KR100935182B1 - 표면부식 및 산화방지를 위한 전자파 차폐용 전도성 섬유의제조방법 및 그 제조방법에 의한 전도성 섬유 - Google Patents

Abstract

본 발명은 각종 유해 전자파를 발산시키는 전자제품이나 부품 등에 부착하여 전자파를 흡수하거나 차폐시키는 용도로 사용되는 전자파 차폐용 전도성 섬유에 대한 것으로, 특히 전기전도성을 높이기 위한 동도금 공정 이후에 수행되는 표면보호층을 형성하되, 그 표면보호층은 전해 주석도금공정 또는 무전해 금도금공정에 의해 각각 주석도금층과 금도금층으로 형성되게 함으로써,

모재의 화학적 변화를 초래하지 아니하여 다양한 원단 즉 폴리에스터 및 에스터 혼성으로 직조된 원단이나 아크릴 및 나일론을 포함하는 원단이나 필름에도 사용할 수 있어 재질의 다양성을 실현할 수 있으며, 높은 차폐효율과 우수한 내식성 및 상품 가치의 향상은 물론 인체에 무해한 원소로 도금층을 형성하므로 매우 친환경적이며, 상기한 제조방법으로 된 그 전도성 섬유는 전도성 섬유의 본래 특성을 상실하지 아니하고도 우수한 전도성 및 높은 내식성과 함께 내화학성이 뛰어나 사용 수명이 크게 연장되므로 매우 경제적인 것이다.

전자파, 차폐, 전도성, 섬유, 주석도금층, 금도금층

Description

표면부식 및 산화방지를 위한 전자파 차폐용 전도성 섬유의 제조방법 및 그 제조방법에 의한 전도성 섬유 {Method for manufacturing conductive fiber for electromagetic waves insulition for preventing surface corrosion and oxidation and the conductive fiber}

본 발명은 각종 유해 전자파를 발산시키는 전자제품이나 부품 등에 부착하여 전자파를 흡수하거나 차폐시키는 용도로 사용되는 전자파 차폐용 전도성 섬유에 대한 것으로, 더욱 상세하게는 비전도성 섬유로 된 모재의 표면에 전도전도도를 부여하기 위한 니켈 도금 및 동도금을 수행한 상태에서, 상기 동도금층이 부식되거나 산화되는 것을 방지하기 위한 별도의 표면보호층을 형성함으로써, 모재의 내구성을 크게 향상시키면서도 그 표면보호층을 위한 혼합물은 인체에 무해하므로 친환경적인 특징을 갖는 전도성 섬유의 제조방법 및 그에 의한 전도성 섬유에 관한 것이다.

일반적으로 21세기는 지식정보화 사회가 도래됨에 따라 전파를 이용한 무선정보통신기술의 급격한 발전이 이루어지고 있다. 전자파는 이러한 무선정보통신기 술의 핵심요소로서 일상 생활에 없어서는 안 될 필수적인 요소로 부각되고 있다.

전자파란 전기의 사용으로 발생하는 에너지의 형태로써 전계(電界)와 자계(磁界)의 합성파로서, 전계는 모든 전도성 물체에 의해서 차폐가 되지만, 자계는 모든 물체를 통과하는 강력한 투과성이 있으며, 특히 자계는 인체에 유해한 영향을 끼치는 것으로 알려져 있다.

이러한 전자파는 우리 주변에 사용중인 가전제품, 무선통신시스템, 제어시스템, 전력시스템, 고주파기기, 조명기기 등의 전기기기 및 전력선 등으로부터 방출되는데 인체에 장시간 노출되면 체온변화와 생체리듬이 깨져 질병으로 발전될 가능성이 큰 것으로 나타났으며, 최근 컴퓨터나 팩시밀리 등의 디지털화를 비롯하여 전자기기가 발달함에 따라 전자파방해가 자주 일어나고 있다.

즉, 상기한 전자파는 우리 주변에 사용 중인 전자기계기구로부터 방출되는데 이 중 극저주파와 저주파에 인체가 장시간 노출되면 체온변화와 함께 생체리듬이 깨져 질병으로 발전될 가능성이 큰 것으로 나타났으며, 보다 구체적으로 저주파는 매우 미약한 전파를 갖고 있지만 인체에서 세포막을 이동하는 칼슘, 칼륨, 나트륨, 염소 등의 이온분포에 영향을 주어 호르몬 이상분비를 일으키며, 고주파는 전자레인지의 마이크로파가 음식 내부의 물 분자를 요동시켜 온도를 높이는 것처럼, 신경계의 기능은 체내의 전기 및 화학적 변화에 의하여 영향을 받으므로 아주 강한 고주파는 스트레스를 일으키거나 심장질환, 혈액의 화학적 변화를 유발하며 심한 경우 뇌종양 등을 일으킬 수 있는 등 인체에 대한 전자파의 유해성에 대한 연구결과가 많이 나오고 있다.

