KR101131638B1 - 세라믹계 탄소나노복합분말을 이용한 코팅 방법 - Google Patents

세라믹계 탄소나노복합분말을 이용한 코팅 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101131638B1
KR101131638B1 KR1020100043540A KR20100043540A KR101131638B1 KR 101131638 B1 KR101131638 B1 KR 101131638B1 KR 1020100043540 A KR1020100043540 A KR 1020100043540A KR 20100043540 A KR20100043540 A KR 20100043540A KR 101131638 B1 KR101131638 B1 KR 101131638B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
carbon
coating
carbon nano
nanocomposite powder
powder
Prior art date
Application number
KR1020100043540A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20110124006A (ko
Inventor
이대열
정성실
최규식
문제세
Original Assignee
주식회사 어플라이드카본나노
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 어플라이드카본나노 filed Critical 주식회사 어플라이드카본나노
Priority to KR1020100043540A priority Critical patent/KR101131638B1/ko
Publication of KR20110124006A publication Critical patent/KR20110124006A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101131638B1 publication Critical patent/KR101131638B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D3/00—Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials
    • B05D3/12—Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials by mechanical means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
    • B22F9/02—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes
    • B22F9/04—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from solid material, e.g. by crushing, grinding or milling

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Paints Or Removers (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Abstract

본 발명은, 세라믹 입자와 탄소나노소재를 혼합하여 세라믹계 탄소나노복합분말을 준비하는 단계; 모재의 표면에 상기 탄소나노복합분말을 접촉시키는 단계; 상기 탄소나노복합분말에 충격에너지를 인가하여 코팅하는 단계; 및 상기 모재의 표면으로부터 잔여 탄소나노복합분말을 제거하는 단계를 포함하여 구성되되, 상기 탄소나노복합분말에 충격에너지를 인가함으로써, 상기 세라믹 입자가 모재에 홈을 형성하고, 세라믹 입자의 운동에너지를 이용하여 탄소나노소재가 상기 홈을 중심으로 압착되는 것을 특징으로 하는, 탄소나노복합분말을 이용한 코팅 방법에 대해 개시한다. 상기 방법은, 탄소나노복합분말에 기계적 충격에너지를 인가하는 방식으로 코팅 공정을 대폭 간소화시켜 제조비용을 절감시킬 수 있으며, 코팅 제품에 일반적으로 요구되는 투명성, 접착성, 전기전도성을 종래 방식 대비 동등 수준 이상으로 구현할 수 있고, 또한 피코팅제인 탄소나노소재에 대한 제한 없이 범용적으로 이용될 수 있다.
도 3

