KR100642468B1 - 도전성 페인트 조성물 및 이를 이용한 전자파 차폐용 도전막 - Google Patents

Abstract

본 발명은 각종 전자기기의 내부 소자로부터 발생되는 전자파에 의한 전자파장애 (EMI: Electromagnetic Interference) 및 RFI (Radio Frequency Interference) 문제를 효과적으로 해결할 수 있는 전자파 차폐용 도전성 페인트 조성물에 관한 것으로, 특히, 미립화된 은이 코팅된 동 분말을 적용함으로써 도전막의 내구성을 크게 향상시킨 전자파 차폐용 도전성 페인트 조성물에 관한 것인 바, 수분산 폴리우레탄 디스펄젼 0.1~60wt%; 금속분말 10~60wt%; 용매 10~60wt% 및 레올로지 콘트롤제 0.1~20wt%를 포함하며, 상기 금속분말은 평균입도(D50)가 1~10㎛인 은분말과 평균입도가 5~20㎛인 은이 코팅된 니켈 분말이 혼합된 것을 특징으로 한다.

전자파차폐, 도전성, 수분산폴리우레탄, 니켈분말, 은분말, 용매

Description

도전성 페인트 조성물 및 이를 이용한 전자파 차폐용 도전막{ELECTROCONDUCTIVE PAINT COMPOSITIONS AND THE ELECTROCONDUCTIVE FILM THEREOF}

본 발명은 전자파 차폐용 도전성 페인트 조성물 및 이를 이용한 전자파 차폐용 도전막에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 도전성 재료로 금속분말과 수분산 폴리우레탄 디스펄젼을 포함하여 도전 특성, 점도 특성, 소지 부착성, 내마모성 및 내구성이 우수한 도전성 페인트 조성물에 관한 것이다.

이동동신 단말기, 노트북 PC, 사무기기, 의료기기 등의 각종 전자기기의 내부 소자로부터 발생되는 전자파는 두통, 시력 저하, 백혈병, 뇌종양, 순환계 이상, 생식기능 저하, VDP 증후군 유발 등 각종 질병에 영향을 미칠 수 있다고 보고 되고 있어 전자파의 인체에 대한 유해성 논란이 가중되고 있다. 또한 전자제품의 경량화 추세에 의해 소자의 집적도가 증가하면서 각 구성소자로부터 발생되는 불요전자파(electromagnetic noise)는 주변 소자의 오작동을 일으켜 기기장해의 원인이 되기도 한다.

따라서 최근에는 컴퓨터, 무선전화기, 자동차, 의료기기, 멀티미디어 플레이 어 등의 가정용, 사무용, 산업용 전자제품으로부터 발생되는 전자파에 대한 차폐규격의 강화와 더불어 EMI(Electromagnetic Interference) 및 RFI (Radio Frequency Interference) 방출에 대한 규제도 강화되고 있어 각종 전자기기 및 부품의 전자파 차폐 대책이 중요한 과제로 대두되고 있다.

전자파를 차단하는 일반적인 차폐 방법으로는 도금, 진공 증착, 스프레이 코팅 방법이 있다. 도금에 의한 전자파 차폐 방법은 오래 전부터 사용되어 왔지만 제조원가가 높고 생산 공정이 복잡하며 환경오염을 유발하는 문제점이 있어 이에 대한 보완이 요구되고 있다.

한편, 진공 증착에 의한 전자파 차폐 방법은 비용이 많이 들고 장기적인 신뢰성이 문제가 되어 극히 제한된 경우에만 사용되고 있다. 이에 반하여 금속분말을 사용한 스프레이 코팅에 의한 전자파 차폐기술은 적용이 용이하고 환경문제를 해결할 수 있어 널리 사용하고 있는 추세이다.

스프레이 코팅 방법은 점착성 수지와 전도성 금속의 혼합물을 포함하는 코팅액을 기재 위에 스프레이 코팅하는 것으로, 스프레이 코팅에 의해 수득되는 도전성 코팅막은 우수한 도전 특성, 소지부착성, 내마모성 및 환경 변화에 따른 초기 물성의 변화가 없어야 한다. 특히 전자 기기 내부에 코팅이 된 도전막은 전자기기가 유통되는 과정과 사용되는 과정에서 겪는 여러 가지 기후 변화에도 초기 물성이 변하지 않아야 한다. 기후 변화에 의해 코팅된 도전막의 도전특성이 나빠진다거나, 소지부착성이 나빠지는 경우 전자기기의 기능장애를 유발할 수 있어 도전막의 내구성은 필히 요구되는 물성이다.

