KR102566130B1 - Method for manufacturing conductive resin nano-material uniformly dispersed - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 전도성 나노소재 균일 분산 수지 제조방법종이와 같은 강화재에 페놀수지를 함침/경화시켜 판재형태로 제조되는 베크라이트의 제조에 적용되는 전도성 나노소재의 분산 수지 제조 방법으로서, 전도성 나노소재로서 탄소나노튜브를 사용하고, 분산용제에 상기 탄소나노튜브 1.0 내지 2.0wt% 및 분산안정제를 혼합하여 1차 분산액을 제조하는 단계, 상기 강화재의 함침 작업 전에 상기 탄소나노튜브 함량이 0.2 내지 0.5wt%가 되도록 희석하여 2차 분산액을 제조하는 단계를 포함하여 구성되어, 전도성이 우수하고 내열성 기타 기계적 내구성이 우수한 판재, 패널 재품을 제조하기 위한 전 단계로서 나노소재가 균일하게 분산된 강화재 함침용 수지를 제공할 수 있다.Method for manufacturing uniformly dispersed resin of conductive nanomaterial according to the present invention A method for manufacturing a dispersed resin of conductive nanomaterial applied to the manufacture of bakelite manufactured in the form of a plate by impregnating/curing a phenolic resin into a reinforcing material such as paper, as a conductive nanomaterial Preparing a first dispersion by using carbon nanotubes and mixing 1.0 to 2.0 wt% of the carbon nanotubes and a dispersion stabilizer in a dispersing solvent, wherein the carbon nanotube content is 0.2 to 0.5 wt% before impregnation of the reinforcing material. It is composed of a step of diluting to prepare a secondary dispersion so that it is composed of a resin for impregnating reinforcing materials in which nanomaterials are uniformly dispersed as a previous step for manufacturing plate materials and panel products having excellent conductivity and excellent heat resistance and other mechanical durability. can provide

Description

전도성 나노소재 균일 분산 수지 제조방법 {Method for manufacturing conductive resin nano-material uniformly dispersed}Conductive nanomaterial uniformly dispersed resin manufacturing method {Method for manufacturing conductive resin nano-material uniformly dispersed}

본 발명은 전도성 나노 소재가 균일하게 분산된 수지 제품의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 강화재에 페놀수지를 함침, 경화시켜 제조하는 전도성 나노소재 균일 분산 수지 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a resin product in which conductive nanomaterials are uniformly dispersed, and more particularly, to a method for manufacturing a conductive nanomaterial uniformly dispersed resin prepared by impregnating and curing a phenolic resin into a reinforcing material.

ESD(정전기방전, Electrostatic Discharge) 현상은 복사기, 분체도장 등 다양한 분야에서 활용되고 있으나 반도체, 디스플레이, 전자부품산업 등의 생산 공정상에서는 심각한 피해를 입히고 있는 중요한 원인으로 이에 대해 기업들은 많은 인적, 물적 자원 투자를 통해 이를 최소화 하려는 노력을 기울이고 있다.ESD (Electrostatic Discharge) phenomenon is used in various fields such as copiers and powder coatings, but it is an important cause of serious damage in the production process of semiconductor, display, and electronic parts industries. We are trying to minimize this through investment.

산업전반에 걸쳐 사용 되어지는 초소형 고속 집적화 회로는 구동 전원의 극소화로 인해 생산 공정 중 소량의 ESD에 의한 회로의 파괴현상이 지속적으로 증대되고 있으며, LED, LCD, TFT 등 평판 디스플레이 패널의 대형화에 따라 증착공정 중 정전기에 의한 패널의 불순물 오염은 심각한 불량 발생의 원인이 되고 있다.Micro-miniature high-speed integrated circuits used throughout the industry are constantly increasing circuit damage caused by a small amount of ESD during the production process due to the minimization of driving power. Impurity contamination of the panel caused by static electricity during the deposition process is a serious cause of defects.

이러한 문제를 해결하기 위한 국내 생산 정전기 관련 제품군은 Ionizer, Tray, 정전기 방지 필름, Wrist strap 등 수십 종이나 주로 저가 위주의 제품군을 형성하고 있으며, 중소기업 중심으로 사업영역이 형성되어 있다.There are dozens of domestically produced static electricity related products to solve these problems, such as ionizer, tray, antistatic film, and wrist strap, but mainly low-cost products are formed, and the business area is formed around small and medium-sized enterprises.

