KR101473432B1 - Method for fabricating graphite - Google Patents
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Abstract
Description
실시예는 그라파이트의 제조방법에 관한 것이다. 구체적으로, 그라파이트 분말 또는 시트의 제조방법에 관한 것이다.
An embodiment relates to a method for producing graphite. More specifically, the present invention relates to a method for producing a graphite powder or sheet.
그라파이트는 우수한 내열성, 내약품성, 고열 전도성 및 고전기 전도성을 갖기 때문에 공업 재료로서 중요하고, 방열 재료, 내열 실링재, 개스킷, 발열체, X선 모노크로미터 등의 방사선 광학소자, 연료전지 세퍼레이터, 음향진동판 등으로 사용되고 있다. 그라파이트만을 이용한 용도는 물론 수지와의 복합체 형성 등에 의해 방열 소재, 전자기기 케이스, 항공기 소재 등으로 폭넓게 사용되고 있다.Graphite is important as an industrial material because it has excellent heat resistance, chemical resistance, high thermal conductivity and high electric conductivity, and is useful as a radiating element such as a heat dissipation material, a heat resistant sealing material, a gasket, a heating element and an X-ray monochrometer, a fuel cell separator, . In addition to the use of graphite alone, it is widely used as a heat-dissipating material, an electronic device case, and an aircraft material by forming a composite with a resin.
인공적인 필름 형상 그라파이트의 제조 방법의 대표예로서, 「익스팬드(팽창) 그라파이트법」이라고 불리는 방법이 있다. 이 방법에서는, 천연 그라파이트를 진한 황산과 진한 초산의 혼합액에 침지시킨 후 급격히 가열함으로써 인공적 그라파이트를 제조한다. 이 인공적 그라파이트는, 세정에 의하여 산이 제거된 후에, 고압 프레스에 의하여 필름 형상으로 가공된다. 그러나, 이렇게 하여 제조된 필름 형상 그라파이트는 강도가 약하고, 다른 물리적 특성치도 우수하지 않으며, 또한 잔류 산의 영향이 우려되는 등의 문제점을 갖는다.As a representative example of the method for producing an artificial film-like graphite, there is a method called " expanded graphite method ". In this method, artificial graphite is prepared by immersing natural graphite in a mixture of concentrated sulfuric acid and concentrated acetic acid, followed by rapid heating. This artificial graphite is processed into a film shape by a high-pressure press after the acid is removed by washing. However, the film-shaped graphite produced in this way has weak strength, does not have excellent physical characteristics, and has a problem that influence of residual acid is worried.
이와 같은 문제를 해결하기 위하여, 특수한 고분자 필름을 직접 열처리하여 그라파이트화하는 방법이 개발되었다 (이하, 「고분자 그라파이트화법」이라고 부른다). 이 목적으로 사용되는 고분자 필름으로는, 예를 들어 폴리옥사디아졸, 폴리이미드, 폴리페닐렌비닐렌, 폴리벤조이미다졸, 폴리벤조옥사졸, 폴리티아졸, 및 폴리아미드 필름 등을 들 수 있다. 고분자 그라파이트화법은, 종래의 익스팬드 그라파이트법과 비교하여 훨씬 간략한 방법으로, 본질적으로 산 등의 불순물의 혼입을 일으키지 않는 방법이고, 또한 단결정 그라파이트에 가까운 우수한 열전도성이나 전기전도성이 얻어진다는 특징이 있다 (일본 공개특허공보 소60-181129, 일본 공개특허공보 평7-109171, 일본 공개특허공보 소61-275116 참조). 또한, 고분자 그라파이트화법에서 기계적 특성을 향상시키기 위해 탄소나노튜브 등의 첨가제를 고분자 필름과 혼합하는 방법 (일본 등록특허공보 5275721 참조), 및 그라파이트 분말 제조를 위해 고분자 수지 분말을 열처리하는 방법이 알려져 있다 (일본 공개특허공보 2005-067957 참조).In order to solve such a problem, a method has been developed in which a special polymer film is directly heat treated to graphitize (hereinafter referred to as "polymer graphitization method"). Examples of the polymer film used for this purpose include polyoxadiazole, polyimide, polyphenylene vinylene, polybenzoimidazole, polybenzoxazole, polythiazole, polyamide film and the like . The polymer graphitization method is characterized by a method which does not substantially involve incorporation of impurities such as an acid by a much simpler method as compared with the conventional expanded graphite method, and also has excellent thermal conductivity and electrical conductivity close to that of single crystal graphite ( Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) No. 60-181129, Japanese Unexamined Patent Application, First Publication No. Hei 7-109171, Japanese Unexamined Patent Application, First Publication No. Sho 61-275116). In addition, a method of blending an additive such as carbon nanotubes with a polymer film (see Japanese Patent Publication No. 5275721) for improving mechanical properties in a polymer graphitization method, and a method of heat-treating a polymer resin powder for producing a graphite powder are known (See Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-067957).
그러나, 고분자 그라파이트화법의 경우, 익스팬드 그라파이트법과 비교하여, 두꺼운 필름 형상의 그라파이트를 얻는 것이 어렵다. 이와 같은 문제를 개량하기 위하여 다양한 방법이 시도되었지만, 현재로는, 50㎛까지의 두께를 갖는 출발 원료 필름 정도만이 양질의 그라파이트 필름으로의 변환이 가능하다.However, in the case of the polymer graphitization method, it is difficult to obtain thick film-like graphite in comparison with the expanded graphite method. Various methods have been attempted to improve such problems, but for the present, only a starting material film having a thickness of up to 50 mu m can be converted into a high quality graphite film.
또한, 그라파이트화를 위해서는 매우 고온에서 장시간의 열처리가 필요하다. 일반적으로, 양질의 그라파이트로의 변환을 위해서는, 2900℃ 이상의 온도 영역에서 30 분 이상의 열처리가 필요하다.In addition, for graphitization, a long heat treatment at a very high temperature is required. Generally, for conversion to graphite of good quality, a heat treatment for 30 minutes or more is required in a temperature range of 2900 占 폚 or more.
또한, 열전도율과 유연성은 서로 상충적 관계에 있기 때문에 열전도율과 유연성이 모두 우수한 그라파이트 시트를 얻기 어렵다.In addition, since the thermal conductivity and the flexibility are mutually contradictory, it is difficult to obtain a graphite sheet excellent in thermal conductivity and flexibility.
나아가, 탄소나노튜브 등의 첨가제를 혼합하는 방법은 인장강도 또는 두께 방향의 박리강도를 향상시킬 수는 있어도 유연성의 향상에는 한계가 있다. 또한, 유기 분말만을 출발원료로 하는 경우 흑연화 온도가 높고, 시트화가 곤란하다는 단점이 있다.Furthermore, the method of mixing additives such as carbon nanotubes can improve the tensile strength or the peel strength in the thickness direction, but has limitations in improving the flexibility. Further, when only the organic powder is used as the starting material, the graphitization temperature is high and it is difficult to form the sheet.
