KR20100025112A - Vinyl-carbon nanotube structure and manufacturing method thereof - Google Patents

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KR20100025112A
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Abstract

PURPOSE: A vinyl-carbon nanotube structure and a method for manufacturing the nanotube are provided to quickly manufacture the nanotube structure through a roll to roll process, to enhance production and to considerably reduce labor and a cost. CONSTITUTION: A vinyl carbon-nanotube structure(100) comprises: a first vinyl film layer(101); a carbon nanotube layer(103) which is arranged on the first vinyl film layer; and a second vinyl film layer(102) which is arranged on the carbon nanotube layer. One or more among the first and the second vinyl film layer include air layer. The air layer comprises a plurality of air caps. The carbon nanotube layer is arranged with a spray coating. The carbon nano tube layer and the second vinyl film layer are fused.

Description

비닐-탄소나노튜브 구조체와 그 제조 방법{VINYL-CARBON NANOTUBE STRUCTURE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}VINYL-CARBON NANOTUBE STRUCTURE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF

본 개시(disclosure)는 비닐 및 탄소나노튜브(CNT; Carbon Nanotube)를 포함하는 비닐-탄소나노튜브 구조체 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present disclosure relates to a vinyl-carbon nanotube structure including vinyl and carbon nanotubes (CNT) and a method of manufacturing the same.

비닐(Vinyl)은 플라스틱, 합성고무 및 합성섬유 등 고분자화합물의 원료로 활용되는 등 중화학공업에서 널리 활용된다. 또한, 이러한 비닐로 이루어진 비닐 필름은 우수한 광투과성, 가벼운 중량 및 저렴한 비용 등과 같은 장점으로 인해 물품의 포장재와 같은 생활용품으로 활용될 뿐만 아니라, 채소류, 화훼류 및 과수류의 재배에 널리 이용되는 비닐하우스와 같은 구조물에도 널리 이용되고 있다.Vinyl is widely used in the heavy chemical industry as it is used as a raw material for polymer compounds such as plastic, synthetic rubber and synthetic fiber. In addition, the vinyl film made of vinyl is not only used for household goods such as packaging materials of goods due to its advantages such as excellent light transmittance, light weight and low cost, but also widely used for growing vegetables, flowers and fruits. It is also widely used in the same structure.

다만, 비닐 필름은 기계적 강도가 취약하여 강한 기계적 외력이 가해지는 혹독한 조건에서 쉽게 파손되는 경우가 많다. 예컨대, 비닐 하우스의 구성 재료로 비닐 필름을 이용하는 경우, 폭우, 폭설 또는 우박과 같은 자연기상조건의 악영향에 의해 비닐 하우스가 쉽게 파손되어, 단열성이 저하될 수 있다. 이러한 파손된 비닐 필름을 보수 또는 교체하기 위해서는 상당한 비용이 소모되며, 상당량의 시간 및 노동이 소요된다.However, the vinyl film is often poorly damaged under the harsh conditions to which a strong mechanical external force is applied due to its weak mechanical strength. For example, when the vinyl film is used as a constituent material of the vinyl house, the vinyl house may be easily damaged by adverse effects of natural weather conditions such as heavy rain, heavy snow, or hailstones, so that heat insulation may be degraded. Repairing or replacing such broken vinyl film is costly and requires a significant amount of time and labor.

본 개시의 실시예에 따르면 비닐-탄소나노튜브 구조체가 제공된다. 이 구조체는 제1 비닐 필름 층과, 이 제1 비닐 필름 층 상에 배치되는 탄소나노튜브 층과, 이 탄소나노튜브 층 상에 배치되는 제2 비닐 필름 층을 포함한다.According to an embodiment of the present disclosure, a vinyl-carbon nanotube structure is provided. The structure includes a first vinyl film layer, a carbon nanotube layer disposed on the first vinyl film layer, and a second vinyl film layer disposed on the carbon nanotube layer.

또한, 본 개시의 실시예에 따르면 비닐-탄소나노튜브 구조체의 제조 방법이 제공된다. 이 방법에 의하면, 제1 비닐 필름 층 상에 탄소나노튜브 층을 배치하고, 탄소나노튜브 층 상에 제2 비닐 필름 층을 배치한다.In addition, according to an embodiment of the present disclosure is provided a method of manufacturing a vinyl-carbon nanotube structure. According to this method, the carbon nanotube layer is disposed on the first vinyl film layer, and the second vinyl film layer is disposed on the carbon nanotube layer.

상술한 내용은 본 개시의 사상으로부터 선택된 사항을 간략화된 형태로 제시하기 위해 기재된 것이며, 아래의 실시를 위한 구체적인 내용에서 이러한 구성을 더욱 상세히 기술한다. 또한, 이들 기재 내용은 본 개시의 청구범위에 기재된 주요 구성 또는 필수적 구성을 식별하기 위한 목적으로 기재된 것이 아니며, 또한 특허청구범위를 한정하기 위한 것이 아니다.The foregoing has been described in order to present the matters selected from the spirit of the present disclosure in a simplified form, and this configuration will be described in more detail in the following detailed description. Moreover, these descriptions are not described for the purpose of identifying the main or essential elements described in the claims of the present disclosure and are not intended to limit the claims.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 개시의 실시예들을 상세히 설명한다. 그러나 본 개시는 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 개시를 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to the accompanying drawings. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present disclosure. Like reference numerals designate like parts throughout the specification.

