KR20200026704A

KR20200026704A - 대전방지 복층 시트 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR20200026704A
Application number: KR1020190097172A
Authority: KR
Inventors: 하현대
Original assignee: 하현대
Priority date: 2018-09-03
Filing date: 2019-08-09
Publication date: 2020-03-11
Also published as: KR102240718B1

Abstract

본 발명은 a) 투명 ABS 수지 또는 PMMA 수지의 기재층; 및 b) 상기 기재층 위에, ABS 수지 또는 PMMA 수지에 대전방지제가 배합된 수지로부터 형성된 상하 대칭의 스킨층;을 포함하는 대전방지 복층 시트를 제공한다.
본 발명에 따른 대전방지 복층 시트는 종래 대전방지 코팅층이 형성된 고분자 시트를 대체하여, 투명도 및 기계적 물성이 우수하면서도 표면고유저항 값이 매우 낮은 범위로서 반도체부품을 비롯한 전자부품, 특히 포토마스크 보관용 케이스 등의 포장용 시트로 응용할 수 있을 뿐만 아니라, 간단한 공압출성형 공정으로 인하여 생산원가의 절감에 기여함으로써 상용화 가능하다.

Description

대전방지 복층 시트 및 그 제조방법{Antistatic multi-layer sheet and manufacturing method thereof}

본 발명은 대전방지 복층 시트 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 투명 ABS 수지 또는 PMMA 수지의 기재층 위에, ABS 수지 또는 PMMA 수지에 대전방지제가 배합된 수지로부터 형성된 상하 대칭의 대전방지 스킨층을 포함하는 복층 시트 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 클린룸 내 사용되는 소재들에서는 정전기적 방전 또는 인력 현상에 의한 장비 오작동 및 표면 오염 등의 문제가 발생할 수 있다. 즉, 반도체, 평판 디스플레이, 디스크 드라이브, 의료기구 산업의 많은 제조공정에서 사용되는 소재는 비전도체나 절연물질이 사용되는데, 이러한 소재들은 큰 전위의 전하를 띄거나 생성하여 운송과정에서 대기를 오염시키고 이렇게 오염된 물질들이 포토리소그래피, 코팅, 에칭 등의 공정에서 치명적인 영향을 미칠 수 있으므로 반도체 클린룸에서 사용되는 소재는 정전기를 발생시키지 않아야 한다.

특히, 완성된 반도체부품의 보관 및 운반을 위한 케이스 등의 재료에는 대전방지 기능이 요구되는바, 이러한 대전방지 기능을 갖는 반도체부품 포장용 대전방지 포장재로서 필름 또는 시트는 절연체인 플라스틱 수지 기재 표면에 대전방지제를 코팅하여 사용하는 코팅방식과 플라스틱 수지 성형시 대전방지제를 첨가하여 사용하는 혼입방식이 있다.

상기 코팅방식의 대전방지 필름을 포함하는 전자부품 운반용 트레이로서, 고분자 필름의 한쪽 표면에 유기용매에 용해된 전도성 카본 분산액으로부터 형성된 대전방지층이 구비되고, 고분자 필름의 다른 표면은 수용성 용매에 용해된 전도성 카본 분산액 또는 수용성 용매에 용해된 전도성 고분자 분산액으로부터 형성된 대전방지층이 구비된 캐리어 테이프용 고분자 필름을 포함하는 대전방지 트레이가 공지된바 있으나, 고분자 기재 필름의 양면에 별도의 공정으로 대전방지층을 형성하고, 그 형성된 대전방지층을 2차에 걸쳐 건조시키는 과정 등의 복잡한 생산공정을 거치는 단점이 있다.