실시예는 향상된 열적 및 기계적 특성을 가지는 그라파이트 분말 또는 시트를 용이하게 제조하는 방법을 제공하고자 한다. 구체적으로, 실시예는 열전도율과 유연성이 모두 우수한 그라파이트 분말 또는 시트를 제조하는 방법을 제공하고자 한다. The embodiments are intended to provide a method of easily manufacturing graphite powders or sheets having improved thermal and mechanical properties. Specifically, it is intended to provide a method for producing a graphite powder or sheet having excellent thermal conductivity and flexibility.
또한, 실시예는 가격이 매우 저렴한 흑연 입자를 시드(Seed)로 이용함으로써 생산단가가 낮고 저온에서 열처리가 가능한 새로운 그라파이트 분말 또는 시트 제조방법을 제공하고자 한다.
The present invention also provides a novel method of producing a graphite powder or sheet using seeds of very inexpensive graphite particles at a low production cost and capable of heat treatment at a low temperature.
일 실시예에 따른 그라파이트 제조방법은 그라파이트를 형성하기 위한 무기 소스를 제공하는 단계; 고분자 수지 입자를 포함하는 유기 소스를 제공하는 단계; 상기 무기 소스 및 상기 유기 소스를 혼합하여 유무기 혼합체를 형성하는 단계; 및 상기 유무기 혼합체를 열처리하는 단계를 포함한다.According to one embodiment, a method of making a graphite comprises: providing an inorganic source for forming a graphite; Providing an organic source comprising polymeric resin particles; Mixing the inorganic source and the organic source to form an organic / inorganic mixture; And heat treating the organic / inorganic hybrid substance.
일 실시예에 따른 그라파이트 제조용 유무기 혼합체는 흑연 입자, 및 고분자 수지 입자를 포함하는 유기 소스를 포함한다.
An organic-inorganic hybrid material for producing graphite according to an embodiment includes graphite particles, and organic sources including polymer resin particles.
실시예에 따른 그라파이트 제조방법은 무기 소스 및 유기 소스를 포함하는 유무기 혼합체를 형성하고, 상기 혼합체를 열처리하여 그라파이트를 제조한다. 특히, 상기 유기 소스는 고분자 수지 입자를 포함한다. The graphite manufacturing method according to the embodiment forms an organic-inorganic hybrid material including an inorganic source and an organic source, and the mixture is heat-treated to produce graphite. Particularly, the organic source includes polymer resin particles.
즉, 실시예에 따른 그라파이트 제조방법은 고분자 수지 입자를 사용하여 유무기 혼합체를 형성하고, 상기 유무기 혼합체를 열처리한다. 이에 따라서, 실시예에 따른 그라파이트 시트는 향상된 유연성을 가질 수 있고, 열처리 과정에서의 주름을 방지할 수 있다.That is, in the graphite manufacturing method according to the embodiment, the organic resin mixture is formed using the polymer resin particles, and the organic / inorganic mixture is heat-treated. Accordingly, the graphite sheet according to the embodiment can have improved flexibility and can prevent wrinkles in the heat treatment process.
특히, 상기 유무기 혼합체는 기공을 포함할 수 있다. 즉, 상기 그라파이트 시트는 상기 고분자 수지 입자를 포함하여 형성되기 때문에, 상기 고분자 수지 입자들 사이 또는 상기 고분자 수지 입자와 무기 입자 사이에 기공을 포함할 수 있다.In particular, the organic-inorganic hybrid material may include pores. That is, since the graphite sheet is formed to include the polymer resin particles, the graphite sheet may include pores between the polymer resin particles or between the polymer resin particles and the inorganic particles.
상기 기공은 상기 유무기 혼합체가 열처리되는 과정에서, 열충격을 완충시킬 수 있다. 이에 따라서, 실시예에 따른 그라파이트 시트는 향상된 기계적 특성을 가지고, 열처리 공정에서의 주름이 방지될 수 있다.The pores can buffer the thermal shock during the heat treatment of the organic-inorganic hybrid material. Accordingly, the graphite sheet according to the embodiment has improved mechanical properties, and wrinkles in the heat treatment process can be prevented.
또한, 실시예에 따른 그라파이트는 상기 무기 소스로 흑연을 사용할 수 있다. 상기 흑연은 그라파이트화의 시드(Seed) 역할을 하여 흑연화 온도를 획기적으로 낮출 수 있다.In addition, the graphite according to the embodiment may use graphite as the inorganic source. The graphite serves as a seed of graphitization, and can dramatically lower the graphitization temperature.
또한, 실시예에 따라서 형성된 그라파이트는 우수한 열확산도 및 열전도도를 가질 수 있다. 따라서, 실시예에 따른 그라파이트 제조방법에 의하면, 향상된 열적 특성을 가지는 그라파이트 분말 또는 시트를 제조할 수 있다.
In addition, the graphite formed according to an embodiment may have good thermal diffusivity and thermal conductivity. Therefore, according to the graphite manufacturing method according to the embodiment, a graphite powder or sheet having improved thermal characteristics can be produced.
실시예에 따른 그라파이트 제조방법은 그라파이트를 형성하기 위한 무기 소스를 제공하는 단계; 고분자 수지 입자를 포함하는 유기 소스를 제공하는 단계; 상기 무기 소스 및 상기 유기 소스를 혼합하여 유무기 혼합체를 형성하는 단계; 및 상기 유무기 혼합체를 열처리하는 단계를 포함한다.A method of making a graphite according to an embodiment includes the steps of: providing an inorganic source for forming a graphite; Providing an organic source comprising polymeric resin particles; Mixing the inorganic source and the organic source to form an organic / inorganic mixture; And heat treating the organic / inorganic hybrid substance.
실시예에 따른 그라파이트 제조방법은 그라파이트 분말 또는 시트 등의 형태로 제공될 수 있다.The method for producing graphite according to an embodiment may be provided in the form of a graphite powder or a sheet.
그라파이트 분말의 제조방법은 그라파이트 시트를 제조한 후 압축 공정을 생략하거나, 그라파이트 시트 제조 후 이를 분쇄하거나. 시트화 또는 필름화를 거치지 않고 원재료를 분말 상태에서 열처리하는 등의 방법으로 제조할 수 있으며, 당업자라면 용이하게 그 방법을 유추할 수 있으므로 이하에서는 특별한 사정이 없는 한 그라파이트 시트의 제조방법을 기준으로 설명하도록 한다.The method of producing the graphite powder may be such that the compression step is omitted after the graphite sheet is produced, or the graphite sheet is pulverized after the graphite sheet is manufactured. The raw material can be produced by a method such as heat treatment in a powder state without passing through a sheet or a film, and a person skilled in the art can easily estimate the method. Therefore, unless otherwise specified, Explain it.
