KR100646412B1 - 전기 전도성 폴리올레핀 수지 조성물 및 이를 채용한전자부품 포장용 용기, 시트 - Google Patents

전기 전도성 폴리올레핀 수지 조성물 및 이를 채용한전자부품 포장용 용기, 시트 Download PDF

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Abstract

전기전도성 수지 조성물, 특히 고밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 선형 저밀도 폴리에틸렌, 에틸렌 비닐아세테이트 공중합체, 에틸렌 아크릴레이트 공중합체, 폴리프로필렌, 염소화 폴리에틸렌, 에틸렌 프로필렌 공중합체 또는 에틸렌 옥텐 공중합체로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 열가소성 수지(A) 50 내지 110 중량부 및 카본 블랙(B) 5 내지 50 중량부 및 (A) 와 (B)의 총량의 100 중량부를 기준으로, 폴리메틸스티렌 수지(C) 10 내지 30 중량부 및/또는 추가적으로 수소화 스티렌/부타디엔 공중합체(D) 1 내지 10 중량부 및 스티렌/부타디엔/스티렌 블록 공중합체(E) 1 내지 10 중량부를 함유하고, 102 내지 1010 Ω의 표면 저항을 갖는 전기전도성 수지 조성물이 제공되며, IC 등 전자 장치와 접촉되는 경우 마모에 의한 카본 블랙의 이탈로 인한 오염을 현저히 감소시킬 수 있으며, 기계적 물성에 있어서 우수하다.
전기 전도성 수지조성물, 카본블랙, 폴리메틸스티렌

Description

전기 전도성 폴리올레핀 수지 조성물 및 이를 채용한 전자부품 포장용 용기, 시트{Conductive polyolefin resins, and wrapping instruments and sheet employing thereof}
본 발명은 전기 전도성이 우수한 전도성 폴리올레핀 수지 조성물 및 이를 채용한 전자부품 포장용 용기, 시트에 관한 것이다. 전도성 폴리올레핀 수지 조성물은 전자 부품 포장, 자동차 부품 및 첨단 소재 부품에서 유용하게 사용될 수 있다. 일반적으로 고분자재료는 높은 체적 저항율을 가지고 있으며, 이러한 성질에 의해 정전기 현상을 일으켜 각종 전자부품의 포장에 있어 오염 및 오작동의 원인이 되고 있다. 따라서 이러한 문제점을 해결하기 위해 고분자재료의 우수한 물성을 유지하면서 전기 전도성이 우수한 고분자재료를 제조하기 위해 연구가 활발이 진행되고 있으며, 다수가 상용화 되고 있다. 특히 IC등 전자부품 포장용으로 트레이 형태 또는 캐리어테이프 형태로 전기 전도성 고분자재료가 사용되고 있다.
전기 전도성을 부여하는 일반적인 방법은 카본블랙을 첨가하여 전도성을 부 여하는 방법과 전도성 고분자를 코팅하여 전도성을 부여하는 방법이 있다. 그러나 카본을 첨가하여 전도성을 부여하는 경우 고분자 수지의 조성에 따라 카본이 표면으로 전이되는 문제점이 있으며, 전도성 고분자를 코팅하는 경우에는 기계적 물성의 저하와 높은 가격 때문에 문제시 되고 있다. 또한 후자의 경우 캐리어테이프 형태의 포장을 할 경우 커버테이프와의 접착성에 문제가 있어 상용화되지 못하고 있다. 따라서 이러한 문제점을 해결하기 위해 카본이 고분자재료의 표면으로 이탈되는 것을 방지하고, 또한 커버테이프와의 접착성이 우수한 고분자 소재의 개발이 요구되어 왔다.
본 발명은 이상에서 설명한 종래의 문제점을 해결하기 위해 통상의 제조공정으로도 표면이탈이 거의 없고 전도성이 양호한 전도성 폴리올레핀 수지 및 이를 이용한 전자부품 포장용 용기, 시트를 제공하고자 한다.
본 발명은 상기 단점을 극복하고, 고밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 선형 저밀도 폴리에틸렌, 에틸렌 비닐아세테이트 공중합체, 에틸렌 아크릴레이트 공중합체, 폴리프로필렌, 염소화 폴리에틸렌, 에틸렌 프로필렌 공중합체 또는 에틸렌 옥텐 공중합체로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 열가소성 수지에 카본블랙이 함유되는 전기전도성이 우수한 폴리올레핀 수지 조성물을 제공하는 것으로서, 폴리메틸스티렌수지 및/또는 추가하여 수소화 스티렌/부타디엔 공중합체, 스티 렌/부타디엔/스티렌 공중합체의 혼합물이 상기 전도성 수지에 혼입됨으로써, 특히 IC등과의 접촉시 마모에의 의해 카본블랙이 이탈되는 되는 것이 현저히 감소된다.
