WO2018124317A1 - 방열 그래핀 시트 및 이의 제조방법 - Google Patents

방열 그래핀 시트 및 이의 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
WO2018124317A1
WO2018124317A1 PCT/KR2016/015305 KR2016015305W WO2018124317A1 WO 2018124317 A1 WO2018124317 A1 WO 2018124317A1 KR 2016015305 W KR2016015305 W KR 2016015305W WO 2018124317 A1 WO2018124317 A1 WO 2018124317A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
graphene
graphene sheet
heat
plate
sheet
Prior art date
Application number
PCT/KR2016/015305
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
민의홍
이동원
노현수
한혜진
Original Assignee
(주)솔루에타
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 (주)솔루에타 filed Critical (주)솔루에타
Publication of WO2018124317A1 publication Critical patent/WO2018124317A1/ko

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
    • C04B35/52—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbon, e.g. graphite
    • C04B35/522—Graphite
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/62218—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products obtaining ceramic films, e.g. by using temporary supports
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/62605—Treating the starting powders individually or as mixtures
    • C04B35/62625—Wet mixtures
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/62605—Treating the starting powders individually or as mixtures
    • C04B35/62645—Thermal treatment of powders or mixtures thereof other than sintering
    • C04B35/62655—Drying, e.g. freeze-drying, spray-drying, microwave or supercritical drying
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/63—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B using additives specially adapted for forming the products, e.g.. binder binders
    • C04B35/632—Organic additives
    • C04B35/634—Polymers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/64—Burning or sintering processes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/80—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone of only ceramics
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/2039—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating characterised by the heat transfer by conduction from the heat generating element to a dissipating body
    • H05K7/20436—Inner thermal coupling elements in heat dissipating housings, e.g. protrusions or depressions integrally formed in the housing
    • H05K7/20445—Inner thermal coupling elements in heat dissipating housings, e.g. protrusions or depressions integrally formed in the housing the coupling element being an additional piece, e.g. thermal standoff
    • H05K7/20472—Sheet interfaces
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/96—Properties of ceramic products, e.g. mechanical properties such as strength, toughness, wear resistance
    • C04B2235/9607—Thermal properties, e.g. thermal expansion coefficient