상기 유무기 혼합체를 형성하는 단계는 상기 유기 소스, 상기 무기 소스, 바인더 및 용매를 포함하는 슬러리를 제조하는 단계; 상기 슬러리를 캐스팅하는 단계; 및 상기 슬러리에 포함된 용매를 제거하는 단계를 포함할 수 있다.The step of forming the organic / inorganic base mixture includes the steps of: preparing a slurry including the organic source, the inorganic source, a binder and a solvent; Casting the slurry; And removing the solvent contained in the slurry.
실시예에 따른 그라파이트 시트를 제조하기 위해서, 먼저, 유무기 혼합체가 형성된다. 상기 유무기 혼합체는 유기 소스, 무기 소스, 바인더 및 용매, 및 필요에 따라 분산제 등의 기타 첨가제를 포함할 수 있다.In order to prepare the graphite sheet according to the embodiment, first, the organic-inorganic hybrid material is formed. The organic / inorganic base mixture may include an organic source, an inorganic source, a binder and a solvent, and if necessary, other additives such as a dispersant.
상기 유무기 혼합체는 필름 또는 시트 형상을 가질 수 있다. 상기 유무기 혼합체는 판 형상을 가질 수도 있고, 두루마리 형상일 수도 있다. 즉, 상기 유무기 혼합체는 유무기 복합 시트일 수 있다. 상기 유무기 혼합체의 두께에 제한은 없다. 예를 들어, 수㎛ 내지 수mm일 수 있다. 더 자세하게 상기 유무기 혼합체의 두께는 약 5㎛ 내지 약 1000㎛일 수 있다. 더 자세하게, 상기 유무기 혼합체의 두께는 약 10㎛ 내지 약 500㎛일 수 있다. 더 자세하게, 상기 유무기 혼합체의 두께는 약 20㎛ 내지 약 300㎛일 수 있다. The organic-inorganic hybrid material may have a film or sheet shape. The organic-inorganic hybrid material may have a plate shape or a roll shape. That is, the organic / inorganic hybrid material may be an organic / inorganic hybrid sheet. There is no limitation on the thickness of the organic-inorganic hybrid substance. For example, it may be several μm to several mm. More specifically, the thickness of the organic-inorganic hybrid material may be about 5 占 퐉 to about 1000 占 퐉. More specifically, the thickness of the organic / inorganic hybrid may be about 10 탆 to about 500 탆. More specifically, the thickness of the organic-inorganic hybrid material may be about 20 占 퐉 to about 300 占 퐉.
상기 유무기 혼합체는 필름 또는 시트 형상 이외에도 다양한 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 분말 또는 분말이 응집된 덩어리 형태일 수도 있다.
The organic-inorganic hybrid material may have various shapes other than the film or sheet shape. For example, the powder or powder may be in the form of agglomerated agglomerates.
무기 소스Inorganic source
상기 무기 소스는 실시예에 따른 그라파이트 시트를 형성하기 위한 원료이다. 상기 무기 소스는 탄소를 포함하는 무기물일 수 있다. 상기 무기 소스는 열처리에 의해서, 그라파이트로 전환될 수 있는 무기물일 수 있다. 상기 무기 소스는 흑연을 포함하거나 흑연 구조를 갖는 무기물을 포함할 수 있다. 더 자세하게, 상기 무기 소스는 천연 흑연, 인상 흑연 또는 팽창 가능 흑연(expandable graphite) 등의 흑연을 포함할 수 있다. 다른 구체예에서, 상기 무기 소스는 흑연 구조를 갖는 탄소나노튜브, 탄소나노파이버 등을 포함할 수 있다. 상기 팽창 가능 흑연은 황산 등의 삽입제에 의해서 처리되어, 열에 의해서 팽창될 수 있는 흑연일 수 있다. 상기 팽창 가능 흑연은 가해지는 열에 의해서 수배 내지 수천배 이상 팽창될 수 있다. The inorganic source is a raw material for forming the graphite sheet according to the embodiment. The inorganic source may be an inorganic material containing carbon. The inorganic source may be an inorganic material that can be converted to graphite by heat treatment. The inorganic source may include graphite or an inorganic material having a graphite structure. More specifically, the inorganic source may include graphite such as natural graphite, impression graphite or expandable graphite. In another embodiment, the inorganic source may include carbon nanotubes having a graphite structure, carbon nanofibers, and the like. The expandable graphite may be graphite which is treated by an intercalant, such as sulfuric acid, and which can be expanded by heat. The expandable graphite can be expanded by a factor of several times to several thousand times by the applied heat.
상기 무기 소스는 입자 형태로 제공될 수 있다. 즉, 상기 무기 소스는 파우더 형태일 수 있다. 더 자세하게, 상기 무기 소스는 판 형상, 다면체 형상 또는 구 형상의 무기 입자 등을 포함할 수 있다.The inorganic source may be provided in the form of particles. That is, the inorganic source may be in powder form. More specifically, the inorganic source may include plate-like, polyhedral, or spherical inorganic particles.
상기 무기 소스에 포함되는 무기 입자의 평균 입경에 제한은 없다. 예를 들어, 상기 무기 입자의 평균 입경(D50)은 약 0.1㎛ 내지 약 1,000㎛, 더 자세하게는 약 0.1㎛ 내지 약 500㎛, 더 자세하게는 약 0.1㎛ 내지 약 300㎛, 더 자세하게는 약 1㎛ 내지 약 300㎛일 수 있다. 더 자세하게, 상기 무기 입자의 평균 입경은 약 1㎛ 내지 약 200㎛일 수 있다. The average particle size of the inorganic particles contained in the inorganic source is not limited. For example, the average particle size (D50) of the inorganic particles may range from about 0.1 占 퐉 to about 1,000 占 퐉, more specifically from about 0.1 占 퐉 to about 500 占 퐉, more specifically from about 0.1 占 퐉 to about 300 占 퐉, To about 300 [mu] m. More specifically, the average particle size of the inorganic particles may be about 1 탆 to about 200 탆.
상기 무기 입자의 크기가 너무 크면, 상기 혼합체를 형성하는 과정에서 상기 무기 입자의 분산도가 감소될 수 있다. 또한, 상기 무기 입자의 크기가 너무 작으면, 상기 혼합체를 형성하는 과정에서, 상기 무기 입자를 제어하는 것이 어렵고, 열처리 후의 그라파이트 입자의 입경이 작아 열전도도가 저하될 수 있다.If the size of the inorganic particles is too large, the degree of dispersion of the inorganic particles in the course of forming the mixture may be reduced. In addition, when the size of the inorganic particles is too small, it is difficult to control the inorganic particles in the process of forming the mixture, and the particle size of the graphite particles after the heat treatment is small, and the thermal conductivity may be lowered.
상기 무기 소스의 함량은 상기 유기 소스 100 중량부에 대해 약 10 중량부 이상, 더 자세하게는, 30 중량부 이상, 더 자세하게는, 50 중량부 이상, 더 자세하게는, 100 중량부 이상일 수 있다.The content of the inorganic source may be at least about 10 parts by weight, more specifically at least about 30 parts by weight, more particularly at least about 50 parts by weight, and in particular at least about 100 parts by weight, based on 100 parts by weight of the organic source.
