KR100754319B1 - 사출물에 유브이 경화 및 영구 대전방지성을 처리하기 위한방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 사출물 표면에 전도성 고분자와 자외선 경화형 바인더를 유효 성분으로 대전방지액을 표면에 도포, 건조, 경화하여 알콜류 등의 용매에 전혀 닦이지 않고 도막 물성이 우수한 대전방지층을 형성하여 사출물에 영구 대전방지성능을 부여하는 연속 자외선 경화장치의 발명에 것으로서, 더욱 자세하게는 사출물 표면에 묻어 있는 오염 물질 또는 이형제를 세척하는 장치, 코팅액을 도포하는 장치, 도포된 대전방지액을 건조하는 장치 및 자외선 경화 장치를 연속적으로 연결하여 사출물에 인라인으로 영구 대전방지성을 부여하는 연속 코팅장치의 발명에 관한 것이다. 본 발명의 장치 및 기술을 이용하면 사출 성형된 제품 표면에 알콜류 용매에 전혀 닦이지 않으면서 영구 대전방지성을 갖는 사출 성형품을 얻을 수 있다.

Description

사출물에 유브이 경화 및 영구 대전방지성을 처리하기 위한 방법{Method for treatment of Permanent antistatic and curing by a continuous UV cure to a injection molded part}

본 발명은 사출 성형품의 표면에 영구 대전방지층을 형성하는 방법, 각종 사출 성형품의 표면에 코팅할 수 있는 영구 대전방지액 조성물, 및 이로부터 제조된 대전방지 사출물에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 대형 백라이트 유니트 운반용 트레이 등 각종 사출 성형품의 표면에 영구 대전방지액 조성물을 사출품 표면에 도포, 건조, 경화하여 사출물 표면에 영구 대전방지층을 형성하는 방법, 및 이로부터 제조되어 영구 대전방지층을 구비한 사출물에 관한 것이다.

고분자로 이루어진 각 종 제품은 고분자가 원래 전기적으로 절연성이기 때문에 표면에 형성된 정전하에 의해 발생하는 정전기 피해를 막을 수 없다. 이러한 고분자 제품에 대전방지성을 부여하기 위해서는 별도의 처방이 필요한데, 필름이나 쉬트의 경우 표면에 대전방지성을 부여할 수 있는 대전방지액을 코팅하거나 또는 대전방지성을 갖는 성분을 고분자에 혼합하여 사용한다.

그러나 사출물의 경우 대전방지성을 부여하기 위해서는 기존의 필름이나 쉬트류 고분자에 대전방지성을 부여하는 방법과는 다른 방법을 사용해야 한다. 즉, 필름류 고분자의 경우 표면에 대전방지성을 부여하기 위해서는 그라비아법, 롤코팅법, 바코터 코팅법 등의 방법을 이용하여 표면에 수 미크론 미만의 대전방지층을 쉽게 형성할 수 있고, 적당한 바인더를 선택하면 쉬트 표면에 대전방지층을 형성한 후 진공성형 등의 방법을 이용하여 반도체 또는 정밀 전자 부품 운반용기를 제조할 수 있다. (참고 문헌: 대한민국 특허 출원 제 2001-20546, "대전방지용 전도성 고분자 코팅 조성물 및 포장재료", 대한민국 특허 출원 제2003-20837, "우수한 물성의 대전방지층을 가지는 전도성 쉬트의 제조방법").

예를 들어, 필름, 쉬트 또는 판상의 형태 등 표면이 매우 평활한 고분자 제품의 경우 압출된 제품 또는 압출 직후 그라비아 코팅법, 롤 코팅법, 바코터 코팅법, 또는 흐름코팅법 중에서 한 가지 또는 그 이상의 방법을 이용하여 표면에 대전방지층을 쉽게 형성할 수 있다.

그러나 사출 성형된 제품의 경우 상기 쉬트 류 고분자 제품과는 달리 표면이 평활하지 못하고 굴곡이 매우 심하며 경우에 따라서는 앞뒤면의 형상이 매우 달라 기존의 필름 류 고분자 제품을 코팅하는 방법 및 장치로는 효과적인 대전방지층을 얻을 수 없다.

특히 사출 성형품의 경우 사출 성형 시 금형으로부터의 이형성을 좋게 하기 위해 이형제를 사용하는데, 이 이형제는 근본적으로 대전방지액의 코팅성, 즉 대전방지액의 젖음성 및 기저 사출물 표면에의 접착성 등의 도막 물성을 나쁘게 하는 요인으로 작용한다. 또한 합침법의 경우 함침시 사출 물 표면에 도포되는 대전방지액의 두께가 두꺼울 수 밖에 없는데, 물성의 증진을 위해 코팅을 두껍게 해야 하는 경우, 대전방지액의 점도가 조절되어야 함은 물론 사출물을 운반 용기로 재활용하여 여러 차례 사용하는 경우 취급자가 취급하는 동안에 표면의 오염 물질을 닦아내기 위해 알콜류 용매를 사용할 수 있는데 따라서 사출 표면에 형성되는 대전방지층은 이러한 알콜류 용매에 전혀 닦이지 말아야 하고 또한 사출물을 적층하여 사용하는 경우 표면에 형성된 대전방지층의 도막 물성이 견고하여 적층된 고분자 제품의 부딪침으로 인해 대전방지층 표면에 스크래치 등의 손상이 없어야 하는 등 기존의 필름 류 고분자 제품의 대전방지층의 요구 조건과는 다른 요구 조건을 만족해야 한다.

고분자 사출 성형품의 영구 대전방지성 부여를 위한 기존 특허 기술을 보면 대부분 일반적인 열경화법에 한정되어 있다. 예를 들어, 반도체 직접회로 칩 운반용기인 쉬핑 트레이의 표면 코팅법에 대한 기술을 보면 (참고문헌: 대한민국 특허 등록 제381392호, "직접회로 칩 쉬핑 트레이의 코팅방법"), 사출 성형된 쉬핑 트레이 표면에 전도성 고분자 및 바인더를 유효 성분으로 하고 여기에 각 종 첨가제가 혼합되거나 분산된 형태의 대전방지액을 만든 다음 이를 사출 성형품 표면에 도포, 건조하여 열경화법으로 표면에 영구 대전방지층을 얻을 수 있다고 하였다. 또한 전도성 고분자를 이용한 대전방지액의 사출 성형품에의 응용 예를 보면 독일 바이엘 사의 특허를 보면 (참고문헌: 미국특허 제 5,035,926, "Method of imparting antistatic properties to a substrate by coating the substrate with a novel polythiophene" (독일 Bayer)), 독일 스타크 사의 전도성 고분자인 폴리에틸렌디옥시티오펜을 유기 바인더와 혼합하여 사출 성형품 표면에 도포한 후 열적 건조하는 방법이 기술되어 있다. 또한 일본 나가세 사의 특허 기술을 보면 마찬가지로 독일 스타크 사의 전도성 고분자인 폴리에틸렌디옥시티오펜을 바인더와 혼합하여 사출 성형품 표면에 코팅하여 대전방지성을 얻을 수 있다고 하였다. (참고문헌: 대한민국 특허출원 제 2002-36795호, "대전방지 코팅 조성물").

또한 대한민국 특허 기술 (대한민국 특허 등록 10-0389050호, "도전성 고분자 수용액을 포함하는 광 경화형 투명 도전성 코팅제")을 보면 전도성 고분자 수용액를 이용하여 자외선 경화형 대전방지액 조성물을 발명하였으며 이를 이용하여 코팅 할 경우 기존 사용하던 전도성 산화물 전도성 고분자를 사용할 수 있는 장점과 자외선 경화를 함으로서 기존 300도 이상의 높은 온도가 올라가는 증착 방법을 대처하거나 또는 100도 이상의 경화를 해야 하는 실리카졸 대신 자외선 경화를 실시하여 열경화 물질을 사용하였을 때 보다 접착력 등이 증가하며 유연성을 가지는 플라스틱 필름등에 적용하여 기재가 휘어짐등이 발생할 때 변형이 생기지 않는 특성을 가지는 발명에 해당한다.

