KR100368592B1 - 전기영동액 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 전기영동액 제조방법에 관한 것으로, 용질들의 응집을 방지하도록 하는 분산액에 상기 용질을 혼합시켜 혼합단계, 혼합단계에서 혼합된 용질을 분산기로 통과시켜서 분산시키는 분산단계, 분산단계를 거친 용질을 용매와 희석시키는 희석단계로 되고, 용질은 흑연 또는 카본나노튜브 중의 하나를 선택적으로 포함할 수 있고, 또는 흑연과 카본나노튜브를 함께 포함할 수 있다. 그리고 상기 분산액은 글리세롤을 포함하는 것으로, 이러한 발명에 따른 전기영동액 제조방법은 전기영동액에 포함되는 용질의 응집을 방지하기 위하여 분산액에 용질을 미리 적셔주는 분산공정이 포함되어 있기 때문에 용매에 희석된 용질들이 서로 응집하게 되는 것이 방지되어 막을 형성하는 전착공정시 막의 전착부분에 용질들이 균일하고 안정되게 전착되도록 하는 효과가 있다.

Description

전기영동액 제조방법{A manufacturing process for a electrophoresis liquid}

본 발명은 전기영동액 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 용매 속에 부유하는 용질 입자들이 서로 응집되는 것을 방지할 수 있도록 한 전기영동액 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 전기영동법(electrophoresis)은 용매 중에 부유하고 있는 미립자 상태의 용질을 음극 또는 양극으로 대전하여 이들 대전된 용질이 서로 반대되는 전극으로 운반되도록 하는 것을 말하며 주로 의료용이나 전자부품의 막을 제조하는데 사용되는 방법이다.

이러한 전기영동법에 사용되는 종래의 전기영동액의 제조는 기판에 막을 형성하는 흑연 등으로 된 용질을 직접 용매에 혼합함으로써 이루어진다.

그리고 이와 같이 제조된 전기영동액을 사용하여 전자부품에 막을 형성할 때에는 전자기판을 전기영동액에 함침한 후 이 전자기판의 막 형성부위에 전극을 가하게 되면 극성화 된 용질은 기판의 극성으로 이동하여 기판 위에 전착(electrodeposition)되게 된다.

그런데 종래 전기영동액에 희석된 흑연 등의 용질은 입자가 곱고 가벼우며 응집이 잘 일어나는 특성을 가지고 있기 때문에 분산성이 나쁘다. 따라서 용매에 이러한 용질이 혼합되면 용질 입자가 균일하게 분산되지 않고 일부가 응집되게 되고, 이러한 응집된 상태로 전착이 수행되면 직경이 커진 용질 입자들이 제대로 막 형성부분에 균일하게 전착되지 않는 문제점이 발생하게 된다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 용매에 혼합되는 용질인 페이스트 입자를 용매에 혼합하기 전에 미리 비이클(vehicle, 이하 "분산액"이라고 한다.)에 혼합하여 용질 입자들이 서로 응집되는 것을 방지할 수 있도록 한 전기영동액 제조방법을 제공하기 위한 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 전기영동액 제조공정을 도시한 블록 공정도이다.

**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**

S10...혼합단계

S20...분산단계

S30...희석단계

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 전기영동액 제조방법은 용질들의 응집을 방지하도록 하는 분산액에 상기 용질을 혼합시켜 혼합단계, 상기 혼합단계에서 혼합된 상기 용질을 분산기로 통과시켜서 분산시키는 분산단계, 상기 분산단계를 거친 상기 용질을 용매와 희석시키는 희석단계로 구성된다.

그리고 상기 용질은 상기 용매와의 혼합된 상태에서 0.1 - 50%의 질량비로 마련되고, 또한 상기 용질은 흑연 또는 카본나노튜브 중의 하나를 선택적으로 포함할 수 있고, 또는 상기 흑연과 상기 카본나노튜브를 함께 포함할 수 있다.

또한, 상기 분산액은 글리세롤을 포함할 수 있다.

한편, 상기 분산액은 바람직하게 수지를 0.1 - 50% 질량비로 포함할 수 있고, 상기 수지는 에틸 셀룰로오스, 니트로 셀룰로오스, 아크릴 중의 하나가 선택적으로 포함된 것을 특징으로 한다.

이하에서는 본 발명에 따른 하나의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 전기영동액은 용매와 이 용매 내부에 희석된 용질로 이루어지며, 용질은 용매와의 혼합 전에 분산액에 의하여 분산된 상태이다.

이러한 본 발명의 전기영동액의 제조방법은 도 1에 도시된 바와 같이 혼합단계(S10), 분산단계(S20) 그리고 희석단계(S30)로 구현된다.

먼저 혼합단계(S10)는 분산액에 흑연(graphite) 또는 카본 나노튜브(carbon nanotube)가 별도로 포함되거나 함께 포함된 용질과 페이스트 제조에 통상적으로 사용되는 분산액을 혼합시켜 용질에 분산액이 적셔지도록 하는 단계이다.

