KR20100059156A

KR20100059156A - 대전방지제, 이를 이용한 대전방지 마스터배치, 상기 마스터배치를 이용한 대전방지 열가소성 수지 조성물, 대전방지 마스터배치의 제조방법 및 대전방지 열가소성 수지 조성물의 제조방법

Info

Publication number: KR20100059156A
Application number: KR1020080117823A
Authority: KR
Inventors: 서금석; 만와 후세인; 남병욱
Original assignee: 신일화학공업(주)
Priority date: 2008-11-26
Filing date: 2008-11-26
Publication date: 2010-06-04
Also published as: KR101106087B1

Abstract

본 발명은, 금속염 1∼50 중량%, 지방산 에스테르 화합물 0.1∼30중량%, 비이온 계면활성제 0.1∼50중량% 및 글리콜 0.1∼60중량%를 포함하는 대전방지제, 이를 이용한 대전방지 마스터배치, 상기 마스터배치를 이용한 대전방지 열가소성 수지 조성물, 대전방지 마스터배치의 제조방법 및 대전방지 열가소성 수지의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 열가소성 수지 조성물에 영구적인 대전방지 기능을 부여할 수 있고, 열가소성 수지 조성물은 충분한 전도성을 갖고, 부품으로 성형되거나 필름 또는 시트로 만들어질 때 충분한 대전방지 기능을 나타낼 수 있으며, 열가소성 수지 조성물을 이용하여 성형된 부품, 필름 또는 시트는 수지 형성과 고객의 요구에 따라 투명하게 제조할 수 있으며, 열가소성 수지 조성물은 전기적 특성과 기계적 특성이 우수하다.

열가소성 수지, 마스터배치(masterbatch), IDP(inherently dissipative polymer), 탄소나노튜브, 클레이, 굴절율 조절제(refractive index modifier), 열안정제(thermal stabilizer)

Description

대전방지제, 이를 이용한 대전방지 마스터배치, 상기 마스터배치를 이용한 대전방지 열가소성 수지 조성물, 대전방지 마스터배치의 제조방법 및 대전방지 열가소성 수지 조성물의 제조방법{Antistatic agent, antistatic masterbatch using the same, antistatic thermoplastic resin composite, manufacturing method of the antistatic masterbatch and manufacturing method of the composite}

본 발명은 대전방지제, 이를 이용한 대전방지 마스터배치, 상기 마스터배치를 이용한 대전방지 열가소성 수지 조성물, 대전방지 마스터배치의 제조방법 및 대전방지 열가소성 수지 조성물의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 열가소성 수지 조성물에 영구적인 대전방지 기능을 부여할 수 있는 대전방지제, 이를 이용한 대전방지 마스터배치, 상기 마스터배치를 이용한 대전방지 열가소성 수지 조성물, 대전방지 마스터배치의 제조방법 및 대전방지 열가소성 수지 조성물의 제조방법에 관한 것이다.

고분자 물질은 가격이 저렴하고, 용이하게 제조할 수 있으며, 절연 특성을 가지고 있고, 수많은 응용에 적합한 물질이다.

그러나, 고분자의 우수한 일반적 특성에 불구하고 전기 전도성을 나타내지는 못한다.

고분자 화학 조성에 의하여, 고분자는 제조, 생산 또는 취급 중에 정전하를 표면에 축적한다. 이 전하들은 가끔 1000 볼트를 초과하고, 이는 전자 부품과 사람에게 심각한 손상을 주는 원인이 된다. 더구나, 이 정전하들은 먼지와 외부입자들을 끌어들이며, 이로 인하여 플라스틱으로 이루어진 성형 부품에 손상을 줄 수 있다. 따라서, 정전기 방전(electrostatic discharge; ESD)은 전자 산업에 있어서 매우 중요한 요인이 되고 있다. 따라서, 주로 반도체나 전자 산업의 고객들은 대전 방지(antistatic) 특성을 갖는 플라스틱을 요구하고 있고, 몇몇 고객들은 반투명에서 높은 투명성을 갖는 추가적 특성의 플라스틱도 요구하고 있다.

접지, 공기 이온화(air inonization), 대전 분산 재료(static dissipative material)의 사용하는 등의 다양한 수단들을 통해 정전기 방전(ESD)을 줄이는 기술들이 잘 알려져 있다.

전도성 금속이나 탄소를 열가소성 수지에 첨가하는 것은 전도성을 제공할 수 있지만, 전자 또는 반도체 산업에 적합한 전도성 레벨로 조절하기는 어렵다. 또한, 고분자의 투명도는 이러한 충진제들(fillers)을 넣음으로서 감소된다. 적은 양의 충진제를 첨가하더라도 고분자의 광학 특성에 영향을 미칠 수 있다.

최근에 과학자들은 적은 양의 대전방지 미립자(antistatic molecule)를 고분자 메트릭스에 첨가하였으나, 이 대전방지제(antistatic agent)들은 성형될 때 플 라스틱의 표면으로 이동하여 수분을 흡수하고 고분자 표면 상에 층을 형성함으로써 표면 전도도를 증가시키는 흡습성 원료이다. 시간이 지나면, 대전방지 미립자는 고분자 표면을 닦는 동안에 감소하게 되고 결국에는 전도 특성을 잃게 된다.

전도성 페인트나 코팅재가 정전기 방전(ESD)을 줄이기 위해 사용될 수 있다. 그러나, 플라스틱에 페인트나 코팅재를 응용하는 것은 용매의 회수와 VOC 방출에 관계된 포스트 프로세싱(post-processing) 단계에 요구된다. 또한, 코팅 제품의 대전 방지 특성은 시간이 지나면 잃게 된다. 반면에 대전방지제와 열가소성 수지의 화합물은 그러한 문제들과 관련되어 있지 않다. 많은 무기염들이 대전 방지 물질로 사용되지만, 시간이 경과되면서 표면으로 이동함으로써 대전 방지 특성을 잃게 되고 제품의 투명성도 잃게 된다.

많은 연구자들이 리튬 염소산염을 제안하였지만, 이 분리될 수 있는 무기염은 열가소성 수지와의 낮은 친화력을 나타내므로, 수지에 균일하게 분산시키기가 매우 어렵다. 좋은 전도도를 얻기 위해 많은 양의 염을 사용하여 분산시켰을 때, 투명도의 주요 레벨은 투명에서 불투명으로 감소하게 된다.

따라서, 대전 방지 미립자가 균일하게 분산되어 있고 투명성과 대전방지성을 영구히 유지하는 대전방지 조성물이 절실히 요구되고 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 열가소성 수지 조성물에 영구적인 대전방지 기능을 부여할 수 있는 대전방지제, 이를 이용한 대전방지 마스터배치, 상기 마스터배치를 이용한 대전방지 열가소성 수지 조성물, 대전방지 마스터배치의 제조방법 및 대전방지 열가소성 수지 조성물의 제조방법을 제공함에 있다.

본 발명은, 금속염 1∼50 중량%, 지방산 에스테르 화합물 0.1∼30중량%, 비이온 계면활성제 0.1∼50중량% 및 글리콜 0.1∼60중량%를 포함하는 대전방지제를 제공한다.

상기 금속염은, Li·C(CF₃SO₂)₂, K·N(CF₃SO₂)_2, LiBOB, LiPF₆, LiBF₄, Li(CF₃SO₃), LiClO₄, NaClO₄, (CF₃SO₃)Li, (CF₃SO₂)₂NNa, (CF₃SO₂)₂NLi, (CF₃SO₂)₂CNa, (CF₃SO₂)₃CLi, MgClO₄, Na·N(CF₃SO₂)₂, KPF₆, LiI, LiF, LiBr 및 LiCL 중에서 선택된 적어도 1종 이상의 물질을 포함하는 것이 바람직하다.

상기 지방산 에스테르 화합물은, 글리세릴 모노스테아레이트, 글리세릴 모노라우레이트, 글리세릴 모노올리트, 글리세릴 모노팔미테이트, 글리세릴 모노미리스테이트, 글리세릴 디스테아레이트, 글리세릴 디라우레이트, 글리세릴 디올리트, 글리세릴 디팔미테이트, 세릴 디미리스테이트, 소비탄 모노스테아레이트, 소비탄 모 노라우레이트, 소비탄 모노올리트, 소비탄 모노팔미테이트, 소비탄 모노미리스테이트, 소비탄 디스테아레이트, 소비탄 디라우레이트, 소비탄 디올리트, 소비탄 디팔미테이트, 소비탄 디미리스테이트, 폴리에틸렌글리콜 n 스테아레이트(여기서 n은 10∼1000), 폴리에틸렌글리콜 n 라우레이트(여기서 n은 10∼1000), 폴리에틸렌글리콜 n 팔리테이트(여기서 n은 10∼1000) 및 폴리에틸렌글리콜 n 미리스테이트(여기서 n은 10∼1000) 중에서 선택된 적어도 1종 이상을 포함하는 것이 바람직하다.

상기 비이온 계면활성제는, 폴리옥시에틸렌 노닐페닐 에테르, 폴리옥시에틸렌 옥틸페닐 에테르 및 폴리옥시에틸렌 알킬에테르 중에서 선택된 적어도 1종 이상을 포함하는 것이 바람직하다.

상기 글리콜은, 메틸 글리콜, 메틸 프로필렌 글리콜, 메틸 트리 글리콜, 메틸 프로필렌 트리 글리콜, 이소-프로필 글리콜, 메틸 디 글리콜, 메틸 프로필렌 디 글리콜, 메틸 폴리 글리콜, 프로필 프로필렌 글리콜, 프로필 프로필렌 디 글리콜, 부틸 프로필렌 글리콜, 부틸 디 글리콜, 부틸 프로필렌 디 글리콜, 부틸 트리 글리콜, 페닐 프로필렌 글리콜, 이소-부틸 글리콜, 메틸 프로필렌 글리콜 아세테이트, 이소-부틸 디 글리콜, 헥실 글리콜, 헥실 디 글리콜, 디 메틸 글리콜, 2-에틸 헥실 글리콜, 디 메틸 디 글리콜, 2-에틸 헥실 디 글리콜, 디 메틸 트리 글리콜, 아릴 글리콜, 디 에틸 디 글리콜, 아릴 글리콜-H, 디 부틸 디 글리콜, 페닐 글리콜, 디 메틸 프로필렌 디 글리콜, 페닐 글리콜-H, 디에틸렌 글리콜 메틸 에틸 에테르, 벤질 글리콜, 벤질 디 글리콜, 프로필렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 1,3-부틸렌 글리콜, 에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜 및 폴리에틸렌 글리콜 중에서 선택된 적어 도 1종 이상을 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명은, 대전방지제 1∼30중량%와, 폴리알칸 글리콜 그룹, 폴리 에틸에스테르 또는 이들의 혼합물을 포함하는 코폴리에스터아미드, 폴리에테르 아미드 블록 공중합체, 폴리에테르에스테르아미드 블록 공중합체, 폴리카프로락탐 및 폴리우레탄 중에서 선택된 적어도 1종 이상의 대전방지 중합체 70∼99중량를 포함하는 대전방지 마스터배치를 제공한다.

또한, 본 발명은, 대전방지 마스터배치와, 변성 폴리에틸렌 테레프탈레이트 글리콜, 비정질 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리시클로헥산 테레프탈레이트 글리콜 및 폴리카보네이트 중에서 선택된 적어도 하나 이상의 열가소성 수지를 포함하며, 상기 대전방지 마스터배치는 열가소성 수지 조성물 100중량%에 대하여 10∼30중량% 함유되어 있고, 투명한 대전방지 열가소성 수지 조성물을 제공한다.

또한, 본 발명은, 대전방지 마스터배치와, 폴리메틸 메타크릴레이트, 폴리프로필렌, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌, 메틸스티렌 및 폴리에틸렌 중에서 선택된 적어도 하나 이상의 열가소성 수지를 포함하며, 상기 대전방지 마스터배치는 열가소성 수지 조성물 100중량%에 대하여 10∼30중량% 함유되어 있는 대전방지 열가소성 수지 조성물을 제공한다.

상기 열가소성 수지 조성물은, 탄소나노튜브 0.01∼1.0중량%를 더 포함할 수 있다.

상기 열가소성 수지 조성물은, 클레이 0.1∼5중량%를 더 포함할 수 있다.

상기 열가소성 수지 조성물은, 굴절율 조절제 0.1∼35중량%를 더 포함할 수 있다.

상기 열가소성 수지 조성물은, 열안정제 0.1∼1중량%를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명은, 금속염을 에스테르 화합물, 비이온 계면활성제 및 글리콜과 혼합하여 균일한 액상의 대전방지제를 형성하되, 상기 금속염 1∼50 중량%, 지방산 에스테르 화합물 0.1∼30중량%, 비이온 계면활성제 0.1∼50중량% 및 글리콜 0.1∼60중량%가 함유되게 혼합하는 단계와, 폴리알칸 글리콜 그룹, 폴리 에틸에스테르 또는 이들의 혼합물을 포함하는 코폴리에스터아미드, 폴리에테르 아미드 블록 공중합체, 폴리에테르에스테르아미드 블록 공중합체, 폴리카프로락탐 및 폴리우레탄 중에서 선택된 적어도 1종 이상의 대전방지 중합체를 연속식 2축 압출기의 호퍼에 투입하는 단계와, 상기 연속식 2축 압출기 내에서 상기 대전방지 중합체를 혼합하고, 상기 대전방지 중합체의 용융 온도보다 높은 온도에서 용융 및 압축시키는 단계와, 상기 연속식 2축 압출기의 샤프트들을 일정 방향으로 회전시켜 실린더 내에서 용융 및 압축된 대전방지 중합체에 전단 응력이 인가되게 하여 균일하게 분산시키는 단계와, 액상의 상기 대전방지제를 사이드 피딩 주입구를 통해 용융 및 압축된 대전방지 중합체에 첨가하는 단계와, 상기 분산시키는 단계보다 높은 온도로 가열하면서 연속식 2축 압출기에서 조성물을 토출하는 단계; 및 수조에서 급냉시켜 대전방지 마스터배치를 얻는 단계를 포함하며, 상기 대전방지제는 대전방지 마스터배치 100중량%에 대하여 1∼30중량% 함유되고, 상기 대전방지 중합체는 대전방지 마스터배치 100중량%에 대하여 70∼99중량% 함유되는 대전방지 마스터배치의 제조방법을 제공한다.

