KR101550442B1 - 재분산성이 우수한 도전성 고상 조성물 및 그 제조방법 - Google Patents

재분산성이 우수한 도전성 고상 조성물 및 그 제조방법 Download PDF

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엄진성
이현경
박성우
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(주)다산
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    • C08L1/00—Compositions of cellulose, modified cellulose or cellulose derivatives

Abstract

본 발명은 재분산성이 우수한 도전성 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 재분산성이 우수한 도전성 고상 조성물은 셀룰로오스계 고분자 매트릭스에 도전성 나노구조체가 분산되어 있는 것을 특징으로 한다. 통상적인 전도성 잉크는 물 또는 유체를 기반으로 하는 액상 형태라서 장기간의 보관시 침전물이 발생할 수 있고 물성이 변화될 수 있는데, 본 발명에 의하면 수기반 전도성 잉크를 일정 양, 일정 크기 및 형태의 고체 형태로 제작함으로써 장기 보관 시 발생할 수 있는 침전물과 물성 변화를 미연에 방지할 수 있다.

Description

재분산성이 우수한 도전성 고상 조성물 및 그 제조방법{a solid composition with an excellent re-dispersion characteristic, and a method for preparing a solid composition with an excellent re-dispersion characteristic}
본 발명은 재분산성이 우수한 도전성 고상 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 도전성 잉크 조성물은 분산매에 도전성 물질과 바인더를 투입한 후 분산시켜 제조된다. 이렇게 제조된 도전성 잉크 조성물을 적절한 기간 내에 사용하지 아니하고 지나치게 장시간 보관하는 경우에는 분산입자인 도전성 입자 등이 응집되어 분산입자가 커지기 때문에 침전 등이 발생할 우려가 있고, 침전 등이 발생하면 이를 폐기해야 하기 때문에 자원 낭비나 환경 오염, 생산성 저하 등의 장애 요인이 될 수 있다. 또한 분말인 경우 사용시 미세입자로 날리기 때문에 인체에 유해하며, 환경오염에 원인이 될 수 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 도전성 잉크 조성물을 액상이나 파우더 형태가 아닌 시트 등의 고체 상태로 보관하고 필요시 고체 상태의 잉크 조성물을 다시 분산시켜 액상의 잉크 조성물을 제조함으로써 액상에서의 침전 발생 우려를 미연에 방지하고자 하는 노력을 기울인 결과 본 발명을 완성하였다.
1. 한국공개특허공보 제10-2006-0048025호(2006.05.18) 2. 한국공개특허공보 제특2000-0010730호(2000.2.25)
본 발명은 재분산성이 우수한 도전성 조성물 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.
상기 과제를 해결하기 위한,
본 발명의 일 측면은 셀룰로오스계 고분자 매트릭스에 도전성 나노구조체가 분산되어 있는, 재분산성이 우수한 도전성 고상 조성물일 수 있다.
나노구조체는 탄소나노튜브, 그래파이트, 카본블랙, 그래핀, 금속 나노입자 및 금속 나노와이어로 이루어진 그룹에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
셀룰로오스계 고분자는 메틸셀룰로오스(Methyl Cellulose), 하이드록시에틸셀룰로오스(Hydroxy Ethly Cellulose), 하이드록시프로필메틸셀룰로오스(Hydroxy Propyl Methyl Cellulose), 하이드록시에틸메틸셀룰로오스(Hydroxy Ethyl Methyl Cellulose), 메틸에틸셀룰로오스(Methyl Ethyl Cellulose), 카복시메틸셀룰로오스(Carboxy Methyl Cellulose) 및 하이드록시프로필셀룰로오스 (Hydroxy Propyl Cellulose) 로 이루어진 그룹에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
도전성 고상 조성물은 시트 형상일 수 있다.
