KR20210143024A - 점착성 및 전기 전도성이 우수한 다층 성형품 및 이에 의해 운송되는 전자제품 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 표면층 및 내층을 포함하여, 적어도 두개의 레이어층을 갖는 다층 성형품에 관한 것으로, 특히, 표면층은 점착성 수지에 탄소 충진재를 첨가하여 우수한 점착성과 전기 전도성을 제공하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따른 다층 성형품은 기존에 제품에 비하여 기계적 물성을 향상시키면서 생산비를 감소시켜 경제적으로 제조가 가능하며, 이에, 시트, 패드, 필름, 포장지, 파이프, 파우치, 내장재, 용기 및 전자 부품 제조용 트레이 등에 적용할 수 있다.
Description
본 발명은 표면층 및 내층을 포함하여, 적어도 두개의 레이어층을 갖는 다층 성형품 및 이에 의해 운송되는 전자제품에 관한 것으로, 특히, 표면층은 점착성 수지에 탄소 충진재를 첨가하여 우수한 점착성과 전기 전도성을 제공하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따른 다층 성형품은 기존에 제품에 비하여 기계적 물성을 향상시키면서 생산비를 감소시켜 경제적으로 제조가 가능하며, 이에, 시트, 패드, 필름, 포장지, 파이프, 파우치, 내장재, 용기 및 전자 부품 제조용 트레이 등에 적용할 수 있다.
현대사회에서 휴대전화, 텔레비전, 컴퓨터 등의 전자 제품의 사용은 필수불가결한 것으로 그 발전 속도는 물론 그 양상 또한 급변하고 있다. 이러한 전자 제품을 제조를 위하여 여러가지 전자 부품이 사용되고 전자 제품의 신속한 대량 생산을 위하여 대부분이 자동화 공정으로 진행되고 있다. 이러한 자동화 공정에서 사용되는 전자 부품 이송을 위한 트레이(tray)는 보통 전도성 폴리에틸렌 테레프타레이트(PET), 폴리스티렌(PS), 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS) 수지 조성물을 진공 성형하여 사용되고 있다. 이들은 비교적 공정이 간단하고 생산 단가가 저렴하여 경제적이나 전자 부품의 이송 중 낮은 표면 마찰력으로 발생하는 부품의 미끄러짐 현상으로 부품 표면 스크래치가 발생하고 이는 전도성의 상실로 이어져 정전기 문제가 발생하거나 필름 표면 스크래치가 발생하여 불량을 유발하는 문제점을 야기한다. 또한, 전자 부품의 이송 중 미끄러짐으로 인한 부품의 위치가 변하는 현상은 자동화 공정으로 생산되는 최종 제품의 품질에 문제를 야기한다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 전자 제품을 제조하는 자동화 생산 공정에서는 미끄러짐을 방지하기 위하여 논슬립(non-slip) 매트 또는 패드 등을 주로 사용하고 있다.
예를 들어서, 한국 공개특허공보 제10-2013-0011050호는 일정의 면적을 갖는 열가소성폴리머시트와 상기 열가소성폴리머시트의 적어도 어느 한 면에 합지되는 일정의 면적을 갖는 대전방지용 폴리올레핀 발포체시트를 포함하여 구성되는 다층 트레이시트를 성형처리하여, 전자제품이 수용될 수 있는 일정 형태를 갖는 다수 개의 수용홈이 구성되는 전자제품 운반용 트레이 및 이의 제조방법에 관하여 개시한다. 이에, 외력에 대한 완충력을 제공하는 효과와 전자제품과 대전방지용 폴리올레핀 발포체시트 간에 발생할 수 있는 대전을 방지하고, 정전기를 감소시킬 수 있는 효과를 제공한다.
일본 공개특허공보 제31014488호는 전자부품 운송을 위한 트레이에 관한 것으로 110℃ 이상의 내열성을 제공하는 수지를 사출 성형한 것으로, 트레이 표면에 탈착이 가능한 점착성 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에, 전자 제품의 부품을 운송하는 과정에서 외부 진동 등에 의한 손상이나 오염을 방지하는 효과를 제공한다.
일본 등록특허공보 제4813397호는 도전성 시트 및 전자 부품 포장용 성형품에 관한 것으로 상기 도전성 시트는 기재층과 도전층을 포함하며, 기재층의 경우, 폴리프로필렌계 수지 및 폴리에틸렌계 수지에 대전 방지제를 포함하고 도전층의 경우, 폴리프로필렌계 수지에 도전제를 포함하여 제공된다. 이에, 내열성, 성형성, 도전성 등이 우수한 전자 부품 포장, 운송 등을 위한 성형품을 제공하는 것을 특징으로 한다.
그 외에도 일본 등록특허공보 제05419078호, 일본 등록특허공보 제03998956호 등에서도 도전성 시트와 이들을 전자 부품 이송용 성형품으로 제공되는 점에 대하여 언급하고 있다.
