KR101197288B1 - 탄소나노소재 분말의 펠릿과 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 탄소나노소재 펠릿과 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 탄소나노소재 분말을 용매나 첨가제를 혼합하지 않고 로타리 타정기만을 이용하여 특정 크기와 높은 겉보기 밀도를 가지는 펠릿으로 제조함으로써, 간단한 제조공정으로 기존에 탄소나노 소재를 분말로 고분자 복합소재에 적용 시 발생하는 분말의 비산 문제를 해결하고, 적용에 따른 물성의 개선과 포장비 및 물류비를 획기적으로 절감할 수 있는 나노소재 펠릿과 탄소나노소재 분말로부터 펠릿을 제조하는 방법에 관한 것이다.

Description

탄소나노소재 분말의 펠릿과 그 제조 방법{Carbon nano-material pellets and a method for preparing the pellets from powder of carbon nano-material}
본 발명은 탄소나노소재 펠릿과 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 탄소나노소재 분말을 용매나 첨가제를 혼합하지 않고 로타리 타정기만을 이용하여 특정 크기와 높은 겉보기 밀도를 가지는 펠릿으로 제조함으로써, 간단한 제조공정으로 기존에 탄소나노 소재를 분말로 고분자 복합소재에 적용 시 발생하는 분말의 비산 문제를 해결하고, 적용에 따른 물성의 개선과 포장비 및 물류비를 획기적으로 절감할 수 있는 나노소재 펠릿과 탄소나노소재 분말로부터 펠릿을 제조하는 방법에 관한 것이다.
탄소나노소재는 소재의 모양에 따라 플러렌(Fullerene), 탄소나노튜브(Carbon Nanotube; CNT), 그래핀(Graphene), 흑연 나노 플레이트(Graphite Nano Plate) 등이 있으며, 이중에서 탄소나노튜브는 1개의 탄소 원자가 3개의 다른 탄소 원자와 결합한 육각형 벌집 모양의 흑연면이 나노크기의 직경으로 둥글게 말린 형태를 갖고 있으며, 크기나 형태에 따라 독특한 물리적 성질을 갖는 거대 분자이다. 탄소나노튜브는 속이 비어 있어 가볍고 전기 전도도는 구리만큼 좋으며, 열전도도는 다이아몬드만큼 우수하고 인장력은 철강에 못지 않다. 말려진 형태에 따라서 단층벽 탄소나노튜브(Single-Walled Carbon Nanotube; SWCNT), 다중벽 탄소나노튜브(Multi-Walled Carbon Nanotube; MWCNT), 다발형 탄소나노튜브(Rope Carbon Nanotube)로 구분되기도 한다.
이러한 탄소나노튜브는 우수한 물리적 특성으로 인해 대전방지용 고분자 복합소재, 전자파 차폐용 고분자 복합소재, 방열 고분자 복합소재 및 고강도 고분자 복합소재 등 여러 가지 고분자 복합소재의 필러로써 가장 각광받고 있으며 탄소나노튜브를 이용한 고분자 복합소재의 상용화를 위한 많은 연구와 개발이 진행되고 있다.
그러나 많은 연구와 개발에도 불구하고 탄소나노튜브를 고분자 복합소재에 사용함에 있어 탄소나노튜브 분말의 낮은 겉보기밀도로 인한 비산 문제와 그로 인한 인체 유해성 문제가 제시되고 있다.
또한, 탄소나노튜브 등의 나노소재를 활용하기 위해 일반적으로는 탄소나노 분말을 고분자 펠릿과 혼합하여 사용하는 데, 이때 탄소나노소재 분말을 고분자 펠릿과 함께 압출기에 투입할 때 탄소나노소재 분말과 고분자 펠릿의 큰 밀도 차에 의한 층분리 현상과 그로 인한 탄소나노소재의 분산 문제가 아직까지 탄소나노 소재의 대량사용에 대한 걸림돌이 되고 있는 실정이다. 그 뿐만 아니라, 탄소나노소재 생산자의 입장에서는 분말로 제조되는 탄소나노소재의 매우 낮은 겉보기밀도에 의해 증가되는 포장비 및 물류비가 부담이 되고 있는 실정이다.
현재까지 알려진 특허문헌에 개시된 탄소나노소재, 특히 탄소나노튜브의 겉보기밀도 향상 방법으로는 다음과 같은 기술이 개시되어 있다.
한국특허등록 제10-0955295호의 ‘나노카본을 포함한 고형체의 제조방법’에 의하면, 나노카본, 금속(산화물 및 이온을 포함) 및 수지를 포함하는 나노카본 고형체를 개시하고 있다. 그러나 이 방법으로 제조된 나노카본 고형체는 고형체 성형을 위한 결합력을 증가시키기 위하여 금속 및 수지를 포함하고 있어 고분자 복합소재에 적용할 경우 매트릭스로 사용한 고분자와 나노카본 고형체에 포함된 금속 및 수지와의 반응성 또는 상용성에 따라 고분자 복합소재에 사용을 못하거나 나노카본의 중요한 물성 발현이 저하될 수도 있다는 심각한 문제점이 있으며, 나노카본과 금속 및 수지와의 혼합, 분리, 성형, 건조라는 여러 단계의 제조 공정이 필요하다는 단점이 있다.
또한, 한국특허공개 제2011-0065704호의 ‘나노카본 고형체의 제조방법, 이를 이용한 나노카본 고형체, 나노카본 분산액, 나노카본 소재의 제조방법’에서는 나노카본 절단단계, 나노카본과 분산제 및 용매를 혼합시켜 분산기로 상기 나노카본을 분산하는 나노카본 분산단계, 분산된 나노카본 액에 응집제를 더 첨가하여 나노카본 슬러지화하는 나노카본 응집단계, 나노카본 슬러지에서 액상성분을 제거한 후 분쇄하거나 파쇄하여 나노카본 분말로 만드는 나노카본 분말화 단계 및 나노카본 분말을 일정한 형상으로 제작 후 건조하여 고형체를 제조하는 나노카본 고형화 단계를 포함하는 나노카본 고형체의 제조 방법을 개시하고 있다. 그러나 이 방법에서는 나노카본 고형체에 금속 및 수지가 포함되지는 않지만 제조 과정에서 사용한 분산제 및 응집제가 나노카본 고형체에 잔류하여 고분자 복합소재 제조에 이용할 경우 예상치 못한 부작용을 유발할 수 있는 문제가 있으며, 이 방법 또한 여러 단계의 제조 공정이 필요하다는 단점이 있다.
또, 미꾸니 시끼소 가부시키가이샤의 한국특허공개 제2010-0038094호의 ‘카본나노튜브의 조립물 및 이의 제조 방법’에서는 카본나노튜브를 기액(氣液) 또는 액액(液液) 계면을 이용하여 조립화하는 것을 특징으로 하는 카본나노튜브 조립물의 제조 방법으로서 카본나노튜브: 용제의 중량 비율이 1:3 이상인 것을 특징으로 하는 카본나노튜브 조립물의 제조 방법을 개시하고 있다. 그러나 이러한 방법에 의한 카본나노튜브의 고밀도화는 조립물에 미립의 카본나노튜브 분말이 포함되어 비산 문제를 완전히 해결할 수 없으며, 제조 공정에 혼합, 탈기 및 건조의 과정이 필요하여 대량생산에는 적합하지 않다는 단점이 있다.