본 발명은 카본블랙이 첨가되어 전기 전도성이 우수한 전도성 폴리올레핀 수지 조성물 및 이를 채용한 전자부품 포장용 용기, 시트에 관한 것이다. 하기 조성물 및 이에 의한 발명이 제안된다.
(1) 고밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 선형 저밀도 폴리에틸렌, 에틸렌 비닐아세테이트 공중합체, 에틸렌 아크릴레이트 공중합체, 폴리프로필렌, 염소화 폴리에틸렌, 에틸렌 프로필렌 공중합체 또는 에틸렌 옥텐 공중합체로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 열가소성 수지(A) 50 내지 110 중량부 및 카본 블랙(B) 5 내지 50 중량부 및 (A) 와 (B)의 총량의 100 중량부를 기준으로, 폴리메틸스티렌 수지(C) 10 내지 30 중량부를 함유하고, 102 내지 1010 Ω의 표면 저항을 갖는 전기전도성 수지 조성물.
(2) 고밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 선형 저밀도 폴리에틸렌, 에틸렌 비닐아세테이트 공중합체, 에틸렌 아크릴레이트 공중합체, 폴리프로필렌, 염소화 폴리에틸렌, 에틸렌 프로필렌 공중합체 또는 에틸렌 옥텐 공중합체로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 열가소성 수지(A) 50 내지 110 중량부 및 카본 블랙(B) 5 내지 50 중량부 및 (A) 와 (B)의 총량의 100 중량부를 기준으로, 폴리메틸스티렌 수지(C) 10 내지 30 중량부, 수소화 스티렌/부타디엔 공중합체(D) 1 내지 10 중량부 및 스티렌/부타디엔/스티렌 블록 공중합체(E) 1 내지 10 중량부를 함유하고, 102 내지 1010 Ω의 표면 저항을 갖는 전기전도성 수지 조성물.
(3) 상기 (1) 내지 (2) 중 하나에서 정의된 것과 같은 전기전도성 수지 조성물을 채용하는 전자 부품 포장용 용기.
(4) 상기 (1) 내지 (2) 중 하나에서 정의된 것과 같은 전기전도성 수지 조성물을 채용하는 시트 (sheet).
(5) 기재층(substrate layer) 및 전기전도성 수지 조성물 층을 갖는 상기 (4)에서 정의된 것과 같은 시트.
(6) 상기 (5)에서 정의된 것과 같은 시트를 채용하는 전자 부품 포장용 용기.
이하, 본 발명을 더욱 자세히 기술한다.
본 발명에서, 폴리올레핀 수지(A)는 고밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 선형 저밀도 폴리에틸렌, 에틸렌 비닐아세테이트 공중합체, 에틸렌 아크릴레이트 공중합체, 폴리프로필렌, 염소화 폴리에틸렌, 에틸렌 프로필렌 공중합체 또는 에틸렌 옥텐 공중합체를 단독 또는 혼합물로 사용될 수 있으며, 폴리프로피렌 수지의 경우 총량 기준으로 50 내지 110 중량부, 특히 바람직하게는 60 내지 80 중량부로 혼입된다. 상기 폴리프로필렌 수지가 50 중량부 미만인 경우, 카본의 이탈방지 효과가 불충분하고, 110 중량부 이상의 경우 충분한 기계적 성질을 얻을 수 없다.
본 발명에서, 카본 블랙 (B)는, 예를 들면, 퍼니스 블랙 (furnace black), 채널 블랙(channel black) 또는 아세틸렌 블랙으로, 바람직하게는 큰 비표면적을 가짐으로써 상기 수지에 소량으로 혼입하여 고수준의 전기전도도를 얻을 수 있는 것이다. 예를 들면, S.C.F. (Super Conductive Furnace), E.C.F. (Electric Conductive Furnace), 케첸 블랙(Ketjenblack) 또는 아세틸렌 블랙을 언급할 수 있다. 상기는, 표면 저항이 102 내지 1010 Ω, 바람직하게는 104 내지 10 8 Ω이 될 수 있도록 하는 양으로 첨가된다. 표면 저항이 1010 Ω을 초과하는 경우, 충분한 대전방지 효과를 얻을 수 없고, 표면 저항이 102 Ω 미만인 경우, 예를 들면, 정전기에 의해 외부로부터 전기의 유입이 촉진됨으로써, 전자 부품이 고장날 수 있다.
