KR101679698B1 - Fiber-reinforced polymer composite substrate with enhanced heat dissipation and manufacturing method thereof - Google Patents

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박지선
조진우
유명재
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Abstract

The present invention relates to a heat-dissipating substrate, and to a manufacturing method thereof. The heat-dissipating substrate has excellent heat-dissipating properties, abrasion resistance, and heat resistant properties by having a secured heat transfer paths in horizontal and vertical directions, and having enhanced dispersibility of a heat-dissipating filer. The heat-dissipating substrate comprises: a polymer resin; a plate-like heat-dissipating filler dispersed in the polymer resin to release heat flowing inside; and a linear filler to enhance dispersibility of the plate-like heat-dissipating filler regarding the polymer resin.

Description

방열특성이 향상된 섬유강화형 고분자 복합기판 및 그의 제조방법{Fiber-reinforced polymer composite substrate with enhanced heat dissipation and manufacturing method thereof}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fiber reinforced polymer composite substrate having improved heat dissipation properties,

본 발명은 방열기판 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 수평 및 수직방향 열전달경로가 확보되고, 방열필러의 분산성이 향상되어 방열특성, 내마모성 및 내열특성이 우수한 방열기판 및 그의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a radiator plate and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a radiator plate having an excellent heat radiation characteristic, a wear resistance and a heat resistance property by securing horizontal and vertical heat transfer paths, ≪ / RTI >

최근 안테나용 도체 패턴을 프레스 가공 대신 플렉서블(flexible) PCB의 형태로 제조하여 사출 성형물인 기재에 접착 또는 부착하는 방식으로 내장 안테나를 제조하고 있다. 이 방법에 의하면 고가의 금형 제작이 필요하여 다양한 안테나 도체 패턴을 제작하기에 적합하지 않은 프레스 가공에 비하여, 설계의 자유도가 높고 종래의 플렉서블 PCB 제조 기술을 활용할 수 있다는 유리한 점이 있다. Recently, a built-in antenna is manufactured by manufacturing a conductive pattern for an antenna in the form of a flexible PCB instead of the press processing and adhering or attaching the conductive pattern to a base material, which is an injection molded article. According to this method, it is advantageous in that a high degree of freedom in designing and a conventional flexible PCB manufacturing technology can be utilized as compared with a press working which is not suitable for manufacturing various antenna conductor patterns because expensive molds are required.

그러나, 여전히 플렉서블 PCB 형태로 제조된 안테나를 상술한 입체적인 형상의 기재 위에 접착 또는 부착하여야 하는 불편함이 있고, 시간이 지남에 따라 또는 제조자나 사용자의 부주의에 의해 안테나인 플렉서블 PCB가 기재로부터 들뜨거나 분리되는 등의 문제가 있다. 이를 위해 종래 기술에 따른 한국등록특허 제10-1434423호(발명의 명칭: 도전성 패턴을 위한 소재 및 이를 이용한 도전성 패턴 형성 방법)는 도전성 패턴 형성을 위한 소재 개발에 있어 구리 질화물을 이용한 기술을 개시하고 있다.However, there is an inconvenience that an antenna manufactured in the form of a flexible PCB still needs to be adhered or adhered onto the above-mentioned three-dimensional shaped substrate, and over time, or due to carelessness of the manufacturer or the user, There is a problem such as separation. Korean Patent No. 10-1434423 (the title of the invention: a material for a conductive pattern and a method for forming a conductive pattern using the same) discloses a technique using copper nitride in the development of a material for forming a conductive pattern have.

그러나 위 기술은 구리 질화물 및 스피넬 구조의 소재의 경우 전도성 패턴 형성이 용이하나, 소재의 열전도성은 미비하여 고열전도성 복합 소재를 구현하는데 기술적 한계가 있어 방열성능이 우수한 복합소재기판에 대한 요구가 증대되고 있는 실정이다.However, in the case of copper nitride and spinel structure, it is easy to form a conductive pattern. However, since the thermal conductivity of the material is insufficient, there is a technical limitation to realize a high thermal conductive composite material, In fact.

한편, 열경화성 기판의 또다른 사용처인 와이퍼나 라이너, 보드와 같이 내마모성 및 방열특성이 요구되는 부품에 사용되는 재료로는 석면포에 열경화성 수지를 코팅하여 사용된 적층체가 사용되고 있었다. 이러한 내열 적층체는 석면이 인체에 유해한 영향을 미치고, 높은 온도하에서 장시간 사용하는 경우 강도와 마모성이 현저하게 저하되는 문제점이 제기되었다. On the other hand, a laminate which is formed by coating a thermosetting resin on an asbestos cloth has been used as a material to be used for parts requiring wear resistance and heat radiation characteristics such as wipers, liners, and boards, which are other applications of thermosetting substrates. Such a heat resistant laminate has a problem that asbestos has harmful effects on the human body and the strength and abrasion are remarkably lowered when it is used for a long time under a high temperature.

강도와 마모성이 저하되기 때문에 자주 교체해야 하므로 교체시 인건비가 소요됨은 물론 압연 중 파손으로 인한 설비사고 유발로 작업이 중단되어 공정효율에 막대한 지장을 초래하였다. 아울러, 석면포의 인체유해성으로 인하여 더이상 그 사용을 제한되어 대체물질을 이용한 부품제조에 대한 기술개발이 요청되었다. Since the strength and abrasion deteriorate, it has to be replaced frequently. Therefore, labor cost is required for replacing, and the work is stopped due to equipment accident caused by breakage during rolling, resulting in a great deal of process efficiency. In addition, the use of asbestos has been limited due to human hazards, and the development of technologies for manufacturing parts using alternative materials has been requested.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 수평 및 수직방향 열전달경로가 확보되고, 방열필러의 분산성이 향상되어 방열특성, 내마모성 및 내열특성이 우수한 방열기판 및 그의 제조방법을 제공하는데 있다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a radiator plate having a horizontal and a vertical heat transfer path secured therein and an excellent heat dissipation property, .