한편, 상기 혼입방식으로서는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리비닐클로라이드, 폴리스티렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지 등의 전기 절연성이 뛰어난 절연소재에 카본 블랙 등의 대전방지제를 첨가하여 시트 형태로 성형한 대전방지 시트가 알려져 있으나, 카본 블랙의 분산성이 불균일한 경우에는 시트의 부위에 따라 대전방지 편차가 큰 문제가 발생할 수 있다. 또한, 고분자량 대전방지제로서 특정의 블록 공중합체를 수지 조성물에 혼입하여 성형함으로써 시트의 외관이나 투명성을 개선한 폴리올레핀계 수지 조성물이 공지된 바 있으나, 고분자량 대전방지제의 사용에 따른 시트 생산 원가의 상승이라는 새로운 문제가 있다.

따라서 본 발명자는 투명 ABS(아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체) 수지 또는 PMMA(폴리메틸메타크릴레이트) 수지를 기재층으로 하고, ABS 수지 또는 PMMA 수지에 대전방지제를 배합한 수지로부터 형성되는 대전방지층을 간단한 공압출공정에 의해 상기 기재층의 양 표면에 적층하면, 복잡한 별도의 코팅 및 건조공정 없이 반도체부품을 비롯한 전자부품 등의 포장용 시트로 응용할 수 있음에 착안하여 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

특허문헌 1. 공개특허공보 제10-2005-0053355호 특허문헌 2. 공개특허공보 제10-2012-0101592호

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 간단한 공압출성형에 의해 투명 ABS 수지 또는 PMMA 수지의 기재층 위에, ABS 수지 또는 PMMA 수지에 대전방지제가 배합된 수지로부터 형성되는 상하 대칭의 스킨층을 포함하는 복층 시트 및 그 제조방법을 제공하고, 이를 반도체부품을 비롯한 전자부품 등의 포장용 시트로 응용하고자 하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 a) 투명 ABS 수지 또는 PMMA 수지의 기재층; 및 b) 상기 기재층 위에, ABS 수지 또는 PMMA 수지에 대전방지제가 배합된 수지로부터 형성된 상하 대칭의 스킨층;을 포함하는 대전방지 복층 시트를 제공한다.

상기 b)의 배합 수지는 ABS 수지 또는 PMMA 수지 75~85 중량% 및 대전방지제 15~25 중량%로 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 대전방지제는 무기계 또는 유기계 화합물인 것을 특징으로 한다.

상기 무기계 화합물은 ZnO, ZnSb₂O₆, InSbO₄, TiO₂, ZrO₂, SnO₂, Sb₂O₃, Sb₂O₅, Al₂O₃, In₂O₃, SiO₂, MgO, BaO, MoO₃, BaSO₄, SrSO₄, MgSO₄, MgCO₃ 및 CaCO₃로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 것을 특징으로 한다.

상기 유기계 화합물은 비이온계, 음이온계, 양이온계 또는 양성이온계 계면활성제 또는 전도성 고분자인 것을 특징으로 한다.

상기 대전방지 복층 시트는 전자부품의 포장용인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 I) 투명 ABS 수지 또는 PMMA 수지를 이축 압출기의 일 호퍼부에 공급하는 단계; II) ABS 수지 또는 PMMA 수지 75~85 중량%에 대전방지제15~25 중량%를 배합하여 이축 압출기의 타 호퍼부에 공급하는 단계; III) 상기 I) 단계의 수지를 용융·혼련하고 압출함으로써 기재층을 형성하는 단계; 및 IV) 상기 II) 단계의 배합 수지를 용융·혼련하고 공압출함으로써 상기 III) 단계에서 형성된 기재층 위에 상하 대칭의 스킨층을 형성하는 단계;를 포함하는 대전방지 복층 시트의 제조방법을 제공한다.

본 발명에 따른 대전방지 복층 시트는 종래 대전방지 코팅층이 형성된 고분자 시트를 대체하여, 투명도 및 기계적 물성이 우수하면서도 표면고유저항 값이 매우 낮은 범위로서 반도체부품을 비롯한 전자부품, 특히 포토마스크 보관용 케이스 등의 포장용 시트로 응용할 수 있을 뿐만 아니라, 간단한 공압출성형 공정으로 인하여 생산원가의 절감에 기여함으로써 상용화 가능하다.