Definitions

  • the present invention relates to a heat dissipation graphene sheet and a manufacturing method thereof, and more particularly, to a heat dissipation graphene sheet and a method of manufacturing the same, which is thin in thickness, excellent in durability, significantly improved thermal conductivity and excellent heat dissipation characteristics.
  • Carbon atoms Materials composed of carbon atoms include fullerene, carbon nanotube, graphene and graphite.
  • graphene is a structure in which carbon atoms are composed of a layer of atoms in a two-dimensional plane.
  • graphene is not only very stable and excellent in electrical, mechanical and chemical properties, but also as a good conductive material, it can move electrons much faster than silicon and can carry a much larger current than copper.
  • Graphene has been attracting attention as a basic material for electronic circuits because it can be formed in a large area, has not only electrical, mechanical and chemical stability but also excellent conductivity.
  • the graphene generally can change the electrical characteristics according to the crystal orientation of the graphene of a given thickness, so that the user can express the electrical characteristics in the selection direction, and thus can easily design the device. Therefore, graphene may be effectively used for carbon-based electrical or electromagnetic devices.
  • graphene may be applied to a heat radiating material that emits heat because it has excellent thermal conductivity.
  • a heat dissipation sheet may be manufactured by attaching to a heat generating part using graphene to release heat.
  • a heat sink for heat dissipation, a heat sink, a fan, a heat pipe, and the like are generally used, and recently, carbon-based nano-inorganic particles, particularly carbon nanotubes (CNT) and graphene (Graphene), which are high thermal conductivity materials.
  • CNT carbon nanotubes
  • Graphene graphene
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, the problem to be solved by the present invention is to provide a heat dissipation graphene sheet and a method of manufacturing the same, the thickness is thin, excellent durability, excellent thermal conductivity and excellent heat dissipation characteristics. There is.
  • the present invention to solve the above problems, (1) firing a graphene sheet comprising a graphene plate; (2) plate-pressing the calcined graphene sheet; And (3) rolling the plate-pressed graphene sheet to produce a heat-dissipating graphene sheet, wherein the firing, the plate press, and the roll press are heat-dissipating to satisfy the following conditions (1) and (2): It provides a method for producing a graphene sheet.
  • a 1 is the firing temperature (° C.)
  • b 1 is the plate press temperature (° C.)
  • c 1 is the roll press temperature
  • a 2 is the firing pressure (kpa)
  • b 2 is the plate press pressure (kgf). / Cm 2 ) and c 2 roll press tons.
  • the firing, plate press and roll press may satisfy the following conditions (1) and (2).
  • the graphene sheet may include 2 to 12 graphene plates.
  • the graphene sheet of the step (1) is a step of preparing a graphene resin by mixing the graphene powder, a polymer resin and a solvent; Preparing a graphene plate by applying the graphene resin to a release film and drying it; And manufacturing a graphene sheet by laminating a plurality of graphene plates.
  • the polymer resin may include at least one selected from the group consisting of rubber resins, urethane resins, acrylic resins, and polyvinyl resins.
  • the solvent may include 80 to 150 parts by weight of a solvent including one or more selected from the group consisting of toluene and ethyl acetate based on 100 parts by weight of the polymer resin.
  • the graphene powder may be included in 5 to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of the polymer resin.
  • the application may be applied to the graphene resin at a speed of 6 ⁇ 12 m / min on one surface of the release film, the drying may be carried out at 40 ⁇ 140 °C have.
  • the lamination may be carried out at a line pressure of 3 to 12 kgf and a temperature of 60 to 140 °C.
  • the firing may be carried out for 1 to 3 hours under pressure conditions of the temperature 450 ⁇ 750 °C and pressure 1.5 ⁇ 38 kpa.
  • the plate press may be performed for 10 to 50 minutes at a pressure of 20 to 70 kgf / cm 2 at 15 to 40 °C.
  • the roll press may be performed at a line speed of 15 to 85 ton and 2 to 5 m / min at 50 to 90 ° C.
  • the present invention is produced by the above-described manufacturing method, and provides a heat dissipation graphene sheet having a thickness of 15 ⁇ 35 ⁇ m.
  • the heat dissipation graphene sheet may have a thermal conductivity of 550 to 720 W / m ⁇ K.
  • the heat dissipation graphene sheet may satisfy the following condition (3).
  • the heat dissipation graphene sheet of the present invention has a thin thickness, excellent durability, significantly improved thermal conductivity and at the same time excellent heat dissipation characteristics. Accordingly, the present invention can be widely applied to industries in which heat dissipation characteristics are required.
  • Heat dissipation graphene sheet comprises the steps of (1) firing the graphene sheet comprising a graphene plate; (2) plate-pressing the calcined graphene sheet; And (3) rolling the plate pressed graphene sheet to prepare a heat dissipation graphene sheet.
  • the firing, plate press and roll press in the manufacturing method of the heat dissipation graphene sheet satisfy the following conditions (1) and (2) do.
  • condition (1) (1) , Preferably , As the condition (2) , , Preferably , Can be.
  • a 1 is the temperature of baking (° C.)
  • b 1 is the temperature of the plate press (° C.)
  • c 1 is the temperature of the roll press
  • a 2 is the pressure of baking (kpa)
  • b 2 is the pressure of the plate press (kgf / Cm 2 ) and c 2 roll press tons.
  • the binder may remain in the produced heat-dissipating graphene sheet, and may not express the desired thermal conductivity characteristics. Also, if the condition (1) If it exceeds 6.5, the adhesion between the plurality of graphene plates may be poor.
  • condition (2) If it exceeds 108, it may not show the desired thermal conductivity. Also, if the condition (2) If it exceeds 4.5, the adhesion between the plurality of graphene plates may not be good, and a heat-dissipating graphene sheet having a desired thickness may not be manufactured.
  • the graphene sheet is a graphene powder, a polymer resin and a solvent to prepare a graphene resin, the graphene resin is applied to a release film and dried to prepare a graphene plate and a plurality It can be prepared including the step of manufacturing a graphene sheet by laminating the two graphene plates.
  • the graphene powder may be used without limitation as long as it is a method for producing a graphene powder, preferably, it can be prepared by crushing expanded graphite calcined flake type graphite have.
  • the graphene powder is prepared by sintering the flake type graphite having an average particle diameter of 200 ⁇ m ⁇ 1mm at 750 ⁇ 850 °C in an electric furnace for 0.5 to 2 minutes to prepare expanded graphite, and expand the expanded graphite and distilled water in a predetermined weight ratio 200 to 600 W after mixing After crushing for 0.5 to 1.5 hours by force to produce a single layer or multilayer graphene, and then through a filtration process for 20 to 28 hours at 40 ⁇ 80 °C vacuum It can be prepared by drying.
  • the prepared graphene powder may have an average particle diameter of 5 to 30 ⁇ m, preferably 5 to 20 ⁇ m, but is not limited thereto.
  • the graphene powder may be included in 5 to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of the polymer resin to be described later. If the graphene powder is less than 5 parts by weight based on 100 parts by weight of the polymer resin, the thermal conductivity of the manufactured heat-dissipating graphene sheet may be low, and if it exceeds 20 parts by weight, the durability of the heat-dissipating graphene sheet may not be good. have.
  • the polymer resin may form graphene resin and may be used without limitation in the case of components known in the art.
  • the polymer resin may include at least one selected from the group consisting of rubber resins, urethane resins, acrylic resins, and polyvinyl resins so as to improve dispersibility of graphene powder and to prepare a uniform graphene plate. It may be more preferably, may include a rubber-based resin and / or polyvinyl-based resin, even more preferably a rubber-based resin (SBR-based resin).
  • the polymer resin may be 10 to 25% by weight, preferably 13 to 23% by weight of the solid content of the total polymer resin content, but is not limited thereto.
  • the solvent may be used without limitation in the case of components known in the art to form a graphene resin.
  • the solvent may include at least one selected from the group consisting of toluene and ethyl acetate (EA) so as to improve dispersibility of graphene powder and to show an appropriate viscosity of graphene resin, and more preferably. May be toluene.
  • the solvent may preferably be included in an amount of 80 to 150 parts by weight based on 100 parts by weight of the polymer resin. If the solvent is less than 80 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the polymer resin, the graphene powder may not be uniformly dispersed in the graphene resin, and if it exceeds 150 parts by weight, the viscosity of the graphene resin is excessively low to prepare the graphene plate. May not be easy.
  • the production of the graphene resin can be used without limitation as long as it is a method for producing a graphene resin, preferably, the above-described graphene powder, a polymer resin and a solvent are mixed, and through a homogenizer (Homogenizer) 5 ⁇ After uniform dispersion for 15 minutes, it can be prepared by stabilizing for 20 to 30 minutes at 15 ⁇ 40 °C for defoaming.
  • a homogenizer homogenizer
  • the release film in the step of manufacturing the graphene plate can be used without limitation as long as the release film can be conventionally prepared graphene plate, preferably a PET film, more preferably one side or Both sides of the silicone film PET film can be used.
  • the thickness of the release film may be 30 to 60 ⁇ m, preferably 38 to 50 ⁇ m, but is not limited thereto.
  • the graphene plate may be used without limitation as long as it is a method for manufacturing a graphene plate, and preferably, the graphene resin is applied to one surface of a PET film moving at a moving speed of 6 to 12 m / min.
  • drying at 40 ⁇ 140 °C can be prepared. More preferably, the drying is primary drying at 45 ⁇ 55 °C, secondary drying at 65 ⁇ 75 °C, tertiary drying at 85 ⁇ 95 °C, quaternary drying at 105 °C ⁇ 115 °C and 105 ⁇ 115 °C In 5th drying may be dried, but is not limited thereto.
  • the prepared graphene plate may have a thickness of 30 ⁇ 90 ⁇ m, preferably 40 ⁇ 80 ⁇ m. If the thickness of the prepared graphene plate is less than 30 ⁇ m the thermal conductivity of the heat-dissipating graphene sheet is not good, if the thickness exceeds 90 ⁇ m it is not easy to manufacture the heat-resistant graphene sheet produced to the desired thickness. You may not.
  • the step of manufacturing the graphene sheet may be employed without limitation if the conditions for manufacturing the graphene sheet by laminating the graphene plate typically, preferably through a roller showing a predetermined line pressure It can be carried out through a roller at a linear pressure of 3 to 12 kgf and a temperature of 60 to 140 °C, even more preferably a linear pressure of 5 to 10 kgf and a temperature of 80 to 120 °C.
  • the line pressure represents the pressure applied to the line between the roller and the graphene plate.
  • the graphene sheet may be laminated by laminating 2 to 12 sheets of the graphene plate.
  • the graphene sheet to be laminated is less than two sheets after the firing process to be described later does not become a sheet, the graphene sheet may be broken, if the graphene plate exceeds 12 sheets of heat-resistant graphene sheet of the desired thin thickness It may not be prepared, and even if the number of graphene plates increases, the thermal conductivity may be lowered.