본 발명은 상기한 종래기술의 문제점, 즉 탄소나노소재 분말을 고형화하는 과정 중에 첨가되는 금속 및 수지 또는 분산제의 잔류로 인해 고분자 복합소재에 사용할 경우 원하지 않는 첨가물이 들어가 탄소나노소재의 우수한 물성이 저하되는 문제 및 탄소나노소재 분말의 낮은 겉보기밀도로 인한 비산 문제와 그로 인한 인체유해성 문제 그리고 고분자 펠릿과 함께 압출기에 투입할 때 탄소나노소재 분말과 고분자 펠릿의 큰 밀도 차에 의한 층분리 현상 문제 등을 해결하기 위해 부단히 연구한 결과, 탄소 나노소재를 특정 조건으로 펠릿화하게 되면 간단한 공정으로도 이러한 종래의 심각한 문제를 해결할 수 있다는 사실을 알게 되어 본 발명을 완성하였다.
따라서 본 발명은 상기한 문제의 해결 과제로서 용매나 첨가제를 함유하지 않으며 포장 및 물류 조건이 우수한 특정 크기와 높은 겉보기 밀도를 가진 탄소나노소재 펠릿을 제공하는데 목적이 있다.
또한, 본 발명은 고분자 복합 소재에 적용하는 경우 물성이 탄소나노소재 분말의 고유 물성이 그대로 유지되어 탄소나노소재의 활용성을 극대화할 수 있는 탄소소재 펠릿을 제공하는데 목적이 있다.
또한 본 발명은 탄소나노소재 분말을 간단하고 경제적인 공정으로 펠릿화하는 탄소나노소재 펠릿의 제조방법을 제공하는데 목적이 있다.
또한, 본 발명은 탄소나노소재 분말을 용매나 첨가제를 첨가하지 아니하고 펠릿화하는 방법을 제공하는데 목적이 있다.
위와 같은 본 발명의 과제 해결을 위해, 본 발명은 용매나 첨가제가 함유되지 않으며, 펠릿의 직경이 2 ~ 6mm이고 두께가 1 ~ 6mm이며 겉보기밀도가 0.05 ~ 0.60g/mL인 탄소나노소재 펠릿을 제공한다.
또한, 본 발명은 탄소나노소재 분말을 용매나 첨가제를 혼합하지 않고 로타리 타정기에 주입하고 압력을 가하여 펠릿 형태로 성형하는 것을 특징으로 하는 탄소나노소재 펠릿의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 펠릿의 직경이 2 ~ 6mm이고 두께가 1 ~ 6mm이며 겉보기밀도가 0.05 ~ 0.60g/mL인 탄소나노소재 펠릿을 사용하여 탄소나노소재/고분자 복합소재를 제조하는 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 펠릿의 직경이 2 ~ 6mm이고 두께가 1 ~ 6mm이며 겉보기밀도가 0.05 ~ 0.60g/mL인 탄소나노소재 펠릿을 사용하여 제조된 탄소나노소재/고분자 복합소재를 제공한다.
본 발명에 따른 탄소나노소재 펠릿에는 용매나 금속, 수지, 분산제 등과 같은 첨가제가 전혀 포함되어 있지 않기 때문에 고분자 복합소재에 원하지 않는 첨가제가 들어가 발생되는 물성 저하나 인체 유해성 등의 문제가 발생되지 않을 뿐만 아니라, 고분자와의 복합소재 제조시 분말을 그대로 사용한 경우와 동일한 효능을 나타내고, 고분자 펠릿과의 층분리 문제나 물성 저하의 문제가 발생하지 않는 우수한 효과가 있다.
또한, 본 발명의 펠릿 제조방법을 사용하는 경우 탄소나노소재 분말에 용매나 첨가제를 전혀 사용하지 않고 단순히 타정기만을 사용하여 펠릿화하기 때문에 제조공정이 매우 간단한 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따라 제조된 펠릿을 사용함으로써, 탄소나노소재 분말을 사용함에 따른 비산문제와 분말의 포장과 물류 조건이 획기적으로 개선되어 제품의 제조 및 공급 과정에서 경제적이고 위생적인 효과가 있다.
따라서 이러한 본 발명의 결과는 탄소나노소재 분말의 사용을 경제적이고도 가장 효과적으로 극대화시키는 결정적인 효과를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 실시예 또는 비교예에 따라 제조된 탄소나노소재 펠릿의 실제품의 다양한 형태의 사진이다.
도 2는 본 발명의 방법으로 제조되는 탄소나노소재 펠릿의 전형적인 형태를 나타낸 모식도이다.
이하 본 발명은 하나의 구현예로서 상세히 설명한다.
본 발명은 탄소나노소재 성분 이외에 어떠한 용매나 첨가제를 함유하지 않으며, 펠릿의 직경이 2 ~ 6mm이고 두께가 1 ~ 6mm이며 겉보기밀도가 0.05 ~ 0.60g/mL인 탄소나노소재 펠릿을 특징으로 한다.
이러한 본 발명의 타노나노소재 펠릿은 탄소나노소재 분말을 로타리 타정기를 이용하여 펠릿 형태로 성형하는 펠릿화 방법으로 제조된다.
특히, 본 발명에서는 용매나 첨가제를 혼합하지 않고 탄소나노소재 분말을 그대로 로타리 타정기에 주입하고 압력을 가하여 펠릿 형태로 성형한다.
본 발명에서 사용되는 탄소나노소재는 탄소나노튜브, 탄소나노섬유, 그래핀 및 흑연 나노 플레이트 중에서 선택된 어느 하나 또는 2 이상의 혼합물 형태일 수 있으며, 바람직하게는 탄소나노튜브를 사용하는 것이다.
이러한 탄소 나노소재 분말은 평균입경 0.05 ~ 100μm, 겉보기밀도 0.01 ~ 0.20g/mL 및 안식각 10°~ 70°의 특성을 가지는 것이 바람직하게 사용될 수 있다. 특히, 평균입경 0.1 ~ 85μm, 겉보기밀도 0.01 ~ 0.20g/mL 및 안식각 20°~ 60°의 특성을 가지는 것이 더욱 바람직하게 사용될 수 있다. 만일 이러한 분말의 조건을 벗어나는 경우 펠릿이 성형되지 않거나 펠릿화 과정에서 성형의 불량이 발생할 염려가 있다.
본 발명에 사용되는 로타리 타정기는 통상 의약품 또는 식품 등의 타블렛(tablet) 등의 제조에 사용되는 타정기를 사용할 수 있다.
본 발명의 펠릿화 과정에서 압착은 탄소나노소재 분말에 가해지는 압력을 100 ~ 700kg/cm2의 범위에서 조절하여 사용하는 것이 바람직하며 더욱 바람직하기로는 300 ~ 500kg/cm2의 범위가 좋다. 만일 그 압력이 너무 약하면 펠릿이 쉽게 부서질 수 있으며, 너무 강하면 펠릿화는 용이하나 과도한 압력으로 인해 탄소나노소재 펠렛을 고분자 복합소재 제조에 사용할 경우 탄소나노소재의 물성이 저하될 수 있다.
