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KR101656600B1 - 고분자 나노 복합체를 이용한 방열시트 및 이의 제조방법 - Google Patents

고분자 나노 복합체를 이용한 방열시트 및 이의 제조방법 Download PDF

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KR101656600B1
KR101656600B1 KR1020150006781A KR20150006781A KR101656600B1 KR 101656600 B1 KR101656600 B1 KR 101656600B1 KR 1020150006781 A KR1020150006781 A KR 1020150006781A KR 20150006781 A KR20150006781 A KR 20150006781A KR 101656600 B1 KR101656600 B1 KR 101656600B1
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radiating sheet
coating film
coating
mixture
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조인석
라하나
김현기
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경희대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명의 일 측에 따라 제조된 고분자 나노 복합체를 이용한 방열시트는 우수한 열전도 특성을 나타내어 전자기기 내부에서 발생되는 열을 효율적으로 외부로 방출할 수 있다. 이로 인해 전자기기의 수명을 연장할 수 있으며, 전자기기의 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 본 발명의 일 측에 따른 고분자 나노 복합체를 이용한 방열시트 제조방법은 그래핀 옥사이드를 사용함으로써 열전도 특성이 우수한 방열시트를 프리스탠딩 방열시트로 제공할 수 있다.

Description

고분자 나노 복합체를 이용한 방열시트 및 이의 제조방법{HEAT RADIATING SHEET USING POLYMER NANOCOMPOSITE AND METHOD FOR PRODUCING THEREOF}
고분자 나노 복합체를 이용한 방열시트 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
최근에 전자기기의 발전과 복잡한 기능의 요구에 따라 인쇄회로기판의 저중량화, 박판화, 소형화가 날로 진행되고 있다. 이러한 요구를 충족시키기 위해서는 인쇄회로의 배선이 더욱 복잡하고, 고밀도화, 고기능화되어 간다. 또한, 많은 사람들로부터 주목을 받고 있는 웨어러블 기기 등 가볍고, 얇고, 유연한 형태의 전자소자는 많은 기능들을 부여하기 위하여 고집적화가 필수적이다. 다만, 이러한 고집적화에 따른 전자소자 내부의 발열 문제는 반드시 해결해야 하는 기술적 과제로 대두되고 있다.
또한, 에너지 사용 효율 향상 및 이산화탄소 배출 축소 등을 위해 최근 백열전구의 사용이 전면 금지되면서, 이를 대체하기 위한 LED 광원에 대한 수요가 급격히 늘어날 것으로 전망되고 있으며, 이러한 LED 광원의 경제성 향상을 위해서는 LED 칩의 개수를 줄이는 대신 출력을 향상시키기 위해 높은 전류 구동이 필요한데, 이 경우에도 방열 문제는 해결해야 하는 기술적 과제이다.
따라서, 고집적화를 요구하는 반도체 소자 및 고효율 LED의 경제적 활용을 위해서 필연적으로 발생하는 상당한 양의 열을 방출하는 기술이 필요한 실정이다.
또한, 전자기기의 경박단소화를 이루기 위해서는 이를 구성하는 소재가 작고 집적화할 수 있으며, 동시에 높은 효율을 나타내어야 한다. 하지만, 이때 수반하여 발생하는 열에 의해 오히려 소재의 특성 더 나아가서는 전자기기의 특성을 저하시키는 결과를 초래하게 된다. 이 때문에, 우수한 방열 특성을 나타내기 위한 소재의 개발이 필요한 실정이다.