상기 무기 소스의 함량은 상기 유기 소스 100 중량부에 대해 900 중량부 이하일 수 있다. The content of the inorganic source may be 900 parts by weight or less based on 100 parts by weight of the organic source.
상기 무기 소스의 함량이 너무 낮은 경우, 상기 혼합체가 열처리되는 과정에서 더 많은 에너지가 소요될 수 있고 저가격화를 달성할 수 없다. 상기 무기 소스의 함량이 너무 높은 경우, 상기 혼합체는 원하는 형상으로 용이하게 제조될 수 없다. 또한, 상기 무기 소스의 함량이 너무 높은 경우, 수평 방향으로의 열 전도율이 현저하게 감소될 수 있다.
If the content of the inorganic source is too low, more energy may be consumed in the process of heat-treating the mixture, and the cost can not be achieved. When the content of the inorganic source is too high, the mixture can not be easily prepared into a desired shape. Further, when the content of the inorganic source is too high, the thermal conductivity in the horizontal direction can be remarkably reduced.
유기 소스Organic source
상기 유기 소스는 열처리에 의해서, 그라파이트로 전환될 수 있는 고분자 수지 입자를 포함한다. 더 자세하게, 상기 유기 소스는 방향족 폴리머 입자를 포함할 수 있다. 더 자세하게, 상기 유기 소스는 상기 고분자 수지 입자로 거의 구성될 수 있다.The organic source includes polymer resin particles which can be converted into graphite by heat treatment. More specifically, the organic source may comprise aromatic polymer particles. More specifically, the organic source may be composed of the polymer resin particles.
상기 고분자 수지는 폴리이미드, 폴리아미드, 폴리아크릴로니트릴, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리옥사디아졸, 폴리벤조티아졸, 폴리벤조비스티아졸, 폴리벤족사졸, 폴리벤조비스옥사졸, 폴리 피로메리트 이미드, 방향족 폴리아미드, 폴리페닐렌벤조이미타조르, 폴리페닐렌벤조비스이미타조르, 폴리티아졸 및 폴리파라페닐렌비닐렌으로 구성되는 그룹으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있으며, 호모폴리머 또는 코폴리머일 수 있다.The polymer resin may be at least one selected from the group consisting of polyimide, polyamide, polyacrylonitrile, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polypropylene, polyethylene, polyethylene naphthalate, polyoxadiazole, polybenzothiazole, polybenzobisthiazole, A group composed of benzoxazole, polybenzobisoxazole, polypyrromellitic imide, aromatic polyamide, polyphenylene benzoimitazo r, polyphenylene benzobisimitazo r, polythiazole and polyparaphenylene vinylene , And may be a homopolymer or a copolymer.
상기 유기 소스는 열처리에 의해서, 그라파이트로 전환되는 원료일 뿐만 아니라, 상기 무기 소스의 탈락을 방지하는 바인더 기능을 수행할 수 있다.The organic source may be a raw material which is converted into graphite by heat treatment, and may perform a binder function for preventing the inorganic source from falling off.
상기 유기 소스는 입자 형태로 제공된다. 즉, 상기 유기 소스는 파우더 형태일 수 있다. 더 자세하게, 상기 유기 소스는 판 형상, 다면체 형상 또는 구 형상의 유기 입자 등을 포함할 수 있다.The organic source is provided in the form of particles. That is, the organic source may be in powder form. More specifically, the organic source may include plate-like, polyhedral, or spherical organic particles.
상기 유기 소스에 포함되는 고분자 수지 입자의 평균 입경에 제한은 없다. 일례로 수백 나노미터에서 수십 밀리미터의 크기를 가질 수 있으나 실시예가 이에 제한되는 것은 아니다. 즉, 상기 고분자 수지 입자로 상용의 고분자 수지 입자를 사용할 수 있다.The average particle diameter of the polymer resin particles contained in the organic source is not limited. For example, it may have a size of from a few hundred nanometers to a few tens of millimeters, but the embodiment is not limited thereto. That is, commercially available polymer resin particles can be used as the polymer resin particles.
예를 들어, 상기 고분자 수지 입자의 평균 입경(D50, 일차입자 기준)은 약 0.1㎛ 내지 약 1,000㎛, 약 0.1㎛ 내지 약 500㎛, 약 0.1㎛ 내지 약 200㎛일 수 있다. 더 자세하게, 상기 유기 입자의 평균 입경은 약 1㎛ 내지 약 100㎛일 수 있다.For example, the average particle diameter (D50, based on primary particles) of the polymer resin particles may be about 0.1 占 퐉 to about 1,000 占 퐉, about 0.1 占 퐉 to about 500 占 퐉, and about 0.1 占 퐉 to about 200 占 퐉. More specifically, the average particle size of the organic particles may be from about 1 [mu] m to about 100 [mu] m.
상기 유기 입자의 크기가 너무 크면, 상기 혼합체를 형성하는 과정에서 상기 유기 입자의 분산도가 감소될 수 있다. 또한, 상기 유기 입자의 크기가 너무 작으면, 상기 혼합체를 형성하는 과정에서, 상기 무기 입자를 제어하는 것이 어렵다.If the size of the organic particles is too large, the degree of dispersion of the organic particles in the course of forming the mixture may be reduced. In addition, when the size of the organic particles is too small, it is difficult to control the inorganic particles in the process of forming the mixture.
또한, 상기 유기 소스는 유기 입자를 용융 상태로 상기 무기 소스와 혼합될 수 있다. 즉, 상기 유기 소스 및 상기 무기 소스가 서로 혼합된 후, 열에 의해서 상기 유기 소스가 용융되고, 칩 형태의 유무기 혼합체가 형성될 수 있다. 상기 칩 형태의 유무기 혼합체는 압출기 등을 통하여 시트 형상의 유무기 혼합체로 압출될 수 있다.
Further, the organic source may be mixed with the inorganic source in the molten state of the organic particles. That is, after the organic source and the inorganic source are mixed with each other, the organic source is melted by heat, and a chip-like organic-inorganic hybrid material can be formed. The chip-like organic-inorganic hybrid material can be extruded into a sheet-like organic-inorganic hybrid material through an extruder or the like.
유기 바인더Organic binder
상기 유무기 혼합체는 유기 바인더를 더 포함할 수 있다. 상기 유기 바인더는 상기 유기 소스 및 상기 무기 소스를 서로 기계적으로 결합시키는 기능을 수행할 수 있다. The organic-inorganic hybrid material may further include an organic binder. The organic binder may function to mechanically bond the organic source and the inorganic source to each other.
상기 유기 바인더는 열 처리에 의해서 그라파이트로 전환될 수도 있고, 탈바인더 공정, 건조 공정 및 탄소화 공정 중에 제거될 수도 있다. The organic binder may be converted to graphite by heat treatment, and may be removed during the binder removal process, the drying process, and the carbonization process.