또한, 전자파는 기계에도 영향을 미치게 하는데 다른 전자기기의 전자회로에 영향을 끼쳐 오작동을 일으킨다는 문제점을 가진 이유로 핸드폰의 전자파에 의해 병원 전자기기가 오작동을 일으켜 심각한 의료사고가 발생하는 것을 방지하고자 우

리나라에서는 1996년부터 병원에서의 핸드폰 사용을 전면 금지하였다.

이와 같은 전자파의 유해성으로부터 피하는 가장 좋은 방법은 일정거리 이상 떨어져 있는 것이나 핸드폰, 전동차, 전기장판, 전자레인지, 컴퓨터 등은 사용이 일상화되고 친숙해져서 이러한 전자기계 기기들이 방출하는 전자파는 인체에 즉각적인 해로운 증상을 나타내지 않으므로 별다른 의식 없이 사용하고 있다.

그러나 상기한 바와 같이 전자파에 오랫동안 노출되면 각종 건강상의 장애로 V.D.T증후군, 뇌암, 백혈병, 기형아출산, 근육무기력감, 근시안, 안구 건조 등 인체에 유해한 영향을 미치고 있어, 이를 차단하고 차폐해주기 위한 여러 가지 방안이 있는데 대표적으로 전도성 금속판체로써 전자파를 차단해주는 방법으로 이러한 방법은 상기와 같이 인체에 직접 접촉되거나 근접하여 사용하는 핸드폰이나 전기장판 등에는 실효성이 없다.

또한, 현재 모니터 등으로 개발되는 PDP(Plasma Display Panel)에도 대량의 전자파가 발생하는데 이 전자파를 차단해주기 위해서는 동회로를 절연성 투명기재에 적층시킨 복합재료를 사용하고 있으나 이러한 동회로 특유의 광택이 가시광선을

반사하면 화면의 휘도를 저하시키는 문제점이 발생하므로 이 부분을 흑색 칠 등으로 표면 처리하여 사용되고 있으나 이 부분의 표면은 지문이 묻거나 먼지와 같은 잔사가 발생하기 쉬운데 이러한 것들은 화면의 해상도를 떨어뜨리게 되는 문제점이 있다.

또한 전자파 중 자계파는 상술한 바와 같이 자계파와 반대의 극성을 지닌 금속에 의해 차폐가 가능한데 이러한 부분은 매우 고가인 뮤 금속 등과 같은 금속을 사용해야 하므로 실용성이 없고 일반적으로 사용하기에도 어려움이 있으며, 요즘 출시되는 각종 전자제품이나 기계장치 등의 외관은 고급스러움을 요하는 등 전자파 차단 뿐만 아니라 다양한 부가기능도 요구되고 있다.

따라서, 근자에 들어서는 상기한 바와 같은 전자파의 폐해로부터 인체를 보호하기 위한 연구가 활발히 진행중에 있으며, 일반적으로 합성섬유에 전도성을 부여하는 방법이 사용되고 있는데, 이 중에는 카본블랙을 합성섬유에 혼합하는 방법이나 섬유표면에 금속도금을 실시하는 방법, 금속을 폴리머에 투입하여 혼련하는 방법 등이 제안되고 있다.

이와 같은 방법에 의해 얻어진 전도성 섬유는, 전도성을 지닌 금속(금,은,동,니켈 등)을 모재의 표면에 도금하여 전류를 흐르도록 함으로써, 각종 전기 및 전자 부품에서 발생되는 전,자계파를 차폐할 목적으로 사용된다.

그러나, 상기한 섬유표면에 금속도금을 실시하는 방법에서 사용되는 구리는 연성이 뛰어나며 기계적인 가공이 용이한 재질로 사용상의 많은 장점으로 인한 용도의 폭이 넓은 재료이긴 하나, 순수 상태의 구리는 대기 중에 쉽게 산화되는 취약한 화학적 성질을 갖고 있는 단점이 있어 이를 보완하기 위한 여러 가지 방법이 적용되고 있다.