도 1은 본 발명에 따른 대전방지 복층 시트의 단면도.

이하에서는 본 발명에 따른 대전방지 복층 시트 및 그 제조방법에 관하여 첨부된 도면과 함께 상세히 설명하기로 한다.

본 발명에서는 a) 투명 ABS 수지 또는 PMMA 수지의 기재층; 및 b) 상기 기재층 위에, ABS 수지 또는 PMMA 수지에 대전방지제가 배합된 수지로부터 형성된 상하 대칭의 스킨층;을 포함하는 대전방지 복층 시트를 제공한다.

상기 기재층을 이루는 소재로서는 투명 ABS 수지 또는 PMMA 수지를 사용할 수 있는바, ABS 수지 또는 PMMA 수지는 기계적 물성이 양호하여 복층 구조의 시트에서 기재층으로 적절하다. 특히, 투명한 상태의 ABS 수지 또는 PMMA 수지를 사용하는 것은 반도체부품을 비롯한 전자부품 등의 포장용 시트에 적용 시 수용된 부품을 육안으로 확인할 수 있어 바람직하다.

도 1에 나타낸 대전방지 복층 시트의 단면도에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 대전방지 복층 시트(100)의 기재층(10)을 구성하는 고분자 소재로서는 투명 ABS(아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌) 수지를 사용할 수 있는바, 일반적으로 ABS 수지는 아크릴로니트릴의 내약품성, 부타디엔의 내충격성 및 스티렌의 우수한 가공성을 보유한 공중합체로서 가구 또는 욕조 등의 소재로 많이 사용되고 있다.

이러한 ABS 수지는 부타디엔 고무 중합체에 아크릴로니트릴 단량체 및 스티렌 단량체가 그라프트 되어 있는 공중합체의 구조를 갖는 것으로서, 공중합체의 용도를 고려하여 공중합체를 제조할 때 아크릴로니트릴, 부타디엔 및 스티렌 단량체의 비율을 적절하게 조절할 수 있으나, 본 발명에서는 ABS 수지로서 아크릴로니트릴 단량체 15~35 중량%, 부타디엔 고무 5~30 중량% 및 스티렌 단량체 40~60 중량%를 포함하는 것을 바람직하게 사용한다.

상기 ABS 수지를 구성하는 아크릴로니트릴 단량체의 함량이 15 중량% 미만이면 내약품성이 저하될 수 있고, 35 중량%를 초과하면 성형과정에서 열변색이 발생할 수 있다. 또한, 부타디엔 고무의 함량이 5 중량% 미만이면 충격강도가 떨어지고, 30 중량%를 초과하면 열안정성이 저하될 수 있다. 아울러 스티렌 단량체의 함량이 40 중량% 미만이면 가공성이 떨어지며, 60 중량%를 초과하면 내약품성이 저하되는 단점이 있다.

아울러 상기 부타디엔 고무는 평균 입경이 0.05~0.5㎛인 것이 바람직한바, 부타디엔 고무의 평균 입경이 0.05㎛ 미만이면 내충격성이 떨어질 수 있고, 0.5㎛를 초과하면 부타디엔 고무 중합체 사슬에 아크릴로니트릴 단량체 및 스티렌 단량체가 그라프트 되는 정도가 낮아져 공중합체의 분자량이 감소할 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 대전방지 복층 시트(100)의 기재층(10)을 구성하는 고분자 소재로서 PMMA 수지를 사용할 수도 있는바, 상기 PMMA 수지는 PMMA 고유의 물성을 그대로 갖고 있는 것으로서 기타 성분에 의하여 물성이 개질 되지 않은 상태의 것을 말한다. PMMA 수지는 투명성, 광택 및 성형가공성이 우수하여 플라스틱 제품의 소재로서 널리 이용되는데, 특히 내후성 및 내스크래치성을 가지므로 자외선에 잘 적응하여 쉽게 변색되지 않으며, 외부 자극의 긁힘에 대하여도 잘 견디는 성질을 갖고 있어 본 발명에 따른 대전방지 복층 시트(100)의 기재층(10)에 사용되는 재료로서 적합하다.