전술한 바와 같이 전자 부품 이송을 위한 트레이(tray)에 관한 기술은 다양하고 활발하게 개발되고 있다. 본 발명은 전자 부품 이송을 위한 성형품의 표면에 높은 표면 마찰력과 우수한 전기 전도성을 제공하고, 기존에 제품에 비하여 기계적 물성을 향상시키면서 생산비를 감소시켜 경제성을 확보하고자 완성하였다.
(특허문헌 1) 한국 공개특허공보 제10-2013-0011050호 (2013.01.30)
(특허문헌 2) 일본 공개특허공보 제31014488호 (2019.01.31)
(특허문헌 3) 일본 등록특허공보 제4813397호 (2011.09.02)
(특허문헌 4) 등록특허공보 제05419078호 (2014.02.19)
(특허문헌 5) 등록특허공보 제03998956호, (2007.10.31)
본 발명은 상술한 문제점을 모두 해결하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 목적은 다층 성형품의 표면층에 높은 표면 마찰력을 제공하여 우수한 점착성을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 목적은 다층 성형품의 표면층에 표면 저항값을 제공하여 우수한 전기 전도성을 부여하는 것이다.
본 발명은 목적은 다층 성형품의 기존 제품에 비해 기계적 물성을 향상시키면서 생산비를 감소시켜 경제성을 확보하는 것에 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하고, 후술하는 본 발명의 특징적인 효과를 실현하기 위한, 본 발명의 특징적인 구성은 하기와 같다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 표면층 및 내층을 포함하는 다층 성형품으로, 표면층의 최대정지마찰계수는 ASTM D4521 기준 tanθ 값이 1 이상이고, 표면 저항값은 ASTM D257 기준 103 내지 109Ω/sq인 점착성 및 전기 전도성이 우수한 다층 성형품이 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 점착성 및 전기 전도성이 우수한 다층 성형품은 표면층 및 내층을 공압출법, 사출법 및 라미네이션 및 코팅에서 선택되는 적어도 어느 하나로 제조되는 것을 특징으로 한다. 이 경우, 시트, 패드, 필름, 포장지, 파이프, 파우치, 내장재, 용기 및 전자 부품 제조용 트레이에서 선택되는 적어도 어느 하나로 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 점착성 및 전기 전도성이 우수한 다층 성형품으로 이송되는 전자 제품이 제공될 수 있다.
본 발명에 따른 다층 성형품의 표면층에 높은 표면 마찰력을 제공하여 우수한 점착성을 제공할 수 있다. 이에, 다층 성형품을 장시간 사용하더라도 우수한 미끄러짐 방지 기능인 논슬립(non-slip) 효과를 제공할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 다층 성형품을 전자 부품의 제조공정에 사용하는 트레이에 적용하는 경우, 부품의 이동 공정에서 전자 부품 및 소재 보호를 보호할 수 있다.
본 발명에 따른 다층 성형품의 표면층에 표면 저항값을 제공하여 우수한 전기 전도성을 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 다층 성형품은 기존 제품에 비해 기계적 물성을 향상시키면서 동시에 생산 비용을 감소시켜 경제성을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 다층 성형품의 구조를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 다층 성형품의 우수한 점착성과 전기 전도성을 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 다층 성형품의 우수한 점착성과 전기 전도성을 나타낸 것이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예들에 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
미끄럼 방지 성능인 논슬립(non-slip)이란, 높은 표면 마찰력을 제공할 수 있음을 의미하고 마찰력이란 제품의 하중을 지지하는 면과 그 면의 접촉 면적을 최대화하여 접촉면에 발생하는 운동을 방해하는 힘을 부여하는 것을 의미한다. 전자 제품을 생산하기 위한 자동화 공정에서 전자 부품 이송용 트레이(tray)의 경우, 이동 중에 발생하는 외력에 대해 매우 취약하므로 미끄러지지 않고 안정적으로 이동하는 것이 필수이다.
따라서, 본 발명은 이러한 공정에서 적용이 가능한 다층 성형품으로 표면층에 높은 표면 마찰력과 더불어 우수한 전기 전도성을 부여하는 수지 조성물을 포함하여 제공하자 한다. 더불어 성형품을 다층으로 성형하여 기계적 물성을 향상시키고 동시에 생산 비용을 감소시켜 경제성을 확보하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 표면층 및 내층을 포함하여 적어도 두개 이상의 레이어층을 포함하는 다층 성형품이 제공된다. 이는 도 1을 참고할 수 있다.
먼저, 표면층의 경우, 최대정지마찰계수는 ASTM D4521 기준 tanθ 값이 1 이상이고, 표면 저항값은 ASTM D257 기준 103 내지 109Ω/sq으로 제공된다. 이러한 물성을 제공하기 위하여, 표면층은 점착성 수지에 탄소 충진재를 포함하는 것을 특징으로 한다.