상기 표면 저항을 얻기 위해. 첨가되는 카본 블랙의 양은, 특히 상기 열가소 성 수지 카본 블랙 (B)이 바람직하게는 5 내지 50 중량부, 특히 바람직하게는 20 내지 40 중량부이다. 그 양이 5 중량부 미만인 경우, 충분한 전기전도도를 얻을 수 없어 표면 저항이 높아지고, 그 양이 50 중량부 초과인 경우, 수지와의 균일한 분산성이 저하되고, 압출가공성이 현저히 감소하게 되고, 기계적 강도 등이 저하된다.
본 발명에서, 폴리메틸스티렌(C)의 양은 열가소성 수지 (A)와 카본 블랙 (B)의 총량의 100 중량부 당, 바람직하게는 10 내지 30 중량부, 더욱 바람직하게는 15 내지 25 중량부이다. 그 양이 10 중량부 미만인 경우, 기계적 강도가 불충분하게 되고, 30 중량부를 초과하는 경우, 가공성이 저하된다.
한편, 폴리메틸스티렌(C)에 추가적으로 수소화 스티렌/부타디엔 공중합체(D) 1 내지 10 중량부 및 스티렌/부타디엔/스티렌 블록 공중합체(E) 1 내지 10 중량부를 더 혼입할 수 있으며, 이들 상하한값의 미만 또는 초과하는 경우 폴리메틸스티렌(C)의 상하한값이 미만 또는 초과되는 경우와 유사한 기술적 단점이 나타난다.
표면 저항이 102 내지 1010 Ω의 수준이 되도록 카본 블랙이 혼입되어 본 발명의 전기전도성 수지 조성물이 충분한 성형성을 유지하는 경우, 용융 유동 지수 (ASTM D1238에 따라 측정됨)는, 폴리프로필렌계 수지의 경우 2.16 kg의 하중, 230 ℃의 조건 하에서 바람직하게는 0.1 g/10 분 이상, 특히 바람직하게는 0.5 g/10 분 이상이다.
상기 조성물의 유동성 또는 성형 제품의 기계적 성질을 향상시키기 위해, 윤활제, 가소제, 가공 보강제 및 강화제 등 다양한 첨가제, 또는 기타 수지 성분을, 필요한 경우, 상기 전기전도성 수지 조성물에 혼입할 수 있다.
본 발명에서, 원료 물질을 혼련 및 펠렛화 하여 상기 전기전도성 수지 조성물을 수득하기 위해, Banbury 혼합기, 압출기 등의 공지된 수단이 채용될 수 있다. 혼련 시, 원료 물질들을 모두 한 번에 혼련하거나, 폴리올레핀 수지와 카본 블록의 혼합물을 별도로 혼련하고, 그 혼련된 혼합물과 나머지 수지를 최종적으로 한 번에 혼련하는 방식으로 원료 물질들을 단계적으로 혼련할 수 있다.
상기 전기전도성 수지 조성물은 성형됨으로써 전자 부품 포장용 용기로서 사용될 수 있다. 상기 전자 부품 포장용 용기는 시트 형태로 압출 성형된 후 진공 성형, 프레스성형, 열판 성형 등 통상적 방법에 의해, 트레이 (tray), 매거진 튜브 (magazine tube) 또는 엠보스 캐리어 테이프등 전자 부품 포장용 용기로 성형될 수 있다. 특히 최근에는 자동화 포장에 적합한 캐리어 테이프 또는 트레이 형태로서 채용되는 추세이다. 전자 부품을 상기 포장용 용기에 삽입(Insert)함으로써, 전자 부품 포장이 완료된다. 그러한 경우에 있어서, 상기 용기는 필요한 경우 커버테이 프를 부착 하여야 한다. 예를 들면, 캐리어 테이프의 경우, 전자 부품을 삽입(Insert)한 후, 커버테이프를 캐리어 테이프에 부착시켜야 포장이 완료된다. 상기 전자 부품 포장은 그러한 구조를 갖는 것을 포함한다.
