전술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 재료 내에 양호한 분말 충진특성을 갖는 할로겐계 결합제 및 적합한 난연효과를 갖는 할로겐계 난연제를 사용하지 않는 난연성 복합 자성재료를 제공한다.
본 발명의 일면에 따라, 실리콘 고무 및 상기 실리콘 고무 내에 분산된 연자성 분말을 포함하는 복합 자성체가 얻어진다.
바람직하게, 본 발명의 상기 일면에서 실리콘 고무는 화학적으로 경화된 형태의 액상 실리콘 고무 또는 고상 실리콘 고무일 수 있다.
상기 실리콘 고무는 백금, 실리콘, 티타늄, 철, 동, 니켈, 및 코발트로 구성된 그룹으로부터 선택된 하나 이상을 함유하는 첨가제를 포함할 수 있다.
상기 실리콘 고무는 카본 블랙(carbon black)을 포함할 수 있다.
상기 연자성 분말은 평탄한 형상을 갖는 자기 합금분말일 수 있다.
상기 연자성 분말은 0.1 내지 3 ㎡/g의 비표면적과 3 이상의 종횡비(aspect ratio)를 가질 수 있다.
상기 연자성 분말은 6 내지 10 범위의 SP값을 갖는 커플링제로 표면처리될 수 있다.
상기 커플링제는 티탄산염, 알루미늄산염, 및 실란으로부터 선택된 하나 이상의 화합물일 수 있다.
또한, 연자성 분말은 연자성 분말보다는 작지만 실리콘 고무보다는 큰 SP값을 갖는 프라이머(primer)로 표면처리될 수 있다.
본 발명의 다른 일면에 따라, 바람직하지 않은 전자기파로부터의 간섭에 의해 유발되는 전자기 간섭을 억제하는데 전술한 복합 자성체가 사용되는 것을 특징으로 하는 전자기 간섭 억제체가 제공된다.
이하, 본 발명의 실시예들에 대해 도면을 참조하여 설명한다.
도 1을 참조하면, 복합 자성체(1)는 실리콘 고무로 이루어진 결합제 및, 동일한 평면, 즉 도 1의 수평면을 따라 평탄면이 놓인 평탄 연자성 분말(2)을 포함한다.
이러한 복합 자성체는 복합 자성체가 전자장비의 내부 또는 주변부에 사용될 때 바람직하지 않은 전자기파로부터의 간섭에 의해 유발되는 전자기 간섭을 억제하기 위한 전자기 간섭 억제체로서의 기능을 한다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 복합 자성체는 후술하는 방법에 의해 얻어진 이후의 복합물에 의해 처리되며, 이러한 복합물이 전자장비의 내부 또는 주변부에 사용될 때 전자기 간섭 억제체로서 지칭될 것이다. 특별히, 상기 복합 자성체 및 전자기 간섭 억제체는 구성성분 및 제조단계의 측면에서는 동일하지만, 적용 측면에서 다르기 때문에 각각 별도로 지칭할 것이다. 다음의 설명에서, 이러한 사실은 복합 자성체 또는 전자기 간섭 억제체가 언급될 때마다 전술한 이유에서 서로 다른 용어를 사용함으로써 강조될 것이다.
본 명세서에서 언급하는 바와 같이, 실리콘 고무는, 예를 들어 이와나미 쇼텐에 의해 발행된 자연과학 사전에 기재된 "실리콘(silicone)" 섹션에 기재된 것이다. 즉, "주 사슬(main chain)이 반복적인 실리콘 결합-(Si-O)n이고 곁기(side groups)이 알킬, 아릴 또는 다른 그룹으로 이루어진 폴리머를 통칭해서 실리콘류(silicones)로 지칭한다. 규소(silicon)와 혼동해서는 안된다. 실리콘류들이 분자구조이므로, 실리콘류는 우수한 내열성, 발수성, 전기 절연성, 내약품성, 내노화성 및 다른 특성들을 가진다. 중합도, 곁기의 종류, 다리결합(cross-linking)의 정도 등에 따라, 실리콘류는 그리스(grease), 고무 또는 수지 형태일 수 있다. 정상적인 온도에서 유체인 낮은 중합도를 갖는 선형 실리콘이 실리콘 오일로 불리며, 보통 이것이 디메틸디클로로실란 폴리머이다. 고 중합도의 선형 폴리디메틸실록산 또는 이의 공중합체의 중 정도의 다리결합에 의해 얻어지고 고무형 탄성을 나타내도록 하는 화합물은 실리콘 고무로 불린다. 클로로실란 유도체 RnSiCl(4-n)의 가수분해 및 중축합반응에 의해 얻어지고 고도로 발전된 3차원 그물무늬 구조로 제공되는 화합물이 실리콘 수지 또는 규소 수지로 불린다".