이를 위하여 열전도성 고분자 소재는 중요한 소재로 인식되어 있으며, 특히 세라믹 또는 금속 필러를 포함한 고분자 복합재료, 그라파이트(graphite), 탄소나노튜브(carbon nanotube), 탄소섬유(carbon fiber) 등의 탄소 복합재료가 포함된 고분자 복합재료에 대해서도 많은 개발이 진행되고 있다. 이러한 탄소 복합재료 중에서 최근에 많은 관심을 받고 있는 그래핀은 0.35nm 정도의 두께를 갖는 탄소 원자가 벌집 모양으로 구성된 얇은 막 구조의 소재이다. 높은 전기전도성 및 우수한 열전도 특성으로 인하여 많은 연구가 진행되고 있으며, 고분자 복합체 내에서의 분산 안정성을 확보하기 위해 표면 특성 변화를 통하여 복합체 형태로 제조하여 열전도성 고분자 복합소재 뿐만 아니라 여러 방면으로 적용되고 있다. 특히 다른 탄소 복합 소재와 비교하여 열전도성이 특히 우수한 것으로 알려져 있어 최근 방열 소재에 적용하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이와 같은 문제를 해결하기 위해 최근 들어 나노입자가 포함된 고분자 복합체를 활용한 방열 시트를 적용하는 사례가 늘고 있다.
그래핀 나노입자가 분산된 고분자 나노 복합체를 이용하여 열전도도가 향상된 방열시트 및 이의 제조방법이 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 고분자 나노 복합체를 이용한 방열시트 제조방법은,
고분자 바인더 및 그래핀 옥사이드(Graphine oxide)를 혼합하여 혼합물을 생성하는 단계;
상기 혼합물을 초음파 처리하는 단계;
상기 혼합물에 불소계 첨가제 및 소포제를 첨가하여 코팅액을 제조하는 단계;
상기 코팅액을 기판 상에 도포하여 코팅막을 형성하는 단계; 및
상기 코팅막을 상기 기판으로부터 분리하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 측에 따른 고분자 나노 복합체를 이용한 방열시트 제조방법에서, 상기 고분자 바인더는 폴리우레탄 수지, 폴리아크릴 수지 및 폴리에스테르 수지로 이루어진 군으로부터 선택된다.
본 발명의 일 측에 따른 고분자 나노 복합체를 이용한 방열시트 제조방법에서, 상기 고분자 바인더와 그래핀 옥사이드의 혼합 비율은 2:3 내지 2:4이다.
본 발명의 일 측에 따른 고분자 나노 복합체를 이용한 방열시트 제조방법에서, 상기 불소계 첨가제는 상기 혼합물 100중량부에 대해 0.1 ~ 0.2 중량부로 첨가되고, 상기 소포제는 상기 혼합물 100중량부에 대해 0.5 중량부로 첨가된다.
본 발명의 일 측에 따른 고분자 나노 복합체를 이용한 방열시트 제조방법에서, 상기 코팅막은 25 ㎛ ~ 45 ㎛의 두께를 갖는다.
본 발명의 일 측에 따른 고분자 나노 복합체를 이용한 방열시트 제조방법에서, 상기 기판은 PET(Polyethylene terephthalate), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN, Polyethylene naphthalate), 폴리에테르설폰(PES, Polyethersulfon), 폴리카보네이트(PC, Polycarbonate) 및 폴리이미드(polyimide) 기판으로 이루어진 군으로부터 선택된다.
본 발명의 일 측에 따른 고분자 나노 복합체를 이용한 방열시트 제조방법에서, 상기 코팅막을 상기 기판으로부터 분리한 후, 상기 코팅막에 열을 가하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 측에 따른 고분자 나노 복합체를 이용한 방열시트 제조방법에서, 상기 코팅막에 열을 가하는 단계는, 2개의 롤(roll)을 이용한다.
본 발명의 일 측에 따른 고분자 나노 복합체를 이용한 방열시트 제조방법에서, 상기 코팅막에 열을 가하는 단계는, 80℃ 내지 120℃의 온도에서 수행된다.
본 발명의 다른 실시예에서는 상기 제조방법으로 제조되는 프리스탠딩 방열시트가 제공된다.
본 발명의 일 측에 따라 제조된 고분자 나노 복합체를 이용한 방열시트는 우수한 열전도 특성을 나타내어 전자기기 내부에서 발생되는 열을 효율적으로 외부로 방출할 수 있다. 이로 인해 전자기기의 수명을 연장할 수 있으며, 전자기기의 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일 측에 따른 고분자 나노 복합체를 이용한 방열시트 제조방법은 그래핀 옥사이드를 사용함으로써 열전도 특성이 우수한 방열시트를 프리스탠딩 방열시트로 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 측에 따른 고분자 나노 복합체를 이용한 방열시트 제조방법은 드라이 라미네이션(Dry lamination) 공정을 추가적으로 수행하여 그래핀 옥사이드 입자의 배향 특성을 개선시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고분자 나노 복합체를 이용한 방열시트의 제조방법을 나타내는 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 고분자 나노 복합체를 이용한 방열시트의 제조방법을 나타내는 흐름도이다.
