KR20160007177A - 박막 전도 성형시트 - Google Patents

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KR20160007177A KR1020140087464A KR20140087464A KR20160007177A KR 20160007177 A KR20160007177 A KR 20160007177A KR 1020140087464 A KR1020140087464 A KR 1020140087464A KR 20140087464 A KR20140087464 A KR 20140087464A KR 20160007177 A KR20160007177 A KR 20160007177A
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Abstract

본 발명은 카본(carbon), 그래핀(graphene), 산화 그래핀(graphene oxide), 흑연 (graphite), 인조흑연(Synthetic graphite), 산화흑연(graphite oxide), 풀러렌(fullerene), 나노다이아몬드, 탄소나노튜브(CNT), 실리카(SiO2)류, 실리케이트(silicate)류, 알루미나(Al2O3)류 및 보론 나이트라이즈(Boron Nitride)류로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 2 이상이 혼합하여 형성되는 제1조성물을 포함하는 흑연층; 및, 은(Ag), 동, 알루미늄(Al), 철(Fe), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 실리카(SiO2)류, 실리케이트(silicate)류, 규산염류, 산화알루미늄(Al203), 산화규소(Si02), 규소(Si), 티아티늄(Ti), 지르코늄(Zr), 보론 나이트라이즈(Boron Nitride)류, 합성수지류, 무기수지류, 나노다이아몬드, 그래핀(graphene), ITO(Indum Tin Oxide), 이산화타이타늄(TiO2), 산화아연(ZnO) 및 산화마그네슘(MgO)으로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 1 또는 2 이상이 혼합하여 형성되는 제2조성물을 포함하고, 상기 흑연층 이면에 적층되는 제1전도층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 전도 성형시트에 관한 것이다.

Description

박막 전도 성형시트{thin electrically conductive forming sheet}
본 발명은 전자파(Electromagnetic wave)를 효과적으로 차폐·흡수할 뿐 아니라 열의 차단, 보온 및 전기 전도가 가능한 박막 전도 성형시트에 관한 것이다.
근자에 들어서는 스마트폰, 테블릿PC 또는 노트북과 같은 각종 전기 및 전자제품의 활용도가 높아지고 있는 추세이고, 이와 같은 각종 전기 및 전자제품은 점진적으로 슬림화 추세인 동시에 고기능 탑재기술로 인해 한정된 내부 공간을 많은 부품이 차지하고 있는 고집적화 기술이 널리 적용되고 있으며, 고집적화에 따라 전자파 및 발열량이 현저하게 증대하고 있다.
이러한 컴퓨터나 휴대용 개인단말기 및 각종 통신기 등의 전자제품은 그 시스템 내부에서 발생한 과도한 열에너지를 외부로 확산시키지 못해 잔상문제 및 시스템 안정성에 심각한 우려를 내재하고 있다. 이러한 열에너지는 제품의 수명을 단축하거나 고장 및 오동작을 유발하여 심한 경우에는 폭발 및 화재의 원인을 제공하기도 하고, 최근 그 수요가 증가되고 있는 플라즈마 디스플레이 패널이나 LCD, LED 모니터 및 각종 디스플레이 등에게는 선명도 및 색상도 등을 떨어트려 제품에 대한 신뢰성과 안정성을 저하시키는 것이다.
또한, 스마트폰 및 핸드폰이나 테블릿 PC 등으로 대표되는 이동통신단말기의 경우 다양하고 복잡한 기능의 탑재로 인해 내부 집적 기술이 가장 최첨단화되어 있는 것이고, 이와 같은 집적 기술로 인해 작아지는 부품들에 대한 전자파 및 방열 대책 역시 가장 심도있는 연구 분야로 대두되고 있는 실정이다.
지금도 전자파는 우리가 호흡하는 공기와 같이 무색무취의 상태로 우리 주변을 떠돌고 있다. 그러나 인간들에게 없어서는 안될 이들 전자기파도 전파방해(EMI: Electro Magnetic Interference)라 하여 다른 전자기파를 교란시켜 각종기계의 오작동 원인이 되어 산업재해를 일으키기도 하고 인체에 직·간접적으로 작용, 치명적인 영향을 주기도 한다.
