KR20130088251A - Polymer composition with high thermal conductivity and manufacturing method of the same - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A thermal conductive composite material composition is provided to catapult an overmold, lighten weight, reduce the battery capacity of an electro-mobile, and to extend the battery life. CONSTITUTION: A thermal conductive composite material composition comprises: more than one kind of thermoplastic resin selected from among polyolefin group resin, polyamide group resin, polybutyleneterephthalate group resin, acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer, polycarbonate group resin, polyester group resin, polyphenylenesulfide group resin, and thermoplastic elastomer resin; more than one kind of thermoplastic filler selected from the expanded graphite and boriding nitrogen which are distributed in the thermoplastic resin discontinuously and uniformly; and long fiber, which is distributed in the thermoplastic resin discontinuously and uniformly, has rectangularity ratio of 50-3000.

Description

열전도성 복합소재 조성물 및 그 제조방법{Polymer composition with high thermal conductivity and manufacturing method of the same}Polymer composition with high thermal conductivity and manufacturing method of the same

본 발명은 열전도성 복합소재 조성물 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 냉각핀으로 사용되는 알루미늄의 단점을 보완하고 리튬 배터리와 직접 접촉하는 인터페이스 소재 혹은 중개적인 역할을 하는 패키지 소재로서 경량화가 가능하여 전기자동차 배터리의 수명을 연장할 수 있는 열전도성 복합소재 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a thermally conductive composite material composition and a method of manufacturing the same, and more particularly, to compensate for the disadvantages of aluminum used as a cooling fin and to reduce the weight as an interface material or a package material that acts as an intermediary to directly contact a lithium battery. The present invention relates to a thermally conductive composite material composition and a method of manufacturing the same that can extend the life of an electric vehicle battery.

전기자동차용 열 제어 부품 소재는 고용량 전기자동차용 배터리 패키지의 수명(Life Cycle) 및 안정성 확보(Safety)를 위하여 리튬 배터리에서 발생되는 열을 제어하는 스마트 부품소재를 통칭한다.Thermal control component materials for electric vehicles are collectively referred to as smart component materials that control the heat generated from lithium batteries for the life cycle and safety of high capacity electric vehicle battery packages.

전기 자동차용 배터리는 고속 충전, 고출력, 반복 충전 횟수 등에서 유리한 리튬배터리 패키지를 중심으로 개발이 급속히 진행되고 있다. 현재 미국 테슬라의 고속 주행용 전기자동차에서 사용되고 있는 배터리 팩은 기존 컴퓨터용 혹은 모바일 전화 등에 사용하고 있는 소형 리튬배터리 수천 개를 이용 모듈 형태로 연결한 대용량 에너지 저장장치(Energy Storage System, ESS)로 전기자동차의 대용량 출력 시 각각의 배터리에서 발생하는 열 때문에 국부적인 온도 차이가 발생하거나 고출력 주행 시 고열발생으로 배터리의 효율 및 안정성을 저해하는 열폭주(thermal runaway) 현상이 발생한다. 열폭주(thermal runaway)는 배터리 내부에서 발생되는 열보다 외부로의 열확산 능력이 부족하여 초래되며, 배터리 전해액의 누수, 연기 발생, 가스(gas) 발생, 발화, 그리고 급격한 분해를 초래하는 분해 현상을 의미하는데 배터리 내부의 화학반응 및 배터리의 공간적인 배열에 의해 나타나는 열을 제어하기 위해 이미 선진 전기자동차 혹은 배터리 모듈 업체는 충전 시간 단축 및 출력 향상, 배터리 수명 연장을 위한 패키지 기술 개발이 활발히 진행되고 있다.The development of electric vehicle batteries is rapidly progressing around lithium battery packages, which are advantageous in fast charging, high output, and repeated charging times. The battery pack currently used in Tesla's high-speed electric vehicles in the United States is a large-capacity energy storage system (ESS) that connects thousands of small lithium batteries used in existing computers or mobile phones in the form of modules. The heat generated from each battery during the high-capacity output of the car causes local temperature differences or thermal runaway, which hinders the efficiency and stability of the battery due to high heat during high-power driving. Thermal runaway is caused by a lack of heat diffusion to the outside than the heat generated inside the battery, and it causes decomposition that causes leakage of the battery electrolyte, smoke generation, gas generation, ignition, and rapid decomposition. In order to control the heat generated by the chemical reaction inside the battery and the spatial arrangement of the battery, advanced electric vehicle or battery module companies are actively developing package technology for shortening the charging time, improving the output and extending the battery life. .

급속한 출력, 초과 충전, 외부 온도, 충돌에 의한 파괴, 외부 통전에 의해 주로 발생되는 열폭주(thermal runaway)를 제어하는 기술이 요구되고 이 중 경제성을 갖춘 열 제어 장치의 개발은 필수적으로 대두되고 있는 실정이다.There is a need for a technique for controlling thermal runaway, which is mainly caused by rapid power output, overcharging, external temperature, collision breakdown, and external energization, and development of economical thermal control device is essential. It is true.

배터리 수명과 효율을 높이기 위해서는 패키지 내부 온도가 40℃ 이하 -10℃ 이상의 온도 환경 및 각 배터리간의 열 분산 또한 일정하게 유지되어야 하며, 효율적인 열 제어를 위하여 고속 주행용 전기자동차의 배터리 시스템에 공기 순환 방식보다는 알루미늄 등의 금속 냉각 판으로 배터리를 감싸고 알루미늄 내부 혹 또는 외부에 냉매를 순환시키는 강제적인 열 교환 방법을 사용하고 있다. 그러나 알루미늄은 약 200W/m·K 수준의 높은 열전도도를 갖춘 재료이지만, 절연성이 없어 안정성 확보를 위한 수천 개의 퓨즈(fuse)가 사용되고 있고, 또한 배터리 모듈화에 필요한 탄성력과 그립성(grip)이 부족하여 이를 보완/대체하는 열전도성 신소재 개발이 요구되고 있다.
In order to improve battery life and efficiency, the temperature inside the package should be maintained under 40 ℃ or below -10 ℃ and the heat dissipation between each battery should be kept constant. Rather, it uses a forced heat exchange method that wraps the battery with a metal cooling plate such as aluminum and circulates the refrigerant inside or outside the aluminum. However, aluminum is a material with high thermal conductivity of about 200 W / m · K, but since it is not insulating, thousands of fuses are used to secure stability, and the elasticity and grip required for battery modularization are insufficient. Therefore, it is required to develop new thermally conductive materials to supplement and replace them.

대한민국 특허등록 제10-0998619호Republic of Korea Patent Registration No. 10-0998619

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 냉각핀으로 사용되는 알루미늄의 단점을 보완하고 리튬 배터리와 직접 접촉하는 인터페이스 소재 혹은 중개적인 역할을 하는 패키지 소재로서 경량화가 가능하여 전기자동차 배터리의 수명을 연장할 수 있는 열전도성 복합소재 조성물 및 그 제조방법을 제공함에 있다.
The problem to be solved by the present invention is to supplement the shortcomings of the aluminum used as the cooling fins and to reduce the weight as an interface material or a package material that acts as an intermediary to directly contact the lithium battery can extend the life of the electric vehicle battery It is to provide a thermally conductive composite material composition and a method of manufacturing the same.

본 발명은, 폴리올레핀계 수지, 폴리아미드계 수지, 폴리부틸렌테레프탈레이트계 수지, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌 공중합체, 폴리카보네이트계 수지, 폴리에스터계 수지, 폴리페닐렌설파이드계 수지 및 열가소성 엘라스토머 수지 중에서 선택된 1종 이상의 열가소성 수지와, 상기 열가소성 수지 내에 불연속적으로 균일하게 분산되어 있는 팽창 흑연(expanded graphite) 및 붕화질소 중에서 선택된 1종 이상의 열전도성 필러 및 상기 열가소성 수지 내에 불연속적으로 균일하게 분산되어 있고 각형비가 50∼3000인 장섬유를 포함하며, 상기 열전도성 필러는 상기 열가소성 수지 100중량부에 대하여 0.1∼90중량부 함유되어 있고, 상기 장섬유는 상기 열가소성 수지 100중량부에 대하여 0.1∼90중량부 함유되어 있는 열전도성 복합소재 조성물을 제공한다.The present invention is a polyolefin resin, polyamide resin, polybutylene terephthalate resin, acrylonitrile butadiene styrene copolymer, polycarbonate resin, polyester resin, polyphenylene sulfide resin and thermoplastic elastomer resin Discontinuously and uniformly dispersed in one or more selected thermoplastic resins and one or more thermally conductive fillers selected from expanded graphite and nitrogen boride discontinuously and uniformly dispersed in the thermoplastic resin and the thermoplastic resin And a long fiber having a square ratio of 50 to 3000, wherein the thermally conductive filler contains 0.1 to 90 parts by weight based on 100 parts by weight of the thermoplastic resin, and the long fiber is 0.1 to 90 parts by weight based on 100 parts by weight of the thermoplastic resin. It provides a thermally conductive composite composition containing parts by weight.

상기 열전도성 복합소재 조성물은 상기 열가소성 수지 내에 불연속적으로 균일하게 분산되어 있는 탄소나노튜브를 더 포함할 수 있으며, 상기 탄소나노튜브는 열가소성 수지 100중량부에 대하여 0.1∼10중량부 함유되어 있는 것이 바람직하다. The thermally conductive composite material composition may further include carbon nanotubes discontinuously and uniformly dispersed in the thermoplastic resin, wherein the carbon nanotubes are contained in an amount of 0.1 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the thermoplastic resin. desirable.

상기 열전도성 복합소재 조성물은 상기 열가소성 수지 내에 불연속적으로 균일하게 분산되어 있는 나노클레이를 더 포함할 수 있으며, 상기 나노클레이는 열가소성 수지 100중량부에 대하여 0.1∼10중량부 함유되어 있는 것이 바람직하다. The thermally conductive composite material composition may further include nanoclays discontinuously and uniformly dispersed in the thermoplastic resin, and the nanoclay is preferably contained in an amount of 0.1 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the thermoplastic resin. .

상기 열전도성 복합소재 조성물은 상기 열가소성 수지 내에 불연속적으로 균일하게 분산되어 있는 탈크 및 탄산칼슘 중에서 선택된 1종 이상의 물질을 더 포함할 수 있으며, 상기 탈크 및 탄산칼슘 중에서 선택된 1종 이상의 물질은 열가소성 수지 100중량부에 대하여 0.1∼10중량부 함유되어 있는 것이 바람직하다.The thermally conductive composite material composition may further include at least one material selected from talc and calcium carbonate discontinuously and uniformly dispersed in the thermoplastic resin, and at least one material selected from the talc and calcium carbonate is a thermoplastic resin. It is preferable to contain 0.1-10 weight part with respect to 100 weight part.

상기 열전도성 복합소재 조성물은 상기 열가소성 수지 내에 불연속적으로 균일하게 분산되어 있는 유기 핵제를 더 포함할 수 있으며, 상기 유기 핵제는 열가소성 수지 100중량부에 대하여 0.1∼10중량부 함유되어 있고, 상기 유기 핵제는 유기카르복실산염 또는 유기인산염을 포함할 수 있다.The thermally conductive composite material composition may further include an organic nucleating agent discontinuously and uniformly dispersed in the thermoplastic resin, the organic nucleating agent is contained 0.1 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the thermoplastic resin, the organic Nucleating agents may include organocarboxylates or organophosphates.

상기 열전도성 복합소재 조성물은 상기 열가소성 수지 내에 불연속적으로 균일하게 분산되어 있는 고무를 더 포함할 수 있으며, 상기 고무는 열가소성 수지 100중량부에 대하여 5∼40중량부 함유되어 있는 것이 바람직하다.The thermally conductive composite material composition may further include a rubber discontinuously and uniformly dispersed in the thermoplastic resin, and the rubber is preferably contained 5 to 40 parts by weight based on 100 parts by weight of the thermoplastic resin.

상기 팽창 흑연은 흑연이 황산, 과산화수소 및 NH4S2O8으로 정제된 후 300℃ 보다 높은 온도에서 박리화된 것으로 흑연판들이 서로 연결되어 연전달 경로를 갖는 파우더형 팽창 흑연으로 이루어질 수 있다.The expanded graphite may be made of powder-type expanded graphite having graphite connected to each other by being separated at a temperature higher than 300 ° C. after the graphite is purified with sulfuric acid, hydrogen peroxide, and NH 4 S 2 O 8 .

또한, 상기 팽창 흑연은 상기 파우더형 팽창 흑연이 압축되어 형성된 연질의 미립자 형태를 갖는 미립자형 팽창 흑연으로 박리된 흑연판은 10∼200㎚의 결정 크기를 가질 수 있다.In addition, the expanded graphite is a graphite plate peeled off with the expanded particulate graphite having a soft particulate form formed by compacting the powdered expanded graphite may have a crystal size of 10 ~ 200nm.

상기 붕화질소는 붕화질소와 산화마그네슘(MgO)이 하이브리드화되어 형성된 붕화질소계 복합재로 이루어질 수 있고, 상기 산화마그네슘은 상기 붕화질소계 복합재에 붕화질소 100중량부에 대하여 5∼40중량부 함유되어 있는 것이 바람직하다.The nitrogen boride may be composed of a nitrogen boride-based composite formed by hybridization of nitrogen boride and magnesium oxide (MgO), and the magnesium oxide may be 5 to 40 weight parts based on 100 parts by weight of nitrogen boride in the nitrogen-boron-based composite. It is preferable to contain a part.

상기 장섬유는 유리섬유, 탄소섬유 및 유기섬유 중에서 선택된 1종 이상의 장섬유로 이루어질 수 있고, 상기 장섬유는 0.1∼20㎜의 길이를 갖는 것이 바람직하다.The long fiber may be made of one or more long fibers selected from glass fibers, carbon fibers, and organic fibers, and the long fibers preferably have a length of 0.1-20 mm.

또한, 본 발명은, (a) 폴리올레핀계 수지, 폴리아미드계 수지, 폴리부틸렌테레프탈레이트계 수지, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌 공중합체, 폴리카보네이트계 수지, 폴리에스터계 수지, 폴리페닐렌설파이드계 수지 및 열가소성 엘라스토머 수지 중에서 선택된 1종 이상의 열가소성 수지를 트윈 스크류 압출기에 투입하는 단계와, (b) 샤프트를 회전시켜 상기 트윈 스크류 압출기의 실린더 내에서 상기 열가소성 수지를 혼합하면서 상기 열가소성 수지의 용융 온도보다 높은 온도에서 용융 및 압축시키는 단계와, (c) 상기 트윈 스크류 압출기의 샤프트들을 일정 방향으로 회전시켜 용융 및 압축된 열가소성 수지에 전단 응력이 인가되게 하고, 팽창 흑연(expanded graphite) 및 붕화질소 중에서 선택된 1종 이상의 열전도성 필러 및 각형비가 50∼3000인 장섬유를 사이드 피더를 통해 첨가하여 상기 열가소성 수지 내에 균일하게 분산시키는 단계와, (d) 상기 (c) 단계보다 높은 온도로 가열하면서 상기 (c) 단계에서 보다 높은 전단 응력이 인가되게 샤프트를 회전시켜 트윈 스크류 압출기에서 조성물을 토출하는 단계 및 (e) 냉각 및 절단하여 열전도성 복합소재 조성물을 얻는 단계를 포함하며, 상기 열전도성 필러는 열가소성 수지 100중량부에 대하여 0.1∼90중량부 첨가하고, 상기 장섬유는 열가소성 수지 100중량부에 대하여 0.1∼90중량부 첨가하는 열전도성 복합소재 조성물의 제조방법을 제공한다.Moreover, this invention is (a) polyolefin resin, polyamide resin, polybutylene terephthalate resin, acrylonitrile butadiene styrene copolymer, polycarbonate resin, polyester resin, polyphenylene sulfide resin And injecting at least one thermoplastic resin selected from the thermoplastic elastomer resins into the twin screw extruder, and (b) rotating the shaft to mix the thermoplastic resin in the cylinder of the twin screw extruder while being higher than the melting temperature of the thermoplastic resin. Melting and compressing at a temperature, and (c) rotating the shafts of the twin screw extruder in a predetermined direction so that shear stress is applied to the molten and compressed thermoplastic resin and selected from expanded graphite and nitrogen boride. One or more thermally conductive fillers and long fibers having a square ratio of 50 to 3000 Added through an id feeder to uniformly disperse in the thermoplastic resin, and (d) twin screw by rotating the shaft to apply a higher shear stress in step (c) while heating to a higher temperature than step (c). Ejecting the composition from an extruder and (e) cooling and cutting to obtain a thermally conductive composite material composition, wherein the thermally conductive filler is added in an amount of 0.1 to 90 parts by weight based on 100 parts by weight of the thermoplastic resin, and the long fibers Provides a method for producing a thermally conductive composite material composition is added 0.1 to 90 parts by weight based on 100 parts by weight of a thermoplastic resin.

또한, 본 발명은, (a) 폴리올레핀계 수지, 폴리아미드계 수지, 폴리부틸렌테레프탈레이트계 수지, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌 공중합체, 폴리카보네이트계 수지, 폴리에스터계 수지, 폴리페닐렌설파이드계 수지 및 열가소성 엘라스토머 수지 중에서 선택된 1종 이상의 열가소성 수지 내에 각형비가 50∼3000인 장섬유가 불연속적으로 균일하게 분산되어 있는 수지-장섬유 복합재를 제조하는 단계와, (b) 폴리올레핀계 수지, 폴리아미드계 수지, 폴리부틸렌테레프탈레이트계 수지, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌 공중합체, 폴리카보네이트계 수지, 폴리에스터계 수지, 폴리페닐렌설파이드계 수지 및 열가소성 엘라스토머 수지 중에서 선택된 1종 이상의 열가소성 수지 및 상기 수지-장섬유 복합재를 트윈 스크류 압출기에 투입하는 단계와, (c) 샤프트를 회전시켜 상기 트윈 스크류 압출기의 실린더 내에서 상기 열전도성 수지 및 상기 수지-장섬유 복합재를 혼합하면서 상기 열가소성 수지의 용융 온도보다 높은 온도에서 용융 및 압축시키는 단계와, (d) 상기 트윈 스크류 압출기의 샤프트들을 일정 방향으로 회전시켜 용융 및 압축된 결과물에 전단 응력이 인가되게 하고, 팽창 흑연(expanded graphite) 및 붕화질소 중에서 선택된 1종 이상의 열전도성 필러를 사이드 피더를 통해 첨가하여 열가소성 수지 내에 균일하게 분산시키는 단계와, (e) 상기 (d) 단계보다 높은 온도로 가열하면서 상기 (d) 단계에서 보다 높은 전단 응력이 인가되게 샤프트를 회전시켜 트윈 스크류 압출기에서 조성물을 토출하는 단계 및 (f) 냉각 및 절단하여 열전도성 복합소재 조성물을 얻는 단계를 포함하며, 상기 열전도성 필러는 열가소성 수지 100중량부에 대하여 0.1∼90중량부 함유되게 하고, 상기 장섬유는 열가소성 수지 100중량부에 대하여 0.1∼90중량부 함유되게 하는 열전도성 복합소재 조성물의 제조방법을 제공한다.Moreover, this invention is (a) polyolefin resin, polyamide resin, polybutylene terephthalate resin, acrylonitrile butadiene styrene copolymer, polycarbonate resin, polyester resin, polyphenylene sulfide resin And (b) producing a resin-long fiber composite material in which long fibers having a square ratio of 50 to 3000 are discontinuously and uniformly dispersed in at least one thermoplastic resin selected from thermoplastic elastomer resins. At least one thermoplastic resin selected from a resin, a polybutylene terephthalate resin, an acrylonitrile butadiene styrene copolymer, a polycarbonate resin, a polyester resin, a polyphenylene sulfide resin, and a thermoplastic elastomer resin, and the resin-sheet Feeding the fiber composite to a twin screw extruder, and (c) the shaft Rotating and melting and compressing the thermally conductive resin and the resin-long fiber composite in a cylinder of the twin screw extruder at a temperature higher than the melting temperature of the thermoplastic resin, and (d) the shaft of the twin screw extruder; Are rotated in a predetermined direction so that the shear stress is applied to the melted and compressed resultant, and at least one thermally conductive filler selected from expanded graphite and nitrogen boride is added through a side feeder to uniformly disperse the thermoplastic resin. Discharging the composition in a twin screw extruder by rotating the shaft to (e) apply a higher shear stress in step (d) while heating to a temperature higher than step (d), and (f) cooling and Cutting to obtain a thermally conductive composite composition, wherein the thermally conductive filler is thermal Relative to 100 parts by weight of plastic resin to be contained 0.1 to 90 parts by weight, the long-fiber provides a method of manufacturing the heat-conductive composite material containing a composition to be from 0.1 to 90 parts by weight per 100 parts by weight of the thermoplastic resin.

또한, 본 발명은, (a) 폴리올레핀계 수지, 폴리아미드계 수지, 폴리부틸렌테레프탈레이트계 수지, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌 공중합체, 폴리카보네이트계 수지, 폴리에스터계 수지, 폴리페닐렌설파이드계 수지 및 열가소성 엘라스토머 수지 중에서 선택된 1종 이상의 열가소성 수지 내에 팽창 흑연(expanded graphite) 및 붕화질소 중에서 선택된 1종 이상의 열전도성 필러가 불연속적으로 균일하게 분산되어 있는 열전도성 복합재를 제조하는 단계와, (b) 폴리올레핀계 수지, 폴리아미드계 수지, 폴리부틸렌테레프탈레이트계 수지, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌 공중합체, 폴리카보네이트계 수지, 폴리에스터계 수지, 폴리페닐렌설파이드계 수지 및 열가소성 엘라스토머 수지 중에서 선택된 1종 이상의 열가소성 수지 내에 각형비가 50∼3000인 장섬유가 불연속적으로 균일하게 분산되어 있는 수지-장섬유 복합재를 제조하는 단계와, (c) 상기 열전도성 복합재 및 상기 수지-장섬유 복합재를 트윈 스크류 압출기에 투입하는 단계와, (d) 샤프트를 회전시켜 상기 트윈 스크류 압출기의 실린더 내에서 상기 열전도성 복합재 및 상기 수지-장섬유 복합재를 혼합하면서 상기 열가소성 수지의 용융 온도보다 높은 온도에서 용융 및 압축시키는 단계와, (e) 상기 트윈 스크류 압출기의 샤프트들을 일정 방향으로 회전시켜 용융 및 압축된 결과물에 전단 응력이 인가되게 하여 상기 열전도성 필러 및 상기 장섬유가 열가소성 수지 내에 균일하게 분산되게 하는 단계와, (f) 상기 (e) 단계보다 높은 온도로 가열하면서 상기 (e) 단계에서 보다 높은 전단 응력이 인가되게 샤프트를 회전시켜 트윈 스크류 압출기에서 조성물을 토출하는 단계 및 (g) 냉각 및 절단하여 열전도성 복합소재 조성물을 얻는 단계를 포함하며, 상기 열전도성 필러는 열가소성 수지 100중량부에 대하여 0.1∼90중량부 함유되게 하고, 상기 장섬유는 열가소성 수지 100중량부에 대하여 0.1∼90중량부 함유되게 하는 열전도성 복합소재 조성물의 제조방법을 제공한다. Moreover, this invention is (a) polyolefin resin, polyamide resin, polybutylene terephthalate resin, acrylonitrile butadiene styrene copolymer, polycarbonate resin, polyester resin, polyphenylene sulfide resin And preparing a thermally conductive composite in which at least one thermally conductive filler selected from expanded graphite and nitrogen boride is discontinuously and uniformly dispersed in at least one thermoplastic resin selected from thermoplastic elastomer resins, and (b 1 type selected from polyolefin resin, polyamide resin, polybutylene terephthalate resin, acrylonitrile butadiene styrene copolymer, polycarbonate resin, polyester resin, polyphenylene sulfide resin, and thermoplastic elastomer resin Long fibers having a square ratio of 50 to 3000 in the above thermoplastic resin Preparing a disperse and uniformly dispersed resin-long fiber composite; (c) feeding the thermally conductive composite and the resin-long fiber composite into a twin screw extruder; and (d) rotating the shaft. Melting and compressing the thermally conductive composite and the resin-long fiber composite in a cylinder of the twin screw extruder at a temperature higher than the melting temperature of the thermoplastic resin, and (e) maintaining the shafts of the twin screw extruder Direction so that the shear stress is applied to the melted and compressed product so that the thermally conductive filler and the long fibers are uniformly dispersed in the thermoplastic resin, and (f) is heated to a temperature higher than the step (e) In the twin screw extruder by rotating the shaft to apply a higher shear stress in step (e) Discharging and (g) cooling and cutting to obtain a thermally conductive composite material composition, wherein the thermally conductive filler is contained in an amount of 0.1 to 90 parts by weight based on 100 parts by weight of the thermoplastic resin, and the long fiber is a thermoplastic resin. Provided is a method for producing a thermally conductive composite composition containing 0.1 to 90 parts by weight based on 100 parts by weight.

또한, 본 발명은, (a) 폴리올레핀계 수지, 폴리아미드계 수지, 폴리부틸렌테레프탈레이트계 수지, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌 공중합체, 폴리카보네이트계 수지, 폴리에스터계 수지, 폴리페닐렌설파이드계 수지 및 열가소성 엘라스토머 수지 중에서 선택된 1종 이상의 열가소성 수지 내에 팽창 흑연(expanded graphite) 및 붕화질소 중에서 선택된 1종 이상의 열전도성 필러가 불연속적으로 균일하게 분산되어 있는 열전도성 복합재를 제조하는 단계와, (b) 폴리올레핀계 수지, 폴리아미드계 수지, 폴리부틸렌테레프탈레이트계 수지, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌 공중합체, 폴리카보네이트계 수지, 폴리에스터계 수지, 폴리페닐렌설파이드계 수지 및 열가소성 엘라스토머 수지 중에서 선택된 1종 이상의 열가소성 수지 내에 각형비가 50∼3000인 장섬유가 불연속적으로 균일하게 분산되어 있는 수지-장섬유 복합재를 제조하는 단계와, (c) 상기 열전도성 복합재 및 상기 수지-장섬유 복합재를 사출기에 투입하여 혼합하는 단계와, (d) 상기 사출기에서 조성물을 사출하는 단계 및 (e) 냉각하여 열전도성 복합소재 조성물을 얻는 단계를 포함하며, 상기 열전도성 필러는 열가소성 수지 100중량부에 대하여 0.1∼90중량부 함유되게 하고, 상기 장섬유는 열가소성 수지 100중량부에 대하여 0.1∼90중량부 함유되게 하는 열전도성 복합소재 조성물의 제조방법을 제공한다.Moreover, this invention is (a) polyolefin resin, polyamide resin, polybutylene terephthalate resin, acrylonitrile butadiene styrene copolymer, polycarbonate resin, polyester resin, polyphenylene sulfide resin And preparing a thermally conductive composite in which at least one thermally conductive filler selected from expanded graphite and nitrogen boride is discontinuously and uniformly dispersed in at least one thermoplastic resin selected from thermoplastic elastomer resins, and (b 1 type selected from polyolefin resin, polyamide resin, polybutylene terephthalate resin, acrylonitrile butadiene styrene copolymer, polycarbonate resin, polyester resin, polyphenylene sulfide resin, and thermoplastic elastomer resin Long fibers having a square ratio of 50 to 3000 in the above thermoplastic resin Preparing a disperse and uniformly dispersed resin-long fiber composite; (c) injecting and mixing the thermally conductive composite and the resin-long fiber composite into an injection molding machine; and (d) the composition in the injection molding machine. (E) cooling to obtain a thermally conductive composite material composition, wherein the thermally conductive filler is contained in an amount of 0.1 to 90 parts by weight based on 100 parts by weight of the thermoplastic resin, and the long fiber is made of thermoplastic resin 100. It provides a method for producing a thermally conductive composite material composition to be contained 0.1 to 90 parts by weight with respect to parts by weight.

상기 열전도성 복합소재 조성물의 제조방법은, 상기 용융 및 압축된 결과물에 전단 응력이 인가되게 하는 과정에서 사이드 피더를 통해 탄소나노튜브를 첨가하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 상기 탄소나노튜브는 열가소성 수지 100중량부에 대하여 0.1∼10중량부 첨가하는 것이 바람직하다.The method of manufacturing the thermally conductive composite material composition may further include adding carbon nanotubes through a side feeder in a process of causing shear stress to be applied to the melted and compressed products, wherein the carbon nanotubes are thermoplastic. It is preferable to add 0.1-10 weight part with respect to 100 weight part of resin.

또한, 상기 열전도성 복합소재 조성물의 제조방법은, 상기 용융 및 압축된 결과물에 전단 응력이 인가되게 하는 과정에서 사이드 피더를 통해 나노클레이를 첨가하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 상기 나노클레이는 열가소성 수지 100중량부에 대하여 0.1∼10중량부 첨가하는 것이 바람직하다.In addition, the method of manufacturing the thermally conductive composite material composition may further include adding nanoclay through a side feeder in a process of causing shear stress to be applied to the melted and compressed products, wherein the nanoclay is thermoplastic It is preferable to add 0.1-10 weight part with respect to 100 weight part of resin.

또한, 상기 열전도성 복합소재 조성물의 제조방법은, 상기 용융 및 압축된 결과물에 전단 응력이 인가되게 하는 과정에서 사이드 피더를 통해 탈크 및 탄산칼슘 중에서 선택된 1종 이상의 물질을 첨가하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 상기 탈크 및 탄산칼슘 중에서 선택된 1종 이상의 물질은 열가소성 수지 100중량부에 대하여 0.1∼10중량부 첨가하는 것이 바람직하다.In addition, the method of manufacturing the thermally conductive composite material composition, further comprising the step of adding at least one material selected from talc and calcium carbonate through a side feeder in the course of applying a shear stress to the melted and compressed product. The at least one material selected from talc and calcium carbonate may be added in an amount of 0.1 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the thermoplastic resin.

또한, 상기 열전도성 복합소재 조성물의 제조방법은, 상기 용융 및 압축된 결과물에 전단 응력이 인가되게 하는 과정에서 사이드 피더를 통해 유기 핵제를 첨가하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 상기 유기 핵제는 열가소성 수지 100중량부에 대하여 0.1∼10중량부 첨가하는 것이 바람직하고, 상기 유기 핵제는 유기카르복실산염 또는 유기인산염을 포함할 수 있다.In addition, the method of manufacturing the thermally conductive composite material composition may further include adding an organic nucleating agent through a side feeder in a process of causing shear stress to be applied to the melted and compressed products, wherein the organic nucleating agent is thermoplastic. It is preferable to add 0.1-10 weight part with respect to 100 weight part of resin, and the said organic nucleating agent may contain an organic carboxylate or an organophosphate.

또한, 상기 열전도성 복합소재 조성물의 제조방법은, 상기 용융 및 압축된 결과물에 전단 응력이 인가되게 하는 과정에서 사이드 피더를 통해 고무를 첨가하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 상기 고무는 열가소성 수지 100중량부에 대하여 5∼40중량부 첨가하는 것이 바람직하다.In addition, the manufacturing method of the thermally conductive composite material composition may further include the step of adding a rubber through the side feeder in the process of applying a shear stress to the melted and compressed product, the rubber is a thermoplastic resin 100 It is preferable to add 5-40 weight part with respect to a weight part.

상기 팽창 흑연은 흑연이 황산, 과산화수소 및 NH4S2O8으로 정제된 후 300℃ 보다 높은 온도에서 박리화된 것으로 흑연판들이 서로 연결되어 연전달 경로를 갖는 파우더형 팽창 흑연으로 이루어질 수 있다.The expanded graphite may be made of powder-type expanded graphite having graphite connected to each other by being separated at a temperature higher than 300 ° C. after the graphite is purified with sulfuric acid, hydrogen peroxide, and NH 4 S 2 O 8 .

또한, 상기 팽창 흑연은 상기 파우더형 팽창 흑연이 압축되어 형성된 연질의 미립자 형태를 갖는 미립자형 팽창 흑연으로 박리된 흑연판은 10∼200㎚의 결정 크기를 가질 수 있다.In addition, the expanded graphite is a graphite plate peeled off with the expanded particulate graphite having a soft particulate form formed by compacting the powdered expanded graphite may have a crystal size of 10 ~ 200nm.

상기 붕화질소는 붕화질소와 산화마그네슘(MgO)이 하이브리드화되어 형성된 붕화질소계 복합재로 이루어질 수 있고, 상기 산화마그네슘은 상기 붕화질소계 복합재에 붕화질소 100중량부에 대하여 5∼40중량부 함유되어 있는 것이 바람직하다.The nitrogen boride may be composed of a nitrogen boride-based composite formed by hybridization of nitrogen boride and magnesium oxide (MgO), and the magnesium oxide may be 5 to 40 weight parts based on 100 parts by weight of nitrogen boride in the nitrogen-boron-based composite. It is preferable to contain a part.

상기 장섬유는 유리섬유, 탄소섬유 및 유기섬유 중에서 선택된 1종 이상의 장섬유로 이루어질 수 있고, 상기 장섬유는 0.1∼20㎜의 길이를 갖는 것이 바람직하다.The long fiber may be made of one or more long fibers selected from glass fibers, carbon fibers, and organic fibers, and the long fibers preferably have a length of 0.1-20 mm.