이상과 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 따른 방열기판은 고분자 수지; 고분자 수지에 분산되어, 내부로 유입되는 열을 방출시키기 위한 판상형 방열필러; 및 고분자 수지에 대한 판상형 방열필러의 분산성을 향상시키기 위한 선형 필러;를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a radiator plate comprising: a polymer resin; A plate-like heat dissipation filler dispersed in the polymer resin to release heat introduced into the polymer resin; And a linear filler for improving the dispersibility of the plate-like heat-radiating filler to the polymer resin.

선형 필러는 판상형 방열필러가 고분자 수지에 분산될 때, 판상형 방열필러의 적층을 억제하도록 판상형 방열필러 사이에 위치할 수 있다. The linear filler may be positioned between the plate-like heat-dissipating pillars so as to suppress lamination of the plate-like heat-dissipating filler when the plate-like heat-dissipating filler is dispersed in the polymer resin.

고분자 수지는 페놀수지일 수 있다. The polymer resin may be a phenolic resin.

판상형 방열필러는 그래핀, 산화그래핀, 그래핀나노플레이트, 흑연 및 팽창흑연 중 적어도 어느 하나일 수 있다. The plate-like heat-radiating filler may be at least one of graphene, oxide graphene, graphene nanoplate, graphite and expanded graphite.

선형 필러는 탄소나노튜브일 수 있다. 탄소나노튜브는 단일벽 탄소나노튜브, 기능화된 단일벽 탄소나노튜브, 이중벽 탄소나노튜브, 기능화된 이중벽 탄소나노튜브, 다중벽 탄소나노튜브 및 기능화된 다중벽 탄소나노튜브 중 적어도 하나일 수 있다. The linear filler may be a carbon nanotube. The carbon nanotubes can be at least one of single wall carbon nanotubes, functionalized single wall carbon nanotubes, double wall carbon nanotubes, functionalized double wall carbon nanotubes, multiwall wall carbon nanotubes, and functionalized multiwall wall carbon nanotubes.

판상형 방열필러 및 선형 필러는 함량비가 0.1:99.9 내지 10.0:90.0일 수 있다. The content ratio of the sheet-like heat-resisting filler and the linear filler may be 0.1: 99.9 to 10.0: 90.0.

본 발명에 따른 방열기판은 유리섬유, 탄소섬유 및 천연섬유 중 적어도 하나의 내마모기재;를 더 포함할 수 있다. 내마모기재는 비극성 용매에 대한 분산성을 높이기 위해 표면이 개질된 것일 수 있다. The radiator plate according to the present invention may further include at least one abrasion-resistant substrate of glass fiber, carbon fiber and natural fiber. The abrasion resistant substrate may be one whose surface has been modified to improve dispersibility of the non-polar solvent.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 고분자 수지에, 고분자 수지에 분산되어 유입되는 열을 방출시키기 위한 판상형 방열필러 및 고분자 수지에 대한 판상형 방열필러의 분산성을 향상시키기 위한 선형 필러를 혼합하는 단계; 및 고분자 수지를 경화시키는 단계;를 포함하는 방열기판 제조방법이 제공된다. According to another aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a polymer electrolyte fuel cell, comprising the steps of: mixing a polymer resin with a sheet-like heat-radiating filler for dissipating heat radiated into a polymer resin and a linear filler for improving dispersibility of the sheet- And a step of curing the polymer resin.

본 발명의 또다른 측면에 따르면, 고분자 수지; 섬유형 기재; 및 섬유형 기재에 대한 고분자 수지의 젖음성을 향상시키기 위한 선형 필러;를 포함하는 방열기판이 제공된다. According to another aspect of the present invention, there is provided a resin composition comprising: a polymer resin; Fibrous substrate; And a linear filler for improving the wettability of the polymer resin to the fibrous base material.

본 발명의 또다른 측면에 따르면, 유입되는 열을 방출시키기 위한 판상형 방열필러; 및 판상형 방열필러의 적층성을 억제하기 위한 선형 필러;를 포함하는 방열필러 혼합물이 제공된다. According to another aspect of the present invention, there is provided a plasma display panel comprising: a plate-shaped heat dissipation pillar for emitting heat to be introduced; And a linear filler for suppressing the lamination property of the plate-shaped heat-radiating filler.

본 발명에 따르면, 방열기판에 판상형 방열필러 및 선형 필러를 함께 첨가하여 높은 열전도성을 나타내는 판상형 방열필러를 선형필러를 이용하여 적층되지 않게 하여 균일하게 분산할 수 있어 효과적인 열전달 네트워크의 형성이 가능하다. According to the present invention, a plate-shaped heat-radiating filler and a linear filler are added to a radiator plate together to uniformly disperse the plate-like heat-radiating filler exhibiting high thermal conductivity without being laminated using a linear filler, thereby forming an effective heat transfer network .

이에 따라, 본 발명에 따른 방열기판은 판상형 방열필러를 이용하였음에도 수평형 열전달 이외에 수직방향 열전달효율면에서도 높은 방열효율을 나타낸다. Accordingly, although the radiator plate according to the present invention uses a plate-shaped heat-radiating filler, it exhibits a high heat radiation efficiency in terms of vertical heat transfer efficiency in addition to horizontal heat transfer.

