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사건번호 2013허8505 거절결정(특)
판례제목 2013허8505 거절결정(특)
출원번호 제10-2009-7004127호
분야 특허/실용신안
판결일 2014-06-19
법원명 특허법원
원고 1. 내셔널 인스티튜트 오프 에어로스페이스 어소시에이츠, 2. 유나이티드 스테이츠 오프 아메리카 에즈 리프리젠 티드 바이 더 애드미니스레이터 오프 더 내셔널 에 어로너틱스 앤드 스페이스 애드미니스트레이션
피고 특허청장
판사 설범식, 박정훈, 윤주탁
판결결과 거절결정
주문 1. 원고들의 청구를 모두 기각한다.
2. 소송비용은 원고들이 부담한다.
청구취지 특허심판원이 2013. 8. 29. 2012원8676호 사건에 관하여 한 심결을 취소한다.
기초사실 가. 이 사건 출원발명
1) 명칭 : 분산 상호 작용을 이용하여 고분자 매트릭스 내 탄소 나노튜브의 안정한 분산물로부터 제조되는 나노복합체
2) 국제출원일/ 우선권주장일/ 특허법 제203조의 서면 제출일/ 출원번호 :2007. 7. 24./ 2006. 7. 31./ 2009. 2. 27./ 제10-2009-7004127호
3) 출원인 : 원고들
4) 특허청구범위 : [별지 1]과 같다(2012. 11. 7. 보정된 것. 이하 이 사건 출원발명의 각 청구항을 ‘이 사건 제1항 출원발명’과 같은 방법으로 표시하며, 전체 발명을 칭할 때에는 ‘이 사건 출원발명’이라 한다).

나. 비교대상발명
2003. 8. 21. 공개된 미국 특허출원공개공보 제2003/0158323호에 게재된 ‘전기적으로 전도성인, 광학적으로 투명한 중합체/탄소 나노튜브 복합체 및 이의 제조 방법’(Electrically Conductive, Optically Transparent Polymer/
Carbon Nanotube Composites And Process For Preparation Thereof)에 관한 발명으로 그 주요 내용은 [별지 2]와같다.

다. 절차의 경위
1) 특허청 심사관은 2012. 7. 6. “(2012. 11. 7.자로 보정되기 전의) 제1항 내지 제3항 및 제6항 내지 제12항 출원발명은 비교대상발명에 게재된 발명과 동일하고, (2012. 11. 7.자로 보정되기 전의) 제4, 5항 출원발명은 비교대상발명으로부터 용이하게 발명할 수 있다”는 이유로 위 출원발명에 대하여 거절결정을하였다.
2) 원고들은 2012. 10. 10. 특허심판원에 위 거절결정에 대한 불복심판을 청구하였고, 2012. 11. 7. 위 출원발명의 특허청구범위를 [별지 1]과 같이 보정함으로써 심사전치절차가 개시되었다.
3) 특허청 심사관은 2012. 12. 17. 위 심사전치보정에도 불구하고 이 사건 제1항 내지 제3항 및 제6항 내지 제12항 출원발명은 여전히 비교대상발명에 게재된 발명과 동일하여 신규성이 부정된다는 이유 등으로 위 거절결정을그대로 유지하였다.
4) 특허심판원은 위 심판청구사건을 2012원8676호로 심리한 다음 2013. 8.29. "이 사건 제1항 출원발명은 비교대상발명에 게재된 발명과 동일하여 특허법 제29조 제1항 제2호의 규정에 의하여 특허를 받을 수 없고, 특허청구범위가 여러 항으로 되어 있는 출원발명에서 하나의 항이라도 거절이유가 있는 경우에는 출원발명 전부가 거절되어야 한다“ 이유로 원고들의 심판청구를 기각하는 이 사건 심결을 하였다.
[인정근거] 갑 제1 내지 6호증, 을 제1호증의 각 기재, 변론 전체의 취지
원고의 주장요지 가. 원고들의 주장
이 사건 출원발명은 비교대상발명과 동일한 발명이 아니어서 신규성이 부정되지 않고, 또한 비교대상발명에 의하여용이하게 발명할 수 없어 진보성이 부정되지 않아, 그 등록이 허용되어야 함에도, 이와 결론을 달리한 이 사건 심결은 위법하다.
나. 이 사건의 쟁점
따라서, 이 사건의 쟁점은 비교대상발명에 의하여 이 사건 출원발명의 신규성ㆍ진보성이 부정되는지 여부이다.
이 사건 심결의 당부에 대한 판단 위에서 본 바와 같이 이 사건 제1항 출원발명은 신규성이 부정되어 특허출원을 한 때에 특허를 받을 수 없다고 할 것인데, 특허출원에 있어서 특허청구범위가 둘 이상의 청구항으로 이루어진 경우에 어느 하나의 청구항이라도 거절이유가 있는 때에는 그 특허출원 전부가 거절되어야 하므로(대법원 2009. 12. 10.선고 2007후3820 판결 등 참조), 이 사건 제1항 출원발명이 특허를 받을 수 없는 이상 나머지 청구항에 대하여 신규성과 진보성이 부정되지 아니하여 특허를 받을 수 있는지에 관하여 더 나아가 살펴볼 필요 없이, 이 사건 출원발명은 그 전부가 특허를 받을 수 없다고 할 것이어서, 이 사건 거절결정은 결국 적법하다.
이사건 특허발명의 진보성이 부정되는지 여부 먼저, 이 사건 제1항 출원발명이 비교대상발명과 실질적으로 동일하여 신규성이 부정되는지에 관하여 보기로 한다.

