KR20230067940A - Method for dispersing composition of high content carbon material and polymer composition prepared from the method - Google Patents
Method for dispersing composition of high content carbon material and polymer composition prepared from the method Download PDFInfo
- Publication number
- KR20230067940A KR20230067940A KR1020210153698A KR20210153698A KR20230067940A KR 20230067940 A KR20230067940 A KR 20230067940A KR 1020210153698 A KR1020210153698 A KR 1020210153698A KR 20210153698 A KR20210153698 A KR 20210153698A KR 20230067940 A KR20230067940 A KR 20230067940A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- carbon material
- ball mill
- carbon
- dispersing
- rpm
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
- B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
- B02C17/00—Disintegrating by tumbling mills, i.e. mills having a container charged with the material to be disintegrated with or without special disintegrating members such as pebbles or balls
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
- B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
- B02C25/00—Control arrangements specially adapted for crushing or disintegrating
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
- D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
- D01D1/00—Treatment of filament-forming or like material
- D01D1/02—Preparation of spinning solutions
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
- D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
- D01D5/00—Formation of filaments, threads, or the like
- D01D5/06—Wet spinning methods
Abstract
높은 함량의 탄소 재료의 분산도를 높이는 탄소 재료 조성물의 분산 방법 및 탄소 재료가 높은 함량으로 함유됨에도 습식 방사가 가능한 고분자 용액 내지는 방사 용액이 제공된다. 상기 탄소 재료 조성물의 분산 방법은, 용매에 탄소 재료를 혼합하고, 혼합물을 볼밀 분산하는 것을 포함하되, 상기 볼밀 분산은, 저속 교반하는 제1 볼밀 단계, 제1 볼밀 단계 보다 고속 교반하는 제2 볼밀 단계 및 제2 볼밀 단계 보다 저속 교반하는 제3 볼밀 단계를 포함한다.A method for dispersing a carbon material composition that increases the dispersibility of a high carbon material content and a polymer solution or a spinning solution capable of wet spinning even though the carbon material is contained in a high content are provided. The method of dispersing the carbon material composition includes mixing the carbon material in a solvent and dispersing the mixture by a ball mill, wherein the ball mill dispersion includes a first ball mill step of stirring at a low speed and a second ball mill step of stirring at a higher speed than the first ball mill step. and a third ball mill step of stirring at a lower speed than the second ball mill step.
Description
본 발명은 탄소 재료 조성물의 분산 방법 및 이를 이용하여 준비된 고분자 용액에 관한 것이다. 상세하게는, 높은 함량의 탄소 재료의 분산도를 높이는 탄소 재료 조성물의 분산 방법 및 탄소 재료가 높은 함량으로 함유됨에도 습식 방사가 가능한 고분자 용액 내지는 방사 용액에 관한 것이다.The present invention relates to a method for dispersing a carbon material composition and a polymer solution prepared using the same. In detail, it relates to a method for dispersing a carbon material composition that increases the dispersibility of a high carbon material content, and a polymer solution or spinning solution capable of wet spinning even though the carbon material is contained in a high content.
최근 전도성 섬유(conductive fiber, conductive yarn)를 이용한 스마트 웨어 등의 개발이 활발히 이루어지고 있다. 일반적으로 전도성 섬유는 전기 전도성을 나타내는 섬유상 물질을 총칭한다. 전도성 섬유는 가볍고 유연하며 직조 등 성형이 용이한 장점이 있다. Recently, the development of smart wear using conductive fibers (conductive fibers, conductive yarns) has been actively carried out. In general, conductive fibers are a general term for fibrous materials exhibiting electrical conductivity. Conductive fibers have the advantage of being light, flexible, and easy to form such as weaving.
전도성 섬유는 크게 전도성 재료를 필러로서 합성 섬유 제조시 혼합하거나, 전도성 재료를 합성 섬유 표면에 도금하거나, 또는 전도성을 갖는 금속을 실의 형태로 가공하는 등의 방법으로 제조된다. Conductive fibers are largely manufactured by mixing a conductive material as a filler during synthetic fiber production, plating a conductive material on the surface of a synthetic fiber, or processing a conductive metal into a thread form.
그러나 전도성 재료가 표면에 도금된 도금사나 금속사의 경우 생산성이 낮으며 굽힘 과정에서 도금이 벗겨지거나 크랙이 발생하는 등 기계적 안정성과 유연성이 떨어져 응용이 곤란한 문제가 있다. 또한 도금사나 금속사는 인체에 대해 소정의 유해성을 나타내기도 하여 스마트 웨어러블 기기에 범용적으로 적용하기 불충분하다.However, in the case of plated yarn or metal yarn plated with a conductive material on the surface, productivity is low, and mechanical stability and flexibility such as peeling off or cracking in the bending process are difficult to apply. In addition, plating yarns and metal yarns exhibit certain harmfulness to the human body, which is insufficient for universal application to smart wearable devices.
반면, 전도성 재료를 합성 섬유에 혼합하여 방사한 전도성 섬유는 전술한 도금사나 금속사에 비해 유연성과 기계적 안정성이 높은 장점을 가지고 있으나, 충분한 전기 전도도를 나타내지 못하는 한계가 있다. 전도성 재료를 합성 섬유에 혼합하여 방사한 전도성 섬유가 갖는 위와 같은 장점으로 인해 전기 전도도를 높이기 위한 다양한 노력이 이루어지고 있다.On the other hand, conductive fibers spun by mixing conductive materials with synthetic fibers have advantages in flexibility and mechanical stability compared to the above-described plated yarns or metal yarns, but have limitations in that they do not exhibit sufficient electrical conductivity. Various efforts have been made to increase electrical conductivity due to the above advantages of conductive fibers obtained by mixing conductive materials with synthetic fibers and spinning.
전도성 재료로서 탄소 재료를 이용한 전도성 섬유를 제조하기 위해서는 용매에 탄소 재료와 고분자 재료를 각각 균일하게 분산시키는 것을 고려할 수 있다. 이 때 종래의 탄소 재료를 이용한 전도성 섬유가 충분한 전기 전도도를 나타내지 못하는 이유 중 하나는 방사 용액의 높은 점도로 인한 생산성 및 물성 저하 문제이다. In order to manufacture a conductive fiber using a carbon material as a conductive material, it may be considered to uniformly disperse the carbon material and the polymer material in a solvent. At this time, one of the reasons why the conventional conductive fiber using a carbon material does not exhibit sufficient electrical conductivity is the problem of productivity and physical property degradation due to the high viscosity of the spinning solution.
섬유에 전도성을 부여하기 위해서는 퍼콜레이션(percolation)이 가능한 임계치 이상의 비율로 전도성 재료, 즉 탄소 재료가 함유되어야 한다. 그러나 탄소 재료가 소정 농도 이상으로 함유될 경우 탄소 재료 간의 응집 내지는 뭉침이 발생하고, 균일한 분산도 쉽지 않다. In order to impart conductivity to the fiber, a conductive material, that is, a carbon material, must be contained in a ratio higher than a critical value capable of percolation. However, when the carbon material is contained at a predetermined concentration or more, aggregation or aggregation occurs between the carbon materials, and uniform dispersion is not easy.
여기에 고분자를 더 혼합할 경우 응집되거나 충분히 분산되지 않은 탄소 재료로 인해 급격한 점도 상승이 야기되어 일반적인 방사 설비로 방사 자체가 곤란하거나, 적어도 연속 방사나 균일한 방사가 쉽지 않은 문제가 있다. 이러한 이유로 종래 탄소 재료를 이용한 전도성 섬유의 전기 전도성은 일정 수준 이상으로 향상되고 있지 못한 실정이다.When the polymer is further mixed, the viscosity rises rapidly due to the carbon material that is aggregated or not sufficiently dispersed, making it difficult to spin with general spinning equipment, or at least continuous spinning or uniform spinning. For this reason, the electrical conductivity of conductive fibers using conventional carbon materials has not been improved beyond a certain level.
이에 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 탄소 재료의 뭉침이나 응집을 최소화할 수 있는 탄소 재료 조성물의 분산 방법을 제공하는 것이다.Accordingly, an object to be solved by the present invention is to provide a method for dispersing a carbon material composition capable of minimizing aggregation or aggregation of the carbon material.
또, 본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 전술한 바와 같이 높은 분산도를 갖는 탄소 재료 조성물을 이용한 습식 방사용 방사 용액을 제공하는 것이다.In addition, another problem to be solved by the present invention is to provide a spinning solution for wet spinning using a carbon material composition having a high degree of dispersion as described above.
다른 양상에서, 본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 높은 전기 전도도를 가지면서도, 습식 방사를 통해 우수한 물성을 나타낼 수 있는 전도성 섬유의 제조 방법을 제공하는 것이다.In another aspect, another problem to be solved by the present invention is to provide a method for producing a conductive fiber capable of exhibiting excellent physical properties through wet spinning while having high electrical conductivity.
또한 본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는, 높은 전기 전도도와 우수한 물성을 나타내는 전도성 필러를 이용한 전도성 섬유를 제공하는 것이다.Another problem to be solved by the present invention is to provide a conductive fiber using a conductive filler exhibiting high electrical conductivity and excellent physical properties.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The tasks of the present invention are not limited to the technical tasks mentioned above, and other technical tasks not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소 재료 조성물의 분산 방법은 용매에 탄소 재료를 혼합하고, 혼합물을 볼밀 분산하는 것을 포함하되, 상기 볼밀 분산은, 저속 교반하는 제1 볼밀 단계, 제1 볼밀 단계 보다 고속 교반하는 제2 볼밀 단계 및 제2 볼밀 단계 보다 저속 교반하는 제3 볼밀 단계를 포함할 수 있다.A method for dispersing a carbon material composition according to an embodiment of the present invention for solving the above problems includes mixing a carbon material in a solvent and dispersing the mixture in a ball mill, wherein the ball mill dispersion is a first ball mill step of stirring at low speed. , a second ball mill step of stirring at a higher speed than the first ball mill step, and a third ball mill step of stirring at a lower speed than the second ball mill step.