또한, 내마모성을 향상시키기 위한 내마모기재를 더 포함하는 방열기판에서 섬유형 기재인 내마모기재의 고분자 수지에의 낮은 젖음성으로 인한 기공형성을 선형 필러를 통해 억제하여 방열특성을 더욱 향상시키는 효과가 있다.Further, the effect of suppressing the formation of pores due to the low wettability of the abrasion resistant base material, which is a fibrous base material, with the polymer resin in the heat spreader plate further including the abrasion resistant material for improving the abrasion resistance through the linear filler, have.

아울러, 선형필러로서 방열선형필러를 사용하는 경우, 판상형 필러와 함께 열전달 네트워크 형성이 가능하여 각각을 별도로 사용하는 경우의 열전달성능보다 더 높은 열전달 성능, 즉 방열특성을 나타내어 우수한 품질의 방열기판을 얻을 수 있는 효과가 있다. In addition, when a heat radiating linear filler is used as a linear filler, it is possible to form a heat transfer network together with a plate-like filler, and a heat radiating performance higher than a heat transfer performance in the case of separately using each heat radiating performance There is an effect that can be.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 방열기판의 단면도이고, 도 2는 평면도이다.
도 3은 도 1의 방열기판에서 열전달경로를 나타낸 도면이다.
도 4는 판상형 방열필러만 존재하는 방열기판의 열전달을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 방열기판의 단면도이고, 도 6은 평면도이다.
도 7은 도 5의 방열기판의 A 영역을 확대한 도면이고, 도 8은 A영역에 선형 필러가 위치한 것을 나타낸 도면이다.
도 9는 고분자 수지만을 포함하는 방열기판, 선형 필러만을 포함하는 방열기판, 판상형 방열필러만을 포함하는 방열기판 및 본 발명에 따라 판상형 방열필러 및 선형 필러를 함께 포함하는 방열기판의 열전도도를 도시한 그래프이다.
FIG. 1 is a cross-sectional view of a radiator plate according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a plan view.
FIG. 3 is a view showing a heat transfer path in the radiator plate of FIG. 1. FIG.
4 is a view showing heat transfer of a radiator plate in which only a plate-shaped heat radiating filler is present.
FIG. 5 is a cross-sectional view of a radiator plate according to another embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a plan view.
FIG. 7 is an enlarged view of an area A of the radiator plate of FIG. 5, and FIG. 8 is a view showing a location of a linear filler in area A.
FIG. 9 is a graph showing the thermal conductivity of a radiator plate including only a polymer resin, a radiator plate including only a linear filler, a radiator plate including only a plate-shaped radiator filler, and a radiator plate including a plate- It is a graph.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시형태는 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 첨부된 도면에서 특정 패턴을 갖도록 도시되거나 소정두께를 갖는 구성요소가 있을 수 있으나, 이는 설명 또는 구별의 편의를 위한 것이므로 특정패턴 및 소정두께를 갖는다고 하여도 본 발명이 도시된 구성요소에 대한 특징만으로 한정되는 것은 아니다. DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the embodiments of the present invention can be modified into various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below. The embodiments of the present invention are provided to enable those skilled in the art to more fully understand the present invention. It should be understood that while the present invention may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein, The present invention is not limited thereto.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 방열기판의 단면도이고, 도 2는 평면도이다. 본 실시예에 따른 방열기판(100)은 고분자 수지(110); 고분자 수지(110)에 분산되어, 내부로 유입되는 열을 방출시키기 위한 판상형 방열필러(120); 및 고분자 수지(110)에 대한 판상형 방열필러(120)의 분산성을 향상시키기 위한 선형 필러(130);를 포함한다.FIG. 1 is a cross-sectional view of a radiator plate according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a plan view. The radiator plate 100 according to the present embodiment includes a polymer resin 110; A plate-like heat dissipation filler (120) dispersed in the polymer resin (110) and releasing heat introduced into the polymer resin (110); And a linear filler 130 for improving the dispersibility of the plate-shaped heat-radiating filler 120 with respect to the polymer resin 110.

본 발명의 방열기판(100)에 사용될 수 있는 고분자 수지(110)는 강도가 높은 열경화성 수지가 사용될 수 있다. 예를 들어 고분자 수지(110)는 페놀수지, 에폭시 수지, 불포화 폴리에스테르 수지 에폭시 수지, 에틸렌비닐아세테이트, 저밀도 폴리에틸렌, 폴리우레탄, 폴리비닐클로라이드, 폴리이미드, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 설폰, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리에테르이미드, 폴리다이메틸실록세인, 실리콘수지, 불소수지 및 이들의 조합으로 구성된 군으로부터 선택될 수 있다.The polymer resin 110 that can be used in the radiator plate 100 of the present invention may be a thermosetting resin having high strength. For example, the polymer resin 110 may be at least one selected from the group consisting of phenol resin, epoxy resin, unsaturated polyester resin epoxy resin, ethylene vinyl acetate, low density polyethylene, polyurethane, polyvinyl chloride, polyimide, polyethylene terephthalate, polyethylene sulfone, Polycarbonate, polymethylmethacrylate, polyetherimide, polydimethylsiloxane, silicone resin, fluororesin, and combinations thereof.

