KR100730597B1 - 광대역 전자파 흡수 기능을 가지는 건축용 세라믹 패널 및그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 광대역 전자파 흡수기능을 가지는 건축용 패널 및 그 제조방법을 제공한다. 본 발명에 따른 건축용 패널은 시멘트계 결합재를 포함하는 건축용 패널 기재상에 페라이트를 포함하는 서로 다른 조성의 이중 층 전자파 흡수층이 형성된 것으로서, 낮은 페라이트 조성비에서도 광대역 전자파 흡수기능, 특히 고주파 전자파 흡수기능을 가지며, 고온가열 등 복잡한 처리의 필요 없이 간단한 공정으로 제조될 수 있다.
전자파, 전자기파, 전파, 흡수, 차폐, 광대역, 페라이트, 건축용 패널, 결합재
Description
도 1은 본 발명에 따른 건축용 세라믹 패널의 구조를 보여주는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 건축용 세라믹 패널의 제조과정에 관한 개략도이다.
* 도면부호에 관한 간단한 설명
10: 시멘트계 결합재를 포함하는 패널
20: 탄소분말-페라이트 복합체층
30: 페라이트층
본 발명은, 광대역 전자파 흡수 기능을 가지는 건축용 세라믹 패널 및 그 제조방법, 특히 일반적으로 사용되는 건축용 세라믹 패널 상에 서로 다른 조성의 페라이트를 포함하는 전자파 흡수 이중층을 형성함으로써 넓은 주파수 영역, 특히 고주파 영역에서 전자파를 효과적으로 흡수할 수 있을 뿐만 아니라 특수한 열처리 등 복잡한 제조공정을 회피할 수 있는, 즉 간단한 공정으로 제조할 수 있는 건축용 세라믹 패널 및 그 제조방법에 관한 것이다.
전자파는 광범위한 주파수 영역을 갖는 전자기 에너지이며, 파장의 크기에 따라 감마선, 엑스선, 자외선, 가시광선, 적외선, 전파 등으로 나눌수 있다. 엄밀한 의미에서는 전자파는 전자파의 전파에 해당한다. 그리고 전파는 초고주파, 고주파, 저주파, 극저주파로 주파수 대역에 따라서 구분될 수 있다. 예를 들면, 일반전력 주파수인 60Hz는 극저주파(ELF), 휴대폰의 주파수인 850MHz, 1.8GHz는 초고주파(UHF)에 해당한다. 또한 일반적으로 수맥파라고 불리는 지자계파도 전자파의 일종이라고 볼 수 있다.
이러한 전자파는 X선이나 감마선보다 파괴력이 약하여, 세포의 분자 결합을 파괴한 정도의 파괴력은 없으나 여러 연구 결과들에 의하면 강한 전자파에 노출된 그룹에서 여러 암 특히 백혈병과 뇌암의 발생률이 증가한다고 한다. 이러한 주장은 동물실험, 역학 조사 등을 통한 것으로, 전자파에 대한 노출이 심할 경우 각종 암이 발생할 수 있으며 또한 암의 진행을 가속시킨다.
국내특허등록 제368644호는 도전성복합물에 있어, 도전성 재료가 0.1 내지 1.0mm 입도의 탄소분말과 직경대비 두께의 비가 10 내지 50이고, 입도가 10㎛ 내지 0.5mm인 마그네타이트 분말이 1:0.5~20의 비율로 혼합된 것을 결합재 100중량부에 대하여 5내지 50중량부 첨가하여 구성된 것을 특징으로 하며 일상 생활환경에서 인체가 가장 흔하게 노출될 수 있는 주파수 영역(30MHz-1.5GHz)의 전자파에 대한 우수한 차폐효과를 제공함으로써, 건축자재로서 유효하게 사용될 수 있는 효과를 갖는다고 기재하고 있는데, 일정 주파수 대역에만 전자파 차폐가 국한되는 문제점이 있었다.
위 특허는 이와 같이 전자파를 차폐시키기 위하여 본 출원인이 2001.11.23일자로 " 건축물 전자파 차폐용 무기질 도료 조성물" 을 출원(10-2001-73372)하여 등록(10-368644)한 것으로, 전자파 차폐용 무기질계 도료 조성물을 제시하고 있다. 이러한 도료형태의 제품은 그 색상이 검정색으로 미관상의 문제로 인하여, 마무리 시공보다는 시공상의 중간과정에 시공되고 있다. 그러나, 무선랜이나 기타 통신기기의 사용으로 인하여 전자기파 간섭 영향이 많은 고층건물이나 일반 사무실의 적용에는 한계가 있어, 패널형태의 제품이 요구되고 있다. 결국, 건축물 실내에서 전자파를 저감시키기 위해서는 외부 전자파 차폐층에 의해 감소시키기보다는 내부에서 발생하는 전자파를 흡수 및 소멸시키므로 전자파의 위협으로부터 거의 완전하게 안전할 수 있다.
전자파는 매질을 지나면서 투과, 흡수 및 반사가 일어나며, 이러한 현상들은 매질의 종류와 형상 등에 영향을 받으며, 매질의 전자기적 성질에 따라 흡수체와 반사체로 구분될 수 있다.
전자파에 의한 문제점을 해소하기 위해서는 전자파를 흡수할 수 있는 물질 또는 재료를 사용하는 것이 바람직한데, 전자파 흡수체는 반사보다 흡수의 영역이 더 큰 물질을 의미하며 전자파 흡수는 크게 도전손실, 유전손실 또는 자성손실에 의해 일어나는 것으로 알려져 있으며, 일반적으로 도전 손실은 금속 등과 같은 전도성 물질에서 그리고 자성손실은 페라이트(ferrite) 등과 같은 자성물질에서 주로 일어나며 목적에 따라 이들 중 적절한 물질을 사용하여 전자파를 흡수하는데 사용 할 수 있는 것으로 공지되어 있다.