또한, 본 발명에 따른 대전방지 복층 시트(100)는 상술한 기재층(10) 위에, ABS 수지 또는 PMMA 수지에 대전방지제가 배합된 수지로부터 형성되는 상하 대칭의 스킨층(20, 30)이 적층된다.

상기 ABS 수지 또는 PMMA 수지에 대전방지제가 배합되는 수지는 ABS 수지 또는 PMMA 수지 75~85 중량% 및 대전방지제 15~25 중량%로 이루어진 것이 바람직한바, 상기 스킨층(20, 30)을 형성하는 배합 수지에서 대전방지제의 함량이 25 중량%를 초과하는 경우에는 ABS 수지 또는 PMMA 수지와의 분산성이 떨어져 균일한 대전방지층을 얻기 어렵고 과량의 대전방지제 사용에 따라 투명도가 저하될 우려가 있으며, 대전방지제의 함량이 15 중량% 미만인 경우에는 대전방지 특성이 떨어질 수 있다.

이때, 상기 대전방지제로서는 무기계 또는 유기계 화합물인 것을 사용할 수 있는바, 상기 무기계 화합물은 결정성 금속 산화물 또는 미세한 분말상의 ZnO, ZnSb₂O₆, InSbO₄, TiO₂, ZrO₂, SnO₂, Sb₂O₃, Sb₂O₅, Al₂O₃, In₂O₃, SiO₂, MgO, BaO, MoO₃, BaSO₄, SrSO₄, MgSO₄, MgCO₃ 및 CaCO₃로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 것일 수 있다.

또한, 상기 유기계 화합물은 비이온계, 음이온계, 양이온계 또는 양성이온계 계면활성제를 사용할 수 있는바, 에톡실화 알킬아민, 글리세린 지방산 에스테르, 소르비탄 지방산 에스테르 또는 알킬 에탄올 아미드 등의 비이온계 계면활성제, 또는 알킬술폰산염, 알킬인산염 또는 알킬벤젠술폰산염 등의 음이온계 계면활성제, 또는 테트라알킬암모늄염 또는 트리알킬벤질암모늄염 등의 양이온계 계면활성제, 또는 알킬베타인, 알킬알라닌 또는 이미다졸린 등의 양성이온계 계면활성제를 사용할 수 있으며, 특히 투명도를 고려하여 바람직하게 선택할 수 있다.

아울러 상기 유기계 화합물로서 폴리아닐린, 폴리피롤, 폴리티오펜 또는 PEDOT[폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)]과 같은 전도성 고분자를 사용하여도 좋다.

본 발명에서와 같이 열가소성 수지를 원료로 하여 평판 시트를 제조하는 데에는 일반적으로 사출성형, 압출성형, 압축성형, 공압출성형 등 공지의 성형방법을 모두 이용할 수 있는데, 본 발명에서는 투명 ABS 수지 또는 PMMA 수지로 형성되는 기재층(10)과, 상기 기재층(10)에, ABS 수지 또는 PMMA 수지에 대전방지제가 배합된 수지로부터 형성되는 상하 대칭의 스킨층(20, 30)이 적층된 평판 시트를 제조하기 위하여 간단한 공압출성형 방법을 이용한다.