이때의 용질은 미리 페이스트화된 것으로써, 이 페이스트화 된 용질 중의 흑연 또는 카본 나노튜브의 분말 질량비는 혼합액에서 0.1% - 50%의 비율로 포함되는 것이 바람직하다. 이는 용질로 사용되는 흑연 또는 카본나노튜브 등은 전계방출소자(FED)의 전자방출원이므로 용질의 양이 많으면 전자방출팁이 많이 생성되지만, 용질의 양이 너무 많으면 전기영동의 프로세스를 진행하기 어렵기 때문이다.

그리고 분산액에는 수지 또는 글리세롤이 포함되어 있는데, 분산액에서 이들의 질량비는 대략 0.1%- 50%로 구현되는 것이 바람직하며, 수지로는 에틸 셀룰로오스, 니트로 셀룰로오스 또는 아크릴이 사용된다. 이때, 글리세롤 또는 수지의 양이 많으면 많을수록 용질과의 접착력이 좋아 응집을 방지할 수 있는 능력이 뛰어나지만, 너무 많으면 용질이 점도가 높아져서 용질의 이동이 어렵기 때문이다.

다음으로 이러한 혼합단계(S10)를 거친 후 분산단계(S20)를 거치게 된다.

이 분산단계(S20)는 용질과 분산액이 서로 혼합된 상태에서 이들을 통상적인 3-roll mill 등으로 된 분산기를 통과시킴으로서 분산시키는 단계이다. 이때의 분산된 용질은 통상적인 페이스트와 비슷한 점도와 물성을 가진다.

계속해서 분산단계(S20)를 거치게 되면 이소프로필 알코올 또는 물과 같은 용매와 희석되는 희석단계(S30)를 거치는데. 이 희석단계(S30)는 페이스트화 된 용질과 그 외의 다른 첨가물들이 용매에 첨가된 후 희석됨으로써 전기영동액의 제조가 이루어지는 것이다.

이상과 같은 방법으로 제조된 본 발명의 전기영동액은 별도의 분산액으로 용질을 미리 적셔주는 공정이 포함되어 있으므로 용질이 용매에 혼합되었을 때 종래의 직접 혼합보다 그 분산성이 향상되게 된다.

즉, 용질과 분산액을 혼합하여 페이스트화 하면 분말화된 용질의 표면에 분산 물질이 용질을 둘러싸고 있기 때문에 용질이 용매에 포함되었을 때 용질들이 서로 응집되는 것을 방지하게 된다.

따라서 본 발명과 같은 상태의 용질이 포함된 전기영동액으로 막부품을 만드는 전착공정에 사용하게 되면 막의 전착부분에 최초 페이스트화 된 상태의 균일한 입자크기를 가진 용질이 전착되게 되어 막의 전착이 보다 균일하고 안정되게 이루어지게 된다.

이러한 본 발명에 따른 전기영동액 제조방법은 전기영동액을 구성하는 용질을 미리 분산물질에 적신 후 용매에 용질을 희석시켜서 용질들의 응집이 일어나는 것을 방지하기 위한 것이다.

그러므로 다른 상태와 공정으로 전기영동액을 제조하는 다른 실시예가 제공될 수 있는데. 이 다른 실시예가 기본적으로 용질들의 응집을 방지하기 위한 분산공정을 포함하고 있다면 이들은 모두 본 발명의 기술적 범주에 포함된다고 보아야 한다.

이상과 같은 본 발명에 따른 전기영동액 제조방법은 전기영동액에 포함되는 용질의 응집을 방지하기 위하여 분산액에 용질을 미리 적셔주는 분산공정이 포함되어 있기 때문에 용매와 희석된 용질들이 서로 응집하게 되는 것이 방지되어 막을 형성하는 전착공정시 막의 전착부분에 용질들이 균일하고 안정되게 전착되도록 하는 효과가 있다.

Claims (6)

1. 흑연 또는 카본나보튜브를 포함하는 용질들의 응집을 방지하도록 하는 분산액에 상기 용질을 혼합시키는 혼합단계,

   상기 혼합단계에서 혼합된 상기 용질을 분산기로 통과시켜서 분산시키는 분산단계,

   상기 분산단계를 거친 상기 용질을 이소프로필 알코올 또는 물 등의 용매와 희석시키는 희석단계로 된 것을 특징으로 하는 전기영동액 제조방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 용질은 상기 용매와 0.1 - 50%의 질량비로 혼합된 것을 특징으로 하는 전기영동액 제조방법.
3. 삭제
4. 제 1항에 있어서, 상기 분산액은 글리세롤을 0.1 - 50%의 질량비로 포함하는 것을 특징으로 하는 전기영동액 제조방법.
5. 제 1항에 있어서, 상기 분산액은 수지를 0.1 - 50% 질량비로 포함한 것을 특징으로 하는 전기영동액 제조방법.
6. 제 5항에 있어서, 상기 수지는 에틸 셀룰로오스, 니트로 셀룰로오스, 아크릴 중의 하나가 선택적으로 포함된 것을 특징으로 하는 전기영동액 제조방법.