이후, 본 발명에 따른 복합 자성체 및 전자기 간섭 억제체에 대해 설명한다.
실시예 1
본 발명의 실시예 1에 따른 복합 자성체의 혼합비율이 아래의 표 1에 제시되어 있다. Fe-Si-Al 합금분말(연자성 분말)이 충진제로서 사용되었다. Fe-Si-Al-Ni 등에 기초한 복합물이 연자성 분말로 사용되었을 때에 얻어진 것과 동일한 결과가 얻어졌다. 실시예 1에 사용된 조성물은 6 내지 11 중량%의 Si 및 4 내지 7 중량%의 Al 및 나머지가 Fe인 조성물이다. 상기 분말의 평균입경은 32㎛이다.
우선, 전술한 연자성 분말 273 중량부, 고형형(固刑型) 실리콘 고무 100 중량부(결합제), 및 가교제(架橋劑) 2 중량부를 믹싱롤로 혼련함으로써 혼련 자성재료가 얻어졌다. 동일한 혼련 자성재료가 전술한 혼련동작을 수행하기 위한 혼련기, 인텐시브 믹서, 기타 혼련 장치를 사용하여 얻어질 수 있다.
혼련된 복합 자성재료가 평행하게 배열된 롤 사이에서 압연됨으로써 시이트 형태의 복합 자성체가 제조되었다. 압출성형기가 시이트형 복합물을 얻기 위해 상기 롤 대신에 사용될 수 있다. 소정의 형상으로 제조할 수 있는 프레스 성형 또는 기타 성형방법이 사용될 수도 있다.
계속해서, 상기 시이트는 가열-프레스 성형되고 다리결합 반응시켜 시이트형 복합 자성체로 제조된다. 전술한 방법으로 제조된 복합 자성체는, 이러한 복합 자성체가 전자장치의 내부 또는 주변부에 사용되었을 때 바람직하지 않은 전자기파로부터의 간섭에 의해 유발된 전자기 간섭을 억제하기 위한 전자기 간섭 억제체로서의 기능을 한다. 종래의 실시예가 본 발명의 실시예 1과의 비교를 도출해내기 위해 아래의 표 1이 제시되어 있다. 비교를 용이하게 하기 위해, 제조방법은 실시예 1과 동일한 조건하에서 수행되었다.
종래의 실시예는 할로겐-함유 염소화 폴리에틸렌이 결합제로 사용되었으며 할로겐 함유 브롬화 폴리머가 난연제로 사용되었다는 점에서 본 발명과 현저히 다르다. 또한, 3산화 안티몬이 난연조제로서 사용되었다.
혼합 조성 |
실시예 1(중량부) |
실시예 2(중량부) |
실시예 3(중량부) |
종래예(중량부) |
(결합제)실리콘 고무(고형)실리콘 고무(액상의 2성분)실리콘 고무(액상의 1성분)염소화폴리에틸렌 |
100 |
|
|
|
|
100 |
|
|
|
|
100 |
|
|
|
|
100 |
(충진제:연자성 분말)Fe-Al-Si 합금평균입경:32㎛ |
273 |
273 |
273 |
273 |
(난연제)브롬계 폴리머 |
0 |
0 |
0 |
20 |
(난연조제)3산화 안티몬 |
0 |
0 |
0 |
20 |
(가교제)과산화물 |
2 |
0 |
0 |
2 |
실시예 2
본 발명의 실시예 2에 따른 복합 자성체의 배합조성이 실시예 1과 함께 표 1에 제시되어 있다.
실시예 1과 동일한 Fe-Si-Al 합금분말이 충진제(filler)로서 사용되었다. 실시예 1에서와 같이, Fe-Si-Al-Ni 등에 기초한 조성물이 연자성 분말로서 사용되었을 때 동일한 결과가 얻어졌다.