상기 수지-장섬유 복합재를 제조하는 단계는, 폴리올레핀계 수지, 폴리아미드계 수지, 폴리부틸렌테레프탈레이트계 수지, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌 공중합체, 폴리카보네이트계 수지, 폴리에스터계 수지, 폴리페닐렌설파이드계 수지 및 열가소성 엘라스토머 수지 중에서 선택된 1종 이상의 열가소성 수지를 트윈 스크류 압출기에 투입하는 단계와, 샤프트를 회전시켜 상기 트윈 스크류 압출기의 실린더 내에서 상기 열가소성 수지를 혼합하면서 상기 열가소성 수지의 용융 온도보다 높은 온도에서 용융 및 압축시키는 단계와, 상기 트윈 스크류 압출기의 샤프트들을 일정 방향으로 회전시켜 용융 및 압축된 열가소성 수지에 전단 응력이 인가되게 하고, 각형비가 50∼3000인 장섬유를 사이드 피더를 통해 첨가하여 상기 열가소성 수지 내에 균일하게 분산시키는 단계와, 상기 분산시키는 단계보다 높은 온도로 가열하면서 상기 분산시키는 단계에서 보다 높은 전단 응력이 인가되게 샤프트를 회전시켜 트윈 스크류 압출기에서 수지-장섬유 복합재를 토출하는 단계 및 냉각 및 절단하여 수지-장섬유 복합재를 얻는 단계를 포함할 수 있으며, 상기 장섬유는 열가소성 수지 100중량부에 대하여 0.1∼90중량부 첨가하는 것이 바람직하다.The step of preparing the resin-long fiber composite, polyolefin resin, polyamide resin, polybutylene terephthalate resin, acrylonitrile butadiene styrene copolymer, polycarbonate resin, polyester resin, polyphenylene Injecting at least one thermoplastic resin selected from sulfide resin and thermoplastic elastomer resin into a twin screw extruder, and rotating the shaft to mix the thermoplastic resin in the cylinder of the twin screw extruder while higher than the melting temperature of the thermoplastic resin. Melting and compressing at a temperature, rotating the shafts of the twin screw extruder in a predetermined direction so that shear stress is applied to the melted and compressed thermoplastic resin, and adding a long fiber having a square ratio of 50 to 3000 through a side feeder. Uniform in the thermoplastic resin Dispersing, discharging the resin-long fiber composite in a twin screw extruder by rotating the shaft to apply a higher shear stress in the dispersing step while heating to a higher temperature than the dispersing step, and cooling and cutting the resin It may include the step of obtaining a long fiber composite material, the long fiber is preferably added 0.1 to 90 parts by weight based on 100 parts by weight of a thermoplastic resin.

상기 열전도성 복합재를 제조하는 단계는, 폴리올레핀계 수지, 폴리아미드계 수지, 폴리부틸렌테레프탈레이트계 수지, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌 공중합체, 폴리카보네이트계 수지, 폴리에스터계 수지, 폴리페닐렌설파이드계 수지 및 열가소성 엘라스토머 수지 중에서 선택된 1종 이상의 열가소성 수지를 트윈 스크류 압출기에 투입하는 단계와, 샤프트를 회전시켜 상기 트윈 스크류 압출기의 실린더 내에서 상기 열가소성 수지를 혼합하면서 상기 열가소성 수지의 용융 온도보다 높은 온도에서 용융 및 압축시키는 단계와, 상기 트윈 스크류 압출기의 샤프트들을 일정 방향으로 회전시켜 용융 및 압축된 열가소성 수지에 전단 응력이 인가되게 하고, 팽창 흑연(expanded graphite) 및 붕화질소 중에서 선택된 1종 이상의 열전도성 필러를 사이드 피더를 통해 첨가하여 상기 열가소성 수지 내에 균일하게 분산시키는 단계와, 상기 분산시키는 단계보다 높은 온도로 가열하면서 상기 분산시키는 단계에서 보다 높은 전단 응력이 인가되게 샤프트를 회전시켜 트윈 스크류 압출기에서 열전도성 복합재를 토출하는 단계 및 냉각 및 절단하여 열전도성 복합재를 얻는 단계를 포함할 수 있으며, 상기 열전도성 필러는 열가소성 수지 100중량부에 대하여 0.1∼90중량부 첨가하는 것이 바람직하다.
The step of preparing the thermally conductive composite, polyolefin resin, polyamide resin, polybutylene terephthalate resin, acrylonitrile butadiene styrene copolymer, polycarbonate resin, polyester resin, polyphenylene sulfide At least one thermoplastic resin selected from the group consisting of a resin and a thermoplastic elastomer resin is introduced into a twin screw extruder, and the shaft is rotated to mix the thermoplastic resin in a cylinder of the twin screw extruder at a temperature higher than the melting temperature of the thermoplastic resin. Melting and compressing, rotating the shafts of the twin screw extruder in a predetermined direction so that shear stress is applied to the molten and compressed thermoplastic resin, and at least one thermal conductivity selected from expanded graphite and nitrogen boride Filler Side Feeder Dispersing it uniformly in the thermoplastic resin, and rotating the shaft to apply a higher shear stress in the dispersing step while heating to a higher temperature than the dispersing step, thereby discharging the thermally conductive composite material from the twin screw extruder. It may include the step and cooling and cutting to obtain a thermally conductive composite, the thermally conductive filler is preferably added 0.1 to 90 parts by weight based on 100 parts by weight of the thermoplastic resin.

본 발명에 의하면, 냉각핀으로 사용되는 알루미늄의 단점을 보완하고 리튬 배터리와 직접 접촉하는 인터페이스 소재 및 중개적인 역할을 하는 소재로서 오버몰드(overmold) 사출이 가능하고, 경량화가 가능하여 전기자동차 배터리의 용량을 낮추며 수명을 연장할 수 있는 열전도성 복합소재 조성물을 얻을 수 있다.
According to the present invention, an overmolding injection is possible and the weight of the electric vehicle battery can be compensated for as an interface material and an intermediate material that directly compensates for the disadvantages of aluminum used as a cooling fin and directly contacts a lithium battery. It is possible to obtain a thermally conductive composite composition capable of lowering the capacity and extending the life.

도 1은 트윈 스크류 압출기를 도시한 도면이다.
도 2는 트윈 스크류 압출기에서 가열수단을 제외하여 샤프트와 실린더의 모습을 상세하게 도시한 도면이다.
도 3a 및 도 3b는 트윈 스크류 압출기의 실린더와 샤프트 부분을 상세하게 도시한 도면이다.
도 4는 트윈 스크류 압출기의 샤프트의 일 예를 도시한 도면이다.
도 5는 용융 및 압축 영역의 스크류 샤프트를 상세하게 도시한 도면이다.
도 6은 반죽 영역의 계단식 스크류를 상세하게 도시한 도면이다.
도 7은 분산 영역의 샤프트 일부를 상세하게 도시한 도면이다.
도 8은 PBT/EGP 열전도성 복합재의 흑연 함량에 따른 열전도도 변화와 CNT의 첨가에 의한 영향을 보여주는 그래프이다.
도 9는 PA6/EGG 열전도성 복합재의 흑연 함량에 따른 레이저 플래시법 의한 횡방향(in-plane) 열전도도에 대한 그래프이다.
도 10은 PA6/EGG 열전도성 복합재의 흑연 함량에 따른 레이저 플래시법 의한 축방향(through-plane) 열전도도 측정 결과이다.
도 11은 PA6/EGG 열전도성 복합재의 고무 함량과 열전도도 평가 방법의 차이점을 비교한 그래프이다.
도 12는 PP/SG 열전도성 복합재의 SG 함량에 따른 충격강도 및 굴곡탄성율 변화를 보여주는 그래프이다.
도 13은 PP/SG 열전도성 복합재와 PP/EGG 열전도성 복합재의 흑연 함량에 따른 TM1 평가방법의 열전도도 변화를 보여주는 그래프이다.
도 14는 PP/EGG 열전도성 복합재의 e-흑연 함량에 따른 충격강도 및 굴곡탄성율 변화를 보여주는 그래프이다.
도 15는 BG 충전 함량에 따른 PBT/BG10 열전도성 복합재의 열전도도 변화를 MWNT가 존재하지 않는 경우와 MWNT가 존재하는 경우를 비교한 그래프이다.
도 16은 PA6/BN10 열전도성 복합재의 BN 함량에 따른 TM-1의 인-플레인과 TM-2의 쓰루-플레인의 열전도도 변화를 보여주는 그래프이다.
도 17은 PA6/BN10 열전도성 복합재의 BN 함량에 따른 굴곡탄성율과 충격강도 변화를 보여주는 그래프이다.
도 18은 PA6/BN10 열전도성 복합재와 PA6/BG10 열전도성 복합재의 굴곡탄성율을 비교한 그래프이다.
도 19는 PP/BN 열전도성 복합재와 PP/BG 열전도성 복합재의 BN 함량에 따른 열전도도를 보여주는 그래프이다.
도 20은 PP/BN 열전도성 복합재의 BN 입자크기에 따른 굴곡탄성율 및 충격강도를 비교한 그래프이다.
도 21은 PP, PA6, PA66의 GF 강화 수지-섬유 복합재의 SGF와 LGF에 따른 굴곡탄성율과 충격강도를 비교한 그래프이다.
도 22는 e-흑연 함량에 따른 PP/EGG 열전도성 복합재와 PP/EGG/LGF 열전도성 복합소재 조성물의 열전도도를 비교한 그래프이다.
도 23은 PA6/EGG 열전도성 복합재와 PA6/EGG/LGF 열전도성 복합소재 조성물의 열전도도를 비교한 그래프이다.
도 24는 LGF 강화에 의한 PP/BN/LGF 열전도성 복합소재 조성물과 PA6/BN/LGF 열전도성 복합소재 조성물의 열전도도를 비교한 그래프이다.
도 25는 PP/BN, PA6/BN, PP/EGG, PA6/EGG 열전도성 복합재의 BN 함량에 따른 SFN 및 MFI 변화를 종합적으로 분석한 그래프이다.
도 26은 LGF 함량에 따른 PP/LGF 복합재, PA6/LGF 복합재의 SFN의 변화와 각각 해당 수지의 최대 충전율을 가진 열전도성 필러에 LGF를 강화시킨 복합소재의 스파이럴 플로우 수(SFN) 변화를 분석한 그래프이다.
1 is a view showing a twin screw extruder.
2 is a view showing details of a shaft and a cylinder in a twin-screw extruder excluding the heating means.
FIGS. 3A and 3B are views showing a cylinder and a shaft portion of a twin screw extruder in detail.
4 is a view showing an example of a shaft of a twin screw extruder.
5 is a view showing the screw shaft of the molten and compressed region in detail.
6 is a view showing in detail the stepped screw of the kneading zone.
7 is a view showing in detail a part of the shaft of the dispersion region.
8 is a graph showing the effect of the thermal conductivity change and the addition of CNT according to the graphite content of the PBT / EGP thermally conductive composite.
9 is a graph of the in-plane thermal conductivity by the laser flash method according to the graphite content of the PA6 / EGG thermal conductive composite.
10 is a result of measuring the through-plane thermal conductivity by the laser flash method according to the graphite content of the PA6 / EGG thermal conductive composite material.
11 is a graph comparing the difference between the rubber content and the thermal conductivity evaluation method of the PA6 / EGG thermal conductive composite material.
12 is a graph showing a change in impact strength and flexural modulus according to the SG content of the PP / SG thermal conductive composite.
FIG. 13 is a graph showing a change in thermal conductivity of the TM1 evaluation method according to the graphite content of the PP / SG thermally conductive composite and the PP / EGG thermally conductive composite.
14 is a graph showing the impact strength and flexural modulus change according to the e-graphite content of the PP / EGG thermally conductive composite.
15 is a graph comparing the change in thermal conductivity of the PBT / BG10 thermally conductive composite according to the content of BG when the MWNT does not exist and the presence of MWNT.
16 is a graph showing the thermal conductivity change of the in-plane of TM-1 and the through-plane of TM-2 according to the BN content of the PA6 / BN10 thermally conductive composite.
17 is a graph showing changes in flexural modulus and impact strength according to BN content of PA6 / BN10 thermally conductive composites.
18 is a graph comparing the flexural modulus of the PA6 / BN10 thermally conductive composite and the PA6 / BG10 thermally conductive composite.
19 is a graph showing thermal conductivity according to BN content of a PP / BN thermally conductive composite and a PP / BG thermally conductive composite.
20 is a graph comparing flexural modulus and impact strength according to BN particle size of a PP / BN thermally conductive composite.
21 is a graph comparing flexural modulus and impact strength according to SGF and LGF of GF-reinforced resin-fiber composites of PP, PA6, and PA66.
22 is a graph comparing the thermal conductivity of the PP / EGG thermally conductive composite and the PP / EGG / LGF thermally conductive composite composition according to the e-graphite content.
FIG. 23 is a graph comparing the thermal conductivity of the PA6 / EGG thermally conductive composite and the PA6 / EGG / LGF thermally conductive composite composition.
24 is a graph comparing the thermal conductivity of the PP / BN / LGF thermally conductive composite composition and PA6 / BN / LGF thermally conductive composite composition by LGF strengthening.
FIG. 25 is a graph of comprehensively analyzing SFN and MFI according to BN content of PP / BN, PA6 / BN, PP / EGG, and PA6 / EGG thermally conductive composites.
FIG. 26 shows the change in SFN of PP / LGF composite and PA6 / LGF composite according to LGF content, and the variation of spiral flow number (SFN) of composite material in which LGF is reinforced in thermally conductive fillers having the maximum filling ratio of the corresponding resin. It is a graph.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나, 이하의 실시예는 이 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자에게 본 발명이 충분히 이해되도록 제공되는 것으로서 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 기술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, it should be understood that the following embodiments are provided so that those skilled in the art will be able to fully understand the present invention, and that various modifications may be made without departing from the scope of the present invention. It is not. Wherein like reference numerals refer to like elements throughout.

이하에서, 나노(nano)라 함은 나노미터(㎚) 단위로서 1∼1,000㎚의 크기를 의미하는 것으로 사용하며, 나노클레이라 함은 1∼1,000㎚의 입자 크기를 갖는 점토(clay)를 의미하는 것으로 사용한다. In the following description, nano is used to mean a size of 1 to 1,000 nm as a nanometer (nm) unit, and nanoclay refers to clay having a particle size of 1 to 1,000 nm. We use by doing.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 열전도성 복합소재 조성물은, 폴리올레핀계 수지, 폴리아미드계 수지, 폴리부틸렌테레프탈레이트계 수지, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌 공중합체, 폴리카보네이트계 수지, 폴리에스터계 수지, 폴리페닐렌설파이드계 수지 및 열가소성 엘라스토머 수지 중에서 선택된 1종 이상의 열가소성 수지와, 상기 열가소성 수지 내에 불연속적으로 균일하게 분산되어 있는 팽창 흑연(expanded graphite) 및 붕화질소 중에서 선택된 1종 이상의 열전도성 필러 및 상기 열가소성 수지 내에 불연속적으로 균일하게 분산되어 있고 각형비가 50∼3000인 장섬유를 포함하며, 상기 열전도성 필러는 상기 열가소성 수지 100중량부에 대하여 0.1∼90중량부 함유되어 있고, 상기 장섬유는 상기 열가소성 수지 100중량부에 대하여 0.1∼90중량부 함유되어 있다.The thermally conductive composite material composition according to a preferred embodiment of the present invention, polyolefin resin, polyamide resin, polybutylene terephthalate resin, acrylonitrile butadiene styrene copolymer, polycarbonate resin, polyester resin, At least one thermoplastic resin selected from polyphenylene sulfide resin and thermoplastic elastomer resin, at least one thermally conductive filler selected from expanded graphite and nitrogen boride discontinuously and uniformly dispersed in the thermoplastic resin, and Disperse and uniformly dispersed in the thermoplastic resin and comprises a long fiber having a square ratio of 50 to 3000, wherein the thermally conductive filler is contained 0.1 to 90 parts by weight based on 100 parts by weight of the thermoplastic resin, 0.1 to 90 parts by weight based on 100 parts by weight of the thermoplastic resin It can control.

상기 열전도성 복합소재 조성물은 상기 열가소성 수지 내에 불연속적으로 균일하게 분산되어 있는 탄소나노튜브를 더 포함할 수 있으며, 상기 탄소나노튜브는 열가소성 수지 100중량부에 대하여 0.1∼10중량부 함유되어 있는 것이 바람직하다.The thermally conductive composite material composition may further include carbon nanotubes discontinuously and uniformly dispersed in the thermoplastic resin, wherein the carbon nanotubes are contained in an amount of 0.1 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the thermoplastic resin. desirable.

탄소나노튜브는 탄소 원자들로 이루어진 육각형의 네트워크를 둥글게 말은 형태를 갖는다. 이때 말은 각도에 따라 끝 부분이 지그 재그 모양과 팔걸이 의자 모양을 갖는다. 또한 둥글게 말리어진 형태는 벽이 하나인 구조인 단일벽(Single Wall) 형태와 다수의 벽을 갖는 다중벽(Multi Wall) 구조를 취하게 되며, 이 외에도 단일벽(Single Wall)이나 다중벽(Multi Wall)이 다발로 되어 있는 형태(Nano tube bundle), 튜브의 내부에 금속이 존재하는 형태(Metal-atom-filled nano tube) 등이 있다. 상기의 탄소나노튜브를 열가소성 수지에 적절히 분산하여 첨가하면, 굴곡탄성율(Fluxural Modulus; FM), 굴곡강도(Fluxural Strength; FS), 인장강도(tensile strength; TS)와 같은 기계적 특성과 열변형온도(Heat Distortion Temperature; HDT)와 같은 내열 특성을 향상시킨다. Carbon nanotubes are rounded in a hexagonal network of carbon atoms. At this time, the end has a zigzag shape and an armrest chair shape according to the angle. In addition, the rounded shape takes the form of a single wall, which is a single wall structure, and a multi-wall structure having a plurality of walls. In addition, a single wall or a multi-walled structure may be used. Walls are bundled (Nano tube bundles), and metals (metal-atom-filled nano tubes) inside the tubes. When the carbon nanotubes are properly dispersed and added to the thermoplastic resin, mechanical properties such as flexural modulus (FM), flexural strength (FS), and tensile strength (TS) and thermal deformation temperature ( Improve heat resistance such as Heat Distortion Temperature (HDT).

상기 열전도성 복합소재 조성물은 상기 열가소성 수지 내에 불연속적으로 균일하게 분산되어 있는 나노클레이를 더 포함할 수 있으며, 상기 나노클레이는 열가소성 수지 100중량부에 대하여 0.1∼10중량부 함유되어 있는 것이 바람직하다.The thermally conductive composite material composition may further include nanoclays discontinuously and uniformly dispersed in the thermoplastic resin, and the nanoclay is preferably contained in an amount of 0.1 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the thermoplastic resin. .

상기 나노클레이는 실란(silane)으로 처리된 나노클레이 및 4급 암모늄(quaternary ammonium)으로 처리된 나노클레이 중에서 선택된 적어도 하나 이상의 나노클레이로 이루어질 수 있다. 상기 실란으로 처리된 나노클레이는 나노클레이의 실란올에 실란이 실록산 결합되어 처리된 나노클레이를 의미한다. 또한, 상기 4급 암모늄으로 처리된 나노클레이는 나노클레이에 함유된 양이온과 4급 암모늄이 이온 교환되어 처리된 나노클레이를 의미한다. The nanoclay may be composed of at least one nanoclay selected from nanoclays treated with silane and nanoclays treated with quaternary ammonium. The nanoclay treated with the silane refers to a nanoclay treated with a siloxane bond to a silanol of the nanoclay. In addition, the nanoclay treated with quaternary ammonium refers to a nanoclay treated by ion exchange of a cation and quaternary ammonium contained in the nanoclay.

상기 실란은 예를 들면, 옥틸트리에톡시실란, 프로필트리에톡시실란, 페닐실란, 에틸트리에톡시실란, 에틸트리메톡시실란, 메틸트리메톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 3-아미노프로필트리메톡시실란, N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필트리에톡시실란, 아미노프로필트리에톡시실란 또는 그 유도체이거나 이들의 혼합물일 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다. The silane is, for example, octyltriethoxysilane, propyltriethoxysilane, phenylsilane, ethyltriethoxysilane, ethyltrimethoxysilane, methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, vinyltrimethoxy Silane, vinyltriethoxysilane, 3-aminopropyltrimethoxysilane, N- (2-aminoethyl) -3-aminopropyltriethoxysilane, aminopropyltriethoxysilane or derivatives thereof or mixtures thereof. It is not limited thereto.

상기 4급 암모늄은 예를 들면, 트리메틸알킬암모늄, 트리에틸알킬암모늄, 트리부틸알킬암모늄, 디메틸디알킬암모늄, 디부틸디알킬암모늄, 메틸벤질디알킬암모늄, 디벤질디알킬암모늄, 트리알킬메틸암모늄, 트리알킬에틸암모늄, 트리알킬부틸암모늄 등의 알킬암모늄일 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니며, 디알킬 4급 암모늄, 트리알킬 4급 암모늄, 방향족 4급 암모늄, 복소환 4급 암모늄 등일 수도 있으며, 여기서 알킬은 평균 탄소수가 1∼30일 수 있다. The quaternary ammonium is, for example, trimethylalkylammonium, triethylalkylammonium, tributylalkylammonium, dimethyldialkylammonium, dibutyldialkylammonium, methylbenzyldialkylammonium, dibenzyldialkylammonium, trialkylmethylammonium Alkyl ammonium, such as trialkylethylammonium, trialkylbutylammonium, and the like, but is not limited thereto, and may be dialkyl quaternary ammonium, trialkyl quaternary ammonium, aromatic quaternary ammonium, heterocyclic quaternary ammonium, and the like. Here, alkyl may have an average carbon number of 1 to 30.

나노클레이는 열가소성 수지에 분산되면 두께가 1㎚ 이상이고 1㎛ 미만의 나노 크기를 갖는다. 나노클레이는 스멕타이트(Smectite)로서 몬트모릴로나이트(Montmorillonite), 헥토라이트(Hectorite), 사포나이트(Saponite), 버미큘라이트(Vermiculite), 베이델라이트(Beidelite), 카올리나이트(Kaolinite), 마가다이트(Magadite)나 그 혼합물일 수 있다. Nanoclays, when dispersed in a thermoplastic resin, have a thickness of at least 1 nm and a nano size of less than 1 μm. Nanoclays are Smectite, Montmorillonite, Hectorite, Saponite, Vermiculite, Beidelite, Kaolinite, Magadite ) Or mixtures thereof.

나노클레이는 트윈 스크류 압출기(twin screw extruder)에 의해 용융되어 압출되면, 샤프트(shaft)에 의한 전단 응력에 의해 나노클레이는 박리되게 되고 나노클레이의 함량이 일정 정도 이상(예컨대, 1중량% 이상)이 되면 박리되어 형성된 소판들이 다시 뭉치거나 공간이 부족하여 박리를 멈추기도 한다. 이와 같이 나노클레이가 박리되어 형성된 소판들은 불연속적인 형태로 열가소성 수지 내에 분산되게 되며, 트윈 스크류 압출기에서 토출되어 급냉되면 나노클레이가 박리되어 균일하게 분산된 열전도성 복합소재 조성물을 얻을 수 있다. 나노클레이가 함유됨으로써 기계적 특성 및 내열 특성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.When the nanoclay is melted and extruded by a twin screw extruder, the nanoclay is peeled off by the shear stress caused by the shaft, and the content of the nanoclay is at least a certain amount (for example, at least 1% by weight). In this case, the platelets formed by peeling may be stuck together again or the peeling may be stopped due to insufficient space. Thus, the platelets formed by peeling the nanoclay are dispersed in the thermoplastic resin in a discontinuous form, and when the quench is discharged from the twin screw extruder, the nanoclay is peeled off to obtain a uniformly dispersed thermal conductive composition. By containing nanoclay, there is an advantage that can improve mechanical properties and heat resistance properties.

상기 열전도성 복합소재 조성물은 상기 열가소성 수지 내에 불연속적으로 균일하게 분산되어 있는 탈크 및 탄산칼슘 중에서 선택된 1종 이상의 물질을 더 포함할 수 있으며, 상기 탈크 및 탄산칼슘 중에서 선택된 1종 이상의 물질은 열가소성 수지 100중량부에 대하여 0.1∼10중량부 함유되어 있는 것이 바람직하다.The thermally conductive composite material composition may further include at least one material selected from talc and calcium carbonate discontinuously and uniformly dispersed in the thermoplastic resin, and at least one material selected from the talc and calcium carbonate is a thermoplastic resin. It is preferable to contain 0.1-10 weight part with respect to 100 weight part.

상기 열전도성 복합소재 조성물은 상기 열가소성 수지 내에 불연속적으로 균일하게 분산되어 있는 유기 핵제를 더 포함할 수 있으며, 상기 유기 핵제는 열가소성 수지 100중량부에 대하여 0.1∼10중량부 함유되어 있고, 상기 유기 핵제는 유기카르복실산염 또는 유기인산염을 포함할 수 있다.The thermally conductive composite material composition may further include an organic nucleating agent discontinuously and uniformly dispersed in the thermoplastic resin, the organic nucleating agent is contained 0.1 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the thermoplastic resin, the organic Nucleating agents may include organocarboxylates or organophosphates.

상기 열전도성 복합소재 조성물은 상기 열가소성 수지 내에 불연속적으로 균일하게 분산되어 있는 고무를 더 포함할 수 있으며, 상기 고무는 열가소성 수지 100중량부에 대하여 5∼40중량부 함유되어 있는 것이 바람직하다.The thermally conductive composite material composition may further include a rubber discontinuously and uniformly dispersed in the thermoplastic resin, and the rubber is preferably contained 5 to 40 parts by weight based on 100 parts by weight of the thermoplastic resin.

상기 팽창 흑연은 흑연이 황산, 과산화수소 및 NH4S2O8으로 정제된 후 300℃ 보다 높은 온도에서 박리화된 것으로 흑연판들이 서로 연결되어 연전달 경로를 갖는 파우더형 팽창 흑연으로 이루어질 수 있다.The expanded graphite may be made of powder-type expanded graphite having graphite connected to each other by being separated at a temperature higher than 300 ° C. after the graphite is purified with sulfuric acid, hydrogen peroxide, and NH 4 S 2 O 8 .

또한, 상기 팽창 흑연은 상기 파우더형 팽창 흑연이 압축되어 형성된 연질의 미립자 형태를 갖는 미립자형 팽창 흑연으로 박리된 흑연판은 10∼200㎚의 결정 크기를 가질 수 있다.In addition, the expanded graphite is a graphite plate peeled off with the expanded particulate graphite having a soft particulate form formed by compacting the powdered expanded graphite may have a crystal size of 10 ~ 200nm.

상기 붕화질소는 붕화질소와 산화마그네슘(MgO)이 하이브리드화되어 형성된 붕화질소계 복합재로 이루어질 수 있고, 상기 산화마그네슘은 상기 붕화질소계 복합재에 붕화질소 100중량부에 대하여 5∼40중량부 함유되어 있는 것이 바람직하다.The nitrogen boride may be composed of a nitrogen boride-based composite formed by hybridization of nitrogen boride and magnesium oxide (MgO), and the magnesium oxide may be 5 to 40 weight parts based on 100 parts by weight of nitrogen boride in the nitrogen-boron-based composite. It is preferable to contain a part.

상기 장섬유는 유리섬유, 탄소섬유 및 유기섬유 중에서 선택된 1종 이상의 장섬유로 이루어질 수 있고, 상기 장섬유는 0.1∼20㎜의 길이를 갖는 것이 바람직하다.The long fiber may be made of one or more long fibers selected from glass fibers, carbon fibers, and organic fibers, and the long fibers preferably have a length of 0.1-20 mm.

상기 열전도성 복합소재 조성물은 열안정제(antioxidant)을 더 포함할 수 있으며, 상기 열안정제는 열가소성 수지 100중량부에 대하여 0.01∼2중량부 함유되어 있는 것이 바람직하다.The thermally conductive composite material composition may further include a heat stabilizer (antioxidant), the heat stabilizer is preferably contained in 0.01 to 2 parts by weight based on 100 parts by weight of the thermoplastic resin.

또한, 상기 열전도성 복합소재 조성물은 활제를 더 포함할 수 있으며, 상기 활제는 열가소성 수지 100중량부에 대하여 0.01∼2중량부 함유되어 있는 것이 바람직하다.In addition, the thermally conductive composite material composition may further include a lubricant, the lubricant is preferably contained in 0.01 to 2 parts by weight based on 100 parts by weight of the thermoplastic resin.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 열전도성 복합소재 조성물의 제조방법은, (a) 폴리올레핀계 수지, 폴리아미드계 수지, 폴리부틸렌테레프탈레이트계 수지, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌 공중합체, 폴리카보네이트계 수지, 폴리에스터계 수지, 폴리페닐렌설파이드계 수지 및 열가소성 엘라스토머 수지 중에서 선택된 1종 이상의 열가소성 수지를 트윈 스크류 압출기에 투입하는 단계와, (b) 샤프트를 회전시켜 상기 트윈 스크류 압출기의 실린더 내에서 상기 열가소성 수지를 혼합하면서 상기 열가소성 수지의 용융 온도보다 높은 온도에서 용융 및 압축시키는 단계와, (c) 상기 트윈 스크류 압출기의 샤프트들을 일정 방향으로 회전시켜 용융 및 압축된 열가소성 수지에 전단 응력이 인가되게 하고, 팽창 흑연(expanded graphite) 및 붕화질소 중에서 선택된 1종 이상의 열전도성 필러 및 각형비가 50∼3000인 장섬유를 사이드 피더를 통해 첨가하여 상기 열가소성 수지 내에 균일하게 분산시키는 단계와, (d) 상기 (c) 단계보다 높은 온도로 가열하면서 상기 (c) 단계에서 보다 높은 전단 응력이 인가되게 샤프트를 회전시켜 트윈 스크류 압출기에서 조성물을 토출하는 단계 및 (e) 냉각 및 절단하여 열전도성 복합소재 조성물을 얻는 단계를 포함하며, 상기 열전도성 필러는 열가소성 수지 100중량부에 대하여 0.1∼90중량부 첨가하고, 상기 장섬유는 열가소성 수지 100중량부에 대하여 0.1∼90중량부 첨가한다.Method for producing a thermally conductive composite material composition according to an embodiment of the present invention, (a) polyolefin resin, polyamide resin, polybutylene terephthalate resin, acrylonitrile butadiene styrene copolymer, polycarbonate Injecting at least one thermoplastic resin selected from resins, polyester resins, polyphenylene sulfide resins and thermoplastic elastomer resins into a twin screw extruder, and (b) rotating the shaft to allow the twin screw extruder to Melting and compressing the thermoplastic resin at a temperature higher than the melting temperature of the thermoplastic resin, and (c) rotating the shafts of the twin screw extruder in a predetermined direction so that shear stress is applied to the molten and compressed thermoplastic resin. Among, expanded graphite and nitrogen boride Adding at least one thermally conductive filler and a long fiber having an angular ratio of 50 to 3,000 through a side feeder to uniformly disperse it in the thermoplastic resin, and (d) heating to a temperature higher than the step (c); c) rotating the shaft to apply a higher shear stress in step c) to eject the composition in a twin screw extruder; and (e) cooling and cutting to obtain a thermally conductive composite composition, wherein the thermally conductive filler is thermoplastic 0.1-90 weight part is added with respect to 100 weight part of resin, and the said long fiber is added 0.1-90 weight part with respect to 100 weight part of thermoplastic resins.

본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 열전도성 복합소재 조성물의 제조방법은, (a) 폴리올레핀계 수지, 폴리아미드계 수지, 폴리부틸렌테레프탈레이트계 수지, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌 공중합체, 폴리카보네이트계 수지, 폴리에스터계 수지, 폴리페닐렌설파이드계 수지 및 열가소성 엘라스토머 수지 중에서 선택된 1종 이상의 열가소성 수지 내에 각형비가 50∼3000인 장섬유가 불연속적으로 균일하게 분산되어 있는 수지-장섬유 복합재를 제조하는 단계와, (b) 폴리올레핀계 수지, 폴리아미드계 수지, 폴리부틸렌테레프탈레이트계 수지, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌 공중합체, 폴리카보네이트계 수지, 폴리에스터계 수지, 폴리페닐렌설파이드계 수지 및 열가소성 엘라스토머 수지 중에서 선택된 1종 이상의 열가소성 수지 및 상기 수지-장섬유 복합재를 트윈 스크류 압출기에 투입하는 단계와, (c) 샤프트를 회전시켜 상기 트윈 스크류 압출기의 실린더 내에서 상기 열전도성 수지 및 상기 수지-장섬유 복합재를 혼합하면서 상기 열가소성 수지의 용융 온도보다 높은 온도에서 용융 및 압축시키는 단계와, (d) 상기 트윈 스크류 압출기의 샤프트들을 일정 방향으로 회전시켜 용융 및 압축된 결과물에 전단 응력이 인가되게 하고, 팽창 흑연(expanded graphite) 및 붕화질소 중에서 선택된 1종 이상의 열전도성 필러를 사이드 피더를 통해 첨가하여 열가소성 수지 내에 균일하게 분산시키는 단계와, (e) 상기 (d) 단계보다 높은 온도로 가열하면서 상기 (d) 단계에서 보다 높은 전단 응력이 인가되게 샤프트를 회전시켜 트윈 스크류 압출기에서 조성물을 토출하는 단계 및 (f) 냉각 및 절단하여 열전도성 복합소재 조성물을 얻는 단계를 포함하며, 상기 열전도성 필러는 열가소성 수지 100중량부에 대하여 0.1∼90중량부 함유되게 하고, 상기 장섬유는 열가소성 수지 100중량부에 대하여 0.1∼90중량부 함유되게 한다.Method for producing a thermally conductive composite material composition according to another preferred embodiment of the present invention, (a) polyolefin resin, polyamide resin, polybutylene terephthalate resin, acrylonitrile butadiene styrene copolymer, polycarbonate A resin-long fiber composite material in which long fibers having a square ratio of 50 to 3000 are discontinuously and uniformly dispersed in one or more thermoplastic resins selected from resins, polyester resins, polyphenylene sulfide resins and thermoplastic elastomer resins. (B) polyolefin resin, polyamide resin, polybutylene terephthalate resin, acrylonitrile butadiene styrene copolymer, polycarbonate resin, polyester resin, polyphenylene sulfide resin and thermoplastic elastomer At least one thermoplastic resin selected from resins and said resin-sheet Feeding the oily composite into the twin screw extruder, and (c) rotating the shaft to mix the thermally conductive resin and the resin-long fiber composite in a cylinder of the twin screw extruder while at a temperature higher than the melting temperature of the thermoplastic resin. (D) rotating the shafts of the twin screw extruder in a predetermined direction so that shear stress is applied to the melted and compressed product, and selected from expanded graphite and nitrogen boride. Adding the above-mentioned thermally conductive fillers through a side feeder to uniformly disperse them in the thermoplastic resin, and (e) heating the shaft to a higher temperature than step (d) while applying a higher shear stress in step (d). Rotating to eject the composition from the twin screw extruder and (f) cooling and cutting to Comprising the step of obtaining the material composition, the thermally conductive filler allows the chapter to be contained 0.1 to 90 parts by weight per 100 parts by weight of the thermoplastic resin, the fibers contain from 0.1 to 90 parts by weight per 100 parts by weight of the thermoplastic resin.