또한, 본 발명은, 변성 폴리에틸렌 테레프탈레이트 글리콜, 비정질 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리시클로헥산 테레프탈레이트 글리콜, 폴리카보네이트, 폴리메틸 메타크릴레이트, 폴리프로필렌, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌, 메틸스티렌 및 폴리에틸렌 중에서 선택된 적어도 하나 이상의 열가소성 수지를 포함하는 원료를 연속식 2축 압출기의 호퍼에 투입하는 단계와, 상기 연속식 2축 압출기 내에서 상기 원료를 혼합하고, 상기 열가소성 수지의 용융 온도보다 높은 온도에서 용융 및 압축시키는 단계와, 상기 연속식 2축 압출기의 샤프트들을 일정 방향으로 회전시켜 실린더 내에서 용융 및 압축된 열가소성 수지에 전단 응력이 인가되게 하여 균일하게 분산시키는 단계와, 대전방지 마스터배치를 사이드 피딩 주입구를 통해 용융 및 압축된 열가소성 수지에 첨가하는 단계와, 상기 분산시키는 단계보다 높은 온도로 가열하면서 연속식 2축 압출기에서 조성물을 토출하는 단계 및 수조에서 급냉시켜 열가소성 수지 조성물을 얻는 단계를 포함하며, 상기 대전방지 마스터배치는 상기 열가소성 수지 조성물 100중량%에 대하여 10∼30중량% 함유되는 대전방지 열가소성 수지 조성물의 제조방법을 제공한다.

상기 원료는 탄소나노튜브를 포함하며, 상기 탄소나노튜브는 상기 열가소성 수지 조성물 100중량%에 대하여 0.01∼1.0중량% 함유되는 것이 바람직하다.

상기 원료는 클레이를 포함하며, 상기 클레이는 상기 열가소성 수지 조성물 100중량%에 대하여 0.1∼5중량% 함유되는 것이 바람직하다.

상기 원료는 굴절율 조절제를 포함하며, 상기 굴절율 조절제는 상기 열가소성 수지 조성물 100중량%에 대하여 0.1∼35중량% 함유되는 것이 바람직하다.

상기 원료는 열안정제를 포함하며, 상기 열안정제는 상기 열가소성 수지 조성물 100중량%에 대하여 0.1∼1중량% 함유되는 것이 바람직하다.

본 발명에 의한 대전방지제에 의하면, 열가소성 수지 조성물에 영구적인 대전방지 기능을 부여할 수 있다. 본 발명의 열가소성 수지 조성물은 충분한 전도성을 갖고, 부품으로 성형되거나 필름 또는 시트로 만들어질 때 충분한 대전방지 기능을 나타낼 수 있다. 본 발명의 열가소성 수지 조성물을 이용하여 성형된 부품, 필름 또는 시트는 수지 형성과 고객의 우구에 따라 투명하게 제조할 수 있다.

본 발명의 대전방지 열가소성 수지 조성물은 전기적 특성과 기계적 특성이 우수하다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 이하의 실시예는 이 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자에게 본 발명이 충분히 이해되도록 제공되는 것으로서 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 기술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.

본 발명은 열가소성 수지 조성물에 영구적인 대전방지 기능을 부여할 수 있는 대전방지제를 제시한다.

또한, 본 발명은 전기적 특성과 기계적 특성을 향상시키기 위하여 열가소성 수지 조성물에 첨가되는 대전방지 마스터배치를 제시한다.

또한, 본 발명은 대전방지 마스터배치를 함유한 대전방지 열가소성 수지 조성물을 제시한다.

상기 열가소성 수지는 변성 폴리에틸렌 테레프탈레이트 글리콜(modified polyethylene terephthalate glycol; PETG), 비정질 폴리에틸렌 테레프탈레이트(amorphous polyethylene terephthalate; A-PET), 폴리시클로헥산 테레프탈레이트 글리콜(polycyclohexane terephthalate glycol; PCTG), 폴리카보네이트 (polycarbonate; PC), 폴리메틸 메타크릴레이트(polymethyl metacrylate; PMMA), 폴리프로필렌(polypropylene; PP), 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(acrylonitrile-butadiene-styrene; ABS), 메틸스티렌(methyl styrene; MS) 및 폴리에틸렌(polyethylene; PE) 중에서 선택된 적어도 하나 이상의 폴리머를 포함한다.

대전방지 마스터배치는 대전방지 열가소성 수지 조성물 100중량%에 대하여 10∼30중량% 함유되는 것이 바람직하다.

상기 열가소성 수지 조성물에는 전기적 특성과 기계적 특성을 향상시키기 위하여 탄소나노튜브 또는 클레이가 함유될 수 있다. 본 발명의 열가소성 수지 조성물은 충분한 전도성을 갖고, 부품으로 성형되거나 필름 또는 시트로 만들어질 때 충분한 대전방지 기능을 나타낼 수 있다. 본 발명의 열가소성 수지 조성물을 이용하여 성형된 부품, 필름 또는 시트는 수지 형성과 고객의 요구에 따라 투명하게 제 조할 수 있다. 예컨대, 본 발명의 대전방지 마스터배치를 함유한 PETG, A-PET, PCTG, PC 수지 조성물은 투명하다.

탄소나노튜브(carbon nano tube; CNT)는 열가소성 수지 조성물 100중량%에 대하여 0.01∼1.0중량% 함유되는 것이 바람직하다. 탄소나노튜브(CNT)는 열가소성 수지 조성물에 전기 전도성을 부여하고 굴곡 탄성율(Fluxural Modulus; FM), 굴곡 강도(Fluxural Strength; FS), 인장강도(tensile strength)와 같은 기계적 특성 및 열변형온도(Heat Distortion Temperature; HDT)와 같은 내열 특성을 향상시킨다. 상기 탄소나노튜브로는 단일벽 나노튜브(single wall carbon nano tube; SWCNT)나 다중벽 나노튜브(multi wall carbon nano tube; MWCNT)를 사용할 수 있으나, 상대적으로 가격이 저렴하고 분산이 용이한 다중벽 나노튜브를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 다중벽 탄소나노튜브의 가로세로 비(aspect ratio)는 1000이고 길이는 수 마이크로미터(㎛)이지만, 폭(width)은 노미터 스케일(nanometer scale)이다. 상기 다중벽 탄소나노튜브는 순도 90% 이상의 것을 사용하는 것이 바람직하다. 분산성 및 전기 전도성을 고려하여 상기 탄소나노튜브로는 예컨대, 평균 직경이 5∼30㎚이고 길이가 1∼20㎛의 것을 사용할 수 있다. 상기 탄소나노튜브는 전기 전도성을 고려하여 0.01∼1.0중량% 정도를 첨가한다. 탄소나노튜브의 함량이 0.01중량% 미만이면 충분한 전기 전도성, 기계적 특성 및 내열 특성의 향상 효과를 기대하기 어려우며, 탄소나노튜브의 함량이 1.0중량%를 초과하면 열가소성 수지가 용융된 조성물의 점도가 높아지고 제조 원가도 상승하므로 비경제적이다. 본 발명의 실시예에서는 다중벽 탄소나노튜브(Multiwall Carbon Nano Tube; MWCNT)로 벨기에 나노 실(Nanocyl)사에서 만들어진 것을 사용하였다.

클레이(clay)는 열가소성 수지 조성물 100중량%에 대하여 0.1∼5중량% 함유되는 것이 바람직하다. 클레이(clay)는 연속식 2축 압출기(continuous flow twin screw extruder)에 의해 용융되어 압축되면, 샤프트(shaft)에 의한 전단 응력에 의해 클레이는 박리되게 되고 클레이(clay)의 함량이 일정 정도 이상(예컨대, 5중량% 이상)이 되면 박리되어 형성된 클레이 소판들이 인터칼레이트(intercalate)되기도 한다. 이와 같이 클레이(clay)가 박리되어 형성된 클레이 소판들은 불연속적인 형태로 열가소성 수지 내에 분산되게 되며, 연속식 2축 압출기에서 토출되어 급냉되면 클레이(clay)가 박리되어 균일하게 분산된 열가소성 수지 조성물을 얻을 수 있다. 클레이(clay)가 함유됨으로써 기계적 특성, 내열 특성 및 물리적 특성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다. 클레이(clay)의 함량은 0.1∼5 중량% 정도인 것이 바람직하다. 클레이(clay)의 함량이 0.1중량% 미만이면 충분한 기계적 특성, 내열 특성 및 물리적 특성의 향상 효과를 기대하기 어려우며, 클레이(clay)의 함량이 5중량%를 초과하면 열가소성 수지와 클레이(clay)가 용해된 조성물의 점도가 높아지고 불연속적인 소판이 조밀하게 되어 기계적 특성 및 내열 특성의 더 이상의 증가를 기대하기 어려우므로 비경제적이다. 본 발명의 실시예에서는 상기 클레이(clay)로 미국 사우던 클레이(Southern clay)사에서 생산된 것을 사용하였다. 클레이(clay)는 분산성, 투명도 등을 고려하여 나노 클레이를 사용하는 것이 바람직하다. 입자의 크기가 크게 되면 응집작용(agglomeration)에 의해 헤이즈(Haze)가 증가하여 투명도가 낮아질 수 있다. 나노 클레이라 함은 나노 크기의 입자를 갖는 클레이(clay) 를 의미하고, 나노 크기는 1㎚ 이상이고 1㎛ 미만의 나노미터 단위의 크기를 의미하는 것으로 사용한다.

또한, 상기 열가소성 수지 조성물에는 굴절율 조절을 위해 굴절율 조절제(refractive indes modifier; RI modifier)가 열가소성 수지 조성물 100중량%에 대하여 0.1∼35중량% 함유될 수 있다. 대전방지제의 굴절율과 베이스 폴리머인 열가소성 수지의 굴절율(RI)을 조화시키기 위하여 굴절율 조절제가 폴리머 성질에 따라 베이스 폴리머에 첨가되었다. 굴절율 조절제의 함량은 각각의 굴절율의 조화에 따라 결정된다. 굴절율 조절제는 변성 고무(modified rubber), 음이온(anionic) 또는 양이온(cationic) 계면활성제(surfactant), 변성 폴리에스테르(modified polyester), 폴리에틸렌 글리콜(polyethylene glycol), 탄성중합체(elastomer)와 계면 활성제의 혼합물, 폴리머 혼합물 또는 상술한 성분들의 혼합물을 포함하지만 여기에 국한되지는 않는다.

또한, 상기 열가소성 수지 조성물에는 열안정제가 열가소성 수지 조성물 100중량%에 대하여 0.1∼1중량% 함유될 수 있으며, 기타 첨가제들이 본 발명의 목적을 해하지 않는 범위 내에서 함유될 수도 있다.

이하에서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 대전방지제에 대하여 설명한다.

본 발명의 대전방지제(antistatic agent)는 금속염, 지방산 에스테르 화합물, 비이온 계면활성제 및 글리콜을 포함한다.

양이온 또는 음이온으로 구성된 상기 금속염은 수없이 많지만, 본 발명의 바 람직한 실시예에서 사용된 금속염은 Li·C(CF₃SO₂)₂, K·N(CF₃SO₂)_2, LiBOB, LiPF₆, LiBF₄, Li(CF₃SO₃), LiClO₄, NaClO₄, (CF₃SO₃)Li, (CF₃SO₂)₂NNa, (CF₃SO₂)₂NLi, (CF₃SO₂)₂CNa, (CF₃SO₂)₃CLi, MgClO₄, Na·N(CF₃SO₂)₂, KPF₆, LiI, LiF, LiBr 및 LiCL 중에서 선택된 적어도 1종 이상의 물질을 포함한다. 리튬 헥사플루로포스페이트(lithium hexaflurophosphate; LiPF₆)과 같은 금속염은 열가소성 수지 조성물에 도전성을 부여하고 전기 화학적 조건에서 안정하다. 상기 금속염은 전기 또는 반도체 부품을 위한 다양한 소자로 결합될 수 있는 열가소성 수지 조성물에 사용될 수 있다.

상기 금속염의 배합비율은 대전방지제 100중량%에 대하여 0.1∼70 중량%, 더욱 바람직하게는 1∼50 중량% 정도이다. 금속염이 1 중량% 미만일 경우에는 충분한 도전성을 얻기가 어렵고, 50 중량%를 초과할 경우에는 도전성의 더이상의 증가를 기대하기 어렵고 경제적이지 못하며, 결정화가 진행될 수 있다.

상기 금속염은 위험성 및 분산성 문제로 인하여 단독으로 사용하기에 불가능 하므로, 대전방지 중합체에 첨가하기 전에 지방산 에스테르 화합물, 비이온 계면활성제 또는 글리콜에 미리 용해시켜 균일한 액상으로 만들어 사용한다. 지방산 에스테르 화합물, 비이온 계면활성제 및 글리콜 화합물은 금속염의 용해성 및 해리 안정성을 상승시키는 효과가 있다.

본 발명에서 사용된 지방산 에스테르 화합물은 글리세릴 모노스테아레이트(glyceryl monostearate; GMS), 글리세릴 모노라우레이트(glyceryl monolaurate; GML), 글리세릴 모노올리트(glyceryl monooleate; GMO), 글리세릴 모노팔미테이트(glyceryl monopalmitate; GMP), 글리세릴 모노미리스테이트(glyceryl monomyristate; GMM), 글리세릴 디스테아레이트(glyceryl distearate; GDS), 글리세릴 디라우레이트(glyceryl dilaurate; GDL), 글리세릴 디올리트(glyceryl dioleate; GDO), 글리세릴 디팔미테이트(glyceryl dipalmitate; GDP), 글리세릴 디미리스테이트(glyceryl dimyristate; GDM), 소비탄 모노스테아레이트(sorbitan monostearate; SMS), 소비탄 모노라우레이트(sorbitan monolaurate; SML), 소비탄 모노올리트(sorbitan monooleate; SMO), 소비탄 모노팔미테이트(sorbitan monopalmitate; SMP), 소비탄 모노미리스테이트(sorbitan monomyristate; SMM), 소비탄 디스테아레이트(sorbitan distearate; SDS), 소비탄 디라우레이트(sorbitan dilaurate; SDL), 소비탄 디올리트(sorbitan dioleate; SDO), 소비탄 디팔미테이트(sorbitan dipalmitate; SDP), 소비탄 디미리스테이트(sorbitan dimyristate; SDM), 폴리에틸렌글리콜(polyethylene glycol; 이하 'PEG'라 함) n 스테아레이트(stearate)(여기서 n은 10∼1000), PEG n 라우레이트(laurate)(여기서 n은 10∼1000), PEG n 팔리테이트(palmitate)(여기서 n은 10∼1000) 및 PEG n 미리스테이트(myristate)(여기서 n은 10∼1000) 중에서 선택된 적어도 1종 이상을 포함한다.