즉, 표면 마찰력이 우수한 점착성 기본 수지(base resin)에 탄소 충진재를 포함하여 제공되며, 이 경우, 점착성 수지 100 중량부에 대하여, 탄소 충진재 0.1 내지 22 중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
높은 표면 마찰력을 제공하여 미끄럼 방지 효과를 제공하기 위하여 표면층의 기본 수지(base resin)는 점착성을 부여하는 수지로 초저비중폴리에틸렌(VLDPE), 폴리올레핀엘라스토머(POE), 올레핀블록공중합체(OBC), 에틸렌초산공중합체(EVA), 에틸렌부틸아크릴레이트(EBA), 에틸렌프로필렌디엔고무(EPDM), 스티렌부타디엔고무(SBR), 스티렌부타디엔스티렌공중합체(SBS), 스티렌에틸렌부타디엔스티렌공중합체(SEBS), 에테르블록아미드공중합체(PEBA), 열가소성우레탄(TPU), 열가소성에스터엘라스토머(TPEE), 실리콘 고무, 천연 고무(NR), 이소프렌고무(IR), 부틸고무(IIR) 및 부타디엔고무(BR)에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상을 제공한다.
바람직하게는 상기 점착성 수지는 에틸렌초산공중합체(EVA), 폴리올레핀엘라스토머(POE), 올레핀블록공중합체(OBC) 및 에틸렌-프로필렌-다이엔모노머(EPDM)에서 선택된 어느 하나 이상을 포함하여 제공될 수 있다.
에틸렌초산공중합체(EVA)는 에틸렌과 초산 비닐(vinyl acetate) 단량체를 공중합시켜 얻어지는 중합체를 의미하며, 일반적으로 에틸렌 단량체로 만들어진 폴리에틸렌제품의 기본 성질에 초산 비닐의 성질이 더해진 특성을 갖고 있다. 에틸렌 단량체에 비하여 초산 비닐 단량체는 아세톡시(acetoxy)기를 포함하고 있어서, 이 함량이 높아질수록 극성(polar)한 성질을 제공한다. 초산 비닐의 함유량이 증가함에 따라 광학성(광택도)이 좋아지고 밀도는 증가하지만 결정화도는 저하하여 유연성은 증가하게 된다. 상기 에틸렌초산공중합체(EVA)의 경우, 미끄러짐성을 나타내지만 초산 비닐 함량이 증가하면 마찰계수가 커져서 미끄러지기 어렵게 된다. 따라서, 본 발명의 에틸렌초산공중합체(EVA)는 초산 비닐(VA)의 함유율이 10 내지 50 중량%인 것을 특징으로 한다. 함량이 10 중량% 미만인 경우 미끄럼성이 너무 높아 불리하며, 50 중량%를 초과하는 경우 가공이 어려운 문제점이 있다. 따라서, 상기 범위 10 내지 50 중량%를 제공하여, 우수한 미끄럼 방지 효과(non-slip)인 점착성을 제공할 수 있다. 더불어, 에틸렌초산공중합체(EVA)의 용융지수(MI)는 ASTM D1238기준으로 190℃의 2.16Kg에서 0.01 내지 5g/10min으로 제공된다. 또한, 에틸렌초산공중합체(EVA)의 중량평균분자량은 10,000 내지 800,000g/mol으로 제공된다.
폴리올레핀엘라스토머(POE)는 에틸렌과 알파올레핀을 공중합시켜 얻어지는 중합체를 의미하며, 알파올레핀 공단량체의 종류 및 함량에 따라 기본 성질이 변하는 특성을 가지고 있다. 알파올레핀의 함량이 증가할수록 결정화도가 감소하여 밀도가 감소하며 광학성 및 유연성은 증가한다. 따라서, 본 발명의 폴리올레핀엘라스토머(POE)는 알파올레핀으로 부텐 및 옥텐을 공중합한 것으로 결정화도 34% 이하의 것을 특징으로 한다. 바람직하게는 결정화도 13 내지 24%에 0.85 내지 0.88g/cm3 범위의 폴리올레핀엘라스토머(POE)로 용융지수(MI)는 ASTM D1238기준으로 190℃의 2.16Kg에서 0.01 내지 5g/10min으로 제공된다. 또한, 상기 폴리올레핀엘라스토머(POE)의 중량평균분자량은 10,000 내지 800,000g/mol으로 제공된다.
올레핀블록공중합체(OBC)은 에틸렌이 소량의 1-octene과 공중합한 결정성인 경질 블록(hard block)과 상대적으로 많은 양의 1-octene과 공중합한 연질 블록(soft block)으로 구성된 멀티블록공중합체이다. 올레핀블록공중합체는 에틸렌초산공중합체(EVA)에 비해 유리전이온도가 낮고 녹는점이 높아 유연하면서도 우수한 반발탄성이 상대적으로 넓은 온도 범위에서 유지되면서 밀도가 상대적으로 낮은 장점을 가진다. 또한, 반복되는 변형에 의한 반발탄성의 감소나 영구변형의 생성이 에틸렌초산공중합체(EVA)에 비해 작다. 따라서, 에틸렌초산공중합체(EVA)의 단점을 보완하기 위하여 대체 또는 혼합하여 사용된다. 올레핀블록공중합체(OBC)의 용융지수(MI)는 ASTM D1238기준으로 190℃의 2.16Kg에서 0.01 내지 5g/10min으로 제공된다. 또한, 올레핀블록공중합체(OBC)의 중량평균분자량은 10,000 내지 800,000g/mol으로 제공되며, 밀도 범위는 0.860~0.890g/cc으로 제공된다.
