 열가소성 엘라스토머를 포함하지 않는 것을 특징으로 한다. 열가소성 수지에 편평상 유리 섬유를 배합한 조성물을 전자태그의 밀봉재로서 사용함으로써, 인렛의 밀봉 후의 전자태그의 휨을 저감할 수 있어서, 인렛과 밀봉재의 밀봉성이 향상된다.
본 발명의 수지 조성물은 열가소성 엘라스토머를 포함하지 않는다. 열가소성 엘라스토머를 포함하면, 2단 성형에 있어서의 1차 성형품과 2차 성형품의 밀착성이 저하되어 인렛을 밀봉하는 능력이 저하된다.
한편, 열가소성 엘라스토머로는, 예컨대, 에틸렌-글라이시딜 다이메타크릴레이트 공중합체 등의 올레핀계 엘라스토머, 폴리아마이드계 엘라스토머, 폴리에스터계 엘라스토머, 바이닐 공중합체계 엘라스토머, 다이엔계 엘라스토머, 실리콘계 엘라스토머 등을 들 수 있다.
열가소성 수지로는, 폴리카보네이트(PC), 신디오택틱 폴리스타이렌(SPS) 및 폴리페닐렌 설파이드(PPS)가 사용될 수 있다. 이들을 사용한 경우, 100℃를 넘는 고온에 노출되어도 성능을 유지할 수 있다. 특히, PPS 또는 SPS는 내약품성이 우수하기 때문에 바람직하다.
한편, PPS를 사용하는 경우에는, 수지 조성물의 밀착성의 점에서, 수지 조성물의 시차 주사 열량분석(DSC)으로 측정하는 강온 결정화 온도가 230℃ 이상인 것이 바람직하고, 특히 230 내지 240℃인 것이 바람직하다.
여기서, 강온 결정화 온도란, DSC로, 샘플을 일단 340℃까지 20℃/분으로 승온시키고, 340℃에서 5분간 방치한 후, -20℃/분의 조건에서 측정했을 때의 결정화 피크가 나타내는 온도이다.
수지 조성물의 강온 결정화 온도를 230℃ 이상으로 하기 위해서는, 예컨대 사용하는 PPS의 분자량이나 가교도, PPS에 포함되는 불순물량 등을 조정하면 된다.
한편, 강온 결정화 온도가 230℃ 이상인 PPS의 시판품을 사용할 수도 있다.
편평상 유리 섬유로는, 섬유의 길이 방향에 대하여 수직인 단면의 형상이 장직경 및 단직경을 갖는 것, 즉 단면 형상이 원 형상이 아니라, 타원 형상이나 대략 직사각 형상 등인 섬유를 사용할 수 있다. 구체적으로, 단면의 단직경(D1)과 장직경(D2)의 비(D1/D2: 편평율)는 1/2 내지 1/10인 것이 바람직하다.
편평상 유리 섬유는 시판되고 있는 것을 문제없이 사용할 수 있다.
본 발명의 수지 조성물에는, 추가로 무기 충전재를 첨가할 수 있다. 이에 의해, 재료의 탄성율, 선팽창계수 등의 이방성을 저감시킬 수 있다.
무기 충전재로는, 부정형, 구상, 판상 중의 어느 형상을 갖는 것이 바람직하다. 예컨대, 카본블랙, 탄산칼슘, 용융 또는 결정 실리카, 석영 분말, 유리 비드, 유리 가루, 규산칼슘, 규산알루미늄, 카올린, 탈크, 점토, 규조토, 규회석과 같은 규산염, 산화철, 산화타이타늄, 산화아연, 알루미나와 같은 금속 산화물, 탄산마그네슘과 같은 금속 탄산염, 황산칼슘, 황산바륨과 같은 금속 황산염, 기타 탄화규소, 질화붕소, 각종 금속 분말을 들 수 있다.
또한, 판상 충전재로는 마이카, 유리 플레이크, 각종의 금속박 등을 들 수 있다.
한편, 이들 충전재는 1종 또는 2종 이상 병용할 수 있다.
본 발명의 수지 조성물에서는, 열가소성 수지 100질량부에 대하여, 편평상 유리 섬유를 10 내지 200질량부 배합하는 것이 바람직하다. 또한, 무기 충전재를 200질량부 이하로 배합하는 것이 바람직하다.