본 발명의 전기전도성 수지 조성물의 시트는, 단층 시트 또는 다층 시트일 수 있다. 다층 시트는, 열가소성 수지 기재층의 적어도 한 쪽 표면상에 상기 전기 전도성 수지 조성물 층을 갖는 것이다. 상기 열가소성 수지는 특히 제한되지 않는다. 예를 들면, 폴리 올레핀계, 폴리 스티렌계 수지, ABS 수지 또는 폴리카보네이트 수지가 사용될 수 있다.
상기 시트의 총 두께는 보통 0.3 내지 0.5 mm 이고, 상기 다층 시트에서, 상기 전기전도성 수지 조성물 층의 두께는 바람직하게는 전체 두께의 5 내지 50% 이다. 전기전도성 수지의 두께가 5%미만인 경우 성형 후 부분적으로 전기전도도가 떨어질 수 있으며, 50%이상이면 기계적 강도가 저하된다.
상기 전자 부품은 특히 제한되지는 않으며, 예를 들면, IC, 저항, 커패시터 (capacitor), 인덕터(inductor),트랜지스터, 다이오드, LED (발광다이오드), 액정, 압전소자 (piezoelectric element) 저항, 필터, 수정 발진기 (crystal oscillator), 석영 공진기 (quartz resonator), 커넥터, 스위치, 볼륨(volume) 또는 릴레이(relay)를 언급할 수 있다. IC의 종류는 특히 제한되지 않으며, 예를 들 면, SOP, HEMT, SQFP, BGA, CSP, SOJ, QFP 또는 PLCC 일 수 있다.
이하, 실시예와 관련하여 본 발명을 더욱 자세히 기술한다.
조성 (중량부)
PP(A) 카본블랙(B) (A)+(B) 스티렌계수지 SEBS(D) SBS(E)
PMS(C) HIPS
실시예1 실시예2 실시예3 100 100 100 30 30 30 100 100 100 25 20 15 5 5 5
비교예1 비교예2 비교예3 100 100 100 30 30 30 100 100 100 25 20 15 5 5 5
실시예 1 내지 3
표 1에 나타낸 바와 같은 비율로 원료 물질을 고속 혼합기에 의해 균일하게 혼합한 후, φ45 mm 이축 압출기 (twin screw extruder)에 의해 혼련하고, 냉각 절단하여 펠렛화 하였다. 이어서, 상기 펠렛화된 수지 조성물을, φ90 mm 압출기 (L/D=28) 및 T-금형(die)에 의해 300 ㎛두께를 갖는 시트로 성형하였다.
비교예 1 내지 3
원료 물질이 표 1에 나타낸 바와 같은 비율인 것을 제외하고 상기 실시예 1 에서와 같은 방법으로 공정을 수행하였다.
평가는 하기 방법에 의해 수행되었다.
(1) 신율, 인장 강도 및 인장 탄성율
ASTM D638 평가방법에 의해 5mm/분의 인장 속도로 측정하였다.
(2) 표면 저항
저항은 표면 저항계 ST-3(일본 SIMCO사 제조)를 사용하여 시트 간격을 50 mm로 하여 임의의 10 지점에서 측정되었다.
(3) 카본의 탈리
IC QFP14 mm x 20 mm x 64 핀(pin)을 상기 시트성형품 내로 삽입한 후, 커버테이프를 부착한 후 Shaker에 넣고, 48시간 반복 운동하였다. 이어서, 상기 IC의 리드(lead)부분 상에 카본 블랙의 존재 유무를 현미경에 의해 관찰하였다. 평가는 하기 5 등급의 기준에 따라 IC의 리드를 4 단계로 나누어 이루어졌고, 그 결과를 종합하여 평가 하였다.
1: 이탈물이 성형품과 리드 양쪽 전체에서 관찰된다.
2: 이탈물이 전체 리드에서 관찰된다.
3: 이탈물이 21개 이상 리드 내지 63개 이하 리드에서 관찰된다.
4: 이탈물이 20 리드 이하에서 관찰된다.
5: 이탈물이 관찰되지 않는다.
표면 저항 ( Ω) 신율 (%) 파괴 인장 강도 (kg/㎠) 인장탄성율 (kg/㎠) 카본의 이탈 (만점: 20점)
앞면 뒷면 MD TD MD TD MD TD
실시예 1 실시예 2 실시예 3 104 104 104 104 104 104 30 35 39 32 36 41 350 341 320 355 342 325 17830 16510 15500 17690 16680 15430 19 18 18
비교예 1 비교예 2 비교예 3 104 104 104 104 104 105 52 63 73 47 64 80 272 255 233 275 258 237 15280 14210 13550 15220 14320 13680 13 14 14
상기 표 2에 나타낸 바와 같이, 실시예 1 내지 3 각각은 비교예 1 내지 3에 비하여 신율, 인장 강도, 인장탄성율 및 카본의 이탈에 있어서 우수하다.
