KR101917164B1

KR101917164B1 - 열전도성 폴리머의 제조방법

Info

Publication number: KR101917164B1
Application number: KR1020130129871A
Authority: KR
Inventors: 문용락; 정강민
Original assignee: 에스케이이노베이션 주식회사
Priority date: 2013-10-30
Filing date: 2013-10-30
Publication date: 2018-11-09
Anticipated expiration: 2033-10-30
Also published as: US9238879B2; US20150119545A1; JP2015086398A; JP6490395B2; KR20150049376A

Abstract

본 발명은 a) 초고분자량 폴리올레핀(UHMWPO) 수지 및 제1용매를 혼합한 혼합용액을 방사하여 형성한 용액 필라멘트를 1차 연신 후 냉각하여 겔 필라멘트를 제조하는 단계, b) 상기 겔 필라멘트를 2차 연신하는 단계, c) 상기 겔 필라멘트 내의 용매 제거 및 3차 연신하여 건조 필라멘트를 제조하는 단계, d) 상기 건조 필라멘트에 제1용매를 가하여 겔 필라멘트로 변환시키는 단계, e) 상기 변환된 겔 필라멘트 내의 제1용매를 제거하는 단계 및 f) 상기 제1용매가 제거된 겔 필라멘트를 4차 연신하는 단계를 포함하는 열전도성 폴리머의 제조방법을 제공한다.

Description

열전도성 폴리머의 제조방법{Method of fabricating thermal conductive polymer}

본 발명은 열전도성 폴리머의 제조방법 및 이로부터 제조되는 열전도성 폴리머에 관한 것이다.

열가소성 수지 조성물은 퍼스널 컴퓨터나 디스플레이의 케이스, 전자 디바이스 재료, 자동차의 내외장재 등 다양한 용도에 적용 시 수지 자체의 열전도성이 금속 재료 등의 무기물에 비하여 낮기 때문에 발생하는 열을 방출하거나 전달이 어려워 사용이 제한적일 수 있다. 이에 열가소성 수지 조성물에 고열전도성 무기물을 충전제로 사용하여 많은 양을 충전함으로써 고열전도성 수지 조성물을 얻고자 하는 시도가 널리 이루어져 있다.

이러한 충전제로서 고열전도성 무기 화합물은 그라파이트, 탄소 섬유, 저융점 금속, 알루미나, 질화알루미늄 등이 있으며, 수지의 물성을 저하시키지 않은 범위에서 고함량의 고열전도성 충전제를 수지에 배합하는 것이 요구된다.

한편, 많은 양의 고열전도성 충전제를 함유한 열가소성 수지 조성물은 충전제로 인하여 사출 성형성이 매우 낮아질 수 있으며, 블리드 아웃을 포함한 금형의 오염 등으로 인하여 성형 가공성 및 품질 저하의 우려가 있다.

즉, 고열전도성 충전제를 대량 배합한 수지는 성형 가공성 및 물성이 저하되는 문제로 인하여 수지에 배합되는 고열전도성 충전제의 함유량을 감소시키기 위하여 보다 효과적인 열전도성 충전제에 대한 연구가 진행되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 열전도성 충전제의 첨가 없이 열전도성을 향상시킬 수 있으며, 그 제조공정이 간단하고 생산 효율이 좋아 생산성을 극대화시킬 수 있어 경제성이 뛰어난 열전도성 폴리머의 제조방법 및 상기 제조방법으로 제조되는 열전도성 폴리머를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은

a) 초고분자량 폴리올레핀(UHMWPO) 수지 및 제1용매를 혼합한 혼합용액을 방사하여 형성한 용액 필라멘트를 1차 연신 후 냉각하여 겔 필라멘트를 제조하는 단계,

b) 상기 겔 필라멘트를 2차 연신하는 단계,

c) 상기 겔 필라멘트 내의 용매 제거 및 3차 연신하여 건조 필라멘트를 제조하는 단계,

d) 상기 건조 필라멘트에 제1용매를 가하여 겔 필라멘트로 변환시키는 단계,

e) 상기 변환된 겔 필라멘트 내의 제1용매를 제거하는 단계 및

f) 상기 제1용매가 제거된 겔 필라멘트를 4차 연신하는 단계를 포함하는 열전도성 폴리머의 제조방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 방법으로 제조되어 결정화도가 80 내지 95%, 이색비(Dichronic ratio)가 1 내지 10인 것을 특징으로 하는 열전도성 폴리머를 제공한다.