이와 같은 전자파 흡수체를 제조하기 위하여는 무기질계 도료에서 흡수 효과를 증진시키기 위해 기존의 페라이트계 자성물질을 사용하려는 시도가 있었다. 그러나 페라이트 분말은 흡수효과를 나타내기 위해서는 시공을 위한 재료 전체 중량의 30중량% 이상이 요구되는데, 이 때에는 재료분리가 심하게 일어나기 때문에 사용하기 곤란한 문제점이 있었다.
한편, 국내특허등록 제241481호의 도전성 흑연시멘트판 및 그 제조방법에서는 이러한 전자파 흡수의 성능을 갖는 패널 등의 제조에 몰딩이나 압축 이후에 소결이나 소성 등의 여러 공정을 거치고 있는바, 그 제조과정에서 가열 설비를 사용함으로 인하여 추가적인 전력의 소비가 요구된다는 것이 문제점으로 지적되고 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것이다.
본 발명의 목적은, 넓은 주파수 영역, 특히 고주파 영역에서 전자파를 효과적으로 흡수할 수 있을 뿐만 아니라 특수한 열처리 등 복잡한 제조공정을 회피할 수 있는, 즉 간단한 공정으로 제조할 수 있는 건축용 세라믹 패널을 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 목적은, 페라이트를 재료분리가 발생하지 않는 조성비율로 포함하면서도 효과적인 광대역 전자파 흡수기능을 가지는, 건축용 세라믹 패널을 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 목적은, 상기한 광대역 전자파 흡수 기능을 가지는 건축용 세라믹 패널의 제조방법을 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 광대역 전자파 흡수기능을 가지는 건축용 세라믹 패널은 시멘트계 결합재가 포함된 세라믹 패널, 이 패널 상에 형성되는 탄소분말-페라이트 복합체층 그리고 이 복합체층 상에 형성되는 페라이트층을 포함한다.
본 발명에서 사용되는 탄소분말-페라이트 복합체층은, 시멘트계 결합재, 도전성 물질로서 탄소분말 및 Ni-Zn 페라이트의 자성물질을 포함한다. 이에 더하여, 탄소분말-페라이트 복합체층은 수지, 바람직하게는 아크릴계, 초산 비닐계 및 스티렌-부타디엔 러버(SBR:Styrene-butadiene rubber) 라텍스계 수지로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 최소한 하나의 수지를 더 포함할 수 있고, 충전재 또는 혼화재를 더 포함할 수 있다. 이때, 탄소분말의 양과 Ni-Zn 페라이트 자성물질의 양의 비율은 1:0.5~20인 것이 바람직하다.
탄소분말은 바람직하게, 0.1~1.0 ㎜의 평균 입도를 가지고, Ni-Zn 페라이트는 바람직하게, 1~10 ㎛ 이하의 평균 입도를 가진다. 탄소분말 및 페라이트 자성물질의 합산량은 바람직하게, 시멘트계 결합재 100 중량부에 대하여 15~100 중량부이며, 충전재의 양은 바람직하게, 50~100 중량부이고, 혼화재의 양은 1~50 중량부이다.
본 발명에서 사용되는 페라이트층은, 시멘트계 결합재 및 Mn 페라이트를 포함한다. 페리이트층은 탄소분말을 포함하지 않는 것을 제외하고는, 탄소분말~페라이트 복합체층과 동일하게 추가적 성분들을 더 포함할 수 있다.
페라이트층에서, Mn 페라이트 자성물질의 양은 바람직하게, 시멘트 결합재 100 중량부에 대하여 20~200 중량부이고 페라이트층 전체 고형분 중량에 대하여 40중량%를 넘지 않는다. Mn 페라이트는 바람직하게, 0.01~0.1 ㎜의 평균 입도를 가진다. 그 외 성분에 대해서는 위에서 설명한 바와 같다.
본 발명은 또한 상기한 건축용 세라믹 패널의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따른 제조방법은 무기계 결합재를 포함하는 세라믹 패널을 성형하는 단계와, 시멘트 결합재, 도전성 물질로서 탄소분말, Ni-Zn 페라이트 자성물질, 아크릴계, 초산비닐계 및 스티렌-부타디엔 러버(SBR:Styrene-butadiene rubber) 라텍스계 수지로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 최소한 하나의 수지, 충전재, 혼화재 및 물을 포함하는 탄소분말~페라이트 복합체 조성물을 준비하는 단계와, 시멘트 결합재, Mn 페라이트, 아크릴계, 초산 비닐계 및 스티렌-부타디엔 러버(SBR:Styrene-butadiene rubber) 라텍스계 수지로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 최소한 하나의 수지, 충전재, 혼화재 및 물을 포함하는 페라이트 조성물을 준비하는 단계와, 상기 성형된 패널 상에 상기 탄소분말~페라이트 복합체 조성물을 코팅하는 단계와, 상기 탄소분말~페라이트 복합체 조성물의 시멘트 결합재의 수화반응에 의하여 상기 패널 상에 탄소분말~페라이트 복합체층이 형성되고 결합된 후 상기 수화반응이 완전히 종결되기 전에 상기 탄소분말~페라이트 복합체층 상에 상기 페라이트 조성물을 코팅하여 페라이트층을 형성하는 단계, 및 상기 탄소분말~페라이트 복합체층 및 페라이트층이 형성된 패널을 양생하는 단계를 포함한다.
여기에서, 상기 패널 상에 코팅되는 각 층들은 상기 조성물들을 분무하여 형성되는 것이 바람직하다.