편평상 유리 섬유의 배합량이 10질량부 미만이면, 강도가 저하될 우려가 있고, 한편 200질량부를 초과하여 첨가하면, 유동성이 현저히 저하되거나, 재료에 이방성이 생겨, 치수 안정성이 저하될 우려가 있다. 편평상 유리 섬유의 배합량은 40 내지 100질량부인 것이 특히 바람직하다.
무기 충전재의 배합량이 200질량부를 초과하면, 유동성이 현저히 저하되거나, 박육부에 큰 잔류 응력이 발생하거나 하여, 열변형을 야기할 우려가 있다. 무기 충전재의 배합량은, 특히 50 내지 200질량부가 바람직하고, 50 내지 170질량부가 보다 바람직하다.
본 발명의 수지 조성물은, 열가소성 엘라스토머를 제외한 열가소성 수지, 편평상 유리 섬유, 및 임의적으로 무기 충전재로 실질적으로 이루어져 있어도 되고, 또한 이들 성분만으로 이루어져 있어도 된다. 「실질적으로 이루어지다」란, 상기 조성물이 열가소성 엘라스토머를 제외한 열가소성 수지, 편평상 유리 섬유 및 임의적으로 무기 충전재만으로 이루어지고, 이들 성분 이외에 이하에 설명하는 첨가제를 포함할 수 있다는 것이다.
한편, 본 발명의 수지 조성물에는, 본 발명의 효과를 손상하지 않는 범위에서, 그 밖의 성분을 첨가할 수도 있다. 예컨대, 산화방지제, 열안정제, 윤활제, 착색제, 가소제, 도전성 부여제 등의 각종 첨가제를 첨가할 수 있다.
본 발명의 전자태그는, 상술한 전자태그 밀봉용 수지 조성물로 전자태그 인렛을 밀봉한 것이다.
전자태그의 제조방법은 특별히 한정되지는 않고 공지된 성형방법을 적용할 수 있다. 예컨대, 사출 성형에 의한 인서트 성형이 적합하다.
본 발명에 있어서는, 전자태그 밀봉용 수지 조성물을 1차 성형품으로 성형하는 공정(1차 성형)과, 이 1차 성형품에 전자태그 인렛을 조합시키고, 또한 전자태그 밀봉용 수지 조성물로 전자태그 인렛을 밀봉하는 공정(2차 성형)을 갖는 제조방법이 바람직하다. 본 발명의 전자태그 밀봉용 수지 조성물을 사용함으로써, 인서트 성형과 같은 2단 성형으로 전자태그를 제조하여도, 1차 성형품과 2차 성형품의 밀착성이 좋아서, 신뢰성이 높은 전자태그가 얻어진다.
도 1은 본 발명의 전자태그의 일 실시형태를 나타내는 도면으로서, (a)는 인렛(10)의 평면도 및 단면도, (b)는 1차 성형품(20)의 평면도 및 단면도, (c)는 완성된 전자태그(2차 성형품(30))의 평면도 및 단면도이다.
본 발명의 제조방법에서는, 처음에 사출 성형 등에 의해 인렛을 설치하는 대(臺) 형상의 1차 성형품을 제조한다. 이 예에서 1차 성형품에는, 인렛의 치수에 맞춘 오목부가 설치되어 있다. 한편, 1차 성형품은 보통의 사출 성형 등에 의해 얻을 수 있다.
다음으로, 1차 성형품의 오목부에 인렛을 위치시키고, 그 후, 1차 성형품과 인렛을 조합시킨 것을 전자태그 밀봉용 수지 조성물로 밀봉한다. 한편, 인렛의 위치 결정에는 오목부를 이용하는 방법 이외여도 좋다.
이 공정은, 예컨대 사출 성형의 인서트 성형, 즉 1차 성형품에 인렛을 설치한 것을 사출 금형 내에 고정하고, 그 후, 수지 조성물을 금형 내로 사출하는 것에 의해 실시할 수 있다.
한편, 1차 성형에 사용하는 수지 조성물과 2차 성형에 사용하는 수지 조성물은 같거나 다를 수 있지만, 1차 성형품과 밀봉의 밀착성 때문에 동일한 수지 조성물인 것이 바람직하다.
