KR20240081777A - 대전방지조성물을 포함하는 습도지시카드 및 이의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
압지; 상기 압지의 상부 및 하부에 위치하는 대전방지층; 및 상기 대전방지층의 일면에 위치하는 습도지시부;를 포함하고, 상기 대전방지층은 대전방지조성물을 포함하며, 상기 대전방지조성물 100 중량부를 기준으로 폴리피롤계 고분자 1 내지 30중량부, 바인더 20 내지 70중량부 및 탄소체 5 내지 30중량부를 함유하는 대전방지 기능이 추가된 습도지시카드에 관한 것으로, 본 발명에 따른 습도지시카드는 우수한 대전방지 효과를 제공한다.
Description
본 발명은 대전방지 조성물을 포함하는 습도지시카드 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
습도지시카드는 상대습도가 변화함에 따라 습도지시부가 변색되어 상대습도의 변화를 용이하게 확인할 수 있다. 습도지시카드는 주로 습도에 민감한 반도체 칩, 인쇄회로기판(PCB) 및 정밀전자기기 등을 포장할 때, 습도지시카드와 함께 밀봉하여 개봉 시, 습도에 대한 제품의 안정성 여부를 간단하게 파악할 수 있다.
그러나, 상술한 집적 회로 소자에 습도지시카드를 동봉하는 경우, 습도지시카드가 소자와 접촉하여 마찰로 인한 정전기 방전(ESD; Electrostatic discharge)이 발생할 수 있다.
특히 수백 나노미터의 크기를 갖는 집적 회로 소자의 경우, 정전기 방전에 의해 단시간에 단위 면적(1㎛2)당 수백 내지 수천V의 전압이 인가되면서 소자에 치명적인 손상을 유발할 수 있다. 따라서, 소자의 불량을 야기하는 정전기 방전 현상을 방지할 수 있는 습도지시카드에 대한 연구가 필요한 실정이다.
본 발명의 목적은 상기 종래 기술의 문제를 해결하기 위한 것으로서, 대전방지 기능이 구비된 습도지시카드 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 대전방지 기능이 추가된 습도지시카드는 압지; 상기 압지의 상부 및 하부에 위치하는 대전방지층; 및 상기 대전방지층의 일면에 위치하는 습도지시부;를 포함하고, 상기 대전방지층은 대전방지조성물을 포함하며, 상기 대전방지조성물 100 중량부를 기준으로 폴리피롤계 고분자 1 내지 30중량부, 바인더 20 내지 70중량부 및 탄소체 5 내지 30중량부를 함유한다.
본 발명에 따른 습도지시카드에 있어서, 상기 압지의 수분흡수도는 40 내지 200초일 수 있다.
본 발명에 따른 습도지시카드에 있어서, 상기 압지의 두께는 400 내지 500㎛일 수 있다.
본 발명에 따른 습도지시카드에 있어서, 상기 습도지시카드의 표면저항이 105 내지 109 Ω/sq일 수 있다.
본 발명에 따른 습도지시카드에 있어서, 상기 바인더는 폴리우레탄계 수지, 폴리에스테르계, 아크릴계 수지, 알키드계 수지, 폴리에테르계 수지, 멜라민계 수지 및 셀룰로스계 수지를 포함하는 군에서 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 습도지시카드에 있어서, 상기 탄소체는 카본블랙을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 습도지시카드에 있어서, 상기 습도지시부는 대전방지조성물을 포함하지 않을 수 있다.
본 발명은 상술한 습도지시카드의 제조방법을 포함한다.
본 발명에 따른 대전방지 기능이 추가된 습도지시카드의 제조방법은 폴리피롤계 고분자, 바인더 및 탄소체를 함유하는 대전방지 조성물을 용매에 혼합하여 대전방지조성물 용액을 제조하는 단계; 상기 대전방지조성물 용액을 압지의 상부 및 하부에 도포하여 대전방지층을 형성하는 단계; 상기 대전방지층의 일면에 습도지시부를 형성하여 습도지시카드를 제조하는 단계; 및 상기 습도지시카드를 건조하는 단계;를 포함하고, 상기 대전방지조성물 100 중량부를 기준으로 폴리피롤계 고분자 1 내지 30중량부, 바인더 20 내지 70중량부 및 탄소체 5 내지 30중량부를 함유한다.
본 발명에 따른 습도지시카드의 제조방법에 있어서, 상기 건조 온도는 40 내지 100℃일 수 있다.