또한, 자동차 고전압 발생장치에 의한 내부 전자제품의 효율 저하 및 수명단축, 전자장비들 사이의 상호교란, 인체의 마이크로파에 대한 장기노출의 경우 야기될 수 있는 녹내장, 생식능력의 저하 등을 예로 들수 있다. 현대인들이 사는 공간은 전자기파로부터 더 이상 안전지대가 아니며 과학문명이 발달할수록 그 심각성은 더해갈 것이다.
상기의 문제점을 해소하기 위하여 전자파를 차폐하고, 전기전도도 특성이 우수한 도전성 시트가 개발되고 있는데, 전자파 차폐용 도전성 시트는 일반적으로 상온 휘발성이 강한 유기용매와 피착체와의 결합력을 부여해 주기 위해 첨가하는 유기고분자수지(Polymer resin), 전기전도도를 부여하며 전자파 차폐효율을 결정하는 도전성 금속 분말(혹은전도성 고분자)을 주성분으로 하여 제조한다.
예컨대, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리비닐 클로라이드, EPDM 등의 탄성 열가소성수지나 부타디엔, 스티렌-부타디엔 등을 탄성체 코어로 하고, 금, 은, 동, 니켈 등의 금속이 도금 또는 도포된 직물 또는 부직포 등으로 상기 코어를 둘러싼 형태로 전자기파 차폐 수단이 있다. 이러한 전자기파 차폐 수단은 탄성체 코어의 둘레를 도전성 직물 등으로 둘러쌈으로 인해 그 두께가 두꺼워지기 때문에, 소형화되고 있는 전자 통신 기기 등에 적용하기가 힘들며, 그 제조 공정이 복잡하고 고비용이라는 문제점이 있었다.
한편, 기기 내의 방열 대책은 기기의 내부에 위치하고 있는 발열체로부터 발생하는 고온의 열기를 보다 빠르고 효율적으로 방출시킬 수 있도록 하는 기술을 일컫는 것인데, 통상적으로 사용되는 방열 대책은 탄성을 갖는 열 전도도가 우수한 쿠션 부재를 발열체의 하부에 접착 고정하는 것이 가장 일반적이다.
이는, 상기와 같은 방열 쿠션 부재로 인해 발열체에 작용하는 충격을 흡수 및 완화시켜주는 동시에 상기 발열체로부터 발생하는 고온의 열기를 방열 쿠션부재가 흡수하여 이를 외장 케이스 혹은 히트 싱크 등으로 전달시킴에 따라 상기 발열체의 고온 현상으로 효율이 저하되거나 사용 수명이 단축되는 것을 방지할 수 있도록 하고 있다.
다음, 등록특허 제0936535호와 같이 다공성 스펀지 탄성체에 전도성이 우수한 금속을 도금하고 그 일면에는 도전성 고분자 시트층을 라미네이팅하며, 이들의 일면에는 도전성 점착 테이프층을 형성하여 만들어짐에 따라 이를 각종 전기 및 전자제품의 발열체에 부착하여 완충 및 방열과 전자파 흡수가 이루어지도록 하고 있다.
또한, 공개특허 특1995-7003271호에 의하면 여러 개의 열 전도성 절연체가 가소성을 갖는 매트릭스 절연체를 매개로 하여 연속 설치된 방열시트를 구비하고, 상기 열 전도성 절연체의 적어도 한 단면이 상기 매트릭스 절연체 표면으로 노출되도록 한 방열시트가 안출된 바 있다.
또한, 등록특허 제10-1078252호에서는 표면의 기재 필름과 프라이머층 및 방열 실리콘 고무층으로 구성된 방열 및 이형시트가 안출된 바 있는 것으로, 이와 같은 방열 및 이형시트는 복원력과 열전도 효율이 우수하면서도 연속적인 열 압착이 가능하고, 표면 조도 및 평활성도 우수한 특징을 연출하고 있다.
또한, 공개특허 10-2008-0056931호에서는 경화형 단량체를 포함하는 도포액에 수산화마그네슘을 첨가하여 분산시키고, 이를 기재에 도포한 후 상기 수산화마그네슘을 가수분해시키며, 경화형 단량체를 경화시키는 단계를 포함하는 점착성 방열 폼 시트를 안출한 바 있는 것인데, 이는 간단하고 경제적으로 제조되며 전자제품에 대한 점착력이 향상되는 것이며, 효과적인 열전도 및 방열이 가능한 특징을 연출한다고 기재되어 있다.