본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따른 열전도성 복합소재 조성물의 제조방법은, (a) 폴리올레핀계 수지, 폴리아미드계 수지, 폴리부틸렌테레프탈레이트계 수지, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌 공중합체, 폴리카보네이트계 수지, 폴리에스터계 수지, 폴리페닐렌설파이드계 수지 및 열가소성 엘라스토머 수지 중에서 선택된 1종 이상의 열가소성 수지 내에 팽창 흑연(expanded graphite) 및 붕화질소 중에서 선택된 1종 이상의 열전도성 필러가 불연속적으로 균일하게 분산되어 있는 열전도성 복합재를 제조하는 단계와, (b) 폴리올레핀계 수지, 폴리아미드계 수지, 폴리부틸렌테레프탈레이트계 수지, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌 공중합체, 폴리카보네이트계 수지, 폴리에스터계 수지, 폴리페닐렌설파이드계 수지 및 열가소성 엘라스토머 수지 중에서 선택된 1종 이상의 열가소성 수지 내에 각형비가 50∼3000인 장섬유가 불연속적으로 균일하게 분산되어 있는 수지-장섬유 복합재를 제조하는 단계와, (c) 상기 열전도성 복합재 및 상기 수지-장섬유 복합재를 트윈 스크류 압출기에 투입하는 단계와, (d) 샤프트를 회전시켜 상기 트윈 스크류 압출기의 실린더 내에서 상기 열전도성 복합재 및 상기 수지-장섬유 복합재를 혼합하면서 상기 열가소성 수지의 용융 온도보다 높은 온도에서 용융 및 압축시키는 단계와, (e) 상기 트윈 스크류 압출기의 샤프트들을 일정 방향으로 회전시켜 용융 및 압축된 결과물에 전단 응력이 인가되게 하여 상기 열전도성 필러 및 상기 장섬유가 열가소성 수지 내에 균일하게 분산되게 하는 단계와, (f) 상기 (e) 단계보다 높은 온도로 가열하면서 상기 (e) 단계에서 보다 높은 전단 응력이 인가되게 샤프트를 회전시켜 트윈 스크류 압출기에서 조성물을 토출하는 단계 및 (g) 냉각 및 절단하여 열전도성 복합소재 조성물을 얻는 단계를 포함하며, 상기 열전도성 필러는 열가소성 수지 100중량부에 대하여 0.1∼90중량부 함유되게 하고, 상기 장섬유는 열가소성 수지 100중량부에 대하여 0.1∼90중량부 함유되게 한다. Method for producing a thermally conductive composite material composition according to another preferred embodiment of the present invention, (a) polyolefin resin, polyamide resin, polybutylene terephthalate resin, acrylonitrile butadiene styrene copolymer, polycarbonate One or more thermally conductive fillers selected from expanded graphite and nitrogen boride discontinuously and uniformly in one or more thermoplastic resins selected from resins, polyester resins, polyphenylene sulfide resins and thermoplastic elastomer resins. Preparing a dispersed thermally conductive composite, (b) a polyolefin resin, a polyamide resin, a polybutylene terephthalate resin, an acrylonitrile butadiene styrene copolymer, a polycarbonate resin, a polyester resin, In polyphenylene sulfide-based resins and thermoplastic elastomer resins Preparing a resin-long fiber composite having discontinuously and uniformly dispersed long fibers having a square ratio of 50 to 3000 in at least one selected thermoplastic resin, and (c) the thermally conductive composite and the resin-long fiber composite (D) melting the shaft at a temperature higher than the melting temperature of the thermoplastic resin while mixing the thermally conductive composite and the resin-long fiber composite in the cylinder of the twin screw extruder by rotating the shaft; (E) rotating the shafts of the twin screw extruder in a predetermined direction so that shear stress is applied to the melted and compressed product so that the thermally conductive filler and the long fibers are uniformly dispersed in the thermoplastic resin. And (f) higher shear in step (e) while heating to a temperature higher than step (e) Rotating the shaft so that a force is applied to eject the composition in a twin screw extruder; and (g) cooling and cutting to obtain a thermally conductive composite composition, wherein the thermally conductive filler is 0.1 to 100 parts by weight of the thermoplastic resin. 90 parts by weight is contained, and the long fiber is contained 0.1 to 90 parts by weight based on 100 parts by weight of the thermoplastic resin.

본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따른 열전도성 복합소재 조성물의 제조방법은, (a) 폴리올레핀계 수지, 폴리아미드계 수지, 폴리부틸렌테레프탈레이트계 수지, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌 공중합체, 폴리카보네이트계 수지, 폴리에스터계 수지, 폴리페닐렌설파이드계 수지 및 열가소성 엘라스토머 수지 중에서 선택된 1종 이상의 열가소성 수지 내에 팽창 흑연(expanded graphite) 및 붕화질소 중에서 선택된 1종 이상의 열전도성 필러가 불연속적으로 균일하게 분산되어 있는 열전도성 복합재를 제조하는 단계와, (b) 폴리올레핀계 수지, 폴리아미드계 수지, 폴리부틸렌테레프탈레이트계 수지, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌 공중합체, 폴리카보네이트계 수지, 폴리에스터계 수지, 폴리페닐렌설파이드계 수지 및 열가소성 엘라스토머 수지 중에서 선택된 1종 이상의 열가소성 수지 내에 각형비가 50∼3000인 장섬유가 불연속적으로 균일하게 분산되어 있는 수지-장섬유 복합재를 제조하는 단계와, (c) 상기 열전도성 복합재 및 상기 수지-장섬유 복합재를 사출기에 투입하여 혼합하는 단계와, (d) 상기 사출기에서 조성물을 사출하는 단계 및 (e) 냉각하여 열전도성 복합소재 조성물을 얻는 단계를 포함하며, 상기 열전도성 필러는 열가소성 수지 100중량부에 대하여 0.1∼90중량부 함유되게 하고, 상기 장섬유는 열가소성 수지 100중량부에 대하여 0.1∼90중량부 함유되게 한다.Method for producing a thermally conductive composite material composition according to another preferred embodiment of the present invention, (a) polyolefin resin, polyamide resin, polybutylene terephthalate resin, acrylonitrile butadiene styrene copolymer, polycarbonate One or more thermally conductive fillers selected from expanded graphite and nitrogen boride discontinuously and uniformly in one or more thermoplastic resins selected from resins, polyester resins, polyphenylene sulfide resins and thermoplastic elastomer resins. Preparing a dispersed thermally conductive composite, (b) a polyolefin resin, a polyamide resin, a polybutylene terephthalate resin, an acrylonitrile butadiene styrene copolymer, a polycarbonate resin, a polyester resin, In polyphenylene sulfide-based resins and thermoplastic elastomer resins Preparing a resin-long fiber composite having discontinuously and uniformly dispersed long fibers having a square ratio of 50 to 3000 in at least one selected thermoplastic resin, and (c) the thermally conductive composite and the resin-long fiber composite Injecting and mixing the injection molding machine, (d) injecting the composition in the injection molding machine and (e) cooling to obtain a thermally conductive composite material composition, the thermally conductive filler is based on 100 parts by weight of the thermoplastic resin 0.1 to 90 parts by weight, and the long fiber is 0.1 to 90 parts by weight based on 100 parts by weight of the thermoplastic resin.

상기 열전도성 복합소재 조성물의 제조방법은, 상기 용융 및 압축된 결과물에 전단 응력이 인가되게 하는 과정에서 사이드 피더를 통해 탄소나노튜브를 첨가하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 상기 탄소나노튜브는 열가소성 수지 100중량부에 대하여 0.1∼10중량부 첨가하는 것이 바람직하다.The method of manufacturing the thermally conductive composite material composition may further include adding carbon nanotubes through a side feeder in a process of causing shear stress to be applied to the melted and compressed products, wherein the carbon nanotubes are thermoplastic. It is preferable to add 0.1-10 weight part with respect to 100 weight part of resin.

또한, 상기 열전도성 복합소재 조성물의 제조방법은, 상기 용융 및 압축된 결과물에 전단 응력이 인가되게 하는 과정에서 사이드 피더를 통해 나노클레이를 첨가하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 상기 나노클레이는 열가소성 수지 100중량부에 대하여 0.1∼10중량부 첨가하는 것이 바람직하다.In addition, the method of manufacturing the thermally conductive composite material composition may further include adding nanoclay through a side feeder in a process of causing shear stress to be applied to the melted and compressed products, wherein the nanoclay is thermoplastic It is preferable to add 0.1-10 weight part with respect to 100 weight part of resin.

또한, 상기 열전도성 복합소재 조성물의 제조방법은, 상기 용융 및 압축된 결과물에 전단 응력이 인가되게 하는 과정에서 사이드 피더를 통해 탈크 및 탄산칼슘 중에서 선택된 1종 이상의 물질을 첨가하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 상기 탈크 및 탄산칼슘 중에서 선택된 1종 이상의 물질은 열가소성 수지 100중량부에 대하여 0.1∼10중량부 첨가하는 것이 바람직하다.In addition, the method of manufacturing the thermally conductive composite material composition, further comprising the step of adding at least one material selected from talc and calcium carbonate through a side feeder in the course of applying a shear stress to the melted and compressed product. The at least one material selected from talc and calcium carbonate may be added in an amount of 0.1 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the thermoplastic resin.

또한, 상기 열전도성 복합소재 조성물의 제조방법은, 상기 용융 및 압축된 결과물에 전단 응력이 인가되게 하는 과정에서 사이드 피더를 통해 유기 핵제를 첨가하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 상기 유기 핵제는 열가소성 수지 100중량부에 대하여 0.1∼10중량부 첨가하는 것이 바람직하고, 상기 유기 핵제는 유기카르복실산염 또는 유기인산염을 포함할 수 있다.In addition, the method of manufacturing the thermally conductive composite material composition may further include adding an organic nucleating agent through a side feeder in a process of causing shear stress to be applied to the melted and compressed products, wherein the organic nucleating agent is thermoplastic. It is preferable to add 0.1-10 weight part with respect to 100 weight part of resin, and the said organic nucleating agent may contain an organic carboxylate or an organophosphate.

또한, 상기 열전도성 복합소재 조성물의 제조방법은, 상기 용융 및 압축된 결과물에 전단 응력이 인가되게 하는 과정에서 사이드 피더를 통해 고무를 첨가하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 상기 고무는 열가소성 수지 100중량부에 대하여 5∼40중량부 첨가하는 것이 바람직하다.In addition, the manufacturing method of the thermally conductive composite material composition may further include the step of adding a rubber through the side feeder in the process of applying a shear stress to the melted and compressed product, the rubber is a thermoplastic resin 100 It is preferable to add 5-40 weight part with respect to a weight part.

상기 팽창 흑연은 흑연이 황산, 과산화수소 및 NH4S2O8으로 정제된 후 300℃ 보다 높은 온도에서 박리화된 것으로 흑연판들이 서로 연결되어 연전달 경로를 갖는 파우더형 팽창 흑연으로 이루어질 수 있다.The expanded graphite may be made of powder-type expanded graphite having graphite connected to each other by being separated at a temperature higher than 300 ° C. after the graphite is purified with sulfuric acid, hydrogen peroxide, and NH 4 S 2 O 8 .

또한, 상기 팽창 흑연은 상기 파우더형 팽창 흑연이 압축되어 형성된 연질의 미립자 형태를 갖는 미립자형 팽창 흑연으로 박리된 흑연판은 10∼200㎚의 결정 크기를 가질 수 있다.In addition, the expanded graphite is a graphite plate peeled off with the expanded particulate graphite having a soft particulate form formed by compacting the powdered expanded graphite may have a crystal size of 10 ~ 200nm.

상기 붕화질소는 붕화질소와 산화마그네슘(MgO)이 하이브리드화되어 형성된 붕화질소계 복합재로 이루어질 수 있고, 상기 산화마그네슘은 상기 붕화질소계 복합재에 붕화질소 100중량부에 대하여 5∼40중량부 함유되어 있는 것이 바람직하다.The nitrogen boride may be composed of a nitrogen boride-based composite formed by hybridization of nitrogen boride and magnesium oxide (MgO), and the magnesium oxide may be 5 to 40 weight parts based on 100 parts by weight of nitrogen boride in the nitrogen-boron-based composite. It is preferable to contain a part.

상기 장섬유는 유리섬유, 탄소섬유 및 유기섬유 중에서 선택된 1종 이상의 장섬유로 이루어질 수 있고, 상기 장섬유는 0.1∼20㎜의 길이를 갖는 것이 바람직하다.The long fiber may be made of one or more long fibers selected from glass fibers, carbon fibers, and organic fibers, and the long fibers preferably have a length of 0.1-20 mm.

상기 수지-장섬유 복합재를 제조하는 단계는, 폴리올레핀계 수지, 폴리아미드계 수지, 폴리부틸렌테레프탈레이트계 수지, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌 공중합체, 폴리카보네이트계 수지, 폴리에스터계 수지, 폴리페닐렌설파이드계 수지 및 열가소성 엘라스토머 수지 중에서 선택된 1종 이상의 열가소성 수지를 트윈 스크류 압출기에 투입하는 단계와, 샤프트를 회전시켜 상기 트윈 스크류 압출기의 실린더 내에서 상기 열가소성 수지를 혼합하면서 상기 열가소성 수지의 용융 온도보다 높은 온도에서 용융 및 압축시키는 단계와, 상기 트윈 스크류 압출기의 샤프트들을 일정 방향으로 회전시켜 용융 및 압축된 열가소성 수지에 전단 응력이 인가되게 하고, 각형비가 50∼3000인 장섬유를 사이드 피더를 통해 첨가하여 상기 열가소성 수지 내에 균일하게 분산시키는 단계와, 상기 분산시키는 단계보다 높은 온도로 가열하면서 상기 분산시키는 단계에서 보다 높은 전단 응력이 인가되게 샤프트를 회전시켜 트윈 스크류 압출기에서 수지-장섬유 복합재를 토출하는 단계 및 냉각 및 절단하여 수지-장섬유 복합재를 얻는 단계를 포함할 수 있으며, 상기 장섬유는 열가소성 수지 100중량부에 대하여 0.1∼90중량부 첨가하는 것이 바람직하다.The step of preparing the resin-long fiber composite, polyolefin resin, polyamide resin, polybutylene terephthalate resin, acrylonitrile butadiene styrene copolymer, polycarbonate resin, polyester resin, polyphenylene Injecting at least one thermoplastic resin selected from sulfide resin and thermoplastic elastomer resin into a twin screw extruder, and rotating the shaft to mix the thermoplastic resin in the cylinder of the twin screw extruder while higher than the melting temperature of the thermoplastic resin. Melting and compressing at a temperature, rotating the shafts of the twin screw extruder in a predetermined direction so that shear stress is applied to the melted and compressed thermoplastic resin, and adding a long fiber having a square ratio of 50 to 3000 through a side feeder. Uniform in the thermoplastic resin Dispersing, discharging the resin-long fiber composite in a twin screw extruder by rotating the shaft to apply a higher shear stress in the dispersing step while heating to a higher temperature than the dispersing step, and cooling and cutting the resin It may include the step of obtaining a long fiber composite material, the long fiber is preferably added 0.1 to 90 parts by weight based on 100 parts by weight of a thermoplastic resin.

상기 수지-장섬유 복합재를 제조하는 단계에서, 상기 용융 및 압축된 결과물에 전단 응력이 인가되게 하는 과정에서 사이드 피더를 통해 탄소나노튜브를 첨가하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 이 경우 상기 탄소나노튜브는 열가소성 수지 100중량부에 대하여 0.1∼10중량부 첨가하는 것이 바람직하다.In the preparing of the resin-long fiber composite, the method may further include adding carbon nanotubes through a side feeder in a process of causing shear stress to be applied to the melted and compressed products. It is preferable to add 0.1-10 weight part of tubes with respect to 100 weight part of thermoplastic resins.

또한, 상기 수지-장섬유 복합재를 제조하는 단계에서, 상기 용융 및 압축된 결과물에 전단 응력이 인가되게 하는 과정에서 사이드 피더를 통해 나노클레이를 첨가하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 이 경우 상기 나노클레이는 열가소성 수지 100중량부에 대하여 0.1∼10중량부 첨가하는 것이 바람직하다.In the manufacturing of the resin-long fiber composite, the method may further include adding nanoclay through a side feeder in a process of causing shear stress to be applied to the melted and compressed products, in which case the nano It is preferable to add 0.1-10 weight part of clays with respect to 100 weight part of thermoplastic resins.

또한, 상기 수지-장섬유 복합재를 제조하는 단계에서, 상기 용융 및 압축된 결과물에 전단 응력이 인가되게 하는 과정에서 사이드 피더를 통해 탈크 및 탄산칼슘 중에서 선택된 1종 이상의 물질을 첨가하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 이 경우 상기 탈크 및 탄산칼슘 중에서 선택된 1종 이상의 물질은 열가소성 수지 100중량부에 대하여 0.1∼10중량부 첨가하는 것이 바람직하다.The method may further include adding at least one material selected from talc and calcium carbonate through a side feeder in a process of causing shear stress to be applied to the melted and compressed products in the manufacturing of the resin-long fiber composite. In this case, the at least one material selected from talc and calcium carbonate is preferably added in an amount of 0.1 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the thermoplastic resin.

또한, 상기 수지-장섬유 복합재를 제조하는 단계에서, 상기 용융 및 압축된 결과물에 전단 응력이 인가되게 하는 과정에서 사이드 피더를 통해 유기 핵제를 첨가하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 이 경우 상기 유기 핵제는 열가소성 수지 100중량부에 대하여 0.1∼10중량부 첨가하는 것이 바람직하고, 상기 유기 핵제는 유기카르복실산염 또는 유기인산염을 포함할 수 있다.In the manufacturing of the resin-long fiber composite, the method may further include adding an organic nucleating agent through a side feeder in a process of causing shear stress to be applied to the melted and compressed products. The nucleating agent is preferably added in an amount of 0.1 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the thermoplastic resin, and the organic nucleating agent may include an organic carboxylate or an organophosphate.

또한, 상기 수지-장섬유 복합재를 제조하는 단계에서, 상기 용융 및 압축된 결과물에 전단 응력이 인가되게 하는 과정에서 사이드 피더를 통해 고무를 첨가하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 이 경우 상기 고무는 열가소성 수지 100중량부에 대하여 5∼40중량부 첨가하는 것이 바람직하다.In the manufacturing of the resin-long fiber composite, the method may further include adding rubber through a side feeder in the process of causing shear stress to be applied to the melted and compressed products. It is preferable to add 5-40 weight part with respect to 100 weight part of thermoplastic resins.

상기 열전도성 복합재를 제조하는 단계는, 폴리올레핀계 수지, 폴리아미드계 수지, 폴리부틸렌테레프탈레이트계 수지, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌 공중합체, 폴리카보네이트계 수지, 폴리에스터계 수지, 폴리페닐렌설파이드계 수지 및 열가소성 엘라스토머 수지 중에서 선택된 1종 이상의 열가소성 수지를 트윈 스크류 압출기에 투입하는 단계와, 샤프트를 회전시켜 상기 트윈 스크류 압출기의 실린더 내에서 상기 열가소성 수지를 혼합하면서 상기 열가소성 수지의 용융 온도보다 높은 온도에서 용융 및 압축시키는 단계와, 상기 트윈 스크류 압출기의 샤프트들을 일정 방향으로 회전시켜 용융 및 압축된 열가소성 수지에 전단 응력이 인가되게 하고, 팽창 흑연(expanded graphite) 및 붕화질소 중에서 선택된 1종 이상의 열전도성 필러를 사이드 피더를 통해 첨가하여 상기 열가소성 수지 내에 균일하게 분산시키는 단계와, 상기 분산시키는 단계보다 높은 온도로 가열하면서 상기 분산시키는 단계에서 보다 높은 전단 응력이 인가되게 샤프트를 회전시켜 트윈 스크류 압출기에서 열전도성 복합재를 토출하는 단계 및 냉각 및 절단하여 열전도성 복합재를 얻는 단계를 포함할 수 있으며, 상기 열전도성 필러는 열가소성 수지 100중량부에 대하여 0.1∼90중량부 첨가하는 것이 바람직하다.The step of preparing the thermally conductive composite, polyolefin resin, polyamide resin, polybutylene terephthalate resin, acrylonitrile butadiene styrene copolymer, polycarbonate resin, polyester resin, polyphenylene sulfide At least one thermoplastic resin selected from the group consisting of a resin and a thermoplastic elastomer resin is introduced into a twin screw extruder, and the shaft is rotated to mix the thermoplastic resin in a cylinder of the twin screw extruder at a temperature higher than the melting temperature of the thermoplastic resin. Melting and compressing, rotating the shafts of the twin screw extruder in a predetermined direction so that shear stress is applied to the molten and compressed thermoplastic resin, and at least one thermal conductivity selected from expanded graphite and nitrogen boride Filler Side Feeder Dispersing it uniformly in the thermoplastic resin, and rotating the shaft to apply a higher shear stress in the dispersing step while heating to a higher temperature than the dispersing step, thereby discharging the thermally conductive composite material from the twin screw extruder. It may include the step and cooling and cutting to obtain a thermally conductive composite, the thermally conductive filler is preferably added 0.1 to 90 parts by weight based on 100 parts by weight of the thermoplastic resin.

상기 열전도성 복합재를 제조하는 단계에서, 상기 용융 및 압축된 결과물에 전단 응력이 인가되게 하는 과정에서 사이드 피더를 통해 탄소나노튜브를 첨가하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 이 경우 상기 탄소나노튜브는 열가소성 수지 100중량부에 대하여 0.1∼10중량부 첨가하는 것이 바람직하다.In the manufacturing of the thermally conductive composite, the method may further include adding carbon nanotubes through a side feeder in a process of causing shear stress to be applied to the melted and compressed products, in which case the carbon nanotubes may be It is preferable to add 0.1-10 weight part with respect to 100 weight part of thermoplastic resins.

또한, 상기 열전도성 복합재를 제조하는 단계에서, 상기 용융 및 압축된 결과물에 전단 응력이 인가되게 하는 과정에서 사이드 피더를 통해 나노클레이를 첨가하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 이 경우 상기 나노클레이는 열가소성 수지 100중량부에 대하여 0.1∼10중량부 첨가하는 것이 바람직하다.In the manufacturing of the thermally conductive composite, the method may further include adding nanoclay through a side feeder in a process of causing shear stress to be applied to the melted and compressed products, in which case the nanoclay It is preferable to add 0.1-10 weight part with respect to 100 weight part of thermoplastic resins.

또한, 상기 열전도성 복합재를 제조하는 단계에서, 상기 용융 및 압축된 결과물에 전단 응력이 인가되게 하는 과정에서 사이드 피더를 통해 탈크 및 탄산칼슘 중에서 선택된 1종 이상의 물질을 첨가하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 이 경우 상기 탈크 및 탄산칼슘 중에서 선택된 1종 이상의 물질은 열가소성 수지 100중량부에 대하여 0.1∼10중량부 첨가하는 것이 바람직하다.The method may further include adding one or more materials selected from talc and calcium carbonate through a side feeder in a process of causing shear stress to be applied to the molten and compressed products in the manufacturing of the thermally conductive composite. In this case, the at least one material selected from talc and calcium carbonate is preferably added in an amount of 0.1 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the thermoplastic resin.

또한, 상기 열전도성 복합재를 제조하는 단계에서, 상기 용융 및 압축된 결과물에 전단 응력이 인가되게 하는 과정에서 사이드 피더를 통해 유기 핵제를 첨가하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 이 경우 상기 유기 핵제는 열가소성 수지 100중량부에 대하여 0.1∼10중량부 첨가하는 것이 바람직하고, 상기 유기 핵제는 유기카르복실산염 또는 유기인산염을 포함할 수 있다.In the manufacturing of the thermally conductive composite, the method may further include adding an organic nucleating agent through a side feeder in a process of causing shear stress to be applied to the melted and compressed products, in which case the organic nucleating agent It is preferable to add 0.1-10 weight part with respect to 100 weight part of thermoplastic resins, and the said organic nucleating agent may contain an organic carboxylate or an organophosphate.

또한, 상기 열전도성 복합재를 제조하는 단계에서, 상기 용융 및 압축된 결과물에 전단 응력이 인가되게 하는 과정에서 사이드 피더를 통해 고무를 첨가하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 이 경우 상기 고무는 열가소성 수지 100중량부에 대하여 5∼40중량부 첨가하는 것이 바람직하다.
In the manufacturing of the thermally conductive composite, the method may further include adding rubber through a side feeder in a process of causing shear stress to be applied to the melted and compressed products, in which case the rubber may be a thermoplastic resin. It is preferable to add 5-40 weight part with respect to 100 weight part.

이하에서, 본 발명의 출원인에 의하여 출원된 대한민국 특허출원 제10-2008-0071047호에서 제시된 연속식 트윈 스크류 압출기(continuous twin screw exturder) 또는 사출기를 이용하여 열가소성 복합소재 조성물을 제조하는 방법을 보다 구체적으로 설명한다. 상기 트윈 스크류 압출기는 화합물의 균일한 용융 및 혼합을 제공하고 우수한 분산성을 얻기 위하여 스크류 디자인이 설계되어 있다. 트윈 스크류 압출기는 복합 전단(용융 및 압축 영역에서는 높은 전단력과 분산 영역에서는 낮은 전단력)이 작용되게 디자인되었다. 상기 사출기는 이 기술 분야에서 일반적으로 알려져 있는 사출기를 사용할 수 있다.Hereinafter, a method for manufacturing a thermoplastic composite composition using a continuous twin screw extruder or an injection machine presented in Korean Patent Application No. 10-2008-0071047 filed by the applicant of the present invention is more specifically. Explain. The twin-screw extruder is designed with a screw design to provide uniform melting and mixing of the compound and obtain good dispersibility. The twin screw extruder is designed to work with compound shear (high shear in the melt and compression zone and low shear in the dispersion zone). The injection machine may use an injection machine generally known in the art.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 열가소성 복합소재 조성물을 제조하기 위하여 사용하는 트윈 스크류 압출기는 1차 원료를 투입하기 위한 메인 피더(main feeder)(110)와, 회동 가능하게 설치된 2개의 샤프트(120)와, 2개의 샤프트(120)를 감싸는 실린더(130)와, 상기 샤프트(120)들을 회동시키기 위한 구동수단(140a, 140b, 140c)과, 실린더(130) 내부를 가열하기 위한 가열수단(150)과, 가열수단(150)의 가열 온도를 제어하기 위한 제어수단(미도시)과, 조성물을 배출하는 토출 다이(160)와, 용융되어 혼련된 원료가 분산되는 과정의 조성물에 2차 원료를 사이드피딩(side feeding) 방식으로 주입하기 위한 사이드 피더(170)를 포함한다. Twin screw extruder used to prepare a thermoplastic composite composition according to a preferred embodiment of the present invention, the main feeder (110) for inputting the primary raw material (main feeder) 110, and two shafts 120 rotatably installed And a cylinder 130 surrounding the two shafts 120, drive means 140a, 140b, and 140c for rotating the shafts 120, and heating means 150 for heating the inside of the cylinder 130. And a secondary raw material in a composition in which a control means (not shown) for controlling the heating temperature of the heating means 150, a discharge die 160 for discharging the composition, and a raw material in which the melted and kneaded raw material is dispersed are dispersed. It includes a side feeder 170 for injecting in a feeding (side feeding) method.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 열가소성 복합소재 조성물을 제조하기 위하여 열가소성 수지, 열전도성 복합재 또는 수지-장섬유 복합재를 원하는 조성으로 함량을 선택하여 이들 원료를 트윈 스크류 압출기(continuous twin screw exturder)의 메인 피더(main feeder)(110)에 투입하고, 용융 압축하는 단계와, 낮은 전단응력(low shear stress)을 인가하여 분산시키는 단계 및 분산된 조성물을 토출하는 단계를 거쳐 토출된 조성물을 수조(water bath)에서 급냉하고 절단하여 펠릿 형태의 열가소성 복합소재 조성물을 얻는다. In order to prepare a thermoplastic composite composition according to a preferred embodiment of the present invention, the content of the thermoplastic resin, the thermally conductive composite or the resin-long fiber composite is selected in a desired composition, and these raw materials are selected from the mains of the continuous twin screw exturder. The discharged composition is introduced into the feeder 110, melt-compressed, low shear stress is applied and dispersed, and the dispersed composition is discharged into a water bath. And quenched and cut to obtain a thermoplastic composite composition in pellet form.

상기 열가소성 수지는 폴리올레핀계 수지, 폴리아미드계 수지, 폴리부틸렌테레프탈레이트계 수지, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌 공중합체, 폴리카보네이트계 수지, 폴리에스터계 수지, 폴리페닐렌설파이드계 수지 및 열가소성 엘라스토머 수지 중에서 선택된 1종 이상의 수지일 수 있다.The thermoplastic resin is a polyolefin resin, polyamide resin, polybutylene terephthalate resin, acrylonitrile butadiene styrene copolymer, polycarbonate resin, polyester resin, polyphenylene sulfide resin and thermoplastic elastomer resin It may be one or more resins selected.

상기 열전도성 복합재는 폴리올레핀계 수지, 폴리아미드계 수지, 폴리부틸렌테레프탈레이트계 수지, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌 공중합체, 폴리카보네이트계 수지, 폴리에스터계 수지, 폴리페닐렌설파이드계 수지 및 열가소성 엘라스토머 수지 중에서 선택된 1종 이상의 열가소성 수지 내에 팽창 흑연(expanded graphite) 및 붕화질소 중에서 선택된 1종 이상의 열전도성 필러가 불연속적으로 균일하게 분산되어 있는 복합재이다.The thermally conductive composite material is a polyolefin resin, polyamide resin, polybutylene terephthalate resin, acrylonitrile butadiene styrene copolymer, polycarbonate resin, polyester resin, polyphenylene sulfide resin and thermoplastic elastomer resin It is a composite material in which at least one thermally conductive filler selected from expanded graphite and nitrogen boride is discontinuously and uniformly dispersed in at least one thermoplastic resin selected from the group.

상기 수지-장섬유 복합재는 폴리올레핀계 수지, 폴리아미드계 수지, 폴리부틸렌테레프탈레이트계 수지, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌 공중합체, 폴리카보네이트계 수지, 폴리에스터계 수지, 폴리페닐렌설파이드계 수지 및 열가소성 엘라스토머 수지 중에서 선택된 1종 이상의 열가소성 수지 내에 각형비가 50∼3000인 장섬유가 불연속적으로 균일하게 분산되어 있는 복합재이다.The resin-long fiber composite material may be polyolefin resin, polyamide resin, polybutylene terephthalate resin, acrylonitrile butadiene styrene copolymer, polycarbonate resin, polyester resin, polyphenylene sulfide resin and thermoplastic It is a composite material in which long fibers having a square ratio of 50 to 3000 are discontinuously and uniformly dispersed in at least one thermoplastic resin selected from elastomer resins.

이하에서 트윈 스크류 압출기의 도면을 참조하여 더욱 구체적으로 열가소성 복합소재 조성물을 제조하는 방법을 설명한다. Hereinafter, a method of manufacturing a thermoplastic composite composition will be described in more detail with reference to the twin screw extruder.

열가소성 수지, 열전도성 복합재 또는 수지-장섬유 복합재를 원하는 조성에 맞추어 트윈 스크류 압출기의 메인 피더(110)에 투입한다. The thermoplastic, thermally conductive composite or resin-long fiber composite is introduced into the main feeder 110 of the twin screw extruder in accordance with the desired composition.

상기 트윈 스크류 압출기의 용융 및 압축 영역(Z1) 내에서 상기 열가소성 수지 또는 기타 원료를 혼합하고 용융 및 압축시킨다. 메인 피더(110)를 통해 투입된 열가소성 수지를 포함하는 원료는 온도가 점차 증가하여 용융되기 시작한다. 메인 피더(110)를 통해 투입되면 열가소성 수지는 용융되기 시작하여 고상 수지와 용융 액상 수지의 2개 상이 존재할 수 있는데, 용융 및 압축 영역(Z1)을 통과하면 완전히 용융되게 된다. 가열 수단에 의해 용융 및 압축 영역의 온도는 구간에 따라 200∼310℃를 유지한다. 이때, 모터에 의해 구동되는 2개의 샤프트(120)들은 시계 방향으로 회전하며, 2개의 사프트들 사이의 축간 거리는 1∼10㎝ 정도이다. 용융 및 압축 영역(Z1)의 샤프트(120)는 메인 피더(110)를 통해 주입된 원료를 혼합하고 압축하면서 분산 영역(Z2) 내로 공급하기 위하여 나선형 스크류(spiral screw) 형태로 구비된다. 나선형 스크류의 헬릭스각(Helix Angle)은 예컨대 30°정도이고, 나선형 스크류의 나사산과 실린더(130) 사이의 간격은 예컨대 샤트프 직경의 1/60 정도이며, 나선형 스크류의 피치는 예컨대 5㎝ 정도로 일정하다. 용융 및 압축 영역(Z1)에서 나선형 스크류의 직경에 대한 나선형 스크류의 길이의 비는 예컨대 30 정도이다. The thermoplastic resin or other raw material is mixed, melted and compressed in the melting and compression zone Z1 of the twin screw extruder. The raw material including the thermoplastic resin introduced through the main feeder 110 is gradually increased in temperature and begins to melt. When introduced through the main feeder 110, the thermoplastic resin may start to melt and there may be two phases of the solid resin and the molten liquid resin. When the thermoplastic resin passes through the melting and compression zone Z1, the thermoplastic resin is completely melted. The temperature of the melting and compressing region is maintained by the heating means at 200 to 310 캜 depending on the section. At this time, the two shafts 120 driven by the motor rotate clockwise, and the distance between the two shafts is about 1 to 10 cm. The shaft 120 of the molten and compressed region Z1 is provided in the form of a spiral screw for feeding the raw material injected through the main feeder 110 into the dispersion region Z2 while mixing and compressing the raw material. The helical angle of the spiral screw is, for example, about 30 degrees, and the distance between the thread of the helical screw and the cylinder 130 is about 1/60 of the diameter of the shaft. The pitch of the helical screw is, Do. The ratio of the length of the helical screw to the diameter of the helical screw in the melting and compression zone Z1 is, for example, 30 or so.

