KR20190035318A - 금속섬유를 이용한 전도성 테이프 - Google Patents

금속섬유를 이용한 전도성 테이프 Download PDF

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Abstract

개시된 내용은 금속섬유를 이용한 전도성 테이프에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 금속섬유를 직조하여 형성되는 기재층 및 상기 기재층의 상부면에 형성되는 도전성점착층으로 이루어진다.
상기의 과정을 통해 제조되는 전도성 테이프는 기재층으로 금속섬유 직조물이 적용되어 우수한 점착력, 전기전도성 및 기계적 물성을 나타낸다.

Description

금속섬유를 이용한 전도성 테이프 {CONDUCTIVE TAPE USING METAL FIBER}
개시된 내용은 금속섬유를 이용한 전도성 테이프에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기재층으로 금속섬유 직조물이 적용되어 우수한 점착력, 전기전도성 및 기계적 물성을 나타내는 금속섬유를 이용한 전도성 테이프에 관한 것이다.
전도성 점착테이프는 길이 방향으로만 전도성을 갖는 전도성 점착테이프와 길이 및 두께 방향 모두 전도성을 갖는 전도성 점착테이프로 분류된다. 예를 들면, 구리로 된 금속 포일(metal foil)과 니켈 같은 금속 파우더(metal powder)가 혼합된 전도성 점착제로 된 전도성 점착테이프는 길이 및 두께 방향 모두 열 및 전기 전도성을 갖는다. 그러나 금속 포일과 산화된 세라믹 파우더(ceramic powder), 예를 들면 산화 알루미나 파우더가 혼합된 전도성 점착제로 된 전도성 점착테이프는 길이 및 두께 방향 모두 열 전도성을 갖으나 두께 방향으로 전기 전도성을 갖지 못한다.
전도성 점착테이프는 전기전달이나 전자파 차폐 등의 목적으로 사용되며, 길이 및 두께 방향으로 전도성을 갖는 전도성 점착테이프는 길이 방향으로만 전도성을 갖는 전도성 점착테이프의 가격보다 비싸다.
이들 전도성 점착테이프는 통상 전도성 기재(conductive base)와 점착제로 구성되며 전도성 기재로는 전기 전도도가 좋은 알루미늄 또는 구리 같은 금속 박막이 도금 또는 증착된 재료가 주로 사용되며, 점착제로는 전기 전도성인 점착제가 주로 사용된다.
그러나, 종래와 같이 알루미늄 또는 구리 같은 금속박막이 형성된 기재층을 적용하는 것보다, 금속섬유를 직조하여 형성된 기재층을 적용하면 전도성 테이프의 전기전도성이 월등하게 향상되며, 기계적 물성 또한 향상되는 것을 확인하였다.
한국특허등록 제10-0774441호(2007.11.01) 한국특허등록 제10-1679336호(2016.11.18)
개시된 내용은 기재층으로 금속섬유 직조물이 적용되어 우수한 점착력, 전기전도성 및 기계적 물성을 나타내는 금속섬유를 이용한 전도성 테이프를 제공하는 것이다.
하나의 일 실시예로서 이 개시의 내용은 금속섬유를 직조하여 형성되는 기재층 및 상기 기재층의 상부면에 형성되는 도전성점착층;으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 금속섬유를 이용한 전도성 테이프에 대해 기술하고 있다.
바람직하기로는, 상기 기재층의 하부면에 도전성점착층이 더 형성될 수 있다.
더 바람직하기로는, 상기 기재층은 니켈, 구리, 스테인리스, 은 및 금으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나로 이루어진 금속섬유를 위사 또는 경사로 사용하거나, 위사 및 경사로 사용하여 형성될 수 있다.
더욱 바람직하기로는, 상기 도전성점착층은 아크릴계 접착제 혼합물 100 중량부에 전도성 금속분말 10 내지 15 중량부를 혼합하여 이루어질 수 있다.
더욱 더 바람직하기로는, 상기 아크릴계 접착제 혼합물은 아크릴계 접착제 100 중량부, 페놀계 점착부여제 1 내지 1.5 중량부, 경화제 0.1 내지 0.3 중량부, 칙소제 0.3 내지 0.5 중량부, 용매 40 내지 50 중량부 및 에폭시 실란 0.2 내지 0.3 중량부로 이루어질 수 있다.
더욱 더 바람직하기로는, 상기 전도성 금속분말은 입자크기가 1 내지 5㎛이며, 니켈, 구리, 알루미늄, 금 및 은으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어질 수 있다.
더욱 더 바람직하기로는, 상기 니켈은 입자크기가 2.2 내지 2.6㎛인 구형과 입자크기가 3.5 내지 4㎛ 침상형이 1:1의 중량부로 혼합되어 이루어질 수 있다.