본 발명에 따른 습도지시카드의 제조방법에 있어서, 상기 용매는 폴리올 및 물을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 습도지시카드의 제조방법에 있어서, 상기 폴리올 : 물의 질량비는 1 : 0.5 내지 4일 수 있다.
본 발명에 따른 습도지시카드의 제조방법에 있어서, 상기 대전방지층 형성 단계에서, 대전방지조성물 용액은 상기 습도지시부 영역을 제외하고 도포할 수 있다.
본 발명에 따른 습도지시카드의 제조방법에 있어서, 상기 대전방지층 형성 단계 이후, 대전방지층을 포함하는 압지를 재단하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 습도지시카드의 제조방법에 있어서, 상기 건조 단계 이후, 습도지시카드를 밀봉하여 포장하는 단계;를 더 포함할 수 있다
본 발명에 따른 습도지시카드는 대전방지 기능이 구비되어, 습도지시카드와 함께 포장되는 제품이 정전기에 의해 손상을 입지 않을 수 있다.
또한, 열적 안정성이 우수한 대전방지 조성물을 포함하는 습도지시카드 및 이의 제조방법에 대해 제공할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 대전방지층을 포함하는 압지를 도시한 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 대전방지층을 포함하는 압지의 상부를 도시한 도면이다.
도 3 및 도 4는 일 실시예에 따른 대전방지층을 포함하는 압지의 하부를 도시한 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따라 제조된 습도지시카드를 도시한 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따라 제조된 습도지시카드의 측면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 습도지시카드의 제조방법에 대해 설명한 순서도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 대전방지층을 포함하는 압지의 상부를 도시한 도면이다.
도 3 및 도 4는 일 실시예에 따른 대전방지층을 포함하는 압지의 하부를 도시한 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따라 제조된 습도지시카드를 도시한 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따라 제조된 습도지시카드의 측면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 습도지시카드의 제조방법에 대해 설명한 순서도이다.
본 발명의 대전방지 기능이 추가된 습도지시카드 및 이의 제조방법을 상세히 설명한다. 본 명세서에서 사용되는 용어는 본 발명의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 관련 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가질 수 있다.
본 명세서 및 첨부된 특허청구범위에서 “포함하다” 또는 “가지다” 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 특별히 한정하지 않는 한, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.
본 명세서 및 첨부된 특허청구범위에서 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용된다.
본 명세서 및 첨부된 특허청구범위에서 사용하는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 단수인 것으로 특정하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한, 복수의 표현은 문맥상 명백하게 복수인 것으로 특정하지 않는 한, 단수의 표현을 포함한다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 수치 범위는 하한치와 상한치와 그 범위 내에서의 모든 값, 정의되는 범위의 형태와 폭에서 논리적으로 유도되는 증분, 이중 한정된 모든 값 및 서로 다른 형태로 한정된 수치 범위의 상한 및 하한의 모든 가능한 조합을 포함한다. 본 발명의 명세서에서 특별한 정의가 없는 한 실험 오차 또는 값의 반올림으로 인해 발생할 가능성이 있는 수치범위 외의 값 역시 정의된 수치범위에 포함된다.
본 명세서 및 첨부된 특허청구범위에서 사용되는 정도의 용어 "약" 등은 허용오차가 존재할 때 허용오차를 포괄하는 의미로 사용된 것이다.
본 발명의 습도지시카드는 압지; 상기 압지의 상부 및 하부에 위치하는 대전방지층; 및 상기 대전방지층의 일면에 위치하는 습도지시부;를 포함하고, 상기 대전방지층은 대전방지조성물을 포함하며, 상기 대전방지조성물 100 중량부를 기준으로 폴리피롤계 고분자 1 내지 30중량부, 바인더 20 내지 70중량부 및 탄소체 5 내지 30중량부를 함유한다.
대전방지층을 구비하지 않은 일반적인 습도지시카드의 표면저항은 1016 내지 1018 Ω/sq로 절연성을 나타낸다. 높은 표면저항을 갖는 종래의 습도지시카드는 집적회로소자와 접촉하여 정전기가 발생할 수 있다. 생성된 정전기가 축적됨에 따라 대기중의 먼지 또는 이물질을 흡착하여 표면이 오염될 수 있으며, 집적회로소자가 정전기 방전(Electro Static Discharge; ESD)에 의해 오작동, 메모리 파괴, 화재 및 폭발 등의 여러 가지 문제를 일으킬 수 있다.
이에, 대전방지조성물을 포함하는 습도지시카드를 사용하여, 습도지시카드 및 습도지시카드와 동봉하는 집적 회로 소자 간에 발생하는 정전기를 대전방지층의 전도성 고분자가 소멸시켜 정전기 방전 현상을 방지함으로써, 소자의 안전을 확보할 수 있다.
