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KR101978334B1 - 도전성 컬러 잉크 조성물 및 이를 포함하는 컬러 대전 방지 필름 - Google Patents

도전성 컬러 잉크 조성물 및 이를 포함하는 컬러 대전 방지 필름 Download PDF

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KR101978334B1
KR101978334B1 KR1020170041826A KR20170041826A KR101978334B1 KR 101978334 B1 KR101978334 B1 KR 101978334B1 KR 1020170041826 A KR1020170041826 A KR 1020170041826A KR 20170041826 A KR20170041826 A KR 20170041826A KR 101978334 B1 KR101978334 B1 KR 101978334B1
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KR
South Korea
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ink composition
conductive
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parts
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김형열
문호준
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주식회사 나노솔루션
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Abstract

본 발명은 도전성 컬러 잉크 조성물 및 이를 포함하는 컬러 대전 방지 필름 에 관한 것이다. 본 발명의 도전성 컬러 잉크 조성물은 코팅 시, 투과도, 면저항 및 부착성이 우수한 것으로 확인되고, 상기 도전성 컬러 잉크 조성물을 포함하는 컬러 대전 방지 필름의 경우 정전압이 낮고, 내구성이 우수하므로 필름이 안정적으로 전도성을 가질 수 있음을 알 수 있고, 도전층과 컬러층을 각각 코팅하는 종래 공정에 비해 공정 수가 적어 경제성을 크게 향상시킬 수 있으므로, 전기전자, 전자레인지, 핸드폰 통신, 정밀기기 제품 및 이들의 부품 등의 대전 방지용 포장재로 유용하게 사용될 수 있다.

Description

도전성 컬러 잉크 조성물 및 이를 포함하는 컬러 대전 방지 필름{CONDUCTIVE COLOR INK COMPOSITION AND COLOR ANTISTATIC FILM INCLUDING THE SAME}
본 발명은 도전성 컬러 잉크 조성물 및 이를 포함하는 컬러 대전 방지 필름에 관한 것이다.
최근 전기전자, 전자레인지, 핸드폰 통신, 정밀기기 제품 등의 사용이 급속히 증가하고 있다. 이러한 기기들은 초정밀, 첨단화 등에 기인하여 기기의 제조과정이나 운반 및 기타 취급시 수반될 수 있는 작은 정전기(전위가 다른 물체와 접촉시 200 ns 이하의 짧은 순간에 전하이동이 발생하는 현상)에 의해서도 쉽게 파손되거나 여타한 결함 및 불량이 발생하는 민감 소자가 장착되는 경우가 많아 생산효율이나 품질이 저하되기도 하고, 자기매체의 기록을 바꾸거나 삭제하기도 한다.
이러한 문제점을 극복하기 위한 방법으로, 대전방지용 포장방법이나 그 고효율 대전용 포장재 연구, 개발이 활발히 진행되고 있다.
지금까지 개발된 종래의 대전 방지용 포장재(포장을 위한 시트, 백 등)는 다양한 종류들이 연구 개발된 바 있으나, 대부분 지나치게 많은 제조비용과 복잡한 제조공정이 요구되어 연속대량생산 체제구축이 사실상 어려울 뿐만 아니라 생산성이 떨어져 가격경쟁력이 크게 약화되었던 상당한 문제점을 가지고 있었다.
즉, 종래 대표적인 대전 방지용 시트 및 그 제조방법을 살펴보면, 포장재(필름지 또는 각종 시트지 등)의 표면 전체에 통상의 정전기 방지제를 코팅, 증착 등의 방법을 통해 얇게 도포함으로서 대전방지기능을 갖추게 되는 방식, 또는 포장재 제조 시 그 포장재 자체 재질속에 미립이자 분말의 대전방지제를 함침시켜 대전방지기능을 갖도록 하는 방식 등이 보고되고 있는데, 이러한 종래의 대전 방지수단 내지 그 방법들은 불필요하게 많은 양의 대전방지제 투입이 불가피할 뿐 아니라 작업에 소요되는 시간과 공정 및 비용이 많이 요구되는 단점 등 상당한 문제점을 수반한다.
한국공개특허공보 제2009-0026534호(2009.03.13)
종래 대전 방지에 사용되는 포장재의 문제점을 해결하고자, 도전성 컬러 잉크 조성물 및 이의 제조방법을 제공하고, 이를 이용한 컬러 대전 방지 필름을 제공하고자 하는 것이다.
1. 탄소나노튜브, 컬러 안료, 폴리비닐부티랄을 포함하는 분산제 및 유기 용매를 포함하는 도전성 컬러 안료 분산액; 가교제; 및 가교보조제를 포함하는 도전성 컬러 잉크 조성물.
2. 위 1에 있어서, 상기 분산제의 중량 평균 분자량은 20,000 내지 50,000인, 도전성 컬러 잉크 조성물.
3. 위 1에 있어서, 상기 가교제는 멜라민 수지를 포함하는, 도전성 컬러 잉크 조성물.
4. 위 1에 있어서, 상기 가교보조제는 산촉매를 포함하는, 도전성 컬러 잉크 조성물.