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 극복하기 위한 것으로, 본 발명의 하나의 목적은 은이 코팅된 니켈 분말을 도전성 페인트에 적용함으로써 보다 기존의 은이 코팅된 동 분말을 사용한 도전성 페인트에 비해 우수한 내구성이 가질 수 있는 도전성 페인트 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 전자파 차폐 성능이 우수하고 내구성이 우수하여 전자기기에 코팅이 된 후 유통 및 사용 과정에서 발생할 수 있는 기후 변화에도 초기의 물성을 유지하는 전자파 차폐용 도전막을 제공하는 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하나의 양상은 수분산 폴리우레탄 수지, 금속분말 및 용매를 포함하는 도전성 페인트 조성물에 있어서, 은이 코팅된 니켈 분말을 은 분말과 혼합 적용한 것을 특징으로 하는 도전성 페인트 조성물에 관한 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 양상은 본 발명의 도전성 페인트 조성물에 의해 제조된 전자파 차폐용 도전막에 관계한다.

본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점 및 신규한 특징들은 이하의 발명의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 분명해질 것이다.

이하 본 발명에 따른 및 이를 이용한 전자파 차폐용 도전막의 구성에 대하여 설명하기로 한다.

본 발명에 의한 도전성 페인트 조성물은 수분산 폴리우레탄수지, 금속 분말, 혼합 용매를 포함하여 구성되고, 선택적으로 필요에 따라 레올로지 컨트롤제를 추가로 포함할 수 있다. 또한 본 발명의 도전성 페인트 조성물에서 각 성분의 조성비는 수분산 폴리우레탄 수지 1- 30wt%; 금속분말 : 10 - 60wt%; 및 용매 : 10 - 60wt%이고 잔량으로서 용매를 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명의 도전성 페인트 조성물에는 은 분말과 은이 코팅된 니켈분말을 사용한다. 본 발명에서 사용되는 금속분말의 사용량은 10 wt%~60wt%이다. 금속분말이 10 wt% 미만일 경우 도전성이 불량하고 60 wt%를 초과하는 경우에는 제조원가가 상승하는 단점이 있다. 은이 코팅된 니켈 분말은 평균입도(D50)가 5~20㎛의 플레이크상 분말을 사용하였고 구체적인 예로는 노바멧사의 HCA-1을 사용하였다.

휴대폰과 같은 작고 회로가 집적되어 있어 전자파의 방출이 쉬운 전자기기의 전자파 차폐용 도전성 페인트에는 은 분말을 적용한다. 은 분말은 우수한 전도도를 가지지만 다른 금속분말 재료에 비해 가격이 비싸다.

이와 같이 높은 전도도가 요구되는 경우 본 발명에서 사용된 은이 코팅된 니켈 분말과 은 분말을 함께 사용함으로써 요구되는 도전막의 도전 특성을 충족시킬 수 있다. 그리고 은이 코팅된 니켈 분말을 사용함으로써 기존의 은이 코팅된 동 분말을 사용했을 때 문제가 될 수 있는 도전막의 내구성도 향상시킬 수 있다.

본 발명에서 평균 입도(D50)가 1-10㎛되는 은 분말(이하 "A 분말"이라 한다)과 평균입도(D50)가 5-20㎛되는 은이 코팅된 니켈 분말(이하 "B 분말"이라 한다)을 혼합 사용하였다. 본 발명에 사용된 은 분말의 구체적인 예로는 페로사 SF-70A, SF-9ED, SF-9와 HRP사 SF-162등을 들 수 있다. 은이 코팅된 니켈 분말은 평균입도(D50)가 5~20㎛의 플레이크상 분말을 사용하였고 구체적인 예로는 노바멧사의 HCA-1을 사용하였다.

A분말과 B 분말을 혼합하여 사용하는 경우에, A 분말과 B 분말의 혼합비율은 1:99 내지 70:30 (w/w)의 범위에서 선택되는 것이 바람직하다. 전체 금속 분말 중에 B 분말의 비율이 30 중량% 미만일 경우에는 은이 코팅된 니켈 분말을 혼합함으로써 얻고자 하는 경제적인 효과를 달성할 수 없다.

본 발명에 사용되는 용매는 메틸알콜, 에틸알콜, 이소프로필알콜, 에틸아세테이트, 메틸피롤리돈, 아세톤, 메틸 셀루솔브, 에틸 셀루솔브, 부틸 셀루솔브로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 것을 사용할 수 있다.

본 발명에 사용되는 수분산 폴리 우레탄 수지는 수분산 폴리우레탄 수지를 물 및 NMP 등의 용매에 분산시킨 수분산 폴리우레탄 디스펄젼을 사용한다.

본 발명의 도전성 페인트 조성물은 휴대폰, PDA,노트북 PC 차량용 네비게이션, GPS장비 플라스틱하우징(폴리카보네이트나 폴리카보네이트 얼로이, 아크릴로부타디엔스타이렌 등)에 코팅하여 전자파차폐 목적으로 사용될 수 있다.