한편, 전자부품 생산 공정에 있어서 Test Fixture(Jig) 및 Carrier는 생산 공정간 전자부품의 이송과 부품의 성능시험에 있어 중요한 부자재로 전자부품의 정밀화 및 집적화에 따라 ESD 성능이 매우 중요하게 되었을 뿐만 아니라 생산 공정의 작업조건이 혹독해 짐에 따라 내열성, 내화학성, 기계적 물성 등 기능성 요소의 필요성이 커지고 있다.On the other hand, in the electronic parts production process, Test Fixture (Jig) and Carrier are important sub-materials for the transfer of electronic parts between production processes and the performance test of parts. As the working conditions of the production process become harsh, the need for functional elements such as heat resistance, chemical resistance, and mechanical properties is increasing.

즉, Test Fixture(Jig) 및 Carrier를 만들 수 있는 플라스틱 소재에 ESD 성능을 부여하기 위한 많은 연구가 이루어지고 있으며, 활용소재로 Carbon, Metal, TCOs, Polymer 등이 적용되고 있으나 열가소성 플라스틱을 적용하는 경우와 표면처리 방식이 대부분이어서 고객이 요구하는 추가적인 가혹조건(내열성, 기계적 물성)에 효과적으로 대응하는데 어려움이 있다.In other words, a lot of research is being done to give ESD performance to plastic materials that can make test fixtures (jigs) and carriers, and carbon, metal, TCOs, and polymers are applied as materials to be used, but when thermoplastics are applied Since most of them are surface treatment methods, it is difficult to effectively respond to additional harsh conditions (heat resistance, mechanical properties) required by customers.

기존에 사용되고 있는 제품은 POM에 CNT, Carbon black 등을 컴파운딩하여 사출 또는 압출 가공하여 제조된 판재형태 제품으로 대전방지 성능은 106~108Ω/sq인 시장 요구사항을 만족하여 Test Fixture(Jig) 및 Carrier 소재로 사용되어 왔으나, 최근 IT제품의 고집적화, 정밀화 및 생산성 향상을 위한 고온공정 도입으로 기존 POM 제품 사용 시 공정 중 Test Fixture(Jig) 및 Carrier의 휨이 발생하거나 열팽창으로 인해 외형변형이 발생하여 Test Fixture(Jig) 및 Carrier로서 기능을 할 수 없는 문제가 발생하며, 이는 POM 소재가 가지고 있는 고유한 특성인 낮은 내열성(열변형온도 < 110℃)과 높은 열팽창에 기인한 문제로 소재 변경 없이 해결할 수 없는 실정이다.The existing product is a plate type product manufactured by compounding POM with CNT, carbon black, etc. and injection or extrusion processing . Jig) and carrier materials, but recently, due to the introduction of high-temperature processes for high integration, precision, and productivity improvement of IT products, when using existing POM products, warpage of test fixtures (jigs) and carriers occurs during the process or external deformation due to thermal expansion. This causes problems that cannot function as a Test Fixture (Jig) and Carrier. It is a situation that cannot be solved without change.

KRKR 10-1838848 10-1838848 B1B1

본 발명은, POM 소재를 대체하고 Test Fixture(Jig) 및 Carrier에 적용될 경우에도 충분한 ESD 성능과 함께 높은 내열성 및 기타 내구성을 가지는 판재 제품을 제조하기 위해, 종이와 같은 강화재에 페놀수지를 함침/경화시켜 판재형태로 제조되는 베크라이트의 제조에 적용되는 전도성 나노소재의 분산 수지 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention impregnates/cures a phenolic resin into a reinforcing material such as paper in order to replace the POM material and to manufacture a plate product having sufficient ESD performance and high heat resistance and other durability even when applied to a test fixture (jig) and a carrier. It is an object of the present invention to provide a method for preparing a dispersed resin of a conductive nanomaterial applied to the manufacture of bakelite manufactured in the form of a plate.

전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 전도성 나노소재 균일 분산 수지 제조방법은, 종이와 같은 강화재에 페놀수지를 함침/경화시켜 판재형태로 제조되는 베크라이트의 제조에 적용되는 전도성 나노소재의 분산 수지 제조 방법으로서, 전도성 나노소재로서 탄소나노튜브를 사용하고, 분산용제에 상기 탄소나노튜브 1.0 내지 2.0wt% 및 분산안정제를 혼합하여 1차 분산액을 제조하는 단계, 상기 강화재의 함침 작업 전에 상기 탄소나노튜브 함량이 0.2 내지 0.5wt%가 되도록 희석하여 2차 분산액을 제조하는 단계를 포함하여 구성된다.In order to achieve the above object, the conductive nanomaterial uniformly dispersed resin manufacturing method according to the present invention is a conductive nanomaterial applied to the manufacture of bakelite manufactured in the form of a plate by impregnating / curing a phenolic resin into a reinforcing material such as paper. A dispersion resin manufacturing method, using carbon nanotubes as a conductive nanomaterial, mixing 1.0 to 2.0 wt% of the carbon nanotubes and a dispersion stabilizer in a dispersion solvent to prepare a first dispersion, prior to the impregnation of the reinforcing material; and preparing a secondary dispersion by diluting the carbon nanotube content to 0.2 to 0.5 wt%.

