KR102191604B1 - 복합재의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 출원은 복합재의 제조 방법을 제공한다. 본 출원에서는, 금속 다공체와 고분자 성분을 포함하고, 상기 고분자 성분이 상기 금속 다공체에서 비대칭적인 구조로 형성된 복합재를 제조하는 방법과 그러한 방식으로 제조된 복합재를 제공한다.

Description

복합재의 제조 방법{PREPARATION METHOD FOR COMPOSITE MATERIAL}
본 출원은 2017년 7월 6일자 제출된 대한민국 특허출원 제10-2017-0086013호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 대한민국 특허출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
본 출원은 복합재의 제조 방법에 대한 것이다.
금속폼(metal foam)은 경량성, 에너지 흡수성, 단열성, 내화성 또는 친환경 등의 다양하고 유용한 특성을 구비함으로써, 경량 구조물, 수송 기계, 건축 자재 또는 에너지 흡수 장치 등을 포함하는 다양한 분야에 적용될 수 있다.
금속폼은, 높은 비표면적을 가질 뿐만 아니라 액체, 기체 등의 유체 또는 전자의 흐름을 보다 향상시킬 수 있으므로, 열 교환 장치용 기판, 촉매, 센서, 액츄에이터, 2차 전지, 연료전지, 가스 확산층(GDL: gas diffusion layer) 또는 미세유체 흐름 제어기(microfluidic flow controller) 등에 적용되어 유용하게 사용될 수도 있다.
금속폼의 적용 분야의 확대나 물성의 보강 등을 목적으로 상기 금속폼과 수지 성분을 복합화한 복합재를 제조할 수 있다.
본 출원은, 복합재의 제조 방법과 그 방식으로 제조된 복합재를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 출원은 복합재의 제조 방법과 그 복합재에 대한 것이다. 용어 복합재는 금속 다공체(금속폼 등)과 고분자 성분을 포함하는 재료를 의미할 수 있다.
본 명세서에서 용어 금속 다공체(금속폼 등) 또는 금속 골격은, 금속을 주성분으로 포함하는 다공성 구조체를 의미한다. 상기에서 금속을 주성분으로 한다는 것은, 금속 다공체(금속폼 등) 또는 금속 골격의 전체 중량을 기준으로 금속의 비율이 55 중량% 이상, 60 중량% 이상, 65 중량% 이상, 70 중량% 이상, 75 중량% 이상, 80 중량% 이상, 85 중량% 이상, 90 중량% 이상 또는 95 중량% 이상인 경우를 의미한다. 상기 주성분으로 포함되는 금속의 비율의 상한은 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면, 100 중량%, 99 중량% 또는 98 중량% 정도일 수 있다.
본 명세서에서 용어 다공성은, 기공도(porosity)가 적어도 30% 이상, 40% 이상, 50% 이상, 60% 이상, 70% 이상, 75% 이상 또는 80% 이상인 경우를 의미할 수 있다. 상기 기공도의 상한은 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면, 약 100% 미만, 약 99% 이하, 약 98% 이하, 95% 이하, 90% 이하, 85% 이하, 80% 이하 또는 75% 이하 정도일 수 있다. 상기 기공도는 금속 다공체(금속폼 등) 등의 밀도를 계산하여 공지의 방식으로 산출할 수 있다.
본 출원의 복합재에 포함되는 금속 다공체(금속폼 등)은 필름 형상일 수 있다. 본 출원의 복합재는 상기와 같은 필름 형태의 금속 다공체(금속폼 등) 및 상기 금속 다공체(금속폼 등)의 대향하는 양 표면 중 적어도 하나의 표면에 존재하는 고분자 성분을 포함할 수 있다. 즉, 상기 복합재에서는, 금속 다공체(금속폼 등)의 대향하는 양 표면 모두에 고분자 성분이 존재할 수도 있고, 하나의 표면에만 고분자 성분이 존재할 수도 있다. 상기에서 대향하는 양표면은 필름 형태의 금속 다공체(금속폼 등)의 상부와 하부 표면이나 양 측면 등과 같이 서로 마주보는 표면을 의미할 수 있다. 이하 편의상 상기 서로 마주보는 표면 중에서 고분자 성분이 상대적으로 많이 존재하는 표면을 제 1 표면이라고 호칭하고, 그 반대측 표면으로서 고분자 성분이 존재하지 않거나, 상기 제 1 표면에 비하여 적게 존재하는 표면을 제 2 표면이라고 호칭할 수 있다.