상기 지방산 에스테르 화합물의 배합 비율은 0.1중량% 내지 30중량%이고, 바람직하게는 0.5∼20중량%이다.

본 발명에서 사용된 비이온 계면활성제는 폴리옥시에틸렌 노닐페닐 에테르(polyoxyethylene nonylphenyl ether), 폴리옥시에틸렌 옥틸페닐 에테 르(polyoxyethylene octylphenyl ether) 및 폴리옥시에틸렌 알킬에테르(polyoxyethylene alkylether)(소프타놀; SOFTANOL) 중에서 선택된 적어도 1종 이상을 포함한다.

상기 비이온 계면활성제의 배합 비율은 대전방지제 100중량%에 대하여 0.1중량% 내지 50중량%, 바람직하게는 0.5∼20중량%이다.

본 발명에서 사용된 글리콜은 메틸 글리콜(Methyl Glycol; MG), 메틸 프로필렌 글리콜(Methyl Propylene Glycol; MFG), 메틸 트리 글리콜(Methyl Tri Glycol; MTG), 메틸 프로필렌 트리 글리콜(Methyl Propylene Tri Glycol; MFTG), 이소-프로필 글리콜(iso-Propyl Glycol; iPG), 메틸 디 글리콜(Methyl Di Glycol; MDG), 메틸 프로필렌 디 글리콜(Methyl Propylene Di Glycol; MFDG), 메틸 폴리 글리콜(Methyl Poly Glycol; MPG), 프로필 프로필렌 글리콜(Propyl Propylene Glycol; PFG), 프로필 프로필렌 디 글리콜(Propyl Propylene Di Glycol; PFDG), 부틸 프로필렌 글리콜(Butyl Propylene Glycol; BFG), 부틸 디 글리콜(Butyl Di Glycol; BDG), 부틸 프로필렌 디 글리콜(Butyl Propylene Di Glycol; BFDG), 부틸 트리 글리콜(Butyl Tri Glycol; BTG), 페닐 프로필렌 글리콜(Phenyl Propylene Glycol; PhFG), 이소-부틸 글리콜(iso-Butyl Glycol; iBG), 메틸 프로필렌 글리콜 아세테이트(Methyl Propylene Glycol Acetate; MFG-AC), 이소-부틸 디 글리콜(iso-Butyl Di Glycol; iBDG), 헥실 글리콜(Hexyl Glycol; HeG), 헥실 디 글리콜(Hexyl Di glycol; HeDG), 디 메틸 글리콜(Di Methyl Glycol; DMG), 2-에틸 헥실 글리콜(2-Ethyl Hexyl Glycol; EHG), 디 메틸 디 글리콜(Di Methyl Di Glycol; DMDG), 2-에 틸 헥실 디 글리콜(2-Ethyl Hexyl Di Glycol; EHDG), 디 메틸 트리 글리콜(Di Methyl Tri Glycol; DMTG), 아릴 글리콜(Allyl Glycol; AG), 디 에틸 디 글리콜(Di Ethyl Di Glycol; DEDG), 아릴 글리콜-H(Allyl Glycol-H; AG-H), 디 부틸 디 글리콜(Di Butyl Di Glycol; DBDG), 페닐 글리콜(Phenyl Glycol; PhG), 디 메틸 프로필렌 디 글리콜(Di Methyl Propylene Di Glycol; DMFDG), 페닐 글리콜-H(Phenyl Glycol-H; PhG-H), 디에틸렌 글리콜 메틸 에틸 에테르(Diethylene Glycol Methyl Ethyl Ether; MEDG), 벤질 글리콜(Benzyl Glycol; BzG), 벤질 디 글리콜(Benzyl Di Glycol; BzDG), 프로필렌 글리콜(propylene glycol; PG), 디프로필렌 글리콜(dipropylene glycol; DPG), 1,3-부틸렌 글리콜(1,3-butylene glycol; 1,3-BG), 에틸렌 글리콜(ethylene glycol; EG), 디에틸렌 글리콜(diethylene glycol; DEG) 및 폴리에틸렌 글리콜(polyethylene glycol ; PEG 100∼2000) 중에서 선택된 적어도 1종 이상을 포함한다.

상기 글리콜의 배합량은 대전방지제 100중량%에 대하여 0.1중량% 내지 60중량%, 바람직하게는 1∼50중량%이다.

이하에서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 대전방지 마스터배치에 대하여 설명하고, 그 제조방법을 설명한다.

전형적인 대전방지 중합체(antistatic polymer)는 폴리알칸 글리콜 그룹(polyalkane glycol group), 폴리 에틸에스테르(poly ethylester) 또는 이들의 혼합물을 포함하는 코폴리에스터아미드(copolyesteramide), 폴리에테르 아미드 블록 공중합체(polyether amide block copolymer), 폴리에테르에스테르아미드 블록 공중합체(polyetheresteramide block copolymer), 폴리카프로락탐(polycaprolactam) 및 폴리우레탄(polyurethane)이다.

열적으로 안정한 대전방지 중합체는 압출, 컴파운딩(compounding) 및 사출 성형 동안에 다양한 열처리 온도를 견뎌야 한다. 대부분의 대전방지 중합체는 1.49에서 최대 1.53까지의 낮은 굴절율(refractive index; RI) 범위 안에 있으며, 따라서 투명한 제품을 얻기 위해 베이스(base) 폴리머인 대전방지 중합체에 대전방지제를 혼합하는 것을 예상(기대)하지 못했던 것이다.

본 발명의 대전방지 마스터배치는 상술한 대전방지제와 대전방지 중합체를 함유하며, 높은 굴절율(예컨대, 약 1.56)을 갖는 고유 분산성 폴리머(inherently dissipative polymer; 이하 'IDP'라 함)이다. 본 출원인은 본 발명의 대전방지 마스터배치를 'SHINSTAT-MB'(본 출원인에 의해 명명된 대전방지 마스터배치의 이름)라 명명하여 이하의 실시예들에 나타내었다.

이하에서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 대전방지 마스터배치의 제조방법을 설명한다. 본 발명의 대전방지 마스터배치는 2축 압출기(twin screw co-rotating extruder)을 사용하여 제조될 수 있다.

위에서 언급한 구성 성분을 가진 대전방지 마스터배치를 만들기 위해서, 모든 구성성분들은 건조 혼합기(dry blender)에서 잘 섞어야 한다. 대전방지제는 열화(thermal degradation)를 피하기 위해서 비교적 낮은 온도에서 사이드 피더(side feeder)로 용융 기저 수지(molten base resin)(대전방지 중합체가 용융된 수지)에 첨가된다. 이축 압출기(twin crew extruder)가 컴파운딩(compounding)용으로 사용 된다. 상기 압출기의 바람직한 온도는 180∼220℃이며, 이 온도는 제조 과정 동안 유지되는 것이 바람직하다.

상기 이축 압출기는 화합물의 균일한 용융 및 혼합을 제공하고 우수한 투명성을 얻기 위하여 스크류 디자인이 설계되어 있다.

본 발명의 대전방지 마스터배치를 이용한 대전방지 열가소성 수지 조성물은 10⁷∼10¹²Ω·㎝ 범위의 표면저항을 갖는다. 상기 대전방지 열가소성 수지 조성물은 우수한 기계적 특성, 치수 안정성, 높은 충격 저항성 및 우수한 외부 표면저항을 가지며, 따라서 집적회로 트레이(IC tray), 웨이퍼 박스(wafer box), 웨이퍼 박스 커버(wafer box cover), 포토마스크 커버(photo mask case) 등과 같은 다양한 부품들을 제조하는 전기 전자 산업에서 널리 사용될 수 있다.

본 발명에서 사용되는 열가소성 수지는 변성 폴리에틸렌 테레프탈레이트 글리콜(glycol modified polyethylene terephthalate; PETG), 비정질 폴리에틸렌 테레프탈레이트(amorphous polyethylene terephthalate; A-PET), 폴리시클로헥산 테레프탈레이트 글리콜(polycyclohexane terephthalate glycol; PCTG), 폴리카보네이트 (polycarbonate; PC), 폴리메틸 메타크릴레이트(polymethyl metacrylate; PMMA), 폴리프로필렌(polypropylene; PP), 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(acrylonitrile-butadiene-styrene; ABS), 메틸스티렌(methyl styrene; MS) 및 폴리에틸렌(polyethylene; PE) 중에서 선택된 적어도 하나 이상의 폴리머를 포함한다.

이하에서 열가소성 수지에 대하여 간략하게 설명한다.

PETG

변성 폴리에틸렌 테레프탈레이트 글리콜(modified polyethylene terephthalate glycol; PETG) 수지는 시트 압출(sheet extrusion), 사출 성형(injecting molding), 압출-블로우 몰딩(extrusion-blow molding), 프로파일 압출(profile extrusion)에 대해서 우수한 특성들을 제공한다. PETG 가공조건은 PET 가공조건과 비슷하다. 왜냐하면 그것들은 향상된 광학적 특성들을 가지는 화학 구조의 일부에서의 차이를 빼고서는 동일하기 때문이다. PETG는 하기의 구조식 1에 나타난 바와 같이 에틸렌 글리콜(ethylene glycol; EG)의 일정 양이 시클로헥산 디메탄올(cyclohexane dimethanol; CHDM)로 대체되는 과정에서 에틸렌 글리콜(EG)과 테레프탈산(terephthalic acid; TPA)의 반응에 의해 만들어진 비결정 공중합폴리에스터(copolyester)이다. 시클로헥산 디메탄올(CHDM)의 첨가는 우수한 인성(toughness), 투명도(clarity) 및 내화학성(chemical resistance)을 겸비하여 공정성(processability)이 개선되고 결정화가 방지한다. 시클로헥산 디메탄올(CHDM)은 일반적으로 수소화(hydrogenation)에 의해 디메틸 테레프탈레이트(dimethyl terephthalate; DMT)를 유도한다.

[구조식 1]

변성 폴리에틸렌 테레프탈레이트 글리콜(PETG)은 원통형 입자(cylindrical granule)와 비교하여 높은 체적 밀도와 우수한 압출기 주입 특성(extruder feeding property)들을 갖고 있는 구형의 입자이다. 변성 폴리에틸렌 테레프탈레이트 글리콜(PETG)은 폴리카보네이트(polycarbonate; PC)보다 우수한 내화학성, 용이한 냉간 굽힘(cold bending), 뛰어난 열성형성(thermoforming) 및 넓은 프로세싱 윈도우(processing window)을 갖는다.

A-PET

폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate; PET)는 두께에 따라 반경질(semi-rigid)로부터 경질(rigid)화 될 수 있고, 매우 가볍다. 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)는 알코올과 용매(solvents)에 대하여 우수한 배리어(barrier)일뿐만 아니라 가스와 수분에 대한 배리어(barrier)를 만든다. 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)는 강하고 충격 저항을 가지며, 본질적으로 무색이고 투명하다. PET는 박막으로 제조될 때, 투과성을 줄이고 반사성을 띠면서 불투명하게 만들기 위해서 알루미늄으로 코팅되기도 한다.

PET 병은 우수한 장벽 재료이고, 청량 음료에 널리 사용된다. 또한 PET는 우주정거장의 외부에서 열 차단층(thermal insulation layer)으로 사용된다. 어떤 특수한 병을 만드는 경우에는 산소 투과성을 훨씬 더 줄이기 위해서 폴리비닐 알코올이 PET 사이에 끼워 넣어지기도 한다. 유리 입자 또는 섬유로 채워지게 될 때, PET는 상당히 딱딱하게 되며 훨씬 더 내구성이 있게 된다. 비정질 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Amorphous polyethylene terephthalate; 이하 'A-PET'이라 함)는 결정질 PET(crystalline PET)보다 더 우수한 특성을 보이기 때문에 A-PET의 수요가 증가하고 있다. A-PET은 높은 투명도로 우수한 광학적 특성을 갖는다. 아래의 구조식 2는 A-PET의 구조를 보여준다.

[구조식 2]

PC

폴리카본네이트(polycarbonate; 이하 'PC'라 함)는 150℃의 유리전이 온도를 갖는 비정질 엔지니어링 플라스틱이다. PC의 천연 형태에서, 뛰어난 치수 안정성을 나타내고 135℃의 온도까지 강성(stiffness), 경도(hardness), 인성(toughness)의 특유한 결합을 제공한다. PC 수지는 디하이드록시 컴파운드(dihydroxy compound)를 포함하는 카보네이트 전구체(carbonate precursor)와 비스페놀 화합물(bisphenol compound)의 반응에 의해 만들어질 수 있으며, 그 구조는 아래의 구조식 3에 보여진다.

[구조식 3]

ABS

아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌은(acrylonitrile-butadiene styrene; 이하 'ABS'라 함)은 기본적으로 스티렌 아크릴로니트릴(styrene-acrylonitrile; SAN)과 고무(rubber)의 폴리머 혼합물이고, 상기 고무는 일반적으로 폴리부타디엔 호모(polybutadiene homo) 또는 공중합체(copolymer)이다. ABS는 조성에 따라 105∼115℃의 유리전이 온도를 갖는 비정질 물질이다. ABS는 80℃ 까지는 높은 강성과 경도를 보이고 -40℃에서 높은 충격강도를 나타낸다. ABS는 희석한 산, 염기, 오일, 유지, 지방성 탄화 수소, 할로겐화된 탄화수소, 에스테르, 페놀, 케톤 등에 대하여 뛰어난 내화학성을 가진다. ABS의 주요 조성은 아래의 구조식 4에서 보여진다.

