WO2018062637A1 - 전도성 필름 및 이의 제조방법 - Google Patents

전도성 필름 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

열가소성 수지, 및 전도성 물질을 포함하고, 상기 전도성 물질의 함량이 적어도 65중량% 이상인 전도성 필름 및 이의 제조방법을 제공한다.

Description

전도성 필름 및 이의 제조방법
전도성 필름 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 전도성 성질이 필요한 부품이나 제품에는 전도성 성질을 갖는 필름을 부착하여 이러한 성질을 손쉽게 부여할 수 있다. 전도성 성질이란 소위 전기 전도성으로서 열이나 전기가 소정의 물질 또는 물체를 통해 이동할 수 있는 성질을 의미할 수 있는데, 이는 예를 들어, 대전방지 성능, 방열 성능 등과 같은 다양한 성능을 부여하는데 사용될 수 있다.
통상 전도성 성질을 갖는 필름은 고분자 수지 및 전도성 물질을 압출기에 투입하여 압출함으로써 필름으로 성형하고 있다.
다만, 이와 같이 압출기를 사용하여 필름 등의 제품을 성형하는 경우 전도성 물질의 함량이 높아지면, 압출 가공시 이를 포함하는 용융 고분자 수지의 점도도 높아지게 되어 이의 토출부에 높은 압력이 형성되면서 압출이 어려울 뿐만 아니라, 점탄성도가 증가하여 원하는 형태로 가공이 원활히 이루어지지 않거나, 불량률이 증가하는 문제가 있다.
본 발명의 일 구현예에서, 우수하면서도 균일한 전기전도성을 구현함과 동시에 재성형이 가능한 전도성 필름을 제공한다.
본 발명의 다른 구현예에서, 우수하면서도 균일한 전기전도성을 구현함과 동시에 재성형이 가능한 전도성 필름의 제조방법을 제공한다.
그러나, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 구현예에서, 열가소성 수지, 및 전도성 물질을 포함하고, 상기 전도성 물질의 함량이 적어도 65중량% 이상인 전도성 필름을 제공한다.
상기 전도성 필름이 열가소성 수지를 사용하여 재성형이 가능하고, 이와 동시에 본 발명의 다른 구현예서 서술하는 바와 같이, 이를 분말 형태로 포함하는 혼합물을 프레스 금형에 의해 성형하여 제조됨으로써 전도성 물질을 더욱 고함량으로 포함할 수 있으면서도 뭉치거나 응집될 우려가 적어 이의 분산성 또한 우수한 수준으로 구현할 수 있는 이점이 있다.
그 결과, 상기 전기전도성 필름은 우수하면서도 균일한 전기전도성을 구현할 수 있고, 또한, 재성형이 가능하면서도 제조 과정에서 유기 용제를 사용하지 않으므로 우수한 친환경성 및 안전성을 도모할 수 있다.
상기 전도성 필름은 평균 전기전도도가 약 0.1Ⅹ10S/cm 내지 약 5Ⅹ102S/cm일 수 있다.
상기 범위 내의 높은 평균 전기전도도를 가짐으로써 예를 들어, 대전 방지 필름이나 방열 필름 등으로 적용되는 경우 이의 성능을 더욱 우수한 수준으로 구현할 수 있다.
일 구현예에서, 상기 전도성 필름에 대한 전기전도도의 상대표준편차(RSD)가 예를 들어, 약 15% 이하일 수 있고, 구체적으로는 약 0% 내지 약 10%일 수 있다.
상기 상대표준편차가 전술된 바와 같이, 상기 작은 범위로 계산됨으로써 상기 전도성 필름은 이의 일면 상에서 전체적으로 더욱 균일한 수준의 전기전도도를 구현할 수 있는 이점이 있다.
본 발명의 다른 구현예에서, 열가소성 수지 분말을 준비하는 단계(S1); 상기 열가소성 수지 분말 및 고상의 전도성 물질을 혼합하여, 상기 전도성 물질을 적어도 65 중량% 이상으로 포함하는 혼합물을 준비하는 단계(S2); 및 상기 혼합물에 대하여 열 및 압력을 적용하여 전도성 필름으로 제조하는 단계(S4);를 포함하는 전도성 필름의 제조방법을 제공한다.