이하에서는, 본 발명을 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
본 발명에서 사용되는 탄소분말-페라이트 복합체층은, 시멘트계 결합재, 도전성 물질로서 탄소분말 및 Ni-Zn 페라이트의 자성물질을 포함한다. 이에 더하여, 탄소분말-페라이트 복합체층은 수지, 바람직하게는 아크릴계, 초산 비닐계 및 스티렌-부타디엔 러버(SBR:Styrene-butadiene rubber) 라텍스계 수지로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 최소한 하나의 수지를 더 포함할 수 있고, 충전재 또는 혼화재를 더 포함할 수 있다. 이때, 탄소분말의 양과 Ni-Zn 페라이트 자성물질의 양의 비율은 1:0.5~20인 것이 바람직하다.
탄소분말은 바람직하게, 0.1~1.0 ㎜의 평균 입도를 가지고, Ni-Zn 페라이트는 바람직하게, 1~10 ㎛ 이하의 평균 입도를 가진다. 탄소분말 및 페라이트 자성물질의 합산량은 바람직하게, 시멘트계 결합재 100 중량부에 대하여 15~100 중량부이며, 충전재의 양은 바람직하게, 50~100 중량부이고, 혼화재의 양은 1~50 중량부이다.
본 발명에서 사용되는 페라이트층은, 시멘트계 결합재 및 Mn 페라이트를 포함한다. 페리이트층은 탄소분말을 포함하지 않는 것을 제외하고는, 탄소분말~페라이트 복합체층과 동일하게 추가적 성분들을 더 포함할 수 있다.
페라이트층에서, Mn 페라이트 자성물질의 양은 바람직하게, 시멘트 결합재 100 중량부에 대하여 20~200 중량부이고 페라이트층 전체 고형분 중량에 대하여 40중량%를 넘지 않는다. Mn 페라이트는 바람직하게, 0.01~0.1 ㎜의 평균 입도를 가진다. 그 외 성분에 대해서는 위에서 설명한 바와 같다.
본 발명은 또한 상기한 건축용 세라믹 패널의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따른 제조방법은 무기계 결합재를 포함하는 세라믹 패널을 성형하는 단계와, 시멘트 결합재, 도전성 물질로서 탄소분말, Ni-Zn 페라이트 자성물질, 아크릴계, 초산비닐계 및 스티렌-부타디엔 러버(SBR:Styrene-butadiene rubber) 라텍스계 수지로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 최소한 하나의 수지, 충전재, 혼화재 및 물을 포함하는 탄소분말~페라이트 복합체 조성물을 준비하는 단계와, 시멘트 결합재, Mn 페라이트, 아크릴계, 초산 비닐계 및 스티렌-부타디엔 러버(SBR:Styrene-butadiene rubber) 라텍스계 수지로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 최소한 하나의 수지, 충전재, 혼화재 및 물을 포함하는 페라이트 조성물을 준비하는 단계와, 상기 성형된 패널 상에 상기 탄소분말~페라이트 복합체 조성물을 코팅하는 단계와, 상기 탄소분말~페라이트 복합체 조성물의 시멘트 결합재의 수화반응에 의하여 상기 패널 상에 탄소분말~페라이트 복합체층이 형성되고 결합된 후 상기 수화반응이 완전히 종결되기 전에 상기 탄소분말~페라이트 복합체층 상에 상기 페라이트 조성물을 코팅하여 페라이트층을 형성하는 단계, 및 상기 탄소분말~페라이트 복합체층 및 페라이트층이 형성된 패널을 양생하는 단계를 포함한다.
여기에서, 상기 패널 상에 코팅되는 각 층들은 상기 조성물들을 분무하여 형성되는 것이 바람직하다.
이하에서는, 본 발명을 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
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도 1은 본 발명의 건축용 세라믹 패널의 구조를 보여주는 단면도이다.
본 발명의 건축용 세라믹 패널은 통상적으로 사용되는, 시멘트계 결합재가 포함된 세라믹 패널(10)을 포함한다. 본 발명에서 사용되는 패널(10)은 석고보드, 석고시멘트판, 슬래그시멘트판 등의 시멘트계 결합재를 사용하는 패널이다.
패널(10)상에는 탄소분말-페라이트 복합체층(20) 및 페라이트층(30)이 순차적으로 형성된다. 이러한 전자파 흡수층들(20 및 30)은 통상적으로 패널(10)의 일면에 적층되지만, 필요에 따라서는 패널(10)의 모든 면에 적층될 수도 있을 것이다.
상기 전자파 흡수층들(20 및 30)은 실질적으로 아래에서 보는 바와 같이, 시멘트계 결합재 등과 위 성분들의 복합체로 구성되는 것이지만, 본 명세서에서는 그 주요성분의 차이를 나타내면서 간단히 표현하기 위하여, 편의상 위와 같이 정의한다.
본 발명의 건축용 세라믹 패널은 통상적으로 사용되는, 시멘트계 결합재가 포함된 세라믹 패널(10)을 포함한다. 본 발명에서 사용되는 패널(10)은 석고보드, 석고시멘트판, 슬래그시멘트판 등의 시멘트계 결합재를 사용하는 패널이다.
패널(10)상에는 탄소분말-페라이트 복합체층(20) 및 페라이트층(30)이 순차적으로 형성된다. 이러한 전자파 흡수층들(20 및 30)은 통상적으로 패널(10)의 일면에 적층되지만, 필요에 따라서는 패널(10)의 모든 면에 적층될 수도 있을 것이다.
상기 전자파 흡수층들(20 및 30)은 실질적으로 아래에서 보는 바와 같이, 시멘트계 결합재 등과 위 성분들의 복합체로 구성되는 것이지만, 본 명세서에서는 그 주요성분의 차이를 나타내면서 간단히 표현하기 위하여, 편의상 위와 같이 정의한다.