상기 제2 볼밀 단계는, 외부 드럼은 200rpm 내지 500rpm이고, 내부 드럼은 1,500rpm 내지 2,000rpm의 조건으로 수행될 수 있다.The second ball mill step may be performed under conditions of 200 rpm to 500 rpm for the outer drum and 1,500 rpm to 2,000 rpm for the inner drum.
상기 제3 볼밀 단계는, 외부 드럼은 50rpm 내지 150rpm이고, 내부 드럼은 200rpm 내지 400rpm의 조건으로 수행될 수 있다.The third ball mill step may be performed under the condition that the outer drum is 50 rpm to 150 rpm and the inner drum is 200 rpm to 400 rpm.
또, 상기 제3 볼밀 단계는 제1 볼밀 단계 보다 더 오랜 시간 수행될 수 있다.In addition, the third ball mill step may be performed for a longer time than the first ball mill step.
상기 용매에 대한 탄소 재료의 함량은 1.5wt% 내지 3.6wt% 범위에 있을 수 있다.The content of the carbon material relative to the solvent may be in the range of 1.5wt% to 3.6wt%.
상기 탄소 재료는 제1 탄소재 및 제2 탄소재를 포함하되, 상기 제1 탄소재는 100nm 미만의 평균 직경 및 30㎛ 내지 200㎛의 평균 길이를 갖는 것이고, 상기 제2 탄소재는 100nm 이상의 평균 직경 및 50㎛ 내지 200㎛의 평균 길이를 갖는 것일 수 있다.The carbon material includes a first carbon material and a second carbon material, wherein the first carbon material has an average diameter of less than 100 nm and an average length of 30 μm to 200 μm, and the second carbon material has an average diameter of 100 nm or more and It may have an average length of 50 μm to 200 μm.
상기 제1 탄소재와 상기 제2 탄소재의 중량비는 1:1 초과 1:2 이하 범위일 수 있다.The weight ratio of the first carbon material and the second carbon material may be greater than 1:1 and less than 1:2.
또, 상기 용매에 대한 제1 탄소재의 함량은 0.5wt% 내지 1.7wt% 범위에 있을 수 있다.In addition, the content of the first carbon material relative to the solvent may be in the range of 0.5wt% to 1.7wt%.
상기 다른 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 습식 방사용 고분자 용액은 전술한 방법에 따라 분산된 탄소 재료 조성물; 및 탄소 재료 함량의 합 1 중량부에 대해 3.1 중량부 내지 6.2 중량부의 고분자를 포함한다.A polymer solution for wet spinning according to an embodiment of the present invention for solving the above other problems is a carbon material composition dispersed according to the above method; and 3.1 parts by weight to 6.2 parts by weight of a polymer based on 1 part by weight of the sum of the carbon material contents.
이 때 상기 고분자 용액의 점도는 103cP 내지 105cP 범위일 수 있다.At this time, the viscosity of the polymer solution may be in the range of 10 3 cP to 10 5 cP.
상기 또 다른 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 전도성 섬유의 제조 방법은, 용매에 하나 이상의 탄소 재료를 1차 혼합 및 분산하고, 혼합된 용액에 아크릴계 고분자를 2차 혼합 및 분산하고, 상기 혼합물을 습식 방사하는 것을 포함한다.A method for manufacturing a conductive fiber according to an embodiment of the present invention for solving the above another problem is to first mix and disperse one or more carbon materials in a solvent, and secondly mix and disperse an acrylic polymer in the mixed solution, , including wet spinning the mixture.
상기 1차 혼합 및 분산하는 단계는, 용매에 탄소 재료를 혼합하고, 제1 속도로 볼밀링하고, 상기 제1 속도 보다 높은 제2 속도로 볼밀링하고, 상기 제2 속도 보다 낮은 제3 속도로 볼밀링하는 것을 순차적으로 포함할 수 있다.In the first mixing and dispersing step, mixing the carbon material in a solvent, ball milling at a first speed, ball milling at a second speed higher than the first speed, and ball milling at a third speed lower than the second speed Ball milling may be sequentially included.
상기 탄소 재료의 함량은, 상기 고분자 재료 함량에 대해 16wt% 이상 32wt% 이하일 수 있다.The content of the carbon material may be 16wt% or more and 32wt% or less with respect to the content of the polymer material.
상기 탄소 재료는 탄소나노튜브 및 탄소나노섬유를 포함할 수 있다.The carbon material may include carbon nanotubes and carbon nanofibers.
이 때 탄소나노튜브와 탄소나노섬유의 질량비는 1:1 내지 1:2일 수 있다.In this case, the mass ratio of the carbon nanotubes to the carbon nanofibers may be 1:1 to 1:2.
상기 고분자 재료의 함량은, 상기 고분자 재료와 용매의 함량 합에 대해 8wt% 내지 30wt%일 수 있다.The content of the polymeric material may be 8wt% to 30wt% of the sum of the polymeric material and the solvent.
상기 탄소 재료의 함량은, 상기 탄소 재료, 고분자 재료 및 용매의 함량 합에 대해 1.5wt% 내지 4.0wt% 범위에 있을 수 있다.The content of the carbon material may be in the range of 1.5 wt % to 4.0 wt % based on the sum of the carbon material, the polymer material, and the solvent.
또, 방사 용액의 점도는 103cP 내지 105cP 범위에 있을 수 있다.In addition, the viscosity of the spinning solution may be in the range of 10 3 cP to 10 5 cP.
이 때 상기 탄소 재료는 산(acid) 또는 과산화수소(H2O2)를 이용하여 사전 처리되지 않은 것일 수 있다.In this case, the carbon material may not be pre-treated using an acid or hydrogen peroxide (H 2 O 2 ).
상기 또 다른 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 전도성 섬유는 탄소나노섬유 및 탄소나노튜브를 포함하는 전도성 섬유로서, 4.5 데니어(denier) 내지 5.5 데니어의 두께에서 106Ω/cm 이하의 선저항을 나타낸다.A conductive fiber according to an embodiment of the present invention for solving the above another problem is a conductive fiber including carbon nanofibers and carbon nanotubes, 10 6 Ω/cm or less at a thickness of 4.5 denier to 5.5 denier. represents the line resistance of
기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명에 포함되어 있다. Other embodiment specifics are included in the detailed description.
본 발명의 실시예들에 따르면, 본 발명의 발명자들에 의해 도출된 볼밀 공정을 거쳐 탄소 재료 조성물의 분산도를 높일 수 있고, 고분자 혼입 후에도 비교적 낮은 점도를 나타낼 수 있다. 따라서 습식 방사를 통해 생산성을 높일 수 있다. 나아가 높은 전기 전도도를 갖는 전도성의 제조 비용을 낮출 수 있다.According to the embodiments of the present invention, the dispersion degree of the carbon material composition can be increased through the ball mill process derived by the inventors of the present invention, and relatively low viscosity can be exhibited even after incorporation of the polymer. Therefore, productivity can be increased through wet spinning. Furthermore, it is possible to lower the manufacturing cost of a conductive material having high electrical conductivity.
본 발명의 실시예들에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.Effects according to the embodiments of the present invention are not limited by the contents exemplified above, and more diverse effects are included in the present specification.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전도성 섬유의 제조 방법을 나타낸 순서도이다.
도 2는 도 1의 탄소 재료의 분산 단계를 상세하게 나타낸 순서도이다.
도 3은 도 2의 탄소 재료의 분산 단계에서 사용되는 볼밀 장치의 모식도이다.
도 4 및 도 5는 제조예 1-2에서 준비된 방사 용액의 점도를 탄소 재료의 조성 별로 나타낸 이미지 및 탄소 재료가 분산된 방사 용액의 이미지이다.
도 6 및 도 7은 실험예 1의 결과를 나타낸 이미지 및 방사 용액의 액적 이미지이다.
도 8은 실험예 2의 결과를 나타낸 이미지이다.1 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a conductive fiber according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flow chart showing in detail the dispersing step of the carbon material of FIG. 1 .
FIG. 3 is a schematic view of a ball mill apparatus used in the step of dispersing the carbon material in FIG. 2;
4 and 5 are images showing the viscosity of the spinning solution prepared in Preparation Example 1-2 for each composition of the carbon material and an image of the spinning solution in which the carbon material is dispersed.
6 and 7 are images showing the results of Experimental Example 1 and droplet images of the spinning solution.
8 is an image showing the results of Experimental Example 2.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 즉, 본 발명이 제시하는 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있다. 아래 설명하는 실시예들은 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 이들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Advantages and features of the present invention, and methods of achieving them, will become clear with reference to the detailed description of the following embodiments taken in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in a variety of different forms, and only the embodiments make the disclosure of the present invention complete, and those skilled in the art in the art to which the present invention belongs It is provided to fully inform the person of the scope of the invention, and the invention is only defined by the scope of the claims. That is, various changes may be made to the embodiments provided by the present invention. The embodiments described below are not intended to be limiting on the embodiments, and should be understood to include all modifications, equivalents or substitutes thereto.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms (including technical and scientific terms) used in this specification may be used in a meaning commonly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. In addition, terms defined in commonly used dictionaries are not interpreted ideally or excessively unless explicitly specifically defined.