상기 제조방법에서, 분말 형태의 열가소성 수지와 전도성 물질을 혼합한 혼합물을 이용하여 전도성 필름을 제작함으로써 상기 전도성 필름은 재성형이 가능함과 동시에, 후술하는 바와 같이 압출기를 사용하지 않고서 열 및 압력을 적용하여 전도성 필름을 제조할 수 있으므로 상기 전도성 물질을 높은 함량으로 포함할 수 있는 이점이 있다.
상기 열가소성 수지 분말을 형성하는 각각의 열가소성 수지 입자는 평균 직경이 예를 들어, 약 1㎛ 내지 약 500㎛일 수 있고, 구체적으로는 약 10㎛ 내지 약 50㎛일 수 있다.
상기 범위 내의 작은 직경을 가짐으로써 상기 전도성 물질과 더욱 균일하게 혼합되어 우수한 분산성을 구현할 수 있다.
상기 전기전도성 필름 및 이의 제조방법은 우수하면서도 균일한 전기전도성을 구현함과 동시에 재성형이 가능할 수 있다.
도 1은 본 발명의 다른 구현예에 따른 전기전도성 필름의 제조방법의 개략적인 공정흐름도이다.
본 명세서에서, 소정의 구현예 또는/및 이에 포함된 소정의 구성 요소가 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미할 수 있다.
본 명세서에서, 이하에서 기재의 상부 (또는 하부) 또는 기재의 상 (또는 하)에 임의의 구성이 형성되거나 위치한다는 것은, 임의의 구성이 상기 기재의 상면 (또는 하면)에 접하여 형성되거나 위치하는 것을 의미할 뿐만 아니라, 상기 기재와 기재 상에 (또는 하에) 형성된 임의의 구성 사이에 다른 구성을 포함하지 않는 것으로 한정하는 것은 아니다.
본 명세서에서 사용되는 정도의 용어 "~(하는) 단계" 또는 "~의 단계"는 "~를 위한 단계"를 의미하지 않는다.
본 명세서에서 사용되는 정도의 용어로서 "약", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용 오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본 발명의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용될 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 구현예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 다만, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있는 것으로, 하기에 기재된 구현예들은 본 발명을 구체적으로 예시하거나 설명하기 위한 것에 불과하고, 여기에서 설명하는 구현예에 한정되지 않는다.
본 발명의 일 구현예에서, 열가소성 수지, 및 전도성 물질을 포함하고, 상기 전도성 물질의 함량이 적어도 65중량% 이상인 전도성 필름을 제공한다.
통상 전도성 성질을 갖는 필름은 열가소성 수지 및 전도성 물질로부터 형성된 펠렛 형태의 원료을 압출기에 투입하여 압출함으로써 필름으로 제작하거나, 또는 열경화성 수지 및 전도성 물질을 포함하는 전도성 조성물을 열경화시켜 필름으로 제조하고 있다.
이와 같이, 압출기를 사용하여 필름을 제작하는 경우 전도성 물질의 함량이 높으면, 압출 가공시 용융된 원료가 압출기에 들러붙어 가공이 원활히 이루어지지 않거나 불량률이 증가하므로 전도성 물질을 높은 함량으로 포함할 수 없는 문제가 있고, 열경화성 수지를 사용하는 경우에는 성형이 완료된 이후에는 다시 용융될 수 없으므로 재성형이 불가능한 문제가 있다.
게다가, 전도성 조성물의 경우 유기 용제를 포함하고 있어, 환경적으로 유해한 측면을 내포하고 있다.