Description

세라믹계 탄소나노복합분말을 이용한 코팅 방법{COATING METHOD OF CARBON NANO MATERIAL USING CERAMIC MATRIX COMPOSITES CONTAING CARBON NANO MATERIALS}
본 발명은 탄소나노소재를 모재에 코팅하는 방법에 관한 것으로, 특히 건식으로 코팅하는 방법에 관한 것이다.
일반적으로 탄소나노소재라 함은 한 개의 탄소원자가 인접한 이웃 탄소원자와 결합하여 육각형의 벌집구조를 갖는 흑연재질로서 나노 크기를 갖는 소재를 말g하며, 이러한 탄소나노소재가 갖는 우수한 전기적, 기계적, 열적 특성을 활용하는 연구가 활발하다.
전자재료로 사용되는 정전기방지용 고분자 물품에 있어서는 투명성과 함께 전기전도성이 요구되는데, 이를 위하여 투명한 전도성 소재를 첨가하여 물품의 형태로 함께 사출하거나 물품을 먼저 성형한 후 그 표면에 전도성 잉크로 투명하게 코팅하는 방법이 종래 일반적으로 이용되고 있으나, 양자 모두 투명도와 전기 전도성을 동시에 충족시키기에 한계가 있고, 제조비용이 고가인 문제가 있다.
특히, 이러한 제작방식과 관련하여 전도성 소재로서 인듐틴산화물(Indium-Tin Oxide, ITO), 안티몬틴산화물(Antimon-Tin Oxide, ATO) 입자 등을 이용한 코팅 방식의 경우, 코팅 공정이 복잡하고 코팅면에서 미세한 크랙이 발생하는 문제가 있고 코팅면이 휘어지는 경우 입자간 간격이 벌어져서 전도성이 떨어지는 문제가 있어 관련업계에서 새로운 코팅 방법에 대한 기술이 요구되고 있는데, 이러한 문제를 해결할 수 있는 탄소나노소재를 이용한 코팅 방법이 그 대안으로 제시되고 있다.
종래 탄소나노소재를 이용한 코팅 방법으로는 탄소나노소재가 분산된 잉크를 스프레이, 스크린프린팅, 그라비아 인쇄 등의 습식 방법으로 코팅하는 것이 일반적이다. 이러한 습식 코팅에 대한 예로서, “도전성 잉크 및 도전성 기판”에 관한 대한민국 특허 제10-0599053호, “스프레이 코팅을 이용한 탄소나노튜브 투명도전막 및 그 제조방법”에 관한 대한민국 특허 제10-0895521호, “탄소나노튜브 또는 탄소나노화이버를 이용한 전자파차폐 및 흡수재의 제조방법 및 상기 방법으로 제조된 전자파차폐 및 흡수재”에 관한 대한민국 공개특허 제10-2002-0005325호에 개시되어 있다. 그러나 이러한 습식 코팅 방법의 경우, 모재에 잉크를 분사 또는 프린트하여 코팅한 후 이를 소성, 건조 등의 방법으로 정착시켜 코팅 제품을 얻기 때문에, 공정이 복잡하고 각 공정에서 발생하는 다양한 관리 요인들로 인해 비용이 높아지고 수율이 낮아지는 문제가 있다.
한편, 이러한 탄소나노소재의 습식 코팅에서의 문제점을 개선한 건식 코팅방법에 관한 예가 “탄소나노튜브 코팅장치 및 그 방법”에 관한 대한민국 공개특허 제10-2009-0031248호에 개시되어 있다. 공개특허 제10-2009-0031248호에 따르면, 열화학기상증착법을 통해 얻어지는 탄소나노튜브 함유 가스를 모재에 직접 적용하여 탄소나노튜브 코팅 제품을 얻음으로써 습식 코팅에 비해 공정을 간소화 함과 동시에 분산성과 탄소나노튜브의 길이 유지를 통한 전기적 특성을 개선할 수 있는 것으로 개시되어 있다. 그러나 이러한 방법에서는 제조공정상 온도가 높아 모재가 저융점의 고분자 수지로 이루어진 제품에는 적용하기 어려운 문제가 있고, 코팅 과정에서 형성되는 탄소나노소재의 종류가 탄소나노튜브나 탄소나노섬유 등으로 제한되는 문제가 있다.
본 발명의 목적은, 탄소나노소재를 이용한 코팅 제품에서 일반적으로 요구되는 투명성, 접착성, 전기전도성 등을 충분히 확보하면서, 종래 습식 코팅 방법과 대비하여 공정이 간소화되고 제조비용이 절감될 수 있고, 또한 다양한 종류의 탄소나노소재 코팅에 범용적으로 적용될 수 있는 새로운 건식 코팅 방법을 제공하는 것이다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 요지는 다음과 같다.
(1) 세라믹 입자와 탄소나노소재를 혼합하여 세라믹계 탄소나노복합분말을 준비하는 단계; 모재의 표면에 상기 탄소나노복합분말을 접촉시키는 단계; 상기 탄소나노복합분말에 충격에너지를 인가하여 코팅하는 단계; 및 상기 모재의 표면으로부터 잔여 탄소나노복합분말을 제거하는 단계를 포함하여 구성되며, 상기 탄소나노복합분말에 충격에너지를 인가함으로써, 상기 세라믹 입자가 모재에 홈을 형성하고, 세라믹 입자의 운동에너지를 이용하여 탄소나노소재가 상기 홈을 중심으로 압착되는 것을 특징으로 하는, 탄소나노복합분말을 이용한 코팅 방법.
(2) 상기 세라믹 입자는 지르코니아, 알루미나, 실리카, 타이타니아로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들의 조합인 것을 특징으로 하는, 상기 (1)에 따른 탄소나노복합분말을 이용한 코팅 방법.
(3) 상기 세라믹 입자의 입자 크기는 10 nm ~ 1 mm 범위인 것을 특징으로 하는, 상기 (1)에 따른 탄소나노복합분말을 이용한 코팅 방법.