에틸렌-프로필렌-다이엔모노머(EPDM)은 에틸렌 프로필렌 그리고 비공액 디엔의 삼원 공중합체로 구성되며, 삼원공중합체(EPDM Terpolymer)의 제3성분인 비공액디엔은 고무 가교의 가장 일반적인 방법인 유황가황(Sulfur Crosslink)을 위한 가교점을 제공한다. 이 경우, 제3성분으로 에틸리덴노보넨(Ethylidene Norbornene, ENB)을 사용한다. 이에, 본 발명의 경우, 에틸렌, 프로필렌 및 에틸리덴노보넨(ENB)을 포함하여 제공되며, 보다 자세하게는 에틸렌 40 내지 80 중량%, 프로필렌 10 내지 50 중량% 및 에틸리덴노보넨 0.5 내지 10 중량%를 포함한 에틸렌-프로필렌-다이엔모노머(EPDM)가 제공된다. 이에, 혼련 가공성이 우수하고, 압축 변형이 우수한 수지를 제공할 수 있다.
언급한 바와 같이, 본 발명의 점착성 수지는 전술한 수지에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상을 포함하여 용융 혼련 될 수 있고, 여기서 용융 혼련이라 함은 80℃ 내지 150℃ 조건에서 압출기, 니더, 롤밀 등을 이용해서 진행될 수 있으며, 통상의 기술자가 실시할 수 있는 적절한 가공 범위 내에서 진행할 수 있다.
이에, 상기 점착성 수지의 용융지수(MI)는 ASTM D1238기준으로 190℃의 2.16Kg에서 0.01 내지 5g/10min으로 제공된다.
밀도의 경우, 0.85 내지 1.2g/cc으로 제공된다. 밀도는 일반적으로 낮을수록 스티키(Sticky)한 특성을 나타내고, 에틸렌초산공중합체(EVA)의 경우는 밀도가 증가할수록 스티키(Sticky)한 특성을 나타낸다. 본 발명의 경우, 점착성 수지의 밀도는 상기로 범위로 제공하여 미끄럼 방지 특성을 향상시키는 데 도움을 줄 수 있다.
또한, 상기 점착성 수지의 중량평균분자량은 10,000 내지 800,000 g/mol으로 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 표면층은 탄소 충진재를 포함하며, 탄소 충진재는 탄소나노튜브(CNT), 그래파이트(Graphite), 카본블랙(Carbon Black), 카본파이버(carbon fiber) 및 그래핀(Graphene)에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상을 포함하여 제공된다. 바람직하게는 카본블랙(carbonblack), 탄소나노튜브(CNT)가 제공될 수 있다. 기존의 대전방지제를 투입을 통하여 정전기 방지효과를 제공하는 경우, 표면 저항값이 상대적으로 높음에 비하여 전도성 탄소 충진재를 통하여 정전기 방지 효과를 제공하는 경우는 보다 낮은 표면 저항값을 제공할 수 있으며, 이에 보다 우수한 전기 전도성을 제공할 수 있다. 또한, 최종 제품의 인장 신율, 광택 등의 물성을 향상시키고, 향상된 충격보강효과를 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 점착성 수지 100 중량부에 대하여, 탄소 충진재는 0.1 내지 22 중량부를 포함하여 제공된다. 이 경우, 성형품의 표면에 별도의 공정을 하지 않더라도 자체적으로 높은 표면 마찰력을 제공할 수 있는 기본 수지에 탄소 충진재를 용융 혼련하여 우수한 정전기 방지 성능을 동시에 제공할 수 있다. 특히, 본 발명의 경우, 마찰력이 높은 수지에 단지 전도성의 탄소 충진재를 포함하여 용융 혼련함으로써 가공 공정을 단순화 시킬 수 있는 장점이 있다.
보다 자세하게는 상기 점착성 수지 100 중량부에 대하여, 탄소 충진재로 상기 탄소 충진재는 카본블랙(carbonblack) 5 내지 20 중량부 및 탄소나노튜브(CNT) 0.1 내지 2 중량부에서 선택되는 어느 하나 이상을 제공될 수 있다. 상기 범위로 제공되는 경우, 가공 시 수지 흐름에 의한 내부 구조 변화에도 일정 수준 이상의 전기 전도도를 유지할 수 있다. 이에, 낮은 탄소 함량 대비 우수한 전기전도도를 제공하면서도 수지의 점착 특성을 유지하여 높은 표면 마찰력을 제공할 수 있다. 나아가 필요에 따라 전기 전도도를 향상시키기 위해서, 카본블랙(carbonblack)과 탄소나노튜브(CNT)를 혼합하여 제공할 수 있다.
또한, 상기 표면층의 두께는 다층 성형품 전체 두께의 10% 내지 90% 범위를 차지할 수 있다. 10% 미만의 경우, 표면 저항 및 점착성이 발현이 어려울 수 있고, 90% 초과하는 경우, 경제적으로 불리하며 기계적 물성 향상 효과가 미미해진다. 이 경우, 상기 다층 성형품 전체 두께는 50 ㎛ 내지 5,000 ㎛ 로 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 표면층은 필요에 따라 상용화제, 안정제, 항산화제 및 착색제에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상을 필요에 따라 가감할 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.
