KR960003010B1

KR960003010B1 - 도전성(導電性) 시트의 제조방법

Info

Publication number: KR960003010B1
Application number: KR1019900006395A
Authority: KR
Inventors: 1996년03월02일
Original assignee: 도오 까이 카아본 가부시기가이샤; 산몬지 마사히사
Priority date: 1989-07-18
Filing date: 1990-05-07
Publication date: 1996-03-02
Also published as: JPH06101372B2; JPH0349184A; KR910003685A

Abstract

내용 없음.

Description

도전성(導電性) 시트의 제조방법

제1도는 본 발명의 방법에 의해 얻어진 도전성 시트의 온도분포 상태도.

제2도는 온도와 저항과의 관계를 나타낸 그림.

재3도는 온도와 표면부하전력과의 관계를 나타낸 그림이다.

본 발명은 도전성 시트의 제조방법에 관하며, 보다 상세하게는 본 발명은 균일한 온도 발열성과 굴곡가능의 가용성을 갖춘 도전성 시트의 제조방법에 관한 것이다. 카본블랙은 본질적으로 전기 전도성을 갖는 미세한 분말이기 때문에, 예전부터 수지재료등에 도전성을 부여하기 위한 충진재로서 사용되고 있다. 그런데, 카본블랙과 열가소성 수지의 각각의 물성, 예를들면 비중, 입도 유동성등이 다르므로 다량의 카본블랙을 수지와 혼합한 경우에는 카본블랙을 수지중에 균일하게 분산시키는 일이 어려웠다.

이러한 결점을 해소하기 위하여, 열가소성 수지와 도전성 카본블랙을 혼련(混蓮)함에 있어, 각 성분을 가는 섬유(fibril) 화한 폴리테트라플루오로에틸렌의 융점 이하에서 가열 혼합해서 각 성분중의 분체부분을 구속상태로 한후에 혼련하는 것을 특징으로 하는 도전성 수지 조성물의 제조방법(특공소 62-55533호)이 제안되고 있다. 그렇지만, 이 방법에서는,카본블랙의 배합량은 수지조성물 전량에 가해 5~50중량%이고, 50중량%가 한계이다. 이 때문에 도전성 또는 반도체 특성을 나타내는 수지조성물의 제공은 가능하게 되지만 균일한 고온발열성이 있는 도전성 시트를 얻기는 불가능하였다. 역시 이 방법으로 얻어진 수지조성물은 상기공보 제1페이지 제1란 제21행 이하에 정의되어 있는 것과 같이 도전성 또는 반도체 특성을 나타내는 수지조성물로, 예를들면 반도체를 반송하기 위한 반도체용 트레이에 이용되고 있다. (트레이내의 반도체에 정전기가 발생하는 것을 방지할 수 있다)

이와같은 상태에 대처하기 위하여, 본 출원인은 열 가소성 수지를 사용하지 않는 도전성 시트의 제조방법에 대하여 검토를 행하여, 섬유 형성이 가능한 불소수지와 카본블랙과 같은 탄소질 분말을 혼합하고, 다시금 혼련조제를 가하여 혼련하며, 이어서 혼련 조제를 용매에 의해 용해 제거한 후의 혼련물을 유기 용매중에 분산하고, 스크린위에 초지(抄紙) 한 후 가열하에 가압성형하는 방법을 제안했다.(특개 평 1-169809호) 이 방법에 의하면, 열 가소성 수지중에의 카본블랙의 분산을 고려할 필요가 없으므로 카본블랙 배합량을 50중량% 이상으로 증대시킬수가 있다.

그렇지만, 이 방법으로는, 불소수지의 섬유형성이 원활히 진행되지 않고, 따라서 불소수지로 형성된 섬유가 부족하거나 충분한 길이의 불소수지 섬유가 형성되지 않는다. 이 결과 탄소질 분말과 불소수지 섬유와의 분산, 서로 얽힘이 불충분 하게되며 얻어진 시트의 강도를 충분히 높일 수 없는 문제점이 있었다. 더우기 초지 공정에서 물이 잘 빠지지 않으며, 따라서 초지 공정에 극히 장시간을 요하는 결점이 있었다.

본 발명의 목적은, 상기한 종래 기술의 결점을 해소하고 균일한 고온 발열성과 양호한 가뇨성을 갖춘 고강도의 박막상(薄膜狀) 도전성 시트를 효율적으로 제조하기 위한 방법을 제공함에 있다.