5. 위 1에 있어서, 상기 유기 용매는 C2 내지 C6 직쇄알코올, 이소프로필알콜, 메틸셀로솔브, 에틸셀로솔브, 부틸셀로솔브, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 프로필렌글리콜모노에틸에테르, 셀로솔브아세테이트, 메틸에틸케톤, 시클로헥사논, 아세톤, 디아세톤알콜 , 아세트산메틸, 아세트산에틸, 아세트산부틸, 자일렌, 톨루엔, 클로로포름, 염화 메틸렌, 테트라클로로에탄, N-메틸피롤리돈, N,N-디메틸포름아미드로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상인, 도전성 컬러 잉크 조성물.
6. 위 1에 있어서, 상기 도전성 컬러 안료 분산액은
분산액 총 100 중량부에 대하여, 탄소나노튜브 0.005 내지 1.0 중량부; 상기 컬러 안료 1 내지 10 중량부; 상기 분산제 1.5 내지 5 중량부; 및 상기 유기 용매 85 내지 97 중량부를 포함하는, 도전성 컬러 잉크 조성물.
7. 위 1에 있어서, 상기 도전성 컬러 잉크 조성물은
조성물 총 100 중량부에 대하여, 도전성 컬러 안료 분산액 85 내지 99 중량부; 가교제 0.3 내지 10 중량부; 및 가교보조제 0.5 내지 5 중량부를 포함하는, 도전성 컬러 잉크 조성물.
8. 기재; 및
기재; 및 상기 기재의 일면에 위 1에 기재된 도전성 컬러 잉크 조성물로 형성된 컬러 대전 방지층을 포함하는, 컬러 대전 방지 필름.
9. 위 8에 있어서, 상기 기재는 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리염화비닐, 폴리이미드, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 열가소성우레탄, 나일론, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리염화비닐, 폴리염화비페닐, 폴리비닐알콜, 폴리카보네이트, 폴리아세탈, 폴리페닐렌에테르, 폴리아미드이미드, 폴리에테르이미드, 폴리에테르에테르케톤 또는 폴리테트라플루오로에틸렌의 단일 시트, 적층 시트 또는 공압출물인, 컬러 대전 방지 필름.
10. 위 8에 있어서, 상기 기재의 두께는 20 내지 500 ㎛인, 컬러 대전 방지 필름.
11. 위 8에 있어서, 상기 컬러 대전 방지층의 두께는 0.1 내지 5 ㎛인, 컬러 대전 방지 필름.
12. 위 8에 있어서, 상기 컬러 대전 방지층은 기재의 일면에 도전성 컬러 잉크 조성물을 도포 및 경화하여 형성된, 컬러 대전 방지 필름.
13. 위 8에 있어서, 상기 기재의 배면에 대전 방지층을 더 포함하는, 컬러 대전 방지 필름.
14. 위 8에 있어서, 상기 컬러 대전 방지 필름은 면 저항이 1010 Ω/sq 이하인, 컬러 대전 방지 필름.
본 발명의 실시예들에 따른 도전성 컬러 잉크 조성물을 사용하여 투과도, 면저항 및 부착성이 우수한 컬러 대전 방지 필름이 형성될 수 있다. 상기 컬러 대전 방지 필름은 정전압이 낮고, 내구성이 우수하므로 안정적으로 전도성을 구현할 수 있다.
또한, 도전층과 컬러층을 각각 코팅하는 종래 공정에 비해 일체형 필름 구현을 통해 경제성을 크게 향상시킬 수 있다.
상기 컬러 대전 방지 필름은 예를 들면, 전기전자, 전자레인지, 핸드폰 통신, 정밀기기 제품 및 이들의 부품 등의 대전 방지용 포장재로 유용하게 사용될 수 있다.
도 1 내지 도 3은 본 발명에 따른 컬러 대전 방지 필름을 나타내는 도면이다.
이하에서, 본 발명의 여러 측면 및 다양한 구현예에 대해 더욱 구체적으로 살펴보도록 한다.
본 발명은 종래 대전 방지에 사용되는 포장재의 문제점인, 포장재(필름지 또는 각종 시트지 등)의 표면 전체에 통상의 정전기 방지제를 코팅, 증착 등의 방법을 통해 얇게 도포함으로서 대전방지기능을 갖추게 되는 방식, 또는 포장재 제조 시 그 포장재 자체 재질속에 미립이자 분말의 대전방지제를 함침시켜 대전방지기능을 갖도록 하는 방식 등이 보고되고 있는데, 이러한 종래의 대전 방지수단 내지 그 방법들은 불필요하게 많은 양의 대전방지제 투입이 불가피할 뿐 아니라 작업에 소요되는 시간과 공정 및 비용이 많이 요구되는 문제점을 해결할 수 있는, 도전성 컬러 잉크 조성물을 제공한다.
본 발명에 따른 도전성 컬러 잉크 조성물은 탄소나노튜브, 컬러 안료, 분산제 및 유기 용매를 포함하는 도전성 컬러 안료 분산액; 가교제; 및 가교보조제를 포함하는 도전성 컬러 잉크 조성물로서, 상기 도전성 컬러 잉크 조성물 건조 후, 1 μm 두께에서 면 저항이 1010 Ω/sq 이하이다.
본 발명에 따르면, 도전성 컬러 잉크 조성물을 가열 처리를 통해 용매가 증발되거나, 가교제 등에 의해 가교 반응이 진행되는 등의 건조 과정 수행 후, 1 μm 두께에서 면저항을 측정 했을 때, 1010 Ω/sq 초과인 경우에는 대전방지 효과가 떨어져, 전기전자, 전자레인지, 핸드폰 통신, 정밀기기 제품 및 이들의 부품 포장 시, 제품이나 부품에 손상을 가져올 수 있다.