본 발명에서 사용되는 탄소분말-페라이트 복합체층은 시멘트계 결합재, 도전성 물질로서 탄소분말 및 Ni-Zn 페라이트의 자성물질을 포함한다. 이에 더하여, 탄소분말-페라이트 복합체층은 수지를 더 포함할 수 있고, 충전재 또는 혼화재를 더 포함할 수 있다.
본 발명에서 사용되는 탄소분말-페라이트 복합체층은, 시멘트계 결합재 10~70 중량부이고, 탄소분말 5~15 중량부이며, Ni-Zn 페라이트 10~30 중량부이고, 수지 10~20 중량부이며, 충전재 4.9~22 중량부이고, 혼화재 0.1~3 중량부이다.
본 발명에서 사용되는 페라이트층은, 시멘트계 결합제 10~80 중량부이고, Mn 페라이트 5~25 중량부이며, 수지 10~20 중량부이고, 충전재 4.9~40 중량부이며, 혼화재 0.1~5 중량부이다.
본 발명에서 사용되는 탄소분말-페라이트 복합체층은, 시멘트계 결합재 10~70 중량부이고, 탄소분말 5~15 중량부이며, Ni-Zn 페라이트 10~30 중량부이고, 수지 10~20 중량부이며, 충전재 4.9~22 중량부이고, 혼화재 0.1~3 중량부이다.
본 발명에서 사용되는 페라이트층은, 시멘트계 결합제 10~80 중량부이고, Mn 페라이트 5~25 중량부이며, 수지 10~20 중량부이고, 충전재 4.9~40 중량부이며, 혼화재 0.1~5 중량부이다.
본 발명에서 사용되는 시멘트 결합재로는 보통 포틀랜드 시멘트, 중용열 시멘트, 조강 포틀랜드 시멘트, 초조강 포틀랜드 시멘트, 슬래그 시멘트, 플라이 애쉬 시멘트, 알루미나 시멘트, 백 시멘트, 초속경 시멘트, 팽창 시멘트 또는 고강도 시멘트로부터 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다.
본 발명에서 도전성을 부여하기 위하여 사용되는 탄소분말은 입자형 탄소분말로서 카본블랙(Carbon Black)이 바람직하게 사용되며, 분말의 입도는 0.1 내지 1.0 mm가 바람직하다. 이 때, 탄소분말의 입도가 0.1 mm 미만인 경우에는 조성물에 전자파 흡수 특성을 부여할 수 없고, 1.0mm를 초과하는 경우에는 작업성이 저하되어 바람직하지 못하다.
본 발명에서 자성을 부여하기 위하여 특징적으로 첨가되는 Ni-Zn 페라이트는 입도가 1~10㎛ 이하인 것이 바람직한데, 입도가 1~10㎛ 이상인 경우에는 흡수 특성이 크게 떨어지고, 작업 후 표면상태가 좋지 않아 바람직하지 못하다.
이러한 Ni-Zn 페라이트의 사용량은 탄소분말 1 중량부에 대하여 0.5 내지 20중량이 바람직한데, Ni-Zn 페라이트의 비율이 0.5 중량부 미만인 경우 조성물의 흡수율이 크게 낮아지거나 흡수 기능이 상실될 우려가 있으며, 20 중량을 초과하는 경우에는 Ni-Zn ferrite의 비중이 높아 재료분리가 일어나게 됨으로써 오히려 조성물의 흡수효과가 떨어지는 문제점이 있다.
그리고 상기 탄소분말 및 페라이트 자성물질의 합산량은 바람직하게, 시멘트계 결합재 100 중량부에 대하여 10~100 중량부이다. 상기의 양이 10 중량부 미만인 경우에는 전자파 흡수효과가 미흡하게 되고, 100 중량부를 초과하면 페라이트의 자체 특성 상 재료분리와 같은 가공상의 문제가 발생할 수 있다.
그리고 상기 탄소분말 및 페라이트 자성물질의 합산량은 바람직하게, 시멘트계 결합재 100 중량부에 대하여 10~100 중량부이다. 상기의 양이 10 중량부 미만인 경우에는 전자파 흡수효과가 미흡하게 되고, 100 중량부를 초과하면 페라이트의 자체 특성 상 재료분리와 같은 가공상의 문제가 발생할 수 있다.
상기 수지로는 아크릴계, 초산 비닐계 또는 스티렌-부타디엔 러버(SBR:Styrene-butadiene rubber) 라텍스계 수지로 구성되는 군으로부터 선택되는 최소한 하나가 사용되며, 그 양은 시멘트계 결합재 100 중량부에 대하여 15~100 중량부가 바람직하다. 이때, 수지의 함량이 상기 범위 미만인 경우에는 조성물의 압축강도가 낮아지고 유변학적인 특성변화에 따른 균질 혼합이 불가능하게 되고, 상기 범위를 초과하는 경우에는 점성이 증가하고 기포가 발생하는 등 적절한 작업성 확보가 어렵게 됨으로써 흡수 특성이 저하되는 문제점이 있다.
이외에도, 강도를 높이고 작업성을 향상시키기 위하여 충전재가 첨가될 수 있는데, 이러한 충전재료는 탄산칼슘, 규조토, 실리카 및 알루미나로 구성된 군으로부터 1종 이상 선택될 수 있으며, 시멘트계 결합재 100 중량부에 대하여 50~100 중량부를 첨가할 수 있다.
상기 층을 형성하기 위한 조성물에 혼합되어 있는 도전성 물질의 분산을 돕기 위하여 분산제 및 유동화제를 첨가할 수 있으며, 이러한 분산제 및 유동화제로는 아크릴계, 나프탈렌계, 멜라민계 등이 사용될 수 있다.