본 발명에 따른 열전도성 폴리머의 제조방법은 열전도성 충전제를 첨가하지 않고도 열전도성을 향상시킬 수 있으며, 공정이 간단하고 생산 효율이 뛰어나 생산성을 극대화할 수 있어 경제적인 이점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열전도성 폴리머의 제조방법의 구현예에 대한 개략도를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 열전도성 고분자 섬유의 결정화도 및 고분자 사슬의 배향도를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에서 폴리머에 용매를 적용함에 따른 고분자 사슬의 늘어지거나 수축하는 모양을 개략적으로 나타낸 것이다.

이하 본 발명의 열전도성 폴리머의 제조방법을 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 실시예 및 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 또한, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.

본 발명에 따른 열전도성 폴리머의 제조방법은

b) 상기 겔 필라멘트를 2차 연신하는 단계,

f) 상기 제1용매가 제거된 겔 필라멘트를 4차 연신하는 단계를 포함한다.

본 발명에서 상기 초고분자량 폴리올레핀(UHMWPO)은 중량평균분자량이 3,500,000g/mol 내지 10,500,000g/mol이며, 절대점도가 5 내지 45dl/g일 수 있다. 상기 범위를 만족하는 초고분자량 폴리올레핀을 사용하는 것이 가공성의 저하 없이 결정화도를 상승할 수 있어서 바람직하다.

상기 초고분자량 폴리올레핀은 바람직하게는 초고분자량 폴리에틸렌(UHMW PE)를 사용할 수 있다.

또한, 상기 초고분자량 폴리올레핀 이외에 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리옥시메틸렌(POM), 나일론(Nylon), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 및 폴리페닐렌 설파이드(PPS) 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 고결정성 수지를 포함할 수 있다.

본 발명은 a) 단계에서 초고분자량 폴리올레핀 수지를 제1용매와 혼합하여 혼합용액을 제조한다. 이때, 제1용매는 초고분자량 폴리올레핀을 희석시키는데 사용되는 것으로서, n-노난(n-nonane), n-데칸(n-decane), n-운데칸(n-undecane), n-도데칸(n-dodecane), n-테트라데칸(n-tetradecane), n-옥타데칸(n-oxtadecane), 액상 파라핀(paraffin) 및 등유 등의 지방족 탄화수소계 용매; 크실렌(xylene), 나프탈렌(naphthalene), 테트라린(tetralin), 부틸 벤젠(butylbenzene), p-시멘(p-cemen), 시클로헥실 벤젠(cyclohexyl benzene), 디에틸벤젠(diethyl benzene), 펜틸 벤젠(pentyl benzene), 도데실벤젠(dodecylbenzene), 비시클로헥실(bicyclohexyl), 데칼린(decalin), 메틸나프탈렌(methylnaphthalene), 에틸나프탈렌(ethylnaphthalene) 등의 방향족 탄화수소용매 및 그의 수소화 유도체; 1,1,2,2-테트라클로로에탄(1,1,2,2-tetrachloroethane), 펜타클로로 에탄(pentachloroethane), 헥사클로로에탄(hexachloroethane), 1,2,3-트리클로로프로판(1,2,3-trichloropropane), 디클로로벤젠(dichlorobenzene), 1,2,4,-트리클로로벤젠 (1,2,4,-trichlorobenzene) 및 브로모벤젠(bromobenzene) 등의 할로겐화 탄화수소 용매; 및, 파라핀계 프로세서 오일, 나프텐계 프로세스 오일 및 방향족 프로세스 오일 등의 광유 또는 왁스류로서 지방족 탄화수소 화합물과 그의 유도체 등을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 광유, 데칼린, 테트랄린, 자일렌, 톨루엔, 도데칸, 운데칸, 노난, 옥텐, 폴리에틸렌 왁스 및 이들의 혼합물 중에서 선택되는 어느 하나인 것을 사용한다.