따라서 본 발명의 도전성 컬러 잉크 조성물은 코팅 시, 투과도, 면저항 및 부착성이 우수한 것으로 확인되고, 상기 도전성 컬러 잉크 조성물을 포함하는 컬러 대전 방지 필름의 경우 정전압이 낮고, 내구성이 우수하므로 필름이 안정적으로 전도성을 가질 수 있음을 알 수 있고, 종래 공정에 비해 공정 수가 적어 경제성을 크게 향상시킬 수 있으므로, 전기전자, 전자레인지, 핸드폰 통신, 정밀기기 제품 등의 대전 방지용 포장재로 유용하게 사용될 수 있다.
이하에서, 본 발명에 따른 도전성 컬러 잉크 조성물을 본 발명의 여러 측면 및 다양한 구현예에 대해 더욱 구체적으로 살펴보도록 한다.
본 발명의 도전성 컬러 잉크 조성물은 도전성 컬러 안료 분산액, 가교제, 및 가교보조제를 포함한다.
도전성 컬러 안료 분산액
본 발명의 도전성 컬러 안료 분산액은 탄소나노튜브, 컬러 안료, 분산제 및 유기 용매를 포함하는 것으로서, 본 발명의 도전성 컬러 안료 분산액은 탄소나노튜브와 컬러 안료의 분산성이 우수하여, 종래 대전방지 필름이 탄소나노튜브층과 컬러층을 따로 적층됨에 따라 필름 두께가 두껍고, 내구성이 떨어지는 문제점을 해결할 수 있다.
1. 탄소나노튜브
탄소나노튜브는 전도성이 뛰어난 물질로서, 단일벽 탄소나노튜브, 이중벽 탄소나노튜브 또는 다중벽 탄소나노튜브일 수 있으며, 이들은 단독 또는 2종 이상 조합하여 사용할 수 있다.
상기 탄소나노튜브는 통상의 아크(arc) 방전법, 레이저 증착법, 플라즈마 화학기상증착법, 기상 합성법, 열분해법 등과 같은 방법으로 제조된 후 열처리된 것일 수 있다.
본 발명의 실시예들에 있어서, 상기 탄소나노튜브는 도전성 컬러 안료 분산액 총 중량에 대하여 0.005 내지 1.0 중량부로 포함된 것일 수 있다.
상기 탄소나노튜브가 도전성 컬러 안료 분산액 총 중량에 대하여 0.005 중량부 미만으로 포함되는 경우, 전기 전도도가 떨어지는 문제점이 있을 수 있고, 탄소나노튜브가 도전성 컬러 안료 분산액 총 중량에 대하여 1.0 중량부를 초과하는 범위로 첨가되는 경우에는 분산성이 떨어지고, 투과도가 떨어지는 문제점이 있을 수 있고, 이로 인해 색상의 균일성이 떨어지는 문제점이 있을 수 있다.
2. 컬러 안료
본 발명에서 사용될 수 있는 컬러 안료에는 유기 안료와 무기 안료가 포함된다.
상기 유기 안료로는 인쇄 잉크, 잉크젯 잉크 등에 사용되는 각종의 안료가 사용될 수 있으며, 구체적으로는 프탈로시안(수용성 아조 안료, 불용성 아조 안료), 프타로시아닌안료, 퀴나크리돈 안료, 이소인돌리논 안료, 이소인돌린 안료, 페리렌 안료, 페리논 안료, 디옥사진 안료, 안트라퀴논 안료, 디안트라퀴노닐 안료, 안트라피리미딘 안료, 안탄트론 (anthanthrone) 안료, 인단트론 (indanthrone) 안료, 프라반트론 안료, 피란트론 (pyranthrone) 안료 또는 디케토피로로피롤 안료 등을 들 수 있다.
상기 무기 안료로는 금속 산화물이나 금속 착염 등의 금속 화합물을 들 수 있고, 구체적으로는 철, 코발트, 알루미늄, 카드뮴, 납, 구리, 티탄, 마그네슘, 크롬, 아연, 안티몬 등의 금속의 산화물 또는 복합 금속 산화물 등을 들 수 있다.
특히, 상기 유기 안료 및 무기 안료로는 구체적으로 색지수 (The society of Dyers and Colourists 출판)에서 피그먼트로 분류되어 있는 화합물을 들 수 있고, 보다 구체적으로는 이하와 같은 색지수 (C.I.) 번호의 안료를 들 수 있지만, 반드시 이들로 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 안료 분산 조성물에 사용되는 안료로는, 당해 분야에서 일반적으로 사용되는 유기 안료 또는 무기 안료를 사용할 수 있으며, 이들은 각각 단독 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
상기 안료는, 필요에 따라 레진 처리, 산성 기 또는 염기성 기가 도입된 안료 유도체 등을 이용한 표면 처리, 고분자 화합물 등에 의한 안료 표면에의 그라프트 처리, 황산미립화법 등에 의한 미립화 처리 또는 불순물을 제거하기 위한 유기 용매나 물 등에 의한 세정 처리, 이온 교환법 등에 의한 이온성 불순물의 제거처리 등을 실시할 수도 있다.
