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전기방사를 이용한 페놀계 초극세 탄소섬유 및 초극세활성탄소섬유와 그 제조방법

  • 기술번호 : KST2015177483
  • 담당센터 : 광주기술혁신센터
  • 전화번호 : 062-360-4654
요약, Int. CL, CPC, 출원번호/일자, 출원인, 등록번호/일자, 공개번호/일자, 공고번호/일자, 국제출원번호/일자, 국제공개번호/일자, 우선권정보, 법적상태, 심사진행상태, 심판사항, 구분, 원출원번호/일자, 관련 출원번호, 기술이전 희망, 심사청구여부/일자, 심사청구항수의 정보를 제공하는 이전대상기술 뷰 페이지 상세정보 > 서지정보 표입니다.
요약 본 발명은 고성능의 전자재료나 흡착재료에서 요구되는 초고비표면적의 특성을 구현하기 위해 페놀계 섬유를 탄소화 및 활성화 하여 초극세 활성 탄소섬유를 제조하는 것에 관한 것이다. 이를 위하여 본 발명은 점도가 낮아 전기방사가 불가능한 페놀계 수지에 경화제를 첨가하여 나노단위의 섬유를 부직포상태로 제조가능한 전기방사를 실시할 수 있는 특성을 제공한다. 또한 방사용액 단계에서 예비열처리 함으로써 열가소성수지인 페놀섬유를 열경화성 수지로 변환시킬 수 있으며 방사된 페놀섬유를 가교 촉진용액에 침지하여 열경화처리시 섬유가 녹아 융착현상이 나타나는 것을 방지하는 특징을 제공한다. 이와 같은 방법으로 제조된 초극세 페놀 경화섬유를 불활성 가스 분위기하에서 열처리하여 초극세 탄소섬유를 제조하며, 경화섬유나 탄소섬유에 활성가스 분위기나 약품처리를 함으로써 초극세 활성탄소섬유를 제조할 수 있다. 이와 같은 구성의 본 발명에 의하면, 각종 복합재료용 필러, 단열재, 촉매지지체, 전기이중층 슈퍼캐퍼시터 및 연료전지용 전극재, 각종 고성능 흡착재 등의 다양한 산업분야에 활용이 가능한 초고비표면적의 활성탄소섬유를 저가에 해당하는 페놀수지를 이용하여 안정화 과정 없이 제조할 수 있다. 전기방사, 페놀수지, 나노 탄소섬유, 나노 활성탄소섬유, 전기이중층슈퍼캐퍼시터
Int. CL B82Y 40/00 (2011.01) D01F 9/12 (2011.01) D01F 9/14 (2011.01)
CPC D01F 9/21(2013.01) D01F 9/21(2013.01) D01F 9/21(2013.01) D01F 9/21(2013.01) D01F 9/21(2013.01)
출원번호/일자 1020050116104 (2005.12.01)
출원인 전남대학교산학협력단
등록번호/일자 10-0732532-0000 (2007.06.20)
공개번호/일자 10-2007-0057311 (2007.06.07) 문서열기
공고번호/일자 (20070627) 문서열기
국제출원번호/일자
국제공개번호/일자
우선권정보
법적상태 소멸
심사진행상태 수리
심판사항
구분
원출원번호/일자
관련 출원번호
심사청구여부/일자 Y (2005.12.01)
심사청구항수 18

출원인

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번호 이름 국적 주소
1 전남대학교산학협력단 대한민국 광주광역시 북구

발명자

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번호 이름 국적 주소
1 김찬 대한민국 광주광역시 남구
2 박태진 대한민국 광주광역시 동구
3 양갑승 대한민국 광주광역시 북구

대리인

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번호 이름 국적 주소
1 이명진 대한민국 서울특별시 강남구 영동대로**길 ** (대치동) 성원타워 *층(명진 국제특허법률사무소)
2 최효선 대한민국 서울특별시 강남구 논현로 *** (역삼동) 성지하이츠 *차 빌딩, ****호(광개토특허법률사무소)
3 강민수 대한민국 서울특별시 강남구 테헤란로**길 **, *층 (역삼동, 우일빌딩)(광개토국제특허법률사무소)
4 최환욱 대한민국 서울특별시 강남구 강남대로**길 **, *층(역삼동, 케이앤와이빌딩)(특허법인 수)

