KR20160108089A - 전도성 마스터 배치 및 그 제조방법과 이를 이용한 전도성 필름 제조방법 - Google Patents

전도성 마스터 배치 및 그 제조방법과 이를 이용한 전도성 필름 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20160108089A
KR20160108089A KR1020150046380A KR20150046380A KR20160108089A KR 20160108089 A KR20160108089 A KR 20160108089A KR 1020150046380 A KR1020150046380 A KR 1020150046380A KR 20150046380 A KR20150046380 A KR 20150046380A KR 20160108089 A KR20160108089 A KR 20160108089A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
conductive
carbon nanotubes
mixing
silicone polymer
film
Prior art date
Application number
KR1020150046380A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101790707B1 (ko
Inventor
김영주
설동훈
최정환
송영배
Original Assignee
주식회사 주영하이텍
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 주영하이텍 filed Critical 주식회사 주영하이텍
Publication of KR20160108089A publication Critical patent/KR20160108089A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101790707B1 publication Critical patent/KR101790707B1/ko

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • H01B1/04—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of carbon-silicon compounds, carbon or silicon
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables
    • H01B13/0023—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables for welding together plastic insulated wires side-by-side

Abstract

본 발명은 탄소나노튜브가 혼합된 전도성 마스터 배치 및 그 제조방법과 이를 이용한 전도성 필름 제조방법에 관한 것으로서, 특히 본 발명의 일 실시형태에 따른 전도성 필름 제조방법은 탄소나노튜브가 포함된 마스터 배치를 준비하는 단계와; 필름 제조용 합성수지 모재를 준비하는 단계와, 상기 합성수지 모재에 상기 마스터 배치를 혼합하는 단계와, 상기 마스터 배치가 혼합된 합성수지 모재를 압출성형하여 필름을 제작하는 단계를 포함한다.