상기 안료의 구체적인 예로는,
C.I. 피그먼트 옐로우 20, 24, 31, 53, 83, 86, 93, 94, 109, 110, 117, 125, 137, 138, 147, 148, 153, 154, 166, 173, 180 및 185;
C.I. 피그먼트 오렌지 13, 31, 36, 38, 40, 42, 43, 51, 55, 59, 61, 64, 65, 및 71;
C.I. 피그먼트 레드 9, 97, 105, 122, 123, 144, 149, 166, 168, 176, 177, 180, 192, 215, 216, 224, 242, 254, 255 및 264;
C.I. 피그먼트 바이올렛 14, 19, 23, 32, 33, 36 및 38;
C.I. 피그먼트 블루 15(15:3, 15:4, 15:6 등), 21, 28, 64 및 76;
C.I. 피그먼트 그린 10, 15, 25, 36, 47 및 58;
C.I 피그먼트 브라운 28; 등을 들 수 있다.
본 발명의 실시예들에 있어서, 상기 컬러 안료는 도전성 컬러 안료 분산액 총 중량에 대하여 1 내지 10 중량부로 포함될 수 있다.
상기 컬러 안료가 도전성 컬러 안료 분산액 총 중량에 대하여 1 중량부 미만으로 포함되는 경우, 컬러색을 구현하기 어렵고, 컬러 대전 방지 필름 적용 시, 자외선에 의해 부품에 영향을 줄 수 있는 문제점이 있을 수 있으며, 컬러 안료가 도전성 컬러 안료 분산액 총 중량에 대하여 10 중량부를 초과하는 범위로 첨가되는 경우에는 점도가 높고, 분산성이 떨어지는 문제점이 있을 수 있고, 이로 인해 전기전도도가 떨어지는 문제점이 있을 수 있다.
3. 분산제
분산제는 상기 탄소나노튜브와 컬러 안료의 분산성을 증진시키는 역할을 수행하는 성분으로서, 탄소나노튜브와 컬러 안료를 상기 분산제를 사용함으로써 효과적으로 분산시킬 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 분산제는 폴리비닐부티랄, 폴리아크릴산, 폴리비닐아세탈, 에틸셀룰로스, 및 지방족 또는 방향족 아민을 함유하는 아크릴계 블록 공중 합체, 에스테르 단위와 아민 단위를 함유하는 블록 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다.
상기 분산제 외에 일반적으로 사용되고 있는 분산제를 사용하는 경우, 탄소나노튜브나, 안료를 응집시키는 문제점이 있을 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 상기 탄소나노튜브 및 안료를 함께 분산시켜 전도성 및 컬러 특성을 균일하게 구현하기 위해 상기 분산제로서 분자량(중량 평균 분자량: Mw)이 약 1,000 내지 300,000 범위의 고분자를 사용할 수 있다. 바람직하게는 상기 분산제로서 분자량이 약 10,000 내지 100,000 범위의 고분자를 사용할 수 있다.
예를 들면, 상기 분산제의 분자량이 약 10,000미만의 경우는 경화후 필름의 내용제성(예를 들면, 내알코올성)이 저하될 수 있다. 상기 분산제의 분자량이 약 100,000을 초과하는 경우는 탄소나노튜브 및 안료에 균일한 분산 효과가 오히려 저해되어 응집 현상이 발생할 수 있다.
바람직한 일 실시예에 있어서, 분산 효과, 내알콜성, 보관 안정성을 고려하여 상기 분산제의 분자량은 바람직하게는 20,000 내지 50,000 범위로 조절될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 있어서, 상기 분산제는 폴리아크릴산(polyacrylic acid: PAA) 및/또는 폴리비닐부티랄(polyvinylbutyral: PVB)을 포함할 수 있다.
폴리아크릴산 및 폴리비닐부티랄은 분자 구조내에 카르복실 그룹 또는 히드록실 그룹과 같은 반응성 친수성기가 반복적으로 다수 포함되어 용매와의 친화력이 향상될 수 있다. 따라서, 용매 내 분산제가 균일하게 분포되어 탄소나노튜브 및 안료의 분산작용을 고르게 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 반응성 친수성기에 의해 후술하는 가교제(예를 들면, 멜라민 수지)와 추가적인 경화반응이 유도되어 필름의 부착성, 내구성이 향상될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 분산제로서 폴리비닐부티랄을 사용할 수 있다. 폴리비닐부티랄은 반응성 친수성기로서 히드록실 그룹을 포함하며, 소수성 그룹으로서 부티랄 그룹을 포함할 수 있다.
상술한 바와 같이, 상기 히드록실 그룹에 의해 용매 친화성, 가교제와의 경화반응 특성이 향상될 수 있다. 또한, 상기 부티랄 그룹과 같은 소수성 그룹에 의해 탄소나노튜브 및 안료와의 친화성이 향상되어 분산 특성이 보다 상승할 수 있다. 또한, 폴리비닐부티랄의 경우 상대적으로 유리전이온도가 낮아 필름의 코팅성, 평탄성이 향상될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 분산제는 도전성 컬러 안료 분산액 총 중량에 대하여 1 내지 10 중량부로 포함될 수 있다.
상기 분산제가 도전성 컬러 안료 분산액 총 중량에 대하여 1 중량부 미만으로 포함되는 경우, 분산성이 떨어져 탄소나노튜브의 활성도가 현저히 떨어지는 문제점이 있을 수 있고, 분산제가 도전성 컬러 안료 분산액 총 중량에 대하여 10 중량부를 초과하는 범위로 첨가되는 경우에는 조성물 내에 도막형성 과정에서 시간이 오래 걸리거나, 전도성, 투과도, 부착성이 떨어지는 문제점이 있을 수 있다.