본 발명의 펠릿화 과정에서는 용매나 첨가제를 혼합하지 않고 로타리 타정기의 펀치 크기와 턴테이블의 회전속도를 적절하게 선택하여 특정 크기와 겉보기밀도를 가지는 펠릿으로 제조한다. 이러한 펠릿 형상은 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같은 원통형의 모양으로 제조될 수 있는데, 이때 바람직한 펠릿의 형태는 펠릿의 직경이 2 ~ 6mm이고 두께가 1 ~ 6mm이며, 겉보기밀도는 0.05 ~ 0.60g/mL로 제조하는 것이 바람직하고 더욱 바람직하기로는 펠릿의 직경이 2 ~ 6mm이고 두께가 2 ~ 5mm이며, 겉보기밀도는 0.1 ~ 0.5g/mL인 경우이다. 만일 직경이 너무 크게 제조되면 탄소나노소재 펠릿과 고분자 펠릿의 크기 차이에 의한 층분리가 다시 발생하게 되고 너무 작으면 로타리 타정기를 이용한 펠릿 제조에 있어서 생산성이 저하되어 경제성이 떨어지고 또한 층분리 문제도 다시 발생하게 된다. 두께가 너무 크게 되도 탄소나노소재 펠릿과 고분자 펠릿의 크기 차이에 의한 층분리가 다시 발생하게 되고 너무 작으면 펠릿 제조시 성형성이 불량해지며 펠릿이 쉽게 부서지는 문제가 발생한다. 겉보기밀도는 고분자 복합소재에 사용할 경우 발현되는 탄소나노소재의 물성과 펠릿화에 의한 포장 및 물류에 영향을 주는데 너무 크면 고분자 복합소재에 적용시 물성이 저하되는 문제가 있고 너무 작으면 펠릿화에 의한 포장비 및 물류비 절감 효과가 적어서 탄소나노소재의 펠릿화에 의한 경제적 이점이 없어지게 된다. 그 외에도 펠릿화에 사용하는 탄소나노소재 분말의 안식각은 10°~ 70°이 되도록 제조하여 준비되는 것이 로타리 타정기를 이용한 펠릿 성형 측면에서 바람직하다.
이러한 본 발명에 따른 형태의 펠릿을 제조하기 위해서 로타리 타정기의 적용 조건은 바람직하게는 펀치 크기가 1 ~ 8mm, 바람직하기로는 2 ~ 6mm인 것을 이용하고, 턴테이블의 회전속도는 10 ~ 60rpm, 바람직하기로는 20 ~ 50rpm으로 하는 것이 로타리 타정기를 이용한 펠릿의 생산성 및 펠릿의 직경, 두께, 겉보기밀도 등의 특성 측면에서 적당하다.
이와 같은 본 발명에 따른 탄소나노소재 분말의 펠릿화 공정 내에는 별도의 용매나 수지 또는 첨가제를 탄소나노소재를 펠릿 형상화하는데 필요로 하지 않으며, 복잡하지 않은 간단한 공정으로 펠릿화가 가능한 것이다.
본 발명에 따라 제조된 탄소나노소재 펠릿은 상기한 바와 같이 제조되어 용매나 첨가제 등이 전혀 포함되어 있지 않으며, 펠릿의 직경이 2 ~ 6mm이고 두께가 1 ~ 6mm이며 겉보기밀도가 0.05 ~ 0.60g/mL인 탄소나노소재 펠릿 형태를 가지며, 이때 바람직하기로는 펠릿화에 사용한 탄소나노소재 분말의 안식각은 10°~ 70°이다. 이때 안식각은 로타리 타정기를 이용한 펠릿화 측면에서 바람직한 범위를 갖는 것이다.
본 발명에 따르면 탄소나노소재는 펠릿의 부피와 겉보기 밀도가 동일한 조건을 만족한다면 도 1의 원통형태 뿐만 아니라 구형, 타원구형, 타원기둥형, 4-6각기둥형, 삼각기둥형, 사면체 등으로 제조될 수도 있으며 본 발명은 이를 포함한다.
한편, 본 발명은 펠릿의 직경이 2 ~ 6mm이고 두께가 1 ~ 6mm이며 겉보기밀도가 0.05 ~ 0.60g/mL인 탄소나노소재 펠릿을 사용하여 탄소나노소재/고분자 복합소재를 제조하는 방법을 포함하며, 이렇게 제조된 탄소나노소재/고분자 복합소재를 포함한다.
이때 사용되는 고분자 소재로는 열가소성 수지로써 폴리카보네이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 비결정성 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 글리콜 변성 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 시클로헥산 변성 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리페닐렌 옥사이드, 변성 폴리페닐렌 옥사이드, 폴리페닐렌 에테르, 폴리에테르 케톤, 폴리에테르 케톤 케톤, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리아크릴, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리설폰, 폴리페닐렌 설파이드, 폴리에테르 설폰, 설폰화된 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리에테르이미드, 폴리아미드, 폴리아미드이미드, 폴리에테르아미드, 폴리아세탈, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌, 폴리스티렌, 폴리염화비닐, 폴리비닐플루오라이드, 폴리클로로트리플루오로에틸렌, 폴리우레탄, 에틸렌 프로필렌 고무, 에틸렌 프로필렌 디엔 단량체, 폴리 유산, 액정고분자, 폴리카보네이트/아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌, 폴리카보네이트/시클로헥산 변성 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌/폴리아미드, 폴리부틸렌 테레프탈레이트/폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트/액정고분자, 폴리설폰/변성 폴리페닐렌 옥사이드, 폴리프로필렌/폴리아미드, 폴리카보네이트/폴리 유산 또는 이들의 하나 이상 혼합물 중에서 선택된 것을 사용할 수 있으며, 탄소나노소재 펠릿과 고분자 소재의 사용비율은 고분자 100 중량부에 탄소나노소재 펠릿은 0.1 ~ 20 중량부로 사용할 수 있다.
이러한 본 발명에 따른 탄소나노소재 펠릿은 통상적으로 겉보기밀도가 매우 낮은 분말상의 탄소나노소재에 비해 높아진 겉보기밀도로 인해 동일한 부피의 포장용기에 더 많은 양의 탄소나노소재를 담을 수 있고 펠릿을 포장용기에 넣을 때는 분말의 비산 문제가 없다는 점에서 포장 및 물류 조건에서 경제적으로나 취급의 편리성 면에서 월등한 효과를 나타낸다.
한편, 본 발명에 따른 탄소나노소재 펠릿을 고분자 복합소재에 사용하는 것은 통상적으로 전기적, 기계적 특성의 향상을 위해 탄소나노소재 분말을 고분자 복합소재 제조에 적용하는 것과 동일한 방식으로 고분자 복합소재로 제조되어 활용될 수 있다.
특히, 본 발명에 따른 탄소나노소재 펠릿을 사용하는 경우 펠릿의 형태적 특징으로 인해 고분자 소재와 복합소재를 제조하는 경우 탄소나노소재 펠릿과 고분자 펠릿의 비슷한 크기로 인해 서로 균일하게 잘 섞여진 상태로 분산되어 존재하기 때문에 분산효과가 우수하고 고분자 소재와 동일한 형태를 이루기 때문에 물성 면에서 분산성 향상의 효과를 거둘 수 있어서 복합소재의 물성에 미치는 영향이 분말의 경우 보다 우수한 경우도 기대할 수 있다.