이하, 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명할 것이나. 하기의 실시 예들은 단지 본 발명의 바람직한 구현예를 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 보호범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다.

* 레올로지 콘트롤제(카보폴 EZ-2)의 페이스트(Paste)의 제조예

본 발명에서는 도전성 페인트를 제조함에 있어 점도를 높이기 위하여 레올로지 콘트롤제를 선택적으로 사용하였는 바, 아크릴 폴리머를 적용하였다. 본 발명에 사용된 레올로지 콘트롤제의 제조 방법은 다음과 같다.

일정 용기에 에탄올 950 g을 넣고 고속교반기에서 700 rpm으로 교반하면서 카보폴 EZ-2 20 g을 가한다. 800 rpm에서 30분간 교반한 후 악조(Akzo)사의 제품명 Ethomeen C-25 30 g으로 중화한다. 아민 첨가 후에는 1000 rpm에서 1시간 교반하여 마무리한다.

실시예 1

디스퍼맷 D-51580 모델(VMA GETZMANN GMBH사)을 사용하여 수분산 폴리우레탄 디스펄젼(미국 노벤사의 SANCURE 12954와 올텍사의 리엑티졸 PS-3를 무게비로 2:1로 혼합) 70 g을 첨가한 후 시판되고 있는 은이 코팅된 니켈 분말(노바멧사의 HCA-1) 125g을 넣고 2000 rpm에서 30분 동안 교반하여 제조하였다. 여기에 에탄올 245 g을 넣고 500 rpm에서 10분간 혼합한 뒤 카보폴 페이스트 60 g을 첨가하여 1000 rpm에서 30분동안 교반하면서 점도 조절 후 마무리하였다.

제조된 시료는 다시 에탄올 100 vol%로 희석한 후 가로 15cm, 세로 6cm, 두께 2mm의 폴리카보네이트 시이트에 건조 도막 두께가 12.5㎛가 되도록 스프레이 코팅한 후, 코팅된 시편을 60℃ 건조로에서 15분간 건조하였다. 수득된 코팅 시편의 물성을 평가하여 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

실시예 2

디스퍼맷 D-51580 모델(VMA GETZMANN GMBH사)을 사용하여 수분산 폴리우레탄 디스펄젼(미국 노벤사의 SANCURE 12954와 올텍사의 리엑티졸 PS-3를 무게비로 2:1로 혼합) 85 g을 첨가한 후 시판되고 있는 은 분말 (미국 페로사의 SF-70A) 100 g과 은이 코팅된 니켈 분말(노바멧사의 HCA-1) 100g을 넣고 2000 rpm에서 30분 동안 교반하여 제조하였다. 여기에 에탄올 140 g을 넣고 500 rpm에서 10분간 혼합한 뒤 카보폴 페이스트 75 g을 첨가하여 1000 rpm에서 30분동안 교반하면서 점도 조절 후 마무리하였다.

제조된 시료는 다시 에탄올 100 vol%로 희석한 후 가로 15cm, 세로 6cm, 두께 2mm의 폴리카보네이트 시이트에 건조 도막 두께가 12.5㎛가 되도록 스프레이 코팅한 후, 코팅된 시편을 60℃ 건조로에서 15분간 건조하였다. 수득된 코팅 시편의 물성을 평가하여 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

비교예 1

디스퍼맷 D-51580 모델(VMA GETZMANN GMBH사)을 사용하여 수분산 폴리우레탄 디스펄젼(미국 노벤사의 SANCURE 12954와 올텍사의 리엑티졸 PS-3를 무게비로 2:1로 혼합) 70 g을 첨가한 후 시판되고 있는 은이 코팅된 동 분말(미국 페로사의 AgCu-200) 125g을 넣고 2000 rpm에서 30분 동안 교반하여 제조하였다. 여기에 에탄올 245 g을 넣고 500 rpm에서 10분간 혼합한 뒤 카보폴 페이스트 60 g을 첨가하여 1000 rpm에서 30분동안 교반하면서 점도 조절 후 마무리하였다.

제조된 시료는 다시 에탄올 100 vol%로 희석한 후 가로 15cm, 세로 6cm, 두께 2mm의 폴리카보네이트 시이트에 건조 도막 두께가 12.5㎛가 되도록 스프레이 코팅한 후, 코팅된 시편을 60℃ 건조로에서 15분간 건조하였다. 수득된 코팅 시편의 물성을 평가하여 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

비교예 2

디스퍼맷 D-51580 모델(VMA GETZMANN GMBH사)을 사용하여 수분산 폴리우레탄 디스펄젼(미국 노벤사의 SANCURE 12954와 올텍사의 리엑티졸 PS-3를 무게비로 2:1로 혼합) 85 g을 첨가한 후 시판되고 있는 은 분말 (미국 페로사의 SF-70A) 100 g과 은이 코팅된 동 분말(미국 페로사의 AgCu-200) 100g을 넣고 2000 rpm에서 30분 동안 교반하여 제조하였다. 여기에 에탄올 140 g을 넣고 500 rpm에서 10분간 혼합한 뒤 카보폴 페이스트 75 g을 첨가하여 1000 rpm에서 30분동안 교반하면서 점도 조절 후 마무리하였다.