상술한 분산성, 투과도, 부착성 등의 측면을 고려하여 상기 분산제의 함량은 바람직하게는 1.5 내지 5 중량부의 범위로 포함될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 탄소나노튜브 및 컬러안료의 총 중량 대비 상기 분산제의 중량의 비율은 약 0.5 내지 2.5의 범위일 수 있으며, 바람직하게는 약 0.6 내지 2의 범위일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 폴리아크릴산과 폴리비닐부티랄을 함께 포함하는 경우, 상기 폴리아크릴산과 폴리비닐부티랄의 함량비는 1:3 내지 1:5의 중량비로 포함될 수 있으며, 상기 범위를 벗어나는 경우에는 안정성이 떨어지는 문제점이 있을 수 있다.
4. 유기 용매
상기 유기 용매는 탄소나노튜브 및 컬러 안료를 효과적으로 분산시키기 위한 분산매로서, C2 내지 C6 직쇄알코올, 이소프로필알콜, 메틸셀로솔브, 에틸셀로솔브, 부틸셀로솔브, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 프로필렌글리콜모노에틸에테르, 셀로솔브아세테이트, 메틸에틸케톤, 시클로헥사논, 아세톤, 디아세톤알콜, 아세트산메틸, 아세트산에틸, 아세트산부틸, 자일렌, 톨루엔, 클로로포름, 염화 메틸렌, 테트라클로로에탄, N-메틸피롤리돈, N,N-디메틸포름아미드 등으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다.
바람직하게, 상기 C2 내지 C6 직쇄알코올과 메틸셀로솔브, 에틸셀로솔브, 부틸셀로솔브, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 프로필렌글리콜모노에틸에테르, 셀로솔브아세테이트, 메틸에틸케톤, 시클로헥사논, 아세톤, 디아세톤알콜 , 아세트산메틸, 아세트산에틸, 아세트산부틸, 자일렌, 톨루엔, 클로로포름, 염화 메틸렌, 테트라클로로에탄, N-메틸피롤리돈, N,N-디메틸포름아미드 등의 용매를 함께 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 C2 내지 C6 직쇄알코올은 친수성 알코올계 용매로서 전술한 분산제와 함께 상호작용으로 탄소나노튜브 및 컬러 안료의 분산 안정성을 현저히 향상시킬 수 있다.
분산매로서 직쇄가 아닌 분지쇄의 알코올을 사용하는 경우, 분산제의 분산매에 대한 용해도 및 안정성이 현저하게 저하되어 분산 안정성을 적정 범위로 유지하기 어려운 것으로 판단되나 이에 한정되어 해석되어서는 안 된다.
본 발명에 따른 C2 내지 C6의 직쇄알코올의 구체적인 예로는, 에탄올, n-프로판올, n-부탄올, n-펜탄올, n-헵탄올 등을 들 수 있으며, 바람직하게는 에탄올, n-프로판올, n-부탄올 및 n-펜탄올, n-헵탄올 중 적어도 하나를 들 수 있으며, 보다 바람직하게는 n-프로판올을 들 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 유기 용매의 함량은 특별히 한정되지는 않으나, 상기 C2 내지 C6 직쇄알코올은 40 내지 50 중량부로 포함될 수 있다.
상기 유기 용매의 함량은 상기 도전성 컬러 안료 분산액에 있어서, 잔량으로 포함될 수 있다. 예를 들면, 상기 유기 용매는 도전성 컬러 안료 분산액 총 중량에 대하여 80 내지 97 중량부로 포함될 수 있으며, 바람직하게는 85 내지 97중량부로 포함될 수 있다.
가교제
상기 가교제는 필름의 기계적 특성을 강화시킬 수 있는 것으로서, 이소부틸화 멜라민 수지, 메틸화 멜라민 수지, 노르말 부틸화 멜라민 수지 등과 같은 멜라민 수지, 벤조구아나민 수지, 우레아 수지, 우레아 멜라민 수지, 아크릴 수지, 우레탄 수지 등을 들 수 있다.
상기 가교제는 함량은 도전성 컬러 잉크 조성물 총 중량에 대하여, 0.3 내지 10 중량부로 포함될 수 있다. 상기 함량 범위로 포함되는 경우, 적정 가교도로 코팅막을 형성하여 필름의 내구성 및 코팅성이 함께 향상될 수 있다.
가교보조제
본 발명에 따른 가교보조제는 상기 가교제의 적정 가교도를 부여하기 위한 것으로서, 산 촉매제 또는 경화제일 수 있다.
산 촉매제는 멜라민 수지의 가수분해를 촉진시키며 적정 가교도를 부여하기 위한 것으로서, 그 종류는 특별히 한정되지 않으나, 예를 들면, 염산, 황산, 인산, 질산, 초산, 옥살산, p-톨루엔술폰산(PTSA) 등을 들 수 있으며, 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있으며, 사용되는 산촉매는 혼합시 수용액 형태로 포함될 수 있다.
예를 들면, 상기 산촉매는 알코올과 같은 용매에 용해되어 제공되며 이 경우 산촉매의 농도는 약 7 내지 15중량%일 수 있다. 상기 범위에서 코팅막의 내용제성(예를 들면, 내알코올성) 및 저항특성이 향상될 수 있다. 바람직하게는 상기 산촉매의 농도는 약 10 내지 15중량%일 수 있다.