특히, 본 발명에 따른 탄소나노소재는 펠릿화된 것이므로 분말에서 나타나는 비산문제를 원천적으로 해소할 수 있을 뿐만 아니라 탄소나노소재와 혼합되는 고분자 소재가 주로 펠릿 형태이므로 탄소나노소재/고분자 복합소재의 제조시 펠릿의 직경과 두께, 그리고 겉보기밀도에 따라 고분자 펠릿과 함께 압출기에 투입할 때 발생하는 크기 차이 또는 밀도 차이에 의한 층분리 문제나 펠릿의 투입이 원활하게 되지 않는 문제가 없고, 탄소나노소재를 고분자 복합소재에 사용하는 가장 큰 목적인 복합소재의 전기전도도, 기계적 특성 등의 물성이 탄소나노소재를 분말로 사용한 경우와 비교하여 저하되는 문제가 없다는 점에서 매우 유용하다 할 수 있다.
또한, 고분자 복합소재에 사용할 경우 탄소나노소재 분말의 낮은 겉보기밀도로 인한 비산문제와 그로 인한 인체 유해성 문제, 그리고 고분자 펠릿과 함께 압출기에 투입할 때 탄소나노소재 분말과 고분자 펠릿의 큰 밀도차에 의한 층분리 현상 문제를 해결할 수 있다는 장점이 있다.
이하 본 발명을 실시예에 의해 설명한다. 본 발명에 따르는 탄소나노소재 분말의 펠릿과 그 제조방법은 하기의 몇몇 실시예에 의해 예시되지만, 이러한 실시예는 본 발명을 제한하는 것으로 이해되어서는 안 된다.
실시예 1
로타리 타정기의 호퍼에 용매나 첨가제를 혼합하지 않고 평균입경이 0.1μm이고 겉보기밀도가 0.06g/mL이며 안식각이 23°인 탄소나노튜브 분말을 투입하고 직경 2mm 펀치를 이용하여 펠릿의 두께가 3mm가 되도록 설정한 후 로타리 타정기의 턴테이블 회전속도를 20rpm으로 하여 직경이 2mm이고, 두께가 3mm인 탄소나노튜브 펠릿을 제조하였다. 제조된 탄소나노튜브 펠릿의 겉보기밀도는 0.41g/mL였다. 제조된 펠릿은 도 1과 같다.
실시예 2
로타리 타정기의 호퍼에 용매나 첨가제를 혼합하지 않고 평균입경이 0.1μm이고 겉보기밀도가 0.06g/mL이며 안식각이 23°인 탄소나노튜브 분말을 투입하고 직경 3mm 펀치를 이용하여 펠릿의 두께가 3mm가 되도록 설정한 후 로타리 타정기의 턴테이블 회전속도를 20rpm으로 하여 직경이 3mm이고, 두께가 3mm인 탄소나노튜브 펠릿을 제조하였다. 제조된 탄소나노튜브 펠릿의 겉보기밀도는 0.36g/mL였다.
실시예 3
로타리 타정기의 호퍼에 용매나 첨가제를 혼합하지 않고 평균입경이 83μm이고 겉보기밀도가 0.02g/mL이며 안식각이 58°인 탄소나노튜브 분말을 투입하고 직경 4mm 펀치를 이용하여 펠릿의 두께가 2mm가 되도록 설정한 후 로타리 타정기의 턴테이블 회전속도를 20rpm으로 하여 직경이 4mm이고, 두께가 2mm인 탄소나노튜브 펠릿을 제조하였다. 제조된 탄소나노튜브 펠릿의 겉보기밀도는 0.12g/mL였다.
실시예 4
로타리 타정기의 호퍼에 용매나 첨가제를 혼합하지 않고, 평균입경이 83μm이고 겉보기밀도가 0.02g/mL이며 안식각이 58°인 탄소나노튜브 분말을 투입하고 직경 4mm 펀치를 이용하여 펠릿의 두께가 3mm가 되도록 설정한 후 로타리 타정기의 턴테이블 회전속도를 20rpm으로 하여 직경이 4mm이고, 두께가 3mm인 탄소나노튜브 펠릿을 제조하였다. 제조된 탄소나노튜브 펠릿의 겉보기밀도는 0.09g/mL였다.
실시예 5
로타리 타정기의 호퍼에 용매나 첨가제를 혼합하지 않고, 평균입경이 67μm이고 겉보기밀도가 0.034g/mL이며 안식각이 45°인 탄소나노튜브 분말을 투입하고 직경 4mm 펀치를 이용하여 펠릿의 두께가 4mm가 되도록 설정한 후 로타리 타정기의 턴테이블 회전속도를 20rpm으로 하여 직경이 4mm이고, 두께가 4mm인 탄소나노튜브 펠릿을 제조하였다. 제조된 탄소나노튜브 펠릿의 겉보기밀도는 0.18g/mL였다.
실시예 6
로타리 타정기의 호퍼에 용매나 첨가제를 혼합하지 않고, 평균입경이 67μm이고 겉보기밀도가 0.034g/mL이며 안식각이 45°인 탄소나노튜브 분말을 투입하고 직경 4mm 펀치를 이용하여 펠릿의 두께가 5mm가 되도록 설정한 후 로타리 타정기의 턴테이블 회전속도를 20rpm으로 하여 직경이 4mm이고, 두께가 5mm인 탄소나노튜브 펠릿을 제조하였다. 제조된 탄소나노튜브 펠릿의 겉보기밀도는 0.16g/mL였다.
실시예 7
로타리 타정기의 호퍼에 용매나 첨가제를 혼합하지 않고, 평균입경이 15μm이고 겉보기밀도가 0.042g/mL이며 안식각이 31°인 탄소나노튜브 분말을 투입하고 직경 5mm 펀치를 이용하여 펠릿의 두께가 4mm가 되도록 설정한 후 로타리 타정기의 턴테이블 회전속도를 20rpm으로 하여 직경이 5mm이고, 두께가 4mm인 탄소나노튜브 펠릿을 제조하였다. 제조된 탄소나노튜브 펠릿의 겉보기밀도는 0.24g/mL였다.
실시예 8
로타리 타정기의 호퍼에 용매나 첨가제를 혼합하지 않고, 평균입경이 15μm이고 겉보기밀도가 0.042g/mL이며 안식각이 31°인 탄소나노튜브 분말을 투입하고 직경 6mm 펀치를 이용하여 펠릿의 두께가 4mm가 되도록 설정한 후 로타리 타정기의 턴테이블 회전속도를 20rpm으로 하여 직경이 6mm이고, 두께가 4mm인 탄소나노튜브 펠릿을 제조하였다. 제조된 탄소나노튜브 펠릿의 겉보기밀도는 0.21g/mL였다.
비교예 1 (펠릿 직경 초과)
로타리 타정기의 호퍼에 용매나 첨가제를 혼합하지 않고, 평균입경이 15μm이고 겉보기밀도가 0.042g/mL이며 안식각이 31°인 탄소나노튜브 분말을 투입하고 직경 1.5mm 펀치를 이용하여 펠릿의 두께가 4mm가 되도록 설정한 후 로타리 타정기의 턴테이블 회전속도를 20rpm으로 하여 직경이 1.5mm이고, 두께가 4mm인 탄소나노튜브 펠릿을 제조하였다. 제조된 탄소나노튜브 펠릿의 겉보기밀도는 0.27g/mL였다.
비교예 2 (펠릿 직경 초과)
로타리 타정기의 호퍼에 용매나 첨가제를 혼합하지 않고평균입경이 15μm이고 겉보기밀도가 0.042g/mL이며 안식각이 31°인 탄소나노튜브 분말을 투입하고 직경 7mm 펀치를 이용하여 펠릿의 두께가 4mm가 되도록 설정한 후 로타리 타정기의 턴테이블 회전속도를 20rpm으로 하여 직경이 7mm이고, 두께가 4mm인 탄소나노튜브 펠릿을 제조하였다. 제조된 탄소나노튜브 펠릿의 겉보기밀도는 0.19g/mL였다.