이와 같이 다양한 형태 및 구조와 작용을 갖는 방열 시트 혹은 방열 쿠션재는 공통적으로 발열체의 열기를 효과적으로 흡수하여 이를 빠르게 배출하도록 하고자 하는 목적이 있다.
그러나, 전기한 바와 같은 기존의 방열 수단 및 이들을 이용한 방열 대책은 방열 수단에 대한 제조공정의 어려움 및 고비용으로 인해 실현 가능성이 매우 떨어지는 것은 물론 실질적인 적용 사례를 찾아볼 수 없는 문제점이 있다.
즉, 기존의 방열 쿠션 부재는 스펀지 또는 발포우레탄 수지 등의 내부에 분말 형태의 열 전도성 물질을 혼합하여 성형하거나 상기와 같은 쿠션소재 자체에 금속성의 열 전도체를 삽입하는 형태로 제작되기 때문에 매우 높은 수준의 기술을 요하는 성형과정을 거쳐야 하는 폐단이 있다.
이는 탄성이 우수한 고분자 화합물인 경우 금속 분말과의 혼합률이 좋지 못하기 때문에 상기와 같은 쿠션소재와 금속 분말을 혼합하여 성형하는 경우 금속 분말의 분포도가 고르지 못함은 물론 쿠션 부재 자체의 성형성도 매우 좋지 못하여 불량률이 매우 높은 것이 사실이다.
또한, 방열 쿠션 부재의 일측으로부터 고온의 열기가 흡수되면 이와 같은 열기는 상기의 금속분말을 통해 케이스 등의 외부로 방출되어야 하는 것인데, 기존의 방열 쿠션 부재는 금속 분말을 통해 열을 전도하는 방식으로 이루어져 있어 열 전도 현상이 직선 형태가 아닌 분말의 위치와 성형 형태에 따라 지그재그 확산 형태로 이루어지는 것은 물론 고분자 화합물 자체가 오히려 열 전도성을 방해하는 요소로 작용하기 때문에 기존의 방열 쿠션 부재는 발열체의 열기를 빠르게 흡수 및 방출하는데 상당히 비효율적이다.
또한, 종래 방열 시트는 동, 알루미늄, 금속 등을 사용할 경우 구겨짐이 생기고 성형이 어렵고 또한 두꺼워서 제품을 부착할 경우 부착 후 원형대로 돌아가거나 원상태로 회복되거나 복원되려는 성질 때문에 시간이 흐르면서 들고 일어나는 경우도 있다. 이는 프레스물에 제품을 점착이나 접착을 하여 붙이는 경우 바닥에서 들고 일어나는 경우도 있으며 이때, 접착을 많이 올리면 바닥에 견고하게 붙어있지만 접착 두께가 높아지면 성능이 저하되어 열전도, 전기전도 등의 본래의 기능을 못하는 여러 가지 원인이 된다.
또한, 전자파의 막기 위해 전자제품의 일부에는 히트씽크가 부착되어 열을 밖으로 방출하거나, 전자파를 빼내기 위해 금속 등의 실드캔이나 전도 섬유 등을 사용하여 원단에 쓰고 있으나 기기의 종류에 따라 부착을 할 수 없는 제품도 많다.
또한, 기존에 사용되는 전도시트 또는 방열 부재는 제품이 깨지거나 부서지거나 구겨져서 사용이 매우 불안전하고 두께가 제한적이고 가격이 매우 높고 생산성이 낮고 가공이 어려워서 어려움이 많이 있다.
본 발명의 목적은 상기와 같은 종래 전도 시트의 문제점을 해소하기 위하여 유동성 및 분산성이 양호하여 전자파 차폐뿐 아니라 흡수, 방열, 보온 및 전기전도도 특성이 우수한 박막 전도 성형시트를 제공하는데 있다.