또한 상기 경화제는 아크릴 수지, 우레탄 수지 등에 적정 가교도를 부여하기 위한 것으로서, 아지리딘, 카르보디이미드, 이소시아네이트 등을 들 수 있으며, 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 가교보조제의 함량은 특별히 한정되지 않으나, 도전성 컬러 잉크 조성물 총 중량에 대하여, 0.5 내지 5 중량부로 포함될 수 있다. 상기 함량 범위로 포함되는 경우, 적정 가교도로 코팅막을 형성할 수 있게 된다.
첨가제
본 발명에 따른 도전성 컬러 잉크 조성물은 전술한 조성물 외에 필요에 따라 첨가제를 더 포함할 수 있다.
상기 첨가제는 분산제, 실란 커플링제, 레벨링제, 슬립제, 계면활성제, pH 조절제, 지건제, 점도 조절제 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 이들은 단독으로 또는 2종이상 혼합되어 사용될 수 있다.
또한, 본 발명은 하기 단계를 포함하는 도전성 컬러 잉크 조성물의 제조방법을 제공한다:
탄소나노튜브 0.005 내지 1.0 중량부; 컬러 안료 1 내지 10 중량부; 분산제 1 내지 10 중량부; 및 유기 용매 80 내지 97 중량부를 포함하는 도전성 컬러 안료 분산액을 제조하는 제1 단계; 및
상기 도전성 컬러 안료 분산액 85 내지 99 중량부를 취한 후, 가교제 0.3 내지 10 중량부; 및 가교보조제 0.5 내지 5 중량부를 첨가하여 혼합하여 도전성 컬러 잉크 조성물을 제조하는 제2 단계.
상기 제1 단계의 성분들의 혼합 방법은 특별히 한정되지 않으나, 고속 교반한 후, 초음파 분산기, 고압분산기, 균질기, 밀 등을 이용하여 수행될 수 있으며, 최종 코팅액의 분산성 및 안정성을 확보할 수 있다.
구체적으로, 상기 성분들의 혼합 시, 교반 속도는 700 내지 900 rpm의 속도로 15분 내지 25분 동안 교반한 후, 고압 분산기를 사용하여 1300 내지 1700 bar의 압력으로 분산시킬 수 있다.
또한 상기 제2 단계의 성분들의 혼합 방법은 한정되지 않으나, 고속 교반기를 이용하여 500 내지 700 rpm으로 15 내지 60분 동안 교반할 수 있다.
전술한 성분을 포함하는 도전성 컬러 잉크 조성물로 코팅막 형성시 균일하고, 투과도, 면저항 및 부착성이 우수하여, 상기 도전성 컬러 잉크 조성물을 포함하는 컬러 대전 방지 필름 및 이를 이용하여 전기전자, 전자레인지, 핸드폰 통신, 정밀기기 제품 및 이들의 부품 등의 대전 방지용 포장재로 사용하기 적합하다.
또한 본 발명은 기재(101); 및 상기 기재의 일면에 전술한 도전성 컬러 잉크 조성물로 형성된 컬러 대전 방지층(102)을 포함하는, 컬러 대전 방지 필름(100, 200, 300)을 제공한다.
상기 컬러 대전 방지층의 일면 또는 배면에 접착제층(103) 및 이형 필름층(104)을 포함할 수 있고, 컬러 대전 방지층의 일면에 접착제층(103) 및 이형 필름층을 포함하는 경우 배면에 투명 전도층을 더 포함할 수 있으며, 전기전자, 전자레인지, 핸드폰 통신, 정밀기기 제품 및 이들의 부품 등의 대전 방지용 포장재로 사용 시, 상기 이형 필름층(104)을 벗겨낸 후, 상기 접착제층(103)과 상기 제품이나 부품 등에 접착하여 사용할 수 있다.
본 발명의 컬러 대전 방지 필름에 도전성 컬러 잉크 조성물을 포함함에 따라, 코팅 시, 투과도, 면저항 및 부착성이 우수하고, 정전압이 낮으므로 전기전자, 전자레인지, 핸드폰 통신, 정밀기기 제품 및 이들의 부품 등의 대전 방지용 포장재로 유용하게 사용될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 기재는 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리염화비닐, 폴리이미드, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 열가소성우레탄, 나일론, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리염화비닐, 폴리염화비페닐, 폴리비닐알콜, 폴리카보네이트, 폴리아세탈, 폴리페닐렌에테르, 폴리아미드이미드, 폴리에테르이미드, 폴리에테르에테르케톤 또는 폴리테트라플루오로에틸렌의 단일 시트, 적층 시트 또는 공압출물인 것일 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다.
상기 기재의 두께는 20 내지 500 ㎛일 수 있고, 상기 컬러 대전 방지층의 두께는 0.1 내지 5 ㎛일 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 컬러 대전 방지층은 기재의 일면에 도전성 컬러 잉크 조성물을 도포 및 경화하여 형성되는 것일 수 있다.
한편, 본 발명의 상기 컬러 대전 방지 필름은 상기 기재의 배면에 대전 방지층(105)을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 컬러 대전 방지 필름은 면 저항이 1010 Ω/sq 이하일 수 있다.
이하에서 실시예 등을 통해 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 하며, 다만 이하에 실시예 등에 의해 본 발명의 범위와 내용이 축소되거나 제한되어 해석될 수 없다. 또한, 본 발명의 범위가 반드시 비교예를 배제하는 것으로 해석되어서는 안된다. 하기의 실시예 및 비교예를 바탕으로 당해 기술 분야의 통상의 기술자에게 용이한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연하다.