비교예 3 (펠릿 두께 초과)
로타리 타정기의 호퍼에 용매나 첨가제를 혼합하지 않고, 평균입경이 83μm이고 겉보기밀도가 0.02g/mL이며 안식각이 58°인 탄소나노튜브 분말을 투입하고 직경 4mm 펀치를 이용하여 펠릿의 두께가 0.8mm가 되도록 설정한 후 로타리 타정기의 턴테이블 회전속도를 20rpm으로 하여 직경이 4mm이고, 두께가 0.8mm인 탄소나노튜브 펠릿을 제조하였다. 제조된 탄소나노튜브 펠릿의 겉보기밀도는 0.16g/mL였다.
비교예 4 (펠릿 두께 초과)
로타리 타정기의 호퍼에 용매나 첨가제를 혼합하지 않고 평균입경이 83μm이고 겉보기밀도가 0.02g/mL이며 안식각이 58°인 탄소나노튜브 분말을 투입하고 직경 4mm 펀치를 이용하여 펠릿의 두께가 7mm가 되도록 설정한 후 로타리 타정기의 턴테이블 회전속도를 20rpm으로 하여 직경이 4mm이고, 두께가 7mm인 탄소나노튜브 펠릿을 제조하였다. 제조된 탄소나노튜브 펠릿의 겉보기밀도는 0.06g/mL였다.
비교예 5 (펠릿 겉보기밀도 초과)
로타리 타정기의 호퍼에 용매나 첨가제를 혼합하지 않고 평균입경이 83μm이고 겉보기밀도가 0.02g/mL이며 안식각이 58°인 탄소나노튜브 분말을 투입하고 직경 6mm 펀치를 이용하여 펠릿의 두께가 6mm가 되도록 설정한 후 로타리 타정기의 턴테이블 회전속도를 20rpm으로 하여 직경이 6mm이고, 두께가 6mm인 탄소나노튜브 펠릿을 제조하였다. 제조된 탄소나노튜브 펠릿의 겉보기밀도는 0.04g/mL였다.
비교예 6 (펠릿 겉보기밀도 초과)
로타리 타정기의 호퍼에 용매나 첨가제를 혼합하지 않고 평균입경이 0.1μm이고 겉보기밀도가 0.08g/mL이며 안식각이 20°인 탄소나노튜브 분말을 투입하고 직경 2mm 펀치를 이용하여 펠릿의 두께가 1mm가 되도록 설정한 후 로타리 타정기의 턴테이블 회전속도를 20rpm으로 하여 직경이 2mm이고, 두께가 1mm인 탄소나노튜브 펠릿을 제조하였다. 제조된 탄소나노튜브 펠릿의 겉보기밀도는 0.70g/mL였다.
비교예 7 (분말의 평균입경 초과)
로타리 타정기의 호퍼에 용매나 첨가제를 혼합하지 않고 평균입경이 0.04μm이고 겉보기밀도가 0.12g/mL이며 안식각이 63°인 탄소나노튜브 분말을 투입하고 로타리 타정기를 이용하여 펠릿을 제조하려고 하였으나 펠릿의 직경이 2 ~ 6mm이고 두께가 1 ~ 6mm이며 겉보기밀도가 0.05 ~ 0.60g/mL인 범위 내의 펠릿을 제조할 수 없었다.
비교예 8 (분말의 평균입경 초과)
로타리 타정기의 호퍼에 용매나 첨가제를 혼합하지 않고평균입경이 114μm이고 겉보기밀도가 0.017g/mL이며 안식각이 43°인 탄소나노튜브 분말을 투입하고 로타리 타정기를 이용하여 펠릿을 제조하려고 하였으나 펠릿의 직경이 2 ~ 6mm이고 두께가 1 ~ 6mm이며 겉보기밀도가 0.05 ~ 0.60g/mL인 범위 내의 펠릿을 제조할 수 없었다.
비교예 9 (분말의 겉보기밀도 초과)
로타리 타정기의 호퍼에 용매나 첨가제를 혼합하지 않고 평균입경이 90μm이고 겉보기밀도가 0.008g/mL이며 안식각이 56°인 탄소나노튜브 분말을 투입하고 로타리 타정기를 이용하여 펠릿을 제조하려고 하였으나 펠릿의 직경이 2 ~ 6mm이고 두께가 1 ~ 6mm이며 겉보기밀도가 0.05 ~ 0.60g/mL인 범위 내의 펠릿을 제조할 수 없었다.
비교예 10 (분말의 겉보기밀도 초과)
로타리 타정기의 호퍼에 용매나 첨가제를 혼합하지 않고 평균입경이 0.08μm이고 겉보기밀도가 0.21g/mL이며 안식각이 54°인 탄소나노튜브 분말을 투입하고 로타리 타정기를 이용하여 펠릿을 제조하려고 하였으나 펠릿의 직경이 2 ~ 6mm이고 두께가 1 ~ 6mm이며 겉보기밀도가 0.05 ~ 0.60g/mL인 범위 내의 펠릿을 제조할 수 없었다.
비교예 11 (분말의 안식각 초과)
로타리 타정기의 호퍼에 용매나 첨가제를 혼합하지 않고 평균입경이 95μm이고 겉보기밀도가 0.15g/mL이며 안식각이 8°인 탄소나노튜브 분말을 투입하고 로타리 타정기를 이용하여 펠릿을 제조하려고 하였으나 펠릿의 직경이 2 ~ 6mm이고 두께가 1 ~ 6mm이며 겉보기밀도가 0.05 ~ 0.60g/mL인 범위 내의 펠릿을 제조할 수 없었다.
비교예 12 (분말의 안식각 초과)
로타리 타정기의 호퍼에 용매나 첨가제를 혼합하지 않고 평균입경이 6μm이고 겉보기밀도가 0.013g/mL이며 안식각이 75°인 탄소나노튜브 분말을 투입하고 로타리 타정기를 이용하여 펠릿을 제조하려고 하였으나 펠릿의 직경이 2 ~ 6mm이고 두께가 1 ~ 6mm이며 겉보기밀도가 0.05 ~ 0.60g/mL인 범위 내의 펠릿을 제조할 수 없었다.
상기 실시예와 비교예에 따라 제조된 탄소나노튜브 펠릿의 제조 결과는 도 1의 사진으로 보는 바와 같은 형태로 제조되었으며, 다음 표 1과 표 2에 각각 나타내었다.