본 발명의 다른 측면은 앞의 조성물을 제조하는 방법으로서, 셀룰로오스계 고분자를 물에 용해시켜 고분자 용액을 마련하는 단계, 고분자 용액에 도전성 나노구조체를 투입하고 초음파 분산시켜 도전성 잉크를 마련하는 단계, 도전성 잉크를 건조하는 단계를 포함하는 재분산성이 우수한 도전성 고상 조성물의 제조방법일 수 있다.
셀룰로오스계 고분자로는 메틸셀룰로오스(Methyl Cellulose), 하이드록시에틸셀룰로오스(Hydroxy Ethly Cellulose), 하이드록시프로필메틸셀룰로오스(Hydroxy Propyl Methyl Cellulose), 하이드록시에틸메틸셀룰로오스(Hydroxy Ethyl Methyl Cellulose), 메틸에틸셀룰로오스(Methyl Ethyl Cellulose), 카복시메틸셀룰로오스(Carboxy Methyl Cellulose) 및 하이드록시프로필셀룰로오스 (Hydroxy Propyl Cellulose) 로 이루어진 그룹에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있다.
나노입자로는 탄소나노튜브, 그래파이트, 카본블랙, 그래핀, 금속나노입자 및 금속 나노와이어로 이루어진 그룹에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있다.
초음파 분산은, 버블링 장치가 구비된 혼 타입(horn type) 또는 배스 타입(bath type) 타입의 초음파 분산장치를 사용하여 수행될 수 있다.
본 발명에 의하면, 재분산성이 우수한 고상 조성물을 제조할 수 있다.
본 발명에 의한 도전성 고상 조성물은 취급 및 관리가 용이하여 사용 편의를 제고할 수 있다.
본 발명에 의하면, 나노 분말이 공기 중에 흩어지는 것을 방지하고 필요한 양만큼 절단하거나, 일정 크기로 제작하여 사용이 간편한 고체형 시트 잉크를 제조할 수 있다.
통상적인 전도성 잉크는 물 또는 유체를 기반으로 하는 액상 형태라서 장기간의 보관시 침전물이 발생할 수 있고 물성이 변화될 수 있는데, 본 발명에 의하면 수기반 전도성 잉크를 일정 양, 일정 크기 및 형태의 고체 형태로 제작함으로써 장기 보관 시 발생할 수 있는 침전물과 물성 변화를 미연에 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 측면에 따른 도전성 고상 조성물의 제조공정도이다.
도 2는 본 발명에 사용되는 버블링 장치가 구비된 혼(horn) 타입 초음파 분산장치의 개략도이다.
도 3 및 도 4는 각각 실시예 및 비교예에 따라 제조한 시트(필름)에 대한 광학 사진이다.
도 5 및 도 6은 각각 실시예 및 비교예에 따라 제조한 필름에 대한 주사전자현미경 사진이다.
도 7 및 도 8은 각각 실시예 및 비교예에 따라 제조한 필름을 재분산시킨 후 결과를 나타낸 사진이다.
도 9는 탄소나노튜브 출발물질, 최초 탄소나노튜브 잉크(분산액), 최초 탄소나노튜브 잉크로 제조한 시트, 및 이 시트를 다시 물에 분산시킨 재분산 잉크에 대한 주사전자현미경 사진을 순차적으로 나열한 것이다.
도 10 및 도 11은 각각 실시예에 따라 제조된 최초 도전성 잉크에 대한 사진과 고상 시트를 재분산하여 제조한 잉크에 대한 사진이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 본 발명의 실시 형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시 형태는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.
본 발명의 일 측면은, 셀룰로오스계 고분자 매트릭스에 도전성 나노구조체가 분산된 도전성 고상 조성물일 수 있다. 즉 도전성 나노구조체가 셀룰로오스계 고분자를 메트릭스로 하여 분산되어 있는 고체 상태이며, 이에 제한되는 것은 아니나, 시트 형태 또는 필름 형태일 수 있다. 특히 롤투롤 공정을 이용하여 롤 형태로 제조할 수 있다. 또한, 시트를 재단하여 사각형 또는 원형으로 제조할 수 있다. 이러한 제품의 형태는 제품의 보관 위치 조건 등 필요에 따라 적절하게 적용할 수 있다.