가. 이 사건 제1항 출원발명에 대한 구성의 분석

이 사건 제1항 출원발명은 비편재화 전자 궤도 함수를 갖는 단량체의 호스트 중합체 또는 공중합체에 분산된 CNT를 포함하여(이하 ‘구성 1’이라 한다), 공여체-수용체 상호작용을 통해 상기 호스트 중합체 또는 공중합체와 이에 분산된 CNT 사이에 분산 상호 작용을 얻게 되는(이하 ‘구성 2’라 한다), 나노복합체의 제조에 사용하기 위한고분자 매트릭스 내 탄소 나노튜브(CNT)의 안정한분산물(이하 ‘구성 3’이라 한다)로 구성되어 있다.

나. 구성 1, 3과 비교대상발명의 대비

1) 구체적인 대비
이 사건 제1항 출원발명의 구성 1, 3과 관련하여 이 사건 출원발명의 상세한 설명에는 “이 주요 목적 뿐 아니라 이의 부수적인 이점은 고분자 매트릭스내 CNT의 분산물을 제공함으로써 달성되는데 상기 분산물은 비편재화 전자 궤도 함수를 갖는 단량체의 호스트 중합체 또는 공중합체에 분산된 CNT를 포함하여, 호스트 중합체 또는 공중합체와 이에 분산된 CNT 사이에 분산 상호 작용이 생긴다. 이 분산물은 관련 기술의 유사 분산물에 비해 상당히 안정하다. 이러한 분산 상호 작용은 유리하게는 호스트 중합체 또는 공중합체의 단량체가 방향족 부분, 예컨대 페닐 고리 또는 이의 유도체 또는 다수의 페닐 고리 또는 이의 유도체를 포함하는 경우 생긴다. 더 나아가, 방향족 부분이 나프탈레닐 및 안트라세닐 중 1 이상인 경우 유리한 결과가 얻어진다.”(갑 제2호증, 식별번호[0013], [0014]), “분산 상호 작용의 분산력은 사용되는 고분자 매트릭스의 중합체 또는 공중합체의 방향족 부분에 전자 공여체 또는 전자 수용체를 도입함으로써 추가로 증대 및 제어될 수 있다. 따라서, 호스트 중합체 또는 공중합체는 유리하게는 호스트 중합체 또는 공중합체의 단량체의 방향족 부분에, 또는 호스트 중합체 또는 공중합체의 방향족 부분 자체에 직접적으로 도입된 전자 공여 또는 전자 수용 작용기를 추가로 포함한다.”(갑 제2호증, 식별번호 [0015]), “페닐 고리 또는 이의 유도체와 같은 방향족 부분을 분산 상호 작용이 필요한 본 발명에 사용하는데, 이는 이것이 6원 고리 구조에 걸쳐 비편재화된 6개의 pi 전자를 특징으로 하기 때문이다”(갑 제2호증, 식별번호 [0024]), “예컨대 (베타-CN)APB/ODPA를 SWNT와 혼합하면, 방향족 부분 상의 전자 수용 작용기 없이 다른 방향족 폴리이미드보다 더 안정하고 균일한 SWNT3) 분산물을 형성함이 밝혀졌다”(갑 제2호증, 식별번호 [0028])는 등의 기재가 있다.
한편, 비교대상발명에는 “실시예 2는 2,6-비스(3-아미노페녹시)벤조니트릴 [(β-CN)APB] 및 ODPA로부터 0.1 중량% LA-NT4)/폴리이미드 나노복합체의제조를 예시한다”(을 제1호증, 식별번호 [0050], [0051] 및 도 2 참조), “본 발명의 목적은 CNT를 중합체 매트릭스 내로 효과적으로 분산시키는 것이다. 추가의 목적은 신규한 중합체/CNT 나노복합체 및 이로부터 유래된 물품을 제조하는 것이다”(을 제1호증, 식별번호 [9]) 등의 기재가 있다.
양 구성을 대비해 보건대, ① 이 사건 출원발명의 상세한 설명에는 “페닐 고리 또는 이의 유도체와 같은 방향족 부분을 분산 상호 작용이 필요한 본 발명에 사용하는데, 이는 이것이 6원 고리 구조에 걸쳐 비편재화된 6개의 pi 전자를 특징으로 하기 때문이다”(갑 제2호증, 식별번호 [0024])고 기재하고 있는 점, ②비교대상발명의 ‘(β-CN)APB 및 ODPA’는 페닐 고리를 포함하고 있어 방향족에 속하는 물질이고, 위 폴리이미드도 페닐 고리를 포함하고 있어 방향족에 속하는 물질인 점, ③ 이 사건 출원발명의 상세한 설명에서도 (베타-CN)APB/ODPA 폴리이미드를 SWNT와 혼합하면 더 안정하고 균일한 SWNT 분산물을 형성할 수 있는 예로서 기재하고 있는 점(갑 제2호증, 식별번호 [0028]), ④ 원고들도 폴리이미드가 비편재화 전자 궤도 함수를 갖고 있다는 사실에 대하여는 다투지 않고 있는 점 등을 종합하면, 비교대상발명의 실시예 2의 ‘[(β-CN)APB] 및 ODPA로부터 제조된 0.1 중량% LA-NT/폴리이미드 나노복합체’는 CNT가 ‘비편재화 전자 궤도 함수를 갖는 단량체의 호스트 중합체 또는 공중합체‘에 분산된 ’고분자 매트릭스 내 탄소 나노튜브(CNT) 분산물‘에 해당한다고 할 것이므로, 이 사건 제1항 출원발명의 구성 1, 3과 비교대상발명의 위 실시예 2는 실질적으로 동일한 구성이라고 할 것이다.