[구조식 4]

PMMA

메틸 메타크릴레이트(methyl methacrylate; 이하 'PMMA'라 함)는 광학적 응용에 광범위하게 사용되는 투명 무색의 폴리머이다. PMMA는 펠릿(pellet)과 시트 폼(sheet form)에 상업적으로 이용 가능하다. PMMA의 우수한 특성은 내후성(weatherability)과 내스크레치성(scratch resistance)을 포함한다. PMMA의 가장 심각한 결함은 낮은 충격강도와 약한 내화학성이다. 인가 하중에 대한 취약한 습성 때문에 강화 고무가 PMMA의 강도를 증가시키기 위하여 사용되어 왔다.

열가소성 PMMA는 전형적으로 240∼250℃에서 제조된다. 사출 성형(injection molding), 압축 성형(compression molding) 및 압출 성형(extrusion)을 포함하는 일반적인 몰딩 공정(molding process)이 열가소성 PMMA의 제조에 사용될 수 있다. 가장 높은 품질의 PMMA 시트(sheet)는 셀 주물(cell casting) 공정에 의해 생산되지만, 이러한 경우에는 중합(polymerization)과 성형 단계(molding step)는 동시에 일어난다. 아래의 구조식 5는 PMMA 폴리머의 반복되는 유니트(unit)을 보여준다.

[구조식 5]

이하에서, 본 발명의 대전방지 마스터배치와 대전방지 열가소성 수지 조성물의 제조에 사용되는 연속식 2축 압출기(continuous flow twin screw exturder)에 대하여 설명하고, 이를 이용하여 대전방지 열가소성 수지 조성물과 대전방지 마스터배치를 제조하는 방법을 보다 구체적으로 설명한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 대전방지 열가소성 수지 조성물을 제조하기 위하여 열가소성 수지, 탄소나노튜브, 클레이, 굴절율 조절제, 열안정제 등의 선택된 원료를 연속식 2축 압출기(continuous flow twin screw exturder)의 호퍼(hopper)에 투입하고, 용융 압축한 후, 전단응력을 인가하여 분산시키는 과정에 대전방지 마스터배치를 사이드 피딩 주입구를 통해 첨가한 다음, 토출하여 수조(water bath)에서 급냉하고 절단하여 펠릿 형태의 열가소성 수지 조성물을 얻는다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 열가소성 수지 조성물을 제조하기 위하여 사용하는 연속식 2축 압출기는 1차 원료를 투입하기 위한 호퍼(hopper)(110)와, 회동 가능하게 설치된 2개의 샤프트(120)와, 2개의 샤프트(120)를 감싸는 실린더(130)와, 상기 샤프트(120)들을 회동시키기 위한 구동수단(140a, 140b, 140c)과, 실린더(130) 내부를 가열하기 위한 가열수단(150)과, 가열수단(150)의 가열 온도를 제어하기 위한 제어수단(미도시)과, 조성물을 배출하는 토출 다이(160)와, 용융되어 혼련된 원료가 분산되는 과정의 조성물에 2차 원료를 사이드피딩(side feeding) 방식으로 주입하기 위한 사이드피딩 주입구(170)를 포함한다.

상기 연속식 2축 압출기는 그 작용 기능에 따라 크게 3개의 영역으로 나눌 수 있는데, 호퍼(110)를 통해 투입된 원료들을 용융하면서 압축하는 용융 및 압축 영역(melting and compression zone)(Z1)과, 용융 및 압축된 혼합물을 압축 및 전단 응력에 의하여 베이스 폴리머인 열가소성 수지에 탄소나노튜브, 층상 물질(예컨대, 클레이)과 같은 원료를 분산시키면서 토출 영역으로 플로우(flow)시키는 분산 영역(Z2)과, 폴리페닐렌옥사이드 수지에 분산된 조성물을 토출 다이(160)로 토출하는 토출 영역(ejecting zone)(Z3)으로 구분될 수 있다.

호퍼(110)를 통해 투입된 열가소성 수지는 온도가 점차 증가하여 용융되기 시작한다. 호퍼(110)를 통해 투입되면 열가소성 수지는 용융되기 시작하여 고상 수지와 용융 액상 수지의 2개 상이 존재할 수 있는데, 용융 및 압축 영역(Z1)을 통과하면 완전히 용융되게 된다. 상기 용융 및 압축 영역(Z1)의 샤프트(120)는 호퍼(110)를 통해 주입된 원료를 혼합하고 압축하면서 분산 영역(Z2) 내로 공급하기 위하여 나선형 스크류(spiral screw) 형태로 이루어진다.

투입된 원료들은 나선형 스크류 형태의 샤프트(120)에 의해 압축되면서 그 부피가 축소되고 원료들간의 공극률은 낮아지게 된다.

상기 연속식 압출기는 반죽 영역(kneading zone)(Z4)을 더 포함할 수 있다. 상기 반죽 영역(Z4)의 샤프트(120)는 샤프트(120)의 축과 직교되는 방향으로 계단식 스크류가 형성되고 이러한 계단식 스크류가 일정 피치로 반복된 구조를 갖는다. 예컨대, 제1 플레이트부(S1), 상기 제1 플레이트보다 1계단 높은 위치의 제2 플레이트부(S2) 및 상기 제2 플레이트보다 1계단 높은 위치의 제3 플레이트부(S3)가 계단식으로 형성된 스크류로 이루어지고 이러한 스크류가 일정 피치로 반복되어 형성된 것일 수 있다. 용융 및 압축 영역(Z1)을 통과한 용융물은 반죽 영역(Z4)에서 반죽되어 혼련되게 된다.

분산영역(dispersion zone)은 용융 및 압축 영역(Z1)을 통과한 용융물을 일정 온도와 압력으로 유지하면서 충분히 혼련시켜 소지인 열가소성 수지에 탄소나노튜브, 클레이와 같은 원료를 분산시켜 토출 영역(Z3)으로 플로우시키는 영역이다. 샤프트(120)의 회전에 의한 전단 응력에 의하여 소지(matrix)인 열가소성 수지에 클레이는 박리(exfoliation)되어 불연속적인 소판(platelet) 형태로 분산되게 된다. 예컨대, 클레이는 분산 영역(Z2)에서의 압축 및 전단응력에 의해 입자들이 잘게 쪼개져서 나노 크기(예컨대, 1∼300㎚)의 소판 형태로 박리되게 된다. 클레이는 층상 구조로 이루어져 있으므로 압축 및 전단 응력에 의해 층간 분리가 일어나 박리되게 되며, 첨가된 클레이량이 많을 경우에는 박리되어 분산된 층들 사이로 클레이 소판이 층간삽입(intercalate)되어 분산되기도 한다.

분산 영역(Z2)은 상방향으로 테이퍼(taper)진 압축부(compression part)(C1)와, 상방향으로 테이퍼진 압축부과 인접하게 형성되고 평평한 일자형의 전단부(shear part)(C2)를 적어도 포함하는 샤프트(120) 구조를 갖는다. 분산 영역(Z2) 은 평평한 일자형의 전단부(C2), 상방향으로 테이퍼진 압축부(C1) 및 평평한 일자형의 전단부(C2)가 순차적으로 배열된 구조로 이루어질 수도 있다. 분산 영역(Z2)에서는 이와 같이 샤프트(120)에 의한 압축(compression) 및 전단(shear) 작용에 의해 분산 효과를 극대화할 수 있다.

분산 영역(Z2)에서 실린더(130)와 샤프트(120) 사이의 간격이 작을수록 분산 영역(Z2)에서의 플로우 속도는 작아지고 전단 응력은 증가하게 되지만, 플로우에 대한 역압이 발생하여 플로우량이 작아지고 토출량이 감소하게 된다. 실린더(130)와 샤프트(120) 사이의 간격이 너무 작을 경우에는 분산 영역(Z2) 및 토출 영역(Z3)에서의 역압으로 인하여 용융 조성물이 플로우되지 못하고 샤프트(120)는 일정 속도로 계속 회전하므로 온도가 급격하게 상승하여 열가소성 수지가 타버리는 현상이 발생할 수 있다. 반면에 실린더(130)와 샤프트(120) 사이의 간격이 클수록 분산 영역(Z2)에서의 플로우 속도는 커지고 전단 응력은 감소하게 된다.

한편, 분산 영역(Z2)은 상방향으로 테이퍼진 압축부(C1) 및 일자형의 전단부(C2)가 2회 이상 반복되는 계단식 구조를 가질 수도 있다. 상방향으로 테이퍼진 압축부(C1) 및 일자형의 전단부(C2)가 2회 이상 반복되는 계단식 구조에 의해 순차적으로 전단 응력을 증가시킴으로써 분산 효과를 극대화할 수 있는 장점이 있다.

또한, 분산 영역(Z2)은 하방향으로 테이퍼진 릴리스부(release part)(C3)를 더 포함할 수 있다. 분산 영역(Z2)에서는 이와 같이 샤프트(120)에 의한 압축(compression), 전단(shear) 및 릴리스 작용에 의해 분산 효과를 극대화할 수 있다. 분산 영역(Z2)은 상방향으로 테이퍼진 압축부(C1), 일자형의 전단부(C2) 및 하 방향으로 테이퍼진 릴리스부(C3)가 2회 이상 반복되는 구조를 가질 수도 있다.

용융물이 분산되는 과정의 조성물에 상기 실린더(130) 내로 2차 원료를 사이드피딩(side feeding) 방식으로 주입하기 위한 사이드피딩 주입구(170)가 형성되어 있다. 사이드피딩 주입구(170)를 통해 대전방지 마스터배치와 같은 2차 원료를 용융물에 투입하여 2차 원료를 포함하는 대전방지 열가소성 수지 조성물을 얻을 수 있는 장점이 있다. 이와 같은 2차 원료는 호퍼(110)에 투입할 경우, 열가소성 수지와 같은 1차 원료와 화학적 구조, 극성, 계면 장력 등의 차이로 인해 상분리 현상이 발생할 수 있으나, 사이드피딩 주입구(170)를 통해 1차 원료가 용융된 용융물에 투입함으로써 이러한 현상을 억제할 수 있다.

토출 영역(Z3)은 분산 영역(Z2)에서 분산된 조성물을 압축하면서 토출 다이(160)로 공급하기 위하여 나선형 스크류(spiral screw) 형태로 이루어진다. 분산 영역(Z2)에서 분산된 조성물은 나선형 스크류 형태의 샤프트(120)에 의해 압축되면서 토출 다이(160)로 공급되게 된다.

토출 영역(Z3)에서 가압된 조성물은 토출 다이(160)를 통해 연속적으로 배출된다. 토출 다이(160)를 통과한 조성물은 수조(water bath)와 같은 냉각 장치를 통해 급냉되어 원하는 크기의 펠릿 형태로 절단되고 건조되어 원하는 조성물을 얻을 수가 있다. 상기 수조의 온도는 열가소성 수지의 유리전이온도보다 낮은 온도(예컨대, 60℃ 이하의 온도)로 유지된다. 상기 건조는 약 80℃의 온도에서 실시할 수 있다. 토출 속도는 조성물의 점도, 플로우 속도, 토출 영역(Z3)에서의 압출량 등을 고려하여 결정하는데, 예컨대 25∼300㎏/hr 정도로 설정할 수 있다.

연속식 2축 압출기의 내부 온도는 200∼240℃ 정도인 것이 바람직하다. 더욱 구체적으로는, 호퍼에 투입된 직후 열가소성 수지를 용융시키기 위한 압출기의 용융 및 압축 영역에서는 열가소성 수지의 용융 온도보다 높은 온도(실린더의 온도)(예컨대, 220∼240℃)로 유지하고, 열가소성 수지의 용융 및 압축이 완료된 이후의 실린더의 온도는 압출기의 분산 영역에 따라 200∼220℃로 설정하고, 압출기의 토출 영역에서는 실린더의 온도를 분산 영역에서의 온도보다 높은 온도(예컨대, 220∼240℃)의 온도로 유지한다.

이하에서 대전방지 열가소성 수지 조성물을 연속식 2축 압출기를 이용하여 제조하는 방법을 더욱 구체적으로 설명한다.

열가소성 수지, 클레이, 탄소나노튜브, 굴절율 조절제, 열안정제 등의 원료를 원하는 조성에 맞추어 선택적으로 연속식 2축 압출기의 호퍼(110)에 투입하였다.

상기 연속식 2축 압출기의 용융 및 압축 영역(Z1) 내에서 상기 열가소성 수지와 기타 원료를 혼합하고 용융 및 압축시켰다. 가열 수단에 의해 용융 영역의 온도는 300℃를 유지하였다. 이때, 모터에 의해 구동되는 2개의 샤프트(120)들은 시계 방향으로 회전하며, 상기 샤프트(120)들의 회전 속도는 230rpm 정도이고, 2개의 사프트들 사이의 축간 거리는 5㎝ 정도이다. 용융 및 압축 영역(Z1)의 샤프트(120)는 호퍼(110)를 통해 주입된 원료를 혼합하고 압축하면서 분산 영역(Z2) 내로 공급하기 위하여 나선형 스크류(spiral screw) 형태로 구비된다. 나선형 스크류의 헬릭스각(Helix Angle)은 30°정도이고, 나선형 스크류의 나사산과 실린더(130) 사이의 간격은 샤트프 직경의 1/60 정도이며, 나선형 스크류의 피치는 5㎝ 정도로 일정하다. 용융 및 압축 영역(Z1)에서 나선형 스크류의 직경에 대한 나선형 스크류의 길이의 비는 30 정도이다.