조성물의 점도를 조절하기 위한 증점제 및 도포 후 표면상태의 균일성을 향상시키기 위한 소포제가 첨가될 수 있다. 상기와 같은, 분산제, 유동화제, 증점제, 소포제 및 그 밖에 시멘트계 결합재와의 조성물에서 물성을 조절하기 위하여 첨가되는 혼화재들(통칭하여 '혼화재' 라 함)은 필요에 따라 적절하게 선택하여 사용될 수 있으며, 그 양은 시멘트계 결합재 100 중량부에 대하여 1~50 중량부가 바람직하다. 이러한 혼화재는 시멘트 조성물에서 일반적으로 사용되는 것으로 그것의 사용용도 및 첨가량에 대한 결정은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 통상적인 작업의 범위에 속하는 것이다.
조성물의 점도를 조절하기 위한 증점제 및 도포 후 표면상태의 균일성을 향상시키기 위한 소포제가 첨가될 수 있다. 상기와 같은, 분산제, 유동화제, 증점제, 소포제 및 그 밖에 시멘트계 결합재와의 조성물에서 물성을 조절하기 위하여 첨가되는 혼화재들(통칭하여 '혼화재' 라 함)은 필요에 따라 적절하게 선택하여 사용될 수 있으며, 그 양은 시멘트계 결합재 100 중량부에 대하여 1~50 중량부가 바람직하다. 이러한 혼화재는 시멘트 조성물에서 일반적으로 사용되는 것으로 그것의 사용용도 및 첨가량에 대한 결정은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 통상적인 작업의 범위에 속하는 것이다.
한편, 상기 페라이트층(30)은 탄소분말을 포함하지 않는 것과 Mn 페라이트를 사용하는 것을 제외하면, 탄소분말-페라이트 복합체층(20)과 동일한 성분으로 구성된다. 즉, 페라이트층(30)은 Mn 페라이트, 시멘트계 결합재, 수지, 충전재 및 혼화재를 포함하여 구성될 수 있다. 여기에서 Mn 페라이트를 제외한 성분들은 위에서 설명한 바와 같은 조건 및 비율로 구성될 수 있으므로, 위에 서술된 사항들을 참조 할 수 있다.
상기 층에서, 전자파 흡수 효율의 증대를 위하여 특징적으로 첨가되는 Mn 페라이트(Mangan ferrite)는 입도가 0.01~0.1mm인 것이 바람직한데, 입도가 0.1mm 이상인 경우에는 작업 후 표면상태가 좋지 않아 바람직하지 못하다. Mn 페라이트의 양은 시멘트 결합재 100 중량부에 대하여 20~200 중량부가 바람직하고, 페라이트층 전체 고형분 중량에 대하여 1~40 중량%를 넘지 않는 것이 바람직하다.
페라이트의 함량이 너무 적은 경우에는 광대역 전자파 흡수기능, 특히 고주파에서의 전자파 흡수기능이 효과적으로 달성되기 어렵고, 페라이트의 함량이 너무 많은 경우에는 페라이트의 특성상 재료분리가 발생하여 균일한 조성물의 형성이 어려워 기재 패널 상에 층을 형성하기가 어려워진다.
페라이트의 함량이 너무 적은 경우에는 광대역 전자파 흡수기능, 특히 고주파에서의 전자파 흡수기능이 효과적으로 달성되기 어렵고, 페라이트의 함량이 너무 많은 경우에는 페라이트의 특성상 재료분리가 발생하여 균일한 조성물의 형성이 어려워 기재 패널 상에 층을 형성하기가 어려워진다.
종래에는 페라이트를 포함하는 전자파 차폐 또는 흡수 조성물을 형성할 때, 전자파 흡수기능을 충분히 발휘하기 위해서는 충분한 페라이트의 함량, 보통 30 중량% 이상이 필요하였으나, 이 때에는 위에서 언급한 바와 같이, 재료분리 등의 문제가 발생하여 실제 적용하기가 어려웠다. 그리고 이를 피하기 위하여 적은 양의 페라이트를 사용하면 요구되는 전자파 흡수기능이 충분히 발휘되지 못하였다. 이에 반하여, 본 발명은 상기에서 설명한 바와 같이, 조성이 서로 다른 2개의 전자파 흡수층을 형성함으로써 종래에는 충분한 전자파 흡수기능을 발휘할 수 없었던 페라이트의 조성비에서도 충분한 기능을 발휘할 수 있는 건축용 패널을 제공한다는 데 그 기술적 특징이 있다.
또한 본 발명의 건축용 패널은 이와 같은 이중층 구조의 전자파 흡수층에 의하여 30MHz - 1.5GHz의 주파수 영역뿐만 아니라 그보다 높은 주파수 영역에서도 충분한 전자파 흡수기능을 발휘할 수 있다.
또한 본 발명의 건축용 패널은 이와 같은 이중층 구조의 전자파 흡수층에 의하여 30MHz - 1.5GHz의 주파수 영역뿐만 아니라 그보다 높은 주파수 영역에서도 충분한 전자파 흡수기능을 발휘할 수 있다.
다음으로 본 발명에 따른 건축용 패널의 제조방법에 대하여 도 2를 참조하여 설명한다. 도 2는 본 발명의 건축용 세라믹 패널의 제조과정에 관한 개략도이다.
먼저 상기에서 언급한 무기계 결합재를 포함하는 세라믹 패널 기재 상에 조성물 1을 분무하여 코팅한다. 여기에서 조성물 1은 상기에서 설명한 탄소분말-페라이트 복합체층을 형성하기 위한 조성물로서, 위에서 언급한 성분들을 위에서 언급한 조성비로 혼합한 층 형성 구성물과 물로 구성되는 것이다. 이 때, 첨가되는 물의 양은 작업의 특성 및 필요에 따라 적당량으로 선택될 수 있으며, 보통 전체 중량에 대하여 45~65 중량%가 적당하다.