최종권리자

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번호 이름 국적 주소
1 양갑승 광주광역시 북구
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번호 서류명 접수/발송일자 처리상태 접수/발송번호
1 특허출원서
Patent Application
2005.12.01 수리 (Accepted) 1-1-2005-0701920-53
2 선행기술조사의뢰서
Request for Prior Art Search
2006.08.07 수리 (Accepted) 9-1-9999-9999999-89
3 선행기술조사보고서
Report of Prior Art Search
2006.09.15 수리 (Accepted) 9-1-2006-0062233-26
4 의견제출통지서
Notification of reason for refusal
2006.10.24 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-5-2006-0614709-98
5 의견서
Written Opinion
2006.11.18 수리 (Accepted) 1-1-2006-0844661-21
6 명세서등보정서
Amendment to Description, etc.
2006.11.18 보정승인간주 (Regarded as an acceptance of amendment) 1-1-2006-0844660-86
7 등록결정서
Decision to grant
2007.03.21 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-5-2007-0145738-78
8 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information
2012.07.23 수리 (Accepted) 4-1-2012-5157698-67
9 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information
2014.01.02 수리 (Accepted) 4-1-2014-0000058-61
10 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information
2015.06.08 수리 (Accepted) 4-1-2015-5076218-57
11 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information
2016.07.07 수리 (Accepted) 4-1-2016-5093177-51
12 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information
2018.03.30 수리 (Accepted) 4-1-2018-5056463-72
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번호 청구항
1 1
노볼락 페놀수지에 HMTA를 첨가한 후 알콜용제에 용해하여 방사용액을 제조하는 단계; 상기 방사용액을 예비열처리하는 단계;전기방사를 통해 초극세 페놀 섬유 웹을 형성하는 단계;상기 섬유 웹에 열경화처리를 하여 초극세 페놀 경화섬유를 형성하는 단계; 및상기 페놀 경화섬유를 탄소화하여 초극세 탄소섬유를 만드는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 초극세 활성탄소 섬유의 제조방법
2 2
노볼락 페놀수지에 HMTA를 첨가한 후 알콜용제에 용해하여 방사용액을 제조하는 단계; 상기 방사용액을 예비열처리하는 단계;전기방사를 통해 초극세 페놀 섬유 웹을 형성하는 단계;상기 섬유 웹에 열경화처리를 하여 초극세 페놀 경화섬유를 형성하는 단계;상기 페놀 경화섬유를 탄소화하여 초극세 탄소섬유를 만드는 단계; 및상기 섬유 웹 또는 상기 탄소섬유를 활성화하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 초극세 활성탄소 섬유의 제조방법
3 3
제1항 또는 제2항에 있어서, 제1단계에 첨가하는 HMTA를 노볼락 페놀수지에 대한 중량 대비 10~15%로 하는 것을 특징으로 하는 초극세 활성 탄소섬유의 제조방법
4 4
제1항 또는 제2에 있어서, 제2단계의 예비열처리(PRECURING)는 110℃ ~ 130℃의 공기 중에서 하는 것을 특징으로 하는 초극세 활성 탄소섬유의 제조방법
5 5
제1항 또는 제2항에 있어서, 제4단계의 열처리시 페놀계 초극세 섬유를 12~15%의 염산과 18~19%의 포름알데히드가 혼합된 가교촉진용액에 침지한 후 1 ℃/min로 155 ℃까지 승온하여 경화 처리한 것을 특징으로 하는 초극세 활성 탄소섬유의 제조방법
6 6