2) 원고들의 주장 및 판단
가) 선택발명 주장
원고들은 비교대상발명은 ‘비편재화 전자 궤도 함수를 갖는 단량체의 호스트 중합체 또는 공중합체’와 ‘비편재화 전자 궤도 함수를 갖지 않는 단량체의 호스트 중합체 또는 공중합체’를 모두 포함하고 있다고 할 것인데, 비교대상발명에는 ‘비편재화 전자 궤도 함수를 갖는 단량체의 호스트 중합체 또는 공중합체’를 선택하고자 하는 기술적 사상이 구체적으로 개시되어 있지 않으므로, 비교대상발명의 하위개념으로서의 이 사건 제1항 출원발명은 선택발명의 법리에따라 비교대상발명에 의하여 신규성이 부정되지 않는다는 취지로 주장한다.
살피건대, 선택발명이란 선행 또는 공지의 발명에 구성요건이 상위개념으로 기재되어 있고 위 상위개념에 포함되는 하위개념만을 구성요건 중의 전부 또는 일부로 하는 발명으로, 선행발명이 선택발명을 구성하는 하위개념을 구체적으로 개시하지 않고 있으면서, 선택발명에 포함되는 하위개념들 모두가 선행발명이 갖는 효과와 질적으로 다른 효과를 갖고 있거나, 질적인 차이가 없더라도 양적으로 현저한 차이가 있는 경우에 한하여 특허를 받을 수 있다고 할 것인데(대법원 2003. 4. 25. 선고 2001후2740 판결 참조), 비교대상발명에 이 사건 제1항 출원발명의 구성요건이 상위개념으로 기재되어 있다고 보기 어렵고, 오히려앞서 본 바와 같이 비교대상발명의 실시예 2가 이 사건 제1항 출원발명의 하위개념에 해당한다고 할 것이므로, 원고들의 주장은 더 나아가 살필 필요 없 이유 없다.

나) 비교대상발명은 ‘준안정’ 분산물이라는 주장
원고들은 이 사건 제1항 출원발명은 초음파 처리를 하지 않고 중합체에 CNT를 직접 분산시켜 분산 상호 작용에 의해 안정한 분산물을 얻는 반면, 비교 대상발명에서는 분산 상호 작용에 대한 인식없이 초음파 처리를 통해 중합체 내에 CNT를 분산하였는바, 이와 같이 제조된 비교대상발명의 나노 복합체는 종래기술인 ‘준안정 분산물’에 해당할 뿐이라고 주장한다.살피건대, 설령 물건의 발명의 상세한 설명에 물건을 제조하는 방법이 기재되어 있다고 하더라도, 그러한 제조방법은 특허발명의 신규성 유무를 판단함에 있어서는 이를 고려할 필요가 없다고 할 것인바[물건의 발명의 특허청구범위에 그 물건을 제조하는 방법이 기재되어 있다고 하더라도, 물건의 발명의 특허청구범위는 발명의 대상인 물건의 구성을 직접 특정하는 방식으로 기재하여야 하는 것이어서, 그 제조방법에 의해서만 물건을 특정할 수밖에 없는 등의 특별한 사정이 없는 이상, 당해 특허발명의 진보성 유무를 판단함에 있어서는 그 제조방법자체는 이를 고려할 필요 없이 그 특허청구범위의 기재에 의하여 물건으로 특정되는 발명만을 그 출원 전에 공지된 발명 등과 비교할 것이다(대법원 2006. 6.29. 선고 2004후3416 판결 참조).], 위에서 본 바와 같이 물건의 발명인 이 사건 제1항 출원발명의 구성 1, 3과 비교대상발명의 구성이 동일하고 이로 인한 효과도 동일한 이상, 상세한 설명에 기재된 제조방법의 기재를 고려할 필요 없이 신규성 유무를 판단하면 된다고할 것이므로(이 사건 제1항 출원발명에 제조 방법에 의해서만 물건을 특정할 수밖에 없는 등의 특별한 사정이있다고도 보기어렵다), 이와 다른 전제에서 제조방법이 다르므로 양 구성이 실질적으로 동일하지 않다는 취지의 원고들의 위 주장은 더 나아가 살필 필요 없이 이유 없다.

다. 구성 2와 비교대상발명의 대비
1) 원고들의 주장
비교대상발명에는 중합체와 CNT 사이의 공여체-수용체 상호작용을 통한 분산 상호 작용이 있다는 사실을 알지 못하였으므로, 구성 2와 비교대상발명은 구성이 다르다.