상기 연속식 2축 압출기의 샤프트(120)들을 시계 방향으로 회전시켜 실린더(130) 내에서 용융 및 압축된 원료의 용융물에 압축 및 전단 응력이 인가되게 한다. 클레이가 투입된 경우에는, 상기 클레이는 판형의 소판으로 박리되고 상기 열가소성 수지 내에 판형의 클레이 소판들이 불연속적으로 균일하게 분산되게 된다. 이때, 연속식 2축 압출기의 분산 영역(Z2)은 구간에 따라 온도를 200∼220℃로 설정하였다. 상기 샤프트(120)들의 회전 속도는 230rpm 정도로 설정하였다. 분산 영역(Z2)은 상방향으로 테이퍼(taper)진 압축부(compression part)(C1)와, 상방향으로 테이퍼진 압축부과 인접하게 형성되고 평평한 일자형의 전단부(shear part)(C2) 및 하방향으로 테이퍼진 릴리스부(C3)를 포함하는 샤프트(120) 구조를 갖는다. 상방향으로 테이퍼진 압축부의 테이퍼 각(a1)은 20°정도를 이룬다. 하방향으로 테이퍼진 압축부의 테이퍼 각(a2)은 -20° 정도를 이룬다. 실린더(130)와 샤프트(120) 사이의 간격을 샤트프 직경의 1/20∼1/60 정도이고, 일자형의 전단부를 이루는 사프트와 실린더(130) 사이의 간격은 샤트프 직경의 1/40∼1/60 정도이다. 분산 영역(Z2)에서 샤프트(120)의 직경에 대한 샤프트(120)의 길이의 비는 40 정도이다.

대전방지 마스터배치는 상기 연속식 2축 압출기의 분산 영역(Z2)에 마련된 사이드피딩 주입구(170)를 통해 분산되는 과정의 조성물에 투입하였다.

토출 영역(Z3)에서는 분산 영역(Z2)에서의 온도보다 높은 온도인 220℃의 온 도로 가열하면서 연속식 2축 압출기에서 조성물을 토출 다이(160)로 토출하였다. 토출 영역(Z3)의 샤프트(120)는 조성물을 압축하면서 토출 다이(160)로 공급하기 위하여 나선형 스크류(spiral screw) 형태로 구비된다. 나선형 스크류의 헬릭스각(Helix Angle)은 -30°정도이고, 나선형 스크류의 나사산과 실린더(130) 사이의 간격은 샤트프 직경의 1/60 정도이며, 나선형 스크류의 피치는 5㎝ 정도로 일정하다. 토출 영역(Z3)에서 나선형 스크류의 직경에 대한 나선형 스크류의 길이의 비는 30 정도이다.

토출 다이(160)로부터 토출된 조성물을 45℃의 수조에서 급냉하였고, 절단하고 80℃ 온도에서 건조하여 펠릿 형태의 열가소성 수지 조성물을 얻었다. 토출 속도는 30㎏/hr 정도로 설정하였다.

제조된 펠릿 형상의 수지는 100℃에서 4시간 동안 건조한 후, 사출 성형기를 이용하여 사출온도를 275∼295℃, 금형온도를 70℃로 하여 ASTM 표준 시편을 제조하였다.

본 발명의 대전방지 마스터배치는 상술한 연속식 2축 압출기를 이용하여 다음과 같은 방법으로 제조할 수 있다.

먼저 금속염을 에스테르 화합물, 비이온 계면활성제 및 글리콜과 혼합하여 균일한 액상의 대전방지제를 형성한다. 폴리알칸 글리콜 그룹, 폴리 에틸에스테르 또는 이들의 혼합물을 포함하는 코폴리에스터아미드, 폴리에테르 아미드 블록 공중합체, 폴리에테르에스테르아미드 블록 공중합체, 폴리카프로락탐 및 폴리우레탄 중 에서 선택된 적어도 1종 이상의 대전방지 중합체를 연속식 2축 압출기의 호퍼에 투입한다. 상기 연속식 2축 압출기 내에서 상기 대전방지 중합체를 혼합하고, 상기 대전방지 중합체의 용융 온도보다 높은 온도에서 용융 및 압축시킨 후, 상기 연속식 2축 압출기의 샤프트들을 일정 방향으로 회전시켜 실린더 내에서 용융 및 압축된 대전방지 중합체에 전단 응력이 인가되게 하여 균일하게 분산시킨다. 액상의 상기 대전방지제를 사이드 피딩 주입구를 통해 용융 및 압축된 대전방지 중합체에 첨가하고, 상기 분산시키는 단계보다 높은 온도로 가열하면서 연속식 2축 압출기에서 조성물을 토출하고, 수조에서 급냉시켜 대전방지 마스터배치를 얻는다. 대전방지 마스터배치를 제조하기 위한 연속식 2축 압출기의 내부 온도는 180∼220℃ 정도인 것이 바람직하다. 더욱 구체적으로는, 호퍼에 투입된 직후 대전방지 중합체를 용융시키기 위한 압출기의 용융 및 압축 영역에서는 대전방지 중합체의 용융 온도보다 높은 온도(실린더의 온도)(예컨대, 200∼220℃)로 유지하고, 대전방지 중합체의 용융 및 압축이 완료된 이후의 실린더의 온도는 압출기의 분산 영역에 따라 180∼200℃로 설정하고, 압출기의 토출 영역에서는 실린더의 온도를 분산 영역에서의 온도보다 높은 온도(예컨대, 200∼220℃)의 온도로 유지한다.

펠릿(pellet) 형태의 화합물의 기계적 및 열적 특성은 80℃의 온도에서 4시간 동안 습기와 휘발성 물질을 제거한 후에 ASTM을 사용하여 테스트 한다. 일반적인 사출 성형에 의해 만들어진 성형된 부품은 표면 저항(surface resistance), 열 저항(thermal resistance), 굴곡 탄성률(flexural modulus), 굴곡 강도(flexural strength), 인장 강도(tensile strength), 아이조드 싱글 노치(izod single notch) 충격강도(impact strength) 및 열변형 온도(heat distortion temperature; HDT)에 대해 테스트를 한다.

열가소성 수지 조성물에 대하여 다음과 같은 방법으로 물성을 측정하였다.

(1) 열변형온도(heat distortion temperature; HDT)

ASTM D648에 따라 시편에 18.6kgf/㎝²의 하중을 주고 주변 유체온도를 2℃/min의 속도로 상승시켰을 때 시편의 변형이 0.254㎜에 달한 때의 온도를 측정하였다.

(2) 굴곡강도(flexual strength; FS) 및 굴곡탄성율(flexual modulus; FM)

ASTM D790에 따라 크로스 헤드 스피드(cross head speed)를 5㎜/min의 시험 속도로 측정하였다.

(3) 인장강도(tensile strenth; TS)

ASTM D638에 준하여 온도 23±2℃, 상대습도 50% 및 대기압의 조건에서 5㎜/min의 인장속도로 측정하였다. 연신율은 파단점에서의 값을 기록하며, 최소 5회 이상 측정하여 평균값으로 나타내었다.

(4) 충격강도(impact strength)

ASTM D256에 준하여 시편이 파단될 때의 에너지를 단위 두께로 나눈 것이 충격강도에 해당한다. 충격강도는 1/8인치 두께를 갖는 시편을 이용하여 측정하였고, 최소 5회 이상 측정하여 평균값으로 나타내었으며, 상온에서 아이조드 노치(izod notch) 방법으로 측정하였다.

(5) 표면저항(surface resistivity; SR)

금속 버스 바(metal bus bar)가 연결된 전기저항계(OHM meter)를 이용하여 단위면적당 표면저항을 측정하였다.

(6) 투명도

투명도는 600∼700nm의 이내에서 멀티라이트 데이타컬러 인터내셔널(Multilight datacolor international) 장비로 측정했다.

(7) 굴절율

조성물의 굴절율은 아베굴절계(NAR-1Tsolid)로 측정했다.

본 발명은 하기의 실시예를 참고로 더욱 상세히 설명되며, 이 실시예가 본 발명을 제한하는 것은 아니다.

아래의 표 1은 마스터배치를 함유한 PETG 조성물에 사용된 실험적 조성을 보여준다.

표 1에서 베이스 폴리머(base polymer)로서 SK 화학(SK Chemical)사의 PETG를 사용하였다. 아케마(Arkema)사의 PEBAX-MV 1074와 MH1657, 타케모토 오일(Takemoto Oil)사의 RBH와 RBS, 산요 화학(Sanyo Chemical)사의 Pelestat NC6321, NC7530, 6500, 300, 230, 1251, LA120, 에이비씨 엔지니어링(ABC Engineering)사의 Su-80, 코그니스(Cognis)사의 Dehydat 80, 클라리언트(Clarient)사의 HS-1, 바스프(BASF)사의 Larostat HTS 905, 아르구스(Argus)사의 ARX V07, 수 카노 화학(Sukano Chemical)사의 Sukano G, 산코론(Sankolon)사의 TBX-65와 310, 그리고 본 발명의 대전방지 마스터배치(masterbatch)(SHINSTAT-MB)가 베이스 폴리머의 대전방지 작용에 대한 영향을 확인하기 위해 사용되어졌다.

대전방지제의 굴절율과 베이스 폴리머인 열가소성 수지의 굴절율(RI)을 조화시키기 위하여 굴절율 조절제가 폴리머 성질에 따라 베이스 폴리머에 첨가되었다. 굴절율 조절제의 함량은 각각의 굴절율의 조화에 따라 결정된다.

성분(중량%)	조성물 1	조성물 2	조성물 3	조성물 4	조성물 5	조성물 6	조성물 7	조성물 8	조성물 9	조성물 10	조성물 11
PETG	94.7	72.7	72.7	72.7	77.7	74.7	82.7	82.7	76.7	74.7	76.7
Pebax-1074		20
Pebax-1657			20
RBS				20
SU-80					20
ARX V07						20
Dehydat-80							10
TBX-65								10
Pelestat-7530									20
SHINSTAT-MB										20
Pelestat-6300											20
굴절율 조절제	5.0	7.0	7.0	7.0	2.0	5.0	7.0	7.0	3.0	5.0	3.0
열안정제	0.3	0.3	0.3	0.3	0.3	0.3	0.3	0.3	0.3	0.3	0.3

표 1을 참조하면, 탄소나노튜브(CNT)와 클레이(clay)는 표 1에 나타낸 조성물 중에 첨가되어 있지 않다. 대전방지제는 주로 표면저항, 감쇠 시간(decay time) 및 마찰대전압(tribo charge volt)과 같은 폴리머 정전기 작용에 대한 첨가물의 효과를 이해하기 위하여 10중량%에서 20중량%까지 첨가되었다.

아래의 표 2는 다양한 마스터배치를 함유한 PETG 조성물로서 탄소나노튜브(CNT)와 클레이(clay)를 첨가한 경우를 보여준다.

성분(중량%)	조성물 12	조성물 13	조성물 14	조성물 15	조성물 16	조성물 17	조성물 18	조성물 19	조성물 20	조성물 21	조성물 22
PETG	93.7	71.69	71.69	71.69	76.69	73.69	71.69	71.69	75.69	73.69	75.69
Pebax-1074		20
Pebax-1657			20
RBS				20
SU-80					20
ARX V07						20
Dehydat-80							10
TBX-65								20
Pelestat-7530									20
SHINSTAT-MB										20
Pelestat-6300											20
탄소나노튜브	0	0.01	0.01	0.01	0.01	0.01	0.01	0.01	0.01	0.01	0.01
클레이	1.00	1.00	1.00	1.00	1.00	1.00	1.00	1.00	1.00	1.00	1.00
굴절율 조절제	5.0	7.0	7.0	7.0	2.0	5.0	7.0	7.0	3.0	5.0	3.0
열안정제	0.3	0.3	0.3	0.3	0.3	0.3	0.3	0.3	0.3	0.3	0.3

표 2를 참조하면, 첨가되는 탄소나노튜브(CNT)의 함량은 0.01중량%∼1.0중량%까지 다르다. 탄소나노튜브(CNT)의 증가는 기계적인 특성과 전기적 특성을 향상시키지만, 헤이즈값(haze value)을 서서히 증가시킨다. 표 2에서는 탄소나노튜브 0.01중량%를 첨가하는 경우만을 나타내었다.

클레이(Clay) 첨가는 우수한 투명성과 기계적 특성을 얻기 위해 0.1중량%∼5중량%로 조절된다. 표 2에서는 클레이(clay)가 1중량%만이 첨가된 것을 보여준다. 클레이(Clay) 함량의 증가는 폴리머의 특성을 증가시키지만, 헤이즈값을 증가시켜 투명성이 감소된다.

아래의 표 3은 마스터배치를 함유한 PETG 조성물의 전기적 특성과 기계적 특성을 보여주고 있다.

특성	조성 물 1	조성 물 2	조성 물 3	조성 물 4	조성 물 5	조성 물 6	조성 물 7	조성 물 8	조성 물 9	조성 물 10	조성 물 11
표면저항(Ω/sq)	5E15	2E12	5E12	5E12	3E11	2E13	3E13	2E13	2E11	3E9	5E12
마찰대전압	>500	>50	>50	>50	<30	>100	>100	>100	<50	<10	<50
정전 감쇠시간(static decay time)(sec)	>50	<10	<10	<10	<10	<20	>20	>30	<20	<3	<10
인장강도(tensile strength)(㎏/㎠)	510	350	340	364	290	400	450	360	510	400	490
굴곡탄성률(flexural modulus)(㎏/㎠)	30300	16540	16300	17200	12300	24300	23400	16700	15660	12900	13200
굴곡강도(flexural strength)(㎏/㎠)	745	560	550	540	420	630	580	530	510	550	510
아이조드강도(Izod strength)(㎏·㎝/㎝)	11	19	16	20	21	10	2	12	15	20	18
열변형온도(1.8MPa)(℃)	64	60	61	63	58	62	58	60	60	65	66
투명도(transparency)(%)	85	불투명	불투명	불투명	불투명	불투명	불투명	불투명	불투명	70	불투명

아래의 표 4는 마스터배치를 바탕으로 한 PETG 조성물의 전기적 특성과 물리적 특성을 보여준다.