상용화제의 경우, 고분자를 혼합 사용시, 고분자 수지 간 결합에 상용성을 부여하여 강도, 인장, 신장율 등 물성이 저하되는 단점을 개선시킬 수 있다. 상용화제의 경우, 0.1 내지 20 중량부가 제공되며, 바람직하게는 3 내지 15 중량부를 포함하여 제공된다. 3 중량부 미만인 경우 상용화 효과를 기대하기 어렵고, 15 중량부를 초과하는 경우 비용적인 면에서 비효율적이다. 따라서, 3 내지 15 중량부를 포함하여 우수한 가공 유동성과 성형 가공을 제공하여 바람직한 상용화 효과를 제공할 수 있다.
상기 상용화제는 에틸렌-무수에틸렌-아크릴산 공중합체, 에틸렌-에틸아크릴레이트 공중합체, 에틸렌-알킬아크릴레이트-아크릴산 공중합체, 무수말레산 변성(그래프트)고밀도 폴리에틸렌, 무수말레산 변성(그래프트)선형 저밀도 폴리에틸렌, 에틸렌-알킬메타크릴레이트-메타크릴산 공중합체, 에틸렌-부틸아크릴레이트 공중합체, 에틸렌-비닐아세테이트 공중합체 및 무수말레산 변성(그래프트)에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체에서 선택된 적어도 어느 하나 이상을 포함한다. 나아가 상기 전술한 상용화 효과를 제공할 수 있는 것이라면 이에 제한되는 것은 아니다.
열 안정제의 경우, 가공 시 고온에서 수지가 분해되지 않도록 도움을 주며, 성형품의 물리 화학적 성질을 유지하는데 도움을 준다. 예를 들어서, 금속계 열 안정제와 비금속계 열 안정제를 사용할 수 있으며, 상기 금속계 열 안정제로는 유기주석계 열 안정제, 메르캅타이드(mercaptide)계 유기주석 열 안정제, 카복실산염계 유기주석 열 안정제, 카복실산 금속염계 열 안정제가 제공될 수 있다. 비금속계 열 안정제로는 에폭시화합물, 유기아인산염류가 제공될 수 있다.
상기 유기아인산계 열안정화제로는 트리페닐 포스파이트(triphenyl phosphite), 디페닐이소데실포스파이트(diphenyl isodecyl phosphite), 페닐디이소데실포스파이트(phenyl diisodecyl phosphite), 트리오닐페닐포스 파이트(trinonyl phenyl phosphite)에서 선택된 적어도 어느 하나 이상일 수 있다.
상기 UV 안정제의 경우, 벤조트리아졸계, 옥사닐라이드계 및 힌더드 아민계 광안정제(Hindered Amine Light Stabilizer, HALS) 중 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다. 특히, 상기 HALS는 라디칼을 잡는 radical scavenger의 대표 물질이며, UV 차단제 등을 사용함에도 불구하고 100% UV 차단이 불가하여 생긴 폴리머 라디칼 등을 처리하여 보완하는데 사용된다. 주로 성형품의 광택 손실, 황변 등을 방지하는 효과를 제공한다.
상기 열 또는 UV 안정제는 점착성 수지 100 중량부에 대하여 0.1 내지 3 중량부를 포함할 수 있다.
항산화제는 성형되는 최종 제품의 산화를 방지하며, 항산화제의 종류로는 1차 항산화제(primary antioxidant), 2차 항산화제(secondary antioxidant)가 있다. 1차 항산화제로는 힌더드 페놀(hindered phenol)계, 락톤(lactone)계가 사용되고, 2차 항산화제로는 인(phosphite)계, 티오에스테르(thioester)계가 사용된다. 1차 항산화제의 역할은 라디칼 스캐빈저(radical scavenger)로 힌더드 페놀(hindered phenol)계는 산소 중심 라디칼(oxygen centered radical)을 처리한다. 2차 항산화제는 하이드로퍼옥사이드 분해자(hydroperoxide(ROOH) decomposer)로서 작용한다. 항산화제는 대부분의 수지에 있어 1차와 2차 항산화제를 같이 사용함으로써 상승 효과를 더욱 증가시키므로, 힌더드 페놀(hindered phenol)계, 락톤(lactone)계 및 인(phosphite)계가 적절한 비율로 혼합되어 사용되고 있다. 페놀계는 2,6-di-t-Butyl-4-methylphenol, 2,2-Methylenebis(4-methyl-6-t-butylphenol)등이 제공될 수 있고, 인계의 경우 Bis(2,4-di-t-butyl), Tris(2,4-di-t-butylphenyl)-phosphite 등이 제공될 수 있다. 항산화제의 경우, 점착성 수지 100 중량부에 대하여 0.1 내지 5 중량부를 포함할 수 있다.