Description

전도성 마스터 배치 및 그 제조방법과 이를 이용한 전도성 필름 제조방법{CONDUCTIVE MASTER BATCH AND METHOD FOR MANUFACTURING THEREOF AND METHOD FOR MANUFACTURING CONDUCTIVE FILM USING THE SAME}
본 발명은 표면저항값이 작고 분산성이 향상된 전도성 마스터 배치 및 그 제조방법과 이를 이용한 전도성 필름 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 투명 전도성 필름은 플라스마 디스플레이 패널(PDP), 액정 디스플레이(LCD) 소자, 발광다이오드소자(LED), 유기전자발광소자(OLEL), 터치패널 또는 태양전지 등에 사용된다.
이러한 투명 전도성 필름을 제조하는 가장 일반적인 방법은 전도성을 갖는 다양한 재료를 분산액과 혼합한 다음 투명한 필름의 표면에 도포하는 방법이다.
한편, 근래에 전도성을 갖는 재료로 각광을 받고 있는 재료는 탄소나노튜브(carbon nanotube, CNT)이다. 탄소나노튜브는 흑연면(graphite sheet)이 나노 크기의 직경으로 둥글게 말려 관 모양을 이루고 있으며 관의 지름이 수~ 수십 나노미터 수준으로 극히 작은 영역의 물질이다. 탄소나노튜브는 우수한 기계적 특성, 전기 전도도 및 열전도도, 뛰어난 전계 방출 특성, 고효율의 수소 저장매체 특성 등을 지니는 신소재로 알려져 있다.
하지만, 아직까지 탄소나노튜브의 시장성을 보면 모든 초점이 액산 분산액 제조와 필름 코팅 방식으로 국한되어 발전하고 있다.
일반적인 탄소나노튜브를 비전도성 모재에 도포하는 방식에 대해서는 "탄소 나노튜브와 바인더를 함유하는 투명전도성 필름의제조방법 및 이에 의해 제조된 투명전도성 필름(등록특허 10-0869163)", "연속식 탄소나노튜브 코팅 필름 제조 장치 및 이의 탄소나노튜브 코팅 필름 제조 방법(공개특허 10-2012-0050566)" 등에서 구체적으로 공지되어 있다.
예를 들어 전도성 필름을 제조하는 경우 유기용제인 휘발성 유기화합물인 (VOC)에 탄소나노튜브를 분산시켜 코팅액을 제조한 다음 1차적으로 생산된 필름 표면에 다시 2차 공정으로 상기 코팅액을 단독으로 코팅하거나 바인더와 함께 코팅하여야 하기 때문에 공정의 복잡함은 물론 비용이 많이 소요되고, 필름의 사용에 따라 코팅막이 필름의 모재에서 손쉽게 박리 되는 단점이 있었다.
특히, 탄소나노튜브는 용액에 쉽게 응집되고 분산이 잘되지 않으며, 순수용액에 하나의 성분이 추가되면 전도성이 떨어지고 탄소나노튜브 안정화가 쉽게 깨져서 고루 섞인 용액이 되지 않고 쉽게 뭉쳐져 버리는 단점도 있다.
따라서 최근에는 취급이 어려운 탄소나노튜브를 손쉽게 취입할 수 있으면서 전도성 필름을 제조하는 공정을 단순화할 수 있는 기술이 요구되는 시점이다.
이에 본 발명자는 탄소나노튜브를 플라스틱 가공에 사용되는 마스터 배치로 가공하여 모든 플라스틱 필름성형에 첨가형태로 작업할 수 있다면 탄소나노튜브의 코팅기술을 완전히 탈피하여 새로운 방식의 탄소나노튜브 활용기술을 도출할 수 있음을 확인하고 본 기술을 제안하였다.
한국등록특허 10-0869163 (2008. 11. 11) 한국공개특허 10-2012-0050566 (2012. 05. 21)
본 발명의 목적은 탄소나노튜브의 분산성이 보완되고 표면저항 값의 조절이 가능한 탄소나노튜브와 전도성 실리콘폴리머를 포함하는 전도성 마스터 배치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 탄소나노튜브와 톨루엔을 혼합하는 단계, 상기 탄소나노튜브와 톨루엔이 혼합된 혼합물과 전도성 실리콘폴리머를 혼합하는 단계 및 압출기를 이용하여 탄소나노튜브와 전도성 실리콘폴리머가 혼합된 혼합물을 펠렛 형태로 가공하는 단계를 포함하는 전도성 마스터 배치 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 전도성 마스터 배치는 탄소나노튜브와 전도성 실리콘폴리머를 포함한다.
상기 전도성 실리콘폴리머는 탄소재, 금속, 금속산화물 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 전도성 충전제를 포함하는 것일 수 있다.
이때 상기 탄소나노튜브와 상기 전도성 실리콘 폴리머의 중량비는 4:6 내지 7:3인 것이 바람직하다.
그리고, 전도성 실리콘폴리머는 투명하면서 1000 내지 80만g/mol의 범위에 속하는 중량평균분자량을 갖는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 일 실시형태에 탄소나노튜브와 전도성 실리콘폴리머를 혼합하는 단계; 및 압출기를 이용하여 탄소나노튜브와 전도성 실리콘폴리머가 혼합된 혼합물을 펠렛 형태로 가공하는 단계를 포함한다.