복합재에서 금속 다공체(금속폼 등)은, 기공도(porosity)가 약 40% 내지 99%의 범위 내일 수 있다. 일 예시에서 후술하는 방식으로 상기 복합재를 형성함에 있어서 목적하는 비대칭 구조를 고려하여 상기 금속 다공체(금속폼 등)의 기공도나 공극의 크기 등을 제어할 수 있다. 예를 들어, 후술하는 방식으로 비대칭 구조를 형성함에 있어서, 금속 다공체(금속폼 등)의 기공도가 작거나, 공극의 크기가 작은 경우에는 일 표면에서 조사된 광이 다른 표면에 도달하는 정도가 작아지고, 반대로 큰 경우에는 상기 다른 표면에 도달하는 정도가 커져서 반대 표면의 광경화성 조성물의 경화도가 제어될 수 있다. 다른 예시에서 상기 기공도는, 50% 이상, 60% 이상, 70% 이상, 75% 이상 또는 80% 이상이거나, 95% 이하, 90% 이하, 85% 이하 또는 80% 이하 정도일 수 있다.
금속 다공체(금속폼 등)은 필름 형태일 수 있다. 이러한 경우에 필름의 두께는 후술하는 방식에 따라 복합재를 제조함에 있어서, 목적하는 비대칭 구조의 형태 등을 고려하여 조절될 수 있다. 즉, 상기 필름 형태의 두께가 두꺼울수록, 후술하는 방식으로 비대칭 구조를 형성함에 있어서, 점착제층에 의해 마스킹되는 영역이 그렇지 않은 영역 대비 상대적으로 작고, 반대로 얇을수록 상기 마스킹되는 영역이 그렇지 않은 영역 대비 상대적으로 크기 때문에 복합재의 비대칭성이 제어될 수 있다. 상기 필름의 두께는 예를 들면, 약 5μm 내지 5 cm의 범위 내일 수 있다. 상기 두께는 다른 예시에서 4cm 이하, 3cm 이하, 2cm 이하 또는 1 cm 이하, 9000 μm 이하, 8000 μm 이하, 7000 μm 이하, 6000 μm 이하, 5000 μm 이하, 4000 μm 이하, 3000 μm 이하, 2000 μm 이하, 1000 μm 이하, 900 μm 이하, 800 μm 이하, 700 μm 이하, 600 μm 이하, 500 μm 이하, 400 μm 이하, 300 μm 이하 또는 200 μm 이하 정도이거나, 6μm 이상, 7μm 이상, 8μm 이상, 9μm 이상 또는 10μm 이상, 20 μm 이상, 30 μm 이상, 40 μm 이상, 50 μm 이상, 60 μm 이상, 70 μm 이상, 80 μm 이상, 90 μm 이상 또는 95 μm 이상 정도일 수도 있다.
상기 금속 다공체(금속폼 등)의 골격은, 다양한 종류의 금속이나 금속 합금으로 이루어질 수 있으며, 예를 들면, 철, 코발트, 니켈, 구리, 인, 몰리브덴, 아연, 망간, 크롬, 인듐, 주석, 은, 백금, 금, 알루미늄, 스테인리스 및 마그네슘으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 금속 또는 금속 합금을 포함하거나, 혹은 상기 금속 또는 금속 합금으로 이루어질 수 있다.
이러한 금속 다공체(금속폼 등)은 다양하게 공지되어 있고, 금속 다공체(금속폼 등)을 제조하는 방법 역시 다양하게 공지되어 있다. 본 출원에서는 이러한 공지의 금속 다공체(금속폼 등)이나 상기 공지의 방식으로 제조한 금속 다공체(금속폼 등)이 적용될 수 있다.
금속 다공체(금속폼 등)을 제조하는 방식으로는, 염 등의 기공 형성제와 금속의 복합 재료를 소결하는 방식, 고분자 폼 등의 지지체에 금속을 코팅하고, 그 상태로 소결하는 방식이나 슬러리법 등이 알려져 있다. 또한, 상기 금속 다공체(금속폼 등)은 본 출원인의 선행 출원인 한국출원 제2017-0086014호, 제2017-0040971호, 제2017-0040972호, 제2016-0162154호, 제2016-0162153호 또는 제2016-0162152호 등에 개시된 방식에 따라서도 제조될 수 있다.