실시예
아크 방전법으로 합성된 탄소나노튜브(SA100, ㈜나노솔루션)를 경사각도가 3°인 로터리 킬른 회전성 반응기를 이용하여 회전속도 5-20 rpm, 온도 420 ℃, 산화성 가스 공급 속도를 250 ㏄/분으로 설정한 후, 100분 동안 열처리하여 탄소 불순물의 함량이 15%인 탄소나노튜브-A(CNT-A)를 제조하였다. 제조된 탄소나노튜브를 사용하여 하기 표 1에 기재된 조성 및 함량(중량부)을 갖는 분산액을 제조하였다.
상기 분산액은 분산제로서 폴리아크릴산(PAA) 또는 폴리비닐부티랄(PVB)을 사용하여 하기 표 1에 기재된 조성 및 함량의 성분을 함께 고속교반기를 이용하여 800 rpm의 속도로 20분간 교반하고, 노즐의 직경이 100 ㎛인 나노셀이 장착된 고압분산기를 사용하여 1500 bar의 압력으로 분산하여 제조되었다.
구 분 CNT-A PAA PVB 기타 분산제 PB 15:3 1-PrOH PGME
제조예 1 0.05 - 1.5
(Mw: 20,000)		 - 3 47 48.45
제조예 2 0.05 - 1.5
(Mw: 50,000)		 - 3 47 48.45
제조예 3 0.05 - 1.5
(Mw: 120,000)		 - 3 47 48.45
제조예 4 0.05 - 1.5
(Mw: 10,000)		 - 3 47 48.45
제조예 5 0.05 - 1.0
(Mw: 20,000)		 - 3 47.5 48.45
제조예 6 0.05 - 5.5
(Mw: 20,000)		 - 3 47 44.45
제조예 7 0.05 1.5 - - 3 47 48.45
제조예 8 0.05 - - 1.5
(MMA)		 3 47 48.45
제조예 9 0.05 - - 1.5
(2-EHA)		 3 47 48.45
제조예 10 0.05 - - - 3 49 47.95
(1) PB 15:3 : blue pigment
(2) 1-PrOH : 1-Propanol
(3) PGME : Propylene Glycol Methyl Ether
(4) MMA: methyl(meth)acrylate (밀도: 1.02g/cm3)
(5) 2-EHA: 2-ethylhexylacrylate (밀도: 1.03g/cm3)
표 1에 기재된 분산액에 대해, 가교제로서 멜라민 수지(고형분 60%, 애경화학 AM-208-60), 산촉매로서 파라 톨루엔 술폰산(PTSA, 고형분 10%, n-프로판올 용액) 를 아래 표 2에 기재된 함량(중량부)으로 함께 고속 교반기를 이용하여 600 rpm에 20분간 교반하여 실시예들 및 비교예들에 따른 도전성 컬러 잉크 조성물을 제조하였다.
구분 분산액 가교제 산촉매
제조예 중량
실시예 1 1 94 3 3
실시예 2 2 94 3 3
실시예 3 3 94 3 3
실시예 4 4 94 3 3
실시예 5 5 94 3 3
실시예 6 6 94 3 3
비교예1 7 94 3 3
비교예 2 8 94 3 3
비교예 3 9 94 3 3
비교예 4 10 94 3 3
실험예
상기 실시예들 및 비교예에서 제조된 도전성 컬러 잉크 조성물을 PET (Toray, 75 ㎛)에 메이어바를 이용하여 Bar 코팅을 한 후, 1 μm 두께로 140℃ 1분간 건조하여 전도성 코팅막을 형성한 후, 하기 실험을 수행하였다.
(1) 면저항 평가
상기 코팅막을 면저항 측정기(ST4, SIMCO)를 이용하여 면저항을 측정하였으며, 10X.Y Ω/sq 값의 X.Y(지수)값을 하기 표 2에 나타내었다.
(2) 투과도 평가
상기 코팅막을 분광광도계를 이용하여, 550 nm에서 투과도를 측정하였으며, 코팅막을 형성하지 않은 PET기판의 투과도인 91.5 %에 대하여 하기 평가 기준에 따라 평가하여 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
(3) 부착성 평가(cross cut)
상기 코팅막을 1 mm간격으로 크로스 컷하여 100개의 격자모양의 셀을 만들고 테이프를 이용하여 밀착 후 박리 시킨 후 기재에 남아있는 셀의 숫자를 하기 표 3에 나타내었다.
(4) 보관 안정성 평가
상기 실시예들 및 및 비교예들에 따른 도전성 컬러 잉크 조성물 3ml를 n-프로판올과 프로필렌글리콜메틸에테르를 중량비 15:15로 섞인 유리 바이알 병에 적하한 후 흔들어서 침전이 관찰되는 일수를 확인하였다.
상기의 실험 결과들은 아래의 표 3에 나타낸다.
구분 면저항 투과도 부착성
(박리 후 셀 개수)		 보관 안정성
실시예 1 5.4 54 100 35일 후 침전
실시예 2 5.6 55 100 35일 후 침전
실시예 3 6.1 54 100 10일 후 침전
실시예 4 6.0 51 100 10일 후 침전
실시예 5 6.3 50 100 15일 후 침전
실시예 6 6.2 49 100 15일 후 침전
비교예 1 6.1 50 100 5일 후 침전
비교예 2 11.3 47.3 80 1일 후 침전
비교예 3 11.2 47.3 81 1일 후 침전
비교예 4 12.0 46.2 70 5시간 후 침전
상기 표 3을 참조하면, 분산제로서 PVB를 사용한 실시예들의 경우, 비교예들에 비해 면저항이 현저히 감소하였고, 투과도가 향상되었다. 또한, 코팅막의 부착성 및 조성물의 안정성 역시 현저히 향상되었다.