층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분의 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분의 "바로 위"에 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로, 어떤 부분이 다른 부분의 "바로 위"에 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. When a part of a layer, film, region, plate, etc. is said to be "on top" of another part, this includes not only being "right over" another part but also having another part in the middle. On the contrary, when a part is "just above" another part, there is no other part in the middle.

도 1은 본 개시의 하나의 실시예에 따른 비닐-탄소나노튜브 구조체(100)의 단면도이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 하나의 실시예에 따른 비닐-탄소나노튜브 구조체(100)는 제1 비닐 필름 층(101), 제2 비닐 필름 층(102) 및 탄소나노튜브 층(103)을 포함한다. 탄소나노튜브 층(103)은 제1 비닐 필름 층(101) 상에 배치되고, 제2 비닐 필름 층(102)은 탄소나노튜브 층(103) 상에 배치된다.1 is a cross-sectional view of a vinyl-carbon nanotube structure 100 according to one embodiment of the present disclosure. As shown in FIG. 1, the vinyl-carbon nanotube structure 100 according to an embodiment includes a first vinyl film layer 101, a second vinyl film layer 102, and a carbon nanotube layer 103. Include. The carbon nanotube layer 103 is disposed on the first vinyl film layer 101, and the second vinyl film layer 102 is disposed on the carbon nanotube layer 103.

본 실시예의 비닐-탄소나노튜브 구조체(100)에 이용되는 비닐 필름 층(101, 102)은 어떠한 종류의 비닐 필름이어도 무방하며, 예컨대, 일반적으로 비닐 하우스용으로 이용되는 폴리에틸렌, 폴리염화비닐, 폴리비닐아세테이트, 폴리비닐알코올, 에틸렌-초산비닐 공중합체 및 폴리에스테르 등으로 이루어진 비닐 필름을 이용할 수 있다.The vinyl film layers 101 and 102 used in the vinyl-carbon nanotube structure 100 of the present embodiment may be any kind of vinyl film. For example, polyethylene, polyvinyl chloride, and poly generally used for a vinyl house. Vinyl films made of vinyl acetate, polyvinyl alcohol, ethylene-vinyl acetate copolymers, polyesters and the like can be used.

탄소나노튜브 층(103)은 제1 비닐 필름 층(101)과 제2 비닐 필름 층(102) 사이에 위치한다. 여기서, 탄소나노튜브 층(103)은 탄소나노튜브 코팅액을 제1 비닐 필름 층(101) 상에 도포하는 코팅 과정을 통하여 형성될 수 있다.The carbon nanotube layer 103 is positioned between the first vinyl film layer 101 and the second vinyl film layer 102. Here, the carbon nanotube layer 103 may be formed through a coating process of applying the carbon nanotube coating liquid on the first vinyl film layer 101.

이하, 이러한 탄소나노튜브 코팅액의 제조에 대하여 설명한다. 탄소나노튜브 코팅액은 탄소나노튜브를 합성, 정제한 후 용매에 분산시킴으로써 제조될 수 있다.Hereinafter, the preparation of the carbon nanotube coating liquid will be described. The carbon nanotube coating liquid may be prepared by synthesizing, purifying, and dispersing carbon nanotubes in a solvent.

탄소나노튜브는 기계적으로 매우 높은 인장 탄성율과 인장 강도를 가지며, 무게가 가벼운 특성을 갖고 있어, 이러한 탄소나노튜브를 이용함으로써, 비닐-탄소 나노튜브 구조체(100)의 무게를 크게 증가시키지 않으면서 구조체(100)의 기계적 물성, 예컨대, 강도를 향상시킬 수 있다. 이러한 탄소나노튜브는 벽을 이루고 있는 탄소원자의 결합수에 따라서 단일벽(SWNT; Single-Walled Carbon Nanotube), 이중벽(Double-Walled Carbon Nanotube; DWNT), 또는 다중벽 탄소나노튜브(Multi-Walled Carbon Nanotube)로 구분되며, 본 실시예에서 이용되는 탄소나노튜브 층(103)의 형성에 이용되는 탄소나노튜브는 이들 중 어떠한 종류라도 무방하고, 이들의 혼합물도 이용될 수 있다. 탄소나노튜브 층(103)은 도 1에 도시한 바와 같이 이러한 탄소나노튜브가 서로 엉켜서 형성된 네트워크 구조를 가질 수 있다.Carbon nanotubes have mechanically very high tensile modulus and tensile strength, and are light in weight, and by using such carbon nanotubes, the structure of the carbon-nanotubes without increasing the weight of the vinyl-carbon nanotube structure 100 significantly Mechanical properties of (100), for example, can be improved. Such carbon nanotubes are single-walled carbon nanotubes (SWNTs), double-walled carbon nanotubes (DWNTs), or multi-walled carbon nanotubes, depending on the number of bonds of the carbon atoms constituting the wall. The carbon nanotubes used for forming the carbon nanotube layer 103 used in the present embodiment may be any kind thereof, and a mixture thereof may be used. As illustrated in FIG. 1, the carbon nanotube layer 103 may have a network structure in which carbon nanotubes are entangled with each other.

이러한 탄소나노튜브는 전기방전법, 레이저 증착법 등에 의해 합성될 수 있으며, 합성된 탄소나노튜브의 조성물에는 탄소나노튜브 이외에 흑연상이나 비정질 상태의 탄소 덩어리들, 탄소 입자 또는 촉매 금속 입자 등과 같은 원치 않는 불순물들이 다량 포함될 수 있다. 따라서, 탄소나노튜브를 정제하는 공정이 필요하며, 이러한 정제 공정은 건식 산화 또는 습식 산화 단계를 포함한다.The carbon nanotubes may be synthesized by an electric discharge method, a laser deposition method, and the like, and the composition of the synthesized carbon nanotubes may include unwanted impurities such as carbon nanotubes, carbon particles or catalytic metal particles in graphite or amorphous state, in addition to carbon nanotubes. Large amounts of these can be included. Therefore, there is a need for a process for purifying carbon nanotubes, which includes a dry oxidation or a wet oxidation step.