도 3은 발명의 일 실시예에 따른 고분자 나노 복합체를 이용한 방열시트의 제조방법에서 드라이 라미네이션(dry lamination) 공정의 전후에 따른 방열시트 내의 그래핀 옥사이드의 배향성을 나타내는 도면이다.
도 4는 드라이 라미네이션 공정을 거치기 전과 후의 방열시트의 표면을 나타내는 SEM(scanning electron microscope) 사진이다.
이하에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐리는 경우 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 설정된 용어들로서 이는 생산자의 의도 또는 당업계의 관례에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
이하 본 발명의 일 측에 따른 고분자 나노 복합체를 이용한 방열시트의 제조방법에 대해 도 1을 참고하여 상세하게 설명한다.
본 발명에서 고분자 나노 복합체를 이용한 방열시트의 제조방법은, i) 고분자 바인더 및 그래핀 옥사이드(Graphine oxide)를 혼합하여 혼합물을 생성하는 단계(S100); ii) 상기 혼합물을 초음파 처리하는 단계(S200); iii) 상기 혼합물에 불소계 첨가제 및 소포제를 첨가하여 코팅액을 제조하는 단계(S300); iv) 상기 코팅액을 기판 상에 도포하여 코팅막을 형성하는 단계(S400); 및 v) 상기 코팅막을 상기 기판으로부터 분리하는 단계(S500)를 포함한다.
먼저, 고분자 바인더와 그래핀 옥사이드를 혼합하여 혼합물을 생성하는 단계(S100)에서, 고분자 바인더는 폴리우레탄 수지 똔는 폴리아크릴 수지일 수 있다. 또한, 고분자 바인더는 폴리에스테르 수지 등 수용성 바인더 중에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.
본 발명에 따른 고분자 바인더는 가공의 용이성 및 형태의 다양성 등 우수한 장점을 가지고 있지만, 고분자의 특성상 내부를 통해서 전달되는 열에너지가 분산되어 열전도 특성이 낮은 단점이 있다. 따라서, 그래핀 산화물 등 열전도 특성이 우수한 소재와 적절히 혼합하여 복합 소재를 만들면 방열 특성이 필요한 여러 분야에 비교적 형태의 제한 없이 사용할 수 있다.
그래핀 산화물은 고분자 바인더의 열팽창 계수를 낮추고, 코팅액으로 제조되는 코팅막의 방열 특성을 높이기 위한 무기 충전재 역할을 한다.
고분자 바인더와 그래핀 옥사이드의 혼합 비율은 제조되는 코팅액의 용도 등을 고려하여 요구되는 특성에 따라 달라질 수 있지만, 본 발명의 일 측에서 고분자 바인더와 그래핀 옥사이드의 혼합 비율은 2:3 내지 2:4일 수 있다. 즉, 고분자 바인더와 그래핀 옥사이드의 혼합비율이 2:3보다 적을 경우에는 그래핀 옥사이드 혼합에 따른 복합 소재의 열전도도 특성이 낮아지며, 고분자 바인더와 그래핀 옥사이드의 혼합비율이 2:4보다 클 경우에는 고형분의 함량이 많아져서 분산성이 나빠질 수 있으며, 코팅의 균일성이 떨어지는 결과를 초래한다. 따라서, 바람직하게, 고분자 바인더와 그래핀 옥사이드의 혼합 비율은 2:3 내지 2:4일 수 있다.
이후, 그래핀 옥사이드 입자의 분산성을 향상시키기 위해 조(bath) 타입의 초음파 장비를 이용하여 15분간 초음파 처리를 할 수 있다(S200). 초음파 처리 후 막대 자석(magnetic stirrer)을 이용하여 약 10분간 혼합한다.