본 발명에 따른 방열기판(100)은 방열특성을 나타내기 위하여 판상형 방열필러(120)가 사용된다. 판상형 방열필러(120)로는 플레이트(plete) 형태의 필러로서, 방열특성을 나타내는 필러라면 어떤 것이든 사용될 수 있다. 판상형 방열필러(120)는 금속이나 탄소계 물질 중 판상형태의 물질이 사용될 수 있다. 예를 들어, 판상형 방열필러(120)로는 그래핀, 산화그래핀, 그래핀나노플레이트, 흑연 및 팽창흑연 중 적어도 어느 하나의 판상형 탄소계 물질을 포함할 수 있다. In the heat radiator plate 100 according to the present invention, a plate-like heat radiating filler 120 is used to exhibit heat radiation characteristics. The plate-like heat-radiating pillar 120 may be a plate-like filler, and any filler that exhibits heat-radiating properties may be used. The plate-like heat-radiating filler 120 may be made of a metal or a carbon-based material. For example, the plate-like heat dissipation filler 120 may include at least one of a plate-shaped carbonaceous material such as graphene, oxide graphene, graphene nanoplate, graphite and expanded graphite.

본 발명의 방열기판(100)에 사용될 수 있는 선형필러는 직경대비 길이가 긴 형태의 섬유형 필러일 수 있다. 예를 들어, 선형 필러(130)는 선형 세라믹 필러일 수 있다. 또는 선형 필러(130)는 탄소나노튜브일 수 있다. 선형 필러(130)가 세라믹 필러인 경우, 판상형 방열필러(120)이 적층성을 억제할 수 있으나, 열전도성이 낮아 방열기판(100)의 방열특성에는 기여할 수 없다. The linear filler that may be used in the radiator plate 100 of the present invention may be a fibrous filler in the form of a long diameter relative to the diameter. For example, the linear filler 130 may be a linear ceramic filler. Or linear filler 130 may be carbon nanotubes. When the linear filler 130 is a ceramic filler, the plate-like heat dissipation filler 120 can suppress the lamination property, but can not contribute to the heat dissipation characteristics of the heat dissipator plate 100 because of low thermal conductivity.

이와 달리 선형 필러(130)가 열전도도가 높은 탄소계물질인 경우, 판상형 방열필러(120)의 적층성을 억제하여 판상형 방열필러(120)의 균일한 분산을 보조하는 기능 이외에 선형 필러(130) 자체의 방열기능이 추가되어 방열기판(100)의 방열특성은 더욱 우수해진다. 본 발명에서 사용될 수 있는 탄소계물질 선형 필러(130)로는 단일벽 탄소나노튜브, 기능화된 단일벽 탄소나노튜브, 이중벽 탄소나노튜브, 기능화된 이중벽 탄소나노튜브, 다중벽 탄소나노튜브 및 기능화된 다중벽 탄소나노튜브 중 적어도 하나일 수 있다. Alternatively, when the linear filler 130 is a carbon-based material having a high thermal conductivity, the linear filler 130 may have a function of suppressing the lamination of the plate-shaped heat-radiating filler 120 and assisting uniform dispersion of the plate- The heat radiation characteristic of the radiator plate 100 is further improved by adding the heat radiation function of itself. The carbon-based material linear filler 130 that can be used in the present invention includes single-walled carbon nanotubes, functionalized single-walled carbon nanotubes, double-walled carbon nanotubes, functionalized double-walled carbon nanotubes, Wall carbon nanotubes.

도 3은 도 1의 방열기판에서 열전달경로를 나타낸 도면이고, 도 4는 판상형 방열필러만 존재하는 방열기판의 열전달을 나타낸 도면이다. 도 3 및 도 4를 참조하여 판상형 방열필러(120)와 선형 필러(130)가 고분자 수지(110) 내에 분산되어 열전달경로를 형성하는 것을 설명하기로 한다. FIG. 3 is a view showing a heat transfer path in the radiator plate of FIG. 1, and FIG. 4 is a view illustrating heat transfer of a radiator plate in which only a plate type radiator is present. 3 and 4, a description will be given of how the plate-like heat dissipation filler 120 and the linear filler 130 are dispersed in the polymer resin 110 to form a heat transfer path.

본 발명에 따른 방열기판(100)에서, 선형 필러(130)는 방열을 위한 필러가 아니라 판상형 방열필러(120)가 고분자 수지(110)에 분산될 때, 판상형 방열필러(120)의 적층을 억제하도록 판상형 방열필러(120) 사이에 위치한다(도 3참조). 판상형 방열필러(120)는 납작한 플레이트 형태의 판상의 필러로서, 그 형태적인 특성상 다량이 유입되면 플레이트가 적층되려는 경향이 있다. 이에 따라 도 4에서와 같이, 고분자 수지(210) 내에서 판상형 방열필러(220)는 서로 적층되고, 고분자 수지(210) 내에 균일하게 분산되지 않고 일부에 뭉쳐 적층체를 형성할 수 있다. 이렇게 고분자 수지(210) 내에 판상형 방열필러(220) 만 투입되면, 화살표 방향의 수평방향 열전달이 압도적으로 발생하게 되고, 수직방향의 열전달확률은 매우 낮아 비효율적인 열전달이 발생하게 된다. In the radiator plate 100 according to the present invention, the linear filler 130 suppresses the lamination of the plate-like heat-radiating filler 120 when the plate-like heat-radiating filler 120 is dispersed in the polymer resin 110, Shaped heat-radiating filler 120 (see Fig. 3). The plate-like heat-radiating filler 120 is a flat plate-like plate-like filler, which tends to be laminated when a large amount of the filler is introduced. Accordingly, as shown in FIG. 4, the sheet-like heat-dissipating pillars 220 are stacked on each other in the polymer resin 210, and the stacked body can be formed without being uniformly dispersed in the polymer resin 210. When only the plate-like heat dissipation pillars 220 are inserted into the polymer resin 210, the heat transfer in the horizontal direction in the arrow direction is overwhelming, and the heat transfer probability in the vertical direction is very low, resulting in inefficient heat transfer.