이에, 본 발명의 일 구현예에서는, 상기 전도성 필름이 열가소성 수지를 사용하여 재성형이 가능하고, 이와 동시에 본 발명의 다른 구현예서 서술하는 바와 같이, 이를 분말 형태로 포함하는 혼합물을 프레스 금형에 의해 성형하여 제조됨으로써 전도성 물질을 더욱 고함량으로 포함할 수 있으면서도 뭉치거나 응집될 우려가 적어 이의 분산성 또한 우수한 수준으로 구현할 수 있는 이점이 있다.
그 결과, 상기 전기전도성 필름은 우수하면서도 균일한 전기전도성을 구현함과 동시에 재성형이 가능할 수 있다.
또한, 제조 과정에서 유기 용제를 사용하지 않으므로 우수한 친환경성 및 안전성을 도모할 수 있다.
상기 전도성 필름은 열가소성 수지를 포함할 수 있다.
그에 따라, 상기 전도성 필름은 우수한 유연성을 구현할 뿐만 아니라, 소정의 경우에 따라 다시 성형하여 이용할 수 있어 비용을 크게 들이지 않고서도 다양한 용도로 재활용할 수 있다.
상기 열가소성 수지는 예를 들어, 폴리우레탄 수지, 폴리에스테르 수지, 페놀 수지, 아크릴 수지, 폴리실록산 수지, 폴리스티렌 수지, 폴리비닐 수지, 폴리에테르아미드 수지, 셀룰로오스 아세테이트 수지, 스티렌 아크릴로니트릴 수지, 폴리아크릴로니트릴 수지, 에틸렌 비닐 아세테이트 수지, 에틸렌 아크릴레이트 수지 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있고, 구체적으로는 폴리우레탄 수지를 포함할 수 있다.
상기 열가소성 수지 중 폴리우레탄 수지는 예를 들어, 디이소시아네이트계 화합물, 폴리올, 및 선택적으로 사슬연장제를 포함하는 조성물에 대하여 중합 반응을 진행시켜 만들어질 수 있다.
상기 디이소시아네이트계 화합물은 예를 들어, 1,4-부틸렌 디이소시아네이트, 1,6-헥사메틸렌 디이소시아네이트, 시클로펜틸렌 1,3-디이소시아네이트, 4,4＇-디시클로헥실메탄디이소시아네이트, 이소포론 디이소시아네이트, 시클로헥실렌 1,4-디이소시아네이트, 2,4-톨릴렌 디이소시아네이트, 2,6-톨릴렌 디이소시아네이트. 2,4-톨릴렌 디이소시아네이트와 2,6-톨릴렌 디이소시아네이트와의 이성체 혼합물, 4,4＇-메틸렌비스(페닐 디이소시아네이트), 2,2-디페닐프로판, 4,4＇-디이소시아네이트, p-페닐렌 디이소시아네이트, m-페닐렌 디이소시아네이트, 크실렌 디이소시아네이트, 1,4-나프틸렌 디이소시아네이트, 및 이들의 조합을 포함하는 군에서 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 아니한다.
상기 폴리올은 예를 들어, 폴리올은 1,2-에탄디올, 1,2-프로판디올, 1,3-프로판디올, 1,4-부탄디올, 1,5-펜탄디올, 1,6-헥산디올, 1,4-시클로헥산디올, 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 글리세롤, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 아니한다.
상기 사슬 연장제는 특별한 제한 없이, 이 기술분야에서 공지된 종류를 사용할 수 있다.
상기 열가소성 수지는 예를 들어, 약 35 중량% 미만으로 포함될 수 있고, 또한 예를 들어, 약 5 중량% 내지 약 30 중량%로 포함될 수 있으나, 이에 한정되지 아니한다.
상기 전도성 필름은 적어도 65 중량% 이상의 함량으로 전도성 물질을 포함할 수 있다.
구체적으로는, 상기 전도성 물질은 약 70 중량% 내지 약 95 중량%로 포함될 수 있고, 그에 따라 전기전도도를 효과적으로 향상시킬 수 있으며, 예를 들어, 상기 전도성 필름이 대전 방지 필름으로 적용되는 경우에는 더욱 우수한 대전 방지 성능을 구현할 수 있고, 또한, 예를 들어 방열 필름으로 적용되는 경우에는 더욱 우수한 방열 성능을 구현할 수 있다.