일 실시예에 있어, 대전방지층을 구비하는 습도지시카드의 표면저항은 105 내지 109 Ω/sq일 수 있으며, 구체적으로 106 내지 109 Ω/sq일 수 있고, 보다 더 구체적으로 107 내지 109 Ω/sq일 수 있다. 전도성 고분자를 함유하는 대전방지층을 구비하여 습도지시카드의 표면저항이 감소함으로써, 우수한 대전방지 성능을 제공할 수 있다.
대전방지조성물 100 중량부를 기준으로, 전도성 고분자로 폴리피롤계 고분자 1 내지 30중량부, 바인더 20 내지 70중량부 및 탄소체 5 내지 30중량부를 함유할 수 있다. 구체적으로, 폴리피롤계 고분자 3 내지 30중량부, 바인더 30 내지 70중량부 및 탄소체 7 내지 30중량부를 함유할 수 있으며, 보다 구체적으로 폴리피롤계 고분자 5 내지 30중량부, 바인더 40 내지 70중량부 및 탄소체 9 내지 30중량부를 함유할 수 있으며, 실질적으로 폴리피롤계 고분자 8 내지 30중량부, 바인더 50 내지 60중량부 및 탄소체 12 내지 30중량부를 함유할 수 있다.
대전방지조성물이 상기 중량부로 폴리피롤계 고분자, 바인더 및 탄소체를 함유하여, 압지 상에서도 우수한 대전방지 효과를 나타낼 수 있다.
전도성 고분자는 대표적으로 폴리아세틸렌(Polyacetylene), 폴리아닐린(polyaniline; PANi), 폴리피롤(Polypyrrole; PPy) 폴리 (3,4-에틸렌디옥시티오펜):폴리스티렌설포네이트(poly(3,4-ethylenedioxythiophene) polystyrenesulfonate; PEDOT:PSS)를 비롯한 공액구조를 포함하는 고분자를 예로 들 수 있으나, 폴리피롤계 고분자를 사용하는 것이 유리하다.
이는 습도지시카드에 사용되는 압지의 특성과도 연관이 있는데, 압지(blotting paper)는 습기를 잘 흡수할 수 있도록 특수 제작된 종이의 한 종류로, 평량이 300 내지 400 g/m2, 305 내지 380 g/m2, 310 내지 360 g/m2 및 315 내지 340 g/m2일 수 있으며, 실질적으로 315 내지 320 g/m2일 수 있다. 또한, 압지의 두께가 400 내지 500 ㎛, 410 내지 490 ㎛, 420 내지 480 ㎛ 및 430 내지 470 ㎛일 수 있으며, 실질적으로 440 내지 460 ㎛일 수 있다.
단위면적당 종이의 무게를 의미하는 평량 대비 두께가 두꺼운 압지는, 다수의 기공을 포함하여 뛰어난 흡습성을 가질 수 있다.
구체적으로, 압지의 수분흡수도는 40 내지 200초, 50 내지 180초, 60 내지 160초 및 80 내지 150초일 수 있으며, 실질적으로 100 내지 150초일 수 있다.
수분흡수도는 압지가 물에 젖는 시간을 측정한 것이다. 압지의 경우, 물에 젖기까지 필요한 시간이 길어, 우수한 수분 흡수력을 나타낼 수 있다. 상술한 특성의 압지를 포함하는 습도지시카드가 다습한 환경에 비치된 경우, 전도성 고분자가 압지가 흡수하는 수분에 의해 정전기력이 상실되어 전도성이 떨어질 수 있다. 반면, 산화상태에서 매우 안정하며, 우수한 내환경 안정성 및 높은 전도성을 갖는 폴리피롤계 고분자를 사용하는 경우, 수분에 노출되어도 전도성이 저하되지 않을 수 있어 유리하다.
또한, 압지는 알킬케텐 다이머(alkyl ketene dimer; AKD)로 표면을 얇게 코팅하여, 표면이 소수성을 띨 수 있다. 반드시 이러한 해석에 한정되는 것은 아니나, 압지가 소수성을 나타내어 폴리피롤계 고분자의 소수성기가 압지와 대면하는 방향으로 배향되고, 친수성기는 대전방지층의 표면으로 배향되어 대전 방지 기능을 용이하게 수행할 수 있다.