상기 a) 단계의 혼합용액은 혼합물을 120 내지 160℃에서 용해시키고, 폴리올레핀의 농도가 30 내지 80중량%일 수 있다. 상기 범위에서 제품 수율을 높이고 가공성을 향상시켜 생산성을 극대화할 수 있다.

본 발명은 a) 단계에서 상기 혼합용액을 방사구(spinneret)를 통해 방사하여 용액 필라멘트를 형성한 후 이를 1차 연신하여 겔 필라멘트를 제조할 수 있다. 이때, 연신비는 1 내지 10일 수 있다. 연신비(V/V₀)는 수지의 압출속도(V₀) 대비 고화된 미연신 섬유의 인취속도(V)의 비로서, 상기 범위를 벗어나면 과도한 분자 배향으로 인하여 단계적 점진적인 연신이 어려울 수 있으며, 이로 인해 물성이 저하될 수 있다. 이때 1차 연신은 용액방사(solution spinning)에 의한 방사에 적용되는 단독 연신으로 이루어지는 것으로, 연신이 용이한 용액 필라멘트(solution fiber)의 연신을 통해 이후 추가 연신 효과를 극대화 시킬 수 있다.

상기 a) 단계에서 냉각은 바람직하게는 30 내지 80℃에서 실시하며, 냉각을 통해 용액 필라멘트를 겔 필라멘트로 변환시킬 수 있다. 이때, 상기 온도 범위를 벗어나면 용액 필라멘트가 급격하게 냉각되어 단계적 점진적인 연신이 여려울 수 있다. 냉각 공정은 냉각제를 포함하는 냉각조(water bath)를 구비하여 실시할 수 있으며, 반드시 이에 한정되지 않는다.

본 발명은 b) 단계에서 겔 필라멘트를 2차 연신할 수 있다. 상기 2차 연신은 바람직하게는 1.1 : 1 내지 40 : 1일 수 있으며, 상기 범위를 벗어나면 폴리머 사슬이 배향되는 것을 방해하여 결정화도 저하를 야기할 수 있다. 이때, 2차 연신은 수지의 분자 구조 및 결정성에 의하여 분자 배향성이 영향을 받으며, 상기 범위의 연신비를 적용하면서 2단계 이상의 연신 공정을 통하여 겔 필라멘트를 안정적으로 분자 배향성을 높일 수 있다.

본 발명은 c) 단계에서 2차 연신된 겔 필라멘트를 90 내지 130℃의 온도 범위에서 3차 연신을 실시하여 건조 필라멘트를 제조할 수 있다. 이때, 3차 연신 공정은 1.1 : 1 내지 10 : 1 의 연신비로 실시할 수 있다. 또한, 상기 3차 연신 공정은 불활성 기체 분위기를 갖는 오븐 내에서 실시하는 것을 포함하며, 공기 및 산소가 침투되지 않도록 대기압보다 높게 설정하여 실시하는 것이 바람직하다.

본 발명은 d) 단계에서 c) 단계에서 제조된 건조 필라멘트에 제1용매를 가하여 겔 필라멘트로 변환시킬 수 있다. 건조 필라멘트를 겔 필라멘트로 변환시키는 것은 추가 연신 공정을 실시할 수 있어 배향성을 증진시킴으로써 결정화도를 높일 수 있다.

다음으로, 본 발명의 e) 단계에서 상기 d) 단계의 변환된 겔 필라멘트 내의 제1용매를 제거한다. 상기 e) 단계 공정은 제2용매를 가하여 비점이 높은 제1용매를 효과적으로 제거할 수 있으며, 제2용매는 바람직하게는 비점이 40~80℃인 탄화수소 용매 중에서 선택되는 어느 하나 이상인 것을 포함할 수 있다.