그러나 사출품은 이미 제품의 모양이 정해져서 사출 된 이후 정전기 방지 성능을 부가하기 위한 코팅을 하는 것으로서 사용 중 마찰에 의한 스크레치 발생이 적고 또한 공정 중 사용되는 알콜 등에 대한 내성을 가져야 하며 표면의 윤활성이 있어 제품끼리 잘 분리되어야 하는 특성이 필요하다. 그러나 상기 10-0389050 특허는 고분자 필름류에 코팅할 수 있게 유연성을 부가하면서 전도성 산화물 대신 전도성 고분자를 사용하는 것에 의의를 둔 발명에 관한 것이다. 또한 마찰에 대한 내성을 증가시키기 위해 사출품의 코팅 조성물에는 윤활제를 첨가하는 것이 매우 중요하다. 즉, 하드코팅이 되었어도 표면의 윤활성이 부여되지 않으면 쉽게 긁힐 수 있는 특징이 있기 때문이며 또한 사출물 끼리 포갰다가 사용하기 위해 낱개로 분리할 경우에도 일정량의 윤활제를 첨가한 조성물을 사용하여야 작업성이 증진되는 특징을 나타내어야 한다.

또한 전도성 고분자를 자외선 경화 조성물과 혼합하여 사용할 경우 필요한 사항이 있다. 첫째는 자외선 경화는 최소 24시간에서 최고 일주일까지 추가 반응이 진행될 가능성이 있기 때문에 점차적으로 진행되는 경화반응을 억제하여 초기 전도성 고분자가 구현한 저항을 유지시켜 줘야 한다. 이를 위해서는 추가 경화반응을 억제할 수 있는 반응억제제 등의 첨가제가 혼합되어야 한다. 또한 트레이가 사용되면서 장기적으로 열을 받는 조건에 놓여진다면 열산화 반응이 진행될 수 있는데 이를 억제하기 위하여 산화를 방지할 수 있는 첨가제 또한 조성물에 혼합되어야 한다. 또한 초기 반응 시 최대한 경화 정도를 높여 추가적으로 반응이 진행되지 않는 조성을 찾고 또한 물성을 유지시켜 주기 위해 경화하는 장치의 경화존 안에서 산소의 농도를 낮추어, 즉 질소 가스 또는 불활성 기체를 채워줌으로서 반응 수율을 초기 단계에서 높이는 것이 매우 중요하다. 따라서 상기 발명의 조성물을 사출물의 코팅에 적용하는 것은 위와 같은 문제점을 발생시키기 때문에 사출물의 코팅에서는 전도성 고분자와 혼합하여 사용 시 추가 반응이 진행됨에 따라 저항이 변화하지 않도록 해주는 조성물이나 코팅 방법이 필요하다.

종합하여 보면 이들 특허들에 언급된 기술들은 일반적인 사항, 즉 전도성 고분자를 이용하여 대전방지층을 형성할 수 있다는 것만 언급되어 있을 뿐이다. 즉, 독일 바이엘사의 특허는 열경화형 바인더만을 사용하였기 때문에 비록 고분자 제품 표면에 코팅되었다고 해도 견고한 도막 물성을 얻을 수 없을 뿐만 아니라 이들 기술에 의해 형성된 대전방지층은 장시간 보관 시 용액이 분리되어 서로 뭉치는 현상이 발생하거나, 기저 고분자와의 접착성이 약해 테이프 테스트에서 쉽게 떨어져 나오거나, 취급 도중 쉽게 벗겨지거나 지워질 수 있고, 또한 알콜류 용매로 지우면 아주 쉽게 지워지거나 또는 견고한 도막 물성을 얻을 수 없다는 단점이 있다. 또한 대한민국 특허 기술인 제381392호 특허는 사출 성형품에 전도성 고분자를 이용하여 대전방지층을 형성할 수 있다고 하였으나 이는 일반적인 대전방지액 조성물에 관한 것으로서 사출 성형품 표면에 위에서 제시된 문제를 해결할 수 있을 정도의 도막 물성이 좋은 대전방지층을 형성하기 위한 기술로는 응용할 수 없는 실정이다.

따라서 대형 백라이트 유니트 운반 용기를 비롯한 각종 사출 성형품 표면에 도막 물성이 견고하면서 알콜류 용매에 닦이지 않는 대전방지층 형성을 위한 새로운 자외선 경화형 대전방지액 조성물 및 이를 이용한 대전방지층 처리 기술의 발명 및 이로부터 제조된 대전방지 사출 성형품의 발명이 필요하다.

본 발명에서는 대형 백라이트 유니트 운반 용기 등 각종 사출 성형품 표면에 도막 물성이 견고하면서 알콜류 용매에 닦이지 않는 대전방지층을 형성하기 위한 방법, 사출물에 적용할 수 있는 새로운 자외선 경화형 대전방지 조성물, 및 이로부터 제조된 대전방지 사출 성형품을 제공하고자 한다.

또한 본 발명은 알콜류 용매에 닦이지 않고 견고한 도막 물성을 갖는 대전방지 사출 성형품 제조를 위한 자외선 경화형 대전방지 조성물, 연속 세척 및 코팅 장치를 이용하여 사출물 표면에 대전방지성을 부여하는 방법 및 이로부터 제조된 대전방지 사출 성형 제품을 제공함을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에서는 먼저 표면에 형성되었을 때 견고한 도막 물성을 줄 수 있는 자외선 경화형 대전방지 조성물, 이 대전방지 조성물을 이용하여 사출 성형품 표면에 대전방지성을 부여할 수 있는 코팅 방법 및 장치를 제공한다.

먼저, 자외선 경화형 대전방지 조성물은 전도성 고분자 1-20 중량부, 자외선 경화형 올리고머 1-30 중량부, 자외선 경화형 모노머 1-20 중량부, 광개시제 0.01-5 중량부, 윤활성 부여제 0.01-5 중량부, 자외선 안정제 0.01-2 중량부, 반응억제제 0.01-1중량부, 산화방지제 0.01-1 중량부 및 용매 16-96.95 중량부를 혼합하여 제조하며 필요에 따라 가교조제를 100중량부에 대하여 1~10 파트의 함량으로 선택적으로 첨가할 수 있다.

상기 조성물에서 전도성 고분자는 폴리피롤, 폴리아닐린, 폴리티오펜, 또는 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜) 등의 변성 전도성 고분자를 사용할 수 있다. 사출물 표면 코팅용 대전방지액을 이용할 경우 전도성 고분자가 각기 색깔을 갖기 때문에, (예를 들어, 폴리피롤의 경우 짙은 갈색, 폴리아닐린은 짙은 녹색, 그리고 폴리에티렌디옥시티오펜은 옅은 하늘색) 옅은 하늘색을 갖는 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)을 사용하는 것이 가장 효과적이다. 특히 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)의 경우 수분산 상태로 만드는 것이 가능하기 때문에 환경오염을 방지할 수 있다는 측면에서도 유리할 수 있다.

자외선 경화형 바인더 수지로는 모노머와 올리고머가 있는데, 모노머의 경우 분자량이 작으면서 이중결합을 가져 자외선에 의해 이 이중결합이 쉽게 열리면서 경화반응을 일으켜 분자량이 높은 고분자가 되는 수지이다. 올리고머는 비교적 분자량이 큰 바인더 수지로서, 주로 우레탄, 에폭시, 에스터, 아크릴, 폴리부타디엔, 실리콘, 멜라민 및 덴드리머 형의 관능기를 포함하는 2관능 이상의 아크릴계 수지 또는 메타크릴계 수지, 즉 아크릴레이트/메타크릴레이트로서 자외선이 조사되면 모노머와 마찬가지로 이중결합이 열리면서 고분자가 되는 형태의 바인더 수지이다. 또한 이러한 2관능 이상의 올리고머 중에서 최근 개발되어 사용되는 6관능이상의 올리고머 특히 12-15관능기를 가지는 올리고머를 사용하면 빠른 경화속도를 가지며 하드한 물성을 내는 코팅의 특성을 잘 나타낼 수 있다. 또한 아크릴레이트/메타크릴레이트 모노머 만으로도 경화를 하여 사용가능하나 취성이 너무 강하여 물성을 내주는 다관능의 올리고머와 혼합하여 사용하는 것이 물성의 증진 및 경화속도 증가 등에 바람직하다.