착색제는 성형품의 외관에 심미감을 부여하기 위한 것으로서, 착색제로는 안료 또는 염료 등을 사용할 수 있고, 바람직하게는 안료가 제공될 수 있다. 점착성 수지 100 중량부에 대하여 1 내지 10 중량부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 표면층에 점착성 수지에 탄소 충진재 등을 포함하여 성형되는 경우, 최대정지마찰계수는 ASTM D4521 기준 tan θ 값이 1 이상으로 제공되며, 바람직하게는 1 내지 20으로 제공된다. 이에 표면의 높은 마찰력을 제공하여 놓여진 물체가 외부 충격에 의해 움직이지 않도록 지지할 수 있도록 도움을 줄 수 있다.
또한, 표면층의 표면 저항값은 ASTM D257 기준 103 내지 109 Ω/sq으로 비교적 낮은 표면 저항값을 제공하여 우수한 정전지 방지 효과를 제공하므로 전자 부품 및 소재를 보호할 수 있다. 특히, 기존의 제품들이 표면 저항값이 1010Ω/sq을 초과하여 제공됨에 비하여, 본 발명의 경우 탄소 충진재를 포함하여 표면 저항값을 103 내지 109 Ω/sq으로 감소시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 점착성 수지의 경도는 Shore A 기준 80 이하이며, 바람직하게는 60 내지 80의 범위로 제공할 수 있다. 이에 성형품은 외부 변형에 대하여, 우수한 저항력과 충격보강효과를 제공할 수 있다.
또한, 인장 탄성율 (Tensile molulus) 300kgf/cm2 이상으로 제공이 가능하며, 바람직하게는 1,000 내지 10,000 kgf/cm2으로 제공되어 외부 충격이나 변형에 대하여 우수한 저항력을 제공하는 점에서 향상된 기계적 물성을 제공할 수 있다. 이에 통상적으로 요구되는 제품의 두께는 만족시키면서 표면층에 특히 점착성과 우수한 전기 전도성을 및 기계적 물성을 향상시키면서 생산 비용은 절감 시킬 수 있는 점에서 의미가 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 내층의 수지는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리스티렌(PS), 고충격 폴리스티렌(HIPS), 스티렌부타디엔공중합체(SBC), 스티렌아크릴레이트공중합체, 스티렌메타크릴레이트공중합체, 스티렌부타디엔스티렌공중합체(SBS), 스티렌이소프렌스티렌공중합체(SIS), 스틸렌에틸렌부틸렌스티렌공중합체(SEBS), 아크릴로니트릴부타디엔스티렌(ABS), 폴리에틸렌 및 에틸렌기를 포함하는 에틸렌계 공중합체, 폴리프로필렌 및 프로필렌기를 포함하는 프로필렌계 공중합체, 폴리에스테르, 폴리페닐에테르, 폴리페닐렌옥사이드에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상을 포함하는 수지가 제공된다. 상기 내층의 두께는 다층 성형품 전체 두께의 10% 내지 90% 범위를 차지할 수 있다. 10% 미만의 경우, 표면 저항 및 점착성이 발현이 어려울 수 있고, 90% 초과하는 경우, 경제적으로 불리하며 기계적 물성 향상 효과가 미미해진다. 이 경우, 상기 다층 성형품 전체 두께는 바람직하게는 50 ㎛ 내지 5,000 ㎛ 로 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 표면층 및 내층은 사출 성형(Injection Molding), 사출 중공 성형(Injection Blow Molding), 진공 성형(Vacuum Molding) 또는 T 다이를 이용한 압출 시트 성형 방법으로 제공될 수 있으며, 상기 방법들은 성형 재료를 가열 용용시켜 미리 닫힌 금형의 캐비티에 사출 충전한 후, 냉각 고화시켜 성형품을 얻거나 성형 재료를 금형에 올린 후 가열한 다음 진공을 걸어 금형에 밀착 성형하는 방법으로 진행될 수 있다. 또한, 통상의 기술자가 실시할 수 있는 범위 내에서 적절한 범위 내에서는 변형하여 진행할 수 있음은 물론이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 점착성 및 전기 전도성이 우수한 다층 성형품은 표면층 및 내층을 공압출법, 사출법 및 라미네이션 및 코팅에서 선택되는 적어도 어느 하나로 제조되는 것을 특징으로 한다. 바람직하게는 공압출 또는 라미네이션에 의해 형성되는 것을 제공한다.
라미네이션 (합지, Lamination) 공정은 두 가지 이상의 재료(필름, 종이 등)들을 열이나 접착제를 이용해 접합시키는 공정을 의미한다. 본 발명에 따른 라미네이션 공정은 특별한 제한이 있는 것은 아니며, 일반적인 라미네이션 공정에 의해 표면층 및 내층이 성형품으로 형성될 수 있도록 한다. 라미네이션 공정에 있어서 1대 이상의 압출기로부터 밀려나온 표면층을 롤을 통해서 내층으로 사용되는 필름에 접합하는 방법이 제공될 수 있다. 또한, 다류 노츨을 이용해 하나의 압출 다이로 공압출 하거나 접착제 등으로 필름형태를 합지하는 방법이 제공될 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 점착성 및 전기 전도성이 우수한 다층 성형품은 시트, 패드, 필름, 포장지, 파이프, 파우치, 내장재, 용기, 전자 부품 제조용 트레이에서 선택되는 적어도 어느 하나로 제공될 수 있으며, 바람직하게는 전자 부품 제조용 트레이에 적용될 수 있으며, 이에 제한 되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 점착성 및 전기 전도성이 우수한 다층 성형품으로 이송되는 전자 제품이 제공될 수 있다. 이 경우, 상기 전자 제품은 전자 부품, 반제품 또는 완제품일 수 있다.