매트릭스 물질은, 이에 한정되는 것은 아니나, 친환경적이면서 수용성 고분자인 셀룰로오스계 고분자를 사용할 수 있다. 이러한 셀룰로오스계 고분자로는, 메틸셀룰로오스(Methyl Cellulose), 하이드록시에틸셀룰로오스(Hydroxy Ethly Cellulose), 하이드록시프로필메틸셀룰로오스(Hydroxy Propyl Methyl Cellulose), 하이드록시에틸메틸셀룰로오스(Hydroxy Ethyl Methyl Cellulose), 메틸에틸셀룰로오스(Methyl Ethyl Cellulose), 카복시메틸셀룰로오스(Carboxy Methyl Cellulose) 및 하이드록시프로필셀룰로오스 (Hydroxy Propyl Cellulose) 로 이루어진 그룹에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있다. 특히 고분자 바인더로서 화학적 안정성이 우수하고 내구성이 뛰어난 카복시메틸셀룰로오스(Carboxy Methyl Cellulose)를 사용하는 것이 바람직하다.
셀룰로오스계 고분자의 함량은 물 100 중량부 대비 0.1 내지 5 중량부일 수 있다. 고분자 함량이 0.1 중량부 미만이면 탄소나노튜브의 분산성이 떨어지므로 차폐필름 제조에 문제가 있고, 5 중량부를 초과하면 도전성이 저하되어 전자파 차폐성능에 문제가 있을 수 있다.
도전성 나노구조체는 탄소나노튜브, 그래파이트, 카본블랙, 그래핀, 금속 나노입자 및 금속 나노와이어로 이루어진 그룹에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 특히 탄소나노튜브를 사용하는 것이 바람직하다. 탄소나노튜브는 전도성 입자로서 복합체 전체가 전도성을 가지도록 하고, 기계적 강도를 향상시키는 역할을 한다. 탄소나노튜브는 직경 대비 길이가 긴 튜브 형상을 하고 있고, 개개의 탄소나노튜브간 상호작용도 크므로 고분자가 용해된 용액에서 응집된 형태로 존재하기 쉽다. 이와 같이 응집된 형태의 탄소나노튜브를 분리시키기 위해서 초음파가 사용된다.
탄소나노튜브의 함량은 물 100 중량부 대비 0.1 내지 5 중량부일 수 있다. 탄소나노튜브의 함량이 0.1 중량부보다 적으면 탄소나노튜브 함량이 지나치게 적어 도전성을 확보하기 어렵고, 5 중량부를 초과하면 용액의 점도가 높아서 초음파에 의한 탄소나노튜브의 분산이 균일하게 이루어지기 어렵다. 본 측면의 조성물에는 비록 탄소나노튜브가 적게 함유되어 있지만, 이를 이용하여 제조한 필름은 도전성이 우수하다는 점이 주요한 특징 중 하나이다. 탄소나노튜브는 전기 전도도가 높고, 열적 안정성이 우수하고, 인장 강도가 크고, 복원성이 우수하기 때문에 다양한 분야에 사용되고 있다. 탄소나노튜브로는 다중벽탄소나노튜브(MWCNT), 단일벽탄소나노튜브(SWCNT) 또는 이를 혼합하여 사용할 수 있으며, 비용을 고려하면 다중벽탄소나노튜브를 사용하는 것이 바람직하다.
셀룰로오스계 고분자 대 나노구조체의 중량비는 1:1 ~ 1:5 가 바람직하다. 셀룰로오스 고분자와 나노구조체의 중량비가 비슷하다는 점이 주요한 특징 중 하나이다.