이때, 상기 탄소나노튜브의 길이는 0.5 내지 3.0μm인 것이 바람직하다.At this time, it is preferable that the length of the carbon nanotube is 0.5 to 3.0 μm.

이때, 상기 분산용제는 메탄올인 것이 바람직하다.At this time, the dispersion solvent is preferably methanol.

이때, 상기 분산안정제는 소듐도데실설폰네이트(SDS, Sodium dodecylsulfonate) 및 폴리비닐피롤리돈(PVP, Polyvinyl pyrrolidone) 중에서 선택되는 1 이상의 성분인 것이 바람직하며,At this time, the dispersion stabilizer is preferably one or more components selected from sodium dodecylsulfonate (SDS) and polyvinyl pyrrolidone (PVP),

더욱이, 폴리비닐피롤리돈인 것이 더욱 바람직하다.Moreover, it is more preferably polyvinylpyrrolidone.

더욱이, 상기 분산안정제 폴리비닐피롤리돈은 분자량 40,000의 PVP K-30인 것이 바람직하다.Moreover, the dispersion stabilizer polyvinylpyrrolidone is preferably PVP K-30 having a molecular weight of 40,000.

한편, 상기 1차 분산액 제조 단계 또는 2차 분산액 제조 단계를 위한 분산은 로테이트밀에 의해 수행되는 것이 바람직하다.Meanwhile, the dispersion for the first dispersion preparation step or the second dispersion preparation step is preferably performed by a rotary mill.

더욱이, 상기 로테이트밀의 운전 조건은 다음과 같은 것을 특징으로 하는, 전도성 나노소재 균일 분산 수지 제조방법.Moreover, the operating conditions of the rotor mill are characterized in that the following, conductive nano-material uniformly dispersed resin manufacturing method.

- 베셀 100~200 rpm- Vessel 100~200 rpm

- 로터 1,200~1,600 rpm- Rotor 1,200~1,600 rpm

- 비드 사이즈 0.8~1.5 mm- Bead size 0.8~1.5 mm

- 베셀 온도 45℃ 미만- Vessel temperature less than 45℃

- 작동 시간 2~4 시간- Operating time 2-4 hours

한편, 상기 1차 분산액의 점도는 450 이하인 것이 바람직하다.Meanwhile, the viscosity of the primary dispersion is preferably 450 or less.

한편, 상기 2차 분산액의 점도는 50 내지 150인 것이 바람직하다.Meanwhile, the viscosity of the secondary dispersion is preferably 50 to 150.

전술한 바와 같은 구성의 전도성 나노소재 균일 분산 수지 제조방법에 의해서, 전도성이 우수하고 내열성 기타 기계적 내구성이 우수한 판재, 패널 재품을 제조하기 위한 전 단계로서 나노소재가 균일하게 분산된 강화재 함침용 수지를 제공할 수 있다.By the conductive nanomaterial uniformly dispersed resin manufacturing method having the configuration described above, as a previous step for manufacturing plate materials and panel products having excellent conductivity and excellent heat resistance and other mechanical durability, a resin for impregnating reinforcing materials in which nanomaterials are uniformly dispersed is prepared. can provide

도 1은 나노소재 분산에 따른 페놀수지의 점도변화를 나타낸 그래프이다.
도 2는 나노소재의 용제 분산에 따른 분산액의 점도변화를 나타낸 그래프이다.
1 is a graph showing the change in viscosity of a phenolic resin according to nanomaterial dispersion.
Figure 2 is a graph showing the viscosity change of the dispersion according to the solvent dispersion of the nanomaterial.

이하, 전술한 본 발명에 따른 전도성 나노소재 균일 분산 수지 제조방법의 구성을, 본 발명의 일 실시예가 도시된 도면 및 실시예들을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, the configuration of the conductive nano-material uniformly dispersed resin manufacturing method according to the present invention described above will be described in more detail with reference to the drawings and embodiments showing an embodiment of the present invention.