상기 트윈 스크류 압출기의 샤프트(120)들을 시계 방향으로 회전시켜 실린더(130) 내에서 용융 및 압축된 원료의 용융물은 분산 영역(Z2)에서 용융 및 압축 영역(Z1)에서 보다는 낮은 압축 및 전단 응력이 인가되게 된다. 분산영역(dispersion zone)(Z2)은 용융 및 압축 영역(Z1) 또는 반죽 영역(Z4)을 통과한 용융물을 일정 온도와 압력으로 유지하면서 충분히 혼련시켜 토출 영역(Z3)으로 플로우시키는 영역이다. Rotating the shafts 120 of the twin screw extruder in a clockwise direction causes the melt of the raw material melted and compressed in the cylinder 130 to have a lower compression and shear stress in the dispersed zone Z2 than in the molten and compressed zone Z1 . The dispersion zone Z2 is an area in which the melt passing through the melted and compressed zone Z1 or the kneaded zone Z4 is sufficiently kneaded while flowing at a constant temperature and pressure to flow into the discharge zone Z3.

이 분산영역에서 트윈 스크류 압출기의 샤프트들을 일정 방향으로 회전시켜 용융 및 압축된 열가소성 수지에 전단 응력이 인가되게 하며, 열전도성 필러, 장섬유, 탄소나노튜브, 나노클레이, 탈크, 유기 핵제, 고무 등은 사이드 피더를 통해 첨가하여 상기 열가소성 수지 내에 균일하게 분산시킨다. 이때, 트윈 스크류 압출기의 분산 영역(Z2)은 구간에 따라 온도를 210∼300℃로 설정한다. 분산 영역(Z2)은 상방향으로 테이퍼(taper)진 압축부(compression part)(C1)와, 상방향으로 테이퍼진 압축부과 인접하게 형성되고 평평한 일자형의 전단부(shear part)(C2) 및 하방향으로 테이퍼진 릴리스부(C3)를 포함하는 샤프트(120) 구조를 갖는다. 상방향으로 테이퍼진 압축부의 테이퍼 각(a1)은 예컨대 20°정도를 이룬다. 하방향으로 테이퍼진 압축부의 테이퍼 각(a2)은 예컨대 -20° 정도를 이룬다. 실린더(130)와 샤프트(120) 사이의 간격은 샤트프 직경의 1/20∼1/60 정도이고, 일자형의 전단부를 이루는 사프트와 실린더(130) 사이의 간격은 샤트프 직경의 1/40∼1/60 정도이다. 분산 영역(Z2)에서 샤프트(120)의 직경에 대한 샤프트(120)의 길이의 비는 예컨대 40 정도이다. In this dispersion zone, the shafts of the twin screw extruder are rotated in a predetermined direction so that shear stress is applied to the molten and compressed thermoplastic resin, and thermally conductive fillers, long fibers, carbon nanotubes, nanoclays, talc, organic nucleating agents, rubber, etc. Silver is added through the side feeder to uniformly disperse in the thermoplastic resin. At this time, the dispersion region Z2 of the twin screw extruder is set to a temperature of 210 to 300 ℃ according to the section. The dispersed zone Z2 comprises a compression part C1 tapered in the upward direction and a flat shear part C2 formed adjacent to the upwardly tapered compression part, And has a shaft 120 structure including a tapered release portion C3. The taper angle a1 of the upwardly tapered compression portion is, for example, about 20 degrees. The taper angle a2 of the downwardly tapered compression section is, for example, about -20 °. The distance between the cylinder 130 and the shaft 120 is about 1/20 to 1/60 of the diameter of the shaft and the distance between the shaft forming the front end of the straight and the cylinder 130 is 1/40 to 1/4 of the diameter of the shaft. 1/60. The ratio of the length of the shaft 120 to the diameter of the shaft 120 in the dispersion region Z2 is, for example, about 40.

토출 영역(Z3)에서는 분산 영역(Z2)에서의 온도보다 높은 온도인 240∼310℃의 온도로 가열하면서 트윈 스크류 압출기에서 조성물을 토출 다이(160)로 토출한다. 토출 영역(Z3)은 분산 영역(Z2)에서 분산된 조성물을 압축하면서 토출 다이(160)로 공급하기 위하여 나선형 스크류(spiral screw) 형태로 이루어지며, 분산 영역(Z2)에서보다 높은 전단 응력이 인가되게 된다. 분산 영역(Z2)에서 분산된 조성물은 나선형 스크류 형태의 샤프트(120)에 의해 압축되면서 토출 다이(160)로 공급되게 된다. 나선형 스크류의 헬릭스각(Helix Angle)은 예컨대 -30°정도이고, 나선형 스크류의 나사산과 실린더(130) 사이의 간격은 예컨대 샤트프 직경의 1/60 정도이며, 나선형 스크류의 피치는 예컨대 5㎝ 정도로 일정하다. 토출 영역(Z3)에서 나선형 스크류의 직경에 대한 나선형 스크류의 길이의 비는 예컨대 30 정도이다. 토출 다이(160)로부터 토출된 조성물을 냉각 및 절단하여 펠릿 형태의 열가소성 복합소재 조성물을 얻는다.
In the discharge zone Z3, the composition is discharged to the discharge die 160 by a twin screw extruder while heating to a temperature of 240 to 310 ° C. which is higher than the temperature in the dispersion zone Z2. The discharge zone Z3 is in the form of a spiral screw to supply the discharge die 160 while compressing the composition dispersed in the dispersion zone Z2, and a higher shear stress is applied than in the dispersion zone Z2. Will be. The composition dispersed in the dispersion zone Z2 is supplied to the discharge die 160 while being compressed by the shaft 120 in the form of a spiral screw. The helix angle of the helical screw is, for example, about -30 °, the spacing between the thread of the helical screw and the cylinder 130 is, for example, about 1/60 of the shaft diameter, and the pitch of the helical screw is, for example, about 5 cm. It is constant. The ratio of the length of the spiral screw to the diameter of the spiral screw in the discharge region Z3 is, for example, about 30 degrees. The composition discharged from the discharge die 160 is cooled and cut to obtain a thermoplastic composite composition in a pellet form.

이하에서, 본 발명에 따른 실험예들을 더욱 구체적으로 제시하며, 다음에 제시하는 실험예들에 본 발명이 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, the experimental examples according to the present invention will be more specifically shown, and the present invention is not limited to the following experimental examples.

열가소성 수지 및 Thermoplastic resin and 열전도성Thermal conductivity 필러filler 선정 selection

열전도성 필러의 선정을 통한 열전도성 복합소재 제조는 높은 열전도 특성을 나타내는 필러를 선택하고 분산 기술을 극대화 할 수 있는 프로세스 개발이 요구된다. 특히 수지와의 분산 및 복합화의 최적화를 위해 열전도성 필러의 표면 개질이 매우 중요한 인자로 작용된다.The manufacture of thermally conductive composite materials through the selection of thermally conductive fillers requires the selection of fillers that exhibit high thermal conductivity and the development of processes to maximize dispersion technology. In particular, the surface modification of the thermally conductive filler is a very important factor for the optimization of dispersion and complexation with the resin.

고열전도 특성을 갖는 열전도성 복합소재 조성물의 제조에 있어서 수지와 열전도성 필러의 선정에는 많은 어려움이 있다. 열전도성 복합소재 조성물은 단순히 열전도성 필러의 함량을 높여 열전도 특성만 향상시킬 수 있는 것은 아니다. 즉, 열전도 특성과 더불어 적용 부품의 기계적/전기적 물성, 가공성 및 가격 경쟁력이 요구되므로 열전도 특성의 극대화를 위한 필러의 함량을 증가시킬 수 없는 실정이다. There are many difficulties in the selection of the resin and the thermally conductive filler in the production of the thermally conductive composite material composition having high thermal conductivity. The thermally conductive composite material composition is not simply to increase the content of the thermally conductive filler to improve only the thermal conductivity. That is, since the mechanical and electrical properties, processability, and price competitiveness of the applied parts in addition to the thermal conductivity characteristics are required, the filler content for maximizing the thermal conductivity characteristics cannot be increased.

반면, 적용 수지와 필러 각각의 열전도값을 통해 열전도성 복합소재 조성물의 열전도값을 예측할 수 있으며, 수지의 열전도값과 필러의 열전도값 차이에 따라 복합화할 경우 열전도 특성과 함량의 최적화가 이루어질 수 있다.
On the other hand, the thermal conductivity of the thermally conductive composite material composition can be predicted through the thermal conductivity of each of the applied resin and the filler, and when combined with the difference between the thermal conductivity of the resin and the thermal conductivity of the filler, optimization of thermal conductivity properties and contents can be achieved. .

열가소성 수지 선정 및 Thermoplastic resin selection and 열전도성Thermal conductivity 필러filler 선정 selection

열전도성 복합소재 조성물의 매트릭스는 폴리프로필렌과 그 복합체, 폴리아미드 6, 폴리아미드 66 또는 그 복합체, 폴리부틸렌테레프탈레이트와 그 복합체, ABS 등을 선정하여, 열전도성 엔지니어링 복합소재 조성물로 무기계 및 카본계 모두의 특성을 고려하여 소재를 선정하였다. 아울러 연속 공정성 및 사출 성형성을 확보할 수 있는 수지 및 열전도성 필러의 선정을 진행하였다.The matrix of the thermally conductive composite composition is selected from polypropylene and its composites, polyamide 6, polyamide 66 or its composites, polybutylene terephthalate and its composites, ABS, and the like. The materials were selected in consideration of the characteristics of both systems. In addition, the resin and thermally conductive fillers were selected to ensure continuous processability and injection moldability.

아래의 표 1은 열가소성 수지의 비중 및 흐름 특성을 보여준다.Table 1 below shows specific gravity and flow characteristics of the thermoplastic resin.

폴리프로필렌(PP)Polypropylene (PP) 폴리아미드6(PA6)Polyamide 6 (PA6) 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT)Polybutylene Terephthalate (PBT) 밀도(g/㎤)Density (g / cm3) 0.900.90 1.131.13 1.311.31 MFI(g/10min)MFI (g / 10min) 9090 6363 >100> 100 RV(sulfuric acid)Sulfuric acid (RV) -- 2.802.80 -- 스파이럴플로우 수(spiral flow number)(㎝)Spiral flow number (cm) >120> 120 >60> 60 >60> 60 융점(melting point)(℃)Melting point (℃) 162162 220220 226226

아래의 표 2는 열전도성 필러의 기본 특성을 보여준다.Table 2 below shows the basic characteristics of the thermally conductive filler.

흑연black smoke BNBN MgOMgO 알루미나
(alumina)
Alumina
(alumina)
밀도(g/㎤)Density (g / cm3) 1.3∼1.951.3 to 1.95 2.32.3 3.63.6 3.93.9 열전도도
(W/m·K)
Thermal conductivity
(W / mK)
25∼47025 to 470 10∼20010 to 200 4040 10∼3010-30
탄성율(GPa)Modulus of Elasticity (GPa) 3434 5252 -- 350350 전기저항(Ω/□)Electric resistance (Ω / □) 5×10-6∼30×10-6 5 × 10 -6 to 30 × 10 -6 >1014 > 10 14 >1014 > 10 14 >1014 > 10 14 형상shape 판상Plate 판상Plate 구형rectangle 구형rectangle

절연형 열전도성 필러는 세라믹계의 소재 중 결정성이 뛰어난 필러가 열전도성 복합소재 조성물의 제조에 사용된다. 열전도성 복합소재 조성물의 제조실험에서 창성사의 입자 사이즈가 다른 4종류의 붕화질소(boron nitride; 이하 'BN'이라 함)를 선정하고, 또한 BN 중에서 BN/MgO 하이브리드(이하 'BG'라 함) 필러를 선정하여 비교하였다. As the insulating thermally conductive filler, a filler having excellent crystallinity is used in the manufacture of the thermally conductive composite material. In the manufacturing experiment of the thermally conductive composite material composition, four kinds of boron nitride (hereinafter referred to as 'BN') having different particle sizes from Changsung are selected, and BN / MgO hybrid (hereinafter referred to as 'BG') among BN. ) Fillers were selected and compared.

표 3은 본 실험에 사용한 BN의 겉보기 비중, 표면적, 입자 사이즈를 정리한 것이다.Table 3 summarizes the apparent specific gravity, surface area, and particle size of BN used in this experiment.

KBG10
(BG10)
KBG10
(BG10)
KBN20
(BN20)
KBN20
(BN20)
KBN10
(BN10)
KBN10
(BN10)
KBN5
(BN5)
KBN5
(BN5)
KBN3N
(BN3)
KBN3N
(BN3)
벌크 밀도
(bulk density)(g/㎤)
Bulk density
bulk density (g / cm 3)
0.680.68 0.460.46 0.240.24 0.190.19 0.130.13
BET(㎡/g)BET (㎡ / g) 6∼86 to 8 3∼53 to 5 5∼65 to 6 10∼1210 to 12 25∼3525 to 35 입자크기 D50 (㎛)Particle Size D50 (㎛) 6.806.80 16.616.6 7.807.80 5.495.49 2.752.75

카본계 열전도성 필러 중 흑연은 열전도성 복합소재 조성물을 만드는 주요한 소재이다. 흑연은 포논 충돌(phonon collision) 메커니즘을 암시하고 있으며, 금속소재에서 일어나는 퍼콜레이션(percolation) 메커니즘과는 다른 경로로 열을 전달하고 있다. 또한 흑연의 특징적인 형상구조로 인해 비교적 적은 양으로 원하는 열전도도를 달성하면서 마모(abrasion) 등에서 유리한 열전도성 복합소재 조성물을 제조할 수 있다. Graphite in the carbon-based thermally conductive filler is the main material for making the thermally conductive composite composition. Graphite suggests a phonon collision mechanism and transfers heat in a different path than the percolation mechanism that occurs in metallic materials. In addition, due to the characteristic shape structure of the graphite, it is possible to produce a thermally conductive composite composition which is advantageous in abrasion and the like while achieving the desired thermal conductivity in a relatively small amount.

본 발명에서는 나노흑연으로 불리는 팽창 흑연(expanded graphite)(이하 'e-흑연'이라 함)를 선정하였다. e-흑연은 우수한 열전도성과 전기전도성을 보유하고 있고, 높은 열전도도와 효율적인 열전달 경로를 제공할 수 있는 입자 형상 때문에 카본계 모델 소재로 적합한 열전도성 필러이다. 표 4는 본 실험에서 선정한 팀칼(Timcal)사의 흑연 종류 및 기본 특성을 정리한 것이다. In the present invention, expanded graphite called nanographite (hereinafter referred to as 'e-graphite') was selected. e-graphite is a thermally conductive filler suitable as a carbon-based model material because of its excellent thermal conductivity and electrical conductivity, and its high thermal conductivity and particle shape that can provide an efficient heat transfer path. Table 4 summarizes the types and basic characteristics of graphite of Timcal selected in this experiment.

파우더형 e-흑연(BNB90)Powder type e-graphite (BNB90) 미립자형 e-흑연(C-therm)Particle type e-graphite (C-therm) 일반 흑연(SFG150)General Graphite (SFG150) 벌크 밀도(g/㎤)Bulk Density (g / cm 3) 0.030.03 0.190.19 0.400.40 BET (℃/g)BET (℃ / g) 28.428.4 2525 2.52.5 오일 흡수도(oil absorption)(㎖/100g)Oil absorption (ml / 100g) 150150 -- 4848 C축 결정 크기(crystalline size-C axis)(㎚)Crystalline size-C axis (nm) 3535 3535 >200> 200 입자크기 D50(㎛)Particle Size D50 (㎛) 85.285.2 -- 180180

e-흑연은 높은 각형비로 인해 일반 흑연이나 카본나노섬유과 비교하여 열전도성이 우수하다. 또한 e-흑연의 경우 흑연의 박리 제조 과정 중에 주변 흑연판과 연결되어 열전달 경로를 지니고 있다. 따라서 일반 흑연보다 적은 양으로 동일한 열전도성을 나타낼 수 있을 것으로 판단된다. e-graphite has excellent thermal conductivity compared to general graphite or carbon nanofibers due to its high square ratio. In addition, in the case of e-graphite, it is connected to the surrounding graphite plate during the exfoliation manufacturing process of graphite and has a heat transfer path. Therefore, it is determined that the same thermal conductivity can be exhibited in a smaller amount than that of ordinary graphite.

파우더형 e-흑연(Timcal사 BNB90, expanded graphite powder; 이하 'EGP'라 함)은 흑연을 황산, 과산화수소 그리고 NH4S2O8으로 정제한 후 300 ℃ 이상에서 박리화한 것으로 낮은 겉보기 비중 때문에 컴파운드용 압출기에 투입하는데 어려움이 많다. 한편 EGP를 부드럽게 압축하여 연질의 미립자로 제조한 미립자형 e-흑연(Timcal사의 C-therm, exapnded graphite granule; 이하 'EGG'라 함)은 결정의 사이즈가 35 nm이고 겉보기 비중이 0.15g/cm3로서 EGP 보다 3배 이상으로 투입이 용이하다. 본 실험에서는 EGG를 카본계 소재로 선택하고, 일반 흑연(Timcal사의 SFG150; 이하 'SG'라 함)과 비교하여 실험하였다.
Powder-type e-graphite (Timcal BNB90, expanded graphite powder; hereinafter referred to as 'EGP') is a graphite that has been refined with sulfuric acid, hydrogen peroxide and NH 4 S 2 O 8 and then stripped at 300 ℃ or higher. Difficult to put into a compound extruder. Meanwhile, particulate e-graphite (Timcal's C-therm, exapnded graphite granule; EGG), made from soft particles by gently compressing EGP, has a crystal size of 35 nm and an apparent specific gravity of 0.15 g / cm. 3 , it is more than 3 times easier to insert than EGP. In this experiment, EGG was selected as a carbon-based material, and compared with general graphite (SFG150 manufactured by Timcal (hereinafter referred to as 'SG')).

열전도의 평가 방법Evaluation method of heat conduction

열전도성 복합소재 조성물, 열전도성 복합재 또는 수지-장섬유 복합재의 열전도도는 열선법(Hot wire method, Test Method-1; TM-1), 레이저 플래시법(Laser-Flash method, Test Method-2; TM-2), MTPS법(Modified Transient Plane Source Method, Test Method-3; TM-3)의 세 가지 방법으로 평가하였다. Thermal conductivity of the thermally conductive composite composition, the thermally conductive composite or the resin-long fiber composite may be determined by the hot wire method (Test Method-1; TM-1), the Laser-Flash method, or Test Method-2; TM-2) and MTPS method (Modified Transient Plane Source Method, Test Method-3; TM-3) were evaluated by three methods.

열전도성 필러의 배향에 따른 열전도도의 이방성을 분석하기 위하여 횡방향(in-plane; 이하 '인-플레인'이라 함)과 축방향(through-plane; 이하 '쓰루-플레인'이라 함)의 열전도도 데이터를 평가하였다. In order to analyze the anisotropy of the thermal conductivity according to the orientation of the thermally conductive filler, the thermal conductivity in the in-plane (hereinafter referred to as 'in-plane') and axial direction (hereinafter referred to as 'through-plane') Figure data were evaluated.

열선법(Hot wire method HotHot wirewire methodmethod ))

열선법에 의한 열전도도의 측정은 시험편 준비 시간이 짧고, 측정방법이 비교적 간단하다. 열선법의 열전달은 인-플레인(in-plane)에서 주로 이루어지지만, 쓰루-플레인(through-plane)에서의 열손실이 복합적으로 측정되는 방법이다. 본 실험에 사용된 시험편은 100mm × 100mm × 3mm 사각 시편을 사출 혹은 압출 성형하여 상온에서 측정하였다. The measurement of thermal conductivity by the hot wire method has a short specimen preparation time and a relatively simple measurement method. Heat transfer of the hot wire method is mainly performed in-plane, but the heat loss in the through-plane is a complex measurement method. Test specimens used in this experiment were measured at room temperature by injection or extrusion molding 100mm × 100mm × 3mm square specimens.

[수학식 1][Equation 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

위의 수학식 1에서 λ는 열전도도(W/m·K), q는 단위 길이당 발생된 열(W/m), t1과 t2는 측정시간(sec), T1과 T2는 t1, t2에서의 온도(K) 이다. In Equation 1 above, λ is thermal conductivity (W / m · K), q is heat generated per unit length (W / m), t 1 and t 2 are measurement time (sec), and T 1 and T 2 are It is the temperature (K) at t 1 and t 2 .

레이저 laser 플래시(Laser Flash)법Laser Flash Method

레이저 플래시법은 일정온도로 유지된 평판상 시료(시편)의 표면을 펄스 가열하여 순간적으로 승온된 시료 표면으로부터 열확산(1차원적)되어 시료 전체가 균일온도가 된다. 시료표면의 온도변화 속도는 열확산율에 비례하고 시료 두께의 2승에 반비례하는데, 열확산 시간과 시료 두께로 열확산율이 계산된다. In the laser flash method, the surface of a flat sample (sample) kept at a constant temperature is pulse-heated and thermally diffused (one-dimensional) from the sample surface heated up at an instant, so that the entire sample becomes a uniform temperature. The rate of temperature change on the surface of the sample is proportional to the rate of thermal diffusion and inversely proportional to the square of the sample thickness.

레이저 플래시법 측정에 있어서 영향을 미치는 인자는 사용되는 시료가 작기 때문에 시료에 대한 오차요인이 존재할 수 있다. 입자 직경에 근접한 두께를 갖는 시료를 측정하여 얻어진 유효 열전도율은 두꺼운 시료를 사용할 때의 측정값과 상이함이 보고되기도 하고 있다. 시료두께를 일정(약 100㎛)하게 하여 각종 입자경의 다이아몬드 입자를 폴리이미드에 충전한 복합소재의 열전도율을 측정하여 입자경이 커지면 열확산율이 증가한다.The factor influencing the measurement of the laser flash method may be an error factor for the sample because the sample used is small. It has been reported that the effective thermal conductivity obtained by measuring a sample having a thickness close to the particle diameter is different from the measured value when using a thick sample. The thermal conductivity of the composite material filled with diamond particles of various particle diameters in a polyimide by making the sample thickness constant (about 100 μm) was measured. As the particle diameter increases, the thermal diffusion rate increases.

본 실험에서는 100mm × 100mm × 2mm 사각 시편을 사출한 후, 인-플레인(in-plane) 열전도도는 1 in 디스크 시편을, 쓰루-플레인(throuhg-plane)은 0.5 in 디스크 시편을 제조하여 측정하였다. 열확산율(α)을 측정하고, 각각 측정한 밀도와 열용량(heat capacity)값을 곱하여 열전도도를 계산하였다. In this experiment, 100 mm × 100 mm × 2 mm square specimens were injected, and in-plane thermal conductivity was measured by preparing 1-inch disk specimens and through-plane (0.5-inch) disk specimens. . The thermal diffusivity (α) was measured, and the thermal conductivity was calculated by multiplying each measured density and heat capacity value.

[수학식 2]&Quot; (2) "

Figure pat00002
Figure pat00002

위의 수학식 2에서 V=T/Tm, ω=π2αt/L2으로 여기서 α는 열 확산율(m2/s), T는 시편 뒤편에서의 순간적인 온도 상승, Tm은 시편의 최대 온도 상승이다.In Equation 2 above, V = T / Tm , ω = π 2 αt / L 2 , where α is the thermal diffusivity (m 2 / s), T is the instantaneous temperature rise behind the specimen, and T m is the maximum Temperature rise.

MTPSMTPS method

MTPS법은 한 방향으로 계면에 열반사 센서가 순간적이고 일정한 열 소스를 샘플에 제공하여 수학적 계산 모델을 이용해 열전도도를 측정하기 때문에 단시간 내에 열전도도 평가가 가능하다. 본 실험에는 C-썸 테크놀로지(C-therm technology)사의 TCi 모델을 사용하고, 사출한 100mm × 100mm × 3mm 사각 시편에 대해 평가하였다.
In the MTPS method, thermal conductivity can be evaluated in a short time because the heat reflection sensor at the interface in one direction provides the sample with a momentary and constant heat source and then measures the thermal conductivity using a mathematical calculation model. In this experiment, a TCi model manufactured by C-therm Technology Inc. was used to evaluate 100 mm × 100 mm × 3 mm square specimens.

열전도성Thermal conductivity 복합재로서  As composite 흑연계Graphite 열전도성Thermal conductivity 복합재 제조 Composite manufacturing

카본계 e-흑연과 표 1에 정의된 폴리프로필렌(PP), 폴리아미드6(PA6) 그리고 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT)를 이용하여 배터리 패키지용 고강도 경량 열전도성 복합재를 제조하였다. 먼저 PBT와 파우더형 e-흑연인 EGP(BNB90)를 복합화하여 PBT/EGP 열전도성 복합재의 열전도성을 평가한 다음, PA6 소재에 미립자형 e-흑연인 EGG(C-therm)을 복합화하여 PA6/EGG 열전도성 복합재를 제조하였다. 이어서 폴리프로필렌(PP)에 일반 흑연 SG(SFG150) 또는 e-흑연 EGG를 복합화하여 비교 평가하였다. High strength lightweight thermally conductive composites for battery packages were prepared using carbon-based e-graphite and polypropylene (PP), polyamide 6 (PA6) and polybutylene terephthalate (PBT) as defined in Table 1. First, the thermal conductivity of the PBT / EGP thermally conductive composite was evaluated by compounding PBT with EGP (BNB90), which is powdered e-graphite.Then, PA6 / EGG thermally conductive composites were prepared. Then, polypropylene (PP) was composited with general graphite SG (SFG150) or e-graphite EGG for comparative evaluation.

제조한 열전도성 복합재는 특별히 서술하지 않는다면 사출 시편으로 다양한 방법의 열전도도를 평가하고, 아래의 표 5에서 정의한 방법을 따라 복합재의 기계적인 물성을 확인하였다. The thermally conductive composites prepared were evaluated for thermal conductivity of various methods by injection specimens unless otherwise specified, and the mechanical properties of the composites were confirmed according to the methods defined in Table 5 below.

물성Properties 단위unit 측정방법How to measure 굴곡강도
굴곡탄성율
Flexural strength
Flexural modulus
MPaMPa ASTM D790에 따라 도 23±2℃, 상대습도 50% 및 대기압, 3-포인트 벤드(3-point bend) 지그, 크로스 헤드 스피드(cross head speed) 5㎜/min의 시험 속도로 측정하였다.According to ASTM D790, measured at a test speed of FIG. 23 ± 2 ° C., relative humidity 50% and atmospheric pressure, 3-point bend jig, cross head speed 5 mm / min.
IZOD
충격강도
IZOD
Impact strength
J/mJ / m ASTM D256에 준하여 시편이 파단될 때의 에너지를 단위 두께로 나눈 것이 충격강도에 해당한다. 충격강도는 1/8인치 두께를 갖는 시편을 이용하여 측정하였고, 최소 5회 이상 측정하여 평균값으로 나타내었으며, 상온에서 아이조드 노치(Izod notch) 방법으로 측정하였다.According to ASTM D256, the energy at break of a specimen divided by the unit thickness corresponds to the impact strength. Impact strength was measured using a specimen having a thickness of 1/8 inch, measured at least five times as an average value, was measured by the Izod notch method at room temperature.
열변형온도
(HDT)
Heat distortion temperature
(HDT)
ASTM D648에 따라 시편에 4.5 MPa 압력하에서 주변 유체온도를 2℃/min의 속도로 상승시키면서 시편의 변형이 0.254㎜에 달한 때의 온도를 측정하였다. PP LGF의 경우에는 0.45 MPa와 4.5 MPa을 적용하였으며, 특별히 명시하지 않는다면 4.5 MPa에서 측정한 것이다. According to ASTM D648, the temperature was measured when the deformation of the specimen reached 0.254 mm while raising the ambient fluid temperature at a rate of 2 ° C./min under 4.5 MPa pressure. In the case of PP LGF, 0.45 MPa and 4.5 MPa were applied, and the measurement was performed at 4.5 MPa unless otherwise specified.
경도Hardness Shore DShore d ASTM D2240에 따라 인스트론(Instron) 경도계를 이용 쇼어(Shore) D를 판상의 시편에서 측정하였다.Shore D was measured on plate specimens using an Instron hardness tester according to ASTM D2240.

PBTPBT /Of EGPEGP 열전도성Thermal conductivity 복합재의 제조 Manufacture of Composites

표 6의 조성으로 열전도도 4.45W/m·K 수준의 PBT/EGP 열전도성 복합재를 제조하였다. TEK-45 트윈 스크류 압출기에서 폴리부틸렌테레프탈레이트(이하 'PBT'라 함)와 파우더형 e-흑연(expanded graphite powder; EGP)의 복합화 작업을 시도하였으나, EGP의 낮은 겉보기 비중(벌크 밀도, 0.03 g/cm3) 때문에 사이드 피더(side feeder)에 의한 투입이 어려웠으며, 차선책으로 소형의 20mm 트윈 스크류 압출기(twin screw extruder)를 사용하였다. 메인 피더(Main feeder)에 PBT와 EGP을 함께 투입하였으며, 충전율은 0∼60중량%로 조절하였다. 표 6에서 열안정제는 PBT와 EGP의 전체 함량 100중량부에 대하여 0.2중량부를 첨가하였다.A PBT / EGP thermally conductive composite having a thermal conductivity of 4.45 W / m · K was prepared using the composition of Table 6. In the TEK-45 twin screw extruder, polybutylene terephthalate (hereafter referred to as 'PBT') and powdered e-graphite (expanded graphite powder) (EGP) were attempted to be combined, but the low apparent specific gravity (bulk density, 0.03) of EGP was attempted. g / cm 3 ), making it difficult to feed by the side feeder, and a small 20mm twin screw extruder was used as a next best solution. PBT and EGP were added together to the main feeder, and the filling rate was adjusted to 0 to 60% by weight. In Table 6, the heat stabilizer was added 0.2 parts by weight based on 100 parts by weight of the total content of PBT and EGP.

코드번호Code number EX-01EX-01 EX-02EX-02 EX-03EX-03 EX-04EX-04 EX-05EX-05 EX-06EX-06 EX-07EX-07 PBTPBT 9090 8080 7070 6060 5050 4545 4040 EGPEGP 1010 2020 3030 4040 5050 5555 6060 열안정제Heat stabilizer 0.20.2 0.20.2 0.20.2 0.20.2 0.20.2 0.20.2 0.20.2

열전도성 복합재는 235∼255℃에서 제조하였으며, 토출량은 1kg/h로 조절하였다. PBT와 흑연의 분리를 막기 위하여 PBT는 냉동 분쇄하여 파우더로 만든 다음에 흑연과 함께 혼합하여 투입하였다. 흑연의 함량이 증가함에 따라 다이에서 토출되는 열전도성 복합재의 용융 강도가 감소하고 고화된 스트링의 경도가 상승하면서 펠렛화가 점점 어렵게 되어, 결국은 펠렛의 형상에서 벗어나 부스러지면서 더 이상의 연속 공정이 어려웠다.The thermally conductive composite was prepared at 235 ~ 255 ℃, the discharge amount was adjusted to 1kg / h. In order to prevent separation of PBT and graphite, PBT was freeze-pulverized into powder and then mixed with graphite and added. As the content of graphite increases, the melt strength of the thermally conductive composite discharged from the die decreases and the hardness of the solidified string increases, making pelleting increasingly difficult, eventually breaking out of the shape of the pellet, making it difficult for further continuous processing.

채취한 소량의 열전도성 복합재 샘플을 이용하여 압축법(compression molding)으로 230℃ 온도조건에서 100mm × 100mm × 2mm 시편을 준비하였다.100 mm x 100 mm x 2 mm specimens were prepared at a temperature of 230 ° C. by compression molding using a small amount of the thermally conductive composite sample taken.

열선법(TM1 방법)으로 시편의 열전도도를 확인하였고, 그 결과는 표 7과 도 8에서 보는 바와 같이 e-흑연의 증가에 따라 열전도도는 증가하였으며, 열전도성 복합재의 흑연 함량이 40중량%에 이르면 열전도도가 가파르게 증가하고 있다. 열전도성 복합재의 흑연 함량이 60중량%에 이르면 열전도도가 4.5W/m·K까지 증가하였다. The thermal conductivity of the specimen was confirmed by the thermal wire method (TM1 method), and as a result, as shown in Table 7 and FIG. 8, the thermal conductivity increased with the increase of e-graphite, and the graphite content of the thermally conductive composite was 40% by weight. The thermal conductivity is rapidly increasing. When the graphite content of the thermally conductive composite reached 60% by weight, the thermal conductivity increased to 4.5W / m · K.