본 명세서에서, '및/또는'은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 또, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 본 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. '내지'를 사용하여 나타낸 수치 범위는 그 앞과 뒤에 기재된 값을 각각 하한과 상한으로서 포함하는 수치 범위를 나타낸다. '약' 또는 '대략'은 그 뒤에 기재된 값 또는 수치 범위의 20% 이내의 값 또는 수치 범위를 의미한다.In this specification, 'and/or' includes each and every combination of one or more of the recited items. In addition, singular forms also include plural forms unless otherwise specified in the text. As used herein, 'comprises' and/or 'comprising' does not exclude the presence or addition of one or more other elements other than the recited elements. A numerical range expressed using 'to' indicates a numerical range including the values listed before and after it as the lower limit and the upper limit, respectively. 'About' or 'approximately' means a value or range of values within 20% of the value or range of values set forth thereafter.
본 명세서에서 다르게 정의되지 않는 한, 용어 '섬유(fiber)' 또는 '실' 또는 '사(yarn or thread)'는 천연 또는 인조의 가늘고 긴 섬유 고분자 물질을 통칭하며, 한가닥 또는 복수의 연속된 장섬유(長纖維)인 필라멘트(filament), 짧은 단섬유(短纖維)들을 서로 꼬여서 만든 방적사(staple)를 포함하는 의미로 사용될 수 있다.Unless otherwise defined herein, the term 'fiber' or 'thread' or 'yarn or thread' refers to a natural or man-made, elongated, fibrous polymeric material, consisting of a single strand or a plurality of continuous sheets. It can be used in the sense of including a filament, which is a fiber, and a spun yarn (staple) made by twisting short short fibers with each other.
또, 다르게 정의되지 않는 한 용어 '전도사' '도전사' 또는 '전도성 섬유(conductive fiber)'는 전기 전도성이나 열 전도성을 갖는 섬유 소재를 통칭하며, 전도성 섬유들만의 조합, 또는 도전사와 비도전사의 합사, 또는 전도성 물질로 도금된 비도전사 등을 포함하는 의미로 사용될 수 있다.In addition, unless otherwise defined, the terms 'conductive yarn', 'conductive yarn', or 'conductive fiber' collectively refer to fiber materials having electrical conductivity or thermal conductivity, a combination of only conductive fibers, or a combination of conductive fibers and non-conductive fibers. , or may be used as a meaning including non-conductive yarn plated with a conductive material.
전도성 섬유의 제조 방법Manufacturing method of conductive fiber
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전도성 섬유의 제조 방법을 나타낸 순서도이다. 도 2는 도 1의 탄소 재료의 분산 단계를 상세하게 나타낸 순서도이다.1 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a conductive fiber according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a flow chart showing in detail the dispersing step of the carbon material of FIG. 1 .
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 전도성 섬유의 제조 방법은 용매에 탄소 재료를 혼합하는 1차 혼합/분산 단계(S100) 및 탄소 재료가 혼합된 용액에 고분자 재료를 혼합하는 2차 혼합/분산 단계(S200)를 포함하고, 습식 방사하는 단계(S300)를 더 포함할 수 있다.1 and 2, the manufacturing method of the conductive fiber according to the present embodiment includes a first mixing/dispersing step of mixing a carbon material in a solvent (S100) and mixing a polymer material in a solution in which the carbon material is mixed. A secondary mixing/dispersion step (S200) may be included, and a wet spinning step (S300) may be further included.
1차 혼합/분산 단계(S100)1st Mixing/Dispersing Step (S100)
1차 혼합/분산 단계(S100)는 고분자 혼합 전에, 용매에 탄소 재료를 균일하게 분산하여 탄소 재료가 분산된 조성물을 수득하는 단계일 수 있다. 1차 혼합/분산 단계(S100)는 용매에 탄소 재료를 혼합하고(S110), 탄소 재료를 분산하는 것(S120)을 포함할 수 있다.The first mixing/dispersing step (S100) may be a step of obtaining a composition in which the carbon material is dispersed by uniformly dispersing the carbon material in a solvent before mixing the polymer. The first mixing/dispersing step (S100) may include mixing the carbon material in a solvent (S110) and dispersing the carbon material (S120).
본 단계(S100)를 통해 균일성이 향상된 탄소 재료 조성물을 얻을 수 있다.Through this step (S100), a carbon material composition with improved uniformity can be obtained.
용매에 탄소 재료를 혼합하는 단계(S110)Mixing a carbon material with a solvent (S110)
용매menstruum
용매는 탄소 재료와 후술할 고분자 재료와의 분산이 가능하면 특별히 제한되는 것은 아니나, 예를 들어 극성 용매를 이용할 수 있다. 일반적으로 극성 용매는 비극성을 띠는 탄소 재료에 대한 분산성이 열등하다. 따라서 탄소 재료와 비극성 용매와의 혼화성을 높이기 위해 탄소 재료의 표면을 산이나 질산염, 과산화수소(H2O2) 등을 이용해 처리하여 비극성을 부여하는 방법을 고려할 수 있으나, 이에 따를 경우 충분한 전기 전도성을 나타낼 수 없다. 그러나 본 실시예에 따를 경우 극성 용매를 이용하고, 선처리(pre-treatment) 없이 탄소 재료를 그대로 용매와 혼합함에도 불구하고 탄소 재료에 대해 우수한 분산을 달성할 수 있다. The solvent is not particularly limited as long as it is possible to disperse the carbon material and the polymer material to be described later, but, for example, a polar solvent may be used. In general, polar solvents are inferior in dispersibility to non-polar carbon materials. Therefore, in order to increase the miscibility between the carbon material and the non-polar solvent, a method of imparting non-polarity by treating the surface of the carbon material with acid, nitrate, hydrogen peroxide (H 2 O 2 ), etc. may be considered, but in this case, sufficient electrical conductivity cannot represent However, according to the present embodiment, excellent dispersion of the carbon material can be achieved even though a polar solvent is used and the carbon material is mixed with the solvent as it is without pre-treatment.
상기 용매로는 물, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소프로판올, 부탄올 등의 알코올류, 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤 등의 케톤류, 벤젠, 톨루엔, 크실렌, 에틸벤젠 등의 방향족 탄화수소류, 그 외 디메틸설폭사이드(dimethyl sulfoxide, DMSO), 에틸렌카보네이트(ethylene carbonate, EC), 프로필렌카보네이트(propylene carbonate, PC), 디메틸포름아미드(dimethylformamide, DMF), 디메틸아세트아마이드(dimethylacetamide, DMAc) 또는 이들의 조합을 이용할 수 있으나, 디메틸설폭사이드가 바람직할 수 있다.Examples of the solvent include alcohols such as water, methanol, ethanol, propanol, isopropanol, and butanol, ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, and methyl isobutyl ketone, aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, xylene, and ethylbenzene, and others dimethyl sulfoxide (DMSO), ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), dimethylformamide (DMF), dimethylacetamide (DMAc), or a combination thereof. may be used, but dimethyl sulfoxide may be preferred.
탄소 재료carbon material
탄소 재료는 도전성 섬유에서 도전성 필러 내지는 도전성 재료로 기능할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 탄소 재료는 탄소나노튜브(carbon nano tube)(또는 제1 탄소재, 또는 제1 탄소 재료) 및 탄소나노섬유(carbon nano fiber)(또는 제2 탄소재 또는 제2 탄소 재료)를 포함할 수 있다.The carbon material may function as a conductive filler or conductive material in the conductive fiber. In an exemplary embodiment, the carbon material is a carbon nano tube (or first carbon material, or first carbon material) and carbon nano fiber (or second carbon material or second carbon material). ) may be included.
일반적으로 탄소나노튜브와 탄소나노섬유는 모두 대략 원통 형상으로 직경과 길이를 갖는 섬유 형상인 점에서 유사하나, 탄소나노튜브는 탄소나노섬유에 비해 작은 직경을 가지고 잘 휘어져 구조적으로 얽히기에 용이하다. 이에 본 실시예에 따른 전도성 섬유의 제조 방법은 탄소계 전도성 재료로서 탄소나노튜브와 탄소나노섬유를 모두 포함할 수 있다. In general, both carbon nanotubes and carbon nanofibers are similar in that they are approximately cylindrical and have a fiber shape with a diameter and length, but carbon nanotubes have a smaller diameter than carbon nanofibers and are well bent and are easy to be structurally entangled. . Accordingly, the method for manufacturing conductive fibers according to the present embodiment may include both carbon nanotubes and carbon nanofibers as carbon-based conductive materials.
비제한적인 예시로서, 탄소나노튜브는 약 100nm 미만의 평균 직경 및 30㎛ 내지 200㎛의 평균 길이를 가질 수 있다. 예컨대, 탄소나노튜브는 약 2,000 이상의 장폭비를 가질 수 있다. 탄소나노튜브의 평균 직경의 하한은 약 60nm일 수 있다.As a non-limiting example, the carbon nanotubes may have an average diameter of less than about 100 nm and an average length of 30 μm to 200 μm. For example, carbon nanotubes may have a long width ratio of about 2,000 or more. The lower limit of the average diameter of the carbon nanotubes may be about 60 nm.