자외선 경화에 사용되는 대표적인 광개시제로는 벤질 디메틸 케탈, 히드록시 시클로헥실 페닐케톤, 히드록시디메틸 아세토페논, 히드록시 디페닐 에탄온, 2,4,6-트리메틸베조일디페닐포스핀, 벤조인 이소프로필 에테르 및 벤조페논, 2-클로로 티옥산온, 이소피로필 티옥산온 등이 있다.

가교 조제는 광개시제와 함께 사용하면 자외선 경화반응시 자외선 경화반응을 도와 주는 성분으로서 적당량 사용하면 자외선 경화반응에 의한 경화도를 높여주는 역할을 한다.

윤활제는 불소, 인, 또는 실리콘계 계면활성제로서 각 성분이 용매에 분산되는 것을 도와 주고 코팅의 젖음성을 향상시키는 성분으로서, 불소 유기변성 폴리실록산, 저분자량 및 고분자량의 폴리아크릴레이트, 실리콘 폴리아크릴레이트, 폴리에틸변성 폴리실록산, 불소 변성 폴리실록산 등을 사용할 수 있다.

자외선 안정제는 전도성 고분자가 자외선에 노출되면 공액이중결합이 깨져 전도성이 저하될 우려가 있어 이를 억제하기 위하여 사용하는 성분으로서 2,4 디히드록시벤조페논, 2-히드록시4-n-옥톡시벤조페논, 에틸-2-시아노-3-3-디페닐아크릴레이트 등 다양한 종류의 자외선 안정제를 사용하면 된다.

자외선 경화 반응이 추가적으로 진행되는 것을 억제할 수 있는 있는 반응억제제는 다양한 종류의 사이올을 포함하는 화합물이 사용될 수 있으며 대표적으로 메틸 메르캅탄, 에틸 메르캅탄, 노르말 프로필 메르캅탄, 이소프로필 메르캅탄, 노르말 부틸 메르캅탄, 이소부틸 메르캅탄, 세크 부틸 메르캅탄, 터셔리 부틸 메르캅탄, 노르말 아밀 메르캅탄, 이소 아밀 메르캅탄, 노르말 헥실 메르캅탄, 도데실 메르캅탄 등 다양한 작용기가 치환된 종류를 한가지 이상 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있다. 반응 억제제는 자외선 경화 조성물을 단독으로 사용할 경우보다는 이중결합을 가지고 있어 추후 시간이 지남에 따라 추가 반응이 진행되어 구현하려고 하는 정전기 방지 성능이 저하되는 것을 방지하는 목적으로 사용된다. 즉, 반응에 참여하고 남은 개시제는 일반 대기환경 중에 노출되어 있는 동안 이중결합을 가진 전도성 고분자 자체를 분해시킬 수 있을 뿐만 아니라 전도성 고분자와 도판트와의 도핑 상태의 불안정성을 부가하여 저항이 변하게 하는 원인이 되기 때문에 초기 반응 시 산소가 없는 조건, 즉 질소 또는 불활성 기체를 경화 장치 안에 주입하여 경화도를 높여 충분한 경화를 시켜주는 방법도 사용이 가능하고 추가적으로 진행될 경화반응을 억제해 주는 것은 매우 중요하다.

열산화를 방지하는 산화방지제는 열산화 열화를 억제하기 위한 산화방지제는, 펜타에리트리틸-테트라키스[3-(3,5-디-터셔리-부틸-4-하이드록시 페닐)-프로피네이트], 옥타데실 3-(3,5-디-터셔리-부틸-4-하이드록시 페닐)-프로피네이트, 트리에틸렌 글라이콜-비스-3(3-터셔리-부틸-4-하이드록시-5-메틸페닐)프로피네이트, 1,3,5-트리스(3,5-디-터셔리-부틸-4-하이드록시 벤질 S-트리아진-2,4,6-(1H3H5H)트리온, 티오에틸렌 비스[3-(3,5-디-터셔리-부틸-4-하이드록시페닐)프로피네이드] 등과 같은 힌더드 페놀 및 트리스-(2,4-디-터셔리-부틸 페닐)포스페이트등이 이에 해당한다. 상기 한정한 종류에 국한 되는 것은 아니다.

점도 조절 및 분산 향상을 위하여 비점이 높은 글리콜 및 글리세롤을 사용할 수 있는데 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 에틸렌글리콜모노부틸레에르, 에틸렌글리콜디에틸에테르, 디에틸렌글리콜디에틸에테르, 글리세롤, 글리세롤디글리시딜에테르의 군에서 한개 이상을 사용할 수 있다.

코팅 시 젖음성, 퍼짐성 접착력 증진 등의 보완을 위해 윤활제등의 첨가제는 특히 비이온게 및 이온계 계면활성제 및 실리콘 또는 플로린계 계면활성제 화합물이 바람직하며 이러한 제품의 제조사는 듀폰, 다우코닝, 신에츠, 위트코, 3M 등이 있으며 이들 사에서 제조, 판매하는 윤활제 및 소포제 등은 사용하는 전체 용액과 사용성이 있는 경우 모두 사용이 가능하며 그 제품이 상기 회사에 국한되는 것은 아니며 용도와 구현하고자 하는 물성에 따라 선택적 사용이 가능하다.

본 조성물에 사용될 수 있는 용매는 그 종류는 알콜계열 중 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 프로판올, 부탄올, 이소부탄올 등 1-4개의 탄소수를 갖는 알콜이 사용가능하며 아미드계 용매인 N-메틸-2-피롤리돈, 2-피롤리돈, N-비닐-2-피롤리돈, N-메틸포름아미드, N,N-디메틸포름아미드 등이 사용 가능하며 아세톤, 에틸아세테이트, 부틸아세테이트, 톨루엔, 크로로포름, 메틸렌클로라이드 및 다가 알콜인 에테르계 용매는 에틸렌글리콜, 글리세롤, 에틸렌글리콜 모노메틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 에틸렌글리콜모노부틸에테르 중에서 선택된 1종류를 사용하거나 또는 상기 용매를 2 종류 이상 혼합하여 사용할 수 있으며 2 종류를 혼합시는 5:95-95:5의 비로 혼합하여 사용할 수 있다.

상기 언급한 자외선 경화 조성물 외에 열경화 방법을 이용한 전도성 고분자 코팅액을 도포한 후 그 위에 다시 자외선 경화 조성물을 단독 성분을 코팅하고 경화하면 알콜 등의 용매에 대한 내성이 증가되고 마찰에 의해 쉽게 벗겨지지 않는 코팅 제품을 만들 수 있다. 앞서 언급한 바와 같이 일반 전도성 고분자 조성물은 용매에 의해 쉽게 닦이거나 마찰에 의해 벗겨질 우려가 있는데 이를 해결하는 좋은 방법이다. 또한 상기 보호층을 형성하는 방법은 비단 자외선 경화 조성물 뿐만 아니라 열에 의해서 경화가 가능한 조성물을 이용하여도 사용이 가능하다.

이러한 원리는 정전기 방지 성능을 내기 위해 전도성 고분자를 혼합하면 물성을 내는 열경화형 고분자 바인더 및 자외선 경화제 자체의 물성이 감소되는데, 만일 전도성 고분자를 기본으로 하는 코팅을 실시한 후 그 윗층에 자외선 경화제 또는 내구성이 강한 열경화제를 코팅하여 주면 그 자체의 물성이 구현 가능하기 때문에 내구성이 강한 코팅층을 얻을 수 있다. 그러나 공정 적인 면에서 살펴보면 두 번 코팅을 실시해야 하는 단점도 존재한다.

상기 보호막을 코팅하는 방법에 대한 것은 먼저 첫 번째 층에 사용되는 조성물은 공지의 특허인 대한민국 특허 등록 제 381392에 사용된 전도성 고분자 코팅 조성물을 이용하면 된다. 또한 그 위의 보호막으로 코팅되어지는 조성물은 앞서 본 발명에서 사용되는 자외선 경화 코팅제 및 일반적으로 사용되는 유기용제 형 또는 수용성 코팅제는 모두 사용이 가능하다.