상기 제2용매를 이용한 제1용매의 제거 공정은 일예로, 제2용매를 함유한 용기에 침지하는 방법, 제2용매를 분사하는 방법, 비활성기체분위기에서 기상 또는 초임계 유체의 제2용매를 흘려주는 방법, 증기를 이용한 증착 방법 중에서 선택되는 어느 하나 이상의 방법으로 실시할 수 있으며 반드시 이에 한정되지는 않는다.

본 발명은 f) 단계에서, 제1용매가 제거된 겔 필라멘트를 4차 연신할 수 있다. 이때, 4차 연신 공정은 제1용매 제거를 위하여 사용한 제2용매를 제거하는 것과 동시에 혹은 이후에 실시할 수 있다. 상기 f) 단계는 바람직하게는 90 내지 130℃의 온도 범위에서 실시할 수 있다. 상기 3차 연신 공정은 1.1 : 1 내지 10 : 1 의 연신비로 실시할 수 있다. 상기 공정은 바람직하게는 불활성 기체 분위기를 갖는 오븐 내에서 실시할 수 있으며, 공기 및 산소가 침투되지 않도록 대기압보다 높게 설정하여 실시할 수 있다. 또한, 오븐을 두 개 이상 구비하여 단계적 점진적으로 연신 공정을 진행함으로써 급격한 연신에 따른 고분자 사슬의 배향도 향상 효과 저하를 방지하고, 필라멘트 연신 효과 및 필라멘트 결정화도를 극대화 할 수 있다.

본 발명에 따른 필라멘트의 단계적 연신 공정은 고분자 사슬 배향도를 향상시켜 결정화도를 극대화시킬 수 있으며, 이에 따라 폴리머의 열전도도를 획기적으로 향상시킬 수 있는 이점이 있다. 특히, 겔 필라멘트는 연신 후 수축하려는 성질이 있는데, 수축 시 배향된 고분자 사슬이 원래 상태로 돌아갈 수 있다. 이에 본 발명은 반복되는 연신 및 냉각 공정의 단계적 연신 공정을 실시하여, 연신으로 인한 필라멘트의 수축을 최소화함으로써 고분자 사슬의 배향도를 극대화할 수 있다. 이는 급격한 연신으로 고분자 사슬 배향도가 저하되는 것을 방지할 수 있는 이점이 있다.

또한, 본 발명은 필라멘트에 용매를 적용하거나 유리전이온도 이상의 열을 가하여 고분자 사슬의 유동성을 높일 수 있다. 도 3에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 필라멘트에 용매를 가함(용매 적용)으로써 고분자 사슬의 유동성을 높일 수 있고, 이는 앞서 상술한 단계적 연신 공정과의 조합으로 고분자 사슬 배향도를 극대화시킬 수 있는 이점이 있다.

본 발명은 상기의 제조방법으로 제조되어 결정화도가 80 내지 95%, 이색비(Dichroic ratio)가 1 내지 100인 열전도성 폴리머를 제공한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열전도성 폴리머의 제조방법의 구현예에 대한 개략도를 나타낸 것으로서, 압출기(extruder,11)에 초고분자량 폴리에틸렌(UHMW PE) 수지 및 제1용매를 공급하고 이들을 혼합 및 용해시켜 혼합용액을 제조한다. 상기 압출기(11)는 트윈 스크류 압출기(twin screw extruder)를 사용하는 것이 바람직하다. 제조된 혼합용액은 압출기의 출구에 위치하는 방사구(spinneret, 17)를 통해 방사되어 용액 필라멘트(fluid fiber, 21)를 형성하게 된다. 이때, 상기 혼합용액은 120 내지 140℃에서 방사구(17)를 통해 분출되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 용액 필라멘트(21)는 필요에 따라서 하나 또는 복수의 필라멘트가 형성될 수 있으며, 이때, 본 명세서 상에서는 필라멘트의 의미는 편의상 복수의 필라멘트 또는 하나의 사(a yarn)인 것으로 이해될 것이다.