도 1에 본 발명에 따른 도전성 고상 조성물의 제조공정을 나타내었다. 도 1를 참조하면, 본 발명의 다른 측면은, 셀룰로오스계 고분자를 물에 용해시켜 고분자 용액을 마련하는 단계(S1), 고분자 용액에 탄소구조체를 투입하고 초음파 분산시켜 도전성 잉크를 마련하는 단계(S2), 및 도전성 잉크를 기재 상에 도포한 후 건조 및 박리하여 도전성 필름을 제조하는 단계(S3)를 포함하는 것을 특징으로 하는 도전성 고상 조성물의 제조방법일 수 있다.
먼저, 셀룰로오스계 고분자를 물에 용해시켜 고분자 용액을 마련할 수 있다(S1).
용매로는 물을 사용하고, 수용성 고분자로는 셀룰로오스계 고분자를 사용하는 것이 특징이다. 기존과는 달리 용매로서 유기용매(톨루엔 등)가 아닌 물을 사용하기 때문에 친환경적이고, 또한 유기용매를 제거하기 위한 복잡한 공정이 필요하지 않아 공정이 단순해지고 공정 효율이 향상된다는 장점이 있다.
셀룰로오스계 고분자로는 메틸셀룰로오스(Methyl Cellulose), 하이드록시에틸셀룰로오스(Hydroxy Ethly Cellulose), 하이드록시프로필메틸셀룰로오스(Hydroxy Propyl Methyl Cellulose), 하이드록시에틸메틸셀룰로오스(Hydroxy Ethyl Methyl Cellulose), 메틸에틸셀룰로오스(Methyl Ethyl Cellulose), 카복시메틸셀룰로오스(Carboxy Methyl Cellulose) 및 하이드록시프로필셀룰로오스 (Hydroxy Propyl Cellulose) 로 이루어진 그룹에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있으며, 특히 화학적 안정성이 우수하고 내구성이 뛰어난 카복시메틸셀룰로오스(Carboxy Methyl Cellulose)를 사용하는 것이 바람직하다.
셀룰로오스계 고분자는 물 100 중량부 대비 0.1 내지 5 중량부를 사용할 수 있다.
다음으로, 고분자 용액에 도전성 나노구조체를 투입하고 초음파 분산시켜 도전성 나노구조체-고분자 복합체를 함유하는 도전성 잉크를 마련할 수 있다(S2).
초음파 분산은, 버블링 장치가 구비된 혼 타입(horn type) 또는 배스 타입(bath type) 타입의 초음파 분산장치를 사용하여 수행될 수 있다. 본 발명에서는 초음파 분산장치로 버블링 장치가 구비된 혼 타입(horn type) 또는 배스 타입(bath type) 타입의 초음파 분산장치를 사용하는 것을 특징으로 하며, 이로써 분산성을 더욱 향상시킬 수 있다. 초음파 분산은 30분~180분 동안 수행할 수 있다.
도 2에 버블링 장치가 구비된 혼(horn) 타입 초음파 분산장치를 도시하였다. 도 2를 참조하면, 분산 장치는 분산조(bath)(8), 마이크로 버블 발생기(1) 및 초음파 발생기(2,3)를 포함할 수 있다. 분산조(8)는 몸체(6)와 덮개(7)로 이루어질 수 있다. 덮개(7)의 중앙부에는 마이크로 버블 발생기(1)가 위치하고, 복수의 초음파 혼(horn)(2,3)이 마이크로 버블 발생기 주변에 위치하도록 배치할 수 있다. 복수의 초음파 혼(2,3)은 서로 대칭되도록 배치하는 것이 바람직하다. 초음파 혼은 초음파 진동자(미도시)에 연결되어 있으며 초음파 진동자에서 발생한 초음파를 증폭시키는 역할을 한다. 초음파 혼(2,3)에 의하여 증폭된 초음파로 인하여 분산액(또는 용매) 내에는 공동 현상(cavitation)이 발생하는데, 이러한 공동 현상은 마이크로 버블 발생기(1)에서 발생된 버블과 만나 더욱 증폭되며, 또한 교반 효과까지 얻을 수 있다.