상기 전도성 물질은 예를 들어, 입자 형상일 수 있고, 이의 평균 직경은 약 1㎛ 내지 약 100㎛일 수 있다.
또한, 상기 전도성 물질은 예를 들어, 금속, 그라파이트, 그라핀, 탄소나노튜브 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있고, 구체적으로는 그라파이트를 포함하여, 더욱 우수한 전도성을 구현할 수 있다.
상기 전도성 필름은 예를 들어, 안료, 산화 방지제, 자외선 안정제, 소포제, 증점제, 난연제, 커플링제, 발포제, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 첨가제를 더 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 아니한다.
상기 전도성 필름은 두께가 약 50㎛ 내지 약 2000㎛일 수 있다. 상기 범위 내의 두께를 가짐으로써 이의 총 두께를 지나치게 증가시지 않으면서 전도성 필름에 요구되는 내구성 등의 기계적 물성을 충분히 구현할 수 있다.
본 명세서에서, 후술하는 각 전기전도도는 예를 들어, 4분 탐침법을 이용하여 측정할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 전도성 필름은 평균 전기전도도가 약 0.1Ⅹ10S/cm 내지 약 5Ⅹ102S/cm일 수 있다.
상기 범위 내의 높은 평균 전기전도도를 가짐으로써 전술한 바와 같이 예를 들어, 대전 방지 필름이나 방열 필름 등으로 적용되는 경우 이의 성능을 더욱 우수한 수준으로 구현할 수 있다.
일 구현예에서, 상기 전도성 필름에 대한 전기전도도의 상대표준편차(RSD)가 예를 들어, 약 15% 이하일 수 있고, 구체적으로는 약 0% 내지 약 10%일 수 있다.
상기 상대표준편차(relative standard deviation, RSD, %)는 예를 들어, 하기표준계산식 1에 따라 계산될 수 있다:
[계산식 1]
상대표준편차(RSD) = 표준편차/평균 Ⅹ 100
상기 상대표준편차는 상기 전도성 필름의 일면 전체 중에서 임의의 지점을 선택하고, 상기 각 지점에서 전기전도도 간의 차이 정도를 의미할 수 있고, 그에 따라 상기 상대표준편차가 작을수록 상기 전도성 필름의 전기전도도가 더욱 균일함을 나타낼 수 있다.
상기 평균 및 상기 표준편차은 이 기술분야에서 공지된 방법에 따라 계산될 수 있고, 예를 들어, 하기 계산식 2 및 3에 따라 각각 계산될 수 있다:
[계산식 2]
Figure PCTKR2017000445-appb-I000001
[계산식 3]
Figure PCTKR2017000445-appb-I000002
상기 식들에서, x1, x2, …, xn는 상기 전도성 필름의 일면 전체 중에서 임의로 선택되는 소정의 지점에서의 전기전도도를 의미하고 상기 n은 상기 지점의 개수를 의미할 수 있다.
상기 상대표준편차가 전술된 바와 같이, 상기 작은 범위로 계산됨으로써 상기 전도성 필름은 이의 일면 상에서 전체적으로 더욱 균일한 수준의 전기전도도를 구현할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 다른 구현예에 따른 전도성 필름의 제조방법의 공정흐름도를 개략적으로 나타낸다.
상기 제조방법은, 열가소성 수지 분말을 준비하는 단계(S1); 상기 열가소성 수지 분말 및 고상의 전도성 물질을 혼합하여, 상기 전도성 물질을 적어도 65 중량% 이상으로 포함하는 혼합물을 준비하는 단계(S2); 및 상기 혼합물에 대하여 열 및 압력을 적용하여 전도성 필름으로 제조하는 단계(S4);를 포함한다.
상기 제조방법에 의해 일 구현예에서 전술한 전도성 필름을 제조할 수 있다.