코드번호Code number EX-01EX-01 EX-02EX-02 EX-03EX-03 EX-04EX-04 EX-05EX-05 EX-06EX-06 EX-07EX-07 열전도도
(TM-1 인-플레인)
Thermal conductivity
(TM-1 in-plane)
0.470.47 0.710.71 0.890.89 1.981.98 2.832.83 3.023.02 4.494.49

도 8은 PBT/EGP 열전도성 복합재의 흑연 함량에 따른 열전도도 변화와 CNT의 추가 처방의 영향을 보여주는 그래프이다.
FIG. 8 is a graph showing the effect of the change in thermal conductivity and the addition of CNTs according to the graphite content of the PBT / EGP thermally conductive composite.

PA6PA6 /Of EGGEGG 열전도성Thermal conductivity 복합재의 제조 Manufacture of Composites

PA6/EGG 열전도성 복합재를 제조하였다. 파우더형 e-흑연의 피딩 문제를 해결하기 위하여 고유동 폴리아미드6(PA6)를 메인 피더로 투입하고 EGP 보다 겉보기 비중이 약 6배 높은 미립자형 e-흑연(EGG)을 사이드 피딩 방법으로 투입하여 PA6/EGG 열전도성 복합재를 제조하였다. PA6 / EGG thermally conductive composites were prepared. In order to solve the feeding problem of powder type e-graphite, high-flow polyamide 6 (PA6) is added to the main feeder, and fine particle type e-graphite (EGG), which is about 6 times higher than EGP, is added by side feeding method. PA6 / EGG thermally conductive composites were prepared.

사이드 피딩에 의한 열전도성 필러 또는 장섬유의 투입 방법은 대량 상업화 컴파운드 공정에서 매우 중요한 공정이다. 특히 유리섬유나 비교적 부드러운 흑연, BN 등의 투입에서 수지와 함께 메인 피더로 투입하면, 첫 번째의 용융 및 압축 영역(kneading block)을 지나면서 고체의 수지와 함께 부수어지기 때문에 필러에 심한 손상이 생기거나 응집되어 버린다. 이로 인해 각형비가 작아지거나 열전도성 필러의 크기가 커지기도 한다. 이를 방지하기 위해서 수지가 용융된 다음 트윈 스크류 압출기의 사이드 피더에서 열전도성 필러 또는 장섬유를 투입하는 것이 필러 또는 장섬유의 분산성을 높이면서 우수한 물성을 얻을 수 있어 트윈 스크류 압출기 하단에 위치한 사이드 피더를 이용하는 편이 유리하다. The method of introducing thermally conductive fillers or long fibers by side feeding is a very important process in mass commercial compounding processes. In particular, when glass fiber, relatively soft graphite, or BN is added to the main feeder along with the resin, the filler breaks down with the solid resin through the first melting and kneading block, causing severe damage to the filler. Or aggregates. This results in smaller square ratios or larger thermally conductive fillers. To prevent this, the resin is melted and then the thermally conductive filler or long fiber is introduced from the side feeder of the twin screw extruder to obtain excellent physical properties while increasing the dispersibility of the filler or long fiber, so that the side feeder located at the bottom of the twin screw extruder It is advantageous to use.

표 8의 PA6/EGG 열전도성 복합재 조성으로 고유동 PA6, 충격보강제의 고무(rubber), MWNT, 그리고 열안정제(antioxidant)를 함께 투입하였다. 표 8에서 MWNT는 PA6, EGG 및 고무의 전체 함량 100중량부에 대하여 1중량부를 첨가하였고, 열안정제는 PA6, EGG 및 고무의 전체 함량 100중량부에 대하여 0.2중량부를 첨가하였다. In the PA6 / EGG thermally conductive composite composition of Table 8, high fluid PA6, rubber of impact modifier (rubber), MWNT, and heat stabilizer (antioxidant) were added together. In Table 8, MWNT was added 1 part by weight based on 100 parts by weight of PA6, EGG and 100 parts by weight of rubber, and the heat stabilizer was added 0.2 parts by weight based on 100 parts by weight of PA6, EGG and 100 parts by weight of rubber.

코드번호Code number EX-8EX-8 EX-9EX-9 EX-10EX-10 PA6PA6 6060 5050 4040 EGGEGG 2020 3030 4040 고무(rubber)Rubber 2020 2020 2020 MWNTMWNT 1One 1One 1One 열안정제Heat stabilizer 0.20.2 0.20.2 0.20.2

열전도성 복합재는 265∼290℃에서 제조하였으며, 사이드 피더(side feeder)를 통해 e-흑연을 0∼40중량%까지 투입하였다. 열전도성 복합재는 TEK-45 트윈 스크류 압출기로 제조하였다. The thermally conductive composite was prepared at 265 to 290 ° C., and e-graphite was added to 0 to 40 wt% through a side feeder. Thermally conductive composites were made with a TEK-45 twin screw extruder.

사출한 100mm × 100mm × 3mm 사각 시편을 이용하여, 레이저 플래시(Laser flash)법(TM-2법)으로 열확산율을 측정하였다. 상온에서 시편의 밀도와 열용량(Cp)값을 측정한 다음에 열전도도를 계산하였다.The thermal diffusivity was measured by the laser flash method (TM-2 method) using the extruded 100 mm x 100 mm x 3 mm square specimens. After measuring the density and heat capacity (Cp) of the specimen at room temperature, the thermal conductivity was calculated.

표 9는 PA6/EGG 열전도성 복합재의 레이저 플래시법에 의한 열전도도 평가 결과이다. 도 9는 PA6/EGG 열전도성 복합재의 흑연 함량에 따른 레이저 플래시법 의한 인-플레인 열전도도에 대한 그래프로, e-흑연의 함량이 증가할수록 사출방향으로 측정한 인-플레인의 열전도도는 크게 향상되고 있으며, EGG 40중량% 충전 시 9.3W/m·K의 열전도성 복합재를 제조할 수 있었다. Table 9 shows the thermal conductivity evaluation results by the laser flash method of the PA6 / EGG thermally conductive composite. 9 is a graph of the in-plane thermal conductivity by the laser flash method according to the graphite content of the PA6 / EGG thermal conductive composite, the thermal conductivity of the in-plane measured in the injection direction is significantly improved as the content of e-graphite increases And, it was able to produce a thermally conductive composite of 9.3 W / mK when the EGG 40% by weight.

코드번호Code number EX-8EX-8 EX-9EX-9 EX-10EX-10 비중importance 1.22851.2285 1.22891.2289 1.32821.3282 열전도도
(W/m·K)
Thermal conductivity
(W / mK)
(TM-2)
인-플레인
(TM-2)
In-plane
4.084.08 7.367.36 9.339.33
(TM-2)
쓰루-플레인
(TM-2)
Through-plane
1.571.57 2.502.50 2.222.22

도 10은 PA6/EGG 열전도성 복합재의 흑연 함량에 따른 레이저 플래시법 의한 쓰루-플레인 열전도도 측정 결과이다. 시편의 두께 방향인 쓰루-플레인의 경우 인-플레인 열전도도의 약 1/3∼1/5 수준으로 평가되었다. 10 is a through-plane thermal conductivity measurement results by the laser flash method according to the graphite content of the PA6 / EGG thermal conductive composite material. Through-plane in the thickness direction of the specimen was evaluated to be about 1/3 to 1/5 of the in-plane thermal conductivity.

사출성형성과 컴파운드 공정 작업성을 향상하기 위하여 충격보강재의 함량을 30중량%로 올려 열전도성 복합재를 디자인하였다. 표 10은 PA6/EGG의 조성과 물성 평가를 정리한 것이다. 아래의 표 10에서 열안정제는 PA6, EGG 및 고무의 전체 함량 100중량부에 대하여 0.2중량부를 첨가하였고, 핵제는 PA6, EGG 및 고무의 전체 함량 100중량부에 대하여 0.5중량부를 첨가하였다. 공정성은 상기의 고무(rubber) 20중량%의 조성보다 다소 향상되었지만, 아직도 사절(string failure)이 다수 발생하여 펠렛화 공정에 어려움이 많았다.In order to improve injection molding and compound workability, the thermally conductive composite was designed by increasing the content of impact modifier to 30% by weight. Table 10 summarizes the composition and physical property evaluation of PA6 / EGG. In Table 10 below, the heat stabilizer added 0.2 parts by weight based on 100 parts by weight of PA6, EGG and 100 parts by weight of rubber, and the nucleating agent added 0.5 parts by weight, based on 100 parts by weight of PA6, EGG and 100 parts by weight of rubber. The processability was somewhat improved than the composition of the rubber (20% by weight) of the rubber (rubber), but still a lot of string failure (string failure) caused a lot of difficulties in the pelletization process.

핵제는 유기 핵제, 무기 핵제 또는 나노 핵제를 사용할 수 있다. 상기 유기 핵제는 밀리켄(Millen)사의 하이퍼폼 68L(Hyperform 68L)과 같이 유기카르복실산염(organic dicarboxylic acid salt), Na-21과 같은 유기인산염(organophosphate salt) 등이 있을 수 있으며, 이와 유사한 기능을 가진 유기 핵제의 사용이 가능하다. 또한 상기 무기 핵제로 탄산칼슘, 탈크 등의 미너럴 핵제의 처방도 가능하다. 그리고 상기 나노 핵제로 나노클레이가 매우 효과적이며, MWNT, 나노 실리카, 나노 알루미나의 첨가도 유사한 효과를 가져올 수 있다. 본 실험에서 사용한 핵제는 PP에 가장 분산이 잘되도록 디자인한 나노클레이인 미국의 서던클레이 프로덕트(Southern Clay Products)사의 Cloisite 15A를 사용하였다. 나노클레이는 핵제로서의 작용뿐만 아니라, 사출성형성을 도와주는 프로세스 조제의 역할을 할 수 있기 때문에 본 발명의 고충전의 열전도성 복합재에 아주 적합하다. The nucleating agent may be an organic nucleating agent, an inorganic nucleating agent or a nanonuclear agent. The organic nucleating agent may include an organic dicarboxylic acid salt such as Millen's Hyperform 68L, an organic phosphate salt such as Na-21, and the like. It is possible to use organic nucleating agents. In addition, it is also possible to prescribe a mineral nucleating agent such as calcium carbonate and talc as the inorganic nucleating agent. And nanoclay is very effective as the nano nucleating agent, the addition of MWNT, nano silica, nano alumina can bring a similar effect. The nucleating agent used in this experiment was Cloisite 15A from Southern Clay Products of the United States, a nanoclay designed to be most dispersed in PP. Nanoclays are well suited for the high-charge thermally conductive composites of the present invention because they can act as nucleating agents as well as process aids to aid injection molding.

표 10의 PA/EGG 열전도성 복합재의 열전도도는 e-흑연의 함량에 따라 증가하고 있다. 도 11은 PA6/EGG 열전도성 복합재의 고무 함량과 열전도도 평가 방법의 차이점을 비교한 그래프이다. 열선법에 의한 열전도도가 1.264W/m·K로 표 9의 레이저 플래시법의 측정값보다 상대적으로 낮은 값으로 평가되었고, 표 7의 PBT/EGP의 결과(EGP 40중량%에서 1.98W/m·K)와 비교할 때 다소 낮은 수준으로 평가되었다. 이와 같은 낮은 열전도도의 결과는 표 9의 조성이 MWNT 1.0중량부를 포함하고 있어 CNT의 영향으로 판단된다. The thermal conductivity of the PA / EGG thermally conductive composites of Table 10 increases with the content of e-graphite. 11 is a graph comparing the difference between the rubber content and the thermal conductivity evaluation method of the PA6 / EGG thermal conductive composite material. The thermal conductivity by the hot wire method was 1.264 W / m · K, which was evaluated to be relatively lower than the measured value of the laser flash method of Table 9, and the results of PBT / EGP of Table 7 (1.98 W / m at 40 wt% of EGP). It was estimated to be somewhat lower compared to K). The result of such low thermal conductivity is that the composition of Table 9 contains 1.0 parts by weight of MWNT, it is determined by the effect of CNT.

코드번호Code number EX-11EX-11 EX-12EX-12 EX-13EX-13

조성



Furtherance

PA6PA6 5050 4040 3030
EGGEGG 2020 3030 4040 고무Rubber 3030 3030 3030 열안정제Heat stabilizer 0.20.2 0.20.2 0.20.2 핵제Nucleating agent 0.50.5 0.50.5 0.50.5


물성






Properties



비중importance 1.1491.149 1.2021.202 1.2541.254
굴곡탄성율(MPa)Flexural modulus (MPa) 1,6291,629 2,1392,139 2,8382,838 IZOD 충격강도(J/m)IZOD impact strength (J / m) 3333 2828 2828 MFIMFI 2.32.3 0.90.9 0.30.3 스파이럴 플로우(spiral flow)Spiral flow 8585 6767 5656 표면저항(Ω/□)Surface resistance (Ω / □) 2×108 2 × 10 8 6×106 6 × 10 6 5×106 5 × 10 6 열전도도
(W/m·K)
Thermal conductivity
(W / mK)
TM-1
인-플레인
TM-1
In-plane
0.7050.705 1.0061.006 1.2641.264

PPPP /흑연 /black smoke 열전도성Thermal conductivity 복합재 제조 Composite manufacturing

앞서 서술한 PBT와 PA6의 실험결과를 바탕으로 PP 수지에 일반 흑연과 e-흑연을 혼합하여 물성을 비교하면서, 상기에서 정의한 3가지의 열전도도 측정법을 활용하여 열특성을 평가하였다.Based on the experimental results of PBT and PA6 described above, the thermal properties were evaluated using the three thermal conductivity measurement methods defined above while comparing the physical properties by mixing general graphite and e-graphite in the PP resin.

일반 흑연에 의한 By ordinary graphite 열전도성Thermal conductivity 복합재의 제조 Manufacture of Composites

일반 흑연을 트윈 스크류 압출기에 투입하여 PP/SG 열전도성 복합재를 제조하였다. 팀칼(Timcal)사의 SG(SFG150)는 천연 흑연으로 결정 사이즈가 200nm 이상으로 e-흑연보다 7배 이상 크며 또한 입자 사이즈도 85㎛로 e-흑연보다 2배 이상 큰 흑연이다. TEK-45 트윈 스크류 압출기에서 PP를 메인 피더(main feeder)를 이용하여 투입하고, 일반 흑연은 사이드 피더(side feeder)를 이용하여 투입하였다. 열전도성 복합재는 215∼230℃에서 제조하였다. 표 11과 같이 PP와 SG의 조성비를 조절하면서 안정제 및 핵제를 일정량 투입하였다. SG의 투입량은 0∼50중량%로 조절하였다. General graphite was introduced into a twin screw extruder to prepare a PP / SG thermally conductive composite. Timcal's SG (SFG150) is natural graphite and has a crystal size of 200 nm or more, more than 7 times larger than e-graphite, and a particle size of 85 μm, which is more than twice the size of e-graphite. In the TEK-45 twin screw extruder, PP was added using a main feeder, and normal graphite was added using a side feeder. Thermally conductive composites were prepared at 215-230 ° C. As shown in Table 11, a certain amount of stabilizer and nucleating agent was added while controlling the composition ratio of PP and SG. The dose of SG was adjusted to 0-50 weight%.

표 11은 PP/SG 열전도성 복합재의 조성을 보여준다. 표 11에서 열안정제(antioxidant)는 PP 및 SFG150의 전체 함량 100중량부에 대하여 0.2중량부를 첨가하였고, 핵제(nucleating agent)는 PP 및 SFG150의 전체 함량 100중량부에 대하여 0.5중량부를 첨가하였다. Table 11 shows the composition of the PP / SG thermally conductive composites. In Table 11, an antioxidant was added 0.2 parts by weight based on 100 parts by weight of PP and SFG150, and a nucleating agent was added 0.5 parts by weight based on 100 parts by weight of PP and SFG150.

핵제는 유기 핵제, 무기 핵제 또는 나노 핵제를 사용할 수 있다. 상기 유기 핵제는 밀리켄(Millen)사의 하이퍼폼 68L(Hyperform 68L)과 같이 유기카르복실산염(organic dicarboxylic acid salt), Na-21과 같은 유기인산염(organophosphate salt) 등이 있을 수 있으며, 이와 유사한 기능을 가진 유기 핵제의 사용이 가능하다. 또한 상기 무기 핵제로 탄산칼슘, 탈크 등의 미너럴 핵제의 처방도 가능하다. 그리고 상기 나노 핵제로 나노클레이가 매우 효과적이며, MWNT, 나노 실리카, 나노 알루미나의 첨가도 유사한 효과를 가져올 수 있다. 본 실험에서 사용한 핵제는 PP에 가장 분산이 잘되도록 디자인한 나노클레이인 미국의 서던클레이 프로덕트(Southern Clay Products)사의 Cloisite 15A를 사용하였다. 나노클레이는 핵제로서의 작용뿐만 아니라, 사출성형성을 도와주는 프로세스 조제의 역할을 할 수 있기 때문에 본 발명의 고충전의 수지-섬유 복합재에 아주 적합하다. The nucleating agent may be an organic nucleating agent, an inorganic nucleating agent or a nanonuclear agent. The organic nucleating agent may include an organic dicarboxylic acid salt such as Millen's Hyperform 68L, an organic phosphate salt such as Na-21, and the like. It is possible to use organic nucleating agents. In addition, it is also possible to prescribe a mineral nucleating agent such as calcium carbonate and talc as the inorganic nucleating agent. And nanoclay is very effective as the nano nucleating agent, the addition of MWNT, nano silica, nano alumina can bring a similar effect. The nucleating agent used in this experiment was Cloisite 15A from Southern Clay Products of the United States, a nanoclay designed to be most dispersed in PP. Nanoclays are well suited for the high-fill resin-fiber composites of the present invention because they can act as nucleating agents as well as process aids to aid injection molding.

코드번호Code number EX-14EX-14 EX-15EX-15 EX-16EX-16 EX-17EX-17 EX-18EX-18 EX-19EX-19 PPPP 100100 100100 8080 7070 6060 5050 SFG150SFG150 00 00 2020 3030 4040 5050 열안정제Heat stabilizer 0.20.2 0.20.2 0.20.2 0.20.2 0.20.2 0.20.2 핵제Nucleating agent 00 0.50.5 0.50.5 0.50.5 0.50.5 0.50.5

표 12는 PP/SG 열전도성 복합재의 물성을 나타낸다. 핵제의 처방으로 열전도성 필러가 없는 경우 PP의 열전도도가 약 28% 향상되었으며, PP/SG 열전도성 복합재의 열전도도는 열선법(TM1)에 의하면 흑연의 양이 증가할수록 향상되고 있으며, 일반 흑연 50중량%의 투입에서 3.89W/m·K 수준이다. 도 12는 PP/SG 열전도성 복합재의 SG 함량에 따른 충격강도 및 굴곡탄성율 변화를 보여주는 그래프이다. 굴곡탄성율은 흑연의 충전율이 증가함에 따라 향상된 반면, 충격강도의 저하로 연성을 잃고 있었다. 용융 흐름성은 충전율의 증가에 따라 서서히 감소하여, 50중량%의 충전율에서 MFI는 21이었다. 흐름성을 MFI로 평가할 때 MFI는 흑연입자 크기의 함수로 크기가 작을수록 MFI는 급격하게 감소한다. SG 흑연의 입자 크기가 e-흑연보다 크기 때문에 PP/SG 열전도성 복합재의 MFI는 완만하게 감소하는 경향을 보이고 있다. Table 12 shows the physical properties of the PP / SG thermally conductive composite. In the absence of a thermally conductive filler as a nucleating agent, the thermal conductivity of PP was improved by about 28%, and the thermal conductivity of PP / SG thermally conductive composites was improved by increasing the amount of graphite according to the thermal wire method (TM1). It is 3.89 W / mK level at 50 wt% of the charge. 12 is a graph showing a change in impact strength and flexural modulus according to the SG content of the PP / SG thermal conductive composite. The flexural modulus improved with increasing the filling rate of graphite, but lost ductility due to the drop in impact strength. Melt flowability gradually decreased with increasing filling rate, resulting in an MFI of 21 at a filling rate of 50% by weight. When evaluating flowability as MFI, MFI is a function of graphite particle size, and as the size becomes smaller, the MFI decreases dramatically. Since the particle size of SG graphite is larger than that of e-graphite, the MFI of PP / SG thermally conductive composites tends to decrease slowly.

코드번호Code number EX-14EX-14 EX-15EX-15 EX-16EX-16 EX-17EX-17 EX-18EX-18 EX-19EX-19 비중importance 0.910.91 0.920.92 1.0121.012 1.0881.088 1.1961.196 1.2821.282 경도(D)Hardness (D) 6565 6666 6767 6969 7070 7474 굴곡탄성율
(MPa)
Flexural modulus
(MPa)
1,5001,500 1,5501,550 2,6762,676 4,2544,254 5,4785,478 8,0298,029
충격강도(J/m)Impact strength (J / m) 6060 5050 3030 2929 2424 2323 MFIMFI 5858 5555 5050 4343 3636 2121 열전도도(W/m·K)
(TM1 인-플레인)
Thermal Conductivity (W / mK)
(TM1 in-plane)
0.250.25 0.320.32 0.630.63 1.101.10 1.801.80 3.893.89

e-흑연을 이용한 e-graphite 열전도성Thermal conductivity 복합재의 제조 Manufacture of Composites

e-흑연을 이용한 PP/EGG 열전도성 복합재를 제조하였다. 일반 흑연의 경우와 동일한 조건에서 컴파운드를 수행하였다. 표 13과 같이 EGG의 조성비는 20∼40중량중량%로 조절하였으며, 안정제 및 핵제를 일반 흑연의 조성과 동일하게 추가하였다. PP / EGG thermally conductive composites were prepared using e-graphite. The compound was carried out under the same conditions as in the case of ordinary graphite. As shown in Table 13, the composition ratio of EGG was adjusted to 20 to 40% by weight, and the stabilizer and the nucleating agent were added in the same manner as the composition of general graphite.

표 13은 PP/EGG 열전도성 복합재의 조성을 보여준다. 표 13에서 열안정제(antioxidant)는 PP 및 EGG의 전체 함량 100중량부에 대하여 0.2중량부를 첨가하였고, 핵제(nucleating agent)는 PP 및 EGG의 전체 함량 100중량부에 대하여 0.5중량부를 첨가하였다. 본 실험에서 사용한 핵제는 PP에 가장 분산이 잘되도록 디자인한 나노클레이인 미국의 서던클레이 프로덕트(Southern Clay Products)사의 Cloisite 15A를 사용하였다. 나노클레이는 핵제로서의 작용뿐만 아니라, 사출성형성을 도와주는 프로세스 조제의 역할을 할 수 있기 때문에 본 발명의 고충전의 열전도성 복합재에 아주 적합하다. Table 13 shows the composition of the PP / EGG thermally conductive composites. In Table 13, an antioxidant was added 0.2 parts by weight based on 100 parts by weight of PP and EGG, and a nucleating agent was added 0.5 parts by weight, based on 100 parts by weight of PP and EGG. The nucleating agent used in this experiment was Cloisite 15A from Southern Clay Products of the United States, a nanoclay designed to be most dispersed in PP. Nanoclays are well suited for the high-charge thermally conductive composites of the present invention because they can act as nucleating agents as well as process aids to aid injection molding.

본 실험에 사용한 PP의 경우, 소량의 Cloisite 15A 첨가에 의해 열중량분석법의 평가에 의하면 결정화온도는 약 9℃ 이상 증가하였고, 결정화도는 4% 이상 증가하였다. In the case of PP used in this experiment, the crystallization temperature was increased by about 9 ° C and the crystallinity was increased by 4% by the evaluation of thermogravimetric analysis by adding a small amount of Cloisite 15A.

코드번호Code number EX-20EX-20 EX-21EX-21 EX-22EX-22 EX-23EX-23 PPPP 100100 8080 7070 6060 EGGEGG 00 2020 3030 4040 열안정제Heat stabilizer 0.20.2 0.20.2 0.20.2 0.20.2 핵제Nucleating agent 0.50.5 0.50.5 0.50.5 0.50.5

e-흑연 25중량% 복합화로 퍼콜레이션(percolation) 농도를 지나 열전달 경로가 형성되어 있다. 포콜레이션(percolation) 농도에서 열전도성 복합재 물성의 가파른 증가 현상, 즉 열전도도, 굴곡탄성율의 향상이 예상되며, 흐름성의 급격한 저하 현상, 즉 MFI의 감소가 예상된다. 다음의 물성 평가 결과에서 e-흑연 30중량% 복합화로 퍼콜레이션(percolation) 농도를 지나 열전달 경로가 잘 형성되어 있음을 관찰하였다. A 25% by weight composite of e-graphite forms a heat transfer path past the percolation concentration. At the concentration of percolation, the steep increase of the thermally conductive composite properties, that is, the thermal conductivity and the flexural modulus, are expected to increase. In the following physical property evaluation results, it was observed that the heat transfer path was well formed through the percolation concentration by the 30% by weight composite of e-graphite.

표 14는 PP/EGG 열전도성 복합재의 물성을 평가한 것이다. PP/EGG 열전도성 복합재의 열전도도는 열선법에 의하면 40중량% 충전율에서 3.786W/m·K로 평가되었다. 도 13은 PP/SG 열전도성 복합재와 PP/EGG 열전도성 복합재의 흑연 함량에 따른 열선법의 열전도도 변화를 보여준다. 20∼40중량% 충전율에서는 일반 흑연보다 2배 만큼 열전도성이 우수하였다. Table 14 evaluates the physical properties of the PP / EGG thermally conductive composite. The thermal conductivity of the PP / EGG thermally conductive composites was evaluated to be 3.786 W / m · K at 40 wt% filling rate according to the hot wire method. FIG. 13 shows the thermal conductivity change of the thermal wire method according to the graphite content of the PP / SG thermally conductive composite and the PP / EGG thermally conductive composite. At 20 to 40 wt% filling rate, the thermal conductivity was twice as good as that of ordinary graphite.

코드번호Code number EX-20EX-20 EX-21EX-21 EX-22EX-22 EX-23EX-23 밀도density 0.910.91 1.011.01 1.091.09 1.201.20 굴곡탄성율(MPa)Flexural modulus (MPa) 1,5501,550 2,9962,996 5,8795,879 8,8298,829 IZOD 충격강도(J/m)IZOD impact strength (J / m) 5050 1919 2424 2424 열변형온도(℃)Heat deformation temperature (캜) -- 7272 8383 9292 MFIMFI 5555 88 0.40.4 0.10.1 스파이럴 플로우(cm)Spiral Flow (cm) 120120 9191 6767 5555 표면저항(Ω/□)Surface resistance (Ω / □) >1013 > 10 13 2×105 2 × 10 5 5×104 5 × 10 4 1×103 1 × 10 3 열전
도도
(W/m·K)
Thermoelectric
dodo
(W / mK)
TM-1
(인-플레인)
TM-1
(In-plane)
0.320.32 1.1661.166 1.8461.846 3.7363.736
TM-3
(쓰루-플레인)
TM-3
(Thru-plane)
0.270.27 0.5530.553 0.6850.685 1.1661.166

30중량% 충전율에서 MFI는 0.4g/10min로 떨어져 흐름성이 아주 낮았다. e-흑연의 입자 크기의 영향으로 퍼콜레이션(percolation) 농도를 초과하여 흐름성의 저하를 초래한 것으로 보인다. At 30 wt. The effect of the particle size of the e-graphite seems to have resulted in a deterioration of flowability beyond the percolation concentration.

도 14는 PP/EGG 열전도성 복합재의 e-흑연 함량에 따른 충격강도 및 굴곡탄성율 변화를 보여주는 그래프이다. e-흑연의 충전율이 증가함에 따라 굴곡탄성율은 일반 흑연보다 가파르게 증가한 반면, 충격강도는 PP 대부분의 연성을 잃어버려 PP 수지의 80J/m에서 40중량% 충전율에서 24J/m로 떨어졌다. 이런 충격강도의 저하는 실제 부품화 과정에서 문제가 될 것이며, 충격강도의 저하를 해결할 복합재 디자인이 필요하다.
14 is a graph showing the impact strength and flexural modulus change according to the e-graphite content of the PP / EGG thermally conductive composite. As the filling rate of e-graphite increased, the flexural modulus increased more steeply than ordinary graphite, while the impact strength lost most of the ductility of PP, and dropped from 80 J / m of PP resin to 24 J / m at 40 wt%. Such a drop in impact strength will be a problem in the actual componentization process, and a composite design is needed to solve the drop in impact strength.

BNBN system 열전도성Thermal conductivity 복합재 제조 Composite manufacturing

절연형 필러인 BN, BG와 폴리프로필렌(PP), 폴리아미드6(PA6), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT)를 이용하여 열전도성 복합재를 제조하였다. Thermally conductive composites were prepared using the insulating fillers BN, BG, polypropylene (PP), polyamide 6 (PA6), and polybutylene terephthalate (PBT).

흑연계 열전도성 복합재의 개발과 유사한 방법으로 PBT와 BG를 이용하여 절연형 필러의 열전도성 복합재를 제조하고, PA6 수지로 BN 및 BG를 복합화하여 열전도성 복합재를 제조한 다음에, PP에서 BG과 BN을 비교하면서 열전도성 복합재를 제조하였다. In a similar manner to the development of graphite-based thermally conductive composites, thermally conductive composites of insulating fillers were prepared using PBT and BG, and BN and BG were composited with PA6 resin to prepare thermally conductive composites. Thermally conductive composites were prepared while comparing BN.

흑연을 이용한 열전도성 복합재 제조와 동일한 컴파운드 조건으로 BN계 열전도성 복합재를 제조하였으며, 수지의 종류도 동일한 그레이드로 제조하였다. 열전도성 필러의 충전 과정에서 전반적으로 흑연보다 용융 강도(melt strength)의 저하가 크지 않아 비교적 용이하게 필러를 투입할 수 있었으며, 수지는 메인 피더에 그리고 BN 필러는 사이드 피더를 이용하여 투입하였다.
BN-based thermally conductive composites were prepared under the same compound conditions as those of the thermally conductive composites using graphite, and the types of resins were also manufactured in the same grade. In the filling process of the thermally conductive fillers, the fillers were easily injected into the resin because the melt strength was not significantly lower than that of the graphite, and the resin was added to the main feeder and the BN filler using the side feeder.

PBTPBT /Of BGBG 열전도성Thermal conductivity 복합재 제조 Composite manufacturing

PBT/BG 열전도성 복합재를 제조하였다. 표 15는 PBT/BG10 열전도성 복합재의 조성을 보여준다. BG10은 창성사의 BN/MgO 하이브리드(BG) 제품을 의미한다. PBT / BG thermally conductive composites were prepared. Table 15 shows the composition of the PBT / BG10 thermally conductive composites. BG10 means Changsung's BN / MgO hybrid (BG) product.

PBT와 BG를 소형 트윈 스크류 압출기(twin screw extruder)를 이용하여 열전도성 복합재를 제조하였다. 메인 피더(Main feeder)에 폴리머와 필러를 함께 투입하였으며, 충전율은 0∼60중량%, 토출량은 1kg/h로 조절하였다. PBT와 분말 필러의 분리를 막기 위하여 PBT는 냉동 분쇄한 다음 BG와 함께 충분히 혼합한 다음 투입하였다. 또한 CNT의 영향을 파악하기 위하여 10∼40중량%의 BG 조성에 2.5중량부의 MWNT(Nanocyl NC7000)을 첨가하였다. 열안정제를 0.2중량부 첨가한 것 이외에는 다른 첨가제의 투입은 없었다. PBT and BG were made of a thermally conductive composite using a small twin screw extruder. The polymer and filler were put together in the main feeder, the filling rate was 0 to 60% by weight, the discharge amount was adjusted to 1kg / h. In order to prevent the separation of the PBT and the powder filler, the PBT was freeze-pulverized, mixed well with BG, and then added. In addition, 2.5 parts by weight of MWNT (Nanocyl NC7000) was added to the BG composition of 10 to 40% by weight in order to determine the effect of CNT. There was no addition of other additives except adding 0.2 parts by weight of the heat stabilizer.

표 15에서 열안정제(antioxidant)는 PBT 및 BG10의 전체 함량 100중량부에 대하여 0.2중량부를 첨가하였고, MWNT는 PBT 및 BG10의 전체 함량 100중량부에 대하여 0중량부 또는 2.5중량부를 첨가하였으며, EX-24, EX-25, EX-26, EX-27, EX-28, EX-29, EX-30은 MWNT를 첨가하지 않은 경우이고, EX-31, EX-32, EX-33, EX-34 및 EX-35는 MWNT가 PBT 및 BG10의 전체 함량 100중량부에 대하여 2.5중량부 첨가한 경우이다.In Table 15, the heat stabilizer (antioxidant) was added 0.2 parts by weight based on 100 parts by weight of the total content of PBT and BG10, MWNT was added 0 parts or 2.5 parts by weight based on 100 parts by weight of the total content of PBT and BG10, EX -24, EX-25, EX-26, EX-27, EX-28, EX-29, EX-30 are without MWNT, EX-31, EX-32, EX-33, EX-34 And EX-35 is the case where MWNT is added 2.5 parts by weight based on 100 parts by weight of the total content of PBT and BG10.

코드번호Code number EX-24EX-24 EX-25EX-25 EX-26EX-26 EX-27EX-27 EX-28EX-28 EX-29EX-29 EX-30EX-30 EX-31EX-31 EX-32EX-32 EX-33EX-33 EX-34EX-34 EX-35EX-35 PBTPBT 9090 8080 7070 6060 5050 4545 4040 9090 8080 7070 6060 5050 BG10BG10 1010 2020 3030 4040 5050 6565 6060 1010 2020 3030 4040 5050 MWNTMWNT 00 00 00 00 00 00 00 2.52.5 2.52.5 2.52.5 2.52.5 2.52.5 열안정제Heat stabilizer 0.20.2 0.20.2 0.20.2 0.20.2 0.20.2 0.20.2 0.20.2 0.20.2 0.20.2 0.20.2 0.20.2 0.20.2

PBT/BG10 열전도성 복합재의 BG의 함량에 따른 열전도도 변화를 보여준다. 트윈 스크류 압출기에서 제조한 약 2mm 두께의 열전도성 복합재 시편에 대해 열선법(TM1 방법)으로 열전도도를 평가한 결과, BG 함량이 증가할수록 열전도도는 증가하고 있으며, 약 50중량% 이상 충전율부터 열전도도가 1W/m·K의 수준을 나타냈다. The thermal conductivity change according to the BG content of PBT / BG10 thermally conductive composites is shown. The thermal conductivity of the 2 mm thick thermally conductive composite specimens produced by the twin screw extruder was evaluated by the thermal wire method (TM1 method). The figure showed the level of 1 W / m * K.