상기 혼합 단계에서, 탄소나노튜브와 상기 전도성 실리콘폴리머의 중량비는 4:6 내지 7:3인 것이 바람직하다.
그리고, 전도성 실리콘폴리머는 중량평균분자량이 1000 내지 80만g/mol의 범위에 속하는 것이 바람직하다.
혼합하는 단계는 탄소나노튜브를 중량평균분자량이 1000 내지 10만g/mol의 범위에 속하는 실리콘 부재와 혼합하는 단계 및 상기 탄소나노튜브와 실리콘 부재가 혼합된 혼합물과 전도성 실리콘폴리머를 혼합하는 단계를 포함하며, 전도성 실리콘폴리머는 중량평균분자량이 10만 내지 80만g/mol 범위에 속하는 것이 바람직하다.
또는 혼합하는 단계는 탄소나노튜브와 톨루엔을 혼합하는 단계 및 탄소나노튜브와 톨루엔이 혼합된 혼합물과 전도성 실리콘폴리머를 혼합하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 탄소나노튜브와 톨루엔을 혼합하는 단계는 상기 탄소나노튜브 80 내지 95wt% 및 상기 톨루엔 5 내지 20wt%를 혼합하여 제조하는 것일 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시형태에 따른 전도성 필름 제조방법은 상기 마스터 배치 제조방법에 따른 마스터 배치를 준비하는 단계와; 필름 제조용 합성수지 모재를 준비하는 단계와; 상기 합성수지 모재와 상기 전도성 마스터 배치를 혼합하는 단계와; 상기 전도성 마스터 배치가 혼합된 합성수지 모재를 압출 성형하여 필름을 제작하는 단계를 포함한다.
그리고, 합성수지 모재는 LDPE(Low Density Polyethylene), PET(Polyethylene terephthalate), PVC(Polyvinyl chloride) 및 TPU(Thermoplastic Polyurethane) 중 1종 또는 2종 이상인 것이 바람직하다.
또한, 합성수지 모재에 마스터 배치를 혼합하는 단계에서, 마스터 배치는 1 내지 20wt% 혼합되고, 합성수지 모재는 80 내지 99wt% 혼합되는 것이 바람직하다.
본 발명의 실시예에 따르면, 전도성이 우수한 탄소나노튜브를 전도성 실리콘폴리머에 함침시켜 펠렛 형태의 마스터 배치를 제작하고, 이러한 마스터 배치를 이용하여 직접 전도성 필름을 압출하여 생산함에 따라 종래에 전도성 필름의 생산시 필름의 표면에 다양한 분산액에 혼입된 전도성 소재를 코팅하는 방식을 벗어난 새로운 방식으로 전도성 필름을 제조할 수 있다.
또한 상기 전도성 마스터 배치에 톨루엔을 일정비율 첨가하여 분산을 안정화 시킬 수 있고, 원하는 두께의 필름을 제조할 수 있다.
이에 따라 전도성 필름의 생산 공정, 제조단가 및 생산효율을 개선하는 효과를 기대할 수 있다. 또한, 종래와 같이 필름과 그 표면에 코팅된 전도성 소재가 박리되는 현상을 방지할 수 있다.
그리고, 전도성 필름의 제작시 탄소나노튜브를 필름에 직접 함침시킬 수 있고, 이는 탄소나노튜브를 필름의 표면에 코팅시킨 제품과 비교하여 보다 많은 탄소나노튜브를 포함함으로써 동일하거나 더 낮은 표면저항값을 얻을 수 있는 효과가 있다.
또한, 인체에 무해하고 친환경적인 소재인 고분자 고분자를 이용하여 탄소나노튜브를 손쉽게 취급할 수 있는 효과가 있다.
이하, 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.
먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 전도성 마스터 배치는 전도성 실리콘폴리머에 탄소나노튜브를 혼합하여 형성된다.
실리콘폴리머의 주사슬인 폴리실록산은 본질적으로 양호한 절연성을 나타내며 또 주요 충전제인 실리카 역시 절연물이기 때문에 실리콘폴리머는 절연재로서의 용도가 대부분이다. 그러나 우수한 특성과 가공성을 가진 이 재료에 도전성을 부여하여 그 용도를 개선할 수 있다. 상기 실리콘폴리머의 도전화의 수단으로는 전도성 충전제를 사용하는 방법이 있다. 상기 전도성 충전제로는 흑연, 카본블랙 등과 같은 탄소재, 은, 니켈 등과 같은 금속, 실리카, 알루미나 등과 같은 금속산화물을 사용할 수 있다. 상기 전도성 실리콘폴리머는 용도에 따라 1성분형, 2성분형, 축합형, 부가형 등 각종 형태가 있으며, 도전 특성도 고려하여 겸해서 선택 사용될 수 있다. 상기 전도성 실리콘폴리머의 최적 저항율은(1/10)3내지103Ω·m의 범위일 수 있다.
전도성 실리콘폴리머는 중량평균분자량이 1000 이상 80만g/mol 이하인 고분자 고분자로서, 중량평균분자량이 클수록 점도가 높아지는 물성을 갖는다. 이러한 전도성 실리콘폴리머는 종래의 분산액에 비하여 친환경적인 소재면서 인체에 무해하고, 비교적 취급하기 힘든 탄소나노튜브를 손쉽게 취급할 수 있는 효과를 기대할 수 있다.