상기 제조방법에서, 분말 형태의 열가소성 수지와 전도성 물질을 혼합한 혼합물을 이용하여 전도성 필름을 제작함으로써 상기 전도성 필름은 재성형이 가능함과 동시에, 후술하는 바와 같이 압출기를 사용하지 않고서 열 및 압력을 적용하여 전도성 필름을 제조할 수 있으므로 상기 전도성 물질을 높은 함량으로 포함할 수 있는 이점이 있다.
종래 압출기를 사용하여 전도성 필름을 성형하는 경우 전도성 물질을 높은 함량으로 포함하는 용융된 원료를 사용하게 되면 용융된 원료의 점도가 높아 압출기에 들러붙어 가공이 원활히 이루어지지 않거나 불량률이 증가하는 문제가 존재하였다.
즉, 상기 제조방법은 종래 압출 가공에 의해 필름을 형성한 것과 달리, 분말 형태의 열가소성 수지를 포함하는 고상의 혼합물을 원료로 사용하여 압출기에 의하지 않고서 열 및 압력을 적용함으로써 전도성 물질을 높은 함량으로 포함함에도 불구하고 안정적으로 필름을 형성할 수 있으면서 이들이 서로 뭉치거나 응집될 우려가 적어 이의 분산성 또한 우수한 수준으로 구현할 수 있다.
또한, 제조 과정에서, 유기 용제를 사용하지 않으므로 우수한 친환경성 및 안전성을 도모할 수 있다.
상기 제조방법에서, 열가소성 수지 분말을 준비할 수 있고, 상기 열가소성 수지는 일 구현예에서 전술한 바와 같다.
상기 열가소성 수지 분말은 이 기술분야에서 공지된 방법으로 준비할 수 있고, 예를 들어, 파우더슬러쉬몰딩 공법, 분무건조(spray drying) 공법, 하이드로 그라인딩(hydrogrinding) 공법, 볼밀 공법, 극저온 분쇄(cryogenic grinding) 공법 등이 있으나, 이에 제한되지 아니한다.
상기 열가소성 수지 분말을 형성하는 각각의 열가소성 수지 입자는 평균 직경이 예를 들어, 약 1㎛ 내지 약 500㎛일 수 있고, 구체적으로는 약 10㎛ 내지 약 50㎛일 수 있다.
본 명세서에서, 입자의 평균 직경은 TEM/SEM 장치나 입도 분석기를 이용하여 측정할 수 있으나, 이에 한정되지 아니한다.
상기 범위 내의 작은 직경을 가짐으로써 상기 전도성 물질과 더욱 균일하게 혼합되어 우수한 분산성을 구현할 수 있다.
상기 제조방법에서, 상기 열가소성 수지 분말 및 고상의 전도성 물질을 혼합하여, 상기 전도성 물질을 예를 들어, 적어도 65 중량% 이상 포함하는 혼합물을 준비할 수 있고, 구체적으로는 상기 전도성 물질을 약 70 중량% 내지 약 95 중량%로 포함하도록 준비할 수 있다. 상기 전도성 물질은 일 구현예에서 전술한 바와 같다.
또한, 상기 혼합물은 용제를 포함하지 않는다. 상기 용제는 이 기술분야에서 공지된 종류, 예를 들어, 유기 용제 등을 모두 포함하는 의미이다.
전술한 바와 같이, 종래 펠렛 형태의 원료를 사용하여 압출기에 의해 전도성 필름을 제조한 것과 다르게, 분말 형태의 열가소성 수지와 전도성 물질을 혼합하여 고상의 물질만을 포함하는 혼합물을 사용하여 압출기에 의하지 않고 열 및 압력을 적용하여 제조하므로 우수한 가공성, 낮은 불량률 및 우수한 분산성을 구현할 수 있고, 그에 따라 더욱 우수한 전기전도도를 균일한 수준으로 구현할 수 있다.
상기 범위 내의 높은 함량으로 상기 전도성 물질을 포함하도록 준비함으로써 상기 전도성 필름의 전기전도도를 효과적으로 향상시킬 수 있고, 예를 들어, 상기 전도성 필름이 대전 방지 필름으로 적용되는 경우 더욱 우수한 대전 방지 성능을 구현할 수 있으며, 또한, 예를 들어 방열 필름으로 적용되는 경우에는 더욱 우수한 방열 성능을 구현할 수 있다.