탄소나노튜브를 산 수용액에서 습식 산화시켜 정제하는 경우, 산 수용액으로 질산, 황산 및 염산 등을 이용할 수 있다. 이와 달리, 탄소나노튜브를 건식 산화에 의해 정제할 수 있으며, 예컨대, 가열노에서 탄소나노튜브를 약 470 내지 750 ℃의 온도로 산화시켜 탄소나노튜브를 정제할 수 있다.When the carbon nanotubes are purified by wet oxidation in an aqueous acid solution, nitric acid, sulfuric acid, hydrochloric acid, or the like may be used as the aqueous acid solution. Alternatively, the carbon nanotubes may be purified by dry oxidation, for example, carbon nanotubes may be purified by oxidizing the carbon nanotubes at a temperature of about 470 to 750 ° C. in a heating furnace.

탄소나노튜브를 습식 산화시키는 경우, 탄소나노튜브가 카르복실기 및 하이드록실기에 의해 기능화(functionalization)되어 탄소나노튜브들 사이의 정전기적 반발력이 유도된다. 따라서, 탄소나노튜브를 습식 산화를 통하여 정제시키는 경우 에는, 이러한 기능화에 의하여 대체로 소수성을 나타내어 증류수 등에 용이하게 분산되지 않는 성질을 가지는 탄소나노튜브에 친수성을 부여할 수 있으므로, 수용액 내에서의 탄소나노튜브의 분산이 용이해질 수 있다.In the case of wet oxidation of carbon nanotubes, the carbon nanotubes are functionalized by carboxyl groups and hydroxyl groups to induce electrostatic repulsion between the carbon nanotubes. Therefore, in the case of refining carbon nanotubes through wet oxidation, hydrophilicity can be imparted to carbon nanotubes having a property of being generally hydrophobic and not easily dispersed in distilled water by such functionalization. Dispersion of the tube can be facilitated.

탄소나노튜브 합성 과정에서 흡착된 불순물을 탄소나노튜브의 손상 없이 제거하여 불순물을 포함하는 탄소나노튜브 혼합물을 95% 이상의 순도로 정제하면, 본 개시에 따른 비닐-탄소나노튜브 구조체(100)에서의 강화재로서의 기능을 더욱 향상시킬 수 있다.When the impurities adsorbed in the carbon nanotube synthesis process are removed without damaging the carbon nanotubes and the carbon nanotube mixture including the impurities is purified to 95% or more, the vinyl-carbon nanotube structure 100 according to the present disclosure The function as a reinforcing material can be further improved.

정제된 탄소나노튜브는 초음파 분해(sonication) 공정을 통해 디클로로벤젠, 이소프로필알콜, 아세톤, 에탄올 또는 탈이온수 등의 용매에 분산되어 탄소나노튜브 코팅액으로 사용된다. 이 경우 탄소나노튜브의 용매 내에서의 분산을 개선시키기 위해 계면활성제가 용매에 첨가될 수 있다. 예를 들어, SDS(Sodium Dodecyl Sulfate) 및 cTAB(Cetyltrimethylammonium Bromide) 등이 이용될 수 있다.The purified carbon nanotubes are dispersed in a solvent such as dichlorobenzene, isopropyl alcohol, acetone, ethanol or deionized water through an ultrasonic sonication process, and used as a carbon nanotube coating solution. In this case, a surfactant may be added to the solvent to improve dispersion in the solvent of the carbon nanotubes. For example, SDS (Sodium Dodecyl Sulfate) and cTAB (Cetyltrimethylammonium Bromide) may be used.

이러한 과정을 통해 용매에 분산된 탄소나노튜브 콜로이드 용액을 마련하여 비닐 필름 층 상에 코팅하기 위한 탄소나노튜브 코팅액으로 이용한다.Through this process, a carbon nanotube colloidal solution dispersed in a solvent is prepared and used as a carbon nanotube coating solution for coating on a vinyl film layer.

다음, 비닐-탄소나노튜브 구조체(100)를 생성하는 방법에 대하여 도 2a 내지 도 2c를 참조하여 설명한다. Next, a method of producing the vinyl-carbon nanotube structure 100 will be described with reference to FIGS. 2A to 2C.

먼저 도 2a에 도시한 바와 같이, 예컨대, 폴리에틸렌으로 구성된 제1 비닐 필름 층(101)을 마련한다. First, as shown in FIG. 2A, a first vinyl film layer 101 made of, for example, polyethylene is provided.