한편, 상기 탄소나노튜브(carbon nanotube, CNT)는 전도성 실리콘폴리머에 혼합되어 필름 제조시 필름에 함침됨에 따라 필름에 전도성을 부여하는 소재로서, 탄소 6개로 이루어진 육각형들이 서로 연결되어 관 모양을 이루고 있는 신소재로서, 관의 지름이 수~수십 나노미터에 불과하다. 특히 전기 전도도가 구리와 비슷할 정도로 우수한 특성을 갖는다.
이러한 전도성 실리콘폴리머와 탄소나노튜브를 혼합하여 필름 제조용 마스터 배치를 제조하는데, 이때 전도성 실리콘폴리머와 탄소나노튜브의 중량비는 4:6 내지 7:3일 수 있다. 특히 표면저항값을 낮춰 분산성을 높이기 위하여서는 전도성 실리콘폴리머와 탄소나노튜브의 혼합 비율은 탄소나노튜브를 기준으로 5:5 중량비 초과7:3 중량비 미만의 비율을 유지하는 것이 가장 바람직하다.
전도성 실리콘폴리머에 혼합되는 탄소나노튜브의 혼합량은 많을수록 전도성이 향상되는 것을 기대할 수 있지만, 상기와 같이 탄소나노튜브의 혼합량을 한정하는 이유는 전도성 실리콘폴리머와 탄소나노튜브의 혼합시 별도로 열을 가하지 않고도 혼합시 자체 마찰열에 의해 온도가 상승하면서 탄소나노튜브가 전도성 실리콘폴리머에 충분히 균일하게 혼합될 수 있도록 하기 위함이다.
본 발명은 탄소나노튜브와 전도성 액상 실리콘폴리머를 혼합하는 단계 및 압출기를 이용하여 상기 탄소나노튜브와 상기 전도성 액상 실리콘폴리머가 혼합된 혼합물을 펠렛 형태로 가공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전도성 마스터 배치 제조방법을 제공한다.
상기 혼합 단계에서, 탄소나노튜브와 상기 전도성 실리콘폴리머의 중량비는 4:6 내지 7:3인 것이 바람직하고, 상기 전도성 실리콘폴리머는 중량평균분자량이 1000 내지 80만g/mol의 범위에 속하는 것을 특징으로 한다.
탄소나노튜브와 전도성 실리콘폴리머를 혼합하기 전에, 탄소나노튜브는 중량평균분자량이 1000 내지 10만g/mol의 범위에 속하는 실리콘 부재와 먼저 혼합할 수 있다. 실리콘 부재는 중량평균분자량을 제외하고 앞서 설명한 전도성 실리콘폴리머와 동일한 특징을 갖는다. 그리고 나서 이들의 혼합물과 전도성 실리콘폴리머를 혼합한다. 이 때 전도성 실리콘폴리머의 중량평균분자량은 10만 내지 80만g/mol의 범위에 속하는 중량평균분자량을 갖는다.
이와 같이 중량평균분자량에 따라 고분자 소재를 구분하여 탄소나노튜브와 단계적으로 혼합하는 이유는 중량평균분자량이 상대적으로 낮은 실리콘 부재의 점도가 더 낮기 때문에 탄소나노튜브와의 혼합이 보다 용이하기 때문이다. 탄소나노튜브는 중량평균분자량이 낮은 실리콘 부재 내에서 보다 분산이 원활하게 일어난다. 점도가 낮아 유동성이 더 큰 실리콘 부재와 탄소나노튜브를 충분히 교반한 다음, 이들을 혼합물을 점도가 높은 전도성 실리콘폴리머와 교반하는 경우, 전도성 실리콘폴리머와 탄소나노튜브가 보다 균일하게 혼합될 수 있다.
또는 액상화가 가능한 폴리머와 탄소나노튜브를 먼저 혼합한 후, 이들의 혼합물과 전도성 실리콘폴리머를 혼합할 수 있다. 이 때 사용되는 폴리머는 고분자 소재보다 탄소나노튜브가 보다 잘 분산되는 폴리머 중에서 선택될 수 있다. 예를 들어, 이러한 폴리머로서, 일정 점도를 갖는 폴리에스테르 폴리올 또는 폴리에틸렌이 사용될 수 있다. 폴리올은 수지를 제조하기 전의 올리고머 상태로서, 사용하는 용도에 알맞게 개시제 및 제품의 중량평균분자량을 변화시켜 사용한다.
상기 마스터 배치의 제조방법 중에서, 탄소나노튜브와 전도성 실리콘폴리머를 혼합할 때, 탄소나노튜브와 톨루엔을 먼저 혼합한 후, 탄소나노튜브와 톨루엔이 혼합된 혼합물과 전도성 실리콘폴리머를 혼합할 수도 있다. 톨루엔은 혼합된 탄소나노튜브가 점도가 높은 고분자량의 전도성 실리콘폴리머에도 용이하게 혼합되도록 한다. 이 때 톨루엔은 전도성 실리콘폴리머와 탄소나노튜브를 혼합하는 과정에서 발생하는 열에 의해 휘발된다. 상기 톨루엔을 일정비율 첨가함으로써 뭉쳐있던 CNT의 분산이 안정화되기 때문에 원하는 두께로 필름 생산이 가능하다.
상기 탄소나노튜브와 톨루엔을 혼합하는 단계는 탄소나노튜브 80 내지 95wt% 및 상기 톨루엔 5 내지 20wt%를 혼합하여 제조하는 것일 수 있다.
상기 톨루엔이 5wt% 미만으로 혼합되면 상기 탄소나노튜브가 골고루 분산되지 않고 뭉칠 수 있고, 20wt% 초과하면 분산 불안정화 문제가 발생할 수 있다.
상기 톨루엔 10 내지 15wt%가 분산 안정화 면에서 가장 바람직하다.
또한 마스터 배치의 전도성을 향상시키기 위해 전도성 물질을 추가로 투입하여 혼합할 수 있다. 전도성 물질은 예를 들어 은 나노 물질, 마그네슘 등과 같은 다양한 전도성 물질을 중에서 선택될 수 있다. 전도성 물질은 파우더 형태로 하여 마스터 배치에 혼합할 수 있다.
이렇게 혼합된 탄소나노튜브와 전도성 실리콘폴리머의 혼합물은 압출기를 이용하여 펠렛 형태로 가공하게 된다. 이때 펠렛의 크기는 특정 사이즈에 한정되지 않고 필름 제조용 압출기에 대응하여 다양한 사이즈로 제작될 수 있을 것이다.