본 발명에 따른 박막 전도 성형시트는, 카본(carbon), 그래핀(graphene), 산화 그래핀(graphene oxide), 흑연 (graphite), 인조흑연(Synthetic graphite), 산화흑연(graphite oxide), 풀러렌(fullerene), 나노다이아몬드, 탄소나노튜브(CNT), 실리카(SiO2)류, 실리케이트(silicate)류, 알루미나(Al2O3)류 및 보론 나이트라이즈(Boron Nitride)류로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 2 이상이 혼합하여 형성되는 제1조성물을 포함하는 흑연층; 및
은(Ag), 동, 알루미늄(Al), 철(Fe), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 실리카(SiO2)류, 실리케이트(silicate)류, 규산염류, 산화알루미늄(Al203), 산화규소(Si02), 규소(Si), 티아티늄(Ti), 지르코늄(Zr), 보론 나이트라이즈(Boron Nitride)류, 합성수지류, 무기수지류, 나노다이아몬드, 그래핀(graphene), ITO(Indum Tin Oxide), 이산화타이타늄(TiO2), 산화아연(ZnO) 및 산화마그네슘(MgO)으로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 1 또는 2 이상이 혼합하여 형성되는 제2조성물을 포함하고, 상기 흑연층 이면에 적층되는 제1전도층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 전도 성형시트를 제공함에 그 주된 목적이 있다.
본 발명은 박판 전도 성형 시트를 롤 형태로 만들어 최소의 시간에 대량생산이 가능하고, 두께의 0.5mm 이하의 박판 시트로 제작되어 두께가 얇은 소형 전자기기에 최적화로 사용할 수 있는 효과가 있으며, 이 밖에 휘어지거나 플렉시블한 전자기기 및 통신기기에 용이하게 사용가능한 효과가 있다.
또한, 시트성형에 사용되는 원료를 전자기기 및 통신기기에 직접 분사하거나 코팅을 할 수도 있으며, 이러한 분사 또는 코팅의 방법을 사용할 경우 효과가 현저하게 크다.
또한, 차세대 기기, 자동차 등 특수 제품에 장착이 가능하며, 이에 전기선이나 열선, 회로도, 플러스선, 마이너스 선을 그리거나 붙여서 사용할 수 있으며, 기기의 오작동, 신체에 유해한 전자파 차폐 및 기기의 원활한 전도, 열전도, 열 차단, 방열 및 통전에도 뛰어난 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명에 따른 박막 전도 성형시트의 단면도
본 발명은 전자파(Electromagnetic wave)를 효과적으로 차폐할 뿐 아니라 열의 차단, 보온 및 전기 전도가 가능한 박막 전도 성형시트에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 카본(carbon), 그래핀(graphene), 산화 그래핀(graphene oxide), 흑연 (graphite), 인조흑연(Synthetic graphite), 산화흑연(graphite oxide), 풀러렌(fullerene), 나노다이아몬드, 탄소나노튜브(CNT), 실리카(SiO2)류, 실리케이트(silicate)류, 알루미나(Al2O3)류 및 보론 나이트라이즈(Boron Nitride)류로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 2 이상이 혼합하여 형성되는 제1조성물을 포함하는 흑연층; 및
은(Ag), 동, 알루미늄(Al), 철(Fe), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 실리카(SiO2)류, 실리케이트(silicate)류, 규산염류, 산화알루미늄(Al203), 산화규소(Si02), 규소(Si), 티아티늄(Ti), 지르코늄(Zr), 보론 나이트라이즈(Boron Nitride)류, 합성수지류, 무기수지류, 나노다이아몬드, 그래핀(graphene), ITO(Indum Tin Oxide), 이산화타이타늄(TiO2), 산화아연(ZnO) 및 산화마그네슘(MgO)으로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 1 또는 2 이상이 혼합하여 형성되는 제2조성물을 포함하고, 상기 흑연층 이면에 적층되는 제1전도층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 전도 성형시트에 관한 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 박막 전도 성형시트에 관해 자세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 박막 전도 성형시트의 단면도이다.
먼저, 본 발명의 따른 박막 전도 성형시트는, 두께가 0.5mm 이하로 제작되고, 카본(carbon), 그래핀(graphene), 산화 그래핀(graphene oxide), 흑연 (graphite), 인조흑연(Synthetic graphite), 산화흑연(graphite oxide), 풀러렌(fullerene), 나노다이아몬드, 탄소나노튜브(CNT), 실리카(SiO2)류, 실리케이트(silicate)류, 실리카 졸·겔(SiO2,nH2O)류, 알루미나류(Al2O3)류 및 보론 나이트라이즈(Boron Nitride)류로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 2 이상이 혼합하여 형성되는 제1조성물을 포함하는 흑연층; 및, 은(Ag), 동, 알루미늄(Al), 철(Fe), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 실리카 졸·겔(SiO2,nH2O)류, 실리케이트(silicate)류, 규산염류, 산화알루미늄(Al203), 산화규소(Si02), 규소(Si), 티아티늄(Ti), 지르코늄(Zr), 보론 나이트라이즈(Boron Nitride)류, 합성수지류, 무기수지류, 나노다이아몬드, 그래핀(graphene), ITO(Indum Tin Oxide), 이산화타이타늄(TiO2), 산화아연(ZnO) 및 산화마그네슘(MgO)으로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 1 또는 2 이상이 혼합하여 형성되는 제2조성물을 포함하고, 상기 흑연층 이면에 적층되는 제1전도층;을 포함하여 형성된다.