예를 들어서, 전자 부품의 경우 완제품인 휴대폰의 제조에 사용되는 디스플레이 패널, 배터리, 반도체 등과 같은 부품일 수 있다. 또한, 전자 제품의 완제품 제조를 위한 공정 과정에서 운반, 포장, 이송될 수 있는 반제품은 특별한 제한이 있는 것은 아니다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.
여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.
<실시예 1: 다층 성형품의 제조>
점착성 수지인 에틸렌초산공중합체(한화솔루션 EVA 1834) 100 중량부에 대하여, 카본블랙(Carbon black, Chezacarb AC-60) 12 중량부, 탄소나노튜브(CNT, Nanocyl NC7000)를 1 중량부를 포함하는 수지 조성물으로 표면층을 제조하였다. 이 경우, 표면층은 압출기 T 다이를 이용하여 제조되고, 내층은 상업 PET 필름을 제공하여 합지 공정(라미네이션)을 거쳐 합지하였다. 전체 두께 1mm 에서 표면층 두께 800㎛, 내층 두께 200㎛을 가지는 다층 성형품을 제조하였다.
<비교예 1>
점착성 수지인 에틸렌초산공중합체(한화솔루션 EVA 1834) 100 중량부에 대하여, 카본블랙(Carbon black, Chezacarb AC-60) 12 중량부, 탄소나노튜브(CNT, Nanocyl NC7000)를 1 중량부를 포함하는 수지 조성물을 제조하여, 이를 금형의 캐비티에 충진 후 프레스로 압력을 가한 후, 냉각 고화시켜 1mm 단일층으로 성형품 시트를 제조하였다.
<비교예 2>
상업적으로 시중에 판매하는 PET 단층 시트(1mm)를 준비하였다.
<실험예 1: 표면 마찰력 측정>
실시예와 비교예에 따른 성형된 패드를 TOYOSEKI Slip Angle Type Friction Tester를 사용하여 최대 경사각(θ)을 측정하고, ASTM D4521에 따라 최대정지마찰계수를 구하여, 이에 대한 결과는 [표 1]에서 나타내고 있다.
최대정지마찰계수 = tan θ
<실험예 2: 표면 저항 측정>
ASTM D257 방법에 따라 실시예와 비교예의 성형품의 표면 저항을 측정하였다. 이에 대한 결과는 [표 1]에서 나타내고 있다.
<실험예 3: 경도 측정>
Shore A 에 따라 실시예와 비교예의 성형품의 표면 저항을 측정하였다. 이에 대한 결과는 [표 1]에서 나타내고 있다.
<실험예 4: 인장 탄성율(Tensile molulus) 측정 >
ASTM D638에 따라 실시예와 비교예의 성형품을 50mm/min 속도로 인장 탄성율을 측정하였다. 이에 대한 결과는 [표 1]에서 나타내고 있다.
| 최대정지 마찰계수 |
표면 저항 (Ω/sq) |
경도 | 인장탄성율 (Tensile modulus) (kgf/㎠) |
|
| 실시예1 | 5 | 103 ~ 106 | 65 | 6,500 |
| 비교예 1 | 5 | 104 ~ 106 | 65 | 170 |
| 비교예 2 | 0.3 | 106 ~ 109 | 98 | 21,000 |
표 1의 결과를 살펴보면, 본 발명에 따른 다층 성형품의 경우, 최대정지마찰계수의 ASTM D4521 기준 tan θ 값이 1 내지 20이고, 바람직하게는 1 내지 10의 범위로 제공할 수 있음을 확인하였다. 따라서, 비교예들의 값에 비하여 본 발명의 실시예는 높은 표면 마찰력을 제공할 수 있음을 확인할 수 있었다.
또한, 본 발명에 따른 다층 성형품의 경우, 표면 저항값은 103 내지 109 Ω/sq의 범위로 제공이 가능하며, 비교예인 기존제품들이 106 내지 109 로 제공되는 점에 비하여 우수한 점을 확인하였다. 따라서, 낮은 표면 저항을 제공하여 우수한 정전기 방지 기능을 제공하여, 전기 전도성이 우수한 성형품을 제공할 수 있음을 확인할 수 있었다.
또한, 본 발명에 따른 다층 성형품의 경우, 경도는 Shore A 기준 80 이하로 제공할 수 있다. 비교예 2의 값에 비하여 그 값이 현저하게 낮은 것을 확인하였다.
또한, 인장 탄성율 (Tensile molulus) 6,500 kgf/cm2 정도로 단일층인 비교예1에 비하여 월등하게 높은 값을 제공하는 점에 비추어 다층 성형품은 단층 성형품에 비하여 외부 변형에 대하여, 우수한 저항력과 스티프니스(강도)를 제공할 수 있음을 확인하였다.