상기 금속 다공체(금속폼 등)은 또한 상기 선행출원에 개시된 방식 중에서 유도 가열 방식으로도 제조될 수 있는데, 이러한 경우에 금속 다공체(금속폼 등)은 전도성 자성 금속을 적어도 포함할 수 있다. 이 경우, 금속 다공체(금속폼 등)은 상기 전도성 자성 금속을 중량을 기준으로 30 중량% 이상, 35 중량% 이상, 40 중량% 이상, 45 중량% 이상 또는 50 중량% 이상 포함할 수 있다. 다른 예시에서 상기 금속 다공체(금속폼 등) 내의 전도성 자성 금속의 비율은, 약 55 중량% 이상, 60 중량% 이상, 65 중량% 이상, 70 중량% 이상, 75 중량% 이상, 80 중량% 이상, 85 중량% 이상 또는 90 중량% 이상일 수 있다. 상기 전도성 자성 금속의 비율의 상한은 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면, 약 100 중량% 미만 또는 95 중량% 이하일 수 있다.
본 출원에 있어서 용어 전도성 자성 금속은, 소정 상대 투자율과 전도도를 가지는 금속으로서, 유도 가열 방식에 의해 금속의 소결이 가능할 정도로 발열이 가능한 금속을 의미할 수 있다.
일 예시에서 상기 전도성 금속으로는, 상대 투자율이 90 이상인 금속이 사용될 수 있다. 상대 투자율(μr)은, 해당 물질의 투자율(μ)과 진공속의 투자율(μ0)의 비율(μ/μ0)이다. 상기 금속은 상대 투자율이 95 이상, 100 이상, 110 이상, 120 이상, 130 이상, 140 이상, 150 이상, 160 이상, 170 이상, 180 이상, 190 이상, 200 이상, 210 이상, 220 이상, 230 이상, 240 이상, 250 이상, 260 이상, 270 이상, 280 이상, 290 이상, 300 이상, 310 이상, 320 이상, 330 이상, 340 이상, 350 이상, 360 이상, 370 이상, 380 이상, 390 이상, 400 이상, 410 이상, 420 이상, 430 이상, 440 이상, 450 이상, 460 이상, 470 이상, 480 이상, 490 이상, 500 이상, 510 이상, 520 이상, 530 이상, 540 이상, 550 이상, 560 이상, 570 이상, 580 이상 또는 590 이상일 수 있다. 상대 투자율이 높을 수록 후술하는 유도 가열을 위한 전자기장의 인가 시에 보다 높은 열을 발생하게 되므로 그 상한은 특별히 제한되지 않는다. 일 예시에서 상기 상대 투자율의 상한은 예를 들면, 약 300,000 이하일 수 있다.
상기 전도성 자성 금속은 20˚C에서의 전도도가 약 8 MS/m 이상, 9 MS/m 이상, 10 MS/m 이상, 11 MS/m 이상, 12 MS/m 이상, 13 MS/m 이상 또는 14.5 MS/m 이상일 수 있다. 상기 전도도의 상한은 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면, 상기 전도도는, 약 30 MS/m 이하, 25 MS/m 이하 또는 20 MS/m 이하일 수 있다.
이러한 전도성 자성 금속의 구체적인 예에는 니켈, 철 또는 코발트 등이 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 출원에서 개시되는 복합재는 비대칭 복합재일 수 있다. 용어 비대칭 복합재는, 복합재 내에서 금속 다공체(금속폼 등)과 복합화되는 고분자 성분의 위치가 비대칭적인 경우를 의미한다. 예를 들면, 상기 복합재에서 금속 다공체(금속폼 등)의 대향하는 양 표면에 형성되어 있는 고분자 성분은 비대칭적인 구조를 가질 수 있다. 상기에서 비대층 구조는, 상기 양 표면에 존재하는 고분자 성분의 비율이 다른 경우을 의미한다.
일 예시에서 상기 금속 다공체(금속폼 등)의 제 1 표면에 존재하는 고분자 성분의 면적비(A)와 제 2 표면에 존재하는 고분자 성분의 면적비(B)의 비율(B/A)은 0 내지 0.99의 범위 내일 수 있다. 상기 비율(B/A)이 0인 경우는 제 2 표면에는 고분자 성분이 존재하지 않는 경우를 의미한다. 또한, 상기에서 면적비는 해당 금속 다공체(금속폼 등)의 표면의 면적 대비 고분자 성분으로 덮혀 있는 면적의 백분율이다.
상기 비율은(B/A)은 다른 예시에서 약 0.95 이하, 0.90 이하, 0.85 이하, 0.80 이하, 0.75 이하, 0.70 이하, 0.65 이하, 0.60 이하, 0.55 이하, 0.50 이하, 0.45 또는 0.40 이하일 수 있지만, 이는 목적하는 용도를 고려하여 조절될 수 있다.