패널 기재가 가압 성형된 후 시멘트 또는 무기 결합재의 경화반응이 완전히 종결되기 전에 상기 조성물 1을 분무하는 것이 바람직하다. 그것은 아래 반응식과 같은 수화반응에 의하여 조성물 1에 의해 형성되는 탄소분말-페라이트 복합체층(20)과 패널 기재(10)가 화학적으로 공고하게 결합되게 하기 위해서이다.
패널 기재가 가압 성형된 후 시멘트 또는 무기 결합재의 경화반응이 완전히 종결되기 전에 상기 조성물 1을 분무하는 것이 바람직하다. 그것은 아래 반응식과 같은 수화반응에 의하여 조성물 1에 의해 형성되는 탄소분말-페라이트 복합체층(20)과 패널 기재(10)가 화학적으로 공고하게 결합되게 하기 위해서이다.
2C3S + 6H2O -> C3S2H3 + 3Ca(OH)2
2C2S + 4H2O -> C3S2H3 + Ca(OH)2
2C3A + 27H2O -> C4AH19 + C2AH8
C3A + 3CaSO4 + 32H2O -> C3A·3CaSO4·32H
2O
C4AF + 3CaSO4 + 32H2O -> C3(AF)·3CaSO4·32H
2O + Ca(OH)2
조성물 1을 분무 코팅하고 건조하여 탄소분말-페라이트 복합체층(20)을 형성한 후 조성물 2를 분무하여 코팅한다. 이 때에도 조성물 1의 코팅에 의하여 형성되는 층을 완전히 건조시키는 것은 위에서 설명한 수화반응을 충분히 이용하지 못하기 때문에 바람직하지 않다. 조성물 2는 상기에서 설명한 페라이트층을 형성하기 위한 조성물로서, 위에서 언급한 성분들을 위에서 언급한 조성비로 혼합한 층 형성 구성물과 물로 구성되는 것이다. 이 때, 첨가되는 물의 양은 작업의 특성 및 필요에 따라 적당량으로 선택될 수 있으며, 보통 전체 중량에 대하여 45~65 중량%가 적당하다.
조성물 2를 분무 코팅하여 페라이트층(30)을 형성한 후에는 상기의 수화반응을 충분히 진행시키고 패널의 조직이 충분히 형성될 수 있도록 양생하는 단계를 거쳐서 최종적으로 본 발명의 건축용 패널을 얻는다.
위에서 언급한 바와 같이, 본 발명의 건축용 패널은 광대역 주파수 범위에서 충분한 전자파 흡수기능을 가지면서도, 그 제조방법에서 가열 등을 위하여 복잡한 설비를 요구하지 않고 간단한 공정으로 제조될 수 있으므로 생산성을 향상시킬 수 있다는 장점을 가진다.
이하, 본 발명을 실시예를 들어 더욱 상세히 설명하면 아래와 같고, 본 발명이 하기 실시예에 의해 제한되는 것은 아니며, 특허청구의 범위를 벗어나지 않는 범위내에서 본 발명의 기술이 속하는 분야의 당업자에 의해 변형될 수 있음은 자명하다.
〈실시예 1 내지 3〉
포틀랜드 시멘트, 폴리비닐아세테이트(Polyvinyl acetate) 재유화형 분말수지, 입도가 0.5mm인 카본블랙(Carbon Black), 입도가 0.2mm인 Ni-Zn 페라이트 분말, 입도가 0.01~0.1mm인 Mn 페라이트, 탄산칼슘 및 폴리카르본산(Polycarbonate)계 유동화제, 증점제, 소포제로 구성된 혼화제로 구성되고 하기 표1(조성물 1), 표2(조성물 2)와 같은 조성비율을 갖는 조성물들을 통상적으로 사용되는 건축용 시멘트 패널 기재에 차례로 동일한 두께로 적층하여 본 발명에 따른 광대역 전자파 흡수기능을 갖는 건축용 패널을 제조하였다.
표 1 및 2에서 조성물의 성분비에 대한 단위는 중량부이다.
조성물의 성분에 관한 이하 표에서도 동일하다. 이때, 조성물 1은 이 조성물 전체 중량에 대하여 물 50 중량%와 혼합하여 모든 성분들을 잘 혼화시킨 후 패널 기재 상에 에어 스프레이건으로 분무시켜 조성물 1의 층을 형성하였다. 그런 후 조성물 2를 물 50 중량%와 혼합하여 모든 성분들을 잘 혼화시킨 후 조성물 1의 층 상에 분무시켜 조성물 2의 층을 형성하였다. 그런 후 양생을 거쳐 건축용 패널을 얻었다.
상기에서, 조성물 1 및 2의 층들은 패널 기재 및 조성물 1의 층의 수화반응이 완결되기 전에 분무 코팅하여 시멘트의 수화반응에 의하여 층간 결합을 공고하게 형성하는 방법으로 진행하였다. 제조된 건축용 패널은 아래와 같은 방식으로 전자파 흡수율 및 휨파괴하중을 측정하였으며, 그 결과를 하기 표4에 나타내었다.
표 1 및 2에서 조성물의 성분비에 대한 단위는 중량부이다.
조성물의 성분에 관한 이하 표에서도 동일하다. 이때, 조성물 1은 이 조성물 전체 중량에 대하여 물 50 중량%와 혼합하여 모든 성분들을 잘 혼화시킨 후 패널 기재 상에 에어 스프레이건으로 분무시켜 조성물 1의 층을 형성하였다. 그런 후 조성물 2를 물 50 중량%와 혼합하여 모든 성분들을 잘 혼화시킨 후 조성물 1의 층 상에 분무시켜 조성물 2의 층을 형성하였다. 그런 후 양생을 거쳐 건축용 패널을 얻었다.