2) 원고들의 주장에 대한 판단과 구체적 대비
살피건대, ① 위에서 본 바와 같이 이 사건 제1항 출원발명의 구성 1, 3과 비교대상발명의 구성이 동일하고 효과가 동일하며, ② 구성 2와 관련한 이 사건 출원발명의 아래와 같은 상세한 설명을 종합해 보더라도, 구성 2가 ‘나노복합체의 제조에 사용하기 위한 고분자 매트릭스 내 CNT의 안정한 분산물’(이하 ‘분산물’이라 한다)에 이미 존재하고 있던 작용, 성질, 특성(이하 ‘작용 등’이라 한다)이나 분산 상호 작용의 원리를 설명한 것을 넘어5), 새로운성질이나 특성을 갖는 분산물의 작용 등을 구성으로 부가하고 있다고 보기 어려우므로, 구성 2와 같은 새로운 작용 등을 분산물이 갖고 있는지가 알려져 있었는지 여부와 관계없이 비교대상발명에 의하여 신규성이 부정된다고 할 것이다.

분산 상호 작용은 일시적으로 유도된 쌍극자 사이의 인력 상호 작용으로부터 생기는 약한 분자간 힘이다. 도 1을 참조로 해보면, A 및 B로서 2개의 분자 실체를 고려하고, A 상의 전자 밀도 분포에 즉시적이고 자발적인 변동이 일어났다고 가정한다. 이 변동은 전하의 쌍극자 분포로 나타날 수 있는, 2개의 전하 분포의 정전기 에너지를 최소화하기 위한 방식으로, B 상의 전자 밀도를 재배열시킬 것이다. 분자 A는 이제 총 정전기 에너지를 최소화하기 위해 이의 전자 분포를 재배열함으로써 B 상의 쌍극자 전하 분포에 반응할 것이다. 바람직한 배열은 또한 쌍극자이다. 이 2개의 유도된 쌍극자 모멘트는 이제 바람직한 배열 상태에 있고, 전체 효과는 A와 B 사이의 안정화 정전기 상호 작용이다(도 1의 아래쪽 2개의 실체 참조). 유도된 쌍극자에 대한 상이한 음영은 정전기 상호 작용을 일으키는 상이한 극성을 나타낸다. 이 유도된 쌍극자-유도된 쌍극자 상호 작용은 분산 상호 작용, 런던 힘(London force) 및 반데르발스 힘으로서 다양하게 지칭한다. 이 분산 상호 작용의 정도는 전자 밀도 분포의 분극성에 비례하므로, 비편재화 전자 궤도 함수가 큰 단량체의 중합체가이 정도가 더 크다.(갑 제2호증, 식별번호 [0023], 도 1)
페닐 고리 또는 이의 유도체와 같은 방향족 부분을 분산 상호 작용이 필요할 경우 본 발명에 사용하는데, 이는 이것이 6원 고리 구조에 걸쳐 비편재화된 6개의 pi 전자를 특징으로 하기 때문이다. 나프탈렌(2개의 고리) 또는 안트라센(3개의 고리)과 같은 크기가 큰 분자를 형성하기 위해 다수의 페닐 고리를 융합시키면, 크기가 더 큰 핵 골격에 걸쳐 이동할 수 있는 더 이동성이 있는 전자가 존재함으로 인해 분극성이 더 증가한다. 