본 발명에 따른 사출 성형품 표면에 대전방지층을 형성하는 방법에 대하여 이하에서 설명한다. 전도성 고분자를 유효 성분으로 하는 영구 대전방지층을 사출물의 표면에 형성하는 방법은, 상기 사출물의 오염물질을 세척하여 대전방지층이 상기 사출물의 표면에 잘 형성되도록 하는 전처리 공정, 상기 사출물에 대전방지층을 형성하는 코팅 공정, 상기 대전방지층을 건조하는 건조 공정, 및 상기 대전방지층을 자외선을 이용하여 경화시키는 자외선 경화 공정을 포함한다.

상기 대전방지액을 사용하여 사출 성형품 표면에 대전방지층을 형성하기 위해서는 함침법, 스프레이 코팅법 등의 코팅방법을 이용하면 된다. 이들 방법 중에서 함침법에 의한 대전방지층 형성법은 사출 성형품을 대전방지액이 들어 있는 욕조에 담궈 사출 성형품 표면에 대전방지액이 충분히 젖도록 한 후 꺼내어 용매를 증발시키는 과정을 거친 후 자외선 경화기를 통과하도록 하면 간단하게 견고한 도막 물성을 갖는 대전방지층을 얻을 수 있다. 또한 스프레이 방법을 이용하여 코팅하면 원하는 부위에 원하는 양만큼의 용액을 효과적으로 분사하여 코팅할 수 있는 장점이 있다.

함침법 또는 스프레이 코팅 등에 의한 사출 성형품 대전방지 처리는 먼저 사출 성형시 사출품 이형을 돕기 위해 금형 표면에 뿌려진 이형재 등의 오염 물질을 닦아내기 위한 세척 과정을 거쳐야 한다. 이 세척 과정은 사출품을 세척제가 들어 있는 욕조를 통과시키면서 초음파를 이용하여 세척하면 되는데, 대표적인 세정제로는 산성, 중성 및 염기성 세정제 등의 세정제를 물, 헥산, 메틸 알콜, 에틸 알콜, 이소프로필 알콜 등의 저급 알콜과 혼합하여 세정제 함량이 0.01-5 몰 농도가 되도록 만들면 사출 성형품 표면에 뭍어 있는 이형제 등의 오염 물질을 세척할 수 있다. 또한 알콜 또는 헥산 등은 세정제를 혼합하지 않고 단독으로도 세정역할을 할 수 있기 때문에 단독 사용도 가능하다. 이때 사용하는 초음파는 1-100 킬로헤르츠의 주파수와 10와트 - 1 킬로와트 범위의 에너지를 갖는 초음파를 사용하면 된다. 초음파 세척 시간은 초음파의 에너지에 따라 차이가 있기는 하지만 1-200분 정도의 시간에서 세정이 가능하다.

초음파 세척 뒤에는 다시 고분자 사출 성형품 표면에 대전방지액이 잘 젖도록 하여 표면에 형성되는 대전방지층이 기저 사출품과 좋은 접착성을 유지할 수 있도록 하기 위해 고분자 사출 성형품 표면을 별도의 처리를 해야 하는 경우도 있다.

이러한 표면 처리 공정은 주로 수산화칼륨, 수산화나트륨 등의 염기성 성분을 0.01-5 몰 농도를 갖도록 초순수와 혼합된 염기성 수용액을 만들고, 이 용액에 1-200 분 정도 담근 후 꺼내어 0.1-5 몰 정도의 산 수용액에 넣어 중화시키면 사출품 표면에 대전방지액과의 젖음성 및 접착성을 증진시킬 수 있는 관능기가 생긴다. 그밖에도 이온 발생기를 통과시켜 먼지를 제거하는 과정을 도입할 수 있다.

상기 방법으로 세척 및 표면처리 된 사출 성형품을 함침법으로 코팅할 경우, 대전방지액이 들어 있는 욕조에 넣어 사출품 표면에 대전방지액이 충분히 젖을 수 있도록 한 뒤 꺼내어 여분의 용매가 흘러내리도록 한 뒤 건조기를 거치게 하여 잔류 용매를 모두 제거한 뒤 자외선 램프가 설치되어 있는 자외선 조사실을 거치는 동안에 표면의 대전방지층이 견고한 도막을 갖도록 하면 된다. 또한 스프레이 방법으로 코팅할 경우에는 원하는 부위에 코팅액을 분사 시킨 후 자연건조 하거나 또는 열품건조 한 후 자외선을 조사시키면 된다.

만일 함침법으로 코팅할 경우, 트레이를 대전방지액이 들어 있는 통에서 꺼낸 후 여분의 용매가 흘러내릴 수 있는 경우, 이 여분의 대전방지액이 흘러내리면서 한 곳에 모아 주는 통로를 만들어 주어야 한다. 따라서 대전방지액 통에서 꺼내어진 사출품이 움직이는 경로 바로 밑에 대전방지액의 점도에 따라 1-45도 정도의 기울기를 갖는 스테인레스 스틸 등의 금속판으로 만든 용액 흐름팬을 달아 두어야 한다. 이 통로를 통하여 모아진 여분의 대전방지액은 한꺼번에 모아 여과하여 이물을 제거하고 농도를 측정한 뒤 여분의 용매를 더 넣어 혼합한 뒤 다시 사용하면 된다.

스프레이 코팅의 가장 바람직한 방법은 양산성을 높이기 위해 자동화 라인을 설계하는 것이 바람직하다. 스프레이 코팅의 자동화 방법은 본 발명에서 코팅하는 구간을, 특히 조성물을 제품에 코팅하는 방법을 자동화 할 수 있다. 즉 직교 좌표를 이용하여 가로, 세로로 일정하게 필요한 면적만큼 스프레이 건을 달아주고 그 분무량을 조절하여 도포하면 된다. 또한 여러 각도로 움직이는 로봇 형태에 스프레이 건을 부착하여 구석구석 분무하는 방법도 사용이 가능하다.

건조기는 주로 열풍 건조기를 사용하면 된다. 열풍 건조기의 열풍은 5-200 루베 정도의 열풍을 공급할 수 있는 장치이면 충분한데, 건조기의 길이는 건조 속도에 따라 차이가 있는데, 1-20 미터가 바람직하다. 건조기 길이가 최대 20 미터 정도로 길어야 하는 이유는 자외선 경화형 대전방지액의 경우 잔류 용매가 완전히 제거되지 않으면 자외선 경화가 불완전하게 이루어지거나 또는 표면층의 외관 불량이 발생할 수 있기 때문이다.

건조 후 사출품은 자외선 램프가 설치되어 있는 자외선 경화실을 거치는 동안 자외선에 의해 사출품 표면의 대전방지액층이 견고한 형태로 바뀐다. 이때 일반적으로는 사출품의 형태가 사각형인 경우가 많기 때문에 사각형의 사출품 전체를 한번에 경화시키기 위해서는 자외선이 3-6 방향으로부터 조사되어야 한다. 3개로 가능한 경우는 상부 1개, 옆면 양쪽 2개를 작동시키면 진행하면서 앞뒤가 처리되는 경우가 있고, 바람직하게는 상부 1개, 진행방향으로부터 앞과 뒤, 그리고 좌우측 각 1개씩이 5개가 필요하다. 사출 성형품의 경우 상부의 대전방지 처리가 특히 중요한데, 이 경우 상부의 완벽한 경화를 위해 상부에 2 개 이상의 자외선 램프를 설치하는 것이 유리하다. 또한 뒤집지 않고 연결되어 아랫면을 경화시킨때는 동일한 구조의 등을 아래쪽에 설치하면 된다.

자외선 램프가 설치되는 각도는 자외선 조사각도와 밀접한 관계가 있는데, 특히 진행방향으로부터 앞과 뒤에 있는 자외선 램프는 자외선 램프 설치 높이에 따라 다르기는 하지만 자외선을 10-30 센티미터의 높이에서 10-45 도의 각도로 조사시키는 것이 가장 효과적이다. 동일한 자외선 조사 각도가 옆면에도 적용된다.