상기 열가소성 수지 분말은 예를 들어, 약 35 중량% 미만으로 포함되도록 혼합할 수 있고, 또한 예를 들어, 약 5 중량% 내지 약 30 중량% 미만으로 포함되도록 혼합할 수 있으나, 이에 한정되지 아니한다.
일 구현예에서, 상기 혼합물은 균질기(homogenizer) 또는 볼밀(ball mill) 장치를 사용하여 혼합할 수 있고, 그에 따라 더욱 우수한 분산성을 구현할 수 잇다.
또한, 상기 제조방법에서, 상기 혼합물에 대하여 열 및 압력을 적용하여 전도성 필름으로 제조할 수 있다.
예를 들어, 상기 혼합물에 대하여 열 및 압력을 적용하는 경우 상기 열가소성 수지 분말이 용융되고, 이어서 상기 열 및 압력의 적용을 종료하고 건조 또는 냉각시키는 경우 용융된 열가소성 수지가 다시 굳어지게 되며, 그에 따라 상기 전도성 물질이 균일하게 함침된 열가소성 수지 재질의 필름을 제조할 수 있다.
상기 전도성 필름으로 제조하는 단계에서, 상기 열 및 압력은 판상의 프레스 금형을 사용하여 적용하고, 압출기(extruder)를 사용하여 적용하지 않는다. 상기 프레스 금형은 핫 프레스 금형일 수 있다.
상기 혼합물을 판상의 프레스 금형에 넣고 열 및 압력을 가하여 상기 전도성 필름으로 제조할 수 있다.
압출기를 사용하는 경우 펠렛 형태의 원료를 투입하여 필름을 제조하는데 이때 전도성 물질의 함량이 높으면, 원료를 펠렛의 형태로 형성하기 어려울 뿐만 아니라, 용융시 원료의 점도가 높아 압출기에 부하가 걸려 압출이 불가능하거나, 장비가 손상되는 문제가 발생할 수 있다.
이에, 다른 구현예에서는 전술한 바와 같이, 열가소성 수지를 분말의 형태로 이용하면서 상기 혼합물을 판상의 프레스 금형을 사용하여 열 및 압력을 적용함으로써 전술한 문제없이, 고함량의 전도성 물질을 포함하는 전도성 필름을 용이하게 제조할 수 있다.
상기 혼합물에 대하여 예를 들어, 약 80℃ 내지 약 300℃의 온도로 열을 적용할 수 있다. 또한, 상기 혼합물에 대하여 예를 들어, 약 1MPa 내지 약 300MPa의 압력을 적용할 수 있다.
상기 혼합물을 준비하는 단계에서, 예를 들어, 안료, 산화 방지제, 자외선 안정제, 소포제, 증점제, 난연제, 커플링제, 발포제, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 첨가제를 더 혼합할 수 있으나, 이에 한정되지 아니한다.
상기 전도성 필름은 약 50㎛ 내지 약 2000㎛의 두께를 가지도록 제조될 수 있다. 상기 범위 내의 두께로 제조됨으로써 이의 총 두께를 지나치게 증가시지 않으면서 전도성 필름에 요구되는 내구성 등의 기계적 물성을 충분히 구현할 수 있다.
상기 전도성 필름은 약 0.1Ⅹ10S/cm 내지 약 3Ⅹ102S/cm의 평균 전기전도도를 가지도록 제조될 수 있다.
상기 범위 내의 높은 평균 전기전도도를 가지도록 제조됨으로써 전술한 바와 같이 예를 들어, 대전 방지 필름이나 방열 필름 등으로 적용되는 경우 이의 성능을 더욱 우수한 수준으로 구현할 수 있다.