상기 용액 필라멘트(21)는 1차 연신 후 냉각조(water bath,12)에서 30 내지 80℃의 온도범위에서 냉각되어 겔 필라멘트(22)로 변환된다. 상기 1차 연신 공정에서 연신비는 바람직하게 1 내지 10일 수 있다. 냉각조(12)에 용액 필라멘트(21)를 냉각시킬 수 있는 냉각제(coolant)는 물에 에틸렌글리콜의 냉각된 용액을 사용하는 것이 바람직하다. 이때, 변환 전 용액 필라멘트(21)는 방사구(17) 내의 원추각(cone angle) 및 방사구(17)와 냉각조(12) 사이 에어갭(air gap, 25)를 들 수 있으며, 전후에 위치한 롤의 속도를 달리하여 필라멘트 연신을 수행한다. 예를 들어 후단에 위치한 롤의 회전속도가 전단에 위치한 회전속도보다 10배 빠른 경우 10:1로 연신된다.

상기 겔 필라멘트(22)는 제1오븐(13)에서 상하 롤(over and under rolls)을 점점 증가하는 속도로 통과시키면서 제1용매를 일부 제거하는 것과 동시에 2차 연신을 실시하여 배향될 수 있다. 이때, 제1오븐(13)은 바람직하게는 90 내지 130℃의 온도 범위를 유지할 수 있다. 상기 2차 연신 공정의 연신비는 바람직하게는 1.1 : 1 내지 10 : 1 일 수 있다. 또한, 상기 제1오븐(13)은 불활성 기체 분위기 하에서 겔 필라멘트(22)의 용매 제거 및 연신을 실시하는 것이 바람직하고, 압력은 공기 및 산소가 침투되지 않도록 대기압보다 높게 설정하는 것이 바람직하다. 이때, 겔 필라멘트(22)의 용매 제거 속도 및 연신비는 오븐 내의 온도, 오븐 내에서의 체류시간 또는 오븐 전체 길이에 의해 조절될 수 있으며, 상기 공정을 완료한 겔 필라멘트(22)는 건조 필라멘트(solid fiber, 23)로 변환된다.

상기 공정에서 형성된 건조 필라멘트(23)는 추가 연신을 위해 제1용매를 첨가하여 겔 필라멘트(24)로 변환시킬 수 있다. 상기 공정은 제1 용매반응조(14)에서 실시할 수 있다. 제1용매반응조(14)를 통과한 겔 필라멘트(24)는 내부의 제1용매를 제거하기 위하여 제2용매를 첨가하는 공정을 제2 용매반응조(15)에서 실시할 수 있다. 상기 제2용매를 첨가하는 공정은 제2용매를 함유한 용기에 침지하는 방법, 제2용매를 분사하는 방법 및 비활성기체분위기에서 기상 또는 초임계 유체의 제2용매를 흘려주는 방법 중에서 선택되는 어느 하나 이상의 방법으로 실시할 수 있으며, 반드시 이에 한정되지 않는다.

상기 겔 필라멘트(24)는 제2오븐(16)으로 이동하여 상하 롤(over and under rolls)을 점점 증가하는 속도로 통과하면서 제2용매를 제거하는 것과 동시에 연신 및 배향될 수 있으며, 상기 오븐은 90 내지 130℃의 온도 범위를 유지하는 것이 바람직하다. 또한, 제2오븐(16) 내에서의 겔 필라멘트(24)의 연신비는 1.1 : 1 내지 10 : 1 비인 것이 바람직하다. 또한, 제2오븐(16)은 불활성 기체 분위기 하에서 겔 필라멘트의 용매 제거 및 연신을 실시하는 것이 바람직하고, 압력은 공기 및 산소가 침투되지 않도록 대기압보다 높게 설정하는 것이 바람직하다. 이때, 겔 필라멘트(24)의 용매 제거 속도 및 연신비는 오븐 내의 온도, 오븐 내에서의 체류시간 또는 오븐 전체 길이에 의해 조절될 수 있으며, 상기 공정을 완료한 겔 필라멘트(24)는 건조 필라멘트로 변환된다.