그리고 본 발명에 따른 박막전도 성형시트는 상기 제1조성물 및 제2조성물로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 1 또는 2 이상이 혼합하여 이루어지는 제3조성물을 포함하고, 상기 흑연층(1)의 타면 또는 상기 제1전도층(2)의 상부에 적층 형성되는 제2전도층을 더 포함하여 형성된다.
상기 흑연층(1)은 카본(carbon), 그래핀(graphene), 산화 그래핀(graphene oxide), 흑연 (graphite), 인조흑연(Synthetic graphite), 산화흑연(graphite oxide), 풀러렌(fullerene), 나노다이아몬드, 및 탄소나노튜브(CNT), 실리카류, 실리케이트류, 실리카 졸(겔)류, 알루미나류, 보론 나이트라이즈류 중 선택된 2 이상이 혼합된 제1조성물을 포함하여 이루어지며, 상기 제1조성물은 흑연층(1) 전체 중량%에 약 75% 이상의 중량%를 차지하며, 가장 바람직하게는 흑연층(1) 전체 중량%에 약 85% 이상을 차지하도록 한다.
상기 그래핀(graphene oxide)과 (인조)흑연(graphite)류 등이 혼합된 제1조성물을 사용하여 성형시트의 흑연층(1)을 형성할 경우, 성형시트 상에 액체 또는 분말상태의 상기 제1조성물을 흘리거나 뿌려, 건식·습식의 분산과정을 거쳐 흑연의 분자구조가 직각이나 직각에 가까운 각도를 가지고 있거나, 질서와 규칙성이 없이 흐트러져 있는 것을 화학적, 물리적 방법을 이용하여 한정된 규칙성과 질서를 가지도록 배치한다. 이때, 상기 흑연층(1)은 고리형, X자형, S자형이나 또는 여러 가지 형태나 모양이 되도록 각도의 조정과 재조정을 거쳐 전체적으로 분자구조가 수평을 띄거나 그에 가까운 기울기를 띄는 규칙성을 갖도록 하며, 분자구조의 각도에 있어서 재조정된 분자 구조들을 부분 간이나 끝부분 간으로 하여금 고리형태로 이어 붙이거나, 어느 한 부분을 지나거나 또는 일부분이 겹치게 하여 연결된 것들로, 분자구조 간 달라붙게 하여 수평전도율이 최대가 되도록 만들어진 층이다.
상기 흑연층(1)은 건식으로 하여 흑연류 혼합물을 뿌리거나 분사하거나 고압력이나 고온에서 만든 건식제조방법과 건식으로 분산 배합 후 사용하거나, 수성, 유성 바인더류 및 용제류(무기, 유기물)나, 바인더류, 알코올류, 정제수류 (증류수류) 등을 포함한 물 종류, 점성제류, 보론 나이트라이즈(Boron Nitride)류, 타이타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 산화알루미늄(Al203), 산화규소(Si02), 규소(Si), 실리카 졸(겔)류, 실리케이트(silicate)류, 규산염류, 카르복실기(카복시기), CMC(Carboxymethyl Cellulose)류, 글리콜(Glycol)류, 케톤기, 수산기, 하이드록기, 계면활성제, 아민류, 분산제, 알칼리, 염기성류, 결합체 등을 탄소동소체의 재료 성질에 따라 선택 사용할 수 있는 습식분산제조방법으로 형성할 수 있다.
또한, 가장 바람직하게는 상기 흑연 전도층(1)은 선택된 2 이상이 혼합된 액상 또는 분말의 제1조성물을 성형시트 상에 흘리거나 뿌려 40 ~ 120℃ 온도에서 1차 건조한 후, 이어서 1차 건조된 상기 제1조성물은 U.V 또는 약 100 ~ 300℃온도로 2차 건조를 하거나, 성형시트 상에 상기 2차 건조 시 압력과 압동, 건조를 동시에 할 수도 있다.