이상에서와 같은 금속섬유를 이용한 전도성 테이프는 기재층으로 금속섬유 직조물이 적용되어 우수한 점착력, 전기전도성 및 기계적 물성을 나타내는 전도성 테이프를 제공하는 탁월한 효과를 나타낸다.
도 1은 개시된 일 실시예에 따른 금속섬유를 이용한 전도성 테이프를 나타낸 분해사시도이다.
도 2는 개시된 다른 실시예에 따른 금속섬유를 이용한 전도성 테이프를 나타낸 분해사시도이다.
도 3은 개시된 금속섬유를 이용한 전도성 테이프의 저항을 측정하는 장치 및 방법을 나타낸 설명서이다.
이하에는, 본 발명의 바람직한 실시예와 각 성분의 물성을 상세하게 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.
개시된 금속섬유를 이용한 전도성 테이프는 금속섬유를 직조하여 형성되는 기재층(10) 및 상기 기재층(10)의 상부면에 형성되는 도전성점착층(20)으로 이루어진다.
상기 기재층(10)은 금속섬유를 10 내지 1000㎛의 두께로 직조하여 이루어지는데, 니켈, 구리, 스테인리스, 은 및 금으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나로 이루어진 금속섬유를 위사 또는 경사로 사용하거나, 위사 및 경사로 사용하는 것이 바람직하다.
니켈, 구리, 스테인리스, 은 및 금으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나로 이루어진 금속섬유를 위사 또는 경사로 사용하여 기재층을 형성하는 경우에는 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌 및 폴리카보네이트 등과 같은 비금속 섬유를 경사 또는 위사로 사용할 수 있다.
더욱 상세하게는 니켈, 구리, 스테인리스, 은 및 금과 같이 도전성을 갖는 금속을 1 내지 100㎛의 굵기를 갖는 실의 형태로 제조하고, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌 및 폴리카보네이트를 1 내지 100㎛의 굵기를 갖는 실의 형태로 제조한 후에 위사 또는 경사로 적용하여 직조하게 되는데, 직조의 방법은 평직 또는 능직의 방법을 이용할 수 있다.
상기와 같은 방법을 통해 제조된 기재층(10)은 호제를 제거하기 위해 Rinse를 실시하고, 150℃ 이상의 온도와 30kg/cm2이상의 압력으로 Calendering을 1회 이상 실시하는 것이 바람직하다.
이때, 기재층의 재료로 적용되는 금속섬유의 종류와 굵기 등의 조건에 따라 온도와 압력 및 Calendering 횟수는 가변적이며, 필요한 직물 두께에 따라 해당 두께까지 Calendering을 실시하는 것이 바람직하다.
상기 도전성점착층(20)은 상기 기재층(10)의 상부면이나 상부면 및 하부면에 5 내지 500㎛의 두께로 형성되며, 아크릴계 접착제 혼합물 100 중량부에 전도성 금속분말 10 내지 15 중량부를 혼합하여 이루어지는데, 개시된 금속섬유를 이용한 전도성 테이프에 점착성능을 부여하며 전도성을 나타낸다.
상기 아크릴계 접착제 혼합물은 아크릴계 접착제 100 중량부, 페놀계 점착부여제 1 내지 1.5 중량부, 경화제 0.1 내지 0.3 중량부, 칙소제 0.3 내지 0.5 중량부, 용매 40 내지 50 중량부 및 에폭시 실란 0.2 내지 0.3 중량부로 이루어지는데, 상기 경화제는 이소시아네이트 경화제와 에폭시 경화제가 4:1의 중량부로 혼합되어 이루어지는 것이 바람직하며, 상기 칙소제 및 용매는 아크릴계 접착제에 사용되는 성분이면 특별히 한정되지 않고 어떠한 것이든 사용가능하다.
상기 전도성 금속분말은 10 내지 15 중량부가 함유되며, 입자크기가 1 내지 5㎛인 니켈, 구리, 알루미늄, 금 및 은으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지는데, 상기 도전성점착층에 전도성을 부여하는 역할을 한다.
상기 전도성 금속분말의 함량이 10 중량부 미만이면 도전성점착층(20)의 전기전도성이 저하되며, 상기 전도성 금속분말의 함량이 15 중량부를 초과하게 되면 도전성점착층(30)의 전기전도성은 크게 향상되지 않으면서 제조비용을 증가시키고 도전성점착층의 점착성능을 저하시키게 된다.
이때, 상기 니켈은 입자크기가 2.2 내지 2.6㎛인 구형과 입자크기가 3.5 내지 4㎛ 침상형이 1:1의 중량부로 혼합되어 이루어진 것을 사용하는 것이 바람직한데, 구형과 침상형을 함께 사용함으로써 구형이나 침상형을 단독으로 사용할 경우 보다 도전입자간의 네트워크 형성이 용이하여 전기전도성이 향상되므로, 도전성점착층의 수평 및 수직저항이 낮아진다.
또한, 니켈 외에도 구리를 비롯한 다른 전도성 금속분말도 서로 다른 타입의 입자를 혼용하여 사용함으로써 도전성점착층(20)에 전기전도성을 향상시킬 수 있다.