상기 유기 바인더의 예로는 폴리비닐알콜 등의 폴리비닐계 수지; 폴리비닐부티랄 등의 폴리비닐아세탈계 수지; 아크릴계 수지; 폴리우레탄 수지; 에틸렌-프로필렌-디엔 모노머(EPDM, ethylene-propylene-diene monomer), 실리콘, 부타디엔 등의 고무계 수지; 또는 이들의 혼합물 등을 들 수 있다. 더 자세하게, 상기 유기 바인더로 폴리비닐부티랄 수지가 사용될 수 있다. 상기 유기 바인더는 상기 유기 소스 100 중량부를 기준으로 약 200 중량부 이하, 더 자세하게 100 중량부 이하, 더 자세하게는 50 중량부 이하로 포함될 수 있다. 더 자세하게, 상기 유기 바인더는 상기 유기 소스 100 중량부를 기준으로 약 30 중량부 이하로 포함될 수 있다.
Examples of the organic binder include a polyvinyl resin such as polyvinyl alcohol; Polyvinyl acetal based resins such as polyvinyl butyral; Acrylic resin; Polyurethane resin; Rubber-based resins such as ethylene-propylene-diene monomer (EPDM, ethylene-propylene-diene monomer), silicone and butadiene; Or a mixture thereof. More specifically, a polyvinyl butyral resin may be used as the organic binder. The organic binder may be included in an amount of about 200 parts by weight or less, more specifically 100 parts by weight or less, and more preferably 50 parts by weight or less, based on 100 parts by weight of the organic source. More specifically, the organic binder may include up to about 30 parts by weight based on 100 parts by weight of the organic source.
유무기 혼합체의 제조방법Method for producing an organic / inorganic mixture
상기 유기 소스, 상기 무기 소스, 바인더 및 용매가 균일하게 혼합되어 슬러리가 제조될 수 있다. 이후, 상기 슬러리는 시트 또는 필름 형태로 캐스팅된다. 이후, 건조 공정을 통하여 상기 용매는 제거되고, 유무기 혼합체가 형성될 수 있다.The organic source, the inorganic source, the binder and the solvent may be uniformly mixed to prepare a slurry. The slurry is then cast into a sheet or film form. Thereafter, the solvent may be removed through a drying process, and an organic / inorganic hybrid may be formed.
상기 건조 공정은 약 80℃ 내지 약 200℃ 사이의 온도에서 진행될 수 있다. 상기 건조 공정은 약 30초 내지 약 2시간 동안 진행될 수 있다.The drying process may be carried out at a temperature between about 80 [deg.] C and about 200 [deg.] C. The drying process may be conducted for about 30 seconds to about 2 hours.
상기 용매로 에탄올 등과 같은 알콜 또는 톨루엔 등의 유기 용매가 사용될 수 있다. 상기 용매는 상기 슬러리가 적절한 점성을 가지고, 용이하게 캐스팅될 수 있을 정도의 함량으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 용매는 상기 슬러리의 중량을 기준으로 약 20wt% 내지 약 70wt%로 포함될 수 있다.As the solvent, an alcohol such as ethanol or an organic solvent such as toluene may be used. The solvent may be used in an amount such that the slurry has an appropriate viscosity and can be easily cast. For example, the solvent may comprise from about 20 wt% to about 70 wt%, based on the weight of the slurry.
또한, 상기 슬러리는 분산성 및 공정성을 향상시키기 위해 분산제 또는 소포제 등과 같은 첨가제를 더 포함할 수 있다.In addition, the slurry may further contain additives such as a dispersing agent or defoaming agent to improve dispersibility and processability.
상기 유기 소스는 고분자 수지 입자를 포함하기 때문에, 상기 고분자 수지 입자들 사이에 기공이 형성될 수 있다. 상기 유무기 혼합체는 기공을 포함할 수 있다. 상기 기공은 상기 용매가 건조되어 제거되면서 형성될 수 있다.Since the organic source includes the polymer resin particles, pores may be formed between the polymer resin particles. The organic / inorganic hybrid mixture may include pores. The pores may be formed while the solvent is dried and removed.
또한, 상기 무기 소스가 무기 입자를 포함하는 경우, 상기 고분자 수지 입자와 상기 무기 입자 사이에 기공이 형성될 수 있다. 또한, 상기 무기 입자들 사이에도 기공이 형성될 수 있다.Further, when the inorganic source includes inorganic particles, pores may be formed between the polymeric resin particles and the inorganic particles. Also, pores may be formed between the inorganic particles.
상기 유무기 혼합체의 기공의 크기 및 기공율은 상기 고분자 수지 입자의 함량, 상기 고분자 수지 입자의 직경, 상기 무기 입자의 함량 및 상기 무기 입자의 직경 등에 의해서 다양하게 조절될 수 있다.The size and the porosity of the pores of the organic-inorganic hybrid material can be variously controlled by the content of the polymeric resin particles, the diameter of the polymeric resin particles, the content of the inorganic particles, and the diameter of the inorganic particles.
상기 유무기 혼합체의 기공율은 약 1vol% 내지 약 30vol%일 수 있다. 더 자세하게, 상기 유무기 혼합체의 기공율은 약 2vol% 내지 약 20vol%일 수 있다. 더 자세하게, 상기 유무기 혼합체의 기공율은 약 3vol% 내지 약 10vol%일 수 있다.The porosity of the organic / inorganic hybrid may be about 1 vol% to about 30 vol%. More specifically, the porosity of the organic / inorganic hybrid may be about 2 vol% to about 20 vol%. More specifically, the porosity of the organic / inorganic hybrid may be about 3 vol% to about 10 vol%.
상기 유무기 혼합체는 시트 또는 필름 형상으로 제조될 수 있다. 이 경우, 사각형, 원형, 타원형 또는 부정형의 판 형태는 물론, 두루마리 형태로 제작될 수 있다.The organic / inorganic base mixture may be produced in the form of a sheet or a film. In this case, it can be formed into a rectangular, circular, elliptical or irregular plate form as well as a roll form.
상기 유무기 혼합체가 시트 또는 필름 형상으로 제조되는 경우, 상기 유무기 혼합체의 두께에 제한은 없다. 예를 들어, 상기 유무기 혼합체의 두께는 약 2㎛ 내지 약 1000㎛일 수 있다. 더 자세하게, 상기 유무기 혼합체의 두께는 약 5㎛ 내지 약 500㎛일 수 있다. 더 자세하게, 상기 유무기 혼합체의 두께는 약 10㎛ 내지 약 200㎛일 수 있다. When the organic-inorganic hybrid substance is produced in the form of a sheet or a film, the thickness of the organic / inorganic hybrid substance is not limited. For example, the thickness of the organic / inorganic hybrid may be from about 2 탆 to about 1000 탆. More specifically, the thickness of the organic-inorganic hybrid material may be about 5 占 퐉 to about 500 占 퐉. More specifically, the thickness of the organic-inorganic hybrid material may be about 10 탆 to about 200 탆.