상기 제조방법에서, 상기 전도성 필름에 대한 전기전도도의 상대표준편차(RSD)가 예를 들어, 약 15% 이하가 되도록 제조될 수 있고, 구체적으로는 약 0% 내지 약 10%가 되도록 제조될 수 있다.
상기 상대표준편차(relative standard deviation, RSD, %), 표준편차 및 평균은 일 구현예에서 전술한 바와 같다.
상기 상대표준편차가 상기 작은 범위로 계산됨으로써 상기 전도성 필름은 일면 상에서 전체적으로 더욱 균일한 수준의 전기전도도를 구현할 수 있는 이점이 있다.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예들을 제시한다. 다만, 하기에 기재된 실시예들은 본 발명을 구체적으로 예시하거나 설명하기 위한 것에 불과하고, 이로써 본 발명이 제한되어서는 아니된다.
실시예
실시예 1 (프레스 가공, 그라파이트의 함량: 70 중량%)
멜트 스프레이 공법에 의해 평균 직경이 1㎛ 내지 500㎛인 열가소성 폴리우레탄 수지 입자를 포함하는 분말을 준비하였다.
이어서, 상기 분말을 평균 직경이 10㎛ 내지 50㎛인 그라파이트와 혼합하여 혼합물을 준비하였고, 상기 혼합물 중 상기 그라파이트의 함량은 70 중량%였다.
상기 혼합물을 프레스 금형(Carver Inc., AutoFour/3012H)에 대하여 180℃ 및 200MPa의 조건으로 열 및 압력을 적용하여 두께 1700㎛의 전도성 필름으로 제조하였다.
실시예 2 (그라파이트의 함량: 80 중량%)
혼합물 중 그라파이트의 함량은 80 중량%가 되도록 혼합한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조건 및 방법으로 전도성 필름을 제조하였다.
실시예 3 (그라파이트의 함량: 85 중량%)
혼합물 중 그라파이트의 함량은 85 중량%가 되도록 혼합한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조건 및 방법으로 전도성 필름을 제조하였다.
비교예 1 (프레스 가공, 그라파이트의 함량: 10 중량%)
열가소성 폴리우레탄 수지 분말 90 중량% 및 그라파이트 10 중량%를 교반기(Brabender Mixer W 50EHT)에 사용하여 혼합한 혼합물을 준비하고, 상기 혼합물을 프레스 금형에서, 180℃ 및 200MPa의 조건 하에서 열 및 압력을 가하여 두께 1000㎛의 전도성 필름을 제조하였다.
비교예 2 (압출 가공, 그라파이트의 함량: 65 중량%)
열가소성 폴리우레탄 수지 35 중량% 및 그라파이트 65 중량%가 포함된 펠렛 원료를 사용한 것을 제외하고는 비교예 1과 동일한 조건 및 방법으로 전도성 필름을 제조하고자 하였으나, 압출기로부터 압출이 어려워 가공이 불가능하였다.
비교예 3 (열경화성 에폭시 수지, 그라파이트의 함량: 80 중량%)
액상의 열경화성 에폭시 수지 18.2 중량%, 그라파이트 80 중량%, 경화제 1.8 중량% 및 유기 용제를 포함하는 수지 조성물을 도포하고 150℃의 온도 및 200MPa의 압력을 적용하여 열경화시킴으로써 2,000㎛ 두께의 전도성 필름을 제조하였다.
실험예
상기 실시예 1-3 및 상기 비교예 1-3에 따른 각 전도성 필름에 대하여 여러가지 물성을 평가하여 하기 표 1에 기재하였다.
실험예 1: 전기전도도 및 이의 균일성
측정방법: 상기 실시예 1-3 및 상기 비교예 1-3에 따른 각 전도성 필름에 대하여 일면 전체에 대하여 전기전도도를 측정하였고, 그에 따라, 전기전도도의 평균, 표준편차 및 상대표준편차를 이 기술분야에서 공지된 계산식에 따라 계산하였다.
상기 전기전도도는 면저항 측정기(Loresta-GP, MCP-T610)를 사용하여 4분 탐침법에 의해 측정하였다.