특성	조성 물 12	조성 물 13	조성 물 14	조성 물 15	조성 물 16	조성 물 17	조성 물 18	조성 물 19	조성 물 20	조성 물 21	조성 물 22
표면저항(Ω/sq)	5E15	5E11	6E11	1E12	9E10	1E13	1E13	7E12	1E11	8E7	9E11
마찰대전압	>300	>30	>30	>30	<30	>100	>100	>100	<30	<10	<30
정전 감쇠시간(sec)	>30	<10	<10	<10	<10	<20	>20	>30	<20	<1	<10
인장강도(㎏/㎠)	650	360	360	378	305	420	465	375	550	460	490
굴곡탄성률(㎏/㎠)	33400	17240	17100	17500	13300	24400	24300	18500	16860	13400	14500
굴곡강도(㎏/㎠)	770	582	576	567	478	650	596	554	540	615	534
아이조드강도(㎏·㎝/㎝)	10	15	13	15	18	9	3	9	12	15	14
열변형온도(1.8MPa)(℃)	69	64	65	68	63	65	64	65	64	72	69
투명도(%)	85	불투명	불투명	불투명	불투명	불투명	불투명	불투명	불투명	75	불투명

표 3을 참조하면, 본 발명의 대전방지 마스터배치(SHINSTAT-MB)를 함유한 조성물 10은 전기적 특성이 향상된 것을 보여주는데, 즉 대전방지 마스터배치 20중량%의 함량으로 거의 10⁹ 수준의 낮은 표면 저항을 제공한다. 또한, 조성물 10은 70%의 투명도를 가진 투명한 상태를 보여준다. 그러나, 조성물 10과 조성물 1을 제외한 다른 조성물들(표 1에 나타낸 SHINSTAT-MB를 제외한 마스터배치를 함유한 조성물들)은 불투명하다. 본 발명의 대전방지 열가소성 수지 조성물의 표면저항은 동일한 수준의 투명성 내에서 SHINSTAT-MB의 함량을 20중량%부터 30중량%까지 증가시키는 경우에는 더욱 감소되는 것을 발견하였다. 본 발명의 대전방지 열가소성 수지 조성물의 정전 감쇠시간(static decay time)과 마찰 전하(tribo charge)는 다른 조성물 보다 훨씬 더 낮다(low)는 것을 발견하였다.

표 4를 참조하면, 조성물 21에서 클레이(clay)와 탄소나노튜브(CNT) 첨가의 효과는 시너지 효과(synergistic effect)로 인해 표면저항과 기계적 특성을 향상시킨다. 클레이(clay) 첨가에 의한 투명성 향상은 클레이(clay)가 핵생성제(nucleating agent)로서 작용하고 사출 사이클 시간(injection cycle time)과 폴리머의 초기 결정화를 감소시킨다는 것을 암시한다.

따라서, 이러한 전기적 특성은 본 발명의 대전방지 마스터배치를 함유한 조성물 21에서 달성되고, 시너지 효과를 나타내는 탄소나노튜브(CNT)와 클레이(clay)를 소량 사용하더라도 기계적인 특성들을 증가시키게 된다.

아래의 표 5는 다양한 마스터배치와 베이스 PCTG 폴리머를 사용하는 조성물들을 보여준다.

성분(중량%)	조성물 23	조성물 24	조성물 25	조성물 26	조성물 27	조성물 28	조성물 29
PCTG	94.7	72.7	72.7	72.7	77.7	74.7	72.7
Pebax-1074		20
Pebax-1657			20
RBS				20
SU-80					20
Pelestat-7530						20
SHINSTAT-MB							20
굴절율 조절제	5.0	7.0	7.0	7.0	2.0	5.0	7.0
열안정제	0.3	0.3	0.3	0.3	0.3	0.3	0.3

표 5를 참조하면, 첨가되는 마스터배치의 함량은 10∼30중량%까지 다양하지만, 20중량%의 함량으로만 나타내었다.

표 5와 비슷하게, 표 6은 다양한 마스터배치와 베이스 PCTG 폴리머를 사용하는 조성물들을 보여주고 있다.

성분(중량%)	조성물 30	조성물 31	조성물 32	조성물 33	조성물 34	조성물 35	조성물 36
PCTG	93.7	71.7	71.7	71.7	76.7	73.7	71.7
Pebax-1074		20
Pebax-1657			20
RBS				20
SU-80					20
Pelestat-7530						20
SHINSTAT-MB							20
탄소나노튜브	0	0.01	0.01	0.01	0.01	0.01	0.01
클레이	1.00	1.00	1.00	1.00	1.00	1.00	1.00
굴절율 조절제	5.0	7.0	7.0	7.0	2.0	5.0	7.0
열안정제	0.3	0.3	0.3	0.3	0.3	0.3	0.3

표 5 및 표 6을 참조하면, 표 6에서는 탄소나노튜브(CNT)와 클레이(clay)가 조성물들에 첨가된 경우를 보여주고 있다. 첨가되는 탄소나노튜브(CNT)의 함량은 0.01중량%∼1.0중량%로 다양하고, 첨가되는 클레이(Clay)의 함량은 0.1중량%∼5중량%로 다양하지만, 설명의 편의를 위하여 탄소나노튜브(CNT)의 함량은 0.01중량%로 유지하였고 클레이(clay)의 함량은 1중량%로 유지하였다. 마스터배치의 함량은 10∼30중량%로 다양하지만, 20중량%의 함량으로만 나타내었다.

아래의 표 7은 마스터배치를 함유한 PCTG 조성물의 전기적 특성과 기계적 특성을 보여준다.

특성	조성 물 23	조성 물 24	조성 물 25	조성 물 26	조성 물 27	조성 물 28	조성 물 29
표면저항(Ω/sq)	5E16	5E11	6E11	1E12	9E10	1E13	8E9
마찰대전압	>500	>30	>30	>30	<30	>100	<10
정전 감쇠시간(sec)	>30	<10	<10	<10	<10	<20	<3
인장강도(㎏/㎠)	690	370	376	350	290	370	320
굴곡탄성률(㎏/㎠)	25300	17000	17100	17232	14200	16540	16450
굴곡강도(㎏/㎠)	650	570	555	554	490	545	595
아이조드강도(㎏·㎝/㎝)	10	12	11	12	115	11	10
열변형온도(1.8MPa)(℃)	68	64	64	64	62	62	60
투명도(%)	85	불투명	불투명	불투명	불투명	불투명	75

표 7을 참조하면, 조성물 29만이 투명성을 갖고 우수한 표면 저항을 나타낸준다. 다른 조성물들(조성물 23 내지 조성물 28)은 우수한 기계적 특성을 보여주지만, 전기적 특성 및 투명성은 우수하지 않다.

아래의 표 8은 PCTG 조성물의 전기적 특성과 기계적 특성에 대한 탄소나노튜브(CNT)와 클레이(Clay)의 효과를 보여준다.

특성	조성 물 30	조성 물 31	조성 물 32	조성 물 33	조성 물 34	조성 물 35	조성 물 36
표면저항(Ω/sq)	5E16	7E10	2E10	8E11	3E10	2E12	8E8
마찰대전압	>500	>30	>30	>30	<30	>100	<10
정전 감쇠시간(sec)	>30	<10	<10	<10	<10	<20	<1
인장강도(㎏/㎠)	690	360	360	378	305	420	365
굴곡탄성률(㎏/㎠)	25300	17240	17600	17650	14700	18240	18550
굴곡강도(㎏/㎠)	650	582	567	588	490	650	610
아이조드강도(㎏·㎝/㎝)	10	9	11	11	15	10	8
열변형온도(1.8MPa)(℃)	68	70	69	72	73	71	74
투명도(%)	85	불투명	불투명	불투명	불투명	불투명	77

표 8을 참조하면, 탄소나노튜브(CNT)와 클레이(Clay)의 첨가에 의한 우수한 시너지 효과가 모든 조성물에서 관찰된다. 그러나, 투명성은 조성물 36에서 현저하게 우수하다. 기계적 특성은 소량의 탄소나노튜브(CNT)와 클레이(Clay) 첨가에 의해 상당하게 개선된다. 따라서, 본 발명의 조성물 36은 특유한 것이다.

아래의 표 9는 다양한 마스터배치와 베이스 폴리머인 PMMA 수지를 사용한 조성물들을 보여준다.

성분(중량%)	조성물 37	조성물 38	조성물 39	조성물 40	조성물 41	조성물 42	조성물 43
PMMA	99.7	83.5	83.5	83.6	82.7	86.5	83.5
Pebax-1074		16
Pebax-1657			16
RBS				16
Pelestat-303					16
Pelestat-230						13
SHINSTAT-MB							16
굴절율 조절제		0.2	0.2	0.1	1.0	0.2	0.2
열안정제	0.3	0.3	0.3	0.3	0.3	0.3	0.3

표 9를 참조하면, 마스터배치의 함량은 10∼30중량%로 다양하지만, 13∼16중량%의 함량으로만 나타내었다.

아래의 표 10은 표 9에 나타낸 마스터배치를 함유한 PMMA 조성물에 대한 전기적 특성 및 기계적 특성을 보여주고 있다.

특성	조성 물 37	조성 물 38	조성 물 39	조성 물 40	조성 물 41	조성 물 42	조성 물 43
표면저항(Ω/sq)	5E16	7E11	2E11	8E10	2E10	8E9	8E11
마찰대전압	>500	>20	>20	>10	<30	<10	<10
정전 감쇠시간(sec)	>50	<10	<10	<10	<5	<1	<1
인장강도(㎏/㎠)	410	450	465	390	520	570	325
굴곡탄성률(㎏/㎠)	18600	18840	18600	17650	21223	23234	14550
굴곡강도(㎏/㎠)	730	760	770	640	740	820	570
아이조드강도(㎏·㎝/㎝)	5.1	3	3.2	4	2.5	3	5
열변형온도(1.8MPa)(℃)	77	70	69	70	80	84	69
투명도(%)	91	불투명	불투명	불투명	불투명	88	불투명

표 10을 참조하면, 조성물 42만이 우수한 투명성(투명도 88%)와 함께 우수한 전기적 특성과 기계적 특성을 나타낸다. 조성물 42의 열변형온도(HDT)도 다른 조성물들에 비하여 우수하다는 것을 확인할 수 있다.

아래의 표 11은 다양한 마스터배치를 사용하는 PMMA 조성물을 보여주고 있다. 마스터배치의 함량은 10∼30중량%로 다양하지만, 13∼16중량%의 함량으로만 나타내었다. 1중량%의 클레이(clay)와 0.01중량%의 탄소나노튜브(CNT)가 표11에 나타낸 바와 같이 조성물에 첨가되었다. 그러나, 클레이(clay)와 탄소나노튜브(CNT)의 첨가량은 각각 1중량%와 0.01중량%에 한정되는 것은 아니다.

성분(중량%)	조성물 44	조성물 45	조성물 46	조성물 47	조성물 48	조성물 49	조성물 50
PMMA	99.0	83.0	83.0	83.0	83.0	86.0	83.0
Pebax-1074		16
Pebax-1657			16
RBS				16
Pelestat-303					16
Pelestat-230						13
SHINSTAT-MB							16
탄소나노튜브	0	0.01	0.01	0.01	0.01	0.01	0.01
클레이	1.00	1.00	1.00	1.00	1.00	1.00	1.00
굴절율 조절제		0.2	0.2	0.1	1.0	0.2	0.2
열안정제	0.3	0.3	0.3	0.3	0.3	0.3	0.3

아래의 표 12는 표 11에 나타낸 조성물의 전기적 특성과 기계적 특성에 대한 탄소나노튜브(CNT)와 클레이(Clay) 첨가의 효과를 보여주고 있다.

특성	조성물 44	조성물 45	조성물 46	조성물 47	조성물 48	조성물 49	조성물 50
표면저항(Ω/sq)	5E16	7E11	2E11	8E10	2E10	8E9	8E11
마찰대전압	>500	>20	>20	>10	<30	<10	<10
정전 감쇠시간(sec)	>50	<10	<10	<10	<5	<1	<1
인장강도(㎏/㎠)	460	470	490	410	520	590	350
굴곡탄성률(㎏/㎠)	18950	19100	18900	17960	21500	23600	14880
굴곡강도(㎏/㎠)	810	790	795	695	780	840	590
아이조드강도(㎏·㎝/㎝)	4.8	3	3	3.2	2	2.5	4
열변형온도(1.8MPa)(℃)	80	74	72	72	85	88	77
투명도(%)	90	불투명	불투명	불투명	불투명	88	불투명

표 12를 참조하면, 클레이(clay)와 탄소나노튜브(CNT)의 첨가로 기계적 특성은 개선되었지만, 전기적 특성의 개선은 현저하게 개선되지는 않았다. 이것은 클레이(clay)와 탄소나노튜브(CNT)의 첨가에 의해 PMMA 베이스 폴리머의 빠른 재결정화가 일어나서 폴리머 네트워크 내에서 이온 점핑 메카니즘(ion jumping mechanism)을 방해하기 때문일 수 있다.

아래의 표 13은 다양한 마스터배치를 사용하는 PC 조성물을 보여주고 있다.

성분(중량%)	조성물 51	조성물 52	조성물 53	조성물 54	조성물 55	조성물 56	조성물 57
PC	99.7	31.7	31.7	35.7	38.7	38.7	48.7
Pebax-1074		20
Pebax-1657			20
RBS				16
Pelestat-7530					20
Pelestat-6500						20
SHINSTAT-MB							16
굴절율 조절제		48.0	48.0	48.0	45.0	48.0	35.0
열안정제	0.3	0.3	0.3	0.3	0.3	0.3	0.3

표 13을 참조하면, PC에서 굴절율 조절제(refractive index modifier; RI modifier)의 함량은 PC의 굴절율이 1.568로 매우 높기 때문에 다른 열가소성 수지 조성물에서 보다 훨씬 더 많이 첨가한다. 전기적 특성과 기계적 특성에 대한 영향을 이해하기 위하여 마스터배치의 함량은 10중량%∼30중량%까지 다양하지만, 조성물에서 마스터배치의 함량은 더 나은 이해를 위해서 16∼20중량%로 유지하였다.

아래의 표 14는 표 13에서 나타낸 마스터배치를 함유한 PC 조성물의 전기적 특성과 기계적 특성을 보여주고 있다.