한편, 상기와 같이 제조되는 마스터 배치를 이용하여 전도성 필름을 제조하는 방법에 대하여 설명한다.
먼저, 전술된 바와 같이 탄소나노튜브가 포함된 마스터 배치를 준비한다.
또한, 필름 제조용 합성수지 모재를 준비한다. 이때 상기 합성수지 모재도 펠렛의 형태로 준비되는 것이 바람직하다.
상기 합성수지 모재는 필름을 제조할 수 있는 다양한 종류의 합성수지가 사용될 수 있을 것이다. 예를 들어 합성수지 모재로는 필름을 제조하는 대표적인 합성수지인 LDPE(Low Density Polyethylene), PET(Polyethylene terephthalate), PVC(Polyvinyl chloride) 및 TPU(Thermoplastic Polyurethane) 중 1종 또는 2종 이상이 사용될 수 있다.
그래서 상기 합성수지 모재에 상기 마스터 배치를 혼합한 다음 마스터 배치가 혼합된 합성수지 모재를 압출 성형하여 필름을 제작한다. 압출할 때 펠렛 형태의 마스터 배치가 깨지면서 펠렛에 포함되어 있던 탄소나노튜브가 합성수지 모재에 골고루 퍼질 수 있다.
상기 합성수지 모재에 상기 마스터 배치를 혼합하는 단계에서, 상기 마스터 배치는 1 내지 20wt% 혼합되고, 상기 합성수지 모재는 80 내지 99wt% 혼합되는 것이 바람직하다.
상기 마스터 배치가 1wt% 미만으로 포함되면 전도성이 저하되고, 20wt% 초과하면 전도성의 우수성에는 차이가 없으나 생산 단가가 증가하게 된다.
본 발명에 따른 마스터 배치로부터 제조된 필름은 전자보호필름 또는 정전기 보호필름으로 사용될 수 있다.
[ 실시예 ]
이하 실시예를 사용하여 본 발명을 설명한다.
먼저, 플라스틱 마스터 배치를 가공할 수 있는 리더기에 전도성 실리콘폴리머 6Kg을 투여한 후, 상기 리더기에 탄소나노튜브 4Kg를 함께 투여한다.
그리고, 리더기에서 별도로 가열을 하지 않으면서 상온상태에서 약 40분 정도 믹싱한다. 이때 리더기에서 별도를 열을 상승시키지 않더라도 전도성 실리콘폴리머와 탄소나노튜브의 자체 마찰열이 발생하면서 온도가 상승되고, 이때 발생되는 열에 의해 전도성 실리콘폴리머와 탄소나노튜브가 균일하게 혼합되도록 도와준다.
이렇게 전도성 실리콘폴리머와 탄소나노튜브가 혼합된 상태의 혼합물을 마스터 배치 가공용 압출기에 투여하여 마스터 배치를 제작한다.
그리고, 제작된 마스터 배치는 필름을 제조하는 2차 가공을 위하여 싱글 레이어 압출기 또는 2 레이어 이상의 압출기를 이용하여 필름을 제조한다.
예를 들어 싱글 레이어 압출기를 이용하는 경우 호퍼에 합성수지 모재와 마스터 배치를 함께 투여하여 필름을 제조한다. 하지만, 이러한 경우 가격이 고가인 탄소나노튜브가 많이 함침됨에 따라 필름의 제조단가를 상승시키는 요인으로 제공할 수 있다.
그래서 싱글 레이어 압출기보다는 2 레이어 압출기를 사용하는 것이 경제적이다.
예를 들어 2 레이어 압출기를 이용하는 경우 제 1 레이어 호퍼에는 합성수지 모재만을 투여하고, 제 2 레이어 호퍼에는 마스터 배치와 합성수지 모재를 함께 투여하고 필름을 제조한다. 이때 상기 마스터 배치는 1 내지 20wt% 혼합되고, 상기 합성수지 모재는 80 내지 99wt% 혼합되는 것이 바람직하다.
상기와 같은 방식으로 제조되는 마스터 배치의 활용성을 알아보기 위하여 다양한 종류의 합성수지 모재에 상기 마스터 배치의 혼합량을 변경하면서 혼합하여 필름을 제조하고 그 필름의 전도성을 측정하는 실험을 실시하였다.
[실험 1]
먼저, 전도성 실리콘폴리머와 탄소나노튜브의 혼합비를 4:6 중량비로 하여 제조된 마스터 배치를 준비한 다음, 2 레이어 압출기의 제 1 레이어 호퍼에는 LDPE를 10000g 투여하고, 제 2 레이어 호퍼에는 LDPE를 9750g, 9250g, 8750g, 8250g, 7500g, 6250g, 5000g 순으로 변경하고, 마스터 배치는 상기 LDPE의 혼합량 변경에 대응하여 250g, 750g, 1250g, 1750g, 2500g, 3750g, 5000g 순으로 변경하여 교반한 다음 투여한 후 필름으로 가공한다.
이렇게 만들어진 필름의 두께는 총 40㎛이며, 탄소나노튜브가 함유된 부분의 두께는 15㎛, LDPE만 존재하는 부분의 두께는 25㎛로 제작하였다.
[실험 2]
먼저, 전도성 실리콘폴리머와 탄소나노튜브의 혼합비를 5:5중량비로 하여 제조된 마스터 배치를 준비한 다음, 2 레이어 압출기의 제 1 레이어 호퍼에는 LDPE를 10000g 투여하고, 제 2 레이어 호퍼에는 LDPE를 9750g, 9250g, 8750g, 8250g, 7500g, 6250g, 5000g 순으로 변경하고, 마스터 배치는 상기 LDPE의 혼합량 변경에 대응하여 250g, 750g, 1250g, 1750g, 2500g, 3750g, 5000g 순으로 변경하여 교반한 다음 투여한 후 필름으로 가공한다.