비 한정적인 일 예에 있어서, 전도성 고분자를 채택하는데 있어서, 전도성 고분자의 산성도가 영향을 미칠 수 있다. PEDOT:PSS를 전도성 고분자로 사용하는 경우, 폴리스티렌 설포네이트(polystyrene sulfonate; PSS)가 강산성을 나타낼 수 있다. 후술하는 습도지시제가 산-염기 지시액을 포함하여, pH 변화에 따라 습도지시부의 색상이 변화하여 습도 변화를 감지하는데, 전도성 고분자의 산성도가 습도지시부의 pH 변화에 영향을 끼쳐 습도지시카드가 습도를 정확하게 감지하지 못할 우려가 있다.
바인더는 폴리우레탄계 수지, 폴리에스테르계, 아크릴계 수지, 알키드계 수지, 폴리에테르계 수지, 멜라민계 수지 및 셀룰로스계 수지를 포함하는 군에서 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 폴리우레탄계 수지를 포함할 수 있다.
다공성을 갖는 압지의 표면 거칠기(roughness)는 20 ㎛이하, 15 ㎛이하, 10 ㎛이하 및 5 ㎛이하일 수 있으며, 바람직하게는 3 ㎛이하로, 요철이 존재할 수 있다. 대전방지조성물이 요철을 포함하는 압지의 표면에 강하게 결합될 수 있도록 상기 중량부로 바인더를 첨가하여 습도지시카드의 내구성 및 부착력을 향상시킬 수 있다. 상기범위를 초과한 중량비로 바인더가 첨가되면, 대전방지조성물의 점도가 증가하여, 대전방지조성물을 압지에 균일하게 도포하기 어려울 수 있다.
일 실시예에 있어, 탄소체는 카본블랙을 포함할 수 있다. 대전방지 조성물이 전도도를 갖는 탄소체를 포함하여, 전도성 고분자와 더불어 전도성을 향상시켜, 대전방지 효과를 강화할 수 있어 유리하다. 상술한 중량비의 탄소체를 포함하여, 대전방지효과의 지속력을 증가시킬 수 있으나, 상기 범위보다 과량의 탄소체를 포함하면, 대전방지층의 기계적 물성이 저하될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 습도지시부는 대전방지조성물을 포함하지 않을 수 있다. 대전방지조성물이 탄소체 및 전도성고분자를 포함하여 불투명도가 높아, 습도지시부에 대전방지조성물을 도포하는 경우, 습도 변화에 따른 색상변화를 감지하기 어려울 수 있기 때문이다.
습도지시부는 습도지시제를 포함할 수 있다. 습도지시카드에 복수개의 습도지시부를 형성할 수 있다. 각 습도지시부 별로 상이한 습도 설정치를 부여하여, 습도 변화를 용이하게 파악할 수 있다.
본 발명의 습도지시카드 제조방법을 상술함에 있어, 압지, 대전방지조성물, 대전방지층, 습도지시부 및 습도지시제의 물질, 구조 및 형상이나 크기 등은 앞서 상술한 습도지시카드와 동일 내지 유사함에 따라, 본 발명에 따른 습도지시카드 제조방법은 앞서 습도지시카드에서 상술한 모든 내용을 포함한다.
본 발명에 따른 습도지시카드 제조방법은 폴리피롤계 고분자, 바인더 및 탄소체를 함유하는 대전방지 조성물을 용매에 혼합한 대전방지조성물 용액을 제조하는 단계; 상기 대전방지조성물 용액을 압지의 상부 및 하부에 도포하여 대전방지층을 형성하는 단계; 상기 대전방지층의 일면에 습도지시부를 형성하여 습도지시카드를 제조하는 단계; 및 상기 습도지시카드를 건조하는 단계;를 포함하고, 상기 대전방지조성물 100 중량부를 기준으로 폴리피롤계 고분자 1 내지 30중량부, 바인더 20 내지 70중량부 및 탄소체 5 내지 30중량부를 함유한다.
도 7의 습도지시카드 제조방법에 대한 순서도를 참조하여 설명한다.
대전방지조성물 용액은 용매로 폴리올 및 물을 포함할 수 있다. 구체적으로, 폴리올은 수산기(-OH)를 포함하는 알코올 용매일 수 있다. 보다 더 구체적으로, 에틸렌글리콜(Ethylene glycol; EG), 프로필렌글리콜(Propylene glycol) 글리세롤(glycerol), 또는 이들의 조합을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 에틸렌 글리콜을 사용할 수 있다. 에틸렌글리콜과 같은 알코올 용매를 사용하여, 대전방지 조성물의 분산성 및 균일성을 향상시키고, 우수한 휘발성으로 건조 속도를 향상시킬 수 있다.