이후, 상기 유무기 혼합체는 탄소화 공정 및 흑연화 공정을 거치는 열처리 공정을 거치게 된다. 이에 따라서, 상기 유기 소스는 탄소화되고, 탄소질 시트가 형성된다. 이후, 상기 탄소질 시트는 흑연화 공정을 거쳐 그라파이트 시트가 형성된다.
Thereafter, the organic-inorganic hybrid mixture undergoes a heat treatment process through a carbonization process and a graphitization process. Accordingly, the organic source is carbonized and a carbonaceous sheet is formed. Thereafter, the carbonaceous sheet is subjected to a graphitization process to form a graphite sheet.
탄소화 공정Carbonization process
본 실시예에 따른 탄소화 공정은 유무기 혼합체를 불활성 가스 중에서 가열 처리하는 방법으로 진행될 수 있다. 무기 소스로 팽창 가능 흑연을 포함하는 경우, 별도의 팽창 공정을 포함하거나 탄소화 공정에서 팽창 가능 흑연의 팽창이 이루어질 수 있다.The carbonization process according to this embodiment can be carried out by heat treating the organic-inorganic hybrid mixture in an inert gas. When it contains expandable graphite as an inorganic source, it may include a separate expansion process or may cause expansion of the expandable graphite in the carbonization process.
상기 탄소화 공정의 온도는 약 400℃ 이상일 수 있다. 더 자세하게, 탄소화 공정의 온도는 약 600℃ 이상일 수 있다. 상기 탄소화 공정의 온도는 400℃ 이상, 2000℃ 미만일 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 탄소화 공정은 약 0.5℃/분 내지 약 20℃/분의 속도로 승온한 후, 800℃~1600℃의 온도 영역, 더 자세하게는 1000℃~1400℃의 온도 영역에서 약 30분 내지 약 4시간 정도 유지되어, 상기 유무기 혼합체에 포함된 유기 소스가 탄화될 수 있다.The temperature of the carbonization process may be at least about 400 < 0 > C. More specifically, the temperature of the carbonization process may be at least about 600 ° C. The temperature of the carbonization step may be 400 ° C or more and less than 2000 ° C. More specifically, the carbonization step is carried out at a temperature of about 0.5 DEG C / min to about 20 DEG C / min and then at a temperature of 800 DEG C to 1600 DEG C, more specifically about 30 DEG C Min to about 4 hours, so that the organic source contained in the organic / inorganic base mixture can be carbonized.
상기 탄소화 공정을 통하여, 상기 유무기 혼합체 내의 유기 소스가 탄화되고, 탄소질 시트가 형성된다.Through the carbonization process, the organic source in the organic-inorganic hybrid material is carbonized, and a carbonaceous sheet is formed.
또한, 상기 유무기 혼합체는 2장의 알루미나판 또는 흑연판 등에 의해서 샌드위치되거나, 상기 유무기 혼합체와 알루미나판 또는 흑연판을 수장 내지 수백장 교대로 적층한 후 탄소화 공정을 거칠 수 있다. The organic-inorganic hybrid material may be sandwiched by two sheets of alumina or graphite, alternatively, the organic-inorganic hybrid material, the alumina or the graphite may be alternately laminated in several to several hundred sheets, and then subjected to a carbonization process.
또한, 상기 유무기 혼합체가 두루마리 형태인 경우 원통형 심에 감겨진 후 상술한 탄소화 과정을 거칠 수도 있다. 이 경우, 상기 원통형 심은 그라파이트 심일 수 있으며, 고분자 필름과 상기 유무기 혼합체가 적층된 시트를 두루마리 형태로 감은 후 열처리할 수도 있다. 또한, 원통형 심에 감은 유무기 혼합체를 풀면서 탄소화 공정을 거칠 수도 있으며, 한쪽 롤에서 유무기 혼합체를 풀고, 다른 쪽 롤에서 탄소화 공정을 거친 유무기 혼합체, 즉 탄소질 시트를 감으면서 탄소화 공정을 진행할 수도 있다.When the organic-inorganic hybrid material is in the form of a roll, it may be wound on a cylindrical core and then subjected to the carbonization process described above. In this case, the cylindrical core may be a graphite core, and the sheet laminated with the polymer film and the organic-inorganic hybrid material may be rolled up into a rolled shape and then heat-treated. In addition, it is also possible to carry out the carbonization process while loosening the organic-inorganic hybrid material which is wound around the cylindrical core. The organic-inorganic hybrid material is loosened in one of the rolls and the carbon- The process may be carried out.
또한, 후술하는 흑연화 공정까지 동일한 반응기 내에서 연속적으로 진행될 수도 있고, 탄소화 공정과 흑연화 공정이 서로 다른 반응기에서 진행될 수도 있다.Further, the graphitization process described below may be performed continuously in the same reactor, or the carbonization process and the graphitization process may be performed in different reactors.
또한, 상기 탄소화 공정에 바인더가 번아웃(burn out)되는 탈바인더 공정이 포함될 수 있다. 또는 별도의 탈바인더 공정이 존재할 수도 있다.
Also, a binder removal process may be included in which the binder is burned out in the carbonization process. Or there may be a separate debinder process.
흑연화 공정Graphitization process
상기 탄소질 시트는 불활성 가스 중에서 가열 처리되어 흑연화되고, 그라파이트 시트가 형성된다. 상기 흑연화 공정의 온도는 약 2000℃ 이상일 수 있다. 더 자세하게, 상기 흑연화 공정의 온도는 약 2400℃ 이상일 수 있다. 상기 흑연화 공정은 약 2400℃ 내지 3000℃의 온도에서 약 30분 내지 약 4시간 동안 진행될 수 있다. The carbonaceous sheet is heat treated in an inert gas to be graphitized to form a graphite sheet. The temperature of the graphitization process may be about 2000 ° C or higher. More specifically, the temperature of the graphitization process may be at least about 2400 ° C. The graphitization process may be conducted at a temperature of about 2400 ° C to 3000 ° C for about 30 minutes to about 4 hours.
또한, 상기 탄소질 시트는 2장의 흑연판에 의해서 샌드위치되거나, 탄소질 시트와 흑연판을 수장 내지 수백장 교대 적층한 후, 상기 흑연화 공정을 거칠 수 있다. Further, the carbonaceous sheet may be sandwiched by two sheets of graphite, or may be subjected to the graphitization process after alternately stacking carbonaceous sheets and graphite plates for several to several hundred sheets.
또한, 상기 탄소질 시트가 두루마리 형태인 경우, 탄소질 시트가 원통형 심에 감겨진 후 흑연화 공정을 거칠 수 있다. 상기 원통형 심은 그라파이트로 이루어질 수 있다.In addition, when the carbonaceous sheet is rolled, the carbonaceous sheet may be wound around the cylindrical core and then subjected to a graphitization process. The cylindrical core may be made of graphite.