  • the firing of the graphene sheet may be performed after removing the release film described above, and may remove the solvent and the polymer resin contained in the graphene resin through the firing process.
  • the firing may be performed at a temperature of 450 to 750 ° C, preferably at 550 to 700 ° C so as to satisfy the condition (1) for the above-mentioned temperature. If the temperature is less than 450 °C may take a long time to remove the binder, the thermal conductivity of the produced heat-resistant graphene sheet may be lowered, there may be a residual binder, the surface resistance may be excessively high. . In addition, if the temperature exceeds 750 °C produced heat dissipation graphene sheet may be partially lost, the sheet resistance may be excessively high.
  • the step of firing may be carried out under pressure conditions of 1.5 to 38 kpa, preferably 2 to 35 kpa so as to satisfy the condition (2) for the pressure described above. If the pressure is less than 1.5 kpa, the thermal conductivity of the manufactured heat-dissipating graphene sheet may be lowered and it may not be easy to manufacture the heat-dissipating graphene sheet having a desired thickness, and if the pressure exceeds 38 kpa, The thermal conductivity of the pin sheet may be lowered.
  • the step of firing may be performed for 1 to 3 hours, preferably for 1.2 to 2.5 hours. If the step of firing may be carried out in less than 1 hour, there may be a residual binder and / or solvent, the thermal conductivity of the produced heat dissipation graphene sheet may be lowered, if performed for more than 3 hours The heat dissipation graphene sheet may be partially lost.
  • step (2) of plate-pressing the fired graphene sheet will be described.
  • the plate press is a process that serves to improve adhesion between the plurality of graphene plates and to reduce the thickness of the graphene sheet.
  • the pan press may be performed at a temperature of 15 to 40 ° C., preferably at 20 to 35 ° C. so as to satisfy the condition (1) for the above-mentioned temperature. If the temperature range is not satisfied, the desired level of adhesion between the graphene plates may not be expressed.
  • the plate press may have a pressure of 20 to 70 kgf / cm 2 , preferably 20 to 30 kgf / cm 2 so as to satisfy the condition (2) for the pressure described above. If the pressure is less than 20 kgf / cm 2 The desired level of adhesion between the graphene plate may not be expressed.
  • the pan press may be performed for 10 to 50 minutes, preferably 20 to 40 minutes. If the plate press is performed in less than 10 minutes, the desired level of adhesion between the graphene plates may not be expressed, and the roll press process described later may not be easy, and if it is performed for more than 50 minutes, the manufacturing cost This increasing problem can occur.
  • the roll press is a process that serves to further improve the adhesion between the plurality of graphene plates.
  • the roll press may be carried out at a temperature of 50 to 90 °C, preferably 60 to 80 °C to satisfy the condition (1) for the above-mentioned temperature. If the temperature of the roll press is less than 50 °C may not exhibit the desired level of adhesion between the graphene plate, if the temperature exceeds 100 °C sheet is transferred to the calendering roll is not easy to manufacture the heat-resistant graphene sheet May be impaired, and workability may be degraded.
  • the roll press may have a line pressure of 15 to 85 tons, preferably 35 to 65 tons so as to satisfy the condition (2) for the pressure described above. If the line pressure of the roll press does not satisfy the above range, the desired level of adhesion between the graphene plates may not be expressed, and the heat dissipation graphene sheet may not be manufactured to a desired thickness, and thermal conductivity may be reduced. Can be.
  • the roll press may be performed by passing the graphene sheet through a calendering roll at a line speed of 2 to 5 m / min, preferably at a speed of 3 to 4 m / min. If the speed is less than 2 m / min process time is long, the manufacturing cost can be increased, if the speed exceeds 5 m / min problem that can not produce a heat-resistant graphene sheet of the desired thickness have.
  • the present invention provides a heat dissipation graphene sheet manufactured by the above-described manufacturing method.
  • the heat dissipation graphene sheet may have a thickness of 15 to 35 ⁇ m, and preferably 17 to 34 ⁇ m. If the thickness of the heat-dissipating graphene sheet is less than 15 ⁇ m heat conductivity of the heat-dissipating graphene sheet is not good, accordingly the heat dissipation characteristics may not be good, if the thickness of the heat-dissipating graphene sheet exceeds 35 ⁇ m heat dissipation graphene sheet The thermal conductivity of the is not good, accordingly the heat dissipation characteristics may not be good, and because of the thick thickness may not be easy to apply to the actual industry.
  • the heat dissipation graphene sheet may have a thermal conductivity of 550 to 720 W / m ⁇ K, preferably 600 to 720 W / m ⁇ K. If the thermal conductivity of the heat-dissipating graphene sheet is less than 550 W / mK, it is not efficient dissipation and dissipation of heat is not good reliability in the real industry, the life of the applied article may be reduced.
  • the heat dissipation graphene sheet according to the present invention may satisfy the following condition (3).
  • the thermal conductivity of the heat-dissipating graphene sheet prepared after performing the firing step at a pressure of 8.63 kpa at 650 °C may be 690 ⁇ 710 W / mK.
  • the heat dissipation graphene sheet may have a sheet resistance (horizontal resistance) of 200 to 400 mPa, preferably 200 to 350 mPa.
  • the heat dissipation graphene sheet of the present invention has a thin thickness, excellent durability, significantly improved thermal conductivity and at the same time exhibits excellent heat dissipation characteristics. Accordingly, the present invention can be widely applied to industries in which heat dissipation characteristics are required.
  • Expanded graphite was prepared by calcining graphite flakes having an average particle diameter of 500 ⁇ m in an electric furnace at 800 ° C. for 1 minute, mixing 1 part by weight of expanded graphite prepared with respect to 100 parts by weight of distilled water, and crushing for 1 hour with a power of 400 W. After that, the resultant was filtered and vacuum dried at 60 ° C. for 24 hours to prepare graphene powder having an average particle diameter of 20 ⁇ m.
  • the graphene resin was applied to a PET film having a thickness of 50 ⁇ m treated with double-sided silicon, and dried to prepare a graphene plate.
  • a comma coater to apply the graphene resin prepared on the PET film at a line speed of 9 m / min, the first drying at a temperature of 50 °C, secondary drying at a temperature of 70 °C, temperature 90
  • Graphene plates were prepared by performing tertiary drying at 4 ° C., tertiary drying at 110 ° C. and fifth drying at 110 ° C. temperature.
  • the prepared graphene plate had a thickness of 40 ⁇ m.
  • the top graphene plate is placed upside down so that the PET film is located on the top, and the two graphene plates except the top graphene plate and the bottom graphene plate are removed from the PET film.
  • the graphene sheet was manufactured by performing thermal lamination at a temperature of 100 ° C. through a roller having a linear pressure of 8 kgf.
  • the thermal conductivity was calculated by measuring the thermal diffusion coefficient, the specific heat, and the density of the heat-dissipating graphene sheets prepared according to Examples 1 to 29 and Comparative Examples 1 to 4.
  • the heat dissipation graphene sheets prepared according to Examples 1 to 29 and Comparative Examples 1 to 4 were cut into a circle having a diameter of 25 mm, and placed in an in-plane holder, and then prepared holder ( The holder was placed in a furnace in a thermal diffusivity measuring instrument (NETZSCH, LFA467), and the thermal diffusivity was measured by applying 10 lasers.
  • NETZSCH thermal diffusivity measuring instrument
  • the heat dissipation graphene sheets prepared according to Examples 1 to 29 and Comparative Examples 1 to 4 were cut to a diameter of 4 mm, placed in an aluminum pan, and covered with lids. This was placed in a furnace of a specific heat measuring instrument (NETZSCH, DSC214), and the specific heat at 25 ° C was measured.
  • NETZSCH specific heat measuring instrument
  • Example 9 Example 10
  • Example 11 Example 12
  • Example 13 Example 14
  • 70 70
  • Condition 1 (b1 + c1) / a1 0.16 0.18 0.093 0.13 0.16 0.293 0.15 c1 / b1 2 1.1 1.17 2.4 3.2 3 2.8
  • Condition 2 (b2 + c2) / a2 8.69 8.69 8.69 8.69 8.69 105.49 c2 / b2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 Stacked Graphene Plates 4 4 4 4 4 4 4 Thickness ( ⁇ m) 25 25 25 25 25
  • Example 22 Example 23 Example 24 Example 25 Example 26 1) Example 27 Example 28 Firing Temperature (°C) 650 650 650 650 650 Pressure (kpa) 34.519 8.630 8.630 8.630 8.630 8.630 8.630 8.630 8.630 10.630 Panpress Temperature (°C) 25 25 25 25 - 25 25 Pressure (kgf / cm 2 ) 22 25 25 25 - 25 25 Roll press Temperature (°C) 70 70 70 - 70 70 Line pressure (ton) 5 35 65 110 - 50 50 50 Condition 1 (b1 + c1) / a1 0.15 0.15 0.15 0.15 - 0.15 0.15 c1 / b1 2.8 2.8 2.8 2.8 2.8 2.8 - 2.8 2.8 Condition 2 (b2 + c2) / a2 0.78 6.952 10.43 15.64 - 8.69 8.69 c2 / b2 0.23 1.4 2.6 4.4 - 2 2 Stacked Graphene Plates 4 4 4 4 4 One 3 11 Thickness ( ⁇ m) 43 29 20 13
  • Examples 1, 3 and 4 which satisfy the temperature range of the firing step according to the present invention, have superior thermal conductivity and horizontal resistance (surface resistance) compared to Examples 2 and 5, which do not satisfy this. It can be seen that this is low.
  • first, seventh and eighth embodiments satisfying the temperature range of the plate press step according to the present invention have superior thermal conductivity as compared to the sixth and ninth embodiments, which do not satisfy this.
  • Example 1 Example 11, and Example 12, which satisfy the temperature range of the roll press step according to the present invention, have superior thermal conductivity as compared to Example 10 and Example 13, which do not satisfy this.
  • Example 1 Example 15 and Example 16, which satisfies the pressure range of the firing according to the present invention, the thermal conductivity was superior to Example 14 and Example 17, which does not satisfy this.
  • Example 1 Example 19 and Example 20, which satisfies the pressure range of the plate press according to the present invention, the thermal conductivity was superior to Example 18 and Example 21, which does not satisfy this.
  • Example 1 Example 23 and Example 24, which satisfies the pressure range of the roll press according to the present invention, the thermal conductivity was superior to Example 22 and Example 25, which does not satisfy this.
  • Example 1 Example 27, and Example 28, in which the number of stacked graphene plates satisfies 2 to 12 sheets, was significantly superior in thermal conductivity than Examples 1 and 29, which did not satisfy this.
  • Example 26 the bonding force in the graphene plate is weak, so that the sheet is crushed without firing after firing.
  • Example 1 which satisfies the range of the condition (1) according to the present invention, has a superior thermal conductivity than Comparative Example 1, which does not satisfy this, significantly superior thermal conductivity than Comparative Example 2, You can see that it is much lower.
  • Example 1 satisfying the range of the condition (2) according to the present invention, it can be confirmed that the thermal conductivity is significantly superior to Comparative Example 3 and Comparative Example 4 which does not satisfy this.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