사출 성형품 표면에 조사되는 자외선의 에너지는 대상 사출물을 이루는 고분자의 종류에 따라 다르기는 하지만 본 발명의 경우 100밀리주울 - 2,000밀리주울의 자외선의 에너지로 경화한다. 자외선 에너지가 100밀리주울보다 적으면 자외선 경화가 충분치 못하여 견고한 도막 물성을 얻을 수 없고, 2000밀리주울 보다 높으면 에너지가 너무 높아 표면이 국부적으로 모양의 변형이 생기는 현상이 발생하여 불리하다.

또한 앞서 간단히 언급하였지만 자외선 경화기 앞쪽에서는 열풍을 이용하여 건조하여 주고 바로 연결된 구간이 자외선 경화 존 인데, 이 내부에 질소 또는 불활성 기페르 주입하면 앞서 언급한 시간이 지남에 따른 저항변화를 방지할 수 있다. 즉 초기 반응의 수율을 높여 최대한 경화가 진행되도록 한 후 이후 반응이 진행될 수 없도록 하는 것이다. 이를 위해서는 일반적으로 자외선에 의해 발생되는 열을 냉각하기 위해 사용되는 일반 공기의 주입 시스템을 질소 주입 형식으로 바꾸어 주면 되는데, 이 방법 외에 필터 및 환류 장치를 따로 설계하여 주입 및 배기를 해주면 경화도가 우수한 자외선 경화 코팅막을 얻을 수 있을 뿐만 아니라 시간이 지남에 따른 정전기 방지 성능의 변화를 막을 수 있다.

사출 성형품 표면에 형성된 대전방지층의 두께는 0.05-10 미크론 정도의 두께가 되도록 대전방지액의 고형분 함량 및 점도를 조절하는 것이 바람직하다. 도막 두께가 두꺼울수록 표면 경도가 높아져 도막 물성 유지에 유리하다. 따라서 도막 두께가 0.05 미크론보다 얇으면 약한 충격에 의해서도 도막이 손상을 입을 수 있어 불리하고 도막 두께가 10 미크론보다 두꺼울 경우 도막 두께가 너무 두꺼워 경화 도중 도막이 벗겨질 가능성이 있고 표면 대전방지층의 도막 물성 증진 효과가 더 이상 크지 않아 오히려 불리하다.

상기 대전방지층 두께를 얻기 위한 바람직한 고형분 함량은 0.1-40% 이고 점도는 1-1,000 cps에서 조절이 가능하다.

상술한 전처리 공정, 코팅 공정, 건조 공정 및 자외선 경화 공정 등 모든 공정을 연속적인 공정으로 인라인 상에서 연결될 수 있도록 장치를 설계하면 작업 인원을 줄일 수 있어 경제적으로 유리하다.

상기 설비를 인라인 상에 설치하기 위해서는 세척으로부터 경화 공정까지 모두 하나의 컨베이어 벨트로 연결 될 수도 있고 각 공정이 별도의 벨트로 연결될 수도 있다. 특히 최종 자외선 경화 공정은 사출품 하부로부터 조사되는 자외선이 제품의 하부 표면에 닿을 수 있도록 해야 하는데 먼저, 마지막 단계인 경화 공정을 두 단계로 하여 자외선 경화용 램프는 상부에만 설치하고 앞 단계에서는 상판을 경화시키도록 하고 이를 뒤집어서 다시 하판을 경화시키도록 하는 방법이 사용될 수 있다. 이를 위해서 두 개의 자외선 경화 공정이 있는데, 그 중간에는 약 2미터 정도의 벨트로 연결되어 있어, 첫 단계에서 상판이 경화되어 나오면 이를 뒤집어서 놓으면 벨트를 타고 움직이는 동안에 다시 하판이 경화되도록 하는 방법을 사용할 수 있다. 이 방법은 첫 단계 경화를 거친 후 사출물을 뒤집어야 하는 번거로움은 있으나 완벽한 경화를 얻을 수 있어 효과적이다. 또한 상부에 자외선 경화 램프를 설치하고 컨베이어 벨트 1-5미터 뒤에 하부에 상부에서 자외선이 쪼여지지 않은 부위에 자외선을 조사할 수 있게 램프를 설치하면 사출물을 뒤집지 않고 경화할 수 있어 공정이 단축되는 효과가 있다.

또한 자외선 경화기의 속도는 코팅의 두께에 따라 100~1500 rpm으로 조절이 가능한데, 일반적으로 함침법 또는 스프레이 방법으로 코팅액을 도포하는 시간이 길기 때문에 건조기 입구 직전 두 개 또는 그 이상의 코팅존을 만들어 건조 파트에서 건조된 후 자외선 경화되면 양산성을 증가시킬 수 있는 장점이 있다.

이하 본 발명의 내용을 실시예를 통해 구체적으로 설명하고자 하나 하기 실시예는 본 발명을 설명하기 위한 예시일 뿐 본 발명의 권리범위를 한정하는 것은 아니다.

<비교예 1>

폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜) 10그램, 우레탄 바인더 15그램, N-메틸-2-피롤리디논 1그램, 에틸렌글리콜 1그램, 실리콘 계면활성제 0.1그램, 물:이소프로필알콜 (15:85) 혼합 용매 72.9 그램에 혼합하여 열경화형 대전방지액을 제조하여 사각통 속에 놓고 사출 성형한 폴리페닐린옥사이드 시편 (2X10 센티미터 직사각형) 을 함침하여 사출 성형품 표면에 대전방지액을 도포한 후 섭씨 100도의 온도에서 5분간 건조하여 건조 후 1.0 미크론 두께를 갖는 표면 대전방지층을 형성하였다.

상기 기술로 형성된 표면의 대전방지층의 표면저항은 균일하게 106오움/면적이었으며 킴와이프 종이에 이소프로필 알콜을 묻힌 후 이것으로 대전방지층을 문지르면 대전방지층이 벗겨지는 것으로 관찰되었다. 대전방지층의 연필경도는 1H로 관찰되어 표면 대전방지층을 형성한 후에도 연필경도의 향상은 없었다.

<실시예 1>

폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜) 5그램, 6관능 우레탄아크릴레이트 올리고머 5그램, 12관능 에폭시 아크릴레이트 올리고머 5그램, 2관능 모노머 아크릴레이트 5그램, 개시제인 하이드록시 다이메틸아세토페논 0.1그램, 폴리에틸변성 폴리실록산 첨가제 0.01그램 및 이소프로필 알콜 40그램 및 에틸렌글리콜모너메틸에테르 39.89그램을 혼합하여 자외선 경화형 대전방지액을 제조하여 사각통 속에 놓고 사출 성형한 폴리페닐린옥사이드 시편 (2X10 센티미터 직사각형) 을 함침하여 사출 성형품 표면에 대전방지액을 도포한 후 섭씨 100도의 온도에서 5분간 건조하여 건조 후 400mJ의 자외선을 인가하여 경화시켜 1.0 미크론 두께를 갖는 표면 대전방지층을 형성하였다.

상기 기술로 형성된 표면의 대전방지층의 표면저항은 균일하게 10E6오움/면적이었으며 킴와이프 종이에 이소프로필 알콜을 묻힌 후 이것으로 대전방지층을 문질러도 대전방지층이 벗겨지지 않았다. 또한 대전방지층의 연필경도는 2H로 관찰되어 표면 대전방지층을 형성한 후에도 연필경도 내구성이 우수한 자외선 경화제 및 경화방법에 의해 연필경도가 향상되는 것이 관찰되었다.

<비교예 2>

사방 1.5 미터의 정사각형 통 속에 실시예 1에서 제조한 용액을 채운 후 여기에 폴리페닐린옥사이드 수지를 사용하여 대형 엘시디 티브이용 백라이트 유니트 운반 용기를 사출 성형 한 후 별도의 세척 공정을 거치지 않았다. 사출 시 금형으로부터의 분리를 돕기 위해 금형 표면에 이형제를 스프레이한 후 사출 성형하였다. 이렇게 사출된 트레이 그 자체를 바로 이 통 속에 넣어 대전방지액을 묻힌 후 꺼내어 섭씨 100도의 온도에서 5분간 용매를 제거한 후 경화기 내부의 상하좌우 및 양쪽 측면 각 1개씩 총 6개의 자외선 램프가 설치되어 있는 자외선 경화기를 통과시켜 300 밀리주울의 에너지로 자외선 경화시켜 1.0 미크론 두께를 갖는 표면 대전방지층을 형성하였다.