베크라이트는 종이와 같은 함침지로 구성된 강화재에 페놀수지를 함침/경화시켜 판재형태로 제조되는 열경화성 복합소재로 내열성, 절연성, 기계적 물성, 내약품성 등이 우수하여 전기/전자, 자동차, 제철소 분야 등에 폭넓게 적용되고 있으며, 특히 가공성이 우수하여 지그(Jig) 및 목업 등 중간가공용 제품으로 널리 사용되고 있다. Bakelite is a thermosetting composite material manufactured in the form of a plate by impregnating/curing a reinforcing material composed of impregnated paper such as paper. In particular, it is widely used as a product for intermediate processing such as jigs and mockups due to its excellent processability.

따라서, 베크라이트를 이용하여 판재 제품을 만드는 것이, 전자부품 생산 공정에서 전자부품의 이송과 부품 성능시험에 있어 중요한 부자재인 Test Fixture(Jig) 및 Carrier에 사용될 수 있는 제품으로서 ESD 성능 뿐만 아니라 혹독한 작업조건에도 변형 없이 견딜 수 있는 내열성, 내화학성, 기계적 물성을 가지는 제품의 제조를 가능하게 하며, 이는 수지합성으로 시작하여 합성된 수지를 강화재에 함침하는 공정, 건조 및 가경화를 통한 프리프레그(Preprepg) 제조공정, 프리프레그를 적층/경화하는 가열프레스 공정, 후가공을 통해 판재 형태로 제조되며, 특히 강화재를 수지에 완전히 담가서 수지가 강화재 전체에 스며들게 하여 기포를 제거하는 등 수지함량을 조절하는 함침공정이 핵심공정이다. Therefore, making sheet products using Bakelite is a product that can be used for test fixtures (jigs) and carriers, which are important subsidiary materials in the transfer of electronic parts and part performance tests in the electronic parts production process, as well as ESD performance. It enables the manufacture of products with heat resistance, chemical resistance, and mechanical properties that can withstand conditions without deformation, which starts with resin synthesis, a process of impregnating the synthesized resin into a reinforcing material, ) Manufacturing process, heat press process for laminating/curing prepreg, and post-processing to be manufactured in the form of a plate. In particular, the impregnation process to adjust the resin content by completely immersing the reinforcing material in resin so that the resin permeates the entire reinforcing material to remove air bubbles. This is the core process.

이때 함침 공정 직전의 수지 내에 전도성 나노소재가 균일 분산되어 있도록 하는 것이 상기 ESD 성능을 위한 핵심 요소이며, 이에 따라 제품의 기본 물성이 좌우될 수 있다.At this time, it is a key factor for the ESD performance to ensure that the conductive nanomaterial is uniformly dispersed in the resin immediately before the impregnation process, and thus the basic physical properties of the product may be influenced.

본 발명은, 전도성 나노소재의 수분산 용액 경우 함침 중 강화재의 파손이 발생할 수 있고, 나노소재 분산 용액의 경우 용제분산 형태가 수분산 형태보다 안정성 면에서 더 어려운 측면이 있기 때문에 이를 고려하여 용제(메탄올, 프로판올, 아세톤 등)에 분산하는 형태로 분산 용액을 제조하는 것을 특징으로 하며, 나노소재 같은 입자상을 강화재 조직사이에 균일하게 분포될 수 있도록 분산 용액의 분산도 및 농도 조절과 더불어 이를 이용한 함침기술을 개발하여 일정한 제전성능이 가능하도록 구현하는 것에 특징이 있다.In the present invention, in the case of an aqueous dispersion of conductive nanomaterials, damage to the reinforcing material may occur during impregnation, and in the case of nanomaterial dispersion solutions, the solvent dispersion form is more difficult in terms of stability than the aqueous dispersion form, so the solvent ( methanol, propanol, acetone, etc.), and it is characterized in that the dispersion solution is prepared in the form of dispersion, and the dispersion degree and concentration control of the dispersion solution so that the particles such as nanomaterials can be uniformly distributed between the reinforcing material structures, as well as impregnation using the same It is characterized by developing technology and implementing it to enable constant antistatic performance.

전도성 나노소재로서는, 전도성은 물론 강화재(Paper)의 조직 내에 나노소재의 균일한 분포가 가능한 최적의 전도성 나노소재를 선별하여야 하며, 이와 같은 기준에 적합한 탄소나노튜브(CNT)를 선택하였다. As the conductive nanomaterial, it is necessary to select an optimal conductive nanomaterial capable of uniform distribution of the nanomaterial within the structure of the reinforcing material (Paper) as well as conductivity, and carbon nanotubes (CNT) suitable for such criteria were selected.