상기에서 제 1 표면상에 존재하는 고분자 성분의 면적비(A)는 특별히 제한되지 않지만, 예를 들면, 약 90% 이상, 약 91% 이상, 92% 이상, 93% 이상, 94% 이상, 95% 이상, 96% 이상, 97% 이상, 98% 이상 또는 99% 이상이거나, 혹은 100% 정도일 수 있다. 또한, 제 2 표면상의 고분자 성분의 면적비(B)는, 0%이거나, 즉 제 2 표면상에는 고분자 성분이 존재하지 않거나, 0%를 초과할 수 있다. 또한, 상기 면적비(B)는 일 예시에서 약 99% 이하, 약 95% 이하, 약 90% 이하, 약 85% 이하, 약 80% 이하, 약 75% 이하, 약 70% 이하, 약 65% 이하, 약 60% 이하, 약 55% 이하, 약 50% 이하, 약 45% 이하 또는 약 40% 이하 정도일 수도 있다.
상기 예시에서 제 2 표면상의 고분자 성분의 면적비(B)가 0%인 경우, 즉 제 2 표면상에는 고분자 성분이 형성되어 있지 않은 경우에는, 제 1 표면에서 제 2 표면 방향으로 금속 다공체(금속폼 등)의 내부에 고분자 성분이 존재하는 부분까지의 길이(P)와 상기 제 1 표면에서 제 2 표면까지의 길이(T)의 비율(P/T)은, 0 내지 1의 범위일 수 있다. 즉, 상기 경우에서 금속 다공체(금속폼 등) 내부의 고분자 성분은, 제 1 표면에서 제 2 표면까지의 전체 범위에서 존재하거나(P/T=1), 금속 다공체(금속폼 등)의 내부에는 존재하지 않을 수 있다(P/T=0). 상기 비율(P/T)은, 다른 예시에서 0 초과, 0.1 이상, 0.2 이상, 0.3 이상, 0.4 이상 또는 0.45 이상이거나, 0.95 이하, 0.9 이하, 0.85 이하, 0.8 이하, 0.75 이하, 0.7 이하, 0.65 이하, 0.6 이하 또는 0.55 이하일 수 있다.
상기에서 제 1 표면에서 제 2 표면 방향으로 측정한 금속 다공체(금속폼 등)의 내부에 고분자 성분이 존재하는 부분까지의 길이(P)는, 상기 제 1 표면에서 측정한 고분자 성분이 존재하는 가장 깊은 지점까지의 길이, 가장 짧은 지점까지의 길이 또는 고분자 성분이 존재하는 길이의 평균치일 수 있다.
도 1은, 상기 복합재 중에서 하나의 표면상에만 고분자 성분이 존재하는 비대칭 복합재 단면 모식도로서, 도면과 같이 본 출원의 일 예시에 의하면 금속 다공체(금속폼 등)(10)의 상부 표면부터 일부 두께까지는 고분자 성분(11)이 존재하고, 하부 표면에는 고분자 성분(11)이 존재하지 않고, 하부 표면상에 공극이 들어난 형태를 가질 수 있따.
상기에서 고분자 성분은, 경화성 조성물의 경화물일 수 있다. 용어 경화성 조성물은, 광의 조사 또는 열의 인가 등에 의해 경화되어 고분자를 형성할 수 있는 물질을 의미한다.
본 명세서에서 광의 조사에는, 마이크로파(microwaves), 적외선(IR), 자외선(UV), X선 및 감마선은 물론, 알파-입자선(alpha-particle beam), 프로톤빔(proton beam), 뉴트론빔(neutron beam) 및 전자선(electron beam)과 같은 입자빔 등의 조사도 포함될 수 있다.
이러한 경화성 조성물로는, 아크릴계 경화성 조성물, 에폭시계 경화성 조성물, 이소시아네이트계 경화성 조성물, 우레탄계 경화성 조성물, 폴리에스테르계 경화성 조성물, 폴리아믹산계 경화성 조성물, 폴리아미드계 경화성 조성물, 프탈로니트릴계 경화성 조성물 또는 실리콘계 경화성 조성물 등이 예시될 수 있다. 상기 각 조성물은, 각각 경화되어 아크릴계 고분자 성분, 에폭시계 고분자 성분, 이소시아네이트계 고분자 성분, 우레탄계 고분자 성분, 폴리에스테르계 고분자 성분, 폴리아믹산계 고분자 성분, 폴리아미드계 고분자 성분, 프탈로니트릴 수지계 고분자 성분 또는 실리콘계 고분자 성분을 형성할 수 있는 조성물이고, 이러한 조성물은 고분자 조성물 업계에 다양하게 공지되어 있으며, 본 출원에서는 이러한 공지의 성분 중에서 적정 성분을 선택하여 사용할 수 있고, 필요한 경우에 상기 중 2종 이상의 성분을 사용하여 복합 고분자를 형성할 수도 있다.