이렇게 만들어진 필름의 두께는 총 40㎛이며, 탄소나노튜브가 함유된 부분의 두께는 15㎛, LDPE만 존재하는 부분의 두께는 25㎛로 제작하였다.
[실험 3]
먼저, 전도성 실리콘폴리머와 탄소나노튜브의 혼합비를 6:4 중량비로 하여 제조된 마스터 배치를 준비한 다음, 2 레이어 압출기의 제 1 레이어 호퍼에는 LDPE를 10000g 투여하고, 제 2 레이어 호퍼에는 LDPE를 9750g, 9250g, 8750g, 8250g, 7500g, 6250g, 5000g 순으로 변경하고, 마스터 배치는 상기 LDPE의 혼합량 변경에 대응하여 250g, 750g, 1250g, 1750g, 2500g, 3750g, 5000g 순으로 변경하여 교반한 다음 투여한 후 필름으로 가공한다.
이렇게 만들어진 필름의 두께는 총 40㎛이며, 탄소나노튜브가 함유된 부분의 두께는 15㎛, LDPE만 존재하는 부분의 두께는 25㎛로 제작하였다.
[실험 4]
먼저, 전도성 실리콘폴리머와 탄소나노튜브의 혼합비를 7:3중량비로 하여 제조된 마스터 배치를 준비한 다음, 2 레이어 압출기의 제 1 레이어 호퍼에는 LDPE를 10000g 투여하고, 제 2 레이어 호퍼에는 LDPE를 9750g, 9250g, 8750g, 8250g, 7500g, 6250g, 5000g 순으로 변경하고, 마스터 배치는 상기 LDPE의 혼합량 변경에 대응하여 250g, 750g, 1250g, 1750g, 2500g, 3750g, 5000g 순으로 변경하여 교반한 다음 투여한 후 필름으로 가공한다.
이렇게 만들어진 필름의 두께는 총 40㎛이며, 탄소나노튜브가 함유된 부분의 두께는 15㎛, LDPE만 존재하는 부분의 두께는 25㎛로 제작하였다.
상기 실험 1 내지 실험 4에 의해 제작된 필름의 표면 전도성을 알아보기 위하여 필름 샘플당 표면의 4포인트에 대하여 표면저항을 측정하고 그 평균을 하기의 표 1 내지 표 4에 나타내었다.
구분 실리콘폴리머 투여량(g) CNT 투여량(g) CNT 함량(wt%) 표면저항 측정값(Ω/sq)
1-1 167 250 1.5 1010.9
1-2 500 750 4.5 1010.1
1-3 833 1,250 7.5 109.7
1-4 1,167 1,750 10.5 109.1
1-5 1,667 2,500 15 108.1
1-6 2,500 3,750 22.5 107.3
1-7 3,333 5,000 30 104.8
구분 실리콘폴리머 투여량(g) CNT 투여량(g) CNT 함량(wt%) 표면저항 측정값(Ω/sq)
2-1 250 250 1.2 1010.8
2-2 750 750 3.6 109.8
2-3 1,250 1,250 6 109.2
2-4 1,750 1,750 8.4 108.3
2-5 2,500 2,500 12 106.4
2-6 3,750 3,750 18 105.2
2-7 5,000 5,000 24 103.3
구분 실리콘폴리머 투여량(g) CNT 투여량(g) CNT 함량(wt%) 표면저항 측정값(Ω/sq)
3-1 375 250 1 109.6
3-2 1,125 750 3 108.7
3-3 1,875 1,250 5 107.8
3-4 2,625 1,750 7 106.3
3-5 3,750 2,500 10 105.6
3-6 5,625 3,750 15 102.7
3-7 7,500 5,000 20 101.5
구분 실리콘폴리머 투여량(g) CNT 투여량(g) CNT 함량(wt%) 표면저항 측정값(Ω/sq)
4-1 583 250 0.7 101.4
4-2 1,750 750 2.1 109.5
4-3 2,917 1,250 3.5 108.4
4-4 4,083 1,750 4.9 106.9
4-5 5,833 2,500 7 105.8
4-6 8,750 3,750 10.5 103.1
4-7 11,667 5,000 14 102.2
상기 표 1 내지 표 4의 결과에서 알 수 있듯이, 탄소나노튜브의 함량이 증가할수록 표면저항 측정값이 비례하여 줄어드는 것을 확인할 수 있었고, 특히 표3에서 알 수 있듯이, 전도성 실리콘폴리머와 탄소나노튜브의 배합 비율이 6:4일 때 표면저항 측정값이 가장 작은 것을 알 수 있었다. 이는 탄소나노튜브의 합성수지 모재에 균일하게 함침되어 탄소나노튜브의 전도성이 온전하게 발휘되고 있음을 입증하는 것이다.
또한, 전도성 실리콘폴리머를 이용한 탄소나노튜브가 혼합된 마스터 배치는 필름 제조에 사용되는 합성수지 모재의 첨가제로 사용할 수 있을 뿐만 아니라 탄소나노튜브에 의한 전도성까지 온전하게 발휘할 수 있는 효과를 기대할 수 있음을 확인하였다.
본 발명은 전술된 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 후술되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술되는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변형 및 수정할 수 있다.