본 발명에 따른 제조방법으로 제조된 최종 수득물인 변환된 건조 필라멘트는 결정화도가 80 내지 95%, 이색비(Dichroic ratio)가 1 내지 10일 수 있다.

이하, 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위하여 하기 일예를 들어 설명하는 바, 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.

(실시예 1)

(ⅰ) 초고분자량 폴리에틸렌(UHMWPE , 중량평균분자량: 400만g/mol, 절대점도: 20dl/g) 95중량%와 톨루엔 5중량%를 혼합한 혼합액을 135℃에서 30분동안 교반하였다. 상기 혼합액을 130℃의 트윈 스크류 압출기를 이용하여 L/D비가 25:1인 방사구를 통하여 방사하여 용액 필라멘트를 형성하였다. 상기 용액 필라멘트를 5 : 1로 1차 연신(5배 1차 연신)한 후, 30℃의 냉각조에 침전시켜 냉각하여 겔 필라멘트를 형성하였다.

(ⅱ) 상기 겔 필라멘트를 제1오븐 공정으로 들어가기 전, 이송하면서 20:1(20배)로 2차 연신하였다. 이후, 제1오븐(120℃)에서 톨루엔(제1용매)를 제거하면서 5:1(5배)로 3차 연신하여 건조 필라멘트로 변환하였다.

(ⅲ) 상기 건조 필라멘트를 추가로 연신하기 위하여 제1용매 반응조로 이송하여 톨루엔에 침지시켜 겔 필라멘트로 변환시켰다. 상기 겔 필라멘트에 잔류하는 톨루엔을 제거하기 위하여 제2용매 반응조로 이송하여 노말 헥산에 침지시킨 후 제2오븐으로 이송하였다. 다음으로, 상기 겔 필라멘트를 제2오븐(120℃)에서 5:1(5배)로 4차 연신하여 건조 필라멘트로 변환하였다.

(실시예 2)

(ⅲ) 에서 제1용매 반응조에 톨루엔 대신 트리클로로벤젠(1,2,4-Trichlorobenzene)을 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.

(비교예 1)

(ⅲ) 공정을 실시하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.

실시예 1, 2 및 비교예 1에서 제조한 건조 필라멘트는 결정화도와 고분자 사슬의 배향도를 분석하였다.

결정화도는 DSC 분석을 통하여 UHMWPE 100% 결정의 엔탈피(enthalpy) 값(291J/g)을 기준으로 측정하였으며, 배향도는 IR 분석을 통하여 고분자 사슬의 배향도를 측정하였다. 상기 배향도의 측정 방법은 섬유(Fiber) 축에 대하여 IR beam 입사각이 평행한 경우와 수직인 경우의 흡수값(absorbance)을 측정하여 dichroic ratio(IR beam 입사각이 평행할 때 흡수값/입사각이 수직일 때 흡수값)를 계산하였다. 상기 dichroic ratio 값으로 polymer chain의 배향도를 판단할 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 열전도성 고분자 섬유의 결정화도 및 고분자 사슬의 배향도를 나타낸 것이다.

본 발명에 따른 실시예 1 및 2는 추가 연신 공정을 실시하는 것을 포함하여 결정화도와 사슬 배향도가 증가하였음을 확인할 수 있었다. 한편, 실시예 2는 결정화도가 매우 향상되었으며, 연신 시 온도에 따라 사슬 배향이 방해를 받아 사슬 배향 개선은 다소 낮게 나타났다.