상기와 같은 조성물은, 일반적으로 광조사 또는 열의 인가에 의해 경화될 수 있는 관능기를 가지는 고분자 성분, 올리고머 성분 및/또는 단량체 성분을 포함하고, 광의 조사 및/또는 열의 인가에 의해 경화 반응을 개시시킬 수 있는 개시제, 예를 들면, 라디칼 개시제나, 양이온 개시제 등이나 기타 경화제 등을 포함한다. 상기에서 광조사 또는 열의 인가 등에 의해 경화될 수 있는 관능기로는, 아크릴로일기나 메타크릴로일기 등의 라디칼 중합성의 이중 결합을 포함하는 관능기나, 글리시딜기, 지환식 에폭시기, 옥세타닐기 등의 양이온 중합성의 관능기 등 또는 규소 원자에 결합된 수소 원자, 비닐기 등의 알케닐기, 이소시아네이트기, 카복실기, 히드록시기, 에폭시기, 아지리딘기 등이 예시될 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다.
상기 복합재의 구조에서 금속 다공체(금속폼 등)의 제 1 표면상에 존재하는 고분자 성분의 두께는 약 1nm 내지 1cm의 범위 내에 있을 수 있다. 그렇지만, 상기 두께는 목적에 따라서 적절하게 변경될 수 있다. 상기 두께는 다른 예시에서 100nm 내지 100 μm 정도일 수 있다.
상기 고분자 성분의 두께(P2T)는 0 내지 1cm 의 범위 내에 있을 수 있다. 그렇지만, 상기 두께도 목적에 따라서 적절하게 변경될 수 있다.
상기 복합재의 구조에서 제 2 표면상에 존재하는 고분자 성분은 기둥(pillar) 형태로 존재할 수 있다.
상기에서 고분자 성분의 두께는 해당 금속 다공체(금속폼 등)의 표면을 시작 지점으로 하여 측정한 두께이다.
그렇지만, 상기 언급된 중량 비율, 두께 비율이나 두께 또는 고분자 성분의 형태는 목적하는 상기 복합재의 용도에 따라서 제어될 수 있는 것으로 특별히 제한되는 것은 아니다.
본 출원의 복합재는, 단열 소재, 방열 소재, 방음 소재, 경량화 소재, 구조재 또는 전극 소재 등으로 사용될 수 있다.
상기와 같은 비대칭 구조의 복합재는, 일면이 점착제층에 부착되어 있는 금속 다공체, 즉 예를 들면, 상기 금속 다공체(금속폼 등)의 상기 점착제층이 부착되어 있지 않은 면에 경화성 조성물을 적용하는 단계를 거쳐서 제조할 수 있다.
예를 들면, 도 2에 나타난 바와 같이, 금속 다공체(금속폼 등)(10) 등의 일면을 점착제층(11)에 부착시키면, 금속 다공체(금속폼 등)(10)의 다공성에 의하여 점착제층(11)의 적어도 일부가 상기 금속 다공체(금속폼 등)(10)의 기공 내로 침투하게 된다. 그 후에 점착제층(11)이 존재하지 않는 금속 다공체(금속폼 등)(10)의 표면에 경화성 조성물(13)을 적용하면, 적어도 상기 점착제층(11)이 존재하는 기공에는 경화성 조성물(13)이 침투하지 않는다. 물론, 경화성 조성물의 점도(13) 등을 조절하면, 기공으로의 침투 정도를 조절하여, 점착제층(13)이 없는 기공 중에 일부에도 경화성 조성물(13)이 침투하지 않는다. 이러한 상태에서 경화성 조성물(13)을 경화시켜서 고분자 성분을 형성시키면, 도 1에 나타난 구조의 비대칭 복합재가 형성될 수 있다. 도 2에서 부호 12는, 점착제층(11)을 지지하는 기재 필름이다.