이러한 초음파 분산을 거치면 도전성 나노구조체-고분자 복합체가 형성되며, 이러한 복합체가 용매인 물 중에 분산되어 있는 분산액을 얻을 수 있다. 상기 도전성 나노구조체-고분자 복합체는 도전성 나노구조체의 표면을 고분자가 둘러싸고 있기 때문에 분산성이 우수하다.
초음파는 혼 방식이나 배스 방식, 또는 이들이 혼합된 형태로 나노구조체가 투입되어 있는 셀룰로오스 고분자 용액에 가해지고, 초음파에 의하여 응집된 나노구조체가 용액 내에서 균일하게 분산될 수 있다. 예를 들어 탄소나노튜브의 경우 응집된 탄소나노튜브가 응집되어 형성하고 있던 실타래 같은 응집체가 초음파에 의하여 더 잘 풀어져 균일하게 분산될 수 있다.
도전성 나노구조체는 물 100 중량부 대비 0.1 내지 5 중량부를 사용할 수 있다.
셀룰로오스계 고분자는 도전성 나노구조체를 래핑(wrapping)하여 분산시키는 정도의 중량만 사용해도 되기 때문에 도전성 나노구조체의 중량과 거의 유사한 정도의 소량만 사용할 수 있다는 점이 본 발명의 특징 중 하나이며, 구체적으로는 셀룰로오스계 고분자 대 도전성 나노구조체의 중량비는 1:1 ~ 1:5 가 바람직하다.
다음으로, 도전성 잉크를 기재 상에 도포한 후 건조 및 박리하여 도전성 필름(또는 시트)을 제조할 수 있다(S3).
도전성 잉크를 도포하는 방법으로는 딥코팅, 스프레이코팅, 스핀코팅, 스크린프린팅, 분무코팅, 롤코팅, 블레이드코팅, 그라비아코팅 또는 닥터블레이딩법을 사용할 수 있다.
기재로는 석영, 유리, 폴리에틸렌테레프탈레이트 (PET; Polyethylene Terephthalate), 폴리에틸렌나프탈레이트 (PEN; Polyethylenenaphathalate), 폴리카보네이트, 폴리스티렌, 폴리프로필렌, 폴리비닐클로라이드(PVC) 등의 플라스틱 기판을 사용할 수 있다.
기재를 에탄올로 세척한 후 UV 조사하여 표면 개질을 한 후에, 표면 개질된 기판 상에 도전성 잉크를 일정량을 코팅한 후 진공 오븐에서 건조하면 도전성 잉크 안에 있는 분자들의 인력이 증가되기 때문에 코팅층이 기판으로부터 탈착되어 박막을 얻을 수 있다.
이렇게 제조된 도전성 필름(또는 시트)은 나노구조체에 셀룰로오스계 고분자가 레핑(wrapping)되어 분산되어 있는 상태이며, 이를 도전성 고상 조성물이라 할 수 있다.
제조된 도전성 필름(또는 시트)의 일부를 잘라내고, 이를 물에 넣고 초음파 분산을 실시하여 다시 도전성 잉크 조성물을 제조할 수 있다. 본 발명에서는 이 과정을 “재분산”이라고 한다. 즉 도전성 잉크로 필름(또는 시트) 형태의 고상 조성물을 제조한 후 이를 다시 물에 넣고 다시 초음파를 이용하여 분산시키는 과정을 말한다. 본 발명은 이러한 재분산을 과정을 거쳐 최초의 도전성 잉크와 동등한 성능을 가지는 도전성 잉크를 다시 제조할 수 있다는 점을 특징으로 한다. 재분산된 도전성 잉크를 도포 및 건조하여 전자파 차폐 필름 등을 제조할 수 있으며, 이러한 전자파 차폐 필름은 최초 도전성 잉크를 이용하여 제조된 전자파 차폐 필름과 비교하여 그 특성이 전혀 뒤떨어지지 않는다.