(4) 상기 탄소나노소재는 탄소나노튜브, 탄소나노섬유, 풀러렌, 탄소나노혼, 나노카본블랙으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들의 조합인 것을 특징으로 하는, 상기 (1)에 따른 탄소나노복합분말을 이용한 코팅 방법.
(5) 상기 모재는 고분자 수지로 이루어진 것을 특징으로 하는, 상기 (1)에 따른 탄소나노복합분말을 이용한 코팅 방법.
(6) 상기 탄소나노복합분말에서 탄소나노소재의 함량은 중량비로 0.1~50w%인 것을 특징으로 하는, 상기 (1)에 따른 탄소나노복합분말을 이용한 코팅 방법.
(7) 상기 탄소나노복합분말에 충격에너지를 인가하는 단계는, 체분리기, 롤 밀링, 볼 밀링, 어트리션 밀링, 유성볼 밀링, 제트 밀링, 스쿠루 혼합 밀링으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들의 조합에 따른 기계적 밀링으로 수행되는 것을 특징으로 하는, 상기 (1)에 따른 탄소나노복합분말을 이용한 코팅 방법.
(8) 상기 기계적 밀링은 10~500 rpm의 회전속도에서 1 시간 이내에서 수행되는 것을 특징으로 하는, 상기 (7)에 따른 탄소나노복합분말을 이용한 코팅 방법.
(9) 제 1 항에 있어서, 잔여 탄소나노복합분말을 제거한 후, 내지문성 수지 코팅, 색상 구현을 위한 도료 코팅, 표면의 평활도를 위한 유리막 코팅으로부터 선택되는 어느 하나의 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 탄소나노복합분말을 이용한 코팅방법.
이상의 본 발명에 따른 탄소나노복합분말을 이용한 코팅 방법의 경우, 복합분말에 기계적 충격에너지를 인가하는 방식으로 코팅 공정을 대폭 간소화시켜 제조비용을 절감시킬 수 있으며, 코팅 제품에 일반적으로 요구되는 투명성, 접착성, 전기전도성을 종래 방식 대비 동등 수준 이상으로 구현할 수 있다.
또한 상기 방법은, 기계적 건식 코팅방법을 이용함으로써 피코팅제인 탄소나노소재에 대한 제한 없이 범용적으로 이용될 수 있다.
또한 상기 방법은, 탄소나노복합분말의 특성과 기계적 충격에너지의 인가조건을 변경시킴으로써 다양한 특성의 코팅 제품을 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 탄소나노복합분말을 이용한 코팅 방법의 플로우차트.
도 2는 본 발명에 따른 탄소나노복합분말의 형성과정에 대한 모식도.
도 3은 본 발명에 따른 탄소나노복합분말이 모재에 적용되어 코팅하는 과정에 대한 모식도.
도 4는 탄소나노소재가 모재에 코팅되기 전후의 SEM 이미지 사진.
도 5는 탄소나노소재가 모재에 코팅된 후 성분분석 내용을 나타낸 사진.
도 6은 탄소나노소재가 모재에 코팅된 후 표면저항과 투과율을 나타낸 사진.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명한다. 도면에서 탄소나노소재, 세라믹 입자 및 모재 표면에 대한 가공의 정도는 설명의 편의상 과장되어 표현되었다. 또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명에 따른 탄소나노복합분말을 이용한 코팅 방법의 플로우차트, 도 2는 본 발명에 따른 탄소나노복합분말의 형성과정에 대한 모식도, 도 3은 본 발명에 따른 탄소나노복합분말이 모재에 적용되어 코팅하는 과정에 대한 모식도이다.
먼저, 세라믹 입자와 탄소나노소재를 혼합하여 세라믹계 탄소나노복합분말을 준비한다(S10). 이러한 세라믹계 탄소나노복합분말은 예컨대, 본 출원의 발명자가 먼저 출원한 PCT/KR2006/001120에 개시된 방법에 따라 제조될 수 있으며, 동 국제출원에 개시된 내용은 일체로서 본 출원 발명의 내용을 구성한다. 동 특허에 따른 탄소나노복합분말의 제조방법에 따르면, 기계적 충격에너지를 가할 수 있는 밀링장치에 볼, 탄소나노소재, 세라믹 입자를 함께 장입한 후 회전시키게 되면 볼의 충격에너지에 의하여 탄소나노소재가 세라믹 입자 표면에 조금씩 삽입되면서 분산되는데, 이 때 가해지는 에너지의 총량을 제어하면 탄소나노소재를 원하는 깊이만큼 세라믹 입자 내부로 삽입분산시킬 수 있다. 도 2를 참조할 때, 이러한 방식으로 제조된 탄소나노복합분말(103)은 세라믹 입자(102) 주위로 탄소나노소재(101)가 균일하게 삽입 부착되어 있는 형태를 갖게 된다.
상기 세라믹 입자(102)는 탄소나노소재(101)를 코팅하는 과정에서 모재((104; 도 3 참조)의 표면에 홈(105; 도 3 참조)을 내는 역할을 수행한다. 세라믹 입자의 경도는 홈을 내는데 필요한 경도를 가져야 하며, 상기 세라믹 입자의 종류로는 지르코니아, 알루미나, 실리카, 타이타니아가 유리하게 이용될 수 있다.
세라믹 입자(102)의 크기는 모재 표면에 형성되는 홈의 크기가 미세할수록 모재의 투명도와 탄소나노소재의 부착력이 양호해진다는 점을 고려하면 세라믹 입자의 직경을 10 nm ~ 1 mm 이하로 제어되는 것이 바람직하다. 이때 입자의 직경이 10 nm 이하가 되면 세라믹 입자에 탄소나노소재를 삽입분산시키는 복합분말의 제조가 곤란해지며 1 mm 이상이 되면 모재의 표면에 조장되는 흠의 크기가 커서 탄소나노소재의 흡착이 곤란하며 투명도 또한 낮아지게 된다.