또, 탄소나노섬유는 100nm 이상의 평균 직경 및 50㎛ 내지 200㎛의 평균 길이를 가질 수 있다. 예컨대, 탄소나노섬유는 약 2,000 미만의 장폭비를 가질 수 있다. 탄소나노섬유의 평균 직경의 상한은 특별히 제한되지 않으나, 예를 들어 약 200nm일 수 있다. 탄소나노섬유의 평균 직경의 하한은 약 50nm일 수 있다. 또, 탄소나노섬유의 평균 길이는 탄소나노튜브의 평균 길이 보다 클 수 있다. 탄소나노섬유는 응집된 탄소나노튜브들의 가교 역할을 하여 전도성 링크를 형성할 수 있으나, 본 발명이 어떠한 이론에 국한되는 것은 아니다.In addition, the carbon nanofibers may have an average diameter of 100 nm or more and an average length of 50 μm to 200 μm. For example, carbon nanofibers may have a long width ratio of less than about 2,000. The upper limit of the average diameter of the carbon nanofibers is not particularly limited, but may be, for example, about 200 nm. The lower limit of the average diameter of the carbon nanofibers may be about 50 nm. Also, the average length of carbon nanofibers may be greater than the average length of carbon nanotubes. The carbon nanofibers may form a conductive link by serving as a bridge between the aggregated carbon nanotubes, but the present invention is not limited to any theory.
예시적인 실시예에서, 탄소나노튜브와 탄소나노섬유의 질량비는 약 1:1 내지 1:2 범위, 또는 약 1:1 초과 1:2 이하 범위에 있을 수 있다. 구체적으로, 탄소나노섬유의 함량은 탄소나노튜브의 함량 보다 클 수 있다. 더 구체적으로, 탄소나노튜브와 탄소나노섬유의 질량비는 약 1:1.1 내지 1:1.9, 또는 약 1:1.2 내지 1:1.8, 또는 약 1:1.3 내지 1:1.7, 또는 약 1:1.4 내지 1:1.6, 또는 약 1:1.5일 수 있다.In an exemplary embodiment, the mass ratio of carbon nanotubes to carbon nanofibers may be in the range of about 1:1 to 1:2, or greater than about 1:1 and less than or equal to about 1:2. Specifically, the content of carbon nanofibers may be greater than that of carbon nanotubes. More specifically, the mass ratio of carbon nanotubes to carbon nanofibers is about 1:1.1 to 1:1.9, or about 1:1.2 to 1:1.8, or about 1:1.3 to 1:1.7, or about 1:1.4 to 1 :1.6, or about 1:1.5.
전술한 바와 같이 탄소나노튜브는 형상적 특징으로 인해 용매에의 분산 과정에서 응집되기 쉬우며, 응집된 탄소나노튜브는 분산성을 저하시킬 수 있다. 따라서 탄소나노튜브의 함량을 탄소 재료 전체 함량의 50wt% 이하, 또는 50wt% 미만으로 구성하여 극성 용매에의 분산성을 높일 수 있다. 반면 탄소 재료 전체 함량에서, 탄소나노튜브와 탄소나노섬유의 함량비가 상기 범위를 벗어날 경우, 즉 탄소나노섬유의 질량비가 더 높아질 경우 후술할 고분자 재료의 응고 과정에서 고분자 사슬의 결집을 방해하여 전도성 섬유의 물성 저하를 야기할 수 있다.As described above, carbon nanotubes tend to aggregate during dispersion in a solvent due to their shape characteristics, and the aggregated carbon nanotubes may deteriorate dispersibility. Accordingly, dispersibility in polar solvents may be increased by configuring the content of carbon nanotubes to be 50 wt% or less, or less than 50 wt% of the total content of the carbon material. On the other hand, if the content ratio of carbon nanotubes and carbon nanofibers in the total content of carbon materials is out of the above range, that is, if the mass ratio of carbon nanofibers is higher, the aggregation of polymer chains is hindered during the solidification process of polymer materials to be described later, resulting in conductive fibers. may cause deterioration of physical properties.
또, 용매와 탄소 재료의 혼합, 구체적으로 용매와 복수 종류의 탄소 재료의 혼합은 단일 공정으로 수행될 수 있다. 즉, 용매와 탄소나노튜브를 혼합하고, 용매와 탄소나노섬유를 혼합 후, 이들을 혼합하는 경우에 비해, 용매에 탄소나노튜브와 탄소나노섬유를 모두 혼합(S110)한 후 한번에 동일 조건에서 교반 내지는 분산(S120)하는 것이 바람직할 수 있다.Also, the mixing of the solvent and the carbon material, specifically the mixing of the solvent and the plural kinds of carbon materials can be performed in a single process. That is, compared to the case of mixing the solvent and the carbon nanotubes, mixing the solvent and the carbon nanofibers, and then mixing them, after mixing both the carbon nanotubes and the carbon nanofibers in the solvent (S110), stirring or stirring under the same conditions at once It may be desirable to disperse (S120).
또, 전술한 탄소나노튜브 및 탄소나노섬유를 포함하는 탄소계 재료의 전체 함량은 후술할 고분자 재료의 함량과 소정의 관계에 있을 수 있다. 예시적인 실시예에서, 탄소 재료의 함량은 고분자 재료 함량에 대해 약 16wt% 내지 32wt%, 또는 약 16wt% 내지 24wt% 범위에 있을 수 있다. 만일 탄소 재료 함량이 16wt%에 미달할 경우 전도성 섬유의 퍼콜레이션이 가능한 임계치를 달성하지 못하거나, 또는 종래 기술 수준 정도의 낮은 전도성만을 나타낼 수 있다. 반면 탄소 재료 함량이 32wt%를 초과할 경우, 또는 탄소 재료가 지나치게 과량으로 첨가될 경우 고분자 사슬의 결집을 방해하여 오히려 전도성 섬유의 형성이 불가능하거나 물성 저하를 야기할 수 있다.In addition, the total content of the carbon-based material including the aforementioned carbon nanotubes and carbon nanofibers may have a predetermined relationship with the content of the polymeric material described later. In an exemplary embodiment, the amount of carbon material may range from about 16 wt % to 32 wt %, or about 16 wt % to 24 wt % relative to the polymeric material content. If the carbon material content is less than 16wt%, the percolation of the conductive fiber may not achieve a critical value, or may exhibit only low conductivity of the prior art level. On the other hand, if the content of the carbon material exceeds 32wt%, or if the carbon material is added in an excessive amount, the assembly of polymer chains may be hindered, making it impossible to form conductive fibers or may cause deterioration in physical properties.
다른 측면에서, 탄소나노튜브 및 탄소나노섬유를 포함하는 탄소계 재료의 전체 함량은 용매 함량에 대해 약 1.5wt% 내지 3.6wt%, 또는 약 1.6wt% 내지 3.5wt% 범위에 있을 수 있다. 이 경우 용매에 대한 탄소나노튜브, 즉 다른 탄소 재료를 제외한 오직 제1 탄소재만의 함량은 0.5wt% 내지 1.7wt% 범위에 있는 것이 바람직할 수 있다.In another aspect, the total content of carbon-based materials including carbon nanotubes and carbon nanofibers may be in the range of about 1.5wt% to 3.6wt%, or about 1.6wt% to 3.5wt%, based on the solvent content. In this case, it may be preferable that the content of the carbon nanotubes in the solvent, that is, only the first carbon material excluding other carbon materials, is in the range of 0.5wt% to 1.7wt%.
탄소 재료를 분산하는 단계(S120)Dispersing the carbon material (S120)
탄소 재료를 분산하는 단계(S120)에 있어서, 본 발명의 발명자들은 종래의 초음파 분산 등의 방법을 통해서는 충분한 분산을 달성할 수 없고, 볼밀을 통해 우수한 분산성을 달성할 수 있음을 확인하고 본 발명을 완성하기에 이르렀다.In the step of dispersing the carbon material (S120), the inventors of the present invention confirmed that sufficient dispersion could not be achieved through conventional methods such as ultrasonic dispersion, and excellent dispersibility could be achieved through a ball mill. came to complete the invention.
도 3은 도 2의 탄소 재료의 분산 단계에서 사용되는 볼밀 장치의 모식도이다. 볼밀 장치(BM)는 회전축(S)을 공유하는 내부 드럼(ND) 및 외부 드럼(OD)을 포함할 수 있다. 내부 드럼(ND)과 외부 드럼(OD)은 서로 반대 방향으로 회전할 수 있다. 내부 드럼(ND)에는 상부 개구(UP)와 측부 개구(SP) 내지는 슬릿이 형성된 상태일 수 있다. 교반 대상은 내부 드럼(ND) 및/또는 외부 드럼(OD)에 수용되고, 교반 과정에서 내부 드럼(ND) 내부의 대상은 측부 개구(SP)를 통해 외부 드럼(OD) 측(즉, 내부 드럼(ND)의 외부)으로 유입되고, 외부 드럼(OD) 내의 대상은 상부 개구(UP)를 통해 다시 내부 드럼(ND) 내부로 유입되는 순환을 형성할 수 있다.FIG. 3 is a schematic view of a ball mill apparatus used in the step of dispersing the carbon material in FIG. 2; The ball mill machine BM may include an inner drum ND and an outer drum OD that share a rotation axis S. The inner drum ND and the outer drum OD may rotate in opposite directions. An upper opening UP and a side opening SP or a slit may be formed in the inner drum ND. An object to be stirred is accommodated in the inner drum (ND) and/or the outer drum (OD), and in the stirring process, the object inside the inner drum (ND) passes through the side opening (SP) to the outer drum (OD) side (ie, the inner drum ND), and the objects in the outer drum OD are introduced into the inner drum ND again through the upper opening UP to form a circulation.