재분산 과정에서 사용하는 초음파 분산장치는 앞에서 사용한 장치를 그대로 사용할 수 있다. 즉 마이크로 버블 발생 장치를 구비한 혼 타입 또는 배쓰 타입 초음파 분산 장치를 사용하였다. 마이크로 버블의 효과와 초음파의 효과가 상승 작용을 일으킴으로써 보다 더 효과적인 분산이 이루어질 수 있다.
이하에서는 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명한다. 하지만 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
<실시예>
먼저, 상온에서 비이커에 증류수 100g을 담고, 여기에 카복시메틸셀룰로오스(CMC, Carboxy Methyl Cellulose, 평균 분자량 350,000, 대정화금㈜)를 600 mg 을 투입한 후, 배스 타입(bath type) 초음파 분산장치를 이용하여 30분 동안 처리하여 고분자 용액을 제조하였다.
다음으로, 고분자 용액에 다중벽탄소나노튜브(MWCNT, Multi Wall Carbon Nano Tube)(씨엔아이사(社), 평균 직경 5~20㎛, 길이 1~10㎛)을 1,000 mg 첨가한 후, 버블링(bubbling) 장치를 구비한 혼 타입(horn type) 초음파 분산장치를 이용하여 1 시간 동안 처리하여 분산액을 제조하였다.
다음으로, 상기 분산액을 100㎜ x 100㎜ 크기의 UV 표면 처리된 PVC 기판에 스프레이 분사하여 코팅층을 형성하였다.
다음으로, 상기 코팅층을 진공 오븐에서 40℃ 에서 3 시간 동안 건조시킨 후 기판으로부터 박리하여 두께가 10㎛ 정도인 필름 형태의 도전성 고상 조성물을 제조하였다.
<비교예>
표 1에 나타낸 바와 같이 아크릴 계열인 수용성 고분자 PMMA(Polymethly Methacrylate, 밀도　1.19 g/cm3, 대정화금) 50 g 을 사용한 점을 제외하고, 실시예와 동일한 방법에 따라 도전성 고상 조성물을 제조하였다.
<외관 평가>
실시예 및 비교예에 따라 제조한 필름에 대한 광학 사진을 도 3 및 도 4에 각각 도시하였다. 도 3 및 도 4를 참조하면, 비교예는 파우더가 분산되다가 서로 뭉쳐서 시트 표면에 뭉친 부분을 육안으로 확인할 수 있으나 실시예는 뭉친 부분이 보이지 않으며, 광택이 많은 점 등으로 보아 실시예의 경우 탄소나노튜브가 뭉치지 않고 보다 균일하게 분산되어 있음을 알 수 있다.
<미세조직 평가>
실시예 및 비교예에 따라 제조한 필름에 대한 주사전자현미경 사진을 도 5 및 도 6에 각각 도시하였다. 도 5 및 도 6을 참조하면, 비교예보다 실시예의 경우가 탄소나노튜브가 더 고르게 분포되어 있음을 확인할 수 있다.
<재분산성 평가>
실시예 및 비교예에 따라 제조한 필름의 일부인 189.9 mg 을 채취하여, 증류수 20 ml 에 넣고 초음파 분산을 30 분 동안 실시하였다. 분산 결과 사진을 도 7 및 도 8에 도시하였다. 도 7 및 도 8을 참조하면, 실시예의 필름을 분산시킨 경우 다시 균일하게 분산되어 분산액을 형성하는 반면, 비교예의 필름은 초음파 분산을 거친 후에도 분산되지 않고 필름 조각이 그대로 침전됨을 확인할 수 있었다.