본 출원의 상기 방법에서는, 점착제층의 금속 다공체(금속폼 등) 기공 내부로의 침투 정도를 조절하기 위해서, 금속 다공체(금속폼 등)를 점착제층상에 위치시키고, 상기 금속 다공체를 가압하여 점착제층을 부착하는 단계를 수행할 수도 있다. 즉, 이러한 가압에 의해서 보다 많은 기공 내에 점착제층이 침투하도록 할 수 있고, 그에 따라서 비대칭 필름의 구조를 조절할 수 있다.
또한, 다른 방식으로 점착제층의 두께를 제어하는 방식을 통해서도 점착제층의 기공 침투 정도를 제어하고, 비대칭 필름의 구조를 제어할 수 있다.
본 출원에서 적용될 수 있는 상기 점착제층의 종류는 특별히 제한되지 않고, 공지의 일반적인 종류의 점착제층이 사용될 수 있다. 예를 들면, 일면에 상기 점착제층이 형성된 점착 시트 내지 점착 필름을 사용하여 상기 방법을 진행할 수 있다. 이 때 적용될 수 있는 점착제는, 공지의 아크릴계 점착제, 실리콘계 점착제, 우레탄계 점착제 또는 에폭시계 점착제 등이 있고, 여기에 제한되지 않는다.
본 출원에서는, 상기 경화성 조성물의 적용 후에 적용된 경화성 조성물을 경화하는 단계를 추가로 수행할 수 있고, 이 과정에 의해서 고분자 성분이 형성될 수도 있다.
상기 과정에서 경화를 수행하는 방법은 특별히 제한되지 않으며, 적용된 경화성 조성물의 종류에 따라서 적절한 광의 조사나 열의 인가 등의 방식을 적용할 수 있다. 필요하다면, 상기 경화 후에 미경화된 조성물을 제거하는 단계를 추가로 수행할 수도 있다.
상기와 같은 방식에 의할 때에 경화의 조건, 예를 들면, 광의 조사 정도나 방향, 열의 인가 정도 등이나, 점착제층의 두께, 경화성 조성물의 두께 및/또는 금속 다공체(금속폼 등)의 두께, 금속 다공체(금속폼 등)의 기공도나 공극의 크기를 제어하게 되면, 해당 비대칭 구조의 형태도 다양하게 조절할 수 있다.
일 예시에서 상기 공정에서는, 상기 경화성 조성물을 다공성 구조체(금속폼 등)의 제 1 및 제 2 표면 중 적어도 하나 이상의 표면상에 약 1nm 내지 2cm 범위 내의 두께로 형성할 수 있고, 이 때 경화성 조성물은 층 형태로 형성될 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다.
본 출원의 제조 방법에서는 상기 경화 후에 미경화된 경화성 조성물을 제거하는 단계를 추가로 수행할 수 있다.
이러한 공정에 의해서 전술한 비대칭 구조가 형성될 수 있다. 상기 미경화된 경화성 조성물을 제거하는 단계는 현상(developing)이라고 호칭될 수 있다. 이러한 현상 공정은 공지의 방식으로 수행할 수 있으며, 예를 들면, 상기 현상 공정은 미경화된 조성물을 제거할 수 있는 것으로 알려진 처리제 등을 사용하여 수행할 수 있는데, 상기 처리제로는 에탄올, 염기수, N-메틸 피롤리돈, 메틸렌클로라이드, 클로로포름, 톨루엔, 에틸렌글리콜 또는 프로필렌글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트 등의 현상액 등이 알려져 있다. 상기와 같은 현상액을 사용한 적절한 처리를 통해 현상 공정이 진행될 수 있고, 예를 들면, 약 2 bar 이상의 압력과 20℃ 내지 50℃의 온도 범위 내에서 스프레이 현상 방식으로 상기 현상액을 적용하여 현상 공정을 수행할 수 있다.
본 출원의 방법에서는, 상기 경화 단계 이후에 점착제층을 제거하는 단계를 추가로 수행할 수 있다. 점착제층의 제거 방법은 특별히 제한되지 않는다. 점착제층은, 압력의 인가에 의해서 피착체에 부착되고, 박리하면 제거되는 특성을 가지기 때문에, 적용된 점착제층의 종류에 따라서 적절한 제거 방식을 선택하면 된다.
필요하다면, 본 출원에서는 상기 단계에 이어서 점착제 잔여물을 세척하는 단계를 추가로 수행할 수 있고, 이 단계는 전술한 현상 단계에 준하는 방식으로 수행될 수 있다.