본 발명은 방열 그래핀 시트 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 두께가 얇고, 내구성이 우수하며, 열전도도가 현저히 향상된 동시에 방열특성이 우수한 방열 그래핀 시트 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 이에 따라, 방열 특성이 요구되는 산업 전반에 널리 응용될 수 있다.

Description

방열 그래핀 시트 및 이의 제조방법
본 발명은 방열 그래핀 시트 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 두께가 얇고, 내구성이 우수하며, 열전도도가 현저히 향상된 동시에 방열특성이 우수한 방열 그래핀 시트 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
탄소 원자들로 구성된 물질로는 풀러렌(fullerene), 탄소나노튜브(Carbon Nanotube), 그래핀(graphene), 흑연(Graphite) 등이 존재한다. 이 중에서 그래핀은 탄소 원자들이 2 차원 평면상으로 원자 한 층으로 이루어지는 구조이다.
특히, 그래핀은 전기적, 기계적, 화학적인 특성이 매우 안정적이고 뛰어날 뿐 아니라 우수한 전도성 물질로서 실리콘보다 매우 빠르게 전자를 이동시키며 구리보다도 매우 큰 전류를 흐르게 할 수 있다. 그래핀은 대면적으로 형성할 수 있으며, 전기적, 기계적, 화학적인 안정성을 가지고 있을 뿐만 아니라 뛰어난 도전성의 성질을 가지므로, 전자 회로의 기초 소재로 관심을 받고 있다.
또한, 그래핀은 일반적으로 주어진 두께의 그래핀의 결정 방향성에 따라 전기적 특성이 변화할 수 있으므로 사용자가 선택 방향으로의 전기적 특성을 발현시킬 수 있고 이에 따라 쉽게 소자를 디자인할 수 있다. 따라서 그래핀은 탄소계 전기 또는 전자기 소자 등에 효과적으로 이용될 수 있다.
또한, 그래핀은 열전도 특성이 우수하므로 열을 방출하는 방열 재료에 응용될 수 있다. 일례로, 그래핀을 이용하여 열이 발생하는 부품에 부착되어 열을 방출시키는 방열 시트를 제작할 수 있다.
최근 전자부품소자의 고기능화에 따른 집적화는 소자의 구동에 따른 저항의 증가로 인해 열 밀도의 급격한 증가를 야기하고 있으며, 구동회로의 미세핏치화로 인해 발생되는 열의 효율적인 분산과 발산이 전자부품의 수명과 신뢰성 증대에 영향을 미치는 가장 중요한 요인이 되고 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위한 방열대책으로 다양한 기술이 적용되고 있다. 방열을 위하여 종래에는 방열판, 팬 및 히트 파이프 등이 일반적으로 이용되고 있으며, 최근에는 고열전도성 재료인 카본(Carbon)계 나노 무기 입자, 특히, 카본나노튜브(Carbon nanotube, CNT) 및 그래핀(Graphene)을 통한 열전도성 재료의 개발이 진행되고 있다.
그러나 상기의 소재들은 그 고유의 높은 열전도성을 바탕으로 방열소재의 충진 입자로서 각광받고 있으나 포논 산란(phonon scattering)에 의한 높은 접촉 저항, 표면 특성 제어의 어려움, 그리고 분산성 확보의 어려움 등으로 실제 산업에 적용하기는 아직 어려움이 있다. 따라서, 이러한 문제의 발생을 방지할 수 있으면서 방열 시트의 품질을 높이고 열전도도를 향상시킬 수 있는 방안이 요구된다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 해결하려는 과제는 두께가 얇고, 내구성이 우수하며, 열전도도가 현저히 향상된 동시에 방열특성이 우수한 방열 그래핀 시트 및 이의 제조방법을 제공하는 데 있다.
상술한 과제를 해결하기 위해 본 발명은, (1) 그래핀 플레이트를 포함하는 그래핀 시트를 소성시키는 단계; (2) 소성시킨 그래핀 시트를 판프레스시키는 단계; 및 (3) 판프레스시킨 그래핀 시트를 롤프레스시켜서 방열 그래핀 시트를 제조하는 단계;를 포함하고, 상기 소성, 판프레스 및 롤프레스는 하기 조건 (1) 및 조건 (2)를 만족하는 방열 그래핀 시트의 제조방법을 제공한다.
(1)
Figure PCTKR2016015305-appb-I000001
,
Figure PCTKR2016015305-appb-I000002
(2)
Figure PCTKR2016015305-appb-I000003
,
Figure PCTKR2016015305-appb-I000004
단, a1은 소성의 온도(℃), b1는 판프레스의 온도(℃), c1은 롤프레스의 온도, a2는 소성의 압력(kpa), b2는 판프레스의 압력(kgf/㎝2) 및 c2 롤프레스의 압력(ton)을 나타낸다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 소성, 판프레스 및 롤프레스는 하기 조건 (1) 및 조건 (2)를 만족할 수 있다.
(1)
Figure PCTKR2016015305-appb-I000005
,
Figure PCTKR2016015305-appb-I000006
(2)
Figure PCTKR2016015305-appb-I000007
,
Figure PCTKR2016015305-appb-I000008
또한, 상기 그래핀 시트는 2 ~ 12장의 그래핀 플레이트를 포함할 수 있다.
또한, 상기 (1) 단계의 그래핀 시트는 그래핀 분말, 고분자수지 및 용매를 혼합하여 그래핀 레진을 제조하는 단계; 상기 그래핀 레진을 이형필름에 도포하고 건조시켜서 그래핀 플레이트를 제조하는 단계; 및 복수개의 그래핀 플레이트를 합지시켜서 그래핀 시트를 제조하는 단계;를 포함하여 제조될 수 있다.
또한, 상기 고분자수지는 고무계 수지, 우레탄계 수지, 아크릴계 수지 및 폴리비닐계 수지로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
또한, 상기 용매는 상기 고분자수지 100 중량부에 대하여 톨루엔 및 에틸아세테이트로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 용매를 80 ~ 150 중량부 포함할 수 있다.
또한, 상기 그래핀 분말은 상기 고분자수지 100 중량부에 대하여 5 ~ 20 중량부로 포함될 수 있다.
또한, 상기 그래핀 플레이트를 제조하는 단계에서, 상기 도포는 이형필름의 일면에 상기 그래핀 레진을 6 ~ 12 m/min의 속도로 도포할 수 있고, 상기 건조는 40 ~ 140℃에서 수행할 수 있다.
또한, 상기 합지는 선압력 3 ~ 12 kgf 및 온도 60 ~ 140℃로 수행할 수 있다.
또한, 상기 소성은 온도 450 ~ 750℃ 및 압력 1.5 ~ 38 kpa의 가압조건 하에서 1 ~ 3시간 동안 수행할 수 있다.
또한, 상기 판프레스는 15 ~ 40℃에서 20 ~ 70 kgf/㎝2 의 압력으로 10 ~ 50 분 동안 수행할 수 있다.
또한, 상기 롤프레스는 50 ~ 90 ℃에서 선압력 15 ~ 85 ton 및 2 ~ 5m/min 의 라인속도(Line speed)로 수행할 수 있다.
한편, 본 발명은 상술한 제조방법으로 제조되고, 두께가 15 ~ 35㎛ 인 방열 그래핀 시트를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 방열 그래핀 시트는 열전도도가 550 ~ 720 W/m·K일 수 있다.
또한, 상기 방열 그래핀 시트는 하기 조건 (3)을 만족할 수 있다.
(3) 650℃에서 8.63 kpa의 압력으로 소성단계를 수행한 후 제조한 방열 그래핀 시트의 열전도도가 690 ~ 710 W/m·K임.
본 발명의 방열 그래핀 시트는 두께가 얇고, 내구성이 우수하며, 열전도도가 현저히 향상된 동시에 방열특성이 매우 우수한 효과를 나타낸다. 이에 따라, 방열 특성이 요구되는 산업 전반에 널리 응용될 수 있다.
이하 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
본 발명의 일실시예에 따른 방열 그래핀 시트는 (1) 그래핀 플레이트를 포함하는 그래핀 시트를 소성시키는 단계; (2) 소성시킨 그래핀 시트를 판프레스시키는 단계; 및 (3) 판프레스시킨 그래핀 시트를 롤프레스시켜서 방열 그래핀 시트를 제조하는 단계;를 포함하는 제조방법을 통해 제조된다.
한편, 얇은 두께 및 현저히 향상된 열전도도를 나타내는 방열 그래핀 시트를 제조하기 위하여, 상기 상기 방열 그래핀 시트의 제조방법 중 소성, 판프레스 및 롤프레스는 하기 조건 (1) 및 조건 (2)를 만족한다.
조건 (1)로써, (1)
Figure PCTKR2016015305-appb-I000009
,
Figure PCTKR2016015305-appb-I000010
이고, 바람직하게는
Figure PCTKR2016015305-appb-I000011
,
Figure PCTKR2016015305-appb-I000012
일 수 있으며, 조건 (2)로써
Figure PCTKR2016015305-appb-I000013
,
Figure PCTKR2016015305-appb-I000014
이고, 바람직하게는
Figure PCTKR2016015305-appb-I000015
,
Figure PCTKR2016015305-appb-I000016
일 수 있다.
이때, a1은 소성의 온도(℃), b1는 판프레스의 온도(℃), c1은 롤프레스의 온도, a2는 소성의 압력(kpa), b2는 판프레스의 압력(kgf/㎝2) 및 c2 롤프레스의 압력(ton)을 나타낸다.
만일 상기 조건 (1)에서
Figure PCTKR2016015305-appb-I000017
이 0.3를 초과하면 제조된 방열 그래핀 시트에 바인더가 잔존할 수 있고, 목적하는 열전도도 특성을 발현하지 못할 수 있다. 또한, 만일 상기 조건 (1)에서
Figure PCTKR2016015305-appb-I000018
이 6.5를 초과하면 복수개의 그래핀 플레이트 간의 밀착력이 좋지 않을 수 있다.
그리고, 만일 상기 조건 (2)에서
Figure PCTKR2016015305-appb-I000019
이 108을 초과하면 목적하는 열전도도를 나타내지 못할 수 있다. 또한, 만일 상기 조건 (2)에서
Figure PCTKR2016015305-appb-I000020
이 4.5를 초과하면 복수개의 그래핀 플레이트 간의 밀착력이 좋지 않을 수 있고, 목적하는 두께의 방열 그래핀 시트를 제조할 수 없을 수 있다.
먼저, 그래핀 플레이트를 포함하는 그래핀 시트를 소성시키는 (1) 단계에 대해 설명한다.
상기 (1) 단계에서 그래핀 시트는 그래핀 분말, 고분자수지 및 용매를 혼합하여 그래핀 레진을 제조하는 단계, 상기 그래핀 레진을 이형필름에 도포하고 건조시켜서 그래핀 플레이트를 제조하는 단계 및 복수개의 그래핀 플레이트를 합지시켜서 그래핀 시트를 제조하는 단계를 포함하여 제조할 수 있다.
그래핀 레진을 제조하는 단계에서, 상기 그래핀 분말은 통상적으로 그래핀 분말을 제조할 수 있는 방법이라면 제한 없이 사용할 수 있으며, 바람직하게는 플레이크 타입의 그라파이트를 소성시킨 팽창 그라파이트를 파쇄하여 제조할 수 있다. 구체적으로, 상기 그래핀 분말은 평균입경 200㎛ ~ 1㎜의 플레이크 타입의 그라파이트를 전기로에서 750 ~ 850℃에서 0.5 ~ 2 분 동안 소성시켜서 팽창 그라파이트를 제조하고, 팽창 그라파이트와 증류수를 소정의 중량비로 혼합한 후 200 ~ 600W 힘으로 0.5 ~ 1.5 시간 동안 파쇄하여 단층 또는 다층의 그래핀을 제조한 후, 여과공정을 거치고 40 ~ 80℃에서 20 ~ 28시간 동안 진공 건조하여 제조할 수 있다. 이때 제조된 그래핀 분말은 평균입경이 5 ~ 30㎛, 바람직하게는 5 ~ 20㎛일 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.
또한, 상기 그래핀 분말은 후술하는 고분자수지 100 중량부에 대하여 5 ~ 20 중량부로 포함될 수 있다. 만일 상기 그래핀 분말이 고분자수지 100 중량부에 대하여 5 중량부 미만일 경우 제조된 방열 그래핀 시트의 열전도도가 낮을 수 있고, 20 중량부를 초과할 경우 제조된 방열 그래핀 시트의 내구성이 좋지 않을 수 있다.