우선, 273 중량부의 Fe-Si-Al합금분말(연자성 분말)과 2성분 액상 규소 고무(주 성분)와 경화제를 합쳐 100 중량부, 이들 합계 373 중량부를 믹서로 교반하였다. 이와 같이 균일하게 분산 및 혼합된 복합 자성체가 사출 성형기를 사용하여 소정의 형상을 갖는 복합 자성체로 주조되었다. 사출 성형기 내부의 재료는 시이트 형상으로 제조되어 경화됨으로써 복합 자성 시이트로 완성되었다. 압출 성형, 프레스 성형, 또는 롤 성형도 본 발명의 실시예 2에 따른 복합 자성체를 제조하는데 사용될 수 있다.
실시예 3
본 발명의 실시예 3에 따른 복합 자성체의 혼합 조성이 실시예 1 및 2와 함께 상기 표 1에 제시되어 있다.
실시예 1과 동일한 Fe-Si-Al 합금분말(연자성 분말)이 충진제로서 사용되었다. Fe-Si-Al-Ni계 조성물이 연자성 분말로서 사용되었을 때도 동일한 결과가 얻어졌다.
실시예 3에서, 우선 273 중량부의 전술한 연자성 분말 및 100 중량부의 단일-성분 액상 실리콘 고무가 혼합기로 교반되었다. 2성분의 총량은 373 중량부이다. 균일하게 분산되고 혼합된 복합 자성재료가 실시예 2와 동일하게 사출성형기를 사용하여 복합 자성체로 성형되었다. 사출 성형된 재료는 시이트 형상으로 제조되어 경화됨으로써, 시이트형 복합 자성체로 제조되었다. 압출성형, 프레스 성형, 또는 롤 성형도 실시예 3에 따른 복합 자성체를 제조하는데 사용될 수 있다.
이후, 실시예 1 내지 3 및 종래 실시예에서 얻은 복합 자성체 시트에 대한 연소실험의 결과에 대해 아래의 표 2를 참조하여 설명한다. 복합 자성체가 종종 전자부품에 사용되므로, 연소실험은 장비부품용 플라스틱 재료의 연소성 실험에 대한 UL 안전 표준규격에 따른 후술하는 수직 연소실험 UL 94V에 따라 수행된다. 시료들은 127 mm의 길이, 12.7 mm의 폭, 및 0.3 mm의 두께를 가진다. 수직 연소실험은 시료 번호 1 내지 5(총 5개의 시편)를 사용하여 수행되었다. "제 1 잔염(First Lingering Flame)"이란 명칭의 칼럼에는 제 1 화염 접촉 이후의 연소시간(단위, 초)이 제시되어 있으며, "제 2 잔염"이란 명칭의 칼럼에 제 2 화염 접촉 이후의 연소시간이 제시되어 있으며, "제 2 잔염 + 불씨"란 명칭의 칼럼에 제 2 화염 접촉 이후의 합산된 연소 시간 및 불씨 시간이 제시되어 있다. "불씨 시간"은 화염에 의한 연소가 정지된 후의 시간이나 화염 연소가 발생하지 않는 경우의 화염없이 재료가 연소되는 시간을 의미한다.