또한, 분산된 상태에서의 분산안정을 위해 분산 안정제로서는 분산용제의 물성을 고려하여 선택하여야 하며, 소듐도데실설폰네이트(SDS, Sodium dodecylsulfonate) 및 폴리비닐피롤리돈(PVP, Polyvinyl pyrrolidone) 등이 선택될 수 있다.In addition, for dispersion stability in a dispersed state, the dispersion stabilizer should be selected in consideration of the physical properties of the dispersion solvent, and sodium dodecylsulfonate (SDS) and polyvinyl pyrrolidone (PVP) are used. can be chosen

제전선 베크라이트 패널을 제조하기 위한 수지로서는 분산용제를 이용한 나노소재 분산액과의 역학적 상관관계를 고려하여 열경화성 페놀수지의 분자량을 설계하여 적용하였다.The molecular weight of thermosetting phenolic resin was designed and applied in consideration of the mechanical correlation with the nanomaterial dispersion using the dispersing solvent as the resin for manufacturing the Bakelite panel of the electric discharge line.

이하에서는, 실험예를 통해, 본 발명의 최적의 구성에 대해 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the optimal configuration of the present invention will be described in more detail through experimental examples.

[실험예 1] 나노소재의 선정[Experimental Example 1] Selection of nanomaterials

전도성 나노소재(CNT, Carbon nano tube)는 각 메이커별 물성 및 특성을 바탕으로 강화재(Paper)의 조직 내에 나노소재가 균일하게 분포가 가능한지를 파악하여 최적의 전도성 나노소재를 선정하였다.For the conductive nanomaterial (CNT, Carbon nanotube), based on the physical properties and characteristics of each manufacturer, the optimal conductive nanomaterial was selected by figuring out whether the nanomaterial could be uniformly distributed within the structure of the reinforcing material (Paper).

제전성 베크라이트용 페놀수지에 나노소재(CNT)를 분산할 때 분산수지의 점도는 중간재(Prepreg)의 생산에 있어 매우 중요한 품질요소로서, 이는 점도가 너무 높을 경우 강화재(Paper) 내에 수지 및 나노소재의 침투가 어렵고, 너무 낮을 경우 강화재에 원하는 수지량(Resin content, R/C)를 묻힐 수 없기 때문이다. When dispersing nanomaterials (CNT) in phenolic resin for antistatic bakelite, the viscosity of the dispersion resin is a very important quality factor in the production of prepreg. This is because it is difficult to penetrate the material, and if it is too low, the desired resin content (R/C) cannot be buried in the reinforcing material.

<메이커별 전도성 나노소재의 특성><Characteristics of conductive nanomaterials by manufacturer>

[실험예 2] 나노소재의 수지 내에서의 직접 분산 실험[Experimental Example 2] Direct dispersion experiment of nanomaterials in resin

메이커별 나노소재의 투입량에 따른 분산수지의 점도 수준을 확인하였고, 랩 스케일 실험에서 강화재(평량 100~150g/m2)를 함침하기 위해서는 최소 점도 100cps이하, 고형분 55%이상이어야 함을 확인하였으나 도 1에서와 같이 나노소재(페놀수지량 대비 CNT 0.2~0.5wt.%)를 ㈜유원에서 보유하고 있는 로테이트 밀을 활용하여 페놀수지에 직접 분산한 경우 수지 함침을 위한 최적조건에 만족할 수 없음을 확인하였고, 따라서 나노소재 분산에 의한 페놀수지의 점도증가로 분산 및 균일한 함침이 어려울 뿐만 아니라 페놀수지를 강화재에 함침할 경우 강화재의 여과효과에 의한 나노소재의 국부편차가 발생하여 균일한 중간재를 얻기 어렵다는 결론을 얻었다.The viscosity level of the dispersion resin was confirmed according to the input amount of nanomaterials by manufacturer, and in the lab scale experiment, it was confirmed that the minimum viscosity should be less than 100cps and the solid content should be more than 55% in order to impregnate the reinforcing material (basis weight 100 ~ 150g / m 2 ). As in 1, it was confirmed that the optimal conditions for resin impregnation could not be satisfied when the nanomaterial (CNT 0.2~0.5wt.% relative to the amount of phenolic resin) was directly dispersed in the phenolic resin using the Rotate Mill owned by Yuwon Co., Ltd. Therefore, it is difficult to disperse and uniformly impregnate due to the increase in the viscosity of the phenolic resin due to the dispersion of the nanomaterial, and when the phenolic resin is impregnated into the reinforcing material, local deviation of the nanomaterial occurs due to the filtration effect of the reinforcing material, thereby obtaining a uniform intermediate material. came to a difficult conclusion.