다음으로, 도 2b에 도시한 바와 같이 탄소나노튜브 코팅액을 이용하여 제1 비닐 필름 층(101) 상에 탄소나노튜브 층(103)을 형성한다. 도 2b에 도시한 바와 같이, 탄소나노튜브 층(103)은 제1 비닐 필름 층(101) 상에 탄소나노튜브 코팅액(203)을 용사(spray)하는 용사 코팅(spray coating)에 의해서 형성될 수 있다. 용사 코팅을 이용하는 경우 넓은 면적의 탄소나노튜브 층(103)을 얻을 수 있기 때문에, 탄소나노튜브 구조체를 대량 생산하는데 있어서 유용하다. 다른 예에서는, 탄소나노튜브 층(103)은 탄소나노튜브 코팅액 내에 제1 비닐 필름 층(101)을 담그는 딥 코팅(dip coating)에 의하여 형성될 수 있다.Next, as illustrated in FIG. 2B, the carbon nanotube layer 103 is formed on the first vinyl film layer 101 using the carbon nanotube coating solution. As shown in FIG. 2B, the carbon nanotube layer 103 may be formed by a spray coating that sprays the carbon nanotube coating liquid 203 on the first vinyl film layer 101. have. When the thermal spray coating is used, a large area of the carbon nanotube layer 103 can be obtained, which is useful for mass production of the carbon nanotube structure. In another example, the carbon nanotube layer 103 may be formed by dip coating immersing the first vinyl film layer 101 in the carbon nanotube coating liquid.

탄소나노튜브 층(103)의 형성 과정에서, 탄소나노튜브가 코팅되는 제1 비닐 필름 층(101)의 표면이 소수성이라면, 탄소나노튜브가 소수성인 경우 소수성 결합(hydrophobic interaction) 또는 반데르발스힘에 의해 탄소나노튜브 층(103)이 제1 비닐 필름 층(101)에 부착된다. 이와 달리, 제1 비닐 필름 층(101)의 표면이 친수성이라면 물에 의한 모세관힘(capillary force) 또는 응축 현상이 발생할 수 있으므로, 제1 비닐 필름 층(101)과 탄소나노튜브 층(103) 사이에 더욱 강한 결합력이 형성될 수 있으며, 더욱 균일하게 탄소나노튜브를 코팅할 수 있다. 이렇게 결합된 제1 비닐 필름 층(101)과 탄소나노튜브 층(103)은 추후 열압착과 같은 열처리 공정에 의해 그 결합력이 증대될 수 있다.In the process of forming the carbon nanotube layer 103, if the surface of the first vinyl film layer 101 coated with the carbon nanotube is hydrophobic, hydrophobic interaction or van der Waals force when the carbon nanotube is hydrophobic The carbon nanotube layer 103 is attached to the first vinyl film layer 101 by the. On the contrary, if the surface of the first vinyl film layer 101 is hydrophilic, capillary force or condensation may occur due to water, and thus, between the first vinyl film layer 101 and the carbon nanotube layer 103. A stronger bonding force may be formed on the carbon nanotubes, and carbon nanotubes may be more uniformly coated. The bonding force of the first vinyl film layer 101 and the carbon nanotube layer 103 thus bonded may be increased by a heat treatment process such as thermocompression.

마지막으로, 도 2c에 도시한 바와 같이, 제1 비닐 필름 층(101) 상에 형성된 탄소나노튜브 층(103)을 건조시킨 이후에 제2 비닐 필름 층(102)을 탄소나노튜브 층(103) 상에 배치한다. 그리고 배치된 제2 비닐 필름 층(102)을 열처리 공정에 의해 탄소나노튜브 층(103)과 결합시킨다. 이러한 결합에 이용되는 열처리 공정은 비닐 필름을 일부 용융시켜 가압하는 열압착에 의한 융착 공정을 포함할 수 있다. 또한, 속이 비어 있는 탄소나노튜브의 특성으로 인해, 탄소나노튜브 층(103)은 내부에 빈 공간을 포함하고 있으며, 이러한 빈 공간을 관통하여 제1 비닐 필름 층(101)과 제2 비닐 필름 층(102)이 서로 용융 및 압착될 수 있다.Finally, as shown in FIG. 2C, after the carbon nanotube layer 103 formed on the first vinyl film layer 101 is dried, the second vinyl film layer 102 is replaced with the carbon nanotube layer 103. Place on. In addition, the disposed second vinyl film layer 102 is bonded to the carbon nanotube layer 103 by a heat treatment process. The heat treatment process used for the bonding may include a fusion process by thermocompression to partially melt and pressurize the vinyl film. In addition, due to the characteristics of the hollow carbon nanotubes, the carbon nanotube layer 103 includes an empty space therein, and penetrates the empty space to allow the first vinyl film layer 101 and the second vinyl film layer to pass through the empty space. 102 may be melted and pressed together.

전술한 바와 같은 과정을 통하여 도 1에 도시된 바와 같은 비닐-탄소나노튜브 구조체(100)가 형성된다.Through the process as described above, the vinyl-carbon nanotube structure 100 as shown in FIG. 1 is formed.