실시예 1 |
번호 |
두께(mm) |
제 1 잔염 |
제 2 잔염 |
제 2 잔염 +불씨 |
분류 |
실리콘고무(고형) |
1 |
0.30 |
19 |
31 |
57 |
수평 연소실험 HB |
2 |
0.30 |
25 |
26 |
36 |
3 |
0.30 |
23 |
33 |
50 |
4 |
0.30 |
20 |
34 |
48 |
5 |
0.30 |
32 |
20 |
36 |
실시예 2 |
번호 |
두께(mm) |
제 1 잔염 |
제 2 잔염 |
제 2 잔염 +불씨 |
분류 |
실리콘 고무(2성분의 액상) |
1 |
0.30 |
25 |
27 |
54 |
수평 연소실험 (HB) |
2 |
0.30 |
28 |
30 |
55 |
3 |
0.30 |
26 |
28 |
53 |
4 |
0.30 |
33 |
28 |
55 |
5 |
0.29 |
26 |
35 |
58 |
실시예 3 |
번호 |
두께(mm) |
제 1 잔염 |
제 2 잔염 |
제 2 잔염 +불씨 |
분류 |
실리콘고무(1성분의 액상) |
1 |
0.30 |
28 |
23 |
56 |
수평 연소실험 HB |
2 |
0.30 |
30 |
29 |
58 |
3 |
0.30 |
28 |
33 |
56 |
4 |
0.29 |
27 |
29 |
55 |
5 |
0.30 |
31 |
22 |
35 |
종례예 4 |
번호 |
두께(mm) |
제 1 잔염 |
제 2 잔염 |
제 2 잔염 + 불씨 |
분류 |
염소화폴리에틸렌할로겐계 난연제 |
1 |
0.30 |
2 |
1 |
5 |
V-0 합격 |
2 |
0.30 |
4 |
2 |
6 |
3 |
0.30 |
3 |
2 |
6 |
4 |
0.30 |
4 |
1 |
4 |
5 |
0.30 |
3 |
1 |
5 |
종래의 실시예는 난연성 표준규격 UL 94V에 따른 수직 실험이 수행되었을 때 분류 V-0 요건을 만족시킨다. 그러나, 염소화 폴리에틸렌이 결합제로서 사용되었고 할로겐계 브롬이 제 1 난연제로서 사용되었다. 복합 자성체 내의 할로겐 함량은 복합 자성체 전체 중량이 100이라고 가정했을 때 약 10%였다.
대비하면, 전술한 실시예 1에서는 할로겐을 함유하지 않아서 소위 무-할로겐화 반응을 달성할 수 있었다. 그러나, 상기 실시예는 수직 연소실험 UL 94V의 동일 표준규격중 분류 V-0 및 V-1을 만족시키는데 실패했다. 수직 연소실험 UL 94V보다 덜 엄격한 수평 연소 실험 UL 94HB의 요건은 여전히 만족시킨다.
실험 2 및 3에서 화학적으로 경화된 액상 실리콘 고무를 사용한 복합 자성체가 수직 연소실험 UL 94V의 분류 V-0 및 V-1에 일치하는 요건을 만족시키지는 못하지만, 난연성 측면에서의 전술한 요건보다 덜 엄격한 수평 연소실험 UL 94 HB의 요건을 만족시켰다. 따라서 무-할로겐 결합제인 실리콘 고무를 연자성 분말로 충진시켜 복합 자성체를 제조하는 것이 가능하다. 또한, 난연성은 분류 UL 94HB에 상당한다는 것도 확인했다.
실리콘 고무(결합제)를 난연화하여 훨씬 더 난연성을 향상시키고자 하는 시도가 있었다. 표 3은 다수의 난연제가 난연 혼합물로 실리콘 고무 100 중량부에 대하여 추가되었을 때에 얻어진 연소시간을 나타낸다. 얻어진 결과에 따르면, 연소시간은 단지 실리콘 고무 단체(單體)를 사용한 경우와 비교해 24 내지 45초까지 감소되었다. 이는 난연제의 첨가로 인해 연소중에 실록산 결합(실리콘 고무의 주 사슬)의 분해를 늦추는 효과를 나타내므로, 연소를 억제할 수 있다.
|
첨가제 |
양 |
연소시간(초) |
혼합 1 |
백금이산화 규소 |
55PPM60 |
43 |
2 |
백금이산화 규소카본 블랙 |
55602 |
22 |
3 |
백금이산화 규소산화 제1철 |
55605 |
32 |
4 |
백금이산화 규소산화 제2철 |
55605 |
33 |
5 |
백금이산화 규소산화 티타늄 |
55605 |
30 |
6 |
백금이산화 규소이산화 구리 |
55605 |
41 |
7 |
백금이산화 규소니켈 |
55605 |
40 |
8 |
백금이산화 규소니켈 |
55605 |
40 |
실리콘 고무 단체 |
0 |
67 |
첨가제로서 백금, 이산화 실리콘, 및 카본 블랙을 사용함으로써 복합 자성체의 난연화에 관해 추가의 연구가 수행되었다.
실시예 4
본 발명의 제 4 실시예에 따른 복합 자성체의 혼합 조성이 실시예 4로서 아래의 표 4에 제시되어 있다. 실시예 1이 비교할 수 있도록, 난연제를 제외하고 동일한 혼합물이 전술한 실리콘 고무로 사용되었다.