[실험예 3] 용제를 이용한 나노소재 분산 실험[Experimental Example 3] Nanomaterial dispersion experiment using a solvent

전도성 나노소재(CNT)를 수지에 직접 분산할 경우 발생하는 분산수지의 점도, 고형분 및 강화재(Paper)의 여과효과에 의한 나노소재의 국부편차 문제를 해결하기 위해 2 Dipping 공정을 활용하여 중간재(Prepreg)를 제조하기로 하였다.In order to solve the problem of local deviation of nanomaterials due to the filtration effect of the viscosity, solid content and reinforcing material (Paper) of the dispersion resin that occurs when the conductive nanomaterial (CNT) is directly dispersed in the resin, the intermediate material (Prepreg ) was to be prepared.

따라서 첫 공정으로 나노소재(CNT)를 함침이 용이한 용제(메탄올)에 우선 분산하여 강화재에 1차 함침함으로써 점도에 대한 문제 해결을 시도하였으며, 그 다음 용제(메탄올)에 나노소재 일정량(메탄올 대비 CNT 0.2~2.0wt.%)을 투입한 후 보유하고 있는 로테이트 밀을 활용하여 분산하였으며, 이때 상기 로테이트 밀의 작동 조건은 다음과 같다.Therefore, as the first process, the nanomaterial (CNT) was first dispersed in a solvent (methanol) that is easy to impregnate, and the reinforcement was first impregnated to try to solve the problem of viscosity. Then, a certain amount of nanomaterial (compared to methanol) was added to the solvent (methanol). CNT 0.2 ~ 2.0wt.%) was added and then dispersed using a rotate mill in possession. At this time, the operating conditions of the rotate mill are as follows.

- 베셀(Vessel) 100~200 rpm- Vessel 100~200 rpm

- 로터(Rotor) 1,200~1,600 rpm- Rotor 1,200~1,600 rpm

- 비드 사이즈(Bead size) 0.8~1.5 mm- Bead size 0.8~1.5 mm

- 베셀(Vessel) 온도 45℃ 미만- Vessel temperature less than 45℃

- Operating time 2~4 시간- Operating time 2~4 hours

나노소재(CNT) 제조사 Nanomaterial (CNT) manufacturers N社Company N C社Company C O社Company O 나노소재(CNT)의 길이 (um)Length of nanomaterial (CNT) (um) 1.51.5 55 5050 분산액 최종 점도(cps, 25℃, Brookfield)*Dispersion Final Viscosity (cps, 25°C, Brookfield)* 430430 1,2201,220 2,9502,950 분산액 안정도dispersion stability GoodGood Very GoodVery Good Very GoodVery Good

<메이커별 전도성 나노소재의 분산액 평가><Evaluation of dispersion of conductive nanomaterials by manufacturer>

상기 표 2의 결과와 같이 나노소재의 길이(Length)가 짧을수록 함침작업에 유리한 낮은 점도의 분산액을 얻을 수 있었으며, C社 및 O社의 제품은 분산과정 시 너무 높은 점도와 마찰열에 의한 Vessel 온도의 상승으로 N社 제품에 비해 작업상 위험(폭발, 화재)하고 비효과적이라고 판단하였다.As shown in Table 2, the shorter the length of the nanomaterial, the lower the viscosity of the dispersion, which is advantageous for impregnation. It was judged that it was dangerous for work (explosion, fire) and ineffective compared to N company's products due to the increase in .

나노소재(N社, CNT) 분산액은 강화재를 균일 함침하기에 적당한 점도 및 저장안정성이 확보되는지 등을 고려하였으며 그 결과 저장안정성 측면에서는 1.0wt.%이상의 분산액이 적합하였고 점도 측면에서는 0.2wt.%이하의 분산액이 유리하였다.The dispersion of nanomaterials (Company N, CNT) was considered whether the viscosity and storage stability suitable for uniformly impregnating the reinforcing material were secured. The following dispersion was advantageous.