이와 달리, 본 발명에 따라 고분자 수지(110) 내에 판상형 방열필러(120) 및 선형 필러(130)가 함께 투입된다면, 도 3에서와 같이 각각의 판상형 방열필러(120) 사이에 선형 필러(130)가 위치하게 되고, 판상형 방열필러(120)의 적층성이 억제된다. 도 3에서는 도면을 기준으로 하부에서 상부로 제1열전달경로(P1) 및 이와 다른 제2열전달경로(P2)가 도시되어 있다. 도 3에서와 같이 판상형 방열필러(120) 및 선형 필러(130)가 함께 형성한 열전달경로를 통해 수직방향의 열전달이 가능하게 되어 판상형 방열필러(120)만 존재하는 경우보다 효율적인 열전달이 가능하다. Alternatively, if the plate-like heat-radiating pillar 120 and the linear pillar 130 are put together in the polymer resin 110 according to the present invention, the linear filler 130 may be inserted between the respective plate- And the lamination property of the plate-like heat-radiating filler 120 is suppressed. In FIG. 3, a first heat transfer path P1 and a second heat transfer path P2 are shown from the bottom to the top with reference to the drawing. As shown in FIG. 3, vertical heat transfer is possible through the heat transfer path formed by the plate-like heat-dissipating pillars 120 and the linear pillars 130, so that efficient heat transfer is possible when the plate-like heat dissipation pillars 120 are present.

방열기판(100)에서 방열기능을 수행하는 판상형 방열필러(120)의 함량이 선형 필러(130)의 함량보다 높아야 한다. 따라서, 판상형 방열필러 및 선형 필러는 함량비가 필러의 전체 중량을 기준으로 하여 0.1:99.9 내지 10.0:90.0일 수 있다. 선형 필러(130)가 10.0wt%보다 높은 비율로 포함되면, 방열기판(100)의 전체적인 방열특성이 낮아지게 되고, 선형 필러(130)가 0.1wt%보다 낮은 비율로 포함되게 되면 판상형 방열필러(120)의 적층현상이 촉진되어 수직방향의 열전달비율이 낮아지고, 판상형 방열필러(120)가 고분자 수지(110) 내에 불균일하게 분산되어 방열특성이 낮아질 수 있다. The content of the plate-like heat-radiating filler 120, which performs the heat-dissipating function, in the radiator plate 100 must be higher than the content of the linear filler 130. Accordingly, the content ratio of the sheet-like heat-radiating filler and the linear filler may be 0.1: 99.9 to 10.0: 90.0 based on the total weight of the filler. When the linear filler 130 is contained at a ratio higher than 10.0 wt%, the overall heat radiation characteristic of the radiator plate 100 is lowered. When the linear filler 130 is contained at a ratio lower than 0.1 wt%, the plate- 120 are promoted to lower the heat transfer rate in the vertical direction and the plate heat-radiating filler 120 may be dispersed non-uniformly in the polymer resin 110, resulting in lower heat radiation characteristics.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 방열기판의 단면도이고, 도 6은 평면도이다. 본 실시예에 따른 방열기판(300)은 고분자 수지(310), 판상형 방열필러(320) 및 선형 필러(330) 이외에 내마모기재(340)를 더 포함할 수 있다. 즉, 본 실시예의 방열기판(300)은 방열특성 이외에 내마모특성을 갖는다. FIG. 5 is a cross-sectional view of a radiator plate according to another embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a plan view. The radiator plate 300 according to the present embodiment may further include an abrasion-resistant substrate 340 in addition to the polymer resin 310, the plate-shaped heat-radiating filler 320, and the linear filler 330. That is, the radiator plate 300 of the present embodiment has wear resistance characteristics in addition to heat radiation characteristics.

내마모기재(340)로는 내마모성이 우수한 섬유기재가 사용될 수 있는데, 섬유기재로는 유리섬유, 탄소섬유 및 천연섬유 중 적어도 하나가 사용될 수 있다. 내마모기재는 비극성 용매에 대한 분산성을 높이기 위해 표면이 개질된 것일 수 있다. As the abrasion-resistant substrate 340, a fiber substrate having excellent abrasion resistance may be used, and at least one of glass fiber, carbon fiber and natural fiber may be used as the fiber substrate. The abrasion resistant substrate may be one whose surface has been modified to improve dispersibility of the non-polar solvent.

일반적으로 섬유소재는 친수성이 강하므로 비극성 용매에 분산 및 배합이 어렵다. 따라서, 섬유기재의 표면을 분산성을 높이기 위해 개질하는 것이 바람직하다. 유리섬유의 경우 하이드록시 그룹을 치환하면 비극성 용매에 분산이 좋아져서 밀착력이 증가한다. Generally, fiber materials are highly hydrophilic, so it is difficult to disperse and formulate nonpolar solvents. Therefore, it is preferable to modify the surface of the fiber substrate in order to improve the dispersibility. In the case of glass fiber, substitution of hydroxy group improves dispersion in non-polar solvent and increases adhesion.

이를 위해서 직접 모재를 개질하는 경우도 있으나 이경우 모재의 특성이 변질될 위험이 있다. 이를 방지하기 위해 linker 또는 spacer를 통해 모재의 표면을 개질할 수 있다. 예를 들어, 표면의 히드록시 그룹을 -COOR로 개질하면 비극성 용매에 분산성을 높일 수 있다. In order to do this, there is a case of directly modifying the base material, but there is a risk that the characteristics of the base material may be deteriorated. To prevent this, the surface of the base material can be modified through a linker or a spacer. For example, modifying the hydroxy group on the surface with -COOR can increase the dispersibility of the non-polar solvent.