또한, 인렛은 본 기술분야에서 일반적으로 사용되고 있는 것을 문제없이 사용할 수 있다. 예컨대, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 등의 필름 기재, 유리 에폭시 기판 등에 IC를 설치하고, 또한 IC 칩을 탑재하여, 이들을 전기적으로 접속한 것을 사용할 수 있다. 또한, 인렛의 형상도 카드상이나 라벨상 등, 공지된 형상을 채용할 수 있다.
실시예 및 비교예에서 사용한 재료는 하기와 같다.
(1) PPS
후술하는 합성예 1, 2에서 합성한 PPS-1 및 PPS-2를 사용했다.
(2) SPS
이데미츠고산제: 신디오택틱 폴리스타이렌 쟈렉(XAREC) 300ZC
(3) 편평상 유리 섬유
니토보세키 제품: 플랫 GF(Flat GF) CSG 3PA-830S: 편평율=1/4(단직경 7μm/장직경 28μm)
(4) 유리 섬유(단면이 원 형상: 편평율=1/1)
오웬스코닝 제품: 촙트 GF(Chopped GF) CS 03 JAFT591
(5) 탄산칼슘
시라이시공업 제품: 중질탄산칼슘 P-30
(6) 열가소성 엘라스토머
스미토모화학 제품: 에틸렌-글라이시딜 다이메타크릴레이트 공중합체(E-GMA) 본드 패스트(Bond Fast) E
[합성예 1] PPS-1의 합성
성분 교반기를 구비한 중합조에, 함수 황화나트륨(Na2S·5H2O) 833몰과, 염화리튬 830몰, 및 N-메틸-2-피롤리돈 500리터를 넣고, 감압하에서, 145℃로 유지하여 1시간 탈수 처리를 했다. 이어서, 반응계를 45℃로 냉각한 후, 다이클로로벤젠 905몰을 가하여, 260℃에서 4시간 중합했다. 그리고, 얻어진 생성물을 열수로 5회, 170℃의 N-메틸-2-피롤리돈으로 1회, 물로 3회의 순서로 세정하고, 185℃에서 건조함으로써, 폴리페닐렌 설파이드 수지(PPS-1)를 얻었다. 이 수지의 300℃, 전단속도 200초-1에서의 용융 점도는 40Pa·s였다.
[합성예 2] PPS-2의 합성
상기 합성예 1에 있어서, 얻어진 생성물의 열수에 의한 세정 회수를 5회에서 1회로 변경한 것을 제외하고는, 마찬가지로 하여 폴리페닐렌 설파이드 수지(PPS-2)를 얻었다. 이 수지의 300℃, 전단속도 200초-1에서의 용융 점도는 40Pa·s였다.
[실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 5]
각 성분을 표 1에 나타내는 배합 비율로 헨셸믹서를 사용하여 균일하게 혼합한 후, 2축 압출기(도시바기계사 제품: TEM35)를 사용하고, 이 압출기의 실린더 온도를 280 내지 350℃로 설정하여 용융 혼련하여 수지 조성물 펠렛을 제조했다.
수지 조성물의 물성 평가
(1) 수지 조성물의 강온 결정화 온도
DSC로, 시료를 340℃까지 20℃/분로 승온시키고, 340℃에서 5분간 방치한 후, -20℃/분의 강온 조건에서 측정했을 때의 결정화 피크를 나타내는 온도를 측정 했다.
이 결과, 실시예 1에 기재된 조성물의 강온 결정화 온도는 231℃였다. 또한, 실시예 2에 기재된 조성물의 강온 결정화 온도는 229℃였다.
(2) 휨
상기 각 예에서 제작한 수지 조성물 펠렛을 사출 성형기로 도 1(b)에 나타내는 1차 성형품으로 가공했다.
사출 성형기는 50톤 수직형 사출 성형기(스미토모중기계 제품)를 사용하여, 수지 온도 330℃, 금형 온도 150℃로 했다.
1차 성형품의 치수는, 폭 약 14mm, 길이 약 70mm, 두께 약 2mm이며, 벽두께(wall thickness)는 약 1mm이다.
인렛의 모델 시료로서 유리 에폭시 기판을 사용하고, 제작한 1차 성형품의 오목부에 유리 에폭시 기판을 끼워 넣은 것을 사출 금형 내에 설치하여 인서트 성형하여, 도 1(c)에 나타내는 성형체를 얻었다. 한편, 성형 조건은 상기와 동일하다.