혼합 조성 |
실시예 4(중량부) |
(결합제) 실리콘 고무(고형형) |
100 |
(난연제) 백금 이산화 규소 카본 블랙 |
55ppm 60 2 |
(충진제:연자성 분말) Fe-Al-Si 합금 평균 입경 : 32㎛ |
273 |
(가교제) 과산화물 |
2 |
먼저 믹싱 롤이 100 중량부의 고형형 실리콘 고무(결합제), 2 중량부의 다리결합제, 55 중량부(ppm)의 백금(난연제), 60 중량부의 이산화 실리콘, 및 2 중량부의 카본 블랙을 혼련 및 분산시키는데 사용되었다. 또한, 믹싱롤에 의해 혼합물이 273 중량부의 Fe-Si-Al 합금분말(연자성 분말)과 혼합 및 혼련되었다. 유사하게 혼련된 자성 재료가 니더(kneader), 인텐시브 믹서, 또는 다른 혼련기에 의한 혼련 작업에 의해 얻어질 수 있다.
상기 혼련된 복합 자성재료는 평행하게 배열된 롤 사이에서 압연됨으로써 시이트 형태의 복합 자성체가 제조된다. 롤 이외에도, 전술한 시이트형 복합물을 제조하는데 압출기가 사용될 수 있다. 프레스 성형, 압출성형도 사용될 수 있다.
계속해서, 상기 시이트는 가열 압착되며 다리결합반응됨으로써 시이트형 복합 자성체가 제조된다.
전술한 방법에 의해 제조된 복합 자성체는 이러한 복합 자성체가 전자장비의 내부 또는 주변부에 사용될 때 바람직하지 않은 전자기파로부터의 간섭에 의해 유발되는 전자기 간섭을 억제하기 위한 전자기 간섭 억제체로서의 역할을 한다.
실시예 4의 복합 자성시트에 대한 연소 실험결과가 아래의 표 5에 제시되어 있다. 난연성은 실시예 1 내지 3에 비해서 개선되었으며, 결과는 수직 연소실험 UL 94V의 분류 V-1에 상응했다.
실시예 4 |
번호 |
두께(mm) |
제 1 잔염 |
제 2 잔염 |
제 2 잔염 +불씨 |
분류 |
난연제 첨가실리콘고무(고형형) |
1 |
0.30 |
18 |
13 |
23 |
V-1 |
2 |
0.30 |
21 |
11 |
22 |
3 |
0.30 |
16 |
15 |
25 |
4 |
0.30 |
19 |
18 |
33 |
5 |
0.29 |
12 |
16 |
22 |
5 개의 시험편 1 내지 5 각각에 대한 제 1 화염 접촉 이후의 잔염시간 및 제 2 화염접촉 이후의 잔염시간의 합계(즉, 모두 10회의 화염접촉 이후의 잔염시간(초 단위))에 대해 비교되었으며, 이러한 시간은 실시예 1에서 263초였음에 비해서 실시예 4에서는 단지 159초, 또는 106초 이하였다.
실시예 5
실시예 4와 유사하게, 연자성 분말을 제외하고는 모두 동일한 배합과 공정으로 제작하였다. 실시예 4에 사용된 Fe-Si-Al합금분말이 어트리터(attritor)에서 또 5시간 동안 처리되어 평탄한 형상의 입자들이 만들어졌으며, 결과적으로 평균입자크기 37 ㎛인 Fe-Si-Al합금 분말이 연자성 분말(충진제)로서 사용되었다.먼저, 100 중량부의 고형형 실리콘 고무(결합제), 2 중량부의 가교제(가황제 또는 경화제), 55 중량부(ppm)의 백금, 60 중량부의 이산화 규소, 및 2 중량부의 카본 블랙(난연제)을 믹싱롤에 의해 혼련·분산하였다. 상기 혼합물은 믹싱 롤에 의해 273 중량부의 편평형상 Fe-Si-Al 합금분말과 혼합되고 혼련되었다. 상기 혼련된 복합 자성재료는 평행하게 배열된 롤 사이에서 압연됨으로써 시이트 형태의 복합 자성체가 제조된다.