표 16은 PBT/BG10 열전도성 복합재의 TM-1법에 의한 열전도도 측정 결과이다. Table 16 shows the results of thermal conductivity measurement by TM-1 method of PBT / BG10 thermally conductive composites.

코드번호Code number EX-24EX-24 EX-25EX-25 EX-26EX-26 EX-27EX-27 EX-28EX-28 EX-29EX-29 EX-30EX-30 열전도도
(인-플레인)
Thermal conductivity
(In-plane)
0.270.27 0.320.32 0.490.49 0.590.59 1.041.04 1.071.07 1.201.20
코드번호Code number EX-31EX-31 EX-32EX-32 EX-33EX-33 EX-34EX-34 EX-35EX-35 열전도도
(인-플레인)
Thermal conductivity
(In-plane)
0.440.44 0.470.47 0.590.59 0.740.74 1.071.07

도 15는 BG 충전 함량에 따른 PBT/BG10 열전도성 복합재의 열전도도 변화를 MWNT가 존재하지 않는 경우와 MWNT가 2.5중량부 존재하는 경우를 비교한 그래프로, CNT로 인하여 열전도도의 상승 효과가 나타났으며, 특히 BG의 충전율이 낮은 시편(BG 10중량%∼20중량%)에서 약 2배의 열전도도 향상을 보여 주었다.
FIG. 15 is a graph comparing the change in thermal conductivity of PBT / BG10 thermally conductive composites according to the content of BG when MWNT is not present and when MWNT is present by 2.5 parts by weight, and shows a synergistic effect of thermal conductivity due to CNT. In particular, it showed about twice the thermal conductivity improvement in specimens having a low BG filling rate (10 wt% to 20 wt% of BG).

PA6PA6 /Of BGBG 열전도성 복합재의 제조 Preparation of Thermally Conductive Composites

PA6/BG 열전도성 복합재를 제조하였다. 고유동 PA6와 입자 사이즈가 약 10㎛인 BN 및 BG를 사용하여 PA6/BN 열전도성 복합재를 제조하였다. BN은 창성사의 KBN10을 사용하였으며, 겉보기 비중 0.4의 파우더를 TEK-45 트윈 스크류 압출기의 사이드 피더(side feeder)로 용융된 PA6에 10∼50중량% 투입하였다. 표 17의 PA6/BN10 열전도성 복합재의 조성으로 PA6계 열전도성 복합재를 제조하였다. PA6 단독 수지에 BN을 투입하는 경우 사절이 빈번하여 연속적인 펠렛 공정을 수행할 수 없었기 때문에 충격보강용 고무(rubber)를 20중량% 혼합하여 메인 피더(main feeder)를 통해 투입하였으며, 고무의 영향으로 BN 파우더의 충전율을 높일 수 있었다. PA6 / BG thermally conductive composites were prepared. PA6 / BN thermally conductive composites were prepared using high flow PA6 and BN and BG having a particle size of about 10 μm. BN used Changsung Corporation's KBN10, and a powder having an apparent specific gravity of 0.4 was added to the molten PA6 in a side feeder of a TEK-45 twin screw extruder. PA6-based thermally conductive composites were prepared using the composition of the PA6 / BN10 thermally conductive composites shown in Table 17. When BN was added to PA6 resin alone, the thread was frequently trimmed so that the continuous pellet process could not be performed. Thus, 20% by weight of impact reinforcing rubber was mixed and added through the main feeder. It was possible to increase the filling rate of the BN powder.

표 17은 PA6/BN10 열전도성 복합재의 조성을 보여준다. 표 17에서 열안정제(antioxidant)는 PA6, BN10 및 고무의 전체 함량 100중량부에 대하여 0.2중량부를 첨가하였고, 핵제(nucleating agent)는 PA6, BN10 및 고무의 전체 함량 100중량부에 대하여 0.5중량부를 첨가하였다. 본 실험에서 사용한 핵제는 PA6에 가장 분산이 잘되도록 디자인한 나노클레이인 미국의 서던클레이 프로덕트(Southern Clay Products)사의 Cloisite 93A를 사용하였다. 나노클레이는 핵제로서의 작용뿐만 아니라, 사출성형성을 도와주는 프로세스 조제의 역할을 할 수 있기 때문에 본 발명의 고충전의 열전도성 복합재에 아주 적합하다. Table 17 shows the composition of the PA6 / BN10 thermally conductive composites. In Table 17, the heat stabilizer (antioxidant) was added 0.2 parts by weight based on 100 parts by weight of the total content of PA6, BN10 and rubber, the nucleating agent 0.5 parts by weight based on 100 parts by weight of total content of PA6, BN10 and rubber Added. The nucleating agent used in this experiment was Cloisite 93A from Southern Clay Products of the United States, a nanoclay designed to be most dispersed in PA6. Nanoclays are well suited for the high-charge thermally conductive composites of the present invention because they can act as nucleating agents as well as process aids to aid injection molding.

코드번호Code number EX-36EX-36 EX-37EX-37 EX-38EX-38 EX-39EX-39 PA6PA6 6060 5050 4040 3030 BN10BN10 2020 3030 4040 5050 고무Rubber 2020 2020 2020 2020 열안정제Heat stabilizer 0.20.2 0.20.2 0.20.2 0.20.2 핵제Nucleating agent 0.50.5 0.50.5 0.50.5 0.50.5

열전도성 복합재는 265∼290℃에서 제조하였으며, 사출은 100mm × 100mm 사각 시편을 제조하였으며, 열선법(TM1), 레이저 플래시법(TM2), MTPS법(TM3)의 3가지 방법으로 열전도도를 평가하였다. 또한 ATSM 표준 금형을 사용하여 제조한 물성 시편으로 굴곡강도 및 IZDO 충격강도를 측정하였다. Thermally conductive composites were prepared at 265 to 290 ° C, injection was made of 100 mm × 100 mm square specimens, and thermal conductivity was evaluated by three methods: hot wire method (TM1), laser flash method (TM2), and MTPS method (TM3). It was. In addition, the flexural strength and the IZDO impact strength were measured using physical specimens manufactured using ATSM standard molds.

아래의 표 18과 도 16에서 보는 바와 같이 인-플레인의 사출방향의 열전도도는 BN의 함량이 증가할수록 증가하고 있으며, TM-1법으로 평가했을 때 50중량% 충전율로 열전도도 1.53W/m·K 수준의 열전도성 재료를 제조할 수 있었다. 쓰루-플레인에서의 열전도도는 고충전(40∼50중량%)의 경우 인-플레인의 약 60중량% 수준, 저충전(20∼30중량%)의 경우 120% 수준을 나타내었다. As shown in Table 18 and FIG. 16 below, the thermal conductivity in the injection direction of the in-plane is increased as the BN content is increased, and the thermal conductivity is 1.53 W / m at a 50% by weight filling rate when evaluated by the TM-1 method. K level thermally conductive materials could be prepared. Thermal conductivity in the through-plane was about 60% by weight of in-plane for high charge (40-50% by weight) and 120% for low charge (20-30% by weight).

코드번호Code number EX-36EX-36 EX-37EX-37 EX-38EX-38 EX-39EX-39 비중importance 1.2511.251 1.3121.312 1.4151.415 1.4681.468 굴곡강도(MPa)Flexural Strength (MPa) 8282 8181 8787 9393 굴곡탄성율(MPa)Flexural modulus (MPa) 3,1973,197 3,9303,930 6,1756,175 7,6397,639 IZOD 충격강도(J/m)IZOD impact strength (J / m) 2929 2727 1717 1414 MFIMFI 1111 1010 22 1One 스파이럴 플로우(cm)Spiral Flow (cm) 5555 5252 3636 4343 표면저항(Ω/□)Surface resistance (Ω / □) >1013 > 10 13 >1013 > 10 13 >1013 > 10 13 >1013 > 10 13 열전
도도
(W/m·K)

Thermoelectric
dodo
(W / mK)

TM-1
(인-플레인)
TM-1
(In-plane)
0.4310.431 0.5120.512 1.4041.404 1.5341.534
TM-2
(쓰루-플레인)
TM-2
(Thru-plane)
-- 1.1141.114 2.1882.188 --
TM-3
(쓰루-플레인)
TM-3
(Thru-plane)
0.5780.578 0.7250.725 0.9370.937 1.0321.032

도 17은 PA6/BN10 열전도성 복합재의 BN 함량에 따른 굴곡탄성율과 충격강도 변화를 보여주는 그래프이다. PA6/BN10 열전도성 복합재의 굴곡강도/충격강도의 밸런스는 e-흑연의 경우와 유사하게 BN의 함량이 증가할수록 굴곡탄성율은 향상되었으나, BN의 투입으로 충격강도는 급격히 저하된 것을 관찰하였다. 이러한 충격강도의 저하는 반복되어 관찰되고 있으며, 이는 무기물질 특히 판상 혹은 구상의 입자를 다량 투입하는 경우 발생하는 예측할 수 있는 현상이다. 다만 이러한 충격강도의 저하(PA6 수지의 경우 50중량% BN 투입 시 118J/m에서 14J/m 수준으로 감소)는 흑연의 경우에서 지적한 바와 같이 부품제조 공정에서 문제가 될 것이 분명하다. 17 is a graph showing changes in flexural modulus and impact strength according to BN content of PA6 / BN10 thermally conductive composites. The flexural modulus / impact strength balance of PA6 / BN10 thermally conductive composites was similar to that of e-graphite, and the flexural modulus was improved with increasing BN content, but the impact strength was abruptly decreased with the addition of BN. This decrease in impact strength has been repeatedly observed, which is a predictable phenomenon that occurs when a large amount of inorganic material, especially plate or spherical particles, is added. However, such a drop in impact strength (reduced from 118 J / m to 14 J / m at 50 wt% BN in the case of PA6 resin) will be a problem in the parts manufacturing process as indicated in the case of graphite.

PA6/BN 열전도성 복합재 제조와 동일한 방법으로 표 19의 PA6/BG 열전도성 복합재를 제조하였다. 표 20에 PA6/BG 열전도성 복합재의 기계적 물성 및 열전도도 측정결과를 정리하였다. PA6/BN 열전도성 복합재보다 PA6/BG 열전도성 복합재가 더 낮은 열전도도를 보유하고 있으며, 인-플레인 열전도도 수준의 차이는 약 20∼30%로 관찰되었다. 쓰루-플레인 열전도도 수준은 서로 거의 유사한 수준이었다. PA6 / BG thermally conductive composites of Table 19 were prepared in the same manner as the PA6 / BN thermally conductive composites were prepared. Table 20 summarizes the mechanical and thermal conductivity measurement results of the PA6 / BG thermally conductive composite. The PA6 / BG thermally conductive composites have lower thermal conductivity than the PA6 / BN thermally conductive composites, and the difference in in-plane thermal conductivity levels is about 20-30%. Through-plane thermal conductivity levels were nearly similar.

표 19는 PA6/BG10 열전도성 복합재의 조성을 보여준다. 표 19에서 열안정제(antioxidant)는 PA6, BG10 및 고무의 전체 함량 100중량부에 대하여 0.2중량부를 첨가하였고, 핵제(nucleating agent)는 PA6, BG10 및 고무의 전체 함량 100중량부에 대하여 0.5중량부를 첨가하였다. 본 실험에서 사용한 핵제는 PA6에 가장 분산이 잘되도록 디자인한 나노클레이인 미국의 서던클레이 프로덕트(Southern Clay Products)사의 Cloisite 93A를 사용하였다. Table 19 shows the composition of the PA6 / BG10 thermally conductive composites. In Table 19, the antioxidant was added 0.2 parts by weight based on 100 parts by weight of the total content of PA6, BG10 and rubber, and the nucleating agent was 0.5 parts by weight based on 100 parts by weight of the total content of PA6, BG10 and rubber. Added. The nucleating agent used in this experiment was Cloisite 93A from Southern Clay Products of the United States, a nanoclay designed to be most dispersed in PA6.

코드번호Code number EX-40EX-40 EX-41EX-41 EX-42EX-42 PA6PA6 8080 6060 5050 BG10BG10 00 2020 3030 고무(rubber)Rubber 2020 2020 2020 열안정제Heat stabilizer 0.20.2 0.20.2 0.20.2 핵제Nucleating agent 0.50.5 0.50.5 0.50.5

표 20은 PA6/BG10 열전도성 복합재의 물성 및 열전도도를 보여준다. Table 20 shows the physical properties and thermal conductivity of PA6 / BG10 thermally conductive composites.

코드번호Code number EX-40EX-40 EX-41EX-41 EX-42EX-42 비중importance 1.0501.050 1.2891.289 1.6491.649 굴곡강도(MPa)Flexural Strength (MPa) 4747 9393 9595 굴곡탄성율(MPa)Flexural modulus (MPa) 1,3021,302 2,8222,822 5,7415,741 IZOD 충격강도(J/m)IZOD impact strength (J / m) 800800 2929 2020 열전도도
(W/m·K)
Thermal conductivity
(W / mK)
TM-1
인-플레인
TM-1
In-plane
0.3000.300 0.3580.358 1.1471.147
TM-3
쓰루-플레인
TM-3
Through-plane
-- 0.4870.487 1.0401.040

도 18은 PA6/BN10과 PA6/BG10 열전도성 복합재의 굴곡탄성율을 비교한 그래프로 기계적 물성이 PA6/BN 열전도성 복합재가 PA6/BG 열전도성 복합재보다 더 우수한 보강 능력을 가지고 있는 것을 알 수 있다. 이는 PA6/BG10이 MgO의 구형과 BN의 판상구조의 혼합에서 발생하는 구형의 각형비 저감 효과에서 기인한 것으로 판단된다.
18 is a graph comparing the flexural modulus of PA6 / BN10 and PA6 / BG10 thermally conductive composites, and it can be seen that the mechanical properties of PA6 / BN thermally conductive composites have better reinforcing ability than PA6 / BG thermally conductive composites. This may be due to the effect of reducing the rectangular ratio of the PA6 / BG10 resulting from the mixing of the MgO sphere and the BN platelet structure.

PPPP /Of BNBN 열전도성Thermal conductivity 복합재 제조 Composite manufacturing

PP/BN 열전도성 복합재를 제조하였다. 열전도도는 열선법, 레이저 플래시법, MTPS법의 3가지 방법으로 평가하였다. PP / BN thermally conductive composites were prepared. Thermal conductivity was evaluated by three methods, the hot wire method, the laser flash method, and the MTPS method.

표 21은 PP/BN 열전도성 복합재의 조성이다. 입자 크기가 다른 BN 3종을, 3㎛, 5㎛, 10㎛ 선정하여, TEK-45 트윈 스크류 압출기의 메인 피더(main feeder)에 PP 수지를, 사이드 피더(side feeder)로 BN을 투입하였다. 투입 함량은 20∼50중량%로 조절하였으며 PP와 BN의 조성비는 아래의 표 21과 같다. 또한 안정제 2,000ppm, 핵제 5,000ppm을 각각 투입하였다. 본 실험에서 사용한 핵제는 PP에 가장 분산이 잘되도록 디자인한 나노클레이인 미국의 서던클레이 프로덕트(Southern Clay Products)사의 Cloisite 15A를 사용하였다.Table 21 shows the composition of the PP / BN thermally conductive composites. 3 micrometers, 5 micrometers, and 10 micrometers of 3 kinds of BNs with different particle sizes were selected, PP resin was put into the main feeder of a TEK-45 twin screw extruder, and BN was put into the side feeder. The input content was adjusted to 20 to 50% by weight and the composition ratio of PP and BN is shown in Table 21 below. In addition, 2,000 ppm of stabilizer and 5,000 ppm of nucleating agent were added. The nucleating agent used in this experiment was Cloisite 15A from Southern Clay Products of the United States, a nanoclay designed to be most dispersed in PP.

BG 필러도 동일 조건에서 비교하였는데, BG를 50중량% 까지 충전하였다. The BG filler was also compared under the same conditions, but the BG was charged up to 50% by weight.

표 21에서 열안정제(antioxidant)는 BN 또는 BG와 PP의 전체 함량 100중량부에 대하여 0.2중량부를 첨가하였고, 핵제(nucleating agent)는 BN 또는 BG와 PP의 의 전체 함량 100중량부에 대하여 0.5중량부를 첨가하였다.In Table 21, the heat stabilizer (antioxidant) was added 0.2 parts by weight based on 100 parts by weight of the total content of BN or BG and PP, the nucleating agent 0.5 parts by weight based on 100 parts by weight of the total content of BN or BG and PP Part was added.

코드번호Code number EX-43EX-43 EX-44EX-44 EX-45EX-45 EX-46EX-46 EX-47EX-47 EX-48EX-48 EX-49EX-49 EX-50EX-50 PPPP 8080 8080 8080 8080 7070 6060 5050 5050 BN-03BN-03 2020 -- -- -- -- -- -- -- BN-05BN-05 -- 2020 -- -- -- -- -- -- BG-10BG-10 -- -- 2020 -- -- -- -- 5050 BN-10BN-10 -- -- -- 2020 3030 4040 5050 -- 열안정제Heat stabilizer 0.20.2 0.20.2 0.20.2 0.20.2 0.20.2 0.20.2 0.20.2 0.20.2 핵제Nucleating agent 0.50.5 0.50.5 0.50.5 0.50.5 0.50.5 0.50.5 0.50.5 0.50.5

표 22는 PP/BN 열전도성 복합재의 물성으로, 특정한 압출기에서 연속적으로 제조할 수 있는 PP/BN 열전도성 복합재의 최고 수준의 열전도도는 열선법 측정법으로 인-플레인에서 약 1.4W/m·K 수준이다. BN 입자크기가 열전도도에 주는 영향은 크지 않았으며, BN을 20중량% 충전하였을 때 3㎛의 BN3이 가장 높은 열전도도를, 그 다음이 10㎛의 BN10, 그리고 5㎛의 BN5가 가장 낮은 열전도도를 나타내었다. 도 19는 PP/BN 열전도성 복합재와 PP/BG 열전도성 복합재의 BN 함량에 따른 열전도도를 보여주는 그래프이다.Table 22 shows the properties of PP / BN thermally conductive composites. The highest level of thermal conductivity of PP / BN thermally conductive composites that can be continuously manufactured on a specific extruder is about 1.4 W / mK in in-plane by thermal wire measurement. Level. The effect of BN particle size on the thermal conductivity was not significant, and when BN3 was charged by 20% by weight, BN3 having the highest thermal conductivity was the highest, followed by BN10 having the 10 µm and BN5 having the lowest thickness at 5 µm. Is also shown. 19 is a graph showing thermal conductivity according to BN content of a PP / BN thermally conductive composite and a PP / BG thermally conductive composite.

코드번호Code number EX-43EX-43 EX-44EX-44 EX-45EX-45 EX-46EX-46 EX-47EX-47 EX-48EX-48 EX-49EX-49 EX-50EX-50 비중importance 1.0161.016 1.0091.009 1.0611.061 1.0211.021 1.1041.104 1.1871.187 1.3041.304 1.4091.409 굴곡강도(MPa)Flexural Strength (MPa) 4949 4949 4747 4242 4040 3939 3737 3939 굴곡탄성율(MPa)Flexural modulus (MPa) 2,8762,876 2,6582,658 2,1222,122 2,0242,024 2,7282,728 2,8192,819 4,9494,949 3,7743,774 IZOD 충격강도(J/m)IZOD impact strength (J / m) 2929 2626 2525 2121 2121 1818 1818 1616


도(W/mK)
Heat
I'm
Degree
Degree (W / mK)
TM-1
인-플레인
TM-1
In-plane
0.3410.341 0.3040.304 0.3070.307 0.3290.329 0.4150.415 0.5260.526 1.4101.410 0.4720.472
TM-2
쓰루-플레인
TM-2
Through-plane
1.0361.036 1.2271.227
TM-3
쓰루-플레인
TM-3
Through-plane
0.4030.403 0.2750.275 0.2580.258 0.3540.354 0.4600.460 0.6370.637 0.7690.769 0.6240.624

PP/BN 열전도성 복합재의 기계적 물성에서 BN 함량이 증가할수록 굴곡탄성율 또한 증가하였고, 충격강도는 급격히 떨어지는 것으로 나타났다. 특히 충격강도는 50중량% 필러 충전 시 16∼18J/m로 매우 낮은 수준을 보였다. 도 20은 PP/BN 열전도성 복합재의 BN 입자크기에 따른 굴곡탄성율 및 충격강도 비교한 것이다. BN 입자 크기에 커질수록 굴곡탄성율과 충격강도가 감소하는 경향을 관찰하였으나, 그 수준의 차는 크지 않았다.
The flexural modulus also increased with increasing BN content in the mechanical properties of the PP / BN thermally conductive composites, and the impact strength decreased rapidly. In particular, the impact strength was very low, 16 to 18 J / m at 50% by weight filler. 20 is a comparison of the flexural modulus and impact strength according to the BN particle size of the PP / BN thermally conductive composite. As the BN particle size increased, the flexural modulus and impact strength decreased, but the difference was not large.

유리섬유 강화에 의한 복합재 제조Manufacture of composite material by glass fiber reinforcement

수지-섬유 복합재 제조Resin-Fiber Composite Manufacturing

앞에서 흑연 혹은 BN에 의한 열전도성 복합재 물성에서 급격한 충격강도의 저하를 관찰하였다. 이를 해결하기 위한 방법 중 섬유를 혼합하여 수지-섬유 복합재를 만드는 방법이 고무(rubber) 성분을 추가하여 충격을 보강하는 방법보다 강도나 내열 특성면에서 더 유리하다. 유리섬유(이하 'GF'라 함), 탄소섬유, 유기섬유 등의 섬유형태를 보강함으로서 수지와 섬유계면에서 충격에너지를 흡수시키는 메커니즘을 이용하면서 동시에 강성을 향상시킬 수 있기 때문이다. In the above, a sudden drop in impact strength was observed in the thermally conductive composite properties due to graphite or BN. Among the methods for solving this problem, the method of mixing the fibers to make the resin-fiber composite is more advantageous in terms of strength or heat resistance than the method of adding a rubber component to reinforce the impact. This is because by reinforcing fiber shapes such as glass fibers (hereinafter referred to as 'GF'), carbon fibers, and organic fibers, rigidity can be improved while using a mechanism to absorb impact energy in the resin and fiber interfaces.

본 실험에서는 PP, PA6, PA66 수지에 유리섬유를 강화하는 비교 실험을 TEK-45 트윈 스크류 압출기로 수행하였으며, 각 수지별로 친화력을 높이기 위하여 유리 단섬유(short glass fiber; 이하 'SGF'라 함, L=3.4 mm)의 종류를 선정하였고, 표 23, 표 24, 그리고 표 25와 같이 유리섬유 함량별로 수지-섬유 복합재를 제조하고 기계적 물성을 평가하였다. In this experiment, a comparative experiment of reinforcing glass fibers in PP, PA6, and PA66 resins was performed with a TEK-45 twin screw extruder, and in order to increase affinity for each resin, short glass fibers (hereinafter referred to as 'SGF'), L = 3.4 mm) was selected, and resin-fiber composites were prepared for each glass fiber content and mechanical properties were evaluated as shown in Tables 23, 24, and 25.

예상한 바와 같이 유리섬유(GF)가 증가함에 따라 굴곡탄성율, 열변형온도가 증가하는 것을 관찰하였고, 약 30중량% GF 함량에서 PP는 굴곡탄성율/IZOD 충격이 약 4,300MPa / 80J/m, PA6는 8,000 MPa / 111J/m, PA66는 10,000MPa / 114J/m로 PA66가 가장 우수한 물성을 나타냈다. GF 50중량%를 함유하고 있는 수지-섬유 복합재의 열변형 온도는 PP계 수지-섬유 복합재가 160℃, PA6계 수지-섬유 복합재가 206℃, PA66계 수지-섬유 복합재는 246℃로 평가되어 PA66 > PA6 > PP 순으로 PA66가 가장 월등한 내열성을 보여주었다. As expected, the flexural modulus and heat deflection temperature increased with increasing glass fiber (GF). At about 30 wt. 8000 MPa / 111J / m, PA66 10,000MPa / 114J / m, PA66 showed the best physical properties. The heat deformation temperature of the resin-fiber composite containing 50% by weight of GF was evaluated as 160 ° C for the PP-based resin-fiber composite, 206 ° C for the PA6 resin-fiber composite, and 246 ° C for the PA66-based resin-fiber composite. PA66 showed the superior heat resistance in the order of> PA6> PP.

표 23은 수지-섬유 복합재인 PP/SFG 복합재의 조성 및 물성을 보여준다.Table 23 shows the composition and physical properties of the PP / SFG composite, a resin-fiber composite.

코드번호Code number EX-51EX-51 EX-52EX-52 EX-53EX-53 EX-54EX-54
조성

Furtherance
PPPP 99.899.8 89.889.8 79.879.8 69.869.8
SGFSGF 00 1010 2020 3030 열안정제Heat stabilizer 0.20.2 0.20.2 0.20.2 0.20.2

물성



Properties

굴곡강도(MPa)Flexural Strength (MPa) 4242 5757 7272 9999
굴곡탄성율(MPa)Flexural modulus (MPa) 1,4571,457 2,0982,098 3,5533,553 4,3484,348 IZOD 충격강도(J/m)IZOD impact strength (J / m) 4242 6161 6060 8080 비중importance 0.910.91 1.001.00 1.031.03 1.121.12 열변형온도(℃)Heat deformation temperature (캜) 7676 148148 159159 160160

표 24는 수지-섬유 복합재인 PA6/SGF 복합재의 조성 및 물성을 보여준다.Table 24 shows the composition and physical properties of the PA6 / SGF composite, a resin-fiber composite.

코드번호Code number EX-55EX-55 EX-56EX-56 EX-57EX-57 EX-58EX-58 EX-59EX-59
조성

Furtherance
PA6PA6 99.899.8 87.887.8 84.884.8 79.879.8 69.869.8
SGFSGF 00 1212 1515 2020 3030 열안정제Heat stabilizer 0.20.2 0.20.2 0.20.2 0.20.2 0.20.2

물성



Properties

굴곡강도(MPa)Flexural Strength (MPa) 8787 135135 169169 173173 242242
굴곡탄성율(MPa)Flexural modulus (MPa) 2,6322,632 3,7853,785 4,4494,449 4,6454,645 8,0058,005 IZOD 충격강도(J/m)IZOD impact strength (J / m) 3333 3838 4949 5959 111111 비중importance 1.121.12 1.211.21 1.231.23 1.271.27 1.351.35 열변형온도(℃)Heat deformation temperature (캜) 5555 180180 193193 204204 206206

표 25는 수지-섬유 복합재인 PA66/SGF 복합재의 조성 및 물성을 보여준다.Table 25 shows the composition and physical properties of the PA66 / SGF composite, a resin-fiber composite.

코드번호Code number EX-60EX-60 EX-61EX-61 EX-62EX-62 EX-63EX-63 EX-64EX-64
조성

Furtherance
PA66PA66 99.899.8 79.879.8 74.874.8 69.869.8 64.864.8
SGFSGF 00 2020 2525 3030 3535 열안정제Heat stabilizer 0.20.2 0.20.2 0.20.2 0.20.2 0.20.2

물성



Properties

굴곡강도(MPa)Flexural Strength (MPa) 9090 191191 249249 252252 280280
굴곡탄성율(MPa)Flexural modulus (MPa) 2,5302,530 6,5426,542 7,5737,573 8,9328,932 10,21910,219 IZOD 충격강도(J/m)IZOD impact strength (J / m) 3636 4242 8282 9090 114114 비중importance 1.141.14 1.281.28 1.311.31 1.371.37 1.421.42 열변형온도(℃)Heat deformation temperature (캜) 7373 241241 243243 245245 246246

GF 함량과 굴곡탄성율 관계에서, 흑연 혹은 BN 열전도성 복합재에 일정량의 유리 단섬유를 혼합한다면, 7,000 MPa 수준을 달성할 수 있을 것으로 사료된다. In relation to the GF content and the flexural modulus, 7,000 MPa can be achieved if a certain amount of short glass fiber is mixed with graphite or BN thermally conductive composites.

그러나 IZOD 충격 강도는 PA6, PA66 수지에 GF 30중량% 이상 강화시킨 수지-섬유 복합재의 수준이 100J/m 정도라서 여기에 급격한 충격저하를 초래하는 다량의 흑연이나 BN을 혼입한다면, 100J/m을 달성하기 어려울 것으로 판단된다. 이를 해결하는 방법으로 고무를 충격 보강제로 추가 처방할 수는 있으나, 이와 같은 방법은 고가의 고무에 의한 소재의 가격 상승을 초래하여 경쟁력을 떨어트릴 뿐 아니라 굴곡강도 및 열변형온도를 저하시킬 것이다.However, the IZOD impact strength is about 100 J / m in the PA6 and PA66 resins, and the level of the resin-fiber composite reinforced by 30 wt% or more of GF is about 100 J / m. It is difficult to achieve. In order to solve this problem, it is possible to prescribe rubber as an impact modifier, but this method will increase the price of the material due to expensive rubber, which will not only reduce the competitiveness, but also reduce the flexural strength and heat deformation temperature.

이를 해결하는 다른 방법으로 IZOD 충격강도의 보강을 위하여 유리장섬유(long glass fiber; LGF)에 의한 PP/LGF 복합재를 제조하였다. 먼저 풀트루젼(pultrusion) 공정을 이용하여 LGF 함량이 50중량%인 PP-LGF50 복합재를 제조한 다음, PP 수지를 혼합하여 유리섬유의 함량을 10∼50중량%로 조절하여 표 26과 같이 물성을 평가하였다.As another method to solve this problem, a PP / LGF composite was prepared by long glass fiber (LGF) to reinforce the impact strength of IZOD. First, a PP-LGF50 composite material having a LGF content of 50% by weight is manufactured by using a pultrusion process, and then, the PP resin is mixed to adjust the glass fiber content to 10 to 50% by weight, as shown in Table 26. Was evaluated.

표 26은 수지-장섬유 복합재인 PP/LGF 복합재의 유리섬유(GF) 함량에 따른 물성이다. Table 26 is a physical property according to the glass fiber (GF) content of the resin / long fiber composite PP / LGF composite.

코드번호Code number EX-65EX-65 EX-66EX-66 EX-67EX-67 EX-68EX-68 EX-69EX-69 EX-70EX-70



article
castle
PPPP 99.699.6 79.679.6 59.659.6 39.639.6 19.619.6 00
PP-LGF50PP-LGF50 00 2020 4040 6060 8080 100100 열안정제Heat stabilizer 0.20.2 0.20.2 0.20.2 0.20.2 0.20.2 0.20.2 자외선안정제Ultraviolet stabilizer 0.20.2 0.20.2 0.20.2 0.20.2 0.20.2 0.20.2




water
castle

굴곡강도(MPa)Flexural Strength (MPa) 420420 9595 126126 141141 180180 177177
굴곡탄성율(MPa)Flexural modulus (MPa) 1,4561,456 3,0453,045 4,2174,217 4,9994,999 7,1177,117 8,6158,615 IZOD 충격강도
(J/m)
IZOD impact strength
(J / m)
4242 9595 166166 171171 189189 201201
비중importance 0.910.91 0.950.95 1.021.02 1.121.12 1.231.23 1.301.30 열변형온도(℃)Heat deformation temperature (캜) -- 7070 7272 7373 7676 7979

LGF 시편의 굴곡탄성율과 충격강도의 밸런스가 PP/SGF 복합재와 비교하여 월등히 향상된 것을 확인할 수 있으며, 특히 내충격은 수배의 향상을 보여 주고 있다. 도 21은 PP, PA6, PA66에 GF를 강화한 수지-섬유 복합재의 SGF와 LGF에 따른 굴곡탄성율과 충격강도를 비교하는 그래프이다. GF 함량 30중량%에서 PP/LGF 복합재와 PP/SGF 복합재를 비교하면 충격강도가 약 3배인 171J/m 수준이었고, GF 함량 50중량%의 경우 PP/LGF 복합재는 201J/m의 충격강도를 달성하였다. It can be seen that the balance of flexural modulus and impact strength of the LGF specimens is significantly improved compared to the PP / SGF composites. 21 is a graph comparing flexural modulus and impact strength according to SGF and LGF of GF-reinforced resin-fiber composites reinforced with PP, PA6, and PA66. Compared to PP / LGF composite and PP / SGF composite at 30% by weight of GF content, the impact strength was about 171J / m, which is about 3 times the impact strength. PP / LGF composite achieved 201J / m at 50% by weight It was.

PA6/LGF 복합재는 PP/LGF 복합재에 비해 내열특성이 우수할 것으로 예상되어 함께 평가하였다. 먼저 LGF 함량이 50중량%인 PA6-LGF50을 고유동 PA6을 사용하여 제조하고, 이를 PA6 수지와 혼합하여 물성을 평가하였다. 표 27은 PA6-LGF50/PA6의 GF 함량에 따른 PA6/LGF 복합재의 물성을 보여주고 있다. PA6/LGF 복합재는 충격강도가 127∼238J/m로 PA6/SGF 복합재와 비교할 때 약 2배 이상의 내충격 향상을 보여주고 있다. 또한 PP/LGF 복합재와 비교할 때 충격은 비슷한 수준이지만, 열변형온도에서 대폭적인 향상을 보여 주고 있다. 참고로 수준을 비교하기 위하여 PP/LGF 복합재와 PA/LGF 복합재의 열변형온도는 4.6MPa의 압력에서 측정하였다. The PA6 / LGF composites were expected to have better heat resistance than the PP / LGF composites. First, PA6-LGF50 having 50% by weight of LGF was prepared using high flow PA6, and mixed with PA6 resin to evaluate physical properties. Table 27 shows the physical properties of the PA6 / LGF composite according to the GF content of PA6-LGF50 / PA6. PA6 / LGF composites have an impact strength of 127-238J / m, which is about twice the impact improvement compared to PA6 / SGF composites. In addition, the impact is comparable to that of the PP / LGF composite, but shows a significant improvement in the heat deflection temperature. For comparison, the heat deflection temperature of PP / LGF and PA / LGF composites was measured at a pressure of 4.6 MPa.