그런 다음, 고분바 바인더와 그래핀 옥사이드 혼합물에 불소계 첨가제 및 소포제를 첨가하여 코팅액을 제조한다(S300). 불소계 첨가제는 비이온성 불소계 계면활성제(non-ionic fluorosurfactant)이며, 소포제는 유기 변동 폴리실록산 에멀젼, 디메틸 폴리실록산(dimethyl polysiloxane), 폴리에테르 실록산 공중합체 에멀젼(polyether siloxane copolymer emulsion), 폴리에테르 실록산과 유기 고분자의 중합체, 소수성 실리카와 유기 고분자의 중합체일 수 있다.
불소계 첨가제는 상기 혼합물 100중량부에 대해 0.1 ~ 0.2 중량부로 첨가되고, 소포제는 상기 혼합물 100중량부에 대해 0.5 중량부로 첨가될 수 있다. 불소계 첨가제 및 소포제는 해당 복합 소재 용액을 제조하는 과정에서 이후 코팅 공정에서 용액의 표면장력 감소와 레벨링(leveling)을 개선하는 용도로 사용된다. 불소계 첨가제 및 소포제의 혼합 비율이 상기 비율보다 적을 경우에는 코팅이 용이하지 않는 등 본 발명의 목적을 달성하기 어려우며, 상기 혼합 비율보다 클 경우에는 코팅 용액의 상용성이 저하되고, 코팅 상태가 불량하는 등 코팅막 자체의 특성을 저하시킬 우려가 있다.
불소계 첨가제와 소포제를 첨가한 후 막대 자석(magnetic stirrer)을 이용하여 약 10분간 혼합한다. 이후 코팅액 내부에서 존재할 수 있는 기포 등을 제거하기 위하여 진공 챔버에서 약 24시간 동안 안정화를 진행할 수 있다.
이후, 제조된 코팅액을 기판 상에 도포하여 코팅막을 형성한다(S400). 코팅액을 어플리케이터(applicator)를 사용하여 기판 위에 약 25 ㎛ ~ 45 ㎛의 두께로 균일하게 도포한 후 상온에서 약 5분간 건조시킨 후 컨벡션 오븐(convection oven)에서 12시간 정도 경화시킨다.
상기 코팅막은 25 ㎛ ~ 45 ㎛의 두께를 가질 수 있다. 즉, 최근 전자기기 등의 형태는 경박단소의 경향을 추구하고 있으므로, 적용되는 방열시트의 두께는 가능한 얇으면서 우수한 방열 특성을 나타낼 수 있어야 한다. 즉, 방열시트의 두께가 지나치게 얇을 경우에는 코팅막을 핸들링하는 데에 있어 어려움이 발생할 수 있으므로 본 발명에서의 실험 결과 코팅막의 두께가 25 ㎛ ~ 45 ㎛일 때 방열 효과가 우수하다.
상기 기판은 PET(Polyethylene terephthalate) 필름, 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN, Polyethylene naphthalate), 폴리에테르설폰(PES, Polyethersulfon), 폴리카보네이트(PC, Polycarbonate) 또는 폴리이미드(polyimide) 기판일 수 있다. 이후 상기 기판 또는 PET 필름으로부터 박리하여(S500) 열전도 특성을 측정하였다. 또한, 코팅막 내부에 함유된 그래핀 옥사이드의 함량을 열중량 분석(TGA, Thermo Gravimetric Analysis) 분석을 통하여 측정하였다. 측정 결과를 아래의 실시예에서 나타내었다.
본 발명의 일 측에 따른 고분자 나노 복합체를 이용한 방열시트 제조방법에서, 도 2에서와 같이 상기 코팅막을 상기 기판으로부터 분리한 후, 상기 코팅막에 열을 가하는 단계(S600)를 더 포함할 수 있다.
상기 코팅막에 열을 가하는 단계는 2개의 롤(roll)을 이용할 수 있으며, 즉 분리된 코팅막에 2개의 롤을 이용하여 일정한 온도 및 압력 조건에서 드라이 라미네이션(Dry lamination) 공정을 수행하는 것이다.