도 3은 본 개시의 다른 실시예에 따른 공기층(304)을 구비하는 비닐-탄소나노튜브 구조체(300)의 단면도이다. 도 3에 도시한 바와 같이, 비닐-탄소나노튜브 구조체(300)에 이용되는 제2 비닐 필름 층(302)은 공기층(304)을 구비할 수 있다. 또한, 이 공기층(304)은 격자 단위로 공기를 포함하는 공기셀(305)들을 포함하여 구성될 수 있다. 그러나, 비닐-탄소나노튜브 구조체(300)에 포함되는 공기층(304)의 형태는 공기를 내포할 수 있는 구성이라면 어떠한 형태라도 좋다. 공기는 최상의 단열재이므로 공기층을 구비하는 비닐 필름 층은 열 손실을 감소시키는 데 있어서 효율적이다. 또한, 공기는 열에 대해서뿐만 아니라 소리에 대해서도 우수한 절연체이다. 따라서, 공기층(304)을 제2 비닐 필름 층(302)에 부가하는 것은 완성된 구조체(300)의 단열성을 향상시킬 뿐만 아니라, 본 개시에 따른 비닐-탄소나노튜브 구조체(300)를 이용하여 형성되는 구조물의 내부, 예컨대, 비닐 하우스의 내부를 소음으로부터 보호하는데 유용하다.3 is a cross-sectional view of a vinyl-carbon nanotube structure 300 having an air layer 304 according to another embodiment of the present disclosure. As shown in FIG. 3, the second vinyl film layer 302 used in the vinyl-carbon nanotube structure 300 may include an air layer 304. In addition, the air layer 304 may include air cells 305 including air in a lattice unit. However, the shape of the air layer 304 included in the vinyl-carbon nanotube structure 300 may be any shape as long as it can contain air. Since air is the best insulator, vinyl film layers with air layers are effective in reducing heat loss. Air is also an excellent insulator for sound as well as for heat. Thus, adding the air layer 304 to the second vinyl film layer 302 not only improves the thermal insulation of the finished structure 300, but is also formed using the vinyl-carbon nanotube structure 300 according to the present disclosure. It is useful to protect the interior of the structure, for example the interior of the plastic house, from noise.

도 4는 본 개시의 또 다른 실시예에 따른 공기층을 구비하는 제2 비닐 필름 층의 단면도이다. 도 4에 도시한 공기층(404)을 구비하는 제2 비닐 필름 층(402)은 에어캡(405) 형태로 공기층(404)을 구비할 수 있다. 이 공기층(404)은 상층지 와(406)의 사이에 공기를 포함할 수 있도록 요철부를 갖는 하층지(407)를 상층지(406)에 부착시킴으로써 형성될 수 있다. 하층지(407)의 에어캡(405)은 성형 롤러에 의해 형성될 수 있고, 하층지(407)를 상층지(406) 아래에 배치한 후 에어캡 주변부(408)를 상층지(406)에 대해 열압착함으로써 하층지(407)를 상층지(406)에 부착할 수 있다. 도 4는 본 개시에 따른 제2 비닐 필름 층(402)의 일 예를 도시한 것일 뿐이며, 특정 형태 및 형식으로 제한하기 위한 것은 아니다. 또한, 도 3 및 도 4에 도시한 공기층(304, 404)을 구비하는 제2 비닐 필름 층(302, 402)을 상하가 역전된 상태로 탄소나노튜브 층(103)에 결합하여, 공기층(304, 404)이 외기에 접하도록 구성할 수도 있다.4 is a cross-sectional view of a second vinyl film layer having an air layer according to another embodiment of the present disclosure. The second vinyl film layer 402 having the air layer 404 illustrated in FIG. 4 may include the air layer 404 in the form of an air cap 405. The air layer 404 may be formed by attaching the lower layer paper 407 having the uneven portion to the upper layer paper 406 so as to include air between the upper layer paper and the 406. The air cap 405 of the lower layer paper 407 may be formed by a forming roller, and after placing the lower layer paper 407 under the upper layer paper 406, the air cap periphery 408 may be formed on the upper layer paper 406. The lower layer paper 407 can be attached to the upper layer paper 406 by thermocompression bonding with respect to the upper layer paper. 4 is only an example of a second vinyl film layer 402 according to the present disclosure, and is not intended to be limiting to a particular form and format. In addition, the second vinyl film layers 302 and 402 having the air layers 304 and 404 shown in FIGS. 3 and 4 are bonded to the carbon nanotube layer 103 with the upper and lower sides reversed, and thus the air layer 304. , 404 may be configured to contact the outside air.

이상, 제2 비닐 필름 층(302, 402)이 공기층을 구비하는 실시예를 설명하였으나, 본 개시의 또 다른 실시예에서는, 제2 비닐 필름 층이 아닌 제1 비닐 필름 층(101)이 공기층을 구비할 수 있으며, 제1 비닐 필름 층과 제2 비닐 필름 층 모두 공기층을 구비할 수도 있다. 제1 비닐 필름 층에 구비되는 공기층은 상술한 제2 비닐 필름 층의 공기층의 실시예들과 유사하게 구성되거나, 제2 비닐 필름 층의 공기층과 달리 구성될 수 있으며, 특정 형태 및 형식에 제한되지 아니한다.In the above, an embodiment in which the second vinyl film layers 302 and 402 include an air layer has been described, but in another embodiment of the present disclosure, the first vinyl film layer 101 rather than the second vinyl film layer may be an air layer. It may be provided, and both the first vinyl film layer and the second vinyl film layer may be provided with an air layer. The air layer provided in the first vinyl film layer may be configured similarly to the embodiments of the air layer of the second vinyl film layer described above, or may be configured differently from the air layer of the second vinyl film layer, and is not limited to a specific form and format. No.

제1 비닐 필름 층 및/또는 제2 비닐 필름 층이 공기층을 구비하는 경우, 비닐-탄소나노튜브 구조체(100)의 단열성 및 방음성이 향상될 뿐만 아니라, 외력이 가해질 때 공기층(304, 404)의 공기가 수축 및 팽창하여 비닐-탄소나노튜브 구조체의 형체를 유지할 수 있게 하므로, 비닐-탄소나노튜브 구조체(300)의 구조적 강도가 커지게 된다. 따라서, 비닐-탄소나노튜브 구조체(100)이 공기층을 구비하는 경 우 구조체(100)의 단열성, 방음성 및 구조적 강도 등 여러 특성이 개선된다.When the first vinyl film layer and / or the second vinyl film layer has an air layer, not only the heat insulation and sound insulation of the vinyl-carbon nanotube structure 100 are improved, but also when the external force is applied, the air layer 304, 404 Since the air contracts and expands to maintain the shape of the vinyl-carbon nanotube structure, the structural strength of the vinyl-carbon nanotube structure 300 is increased. Therefore, when the vinyl-carbon nanotube structure 100 includes an air layer, various properties such as heat insulation, sound insulation and structural strength of the structure 100 are improved.