일 실시예에 있어, 폴리올 : 물의 질량비는 1 : 0.5 내지 4, 1 : 0.6 내지 3, 1 : 0.7 내지 2.5일 수 있으며, 실질적으로 1 : 0.75 내지 2일 수 있다. 물 대비 폴리올이 과다하게 첨가될 경우, 표면저항이 증가할 우려가 있으며, 폴리올을 상기 범위보다 적게 포함하는 경우, 건조성 저하 및 대전방지조성물 용액이 요철을 포함하는 압지 상에 균일하게 도포되지 않을 수 있다.
대전방지조성물 용액은 실크 스크린 인쇄, 그라비어 인쇄, 옵셋 인쇄, 평판 인쇄 또는 플렉소 인쇄 중 어느 하나의 방법으로 압지의 상부 및 하부에 도포하여 대전방지층을 형성할 수 있다. 대전방지층 형성 시, 대전방지조성물을 도포할 영역을 사전에 프로그램으로 설정하여, 습도지시부 영역을 제외하고 대전방지조성물을 도포할 수 있다.
도 1은 대전방지조성물 용액을 도포하여, 대전방지층을 포함하는 압지를 도시한 도면이다. 도 1과 같이 압지에 대전방지층을 형성하여 복수개의 습도지시카드를 인쇄하고, 이를 재단하여 도 2와 같이 습도지카드를 제조할 수 있다.
도 2 내지 도 4는 대전방지조성물 용액을 도포하고, 재단한 압지를 도시한 도면으로, 도 2는 압지의 상부를 도시하였으며, 도 3 내지 4는 압지의 하부를 도시하였다. 대전방지조성물 용액 도포 시, 습도지시부를 제외하고 도포하여, 습도지시부의 색상변화를 관측할 수 있다. 압지의 하부는 도 3과 같이 습도지시부 영역을 제외하고 대전방지조성물 용액을 도포할 수 있으며, 도 4와 같이 습도지시부 영역을 포함하여 대전방지층을 형성하여도 무방하다.
대전방지층을 포함하는 압지에서, 대전방지 조성물이 도포되지 않은 영역에 습도지시제를 첨착하여 습도지시부를 형성할 수 있다.
바람직한 일 예에 있어, 습도지시제는 pH에 따라 색이 변화하는 주지시액, 상대습도에 따라 색이 변화하도록 pH를 조절하는 보조지시액 및 상대습도에 따라 습도지시액의 pH를 변화시키는 첨가제를 함유하는 지시액을 포함할 수 있다. 상술한 바와 같이 상대습도의 변화에 따라 pH가 변화하여 습도를 지시하는 지시액은 잠재적 발암유발물질인 코발트 및 중금속을 포함하지 않아 친환경적인 습도지시카드를 제조할 수 있다.
주지시액은 공지된 산-염기 지시액을 사용하면 무방하며, 대표적으로, 티몰블루, 리사주린 등을 예로 들 수 있다. 보조지시액은 황산, 염산, 구연산, 옥살산, 아세트산, 수산화나트륨 및 수산화칼륨을 포함하는 군에서 선택되는 하나를 포함할 수 있으며, 첨가제는 조해성 물질을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 습도지시부는 본 출원인의 대한민국등록특허 제10-1605193호 또는 제10-1344949호를 참고하여 제조될 수 있다.
습도지시카드에 포함된 복수개의 습도지시부에서, 습도지시제에 포함된 첨가제의 함량을 조절하여, 습도 설정치를 조절할 수 있다.
다른 일 예에 있어, 습도지시제가 염화코발트(CoCl2), 브로민화코발트(CoBr2) 및 구리(Cu)를 포함하는 군에서 선택되는 하나를 포함할 수도 있으나, 본 발명이 습도지시제의 구체 물질에 의해 한정되는 것은 아니다.
습도지시제를 첨착한 습도지시카드를 건조하여 습도지시부 및 대전방지층에 포함된 용매를 제거할 수 있다.
건조 온도는 40 내지 100 ℃, 45 내지 90 ℃, 50 내지 80 ℃ 및 55 내지 75 ℃일 수 있으며, 실질적으로 55 내지 70 ℃일 수 있다.
일반적으로 전도성 고분자는 열에 약한 특성을 지니고 있다. 건조단계에서, 습도지시카드를 건조하기 위해 고온에서 열처리하면, 단시간 안에 대전방지층의 전도성 기능이 상실될 위험이 있다. 반면, 본 발명의 대전방지층의 경우, 폴리피롤계 고분자를 비롯한 대전방지조성물을 상기 중량부로 포함하여, 고온에서 열처리를 수행하여도 대전방지 성능이 감소하지 않고 지속될 수 있다. 또한, 휘발성이 우수한 알코올 용매를 사용하여 열처리 시간을 단축시킬 수 있어 유리하다.