또한, 상기 흑연화 공정은 상기 탄소질 시트를 취출하여 다른 반응기에서 진행되거나, 동일한 반응기에서 연속적으로 진행될 수 있다.
In addition, the graphitization step may be carried out in another reactor by taking out the carbonaceous sheet, or continuously in the same reactor.
압축 공정Compression process
상기 흑연화 공정을 통하여 형성된 그라파이트 시트는 압축되고, 본 실시예에 따른 그라파이트 시트가 제조될 수 있다.The graphite sheet formed through the graphitization process is compressed, and a graphite sheet according to this embodiment can be produced.
상기 흑연화 공정 직후의 발포 상태의 그라파이트 시트를 압축하여 향상된 유연성(내굴곡성)을 가지는 그라파이트 시트를 제조할 수 있다.The graphite sheet in the foamed state immediately after the graphitization step is compressed to produce a graphite sheet having improved flexibility (bending resistance).
상기 흑연화 공정을 거친 흑연 입자(흑연층)는 시트의 수평 방향에 대해 크게 기울어 있을 수 있다. 이와 같이 크게 기운 흑연층은 수평 방향의 열전도율을 저하시키고, 내굴곡성을 감소시킬 수 있다.The graphite particles (graphite layer) that have undergone the graphitization process can be largely inclined with respect to the horizontal direction of the sheet. The graphite layer having such a large elongation can lower the thermal conductivity in the horizontal direction and reduce the flexural resistance.
이때, 압축 처리에 의한 물리적인 가압으로, 수평 방향에 대해 기울어진 흑연층은 수평 방향으로 가지런하게 할 수 있다. 이에 따라서, 본 실시예에 따른 그라파이트 시트는 향상된 열전도율과 내굴곡성을 가질 수 있다.At this time, the graphite layer inclined with respect to the horizontal direction can be aligned in the horizontal direction by physical pressing by the compression process. Accordingly, the graphite sheet according to this embodiment can have improved thermal conductivity and flexural resistance.
흑연화 처리 후 시트의 압축 방법으로서, 후 압연 공정이 적용될 수 있다. 구체적으로는, 세라믹 롤러, 구리 또는 스테인리스 등의 금속제 롤러, 폴리우레탄 롤러, 고무 롤러 등에 의해서, 상기 발포 상태의 그라파이트 시트를 압축할 수 있다.As a compression method of the sheet after graphitization, a post-rolling process can be applied. Specifically, the graphite sheet in the foamed state can be compressed by a ceramic roller, a metallic roller such as copper or stainless steel, a polyurethane roller, a rubber roller, or the like.
이와는 다르게, 상기 발포 상태의 그라파이트 시트를 프레스 장치 등에 의해서 압축할 수 있다. Alternatively, the graphite sheet in the foamed state can be compressed by a press apparatus or the like.
이때, 상기 압연 공정에 의해서, 상기 발포 상태의 그라파이트 시트에 가해지는 압력은 약 2 내지 약 2000 kg/cm일 수 있다. 더 자세하게, 상기 압연 공정의 압력은 약 20 내지 1000 kg/cm일 수 있다. 더 자세하게, 상기 압연 공정의 압력은 약 50 내지 약 500 kg/cm일 수 있다.
At this time, the pressure applied to the graphite sheet in the foamed state by the rolling process may be about 2 to about 2000 kg / cm. More specifically, the pressure of the rolling process may be about 20 to 1000 kg / cm. More specifically, the pressure of the rolling process may be from about 50 to about 500 kg / cm.
본 실시예에 따라서 형성된 그라파이트 시트는 향상된 열확산도 및 열전도도를 가질 수 있다. 또한, 본 실시예에 따른 그라파이트 시트는 향상된 유연성(내굴곡성) 및 밀도를 가질 수 있다.The graphite sheet formed according to this embodiment may have improved thermal diffusivity and thermal conductivity. In addition, the graphite sheet according to this embodiment can have improved flexibility (flex resistance) and density.
본 실시예에 따른 그라파이트 시트의 두께는 약 5㎛ 내지 약 500㎛일 수 있다. 더 자세하게, 본 실시예에 따른 그라파이트 시트의 두께는 약 5㎛ 내지 약 400㎛일 수 있다.The thickness of the graphite sheet according to this embodiment may be from about 5 탆 to about 500 탆. More specifically, the thickness of the graphite sheet according to this embodiment may be between about 5 microns and about 400 microns.
본 실시예에 따른 그라파이트 시트의 밀도는 약 0.7g/㎤ 이상일 수 있다. 더 자세하게, 본 실시예에 따른 그라파이트 시트의 밀도는 약 0.8g/㎤ 내지 약 2.5g/㎤일 수 있다.The density of the graphite sheet according to this embodiment may be about 0.7 g / cm < 3 > or more. More specifically, the density of the graphite sheet according to this embodiment may be from about 0.8 g / cm3 to about 2.5 g / cm3.
본 실시예는 향상된 기계적 성능 및 열적 특성을 가지는 그라파이트 시트를 제공할 수 있다.This embodiment can provide a graphite sheet having improved mechanical performance and thermal properties.
이하에서는 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하여 본 발명을 더욱 구체적으로 설명한다. 다만, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 하기 실시예로 한정되거나 제한되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to preferred embodiments for better understanding of the present invention. However, the following examples are intended to illustrate the present invention, but the scope of the present invention is not limited to or by the following examples.
실시예 1Example 1
폴리이미드 입자(에보닉사, P84®NT) 50 중량부, 인상 흑연 입자(GK사, NGR25) 30 중량부, 폴리비닐부티랄 50 중량부 및 톨루엔과 에탄올과의 혼합액 350 중량부를 균일하게 혼합하여 슬러리를 제조하였다., 50 parts by weight of polyimide particles (Ebornics, P84®NT), 30 parts by weight of graphite particles (GK, NGR25), 50 parts by weight of polyvinyl butyral and 350 parts by weight of a mixture of toluene and ethanol were uniformly mixed, .
상기 슬러리를 PET 필름 상에 0.1mm의 두께로 코팅하고, 100℃의 온도에서 30분 동안 건조하여, 100㎛ 두께의 복합 시트를 형성하였다.The slurry was coated on a PET film to a thickness of 0.1 mm and dried at a temperature of 100 캜 for 30 minutes to form a composite sheet having a thickness of 100 탆.
이후, 상기 복합 시트를 질소 분위기에서 1200℃의 온도까지 10℃/분의 속도로 승온하고 1200℃의 공정 온도에서 2시간 동안 유지하여 탄소화함으로써 탄소질 시트를 제조하였다.Thereafter, the composite sheet was heated to a temperature of 1200 ° C in a nitrogen atmosphere at a rate of 10 ° C / minute and maintained at a process temperature of 1200 ° C for 2 hours to carbonize the carbonaceous sheet.