상기 고분자 수지는 그래핀 레진을 형성할 수 있는 것으로 당업계에 공지된 성분의 경우 제한 없이 사용될 수 있다. 다만, 바람직하게는 그래핀 분말의 분산성 향상 및 균일한 그래핀 플레이트를 제조할 수 있도록 상기 고분자 수지는 고무계 수지, 우레탄계 수지, 아크릴계 수지 및 폴리비닐계 수지로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있고, 보다 바람직하게는 고무계 수지 및/또는 폴리비닐계 수지를 포함할 수 있으며, 보다 더 바람직하게는 고무계 수지(SBR계 수지)일 수 있다. 한편, 상기 고분자수지는 전제 고분자수지 함량 중 고형분의 함량이 10 ~ 25 중량%, 바람직하게는 13 ~ 23 중량%일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
상기 용매는 그래핀 레진을 형성할 수 있는 것으로 당업계에 공지된 성분의 경우 제한 없이 사용될 수 있다. 다만, 바람직하게는 그래핀 분말의 분산성 향상 및 그래핀 레진의 적정 점도를 나타낼 수 있도록 상기 용매는 톨루엔 및 에틸아세테이트(EA)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있고, 보다 바람직하게는 톨루엔일 수 있다.
또한, 상기 용매는 바람직하게는 상기 고분자수지 100 중량부에 대하여 80 ~ 150 중량부로 포함될 수 있다. 만일 용매가 상기 고분자수지 100 중량부에 대하여 80 중량부 미만이면 그래핀 분말이 균일하게 그래핀 레진에 분산되지 않을 수있고, 150 중량부를 초과하면 그래핀 레진의 점도가 과하게 낮아져서 그래핀 플레이트의 제조가 용이하지 않을 수 있다.
상기 그래핀 레진의 제조는 통상적으로 그래핀 레진을 제조할 수 있는 방법이라면 제한 없이 사용할 수 있으며, 바람직하게는 상술한 그래핀 분말, 고분자수지 및 용매를 혼합하고 균질기(Homogenizer)를 통하여 5 ~ 15 분 동안 균일하게 분산시킨 후, 탈포를 위해 15 ~ 40℃에서 20 ~ 30 분 동안 안정화시켜서 제조할 수 있다.
다음, 상기 그래핀 플레이트를 제조하는 단계에서 상기 이형필름은 통상적으로 그래핀 플레이트를 제조할 수 있는 이형필름이라면 제한 없이 사용할 수 있으며, 바람직하게는 PET 필름을 사용할 수 있고, 보다 바람직하게는 일면 또는 양면이 실리콘 처리된 PET 필름을 사용할 수 있다. 또한 상기 이형필름의 두께는 30 ~ 60㎛, 바람직하게는 38 ~ 50㎛일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
한편 상기 그래핀 플레이트는 통상적으로 그래핀 플레이트를 제조할 수 있는 방법이라면 제한 없이 사용할 수 있으며, 바람직하게는 6 ~ 12 m/min의 이동속도로 이동하는 PET 필름의 일면에 상기 그래핀 레진을 도포한 후 40 ~ 140℃에서 건조시켜서 제조할 수 있다. 또한, 보다 바람직하게는 상기 건조는 45 ~ 55℃에서 1차건조, 65 ~ 75℃에서 2차건조, 85 ~ 95℃에서 3차건조, 105℃ ~ 115℃에서 4차건조 및 105 ~ 115℃에서 5차건조하여 건조할 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.
한편, 상기 제조된 그래핀 플레이트는 두께가 30 ~ 90㎛, 바람직하게는 두께가 40 ~ 80㎛일 수 있다. 만일 제조된 그래핀 플레이트의 두께가 30㎛ 미만이면 제조되는 방열 그래핀 시트의 열전도도가 좋지 않을 수 있고, 두께가 90㎛를 초과하면 제조되는 방열 그래핀 시트를 목적하는 두께로 제조하기 용이하지 않을 수 있다.
다음, 그래핀 시트를 제조하는 단계에서 상기 합지는 통상적으로 그래핀 플레이트를 합지시켜서 그래핀 시트를 제조하는 조건이라면 제한 없이 채용할 수 있으며, 바람직하게는 소정의 선압력을 나타내는 롤러를 통해 합지할 수 있고, 보다 바람직하게는 선압력 3 ~ 12 kgf 및 온도 60 ~ 140℃, 보다 더 바람직하게는 선압력 5 ~ 10 kgf 및 온도 80 ~ 120℃에서 롤러를 통해 수행할 수 있다. 이때, 상기 선압력은 롤러와 그래핀 플래이트가 접하는 선에 가해지는 압력을 나타낸다. 한편, 상기 그래핀 시트는 상기 그래핀 플레이트를 2 ~ 12장 적층하여 합지할 수 있다. 만일 적층되는 상기 그래핀 플레이트가 2장 미만이면 후술하는 소성공정 이후 시트화가 되지 않고, 그래핀 시트가 부서질 수 있고, 상기 그래핀 플레이트가 12장을 초과하면 목적하는 얇은 두께의 방열 그래핀 시트를 제조할 수 없고, 그래핀 플레이트의 수가 많아지더라도 오히려 열전도도가 저하될 수 있다.
상기 그래핀 시트를 소성시키는 단계는 상술한 이형필름을 제거한 후 수행할 수 있고, 소성 공정을 통하여 그래핀 레진에 포함되어 있는 용매 및 고분자수지를 제거할 수 있다. 상기 소성은 상술한 온도에 대한 조건 (1)을 만족하도록 온도 450 ~ 750℃에서, 바람직하게는 550 ~ 700℃에서 수행할 수 있다. 만일 상기 온도가 450℃ 미만이면 바인더를 제거하는데 소요되는 시간이 길어질 수 있고, 제조된 방열 그래핀 시트의 열전도도가 저하될 수 있으며, 잔존하는 바인더가 있을 수 있고, 면저항이 과도하게 높을 수 있다. 또한, 만일 온도가 750℃를 초과하면 제조된 방열 그래핀 시트가 부분적으로 소실될 수 있고, 면저항이 과도하게 높을 수 있다.
또한, 상기 소성시키는 단계는 상술한 압력에 대한 조건 (2)를 만족하도록 압력 1.5 ~ 38 kpa의, 바람직하게는 2 ~ 35 kpa의 가압조건 하에서 수행할 수 있다. 만일 상기 압력이 1.5 kpa 미만이면 제조된 방열 그래핀 시트의 열전도도가 저하될 수 있고 목적하는 두께의 방열 그래핀 시트를 제조하기 용이하지 않을 수 있으며, 압력이 38 kpa를 초과하면 제조된 방열 그래핀 시트의 열전도도가 저하될 수 있다.
그리고, 상기 소성시키는 단계는 1 ~ 3 시간 동안 수행할 수 있고, 바람직하게는 1.2 ~ 2.5 시간 동안 수행할 수 있다. 만일 상기 소성시키는 단계를 1 시간 미만으로 수행할 경우 잔존하는 바인더 및/또는 용매가 있을 수 있고, 제조된 방열 그래핀 시트의 열전도도가 저하될 수 있고, 3 시간을 초과하여 수행할 경우 제조된 방열 그래핀 시트가 부분적으로 소실될 수 있다.
다음으로, 소성시킨 그래핀 시트를 판프레스시키는 (2) 단계를 설명한다.
상기 판프레스는 복수개의 그래핀 플레이트 간의 밀착성 향상 및 그래핀 시트의 두께를 감소시키는 역할을 하는 공정이다.
상기 판프레스는 상술한 온도에 대한 조건 (1)을 만족하도록 온도 15 ~ 40℃에서, 바람직하게는 20 ~ 35℃에서 수행할 수 있다. 만일 상기 온도 범위를 만족하지 못할 경우, 그래핀 플레이트 간에 목적하는 수준의 밀착성이 발현되지 않을 수 있다.
또한, 상기 판프레스는 상술한 압력에 대한 조건 (2)를 만족하도록 압력이 20 ~ 70 kgf/㎝2, 바람직하게는 20 ~ 30 kgf/㎝2 일 수 있다. 만일 상기 압력이 20 kgf/㎝2 미만이면 그래핀 플레이트 간에 목적하는 수준의 밀착성이 발현되지 않을 수 있다.
그리고, 상기 판프레스는 10 ~ 50 분 동안 수행할 수 있고, 바람직하게는 20 ~ 40 분 동안 수행할 수 있다. 만일 상기 판프레스를 10 분 미만으로 수행할 경우 그래핀 플레이트 간에 목적하는 수준의 밀착성이 발현되지 않을 수 있고, 후술하는 롤프레스 공정이 용이하지 않을 수 있으며, 50분을 초과하여 수행할 경우 제조 비용이 증가하는 문제가 발생할 수 있다.
다음으로, 판프레스시킨 그래핀 시트를 롤프레스시켜서 방열 그래핀 시트를 제조하는 (3) 단계를 설명한다.
상기 롤프레스는 복수개의 그래핀 플레이트 간의 밀착성을 더욱 향상시키는 역할을 하는 공정이다.
상기 롤프레스는 상술한 온도에 대한 조건 (1)을 만족하도록 온도 50 ~ 90℃에서, 바람직하게는 60 ~ 80℃에서 수행할 수 있다. 만일 상기 롤프레스의 온도가 50℃ 미만이면 그래핀 플레이트 간에 목적하는 수준의 밀착성이 발현되지 않을 수 있고, 온도가 100℃를 초과하면 시트가 캘링더링 롤로 전이되어 방열 그래핀 시트의 제조가 용이하지 않을 수 있고, 작업성이 저하될 수 있다.
또한, 상기 롤프레스는 상술한 압력에 대한 조건 (2)를 만족하도록 선압력이 15 ~ 85ton, 바람직하게는 35 ~ 65ton일 수 있다. 만일 상기 롤프레스의 선압력이 상기 범위를 만족하지 못하면 그래핀 플레이트 간에 목적하는 수준의 밀착성이 발현되지 않을 수 있고 방열 그래핀 시트를 목적하는 두께로 제조할 수 없을 수 있으며, 열전도도가 저하될 수 있다.
그리고, 상기 롤프레스는 그래핀 시트를 2 ~ 5 m/min의 라인속도(Line speed)로, 바람직하게는 3 ~ 4 m/min의 속도로 캘린더링 롤을 통과시켜서 수행할 수 있다. 만일 상기 속도가 2 m/min 미만이면 공정시간이 길어지고, 제조 비용이 증가할 수 있고, 속도가 5 m/min를 초과하면 목적하는 두께의 방열 그래핀 시트를 제조할 수 없는 문제가 발생할 수 있다.
한편, 본 발명은 상술한 제조방법으로 제조되는 방열 그래핀 시트를 제공한다.
상기 방열 그래핀 시트는 두께가 15 ~ 35㎛이고, 바람직하게는 17 ~ 34㎛일 수 있다. 만일 상기 방열 그래핀 시트의 두께가 15㎛ 미만이면 방열 그래핀 시트의 열전도도가 좋지 않고, 이에 따라 방열특성이 좋지 않을 수 있고, 방열 그래핀 시트의 두께가 35㎛를 초과하면 방열 그래핀 시트의 열전도도가 좋지 않고, 이에 따라 방열특성이 좋지 않을 수 있으며, 두께가 두껍기 때문에 실제 산업에 적용하기 용이하지 않을 수 있다.
또한, 상기 방열 그래핀 시트는 열전도도가 550 ~ 720 W/m·K, 바람직하게는 600 ~ 720 W/m·K 일 수 있다. 만일 상기 방열 그래핀 시트의 열전도도가 550 W/m·K 미만이면, 열의 효율적인 분산과 발산이 되지 않아 실제 산업에 적용 시 신뢰성이 좋지 않고, 적용한 물건의 수명이 저하될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 방열 그래핀 시트는 하기 조건 (3)을 만족할 수 있다.
조건 (3)으로써, 650℃에서 8.63 kpa의 압력으로 소성단계를 수행한 후 제조한 방열 그래핀 시트의 열전도도가 690 ~ 710 W/m·K일 수 있다.
또한, 상기 방열 그래핀 시트는 면저항(수평 저항)이 200 ~ 400 mΩ, 바람직하게는 200 ~ 350 mΩ일 수 있다.
한편, 본 발명의 방열 그래핀 시트는 두께가 얇고, 내구성이 우수하며, 열전도도가 현저히 향상된 동시에 방열특성이 매우 우수한 효과를 나타낸다. 이에 따라, 방열 특성이 요구되는 산업 전반에 널리 응용될 수 있다.
하기의 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하기로 하지만, 하기 실시예가 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니며, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것으로 해석되어야 할 것이다.
<실시예 1>
(1) 그래핀 플레이트의 제조
평균입경이 500㎛인 그라파이트 플레이크를 전기로에서 800℃에서 1분 동안 소성시켜서 팽창 그라파이트를 제조하고, 증류수 100 중량부에 대하여 제조한 팽창 그라파이트를 1 중량부 혼합하고 400W의 힘으로 1 시간 동안 파쇄한 후, 이를 여과하고 60℃에서 24 시간 동안 진공 건조하여 평균입경 20㎛의 그래핀 분말을 제조하였다.
고분자수지로 총 수지 중량에 대하여 고형분 함량이 18중량%인 고무계 수지(Styrene Butadiene Rubber, SBR)를, 용매로 톨루엔을 상기 고분자수지 100 중량부에 대하여 112.5 중량부 및 상기 그래핀 분말을 상기 고분자수지 100 중량부에 대하여 12.5 중량부로 혼합하고, 균질기(Homogenizer)를 통해 10 분간 균일하게 분산시킨 후, 탈포를 위해 25℃에서 25 분 동안 안정화시켜서 그래핀 레진을 제조하였다.