전기전도성 수지 조성물을 표면층으로 하고, 기재층으로서 폴리프로필렌 수지를 사용하는 경우, 총 두께 300 ㎛의 기재층의 각 표면에 30 ㎛두께로 공 압출된 상기 전기전도성 수지 조성물의 층을 갖는 시트는, φ90 mm 압출기 및 φ65 mm 압출기에 의해 공 압출 방법(Coextrusion method)으로 시트를 제조하여, 통상의 엠보스 캐리어 성형기에서 열성형 방법에 의해 캐리어 테이프로 성형 한 후, 상기 평가 방법과 동일한 방법으로 평가한 결과 표면저항 및 카본의 이탈에서 동일한 결과를 얻게 되었으며, 상기 캐리어 테이프는 IC 포장용으로 적당하다.
실시예 및 비교예에서 사용된 수지는 하기와 같다.
PP (폴리프로필렌 수지): 삼성종합화학의 CoPP BB110,
카본 블랙 : Columbian Chemicals Korea의 Raven 520 Ultra,
PMS(폴리메틸스티렌) : Dainippon Ink and Chemicals, Inc.의 TI-300,
HIPS (내충격 폴리스티렌 수지) : 동부한농화학 의 H724EP,
SEBS(수소화 스티렌/부타디엔 공중합체 수지) : PS Japan Corporation의 Tuftec H-1062, 및
SBS (스티렌/부타디엔/스티렌 블록 공중합체 수지) : KRCC의 K-Resin KR03.
본 발명의 전기전도성 수지 조성물은, 고밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 선형 저밀도 폴리에틸렌, 에틸렌 비닐아세테이트 공중합체, 에틸렌 아크릴레이트 공중합체, 폴리프로필렌, 염소화 폴리에틸렌, 에틸렌 프로필렌 공중합체 또는 에틸렌 옥텐 공중합체로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 열가소성 수지(A) 50 내지 110 중량부 및 카본 블랙(B) 5 내지 50 중량부 및 (A) 와 (B)의 총량의 100 중량부를 기준으로, 폴리메틸스티렌 수지(C) 10 내지 30 중량부 및/또는 추가적으로 수소화 스티렌/부타디엔 공중합체(D) 1 내지 10 중량부 및 스티렌/부타디엔/스티렌 블록 공중합체(E) 1 내지 10 중량부를 함유하고, 102 내지 1010 Ω의 표면 저항을 갖는 전기전도성 수지 조성물로서, IC 등 전자 장치와 접촉되는 경우 마모에 의한 카본 블랙의 이탈로 인한 오염을 현저히 감소시킬 수 있으며, 기계적 물성에 있어서 우수하다.

Claims (6)

  1. 고밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 선형 저밀도 폴리에틸렌, 에틸렌 비닐아세테이트 공중합체, 에틸렌 아크릴레이트 공중합체, 폴리프로필렌, 염소화 폴리에틸렌, 에틸렌 프로필렌 공중합체 또는 에틸렌 옥텐 공중합체로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 열가소성 수지(A) 50 내지 110 중량부 및 카본 블랙(B) 5 내지 50 중량부를 포함하는 전기전도성 수지조성물에 있어서, (A) 와 (B)의 총량의 100 중량부를 기준으로, 폴리메틸스티렌 수지(C) 10 내지 30 중량부를 더욱 함유하고, 102 내지 1010 Ω의 표면 저항을 갖는 전기전도성 수지 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 수소화 스티렌/부타디엔 공중합체(D) 1 내지 10 중량부 및 스티렌/부타디엔/스티렌 블록 공중합체(E) 1 내지 10 중량부를 더 함유하고, 102 내지 1010 Ω의 표면 저항을 갖는 전기전도성 수지 조성물.
  3. 제1항 또는 제2항의 전기전도성 수지 조성물을 채용하는 전자 부품 포장용 용기.
  4. 제1항 또는 제2항의 전기전도성 수지 조성물을 채용하는 시트 (sheet).
  5. 기재층 ; 및 제1항 또는 제2항의 전기전도성 수지 조성물 표면층을 가지는 시트.
  6. 제5항의 시트를 채용하는 전자 부품 포장용 용기.
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