또한, 1차 건조된 상기 제1조성물은 제품의 두께와 인장 및 고밀도 등의 필요 사양에 따라 약 300 ~ 600℃ 온도로 2차 건조할 수 있다.
상기 흑연층(1)의 형성시 혼합되는 상기 그래핀(graphene)은 1~16nm 정도의 크기에 25~200㎛ 정도의 길이가 긴 편상, 실선 또는 선 타입 등을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 그래핀(graphene)은 길이가 길 경우, 기존에는 한 방향성만 띄는 특성이 있지만, 짧은 5㎛ 이하의 그래핀을 섞어 사용 시 방향성이 없어져 위의 흑연류들과 섞어 사용할 경우 한 방향성만 띄는 것을 해결할 수 있다.
상기 인조 흑연(Synthetic graphite) 사용 시, 등방성 구조를 갖는 200㎛ 이하의 인조흑연을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 탄소나노튜브(CNT)는 엉킴, 뭉개짐 현상이 크기 때문에 길이가 긴 것보다는 되도록 짧은 20㎛ 이하의 것을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 나노 다이아몬드는 알갱이 MND, 초나노결정성 다이아몬드(UNCD)를, 예를 들어 500nm 이하 정도의 크기의 구형이나, 짧은 편상을 같이 사용하여 건식 또는 습식으로 분산한다. 상기 그래핀이나 인조흑연의 성질은 수평전도는 좋으나, 수직 전도가 약하고, 상기 탄소나노튜브(CNT)는 수직, 수평 전도는 좋으나 엉킴 현상으로 분산이 어려워 1가지만으로 생산하는 것보다 상기 흑연층(1)의 특성에 따라 섞어 사용하는 것이 더욱 효과적이다.
초나노결정성 다이아몬드(UNCD)는 열전도도는 낮지만 그래핀에 비해서 분자의 결합밀도, 분자결합의 안정성이 우수한 장점이 있다. 상기와 같이 2종 또는 3종, 또는 2종 이상 크기를 다양하게 하여 사용시 수직, 수평 전도율을 더욱 높일 수 있는 장점을 갖는다.
그러므로 그래핀이나 탄소나노튜브(CNT), 인조흑연(Synthetic graphite), 초나노결정성 다이아몬드(UNCD)를 같이 사용 시 단점을 상호 보완하고 수직, 수평 전도가 극대화되는 현저한 효과를 갖는다.
상기와 같이 생산할 경우 흑연의 분자 구조 연결이 끊기는 현상이 발생하는 것을 방지하게 되는데 예를 들어, 무기, 유기 바인더나 실리카, 알루미나, 열경화성 수지 및 열가소성 수지로 된 PI, 실리콘, 우레탄, 에폭시, 핫멜트, 아크릴 등 합성수지류 사용시 수평·수직 전도도 전달에 영향을 덜 주면서도 수평, 수직 열 전달이 잘 되도록 한다. 또한, 아래와 같이 흑연 시트를 수성, 유성 무기, 유기 바인더류, 및 용제류(무기,유기물류)나 바인더류, 열경화성수지 및 열가소성수지로 된 PI, 실리콘, 우레탄, 에폭시, 핫멜트, 아크릴 등의 수지류, 알코올류, 정제수류 (증류수류) 등을 포함한 물 종류, 점성제류, 보론 나이트라이즈류(Boron Nitride), 타이타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 산화알루미늄(Al203), 산화규소(Si02), 규소(Si), 실리카 졸, 겔(SiO2,nH2O)류, 실리케이트(silicate)류, 규산염류, 카르복실기(카복시기), CMC(Carboxymethyl Cellulose)류, 글리콜(Glycol)류, 케톤기, 수산기, 하이드록기, 계면활성제, 아민류, 분산제, 알칼리, 염기성류 및 결합체 등을 재료성질에 따라 첨가함으로써 박판 전도 성형시트 생산시 더욱 견고하고 질이 좋은 제품을 생산할 수 있다.
또한, 흑연류의 재료 성질에 따라 선택 사용하고, 이를 포함한 조성물에 분산 과정을 거쳐 만들 경우 제품을 만드는 과정에서 알코올류, 정제수류(증류수류) 등을 포함한 물 종류가 날라 가고, 건식제조 방식에서처럼 입자가 공기 중에 날리는 현상이 없이 원단을 만들 수 있어 환경에 좋으며, 생산 시 인체에 영향이 적어 친환경 생산을 할 수 있다.