이후, 상기 그래핀 레진을 양면 실리콘 처리된 두께 50㎛의 PET 필름에 도포하고 건조하여 그래핀 플레이트를 제조하였다. 구체적으로 콤마코터를 이용하여 9 m/min 의 라인속도(Line speed)로 상기 PET 필름에 제조한 그래핀 레진을 도포하고, 온도 50℃에서 1차건조, 온도 70℃에서 2차건조, 온도 90℃에서 3차건조, 온도 110℃에서 4차건조 및 온도 110℃에서 5차건조를 수행하여 그래핀 플레이트를 제조하였다. 제조한 그래핀 플레이트의 두께는 40㎛였다.
(2) 그래핀 시트의 제조
4장의 그래핀 플레이트를 적층하되, 최상부의 그래핀 플레이트는 PET 필름이 최상단에 위치하도록 뒤집어서 배치하고, 최상부의 그래핀 플레이트 및 최하부의 그래핀 플레이트를 제외한 2장의 그래핀 플레이트는 PET 필름을 제거하고 적층하였으며, 이 후 선압력 8kgf의 롤러를 통해 온도 100℃에서 열합지를 수행하여 그래핀 시트를 제조하였다.
(3) 방열 그래핀 시트의 제조
상기 그래핀 시트 최상부 및 최하부의 PET 필름을 제거하고, PET 필름을 제거한 그래핀 시트 상부 및 하부 각각에 인조 그라파이트 시트를 위치시킨 후, 전기로에서 가압판을 통해 8.63 kpa의 압력을 가하며, 650℃로 2시간 동안 소성시켰다. 그리고, 소성시킨 그래핀 시트를 25℃에서 25 kgf/㎝2의 압력으로 30 분 동안 판프레스시켜서 그래핀 시트의 밀착력을 상승시켰다. 이후 판프레스시킨 그래핀 시트를 캘린더링 롤을 통하여 70℃에서 3.5 m/min의 라인속도(Line speed)로 50 ton의 선압력으로 롤프레스시켜서 방열 그래핀 시트를 제조하였다. 제조된 방열 그래핀 시트의 두께는 25㎛였다.
<실시예 2 ~ 29 및 비교예 1 ~ 5>
실시예 1과 동일하게 실시하여 제조하되, 하기 표 1 ~ 5와 같이 소성 조건, 판프레스 조건, 롤프레스 조건 및 열합지한 그래핀 플레이트의 수 등을 변경하여 표 1 ~ 5와 같은 방열 그래핀 시트를 제조하였다.
<실험예>
1. 열전도도 평가
실시예 1 ~ 29 및 비교예 1 ~ 4에 따라 제조된 방열 그래핀 시트에 대하여 열확산계수, 비열 및 밀도를 측정하여 열전도도를 계산하였다.
먼저, 실시예 1 ~ 29 및 비교예 1 ~ 4에 따라 제조된 방열 그래핀 시트를 지름 25㎜의 원형으로 재단하고, 이를 인-플레인 홀더(In-plane holder)에 위치시킨 후, 준비한 홀더(holder)를 열확산계수 측정장비(NETZSCH, LFA467) 내 퍼니스(furnace)에 위치시키고, 10회의 레이저(laser)을 가하여 열확산계수를 측정하였다.
그리고, 실시예 1 ~ 29 및 비교예 1 ~ 4에 따라 제조된 방열 그래핀 시트를 지름 4㎜로 재단하고, 알루미늄 팬(Aluminium pan)에 위치시킨 후 리드(lid)로 덮었다. 이를 비열 측정장비(NETZSCH, DSC214) 네 퍼니스(furnace)에 위치시키고, 25℃에서의 비열을 측정하였다.
그리고, 아르키메데스법을 통해 실시예 1 ~ 29 및 비교예 1 ~ 4에 따라 제조된 방열 그래핀 시트의 밀도를 측정한 뒤, 하기 수학식을 통해 열전도도를 계산하였다. 이를 하기 표 1 ~ 5에 나타내었다.
[수학식]
열전도도(W/mK) = 열확산계수(mm2/s)*비열(J/g/K)*밀도(g/cm3)
2. 면저항(수평저항) 평가
실시예 1 ~ 29 및 비교예 1 ~ 4에 따라 제조된 방열 그래핀 시트를 가로×세로 30㎜×50㎜로 재단한 후, 수평 저항 측정용 지그를 재단한 방열 그래핀 시트에 위치시키고, 30초 경과 후 저항측정기(HIOKI, Milli-Ohm Meter(3540))에 측정된 저항 값을 측정하였다. 이를 하기 표 1 ~ 5에 나타내었다.
구분 실시예1 실시예2 실시예3 실시예4 실시예5 실시예6 실시예7
소성 온도(℃) 650 355 550 700 850 650 650
압력(kpa) 8.630 8.630 8.630 8.630 8.630 8.630 8.630
판프레스 온도(℃) 25 25 25 25 25 10 16
압력(kgf/㎝2) 25 25 25 25 25 25 25
롤프레스 온도(℃) 70 80 70 60 55 61 85
선압력(ton) 50 50 50 50 50 50 50
조건1 (b1+c1)/a1 0.15 0.296 0.17 0.121 0.09 0.11 0.16
c1/b1 2.8 2.8 2.8 2.8 2.8 6.1 5.3
조건2 (b2+c2)/a2 8.69 8.69 8.69 8.69 8.69 8.69 8.69
c2/b2 2 2 2 2 2 2 2
적층된 그래핀 플레이트 수 4 4 4 4 4 4 4
두께(㎛) 25 74 34 25 26 25 25
열전도도(W/m·K) 698.901 208.130 561.761 604.663 489.375 510.916 602.226
수평 저항(mΩ) 277 7,850 348 309 1,275 362 330
구분 실시예8 실시예9 실시예10 실시예11 실시예12 실시예13 실시예14
소성 온도(℃) 650 650 700 650 650 505 650
압력(kpa) 8.630 8.630 8.630 8.630 8.630 8.630 0.711
판프레스 온도(℃) 35 50 30 25 25 38 25
압력(kgf/㎝2) 25 25 25 25 25 25 25
롤프레스 온도(℃) 70 55 35 60 80 110 70
선압력(ton) 50 50 50 50 50 50 50
조건1 (b1+c1)/a1 0.16 0.18 0.093 0.13 0.16 0.293 0.15
c1/b1 2 1.1 1.17 2.4 3.2 3 2.8
조건2 (b2+c2)/a2 8.69 8.69 8.69 8.69 8.69 8.69 105.49
c2/b2 2 2 2 2 2 2 2
적층된 그래핀 플레이트 수 4 4 4 4 4 4 4
두께(㎛) 25 25 25 25 25 25 27
열전도도(W/m·K) 625.426 503.948 498.240 618.842 621.483 427.968 511.427
수평 저항(mΩ) 323 338 346 339 341 292 318
구분 실시예15 실시예16 실시예17 실시예18 실시예19 실시예20 실시예21
소성 온도(℃) 650 650 650 650 650 650 650
압력(kpa) 2.157 34.519 43.834 8.630 8.630 8.630 8.630
판프레스 온도(℃) 25 25 25 25 25 25 25
압력(kgf/㎝2) 25 25 25 15 30 60 85
롤프레스 온도(℃) 70 70 70 70 70 70 70
선압력(ton) 50 50 50 50 50 55 55
조건1 (b1+c1)/a1 0.15 0.15 0.15 0.15 0.15 0.15 0.15
c1/b1 2.8 2.8 2.8 2.8 2.8 2.8 2.8
조건2 (b2+c2)/a2 34.77 2.17 1.71 7.53 9.27 12.75 15.64
c2/b2 2 2 2 3.33 1.67 0.92 0.65
적층된 그래핀 플레이트 수 4 4 4 4 4 4 4
두께(㎛) 26 23 22 26 25 24 23
열전도도(W/m·K) 608.248 642.379 501.948 517.650 668.978 649.486 511.541
수평 저항(mΩ) 305 314 309 336 318 290 283
구분 실시예22 실시예23 실시예24 실시예25 실시예261) 실시예27 실시예28
소성 온도(℃) 650 650 650 650 650 650 650
압력(kpa) 34.519 8.630 8.630 8.630 8.630 8.630 8.630
판프레스 온도(℃) 25 25 25 25 - 25 25
압력(kgf/㎝2) 22 25 25 25 - 25 25
롤프레스 온도(℃) 70 70 70 70 - 70 70
선압력(ton) 5 35 65 110 - 50 50
조건1 (b1+c1)/a1 0.15 0.15 0.15 0.15 - 0.15 0.15
c1/b1 2.8 2.8 2.8 2.8 - 2.8 2.8
조건2 (b2+c2)/a2 0.78 6.952 10.43 15.64 - 8.69 8.69
c2/b2 0.23 1.4 2.6 4.4 - 2 2
적층된 그래핀 플레이트 수 4 4 4 4 1 3 11
두께(㎛) 43 29 20 13 - 17 33
열전도도(W/m·K) 504.310 661.814 643.216 518.151 - 623.148 663.489
수평 저항(mΩ) 297 309 317 312 - 276 281
1) 상기 실시예 26은 소성 후 결합력이 약해 시트화가 되지 않은 실시예를 나타낸다.
구분 실시예29 비교예1 비교예2 비교예3 비교예4
소성 온도(℃) 650 400 650 650 650
압력(kpa) 8.630 8.630 8.630 1.079 8.630
판프레스 온도(℃) 25 25 18 25 25
압력(kgf/㎝2) 25 25 25 30 15
롤프레스 온도(℃) 70 105 120 70 70
선압력(ton) 50 50 50 110 110
조건1 (b1+c1)/a1 0.15 0.33 0.21 0.15 0.15
c1/b1 2.8 4.2 6.67 2.8 2.8
조건2 (b2+c2)/a2 8.69 8.69 8.69 129.75 14.48
c2/b2 2 2 2 3.67 7.33
적층된 그래핀 플레이트 수 14 4 4 4 4
두께(㎛) 76 64 25 22 23
열전도도(W/m·K) 495.940 198.636 481.490 438.653 493.354
수평 저항(mΩ) 319 4,813 298 319 291
상기 표 1 내지 표 5에서 알 수 있듯이,
본 발명에 따른 소성 단계의 온도 범위를 만족하는 실시예 1, 실시예 3 및 실시예 4가, 이를 만족하지 못하는 실시예 2 및 실시예 5에 비하여 열전도도가 월등리 우수하고 수평저항(면저항)이 낮은 것을 확인할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 판프레스 단계의 온도 범위를 만족하는 실시예 1, 실시예 7 및 실시예 8이, 이를 만족하지 못하는 실시예 6 및 실시예 9에 비하여 열전도도가 우수한 것을 확인할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 롤프레스 단계의 온도 범위를 만족하는 실시예 1, 실시예 11 및 실시예 12가, 이를 만족하지 못하는 실시예 10 및 실시예 13에 비하여 열전도도가 우수한 것을 확인할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 소성의 압력 범위를 만족하는 실시예 1, 실시예 15 및 실시예 16이, 이를 만족하지 못하는 실시예 14 및 실시예 17에 비하여 열전도도가 우수하였다.
또한, 본 발명에 따른 판프레스의 압력 범위를 만족하는 실시예 1, 실시예 19 및 실시예 20이, 이를 만족하지 못하는 실시예 18 및 실시예 21에 비하여 열전도도가 우수하였다.
또한, 본 발명에 따른 롤프레스의 압력 범위를 만족하는 실시예 1, 실시예 23 및 실시예 24가, 이를 만족하지 못하는 실시예 22 및 실시예 25에 비하여 열전도도가 우수하였다.
또한, 적층된 그래핀 플레이트의 수가 2 ~ 12장을 만족하는 실시예 1, 실시예 27 및 실시예 28이, 이를 만족하지 못하는 실시예 1 및 실시예 29에 비하여 열전도도가 현저히 우수하였다. 특히 실시예 26은 그래핀 플레이트 내의 결합력이 약해서 소성 후 시트화가 되지 않고 으스러지는 결과가 나타났다.
또한, 본 발명에 따른 조건 (1)의 범위를 만족하는 실시예 1이, 이를 만족하지 못하는 비교예 1에 비하여 열전도도가 우수하고, 비교예 2에 비하여 열전도도가 현저히 우수하고, 수평 저항히 월등히 낮은 것을 확인할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 조건 (2)의 범위를 만족하는 실시예 1이, 이를 만족하지 못하는 비교예 3 및 비교예 4에 비하여 열전도도가 현저히 우수한 것을 확인할 수 있다.