본 개시에 따른 비닐-탄소나노튜브 구조체의 두께는, 제1 또는 제2 비닐 필름 층의 두께를 조절하거나, 제1 및 제2 비닐 필름 층에 더하여 다른 비닐 필름 층을 추가하여 구성하거나, 코팅되는 탄소나노튜브 층의 두께를 조절함으로써, 요구되는 사양에 따라 적절히 조절될 수 있다.The thickness of the vinyl-carbon nanotube structure according to the present disclosure may be adjusted by adjusting the thickness of the first or second vinyl film layer, or by adding another vinyl film layer in addition to the first and second vinyl film layers, or coated. By adjusting the thickness of the carbon nanotube layer, it can be appropriately adjusted according to the required specifications.

도 5는 도 1에 도시한 비닐-탄소나노튜브 구조체(100)를 이용하여 비닐 하우스(500)를 형성하는 예를 나타낸 것이다. 도 5에서 "A"로 표시된 부분을 확대하면, 화살표가 가르키듯 본 개시의 실시예에 따른 비닐-탄소나노튜브 구조체(100)가 형성되어 있다. 또한, 도 6은 도 3에 도시한 비닐-탄소나노튜브 구조체(300)를 비닐 하우스(500)에 이용할 때의 만곡된 형상을 간략히 도시하고 있다. 예컨대, 도 5 및 도 6에 도시한 바와 같이, 비닐하우스를 구성하는 다수개의 지주체 위에 본 개시에 따른 비닐-탄소나노튜브 구조체(100, 300)를 포설하여 비닐 하우스(500)를 형성할 수 있다. 이렇게 본 개시에 따른 비닐-탄소나노튜브 구조체(100, 300)로 비닐 하우스(500)를 형성할 경우, 비닐보다 개선된 기계적 물성 및 단열성을 구비하는 비닐-탄소나노튜브 구조체(300)의 특성으로 인해, 비닐 하우스(500)는 악조건의 기후 환경에서도 쉽게 파손되지 아니하며, 그 내부 온도를 효율적으로 조절할 수 있다.FIG. 5 illustrates an example in which the vinyl house 500 is formed using the vinyl-carbon nanotube structure 100 shown in FIG. 1. In FIG. 5, when the portion labeled “A” is enlarged, a vinyl-carbon nanotube structure 100 according to an exemplary embodiment of the present disclosure is formed as indicated by an arrow. 6 illustrates a curved shape when the vinyl-carbon nanotube structure 300 shown in FIG. 3 is used for the vinyl house 500. For example, as illustrated in FIGS. 5 and 6, the vinyl house 500 may be formed by installing the vinyl-carbon nanotube structures 100 and 300 according to the present disclosure on a plurality of struts constituting the vinyl house. have. As such, when the vinyl house 500 is formed of the vinyl-carbon nanotube structures 100 and 300 according to the present disclosure, the vinyl-carbon nanotube structure 300 has improved mechanical properties and thermal insulation properties than vinyl. Due to this, the vinyl house 500 is not easily broken even in a bad climatic environment, and can efficiently control the internal temperature thereof.

본 개시의 기술분야에서 일반적인 지식을 가지는 자가 명확하게 이해할 수 있는 바와 같이, 본 개시에 따른 비닐-탄소나노튜브 구조체는 비닐 하우스 이외에도 다양한 분야에 응용될 수 있으며, 비닐-탄소나노튜브 구조체의 특성, 예컨대, 광투과성 및 강도 등을 이용하는 분야 및 일반적으로 비닐 필름 층이 활용되어 왔던 분야에서 다양하게 이용될 수 있다. 본 개시에 따른 비닐-탄소나노튜브 구조체의 단열성 및 방음성을 고려할 때 응용될 수 있는 분야의 예로서, 건축물 외벽과 내벽 사이에 비닐-탄소나노튜브 구조체를 삽입하여 단열성 및 방음성을 얻을 수 있으며, 또한, 건축물 바닥재 밑에 비닐-탄소나노튜브 구조체를 배치하여 층간 소음 방지나 단열에 있어서의 우수한 효과를 기대할 수 있다. 더불어, 본 개시에 따른 비닐-탄소나노튜브 구조체의 경량성, 구조적 강도, 단열성, 방음성 및 탄소나노튜브의 네트워크 구조 등을 고려하여 본 개시에 따른 비닐-탄소나노튜브를 방탄복과 같은 의류에도 이용할 수 있을 것이다.As can be clearly understood by those skilled in the art of the present disclosure, the vinyl-carbon nanotube structure according to the present disclosure may be applied to various fields in addition to the vinyl house, and the characteristics of the vinyl-carbon nanotube structure, For example, it may be variously used in the field using light transmittance, strength, and the like, and in the field in which a vinyl film layer has been generally utilized. As an example of a field that can be applied when considering the thermal insulation and sound insulation of the vinyl-carbon nanotube structure according to the present disclosure, it is possible to obtain the thermal insulation and sound insulation by inserting the vinyl-carbon nanotube structure between the building outer wall and the inner wall, By placing a vinyl-carbon nanotube structure under the building flooring material, it is possible to expect excellent effects in interlayer noise prevention or insulation. In addition, the vinyl-carbon nanotubes according to the present disclosure can be used in garments such as body armor in consideration of the light weight, structural strength, thermal insulation, sound insulation, and the network structure of the carbon nanotubes according to the present disclosure. There will be.