따라서, 생산조건을 고려해 우선 1.0wt.%로 분산액을 제조한 후 함침작업 전에 0.2~0.5wt.%로 재차 희석하여 사용하는 것이 가장 적합한 것으로 판단하였다.Therefore, considering production conditions, it was determined that it was most appropriate to first prepare a dispersion with 1.0 wt.% and then dilute it again with 0.2 to 0.5 wt.% before impregnation.

한편, 2.0wt.% 이상의 나노소재 분산액은 제조공정시 로테이트 밀의 베셀 온도가 45℃이상으로 상승하고 점도가 너무 높아져 현장 조건에 위험(폭발, 화재)하다고 판단하였다.On the other hand, the nanomaterial dispersion of 2.0 wt.% or more was determined to be dangerous (explosion, fire) in field conditions because the vessel temperature of the rotor mill rose to 45 ° C. or more during the manufacturing process and the viscosity became too high.

또한, 상기 나노소재 비율별 분산액을 최종 점도 및 안정도 측면에서 평가한 결과는 다음 표 3과 같다.In addition, the results of evaluating the dispersion for each nanomaterial ratio in terms of final viscosity and stability are shown in Table 3 below.

나노소재(CNTwt.% in MeOH) 함량Nanomaterial (CNTwt.% in MeOH) content 0.20.2 0.50.5 1.01.0 2.02.0 분산액 최종 점도(cps, 25℃, Brookfield)Dispersion Final Viscosity (cps, 25°C, Brookfield) 5050 150150 430430 1,9001,900 분산액 안정도dispersion stability BadBad PoorPoor GoodGood Very GoodVery Good

<나노소재 비율별 전도성 나노소재의 분산액 평가><Evaluation of dispersion of conductive nanomaterials by nanomaterial ratio>

[실험예 4] 분산안정제 선정 실험[Experimental Example 4] Dispersion stabilizer selection experiment

용제(메탄올)에 나노소재(CNT)를 분산하고 안정화하기 위한 분산안정제로서 소듐도데실설폰네이트(SDS, Sodium dodecylsulfonate) 및 폴리비닐피롤리돈(PVP, Polyvinyl pyrrolidone)을 나노소재 대비 일정비율(0~250wt.%)별로 첨가하여 분산액의 분산안정도를 검토하였다.As a dispersion stabilizer for dispersing and stabilizing nanomaterials (CNT) in a solvent (methanol), sodium dodecylsulfonate (SDS, Sodium dodecylsulfonate) and polyvinylpyrrolidone (PVP, Polyvinyl pyrrolidone) are used at a certain ratio (0 ~ 250wt.%) were added separately to examine the dispersion stability of the dispersion.

SDS를 적용하는 경우에는 SDS가 메탄올에 충분히 용해되지 않아 일부 물을 혼용하여 나노소재의 분산에 성공하였으나 이 경우 강화재(Paper)를 분산액에 1차 함침(Dipping)하는 공정에서 강화재(종이)의 컬(Curl)이 발생하여 2차 함침 작업에 문제가 됨을 확인하였다.In the case of applying SDS, SDS was not sufficiently dissolved in methanol, so the nanomaterial was successfully dispersed by mixing some water. (Curl) occurred and it was confirmed that it was a problem in the secondary impregnation work.

PVP는 메탄올에 매우 잘 녹아서 물에 의한 강화재의 컬 문제가 발생하지 않았기 때문에 분산액 제조시 나노소재 대비 다양한 비율로 분산액을 제조하여 분산액의 분산안정도를 검증하였다.Since PVP is very soluble in methanol and does not cause curling of the reinforcing material due to water, the dispersion stability of the dispersion was verified by preparing the dispersion at various ratios compared to the nanomaterial when preparing the dispersion.

PVP의 분자량(덕산화학, k30~k90)별 메탄올 용해도와 분산속도 및 분산안정도를 측정하여 최적의 제품 및 비율을 선정하였다. The optimal product and ratio were selected by measuring the methanol solubility, dispersion rate, and dispersion stability for each molecular weight of PVP (Duksan Chemical, k30 ~ k90).

[실험예 5] 나노소재 분산기술 개발 및 최적화에 따른 분산액 분산 안정도 실험[Experimental Example 5] Dispersion stability test according to nanomaterial dispersion technology development and optimization

- 전도성 나노소재(CNT)의 용제 분산기술 개발- Development of solvent dispersion technology for conductive nanomaterials (CNT)

PVP를 적용한 나노소재 분산액의 분산안정도 평가는 표 4와 같이 진행하였으며 분자량 90,000인 PVP(k-90)의 경우에는 분자량 40,000인 PVP(k-30)에 비해 로테이트 밀 분산 시 점도 및 온도 상승이 높아 적용 비율별 실험에서 제외하였다.The dispersion stability evaluation of the nanomaterial dispersion using PVP was carried out as shown in Table 4. In the case of PVP (k-90) with a molecular weight of 90,000, the viscosity and temperature rise during rotation mill dispersion were higher than that of PVP (k-30) with a molecular weight of 40,000. It was excluded from the experiment by application rate.