Claims (15)

  1. (1) 그래핀 플레이트를 포함하는 그래핀 시트를 소성시키는 단계;
    (2) 소성시킨 그래핀 시트를 판프레스시키는 단계; 및
    (3) 판프레스시킨 그래핀 시트를 롤프레스시켜서 방열 그래핀 시트를 제조하는 단계;를 포함하고,
    상기 소성, 판프레스 및 롤프레스는 하기 조건 (1) 및 조건 (2)를 만족하는 방열 그래핀 시트의 제조방법:
    (1)
    Figure PCTKR2016015305-appb-I000021
    ,
    Figure PCTKR2016015305-appb-I000022
    (2)
    Figure PCTKR2016015305-appb-I000023
    ,
    Figure PCTKR2016015305-appb-I000024
    단, a1은 소성의 온도(℃), b1는 판프레스의 온도(℃), c1은 롤프레스의 온도, a2는 소성의 압력(kpa), b2는 판프레스의 압력(kgf/㎝2) 및 c2 롤프레스의 압력(ton)을 나타낸다.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 소성, 판프레스 및 롤프레스는 하기 조건 (1) 및 조건 (2)를 만족하는 방열 그래핀 시트의 제조방법:
    (1)
    Figure PCTKR2016015305-appb-I000025
    ,
    Figure PCTKR2016015305-appb-I000026
    (2)
    Figure PCTKR2016015305-appb-I000027
    ,
    Figure PCTKR2016015305-appb-I000028
    임.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 그래핀 시트는 2 ~ 12장의 그래핀 플레이트를 포함하는 방열 그래핀 시트의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 (1) 단계의 그래핀 시트는
    그래핀 분말, 고분자수지 및 용매를 혼합하여 그래핀 레진을 제조하는 단계;
    상기 그래핀 레진을 이형필름에 도포하고 건조시켜서 그래핀 플레이트를 제조하는 단계; 및
    복수개의 그래핀 플레이트를 합지시켜서 그래핀 시트를 제조하는 단계;를 포함하여 제조되는 방열 그래핀 시트의 제조방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 고분자수지는 고무계 수지, 우레탄계 수지, 아크릴계 수지 및 폴리비닐계 수지로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 방열 그래핀 시트의 제조방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 용매는 상기 고분자수지 100 중량부에 대하여 톨루엔 및 에틸아세테이트로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 용매를 80 ~ 150 중량부 포함하는 방열 그래핀 시트의 제조방법.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 그래핀 분말은 상기 고분자수지 100 중량부에 대하여 5 ~ 20 중량부로 포함되는 방열 그래핀 시트의 제조방법.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 그래핀 플레이트를 제조하는 단계에서
    상기 도포는 이형필름의 일면에 상기 그래핀 레진을 6 ~ 12 m/min의 속도로 도포하고,
    상기 건조는 40 ~ 140℃에서 수행하는 방열 그래핀 시트의 제조방법.
  9. 제4항에 있어서,
    상기 합지는 선압력 3 ~ 12 kgf 및 온도 60 ~ 140℃로 수행하는 방열 그래핀 시트의 제조방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 소성은 온도 450 ~ 750℃ 및 압력 1.5 ~ 38 kpa의 가압조건 하에서 1 ~ 3시간 동안 수행하는 방열 그래핀 시트의 제조방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 판프레스는 15 ~ 40℃에서 20 ~ 70 kgf/㎝2 의 압력으로 10 ~ 50 분 동안 수행하는 방열 그래핀 시트의 제조방법.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 롤프레스는 50 ~ 90 ℃에서 선압력 15 ~ 85 ton 및 2 ~ 5m/min 의 라인속도(Line speed)로 수행하는 방열 그래핀 시트의 제조방법.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항의 제조방법으로 제조되고,
    두께가 15 ~ 35㎛ 인 방열 그래핀 시트.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 방열 그래핀 시트는 열전도도가 550 ~ 720 W/m·K인 방열 그래핀 시트.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 방열 그래핀 시트는 하기 조건 (3)을 만족하는 방열 그래핀 시트:
    (3) 650℃에서 8.63 kpa의 압력으로 소성단계를 수행한 후 제조한 방열 그래핀 시트의 열전도도가 690 ~ 710 W/m·K임.
PCT/KR2016/015305 2016-12-26 2016-12-27 방열 그래핀 시트 및 이의 제조방법 WO2018124317A1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2016-0179043 2016-12-26
KR1020160179043A KR101874959B1 (ko) 2016-12-26 2016-12-26 방열 그래핀 시트 및 이의 제조방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2018124317A1 true WO2018124317A1 (ko) 2018-07-05