실시예
1 2 3 4 5 6 7 8
사용
분말
평균입경
(μm)
0.1 0.1 83 83 67 67 15 15
겉보기밀도
(g/mL)
0.06 0.06 0.02 0.02 0.034 0.034 0.042 0.042
안식각 (°) 23 23 58 58 45 45 31 31
펠릿 직경
(mm)
2 3 4 4 4 4 5 6
두께
(mm)
3 3 2 3 4 5 4 4
겉보기밀도
(g/mL)
0.41 0.36 0.12 0.09 0.18 0.16 0.24 0.21
비교예
1 2 3 4 5 6
사용
분말
평균입경
(μm)
15 15 83 83 83 0.1
겉보기밀도
(g/mL)
0.042 0.042 0.02 0.02 0.02 0.08
안식각 (°) 31 31 58 58 58 20
펠릿 직경
(mm)
1.5 7 4 4 6 2
두께
(mm)
4 4 0.8 7 6 1
겉보기밀도
(g/mL)
0.27 0.19 0.16 0.06 0.04 0.70
비고 직경 범위
초과
두께 범위
초과
겉보기밀도
범위 초과
비교예
7 8 9 10 11 12
사용
분말
평균입경
(μm)
0.04 114 90 0.08 95 6
겉보기밀도
(g/mL)
0.12 0.017 0.008 0.21 0.15 0.013
안식각 (°) 63 43 56 54 8 75
펠릿 직경
(mm)
펠릿
제조
안됨
펠릿
제조
안됨
펠릿
제조
안됨
펠릿
제조
안됨
펠릿
제조
안됨
펠릿
제조
안됨
두께
(mm)
겉보기밀도
(g/mL)
비고 평균입경
범위 초과
겉보기밀도
범위 초과
안식각
범위 초과
상기 표 1과 표 2-3에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 제조 방법을 이용하면 다양한 직경과 두께 및 겉보기밀도를 가지는 탄소나노튜브 분말의 펠릿을 용매나 첨가제를 혼합하지 않고 로타리 타정기만을 이용한 한가지 공정만으로 제조할 수 있음을 확인하였다.
또한, 비교예 7~12에서와 같이 평균입경 0.05 ~ 100μm, 겉보기밀도 0.01 ~ 0.20g/mL 및 안식각 10°~ 70°의 특성을 만족하지 못하는 탄소나노튜브 분말을 사용할 경우에는 본 발명의 특징인 펠릿의 직경이 2 ~ 6mm이고 두께가 1 ~ 6mm이며 겉보기밀도가 0.05 ~ 0.60g/mL인 범위 내의 펠릿을 제조할 수 없음을 확인하였다.
제조실시예 1
상기 실시예 1에서 제조된 탄소나노튜브 펠릿과 금호석유화학의 폴리카보네이트/아크릴로니트릴-부타디엔-스틸렌 공중합체(PC/ABS) 컴파운딩 제품 (HAC-8265)의 혼합 양을 탄소나노튜브가 3중량% 함유되도록 조절하고 균일한 배합을 위해 소형의 텀블러 믹서로 충분히 혼합한 후 Φ=30mm, L/D=36인 이축 압출기에서 압출 온도가 240 ~ 290℃ 범위에서 압출하여 냉각, 고화하여 펠릿 형태로 만든 후 80℃로 유지된 순환 열풍 건조기에서 4시간 건조 후 160톤 사출기에서 사출온도를 250 ~ 300℃까지 변화시키고, 금형온도를 65℃로 하여 고분자 복합소재 시편을 제작하였다.
제조실시예 2
상기 실시예 2로 제조된 탄소나노튜브 펠릿을 사용한 것을 제외하고는 상기 제조실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.
제조실시예 3
상기 실시예 3으로 제조된 탄소나노튜브 펠릿을 사용한 것을 제외하고는 상기 제조실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.
제조실시예 4
상기 실시예 4로 제조된 탄소나노튜브 펠릿을 사용한 것을 제외하고는 상기 제조실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.
제조실시예 5
상기 실시예 5로 제조된 탄소나노튜브 펠릿을 사용한 것을 제외하고는 상기 제조실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.
제조실시예 6
상기 실시예 6으로 제조된 탄소나노튜브 펠릿을 사용한 것을 제외하고는 상기 제조실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.
제조실시예 7
상기 실시예 7로 제조된 탄소나노튜브 펠릿을 사용한 것을 제외하고는 상기 제조실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.
제조실시예 8
상기 실시예 8로 제조된 탄소나노튜브 펠릿을 사용한 것을 제외하고는 상기 제조실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.
제조비교예 1
상기 비교예 1로 제조된 탄소나노튜브 펠릿을 사용한 것을 제외하고는 상기 제조실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.
제조비교예 2
상기 비교예 2로 제조된 탄소나노튜브 펠릿을 사용한 것을 제외하고는 상기 제조실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.
제조비교예 3
상기 비교예 3으로 제조된 탄소나노튜브 펠릿을 사용한 것을 제외하고는 상기 제조실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.
제조비교예 4
상기 비교예 4로 제조된 탄소나노튜브 펠릿을 사용한 것을 제외하고는 상기 제조실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.
제조비교예 5
상기 비교예 5로 제조된 탄소나노튜브 펠릿을 사용한 것을 제외하고는 상기 제조실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.
제조비교예 6
상기 비교예 6으로 제조된 탄소나노튜브 펠릿을 사용한 것을 제외하고는 상기 제조실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.
제조비교예 7
상기 실시예 또는 비교예에서 제조된 탄소나노튜브 펠릿을 사용하지 않고 평균입경이 15μm이고 겉보기밀도가 0.042g/mL이며 안식각이 31°인 탄소나노튜브 분말을 직접 사용하여 상기 제조실시예 1과 동일한 방법으로 고분자 복합소재 테스트 시편을 제조하였다. 이때 사용된 탄소나노튜브 분말의 함량은 컴파운딩 제품양의 3중량%로 상기 제조실시예 1과 동일하였다.
실험예
상기 제조실시예와 제조비교예에서 제조된 탄소나노소재/고분자 복합소재에 대하여 물성을 확인하기 위해, 상기 제조실시예와 제조비교예에서 제작된 테스트 시편에 대해 아이조드 충격강도(IZOD impact) 테스트 방법은 ASTM D256(1/8인치)에 의해 측정하였으며, 표면 저항은 가로 100mm, 세로 50mm, 두께 2mm의 테스트시편을 사출 성형 후 표면저항기(TRUSTAT-Worksurface tester)로 각각 측정하였다. 그 결과는 다음 표 4 및 표 5와 같다.
구분 제조실시예
1 2 3 4 5 6 7 8
탄소나노튜브 함량 (중량%) 3
열가소성 수지 함량 (중량%) 97
IZOD impact 67 67 69 69 68 68 67 66
표면저항 (Log Ω/□) 4.05 4.07 4.08 4.07 4.05 4.01 4.11 4.15
탄소나노튜브 분말 비산
탄소나노튜브 분말 층분리
구분 제조비교예
1 2 3 4 5 6 7
탄소나노튜브 함량 (중량%) 3
열가소성 수지 함량 (중량%) 97
IZOD impact 65 63 65 64 65 62 67
표면저항 (Log Ω/□) 4.87 4.73 5.68 4.79 4.95 5.50 4.10
탄소나노튜브 분말 비산 Х
탄소나노튜브 분말 층분리 Х
(범례)
탄소나노튜브분말 비산 : ◎-비산없음, ○-약간비산, △-비산, Х-심한비산
탄소나노튜브분말 층분리 : ◎-분리없음, ○-약간분리, △-분리, Х-심한분리
상기 표 4 및 표 5에 나타낸 실험 결과와 같이, 본 발명에 따른 펠릿의 직경이 2 ~ 6mm이고 두께가 1 ~ 6mm이며 겉보기밀도가 0.05 ~ 0.60g/mL인 탄소나노튜브 분말로 제조된 펠릿을 탄소나노튜브/고분자 복합소재 제조에 이용할 경우(제조실시예 1~8) 탄소나노튜브 분말의 비산 문제와 큰 밀도 차에 의한 탄소나노소재 분말과 고분자 펠릿의 층분리 문제를 해결할 수 있었다. 또한, 이렇게 제조된 탄소나노튜브/고분자 복합소재의 아이조드 충격강도 및 표면저항과 같은 물성이 탄소나노튜브를 분말로 사용한 경우(제조비교예 7)와 거의 동일하게 유지되거나 약간 향상됨을 확인할 수 있었다. 이때 제조실시예의 경우가 오히려 약간 향상된 것은 본 발명에 따른 펠릿의 형태적 특징이 분말과 다르고 특정 형태를 가진 것에 기인한 것으로 평가된다. 또한 본 발명의 특징인 펠릿의 직경이 2 ~ 6mm이고 두께가 1 ~ 6mm이며 겉보기밀도가 0.05 ~ 0.60g/mL인 범위에 포함되지 않는 탄소나노튜브 분말의 펠릿을 탄소나노튜브/고분자 복합소재 제조에 이용할 경우(제조비교예 1~6) 탄소나노튜브 분말의 비산 문제 및 고분자 펠릿과의 층분리 문제를 완전히 해결할 수 없으며 이렇게 제조된 탄소나노튜브/고분자 복합소재의 아이조드 충격강도 및 표면저항과 같은 물성이 탄소나노튜브를 분말로 사용한 경우(제조비교예 7)와 비교하여 저하됨을 확인할 수 있어서 단순한 펠릿 형태를 갖춘 경우뿐만 아니라 펠릿의 크기와 겉보기밀도가 중요한 인자임을 확인하였다.