도 9에는 탄소나노튜브 출발물질, 최초 탄소나노튜브 잉크(분산액), 최초 탄소나노튜브 잉크로 제조한 시트, 이 시트를 다시 물에 분산시킨 재분산 잉크에 대한 주사전자현미경 사진을 순서대로 도시하였다. 도 9를 참조하면, 최초 잉크와 재분산 잉크에 있어서 탄소나노튜브의 미세구조가 차이가 없음을 확인할 수 있고, 이로써 도전성 고상 조성물을 재분산하더라도 최초 잉크와 동등한 잉크를 얻을 수 있음을 확인할 수 있다.
도 10 및 도 11에는 각각 실시예에 따라 제조된 최초 도전성 잉크 및 고상 시트를 재분산하여 제조한 잉크를 샘플 용기에 담은 후 촬영한 사진을 나타내었다. 도 10 및 도 11을 참조하면, 도전성 시트를 재분산하여 제조한 도전성 잉크의 경우에도 분산성이 양호함을 확인할 수 있다.
<전기적 특성>
실시예에 따라 버블링(bubbling) 장치를 구비한 혼 타입(horn type) 초음파 분산장치에 분산하여 제조된 도전성 잉크를 제조하고, 잉크를 20 mm X 20 mm 필름 위에 분사하고 건조시킨 후 면 저항을 측정하였다. “면 저항”은 4-point probe (에이아이티사(社), SR1000N)를)를 사용하여 측정하였다. 4 probe에 접촉시킨 후 Test unit을 Ω/□로 고정하여 10회 측정하였으며, 이의 평균값을 도출하였다. 면 저항값은 약 12 Ω/□ 이었다.
실시예에 따라 제조된 도전성 잉크액을 100mm X 100mm 크기의 도전성 필름으로 제조하고, 제조된 도전성 필름 189.9 mg을 다시 증류수에 넣은 후 초음파 분산 30분 동안 처리하여 도전성 잉크를 제조하였다. 잉크를 20 mm X 20 mm 필름 위에 분사하고 건조시킨 후 면 저항을 측정하였다. 면 저항값은 약 13 Ω/□ 이었다.
상기 결과로부터, 최초 잉크를 사용하여 제조한 시트와 비교하여 별다른 차이가 없음을 확인할 수 있다.
본 발명에서 사용한 용어는 특정한 실시 형태를 설명하기 위한 것으로, 본 발명을 한정하고자 하는 것이 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하지 않는 한, 복수의 의미를 포함한다고 보아야 할 것이다. “포함하다” 또는 “가지다” 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소 또는 이들을 조합한 것이 존재한다는 것을 의미하는 것이지, 이를 배제하기 위한 것이 아니다. 본 발명은 상술한 실시 형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며, 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.