상기에서, 조성물 1 및 2의 층들은 패널 기재 및 조성물 1의 층의 수화반응이 완결되기 전에 분무 코팅하여 시멘트의 수화반응에 의하여 층간 결합을 공고하게 형성하는 방법으로 진행하였다. 제조된 건축용 패널은 아래와 같은 방식으로 전자파 흡수율 및 휨파괴하중을 측정하였으며, 그 결과를 하기 표4에 나타내었다.
[ 표 1 ](단위:중량부임)
[ 표 2 ](단위:중량부임)
〈비교예 1 ~ 2〉
상기 실시예의 이중층 전자파 흡수층 대신에 하기 표 3의 조성비에 따른 조성물로 단일층 전자파 흡수층을 형성하는 것 이외에는 상기 실시예와 동일한 방식으로 건축용 패널을 제조하였다.
[표 3](단위:중량부임)
〈시험예〉
시험방법
상기 실시예 및 비교예에 따라 제조한 건축용 패널의 전자파 흡수효과를 측정하기 위하여, ASTM D4935-99에 의거하여 전자파 흡수효과를 측정하였으며 또한 다른 물리적 특성도 관찰하였다. 이 때, 적용한 주파수 영역은 상기에서 종래기술로서 언급한 본 출원인의 등록특허에서 적용한 주파수 영역과 동일한 30MHz - 1.5GHz 그리고 그것을 초과한 18GHz까지의 고주파수 대역(즉, 1.5-18 GHz)이었다.
시험결과
상기 주파수 대역에서의 시험결과를 아래 표 4 및 5에 나타내었다. 이 표들에서 4dB은 전자파 흡수율이 60%정도인 것을 의미하고, 6dB은 75%인 것을 의미한다.
[ 표 4 ]
[표 5]
위 표들의 결과에서 보는 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 건축용 패널은 상기 광대역의 주파수 영역에서 단일층의 전자파흡수층을 가지는 비교예의 건축용 패널에 비하여 월등한 전자파 흡수율을 보인다. 따라서, 본 발명의 건축용 패널은 실제 건축물에 시공되어 전자파를 효과적으로 흡수하여 제거하는 데 사용될 수 있을 것이다.
한편, 본 발명에 따른 전자파 흡수층은 도막으로 형성되는 것이 아니라, 즉 기재 상에 물리적으로 부착되는 것이 아니라 기재에 화학적 반응에 의하여 결합되는 것이므로, 도막 부착강도를 측정하는 것은 타당성이 없고, 또한 부착강도 시험시 흡수층이 탈착되는 것이 아니라 기재면의 파괴가 발생하므로 그 데이터의 타당성이 없다. 따라서 이에 대한 데이터는 제시하지 않았다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 건축용 패널은, 무기계 결합재를 포함하는 건축용 패널 기재상에 페라이트를 포함하는 서로 다른 조성의 이중 층 전자파 흡수층이 형성된 것으로서, 낮은 페라이트 조성비에서도 광대역 전자파 흡수기능, 특히 고주파 전자파 흡수기능을 가지며, 고온가열 등 복잡한 처리의 필요 없이 간단한 공정으로 제조될 수 있는 효과를 갖는다.
Claims (11)
- 시멘트계 결합재가 포함된 세라믹 패널과;상기 패널 상에 형성되며 시멘트계 결합재 10~70 중량부, 탄소분말 5~15 중량부, Ni-Zn 페라이트 10~30 중량부, 수지 10~20 중량부, 충전재 4.9~22 중량부, 혼화재 0.1~3 중량부를 포함하여 이루어진 탄소분말-페라이트 복합체층 및 상기 탄소분말-페라이트 복합체층 상에 형성되며 시멘트계 결합제 10~80 중량부, Mn 페라이트 5~25 중량부, 수지 10~20 중량부, 충전재 4.9~40 중량부, 혼화재 0.1~5 중량부를 포함하여 이루어진 페라이트 층을 포함하며;상기 탄소분말-페라이트 복합체층은 시멘트계 결합재, 도전성 물질로서 탄소분말 및 Ni-Zn 페라이트의 자성물질을 포함하고,상기 페라이트층은 시멘트계 결합재 및 Mn 페라이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 광대역 전자파 흡수 기능을 가지는 건축용 세라믹 패널.
- 제1항에 있어서,상기 탄소분말-페라이트 복합체층에서 상기 탄소분말의 양과 상기 Ni-Zn 페라이트 자성물질의 양의 비율은 1:0.5~20 중량부이고, 상기 탄소분말 및 페라이트 자성물질의 합산량은 상기 시멘트계 결합재 100 중량부에 대하여 10~100 중량부이고, 상기 페라이트층에서 상기 Mn 페라이트 자성물질의 양은 상기 시멘트계 결합재 100 중량부에 대하여 20~200 중량부이고, 페라이트층 전체 고형분 중량에 대하여 1~40중량%인 것을 특징으로 하는 광대역 전자파 흡수 기능을 가지는 건축용 세라믹 패널.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,상기 탄소분말은 0.1~1.0 mm의 평균 입도를 가지고, 상기 Ni-Zn 페라이트는 1~10 ㎛ 이하의 평균 입도를 가지며, 상기 Mn 페라이트는 0.01~0.1 mm의 평균 입도를 가지는 것을 특징으로 하는 광대역 전자파 흡수 기능을 가지는 건축용 세라믹 패널.
- 제3항에 있어서,상기 세라믹 패널은 석고보드, 석고시멘트판 및 슬래그시멘트판으로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 광대역 전자파 흡수기능을 가지는 건축용 세라믹 패널.