삭제
상기 시이트는 계속해서 가열 프레스되어, 가교반응됨으로써 시이트형 복합 자성체가 제조된다.
상기 복합 자성체에 대한 난연성 실험이 수행되었으며 아래의 표 7에 나타낸 바와 같이, 수직 연소실험 UL 94V의 분류 V-1에 상당하다는 것을 알 수 있었다.
분류 V-1 이상의 난연성을 제공하기 위한 시도가 다수 수행되었지만, 실리콘 고무 및 연자성 분말, 특히 연자성 합금분말의 조합으로 난연성 표준규격 V-0을 달성하는 것은 불가능하였다. 이는 복합 자성재료의 연소성이 연자성 합금분말의 높은 열전도 및/또는 촉매작용으로 인해 촉진되므로, 난연성의 주 요소인 자기-소화성을 달성하기가 매우 어렵기 때문이다. 또한, 연자성 금속분말 자체는 활성인 가연성 고체이기 때문에 자기-소화성을 갖는다는 것이 더욱 어려워진다.
이러한 관점에서, 소정 레벨의 난연성을 달성하기 위해 연자성 분말의 입경을 변경함으로써 난연성을 관리하고자 하는 시도가 행해졌다. 그러나, 입경은 분말의 입자 크기만을 결정하며 분말의 표면상태, 즉 공기 또는 다른 매질과 접촉하는 표면적을 반영하지 않는다. 또한, 난연성은 분말의 입도분포에 따라 변화한다.
혼합 조성 |
실시예 6(중량부) |
실시예 7(중량부) |
(결합제)실리콘 고무(고형형)백금이산화 규소카본 블랙 |
10055ppm602 |
10055ppm602 |
(충진제 : 연자성 분말)어트리터에 의해 17시간동안 처리편평형상Fe-Si-Al 합금평균입경 : 32㎛비표면적 : 1.6㎡/g |
273 |
|
어트리터에 의해 17시간동안 처리편평형상Fe-Si-Al 합금평균입경 : 32㎛비표면적 : 1.5㎡/g종횡비 : 28 |
|
273 |
가교제 |
2 |
2 |
실시예 5 |
번호 |
두께(mm) |
제 1 잔염 |
제 2 잔염 |
제 2 잔염+ 불씨 |
분류 |
편평형연자성어트리터에 의해 5시간동안 처리 |
1 |
0.30 |
19 |
11 |
23 |
V-1 |
2 |
0.31 |
22 |
13 |
20 |
3 |
0.30 |
20 |
16 |
24 |
4 |
0.29 |
18 |
18 |
28 |
5 |
0.30 |
23 |
20 |
30 |
실시예 6 |
번호 |
두께(mm) |
제 1 잔염 |
제 2 잔염 |
제 2 잔염+ 불씨 |
분류 |
1.5㎡/g의비표면적을 갖는연자성 분말 |
1 |
0.29 |
4 |
1 |
5 |
V-0만족 |
2 |
0.30 |
3 |
2 |
6 |
3 |
0.30 |
2 |
1 |
5 |
4 |
0.30 |
4 |
1 |
4 |
5 |
0.30 |
4 |
1 |
4 |
실시예 7 |
번호 |
두께(mm) |
제 1 잔염 |
제 2 잔염 |
제 2 잔염+ 불씨 |
분류 |
28의종횡비를 갖는 연자성 분말 |
1 |
0.29 |
6 |
1 |
5 |
V-0만족 |
2 |
0.30 |
5 |
2 |
6 |
3 |
0.30 |
3 |
1 |
4 |
4 |
0.30 |
4 |
3 |
7 |
5 |
0.30 |
7 |
2 |
4 |
실시예 6
표 6에 나타낸 바와 같이, 실시예 6의 시료에 있어서 분말의 비표적은 분말 특성을 정확히 정의하는데 사용될 수 있는 물리적 수치로서 사용되었으며, 연자성 분말의 비표면적을 0.1 내지 3㎡/g으로 제한하여 복합 자성체를 제조했다.