이 융합 고리 구조를 한정하는 케이스가 그래핀 시트(graphene sheet) 및 실질적으로 감긴 그래핀 시트인 탄소 나노튜브이다. 방향족 부분을 갖는 분자가 탄소 나노튜브의 표면에 인접하여 위치하는 경우, 일시적인 쌍극자가 나노튜브 표면과 방향족 중합체 사이에 유도되어 유의적인 분산 인력이 생긴다. 이 분산력은 고분자 매트릭스내에서 안정하고 균일한 탄소 나노튜브 분산의 생성을 돕는다.(갑 제2호증,식별번호 [0024])
분산력은 중합체 재료의 단량체의 방향족 부분에 전자 공여체 또는 수용체를 도입함으로써 더 증대된다. 이 현상을 이해하기 위해 도 2를 참조하며, 우선 방향족 부분(B*)이 SWNT(A*)에 대해 전자 공여 특성을 제공하는 작용기를 포함하는 경우를 우선 고려한다. 이 상황에서, 전하는 방향족 부분(B*)으로 부터 나노튜브(A*)로 공여되어, 나노튜브의 전도 띠 에너지 레벨(conduction band energy level)의 부분적인 점유가 생길 것이다. 이 새롭게 첨가된 전자 밀도는 덜 단단히 결합될 것이며, 따라서 이미 존재하는 전자 밀도보다 분극성이 더 많을 것이다. 이 새로운 과하전 나노튜브 상에 유도될 쌍극자 모멘트의 정도는 생성될 분산 상호 작용의 정도만큼 더 크다. A와 B 사이의 이 증대된 안정화 정전기 상호 작용을 도 2에서 아래쪽 2개의 실체(entity)에 도시하였다. 반대 경우에, 전자 수용기를 갖는 방향족 부분을 작용화시키면 나노튜브로부터 방향족의 최저 비점유 분자 궤도 함수로 전자밀도의 끌기가 발생할 것이다. 제1 경우와 같이, 이러한 전자 밀도의 증가는 방향족의 분극성을 증가시키고, 유도된 쌍극자-유도된 쌍극자 분산 상호 작용의 정도를 증강시킬것이다.(갑 제2호증, 식별번호 [0025]).
마지막 예는 알킬 폴리이미드보다 더 양호하게 SWNT를 분산시키는 것으로 밝혀진 방향족 폴리이미드이다. 일경우에, 방향족 폴리이미드 PMDA-ODA를 in-situ상으로 SWNT와 중합시킨다. 나노복합체는 모듈러스 및 강도 모두에서 우수한 기계적 보강을 나타냄과 동시에, 전기 및 유전 특성에서 유의적인 증가를 나타냈다. 강한 전자구인기(electron withdrawing group)를 방향족 폴리이미드기에 도입하는 경우, 상기 설명한 바와 같이 분산 상호 작용이 증대된다. 예컨대 (베타-CN)APB/ODPA를 SWNT와 혼합하면, 방향족 부분 상의 전자 수용 작용기 없이 다른 방향족 폴리이미드보다 더 안정하고 균일한SWNT 분산물을 형성함이 밝혀졌다.(갑 제2호증, 식별번호 [0028]).