실험예 2: 재성형성
측정방법: 상기 실시예 1-3 및 상기 비교예 1-3에 따른 각 전도성 필름에 대하여 180℃의 온도 및 200Mpa의 압력을 적용하여 이들이 융합되어 하나의 필름으로 형성되는지 여부를 관찰하였고, 그에 따라 하나의 필름으로 형성되는 경우를 재성형이 가능한 것으로 평가하여 “○”로 표시하였고, 타버리는 경우를 재성형이 불가능한 것으로 평가하여 “Ⅹ”로 평가하였다.
평균 전기전도도(S/cm) 전기전도도 상대표준편차(RSD, %) 재성형성
실시예1 5.3 7 ○
실시예2 48.8 8 ○
실시예3 191 4 ○
비교예1 6.3x10-4 8 ○
비교예2 - - -
비교예3 322 8 Ⅹ
상기 표 1에 나타난 바와 같이, 실시예 1 내지 3에 따른 각 전도성 필름은 평균 전기전도도가 우수하여 대전방지 성능 및 방열 성능이 우수할 것을 명확히 예상할 수 있고, 전기전도도의 상대 표준편차도 작아 전체적으로 균일한 수준의 전기전도도를 구현할 수 있으며, 재성형성도 우수함을 명확히 확인하였다.
반면, 비교예 1에 따른 전도성 필름은 평균 전기전도도가 현저히 열등하고, 비교예 2의 경우 압출기로부터 압출이 어려워 가공이 불가능하였으며, 비교예 3에 따른 전도성 필름의 경우 재성형이 불가능하였다.

Claims (14)

  1. 열가소성 수지, 및 전도성 물질을 포함하고, 상기 전도성 물질의 함량이 적어도 65중량% 이상인 전도성 필름.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전도성 물질의 함량이 70 중량% 내지 95 중량%인
    전도성 필름.
  3. 제1항에 있어서,
    평균 전기전도도가 0.1Ⅹ10S/cm 내지 5Ⅹ102S/cm인
    전도성 필름.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전도성 필름에 대한 전기전도도의 상대표준편차(relative standard deviation, RSD, %)가 15% 이하인
    전도성 필름.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 전도성 물질은 입자 형상이고, 이의 평균 직경은 1㎛ 내지 100㎛인
    전도성 필름.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 전도성 물질은 금속, 그라파이트, 그라핀, 탄소나노튜브, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나를 포함하는
    전도성 필름.
  7. 열가소성 수지 분말을 준비하는 단계;
    상기 열가소성 수지 분말 및 고상의 전도성 물질을 혼합하여, 상기 전도성 물질을 적어도 65 중량% 이상으로 포함하는 혼합물을 준비하는 단계; 및
    상기 혼합물에 대하여 열 및 압력을 적용하여 전도성 필름으로 제조하는 단계;
    를 포함하는 전도성 필름의 제조방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 혼합물은 상기 전도성 물질을 70 중량% 내지 95 중량%로 포함하도록 준비하는
    전도성 필름의 제조방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 열가소성 수지 분말을 형성하는 각각의 열가소성 수지 입자는 평균 직경이 1㎛ 내지 500㎛인
    전도성 필름의 제조방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 전도성 필름은 0.1Ⅹ10S/cm 내지 3Ⅹ102S/cm의 평균 전기전도도를 가지도록 제조되는
    전도성 필름의 제조방법.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 전도성 필름에 대한 전기전도도의 상대표준편차(RSD)가 15% 이하가 되도록 제조되는
    전도성 필름의 제조방법.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 전도성 필름으로 제조하는 단계에서, 상기 열 및 압력은 판상의 프레스 금형을 사용하여 적용하고, 압출기(extruder)를 사용하여 적용하지 않는
    전도성 필름의 제조방법.
  13. 제12항에 있어서,
    80℃ 내지 300℃의 온도로 열을 적용하는
    전도성 필름의 제조방법.
  14. 제13항에 있어서,
    1MPa 내지 300MPa의 압력을 적용하는
    전도성 필름의 제조방법.
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