표 7에 도시한 바와 같이 비표면적을 달리하여 연자성 분말을 사용하여 얻은 복합 자성체에 대한 수직 연소실험 UL 94V의 결과가 제시되어 있다. 복합 자성체는 실시예 1과 유사한 방법에 의해 제조되었다. 도 2에도 연자성 분말의 비표면적에 따른 수직 연소실험 UL 94V의 결과를 도시한다. 비표면적이 0.1㎡/g 이하일 때, 모두 10회의 화염접촉 이후의 잔염시간은 약 10초였다. 비표면적이 각각, 0.6㎡/g, 1.4㎡/g, 또는 2.6㎡/g일때, 상기 시간은 17초, 20초 또는 37초였다. 비표면적이 3㎡/g를 초과(3.2㎡/g)할 때 상기 시간은 48초였으며 비표면적이 4.1㎡/g일 때는 415초에 달했다.
연자성 분말의 비표면적 및 복합 자성체의 난연 특성에 대한 결과치들은, 산업상 생산성을 감안하여 연소실험의 분류 V-0요건을 만족시키기 위해 비표면적이 3㎡/g 이하가 되어야 함을 제시하고 있다. 0.1㎡/g 이하의 비표면적을 갖는 제품은 분류 V-0에 만족되며 연소실험에서 자기-소화 특성을 나타낸다. 그러나, 보다 좁은 비표면적은 자기 특성에 악영향을 끼쳐서 적합한 전자기 간섭 억제효과의 달성을 불가능하게 한다.
이것은 사용된 재료가 실시예 1과 동일한 Fe-Si-Al 합금조성을 가지며 0.1㎡/g 이하의 비표면적을 갖는 경우에도 동일하게 적용된다. 이러한 재료는 필요한 자기-소화특성을 가지나 감소된 분말의 평탄도로 인해 자기 특성이 열화되어서 복합 자성체로서 전자기 간섭을 억제할 수 없다.
본 실시예에서, 충진제는 1.6㎡/g의 비표면적을 갖는 연자성 분말이었다. 상기 연자성 분말은 실시예 1과 동일한 조성 및 32㎛의 평균 입경을 갖는 Fe-Si-Al합금분말이었다. 복합 자성체의 제조방법을 용이하게 비교하기 위해서, 본 실시예의 복합 자성체를 제조하는데 실시예 4와 동일한 제조방법을 사용했다.
실시예 7
실시예 7에서, 표 6에 나타낸 바와 같이 연자성 분말은 필요한 평탄도의 충전제를 포함하며 28의 종횡비를 가졌다. 연자성 분말은 실시예 1과 동일한 조성 및 32의 평균입경을 갖는 Fe-Si-Al 합금분말이었다. 복합 자성체에 대한 제조방법의 비교를 용이하게 하기 위해서, 본 실시예의 복합 자성체를 제조하는데 실시예 4와 동일한 제조방법이 사용되었다.
상기 표 7에서 볼 수 있는 바와 같이, 실시예 7 및 8에 대한 수직 연소실험 UL 94V에서 V-0 요건을 만족했다.
연자성 분말과 실리콘 고무와의 밀집 충전에 대한 연구가 수행되었다. 소정의 난연성이 달성되었지만, 분말의 충진비율이 낮아서 자기특성이 허용 불가능한 수준으로 열화되었다. 이러한 관점에서, 믹싱 롤의 혼련시간이 길어지거나 두 개의 롤의 회전속도가 1.7 이상으로 설정되어 전단력을 향상시키고 실리콘 분말의 충진비율을 증가시켰을 때, 자기특성이 개선되었으나, 이들 수치들은 복합 자성체의 성형성에 악영향을 끼쳐 기계 강도가 크게 열화하였다.
이러한 관점에서, 복합 자성체는 커플링제(연자성 분말)로의 표면처리 후에 성형되었다. 그 결과, 투자율은 12 내지 17 범위였다. 이는 연자성 분말과 결합제 사이의 친화성이 커플링제의 사용으로 개선되었기 때문이다. 특히, 결합제는 SP(용해성 정수:solubility parameter)값의 범위를 감소시켜 실리콘 고무와의 상용성을 증가시킴으로써, 우수한 성형성을 갖는 복합 자성체가 얻어진다. 커플링제로는, 티탄산염, 알루미늄산염, 실란, 및 인산염이 주로 사용되며, 앞의 3종류의 커플링제는 티타늄, 알루미늄 등을 포함하는 친수기와 연자성 분말이 상호작용하여 연자성 분말의 표면과 화학적으로 결합하기 때문에 연자성 분말의 충진특성을 개선한다.