즉, 동도금을 수행한 이후에 유기재료를 이용하여 방청제, 니켈, 금 등의 도금방법을 사용하여 왔으나, 이와 같은 보완방법은 내식 연한이 극히 짧거나 공정상 환경 유해물질을 사용하여 친환경적인 소재로 적합하지 않으며, 제조공정이 난해하고 까다로운 문제점으로 인해 부대비용의 발생 또는 상승의 원인으로 지적되므로 상기한 문제에 대한 몇몇의 난제를 갖고 있는 실정이다.

특히, 현재에는 구리층 산화 방지의 목적으로 니켈-인 합금도금을 범용으로 사용하고 있으며 특수 용도로 금도금을 사용하고 있으나, 이들은 제품과의 밀착력이 떨어지고 미려한 도금층을 형성하기 어려울 뿐만 아니라 니켈은 인체의 부작용으로 알레르기 등을 유발시키는 단점이 있으며, 금은 인체에 대한 저항성은 없으나 제조단가 측면에서 매우 고가이고 제조과정에서 유해물질을 발생시키는 등의 문제점을 갖고 있는 것이다.

본 발명은 전기한 바와 같은 문제점을 개선하고자 안출된 것으로서, 전기전도성을 높이기 위한 동도금 공정 이후에 수행되는 표면보호층을 형성하되, 그 표면보호층은 전해 주석도금공정에 의한 주석도금층 또는 무전해 금도금공정에 의한 금도금층으로 형성되게 하되, 전해 주석도금층은 주석이온과 황산의 혼합용액을 페놀 설폰산욕에서 수행하여 이루어지고, 무전해 금도금층은 아황산금나트륨과 구연산암모늄 및 EDTA, 암모니아 혼합용액에 의해 수행하여 상기한 표면보호층을 갖는 전도성 섬유를 수득하게 함으로써, 종래의 전자파 차폐용 전도성 섬유가 갖는 제반의 문제점을 극복하고자 한 것이다.

이상과 같은 전자파 차폐용 전도성 섬유의 제조방법은, 모재의 화학적 변화를 초래하지 아니하여 다양한 원단 즉 폴리에스터 및 에스터 혼성으로 직조된 원단이나 아크릴 및 나일론을 포함하는 원단이나 필름에도 사용할 수 있어 재질의 다양성을 실현할 수 있으며, 높은 차폐효율과 우수한 내식성 및 상품 가치의 향상은 물론 인체에 무해한 원소로 도금층을 형성하므로 매우 친환경적인 효과가 있는 것이다.

또한, 상기한 제조방법으로 된 그 전도성 섬유는, 전도성 섬유의 본래 특성을 상실하지 아니하고도 우수한 전도성 및 높은 내식성과 함께 내화학성이 뛰어나 사용 수명이 크게 연장되므로 매우 경제적인 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 전도성 섬유의 제조공정을 도시한 블럭도이며, 도 2는 본 발명에 의한 제조방법을 통해 완성된 전도성 섬유의 단면 확대도이다.

본 발명에서 사용되는 비전도성 모재는, 폴리에스터 또는 폴리에스터 혼성 또는 아크릴 원사 또는 나일론 원사를 포함한 천을 사용하거나, 폴리에스터 또는 폴리에스터 혼성 또는 아크릴 또는 나일론으로 된 필름을 사용하여도 무방한 것으로서,

다양한 재질의 모재를 적용할 수 있어 전자파 차폐 섬유의 적용분야 및 제품에 대한 대응력을 갖출 수 있으면서도 소재의 다양성을 통해 적용 대상의 범위를 크게 확장시킬 수 있는 특징을 갖게 된다.

이와 같은 모재(10)를 이용하여 다양한 전도성 섬유를 제작하면 되는 것인데, 상기한 모재(10) 상에 도금을 하기 위하여 그 모재(10)를 에칭 처리하는 것으로서, 그 이유는 도금층의 밀착성 향상 및 친수성을 부여하여 도금속도를 향상시키기 위해 수행된다.

이때의 에칭용액으로는 가성소다 또는 계면활성제가 사용되며, 상기한 가성소다와 계면활성제 용액의 온도는 60~80℃가 바람직하며 가성소다 50~100g/L, 계면활성제의 농도는 1%인 것이 이상적이다.

이와 같은 에칭처리공정이 종료된 이후, 그 모재에는 표면에 균일한 동도금 층을 얻기 위하여 전류 인가가 가능한 최소한의 니켈도금층을 형성하는 것인데, 이때에는 황산니켈 10g/L, 차아인산나트륨 7.5g/L, 구연산나트륨 15g/L, 잔량의 암모니아수에 의해 pH 8~10의 되도록 한 혼합용액에서 40~50℃로 무전해 니켈도금액 처리를 통하여 극히 박막의 니켈도금층을 형성하는 것이다.