상기 과정에서 적용되는 금속 다공체의 두께는 예를 들면, 약 5μm 내지 5 cm의 범위 내일 수 있다. 상기 두께는 다른 예시에서 4cm 이하, 3cm 이하, 2cm 이하 또는 1 cm 이하, 9000 μm 이하, 8000 μm 이하, 7000 μm 이하, 6000 μm 이하, 5000 μm 이하, 4000 μm 이하, 3000 μm 이하, 2000 μm 이하, 1000 μm 이하, 900 μm 이하, 800 μm 이하, 700 μm 이하, 600 μm 이하, 500 μm 이하, 400 μm 이하, 300 μm 이하 또는 200 μm 이하 정도이거나, 6μm 이상, 7μm 이상, 8μm 이상, 9μm 이상 또는 10μm 이상, 20 μm 이상, 30 μm 이상, 40 μm 이상, 50 μm 이상, 60 μm 이상, 70 μm 이상, 80 μm 이상, 90 μm 이상 또는 95 μm 이상 정도일 수도 있다. 전술한 바와 같이 상기 금속 다공체는 필름 또는 시트 형상일 수 있으며, 금속폼 등일 수 있다.
상기에서 상기 금속 다공체의 두께(T1) 및 점착제층의 두께(T2)의 비율(T2/T1)은, 약 0.05 내지 1의 범위 내일 수 있다. 다만, 상기 두께의 비율은 목적하는 비대칭 구조에 따라 변경될 수 있다. 상기 비율(T2/T1)은 다른 예시에서 약 0.9 이하, 0.8 이하, 0.7 이하, 0.6 이하, 0.5 이하, 0.4 이하, 0.3 이하, 0.2 이하 또는 0.15 이하 정도일 수도 있다.
본 출원은 또한 복합재, 예를 들면, 상기와 같은 방식으로 형성된 복합재에 대한 것이다.
이러한 복합재는 전술한 것과 같이 필름 형태의 금속 다공체(금속폼 등) 및 상기 금속 다공체(금속폼 등)의 대향하는 양표면에 존재하는 고분자 성분을 포함하고, 이 때 양 표면의 고분자 성분은 전술한 바와 같은 비대칭적인 구조일 수 있다.
상기 복합재에 대한 구체적인 사항, 예를 들면, 상기 금속 다공체(금속폼 등)과 고분자 성분의 종류, 두께, 두께 비율이나 중량 비율, 고분자 성분의 형태 등에 대해서는 상기 기술한 내용이 동일하게 적용될 수 있다.
본 출원에서는, 금속 다공체(금속폼 등)과 고분자 성분을 포함하고, 상기 고분자 성분이 상기 금속 다공체(금속폼 등)의 양면에서 비대칭적인 구조로 형성된 복합재를 제조하는 방법과 그러한 방식으로 제조된 복합재를 제공한다.
도 1은 본 출원의 복합재의 모식적인 측면도이다.
도 2는 본 출원의 복합재의 제조 방법을 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
도 3은 실시예 1에서 형성된 복합재의 사진이다.
도 4는 실시예 3에서 형성된 복합재의 사진이다.
이하 실시예 및 비교예를 통하여 본 출원을 구체적으로 설명하지만, 본 출원의 범위가 하기 실시예에 제한되는 것은 아니다.
실시예 1.
금속 다공체로는 구리 금속폼으로서, 두께가 약 100 μm 정도인 필름 형태이고, 기공도가 대략 75 % 정도인 구리 금속폼을 사용하였다. 두께가 약 10 μm 정도인 아크릴계 점착제층을 가지는 점착 시트의 상기 점착제층상에 상기 금속폼을 위치시킨 후에 약 3 Kg의 하중으로 가압하였다. 이후, 폴리디메틸실록산(PDMS, Sylgard 184)를 필름 어플리케이터를 이용하여 상기 가압된 구리폼의 점착제층와 접촉한 일면의 반대면에 약 20μm 두께로 코팅하고, 120℃의 오븐에서 20분간 열경화를 진행하였다. 경화 후 점착 시트를 제거하여 복합재를 제조하였다. 상기 복합재의 노출된 금속 부분의 주사형 전자현미경 사진을 도 3에 도시하였다.
실시예 2.