따라서, 본 발명의 경우 전자 부품의 제조공정에 사용하는 트레이에 적용하는 경우, 부품의 이동 공정에서 미끄럼 방지 효과 (non-slip)인 점착성 및 낮은 표면 저항을 제공하여 전자 부품 및 소재 보호 가능하다. 또한, 별도의 추가 공정이 필요 없고 점착성 수지 그 자체로 마찰력을 제공하는 점에서 제조방법도 용이한 점에서 가공 방법이 단순하여 가공성 및 생산성의 효율성을 향상시킬 수 있다.
나아가, 본 발명에 따른 다층 성형품은 기존에 제품에 비하여 기계적 물성을 향상시키면서 생산비를 감소시켜 경제적으로 제조가 가능하다.
이상에서 본 발명이 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형을 꾀할 수 있다.
따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등하게 또는 등가적으로 변형된 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
Claims (12)
- 표면층 및 내층을 포함하는 다층 성형품으로,
표면층의 최대정지마찰계수는 ASTM D4521 기준 tan θ 값이 1 이상이고, 표면 저항값은 ASTM D257 기준 103 내지 109Ω/sq인 점착성 및 전기 전도성이 우수한 다층 성형품. - 제1항에 있어서,
상기 표면층은 점착성 수지 100 중량부에 대하여, 탄소 충진재 0.1 내지 22 중량부를 포함하는 점착성 및 전기 전도성이 우수한 다층 성형품. - 제2항에 있어서,
상기 점착성 수지는 초저비중폴리에틸렌(VLDPE), 폴리올레핀엘라스토머(POE), 올레핀블록공중합체(OBC), 에틸렌초산공중합체(EVA), 에틸렌부틸아크릴레이트(EBA), 에틸렌프로필렌디엔고무(EPDM), 스티렌부타디엔고무(SBR), 스티렌부타디엔스티렌공중합체(SBS), 스티렌에틸렌부타디엔스티렌공중합체(SEBS), 에테르블록아미드공중합체(PEBA), 열가소성우레탄(TPU), 열가소성에스터엘라스토머(TPEE), 실리콘 고무, 천연 고무(NR), 이소프렌고무(IR), 부틸고무(IIR) 및 부타디엔고무(BR)에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상을 포함하는 점착성 및 전기 전도성이 우수한 다층 성형품. - 제2항에 있어서,
상기 탄소 충진재는 카본블랙(carbonblack) 5 내지 20 중량부 및 탄소나노튜브(CNT) 0.1 내지 2 중량부에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상을 포함하는 점착성 및 전기 전도성이 우수한 다층 성형품. - 제2항에 있어서,
상기 점착성 수지의 용융지수(MI)는 ASTM D1238기준으로 190℃의 2.16Kg에서 0.01 내지 5g/10min 인 점착성 및 전기 전도성이 우수한 다층 성형품. - 제2항에 있어서,
상기 점착성 수지의 밀도는 0.85 내지 1.2g/cc인 점착성 및 전기 전도성이 우수한 다층 성형품. - 제2항에 있어서,
상기 점착성 수지의 경도(Shore A)는 80 이하인 점착성 및 전기 전도성이 우수한 다층 성형품. - 제1항에 있어서,
상기 내층의 수지는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리스티렌(PS), 고충격 폴리스티렌(HIPS), 스티렌부타디엔공중합체(SBC), 스티렌아크릴레이트공중합체, 스티렌메타크릴레이트공중합체, 스티렌부타디엔스티렌공중합체(SBS), 스티렌이소프렌스티렌공중합체(SIS), 스틸렌에틸렌부틸렌스티렌공중합체(SEBS), 아크릴로니트릴부타디엔스티렌(ABS), 폴리에틸렌 및 에틸렌기를 포함하는 에틸렌계 공중합체, 폴리프로필렌 및 프로필렌기를 포함하는 프로필렌계 공중합체, 폴리에스테르, 폴리페닐에테르, 폴리페닐렌옥사이드에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상을 포함하는 점착성 및 전기 전도성이 우수한 다층 성형품. - 제1항에 있어서,
상기 다층 성형품의 인장 탄성율(Tensile molulus)는 300kgf/cm2 이상인 것을 특징으로 하는 점착성 및 전기 전도성이 우수한 다층 성형품. - 제1항에 있어서,
상기 점착성 및 전기 전도성이 우수한 다층 성형품은 표면층 및 내층을 공압출법, 사출법 및 라미네이션 및 코팅에서 선택되는 적어도 어느 하나로 제조되는 것을 특징으로 하는 점착성 및 전기 전도성이 우수한 다층 성형품. - 제1항에 있어서,
상기 점착성 및 전기 전도성이 우수한 다층 성형품은 시트, 패드, 필름, 포장지, 파이프, 파우치, 내장재, 용기 및 전자 부품 제조용 트레이에서 선택되는 적어도 어느 하나인 점착성 및 전기 전도성이 우수한 다층 성형품. - 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 점착성 및 전기 전도성이 우수한 다층 성형품으로 이송되는 전자 제품.
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