코드번호Code number EX-71EX-71 EX-72EX-72 EX-73EX-73 EX-74EX-74




article
castle

PA6PA6 59.659.6 39.639.6 19.619.6 00
PA6-LGF50PA6-LGF50 4040 6060 8080 100100 열안정제Heat stabilizer 0.20.2 0.20.2 0.20.2 -- 자외선안정제Ultraviolet stabilizer 0.20.2 0.20.2 0.20.2 -- GF의 함량(중량%)GF content (% by weight) 2020 3030 4040 5050




water
castle

굴곡강도(MPa)Flexural Strength (MPa) 221221 270270 322322 344344
굴곡탄성율(MPa)Flexural modulus (MPa) 6,3096,309 9,0059,005 11,40411,404 14,43914,439 IZOD 충격강도(J/m)IZOD impact strength (J / m) 127127 188188 206206 238238 비중importance 1.2701.270 1.3631.363 1.4851.485 1.6561.656 열변형온도(℃)Heat deformation temperature (캜) 215215 217217 216216 215215 스파이럴 플로우(cm)Spiral Flow (cm) 7777 7272 5454 4848 경도 (Shore D)Shore D 8282 8383 8484 8585

상기의 LGF 강화 복합재의 결과로 판단할 때, LGF 시스템을 열전도성 복합재에 적용한다면, 충격 향상에 매우 유리할 것으로 보인다. 따라서 제조한 PP/LGF 복합재와 PA6/LGF 복합재를 열전도성 조성에 적용하는 실험을 실시하여, 열전도성 복합소재 조성물을 개발한 다음 물성 평가를 실시하였다.
Judging from the results of the above-mentioned LGF reinforced composites, if the LGF system is applied to the thermally conductive composite, it will be very advantageous to improve the impact. Therefore, experiments were conducted to apply the prepared PP / LGF composite material and PA6 / LGF composite material to the thermally conductive composition.

유리장섬유 강화 Glass fiber reinforcement 열전도성Thermal conductivity 복합소재 조성물의Of composite composition 제조 Produce

유리장섬유에 의해 강성/충격 밸런스를 만족하는 수지-장섬유 복합재를 제조하였다. 특히 LFG에 의한 기계적인 물성 확보는 일반 GF 강화 복합재의 물성에서 항상 문제로 대두되었던 충격 저하를 해결하고, 열전도성을 향상시켰다. Resin-long fiber composites satisfying the rigidity / impact balance were prepared by the glass long fibers. In particular, securing mechanical properties by LFG solved the impact drop that has always been a problem in the properties of general GF-reinforced composites and improved thermal conductivity.

흑연계 Graphite 열전도성Thermal conductivity 복합재에 적용 Apply to composite

상기의 유리단섬유와 유리장섬유 복합재의 물성을 검토한 후, 충격강도와 강성 밸런스가 가장 유리한 유리장섬유를 선택하여 이미 제조한 e-흑연계 열전도성 복합재와 혼합한 다음 PP/EGG/LGF 열전도성 복합소재 조성물을 제조하여 평가하였다.After reviewing the physical properties of the short glass fiber and the long fiber composite, the glass fiber having the most favorable balance between impact strength and rigidity was selected and mixed with the already prepared e-graphite thermally conductive composite, followed by PP / EGG / LGF. The thermal conductive composite composition was prepared and evaluated.

표 28은 PP/EGG/LFT 열전도성 복합소재 조성물의 조성과 물성을 보여주고 있다. LGF의 함량을 12∼20중량%까지 조절하고, 유리섬유의 변화에 따라 e-흑연의 양을 20∼28중량%로 조절하여 ASTM 표준 금형으로 사출한 시편 물성은 열전도도가 TM-1법 인-플레인 2.47W/m·K, TM-4법 쓰루-플레인 0.96W/m·K, 그리고 굴곡탄성율 8,880MPa, 충격강도 91J/m, 비중 1.264 정도 였다. 또한 230℃에서의 사출 흐름성도 스파이럴 플로우 수(spiral flow number) 51∼52 범위의 양호한 수준을 나타내었다. Table 28 shows the composition and physical properties of the PP / EGG / LFT thermally conductive composite composition. The physical properties of the specimens injected into ASTM standard molds by adjusting the LGF content to 12 to 20% by weight and adjusting the amount of e-graphite to 20 to 28% by weight according to the change of glass fiber were measured using TM-1 method. Plain 2.47W / mK, TM-4 method through-plane 0.96W / mK, flexural modulus 8,880MPa, impact strength 91J / m, specific gravity 1.264. Injection flowability at 230 ° C. also showed good levels of spiral flow numbers in the range of 51-52.

코드번호Code number EX-75EX-75 EX-76EX-76 EX-77EX-77




article
castle

PP/EGG 40% (EX-23)PP / EGG 40% (EX-23) 5050 6060 7070
PP-LFT50PP-LFT50 5050 4040 3030 열안정제Heat stabilizer 0.20.2 0.20.2 0.20.2 e-흑연 함량(중량%)e-graphite content (% by weight) 2020 2424 2828 GF 함량(중량%)GF content (% by weight) 2020 1616 1212













water
castle




비중importance 1.2931.293 1.2741.274 1.2641.264
굴곡강도(MPa)Flexural Strength (MPa) 128128 122122 110110 굴곡탄성율(MPa)Flexural modulus (MPa) 9,0399,039 8,6888,688 8,8808,880 IZOD 충격강도(J/m)IZOD impact strength (J / m) 116116 110110 9191 열변형온도(℃)Heat deformation temperature (캜) 157157 158158 156156 표면저항(Ω/□)Surface resistance (Ω / □) 2×104 2 × 10 4 1×104 1 x 10 4 4×103 4 x 10 3 스파이럴 플로우(cm)Spiral Flow (cm) 5353 5151 5252
열전도도
(W/m·K)

Thermal conductivity
(W / mK)
TM1TM1 2.1092.109 2.2602.260 2.4712.471
TM2TM2 -- -- 1.2081.208 TM3TM3 0.9570.957 1.0451.045 1.0591.059

도 22는 e-흑연 함량에 따른 PP/EGG 열전도성 복합재와 PP/EGG/LGF 열전도성 복합소재 조성물의 열전도도를 비교한 그래프로서, 장섬유에 의한 열전도성 복합소재 조성물은 동일한 e-흑연 함량(20중량%) 소재와 비교할 경우 약 80% 이상 향상된 열전도도를 보여주고 있으며, 이는 소위 블렌드룰(blend rule)을 뛰어넘는 열전도도 향상이다. 22 is a graph comparing the thermal conductivity of the PP / EGG thermally conductive composite and PP / EGG / LGF thermally conductive composite composition according to the e-graphite content, the thermally conductive composite composition by the long fiber is the same e-graphite content Compared to the (20% by weight) material, the thermal conductivity is improved by about 80% or more, which is an improvement in thermal conductivity beyond the so-called blend rule.

표 27에서 제조한 수지-장섬유 복합재인 PA6/LGF 복합재와 표 10의 PA6/EGG 열도성 복합재(e-흑연 40중량% 함량)를 사용하여 표 29와 같은 조성으로 PA6계(PA/EGG/LGF) 열전도성 복합소재 조성물을 제조하였다. 먼저 PA/EGG/LGF 열전도성 복합소재 조성물은 비중 1.406 이하, 굴곡탄성율 5.7GPa 이상, 열전도도 1.0W/mK 이상, 슬파이럴 플로우 수(spiral flow number) 51 이상의 물성을 발현하였다. PA6-based (PA / EGG / PA6 / LGF composites prepared in Table 27 and PA6 / EGG thermally conductive composites (40% by weight of e-graphite) of Table 10 using the composition shown in Table 29 LGF) thermally conductive composite material was prepared. First, the PA / EGG / LGF thermally conductive composite composition exhibited specific gravity of 1.406 or less, flexural modulus of 5.7 GPa or more, thermal conductivity of 1.0W / mK or more, and spiral flow number of 51 or more.

코드번호Code number EX-78EX-78 EX-79EX-79 EX-80EX-80




article
castle

PP/EGG 40% (EX-23)PP / EGG 40% (EX-23) 5050 6060 7070
PP-LFT50PP-LFT50 5050 4040 3030 열안정제Heat stabilizer 0.20.2 0.20.2 0.20.2 e-흑연 함량(중량%)e-graphite content (% by weight) 2020 2424 2828 GF 함량(중량%)GF content (% by weight) 2525 2020 1515











water
castle




비중importance 1.4061.406 1.3651.365 1.3321.332
굴곡강도(MPa)Flexural Strength (MPa) 155155 122122 8989 굴곡탄성율(MPa)Flexural modulus (MPa) 8,5168,516 7,5167,516 5,7435,743 IZOD 충격강도(J/m)IZOD impact strength (J / m) 128128 9797 8383 열변형온도(℃)Heat deformation temperature (캜) 213213 208208 203203 표면저항(Ω/□)Surface resistance (Ω / □) 9×108 9 × 10 8 2×108 2 × 10 8 4×107 4 × 10 7 경도(D)Hardness (D) 7575 7474 7070 스파이럴 플로우(cm)Spiral Flow (cm) 5151 5151 5454 열전도도
(W/m·K)
Thermal conductivity
(W / mK)
TM1TM1 0.9860.986 1.0861.086 1.1381.138
TM3TM3 0.7570.757 0.7940.794 0.8210.821

도 23은 PA6/EGG 열전도성 복합재와 PA6/EGG/LGF 열전도성 복합소재 조성물의 열전도도를 비교한 그래프이다. PP의 경우와 마찬가지로 EGG 단독의 필러 시스템보다 EGG/LGF의 조합에 의한 복합화가 인-플레인과 쓰루-플레인 열전도도에서 모두 약 20% 향상되었다. 이러한 시너지 효과는 PP/LGF 복합화에서도 관찰되었으며, LGF가 흑연의 열전달 경로에 효과적인 필러임을 알 수 있다.
FIG. 23 is a graph comparing the thermal conductivity of the PA6 / EGG thermally conductive composite and the PA6 / EGG / LGF thermally conductive composite composition. As in the case of PP, the composite by EGG / LGF combination is about 20% better in both in-plane and through-plane thermal conductivity than the filler system of EGG alone. This synergistic effect was also observed in the PP / LGF complex, and it can be seen that LGF is an effective filler for the heat transfer path of graphite.

BN계BN system 열전도성Thermal conductivity 복합재에 적용 Apply to composite

LGF 강화에 의한 흑연계 열전도성 복합재의 제조와 동일한 방법으로 BN/LGF계 열전도성 복합소재 조성물을 제조하였다. 표 30은 PP/BN10/LGF 열전도성 복합소재 조성물의 조성 및 물성을 보여주고 있다. 사출 시편으로 물성을 평가한 결과, 굴곡탄성율 8,000MPa 이상, 충격강도 73J/m 이상, 비중 1.335 이하의 PP/BN/LGF 열전도성 복합소재 조성물의 물성을 확보하였다. The BN / LGF-based thermally conductive composite composition was prepared in the same manner as the graphite-based thermally conductive composite prepared by LGF reinforcement. Table 30 shows the composition and physical properties of the PP / BN10 / LGF thermally conductive composite composition. As a result of evaluating the physical properties of the injection specimen, the physical properties of the PP / BN / LGF thermally conductive composite material having a flexural modulus of 8,000 MPa or more, an impact strength of 73 J / m or more, and a specific gravity of 1.335 or less were obtained.

코드번호Code number EX-81EX-81 EX-82EX-82 EX-83EX-83




article
castle

PP/BN10 50% (EX-49)PP / BN10 50% (EX-49) 4040 5050 6060
PP-LFT50PP-LFT50 6060 5050 4040 열안정제Heat stabilizer 0.20.2 0.20.2 0.20.2 BN 함량(중량%)BN content (% by weight) 2020 2525 3030 GF 함량(중량%)GF content (% by weight) 3030 2525 2020









water
castle




비중importance 1.3351.335 1.3251.325 1.3281.328
굴곡강도(MPa)Flexural Strength (MPa) 130130 116116 116116 굴곡탄성율(MPa)Flexural modulus (MPa) 8,4038,403 8,0808,080 8,0728,072 IZOD 충격강도(J/m)IZOD impact strength (J / m) 8989 7878 7373 열변형온도(℃)Heat deformation temperature (캜) 156156 155155 153153 표면저항(Ω/□)Surface resistance (Ω / □) >1013 > 10 13 >1013 > 10 13 >1013 > 10 13 스파이럴 플로우(cm)Spiral Flow (cm) 6868 7474 6767 열전도도
(W/m·K)
Thermal conductivity
(W / mK)
TM1TM1 0.4330.433 0.4610.461 0.4890.489
TM3TM3 0.5640.564 0.6270.627 0.6450.645

BN 30 중량%와 GF 20중량%의 충전의 시편 EX-83은 TM1법의 인-플레인에서 0.489W/m·K, TM3법의 쓰루-플레인에서 0.645W/m·K 수준의 열전도성 복합소재 조성물로 자체 평가되었다. PP/BN/LGF 열전도성 복합소재 조성물의 열전도도는 동일 BN 함량의 PP/BN 열전도성 복합재와 비교하였다. 레이저 플래시법으로 시편 EX-83을 평가한 결과, 인-플레인 1.259W/m·K, 쓰루-플레인 0.846W/m·K으로 평가되었다. The specimen EX-83, filled with 30% by weight of BN and 20% by weight of GF, has a thermal conductivity of 0.489 W / m · K in TM-in-plane and 0.645 W / m · K in through-plane of TM3. Self-assessed with the composition. The thermal conductivity of the PP / BN / LGF thermally conductive composite composition was compared with that of the PP / BN thermally conductive composite having the same BN content. As a result of evaluating the specimen EX-83 by the laser flash method, it was evaluated as in-plane 1.259 W / m · K and through-plane 0.846 W / m · K.

LGF에 의한 열전도성의 시너지 효과를 살펴보면, 흑연의 경우보다 BN의 경우가 낮게 나타났으며, 이는 저충전율에서 e-흑연의 경우보다 열전달 네트워크의 어려움이 있고, BN 자체의 낮은 열전도도에서 기인한 것으로 사료된다. The synergistic effect of LGF on thermal conductivity is lower than that of graphite, which is due to the difficulty of the heat transfer network than that of e-graphite at low charge rate, and is due to the low thermal conductivity of BN itself. It is feed.

표 31은 PP/BG10/LGF 열전도성 복합소재 조성물의 조성 및 물성을 보여주고 있다. 기계적인 물성 측면에서 표 31에서 보는 바와 같이 굴곡탄성율 7,810MPa 이상, 충격강도 64J/m 이상, 비중 1.335 이하의 PP계 복합재로 평가되었다. LGF의 복합화에 따라 열전도도가 다소 향상됨을 확인할 수 있었다. 열전도도는 TM3법의 쓰루-플레인에서 0.484W/mK 수준으로 BN의 경우보다 25% 낮은 결과를 보였다. PP/BG/LGF 열전도성 복합소재 조성물의 열전도도가 PP/NB/LGF 열전도성 복합소재 조성물의 경우보다 낮은 것은 PP/BG 열전도성 복합재의 열전도도가 PP/BN 보다 낮았기 때문에(표 22 참조) 그리 놀라운 사실이 아니다. Table 31 shows the composition and physical properties of the PP / BG10 / LGF thermally conductive composite composition. In terms of mechanical properties, it was evaluated as a PP-based composite having a flexural modulus of 7,810 MPa or more, an impact strength of 64 J / m or more, and a specific gravity of 1.335 or less. It was confirmed that thermal conductivity is somewhat improved by the combination of LGF. Thermal conductivity was 0.484W / mK level in the through-plane of TM3 method, which is 25% lower than that of BN. The thermal conductivity of the PP / BG / LGF thermally conductive composite composition was lower than that of the PP / NB / LGF thermally conductive composite composition because the thermal conductivity of the PP / BG thermally conductive composite was lower than that of PP / BN (see Table 22). Not so surprising.

코드번호Code number EX-84EX-84 EX-85EX-85 EX-86EX-86




article
castle

PP/BG 50% (EX-50)PP / BG 50% (EX-50) 4040 5050 6060
PP-LGF50PP-LGF50 6060 5050 4040 열안정제Heat stabilizer 0.20.2 0.20.2 0.20.2 BG10 함량(중량%)BG10 content (% by weight) 2020 2525 3030 GF 함량(중량%)GF content (% by weight) 3030 2525 2020









water
castle




비중importance 1.3801.380 1.3821.382 1.3831.383
굴곡강도(MPa)Flexural Strength (MPa) 127127 128128 117117 굴곡탄성율(MPa)Flexural modulus (MPa) 8,6758,675 8,8088,808 7,8107,810 IZOD 충격강도(J/m)IZOD impact strength (J / m) 6666 6464 6464 열변형온도(℃)Heat deformation temperature (캜) 157157 158158 156156 표면저항(Ω/□)Surface resistance (Ω / □) >1013 > 10 13 >1013 > 10 13 >1013 > 10 13 스파이럴 플로우(cm)Spiral Flow (cm) 8585 8181 8282 열전도도
(W/m·K)
Thermal conductivity
(W / mK)
TM1TM1 0.3580.358 0.3690.369 0.3770.377
TM3TM3 0.4510.451 0.4760.476 0.4840.484

그러나 PP/BG 열전도성 복합재와 PP/BG/LFT 열전도성 복합소재 조성물의 동일 충전율(BG 필러=20중량%)의 시편을 서로 비교할 경우, 약 45% 향상된 열전도도를 보여주었다. However, when the specimens of the same filling rate (BG filler = 20 wt%) of the PP / BG thermally conductive composite and the PP / BG / LFT thermally conductive composite composition were compared with each other, the thermal conductivity was improved by about 45%.

표 32는 PA6/BN10/LGF 열전도성 복합소재 조성물의 조성 및 물성을 보여주고 있다. 조성 모두는 우수한 물성을 지니고 있다. 기계적인 물성은 굴곡탄성율 11.7GPa 이상, 충격강도 51J/m 이상, SFN 55 이상으로 확인되었다. Table 32 shows the composition and physical properties of the PA6 / BN10 / LGF thermally conductive composite composition. All of the compositions have excellent physical properties. The mechanical properties were found to be at least 11.7 GPa flexural modulus, at least 51 J / m, and at least SFN 55.

코드번호Code number EX-87EX-87 EX-88EX-88 EX-89EX-89




article
castle

PP6/BN50 (EX-39)PP6 / BN50 (EX-39) 4040 5050 6060
PA6-LGF50PA6-LGF50 6060 5050 4040 열안정제Heat stabilizer 0.20.2 0.20.2 0.20.2 BN 함량(중량%)BN content (% by weight) 2020 2525 3030 GF 함량(중량%)GF content (% by weight) 3030 2525 2020









water
castle




비중importance 1.5591.559 1.5351.535 1.5101.510
굴곡강도(MPa)Flexural Strength (MPa) 219219 200200 181181 굴곡탄성율(MPa)Flexural modulus (MPa) 13,28513,285 12,41912,419 11,57411,574 IZOD 충격강도(J/m)IZOD impact strength (J / m) 7171 6363 5151 열변형온도(℃)Heat deformation temperature (캜) 215215 215215 214214 경도(D)Hardness (D) 8383 8484 8484 표면저항(Ω/□)Surface resistance (Ω / □) >1013 > 10 13 >1013 > 10 13 >1013 > 10 13 스파이럴 플로우(cm)Spiral Flow (cm) 5858 6060 5555 열전도도
(W/m·K)
Thermal conductivity
(W / mK)
TM1TM1 0.5230.523 1.0921.092 1.2281.228
TM3TM3 0.8390.839 0.9020.902 0.9430.943

도 24에 LGF 강화에 의한 PP/BN/LGF 열전도성 복합소재 조성물과 PA6/BN/LGF 열전도성 복합소재 조성물의 열전도도를 비교하였다. PA6/BN/LGF 열전도성 복합소재 조성물의 열전도도는 PP/BN/LGF 열전도성 복합소재 조성물 보다 인-플레인의 경우 약 2배 이상, 쓰루-플레인의 경우 약 1.5배 만큼 향상되었다. PP와 PA6 모두 결정성 고분자로서 특별한 결정배향의 영향이 없는 한 비슷한 수준의 열전도성을 지니고 있을 것으로 예상되기 때문에 동일조건의 필러 조성에서 두 복합소재 조성물 간의 열전도도 차이는 놀라운 발견이다. 또한 EX-39 시편의 경우 인-플레인 1.228W/m·K와 쓰루-플레인 0.943W/m·K의 열전도도로 거의 비슷한 수준을 보여 주고 있다. 24, thermal conductivity of the PP / BN / LGF thermally conductive composite composition and the PA6 / BN / LGF thermally conductive composite composition by LGF strengthening was compared. The thermal conductivity of the PA6 / BN / LGF thermally conductive composite composition was improved by about 2 times or more in in-plane and about 1.5 times in through-plane than the PP / BN / LGF thermally conductive composite composition. As both PP and PA6 are crystalline polymers and are expected to have similar levels of thermal conductivity unless they are affected by special crystal orientations, the difference in thermal conductivity between the two composite compositions under the same filler composition is surprising. In addition, the EX-39 specimens show almost the same thermal conductivity with in-plane 1.228 W / mK and through-plane 0.943 W / mK.

상기의 결과는 적은 필러 함량으로 열전도 네트워크의 효율화를 이루어 열전도성 복합소재 조성물의 비중을 낮추는(궁극적으로 가격경쟁력을 높이는) 목적에 하나의 가능성을 제시하고 있다.
The above results suggest one possibility for the purpose of reducing the specific gravity of the thermally conductive composite composition (and ultimately increasing the price competitiveness) by making the thermally conductive network efficient with a small filler content.

열전도성Thermal conductivity 복합재의 흐름성 평가 Flow Evaluation of Composites

열전도성 복합재의 고충전에 따른 유동성의 저하와 성형성의 저하는 사출 부품의 제작에 있어 많은 문제를 가져온다. 유동성의 저하에 따른 미성형, 유리섬유 강화에 따른 사출 후 변형 등이 그 대표적인 예이다. Degradation of fluidity and deterioration of moldability due to high filling of the thermally conductive composite materials bring many problems in the manufacture of injection parts. Typical examples include unforming due to deterioration of fluidity and deformation after injection due to glass fiber reinforcement.

사출성을 향상시키기 위해서는 충전 입자의 사이즈와 형상을 조절하는 방법, 수지 자체의 흐름성을 개선하는 방법, 유기 활제를 이용한 흐름성 개선 방법 등의 개선책이 있으나, 근본적으로는 열전도성 복합재의 충전율을 낮추는 것이 필요하다. 열전도성 필러의 고충전에 따른 열전도성 복합재의 흐름성을 평가하여 그 수준을 파악하고자 하며, 이를 위해 두 가지 방법으로 평가하였다. In order to improve the injection property, there are improvement measures such as controlling the size and shape of the charged particles, improving the flowability of the resin itself, and improving the flowability using an organic lubricant. It is necessary to lower. The flowability of the thermally conductive composites due to the high filling of the thermally conductive fillers was evaluated to determine the level.

첫째, 용융지수(melt flow index; MFI)를 수지의 종류에 따라 ASTM D1234법으로 티니우스 올센(Tinius Olsen) 용융지수계에서 측정하였다. PP는 230℃에서 2.16kg의 하중에서, PA6는 275℃에서 5kg 하중에서 10분간 토출되는 무게를 측정하였다.First, the melt flow index (MFI) was measured in a Tinius Olsen melt index meter according to ASTM D1234 method according to the type of resin. PP was weighed at 2.16 kg at 230 ° C., and PA6 was discharged at 5 kg at 275 ° C. for 10 minutes.

둘째, 사출기를 사용 ASTM 표준금형에서 스파이럴 플로우 수(spiral flow number)(이하 'SFN'이라 함)를 평가하였다. ASTM 3123에 따라 평가하였다. 각 수지별로 정한 사출 조건으로 일정한 압력에서 스파이럴 플로우(spiral flow) 홈을 따라 흐르는 정도를 눈금을 측정하여 cm로 표기하였다.Second, the spiral flow number (hereinafter referred to as 'SFN') in the ASTM standard mold using the injection molding machine was evaluated. Evaluation was made according to ASTM 3123. The degree of flow along the spiral flow groove at a constant pressure under injection conditions determined for each resin was measured and expressed in cm.

흑연계Graphite 열전도성Thermal conductivity 복합재 Composite material

흑연계 열전도성 복합재 모두 스파이럴 플로우 수가 30보다 높은 것으로 평가되었다. 일반 흑연과 e-흑연의 고충전에 따른 열전도성 복합재의 흐름성은 표 33과 같이 필러 충전율에 따라 흐름성이 매우 급격히 감소하는 것을 확인하였다. 흑연에 의한 MFI에 의한 흐름성 수준은 매우 낮았으나, 사출 SFN은 55 이상으로 어느 정도의 사출성형성을 보여 주고 있었다. e-흑연은 일반 흑연보다 입자 크기가 작아 흐름성 저하가 심하였다. All of the graphite-based thermally conductive composites were evaluated to have a spiral flow number higher than 30. As shown in Table 33, the flowability of the thermally conductive composite material due to the high charge of general graphite and e-graphite decreased the flowability very rapidly according to the filler filling rate. Although the flowability level by MFI by graphite was very low, the injection SFN showed more than 55 injection molding. e-graphite had a smaller particle size than that of ordinary graphite, causing severe flow deterioration.

표 33은 흑연 충전율에 따른 PP계 열전도성 복합재의 MFI 및 SFN을 보여준다.Table 33 shows the MFI and SFN of PP based thermally conductive composites according to graphite filling rate.


00 20%20% 30%30% 40%40%
MFIMFI SFNSFN MFIMFI SFNSFN MFIMFI SFNSFN MFIMFI SFNSFN PP/SGPP / SG 90
90
>120
> 120
1010 9292 22 7272 1One 5757
PP/EGGPP / EGG 88 9191 0.40.4 6767 0.10.1 5555

표 34는 e-흑연 충전율에 따른 PP/EGG 열전도성 복합재 및 PA6/EGG 열전도성 복합재의 스파이럴 플로우 수를 보여준다. Table 34 shows the spiral flow numbers of the PP / EGG thermally conductive composites and the PA6 / EGG thermally conductive composites according to the e-graphite filling rate.

e-흑연 충전율e-graphite filling rate 00 20%20% 30%30% 40%40% PP/EGGPP / EGG >120> 120 9191 6767 5555 PA6/EGGPA6 / EGG 9595 8585 6767 5656

PP 혹은 PA6 수지에 큰 상관없이 SFN은 흑연 필러 함량의 증가에 따라 선형(linear)적인 감소를 보이고 있다. 아래의 표 35에서 더 분명하게 필러 함량과 SFN의 선형관계를 더 분명하게 확인할 수 있다.Regardless of the PP or PA6 resin, SFN shows a linear decrease with increasing graphite filler content. In Table 35 below, the linear relationship between filler content and SFN can be more clearly seen.

BNBN system 열전도성Thermal conductivity 복합재 Composite material

PP/BN 열전도성 복합재 및 PA6/BN 열전도성 복합재 모두 SFN 30 이상의 흐름성을 확보하였다. BN 및 BG 충전율에 따른 열전도성 복합재의 흐름성은 표 35와 같이 필러 충전율이 증가함에 따라 흐름성이 감소하는 것을 확인하였다. 흑연에 비해 BN 소재에 의한 흐름성 감소의 정도는 낮았으며, 이러한 결과는 컴파운드 공정에서 확인한 연속적으로 제조할 수 있는 필러의 최대 충전율의 결과와 유사한 경향을 보여 주고 있다. 즉, 흑연의 경우 최대 충전율이 40중량%이었으며, BN의 경우 최대 충전율이 50 중량%이었다.Both PP / BN thermally conductive composites and PA6 / BN thermally conductive composites have secured flowability over SFN 30. As shown in Table 35, the flowability of the thermally conductive composite material according to the BN and BG filling rates decreased as the filler filling rate increased. Compared to graphite, the degree of flow loss due to BN material was lower, and this result shows a similar tendency to the result of the maximum filling rate of the continuously prepared fillers identified in the compound process. That is, in the case of graphite, the maximum filling rate was 40% by weight, and in the case of BN, the maximum filling rate was 50% by weight.


00 20%20% 30%30% 40%40% 50%50%
MFIMFI SFNSFN MFIMFI SFNSFN MFIMFI SFNSFN MFIMFI SFNSFN MFIMFI SFNSFN PP/BNPP / BN 90
90
>120
> 120
6767 116116 3333 9191 1818 7373 44 5858
PP/BGPP / BG 6767 9494 -- -- -- -- 3232 7878 PA6/BNPA6 / BN 115
115
95
95
1111 5555 1010 5252 22 4343 1One 3636
PA6/BGPA6 / BG 1212 5656 -- -- -- -- 33 4141

일반적으로 부품소재로 사용되고 있는 PP계 복합재는 SFN 수준을 적어도 50㎝ 이상으로 디자인하는 것이 대면적 사출 부품에 유리하며, PA6의 경우도 50㎝ 이상으로 디자인하는 것이 복잡한 흐름 패턴의 사출에 유리하다. MFI 90g/10min의 고유동 PP에 BN을 50중량% 충전하면, PP/BN 열전도성 복합재는 4g/10min의 매우 낮은 MFI를 보여주고 있으나 SFN는 58cm 이었다. PA6/BN 열전도성 복합재는 PP/BN 열전도성 복합재보다 더 낮은 수준의 흐름성을 보여 주고 있다. PA6/BN 열전도성 복합재는 40중량% 충전율에서 MFI=2g/10 min 이나, SFN = 36cm로 어느 정도의 사출 흐름성을 확보하고 있다. In general, PP-based composites, which are used as component materials, are advantageous for large-area injection parts in which SFN levels are designed to be at least 50 cm, and in the case of PA6, it is advantageous for injection of complex flow patterns. Filling 50% by weight of BN in a high flow PP of 90 g / 10 min of MFI, the PP / BN thermally conductive composite showed a very low MFI of 4 g / 10 min, while the SFN was 58 cm. PA6 / BN thermally conductive composites exhibit lower levels of flow than PP / BN thermally conductive composites. PA6 / BN thermally conductive composites have a certain amount of injection flow with MFI = 2g / 10 min at 40% by weight filling and SFN = 36 cm.

BG의 충전으로 인한 흐름성 평가에서 놀랍게도 50중량%의 고충전에서 PP/BG 열전도성 복합재는 높은 수준인 MFI = 32g/10 min, SFN = 78cm의 흐름성을 보여주고 있다. 이러한 결과는 판상과 구상의 하이브리드 형상에서 기인한 것으로 사료된다. In the evaluation of the flow due to the filling of BG, the PP / BG thermally conductive composite shows a high level of flowability of MFI = 32 g / 10 min and SFN = 78 cm at a high 50 wt% charge. These results may be due to the hybrid shape of plate and sphere.

도 25는 PP/BN, PA6/BN, PP/EGG, PA6/EGG 열전도성 복합재의 BN 함량에 따른 SFN 및 MFI 변화를 종합적으로 분석한 그래프이다. 그래프의 Y축 스케일(scale)을 log 함수로 표시하고 있다. 그래프에서 필러 함량의 증가에 따라 MFI 선형적으로 감소하고 있으며, 이는 곧 필러의 충전율에 따라 복합재의 MFI는 기하급수적 감소(exponential decay)의 함수를 따라 변화하고 있음을 말해주고 있다. FIG. 25 is a graph of comprehensively analyzing SFN and MFI according to BN content of PP / BN, PA6 / BN, PP / EGG, and PA6 / EGG thermally conductive composites. The Y-axis scale of the graph is displayed by the log function. In the graph, the MFI decreases linearly with increasing filler content, indicating that the MFI of the composite changes as a function of exponential decay, depending on the filler filling rate.

도 26은 LGF 함량에 따른 PP/LGF 복합재, PA6/LGF 복합재의 SFN의 변화와 각각 해당 수지의 최대 충전율을 가진 열전도성 필러에 LGF를 강화시킨 복합재의 SFN 변화를 분석한 그래프이다. 필러 충전율 50중량% 이하의 모든 복합재가 필러의 조성에 상관없이 SFN > 50을 만족하고 있다. 이러한 결과는 본 발명에서 이루고자하는 충분한 사출흐름성을 보유한 열전도성 복합소재 조성물 개발에 장섬유와 나노클레이가 큰 영향을 주고 있음을 알 수 있다. FIG. 26 is a graph illustrating changes in SFNs of PP / LGF composites and PA6 / LGF composites according to LGF content, and SFN changes of composites reinforced with LGF in thermally conductive fillers having a maximum filling rate of the corresponding resin. All composite materials with a filler filling rate of 50% or less satisfy SFN> 50, regardless of the composition of the filler. These results indicate that long fibers and nanoclays have a great influence on the development of a thermally conductive composite composition having sufficient injection flow properties to be achieved in the present invention.

PP/LGF 복합재와 PA6/LGF 복합재를 비교하면 우수한 PP 수지의 초기 사출흐름성에 따라 PA6계 복합재 보다 우수한 흐름성을 유지하면서 선형적으로 감소하였다. LGF를 강화시킨 복합재의 SFN의 경우 총 필러 함량을 변수로 그래프에 표시하였을 때 실험오차 범위 내에서 조성 간에 큰 차이가 없으며, 직선식을 따르고 있는 것을 관찰하였다.
Compared with the PP / LGF composite and the PA6 / LGF composite, the initial injection flow of the superior PP resin decreased linearly while maintaining better flowability than the PA6-based composite. In the case of SFN of the composite reinforced with LGF, when the total filler content is displayed in the graph as a variable, it is observed that there is no significant difference between the compositions within the experimental error range and follows the linear equation.