금속 다공체로는 구리 금속폼으로서, 두께가 약 100 μm 정도인 필름 형태이고, 기공도가 대략 75 % 정도인 구리 금속폼을 사용하였다. 두께가 약 10 μm 정도인 아크릴계 점착제층을 가지는 점착 시트의 상기 점착제층상에 상기 금속폼을 위치시킨 후에 약 3 Kg의 하중으로 가압하였다. 이후, 에폭시 수지 조성물(국도화학社, YD128 레진과 G640 경화제의 혼합물)를 필름 어플리케이터를 이용하여 상기 가압된 구리폼의 점착제층와 접촉한 일면의 반대면에 약 20μm 두께로 코팅하고, 80℃의 오븐에서 60분간 열경화를 진행하였다. 이어서 점착 시트를 제거하여 복합재를 제조하였다.
실시예 3.
금속 다공체로는 구리 금속폼으로서, 두께가 약 100 μm 정도인 필름 형태이고, 기공도가 대략 75 % 정도인 구리 금속폼을 사용하였다. 두께가 약 20 μm 정도인 아크릴계 점착제층을 가지는 점착 시트의 상기 점착제층상에 상기 금속폼을 위치시킨 후에 약 3 Kg의 하중으로 가압하였다. 이후, 폴리디메틸실록산(PDMS, Sylgard 184)를 필름 어플리케이터를 이용하여 상기 가압된 구리폼의 점착제층와 접촉한 일면의 반대면에 약 20μm 두께로 코팅하고, 120℃의 오븐에서 20분간 열경화를 진행하였다. 경화 후 점착 시트를 제거하여 복합재를 제조하였다. 상기 복합재의 노출된 금속 부분의 주사형 전자현미경 사진을 도 4에 도시하였다.
실시예 4.
금속 다공체로는 구리 금속폼으로서, 두께가 약 100 μm 정도인 필름 형태이고, 기공도가 대략 75 % 정도인 구리 금속폼을 사용하였다. 두께가 약 20 μm 정도인 아크릴계 점착제층을 가지는 점착 시트의 상기 점착제층상에 상기 금속폼을 위치시킨 후에 약 3 Kg의 하중으로 가압하였다. 이후, 에폭시 수지 조성물(국도화학社, YD128 레진과 G640 경화제의 혼합물)를 필름 어플리케이터를 이용하여 상기 가압된 구리폼의 점착제층와 접촉한 일면의 반대면에 약 20μm 두께로 코팅하고, 80℃의 오븐에서 60분간 열경화를 진행하였다. 이어서 점착 시트를 제거하여 복합재를 제조하였다.

Claims (11)

  1. 일면에 점착제층이 부착되어 있는 금속 다공체로서, 상기 점착제층이 상기 금속 다공체의 기공 내로 침투되어 있는 금속 다공체의 상기 점착제층이 부착되어 있지 않은 면에 경화성 조성물을 적용하는 단계;
    상기 적용된 경화성 조성물을 경화시키는 단계; 및
    상기 경화 단계 후에 상기 점착제층을 제거하는 단계를 포함하는 복합재의 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 일면에 점착제층이 부착되어 있는 금속 다공체는, 상기 금속 다공체를 상기 점착제층상에 위치시키고, 상기 금속 다공체를 가압하여 상기 점착제층을 부착하여 제조하는 복합재의 제조 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 금속 다공체는 금속폼인 복합재의 제조방법.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서, 점착제층을 제거한 후에 점착제 잔여물을 세척하는 단계를 추가로 수행하는 복합재의 제조방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 금속 다공체는 두께가 5μm 내지 5cm인 필름 또는 시트 형태인 복합재의 제조방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 금속 다공체의 두께(T1) 및 점착제층의 두께(T2)의 비율(T2/T1)은, 0.05 내지 1의 범위 내인 복합재의 제조 방법.
  9. 제 1 항에 있어서, 금속 다공체는, 철, 코발트, 니켈, 구리, 인, 몰리브덴, 아연, 망간, 크롬, 인듐, 주석, 은, 백금, 금, 알루미늄, 스테인리스 및 마그네슘으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 금속 또는 금속 합금을 포함하는 골격을 가지는 복합재의 제조 방법.
  10. 제 1 항에 있어서, 금속 다공체는, 기공도(porosity)가 30% 내지 99%의 범위 내인 복합재의 제조 방법.
  11. 제 1 항에 있어서, 경화성 조성물은, 아크릴계 경화성 조성물, 에폭시계 경화성 조성물, 이소시아네이트계 경화성 조성물, 우레탄계 경화성 조성물, 폴리에스테르계 경화성 조성물, 폴리아믹산계 경화성 조성물, 폴리아미드계 경화성 조성물, 프탈로니트릴계 경화성 조성물 또는 실리콘계 경화성 조성물인 복합재의 제조 방법.
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