이로 인해 도 3에서와 같이, 분리된 코팅막에 포함된 그래핀 옥사이드 입자의 배열상태를 판상 구조(열을 가하기 전)에서 고분자 필름의 면내 방향에 따른 배향성으로 개선(열을 가한 후)시킬 수 있다. 따라서, 그래핀 옥사이드의 이러한 등방성 배향으로 인해 본 발명에 따라 제조된 방열시트의 열전도도 특성을 더욱 개선시킬 수 있다. 즉, 방열시트 내의 열전도도가 낮은 원인은 이에 포함된 고분자의 복잡한 사슬 구조에 의하여 열전도시 열에너지가 분산되기 때문이나, 본 발명에 따라 그래핀 옥사이드가 포함된 방열시트에서는 도 4에서와 같이 드라이 라미네이션 공정을 적용하여 그래핀 옥사이드 입자의 배향성을 개선시킴으로써 열전도도 특성이 크게 개선되었음을 알 수 있다.
또한, 본 발명에서는 분리된 코팅막에 열을 가하기 위해 2개의 롤을 이용함으로써 코팅막 전체에 열을 균일하게 가할 수 있어서 실제의 양산 공정에서 균일한 품질의 방열시트를 제조할 수 있다. 나아서, 2개의 롤을 이용한 갭(gap) 조절로 인해 방열시트의 대면적화를 가능하게 할 수 있다.
본 발명의 일 측에 따른 고분자 나노 복합체를 이용한 방열시트 제조방법에서, 상기 코팅막에 열을 가하는 단계는, 80℃ 내지 120℃의 온도에서 수행된다. 상기 코팅막에 열을 가하는 단계에서, 공정 온도가 80℃보다 낮을 경우 고분자의 분자 상태는 유동적이지 않아 라미네이션 공정을 수행하더라도 그래핀 옥사이드 입자의 배열상태를 변화시키기 어려우며, 공정온도가 120℃보다 높을 경우 고분자 필름의 자체 물성이 변화할 수 있기 때문에 해당 온도 범위에서 수행되며, 바람직하게는 100℃에서 공정이 수행된다.
본 발명은 상기 제조방법에 의해 제조되는 프리스탠딩 방열시트를 제공하며, 프리스탠딩 방열시트의 경우 그 자체로서도 적용이 가능하며, 또한 다른 기재 등에 부착하여 해당 기재의 열전도 특성을 개선할 수 있는 등 다양한 용도로 활용할 수 있다.
본 발명의 일 측에 따라 제조된 고분자 나노 복합체를 이용한 방열시트는 우수한 열전도 특성을 나타내어 전자기기 내부에서 발생되는 열을 효율적으로 외부로 방출할 수 있다. 이로 인해 전자기기의 수명을 연장할 수 있으며, 전자기기의 효율을 향상시킬 수 있으며, 프리스탠딩 방열시트를 제공하여 다른 기재에 부착하여 사용하는 등 다양하게 활용할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 일 측에 따른 고분자 나노 복합체를 이용한 방열시트의 제조방법에 대한 실시예를 설명한다.
실시예 1
프리스탠딩 방열시트의 제조
폴리우레탄 수지 8 g과 그래핀 옥사이드 12 g을 혼합한다. 이후, 15분간 조 초음파(bath sonicator) 장비를 이용하여 15분간 초음파 처리하고 막대 자석으로 10분간 혼합한다. 그 다음에 불소계 첨가제 0.04 g, 소포제 0.1 g을 첨가한 후 막대 자석을 이용하여 10분간 혼합하여 코팅액을 제조한다. 제조된 코팅액에 존재할 수 있는 기포를 제거하기 위하여 진공챔버에서 약 24시간 동안 안정화를 진행한다.
이후, 제조된 코팅액을 어플리케이터를 이용하여 PET 필름 위에 33㎛로 도포한 후 약 25℃에서 5분간 건조시킨 후 컨벡션 오븐(convection oven)에서 12시간 동안 경화시켜 코팅막을 제조한다. 그런 다음 PET 필름으로부터 코팅막을 박리하여 열전도 특성을 측정하였다.