라. 소결론(대비 결과의 종합)
위에서 살펴본 바와 같이, 이 사건 제1항 출원발명은 비교대상발명과 구성 및 효과가 동일하여 실질적으로 동일하므로, 그 신규성이 부정된다.
결론 그렇다면, 위와 결론을 같이하여 이 사건 거절결정을 그대로 유지한 이 사건 심결은 정당하고, 그 취소를 구하는 원고들의 각 청구는 이유 없으므로 이를 모두 기각하기로 하여 주문과 같이 판결한다.

[별지 1]

< 이 사건 출원발명 (갑 제2, 4호증) >
특허청구범위
【청구항 1】비편재화 전자 궤도 함수를 갖는 단량체의 호스트 중합체 또는 공중합체에 분산된 CNT를 포함하여, 공여체-수용체 상호작용을 통해 상기 호스트 중합체 또는 공중합체와 이에 분산된 CNT 사이에 분산 상호 작용을 얻게 되는, 나노복합체의 제조에 사용하기 위한 고분자 매트릭스 내 탄소 나노튜브(CNT)의 안정한 분산물.
【청구항 2】제1항에 있어서, 호스트 중합체 또는 공중합체의 단량체는 방향족 부분을 포함하는 것인 분산물.
【청구항 3】제2항에 있어서, 방향족 부분은 페닐 고리 또는 이의 유도체를 포함하는 것인 분산물.
【청구항 4】제2항에 있어서, 방향족 부분은 다중의 페닐 고리 또는 이의 유도체를 포함하는 것인 분산물.
【청구항 5】제4항에 있어서, 방향족 부분은 나프탈레닐 및 안트라세닐로 구성된 군에서 선택되는 구성 성분인 것인 분산물.
【청구항 6】제2항에 있어서, 호스트 중합체 또는 공중합체는 호스트 중합체 또는 공중합체의 단량체의 방향족 부분에, 또는 호스트 중합체 또는 공중합체에 직접적으로 도입된 전자 공여 또는 전자 수용 작용기를 추가로 포함하는 것인 분산물.
【청구항 7】제1항의 분산물로부터 제조된 나노복합체
【청구항 8】제2항의 분산물로부터 제조된 나노복합체.
【청구항 9】제6항의 분산물로부터 제조된 나노복합체.
【청구항 10】제7항에 있어서, 필름인 것인 나노복합체.
【청구항 11】제8항에 있어서, 필름인 것인 나노복합체.
【청구항 12】제9항에 있어서, 필름인 것인 나노복합체.