Claims (9)

  1. 삭제
  2. 용매나 첨가제가 함유되지 않으며, 펠릿의 직경이 2 ~ 6mm이고 두께가 1 ~ 6mm이며 겉보기밀도가 0.05 ~ 0.60g/mL이고, 상기 펠릿의 제조에 사용된 탄소나노소재 분말은 안식각이 10°~ 70°인 것을 특징으로 하는 탄소나노소재 펠릿.
  3. 청구항 2에 있어서, 탄소나노소재는 탄소나노튜브, 탄소나노섬유, 그래핀 및 흑연 나노 플레이트 중에서 선택된 어느 하나 또는 2 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 탄소나노소재 펠릿.
  4. 삭제
  5. 평균입경 0.05 ~ 100㎛, 겉보기밀도 0.01 ~ 0.20g/mL 및 안식각 10°~ 70°인 탄소나노소재 분말을 용매나 첨가제를 혼합하지 않고 로타리 타정기에 주입하고 압력을 가하여 펠릿의 직경이 2 ~ 6mm이고 두께가 1 ~ 6mm이며, 겉보기밀도는 0.05 ~ 0.60g/mL을 갖는 펠릿 형태로 성형하는 것을 특징으로 하는 탄소나노소재 펠릿의 제조방법.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 압력은 100 ~ 700kg/㎠ 범위인 것을 특징으로 하는 탄소나노소재 펠릿의 제조방법.
  7. 청구항 5에 있어서, 로타리 타정기는 펀치 크기가 1 ~ 8mm인 것을 이용하고, 턴테이블의 회전속도는 10 ~ 60rpm로 수행하여 성형하는 것을 특징으로 하는 탄소나노소재 펠릿의 제조방법.
  8. 청구항 2에 따른 펠릿과 열가소성 수지로써 폴리카보네이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 비결정성 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 글리콜 변성 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 시클로헥산 변성 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리페닐렌 옥사이드, 변성 폴리페닐렌 옥사이드, 폴리페닐렌 에테르, 폴리에테르 케톤, 폴리에테르 케톤 케톤, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리아크릴, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리설폰, 폴리페닐렌 설파이드, 폴리에테르 설폰, 설폰화된 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리에테르이미드, 폴리아미드, 폴리아미드이미드, 폴리에테르아미드, 폴리아세탈, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌, 폴리스티렌, 폴리염화비닐, 폴리비닐플루오라이드, 폴리클로로트리플루오로에틸렌, 폴리우레탄, 에틸렌 프로필렌 고무, 에틸렌 프로필렌 디엔 단량체, 폴리 유산, 액정고분자, 폴리카보네이트/아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌, 폴리카보네이트/시클로헥산 변성 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌/폴리아미드, 폴리부틸렌 테레프탈레이트/폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트/액정고분자, 폴리설폰/변성 폴리페닐렌 옥사이드, 폴리프로필렌/폴리아미드, 폴리카보네이트/폴리 유산 또는 이들의 하나이상 혼합물 중에서 선택된 고분자를 사용하여 탄소나노소재/고분자 복합소재를 제조하는 방법.
  9. 청구항 2에 따른 펠릿과 열가소성 수지로써 폴리카보네이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 비결정성 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 글리콜 변성 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 시클로헥산 변성 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리페닐렌 옥사이드, 변성 폴리페닐렌 옥사이드, 폴리페닐렌 에테르, 폴리에테르 케톤, 폴리에테르 케톤 케톤, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리아크릴, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리설폰, 폴리페닐렌 설파이드, 폴리에테르 설폰, 설폰화된 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리에테르이미드, 폴리아미드, 폴리아미드이미드, 폴리에테르아미드, 폴리아세탈, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌, 폴리스티렌, 폴리염화비닐, 폴리비닐플루오라이드, 폴리클로로트리플루오로에틸렌, 폴리우레탄, 에틸렌 프로필렌 고무, 에틸렌 프로필렌 디엔 단량체, 폴리 유산, 액정고분자, 폴리카보네이트/아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌, 폴리카보네이트/시클로헥산 변성 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌/폴리아미드, 폴리부틸렌 테레프탈레이트/폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트/액정고분자, 폴리설폰/변성 폴리페닐렌 옥사이드, 폴리프로필렌/폴리아미드, 폴리카보네이트/폴리 유산 또는 이들의 하나이상 혼합물 중에서 선택된 고분자로 이루어진 탄소나노소재/고분자 복합소재.
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160080718A (ko) * 2014-12-30 2016-07-08 금호석유화학 주식회사 고순도, 고밀도 탄소나노튜브의 제조 방법
WO2017065542A1 (ko) * 2015-10-14 2017-04-20 금호석유화학 주식회사 정전 도장용 플라스틱 기재의 제조방법
WO2017126777A1 (ko) * 2016-01-20 2017-07-27 주식회사 엘지화학 카본나노튜브 펠렛 및 이의 제조방법
WO2017126775A1 (ko) * 2016-01-20 2017-07-27 주식회사 엘지화학 카본나노튜브 펠렛 및 이의 제조방법
KR20210016800A (ko) 2019-08-05 2021-02-17 주식회사 엘지화학 탄소나노튜브 펠렛 및 이의 제조방법
KR20210038167A (ko) * 2019-09-30 2021-04-07 재단법인 한국탄소융합기술원 기능성 탄소나노튜브를 적용한 고강도 항균성 탄소복합재 및 이의 제조방법
WO2022035142A1 (ko) * 2020-08-12 2022-02-17 주식회사 엘지화학 저밀도 탄소나노튜브 및 이를 포함하는 복합재

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6163662B2 (ja) * 2014-04-28 2017-07-19 寧波墨西科技有限公司Ningbo Morsh Technology CO., LTD. グラフェン複合粉体材料及びその製造方法
DE102017129146B4 (de) * 2016-12-12 2023-11-02 Korea Kumho Petrochemical Co., Ltd. Verfahren zur Herstellung einer Kohlenstoffnanoröhren in hoher Konzentration enthaltenden leitenden Harzzusammensetzung
CN106915961B (zh) * 2017-02-24 2020-11-24 华南理工大学 一种石墨烯-氧化锆复合材料及其制备方法
WO2019070203A1 (en) * 2017-10-06 2019-04-11 Involt Pte. Ltd. METHOD FOR FORMING A SEMICONDUCTOR STRUCTURE
CN107674559B (zh) * 2017-10-31 2020-04-07 山东凯盛新材料股份有限公司 高抗静电聚醚酮酮静电喷涂粉末涂料、其制备方法及应用
JP7358967B2 (ja) * 2019-12-19 2023-10-11 東洋インキScホールディングス株式会社 カーボンナノチューブ、カーボンナノチューブ分散液およびその利用
US11577665B2 (en) 2020-02-27 2023-02-14 Cpk Interior Products Urethane and graphene interior trim panel
EP3970489A1 (en) 2020-09-18 2022-03-23 CpK Interior Products Inc. Graphene-based antiviral polymer

Family Cites Families (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4975261A (en) 1987-09-22 1990-12-04 Petoca Ltd. Process for producing high strength carbon-carbon composite
DE3834299A1 (de) 1988-10-08 1990-04-12 Hoechst Ag Verfahren zum stabilisieren einer leukofarbstoffloesung und durch strahlung polymerisierbares, einen leukofarbstoff enthaltendes gemisch
JP2674602B2 (ja) * 1988-11-25 1997-11-12 三菱化学株式会社 易分散性カーボンブラック
US5844037A (en) * 1996-07-24 1998-12-01 The Dow Chemical Company Thermoplastic polymer compositions with modified electrical conductivity
KR19990073590A (ko) 1999-07-27 1999-10-05 이철진 플라즈마 화학기상증착법에 의한 고순도 탄소나노튜브의 대량합성.