한편 실시예에서, 상기 세라믹 입자(102)의 형상은 설명의 편의상 구형으로 도시하였으나, 특별히 제한되는 것은 아니다.
상기 탄소나노소재(101)는 세라믹 입자(102)에 의해 모재(104)의 표면에 형성된 홈(105)에 피착하여 코팅되는 물질이다. 본 발명에서 활용될 수 있는 탄소나노소재(010)의 종류는 특별히 제한되지 않으나, 나노소재의 물성 및 코팅 제품의 용도에 따라 선택될 수 있으며, 바람직하게는 탄소나노튜브, 탄소나노섬유, 플러렌, 탄소나노혼, 나노카본블랙 등의 탄소나노소재로 이루어진 군으로부터 하나 이상 선택될 수 있다.
이러한 탄소나노소재 중 탄소나노튜브는 직경에 대한 길이의 비가 10~10,000 정도의 내부가 비어 있는 긴 원통형의 구조이고, 탄소나노섬유는 탄소나노튜브에 비해 직경이 10배 이상 크며 내부가 충진되어 있는 섬유상 구조를 가지며, 플러렌은 장축과 단축의 비가 거의 1인 구형의 구조를 갖는다. 탄소나노혼은 고깔 모양의 그라핀이 적층되어 있는 형상이고, 비표면적이 넓은 입자상의 나노카본블랙은 장축과 단축의 비인 1 ~ 수십 정도이며 주로 이종의 물질을 흡착하는 담체 및 전도성 첨가제로 사용된다. 본 발명에 있어서 입자상 및 선형상의 탄소나노소재 모두 적용 가능하나 모재의 표면에 압착 및 고정시킨다는 측면에서는 선형상의 탄소나노튜브 및 탄소나노섬유가 특히 유리하게 적용될 수 있다.
상기 모재(104)는 특별히 제한되지 않으며, 후술하는 바와 같이 코팅과정에서 탄소나노복합분말에 인가되는 기계적 에너지에 손상되지 않을 정도의 강성을 가지며, 또한 세라믹 입자에 의한 홈 가공이 가능하고, 탄소나노소재의 압착이 가능한 모재이면 본 발명에 따른 코팅 방법이 적용될 수 있다. 예컨대, 이러한 조건을 만족시킬 수 있는 고분자 수지로 이루어진 제품에 대해 특히 본 발명이 유리하게 적용될 수 있으며, 금속이나 유리와 같은 고강도 또는 취성 재료에 대해서는 코팅 효과가 상대적으로 떨어지나 적용이 불가능한 것은 아니다.
상기 탄소나노복합분말에서 탄소나노소재의 함량은 중량비로 0.1~50w%인 것이 바람직한데, 그 이유는 탄소나노소재의 함량이 0.1 wt% 미만이면 전도성을 구현해야 할 탄소나노소재의 절대 함량이 부족하므로 목표로 하는 전도성이 나오지 않게 된다. 또한 탄소나노소재의 함량이 50 wt%를 초과하게 되면 투명도가 나쁘게 되며 접착력 또한 저하되어 제품화가 곤란하다.
다음으로, 모재의 표면에 상기 탄소나노복합분말을 접촉시키는 단계를 수행한다(S20). 구체적으로는, 용기와 같은 형상의 모재의 내부를 코팅할 경우에는 탄소나노복합분말을 모재의 내부에 장입하는 방식으로 하고, 모재의 외부를 코팅할 경우에는 모재와 탄소나노복합분말을 후술하는 기계적 에너지를 인가할 장치에 구비되는 소정의 용기내에 함께 장입하는 방식으로 수행될 수 있으나, 특별히 제한되는 것은 아니다.
계속하여, 상기 탄소나노복합분말에 기계적 충격에너지를 인가하는 단계를 수행한다(S30). 도 3을 참조할 때, 탄소나노복합분말(103)에 기계적 충격에너지를 인가하는 경우, 모재(104)의 표면에는 세라믹 입자(102)에 의해 나노미터 내지 마이크로미터 단위의 미세한 홈(105)으로 이루어진 표면 조도가 형성된다. 형성된 홈 사이로는, 세라믹 입자(102)의 운동에너지를 이용하여 세라믹 입자(102) 표면의 탄소나노소재(101)가 홈(105) 내부를 중심으로 압착됨으로써 코팅과정이 수행된다.
탄소나노복합분말(103)에 기계적 충격에너지를 인가하는 방식은 수동으로 수행할 수도 있으나, 밀링 장치와 같은 기계적 장치를 이용할 수 있다. 이러한 기계적 밀링 장치는 코팅 제품의 형태나 코팅되는 부분에 따라 적절히 선택될 수 있으며, 체분리기, 롤 밀링, 볼 밀링, 어트리션밀링, 유성볼 밀링, 제트 밀링, 스쿠루 혼합 밀링 등으로부터 선택되는 어느 하나일 수 있다.
예컨대, 롤 밀링 장치는 모재가 용기 형상이고 용기 내부를 코팅할 때, 그 내부에 탄소나노복합분말을 장입한 상태에서 회전에너지를 인가하는 방식으로 기계적 충격에너지를 탄소나노복합분말에 전달하는 경우에 유용하게 적용될 수 있다. 기타 볼을 사용하는 밀링장치인 볼밀링, 어트리션 밀링, 유성볼 밀링을 이용하는 경우에는 모재의 외부표면에 코팅할 때, 밀링장치 내부에 코팅할 모재와 탄소나노 복합분말을 함께 장입하여 회전에너지를 가하게 되면 탄소나노 복합분말이 모재의 표면에 기계적 충격에 의한 미세한 흠을 만들게 되고 여기에 탄소나노소재가 압착하게 된다.
밀링장치를 이용하여 기계적 충격에너지를 인가시 밀링장치에서의 회전속도 및 시간은 모재 표면에 형성되는 미세함 홈의 크기와 탄소나노소재의 코팅량에 직접적으로 영향을 미칠 수 있고, 이 경우 10 ~ 500 rpm의 회전속도에서 1 시간 이내에서 수행되는 것이 바람직하다.
다음으로, 상기 모재(104)의 표면으로부터 잔여 탄소나노복합분말(104)를 제거함으로써(S40), 코팅 과정을 완료한다. 이 경우, 잔여 탄소나노복합분말의 제거는 수세 후 건조하는 방식이거나 고압의 가스로 블로잉하는 방식으로 수행될 수 있다.