본 개시의 하나의 실시예에 따른 비닐-탄소나노튜브 구조체의 제조 방법은 제1 비닐 필름 층(101) 상에 탄소나노튜브 층(103)을 코팅하는 단계와(도 2b 참조), 탄소나노튜브 층(103) 상에 제2 비닐 필름 층(102)을 배치하는 단계를 포함한다(도 2c 참조). 이러한 비닐-탄소나노튜브 구조체(100, 300)의 제조 방법에 포함되는 코팅 단계 및 결합 단계는 상술한 실시예에서 설명한 공정들이 이용될 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, a method of manufacturing a vinyl-carbon nanotube structure includes coating a carbon nanotube layer 103 on a first vinyl film layer 101 (see FIG. 2B), and carbon nanotubes. Disposing a second vinyl film layer 102 on layer 103 (see FIG. 2C). The coating step and the bonding step included in the manufacturing method of the vinyl-carbon nanotube structures 100 and 300 may use the processes described in the above-described embodiments.

본 개시의 다른 실시예에 따르면, 도 7에 도시한 바와 같이 롤투롤 공정(roll-to-roll process)을 이용하여 비닐-탄소나노튜브 구조체(100, 300)를 형성할 수 있다. 롤투롤 공정을 이용하는 경우, 본 개시의 구조체를 제조하는 데 있어서, 생산 속도가 향상될 수 있고, 대량 생산이 용이해지며, 노동력 및 비용 측면에 있어서도 상당한 절감 효과를 가져온다. 롤투롤 공정의 구체적인 구현은 상술한 코팅 및 열처리 공정과 적절하게 연동하여 구성될 수 있다.According to another embodiment of the present disclosure, as shown in FIG. 7, the vinyl-carbon nanotube structures 100 and 300 may be formed using a roll-to-roll process. When using a roll-to-roll process, in manufacturing the structure of the present disclosure, the production speed can be improved, mass production is facilitated, and labor savings and cost are also brought about in significant savings. Specific implementation of the roll-to-roll process may be configured in conjunction with the coating and heat treatment process described above.

도 7을 참조하여 본 개시의 롤투롤 공정(700)의 실시예를 구체적으로 살펴보면, 제1 비닐 필름 층(101)은 열압착기(710)의 롤링에 의해 연속적으로 이송되고, 이렇게 이송되는 제1 비닐 필름 층(101) 상에 탄소나노튜브가 용사 코팅기(709)에 의해 분사되어 탄소나노튜브 층(103)이 형성된다. 형성된 탄소나노튜브 층(103) 상에는 제2 비닐 필름 층(102)이 배치되고, 이후 열압착기(710)에 의해 제2 비닐 필름 층(102)은 탄소나노튜브 층(103)에 융착된다. 이러한 롤투롤 공정에 의해 본 개시에 따른 비닐-탄소나노튜브 구조체는 신속하며 대량으로 제조될 수 있다.Looking specifically at an embodiment of the roll-to-roll process 700 of the present disclosure with reference to FIG. 7, the first vinyl film layer 101 is continuously conveyed by rolling the thermocompressor 710, and thus the first conveyed Carbon nanotubes are sprayed on the vinyl film layer 101 by the thermal spray coating machine 709 to form the carbon nanotube layer 103. The second vinyl film layer 102 is disposed on the formed carbon nanotube layer 103, and then the second vinyl film layer 102 is fused to the carbon nanotube layer 103 by the thermocompressor 710. By such a roll-to-roll process, the vinyl-carbon nanotube structure according to the present disclosure can be manufactured quickly and in large quantities.

상기 사항들로부터, 본 개시에 기재된 특정 실시예들이 여기에서 예시의 목적으로 설명되었고, 본 개시의 개시사항의 사상 및 범위로부터 벗어남 없이 다양한 변경들이 행해질 수 있음이 이해될 것이다. 따라서, 설명된 실시예들은 모든 점에서 예시적인 것으로서, 그리고 제한적이지 않은 것으로서, 고려된다. 그러므로, 본 개시의 개시사항의 범위는, 상기 설명에 의해서가 아니라, 첨부된 청구항들에 의해서만 지정된다. 첨부된 청구항들의 균등의 의미와 범위 내의 모든 변형들이 첨부된 청구항들의 범위 내에 포함될 수 있다.From the foregoing, specific embodiments described in the present disclosure have been described herein for purposes of illustration, and it will be understood that various changes may be made without departing from the spirit and scope of the present disclosure. Accordingly, the described embodiments are to be considered in all respects as illustrative and not restrictive. Therefore, the scope of the disclosure of the present disclosure is specified only by the appended claims, not by the foregoing description. All changes that come within the meaning and range of equivalency of the appended claims are to be embraced within their scope.

도 1은 본 개시의 하나의 실시예에 따른 비닐-탄소나노튜브 구조체의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a vinyl-carbon nanotube structure according to one embodiment of the present disclosure.

도 2a 내지 도 2c는 본 개시의 하나의 실시예에 따라 비닐-탄소나노튜브 구조체(100)를 제조하는 주요 단계의 일부를 나타낸 단면도이다.2A-2C are cross-sectional views illustrating some of the main steps of manufacturing the vinyl-carbon nanotube structure 100 according to one embodiment of the present disclosure.