 

[별지 2] 

< 비교대상발명 (을 제1호증) >
1. 주요 내용
 ‘전기적으로 전도성인, 광학적으로 투명한 중합체/탄소 나노튜브 복합체 및 이의 제조 방법’에 관한 것으로, 다음과 같은 내용이 기재되어 있다.

본 발명은 탄소 나노튜브(CNT)의 중합체 매트릭스 내로의 효과적인 분산에관한 것이다. 나노복합체는 중합체 매트릭스를 사용하여 제조되고, 이는 보다 특히, 가시 범위(즉, 400-800 nm)에서의 높은 광학적 투명도의 보유, 전기 전도성 및 높은 열 안정성과 같은 독특한 특성의 조합을 나타낸다. 매트릭스 수지의 적절한 선택에 의해, 진공 자외선 방사 내성, 산소 원자 내성, 높은 유리 전이 온도(Tg) 및 탁월한 인성(toughness)과 같은 부가적인 특성이 수득될 수 있다. 수득한 나노 복합체는 각종 기판 상의 코팅, 필름, 발포체, 섬유, 실(thread), 접착제 및 섬유 코팅된 프리프레그(prepreg)와 같은 다양한 물품을 제작 또는 제형화하는데 사용될 수 있다. 상기 나노복합체의 특성을 중합체 매트릭스 및 CNT의 선택에 의해 조정하여, 높은 광학적 투명성 및 대전방지 거동을 보유하는 물품을 제작할 수 있다(요약).
 

 나노튜브를 분산시키는데 있어서의 어려움 때문에, 중합체 매트릭스 내 보강용 삽입물로서 CNT를 사용하는 나노복합체의 개발에 대한 보고서는 거의
존재하지 않았다. 이러한 어려움은 부분적으로 CNT의 비활성 표면 때문이다.

다수의 연구가 CNT의 분산에 초점을 두었었지만, 중합체 매트릭스 내 CNT의 완전한 분산은 인접한 튜브 사이의 본질적으로 강한 반데르발스 인력 때문에 달성하기가 어려웠다. 실제로, CNT를 중합체 매트릭스 내로 분산시키기 위한 시도들은 두께가 미크론 크기인 나노튜브의 응집체 및/또는 번들의 혼입을 야기하여, 결과적으로, 바람직한 및/또는 예상되는 개선을 제공하지 못한다. 대부분의 분산 관련 연구는 CNT 표면 화학을 변형시키는데 초점을 두고 있다. 많은 연구자들이 CNT 벽 및 말단의 관능화에 대하여 연구하였다. 일례는 CNT 표면의 플루오르화로, 이는 이후에 유기 용매에서 용해성을 개선하기 위해 알킬기로 대체될 수 있다. 많은 연구자들이 전기화학 및 관능화된 중합체로의 포장과 같은 다양한 접근 방법에 의해 CNT 말단 및 외부벽을 관능화시키기 위해(용해도를 증가시키기 위한 수단으로서) 시도했지만, 이렇게 개질된 튜브의 용해도는 매우 제한적이였다. CNT 변형의 기타 방법에는 산처리(예컨대, 산화) 및 유기 중합체와의 용해도 및 혼화성을 개선하기 위한 수단으로서 계면활성제의 사용이 포함된다. 나노튜브 화학 구조의 변형은 전기 전도성과 같은 본직절인 특성의 변화를 야기할 수 있다고 보고되어 있다. 초음파 처리가 또한 CNT 를 용매 중에 분산시키기 위한 수단으로서 사용되었다. 음파력의 제거 시, 튜브는 응집하여, 액체의 바닥에 가라앉았다(1면 식별번호 [6]의16행~마지막 행).