일반적으로 열가소성 수지의 대전방지 처리에 의하여 대전방지 효과를 얻기 위해서는, 대전방지제를 성형 전의 열가소성 수지 조성물에 첨가하여 압출 또는 사출 성형함으로써 열가소성 수지의 내부에 대전방지제를 혼입하거나, 또는 성형 후 열가소성 수지 제품의 표면에 대전방지제를 도포할 수도 있다. 전자는 대전방지제가 열가소성 수지 제품의 내부에 혼입되어 있어 대전방지 효과가 지속적인 반면, 후자는 열가소성 수지 제품의 표면에 대전방지제가 도포되어 있으므로 마찰 또는 세척 등에 의하여 시간이 지남에 따라 대전방지 효과가 약해질 수 있고, 대전방지제의 복잡한 코팅 및 건조공정이 수반되어 생산원가의 상승이라는 단점이 있다.

따라서 본 발명에서는 기재층을 형성하는 수지와 대전방지제(40)가 혼입된 수지와의 간단한 공압출성형 공정에 의하여 기재층에 대전방지층이 적층됨으로써 지속적인 대전방지 효과를 거둘 수 있는바, 상술한 본 발명의 제조방법에 따라 얻어지는 대전방지 복층 시트(100)는 표면고유저항 값이 매우 낮은 범위로서 반도체부품을 비롯한 전자부품 등의 포장용 시트로 응용할 수 있다.

이하 구체적인 실시예를 상세히 설명한다.

(실시예 1)

투명 ABS 수지 펠렛 100kg을 이축 압출기의 일 호퍼부에 공급하고, ABS 수지 80 중량% 및 대전방지제 20 중량%로 이루어진 배합 수지 10kg을 이축 압출기의 타 호퍼부에 공급하였다. 이어서 상기 이축 압출기의 일 호퍼부에 공급된 원료들을 용융·혼련하고 압출함으로써 시트(기재층)를 형성한 다음, 상기 이축 압출기의 타 호퍼부에 공급된 원료를 용융·혼련하고 공압출함으로써 상기 형성된 시트(기재층)에 상하 대칭의 스킨층을 형성함으로써 대전방지 복층 시트(대전방지 ABS 스킨층/투명 ABS 기재층/대전방지 ABS 스킨층)를 제조하였다.

(실시예 2)

상하 대칭의 스킨층을 형성하는 배합 수지 성분으로서 PMMA 수지를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 대전방지 복층 시트(대전방지 PMMA 스킨층/투명 ABS 기재층/대전방지 PMMA 스킨층)를 제조하였다.

(실시예 3)

기재층을 형성하는 수지로서 PMMA 수지를 사용한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방법으로 대전방지 복층 시트(대전방지 PMMA 스킨층/PMMA 기재층/대전방지 PMMA 스킨층)를 제조하였다.

(비교예 1)

ABS 수지 95 중량% 및 대전방지제(실시예 1과 동일한 것) 5 중량%로 이루어진 배합 수지를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 대전방지 복층 시트(대전방지 ABS 스킨층/투명 ABS 기재층/대전방지 ABS 스킨층)를 제조하였다.

(비교예 2)

ABS 수지 70 중량% 및 대전방지제(실시예 1과 동일한 것) 30 중량%로 이루어진 배합 수지를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 대전방지 복층 시트(대전방지 ABS 스킨층/투명 ABS 기재층/대전방지 ABS 스킨층)를 제조하였다.

(시험예)

상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1, 2로부터 제조된 대전방지 복층 시트의 전광선투과율(Tt) 및 헤이즈(Hz)는 ASTM D1003 방법에 따라 헤이즈미터를 이용하여 측정하였고, 표면고유저항은 JIS K6911 방법에 따라 UPMCP-HT450을 이용하여 인가전압 500V에서의 표면고유저항 값(시트 제조 직후 및 1년 후의 것)을 측정하였다.

하기 [표 1]에 상기 시험예로부터 측정된 전광선투과율(Tt), 헤이즈(Hz) 및 표면고유저항 값을 나타내었다.