상기 기술로 형성된 백라이트 유니트 운반용 트레이 표면의 대전방지층의 표면저항은 10E6 오움/면적이었으며 킴와이프 종이에 이소프로필 알콜을 묻힌 후 이것으로 대전방지층을 문지를 경우 표면의 대전방지층이 전혀 벗겨지지 않는 특성을 보였고 표면층의 연필경도는 2H 로 측정되어 표면 도막의 견고함이 향상되었다.

그러나 부분적으로 젖음성이 나빠 대전방지액이 잘 펴지지 않고 뭉치는 현상이 발견되었으며 또한 ASTM D3359법에 의한 테이프테스트에서 표면의 대전방지층이 벗겨지는 현상이 발견되어 사출 성형 시 사용하는 이형제가 대전방지액의 젖음성 및 접착성을 저하시키는 요인으로 작용함을 알았다.

<실시예 2>

실시예 2는 사출 성형한 대형 백라이트 유니트 사출물을 먼저 이소프로필 알콜이 들어 있는 욕조에 넣어 20 킬로헤르츠의 주파수와 350 와트의 에너지를 갖는 초음파 세척조를 이용하여 2 분간 초음파 세척한 후 이를 다시 꺼내에 건조한 트레이를 사용하였으며 그 외에 코팅 및 경화 방법은 비교예 1과 동일하다.

상기 기술로 형성된 표면의 대전방지층의 표면저항은 10E6 오움/면적이었으며 킴와이프 종이에 이소프로필 알콜을 묻힌 후 이것으로 대전방지층을 문지를 경우 표면의 대전방지층이 전혀 벗겨지지 않는 특성을 보였고 표면층의 연필경도는 2H 로 측정되어 표면 도막의 견고함이 향상되었다. 특히 표면의 대전방지층의 코팅 상태는 매우 균일하여 실시예 2의 사출 성형품의 세척 처리가 대전방지액의 젖음성 및 접착력을 크게 향상시킴을 확인 하였다.

<실시예 3>

실시예 3은 사출 성형한 대형 백라이트 유니트 사출물을 수산화나트륨 1.0 몰 농도로 만들어진 수용액조 넣고 3분간 20 킬로헤르츠의 주파수와 350 와트의 에너지를 갖는 초음파 세척조에서 초음파 세척한 후 다시 0.1몰의 묽은 질산 수용액에 담궈 중화시켰다. 이를 다시 수돗물로 세척한 후 건조한 트레이를 사용한 것을 제외하고 그 외에 코팅 및 경화 방법은 비교예 1과 동일하다.

상기 기술로 형성된 표면의 대전방지층의 표면저항은 10E6 오움/면적이었으며 킴와이프 종이에 이소프로필 알콜을 묻힌 후 이것으로 대전방지층을 문지를 경우 표면의 대전방지층이 전혀 벗겨지지 않는 특성을 보였고 표면층의 연필경도는 2H 로 측정되어 표면 도막의 견고함이 향상되었다. 특히 표면의 대전방지층의 코팅 상태는 매우 균일하여 실시예 3의 사출 성형품의 세척 처리가 대전방지액의 젖음성 및 접착력을 크게 향상시킴을 확인 하였다.

<실시예 4>

실시예 4는 코팅하는 방법을 스프레이로 하는 것에 관한 것으로 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜) 5그램, 6관능 우레탄아크릴레이트 올리고머 5그램, 12관능 에폭시 아크릴레이트 올리고머 5그램, 2관능 모노머 아크릴레이트 5그램, 개시제인 하이드록시 다이메틸아세토페논 0.1그램, 폴리에틸변성 폴리실록산 첨가제 0.01그램 및 이소프로필 알콜 40그램 및 에틸렌글리콜모너메틸에테르 39.89그램을 혼합하여 자외선 경화형 대전방지액을 제조하였고, 대형 백라이트 유니트 사출물을 먼저 이소프로필 알콜이 들어 있는 욕조에 넣어 20 킬로헤르츠의 주파수와 350 와트의 에너지를 갖는 초음파 세척조를 이용하여 2 분간 초음파 세척한 후 이를 다시 꺼내에 건조한 트레이를 사용하였다.

상기 트레이를 가로, 세로 직교좌표로 각 각각 10개의 스프레이 건이 설치되게 하여 움직이는 스프레이 코팅존에서 코팅을 실시하였다. 섭씨 80도의 온도에서 5분간 용매를 제거한 후 경화기 내부의 상하좌우 및 양쪽 측면 각 1개씩 총 6개의 자외선 램프가 설치되어 있는 자외선 경화기를 통과시켜 300 밀리주울의 에너지로 자외선 경화시켜 0.5 미크론 두께를 갖는 표면 대전방지층을 형성하였다.

상기 기술로 형성된 백라이트 유니트 운반용 트레이 표면의 대전방지층의 표면저항은 10E6 오움/면적이었으며 킴와이프 종이에 이소프로필 알콜을 묻힌 후 이것으로 대전방지층을 문지를 경우 표면의 대전방지층이 전혀 벗겨지지 않는 특성을 보였고 표면층의 연필경도는 2H 로 측정되어 표면 도막의 견고하고 용액이 흐른 자국이 없어 외관이 매우 깨끗한 것이 관찰되었다.

<실시예 5>

실시예 4는 코팅하는 방법을 스프레이로 하는 것에 관한 것으로 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜) 5그램, 6관능 우레탄아크릴레이트 올리고머 5그램, 12관능 에폭시 아크릴레이트 올리고머 5그램, 2관능 모노머 아크릴레이트 5그램, 개시제인 하이드록시 다이메틸아세토페논 0.1그램, 폴리에틸변성 폴리실록산 첨가제 0.01그램 및 이소프로필 알콜 40그램 및 에틸렌글리콜모너메틸에테르 39.89그램을 혼합하여 자외선 경화형 대전방지액을 제조하였고, 대형 백라이트 유니트 사출물을 수산화나트륨 1.0 몰 농도로 만들어진 수용액조 넣고 3분간 20 킬로헤르츠의 주파수와 350 와트의 에너지를 갖는 초음파 세척조에서 초음파 세척한 후 다시 0.1몰의 묽은 질산 수용액에 담궈 중화시켰다. 이를 다시 수돗물로 세척한 후 건조한 트레이를 사용하였다.

상기 트레이를 가로, 세로 직교좌표로 각 10개의 스프레이 건이 설치되게 하여 움직이는 스프레이 코팅존에서 코팅을 실시하였다. 섭씨 80도의 온도에서 5분간 용매를 제거한 후 경화기 내부의 상하좌우 및 양쪽 측면 각 1개씩 총 6개의 자외선 램프가 설치되어 있는 자외선 경화기를 통과시켜 300 밀리주울의 에너지로 자외선 경화시켜 0.5 미크론 두께를 갖는 표면 대전방지층을 형성하였다.

상기 기술로 형성된 백라이트 유니트 운반용 트레이 표면의 대전방지층의 표면저항은 10E6 오움/면적이었으며 킴와이프 종이에 이소프로필 알콜을 묻힌 후 이것으로 대전방지층을 문지를 경우 표면의 대전방지층이 전혀 벗겨지지 않는 특성을 보였고 표면층의 연필경도는 2H 로 측정되어 표면 도막의 견고하고 용액이 흐른 자국이 없어 외관이 매우 깨끗한 것이 관찰되었다.

<비교예 3>

비교예 3은 시간이 지남에 따른 저항변화를 관찰하는 실험에 관한 것으로, 상기 실시예 2에서 제조한 대형 백라이트 트레이의 표면저항을 시간이 지남에 따라 저항을 관찰한 결과이다. 표면저항의 측정은 비교를 위해 미국 Pinion사의 SRM110 일본 SIMCO의 ST-3을 이용하여 측정하였다.