특성	조성물 51	조성물 52	조성물 53	조성물 54	조성물 55	조성물 56	조성물 57
표면저항(Ω/sq)	5E16	7E12	2E12	8E10	7E10	8E10	3E10
마찰대전압	>1000	>20	>20	<10	<10	<10	<10
정전 감쇠시간(sec)	>50	<10	<10	<2	<2	<2	<1
인장강도(㎏/㎠)	675	390	385	365	375	350	410
굴곡탄성률(㎏/㎠)	23000	17340	17540	17160	17116	16500	16337
굴곡강도(㎏/㎠)	920	590	578	595	565	550	560
아이조드강도(㎏·㎝/㎝)	75	3	3	3.2	4	4.2	5
열변형온도(1.8MPa)(℃)	130	64	65	60	65	60	63
투명도(%)	93	불투명	불투명	불투명	83	75	84

표 14를 참조하면, 조성물 55와 조성물 57은 83% 이상의 우수한 투명성을 유지하면서 우수한 전기적 특성 및 기계적 특성을 나타낸다. 투명성은 굴절율이 조절되었음에도 불구하고 다른 조성물에서는 관찰되지 않는다. 이것은 PC와 마스터배치 사이의 비친화성(incompatibility) 때문일 수도 있다. 소량의 SHINSTAT-MB를 사용하는 조성물 57은 다른 마스터배치 분산 조성물과 비교하여 우수한 특성과 투명성을 나타낸다.

아래의 표 15는 다양한 마스터배치, 클레이(clay) 및 탄소나노튜브(CNT)를 사용한 PC 조성물을 보여주고 있다.

성분(중량%)	조성물 58	조성물 59	조성물 60	조성물 61	조성물 62	조성물 63	조성물 64
PMMA	99.0	79.0	79.0	83.0	79.0	79.0	83.0
Pebax-1074		20
Pebax-1657			20
RBS				16
Pelestat-303					20
Pelestat-230						20
SHINSTAT-MB							16
탄소나노튜브	0.01	0.01	0.01	0.01	0.01	0.01	0.01
클레이	1.00	1.00	1.00	1.00	1.00	1.00	1.00
굴절율 조절제		48.0	48.0	48.0	45.0	48.0	35.0
열안정제	0.3	0.3	0.3	0.3	0.3	0.3	0.3

표 15를 참조하면, PC 조성물의 전기적 특성 및 기계적 특성에 대한 클레이(clay)와 탄소나노튜브(CNT)의 시너지 효과를 이해하기 위해서 디자인되었다. 클레이(clay)와 탄소나노튜브(CNT)의 함량은 위의 표 15에서 각각 1중량%와 0.01중량%로 유지되나, 그 양은 언급된 양에만 한정되는 것은 아니다.

아래의 표 16은 마스터배치를 함유한 PC 조성물의 전기적 특성과 기계적 특성을 보여주고 있다.

특성	조성물 58	조성물 59	조성물 60	조성물 61	조성물 62	조성물 63	조성물 64
표면저항(Ω/sq)	5E14	9E11	2E12	2E10	2E10	2E10	6E9
마찰대전압	>500	>20	>20	<10	<10	<10	<10
정전 감쇠시간(sec)	>50	<10	<10	<2	<1	<1	<1
인장강도(㎏/㎠)	660	410	420	386	395	375	428
굴곡탄성률(㎏/㎠)	25540	19500	18640	18200	18500	18500	18600
굴곡강도(㎏/㎠)	980	620	610	634	620	590	620
아이조드강도(㎏·㎝/㎝)	8.6	3	3	3.2	4	4	4.6
열변형온도(1.8MPa)(℃)	134	69	70	64	69	65	66
투명도(%)	94	불투명	불투명	불투명	85	76	86

표 16을 참조하면, 클레이(clay)와 탄소나노튜브(CNT)를 첨가함으로써, 모든 경우에서 기계적 특성과 전기적 특성이 개선되는 것이 관찰된다. 또한, 투명성은 약간 향상되었다는 것을 알 수 있다. 조성물 64에서 SHINSTAT-MB는 다른 마스터배치와 비교하여 더 나은 성능을 나타낸다.

아래의 표 17은 마스터배치를 함유한 ABS 조성물을 보여주고 있다.

성분(중량%)	조성물 65	조성물 66	조성물 67	조성물 68	조성물 69	조성물 70	조성물 71	조성물 72
ABS	87.5	99.0	88.0	87.0	88.0	87.0	88.0	87.0
Pebax-1074	12	12
RBS			12	12
Pelestat-303					12	12
SHINSTAT-MB							12	12
탄소나노튜브		0.01		0.01		0.01		0.01
클레이		1.00		1.00		1.00		1.00
굴절율 조절제	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2
열안정제	0.3	0.3	0.3	0.3	0.3	0.3	0.3	0.3

표 17을 참조하면, 전기적 특성과 기계적 특성에 대한 작용을 이해하기 위하여 마스터배치가 조성물에 12중량%만이 첨가되는 것으로 나타내었으나, 마스터배치의 함량은 10중량%∼30중량%로 다양하다.

아래의 표 18는 표 17에 나타낸 조성물의 전기적 특성과 기계적 특성을 보여주고 있다.

특성	조성물 65	조성물 66	조성물 67	조성물 68	조성물 69	조성물 70	조성물 71	조성물 72
표면저항(Ω/sq)	5E12	3E12	8E9	2E9	7E12	2E11	6E12	2E12
마찰대전압	>50	>50	<10	<10	<10	<10	<10	<10
정전 감쇠시간(sec)	<10	<10	<1	<1	<1	<1	<1	<1
인장강도(㎏/㎠)	545	566	416	460	395	415	410	425
굴곡탄성률(㎏/㎠)	21220	22300	20531	21340	19500	21000	18300	18400
굴곡강도(㎏/㎠)	850	870	620	650	645	680	640	665
아이조드강도(㎏·㎝/㎝)	8	7.5	7	6.8	5	4	4.6	4.6
열변형온도(1.8MPa)(℃)	69	72	89	92	69	74	66	69
투명도(%)	불투명	불투명	84	84	75	76	불투명	불투명

표 18을 참조하면, 조성물 67과 조성물 68은 우수한 전기적 특성과 기계적 특성을 나타내며, 우수한 투명성을 보여준다. 다른 조성물들은 대전방지 작용을 보여주지만, 이러한 조성물들은 불투명하다. 또한, 표 18은 전기적 특성과 기계적 특성에 대한 클레이(clay)와 탄소나노튜브(CNT)의 효과를 보여준다. 클레이(clay)와 탄소나노튜브(CNT)의 첨가는 전기적 특성을 약간 향상시키고 기계적 특성도 향상시킨다는 것을 알 수 있다.

표 19는 마스터배치를 함유한 PP 조성물을 보여주고 있다.

성분(중량%)	조성물 73	조성물 74	조성물 75	조성물 76	조성물 77	조성물 78	조성물 79	조성물 80
PP	85.5	99.0	85.0	84.0	86.0	85.0	86.0	85.0
Pebax-1074	14	14
Pelestat-230			15	15
Pelestat-303					14	14
SHINSTAT-MB							14	14
탄소나노튜브		0.01		0.01		0.01		0.01
클레이		1.00		1.00		1.00		1.00
굴절율 조절제	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2
열안정제	0.3	0.3	0.3	0.3	0.3	0.3	0.3	0.3

표 19를 참조하면, 전기적 특성과 기계적 특성에 대한 작용을 이해하기 위하여 마스터배치가 조성물에 14중량%∼15중량%만이 첨가되는 것으로 나타내었으나, 마스터배치의 함량은 10중량%∼30중량%로 다양하다. 또한, 탄소나노튜브(CNT)와 클레이(clay)가 마스터배치에 대한 효과를 관찰하기 위하여 첨가된다.

아래의 표 20은 표 19에서 나타낸 조성물들의 전기적 특성과 기계적 특성을 보여주고 있다.

특성	조성물 73	조성물 74	조성물 75	조성물 76	조성물 77	조성물 78	조성물 79	조성물 80
표면저항(Ω/sq)	5E13	3E12	8E10	2E9	9E10	7E9	6E12	2E12
마찰대전압	>50	>50	<10	<10	<10	<10	<10	<10
정전 감쇠시간(sec)	<10	<10	<1	<1	<1	<1	<1	<1
인장강도(㎏/㎠)	220	235	175	210	305	345	220	245
굴곡탄성률(㎏/㎠)	12300	12544	9900	9950	16538	17544	9566	10230
굴곡강도(㎏/㎠)	320	358	280	320	430	455	240	267
아이조드강도(㎏·㎝/㎝)	4	4.2	5	6	2.5	2.8	5.5	5
열변형온도(1.8MPa)(℃)	69	72	68	73	79	84	66	69
투명도(%)	불투명	불투명	80	81	80	82	불투명	불투명

표 20을 참조하면, 조성물 75에서 조성물 78까지는 우수한 전기적 특성과 기계적 특성을 나타내고, 우수한 투명성을 보여준다. 다른 조성물들은 대전방지 작용을 보여주지만, 이러한 조성물들은 불투명하다. 또한, 표 20은 전기적 특성과 기계적 특성에 대한 클레이(clay)와 탄소나노튜브(CNT)의 효과를 보여준다. 클레이(clay)와 탄소나노튜브(CNT)의 첨가는 모든 경우에서 전기적 특성을 약간 향상시키고 기계적 특성도 향상시킨다. 조성물 75 내지 조성물 78의 투명성은 클레이(clay)와 탄소나노튜브(CNT)의 첨가에 의해 영향을 받지 않는다.

아래의 표 21은 마스터배치를 함유한 PE 조성물을 보여주고 있다.

성분(중량%)	조성물 81	조성물 82	조성물 83	조성물 84	조성물 85	조성물 86	조성물 87	조성물 88
PE	84.5	99.0	85.0	84.0	85.0	84.0	85.0	84.0
Pebax-1074	15	15
Pelestat-230			15	15
Pelestat-303					15	15
SHINSTAT-MB							15	15
탄소나노튜브		0.01		0.01		0.01		0.01
클레이		1.00		1.00		1.00		1.00
굴절율 조절제	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2
열안정제	0.3	0.3	0.3	0.3	0.3	0.3	0.3	0.3

표 21을 참조하면, 전기적 특성과 기계적 특성에 대한 작용을 이해하기 위하여 마스터배치가 조성물에 15중량%만이 첨가되는 것으로 나타내었으나, 마스터배치의 함량은 10중량%∼30중량%로 다양하다. 또한, 탄소나노튜브(CNT)와 클레이(clay)가 마스터배치에 대한 효과를 관찰하기 위해 첨가된다.

아래의 표 22는 표 21에 나타낸 조성물의 전기적 특성과 기계적 특성을 보여주고 있다.

특성	조성물 81	조성물 82	조성물 83	조성물 84	조성물 85	조성물 86	조성물 87	조성물 88
표면저항(Ω/sq)	5E13	3E12	2E9	8E8	2E12	1E12	6E12	2E12
마찰대전압	>50	>50	<10	<10	<30	<10	<30	<30
정전 감쇠시간(sec)	<10	<10	<1	<1	<5	<1	<3	<3
인장강도(㎏/㎠)	220	235	62	78	116	135	102	120
굴곡탄성률(㎏/㎠)	1860	1890	1580	1640	1926	2100	1640	1750
굴곡강도(㎏/㎠)	76	85	63	78	67	76	56	58
아이조드강도(㎏·㎝/㎝)	55	58	64	65	58	55	66	65
열변형온도(1.8MPa)(℃)	N/A	N/A	43	49	N/A	N/A	N/A	N/A
투명도(%)	불투명	불투명	78	75	78	79	불투명	불투명

표 22를 참조하면, 조성물 83 내지 조성물 86까지는 우수한 전기적 특성과 기계적 특성을 나타내고, 우수한 투명성을 보여준다. 다른 조성물들은 대전방지 작용을 보여주지만, 이러한 조성물들은 불투명하다. 또한, 표 22는 전기적 특성과 기계적 특성에 대한 클레이(clay)와 탄소나노튜브(CNT)의 효과를 보여준다. 클레이(clay)와 탄소나노튜브(CNT)의 첨가는 모든 경우에서 전기적 특성을 약간 향상시키고 기계적 특성도 향상시킨다. 조성물 83 내지 조성물 86의 투명성은 클레이(clay)와 탄소나노튜브(CNT)의 첨가에 의해서 영향을 받지 않는다.

아래의 표 23은 마스터배치를 함유한 MS 조성물을 보여주고 있다.

성분(중량%)	조성물 89	조성물 90	조성물 91	조성물 92	조성물 93	조성물 94
MS	79.5	79.0	78.0	77.0	80.0	79.0
Pelestat 6500	20	20
Pelestat-7500			22	22
SHINSTAT-MB					20	20
탄소나노튜브		0.01		0.01		0.01
클레이		1.00		1.00		1.00
굴절율 조절제	0.2	0.2	0.3	0.3	0.2	0.2
열안정제	0.3	0.3	0.3	0.3	0.3	0.3

표 23을 참조하면, 전기적 특성과 기계적 특성에 대한 작용을 이해하기 위하여 마스터배치가 조성물에 20∼22중량%만이 첨가되는 것으로 나타내었으나, 마스터배치의 함량은 10중량%∼30중량%로 다양하다. 또한, 탄소나노튜브(CNT)와 클레이(clay)가 마스터배치에 대한 효과를 관찰하기 위해 첨가된다.

아래의 표 24는 표 23에 나타낸 조성물들의 전기적 특성과 기계적 특성을 보여준다.

특성	조성물 89	조성물 90	조성물 91	조성물 92	조성물 93	조성물 94
표면저항(Ω/sq)	5E11	3E11	8E9	2E9	2E10	1E10
마찰대전압	<30	<30	<10	<10	<10	<10
정전 감쇠시간(sec)	<10	<10	<1	<1	<2	<2
인장강도(㎏/㎠)	506	550	364	420	365	390
굴곡탄성률(㎏/㎠)	29577	31300	24284	25300	24555	26450
굴곡강도(㎏/㎠)	990	1210	780	830	760	785
아이조드강도(㎏·㎝/㎝)	2.5	2.5	2	2	4	4.1
열변형온도(1.8MPa)(℃)	85	90	82	89	80	85
투명도(%)	불투명	불투명	89	89	불투명	불투명

표 24를 참조하면, 조성물 91과 조성물 92는 우수한 전기적 특성과 기계적 특성을 나타내고, 우수한 투명성을 보여준다. 다른 조성물들은 대전방지 작용을 보여주지만, 이러한 조성물들은 불투명하다. 또한, 표 24는 전기적 특성과 기계적 특성에 대한 클레이(clay)와 탄소나노튜브(CNT)의 효과를 보여준다. 클레이(clay)와 탄소나노튜브(CNT)의 첨가는 모든 경우에서 전기적 특성을 약간 향상시키고 기계적 특성도 향상시킨다. 조성물 91과 조성물 92의 투명성은 클레이(clay)와 탄소나노튜브(CNT)의 첨가에 의해서 영향을 받지 않는다.