실시예 1 및 2에 비해 PVB의 분자량 또는 함량이 다소 감소 또는 증가한 실시예 3 내지 6의 경우, 실시예 1 및 2보다 다소 면저항이 증가하고, 투과도 및 침전 안정성이 감소하였다.
한편, 분산제로서 PAA를 사용한 비교예 1의 경우 실시예들에 비해 열등한 면저항, 투과도, 침전 안정성을 나타내었다. 또한, 아크릴레이트 단량체가 분산제(MMA 또는 2-HEA)로 사용된 비교예 2 및 3, 및 분산제가 생략된 비교예 4의 경우 면저항이 현저히 증가하면서, 부착성, 침전 안정성 역시 급격히 악화되었다.
상술한 결과를 통해, 본 발명의 실시예들에 따른 도전성 컬러 잉크 조성물의 경우, 투과도, 표면비저항, 부착성 및 보관 안정성이 우수한 것으로 확인되므로, 본 발명에 따른 도전성 컬러 잉크 조성물을 컬러 대전 방지 필름에 적용하게 되면, 낮은 정전압을 가지므로 내구성이 우수하여 필름이 안정적으로 전도성을 가질 수 있음을 알 수 있고, 종래 공정에 비해 공정 수가 적어 경제성이 크게 향상될 수 있다.
100, 200, 300: 컬러 대전 방지 필름
101: 기재 102: 컬러 대전 방지층
103: 접착제층 104: 이형필름층
105: 대전 방지층

Claims (14)

  1. 탄소나노튜브, 컬러 안료, 폴리비닐부티랄로 이루어진 분산제 및 유기 용매를 포함하는 도전성 컬러 안료 분산액;
    가교제; 및
    가교보조제를 포함하는 도전성 컬러 잉크 조성물.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 분산제의 중량 평균 분자량은 20,000 내지 50,000인, 도전성 컬러 잉크 조성물.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 가교제는 멜라민 수지를 포함하는, 도전성 컬러 잉크 조성물.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 가교보조제는 산촉매를 포함하는, 도전성 컬러 잉크 조성물.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 유기 용매는 C2 내지 C6 직쇄알코올, 이소프로필알콜, 메틸셀로솔브, 에틸셀로솔브, 부틸셀로솔브, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 프로필렌글리콜모노에틸에테르, 셀로솔브아세테이트, 메틸에틸케톤, 시클로헥사논, 아세톤, 디아세톤알콜 , 아세트산메틸, 아세트산에틸, 아세트산부틸, 자일렌, 톨루엔, 클로로포름, 염화 메틸렌, 테트라클로로에탄, N-메틸피롤리돈, N,N-디메틸포름아미드로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상인, 도전성 컬러 잉크 조성물.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 도전성 컬러 안료 분산액은
    분산액 총 100 중량부에 대하여, 탄소나노튜브 0.005 내지 1.0 중량부; 상기 컬러 안료 1 내지 10 중량부; 상기 분산제 1.5 내지 5 중량부; 및 상기 유기 용매 85 내지 97 중량부를 포함하는, 도전성 컬러 잉크 조성물.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 도전성 컬러 잉크 조성물은
    조성물 총 100 중량부에 대하여, 상기 도전성 컬러 안료 분산액 85 내지 99 중량부; 상기 가교제 0.3 내지 10 중량부; 및 상기 가교보조제 0.5 내지 5 중량부를 포함하는, 도전성 컬러 잉크 조성물.
  8. 기재; 및
    상기 기재의 일면에 청구항 1의 도전성 컬러 잉크 조성물로 형성된 컬러 대전 방지층을 포함하는, 컬러 대전 방지 필름.
  9. 청구항 8에 있어서, 상기 기재는 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리염화비닐, 폴리이미드, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 열가소성우레탄, 나일론, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리염화비닐, 폴리염화비페닐, 폴리비닐알콜, 폴리카보네이트, 폴리아세탈, 폴리페닐렌에테르, 폴리아미드이미드, 폴리에테르이미드, 폴리에테르에테르케톤 또는 폴리테트라플루오로에틸렌의 단일 시트, 적층 시트 또는 공압출물인, 컬러 대전 방지 필름.
  10. 청구항 8에 있어서, 상기 기재의 두께는 20 내지 500 ㎛인, 컬러 대전 방지 필름.
  11. 청구항 8에 있어서, 상기 컬러 대전 방지층의 두께는 0.1 내지 5 ㎛인, 컬러 대전 방지 필름.
  12. 청구항 8에 있어서, 상기 컬러 대전 방지층은 기재의 일면에 도전성 컬러 잉크 조성물을 도포 및 경화하여 형성된, 컬러 대전 방지 필름.
  13. 청구항 8에 있어서, 상기 기재의 배면에 대전 방지층을 더 포함하는, 컬러 대전 방지 필름.
  14. 청구항 8에 있어서, 상기 컬러 대전 방지 필름은 면 저항이 1010 Ω/sq 이하인, 컬러 대전 방지 필름.
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