상기 실시예 2에서 제작한 트레이는 24시간 경과 후 10E6 오움/면적에서 10E7 오움/면적으로 1오더 증가하였으며, 3일 경과 후 10E9으로 증가하는 것이 관찰되었다.

<실시예 6>

실시예 6은 반응 억제제 및 열산화 방지제의 작용을 확인하기 위한 것으로, 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜) 5그램, 6관능 우레탄아크릴레이트 올리고머 5그램, 12관능 에폭시 아크릴레이트 올리고머 5그램, 2관능 모노머 아크릴레이트 5그램, 개시제인 하이드록시 다이메틸아세토페논 0.1그램, 폴리에틸변성 폴리실록산 첨가제 0.01그램, 도데실 메르캅탄 0.01 그램 및 트리스-(2,4-디-터셔리-부틸 페닐)포스페이트 0.01 그램 및 이소프로필 알콜 40그램 및 에틸렌글리콜모너메틸에테르 39.89그램을 혼합하여 자외선 경화형 대전방지액을 제조하여 사용하였고 그밖의 코팅 및 경화 방법은 실시예 2의 방법을 사용하였다.

상기 기술로 형성된 표면의 대전방지층의 표면저항은 10E6 오움/면적이었으며 킴와이프 종이에 이소프로필 알콜을 묻힌 후 이것으로 대전방지층을 문지를 경우 표면의 대전방지층이 전혀 벗겨지지 않는 특성을 보였고 표면층의 연필경도는 2H 로 측정되어 첨가제에 의한 표면의 변화는 관찰되지 않았다.

상기 트레이를 비교예 3과 같은 방법으로 시간이 지남에 따른 표면저항의 변화를 관찰하였는데 실시예 6에서 제조된 트레이는 각 24시간, 48시간, 72시간 및 일주일 동안 시간이 지나도 저항이 변화하지 않는 것이 관찰되어 반응억제제의 효과를 확인할 수 있었다.

<실시예 7>

실시예 7은 보호층을 형성시키는 방법에 관한 것으로, 앞서 비교예 1에서 사용한 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜) 10그램, 우레탄 바인더 15그램, N-메틸-2-피롤리디논 1그램, 에틸렌글리콜 1그램, 실리콘 계면활성제 0.1그램, 물:이소프로필알콜 (15:85) 혼합 용매 72.9 그램에 혼합하여 열경화형 대전방지액을 제조하여 대형 백라이트 유니트 사출물위에 스프레이 코팅한 후 80도에서 1분간 건조하였다. 그리고 그위에 다시 6관능 우레탄아크릴레이트 올리고머 10그램, 12관능 에폭시 아크릴레이트 올리고머 10그램, 2관능 모노머 아크릴레이트 5그램, 개시제인 하이드록시 다이메틸아세토페논 0.5그램, 폴리에틸변성 폴리실록산 첨가제 0.03그램을 에틸 아세테이트 74.47 그램에 묽혀 제조한 용액을 스프레이 코팅한 후 80도의 온도에서 1분간 건조 후 400mJ의 자외선을 인가하여 경화시켜 0.5 미크론 두께를 갖는 표면 대전방지층을 형성하였다.

상기와 같이 제조된 트레이의 표면저항은 10E7 오움/면적 이었으며, 킴와이프 종이에 이소프로필 알콜을 묻힌 후 이것으로 대전방지층을 문질러도 대전방지층이 벗겨지지 않았다.

<실시예 8>

실시예 8은 자외선 경화 존을 질소 가스로 채웠을 때 경화 정도 및 표면저항 변화 방지 성능에 관한 것으로, 자외선 경화존의 냉각을 위한 공기 주입부위에 질소 발생기를 연결시켜 질소를 투입하여 내부 공기를 질소로 전환시킨 것 외에는 실시예 2의 방법과 동일한 방법을 사용하였다.

상기와 같이 실시예 7을 통해 제조된 트레이를 비교예 3과 같은 방법으로 시간이 지남에 따른 표면저항의 변화를 관찰하였는데 실시예 7에서 제조된 트레이는 각 24시간, 48시간, 72시간 및 일주일 동안 시간이 지나도 저항이 변화하지 않는 것이 관찰되어 초기 반응을 최대한 효율을 높여 줄 경우 추가 반응이 진행되어 저항이 변화는 것을 방지할 수 있는 것이 확인되었다.

<실시예 9>

실시예 9는 세척, 코팅, 건조 및 경화 장치에 관한 것으로서, 먼저 초음파 세척기를 두고, 이후에는 컨베이어 벨트로 연결된 최대 150도까지 승온 시킬 수 있으면서 최대 50 루베의 풍량을 갖는 5 미터짜리 터널식 건조기를 설치하였다. 그리고 다시 사방 1.5 미터 크기의 대전방지액 통을 놓고, 그 뒤에 다시 컨베이어 벨트로 연결된 10 미터짜리 최고 섭씨 150 도, 100 루베 열풍 건조기를 설치하였다. 이 열풍 건조기의 앞 부분 7 미터는 열풍을 불어 넣는 것이 아니라 단순히 증발되는 용매를 빨아들일 수 있도록 설계하여 대전방지액에 함침 후 꺼낸 사출물 표면에서 자연 증발되는 용매를 제거하도록 한 후 나머지 8 미터의 구역에서 열풍에 의한 강제 증발을 유도하였다. 이 열풍 건조기의 끝에는 높이를 10-30 센티미터로, 그리고 측면에서는 10-30 센티미터 간격으로 조절할 수 있도록 설치된 자외선 램프 6 개 (상부 2개, 좌우앞뒤 각 1개씩, 총 6개) 를 설치하였고, 냉각을 위한 공기 주입구에는 질소가스를 주입할 수 있도록 하였다. 그 뒤에 다시 2 미터 길이의 컨베이어 벨트가 있고 다시 앞의 경화 챔버와 동일한 경화 챔버가 설치되어 있어 앞의 경화 챔버를 거친 사출물을 뒤집어 놓아 하판을 경화하도록 하였고, 다시 그 뒤에 2 미터 길이의 빈 벨트를 설치하여 최종 제품을 컨베이어 벨트로부터 꺼낼 수 있도록 하였다.

이 장치를 이용하여 각 통에 해당 용액을 부은 후 이형제를 이용하여 폴리카보네이트-아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 (피씨-에이비에스) 혼합물을 사용하여 사출 성형된 대형 백라이트 유니트 (960X1020 밀리미터 크기) 사출품 표면에 대전방지층을 형성하였다.

상기 장치에 의해 형성된 대전방지층의 젖음성과 접착력은 매우 좋았으며 표면에 형성된 대전방지층은 이스프로필 알콜을 묻힌 킴와이프 종이로 닦아도 벗겨지지 않았으며 표면의 연필경도도 1H로서 무처리 피씨-에이비에스 혼합물로 된 사출 성형품의 연필 경도인 B 보다 도막층의 연필경도가 향상된 것으로 관찰되었다.

<실시예 10>

실시예 10는 실시예 9와 동일한 연속 전처리, 코팅 및 경화 공정 장치에 관한 것이나 코팅하는 파트가 스프레이 존으로 구성되어 있는 방법에 관한 것으로, 먼저 초음파 세척기를 두고, 이후에는 컨베이어 벨트로 연결된 최대 150도까지 승온 시킬 수 있으면서 최대 50 루베의 풍량을 갖는 5 미터짜리 터널식 건조기를 설치하였다. 그리고 직교 좌표로 각각 10개의 스프레이 건이 부착된 자동 스프레이 장치를 설치하고 이존을 지나면 8 미터의 구역에서 열풍에 의한 건조를 진행하였다. 이 열풍 건조기의 끝에는 높이를 10-30 센티미터로, 그리고 측면에서는 10-30 센티미터 간격으로 조절할 수 있도록 설치된 자외선 램프 6 개 (상부 2개, 좌우앞뒤 각 1개씩, 총 6개) 를 설치하였고, 냉각을 위한 공기 주입구에는 질소가스를 주입할 수 있도록 하였다. 그 뒤에 다시 직교 좌표로 각각 10개의 스프레이 건이 부착된 자동 스프레이 장치를 설치하고 뒷면을 코팅하여 앞의 경화 챔버와 동일한 경화 챔버가 설치되어 있어 앞의 경화 챔버를 거친 사출물의 뒷면을 경화하였고, 다시 그 뒤에 2 미터 길이의 빈 벨트를 설치하여 최종 제품을 컨베이어 벨트로부터 꺼낼 수 있도록 하였다.