Claims (14)

  1. 탄소나노튜브와 전도성 실리콘폴리머를 포함하는 전도성 마스터 배치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 전도성 실리콘폴리머는 탄소재, 금속, 금속산화물 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 전도성 충전제를 포함하는 것을 특징으로 하는 전도성 마스터 배치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 탄소나노튜브와 상기 전도성 실리콘 폴리머의 중량비는 4:6 내지 7:3인 것을 특징으로 하는 전도성 마스터 배치.
  4. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전도성 실리콘폴리머는 투명하면서 1000 내지 80만g/mol의 범위에 속하는 중량평균분자량을 갖는 것을 특징으로 하는 전도성 마스터 배치.
  5. 탄소나노튜브와 전도성 액상 실리콘폴리머를 혼합하는 단계; 및
    압출기를 이용하여 상기 탄소나노튜브와 상기 전도성 액상 실리콘폴리머가 혼합된 혼합물을 펠렛 형태로 가공하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전도성 마스터 배치 제조방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 혼합 단계에서, 탄소나노튜브와 상기 전도성 실리콘폴리머의 중량비는 4:6 내지 7:3인 것을 특징으로 하는 전도성 마스터 배치 제조방법.
  7. 청구항 5 또는 청구항 6에 있어서,
    상기 전도성 실리콘폴리머는 중량평균분자량이 1000 내지 80만g/mol의 범위에 속하는 것을 특징으로 하는 전도성 마스터 배치 제조방법.
  8. 청구항 5에 있어서,
    상기 혼합하는 단계는
    상기 탄소나노튜브를 중량평균분자량이 1000 내지 10만g/mol의 범위에 속하는 실리콘 부재 또는 폴리머와 혼합하는 단계; 및
    상기 탄소나노튜브와 실리콘 부재가 혼합된 혼합물과 상기 전도성 실리콘폴리머를 혼합하는 단계;
    를 포함하며,
    상기 전도성 실리콘폴리머는 중량평균분자량이 10만 내지 80만g/mol 범위에 속하는 것을 특징으로 하는 전도성 마스터 배치 제조방법.
  9. 청구항 5에 있어서,
    상기 혼합하는 단계는
    상기 탄소나노튜브와 톨루엔을 혼합하는 단계; 및
    상기 탄소나노튜브와 상기 톨루엔이 혼합된 혼합물과 상기 전도성 액상 실리콘폴리머를 혼합하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전도성 마스터 배치 제조방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 탄소나노튜브와 톨루엔을 혼합하는 단계는 상기 탄소나노튜브 80 내지 95wt% 및 상기 톨루엔 5 내지 20wt를 혼합하여 제조하는 것을 특징으로 하는 전도성 마스터 배치 제조방법.
  11. 청구항 5에 따라 전도성 마스터 배치를 제조하는 단계;
    필름 제조용 합성수지 모재를 준비하는 단계;
    상기 합성수지 모재와 상기 전도성 마스터 배치를 혼합하는 단계; 그리고
    상기 전도성 마스터 배치가 혼합된 합성수지 모재를 압출 성형하여 필름을 제작하는 단계
    를 포함하는 전도성 필름 제조방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 합성수지 모재는 LDPE(Low Density Polyethylene), PET(Polyethylene terephthalate), PVC(Polyvinyl chloride) 및 TPU(Thermoplastic Polyurethane) 중 1종 또는 2종 이상인 것을 특징으로 하는 전도성 필름 제조방법.
  13. 청구항 11에 있어서,
    상기 합성수지 모재에 상기 마스터 배치를 혼합하는 단계에서,
    상기 마스터 배치는 1 내지 20wt% 혼합되고, 상기 합성수지 모재는 80 내지 99wt% 혼합되는 것을 특징으로 하는 전도성 필름 제조방법.
  14. 청구항 11의 전도성 필름 제조방법에 따라 제조된 전도성 필름.
KR1020150046380A 2015-03-06 2015-04-01 전도성 마스터 배치 및 그 제조방법과 이를 이용한 전도성 필름 제조방법 KR101790707B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150031884 2015-03-06
KR20150031884 2015-03-06