유리섬유는 비극성 용매 또는 열가소성 수지와 같은 물질과의 혼합에서 좀더 균질한 조성을 구현할 수 있다. 경우에 따라서 비극성 특성을 높이기 위해서 단량체 전구체를 이용하여 -COOR을 -COOR'로 개질할 수 있다. Glass fibers can achieve a more homogeneous composition when mixed with materials such as nonpolar solvents or thermoplastic resins. In some cases, -COOR may be modified to -COOR 'by using a monomer precursor to enhance non-polar properties.

도 6에는 내마모기재(340)가 섬유기재인 경우, 내마모기재(340)는 수평방향의 제1내마모기재요소(341)와 수직방향의 제2내마모기재요소(342)가 교차하여 형성되어 있다. 이에 따라 고분자 수지(310)는 내마모기재(340)에 의해 지지되어 내마모성이 향상된다. 도 6에서는 도시되어 있지 않으나, 고분자 수지(310) 및 내마모기재(340) 사이에 판상형 방열필러 및 선형 필러가 분산되어 있다. 6, when the abrasion-resistant substrate 340 is a fibrous substrate, the abrasion-resistant substrate 340 is formed by crossing the first abrasion-resistant substrate element 341 in the horizontal direction and the second abrasion-resistant substrate element 342 in the vertical direction Respectively. Accordingly, the polymer resin 310 is supported by the abrasion-resistant substrate 340 to improve wear resistance. Although not shown in FIG. 6, a plate-like heat dissipation filler and a linear filler are dispersed between the polymer resin 310 and the abrasion-resistant substrate 340.

도 7은 도 5의 방열기판(300)의 A 영역을 확대한 도면이고, 도 8은 A영역에 선형 필러(330)가 위치한 것을 나타낸 도면이다. 도 7을 참조하면, 제1내마모기재요소(341) 및 제2내마모기재요소(342)가 교차하여 형성된 빈공간 영역에는 고분자 수지(310)가 채워져 있다. 이 때, 고분자 수지(310)가 제1내마모기재요소(341) 및 제2내마모기재요소(342)의 빈공간 영역을 완전히 채우지 못하는 경우, 즉 고분자 수지(310)의 젖음성(wettability)이 낮은 경우가 있다. FIG. 7 is an enlarged view of the area A of the radiator plate 300 of FIG. 5, and FIG. 8 is a view illustrating that the linear filler 330 is located in area A. Referring to FIG. 7, a polymer resin 310 is filled in a void space region where the first abrasion-resistant base material element 341 and the second abrasion-resistant wear base material 342 cross each other. When the polymer resin 310 can not completely fill the void spaces of the first abrasion-resistant substrate element 341 and the second abrasion-resistant substrate element 342, that is, the wettability of the polymer resin 310 There is a case where it is low.

특히, 제1내마모기재요소(341) 및 제2내마모기재요소(342)가 교차되는 모서리 영역에서는 고분자 수지(310)가 젖어들어가기 어려우므로 4개의 모서리에 제1기공(C1), 제2기공(C2), 제3기공(C3) 및 제4기공(C4)이 형성되기 쉽다. 기공이 형성되면, 방열기판(300)의 내부에 공기가 채워진 영역이 존재하는 것이므로 공기의 낮은 열전달성능으로 인하여 방열기판(300)의 방열특성이 매우 낮아질 수 있다. Particularly, in the corner region where the first abrasion-resistant base material element 341 and the second abrasion-resistant abrasive base material element 342 intersect, it is difficult for the polymer resin 310 to get wet, so that the first pores C1, The pores C2, the third pores C3 and the fourth pores C4 are easily formed. When the pores are formed, since there is an area filled with air in the radiator plate 300, the heat radiation characteristic of the radiator plate 300 can be very low due to the low heat transfer performance of the air.

그러나, 본 발명에 따른 방열기판(300)에는 선형 필러(330)가 포함된다. 도 8에서 방열기판(300)에 포함된 선형 필러(330)를 각각 제1선형필러(331), 제2선형필러(332), 제3선형필러(333) 및 제4선형필러(334)라고 하면, 각각 제1기공(C1), 제2기공(C2), 제3기공(C3) 및 제4기공(C4)에 위치할 수 있다. 예를 들어 제1선형필러(331)는 제1기공(C1)에 위치할 수 있으므로 제1기공(C1)이 제1선형필러(331)에 의해 파괴되어 공기를 포함하는 영역이 형성되지 않게 되는 것이다. 따라서, 제1내마모기재요소(341) 및 제2내마모기재요소(342) 사이의 공간에는 선형 필러(330)와 고분자 수지(310)가 위치하여 기공의 형성을 억제하고, 이에 따라 내마모기재(340)를 포함하는 방열기판(300)의 방열특성을 최대화할 수 있다. However, the radiator plate 300 according to the present invention includes the linear pillars 330. 8, the linear pillars 330 included in the radiator plate 300 are referred to as a first linear pillar 331, a second linear pillar 332, a third linear pillar 333, and a fourth linear pillar 334 The first pores C1, the second pores C2, the third pores C3, and the fourth pores C4, respectively. For example, since the first linear pillar 331 may be located in the first pore C1, the first pore C1 may be destroyed by the first linear pillar 331, will be. Therefore, the linear filler 330 and the polymer resin 310 are positioned in the space between the first abrasion-resistant substrate element 341 and the second abrasion-resistant substrate element 342 to suppress the formation of pores, It is possible to maximize the heat radiation characteristic of the radiator plate 300 including the base material 340.