이상과 같이 본 발명에서는 한정된 실시예에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

11 : 압출기(extruder)
12 : 냉각조(water bath)
13 : 제1오븐
14 : 제1용매 반응조
15 : 제2용매 반응조
16 : 제2오븐
17 : 방사구
21 : 용액 필라멘트(fluid fiber)
22 : 겔 필라멘트(gel fiber)
23 : 건조 필라멘트(solid fiber)
24 : 겔 필라멘트(gel fiber)
25 : 에어갭(air gap)

Claims

a) 초고분자량 폴리올레핀(UHMWPO) 수지 및 제1용매를 혼합한 혼합용액을 방사하여 형성한 용액 필라멘트를 1차 연신 후 냉각하여 겔 필라멘트를 제조하는 단계,
b) 상기 겔 필라멘트를 2차 연신하는 단계,
c) 상기 겔 필라멘트 내의 상기 제1용매를 제거하고, 3차 연신하여 건조 필라멘트를 제조하는 단계,
d) 상기 건조 필라멘트에 상기 제1용매를 가하여 겔 필라멘트로 변환시키는 단계,
e) 상기 변환된 겔 필라멘트 내의 상기 제1용매를 제거하는 단계 및
f) 상기 제1용매가 제거된 상기 겔 필라멘트를 4차 연신하는 단계
를 포함하는 열전도성 폴리머의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 초고분자량 폴리올레핀(UHMWPO) 수지는 중량평균분자량이 3,500,000g/mol 내지 10,500,000g/mol이고, 절대점도가 5 내지 45dl/g인 열전도성 폴리머의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 초고분자량 폴리올레핀(UHMWPO) 수지는 초고분자량 폴리에틸렌(UHMW PE)인 열전도성 폴리머의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 혼합용액은 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리옥시메틸렌(POM), 나일론(Nylon), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 및 폴리페닐렌 설파이드(PPS) 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 고결정성 수지를 더 포함하는 열전도성 폴리머의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 제1용매는 광유, 데칼린, 테트랄린, 자일렌, 톨루엔, 도데칸, 운데칸, 노난, 옥텐, 폴리에틸렌 왁스 및 이들의 혼합물 중에서 선택되는 어느 하나인 열전도성 폴리머의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 a) 단계의 상기 혼합용액은 상기 초고분자량 폴리올레핀 수지와 상기 제1용매를 120 내지 160℃에서 용해하여 제조되며, 상기 초고분자량 폴리올레핀 수지의 농도가 30 내지 80중량%인 열전도성 폴리머의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 a) 단계의 냉각은 30 내지 80℃의 온도범위에서 실시하는 열전도성 폴리머의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 a) 단계의 상기 1차 연신은 1.1 : 1 내지 40 : 1의 연신비로 실시하는 열전도성 폴리머의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 c) 단계는 90 내지 130℃의 온도 범위에서 실시하는 열전도성 폴리머의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 c) 단계의 상기 3차 연신은 1.1 : 1 내지 40 : 1 의 연신비로 실시하는 열전도성 폴리머의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 e) 단계는, 상기 건조 필라멘트에 제2용매를 가하는 단계를 포함하고,
상기 제2용매를 가하는 단계는,
상기 제2용매를 함유한 용기에 상기 건조 필라멘트를 침지하는 단계,
상기 제2용매를 상기 건조 필라멘트에 분사하는 단계, 또는
비활성기체분위기에서 기상 또는 초임계 유체의 상기 제2용매를 상기 건조 필라멘트에 흘려주는 단계를 포함하는 열전도성 폴리머의 제조방법.
제11항에 있어서,
상기 제2용매는 비점이 40~80℃인 탄화수소인 열전도성 폴리머의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 f) 단계는 90 내지 130℃의 온도 범위에서 실시하는 열전도성 폴리머의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 f) 단계의 4차 연신은 1.1 : 1 내지 40 : 1 의 연신비로 실시하는 열전도성 폴리머의 제조방법.
제1항 내지 제14항 중에서 선택되는 어느 한 항의 방법으로 제조되는 열전도성 폴리머.
제15항에 있어서,
결정화도가 80 내지 95%, 이색비(Dichroic ratio)가 1 내지 10인 열전도성 폴리머.