건조가 완료된 습도지시카드를 포장할 수 있다. 밀봉 시, 국제반도체협회 표준 규격(IPC/JEDEC J-STD-033)에 따라 방습제와 함께 습기방지백 또는 틴캔(tin can)에 밀봉 포장할 수 있다.
완성된 습도지시카드는 습도에 의해 손상이 발생할 수 있는 제품과 동봉하여 유통할 수 있다. 그 중에서도 집적회로소자와 같이 정전기에 민감한 제품과 함께 사용하는 경우, 습도지시카드가 대전방지 기능을 포함하여, 정전기 방전에 의해 소자의 오작동, 파괴 및 화재 위험에서 벗어날 수 있어 우수한 안전성을 제공할 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예를 통해 상세히 설명한다.
(실시예 1)
평량 320 g/m2, 두께 450 ㎛ 및 수분흡수도가 105초인 압지를 사용하였으며, (주)폴리메리츠 사의 Coreron-PCE60을 대전방지조성물 용액으로 사용하였다.
상기 대전방지조성물 용액 100 중량부 기준, 전도성고분자로 폴리피롤 5중량부, 바인더로 폴리우레탄 24중량부, 탄소체로 카본블랙 10중량부, 폴리올로 에틸렌글리콜 24중량부 및 물 37중량부를 함유하는 대전방지조성물 용액을 압지의 상부 및 하부에 실크스크린 인쇄법으로 도포하여 대전방지층을 형성하였다. 이때, 습도지시부 영역은 제외하고 대전방지조성물 용액을 도포하였다.
대전방지층을 포함하는 압지를 재단하고, 대전방지층의 일면에 습도지시부를 형성하여 습도지시카드를 형성하였다. 습도지시부는 대전방지층이 도포되지 않은 영역에 습도지시제를 첨착하여 형성하였다. 구체적으로, 습도지시부는 본 출원인의 대한민국등록특허 제10-1605193호에 따른 방법으로 제조하였다.
이후, 형성된 습도지시카드를 오븐에서 60℃로 1시간동안 건조하여 용매가 제거된 습도지시카드를 제조하였다.
(실시예 2)
대전방지조성물 용액 100 중량부 기준, 전도성고분자로 폴리피롤 3중량부, 바인더로 폴리우레탄 24중량부, 탄소체로 카본블랙 9중량부, 폴리올로 에틸렌글리콜 32중량부 및 물 32중량부를 함유하는 대전방지조성물을 사용하는 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 습도지시카드를 제조하였다.
(실시예 3)
대전방지조성물 용액 100 중량부 기준, 전도성고분자로 폴리피롤 4중량부, 바인더로 폴리우레탄 24중량부, 탄소체로 카본블랙 12중량부, 폴리올로 에틸렌글리콜 20중량부 및 물 40중량부를 함유하는 대전방지조성물을 사용하는 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 습도지시카드를 제조하였다.
(실시예 4)
대전방지조성물 용액 100 중량부 기준, 전도성고분자로 폴리피롤 10중량부, 바인더로 폴리우레탄 20중량부, 탄소체로 카본블랙 5중량부, 폴리올로 에틸렌글리콜 23중량부 및 물 42중량부를 함유하는 대전방지조성물을 사용하는 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 습도지시카드를 제조하였다.
(실시예 5)
대전방지조성물 용액 100 중량부 기준, 전도성고분자로 폴리피롤 8중량부, 바인더로 폴리우레탄 30중량부, 탄소체로 카본블랙 11중량부, 폴리올로 에틸렌글리콜 21중량부 및 물 30중량부를 함유하는 대전방지조성물을 사용하는 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 습도지시카드를 제조하였다.
(비교예 1)
대전방지조성물 용액 100 중량부 기준, 전도성고분자로 폴리피롤 3중량부, 바인더로 폴리우레탄 53중량부, 탄소체로 카본블랙 6중량부, 폴리올로 에틸렌글리콜 15중량부 및 물 23중량부를 함유하는 대전방지조성물을 사용하는 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 습도지시카드를 제조하였다.
(비교예 2)
대전방지조성물 용액 100 중량부 기준, 전도성고분자로 폴리피롤 5중량부, 바인더로 폴리우레탄 27중량부, 탄소체로 카본블랙 1중량부, 폴리올로 에틸렌글리콜 27중량부 및 물 40중량부를 함유하는 대전방지조성물을 사용하는 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 습도지시카드를 제조하였다.