실시예 8
표 8은 본 발명의 실시예 8에 따른 복합 자성체의 혼합 조성을 나타낸다. 복합 자성체를 제조하기 위해, 273 중량부의 전술한 연자성 분말이 먼저 1차 표면처리되는데, 상기 분말은 8.6의 SP값을 갖는 3 중량부의 티탄산염계 커플링제와 함께 믹서 등에 의해 교반된다. 커플링제로 연자성 분말을 표면처리하는 동안, 상기 표면 처리제는 균일한 표면처리를 달성하기 위해 희석제 등으로 희석될 수 있다. 이후의 자성체 제조방법의 비교를 용이하게 하기 위해, 본 실시예의 복합 자성체를 제조하는데 실시예 4에서와 동일한 방법이 사용되었다.
아래의 표 8에서 볼 수 있는 바와 같이, 수직 연소실험 UL 94V는 분류V-0 요건을 만족시켰다.
혼합 조성 |
실시예 8(중량부) |
실시예 9(중량부) |
(결합제)실리콘 고무(고형형)백금이산화 규소카본 블랙 |
10055ppm602 |
10055ppm602 |
(충진제 : 연자성 분말)어트리터로 17시간동안 처리 평탄형상Fe-Al-Si 합금평균 입경 : 32㎛비표면적 : 1.5㎡/g종횡비 : 28 |
273 |
273 |
(커플링제)SP값 : 8.6 |
3 |
|
(프라이머)SP값 :연자성 분말 > 프라이머 > 실리콘 고무 |
0 |
3 |
가교제 |
2 |
2 |
실시예 8 |
번호 |
두께(mm) |
제 1 잔염 |
제 2 잔염 |
제 2 잔염+ 불씨 |
분류 |
SP값 : 8.6 결합제 |
1 |
0.29 |
2 |
1 |
5 |
V-O만족 |
2 |
0.30 |
4 |
2 |
4 |
3 |
0.30 |
4 |
1 |
5 |
4 |
0.30 |
3 |
1 |
6 |
5 |
0.30 |
3 |
1 |
4 |
실시예 9 |
번호 |
두께(mm) |
제 1 잔염 |
제 2 잔염 |
제 2 잔염 +불씨 |
분류 |
프라이머에 의해 처리 |
1 |
0.29 |
2 |
1 |
5 |
V-O만족 |
2 |
0.30 |
5 |
2 |
7 |
3 |
0.30 |
3 |
1 |
6 |
4 |
0.30 |
6 |
1 |
4 |
5 |
0.30 |
2 |
1 |
6 |
실시예 9
본 발명의 실시예 9에 따른 복합 자성체의 혼합 조성이 위의 표 8에 제시되어 있다. 먼저, 273 중량부의 전술한 연자성 분말이 1차적으로 표면처리되었는데, 상기 분말은 실리콘 고무의 제조자에 의해 추천되고, 연자성 분말의 SP값과 결합제 사이 중간 SP값이 제공된 3 중량부의 프라이머와 함께 믹서 등에 의해 교반된다. 프라이머로 연자성 분말을 표면 처리하는 동안에, 표면 처리제는 균일한 표면처리를 달성하기 위해 희석제 등에 의해 희석될 수 있다.
또한, 이후의 복합 자성체의 제조방법에 대한 비교를 용이하게 하기 위해, 표면 처리단계 이후의 공정들을 수행하는데 실시예 4와 동일한 제조방법이 사용되었다.
위의 표 8로부터 알 수 있듯이, 본 발명의 실시예에서 얻은 복합 자성체의 난연성은 수직 연소실험 UL 94V의 V-0 요건을 만족시켰다.
전술한 바와 같이, 본 발명은 복합 자성체용 결합제로서 실리콘 고무를 사용함으로써 할로겐이 없는 환경적으로 안전한 복합 자성체 및 전자기 간섭 억제체를 제공할 수 있다. 또한, 비표면적의 측면에서 연자성 분말의 물리적 특성을 한정함으로써 얻어진 본 발명의 복합 자성체 시이트는 자기-소화특성(난연성의 주요 요소)을 가지며 연소실험 UL 94의 V-0 요건을 만족시켰다.