AA BB CC DD 나노소재(CNT, N社, NC-7000) Nano materials (CNT, N company, NC-7000) 1One 1One 1One 분산안정제(PVP k-30)Dispersion stabilizer (PVP k-30) Methanol Methanol 100100 100100 100100 100100 분산액 원액의 분산안정도Dispersion Stability of Dispersion Solution GoodGood Very GoodVery Good Very GoodVery Good Very GoodVery Good 희석비율 (Methanol/분산액원액)Dilution ratio (Methanol/dispersion stock solution) 5/15/1 5/15/1 5/15/1 5/15/1 5/1로 희석된 분산 희석액의 분산안정도Dispersion stability of 5/1 diluted dispersion diluent -- PoorPoor PoorPoor GoodGood

이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 바람직한 실시예 등을 통해 상세히 설명하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시 양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.As above, specific parts of the present invention have been described in detail through preferred embodiments, etc., to those skilled in the art, these specific descriptions are only preferred embodiments, thereby limiting the scope of the present invention. It will be clear that it is not. Accordingly, the substantial scope of the present invention will be defined by the appended claims and their equivalents.

Claims (10)

종이와 같은 강화재에 페놀수지를 함침/경화시켜 판재형태로 제조되는 베크라이트의 제조에 적용되는 전도성 나노소재의 분산 수지 제조 방법에 있어서,
전도성 나노소재로서 탄소나노튜브를 사용하고,
메탄올, 프로판올, 아세톤으로 이루어진 어느 하나의 분산용제에 상기 탄소나노튜브 1.0 내지 2.0wt% 및 분자량 40,000의 폴리비닐피롤리돈 분산안정제를 혼합하여 점도는 450 이하인 1차 분산액을 제조하는 단계;
상기 강화재의 함침 작업 전에 상기 탄소나노튜브 함량이 0.2 내지 0.5wt%가 되도록 희석하여 점도 50 내지 150인 2차 분산액을 제조하는 단계;를 포함하는, 전도성 나노소재 균일 분산 수지 제조방법.
In the method for producing a dispersed resin of a conductive nanomaterial applied to the production of bakelite prepared in the form of a plate by impregnating / curing a phenolic resin into a reinforcing material such as paper,
Carbon nanotubes are used as conductive nanomaterials,
Preparing a primary dispersion having a viscosity of 450 or less by mixing 1.0 to 2.0 wt% of the carbon nanotubes and a polyvinylpyrrolidone dispersion stabilizer having a molecular weight of 40,000 in any one of dispersing solvents composed of methanol, propanol, and acetone;
Preparing a secondary dispersion having a viscosity of 50 to 150 by diluting the carbon nanotube content to 0.2 to 0.5 wt% before impregnation of the reinforcing material;
제1항에 있어서,
상기 탄소나노튜브의 길이는 0.5 내지 3.0μm인 것을 특징으로 하는, 전도성 나노소재 균일 분산 수지 제조방법.
According to claim 1,
Characterized in that the length of the carbon nanotubes is 0.5 to 3.0 μm, conductive nanomaterial uniformly dispersed resin manufacturing method.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 1차 분산액 제조 단계 또는 2차 분산액 제조 단계를 위한 분산은 로테이트밀에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는, 전도성 나노소재 균일 분산 수지 제조방법.
The method of claim 1, wherein the dispersion for the first dispersion preparation step or the second dispersion preparation step is performed by a rotor mill.
제7항에 있어서, 상기 로테이트밀의 운전 조건은 다음과 같은 것을 특징으로 하는, 전도성 나노소재 균일 분산 수지 제조방법.
- 베셀 100~200 rpm
- 로터 1,200~1,600 rpm
- 비드 사이즈 0.8~1.5 mm
- 베셀 온도 45℃ 미만
- 작동 시간 2~4 시간
The method of claim 7, wherein the operating conditions of the rotary mill are as follows.
- Vessel 100~200 rpm
- Rotor 1,200~1,600 rpm
- Bead size 0.8~1.5 mm
- Vessel temperature less than 45℃
- Operating time 2-4 hours
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