마지막으로, 모재의 표면에 대해서는 필요에 따라 후처리 공정(S50)이 수반될 수 있으며, 예컨대 표면 보호를 위한 내지문성 수지 코팅, 색상 구현을 위한 도료 코팅, 표면의 평활도를 위한 유리막 코팅 등을 수행 할 수 있다.
<실시예 및 평가예>
아래의 표 1에서, 모재의 종류, 세라믹 입자의 종류, 탄소나노소재의 종류 및 밀링조건을 변경하면서 코팅과정을 수행하고, 코팅 후 표면저항, 투과율 및 접착성에 대한 평가 결과를 정리하였다. 탄소나노복합분말에 기계적 충격에너지를 인가하는 수단으로는 롤 밀링 과정으로 수행하였다.
구 분 표면저항
(Ω/□)		 투과율
(%)		 접착성
(테이프)		 비고
탄소나노
소재 종류		 탄소나노튜브 102~104 40~75 O - 밀링조건
: 100RPM
x 1분
- 알루미나,
지르코니아
탄소나노섬유 103~105 40~70 O
나노카본블랙 105~108 40~75 O
탄소섬유 106~1010 20~40 O
탄소나노
소재 함량
(wt.%)		 0.1 미만 1012~ 70~75 O
0.1 ~ 50 102~104 40~75 O
50 초과 103~105 40~60 X
세라믹
종류		 알루미나 102~104 40~75 O 탄소나노
소재 단독
: 접착력 X
지르코니아 102~104 40~75 O
사용안함 102~104 40~75 X
모재
종류		 고분자 102~104 40~75 O
금속,세라믹 - - X
유리 - - X
기계적
코팅시
밀링조건		 10 RPM 미만 - - X 밀링시간
: 1 분
10~500 RPM 102~104 40~75 O
500 RPM 초과 - - O
5초 미만 - - O 밀링속도
: 100RPM
5초~60분 102~104 40~75 O
60분 초과 - - X
수동 코팅 103~105 45~75 O 시간 1분
* 접착성 (테이프 탈착시험) : O 양호, X 탈락
표 1을 참조할 때, 탄소나노소재의 종류에 있어서는, 대부분 정전기 방지 수준을 만족시키나, 특히 탄소나노튜브를 사용하였을 때 세라믹 입자의 종류에 관계없이 가장 우수한 결과를 얻었다.
또한 탄소나노복합분말의 성분 함량에 있어서는, 탄소나노소재를 무게비로 0.1~50%의 범위로 하였을 때 우수한 결과를 얻었으며, 동 범위를 벗어나는 경우 전도성, 투과율, 접착성 등에서 목표로 하는 물성치를 얻을 수 없었다.
또한 세라믹 입자의 종류와 관련해서는, 알루미나, 지르코니아 종류에 관계없이 모두 동일한 결과를 보였으나, 세라믹 입자 없이 탄소나노소재 단독으로 코팅과정을 수행하였을 경우에는 접착력이 떨어짐을 확인하였다.
또한 모재의 종류와 관련해서는, 표면 경도가 큰 금속 및 유리의 경우에는 코팅 효과가 상대적으로 미미하였으나, 고분자 수지 재질의 모재의 경우에는 우수한 코팅 효과를 확인하였다.
기계적 밀링 조건에 있어서는, 회전속도 10~500 rpm으로 하고, 시간을 10초 이상 1 시간 이하에서 양호한 결과를 얻었으며, 동 밀링 조건을 벗어나는 경우 표면 저항 및 투과율이 목표로 하는 수준에 이르지 못하였다.
한편, 도 4에는 탄소나노소재가 모재에 코팅되기 전후의 SEM 이미지를 나타낸다. 이 경우 모재는 고분자 수지 재료로 탄소나노소재는 탄소나노튜브를 각각 사용하였다. 도 4에 따르면, 코팅 전과 비교하여, 코팅 후에 탄소나노튜브가 고분자 수지 모재에 균일하게 도포되어 있음을 확인할 수 있었다.
도 5에는 탄소나노소재가 모재에 코팅된 후의 성분분석 내용을 나타낸다. 분석은 전자현미경을 이용한 면분석 결과로서, 고분자 수지 모재 표면에 코팅된 성분이 탄소나노튜브임을 확인할 수 있었다.
도 6에는 탄소나노소재가 모재에 코팅된 후 표면저항과 투과율을 각각 나타내었다. 측정결과, 104Ω/□의 표면저항과 70~75%의 투과율을 나타내어 통상의 정전기방지용으로 요구되는 수준을 상회함과 동시에 고분자 표면의 투명도를 구현할 수 있음을 확인할 수 있다.
이상의 설명은, 본 발명의 구체적인 실시예에 관한 것이다. 본 발명에 따른 상기 실시예는 설명의 목적으로 개시된 사항이나 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 이해되지는 않으며, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질을 벗어나지 아니하고 다양한 변경 및 수정이 가능한 것으로 이해되어야 한다. 예컨대, 본 발명은 탄소나노복합분말을 이용한 건식코팅 방법이라는 점에서 모든 모재가 대상이 될 수 는 있겠으나 실시예 및 표 1에서와 같이 알루미나 및 지르코니아를 이용한 세라믹계 탄소나노복합분말을 이용하여서는 경도가 높은 금속 및 유리를 모재로한 시험 결과 코팅 효과를 확인할 수 없었다. 그러나 경도가 높은 탄화물이나 질화물계의 복합세라믹분말을 사용하게 되면 금속이나 유리에도 적용 가능하다. 따라서, 이러한 모든 수정과 변경은 특허청구범위에 개시된 발명의 범위 또는 이들의 균등물에 해당하는 것으로 이해될 수 있다.
101: 탄소나노소재 102: 세라믹 입자
103: 탄소나노복합분말 104: 모재
105: 홈