탄소 재료를 분산하는 단계(S120)는 제1 볼밀 단계(121), 제2 볼밀 단계(122) 및 제3 볼밀 단계(123)를 순차적으로 포함할 수 있다. 제1 볼밀 단계(121)는 제1 속도로 제1 시간 동안 볼밀하는 것이고, 제2 볼밀 단계(122)는 제2 속도로 제2 시간 동안 볼밀하는 것이고, 제3 볼밀 단계(123)는 제3 속도로 제3 시간 동안 볼밀하는 것일 수 있다. Dispersing the carbon material ( S120 ) may sequentially include a first ball mill step 121 , a second ball mill step 122 , and a third ball mill step 123 . The first ball mill step 121 is ball milling at a first speed for a first time, the second ball mill step 122 is ball milling at a second speed for a second time, and the third ball mill step 123 is ball milling for a third time. It may be ball milling for the third time at speed.
이 때 제2 속도는 제1 속도 보다 크고, 제2 속도는 제3 속도 보다 클 수 있다. 구체적으로, 제1 볼밀 단계(121)에서 외부 드럼(OD)은 약 50rpm 내지 150rpm으로 회전하여 교반하고, 내부 드럼(ND)은 약 200rpm 내지 400rpm으로 회전하여 교반할 수 있다. In this case, the second speed may be greater than the first speed, and the second speed may be greater than the third speed. Specifically, in the first ball mill step 121, the outer drum OD may rotate at about 50 rpm to 150 rpm for agitation, and the inner drum ND may rotate at about 200 rpm to 400 rpm for agitation.
또 제2 볼밀 단계(122)에서 외부 드럼(OD)은 약 200rpm 내지 500rpm으로 회전하여 교반하고, 내부 드럼(ND)은 약 1,500rpm 내지 2,000rpm으로 회전하여 교반할 수 있다. Also, in the second ball mill step 122, the outer drum OD may rotate at about 200 rpm to 500 rpm for agitation, and the inner drum ND may rotate at about 1,500 rpm to 2,000 rpm for agitation.
또한 제3 볼밀 단계에서 외부 드럼(OD)은 약 50rpm 내지 150rpm으로 회전하여 교반하고, 내부 드럼(ND)은 약 200rpm 내지 400rpm으로 회전하여 교반하되, 몇몇 실시예에서 제3 볼밀 단계(123)에서의 외부 드럼(OD)과 내부 드럼(ND)의 회전 속도는 제1 볼밀 단계(121)에서 보다 클 수 있다. 여기서 외부 드럼(OD)과 내부 드럼(ND)은 서로 반대 방향으로 회전할 수 있다.In addition, in the third ball mill step, the outer drum (OD) is rotated at about 50 rpm to 150 rpm for agitation, and the inner drum (ND) is rotated at about 200 rpm to 400 rpm for agitation, but in some embodiments, in the third ball mill step (123) The rotation speed of the outer drum OD and the inner drum ND of may be greater than in the first ball mill step 121. Here, the outer drum OD and the inner drum ND may rotate in opposite directions.
또, 제1 볼밀 단계(121)는 약 15분 내지 40분 동안 수행되고, 제2 볼밀 단계(122)는 약 100분 내지 150분 동안 수행되며, 제3 볼밀 단계(123)는 약 20분 내지 40분 동안 수행되되, 제3 볼밀 단계(123)는 제1 볼밀 단계(121) 보다 더 오랜 시간 수행될 수 있다.In addition, the first ball mill step 121 is performed for about 15 minutes to 40 minutes, the second ball mill step 122 is performed for about 100 minutes to 150 minutes, and the third ball mill step 123 is performed for about 20 minutes to 150 minutes. It is performed for 40 minutes, but the third ball mill step 123 may be performed for a longer time than the first ball mill step 121.
상기와 같은 조건에서 탄소 재료를 용매에 분산할 경우, 우수한 분산을 달성할 수 있고, 후술할 바와 같이 고분자 재료와 혼합하는 경우에도 상대적으로 낮은 점도 수준을 유지할 수 있다.When the carbon material is dispersed in a solvent under the above conditions, excellent dispersion can be achieved, and as will be described later, a relatively low viscosity level can be maintained even when mixed with a polymer material.
탄소 재료 조성물/탄소 재료 분산 용액Carbon material composition/carbon material dispersion solution
본 실시예에 따른 탄소 재료 조성물은 용매 및 탄소 재료를 포함할 수 있다. 용매 및 탄소 재료에 대해서는 전술한 바 있으므로 중복되는 설명은 생략한다.The carbon material composition according to the present embodiment may include a solvent and a carbon material. Since the solvent and the carbon material have been described above, overlapping descriptions will be omitted.
2차 혼합/분산 단계(S200)2nd Mixing/Dispersing Step (S200)
이어서, 2차 혼합/분산 단계(S200)는 탄소 재료와 용매가 혼합된 분산액에, 고분자를 균일하게 혼합하는 단계일 수 있다. 2차 혼합/분산 단계(S200)는 탄소 재료가 분산된 용액에 고분자 재료를 혼합하고(S210), 고분자 재료를 용해/분산하는 것(S220)을 포함할 수 있다.Subsequently, the second mixing/dispersing step (S200) may be a step of uniformly mixing the polymer with the dispersion in which the carbon material and the solvent are mixed. The secondary mixing/dispersing step (S200) may include mixing the polymer material with the solution in which the carbon material is dispersed (S210) and dissolving/dispersing the polymer material (S220).
본 단계(S200)를 통해 방사를 위한 방사 용액 내지는 고분자 용액을 얻을 수 있다.Through this step (S200), a spinning solution or a polymer solution for spinning can be obtained.
고분자를 혼합하는 단계(S210)Mixing the polymer (S210)
고분자polymer
고분자 섬유는 방사를 통해 전도성 섬유의 매트릭스를 구성할 수 있다. 고분자 재료의 예로는 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile, PAN), 모다크릴 (Poly(acrylonitrile-co-vinylidene chloride), PAN VDC), 폴리비닐아세테이트(polyvinyl acetate, PVA), 폴리비닐피롤리돈(polyvinyl pyrrolidone, PVP), 폴리비닐클로라이드(polyvinyl chloride, PVC) 등을 들 수 있으나, 바람직하게는 폴리아크릴로니트릴을 이용할 수 있다.Polymer fibers may constitute a matrix of conductive fibers through spinning. Examples of polymeric materials include polyacrylonitrile (PAN), modacrylic (Poly (acrylonitrile-co-vinylidene chloride), PAN VDC), polyvinyl acetate (PVA), polyvinyl pyrrolidone , PVP), polyvinyl chloride (PVC), and the like, but preferably polyacrylonitrile can be used.
고분자 재료의 함량은 용매의 함량 및 탄소 재료 전체의 함량과 소정의 관계에 있을 수 있다. 예시적인 실시예에서, 고분자 재료의 함량은, 고분자 재료와 용매의 함량의 합에 대해 약 8wt% 내지 30wt%, 또는 약 8wt% 내지 25wt%, 또는 약 8wt% 내지 20wt%, 또는 약 8wt% 내지 18wt%, 또는 약 8wt% 내지 15wt%, 또는 약 9wt% 내지 13wt%, 또는 약 10wt% 내지 11wt%일 수 있다. 만일 고분자 재료가 과량으로 혼합될 경우 점도가 과도하게 높아져 습식 방사가 곤란할 수 있다. 반면 고분자 재료가 미량으로 혼합될 경우 방사 가능한 수준의 점도를 나타내지 못하고, 전도성 섬유의 물성 저하가 야기될 수 있다.The content of the polymeric material may have a predetermined relationship with the content of the solvent and the total content of the carbon material. In an exemplary embodiment, the content of the polymeric material is about 8wt% to 30wt%, or about 8wt% to 25wt%, or about 8wt% to 20wt%, or about 8wt% to about 8wt% to the sum of the contents of the polymeric material and the solvent. 18wt%, or about 8wt% to 15wt%, or about 9wt% to 13wt%, or about 10wt% to 11wt%. If the polymer material is excessively mixed, the viscosity may be excessively high, making wet spinning difficult. On the other hand, if the polymer material is mixed in a small amount, it cannot exhibit a spinnable level of viscosity, and the physical properties of the conductive fiber may be deteriorated.
전술한 것과 같이 고분자 재료와 탄소 재료, 고분자 재료와 용매의 혼합비를 소정의 관계에 있도록 하여 퍼콜레이션 가능한 임계치 이상의 탄소 재료를 혼합함과 동시에 제조되는 전도성 섬유의 전도성 및 기타 화학/기계적 물성을 확보할 수 있다.As described above, the mixing ratio of the polymer material and the carbon material and the polymer material and the solvent is in a predetermined relationship to ensure the conductivity and other chemical / mechanical properties of the conductive fiber produced at the same time as mixing the carbon material above the percolation critical value. can
비제한적인 예시로서, 탄소 재료의 함량은 2차 혼합/분산이 완료된 전체 조성물 중량, 즉 방사 용액 전체 중량, 예컨대 탄소 재료, 고분자 재료 및 용매 함량 합계에 대해 약 1.5wt% 내지 4.0wt%, 또는 약 1.5wt% 내지 3.5wt%, 또는 약 1.5wt% 내지 3.2wt%, 또는 약 1.5wt% 내지 2.5wt%, 또는 약 1.5wt% 내지 2.4wt% 범위에 있을 수 있다. 또는, 다른 측면에서 탄소 재료 함량의 합 1 중량부에 대해 고분자 재료는 3.1 중량부 내지 6.2 중량부로 포함될 수 있다.As a non-limiting example, the content of the carbon material is about 1.5 wt% to 4.0 wt% based on the total weight of the composition after secondary mixing / dispersion, that is, the total weight of the spinning solution, such as the sum of the carbon material, polymer material and solvent content, or about 1.5wt% to 3.5wt%, or about 1.5wt% to 3.2wt%, or about 1.5wt% to 2.5wt%, or about 1.5wt% to 2.4wt%. Alternatively, in another aspect, the polymer material may be included in an amount of 3.1 to 6.2 parts by weight based on 1 part by weight of the sum of the contents of the carbon material.