이 장치를 이용하여 각 통에 해당 용액을 부은 후 이형제를 이용하여 폴리카보네이트-아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 (피씨-에이비에스) 혼합물을 사용하여 사출 성형된 대형 백라이트 유니트 (960X1020 밀리미터 크기) 사출품 표면에 대전방지층을 형성하였다.

상기 장치에 의해 형성된 대전방지층의 젖음성과 접착력은 매우 좋았으며 표면에 형성된 대전방지층은 이스프로필 알콜을 묻힌 킴와이프 종이로 닦아도 벗겨지지 않았으며 표면의 연필경도도 1H로서 무처리 피씨-에이비에스 혼합물로 된 사출 성형품의 연필 경도인 B 보다 도막층의 연필경도가 향상된 것으로 관찰되었다.

본 발명에 따른 사출물에 영구대전방지층을 형성하는 방법 및 영구대전방지 조성물 및 경화 장치를 이용하면, 이소프로필 알콜 등 알콜류 용매에 전혀 제거되지 않으면서 제품끼리의 빠지는 특성이 좋으며 견고한 도막 물성을 가지면서 표면저항의 변화가 없는 영구 대전방지성을 유지하는 사출 성형품을 얻을 수 있다.

Claims (17)

1. 전도성 고분자를 유효 성분으로 하는 영구 대전방지층을 사출물의 표면에 형성하는 방법에 있어서,

   상기 방법이

   상기 사출물의 오염물질을 세척하여 대전방지층이 상기 사출물의 표면에 잘 형성되도록 하는 전처리 공정,

   상기 사출물의 전 표면에 전도성 고분자를 유효 성분으로 하는 영구 대전방지층을 형성하는 코팅 공정,

   상기 대전방지층을 건조하는 건조 공정, 및

   상기 대전방지층을 자외선을 이용하여 경화시키는 자외선 경화 공정,

   을 포함하며, 상기 대전방지층이 0.05-10 미크론 두께로 형성되어 있으면서 알콜류 용매에 닦이지 않는 특성을 갖는 것,

   을 특징으로 하는 영구 대전방지층을 사출물에 형성하는 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 전처리 공정에서 세척외에 표면처리, 중화처리, 또는 표면처리 및 중화처리가 더 수행되어 사출물의 표면에 대전방지액의 젖음성과 접착력을 증진시키는 것을 특징으로 하는 영구 대전방지층을 사출물에 형성하는 방법.
3. 제 1항에 있어서, 상기 코팅 공정에서 코팅하는 방법으로는 함침법을 사용하거나 스프레이 방법을 사용하는 것을 특징으로 하는 영구 대전방지층을 사출물에 형성하는 방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 자외선 경화공정에서, 자외선 램프가 사출 제품의 진행방향으로부터 상하좌우 및 양쪽 측면 중에서 선택되어 각 1개씩 총 3-6개가 설치되어 한 번에 자외선 경화를 유도할 수 있는 방법을 사용함을 특징으로 하는 영구 대전방지층을 사출물에 형성하는 방법.
5. 제4항에서 자외선 램의 높이 및 사출 성형품으로부터의 거리가 10-30 센티미터 내에서 조절할 수 있도록 하여 크기가 다른 사출 성형품이라도 램프의 높이 및 거리를 조절하여 자외선 조사가 가능하도록 하는 방법을 특징으로 하는 영구 대전방지층을 사출물에 형성하는 방법.
6. 제4항에 있어서, 상하의 자외선 램프는 서로 마주 보지 않도록 평면상의 위치로 보아 서로 최소 30 센티미터 이상 떨어져 설치됨을 특징으로 하는 영구 대전방지층을 사출물에 형성하는 방법.
7. 제4항에 있어서, 사출품 진행방향으로부터 앞뒤좌우에 설치된 자외선 램프는 5-45도 범위에서 자외선 조사 각도를 조절할 수 있는 것을 특징으로 하는 영구 대전방지층을 사출물에 형성하는 방법.
8. 제4항에 있어서, 자외선 공정에서 질소 또는 불활성 기체가 투입되는 것을 특징으로 하는 영구 대전방지층을 사출물에 형성하는 방법.
9. 제1항 내지 8항 내지 어느 한 항에 있어서, 전처리공정, 코팅공정, 건조공정, 경화공정을 컨베이어 벨트로 연결하여 상기 공정 중 두가지 이상의 방법이 연속적인 공정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 영구 대전방지층을 사출물에 형성하는 방법.
10. 제9항에 있어서, 컨베이어 벨트는 경화 공정 중 하부로부터 자외선이 통과할 수 있도록 바(bar) 형태로 만들어진 벨트를 사용함을 특징으로 하는 영구 대전방지층을 사출물에 형성하는 방법.
11. 제1항 내지 8항 내지 어느 한 항에 있어서,

    상기 사출물에 대전방지층을 형성하는 상기 코팅 공정이 열 경화 방법에 의해 수행되며, 그리고 상기 대전방지층을 자외선을 이용하여 경화시키는 상기 자외선 경화 공정이 자외선 경화 조성물을 단독 성분을 코팅하고 경화하여 수행되는 것을 특징으로 하는 영구 대전방지층을 사출물에 형성하는 방법.
12. 사출물의 표면에 전도성 고분자를 유효성분으로 하는 대전방지층을 형성하기 위한 대전방지 조성물로서,

    상기 대전방지액은, 전도성 고분자 1-20 중량부, 자외선 경화형 올리고머 1-30 중량부, 자외선 경화형 모노머 1-20 중량부, 광개시제 0.01-5 중량부, 윤활성 부여제 0.01-5 중량부, 자외선 안정제 0.01-2 중량부, 반응억제제 0.01-1중량부, 산화방지제 0.01-1 중량부 및 용매 16-96.95 중량부를 포함하여 알콜 류 용매에 닦이지 않는 것을 특징으로 하는 사출물용 대전방지 코팅 조성물.
13. 제12항에 있어서, 전도성 고분자는 폴리피롤, 폴리아닐린, 폴리티오펜, 또는 폴리-3,4-에틸렌디옥시티오펜, 및 이들로부터 변성된 변성 전도성 고분자를 특징으로 하는 사출물용 대전방지 코팅 조성물.
14. 제12항에 있어서, 상기 자외선 경화형 올리고머가 우레탄, 에폭시, 에스터, 아크릴, 폴리부타디엔, 실리콘, 멜라민 및 덴드리머 형의 관능기를 포함하는 아크릴레이트/메타크릴레이트 올리고머 및 1관능기 이상의 아크릴레이트/메타크릴레이트 모노머를 각각 단독으로 사용하거나 또는 혼합하여 사용되는 것을 특징으로 하는 사출물용 대전방지 코팅 조성물.
15. 제 12항에 있어서, 반응억제제는 메틸 메르캅탄, 에틸 메르캅탄, 노르말 프로필 메르캅탄, 이소프로필 메르캅탄, 노르말 부틸 메르캅탄, 이소부틸 메르캅탄, 세크 부틸 메르캅탄, 터셔리 부틸 메르캅탄, 노르말 아밀 메르캅탄, 이소 아밀 메르캅탄, 노르말 헥실 메르캅탄, 도데실 메르캅탄 등의 싸이올 화합물을 단독으로 사용하거나 또는 혼합하여 사용하는 것을 특징으로 하는 사출물용 대전방지 코팅 조성물.
16. 제12항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조성물이 제1항 내지 제8항의 영구 대전방지층을 사출물에 형성하는 방법의 코팅 공정에서 사용되는 것을 특징으로 하는 사출물용 대전방지 코팅 조성물.
17. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 영구 대전방지층을 사출물에 형성하는 방법에 의해 제조된 전도성 고분자를 포함하는 영구 대전방지층을 구비한 사출물.