이러한 생산방법에 의한 생산 시, 분자 입자들이 한정된 규칙성과 질서를 가지도록 배치하면서 알코올류나 정제수(증류수류) 등을 포함한 물 종류가 날아가면서 분자구조들이 연결되어 X자형, S자형 또는 고리형의 여러 가지 형태나 모양이 되도록 각도의 조정과 재조정을 거쳐 전체적으로 볼 때 분자 구조가 수평 또는 수평성을 띄게 된다. 이때, 제품의 성질에 따라 열이나 압력, 유압 등이 사용될 수도 있다.
또한, 제품 생산시 필름류, 폴리이미드류, 금속류 등의 이형지류나 박리지류를 사용할 수도 있다.
다음, 상기 흑연층(1)의 이면 또는 상부에 적층되는 상기 제1전도층(2)은, 은(Ag), 동, 알루미늄(Al), 철(Fe), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 실리카 졸·겔(SiO2,nH2O)류, 실리케이트(silicate)류, 규산염류, 산화알루미늄(Al203), 산화규소(Si02), 규소(Si), 티아티늄(Ti), 지르코늄(Zr), 보론 나이트라이즈(Boron Nitride)류, 합성수지류, 무기수지류, 나노다이아몬드, 5㎛ 이하의 그래핀(graphene), ITO(Indum Tin Oxide), 이산화타이타늄(TiO2), 산화아연(ZnO) 및 산화마그네슘(MgO)으로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 1 또는 2 이상이 액상 또는 분말을 혼합하여 형성되는 제2조성물을 포함하여 형성된다.
상기 은(Ag), 동, 알루미늄(Al), 철(Fe), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 실리카 졸(SiO2) 겔류, 실리케이트류, 규산염류, 산화알루미늄(Al203), 산화규소(Si02), 규소(Si), 타이탄늄(Ti), 지르코늄(Zr), 보론 나이트라이즈, 합성수지류, 무기수지류, 나노다이아몬드, 5㎛ 이하의 그래핀, ITO(Indum Tin Oxide), 이산화타이타늄(TiO2), 산화아연(ZnO) 및, 산화마그네슘(MgO)으로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 1 또는 2 이상의 액상 또는 분말이 혼합된 제2조성물을 포함하여 이루어지고, 상기 제2조성물은 제1전도층(2)의 전체 중량%에 80% 이상을 차지하는 것이 바람직하다.
상기 제2조성물은 스파터링 증착이나 함침 또는 코팅을 하여 표면의 특성을 극대화하며, 상기 흑연층(1)이 갖는 전도율을 극대화시키게 된다.
일 예로, 상기 제1전도층(2)을 상기 흑연층(1) 위에 적층으로 올릴 경우, 열전도나 전기전도 등의 특성을 더욱 극대화하여 빨리 전달하는 특성을 갖게 되어 수평이나 수직 전도를 최대로 갖춰 빨리 전달되어 전달됨으로 인해 전자기기와 신체에 미치는 영향을 최소로 하여 문제를 해결할 수 있는 효과를 갖는다.
이때, 상기 제1전도층(2)은 액상 또는 분말의 제2조성물을 성형시트 상에 흘리거나 뿌려 U.V 또는 40 ~ 120℃ 온도에서 1차 건조하거나 또는 1차 건조 후, 온도 100 ~ 300℃의 온도에서 다시 2차 건조시킨 후 또는 2차 건조와 동시에 필요에 따라 약 2 ~ 4톤(ton)의 압력으로 성형시트 상에 압동할 수 있다.
또한, 상기 흑연층(1)과 제1전도층(2)은 상기 흑연층(1)의 상부, 하부로 눌러 붙이거나 접착으로 눌러 붙이거나 흑연층(1)과 제1전도층(2) 순서를 바꾸어 작업할 수도 있으며, 필요에 따라 흑연층(1)의 상부 또는 하부에 1층 이상의 다층으로 형성할 수 있다. 이렇게 제조된 성형시트는 두께 0.5mm 이하로 박막이지만 특성은 더욱 극대화될 수 있으며, 상기 제1전도층(2)의 은, 동, 알루미늄, 철, 크롬, 니켈, Al2O3, SiO2, Si, MND나 UNCD 등의 나노다이아몬드류, 5㎛ 이하의 그래핀, 실리카(SiO2), ITO(Indum Tin Oxide), TiO2, ZrO3, ZnO, MgO 층을 20㎛ 이하로 올릴 경우는 흑연층(1)만 쓸 경우 가루 날림이 있는 것을 방지할 수 있으며, 또한 상기 흑연층(1)의 전도율을 2배 이상 향상시킬 수도 있다.