유리 에폭시 기판의 치수는 폭 약 10mm, 길이 약 67mm, 두께 약 1mm이고, 최종 성형품(2차 성형품)의 치수는 폭 약 14mm, 길이 약 71mm, 두께 약 3mm(수지의 벽두께는 약 1mm)로 했다.
이 최종 성형품에 대하여, 삼차원 측정기에 의해 성형품 표면의 형상을 측정하고, 단부(端部)와 최대 변이점의 고저 차이를 측정하여 휨을 평가했다.
결과를 표 1에 나타낸다.
(3) 적색 잉크 침입 테스트
상기 (1)에서 제작한 최종 성형품에 대하여, 1차 성형과 2차 성형의 수지 조성물의 밀착성을 판정하기 위해, 적색 잉크 침입 테스트를 실시했다. 구체적으로, 성형 직후의 성형품을 파일럿제 적색 잉크에 침지하여, 98℃에서 3시간 가열했다. 그 후, 성형품을 취출하고, 수지 조성물로 이루어지는 밀봉을 개봉하여, 내부(유리 에폭시 기판)로의 적색 잉크 침입의 유무를 육안 판정했다.
또한, 성형품에 -40℃에서 30분 및 120℃에서 30분의 열충격(heat shock) 시험을 200사이클 행한 후, 적색 잉크에 침지하여, 98℃에서 3시간 가열한 것에 대해서도 마찬가지의 시험을 하여, 적색 잉크 침입의 유무를 판정했다. 시료수를 10으로 하고, 잉크의 침입이 없었던 것을 양품(良品)으로 하여 양품율로 평가했다.
결과를 표 1에 나타낸다.
(4) 신뢰성 평가
상기 (1)과 마찬가지로 하여 2차 성형품을 얻었다. 이 2차 성형품에 -40℃에서 30분 및 120℃에서 30분의 열충격 시험을 200사이클 행한 후, 연X선 투과 관찰장치를 사용하여, 수지의 크랙 유무를 판정했다. 시료수를 10으로 하고, 크랙이 없었던 것을 양품으로 하여 양품율로 평가했다.
결과를 표 1에 나타낸다.
Figure 112009063766517-PCT00001
본 발명의 전자태그 밀봉용 수지 조성물은 전자태그의 외장부(밀봉부)를 형성하는 재료로서 적합하다.
또한, 본 발명의 전자태그는 물류에서의 제품 관리나, 제조 현장에서의 생산 관리, 재고 관리 등, 다양한 분야에서 사용할 수 있다.

Claims (7)

  1. 열가소성 수지와 편평상 유리 섬유를 포함하고, 열가소성 엘라스토머를 포함하지 않는 수지 조성물로서,
    상기 열가소성 수지가 폴리카보네이트, 신디오택틱 폴리스타이렌 및 폴리페닐렌 설파이드로부터 선택되는 1종 이상인 전자태그 밀봉용 수지 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 열가소성 수지가 폴리페닐렌 설파이드이고, 시차 주사 열량분석(DSC)으로 측정한 강온 결정화 온도가 230℃ 이상인 전자태그 밀봉용 수지 조성물.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 열가소성 수지를 100질량부, 상기 편평상 유리 섬유를 10 내지 200질량부, 및 무기 충전재를 0 내지 200질량부 포함하는 전자태그 밀봉용 수지 조성물.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 편평상 유리 섬유의 편평율(단면의 단직경/장직경)이 1/2 내지 1/10인 전자태그 밀봉용 수지 조성물.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 무기 충전재가 탄산칼슘, 마이카, 탈크 및 실리카로부터 선택되는 1종 이상인 전자태그 밀봉용 수지 조성물.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 기재된 전자태그 밀봉용 수지 조성물 및 전자태그 인렛으로 이루어지는 전자태그.
  7. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 기재된 전자태그 밀봉용 수지 조성물을 1차 성형품으로 성형하는 공정과,
    상기 1차 성형품에 전자태그 인렛을 조합하고, 또한 전자태그 밀봉용 수지 조성물로 전자태그 인렛을 밀봉하는 공정을 갖는 전자태그의 제조방법.
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