이러한 본 발명의 목적은, 섬유 형성성(性) 테트라플루오로에틸렌을 카본블랙과 혼합하고, 이 혼합물에 혼련조제를 가하여 혼련하여, 혼련물을 롤에서 압연하여 시트를 제조하는 도전성 시트의 제조방법에 의해 달성된다. 본 발명에서 사용되는 섬유 형성성 폴리테트라플루오로에틸렌은 전단력(剪斷力) 또는 압축력을 가하면 용이하게 섬유 상태로 변화하는 성질을 갖고 있다.

따라서 카본블랙과 폴리테트라플루오로에틸렌과의 혼합물에 혼련조제를 가하여 혼련하고, 계속하여 롤에서 압연하면 폴리테트라플루오로에틸렌 섬유상 물(物)이 용이하게 형성된다. 그리고 이 섬유상 물(物)은 도전성 시트의 골격조직으로 이루어지는 기능을 갖고 있다.

이 폴리테트라플루오로에틸렌은 통상 분말 혹은 서스펜션(suspension)의 형태로 시판되고 있지만, 본 발명의 목적에서 한단면 입자경 0.5㎛ 이하의 미 분말을 사용하는 것이 바람직하다. 입자경이 0.5㎛를 초과하면 형성되는 섬유경이 굵게되고 전기저항의 증대를 초래할수가 있다. 카본블랙은 도전성을 부여하기 위한 기본성분이 되는 것으로, 퍼니스블랙(furnasce black), 아세틸렌 블랙, 채널블랙(channel black), 서멀블랙(thermal black) 부생(副生)블랙등 각종의 것이 적용가능하지만, 특히 질소흡착 비표면적(N₂SA)이 40~206㎡/g DBP 흡유량이 50~155ml/100g의 입자성상(狀)을 갖는 카본블랙 사용이 바람직하다. 섬유형성성(性)의 폴리테트라플루오로에틸렌과 카본블랙은 분말상태로 혼합되는데, 이때의 카본블랙 배합량은, 혼합물중의 비율이 80~95중량%의 범위인 것이 가장 적당하다. 그 이유는 카본블랙 배합비율이 80중량% 미만이면, 균질이면서도 충분한 도전성능을 부여하는 것이 곤란하게 되며 또 95중량%를 초과하면 시트가 취약하게 되기 때문이다. 이들 혼합물에 첨가되는 혼련조제로서는 예를들면 글리세린, 솔벤드 나프타, 저점도에폭수지, 캐러신(Kerosene)등이 사용가능하다. 이들 혼련조제의 첨가량은 대체로 카본블랙양의 1~1.5배의 범위로 하는 것이 적당하다.

혼련조제를 가한 섬유화성(性) 폴리테트라플루오로에틸렌과 카본블랙과의 혼합분(扮)은 회전익 니더(Kneader)와 같은 전단럭(剪斷力)이 걸리는 혼련기에 넣어서 충분히 혼련한다. 혼련의 조건은 특히 한정되지 않지만, 온도를 100℃ 이상으로 보지한 가열상태로 5rpm을 초과하지 않는 낮은 회전수로 혼련한 때에 더 세섬유화가 진행하고 시트강도가 상승한다. 얻어진 혼련물을 1계열(2자루) 또는 복수계열의 롤 사이를 통과시키면 롤 압연에 의해 두께 100~2000㎛ 정도의 박막상 시트가 얻어진다. 얻어진 시트를 계속하여 적절한 용매중에서 세정하고 혼련조제 성분을 제거하여 건조한다. 세정후의 시트는, 필요에 따라 가열, 가압처리를 행하여 본 발명의 도전성 시트를 얻는다. 상기한 본 발명의 방법에 있어서는 섬유형성성(性)의 폴리테트라플루오로에틸렌은, 혼련과정에 존재하는 혼련조제에 의해 전단력이 부가되므로 섬유상으로 변화한다. 이 섬유상물이 균일하게 카본블랙중에 분산하며 동시에, 섬유상물이 상호 얽혀서 카본블랙을 간직할 수가 있다.

이어서 혼련물의 롤 압연 과정에서 섬유상물은 다시금 보다 가늘은 섬유상 물로 세단(細斷)되어 직경 1.2~2.4㎛, 길이 120~2000㎛ 의 가는 섬유상물로되며 이 가는 섬유상 물의 얽힘에 의해서, 다시금 한층 복잡하게 얽힌 망상 조직이 형성되고, 보다 견고히 카본블랙을 간직할 수가 있다. 따라서 본 발명에 의하면, 섬유형성성 폴리테트라플루오로에틸렌에 의해 시트에 견고한 골격구조가 주어지며, 또한 전기 저항에 흩어짐이 없고 균일한 고온 발열성과 뛰어난 가요성을 갖춘 박막상 도전성 시트의 효율적인 제조가 가능하게 된다. 이하 본 발명의 실시예를 비교예와 대비하여 설명한다.