Claims (9)

  1. 세라믹 입자와 탄소나노소재를 혼합하여 세라믹계 탄소나노복합분말을 준비하는 단계; 모재의 표면에 상기 탄소나노복합분말을 접촉시키는 단계; 상기 탄소나노복합분말에 충격에너지를 인가하여 코팅하는 단계; 및 상기 모재의 표면으로부터 잔여 탄소나노복합분말을 제거하는 단계를 포함하여 구성되되,
    상기 탄소나노복합분말에 충격에너지를 인가함으로써, 상기 탄소나노복합분말중 세라믹 입자가 모재에 홈을 형성하고, 세라믹 입자의 운동에너지를 이용하여 탄소나노소재가 상기 홈을 중심으로 압착되는 것을 특징으로 하는, 탄소나노복합분말을 이용한 코팅 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 세라믹 입자는 지르코니아, 알루미나, 실리카, 타이타니아로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들의 조합인 것을 특징으로 하는, 탄소나노복합분말을 이용한 코팅 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 세라믹 입자의 입자 크기는 10 nm ~ 1 mm 범위인 것을 특징으로 하는, 탄소나노복합분말을 이용한 코팅 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 탄소나노소재는 탄소나노튜브, 탄소나노섬유, 풀러렌, 탄소나노혼, 나노카본블랙으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들의 조합인 것을 특징으로 하는, 탄소나노복합분말을 이용한 코팅 방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 모재는 고분자 수지로 이루어진 것을 특징으로 하는, 탄소나노복합분말을 이용한 코팅 방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 탄소나노복합분말에서 탄소나노소재의 함량은 중량비로 0.1~50w%인 것을 특징으로 하는, 탄소나노복합분말을 이용한 코팅 방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 탄소나노복합분말에 충격에너지를 인가하는 단계는체분리기, 롤 밀링, 볼 밀링, 어트리션 밀링, 유성볼 밀링, 제트 밀링, 스쿠루 혼합 밀링으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들의 조합에 따른 기계적 밀링으로 수행되는 것을 특징으로 하는, 탄소나노복합분말을 이용한 코팅 방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 기계적 밀링은 10 ~ 500 rpm의 회전속도에서 1 시간 이내에서 수행되는 것을 특징으로 하는, 탄소나노복합분말을 이용한 코팅 방법.