(비교예 3)
대전방지조성물 용액 100 중량부 기준, 전도성고분자로 폴리피롤 2중량부, 바인더로 폴리우레탄 8중량부, 탄소체로 카본블랙 3중량부, 폴리올로 에틸렌글리콜 76중량부 및 물 11중량부를 함유하는 대전방지조성물을 사용하는 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 습도지시카드를 제조하였다.
(비교예 4)
대전방지조성물 용액에 포함된 전도성 고분자로 폴리아닐린을 사용한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 습도지시카드를 제조하였다.
실시예 1 내지 5 및 비교예 1 내지 4의 대전방지조성물 용액에 함유된 성분들의 중량부를 하기의 표 1에 정리하였다.
| 전도성고분자 | 바인더 | 탄소체 | 용매 | |||
| 성분 (중량부) |
폴리피롤 | 폴리아닐린 | 폴리우레탄 | 카본블랙 | 에틸렌글리콜 | 증류수 |
| 실시예 1 | 5 | - | 24 | 10 | 24 | 37 |
| 실시예 2 | 3 | - | 24 | 9 | 32 | 32 |
| 실시예 3 | 4 | - | 24 | 12 | 20 | 40 |
| 실시예 4 | 10 | - | 20 | 5 | 23 | 42 |
| 실시예 5 | 8 | - | 30 | 11 | 21 | 30 |
| 비교예 1 | 3 | - | 53 | 6 | 15 | 23 |
| 비교예 2 | 5 | - | 27 | 1 | 27 | 40 |
| 비교예 3 | 2 | - | 8 | 3 | 76 | 11 |
| 비교예 4 | - | 5 | 24 | 10 | 24 | 37 |
<실험예 1: 표면저항 측정>
실시예 1 내지 5 및 비교예 1 내지 4의 습도지시카드의 표면저항을 SIMCO ST-4를 사용하여 측정하였다. 표면저항 측정 결과는 하기의 표 2에 도시하였다.
| 표면저항(Ω/sq) | |
| 실시예 1 | 107.1 |
| 실시예 2 | 108.0 |
| 실시예 3 | 107.3 |
| 실시예 4 | 106.7 |
| 실시예 5 | 107.0 |
| 비교예 1 | 1013.1 |
| 비교예 2 | 1015.3 |
| 비교예 3 | 1014.7 |
| 비교예 4 | 1013.4 |
실시예 1 내지 5의 습도지시카드는 표면저항이 109 Ω/sq 이하로, 대전방지 효과가 우수한 것을 확인할 수 있다. 특히, 실시예 4 및 실시예 5가 실시예 1 내지 3에 비해 낮은 표면저항을 나타내는데, 전도성 고분자인 폴리피롤의 중량부가 증가하여, 우수한 대전방지효과를 제공할 수 있다.
반면, 비교예 1 내지 비교예 4의 습도지시카드는 표면저항이 1013 Ω/sq 이상으로, 본 발명의 습도지시카드와 상이한 중량부의 대전방지조성물 용액으로 제조된 습도지시카드는 대전방지 효과를 제공할 수 없다.
구체적으로, 비교예 1의 대전방지조성물 용액은 실시예 1 내지 5 대비 과량의 폴리우레탄을 첨가하여, 대전방지조성물 용액의 점도가 상승하여 압지 상에 대전방지조성물 용액이 균일하게 도포되기 어려워 표면저항이 상승하였다.
비교예 2는 전기전도성이 있는 카본블랙의 함유량이 현저하게 감소하여, 실시예 1 내지 5 대비 대전방지 효과가 저하되는 것을 확인할 수 있다.
비교예 3의 경우, 대전방지조성물 용액에, 물 대비 에틸렌글리콜을 과량 첨가하여 분산성이 향상될 순 있으나, 대전방지조성물 용액에 포함된 폴리피롤 및 카본블랙의 양이 감소하여, 표면저항이 증가하는 양상을 나타낼 수 있다.
비교예 4는 대전방지조성물 용액의 전도성 고분자로 폴리아닐린을 사용해 습도지시카드를 제조하여, 표면저항이 증가한 것을 확인할 수 있다. 이는, 흡습성이 뛰어난 압지 상에 열에 약한 폴리아닐린을 도포하여, 습도지시카드 제조 시, 건조 단계에서 폴리아닐린이 고온을 견디지 못하고 전도성을 상실해 표면저항이 증가할 수 있다.