도 9는 고분자 수지만을 포함하는 방열기판(비교예 1), 판상형 방열필러만을 포함하는 방열기판(비교예 2) 및 본 발명에 따라 판상형 방열필러 및 선형 필러를 함께 포함하는 방열기판(실시예 1)의 열전도도를 도시한 그래프이다. 9 is a schematic view showing a heat dissipating plate (Comparative Example 1) including only a polymeric material (Comparative Example 1), a heat dissipating plate including only a plate-like heat dissipating filler (Comparative Example 2), and a heat dissipating plate including a plate-like heat dissipating filler and a linear filler according to the present invention 1). ≪ / RTI >

열전도도 측정을 위한 샘플을 제작하기 위해 다음과 같이 공정을 진행하였다. 페놀수지(레졸:노볼락=3:1~5:1) 60~80 wt.%, 실리콘수지 0.1~5 wt.%, TiO2 및 Al2O3 충진재 0.5~15 wt%, 분산재 0.5 wt%, 희석제 0.5 wt.%, 필러(판상형 필러:선형필러=9:1) 5 wt%을 교반조에서 균질하게 혼합한 후 혼합물을 함침조에 준비한다. The following procedure was carried out to prepare a sample for measurement of thermal conductivity. 0.1 to 5 wt.% Of a silicone resin, 0.5 to 15 wt.% Of a TiO 2 and Al 2 O 3 filler, 0.5 wt.% Of a dispersing agent, 60 to 80 wt.% Of a phenol resin (Resol: Novolak = 3: 1 to 5: , 0.5 wt.% Of a diluent, and 5 wt.% Of a filler (plate-like filler: linear filler = 9: 1) are homogeneously mixed in a stirring tank and then the mixture is prepared in an impregnation tank.

유리섬유 패브릭 혹은 바잘트 섬유패브릭을 함침조에서 균일하게 침지한 후 건조기에서 80℃ 1시간 이상 반건조시킨다. 침지된 코팅층의 두께는 30~50㎛ 정도로 점도를 제어한다. 반복제작한 각각의 반건조된 함침 유리섬유적층판을 10매 이상 적층하고, 130도 이상의 고온 프레스로 100kg/cm2 압력으로 60분간 압축성형한 후 서서히 냉각시켜 기판을 제조한다(실시예 1). 실시예 1에서 필러를 첨가하지 않은 비교예 1과 선형필러는 추가하지 않고 판상형 필러만 추가한 비교예 2의 기판도 제작하였다. The glass fiber fabric or the basalt fiber fabric is immersed uniformly in the impregnation tank and then semi-dried at 80 ° C for at least 1 hour in a dryer. The thickness of the immersed coating layer is controlled to about 30 to 50 占 퐉. 10 sheets or more of each semi-dried impregnated glass fiber laminates were repeatedly laminated, compression molded at a pressure of 100 kg / cm < 2 > at a high temperature of 130 DEG C or higher for 60 minutes, and then slowly cooled to prepare a substrate. Comparative Example 1 in which no filler was added in Example 1 and Comparative Example 2 in which only a plate-like filler was added without adding a linear filler was also prepared.

제조된 기판들을 10 X 10 X 10 mm 크기로 절단 채취하고, 압축성형 방향에 평행한 층방향(through plane) 및 층수직 방향(In-plane)으로 샘플을 갈아서 10 x 10 x 4 mm 크기로 준비한 후 LFA (Laser Flash Analysis)을 이용해 열전도도를 측정하였다. The prepared substrates were cut into a size of 10 x 10 x 10 mm, and the samples were ground in a through plane and in-plane parallel to the direction of compression molding to prepare a 10 x 10 x 4 mm size Then, the thermal conductivity was measured using LFA (Laser Flash Analysis).

기판의 수직방향(In-plane)과 수평방향(through plane)의 열전도도를 비교 도시하였다. 도 9와 같이 필러가 추가되지 않은 비교예 1의 기판에 비해 방열필러가 포함되면 방열성능이 크게 향상되었고, 특히 판상형 필러만 포함된 비교예 2에 비해 판상형 필러와 선형필러가 동시에 첨가된 실시예 1의 기판은 수평방향 열전도도가 약 2배로 증대되고 수직방향 열전도도도 향상되는 것을 확인하였다. The thermal conductivity of the substrate in the in-plane and the horizontal plane (through plane) is shown in comparison. 9, the heat dissipation performance was significantly improved when the heat-radiating filler was included in the substrate of Comparative Example 1 in which the filler was not added. In particular, the heat dissipation performance was significantly improved in Comparative Example 2 in which the plate- 1 substrates, the thermal conductivity in the horizontal direction was increased about twice and the thermal conductivity in the vertical direction was also improved.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 고분자 수지에, 고분자 수지에 분산되어 유입되는 열을 방출시키기 위한 판상형 방열필러 및 고분자 수지에 대한 판상형 방열필러의 분산성을 향상시키기 위한 선형 필러를 혼합하는 단계; 및 고분자 수지를 경화시키는 단계;를 포함하는 방열기판 제조방법이 제공된다. According to another aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a polymer electrolyte fuel cell, comprising the steps of: mixing a polymer resin with a sheet-like heat-radiating filler for dissipating heat radiated into a polymer resin and a linear filler for improving dispersibility of the sheet- And a step of curing the polymer resin.