이와 같은 상태에서, 상기한 모재는 실질적인 전차파 흡수 및 차폐의 성능을 발휘하기 위한 동도금공정을 수행하는 것으로서, 동도금공정은 일반적인 전기 동도금공정에 준한다.

또한, 상기한 동도금공정이 종료되면 그 동도금층(11)의 부식방지 및 산화방지를 위해 별도의 표면보호층도금공정을 수행하는 것으로서, 표면보호층도금공정은 전해 주석도금공정 혹은 무전해 금도금공정을 통해 이루어질 수 있는 것이다.

여기서, 상기한 전해 주석도금공정을 수행하기 위한 도금액은, 20~30g/L의 주석 이온을 포함하고 황산 20~40g/L의 페놀 설폰산욕에서 1~5A/dm2로 전해 주석 도금하여 이루어지는 것이고,

무전해 금도금공정은, 아황산 금나트륨 6~30g/L와 구연산 암모늄 5~75g/L와 EDTA 15~25g/L와 암모니아 20~35g/L의 혼합용액에서 무전해 금도금을 수행하여 이루어지는 것이다.

여기서, 주석은 은백색의 고체 금속으로, 연성과 전성이 크며 녹슬지 않는 것이 특징이다.

여기서, 황산은 무색의 비휘발성 액체로, 공업적으로 백금이나 오산화바나듐 촉매를 이용해 만들며, 황산은 흡습성이 강하기 때문에 황산과 반응하지 않는 물질 의 수분을 빼앗는 용도로 사용할 수 있다.

여기서, EDTA는 무색의 결정성(結晶性) 분말로 거의 모든 금속이온과 수용성 킬레이트를 만드는 특징을 갖고 있어 분석화학의 응용으로 널리 개발된 것으로서, 금속이온의 분석 및 센물 연화와 비타민 C의 산화방지 등 매우 다양한 용도로 사용되고 있다.

이와 같은 무전해 주석도금공정을 통해 상기한 모재(10)의 표면 동도금층(11)에는 전해 주석도금 또는 무전해 금도금에 의한 표면보호층(12)이 형성되는 것이다.

따라서, 상기한 표면보호층(12)은 전자파 흡수 및 차폐의 실질적 역할을 하는 동도금층(11)이 외부로부터 부식 또는 산화되는 것을 방지하는 역할을 하게 되므로 그 전자파 차폐 섬유의 사용 수명이 크게 연장됨은 물론 그 표면보호층(12)을 형성하기 위한 제조공정 역시 극히 친환경적이므로 인체에 무해하여 쾌적한 작업 환경을 유도할 수 있는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 전도성 섬유의 제조공정을 보인 블럭도

도 2는 본 발명에 따른 전도성 섬유의 단면 확대도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 모재 11 : 동도금층

12 : 표면보호층

Claims (10)

1. 비전도성 섬유재로 된 모재에 에칭처리공정을 수행하고, 에칭처리공정을 수행한 후 모재의 표면에 전류 인가를 할 수 있는 최소한의 무전해 니켈도금공정을 수행하며, 이와 같은 모재의 표면에 전기 동도금공정을 수행하며,

   표면에 동도금층이 형성된 모재에 표면보호도금공정을 수행하여, 상기 동도금층의 표면에 표면보호층이 형성되게 한 표면부식 및 산화방지를 위한 전자파 차폐용 전도성 섬유의 제조방법에 있어서,

   상기 표면보호도금공정은 전해 주석도금공정으로 이루어지되, 전해 주석도금공정은 20~30g/L의 주석 이온을 포함하고 황산 20~40g/L의 페놀 설폰산욕에서 1~5A/dm2로 전해 주석 도금하여 이루어짐을 특징으로 하는 표면부식 및 산화방지를 위한 전자파 차폐용 전도성 섬유의 제조방법.
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7. 제 1항에 있어서,

   무전해 니켈도금공정은, 황산니켈 10g/L과 차아인산나트륨 7.5g/L 및 구연산나트륨 15g/L, 잔량의 암모니아수에 의해 pH 8~10의 되도록 한 혼합용액에서 40~50℃의 온도에서 수행하여 형성됨을 특징으로 하는 표면부식 및 산화방지를 위한 전자파 차폐용 전도성 섬유의 제조방법.
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