- 제1항에 있어서,상기 시멘트계 결합재는, 포틀랜드 시멘트, 중용열 시멘트, 조강 포틀랜드 시멘트, 초조강 포틀랜드 시멘트, 슬래그 시멘트, 플라이 애쉬 시멘트, 알루미나 시멘트, 백 시멘트, 초속경 시멘트, 팽창 시멘트 및 고강도 시멘트로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 최소한 하나인 것을 특징으로 하는 광대역 전자파 흡수 기능을 가지는 건축용 세라믹 패널.
- 제1항에 있어서,상기 탄소분말-페라이트 복합체층 및 상기 페라이트층은 아크릴계, 초산 비닐계 및 스티렌-부타디엔 러버(SBR:Styrene-butadiene rubber) 라텍스계 수지로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 최소한 하나의 수지를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광대역 전자파 흡수 기능을 가지는 건축용 세라믹 패널.
- 제6항에 있어서,상기 수지의 양은 상기 시멘트계 결합재 100 중량부에 대하여 15~100 중량부인 것을 특징으로 하는 광대역 전자파 흡수 기능을 가지는 건축용 세라믹 패널.
- 제1항에 있어서,상기 탄소분말-페라이트 복합체층 및 상기 페라이트층은 상기 시멘트계 결합재 100 중량부에 대하여 50~100 중량부이며 탄산칼슘, 규조토, 실리카, 알루미나 중 적어도 어느 하나 이상으로 된 충전재 및 1~50 중량부이며 분산제, 유동화제, 증점제, 소포제, 아크릴계 혼화제, 나프탈린계 혼화제, 멜라민계 혼화재 중 적어도 어느 하나 이상으로 된 혼화재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광대역 전자파 흡수 기능을 가지는 건축용 세라믹 패널.
- 시멘트계 결합재를 포함하는 세라믹 패널을 성형하는 단계와;시멘트 결합재 10~70 중량부, 도전성 물질로서 탄소분말 5~15 중량부, Ni-Zn 페라이트 자성물질 10~30 중량부, 아크릴계, 초산 비닐계 및 스티렌-부타디엔 러버(SBR:Styrene-butadiene rubber) 라텍스계 수지로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 최소한 하나의 수지 10~20 중량부와, 탄산칼슘, 규조토, 실리카, 알루미나 중 적어도 어느 하나 이상으로 된 충전재4.9~22 중량부와, 분산제, 유동화제, 증점제, 소포제, 아크릴계 혼화제, 나프탈린계 혼화제, 멜라민계 혼화재 중 적어도 어느 하나 이상으로 된 혼화재 0.1~3 중량부 및 물을 포함하는 탄소분말-페라이트 복합체 조성물을 준비하는 단계와;시멘트 결합재 10~80 중량부, Mn 페라이트 5~15 중량부, 아크릴계, 초산 비닐계 및 스티렌-부타디엔 러버(SBR:Styrene-butadiene rubber) 라텍스계 수지로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 최소한 하나의 수지 10~20 중량부와, 탄산칼슘, 규조토, 실리카, 알루미나 중 적어도 어느 하나 이상으로 된 충전재 4.9~40 중량부와, 분산제, 유동화제, 증점제, 소포제, 아크릴계 혼화제, 나프탈린계 혼화제, 멜라민계 혼화재 중 적어도 어느 하나 이상으로 된 혼화재 0.1~5 중량부 및 물을 포함하는 페라이트 조성물을 준비하는 단계와;상기 성형된 패널 상에 상기 탄소분말-페라이트 복합체 조성물을 코팅하는 단계와;상기 탄소분말-페라이트 복합체 조성물의 시멘트 결합재의 수화반응에 의하여 상기 패널 상에 탄소분말-페라이트 복합체층이 형성되고 결합된 후 상기 수화반응이 완전히 종결되기 전에 상기 탄소분말-페라이트 복합체층 상에 상기 페라이트 조성물을 코팅하여 페라이트층을 형성하는 단계, 및상기 탄소분말-페라이트 복합체층이 형성된 패널을 양생하는 단계를 포함하는 광대역 전자파 흡수 기능을 가지는 건축용 세라믹 패널의 제조방법.
- 제9항에 있어서,상기 패널 상에는 Ni-Zn 페라이트 조성물층과 Mn 페라이트 조성물층을 분무하여 형성되는 것을 특징으로 하는 광대역 전자파 흡수 기능을 가지는 건축용 세라믹 패널의 제조방법.
- 제9항에 있어서,상기 탄소분말-페라이트 복합체층에서 상기 탄소분말의 양과 상기 Ni-Zn 페라이트 자성물질의 양의 비율은 1:0.5~20 중량부이고, 상기 탄소분말 및 페라이트 자성물질의 합산량은 상기 시멘트계 결합재 100 중량부에 대하여 10~100 중량부이며, 상기 페라이트층에서 상기 Mn 페라이트 자성물질의 양은 상기 시멘트계 결합재 100중량부에 대하여 20~200 중량부이고 페라이트층 전체 고형분 중량에 대하여 1~40 중량부이고, 상기 탄소분말은 0.1~1.0 mm의 평균 입도를 가지고, 상기 Ni-Zn 페라이트는 1~10 ㎛ 이하의 평균 입도를 가지며, 상기 Mn 페라이트는 0.01~0.1 mm의 평균 입도를 가지며, 상기 수지의 양은 상기 시멘트 결합재 100 중량부에 대하여 15~100 중량부이고, 상기 탄산칼슘, 규조토, 실리카, 알루미나 중 적어도 어느 하나 이상으로 된 충전재의 양은 상기 시멘트계 결합재 100 중량부에 대하여 50~100 중량부이고, 분산제, 유동화제, 증점제, 소포제, 아크릴계 혼화제, 나프탈린계 혼화제, 멜라민계 혼화재 중 적어도 어느 하나 이상으로 된 혼화재 양은 1~50 중량부인 것을 특징으로 하는 광대역 전자파 흡수 기능을 가지는 건축용 세라믹 패널의 제조방법.
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