도 5 및 도 6은 습도지시카드의 정면도 및 측면도이다. 압지(10)의 상부 및 하부에 대전방지층(20)을 형성하고, 대전방지층(20) 상에 대전방지층(20)이 형성되지 않은 영역에 습도지시제를 첨착하여 습도시지부(30)를 형성하였다. 하나의 습도지시카드에 복수개의 습도지시부(30)를 형성할 수 있다. 복수개의 습도지시부(30)에 상이한 습도 설정치를 부여하여, 상대 습도가 증가함에 따라 순차적으로 색상이 변화할 수 있다. 일 실시예에 있어, 상대습도가 10% 미만인 경우, 습도지시부(30)가 주황색을 나타낼 수 있으며, 상대습도가 10% 이상일 때, 습도지시부(30)가 초록색으로 변화할 수 있으나, 본 발명이 습도지시부의 색상에 의해 한정되는 것은 아니며, 습도지시부의 색상 변화를 통해 상대습도의 변화를 육안으로 용이하게 확인할 수 있다.
이상과 같이 본 발명에서는 특정된 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위 뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
10: 압지
20: 대전방지층
30: 습도지시부
30: 습도지시부
Claims (14)
- 압지;
상기 압지의 상부 및 하부에 위치하는 대전방지층; 및
상기 대전방지층의 일면에 위치하는 습도지시부;를 포함하고,
상기 대전방지층은 대전방지조성물을 포함하며,
상기 대전방지조성물 100 중량부를 기준으로 폴리피롤계 고분자 1 내지 30중량부, 바인더 20 내지 70중량부 및 탄소체 5 내지 30중량부를 함유하는 대전방지 기능이 추가된 습도지시카드. - 제1항에 있어서,
상기 압지의 수분흡수도는 40 내지 200초인 습도지시카드. - 제2항에 있어서,
상기 압지의 두께는 400 내지 500㎛인 습도지시카드. - 제1항에 있어서,
상기 습도지시카드의 표면저항이 105 내지 109 Ω/sq인 습도지시카드. - 제1항에 있어서,
상기 바인더는 폴리우레탄계 수지, 폴리에스테르계, 아크릴계 수지, 알키드계 수지, 폴리에테르계 수지, 멜라민계 수지 및 셀룰로스계 수지를 포함하는 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 습도지시카드. - 제1항에 있어서,
상기 탄소체는 카본블랙을 포함하는 습도지시카드. - 제1항에 있어서,
상기 습도지시부는 대전방지조성물을 포함하지 않는 습도지시카드. - 폴리피롤계 고분자, 바인더 및 탄소체를 함유하는 대전방지 조성물을 용매에 혼합하여 대전방지조성물 용액을 제조하는 단계;
상기 대전방지조성물 용액을 압지의 상부 및 하부에 도포하여 대전방지층을 형성하는 단계;
상기 대전방지층의 일면에 습도지시부를 형성하여 습도지시카드를 제조하는 단계; 및
상기 습도지시카드를 건조하는 단계;를 포함하고,
상기 대전방지조성물 100 중량부를 기준으로 폴리피롤계 고분자 1 내지 30중량부, 바인더 20 내지 70중량부 및 탄소체 5 내지 30중량부를 함유하는 대전방지 기능이 추가된 습도지시카드. - 제8항에 있어서,
상기 건조 온도는 40 내지 100℃인 습도지시카드 제조방법. - 제8항에 있어서,
상기 용매는 폴리올 및 물을 포함하는 습도지시카드 제조방법. - 제10항에 있어서,
상기 폴리올 : 물의 질량비는 1 : 0.5 내지 4인 습도지시카드 제조방법. - 제8항에 있어서,
상기 대전방지층 형성 단계에서, 대전방지조성물 용액은 상기 습도지시부 영역을 제외하고 도포하는 습도지시카드 제조방법. - 제8항에 있어서,
상기 대전방지층 형성 단계 이후, 대전방지층을 포함하는 압지를 재단하는 단계;를 더 포함하는 습도지시카드 제조방법. - 제8항에 있어서,
상기 건조 단계 이후, 습도지시카드를 밀봉하여 포장하는 단계;를 더 포함하는 습도지시카드 제조방법.
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| KR1020220165347A KR20240081777A (ko) | 2022-12-01 | 2022-12-01 | 대전방지조성물을 포함하는 습도지시카드 및 이의 제조방법 |
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2022
- 2022-12-01 KR KR1020220165347A patent/KR20240081777A/ko unknown
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