이후, 상기 탄소질 시트를 아르곤 분위기에서 2500℃의 온도까지 10℃/분의 속도로 승온하고 2500℃의 공정 온도에서 4시간 동안 유지하여 흑연화함으로써 미압축 그라파이트 시트를 제조하였다.Thereafter, the carbonaceous sheet was heated in an argon atmosphere to a temperature of 2500 DEG C at a rate of 10 DEG C / min, and maintained at a process temperature of 2500 DEG C for 4 hours to be graphitized to produce an uncompensated graphite sheet.
이후, 상기 미압축 그라파이트 시트를 압축하여 두께 약 60 ㎛의 압축 그라파이트 시트를 제조하였다.
Thereafter, the uncompressed graphite sheet was compressed to produce a compressed graphite sheet having a thickness of about 60 탆.
실시예 2Example 2
실시예 1의 30 중량부의 인상 흑연 입자를 대신하여, 50 중량부의 인상 흑연 입자(GK사, NGR25)를 사용한 것 이외에는, 상기 실시예 1과 동일한 공정을 수행하여 두께 약 60 ㎛의 압축 그라파이트 시트를 제조하였다.
A compressed graphite sheet having a thickness of about 60 占 퐉 was prepared in the same manner as in Example 1, except that 50 parts by weight of graphite particles (GK, NGR25) were used instead of 30 parts by weight of graphite particles in Example 1 .
실시예 3Example 3
실시예 1의 30 중량부의 인상 흑연 입자를 대신하여, 70 중량부의 인상 흑연 입자(GK사, NGR25)를 사용한 것 이외에는, 상기 실시예 1과 동일한 공정을 수행하여 두께 약 60 ㎛의 압축 그라파이트 시트를 제조하였다.
A compressed graphite sheet having a thickness of about 60 占 퐉 was obtained by carrying out the same processes as in Example 1 except that 70 parts by weight of graphite particles (GK, NGR25) were used instead of 30 parts by weight of the graphite particles in Example 1 .
실시예 4Example 4
실시예 1의 폴리이미드 입자를 대신하여, 폴리아크릴로니트릴 입자(Aldrich, 181315-100G)를 사용한 것 이외에는, 상기 실시예 1과 동일한 공정을 수행하여 두께 약 60 ㎛의 압축 그라파이트 시트를 제조하였다.
A pressed graphite sheet having a thickness of about 60 占 퐉 was produced in the same manner as in Example 1 except that polyacrylonitrile particles (Aldrich, 181315-100G) were used instead of the polyimide particles of Example 1.
결과result
상기 실시예 1 내지 4에서 제조된 그라파이트 시트에 대해 상대적인 열전도도를 측정하여, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.Relative thermal conductivities of the graphite sheets prepared in Examples 1 to 4 were measured, and the results are shown in Table 1 below.
상대적인 열전도도는 열감지 스티커를 통해 평가하였다. 길이 10cm의 열감지 스티커에 시판 중인 천연 흑연 시트(그라프텍, eGraftech)와 실시예 1 내지 4의 그라파이트 시트 각각을 부착한 후, 상기 흑연 시트와 그라파이트 시트의 일단을 가열하여 타단의 온도변화(청색→노란색)를 육안으로 관찰하였다. 하기 표 1의 열전도 시간은 천연 흑연 시트가 부착된 열감지 스티커의 온도변화 시간을 100으로 했을 때의 상대적인 열전도 시간을 나타낸 것이다.Relative thermal conductivities were assessed using a heat-sensitive sticker. After attaching commercially available natural graphite sheets (graftec, eGraftech) and graphite sheets of Examples 1 to 4 to a 10 cm long heat-sensitive sticker, one end of the graphite sheet and the graphite sheet were heated to change the temperature of the other end → yellow) was visually observed. The heat conduction time in the following Table 1 shows the relative thermal conduction time when the temperature change time of the heat-sensitive sticker having the natural graphite sheet attached thereto is 100.
시트Commercial natural graphite
Sheet
상기 표 1에서 알 수 있듯이, 실시예 1 내지 4에 따른 그라파이트 시트는 상용 천연 흑연 시트보다 훨씬 우수한 열전도 특성을 나타냄을 알 수 있다. 또한, 종래의 인조 흑연 시트보다 훨씬 더 경제적인 방법(낮은 생산 단가)으로 제조됨을 알 수 있다.As can be seen from Table 1, the graphite sheets according to Examples 1 to 4 exhibit much better thermal conductivity than commercial natural graphite sheets. In addition, it can be seen that it is manufactured by a much more economical method (lower production unit cost) than conventional artificial graphite sheets.
또한, 실시예에 따른 그라파이트 제조방법은 종래의 고분자 그라파이트화법에 비해 두꺼운 그라파이트 시트를 용이하게 제조할 수 있으며 상업적으로 사용할 수 있을 만큼의 유연성을 나타냄을 확인할 수 있었다. 이는 유기 입자 및/또는 흑연 입자를 사용함으로써 유무기 복합체 내에 기공이 생성되고 이를 통해 분해가스의 배출이 용이해지고 상기 기공에 의해 유연성이 부여되는 것으로 추정된다. 또한, 흑연 입자가 시드 역할을 하여 유기 입자를 사용하더라도 충분한 그라파이트화가 진행되는 것으로 추정된다.In addition, the graphite manufacturing method according to the embodiment can easily produce a graphite sheet which is thicker than the conventional polymer graphitization method, and it can be confirmed that it is flexible enough to be used commercially. It is presumed that pores are generated in the organic-inorganic hybrid material by using the organic particles and / or graphite particles, thereby facilitating the discharge of the decomposition gas and imparting flexibility by the pores. Further, it is presumed that the graphite particles serve as a seed and sufficient graphitization proceeds even if organic particles are used.
Claims (13)
고분자 수지 입자를 포함하는 유기 소스를 제공하는 단계;
상기 무기 소스 및 상기 유기 소스를 혼합하여 유무기 혼합체를 형성하는 단계; 및
상기 유무기 혼합체를 열처리하는 단계를 포함하는 그라파이트 제조방법.Providing an inorganic source for forming a graphite;
Providing an organic source comprising polymeric resin particles;
Mixing the inorganic source and the organic source to form an organic / inorganic mixture; And
And heat-treating the organic-inorganic hybrid substance.
상기 유기 소스, 상기 무기 소스, 바인더 및 용매를 포함하는 슬러리를 제조하는 단계;
상기 슬러리를 캐스팅하는 단계; 및
상기 슬러리에 포함된 용매를 제거하는 단계를 포함하는 그라파이트 제조방법.The method of claim 1, wherein forming the organic / inorganic hybrid material comprises:
Preparing a slurry comprising the organic source, the inorganic source, a binder and a solvent;
Casting the slurry; And
And removing the solvent contained in the slurry.
Priority Applications (2)
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