US6689835B2 (en) * 2001-04-27 2004-02-10 General Electric Company Conductive plastic compositions and method of manufacture thereof
JP3606855B2 (ja) 2002-06-28 2005-01-05 ドン ウン インターナショナル カンパニー リミテッド 炭素ナノ粒子の製造方法
ATE376539T1 (de) 2004-04-16 2007-11-15 Sgl Carbon Ag Verfahren zur herstellung von formkörpern aus expandiertem graphit
US8178203B2 (en) * 2004-07-27 2012-05-15 National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology Aligned single-walled carbon nanotube aggregate, bulk aligned single-walled carbon nanotube aggregate, and powdered aligned single-walled carbon nanotube aggregate
JP2007012325A (ja) 2005-06-28 2007-01-18 Nissan Motor Co Ltd 固体高分子型燃料電池用電極及びこれを用いた固体高分子型燃料電池
US8329135B2 (en) * 2006-01-06 2012-12-11 National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology Aligned carbon nanotube bulk structure having portions different in density
KR100781628B1 (ko) 2006-07-11 2007-12-03 자화전자(주) 흑연 복합재 연료전지 분리판과 그의 제조방법
WO2009008516A1 (ja) * 2007-07-11 2009-01-15 Mikuni Shikiso Kabushiki Kaisha カーボンナノチューブの造粒物およびその製造方法
FR2921391B1 (fr) * 2007-09-24 2010-08-13 Arkema France Procede de preparation de materiaux composites
JP2009184851A (ja) 2008-02-04 2009-08-20 Mikuni Color Ltd カーボンナノチューブ成型体
JP2009184849A (ja) 2008-02-04 2009-08-20 Mikuni Color Ltd カーボンナノチューブ成型体
KR101084977B1 (ko) * 2010-04-16 2011-11-23 (주)월드튜브 나노카본액 조성물, 나노카본 수지 조성물, 나노카본 고형체, 나노카본 수지체 및 이들의 제조방법
KR100955295B1 (ko) 2009-04-16 2010-04-30 (주)월드튜브 나노카본을 포함한 고형체의 제조방법
KR101218366B1 (ko) 2009-12-10 2013-01-03 (주)월드튜브 나노카본 고형체의 제조방법, 이를 이용한 나노카본 고형체, 나노카본 분산액, 나노카본 소재의 제조방법
JP5171786B2 (ja) 2009-10-16 2013-03-27 日信工業株式会社 カーボンナノファイバー集合体、カーボンナノファイバーの製造方法及び炭素繊維複合材料の製造方法
KR101174136B1 (ko) 2010-02-25 2012-08-17 부산대학교 산학협력단 탄소 나노 튜브의 나노 구조 및 합성 제어 방법
JP5700496B2 (ja) * 2010-03-08 2015-04-15 東邦テナックス株式会社 炭素繊維チョップドストランド及びその製造法
JP5540341B2 (ja) * 2010-12-15 2014-07-02 独立行政法人産業技術総合研究所 カーボンナノチューブ集合体、3次元形状カーボンナノチューブ集合体、それを用いたカーボンナノチューブ成形体、組成物及びカーボンナノチューブ分散液
WO2012089998A2 (en) * 2010-12-29 2012-07-05 University Of Bradford Methods to improve the electrical conductivity for moulded plastic parts
CN102115558B (zh) * 2010-12-29 2013-01-23 四川大学 高导电聚合物碳纳米管复合材料及其微型加工方法
KR101330364B1 (ko) * 2012-03-09 2013-11-15 재단법인 한국탄소융합기술원 고분자 복합체용 탄소나노튜브 펠렛 합성 방법

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160080718A (ko) * 2014-12-30 2016-07-08 금호석유화학 주식회사 고순도, 고밀도 탄소나노튜브의 제조 방법
KR101672867B1 (ko) * 2014-12-30 2016-11-04 금호석유화학 주식회사 고순도, 고밀도 탄소나노튜브의 제조 방법
US10486334B2 (en) 2015-10-14 2019-11-26 Korea Kumho Petrochemical Co., Ltd. Method for manufacturing plastic substrate for electrostatic painting
KR101748437B1 (ko) 2015-10-14 2017-06-16 금호석유화학 주식회사 정전 도장용 플라스틱 기재의 제조방법
WO2017065542A1 (ko) * 2015-10-14 2017-04-20 금호석유화학 주식회사 정전 도장용 플라스틱 기재의 제조방법
WO2017126777A1 (ko) * 2016-01-20 2017-07-27 주식회사 엘지화학 카본나노튜브 펠렛 및 이의 제조방법
WO2017126775A1 (ko) * 2016-01-20 2017-07-27 주식회사 엘지화학 카본나노튜브 펠렛 및 이의 제조방법
US10541067B2 (en) 2016-01-20 2020-01-21 Lg Chem, Ltd. Carbon nanotube pellets and method for manufacturing same
US10647579B2 (en) 2016-01-20 2020-05-12 Lg Chem, Ltd. Carbon nanotube pellets and method for manufacturing same
KR20210016800A (ko) 2019-08-05 2021-02-17 주식회사 엘지화학 탄소나노튜브 펠렛 및 이의 제조방법
KR20210038167A (ko) * 2019-09-30 2021-04-07 재단법인 한국탄소융합기술원 기능성 탄소나노튜브를 적용한 고강도 항균성 탄소복합재 및 이의 제조방법
KR102284101B1 (ko) 2019-09-30 2021-07-29 재단법인 한국탄소산업진흥원 기능성 탄소나노튜브를 적용한 고강도 항균성 탄소복합재 및 이의 제조방법
WO2022035142A1 (ko) * 2020-08-12 2022-02-17 주식회사 엘지화학 저밀도 탄소나노튜브 및 이를 포함하는 복합재

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