[실시예 1~4, 비교예]

가는 섬유화한 폴리트라플루오로에틸렌 [미쯔이 듀퐁 플로로 케미랄(주) 제, K10-J]과 도전성 카본블랙 [도카이 카번(주) 제, 도카블랙 #5500]과를 혼합분중에 차지하는 전기한 도전성 카본블랙의 배합비율이 80, 85, 90, 95의 각 중량%가 되도록 계량하여 50% 에타놀 수용액 중에 넣어, 충분히 교반(攪拌) 혼합한 후에 여과, 건조(80℃)했다. 이 혼합분에 카본블랙과 동량(同量)의 글리세린을 혼련조제로서 첨가하여 회전익형 니더(kneader)에 투입하고, 100℃의 온도로 간직하면서 5rpm의 회전속도로 10분간 혼련했다. 이어서 혼련물을 1계열(2자루)를 사이를 통하여 시트화 했다. 성형한 시트를 60℃의 온수속에 1시간 담그어 글리세린 성분을 제거하고, 건조한 후에 세라믹 시트의 사이에 끼워 넣어 온도 300℃, 압력30kg/㎠의 조건으로 열압처리를 실시했다. 이와같이 하여 종횡 250mm, 두께 150㎛ (평균)의 박막상 도전성 시트를 제조했다. 비교를 위해 초지법에 의해 시트를 제조했던 외는 상기의 실시예와 같은 양식으로 도전성 시트를 만들었다(비교예). 즉 카본블랙, 폴리테트라폴루오로에틸렌 및 글리세린을 혼련한 후 50% 에타놀 수용액을 용매로 한 믹서속에서 혼련물을 분쇄하고 카본블랙 폴리테트라플루오로에틸렌의 섬유를 제조했다. 그런후에 카본블랙/폴리테트라플루오로에틸렌 섬유에서 종이 초지(抄紙)의 요령으로 시트를 제조했다.

실시예 1~4 및 비교예에서 얻어진 각 도전성 시트의 각종 특성을 측정하여 표 1에 나타냈다.

[표 1]

<표 1의 단위>

카본블랙 배합량 : 중량%

비저항 : Ωcm, 인장강도 : kgf/㎠

늘음 : %, 기공율 : %

계속하여 실시예에 의해 얻어진 도전성시트의 양단부에 폭 10cm의 동망(銅網)을 펼쳐붙여 터미널을 형성하고, 이 터미널에 도통하여 발열 테스트를 했다. 실시예 2의 도전성 시트를 200℃로 발열시킨때의, 시트면 9개소(6.25cm 간격으로 종횡에 선을 그은때의 교점)에 대하여 계측한 온도 분포의 상태를 제1도에, 온도와 전기저항과의 관계를 제2도에, 또 온도와 표면부하 전력과의 관계를 제3도에 각각 나타냈다. 제1도~제3도의 결과에서 본 발명에 의해 얻어지는 도전성 시트는 온도분포에 불규칙함이 없는 균일한 발열성을 나타내고, 온도에 의한 저항 및 표면부하 전력의 변동도 극히 적은 양호한 도전성을 갖는 것이 인정됐다.

이상과 같이 본 발명에 의하면 고온 균일 발열성, 고강도, 가요성등 면상(面狀) 발열체로서의 구비요건을 전부 만족하는 도전성시트를 양산성 좋게 제조할 수가 있으므로 광범위한 용도가 기대된다.

Claims

섬유형성성(性)의 테트라플루오로에틸렌과 카본블랙을, 얻어진 혼합물중의 카본블랙의 배합비율이 80~95중량%가 되도록 혼합하고, 얻어진 혼합물에, 글리세린, 솔벤트나프타, 저점도에폭시수지, 케로신(kerosene)에서 뽑아낸 혼련조제를 가하여 혼련하고, 혼련물을 롤로 압연해서 시트를 제조하는 도전성시스트의 제조방법.
제1항에 있어서, 전기한 섬유 형성성 테트라플루오로에틸렌이 입자경 0.5㎛ 이하의 미(微)분말인 도전성 시트의 제조방법.
제1항에 있어서, 전기한 카본블랙이 질소흡착 비표면적 (N²SA) 40~206㎡/g, DBP 흡수량 50~155ml/100g의 입자성질을 갖는 도전성시트의 제조방법.
제1항에 있어서, 전기한 혼련조제의 첨가량이 전기한 카본블랙의 1~1.5배 양(量)인 도전성 시트의 제조방법.
제1항에 있어서, 전기한 혼련을, 100℃ 이상으로 가열하면서 5rpm을 초과하지 않는 회전수로 행하는 도전성 시트의 제조방법.