1: 마이크로 버블 발생기 2, 3: 초음파혼(horn)
4: 고분자 및 탄소나노튜브 투입구 5: 순수 및 첨가제 투입구
6: 분산 조 몸체 7: 분산 조(bath) 덮개
8: 분산 조 9: 분산액
10: 매체(항온 조) 11: 항온 조
12: 매체 유입구 13: 분산액유출구
14: 매체 유출구

Claims (8)

  1. 삭제
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  5. 셀룰로오스계 고분자를 물에 용해시켜 고분자 용액을 마련하는 단계;
    상기 고분자 용액에 도전성 나노구조체를 투입하고 초음파 분산시켜 도전성 잉크를 마련하는 단계; 및
    상기 도전성 잉크를 건조하는 단계를 포함하고,
    상기 초음파 분산은 마이크로 버블장치가 구비된 초음파 분산장치를 이용하여 수행하고,
    상기 초음파 분산장치는,
    몸체와 덮개를 가지는 분산조;
    상기 덮개에 장착된 마이크로 버블발생부; 및
    상기 덮개에 장착되고 상기 마이크로 버블발생부를 중심으로 배치된 복수의 초음파 혼;을 포함하고,
    상기 마이크로 버블발생부의 말단은 상기 초음파 혼의 말단보다 아래에 위치하는, 재분산성이 우수한 도전성 고상 조성물의 제조방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 셀룰로오스계 고분자로는 메틸셀룰로오스(Methyl Cellulose), 하이드록시에틸셀룰로오스(Hydroxy Ethly Cellulose), 하이드록시프로필메틸셀룰로오스(Hydroxy Propyl Methyl Cellulose), 하이드록시에틸메틸셀룰로오스(Hydroxy Ethyl Methyl Cellulose), 메틸에틸셀룰로오스(Methyl Ethyl Cellulose), 카복시메틸셀룰로오스(Carboxy Methyl Cellulose) 및 하이드록시프로필셀룰로오스 (Hydroxy Propyl Cellulose) 로 이루어진 그룹에서 선택된 1종 이상을 사용하는, 재분산성이 우수한 도전성 고상 조성물의 제조방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 도전성 나노구조체는 탄소나노튜브, 그래파이트, 카본블랙, 그래핀, 금속나노입자 및 금속 나노와이어로 이루어진 그룹에서 선택된 1종 이상을 포함하는, 재분산성이 우수한 도전성 고상 조성물의 제조방법.
  8. 삭제
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180088096A (ko) 2017-01-26 2018-08-03 주식회사 지에스나노셀 나노 셀룰로오스 섬유 제조시스템
KR20180100886A (ko) 2017-03-02 2018-09-12 주식회사 지에스나노셀 초음파를 이용한 감압방식의 셀룰로오스 나노화 장치
KR101912017B1 (ko) * 2016-11-21 2018-10-25 한국생산기술연구원 분리막, 이를 포함한 에너지 저장 장치 및 이들의 제조 방법
CN109929126A (zh) * 2017-12-15 2019-06-25 中国制浆造纸研究院有限公司 一种经干燥后水再分散型纳米纤化纤维素的制备方法
CN112500831A (zh) * 2020-12-16 2021-03-16 中一建设(河北)股份有限公司 一种羟丙基碳硅有机纤维浆料的制备方法及其应用
KR20210106738A (ko) 2020-02-21 2021-08-31 주식회사 지에스나노셀 초음파를 이용한 셀룰로오스 나노화 혼합장치

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140038257A1 (en) 2012-08-01 2014-02-06 Anuradha Subramanian Methods of using ultrasound in tissue culture and tissue engineering

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140038257A1 (en) 2012-08-01 2014-02-06 Anuradha Subramanian Methods of using ultrasound in tissue culture and tissue engineering

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Synthetic Metals, "Preparation and electrochemical characterization of porous SWNT-PPy nanocomposite sheets for supercapacitor applications", Jiyoung Oh et al., (2008.06.02.)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101912017B1 (ko) * 2016-11-21 2018-10-25 한국생산기술연구원 분리막, 이를 포함한 에너지 저장 장치 및 이들의 제조 방법
KR20180088096A (ko) 2017-01-26 2018-08-03 주식회사 지에스나노셀 나노 셀룰로오스 섬유 제조시스템
KR20180100886A (ko) 2017-03-02 2018-09-12 주식회사 지에스나노셀 초음파를 이용한 감압방식의 셀룰로오스 나노화 장치
CN109929126A (zh) * 2017-12-15 2019-06-25 中国制浆造纸研究院有限公司 一种经干燥后水再分散型纳米纤化纤维素的制备方法
KR20210106738A (ko) 2020-02-21 2021-08-31 주식회사 지에스나노셀 초음파를 이용한 셀룰로오스 나노화 혼합장치
CN112500831A (zh) * 2020-12-16 2021-03-16 中一建设(河北)股份有限公司 一种羟丙基碳硅有机纤维浆料的制备方法及其应用

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