도 3은 본 개시의 다른 실시예에 따른 공기층을 구비하는 비닐-탄소나노튜브 구조체의 단면도이다.3 is a cross-sectional view of a vinyl-carbon nanotube structure having an air layer according to another embodiment of the present disclosure.

도 4는 본 개시의 또 다른 실시예에 따른 공기층을 구비하는 제2 비닐 필름 층의 단면도이다.4 is a cross-sectional view of a second vinyl film layer having an air layer according to another embodiment of the present disclosure.

도 5는 도 1에 도시한 비닐-탄소나노튜브 구조체로 형성되는 비닐 하우스의 일부 단면도이다.FIG. 5 is a partial cross-sectional view of the vinyl house formed of the vinyl-carbon nanotube structure shown in FIG. 1.

도 6은 도 3에 도시한 비닐-탄소나노튜브 구조체로 형성되는 비닐 하우스의 일부 단면도이다.FIG. 6 is a partial cross-sectional view of the vinyl house formed of the vinyl-carbon nanotube structure shown in FIG. 3.

도 7은 본 개시의 다른 실시예에 따라 비닐-탄소나노튜브 구조체를 제조하는 롤투롤 공정의 개략도이다.7 is a schematic diagram of a roll-to-roll process for producing a vinyl-carbon nanotube structure according to another embodiment of the present disclosure.

Claims (13)

제1 비닐 필름 층;A first vinyl film layer; 상기 제1 비닐 필름 층 상에 배치되는 탄소나노튜브 층; 및A carbon nanotube layer disposed on the first vinyl film layer; And 상기 탄소나노튜브 층 상에 배치되는 제2 비닐 필름 층A second vinyl film layer disposed on the carbon nanotube layer 을 포함하는 비닐-탄소나노튜브 구조체.Vinyl-carbon nanotube structure comprising a. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 비닐 필름 층 중 적어도 하나는 공기층을 구비하는 비닐-탄소나노튜브 구조체.The vinyl-carbon nanotube structure of claim 1, wherein at least one of the first and second vinyl film layers has an air layer. 제2항에 있어서, 상기 공기층은 복수의 에어캡을 포함하는 비닐-탄소나노튜브 구조체.The vinyl-carbon nanotube structure of claim 2, wherein the air layer comprises a plurality of air caps. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 탄소나노튜브 층은 용사 코팅(spray coating)에 의해 배치되는 비닐-탄소나노튜브 구조체.The vinyl-carbon nanotube structure according to any one of claims 1 to 3, wherein the carbon nanotube layer is disposed by spray coating. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 탄소나노튜브 층과 상기 제2 비닐 필름 층은 융착에 의해 결합되는 비닐-탄소나노튜브 구조체.The vinyl-carbon nanotube structure according to any one of claims 1 to 3, wherein the carbon nanotube layer and the second vinyl film layer are bonded by fusion. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 비닐 필름 층은 친수성 인 비닐-탄소나노튜브 구조체.The vinyl-carbon nanotube structure according to any one of claims 1 to 3, wherein the first vinyl film layer is hydrophilic. 비닐-탄소나노튜브 구조체의 제조 방법에 있어서,In the manufacturing method of the vinyl-carbon nanotube structure, 제1 비닐 필름 층 상에 탄소나노튜브 층을 배치하는 단계; 및Disposing a carbon nanotube layer on the first vinyl film layer; And 상기 탄소나노튜브 층 상에 제2 비닐 필름 층을 배치하는 단계;Disposing a second vinyl film layer on the carbon nanotube layer; 를 포함하는 비닐-탄소나노튜브 구조체의 제조 방법.Method of producing a vinyl-carbon nanotube structure comprising a. 제7항에 있어서, 상기 제1 및 제2 비닐 필름 층 중 적어도 하나에 공기층을 형성하는 단계를 더 포함하는 비닐-탄소나노튜브 구조체의 제조 방법.The method of claim 7, further comprising forming an air layer on at least one of the first and second vinyl film layers. 제8항에 있어서, 상기 공기층을 형성하는 단계는 상기 공기층에 복수의 에어캡을 형성하는 단계를 포함하는 비닐-탄소나노튜브 구조체의 제조 방법.The method of claim 8, wherein the forming of the air layer comprises forming a plurality of air caps in the air layer. 제7항에 있어서, 상기 탄소나노튜브 층을 배치하는 단계는 용사 코팅에 의해 이루어지는 비닐-탄소나노튜브 구조체의 제조 방법.The method of claim 7, wherein the disposing of the carbon nanotube layer is performed by thermal spray coating. 제7항에 있어서, 상기 제2 비닐 필름 층을 배치하는 단계는 열압착에 의한 융착단계를 포함하는 비닐-탄소나노튜브 구조체의 제조 방법.The method of claim 7, wherein the disposing of the second vinyl film layer comprises fusing by thermocompression. 제7항에 있어서, 상기 제1 비닐 필름 층은 친수성인 비닐-탄소나노튜브 구조 체의 제조 방법.8. The method of claim 7, wherein the first vinyl film layer is hydrophilic. 제7항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 탄소나노튜브 층을 배치하는 단계 및 제2 비닐 필름 층을 배치하는 단계는 롤투롤 방식에 의해 이루어지는 비닐-탄소나노튜브 구조체의 제조 방법.The method according to any one of claims 7 to 12, wherein the disposing of the carbon nanotube layer and disposing the second vinyl film layer are performed by a roll-to-roll method.
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