이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범위내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, This is possible.

110: 메인 피더 120: 샤프트
130: 실린더 140a, 140b, 140c: 구동수단
150: 가열수단 160: 토출 다이
155: 송풍기 165: 냉각관
170: 사이드 피더 180: 프레임
190: 벤트 포트
110: main feeder 120: shaft
130: cylinder 140a, 140b, 140c:
150: heating means 160: discharge die
155: blower 165: cooling pipe
170: side feeder 180: frame
190: Bentport

Claims (25)

폴리올레핀계 수지, 폴리아미드계 수지, 폴리부틸렌테레프탈레이트계 수지, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌 공중합체, 폴리카보네이트계 수지, 폴리에스터계 수지, 폴리페닐렌설파이드계 수지 및 열가소성 엘라스토머 수지 중에서 선택된 1종 이상의 열가소성 수지;
상기 열가소성 수지 내에 불연속적으로 균일하게 분산되어 있는 팽창 흑연(expanded graphite) 및 붕화질소 중에서 선택된 1종 이상의 열전도성 필러; 및
상기 열가소성 수지 내에 불연속적으로 균일하게 분산되어 있고 각형비가 50∼3000인 장섬유를 포함하며,
상기 열전도성 필러는 상기 열가소성 수지 100중량부에 대하여 0.1∼90중량부 함유되어 있고,
상기 장섬유는 상기 열가소성 수지 100중량부에 대하여 0.1∼90중량부 함유되어 있는 것을 특징으로 하는 열전도성 복합소재 조성물.
At least one selected from polyolefin resin, polyamide resin, polybutylene terephthalate resin, acrylonitrile butadiene styrene copolymer, polycarbonate resin, polyester resin, polyphenylene sulfide resin and thermoplastic elastomer resin Thermoplastic resins;
At least one thermally conductive filler selected from expanded graphite and nitrogen boride discontinuously and uniformly dispersed in the thermoplastic resin; And
It includes dispersing uniformly dispersed in the thermoplastic resin and long fibers having a square ratio of 50 to 3000,
The thermally conductive filler is contained 0.1 to 90 parts by weight based on 100 parts by weight of the thermoplastic resin,
The long fiber is a thermally conductive composite material composition, characterized in that containing 0.1 to 90 parts by weight based on 100 parts by weight of the thermoplastic resin.
제1항에 있어서, 상기 열전도성 복합소재 조성물은 상기 열가소성 수지 내에 불연속적으로 균일하게 분산되어 있는 탄소나노튜브를 더 포함하며, 상기 탄소나노튜브는 열가소성 수지 100중량부에 대하여 0.1∼10중량부 함유되어 있는 것을 특징으로 하는 열전도성 복합소재 조성물.
The method of claim 1, wherein the thermally conductive composite material composition further comprises a carbon nanotube discontinuously and uniformly dispersed in the thermoplastic resin, the carbon nanotube is 0.1 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the thermoplastic resin A thermally conductive composite material composition, characterized in that it contains.
제1항에 있어서, 상기 열전도성 복합소재 조성물은 상기 열가소성 수지 내에 불연속적으로 균일하게 분산되어 있는 나노클레이를 더 포함하며, 상기 나노클레이는 열가소성 수지 100중량부에 대하여 0.1∼10중량부 함유되어 있는 것을 특징으로 하는 열전도성 복합소재 조성물.
The method of claim 1, wherein the thermally conductive composite composition further comprises a nanoclay discontinuously and uniformly dispersed in the thermoplastic resin, the nanoclay is contained 0.1 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the thermoplastic resin Thermally conductive composite material composition characterized in that.
제1항에 있어서, 상기 열전도성 복합소재 조성물은 상기 열가소성 수지 내에 불연속적으로 균일하게 분산되어 있는 탈크 및 탄산칼슘 중에서 선택된 1종 이상의 물질을 더 포함하며, 상기 탈크 및 탄산칼슘 중에서 선택된 1종 이상의 물질은 열가소성 수지 100중량부에 대하여 0.1∼10중량부 함유되어 있는 것을 특징으로 하는 열전도성 복합소재 조성물.
The method of claim 1, wherein the thermally conductive composite material composition further comprises at least one material selected from talc and calcium carbonate discontinuously and uniformly dispersed in the thermoplastic resin, at least one selected from the talc and calcium carbonate The material is a thermally conductive composite material composition, characterized in that containing 0.1 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the thermoplastic resin.
제1항에 있어서, 상기 열전도성 복합소재 조성물은 상기 열가소성 수지 내에 불연속적으로 균일하게 분산되어 있는 유기 핵제를 더 포함하며, 상기 유기 핵제는 열가소성 수지 100중량부에 대하여 0.1∼10중량부 함유되어 있고, 상기 유기 핵제는 유기카르복실산염 또는 유기인산염을 포함하는 것을 특징으로 하는 열전도성 복합소재 조성물.
The method of claim 1, wherein the thermally conductive composite material composition further comprises an organic nucleating agent discontinuously and uniformly dispersed in the thermoplastic resin, the organic nucleating agent is contained 0.1 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the thermoplastic resin And wherein the organic nucleating agent comprises an organic carboxylate or an organophosphate.
제1항에 있어서, 상기 열전도성 복합소재 조성물은 상기 열가소성 수지 내에 불연속적으로 균일하게 분산되어 있는 고무를 더 포함하며, 상기 고무는 열가소성 수지 100중량부에 대하여 5∼40중량부 함유되어 있는 것을 특징으로 하는 열전도성 복합소재 조성물.
The method of claim 1, wherein the thermally conductive composite material composition further comprises a rubber that is discontinuously and uniformly dispersed in the thermoplastic resin, wherein the rubber is contained 5 to 40 parts by weight based on 100 parts by weight of the thermoplastic resin Thermally conductive composite material characterized in that.
제1항에 있어서, 상기 팽창 흑연은 흑연이 황산, 과산화수소 및 NH4S2O8으로 정제된 후 300℃ 보다 높은 온도에서 박리화된 것으로 흑연판들이 서로 연결되어 연전달 경로를 갖는 파우더형 팽창 흑연으로 이루어진 것을 특징으로 하는 열전도성 복합소재 조성물.
The method of claim 1, wherein the expanded graphite is a powder-like expansion having graphite is connected to each other after the graphite is peeled at a temperature higher than 300 ℃ after being purified by sulfuric acid, hydrogen peroxide and NH 4 S 2 O 8 Thermally conductive composite composition, characterized in that made of graphite.
제7항에 있어서, 상기 팽창 흑연은 상기 파우더형 팽창 흑연이 압축되어 형성된 연질의 미립자 형태를 갖는 미립자형 팽창 흑연으로 박리된 흑연판은 10∼200㎚의 결정 크기를 갖는 것을 특징으로 열전도성 복합소재 조성물.
8. The thermally conductive composite according to claim 7, wherein the expanded graphite is a graphite plate peeled off with particulate expanded graphite having a soft particulate form formed by compacting the powdered expanded graphite. Material composition.
제1항에 있어서, 상기 붕화질소는 붕화질소와 산화마그네슘(MgO)이 하이브리드화되어 형성된 붕화질소계 복합재로 이루어지고, 상기 산화마그네슘은 상기 붕화질소계 복합재에 붕화질소 100중량부에 대하여 5∼40중량부 함유되어 있는 것을 특징으로 하는 열전도성 복합소재 조성물.
The method of claim 1, wherein the nitrogen boride is made of a nitrogen boride-based composite formed by hybridization of nitrogen boride and magnesium oxide (MgO), the magnesium oxide is 100 parts by weight of nitrogen boride in the nitrogen boride-based composite 5 to 40 parts by weight relative to the thermally conductive composite material composition.
제1항에 있어서, 상기 장섬유는 유리섬유, 탄소섬유 및 유기섬유 중에서 선택된 1종 이상의 장섬유로 이루어지고, 상기 장섬유는 0.1∼20㎜의 길이를 갖는 것을 특징으로 하는 열전도성 복합소재 조성물.
According to claim 1, wherein the long fiber is composed of one or more long fibers selected from glass fibers, carbon fibers and organic fibers, the long fiber is a thermally conductive composite material composition characterized in that it has a length of 0.1 ~ 20㎜ .
(a) 폴리올레핀계 수지, 폴리아미드계 수지, 폴리부틸렌테레프탈레이트계 수지, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌 공중합체, 폴리카보네이트계 수지, 폴리에스터계 수지, 폴리페닐렌설파이드계 수지 및 열가소성 엘라스토머 수지 중에서 선택된 1종 이상의 열가소성 수지를 트윈 스크류 압출기에 투입하는 단계;
(b) 샤프트를 회전시켜 상기 트윈 스크류 압출기의 실린더 내에서 상기 열가소성 수지를 혼합하면서 상기 열가소성 수지의 용융 온도보다 높은 온도에서 용융 및 압축시키는 단계;
(c) 상기 트윈 스크류 압출기의 샤프트들을 일정 방향으로 회전시켜 용융 및 압축된 열가소성 수지에 전단 응력이 인가되게 하고, 팽창 흑연(expanded graphite) 및 붕화질소 중에서 선택된 1종 이상의 열전도성 필러 및 각형비가 50∼3000인 장섬유를 사이드 피더를 통해 첨가하여 상기 열가소성 수지 내에 균일하게 분산시키는 단계;
(d) 상기 (c) 단계보다 높은 온도로 가열하면서 상기 (c) 단계에서 보다 높은 전단 응력이 인가되게 샤프트를 회전시켜 트윈 스크류 압출기에서 조성물을 토출하는 단계; 및
(e) 냉각 및 절단하여 열전도성 복합소재 조성물을 얻는 단계를 포함하며,
상기 열전도성 필러는 열가소성 수지 100중량부에 대하여 0.1∼90중량부 첨가하고,
상기 장섬유는 열가소성 수지 100중량부에 대하여 0.1∼90중량부 첨가하는 것을 특징으로 하는 열전도성 복합소재 조성물의 제조방법.
(a) selected from polyolefin resin, polyamide resin, polybutylene terephthalate resin, acrylonitrile butadiene styrene copolymer, polycarbonate resin, polyester resin, polyphenylene sulfide resin, and thermoplastic elastomer resin Introducing at least one thermoplastic resin into a twin screw extruder;
(b) rotating the shaft to melt and compress at a temperature higher than the melting temperature of the thermoplastic resin while mixing the thermoplastic resin in the cylinder of the twin screw extruder;
(c) the shafts of the twin screw extruder are rotated in a predetermined direction so that shear stress is applied to the molten and compressed thermoplastic resin, and at least one thermally conductive filler selected from expanded graphite and nitrogen boride and Adding 50 to 3000 long fibers through a side feeder to uniformly disperse them in the thermoplastic resin;
(d) discharging the composition in a twin screw extruder by rotating the shaft to apply a higher shear stress in step (c) while heating to a higher temperature than step (c); And
(e) cooling and cutting to obtain a thermally conductive composite composition,
The thermally conductive filler is added in an amount of 0.1 to 90 parts by weight based on 100 parts by weight of the thermoplastic resin,
The long fiber is 0.1 to 90 parts by weight based on 100 parts by weight of a thermoplastic resin manufacturing method of the thermally conductive composite material composition.
(a) 폴리올레핀계 수지, 폴리아미드계 수지, 폴리부틸렌테레프탈레이트계 수지, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌 공중합체, 폴리카보네이트계 수지, 폴리에스터계 수지, 폴리페닐렌설파이드계 수지 및 열가소성 엘라스토머 수지 중에서 선택된 1종 이상의 열가소성 수지 내에 각형비가 50∼3000인 장섬유가 불연속적으로 균일하게 분산되어 있는 수지-장섬유 복합재를 제조하는 단계;
(b) 폴리올레핀계 수지, 폴리아미드계 수지, 폴리부틸렌테레프탈레이트계 수지, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌 공중합체, 폴리카보네이트계 수지, 폴리에스터계 수지, 폴리페닐렌설파이드계 수지 및 열가소성 엘라스토머 수지 중에서 선택된 1종 이상의 열가소성 수지 및 상기 수지-장섬유 복합재를 트윈 스크류 압출기에 투입하는 단계;
(c) 샤프트를 회전시켜 상기 트윈 스크류 압출기의 실린더 내에서 상기 열전도성 수지 및 상기 수지-장섬유 복합재를 혼합하면서 상기 열가소성 수지의 용융 온도보다 높은 온도에서 용융 및 압축시키는 단계;
(d) 상기 트윈 스크류 압출기의 샤프트들을 일정 방향으로 회전시켜 용융 및 압축된 결과물에 전단 응력이 인가되게 하고, 팽창 흑연(expanded graphite) 및 붕화질소 중에서 선택된 1종 이상의 열전도성 필러를 사이드 피더를 통해 첨가하여 열가소성 수지 내에 균일하게 분산시키는 단계;
(e) 상기 (d) 단계보다 높은 온도로 가열하면서 상기 (d) 단계에서 보다 높은 전단 응력이 인가되게 샤프트를 회전시켜 트윈 스크류 압출기에서 조성물을 토출하는 단계; 및
(f) 냉각 및 절단하여 열전도성 복합소재 조성물을 얻는 단계를 포함하며,
상기 열전도성 필러는 열가소성 수지 100중량부에 대하여 0.1∼90중량부 함유되게 하고,
상기 장섬유는 열가소성 수지 100중량부에 대하여 0.1∼90중량부 함유되게 하는 것을 특징으로 하는 열전도성 복합소재 조성물의 제조방법.
(a) selected from polyolefin resin, polyamide resin, polybutylene terephthalate resin, acrylonitrile butadiene styrene copolymer, polycarbonate resin, polyester resin, polyphenylene sulfide resin, and thermoplastic elastomer resin Preparing a resin-long fiber composite material in which long fibers having a square ratio of 50 to 3000 are discontinuously and uniformly dispersed in at least one thermoplastic resin;
(b) selected from polyolefin resin, polyamide resin, polybutylene terephthalate resin, acrylonitrile butadiene styrene copolymer, polycarbonate resin, polyester resin, polyphenylene sulfide resin, and thermoplastic elastomer resin Introducing at least one thermoplastic resin and the resin-long fiber composite into a twin screw extruder;
(c) rotating the shaft to melt and compress at a temperature higher than the melting temperature of the thermoplastic resin while mixing the thermally conductive resin and the resin-long fiber composite in the cylinder of the twin screw extruder;
(d) The shafts of the twin screw extruder are rotated in a predetermined direction so that shear stress is applied to the melted and compressed products, and at least one thermally conductive filler selected from expanded graphite and nitrogen boride is used as a side feeder. Adding through to disperse uniformly in the thermoplastic resin;
(e) discharging the composition in a twin screw extruder by rotating the shaft to apply a higher shear stress in step (d) while heating to a temperature higher than step (d); And
(f) cooling and cutting to obtain a thermally conductive composite composition,
The thermally conductive filler is to be contained 0.1 to 90 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the thermoplastic resin,
The long fiber is 0.1 to 90 parts by weight based on 100 parts by weight of a thermoplastic resin manufacturing method of the thermally conductive composite material composition.
(a) 폴리올레핀계 수지, 폴리아미드계 수지, 폴리부틸렌테레프탈레이트계 수지, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌 공중합체, 폴리카보네이트계 수지, 폴리에스터계 수지, 폴리페닐렌설파이드계 수지 및 열가소성 엘라스토머 수지 중에서 선택된 1종 이상의 열가소성 수지 내에 팽창 흑연(expanded graphite) 및 붕화질소 중에서 선택된 1종 이상의 열전도성 필러가 불연속적으로 균일하게 분산되어 있는 열전도성 복합재를 제조하는 단계;
(b) 폴리올레핀계 수지, 폴리아미드계 수지, 폴리부틸렌테레프탈레이트계 수지, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌 공중합체, 폴리카보네이트계 수지, 폴리에스터계 수지, 폴리페닐렌설파이드계 수지 및 열가소성 엘라스토머 수지 중에서 선택된 1종 이상의 열가소성 수지 내에 각형비가 50∼3000인 장섬유가 불연속적으로 균일하게 분산되어 있는 수지-장섬유 복합재를 제조하는 단계;
(c) 상기 열전도성 복합재 및 상기 수지-장섬유 복합재를 트윈 스크류 압출기에 투입하는 단계;
(d) 샤프트를 회전시켜 상기 트윈 스크류 압출기의 실린더 내에서 상기 열전도성 복합재 및 상기 수지-장섬유 복합재를 혼합하면서 상기 열가소성 수지의 용융 온도보다 높은 온도에서 용융 및 압축시키는 단계;
(e) 상기 트윈 스크류 압출기의 샤프트들을 일정 방향으로 회전시켜 용융 및 압축된 결과물에 전단 응력이 인가되게 하여 상기 열전도성 필러 및 상기 장섬유가 열가소성 수지 내에 균일하게 분산되게 하는 단계;
(f) 상기 (e) 단계보다 높은 온도로 가열하면서 상기 (e) 단계에서 보다 높은 전단 응력이 인가되게 샤프트를 회전시켜 트윈 스크류 압출기에서 조성물을 토출하는 단계; 및
(g) 냉각 및 절단하여 열전도성 복합소재 조성물을 얻는 단계를 포함하며,
상기 열전도성 필러는 열가소성 수지 100중량부에 대하여 0.1∼90중량부 함유되게 하고,
상기 장섬유는 열가소성 수지 100중량부에 대하여 0.1∼90중량부 함유되게 하는 것을 특징으로 하는 열전도성 복합소재 조성물의 제조방법.
(a) selected from polyolefin resin, polyamide resin, polybutylene terephthalate resin, acrylonitrile butadiene styrene copolymer, polycarbonate resin, polyester resin, polyphenylene sulfide resin, and thermoplastic elastomer resin Preparing a thermally conductive composite in which at least one thermally conductive filler selected from expanded graphite and nitrogen boride is discontinuously and uniformly dispersed in at least one thermoplastic resin;
(b) selected from polyolefin resin, polyamide resin, polybutylene terephthalate resin, acrylonitrile butadiene styrene copolymer, polycarbonate resin, polyester resin, polyphenylene sulfide resin, and thermoplastic elastomer resin Preparing a resin-long fiber composite material in which long fibers having a square ratio of 50 to 3000 are discontinuously and uniformly dispersed in at least one thermoplastic resin;
(c) injecting the thermally conductive composite and the resin-long fiber composite into a twin screw extruder;
(d) rotating the shaft to melt and compress at a temperature above the melting temperature of the thermoplastic resin while mixing the thermally conductive composite and the resin-long fiber composite in a cylinder of the twin screw extruder;
(e) rotating the shafts of the twin screw extruder in a predetermined direction such that shear stress is applied to the melted and compressed products so that the thermally conductive filler and the long fibers are uniformly dispersed in the thermoplastic resin;
(f) discharging the composition in a twin screw extruder by rotating the shaft to apply a higher shear stress in step (e) while heating to a temperature higher than step (e); And
(g) cooling and cutting to obtain a thermally conductive composite composition,
The thermally conductive filler is to be contained 0.1 to 90 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the thermoplastic resin,
The long fiber is 0.1 to 90 parts by weight based on 100 parts by weight of a thermoplastic resin manufacturing method of the thermally conductive composite material composition.
(a) 폴리올레핀계 수지, 폴리아미드계 수지, 폴리부틸렌테레프탈레이트계 수지, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌 공중합체, 폴리카보네이트계 수지, 폴리에스터계 수지, 폴리페닐렌설파이드계 수지 및 열가소성 엘라스토머 수지 중에서 선택된 1종 이상의 열가소성 수지 내에 팽창 흑연(expanded graphite) 및 붕화질소 중에서 선택된 1종 이상의 열전도성 필러가 불연속적으로 균일하게 분산되어 있는 열전도성 복합재를 제조하는 단계;
(b) 폴리올레핀계 수지, 폴리아미드계 수지, 폴리부틸렌테레프탈레이트계 수지, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌 공중합체, 폴리카보네이트계 수지, 폴리에스터계 수지, 폴리페닐렌설파이드계 수지 및 열가소성 엘라스토머 수지 중에서 선택된 1종 이상의 열가소성 수지 내에 각형비가 50∼3000인 장섬유가 불연속적으로 균일하게 분산되어 있는 수지-장섬유 복합재를 제조하는 단계;
(c) 상기 열전도성 복합재 및 상기 수지-장섬유 복합재를 사출기에 투입하여 혼합하는 단계;
(d) 상기 사출기에서 조성물을 사출하는 단계; 및
(e) 냉각하여 열전도성 복합소재 조성물을 얻는 단계를 포함하며,
상기 열전도성 필러는 열가소성 수지 100중량부에 대하여 0.1∼90중량부 함유되게 하고,
상기 장섬유는 열가소성 수지 100중량부에 대하여 0.1∼90중량부 함유되게 하는 것을 특징으로 하는 열전도성 복합소재 조성물의 제조방법.
(a) selected from polyolefin resin, polyamide resin, polybutylene terephthalate resin, acrylonitrile butadiene styrene copolymer, polycarbonate resin, polyester resin, polyphenylene sulfide resin, and thermoplastic elastomer resin Preparing a thermally conductive composite in which at least one thermally conductive filler selected from expanded graphite and nitrogen boride is discontinuously and uniformly dispersed in at least one thermoplastic resin;
(b) selected from polyolefin resin, polyamide resin, polybutylene terephthalate resin, acrylonitrile butadiene styrene copolymer, polycarbonate resin, polyester resin, polyphenylene sulfide resin, and thermoplastic elastomer resin Preparing a resin-long fiber composite material in which long fibers having a square ratio of 50 to 3000 are discontinuously and uniformly dispersed in at least one thermoplastic resin;
(c) mixing the thermally conductive composite and the resin-long fiber composite by injecting the injector;
(d) injecting the composition in the injection machine; And
(e) cooling to obtain a thermally conductive composite composition,
The thermally conductive filler is to be contained 0.1 to 90 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the thermoplastic resin,
The long fiber is 0.1 to 90 parts by weight based on 100 parts by weight of a thermoplastic resin manufacturing method of the thermally conductive composite material composition.
제11항 내지 제13항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 용융 및 압축된 결과물에 전단 응력이 인가되게 하는 과정에서 사이드 피더를 통해 탄소나노튜브를 첨가하는 단계를 더 포함하며, 상기 탄소나노튜브는 열가소성 수지 100중량부에 대하여 0.1∼10중량부 첨가하는 것을 특징으로 하는 열전도성 복합소재 조성물의 제조방법.
The method according to any one of claims 11 to 13, further comprising adding carbon nanotubes through a side feeder in a process of causing shear stress to be applied to the melted and compressed products. The method for producing a thermally conductive composite material composition characterized in that the addition of 0.1 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the thermoplastic resin.
제11항 내지 제13항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 용융 및 압축된 결과물에 전단 응력이 인가되게 하는 과정에서 사이드 피더를 통해 나노클레이를 첨가하는 단계를 더 포함하며, 상기 나노클레이는 열가소성 수지 100중량부에 대하여 0.1∼10중량부 첨가하는 것을 특징으로 하는 열전도성 복합소재 조성물의 제조방법.
14. The method of any one of claims 11 to 13, further comprising adding nanoclays through a side feeder in the course of causing shear stress to be applied to the melted and compressed products, wherein the nanoclays are thermoplastic 0.1-10 weight part with respect to 100 weight part of resin, The manufacturing method of the heat conductive composite material composition characterized by the above-mentioned.
제11항 내지 제13항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 용융 및 압축된 결과물에 전단 응력이 인가되게 하는 과정에서 사이드 피더를 통해 탈크 및 탄산칼슘 중에서 선택된 1종 이상의 물질을 첨가하는 단계를 더 포함하며, 상기 탈크 및 탄산칼슘 중에서 선택된 1종 이상의 물질은 열가소성 수지 100중량부에 대하여 0.1∼10중량부 첨가하는 것을 특징으로 하는 열전도성 복합소재 조성물의 제조방법.
14. The method of any one of claims 11 to 13, further comprising adding at least one material selected from talc and calcium carbonate through a side feeder in the course of causing shear stress to be applied to the melted and compressed product. And at least one material selected from talc and calcium carbonate is added in an amount of 0.1 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the thermoplastic resin.
제11항 내지 제13항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 용융 및 압축된 결과물에 전단 응력이 인가되게 하는 과정에서 사이드 피더를 통해 유기 핵제를 첨가하는 단계를 더 포함하며, 상기 유기 핵제는 열가소성 수지 100중량부에 대하여 0.1∼10중량부 첨가하고, 상기 유기 핵제는 유기카르복실산염 또는 유기인산염을 포함하는 것을 특징으로 하는 열전도성 복합소재 조성물의 제조방법.
The method according to any one of claims 11 to 13, further comprising the step of adding an organic nucleating agent through a side feeder in the process of causing shear stress to be applied to the melted and compressed product, wherein the organic nucleating agent is thermoplastic 0.1 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of resin, wherein the organic nucleating agent comprises an organic carboxylate or an organic phosphate method of producing a thermally conductive composite material composition.
제11항 내지 제13항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 용융 및 압축된 결과물에 전단 응력이 인가되게 하는 과정에서 사이드 피더를 통해 고무를 첨가하는 단계를 더 포함하며, 상기 고무는 열가소성 수지 100중량부에 대하여 5∼40중량부 첨가하는 것을 특징으로 하는 열전도성 복합소재 조성물의 제조방법.
14. The method of any one of claims 11 to 13, further comprising adding rubber through a side feeder in the course of causing shear stress to be applied to the melted and compressed product, wherein the rubber is made of thermoplastic resin 100. A method for producing a thermally conductive composite composition, characterized in that 5 to 40 parts by weight based on parts by weight.
제11항 내지 제14항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 팽창 흑연은 흑연이 황산, 과산화수소 및 NH4S2O8으로 정제된 후 300℃ 보다 높은 온도에서 박리화된 것으로 흑연판들이 서로 연결되어 연전달 경로를 갖는 파우더형 팽창 흑연으로 이루어진 것을 특징으로 하는 열전도성 복합소재 조성물의 제조방법.
15. The graphite plate according to any one of claims 11 to 14, wherein the expanded graphite is exfoliated at a temperature higher than 300 ° C after the graphite is purified with sulfuric acid, hydrogen peroxide and NH 4 S 2 O 8 . Method for producing a thermally conductive composite material composition characterized in that the powder consisting of expanded graphite having a transmission path.
제20항에 있어서, 상기 팽창 흑연은 상기 파우더형 팽창 흑연이 압축되어 형성된 연질의 미립자 형태를 갖는 미립자형 팽창 흑연으로 박리된 흑연판은 10∼200㎚의 결정 크기를 갖는 것을 특징으로 열전도성 복합소재 조성물의 제조방법.
21. The thermally conductive composite according to claim 20, wherein the expanded graphite is a graphite plate peeled off with particulate expanded graphite having a soft particulate form formed by compressing the powdered expanded graphite. The expanded graphite has a crystal size of 10 to 200 nm. Method for producing the material composition.
제11항 내지 제14항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 붕화질소는 붕화질소와 산화마그네슘(MgO)이 하이브리드화되어 형성된 붕화질소계 복합재로 이루어지고, 상기 산화마그네슘은 상기 붕화질소계 복합재에 붕화질소 100중량부에 대하여 5∼40중량부 함유되어 있는 것을 특징으로 하는 열전도성 복합소재 조성물의 제조방법.
15. The method of any one of claims 11 to 14, wherein the nitrogen boride is made of a nitrogen boride-based composite formed by hybridizing nitrogen boride and magnesium oxide (MgO), the magnesium oxide is the nitrogen boride-based 5 to 40 parts by weight based on 100 parts by weight of nitrogen boride in the composite material.
제11항 내지 제14항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 장섬유는 유리섬유, 탄소섬유 및 유기섬유 중에서 선택된 1종 이상의 장섬유로 이루어지고, 상기 장섬유는 0.1∼20㎜의 길이를 갖는 것을 특징으로 하는 열전도성 복합소재 조성물의 제조방법.
The long fiber according to any one of claims 11 to 14, wherein the long fiber is made of one or more long fibers selected from glass fibers, carbon fibers, and organic fibers, and the long fibers have a length of 0.1 to 20 mm. Method for producing a thermally conductive composite material composition, characterized in that.
제12항 내지 제14항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 수지-장섬유 복합재를 제조하는 단계는,
폴리올레핀계 수지, 폴리아미드계 수지, 폴리부틸렌테레프탈레이트계 수지, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌 공중합체, 폴리카보네이트계 수지, 폴리에스터계 수지, 폴리페닐렌설파이드계 수지 및 열가소성 엘라스토머 수지 중에서 선택된 1종 이상의 열가소성 수지를 트윈 스크류 압출기에 투입하는 단계;
샤프트를 회전시켜 상기 트윈 스크류 압출기의 실린더 내에서 상기 열가소성 수지를 혼합하면서 상기 열가소성 수지의 용융 온도보다 높은 온도에서 용융 및 압축시키는 단계;
상기 트윈 스크류 압출기의 샤프트들을 일정 방향으로 회전시켜 용융 및 압축된 열가소성 수지에 전단 응력이 인가되게 하고, 각형비가 50∼3000인 장섬유를 사이드 피더를 통해 첨가하여 상기 열가소성 수지 내에 균일하게 분산시키는 단계;
상기 분산시키는 단계보다 높은 온도로 가열하면서 상기 분산시키는 단계에서 보다 높은 전단 응력이 인가되게 샤프트를 회전시켜 트윈 스크류 압출기에서 수지-장섬유 복합재를 토출하는 단계; 및
냉각 및 절단하여 수지-장섬유 복합재를 얻는 단계를 포함하며,
상기 장섬유는 열가소성 수지 100중량부에 대하여 0.1∼90중량부 첨가하는 것을 특징으로 하는 열전도성 복합소재 조성물의 제조방법.
The method according to any one of claims 12 to 14, wherein the step of preparing the resin-long fiber composite,
At least one selected from polyolefin resin, polyamide resin, polybutylene terephthalate resin, acrylonitrile butadiene styrene copolymer, polycarbonate resin, polyester resin, polyphenylene sulfide resin and thermoplastic elastomer resin Introducing a thermoplastic resin into a twin screw extruder;
Rotating the shaft to melt and compress at a temperature higher than the melting temperature of the thermoplastic resin while mixing the thermoplastic resin in the cylinder of the twin screw extruder;
Rotating the shafts of the twin screw extruder in a predetermined direction so that shear stress is applied to the molten and compressed thermoplastic resin, and adding long fibers having an angular ratio of 50 to 3000 through a side feeder to uniformly disperse them in the thermoplastic resin. ;
Discharging the resin-long fiber composite material in a twin screw extruder by rotating the shaft to apply a higher shear stress in the dispersing step while heating to a higher temperature than the dispersing step; And
Cooling and cutting to obtain a resin-long fiber composite,
The long fiber is 0.1 to 90 parts by weight based on 100 parts by weight of a thermoplastic resin manufacturing method of the thermally conductive composite material composition.
제13항 또는 제14항에 있어서, 상기 열전도성 복합재를 제조하는 단계는,
폴리올레핀계 수지, 폴리아미드계 수지, 폴리부틸렌테레프탈레이트계 수지, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌 공중합체, 폴리카보네이트계 수지, 폴리에스터계 수지, 폴리페닐렌설파이드계 수지 및 열가소성 엘라스토머 수지 중에서 선택된 1종 이상의 열가소성 수지를 트윈 스크류 압출기에 투입하는 단계;
샤프트를 회전시켜 상기 트윈 스크류 압출기의 실린더 내에서 상기 열가소성 수지를 혼합하면서 상기 열가소성 수지의 용융 온도보다 높은 온도에서 용융 및 압축시키는 단계;
상기 트윈 스크류 압출기의 샤프트들을 일정 방향으로 회전시켜 용융 및 압축된 열가소성 수지에 전단 응력이 인가되게 하고, 팽창 흑연(expanded graphite) 및 붕화질소 중에서 선택된 1종 이상의 열전도성 필러를 사이드 피더를 통해 첨가하여 상기 열가소성 수지 내에 균일하게 분산시키는 단계;
상기 분산시키는 단계보다 높은 온도로 가열하면서 상기 분산시키는 단계에서 보다 높은 전단 응력이 인가되게 샤프트를 회전시켜 트윈 스크류 압출기에서 열전도성 복합재를 토출하는 단계; 및
냉각 및 절단하여 열전도성 복합재를 얻는 단계를 포함하며,
상기 열전도성 필러는 열가소성 수지 100중량부에 대하여 0.1∼90중량부 첨가하는 것을 특징으로 하는 열전도성 복합소재 조성물의 제조방법.
The method of claim 13 or 14, wherein the step of preparing the thermally conductive composite,
At least one selected from polyolefin resin, polyamide resin, polybutylene terephthalate resin, acrylonitrile butadiene styrene copolymer, polycarbonate resin, polyester resin, polyphenylene sulfide resin and thermoplastic elastomer resin Introducing a thermoplastic resin into a twin screw extruder;
Rotating the shaft to melt and compress at a temperature higher than the melting temperature of the thermoplastic resin while mixing the thermoplastic resin in the cylinder of the twin screw extruder;
The shafts of the twin screw extruder are rotated in a predetermined direction so that shear stress is applied to the molten and compressed thermoplastic resin, and at least one thermally conductive filler selected from expanded graphite and nitrogen boride is added through the side feeder. Uniformly dispersing in the thermoplastic resin;
Discharging the thermally conductive composite material in a twin screw extruder by rotating the shaft to apply a higher shear stress in the dispersing step while heating to a higher temperature than the dispersing step; And
Cooling and cutting to obtain a thermally conductive composite,
The thermally conductive filler is a method for producing a thermally conductive composite material composition characterized in that the addition of 0.1 to 90 parts by weight based on 100 parts by weight of the thermoplastic resin.
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