전술한 탄소 재료의 함량이 갖는 기술적 의미에 대해서는 전술한 바 있으므로 중복되는 설명은 생략하며, 더 상세한 내용은 실험예와 함께 후술한다.Since the technical meaning of the content of the above-described carbon material has been described above, overlapping descriptions will be omitted, and further details will be described later along with experimental examples.
고분자 재료를 용해하는 단계(S220)Dissolving the polymer material (S220)
고분자 재료를 용해/분산하는 단계(S220)에서 고분자를 용해 및 분산시킴과 동시에, 탄소 재료의 분산 또한 이루어질 수 있다. 고분자 재료를 분산하는 단계(S220)는 씽키 믹서(thinky mixer) 등의 교반기를 이용해 수행될 수 있다. 고분자 재료를 용해하는 단계(S220)에서의 교반 속도는 약 1,800rpm 내지 2,500rpm, 또는 약 1,900rpm 내지 2,300rpm일 수 있다. 고분자 재료를 용해하는 단계(S220)는 서로 상이한 교반 속도 조건에서 복수회로 나누어 수행할 수도 있다. In the step of dissolving/dispersing the polymer material (S220), the polymer may be dissolved and dispersed, and the carbon material may also be dispersed. Dispersing the polymer material (S220) may be performed using an agitator such as a thinky mixer. The stirring speed in the step of dissolving the polymer material (S220) may be about 1,800 rpm to 2,500 rpm, or about 1,900 rpm to 2,300 rpm. The step of dissolving the polymer material (S220) may be divided into a plurality of times under different stirring speed conditions.
몇몇 실시예에서, 고분자 재료를 용해하는 단계(S220)에서의 최대 교반 속도는, 전술한 탄소 재료를 분산하는 단계(S120)에서의 제2 볼밀 단계의 최대 교반 속도, 예컨대 내부 드럼의 교반 속도 보다 클 수 있다.In some embodiments, the maximum stirring speed in the step of dissolving the polymer material (S220) is greater than the maximum stirring speed of the second ball mill step in the step of dispersing the carbon material (S120), for example, the stirring speed of the inner drum. can be big
방사 용액 및 습식 방사 단계(S300)Spinning solution and wet spinning step (S300)
이어서, 습식 방사 단계(S300)를 수행할 수 있다. 습식 방사 공정에 있어서 방사 용액의 점도는 방사의 가능 여부 및 방사 공정의 균일성을 결정하는 매우 중요한 요인일 수 있다. 본 실시예에 따른 방사 용액, 즉 2차 혼합/교반(S200)이 완료된 방사 용액의 점도는 약 103cP 내지 105cP, 또는 약 104cP 내지 105cP 범위에 있을 수 있다. 몇몇 실시예에서 방사 단계(S300)에서 방사된 섬유의 연신이 함께 수행될 수 있다.Subsequently, a wet spinning step (S300) may be performed. In the wet spinning process, the viscosity of the spinning solution may be a very important factor in determining the possibility of spinning and the uniformity of the spinning process. The viscosity of the spinning solution according to the present embodiment, that is, the spinning solution after the secondary mixing/stirring (S200) is completed, may be in the range of about 10 3 cP to 10 5 cP, or about 10 4 cP to 10 5 cP. In some embodiments, stretching of the fibers spun in the spinning step (S300) may be performed together.
본 실시예에 따른 방사 용액은 용매, 탄소 재료 및 고분자 재료를 포함할 수 있다. 용매, 탄소 재료 및 고분자 재료에 대해서는 전술한 바 있으므로 중복되는 설명은 생략한다.The spinning solution according to this embodiment may include a solvent, a carbon material and a polymer material. Since the solvent, carbon material, and polymer material have been described above, duplicate descriptions will be omitted.
몇몇 실시예에서 방사 용액은 전술한 용매, 탄소 재료 및 섬유의 매트리스를 구성하는 고분자 재료 외에 전도성 섬유의 기계적 물성을 보완하기 위한 추가적인 필러, 예컨대 비전도성 필러 등을 더 포함할 수도 있으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.In some embodiments, the spinning solution may further include an additional filler, such as a non-conductive filler, to supplement the mechanical properties of the conductive fiber in addition to the above-described solvent, carbon material, and polymer material constituting the fiber matrix, but the present invention It is not limited.
도전성 섬유conductive fiber
본 실시예에 따른 도전성 섬유의 제조 방법을 통해 방사된 도전성 섬유의 두께는 적절히 제어될 수 있으나, 예를 들어 약 4.5 데니어(denier) 내지 5.5 데니어의 두께를 가질 수 있다. 이 때 상기 두께 범위에서의 도전성 섬유의 선저항은 약 106Ω/cm 이하, 또는 약 105Ω/cm 이하의 선저항을 가질 수 있다.The thickness of the conductive fiber spun through the manufacturing method of the conductive fiber according to the present embodiment may be appropriately controlled, but may have, for example, a thickness of about 4.5 denier to about 5.5 denier. In this case, the line resistance of the conductive fiber in the thickness range may be about 10 6 Ω/cm or less, or about 10 5 Ω/cm or less.
앞서 설명한 것과 같이 도전성 필러, 즉 탄소 재료를 높은 함량, 예컨대 고분자 재료 대비 약 16wt% 이상의 함량으로 함유함으로서 우수한 전기 전도도와 낮은 전기 저항을 가질 수 있다. 뿐만 아니라, 높은 탄소 재료의 함량에도 불구하고 방사 용액의 점도가 종래에 달성할 수 없을 정도로 낮기 때문에 종래의 기술이나 설비에 따른 습식 방사만으로 도전성 섬유를 제조할 수 있는 장점이 있다.As described above, excellent electrical conductivity and low electrical resistance can be obtained by containing a high content of the conductive filler, that is, the carbon material, for example, about 16 wt% or more compared to the polymer material. In addition, despite the high carbon material content, since the viscosity of the spinning solution is so low that it cannot be achieved in the prior art, there is an advantage in that the conductive fiber can be produced only by wet spinning according to conventional techniques or equipment.
최근 스마트 웨어러블 디바이스, 그 중에서도 사용자가 상시 착용함으로써 사용자의 생체 신호를 모니터링할 수 있는 스마트 웨어가 각광받고 있다. 본 실시예에 따른 도전성 섬유는 도전성 재료를 섬유사 표면에 코팅하는 것이 아니라, 고분자 재료 내부에 필러 형태로 임베딩하여 우수한 신축성과 기계적 안정성을 나타낼 수 있다. 또한 인체에 무해하면서 높은 전기 전도성을 가질 수 있어 전기적 신호의 전달 라인, 전극 및/또는 센서 등으로 구현할 수 있을 것으로 기대된다.Recently, smart wearable devices, in particular, smart wear capable of monitoring a user's biosignal by wearing them at all times are in the limelight. The conductive fiber according to the present embodiment may exhibit excellent elasticity and mechanical stability by embedding the conductive material in the form of a filler inside the polymer material instead of coating the surface of the fiber yarn. In addition, since it can have high electrical conductivity while being harmless to the human body, it is expected that it can be implemented as an electrical signal transmission line, electrode, and/or sensor.
이하, 본 발명의 실험예를 참조하여 본 발명에 대해 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to experimental examples of the present invention.
제조예 1: 방사 용액의 제조Preparation Example 1: Preparation of spinning solution
제조예 1-1: 탄소 재료 분산액의 제조Preparation Example 1-1: Preparation of carbon material dispersion
디메틸설폭사이드(DMSO) 용매 90g에 서로 다른 조성/함량의 탄소 재료를 혼합하였다. 각 실시예 별 구체적인 혼합 조건은 하기 표 1에 나타내었다. 탄소 재료들은 사전 처리(pre-treatment) 없이 그대로 투입하였다.Carbon materials having different compositions/contents were mixed in 90 g of a dimethyl sulfoxide (DMSO) solvent. Specific mixing conditions for each example are shown in Table 1 below. Carbon materials were introduced as they were without pre-treatment.
그리고 탄소 재료가 혼합된 분산액을 하기 표 2의 볼밀 조건에서 분산하였다. 제1 볼밀 단계, 제2 볼밀 단계 및 제3 볼밀 단계는 순차적으로 수행하였다.In addition, the dispersion in which the carbon material was mixed was dispersed under the ball mill conditions shown in Table 2 below. The first ball mill step, the second ball mill step, and the third ball mill step were sequentially performed.
속도(rpm)internal drum (agitator)
speed (rpm)
속도(rpm)external drum (mixer)
speed (rpm)
제조예 1-2: 폴리아크릴로니트릴 혼합 방사 용액의 제조Preparation Example 1-2: Preparation of polyacrylonitrile mixed spinning solution
제조예 1-1에서 다양한 탄소 재료의 함량 범위로 준비된 탄소 재료 분산액에 폴리아크릴로니트릴 10g을 혼합하였다. 그리고 씽키 믹서를 이용해 2,000rpm에서 10분 및 2,200rpm에서 5분 교반을 진행하였다.10 g of polyacrylonitrile was mixed with the carbon material dispersion prepared in the content range of various carbon materials in Preparation Example 1-1. Then, stirring was performed at 2,000 rpm for 10 minutes and at 2,200 rpm for 5 minutes using a thinkky mixer.