실시예 2
프리스탠딩 방열시트의 제조
폴리우레탄 수지 8 g과 그래핀 옥사이드 13 g을 혼합한다. 이후, 15분간 조 초음파(bath sonicator) 장비를 이용하여 15분간 초음파 처리하고 막대 자석으로 10분간 혼합한다. 그 다음에 불소계 첨가제 0.04 g, 소포제 0.1 g을 첨가한 후 막대 자석을 이용하여 10분간 혼합하여 코팅액을 제조한다. 제조된 코팅액에 존재할 수 있는 기포를 제거하기 위하여 진공챔버에서 약 24시간 동안 안정화를 진행한다.
이후, 제조된 코팅액을 어플리케이터를 이용하여 PET 필름 위에 33㎛로 도포한 후 약 25℃에서 5분간 건조시킨 후 컨벡션 오븐(convection oven)에서 12시간 동안 경화시켜 코팅막을 제조한다. 그런 다음 PET 필름으로부터 코팅막을 박리하여 열전도 특성을 측정하였다.
실시예 3
프리스탠딩 방열시트의 제조
폴리우레탄 수지 8 g과 그래핀 옥사이드 14 g을 혼합한다. 이후, 15분간 조 초음파(bath sonicator) 장비를 이용하여 15분간 초음파 처리하고 막대 자석으로 10분간 혼합한다. 그 다음에 불소계 첨가제 0.04 g, 소포제 0.1 g을 첨가한 후 막대 자석을 이용하여 10분간 혼합하여 코팅액을 제조한다. 제조된 코팅액에 존재할 수 있는 기포를 제거하기 위하여 진공챔버에서 약 24시간 동안 안정화를 진행한다.
이후, 제조된 코팅액을 어플리케이터를 이용하여 PET 필름 위에 31㎛로 도포한 후 약 25℃에서 5분간 건조시킨 후 컨벡션 오븐(convection oven)에서 12시간 동안 경화시켜 코팅막을 제조한다. 그런 다음 PET 필름으로부터 코팅막을 박리하여 열전도 특성을 측정하였다.
실시예 4
프리스탠딩 방열시트의 제조
폴리우레탄 수지 8 g과 그래핀 옥사이드 15 g을 혼합한다. 이후, 15분간 조 초음파(bath sonicator) 장비를 이용하여 15분간 초음파 처리하고 막대 자석으로 10분간 혼합한다. 그 다음에 불소계 첨가제 0.04 g, 소포제 0.1 g을 첨가한 후 막대 자석을 이용하여 10분간 혼합하여 코팅액을 제조한다. 제조된 코팅액에 존재할 수 있는 기포를 제거하기 위하여 진공챔버에서 약 24시간 동안 안정화를 진행한다.
이후, 제조된 코팅액을 어플리케이터를 이용하여 PET 필름 위에 41㎛로 도포한 후 약 25℃에서 5분간 건조시킨 후 컨벡션 오븐(convection oven)에서 12시간 동안 경화시켜 코팅막을 제조한다. 그런 다음 PET 필름으로부터 코팅막을 박리하여 열전도 특성을 측정하였다.
비교예
프리스탠딩 방열시트의 제조
폴리우레탄 수지 8 g을 어플리케이터를 이용하여 PET 필름 위에 40㎛로 도포한 후 약 25℃에서 5분간 건조시킨 후 컨벡션 오븐(convection oven)에서 12시간 동안 경화시켜 코팅막을 제조한다. 그런 다음 PET 필름으로부터 코팅막을 박리하여 열전도 특성을 측정하였다.
실험결과 및 논의
상기 실시예들 및 비교예에서 제조된 프리스탠딩 방열시트에 대한 결과를 나타내면 아래의 표 1과 같다.