또한, 상기 흑연층(1)과 제1전도층은(2)은 금속 롤이나 판 위에 또는 얇은 시트 쿠션에도 적용 가능하며 점점 더 얇아지는 전자기기들에 적용이 용이하고, 휘어지거나 플렉시블한 필름형태의 시트 위나 아래에도 적용할 수 있는 현저한 효과를 갖는다.
한편, 상기 흑연층(1)의 타면 또는 상기 제1전도층(2)의 상부에는 상기 흑연층(1)의 제1조성물 및 제1전도층(2)의 제2조성물로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 1 또는 2 이상이 혼합하여 형성되는 제3조성물이 증착에 의해 형성되는 제2전도층이 더 형성될 수 있다.
따라서 본 발명에 따른 박막 전도 성형시트는 전체 두께가 0.5mm 이하인 박판 성형시트로, 롤 형태로 제작되어 적은 시간 동안 대량생산이 가능하고, 두께의 매우 얇으며, 자유로운 박판 시트로 특성을 갖추고 어떠한 전자기기든 다양한 제품에 적용이 용이하여, 차세대 전자기기, 자동차 등 특수 제품에 용이하게 장착 가능하다
또한, 전기선이나 열선, 회로도, 플러스선, 마이너스 선을 그리거나 붙여서 사용할 수 있으며, 기기의 오작동, 신체에 유해한 전자파 차폐 및 기기의 원활한 전도 및 열전도, 열 차단, 방열 및 통전에도 사용할 수 있는 효과를 갖는다.
1 : 흑연층 2 : 제1전도층

Claims (5)

  1. 카본(carbon), 그래핀(graphene), 산화 그래핀(graphene oxide), 흑연 (graphite), 인조흑연(Synthetic graphite), 산화흑연(graphite oxide), 풀러렌(fullerene), 나노다이아몬드, 탄소나노튜브(CNT), 실리카(SiO2)류, 실리케이트(silicate)류, 알루미나(Al2O3)류 및 보론 나이트라이즈(Boron Nitride)류로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 2 이상이 혼합하여 형성되는 제1조성물을 포함하는 흑연층; 및
    은(Ag), 동, 알루미늄(Al), 철(Fe), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 실리카(SiO2)류, 실리케이트(silicate)류, 규산염류, 산화알루미늄(Al203), 산화규소(Si02), 규소(Si), 티아티늄(Ti), 지르코늄(Zr), 보론 나이트라이즈(Boron Nitride)류, 합성수지류, 무기수지류, 나노다이아몬드, 그래핀(graphene), ITO(Indum Tin Oxide), 이산화타이타늄(TiO2), 산화아연(ZnO) 및 산화마그네슘(MgO)으로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 1 또는 2 이상이 혼합하여 형성되는 제2조성물을 포함하고, 상기 흑연층 이면에 적층되는 제1전도층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 전도 성형시트.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1조성물 및 제2조성물로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 1 또는 2 이상이 혼합하여 이루어지는 제3조성물을 포함하고, 상기 흑연층의 타면 또는 상기 제1전도층의 상부에 적층 형성되는 제2전도층;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 전도 성형시트.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1조성물, 제2조성물 및 제3조성물은 성형시트 상에 흘림 또는 뿌림공정에 의해 도포 또는 증착하고, 40 ~ 120℃의 온도에서 1차 건조하거나 또는 1차 건조 후 100 ~ 300℃ 온도로 다시 2차 건조하는 것을 특징으로 하는 박막 전도 성형시트.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1조성물, 제2조성물 및 제3조성물은 건조작업시 또는 건조작업 후 2 ~ 4톤(ton)의 압력으로 성형시트 상에 압동되는 것을 특징으로 하는 박막 전도 성형시트.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1조성물, 제2조성물 및 제3조성물은 액상 또는 분말인 것을 특징으로 하는 박막 전도 성형시트.
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