  9. 제 1 항에 있어서, 잔여 탄소나노복합분말을 제거한 후, 내지문성 수지 코팅, 색상 구현을 위한 도료 코팅, 표면의 평활도를 위한 유리막 코팅으로부터 선택되는 어느 하나의 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 탄소나노복합분말을 이용한 코팅방법.
KR1020100043540A 2010-05-10 2010-05-10 세라믹계 탄소나노복합분말을 이용한 코팅 방법 KR101131638B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100043540A KR101131638B1 (ko) 2010-05-10 2010-05-10 세라믹계 탄소나노복합분말을 이용한 코팅 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100043540A KR101131638B1 (ko) 2010-05-10 2010-05-10 세라믹계 탄소나노복합분말을 이용한 코팅 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110124006A KR20110124006A (ko) 2011-11-16
KR101131638B1 true KR101131638B1 (ko) 2012-03-28

Family

ID=45393992

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100043540A KR101131638B1 (ko) 2010-05-10 2010-05-10 세라믹계 탄소나노복합분말을 이용한 코팅 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101131638B1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101668048B1 (ko) * 2014-08-28 2016-10-21 조현수 앵커구조를 갖는 다공성 실리카 단열재 및 그의 제조방법
KR102473151B1 (ko) * 2021-07-08 2022-12-02 한국과학기술원 기능성 복합 분말의 제조방법 및 기능성 복합 분말