그리고 각 실시예 별로 준비된 방사 용액의 점도를 측정하여 하기 도 4에 나타내었다. 대조군으로는 DMSO 용매 90g에 폴리아크릴로니트릴 10g이 혼합된 PAN 용액을 이용하였다.And the viscosity of the spinning solution prepared for each example was measured and shown in FIG. 4 below. As a control, a PAN solution in which 10 g of polyacrylonitrile was mixed with 90 g of DMSO solvent was used.
또, 이 중에 실시예 3-1, 실시예 3-2, 및 실시예 3-3 에서 준비된 방사 용액의 이미지를 도 5에 좌측부터 순서대로 나타내었다. 특히 도 5에서 확인할 수 있는 것과 같이 사전에 표면 처리가 되지 않은 탄소나노튜브는 응집으로 인해 분산이 거의 되지 않은 것을 알 수 있다. 또한 실시예 3-3의 경우 실시예 3-2 보다 오랜 시간 분산 상태가 유지되며, 침전이 저하되는 것을 확인하였다.In addition, among them, images of the spinning solutions prepared in Example 3-1, Example 3-2, and Example 3-3 are shown in order from the left in FIG. 5 . In particular, as can be seen in FIG. 5 , it can be seen that carbon nanotubes that have not been surface-treated in advance are hardly dispersed due to aggregation. In addition, in the case of Example 3-3, it was confirmed that the dispersion state was maintained for a longer time than in Example 3-2, and the precipitation was reduced.
도 4를 참조하면, 탄소 재료의 총 중량이 증가함에 따라 전체적인 점도가 점차 증가하는 경향을 확인할 수 있다. 또, 탄소나노튜브와 탄소나노섬유를 혼용한 경우, 특히 탄소나노섬유의 함량비가 높은 경우 낮은 점도, 예컨대 원할한 습식 방사가 가능한 103cP 내지 105cP 수준의 점도를 나타내는 것을 확인할 수 있다. 특히 실시예 3-4 및 실시예 4-2 등의 경우 높은 탄소 재료의 함량에도 불구하고 상기 범위의 점도를 나타내었다.Referring to FIG. 4 , it can be seen that the overall viscosity gradually increases as the total weight of the carbon material increases. In addition, when carbon nanotubes and carbon nanofibers are mixed, in particular, when the content ratio of carbon nanofibers is high, it can be seen that low viscosity, for example, a viscosity of 10 3 cP to 10 5 cP level enabling smooth wet spinning. In particular, Examples 3-4 and 4-2 exhibited viscosities within the above range despite the high content of the carbon material.
제조예 2: 습식 방사 공정Preparation Example 2: Wet Spinning Process
제조예 1-2에서 준비된 방사 용액을 이용해 습식 방사를 진행하였다. 습식 방사는 3단 방사기를 이용하였다. 방사구 직경은 0.7mm이고 100홀의 방사구를 갖는 노즐을 이용하여 멀티 필라멘트 방사를 수행하였다. 각 단계별 조건은 하기 표 3에 나타내었다.Wet spinning was performed using the spinning solution prepared in Preparation Example 1-2. For wet spinning, a three-stage spinning machine was used. Multifilament spinning was performed using a nozzle having a spinneret diameter of 0.7 mm and a spinneret of 100 holes. Conditions for each step are shown in Table 3 below.
3.5:7.5DMSO: H 2 O
3.5:7.5
비교예comparative example
비교예 1: 기계 교반Comparative Example 1: Mechanical Agitation
실시예 3-3과 같은 조건으로 탄소 재료를 혼합하고 기계 교반(mechanical stirring) 분산을 수행하였다. 이 때 교반기의 회전 속도는 전술한 표 2의 내부 드럼 속도 및 시간과 동일하게 3단계로 나누어 진행 하였다. 그리고 폴리아크릴로니트릴을 혼합 및 분산하여 방사 용액을 준비하였다.The carbon material was mixed under the same conditions as in Example 3-3 and dispersed by mechanical stirring. At this time, the rotational speed of the stirrer was divided into three stages identical to the internal drum speed and time in Table 2 described above. Then, a spinning solution was prepared by mixing and dispersing polyacrylonitrile.
비교예 2: 초음파 분산Comparative Example 2: Ultrasonic Dispersion
실시예 3-3과 같은 조건으로 탄소 재료를 혼합하고 초음파(ultrasonication) 분산을 수행하였다. 그리고 폴리아크릴로니트릴을 혼합 및 분산하여 방사 용액을 준비하였다.The carbon material was mixed under the same conditions as in Example 3-3, and ultrasonic dispersion was performed. Then, a spinning solution was prepared by mixing and dispersing polyacrylonitrile.
비교예 3: 볼밀 분산Comparative Example 3: Ball Mill Dispersion
실시예 3-3과 같은 조건으로 탄소 재료를 혼합하고 볼밀 분산을 수행하였다. 이 때 내부 드럼의 목표 속도를 1,700rpm, 외부 드럼의 목표 속도를 300rpm으로 설정하고 점진적으로 속도를 증가시켜 목표 속도에서 120분간 분산한 후, 점진적으로 속도를 감소시켰다. 그리고 폴리아크릴로니트릴을 혼합 및 분산하여 방사 용액을 준비하였다.The carbon material was mixed under the same conditions as in Example 3-3 and ball mill dispersion was performed. At this time, the target speed of the inner drum was set to 1,700 rpm and the target speed of the outer drum was set to 300 rpm, and the speed was gradually increased to disperse for 120 minutes at the target speed, and then the speed was gradually decreased. Then, a spinning solution was prepared by mixing and dispersing polyacrylonitrile.
실험예 1: 탄소 재료의 분산 조건에 따른 점도 측정Experimental Example 1: Measurement of viscosity according to dispersion conditions of carbon materials
그리고 실시예 3-3과 함께 비교예 1 내지 비교예 3에 따라 준비된 방사 용액의 점도를 측정하여 하기 도 6에 나타내었다. 대조군으로는 DMSO 용매 90g에 폴리아크릴로니트릴 10g이 혼합된 PAN 용액을 이용하였다.And the viscosity of the spinning solution prepared according to Comparative Examples 1 to 3 together with Example 3-3 was measured and shown in FIG. 6 below. As a control, a PAN solution in which 10 g of polyacrylonitrile was mixed with 90 g of DMSO solvent was used.
도 6을 참조하면, 실시예와 같이 특정 조건 하에서 볼밀을 수행한 경우 비교예들에 비해 확연히 낮은 점도를 갖는 것을 확인할 수 있다. 또, 이 중에서, 비교예 1, 비교예 2 및 실시예 3-3에 따른 방사 용액의 퍼짐을 도 7에 좌측부터 순서대로 나타내었다. 육안 상으로도 확연히 점도 차이를 확인할 수 있다.Referring to FIG. 6 , it can be seen that, when ball milling was performed under specific conditions as in Example, the viscosity was significantly lower than that of Comparative Examples. In addition, among these, the spread of the spinning solution according to Comparative Example 1, Comparative Example 2 and Example 3-3 is shown in order from the left in FIG. Even with the naked eye, a clear difference in viscosity can be confirmed.
실험예 2: 선저항 측정Experimental Example 2: Measurement of line resistance
각 실시예 별로 방사 가능 여부를 하기 표 4에 나타내었다. 표 4에서 (-) 표시는 방사가 원활히 되지 않은 경우를 의미한다.The availability of radiation for each example is shown in Table 4 below. In Table 4, (-) signifies a case where radiation is not smooth.
그리고 실시예들에서 방사된 전도성 섬유의 선저항을 측정하여 도 8에 나타내었다. 방사가 원활히 되지 않은 경우 또한 방사된 그대로의 것을 이용해 저항을 측정하였다.In addition, the line resistance of the conductive fibers spun in the examples was measured and shown in FIG. 8 . When the radiation was not smooth, the resistance was also measured using the radiation as it was.
도 8을 참조하면, 탄소 재료의 함량이 증가함에 따라 저항이 낮아지는 경향을 확인할 수 있으나, 탄소 재료의 함량이 2.4g인 실시예 4들의 경우, 탄소 재료의 함량이 1.6g인 실시예 3에 비해 전도성이 크게 상승하지 않은 것을 확인할 수 있다. 또, 실시예 3들의 경우 실시예 2들에 비해 현저하게 낮은 전도성을 갖는 것을 확인할 수 있다. 또한 실시예 3-4와 같이 탄소나노섬유의 함량비가 클 경우 우수한 전도성을 나타냄을 알 수 있다.Referring to FIG. 8, it can be seen that the resistance tends to decrease as the content of the carbon material increases, but in the case of Example 4 in which the content of the carbon material is 2.4 g, Example 3 in which the content of the carbon material is 1.6 g It can be seen that the conductivity did not increase significantly compared to the In addition, it can be seen that Example 3 has significantly lower conductivity than Example 2. In addition, it can be seen that excellent conductivity is exhibited when the content ratio of carbon nanofibers is high, as in Examples 3-4.
도면으로 표현하지 않았으나, 탄소 재료의 함량이 약 0.8g인 실시예 1들의 경우 선저항이 106Ω/cm 이상으로 측정되어 전도성을 갖지 않는 수준이었다.Although not shown in the figure, in the case of Example 1 in which the content of the carbon material was about 0.8 g, the line resistance was measured to be 10 6 Ω/cm or more, which was a level that did not have conductivity.