아래의 표 25는 마스터배치를 함유한 PET 조성물을 보여주고 있다.

성분(중량%)	조성물 89	조성물 90	조성물 91	조성물 92	조성물 93	조성물 94
A-PET	99.5	99.0	80.0	79.0	80.0	79.0
ARX V07	20.0	20.0
Pelestat-7500			20	20
SHINSTAT-MB					20	20
탄소나노튜브		0.01		0.01		0.01
클레이		1.00		1.00		1.00
굴절율 조절제	0.2	0.2	0.3	0.3	0.2	0.2
열안정제	0.3	0.3	0.3	0.3	0.3	0.3

표 25를 참조하면, 마스터배치가 조성물에 20중량%만이 첨가되는 것으로 나타내었으나, 마스터배치의 함량은 10중량%∼30중량%로 다양하다. 또한, 탄소나노튜브(CNT)와 클레이(clay)가 마스터배치에 대한 효과를 관찰하기 위해 첨가된다.

아래의 표 26은 표 25에 나타낸 조성물들의 전기적 특성과 기계적 특성을 보여준다.

특성	조성물 89	조성물 90	조성물 91	조성물 92	조성물 93	조성물 94
표면저항(Ω/sq)	5E12	3E12	8E10	2E10	2E10	1E10
마찰대전압	<50	<30	<10	<10	<10	<10
정전 감쇠시간(sec)	<10	<10	<1	<1	<2	<2
인장강도(㎏/㎠)	341	360	364	410	405	435
굴곡탄성률(㎏/㎠)	29590	31200	25284	25800	26147	26450
굴곡강도(㎏/㎠)	532	560	630	655	601	655
아이조드강도(㎏·㎝/㎝)	2.3	2.5	2	2	1.5	1.5
열변형온도(1.8MPa)(℃)	74	81	76	79	55	57
투명도(%)	불투명	불투명	불투명	불투명	불투명	불투명

표 26을 참조하면, 성형된 조성물들은 우수한 투명성을 보이지는 않는다. 그러나, 위의 조성물에 의해 만들어진 0.5∼0.7㎜의 박막은 우수한 대전방지 특성을 나타내고, 우수한 투명성을 나타낸다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범위내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.

도 1은 연속식 2축 압출기를 도시한 도면이다.

도 2는 연속식 2축 압출기에서 가열수단을 제외하여 샤프트와 실린더의 모습을 상세하게 도시한 도면이다.

도 3a 및 도 3b는 연속식 2축 압출기의 실린더와 샤프트 부분을 상세하게 도시한 도면이다.

도 4는 연속식 2축 압출기의 샤프트의 일 예를 도시한 도면이다.

도 5은 용융 및 압축 영역의 스크류 샤프트를 상세하게 도시한 도면이다.

도 6은 반죽 영역의 계단식 스크류를 상세하게 도시한 도면이다.

도 7은 분산 영역의 샤프트 일부를 상세하게 도시한 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

110: 호퍼 120: 샤프트

130: 실린더 140a, 140b, 140c: 구동수단

150: 가열수단 160: 토출 다이

155: 송풍기 165: 냉각관

180: 프레임 190: 벤트 포트

Claims

금속염 1∼50 중량%, 지방산 에스테르 화합물 0.1∼30중량%, 비이온 계면활성제 0.1∼50중량% 및 글리콜 0.1∼60중량%를 포함하는 대전방지제.
제1항에 있어서, 상기 금속염은,

Li·C(CF₃SO₂)₂, K·N(CF₃SO₂)_2, LiBOB, LiPF₆, LiBF₄, Li(CF₃SO₃), LiClO₄, NaClO₄, (CF₃SO₃)Li, (CF₃SO₂)₂NNa, (CF₃SO₂)₂NLi, (CF₃SO₂)₂CNa, (CF₃SO₂)₃CLi, MgClO₄, Na·N(CF₃SO₂)₂, KPF₆, LiI, LiF, LiBr 및 LiCL 중에서 선택된 적어도 1종 이상의 물질을 포함하는 대전방지제.
제1항에 있어서, 상기 지방산 에스테르 화합물은,

글리세릴 모노스테아레이트, 글리세릴 모노라우레이트, 글리세릴 모노올리트, 글리세릴 모노팔미테이트, 글리세릴 모노미리스테이트, 글리세릴 디스테아레이트, 글리세릴 디라우레이트, 글리세릴 디올리트, 글리세릴 디팔미테이트, 글리세릴 디미리스테이트, 소비탄 모노스테아레이트, 소비탄 모노라우레이트, 소비탄 모노올리트, 소비탄 모노팔미테이트, 소비탄 모노미리스테이트, 소비탄 디스테아레이트, 소비탄 디라우레이트, 소비탄 디올리트, 소비탄 디팔미테이트, 소비탄 디미리스테이트, 폴리에틸렌글리콜 n 스테아레이트(여기서 n은 10∼1000), 폴리에틸렌글리콜 n 라우레이트(여기서 n은 10∼1000), 폴리에틸렌글리콜 n 팔리테이트(여기서 n은 10∼1000) 및 폴리에틸렌글리콜 n 미리스테이트(여기서 n은 10∼1000) 중에서 선택된 적어도 1종 이상을 포함하는 대전방지제.
제1항에 있어서, 상기 비이온 계면활성제는,

폴리옥시에틸렌 노닐페닐 에테르, 폴리옥시에틸렌 옥틸페닐 에테르 및 폴리옥시에틸렌 알킬에테르 중에서 선택된 적어도 1종 이상을 포함하는 대전방지제.
제1항에 있어서, 상기 글리콜은,

메틸 글리콜, 메틸 프로필렌 글리콜, 메틸 트리 글리콜, 메틸 프로필렌 트리 글리콜, 이소-프로필 글리콜, 메틸 디 글리콜, 메틸 프로필렌 디 글리콜, 메틸 폴리 글리콜, 프로필 프로필렌 글리콜, 프로필 프로필렌 디 글리콜, 부틸 프로필렌 글리콜, 부틸 디 글리콜, 부틸 프로필렌 디 글리콜, 부틸 트리 글리콜, 페닐 프로필렌 글리콜, 이소-부틸 글리콜, 메틸 프로필렌 글리콜 아세테이트, 이소-부틸 디 글리콜, 헥실 글리콜, 헥실 디 글리콜, 디 메틸 글리콜, 2-에틸 헥실 글리콜, 디 메틸 디 글리콜, 2-에틸 헥실 디 글리콜, 디 메틸 트리 글리콜, 아릴 글리콜, 디 에틸 디 글리콜, 아릴 글리콜-H, 디 부틸 디 글리콜, 페닐 글리콜, 디 메틸 프로필렌 디 글리콜, 페닐 글리콜-H, 디에틸렌 글리콜 메틸 에틸 에테르, 벤질 글리콜, 벤질 디 글리콜, 프로필렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 1,3-부틸렌 글리콜, 에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜 및 폴리에틸렌 글리콜 중에서 선택된 적어도 1종 이상을 포함하는 대전방지제.
제1항에 기재된 대전방지제 1∼30중량%;

폴리알칸 글리콜 그룹, 폴리 에틸에스테르 또는 이들의 혼합물을 포함하는 코폴리에스터아미드, 폴리에테르 아미드 블록 공중합체, 폴리에테르에스테르아미드 블록 공중합체, 폴리카프로락탐 및 폴리우레탄 중에서 선택된 적어도 1종 이상의 대전방지 중합체 70∼99중량를 포함하는 대전방지 마스터배치.
열가소성 수지 조성물에 있어서,

제6항에 기재된 대전방지 마스터배치;

변성 폴리에틸렌 테레프탈레이트 글리콜, 비정질 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리시클로헥산 테레프탈레이트 글리콜 및 폴리카보네이트 중에서 선택된 적어도 하나 이상의 열가소성 수지를 포함하며,

상기 대전방지 마스터배치는 상기 열가소성 수지 조성물 100중량%에 대하여 10∼30중량% 함유되어 있고, 상기 열가소성 수지 조성물은 투명한 것을 특징으로 하는 대전방지 열가소성 수지 조성물.
열가소성 수지 조성물에 있어서,

제6항에 기재된 대전방지 마스터배치;

폴리메틸 메타크릴레이트, 폴리프로필렌, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌, 메틸스티렌 및 폴리에틸렌 중에서 선택된 적어도 하나 이상의 열가소성 수지를 포함하며,

상기 대전방지 마스터배치는 상기 열가소성 수지 조성물 100중량%에 대하여 10∼30중량% 함유되어 있는 것을 특징으로 하는 대전방지 열가소성 수지 조성물.
제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 열가소성 수지 조성물은,

탄소나노튜브 0.01∼1.0중량%를 더 포함하는 대전방지 열가소성 수지 조성물.
제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 열가소성 수지 조성물은,

클레이 0.1∼5중량%를 더 포함하는 대전방지 열가소성 수지 조성물.
제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 열가소성 수지 조성물은,

굴절율 조절제 0.1∼35중량%를 더 포함하는 대전방지 열가소성 수지 조성물.
제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 열가소성 수지 조성물은,

열안정제 0.1∼1중량%를 더 포함하는 대전방지 열가소성 수지 조성물.
금속염을 에스테르 화합물, 비이온 계면활성제 및 글리콜과 혼합하여 균일한 액상의 대전방지제를 형성하되, 상기 금속염 1∼50 중량%, 지방산 에스테르 화합물 0.1∼30중량%, 비이온 계면활성제 0.1∼50중량% 및 글리콜 0.1∼60중량%가 함유되게 혼합하는 단계;

폴리알칸 글리콜 그룹, 폴리 에틸에스테르 또는 이들의 혼합물을 포함하는 코폴리에스터아미드, 폴리에테르 아미드 블록 공중합체, 폴리에테르에스테르아미드 블록 공중합체, 폴리카프로락탐 및 폴리우레탄 중에서 선택된 적어도 1종 이상의 대전방지 중합체를 연속식 2축 압출기의 호퍼에 투입하는 단계;

상기 연속식 2축 압출기 내에서 상기 대전방지 중합체를 혼합하고, 상기 대전방지 중합체의 용융 온도보다 높은 온도에서 용융 및 압축시키는 단계;

상기 연속식 2축 압출기의 샤프트들을 일정 방향으로 회전시켜 실린더 내에서 용융 및 압축된 대전방지 중합체에 전단 응력이 인가되게 하여 균일하게 분산시키는 단계;

액상의 상기 대전방지제를 사이드 피딩 주입구를 통해 용융 및 압축된 대전방지 중합체에 첨가하는 단계;

상기 분산시키는 단계보다 높은 온도로 가열하면서 연속식 2축 압출기에서 조성물을 토출하는 단계; 및

수조에서 급냉시켜 대전방지 마스터배치를 얻는 단계를 포함하며, 상기 대전방지제는 대전방지 마스터배치 100중량%에 대하여 1∼30중량% 함유되고, 상기 대전방지 중합체는 대전방지 마스터배치 100중량%에 대하여 70∼99중량% 함유되는 것을 특징으로 하는 대전방지 마스터배치의 제조방법.
변성 폴리에틸렌 테레프탈레이트 글리콜, 비정질 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리시클로헥산 테레프탈레이트 글리콜, 폴리카보네이트, 폴리메틸 메타크릴레이트, 폴리프로필렌, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌, 메틸스티렌 및 폴리에틸렌 중에서 선택된 적어도 하나 이상의 열가소성 수지를 포함하는 원료를 연속식 2축 압출기의 호퍼에 투입하는 단계;

상기 연속식 2축 압출기 내에서 상기 원료를 혼합하고, 상기 열가소성 수지의 용융 온도보다 높은 온도에서 용융 및 압축시키는 단계;

상기 연속식 2축 압출기의 샤프트들을 일정 방향으로 회전시켜 실린더 내에서 용융 및 압축된 열가소성 수지에 전단 응력이 인가되게 하여 균일하게 분산시키는 단계;

제6항에 기재된 대전방지 마스터배치를 사이드 피딩 주입구를 통해 용융 및 압축된 열가소성 수지에 첨가하는 단계;

상기 분산시키는 단계보다 높은 온도로 가열하면서 연속식 2축 압출기에서 조성물을 토출하는 단계; 및

수조에서 급냉시켜 열가소성 수지 조성물을 얻는 단계를 포함하며,

상기 대전방지 마스터배치는 상기 열가소성 수지 조성물 100중량%에 대하여 10∼30중량% 함유되는 것을 특징으로 하는 대전방지 열가소성 수지 조성물의 제조방법.
제14항에 있어서, 상기 원료는 탄소나노튜브를 포함하며, 상기 탄소나노튜브는 상기 열가소성 수지 조성물 100중량%에 대하여 0.01∼1.0중량% 함유되는 대전방지 열가소성 수지 조성물의 제조방법.
제14항에 있어서, 상기 원료는 클레이를 포함하며, 상기 클레이는 상기 열가소성 수지 조성물 100중량%에 대하여 0.1∼5중량% 함유되는 대전방지 열가소성 수 지 조성물의 제조방법.
제14항에 있어서, 상기 원료는 굴절율 조절제를 포함하며, 상기 굴절율 조절제는 상기 열가소성 수지 조성물 100중량%에 대하여 0.1∼35중량% 함유되는 대전방지 열가소성 수지 조성물의 제조방법.
제14항에 있어서, 상기 원료는 열안정제를 포함하며, 상기 열안정제는 상기 열가소성 수지 조성물 100중량%에 대하여 0.1∼1중량% 함유되는 대전방지 열가소성 수지 조성물의 제조방법.