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160108089A true KR20160108089A (ko) 2016-09-19
KR101790707B1 KR101790707B1 (ko) 2017-11-02

Family

ID=57103009

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150046380A KR101790707B1 (ko) 2015-03-06 2015-04-01 전도성 마스터 배치 및 그 제조방법과 이를 이용한 전도성 필름 제조방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101790707B1 (ko)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190057812A (ko) * 2017-11-20 2019-05-29 한국생산기술연구원 전자섬유 온도센서 및 이를 이용하는 의류
US10920077B2 (en) 2017-12-08 2021-02-16 Lg Chem, Ltd Conductive silicone composition and silicone composite material manufactured thereby
US11084929B2 (en) 2017-12-08 2021-08-10 Lg Chem, Ltd. Silicone composite material and manufacturing method thereof
WO2021218958A1 (zh) * 2020-04-28 2021-11-04 清华大学 导电浆料、制备方法及导电薄膜制备方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100869163B1 (ko) 2007-05-18 2008-11-19 한국전기연구원 탄소나노튜브와 바인더를 함유하는 투명전도성 필름의제조방법 및 이에 의해 제조된 투명전도성 필름
US20120050566A1 (en) 2010-09-01 2012-03-01 Apple Inc. Techniques for collection of auto-focus statistics

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5016912B2 (ja) * 2006-12-25 2012-09-05 三菱レイヨン株式会社 カーボンナノチューブ含有組成物、その製造方法、並びにそれから得られる塗膜、硬化膜または複合体

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100869163B1 (ko) 2007-05-18 2008-11-19 한국전기연구원 탄소나노튜브와 바인더를 함유하는 투명전도성 필름의제조방법 및 이에 의해 제조된 투명전도성 필름
US20120050566A1 (en) 2010-09-01 2012-03-01 Apple Inc. Techniques for collection of auto-focus statistics

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190057812A (ko) * 2017-11-20 2019-05-29 한국생산기술연구원 전자섬유 온도센서 및 이를 이용하는 의류
US10920077B2 (en) 2017-12-08 2021-02-16 Lg Chem, Ltd Conductive silicone composition and silicone composite material manufactured thereby
US11084929B2 (en) 2017-12-08 2021-08-10 Lg Chem, Ltd. Silicone composite material and manufacturing method thereof
WO2021218958A1 (zh) * 2020-04-28 2021-11-04 清华大学 导电浆料、制备方法及导电薄膜制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR101790707B1 (ko) 2017-11-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101790707B1 (ko) 전도성 마스터 배치 및 그 제조방법과 이를 이용한 전도성 필름 제조방법
KR101742926B1 (ko) 향상된 전도성을 갖는 복합재 물질의 제조를 위한 마스터배치, 방법 및 제조된 복합재 물질
KR101666881B1 (ko) 내화학성이 우수하고 표면전기저항이 1ω/□ 이하인 무금속 전기전도성 cnt복합소재 제조방법, 이의 제조에 사용되는 cnt펠렛 및 이에 의해 제조된 제품
US5705555A (en) Conductive polymer compositions
EP3268415B1 (en) Process for the preparation of composite articles having enhanced electrical properties
KR101851952B1 (ko) 전기전도성 수지 조성물 및 그 제조방법
CN108084627B (zh) 基于碳纳米管及石墨烯复配体系的hips基导电母粒及其制备方法
Tang et al. Synergetic effects of carbon nanotubes and carbon fibers on electrical and self-heating properties of high-density polyethylene composites
JP2005008893A (ja) カーボンナノチューブ含有分散体
KR20170129178A (ko) 전도성이 향상된 반결정성 중합체 기재 복합 재료의 제조를 위한 마스터배치, 방법 및 이로부터 제조된 복합 재료
CN105315538A (zh) 一种再生聚乙烯与石墨烯复合导电材料及其制备方法
CN108003494A (zh) 一种环保防静电板材用石墨烯改性硬质pvc塑料及制备方法
KR20140132961A (ko) 하이브리드 필러 시스템을 이용한 열전도성 고분자 조성물, 이의 제조방법 및 이를 이용한 성형품
KR101924351B1 (ko) 개선된 물리적 특성을 갖는 얇은 벽 성형용 전도성 조성물 및 이의 용도
KR20190058198A (ko) 전도성 수지 조성물 및 그 제조방법
Ding et al. Carbon black-filled polypropylene as a positive temperature coefficient material: effect of filler treatment and heat treatment
KR101434565B1 (ko) 전도성 페이스트 조성물을 포함하는 후막형 ptc 발열체
KR101993883B1 (ko) 탄소나노튜브를 갖는 실리콘 복합소재, 탄소나노튜브를 활용한 무금속 실리콘 복합소재의 제조방법
JPH07286103A (ja) 導電性樹脂マスターバッチペレット及び導電性熱可塑性樹脂製品
KR101698911B1 (ko) 전도성 시트 제조용 고분자 복합재 조성물
KR101499030B1 (ko) 전도성 마스터 배치 및 그 제조방법과 이를 이용한 전도성 필름 제조방법
JP2005146081A (ja) フッ素樹脂組成物
CN108129794B (zh) 基于碳纳米管及石墨烯复配体系的苯乙烯聚合物基导电母粒及其制备方法
JP2005133002A (ja) フッ素樹脂組成物
KR101410472B1 (ko) 내구성 및 전도성이 우수한 인솔용 발포체 조성물 및 이의 제조방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E90F Notification of reason for final refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
N231 Notification of change of applicant