Family

ID=62709609

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2016/015305 WO2018124317A1 (ko) 2016-12-26 2016-12-27 방열 그래핀 시트 및 이의 제조방법

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR101874959B1 (ko)
WO (1) WO2018124317A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116178016A (zh) * 2021-11-29 2023-05-30 国家能源投资集团有限责任公司 低取向度储热炭材料及其制备方法

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102428088B1 (ko) 2021-11-10 2022-08-03 (주)테라시스 그래핀-그라파이트 복합체를 이용한 방열시트 및 그 제조방법

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4532219B2 (ja) * 2004-09-15 2010-08-25 大日本印刷株式会社 放熱シート
JP5563175B1 (ja) * 2014-03-05 2014-07-30 清二 加川 高熱伝導率の放熱シート及びその製造方法
KR101442070B1 (ko) * 2013-07-22 2014-09-18 (주)월드튜브 그래핀, 흑연나노플레이트, 카본나노튜브 및 나노금속으로 이루어진 복합체를 이용한 방열시트 및 그 제조방법
KR20160038479A (ko) * 2014-09-30 2016-04-07 한국과학기술연구원 필러 및 고분자 수지의 복합 재료 층이 포함된 방열 시트 및 그 제조방법
KR20160042116A (ko) * 2013-08-12 2016-04-18 세이지 까가와 방열 필름 및 그 제조 방법 및 장치

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4532219B2 (ja) * 2004-09-15 2010-08-25 大日本印刷株式会社 放熱シート
KR101442070B1 (ko) * 2013-07-22 2014-09-18 (주)월드튜브 그래핀, 흑연나노플레이트, 카본나노튜브 및 나노금속으로 이루어진 복합체를 이용한 방열시트 및 그 제조방법
KR20160042116A (ko) * 2013-08-12 2016-04-18 세이지 까가와 방열 필름 및 그 제조 방법 및 장치
JP5563175B1 (ja) * 2014-03-05 2014-07-30 清二 加川 高熱伝導率の放熱シート及びその製造方法
KR20160038479A (ko) * 2014-09-30 2016-04-07 한국과학기술연구원 필러 및 고분자 수지의 복합 재료 층이 포함된 방열 시트 및 그 제조방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116178016A (zh) * 2021-11-29 2023-05-30 国家能源投资集团有限责任公司 低取向度储热炭材料及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR101874959B1 (ko) 2018-07-06
KR20180075097A (ko) 2018-07-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2016093617A1 (ko) 방열시트
CA2401619C (en) Thermal management system
WO2015012427A1 (ko) 그래핀/흑연나노플레이트/카본나노튜브/나노금속 복합체를 이용한 방열시트 및 그 제조방법
WO2015147449A1 (ko) 전자기파 차폐시트, 및 이의 제조방법
US9363932B2 (en) Integrated graphene film heat spreader for display devices
WO2011102572A1 (ko) 열전도성이 우수한 점착제를 포함하는 방열시트
EP3761355B1 (en) Insulating heat dissipation sheet
WO2020141925A1 (ko) 방열 시트 제조방법
WO2011055961A2 (ko) 팽창흑연시트에 혼합분산용액을 코팅한 혼합카본시트의 제조방법
TW202102432A (zh) 塊狀氮化硼粒子、熱傳導樹脂組成物、以及散熱構件
WO2018124317A1 (ko) 방열 그래핀 시트 및 이의 제조방법
US20150075762A1 (en) Flexible composites containing graphite and fillers
US20200402829A1 (en) Electrostatic chuck and substrate fixing device
TW202209504A (zh) 陶瓷基板、其製造方法、靜電夾盤、基板固定裝置及半導體元件封裝
WO2024090878A1 (ko) 복합 방열 하이브리드 tim 시트
WO2021015580A1 (ko) 방열복합소재 및 그 제조 방법
WO2014196776A1 (ko) 나노박막의 전사 및 접착방법
KR102077766B1 (ko) 그라파이트 필름, 그 제조방법 및 이를 포함하는 전자소자용 방열구조체
WO2019124779A1 (ko) 유체 흐름이 가능한 유로가 형성된 접합 세라믹 및 이의 제조방법
WO2018124319A1 (ko) 절연성 방열 무기재 테이프 및 이의 제조방법
WO2014129776A1 (ko) 절연층과 도전성 접착층을 포함하는 구리 박막층을 이용한 복합 필름과 그 제조방법.
WO2018182353A1 (ko) 고분자 나노무기입자 복합체 및 이를 제조하는 방법
WO2017188752A1 (ko) 방열 특성이 향상된 코팅 조성물 및 이를 이용한 도막의 형성 방법
WO2018143188A1 (ja) 層間熱接合部材、層間熱接合方法、層間熱接合部材の製造方法
WO2017090899A1 (ko) 플로팅 구조의 전극 패턴 형성 방법 및 상기 방법을 이용한 전사 인쇄 방법

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 16926006

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

32PN Ep: public notification in the ep bulletin as address of the adressee cannot be established

Free format text: NOTING OF LOSS OF RIGHTS PURSUANT TO RULE 112(1) EPC (EPO FORM 1205A DATED 07.10.19)

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 16926006

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1