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100758341B1 (ko) 2006-06-16 2007-09-14 주식회사 어플라이드카본나노 금속-나노파이버 혼합체가 분산된 단분자 및 고분자 기지전도성 복합재와 그 제조 방법
KR20080099368A (ko) * 2007-05-09 2008-11-13 연세대학교 산학협력단 전도성 복합재와 그 제조방법
KR20100018787A (ko) * 2008-08-07 2010-02-18 주식회사 어플라이드카본나노 길이가 제어된 나노파이버, 그 제어방법 및 장치, 길이가제어된 나노파이버를 이용한 복합소재
JP2010064945A (ja) 2008-09-12 2010-03-25 Toyohashi Univ Of Technology セラミック複合粒子の製造法および機能性セラミック複合材料

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100758341B1 (ko) 2006-06-16 2007-09-14 주식회사 어플라이드카본나노 금속-나노파이버 혼합체가 분산된 단분자 및 고분자 기지전도성 복합재와 그 제조 방법
KR20080099368A (ko) * 2007-05-09 2008-11-13 연세대학교 산학협력단 전도성 복합재와 그 제조방법
KR20100018787A (ko) * 2008-08-07 2010-02-18 주식회사 어플라이드카본나노 길이가 제어된 나노파이버, 그 제어방법 및 장치, 길이가제어된 나노파이버를 이용한 복합소재
JP2010064945A (ja) 2008-09-12 2010-03-25 Toyohashi Univ Of Technology セラミック複合粒子の製造法および機能性セラミック複合材料

Also Published As

Publication number Publication date
KR20110124006A (ko) 2011-11-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Kwon et al. Graphene/carbon nanotube hybrid as a multi-functional interfacial reinforcement for carbon fiber-reinforced composites
Breuer et al. Big returns from small fibers: a review of polymer/carbon nanotube composites
US8637122B2 (en) Method of manufacturing transparent conductive film containing carbon nanotubes and binder, and transparent conductive film manufactured thereby
KR101044554B1 (ko) 대전 방지 처리된 작업 스테이지
EP2080792B1 (en) Water soluble photo-curable antistatic composition with improved wear resistance and high transparency, and conductive hard tile flooring material coated with the same
KR101226142B1 (ko) 나노입자 임플란트
Kim et al. Carbon Nanotube‐Adsorbed Electrospun Nanofibrous Membranes of Nylon 6
Shen et al. Fabrication of Ketjen black-high density polyethylene superhydrophobic conductive surfaces
Chen et al. Improved field emission performance of carbon nanotube by introducing copper metallic particles
KR101381864B1 (ko) 탄소나노튜브 코팅막 및 상기 탄소나노튜브 코팅막을 형성하는 탄소나노튜브 용액 조성물
Yu et al. Carbon nanotube based transparent conductive thin films
KR101131638B1 (ko) 세라믹계 탄소나노복합분말을 이용한 코팅 방법
KR20140147975A (ko) 전도성 잉크 조성물, 이를 포함하는 투명 전도성 필름 및 투명 전도성 필름의 제조방법
KR102016735B1 (ko) 절연 잉크 조성물 및 그를 이용하여 절연막이 형성된 기판
EP3294543B1 (en) Carbon nanotube based hybrid films for mechanical reinforcement of multilayered, transparent-conductive, laminar stacks
JP6890141B2 (ja) 炭素繊維シート材、成形体、炭素繊維シート材の製造方法および成形体の製造方法
Prichard et al. Comparison of flocculated and dispersed single‐wall carbon nanotube‐based coatings using nonionic surfactants
KR101171316B1 (ko) 씨엔티대전 방지 처리된 작업 스테이지의 수선 방법
Alegaonkar et al. Nano-carbon/polymer composites for electromagnetic shielding, structural mechanical and field emission applications
Fan et al. A novel method of fabricating flexible transparent conductive large area graphene film
Xu et al. Effects of surface modification of MWCNT on the mechanical and electrical properties of fluoro elastomer/MWCNT nanocomposites
KR101880178B1 (ko) 카본기반의 습식부직포를 포함한 다층 복합재료, 그의 제조방법 및 그를 이용한 차폐 방열소재
EP2882801B1 (en) Conductive polymeric materials, preparation and use thereof
JP5245087B2 (ja) ナノ炭素材料複合体ペーストおよびそれを用いたパターン形成方法
JP2014207116A (ja) 透明導電膜およびその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160322

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170322

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180322

Year of fee payment: 7

LAPS Lapse due to unpaid annual fee