 

 대체로 방향족 및 공액된 중합체가 일반적으로 이의 고온 내성 및 높은 내구성 때문에 장기간 우주 항공 적용을 위한, 중합체/CNT 나노복합체의 제조
에서의 사용을 위해 바람직하다. 폴리(아미드산), 폴리이미드 및 폴리(아릴렌에테르) 계열로 표현되는 대표적인 방향족 중합체 및 공중합체가 용액 점도의 현저한 증가에 의해 입증되는 바와 같은 분자량 증가에 대한 임의의 유해한 효과없이, 몇몇의 극성 비양성자성 용매 선택에 의한 이의 용해도 및 CNT 존재하에서 합성될 수 있는 이의 능력을 근거로 하여 선택되었다. 일부 경우에는, 카르보닐, 시아노, 포스핀 옥시드, 술폰 등과 같은 극성기를 갖는 표적 중합체 또는 공액된 중합체가 CNT와의 부가적인 혼화성을 제공하기 위해 선택되었다. 일부 경우에는, 500 nm에서 매우 높은 광학적 투과율(즉, 대략 85%초과)을 갖는 중힙체가 상기 접근 방법을 입증하기 위하여 선택되었다. 분산도와 관련된 특히 우수한 결과는 극성기를 함유하는 방향족 중합체를 이용하여 수득되었다(3면 식별번호 [0027]).

 

 평가된 제조 방법은 하기를 포함한다: (1) 중합체 용액과 유기 용매 중에 분산된 CNT의 저전단 혼합 (2) 중합체 용액과 유기 용매 중에 분산된 CNT의
고전단 혼합(예컨대, 균질기 또는 플루이다이저(fluidizer)); (3) 중합체 용액과 유기 용매 중에 분산된 CNT의 초음파 혼합[예컨대, 20-30 kHz 에서 1-10분 동안 음파혼(sonic horn)]; (4) 중합체 용액과 유기 용매 중에 분산된 CNT의 고전단 혼합(예컨대, 균질기, 플루이다이저 또는 고속 기계 교반기) 및 후속 초음파 혼합(예컨대, 20-30 kHz에서 1-10분 동안 음파 혼); (5) 사전 분산된 CNT 존재 하에서의 중합체의 합성 및 (6) 전체 합성 공정에 걸친 동시 초음파 처리(예컨대, 수조 내에서 40-60 kHz)를 포함하는, 사전 분산된 CNT 존재 하에서의 중합체의 합성. 방법 (4), (5) 및 (6)은 CNT 존재 하 용매 중에
서 합성될 수 있는 다양한 중합체에 적용가능하다(2면 식별번호 [0009]).

 

실시예 2 : [방법 (6)에 의한 2,6-비스(3-아미노페녹시)벤조니트릴 [(β
-CN)APB] 및 3,3',4,4'-옥시디프탈산 2무수물 (ODPA) 로부터의 0.1 중량% LA-NT/폴리이미드 나노복합체의 제조]

 

도 4는 방법 (6)에 의한 2,6-비스(3-아미노페녹시)벤조니트릴[(β-CN)APB] 및 ODPA로부터의 0.1 중량% LA-NT/폴리이미드 나노복합체의 제조를 예시
한다(5면 식별번호 [0050]).

 

 [주요도면] 

- 도 4  : 2,6-비스(3-아미노페녹시)벤조니트릴 [(β-CN)APB] 및 3,3',4,4'-옥시디프탈산 2무수물(ODPA)로부터의 0.1 중량% SWNT/폴리이미드 나노복합체의 제조를 예시한다.

1.PNG

 

 


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