상기와 같이 기재층(10) 및 도전성점착층(20)으로 이루어지는 금속섬유를 이용한 전도성 테이프는 이형필름(또는 기재)을 언와인더를 이용해서 언와인딩 하면서 주행시키고, 가이드롤을 통해 주행된 이형필름(또는 기재)에 코터를 이용해서 도전성 점착제 성분을 두께에 맞게 도포하고, 도전성 점착제 성분에 함유된 용제를 제거하기 위해 건조온도와 시간을 고려하여 건조덕트로 통과시키고, 합지할 기재층(20)을 언와인더를 이용해서 언와인딩하면서 주행시키고, 라이네이션(또는 핫 라미네이션)을 이용하여 도전성 점착제 성분이 도포된 이형필름(또는 기재)과 기재층(20)을 합지하고, 리와인더를 이용하여 합지된 적층체를 리와인딩하는 과정을 통해 제조된다.
이하에서는, 개시된 금속섬유를 이용한 전도성 테이프의 제조방법 및 그 제조방법으로 제조된 전도성 테이프의 물성을 실시예를 들어 설명하기로 한다.
<제조예 1> 기재층의 제조
10㎛ 굵기의 구리섬유를 위사로 하고, 10㎛ 굵기의 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유를 경사로 하되, 구리섬유의 간격을 1mm로 하는 평직의 방법으로 직조하여 기재층을 제조하고, 제조된 기재층에 호제를 제거하고 위해 린스를 실시하고, 160℃의 온도와 40kg/cm2의 압력으로 칼렌더링을 2회 실시하여 기재층을 제조하였다.
<제조예 2> 도전성점착제의 제조
아크릴계 접착제 100 중량부, 페놀계 점착부여제 1.25 중량부, 에폭시 경화제 0.15 중량부, 이소시아네이트계 경화제 0.6 중량부, 칙소제(팜오일) 0.4 중량부, 용매(에틸아세테이트) 23.65 중량부, 용매(톨루엔) 23.65 중량부, 에폭시 실란 0.25 중량부, 은분말(입자크기 5㎛) 0.042 중량부, 구형 니켈 분말(입자크기 2.4㎛) 4.74 중량부 및 침상형 니켈분말(입자크기 3.8㎛) 4.74 중량부를 혼합하여 도전성점착제를 제조하였다.
<실시예 1>
상기 제조예 1을 통해 제조된 기재층을 10㎛의 두께로 형성하고, 상기 기재층의 일면에 상기 제조예 2를 통해 제조된 도전성점착제를 10㎛의 두께로 도포하여 도전성점착층을 형성하는 과정을 통해 금속섬유를 이용한 전도성 테이프를 제조하였다.
<실시예 2 내지 11>
상기 실시예 1과 동일하게 진행하되, 기재층을 20 내지 500㎛의 두께로 형성하여 금속섬유를 이용한 전도성 테이프를 제조하였다.
<비교예 1>
폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유에 니켈, 구리 및 니켈 순으로 무전해 도금을 실시하여 50㎛ 두께의 기재층을 제조하고, 상기 기재층의 일면에 상기 제조예 2를 통해 제조된 도전성점착제를 10㎛의 두께로 도포하여 전도성 테이프를 제조하였다.
<비교예 2>
상기 제조예 1을 통해 제조된 기재층을 50㎛의 두께로 형성하고, 상기 기재층의 일면에 아크릴계 접착제 100 중량부, 페놀계 점착부여제 1.25 중량부, 에폭시 경화제 0.15 중량부, 이소시아네이트계 경화제 0.6 중량부, 칙소제(팜오일) 0.4 중량부, 용매(에틸아세테이트) 23.65 중량부, 용매(톨루엔) 23.65 중량부, 에폭시 실란 0.25 중량부, 은분말(입자크기 5㎛) 0.042 중량부, 침상형 니켈분말(입자크기 3.8㎛) 9.48 중량부를 혼합하여 도전성점착제를 10㎛의 두께로 도포하여 전도성 테이프를 제조하였다.
상기 실시예 1 내지 11을 통해 제조된 금속섬유를 이용한 전도성 테이프의 점착력, 표면저항 및 수직저항을 측정하여 아래 표 1에 나타내었다.
(단, 점착력은 볼텍의 점착력 측정기인 Lab-Q G20을 이용하여 측정하였으며, 표면저항과 수직저항은 ASTM D257을 이용하여 아래 도 3에 나타낸 측정방법을 이용하여 측정하였다.)
<표 1>
Figure pat00001
위에 표 1에 나타낸 것처럼, 개시된 실시예 1 내지 11을 통해 제조된 전도성 테이프는 점착력과 전기전도성이 우수한 것을 알 수 있다.
또한, 상기 실시예 4와 상기 비교예 1 내지 2를 통해 제조된 전도성 테이프의 점착력, 표면저항 및 수직저항을 측정하여 아래 표 2에 나타내었다.
<표 2>
Figure pat00002
위에 표 2에 나타낸 것처럼, 개시된 실시예 4를 통해 제조된 전도성 테이프는 비교예 1 내지 2를 통해 제조된 전도성 테이프에 비해 점착력이 우수하면서도, 표면저항과 수직저항이 낮아 우수한 전기전도성을 나타내는 것을 알 수 있다.
따라서, 개시된 금속섬유를 이용한 전도성 테이프는 기재층으로 금속섬유 직조물이 적용되어 우수한 점착력, 전기전도성 및 기계적 물성을 나타낸다.
10 ; 기재층
20 ; 도전성점착층