시트 두께(mm) 열전도도(W/(m·K)) 무게 감소(% @900℃)
비교예 0.040 - 99.89
실시예 1 0.037 8.62 94.26
실시예 2 0.033 12.22 91.58
실시예 3 0.031 14.41 91.08
실시예 4 0.041 19.24 85.91
시트의 두께는 비교예 및 실시예들에서 제조된 프리스탠딩 코팅막의 두께를 의미하며, 최근 전자기기의 경박단소화 경향을 고려하고 방열 성능을 위해 실시예에서는 두께를 25 ㎛ ~ 45 ㎛로 하였다.
열전도도는 Thermal Diffusivity Measurements(NETZSCH, LFA 447 Nanoflach, 독일) 장비를 이용하여 측정하였으며, 실시예 4에서는 열전도도가 19.24로서 우수한 열전도 특성을 보여주는 것을 알 수 있다. 또한, 무게 감소는 방열시트에서 고분자 바인더의 함량이 감소하는 것을 의미하며, 반대로 그래핀 옥사이드의 함량은 증가한 것을 의미한다. 실시예 4에서의 무게 감소 정도를 유지하는 경우 열전도도 특성이 19.24로 유지되며, 이보다 더 무게 감소가 될 경우 그래핀 옥사이드의 함량이 추가적으로 더 증가하게 되어 코팅성 자체가 저하될 수 있으므로 주의하여야 한다.
결과적으로, 본 발명의 일 측에 따라 제조된 고분자 나노 복합체를 이용한 방열시트는 그래핀 산화물을 이용하여 제조됨으로써 우수한 열전도 특성을 나타내어 전자기기 내부에서 발생되는 열을 효율적으로 외부로 방출할 수 있다. 또한, 본 발명은 프리스탠딩 방열시트를 제공하며, 프리스탠딩 방열시트의 경우 그 자체로서도 적용이 가능하며, 또한 다른 기재 등에 부착하여 해당 기재의 열전도 특성을 개선할 수 있는 등 다양한 용도로 활용할 수 있다.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (10)

  1. 고분자 바인더 및 그래핀 옥사이드(Graphine oxide)를 혼합하여 혼합물을 생성하는 단계;
    상기 혼합물을 초음파 처리하는 단계;
    상기 혼합물에 불소계 첨가제 및 소포제를 첨가하여 코팅액을 제조하는 단계;
    상기 코팅액을 기판 상에 도포하여 코팅막을 형성하는 단계;
    상기 코팅막을 상기 기판으로부터 분리하는 단계; 및
    상기 코팅막에 열을 가하는 단계
    를 포함하는 고분자 나노복합체를 이용한 방열시트 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 고분자 바인더는 폴리우레탄 수지, 폴리아크릴 수지 및 폴리에스테르 수지로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 고분자 나노복합체를 이용한 방열시트 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 고분자 바인더와 그래핀 옥사이드의 중량비는 2:3 내지 2:4인 것을 특징으로 하는 고분자 나노복합체를 이용한 방열시트 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 불소계 첨가제는, 상기 혼합물 100중량부에 대해 0.1 ~ 0.2 중량부로 첨가되고,
    상기 소포제는, 상기 혼합물 100중량부에 대해 0.5 중량부로 첨가되는 것을 특징으로 하는 고분자 나노복합체를 이용한 방열시트 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 코팅막은 25 ㎛ ~ 45 ㎛의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 고분자 나노복합체를 이용한 방열시트 제조방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 기판은 PET(Polyethylene terephthalate), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN, Polyethylene naphthalate), 폴리에테르설폰(PES, Polyethersulfon), 폴리카보네이트(PC, Polycarbonate) 및 폴리이미드(polyimide) 기판으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 고분자 나노복합체를 이용한 방열시트 제조방법.
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 코팅막에 열을 가하는 단계는, 2개의 롤(roll)을 이용하는 것을 특징으로 하는 고분자 나노복합체를 이용한 방열시트 제조방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 코팅막에 열을 가하는 단계는, 80 ℃ 내지 120 ℃의 온도에서 수행되는 것을 특징으로 하는 고분자 나노복합체를 이용한 방열시트 제조방법.
  10. 제1항 내지 제6항, 제8항 및 제9항 중 어느 한 항에 의해 제조되는 프리스탠딩 방열시트.
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