본 발명의 또다른 측면에 따르면, 고분자 수지; 섬유형 기재; 및 섬유형 기재에 대한 고분자 수지의 젖음성을 향상시키기 위한 선형 필러;를 포함하는 방열기판이 제공되고, 본 발명의 또다른 측면에 따르면, 유입되는 열을 방출시키기 위한 판상형 방열필러; 및 판상형 방열필러의 적층성을 억제하기 위한 선형 필러;를 포함하는 방열필러 혼합물이 제공된다. According to another aspect of the present invention, there is provided a resin composition comprising: a polymer resin; Fibrous substrate; And a linear filler for improving the wettability of the polymer resin with respect to the fibrous base material. According to another aspect of the present invention, there is provided a plate-like heat dissipation filler for releasing heat to be introduced therein; And a linear filler for suppressing the lamination property of the plate-shaped heat-radiating filler.

이상, 본 발명의 실시예들에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, many modifications and changes may be made by those skilled in the art without departing from the spirit and scope of the invention as defined in the appended claims. The present invention can be variously modified and changed by those skilled in the art, and it is also within the scope of the present invention.

100, 300 방열기판
110, 210, 310 고분자 수지
120, 220, 320 판상형 방열필러
130, 330 선형 필러
340 내마모기재
341, 342 제1내마모기재요소, 제2내마모기재요소
331, 332, 333, 334 제1선형 필러, 제2선형 필러, 제3선형 필러, 제4선형 필러
C1, C2 제1기공, 제2기공
P1, P2 제1열전달경로, 제2열전달경로
100, 300 radiator plate
110, 210, 310 Polymer resin
120, 220, 320 Plate-like heat dissipation filler
130, 330 linear filler
340 abrasion resistant substrate
341, 342 First abrasion-resistant substrate element, second abrasion-resistant substrate element
331, 332, 333, 334 A first linear filler, a second linear filler, a third linear filler, a fourth linear filler
C 1 , C 2 First pore, second pore
P 1 , P 2 A first heat transfer path, a second heat transfer path

Claims (12)

고분자 수지;
상기 고분자 수지에 분산되어, 내부로 유입되는 열을 방출시키기 위한 판상형 방열필러;
상기 고분자 수지에 대한 상기 판상형 방열필러의 분산성을 향상시키기 위한 선형 필러; 및
유리섬유, 탄소섬유 및 천연섬유 중 적어도 하나의 내마모기재;를 포함하고,
상기 선형 필러는 상기 내마모기재에 대한 상기 고분자 수지의 젖음성을 향상시키기 위한 것을 특징으로 하는 방열기판.
Polymer resin;
A plate-like heat dissipation filler dispersed in the polymer resin to release heat introduced into the polymer resin;
A linear filler for improving dispersibility of the plate-like heat-radiating filler to the polymer resin; And
A wear-resistant substrate of at least one of glass fiber, carbon fiber and natural fiber,
Wherein the linear filler is for improving the wettability of the polymer resin to the abrasion-resistant substrate.
청구항 1에 있어서,
상기 선형 필러는 상기 판상형 방열필러가 상기 고분자 수지에 분산될 때, 상기 판상형 방열필러의 적층을 억제하도록 상기 판상형 방열필러 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 방열기판.
The method according to claim 1,
Wherein the linear filler is located between the plate-like heat-dissipating pillars so as to suppress lamination of the plate-like heat-dissipating pillars when the plate-like heat-dissipating pillars are dispersed in the polymer resin.
청구항 1에 있어서,
상기 고분자 수지는 페놀수지인 것을 특징으로 하는 방열기판.
The method according to claim 1,
Wherein the polymer resin is a phenol resin.
청구항 1에 있어서,
상기 판상형 방열필러는 그래핀, 산화그래핀, 그래핀나노플레이트, 흑연 및 팽창흑연 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 방열기판.
The method according to claim 1,
Wherein the plate-shaped heat-radiating filler is at least one of graphene, oxide graphene, graphene nanoplate, graphite and expanded graphite.
청구항 1에 있어서,
상기 선형 필러는 탄소나노튜브인 것을 특징으로 하는 방열기판.
The method according to claim 1,
Wherein the linear filler is a carbon nanotube.
청구항 1에 있어서,
상기 판상형 방열필러 및 상기 선형 필러는 함량비가 0.1:99.9 내지 10.0:90.0인 것을 특징으로 하는 방열기판.
The method according to claim 1,
Wherein the plate-like heat-dissipating filler and the linear filler have a content ratio of 0.1: 99.9 to 10.0: 90.0.
삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 내마모기재는 비극성 용매에 대한 분산성을 높이기 위해 표면이 개질된 것을 특징으로 하는 방열기판.
The method according to claim 1,
Characterized in that the abrasion resistant substrate is surface modified to enhance dispersibility with respect to the non-polar solvent.
고분자 수지에, 상기 고분자 수지에 분산되어 유입되는 열을 방출시키기 위한 판상형 방열필러 및 상기 고분자 수지에 대한 상기 판상형 방열필러의 분산성을 향상시키기 위한 선형 필러를 혼합하는 단계;
상기 혼합물에 유리섬유, 탄소섬유 및 천연섬유 중 적어도 하나의 내마모기재를 함침시켜 상기 선형 필러에 의해 상기 내마모기재에 대한 상기 고분자 수지의 젖음성이 향상되는 것인 함침단계; 및
상기 고분자 수지를 경화시키는 단계;를 포함하는 방열기판 제조방법.
Mixing the polymer resin with a plate-shaped heat-radiating filler for releasing heat radiated into the polymer resin, and a linear filler for improving the dispersibility of the plate-like heat-radiating filler to the polymer resin;
Impregnating the mixture with at least one abrasion-resistant substrate of glass fiber, carbon fiber and natural fiber to improve the wettability of the polymer resin to the abrasion-resistant substrate by the linear filler; And
And curing the polymer resin.
삭제delete 삭제delete 삭제delete
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