제1항 또는 제2항에 있어서, 제4단계의 열처리시 페놀계 초극세 섬유에 헥사메칠렌 테트라 아민(hexamethylenetetraamine), 우레아(urea), 멜라민(melamine), 에폭사이드 수지(epoxide resins), 디이소시아네이트 (diisocyanates)와 같은 아민계 약품 중에서 선택된 하나를 1 ~ 50 중량% 사용하여 경화 처리한 것을 특징으로 하는 초극세 활성 탄소섬유의 제조방법
7 7
제1항 또는 제2항에 있어서, 제4단계의 열처리시 헥사메칠렌 테트라 아민(hexamethylenetetraamine), 우레아(urea), 멜라민(melamine), 에폭사이드 수지(epoxide resins), 디이소시아네이트 (diisocyanates)와 같은 아민계 약품 중에서 선택된 하나에 염산과 같은 산촉매를 사용하여 50℃ ~ 70℃의 온도에서 표면 경화반응을 일으키고 난 후 150℃ ~ 200℃의 온도에서 내부 경화반응을 일으킨 것을 특징으로 하는 초극세 활성 탄소섬유의 제조방법
8 8
제1항 또는 제2항에 있어서, 제5단계의 탄소화시 질소, 아르곤과 같은 불활성 가스분위기 하에서 5 ℃/min으로 승온하여 500℃ ~ 1,500℃에서 30분 ~ 3시간 동안 유지시켜 탄소화한 것을 특징으로 하는 초극세 활성 탄소섬유의 제조방법
9 9
제1항 또는 제2항에 있어서, 제6단계의 활성화시 수증기, 이산화탄소와 같은 산화성 가스 분위기 하에서 600℃ ~ 1,200℃의 온도범위에서 활성화한 것을 특징으로 하는 초극세 활성 탄소섬유의 제조방법
10 10
제1항 또는 제2항에 있어서, 제6단계의 활성화시 KOH, ZnCl2, H3PO4 와 같은 무기약품을 사용하여 600℃ ~ 1,200℃의 온도 범위에서 활성화한 것을 특징으로 하는 초극세 활성 탄소섬유의 제조방법
11 11
탄소 섬유의 전구체로 이용 가능한 섬유에 있어서, HMTA가 첨가된 노볼락 페놀수지를 알콜에 용해한 방사용액을 전기방사법으로 방사하여 얻은 것을 특징으로 하는 초극세 페놀 섬유
12 12
탄소 섬유의 전구체로 이용 가능한 섬유에 있어서, HMTA가 첨가된 노볼락 페놀수지를 알콜에 용해한 방사용액을 110℃ ~ 130℃의 공기 중에서 예비열처리한 후 전기방사법으로 방사하여 얻은 것을 특징으로 하는 초극세 페놀 섬유
13 13
탄소 섬유의 전구체로 이용 가능한 섬유에 있어서, HMTA가 첨가된 노볼락 페놀수지를 알콜에 용해한 방사용액을 110℃ ~ 130℃의 공기 중에서 예비열처리한 후 전기방사법으로 방사하여 얻은 페놀계 초극세 섬유를 12~15%의 염산과 18~19%의 포름알데히드가 혼합된 가교촉진용액에 침지한 후 1 ℃/min로 155 ℃까지 승온하여 경화 처리하거나, 헥사메칠렌 테트라 아민(hexamethylenetetraamine), 우레아(urea), 멜라민(melamine), 에폭사이드 수지(epoxide resins), 디이소시아네이트 (diisocyanates)와 같은 아민계 약품 중에서 선택된 하나를 1 ~ 50 중량% 사용하여 경화 처리한 것을 특징으로 하는 초극세 페놀 경화 섬유
14 14
탄소 섬유의 전구체로 이용 가능한 섬유에 있어서, HMTA가 첨가된 노볼락 페놀수지를 알콜에 용해한 방사용액을 110℃ ~ 130℃의 공기 중에서 예비열처리한 후 전기방사법으로 방사하여 얻은 페놀계 초극세 섬유를 헥사메칠렌 테트라 아민(hexamethylenetetraamine), 우레아(urea), 멜라민(melamine), 에폭사이드 수지(epoxide resins), 디이소시아네이트 (diisocyanates)와 같은 아민계 약품 중에서 선택된 하나에 염산과 같은 산촉매를 사용하여 50℃ ~ 70℃의 온도에서 표면 경화반응을 일으키고 난 후 150℃ ~ 200℃의 온도에서 내부 경화반응을 일으킨 것을 특징으로 하는 초극세 페놀 경화 섬유
15 15
초극세 탄소섬유에 있어서, HMTA가 첨가된 노볼락 페놀수지를 알콜에 용해한 방사용액을 110℃ ~ 130℃의 공기 중에서 예비열처리한 후 전기방사법으로 방사하여 얻은 페놀계 초극세 섬유를 경화 처리한 후 질소, 아르곤과 같은 불활성 가스분위기 하에서 5 ℃/min으로 승온하여 500℃ ~ 1,500℃에서 30분 ~ 3시간 동안 유지시켜 탄소화한 것을 특징으로 하는 초극세 탄소섬유
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전기이중층 슈퍼캐패시터용 전극에 있어서, 제1항 또는 제2항의 제조방법에 의해 제조된 초극세 페놀수지 활성 탄소섬유를 전극 제조에 이용한 것을 특징으로 하는 전기이중층 슈퍼케퍼시터용 전극
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연료전지의 전극에 있어서, 제1항 또는 제2항의 제조방법에 의해 제조된 초극세 페놀수지 활성 탄소섬유를 전극 제조에 이용한 것을 특징으로 하는 연료전지의 전극
18 18
산업용 필터에 있어서, 제1항 또는 제2항의 제조방법에 의해 제조된 초극세 페놀수지 활성 탄소섬유를 소재로 이용한 것을 특징으로 하는 산업용 필터
지정국 정보가 없습니다
패밀리정보가 없습니다
국가 R&D 정보가 없습니다.