Claims (7)

  1. 금속섬유를 직조하여 형성되는 기재층; 및
    상기 기재층의 상부면에 형성되는 도전성점착층;으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 금속섬유를 이용한 전도성 테이프.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 기재층의 하부면에 도전성점착층이 더 형성되는 것을 특징으로 하는 금속섬유를 이용한 전도성 테이프.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 기재층은 니켈, 구리, 스테인리스, 은 및 금으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나로 이루어진 금속섬유를 위사 또는 경사로 사용하거나, 위사 및 경사로 사용하여 형성되는 것을 특징으로 하는 금속섬유를 이용한 전도성 테이프.
  4. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 도전성점착층은 아크릴계 접착제 혼합물 100 중량부에 전도성 금속분말 10 내지 15 중량부를 혼합하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 금속섬유를 이용한 전도성 테이프.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 아크릴계 접착제 혼합물은 아크릴계 접착제 100 중량부, 페놀계 점착부여제 1 내지 1.5 중량부, 경화제 0.1 내지 0.3 중량부, 칙소제 0.3 내지 0.5 중량부, 용매 40 내지 50 중량부 및 에폭시 실란 0.2 내지 0.3 중량부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 금속섬유를 이용한 전도성 테이프.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 전도성 금속분말은 입자크기가 1 내지 5㎛이며, 니켈, 구리, 알루미늄, 금 및 은으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 금속섬유를 이용한 전도성 테이프.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 니켈은 입자크기가 2.2 내지 2.6㎛인 구형과 입자크기가 3.5 내지 4㎛ 침상형이 1:1의 중량부로 혼합되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 금속섬유를 이용한 전도성 테이프.
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