샘플	Tt(%)	Hz(%)	표면고유저항(Ω/cm)
샘플	Tt(%)	Hz(%)	시트 제조 직후	1년 후
실시예 1	82.0	13.0	1.0 x 10¹⁰	1.1 x 10¹⁰
실시예 2	85.0	14.0	1.2 x 10⁹	1.3 x 10⁹
실시예 3	87.1	14.3	1.0 x 10⁹	1.1 x 10⁹
비교예 1	83.2	13.5	1.2 x 10¹¹	1.5 x 10¹¹
비교예 2	72.1	20.3	1.0 x 10¹⁰	1.2 x 10¹⁰

상기 [표 1]에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따라 제조된 실시예 1 내지 3의 대전방지 복층 시트는 비교예 1, 2에 비하여 투명도가 우수하면서도 대전방지 특성이 뛰어나다.

게다가 1년이 경과한 후에도 표면고유저항 값에 거의 변화가 없어 장시간 경과 후에도 대전방지 효과가 그대로 유지됨으로써 장기간 안정적으로 사용할 수 있으며, 통상의 반도체부품을 비롯한 전자부품 등의 포장용 시트에 요구되는 표면고유저항 값이 매우 낮은 범위를 유지하는 것으로 확인되었다.

그러므로 본 발명에 따른 대전방지 복층 시트는 종래 대전방지 코팅층이 형성된 고분자 시트를 대체하여, 투명도 및 기계적 물성이 우수하면서도 표면고유저항 값이 매우 낮은 범위로서 반도체부품을 비롯한 전자부품, 특히 포토마스크 보관용 케이스 등의 포장용 시트로 응용할 수 있을 뿐만 아니라, 간단한 공압출성형 공정으로 인하여 생산원가의 절감에 기여함으로써 상용화 가능하다.

10. 기재층
20(30). 상하 대칭의 스킨층
40. 대전방지제
100. 대전방지 복층 시트

Claims

a) 투명 ABS 수지 또는 PMMA 수지의 기재층; 및
b) 상기 기재층 위에, ABS 수지 또는 PMMA 수지에 대전방지제가 배합된 수지로부터 형성된 상하 대칭의 스킨층;을 포함하는 대전방지 복층 시트.
제1항에 있어서, 상기 b)의 배합 수지는 투명 ABS 수지 또는 PMMA 수지 75~85 중량% 및 대전방지제 15~25 중량%로 이루어진 것을 특징으로 하는 대전방지 복층 시트.
제2항에 있어서, 상기 대전방지제는 무기계 또는 유기계 화합물인 것을 특징으로 하는 대전방지 복층 시트.
제3항에 있어서, 상기 무기계 화합물은 ZnO, ZnSb₂O₆, InSbO₄, TiO₂, ZrO₂, SnO₂, Sb₂O₃, Sb₂O₅, Al₂O₃, In₂O₃, SiO₂, MgO, BaO, MoO₃, BaSO₄, SrSO₄, MgSO₄, MgCO₃ 및 CaCO₃로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 것을 특징으로 하는 대전방지 복층 시트.
제3항에 있어서, 상기 유기계 화합물은 비이온계, 음이온계, 양이온계 또는 양성이온계 계면활성제 또는 전도성 고분자인 것을 특징으로 하는 대전방지 복층 시트.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 대전방지 복층 시트는 전자부품의 포장용인 것을 특징으로 하는 대전방지 복층 시트.
I) 투명 ABS 수지 또는 PMMA 수지를 이축 압출기의 일 호퍼부에 공급하는 단계;
II) ABS 수지 또는 PMMA 수지 75~85 중량%에 대전방지제 15~25 중량%를 배합하여 이축 압출기의 타 호퍼부에 공급하는 단계;
III) 상기 I) 단계의 수지를 용융·혼련하고 압출함으로써 기재층을 형성하는 단계; 및
IV) 상기 II) 단계의 배합 수지를 용융·혼련하고 공압출함으로써 상기 III)단계에서 형성된 기재층 위에 상하 대칭의 스킨층을 형성하는 단계;를 포함하는 대전방지 복층 시트의 제조방법.