이상에서 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. Although the above has been described with reference to the embodiments of the present invention, this is only an example and does not limit the present invention, and those skilled in the art to which the present invention belongs will be able to It will be appreciated that various modifications and applications not exemplified above are possible.
따라서 본 발명의 범위는 이상에서 예시된 기술 사상의 변경물, 균등물 내지는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, 본 발명의 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성요소는 변형하여 실시할 수 있다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.Therefore, it should be understood that the scope of the present invention includes modifications, equivalents, or substitutes of the technical ideas exemplified above. For example, each component specifically shown in the embodiment of the present invention can be modified and implemented. And differences related to these modifications and applications should be construed as being included in the scope of the present invention as defined in the appended claims.
Claims (9)
혼합물을 볼밀 분산하는 것을 포함하되,
상기 볼밀 분산은,
저속 교반하는 제1 볼밀 단계, 제1 볼밀 단계 보다 고속 교반하는 제2 볼밀 단계 및 제2 볼밀 단계 보다 저속 교반하는 제3 볼밀 단계를 포함하는 탄소 재료 조성물의 분산 방법.mixing the carbon material in the solvent,
Ball mill dispersing the mixture,
The ball mill dispersion,
A method for dispersing a carbon material composition comprising a first ball mill step of stirring at a lower speed, a second ball mill step of stirring at a higher speed than the first ball mill step, and a third ball mill step of stirring at a lower speed than the second ball mill step.
상기 제2 볼밀 단계는, 외부 드럼은 200rpm 내지 500rpm이고, 내부 드럼은 1,500rpm 내지 2,000rpm의 조건으로 수행되는, 탄소 재료 조성물의 분산 방법. According to claim 1,
Wherein the second ball mill step is performed under the condition that the outer drum is 200 rpm to 500 rpm and the inner drum is 1,500 rpm to 2,000 rpm.
상기 제3 볼밀 단계는, 외부 드럼은 50rpm 내지 150rpm이고, 내부 드럼은 200rpm 내지 400rpm의 조건으로 수행되며,
상기 제3 볼밀 단계는 제1 볼밀 단계 보다 더 오랜 시간 수행되는, 탄소 재료 조성물의 분산 방법.According to claim 2,
The third ball mill step is performed under the condition that the outer drum is 50 rpm to 150 rpm and the inner drum is 200 rpm to 400 rpm,
Wherein the third ball mill step is performed for a longer time than the first ball mill step.
상기 용매에 대한 탄소 재료의 함량은 1.5wt% 내지 3.6wt% 범위에 있는 탄소 재료 조성물의 분산 방법.According to claim 1,
The method of dispersing a carbon material composition in which the content of the carbon material relative to the solvent is in the range of 1.5 wt% to 3.6 wt%.
상기 탄소 재료는 제1 탄소재 및 제2 탄소재를 포함하되,
상기 제1 탄소재는 100nm 미만의 평균 직경 및 30㎛ 내지 200㎛의 평균 길이를 갖는 것이고,
상기 제2 탄소재는 100nm 이상의 평균 직경 및 50㎛ 내지 200㎛의 평균 길이를 갖는 것인 탄소 재료 조성물의 분산 방법.According to claim 1,
The carbon material includes a first carbon material and a second carbon material,
The first carbon material has an average diameter of less than 100 nm and an average length of 30 μm to 200 μm,
Wherein the second carbon material has an average diameter of 100 nm or more and an average length of 50 μm to 200 μm.
상기 제1 탄소재와 상기 제2 탄소재의 중량비는 1:1 초과 1:2 이하 범위인 탄소 재료 조성물의 분산 방법.According to claim 5,
The weight ratio of the first carbon material and the second carbon material is greater than 1: 1 and less than 1: 2. Dispersion method of the carbon material composition.
상기 용매에 대한 제1 탄소재의 함량은 0.5wt% 내지 1.7wt% 범위에 있는 탄소 재료 조성물의 분산 방법.According to claim 5,
A method of dispersing a carbon material composition in which the content of the first carbon material relative to the solvent is in the range of 0.5wt% to 1.7wt%.
탄소 재료 함량의 합 1 중량부에 대해 3.1 중량부 내지 6.2 중량부의 고분자를 포함하는, 습식 방사용 고분자 용액.A carbon material composition dispersed according to claim 1; and
A polymer solution for wet spinning comprising 3.1 parts by weight to 6.2 parts by weight of a polymer based on 1 part by weight of the sum of carbon material contents.
상기 고분자 용액의 점도는 103cP 내지 105cP 범위인 습식 방사용 고분자 용액.According to claim 8,
The viscosity of the polymer solution is 10 3 cP to 10 5 cP range of the polymer solution for wet spinning.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210153698A KR102551480B1 (en) | 2021-11-10 | 2021-11-10 | Method for dispersing composition of high content carbon material and polymer composition prepared from the method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210153698A KR102551480B1 (en) | 2021-11-10 | 2021-11-10 | Method for dispersing composition of high content carbon material and polymer composition prepared from the method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20230067940A true KR20230067940A (en) | 2023-05-17 |
| KR102551480B1 KR102551480B1 (en) | 2023-07-05 |
Family
ID=86547588
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020210153698A KR102551480B1 (en) | 2021-11-10 | 2021-11-10 | Method for dispersing composition of high content carbon material and polymer composition prepared from the method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102551480B1 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000317327A (en) * | 1999-05-14 | 2000-11-21 | Sekisui Chem Co Ltd | Production of inorganic powder |
| KR20120056075A (en) * | 2010-11-24 | 2012-06-01 | 주식회사 어플라이드카본나노 | Method of conductive inorganic carbon nano composite powder |
| KR20140110656A (en) * | 2013-03-08 | 2014-09-17 | 주식회사 어플라이드카본나노 | structure-connected carbon nano materials and fabrication method thereof |
| KR20190108734A (en) * | 2018-03-15 | 2019-09-25 | 한국전기연구원 | Composition for carbon nanotube nanocomposite conductive fiber and method for manufacturing the same |
| KR20200041799A (en) | 2018-10-12 | 2020-04-22 | 주식회사 플렉시오 | Conductive Fiber and the Fabrication Method Thereof |
-
2021
- 2021-11-10 KR KR1020210153698A patent/KR102551480B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000317327A (en) * | 1999-05-14 | 2000-11-21 | Sekisui Chem Co Ltd | Production of inorganic powder |
| KR20120056075A (en) * | 2010-11-24 | 2012-06-01 | 주식회사 어플라이드카본나노 | Method of conductive inorganic carbon nano composite powder |
| KR20140110656A (en) * | 2013-03-08 | 2014-09-17 | 주식회사 어플라이드카본나노 | structure-connected carbon nano materials and fabrication method thereof |
| KR20190108734A (en) * | 2018-03-15 | 2019-09-25 | 한국전기연구원 | Composition for carbon nanotube nanocomposite conductive fiber and method for manufacturing the same |
| KR20200041799A (en) | 2018-10-12 | 2020-04-22 | 주식회사 플렉시오 | Conductive Fiber and the Fabrication Method Thereof |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR102551480B1 (en) | 2023-07-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2625306C2 (en) | Method of manufacture of lignin-containing prediminary fiber, and also of carbon fibers | |
| CN105586658A (en) | Modified chinlon fiber, preparation method and application | |
| KR102556948B1 (en) | Carbon nanotube nanocomposite conducting multifiber and manufacturing method the same | |
| WO2018166477A1 (en) | Modified fibre product, preparation method therefor and use thereof | |
| CA2015406C (en) | Synthetic polyvinyl alcohol fiber and process for its production | |
| CN105002595A (en) | Polymer composite function fibers containing partial graphene, and preparation method thereof | |
| CN106120013B (en) | A kind of static resistant polyamide fiber applied to underwear | |
| KR101801121B1 (en) | Polyester conjugated yarn with texturing and method for producing fabric thereby | |
| KR101938840B1 (en) | Polyester conjugated yarn having natural emotion and manufacturing method of fabric using the same | |
| KR102551480B1 (en) | Method for dispersing composition of high content carbon material and polymer composition prepared from the method | |
| KR102652781B1 (en) | Conductive fiber containing carbon material and method for preparing the same | |
| JP4604911B2 (en) | Carbon fiber precursor fiber, method for producing the same, and method for producing ultrafine carbon fiber | |
| KR20100105157A (en) | Process of producing nano size meta-aramid fibrils | |
| CN114293282A (en) | Preparation method of antioxidant polyphenylene sulfide fiber and prepared antioxidant polyphenylene sulfide fiber | |
| JP5964638B2 (en) | Carbon fiber chopped strand and method for producing the same | |
| JP2012082565A (en) | Antistatic acrylic fiber excellent in color development and manufacturing method thereof | |
| KR101684874B1 (en) | Polyketone Fiber with Improved Wearing Property and Method for Preparing the Same | |
| JP4332775B2 (en) | Minimal metal composite fiber and method for producing the same | |
| EP4303347A1 (en) | Core-sheath composite fiber, production method therefor, and fiber structure | |
| US20220369747A1 (en) | Artificial hair fibers, head accessory including same, and method for manufacturing same | |
| JP2019052292A (en) | Polypropylene resin composition, polypropylene resin compact and method for manufacturing polypropylene resin compact | |
| JP7150014B2 (en) | wholly aromatic polyamide fiber | |
| JP2856837B2 (en) | Polyvinyl alcohol fiber and method for producing the same | |
| JP7394439B2 (en) | Conductive multifilament, method for manufacturing conductive multifilament, woven or knitted fabric, and brush | |
| JP7048060B2 (en) | Manufacturing method of multifilament yarn made of high density fiber |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E701 | Decision to grant or registration of patent right |