카본 블랙: 플라스틱 전도성 향상 첨가제

카본 블랙은 전도성 소재를 만들기 위해 전통적으로 사용되는 첨가제 중 하나입니다. 고무, 실리콘, 폴리우레탄 등 대부분의 폴리머는 천연 절연체이므로, 소재 매트릭스에 전도성 카본 블랙을 혼입하면 저항률 수준과 성능을 강화할 수 있습니다. 이번 글에서는 카본 블랙의 장단점과 Durethane® C 같은 폴리머에 사용되는 다른 전도성 첨가제를 자세히 살펴보겠습니다.

전도성 카본 블랙이란?

카본 블랙은 중질 석유 제품, 특히 유류 연료의 불완전 연소로 생성됩니다. 화학적으로 결정 같은 탄소 분자의 격자 구조를 가져 전기 전도성을 띱니다. 따라서 플라스틱, 도료, 접착제 등의 전도성 첨가제로 흔히 사용됩니다. 저항률은 일반적으로 사용 화학과 소재가 갖게 될 물성에 따라 10⁻¹~10¹² Ω·cm 범위입니다. 폴리우레탄의 경우 카본 블랙 사용 시 일반적으로 반도체 수준의 소재가 됩니다.

전도성 카본 블랙 사용 시기

전도성 카본 블랙은 플라스틱의 기계적·전기적 특성을 개조하는 데 쓰입니다. 앞서 언급했듯 대부분의 폴리머는 전기를 전도하지 않는 천연 절연체입니다. 일부 애플리케이션에서는 소재 매트릭스에 카본 블랙을 혼입해 전도성, 전자파 차폐(EMI), 정전기 방전(ESD) 등 원하는 성능을 구현합니다. 따라서 정전기 축적 방전이나 전기적 충전 전달이 필요한 종이 및 미디어 핸들링, 로봇, 의료 기기 등의 기계적 애플리케이션에서 카본 블랙을 찾아볼 수 있습니다. 이 조합은 기계적 고장을 크게 줄이고 제품이나 사용자에게 심각한 피해를 예방할 수 있습니다.

카본 블랙은 소재를 전기적으로 전도성 있게 만드는 목표를 달성하지만, 전도성 불균일, 원치 않는 자국 발생, 탄소 분자나 파편의 환경 방출 등 원치 않는 문제를 일으킬 수도 있습니다. 예를 들어 종이 이송 애플리케이션에서는 정전기 방전을 위해 카본 블랙을 함유한 제품을 자주 사용합니다. 그러나 카본 블랙이 함유된 제품이 종이에 접촉하면 연필로 종이에 쓰는 것처럼 자국을 남길 수 있습니다. 이는 자국이 원치 않는 결과를 초래하는 미디어 핸들링 애플리케이션에서 일반적으로 문제가 됩니다.

카본 블랙과 다른 전도성 첨가제 비교

폴리머를 전도성 있게 만드는 방법은 다양합니다. MPC는 카본 블랙이 일으키는 문제를 해결하는 특허받은 금속염 기술을 개발해 Durethane® C를 만들었습니다. 이는 경화 전 액체 폴리머에 전도성 첨가제를 용해시키는 방식으로 이루어집니다. 이 공정은 전도성 요소가 폴리우레탄 혼합물 전체에 균질하게 분산되도록 보장합니다. 폴리우레탄 전도성에 대해 자세히 알아보려면 전도성 개요를 다운로드하거나 아래 배너를 클릭하세요.

제품 설계 시 소재 결정을 내릴 때는 성공적인 설계를 위해 저항률 수준, 물성, 심미성을 고려해야 합니다. 전도성 제품 설계에 대한 제조 지원이 필요하시면 설계 요건과 함께 문의하기를 통해 연락 주세요.