제조된 시료는 다시 에탄올 100 vol%로 희석한 후 가로 15cm, 세로 6cm, 두께 2mm의 폴리카보네이트 시이트에 건조 도막 두께가 12.5㎛가 되도록 스프레이 코팅한 후, 코팅된 시편을 60℃ 건조로에서 15분간 건조하였다. 수득된 코팅 시편의 물성을 평가하여 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

[표 1]

[물성 평가 방법]

* 저항: 멀티메타를 사용하여 단위면적당 표면저항으로 평가하였다.

* 접착력: ASTM D3359에 의해 평가하였다.

상기 예에서 얻어진 도전막에 대하여 아래와 같이 내구성 평가를 실시하였고 그 결과를

표 2에 나타내었다.

* 고온 고습 평가 : 85℃, 85% RH 조건에서 72시간 방치 후 물성 평가

* 열충격 평가 : -20℃에서 1시간, 80℃에서 1시간씩 20회 반복하여 방치한 후 물성평가

* 내염수 평가 : 25℃, 5% 염수에 72시간 방치 후 60℃에서 20분 건조 후 물성 평가

[표 2]

상기 표 2의 결과를 통해서 확인되는 바와 같이, 종래의 은이 코팅된 동 분말(평균 입도 : 30~50㎛)을 사용한 도전성 페인트(비교예 1 및 2)의 도전막은 내구성 평가를 거친 후 저항이 상승하고 접착력이 나빠지는 반면에 은이 코팅된 니켈 분말을 이용하여 제조된 도전성 페인트(실시예 1 및 2)의 도전막은 내구성 평가를 거친 후에도 초기 물성과 동일한 결과를 얻었다.

상기 언급한 바와 같은 본 발명에 따른 도전성 페인트 조성물은 도전막의 전기 특성과 소지 부착력이 우수하며 내구성 평가에서도 초기의 물성이 변하지 않음으로써 전자파 차파용 도전막으로 제조시 수 MHz에서 수 GHz 대역의 전자파를 차단할 수 있어, 특히 이동동신 단말기, 노트북 PC, 차량용 네비게이션, 사무기기, 의료기기 등의 내부 소자로부터 발생되는 전자파에 의한 전자파장애 (EMI) 및 무선 주파수 장애(RFI) 문제를 효과적으로 해결할 수 있는 현저한 효과를 제공한다.

비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 특허청구범위는 본 발명의 요지에 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함한다.

Claims (8)

1. 수분산 폴리우레탄 수지, 금속분말 및 용매를 포함하는 도전성 페인트 조성물에 있어서, 상기 금속분말이 평균입도(D50)가 1~10㎛인 은분말과 평균입도가 5~20㎛인 은이 코팅된 니켈 분말을 1:99 내지 70:30의 혼합비로 혼합한 것을 특징으로 하는 도전성 페인트 조성물.
2. 제 1항에 있어서, 상기 도전성 페인트 조성물은 수분산 폴리우레탄 수지 1~ 30wt%; 금속분말 10~60wt%; 레올로지 콘트롤제 1~ 20wt%이고 잔량으로서 용매를 포함하는 것을 특징으로 하는 도전성 페인트 조성물.
3. 제 1항에 있어서, 상기 수분산 폴리우레탄 수지는 물 및 NMP의 용매에 분산시킨 수분산 폴리우레탄 수지 디스펄젼을 사용하는 것을 특징으로 하는 도전성 페인트 조성물.
4. 제 2항에 있어서, 상기 용매는 메틸알콜, 에틸알콜, 이소프로필알콜, 에틸아 세테이트, 메틸피롤리돈, 아세톤, 메틸 셀루솔브, 에틸 셀루솔브, 부틸 셀루솔브로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 것임을 특징으로 하는 도전성 페인트 조성물.
5. 제 2항에 있어서, 상기 레올로지 콘트롤제가 아크릴 폴리머임을 특징으로 하는 도전성 페인트 조성물.
6. 제 5항에 있어서, 상기 레올로지 콘트롤제를 페이스트화 하여 사용하는 것을 특징으로 하는 도전성 페인트 조성물.
7. 삭제
8. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 하나의 항에 의해 제조된 도전성 페인트 조성물에 의하여 제조된 것을 특징으로 하는 전자파 차폐용 도전막.