KR100982019B1

KR100982019B1 - 전자파 흡수용 중공형 금속섬유

Info

Publication number: KR100982019B1
Application number: KR1020080011631A
Authority: KR
Inventors: 이진우; 이상복; 이상관; 김진봉
Original assignee: 한국기계연구원
Priority date: 2008-02-05
Filing date: 2008-02-05
Publication date: 2010-09-13
Also published as: JP2009185378A; KR20090085801A

Abstract

본 발명은 직경이 0.5~2.5 ㎛인 고분자섬유 외부에 80~1500㎚ 두께의 자성금속층을 형성하고, 이를 열처리하여 고분자섬유만 선택적으로 제거함으로써 형성된 전자파 흡수용 중공형 금속섬유에 관한 것이다.

본 발명에 의한 전자파 흡수용 중공형 금속섬유는, 니켈(Ni), 구리(Cu), 철(Fe), 금(Au), 은(Ag), 납(Pb), 코발트(Co), 주석(Sn) 중 하나 이상의 자성금속으로 구성되고, 0.08㎛ 내지 2㎛의 벽두께를 갖는 관 형상을 갖도록 무전해 도금법으로 형성한 금속층과; 상기 금속층 내부에 구비되어 있던 직경 0.5㎛이상 2.5㎛미만의 고분자섬유를 비활성기체 분위기 및 400 ~ 600℃ 온도 범위의 열처리를 통해 탄화 및 제거시켜 상기 고분자섬유의 직경과 대응되는 내경을 갖게 된 구멍을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 경량화되며 전자파 흡수효율이 향상되는 이점이 있다.

전자파, 흡수, 고분자섬유, 금속층, 중공

Description

전자파 흡수용 중공형 금속섬유{Hollow metal fibers for the electromagnetic wave absorption}

도 1 은 본 발명에 의한 전자파 흡수용 중공형 금속섬유를 나타낸 확대 사진.

도 2 는 본 발명에 의한 전자파 흡수용 중공형 금속섬유 제조방법을 나타낸 제조 공정도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10. 금속섬유 12. 구멍

14. 금속층 S100. 고분자섬유세척단계

S200. 섬유민감화단계 S300. 섬유활성화단계

S400. 가속화단계 S500. 금속층형성단계

S600. 고분자섬유탄화단계

본 발명은 직경이 0.5~2.5 ㎛인 고분자섬유 외부에 80~2000㎚ 두께의 금속층을 형성하고 이를 열처리하여 고분자섬유만 선택적으로 제거함으로써 경량화된 전자파 흡수용 중공형 금속섬유에 관한 것이다.

전자파란 전장과 자장의 주기적인 변화가 하나로 되면서 파동으로 전파되는 것으로, 디지털 기술과 반도체 기술 등이 급속하게 발달함에 따라 전자 제품 및 컴퓨터 관련 기기 등이 일상생활과 밀접한 관계를 유지하고 있다.

최근에는 전자기기와 차세대 정보통신기기의 발전에 따라 회로의 동작 주파수가 ~ GHz의 고주파 대역으로 증가하고 기기가 다기능 소형화되는 추세이며, 이러한 기기들의 전자파 방출로 인해 인체 유해 전자파 및 전자파 공해의 문제가 심각하게 대두되고 있다.

과거에는 전자파 차폐로 상기 문제들을 해결해 왔으나, 기기 내부로 반사된 전자파의 간섭 및 노이즈 발생으로 인해 기기의 오작동 및 신호품질의 저하가 야기되며, 이러한 문제를 해결하기 위해서는 전자파를 흡수하는 개념의 기술 개발이 반드시 필요하고 최근 많은 연구가 활기를 띠고 있다.

우수한 전자파 흡수능을 위해서는 고투자율의 자성재료가 주로 이용되고 있는데, 대부분의 자성소재는 고주파수에 따라 공진현상이 일어나기 때문에 GHz 대역에서는 투자율을 거의 상실하게 되며 그 밀도로 인해 흡수 소재의 중량이 매우 높아지게 된다. 이에 따라 얇고 가벼운 전자파 흡수 소재 개발에 열을 올리고 있다.

또한 자성스핀은 방향성을 갖기 때문에 소자나 회로의 복잡한 방향성에 따른 전자파 에너지 흡수를 위한 미세 조절이 매우 어렵다. 이를 극복하기 위해서는 입자 형상적인 측면에서 섬유 형상이 요구되며, 중량 감소적인 측면에서는 극미세의 중공형 자성 입자가 필수적이다.

이를 위해 대한민국 특허 제2003-0012776호에는 중공 탄소 섬유 또는 중공 탄소 입자에 금속을 증착시켰다. 그러나 증착된 금속의 두께가 얇고 내부에는 탄소 기질(Substrate)이 남아 있어 중량 감소가 되지 않아 무거운 문제점이 있다.

또한, 대한민국 공개특허공보 제2007-0041024호에는 탄소 나노 튜브와 같은 극미세 입자에 무전해 도금을 실시하여 금속을 코팅하는 기술이 게재되어 있다. 그러나, 금속 코팅 두께가 수 ㎚로 매우 낮아서 흡수 소재로 제조하였을 때 높은 투자율을 얻기 어려우며 탄소 기질이 그대로 남아 있어서 입자 자체의 중량 감소 효과가 없다는 단점이 있다.

대한민국 공개특허공보 제2005-0048197호에는 전자파 차단용 다공질 또는 중공섬유 및 그 제조방법이 게재되어 있으며, 다공질 섬유 또는 중공 섬유에 도전성 입자가 혼합된 수지를 코팅된다.

그러나, 코팅층에 포함된 금속 분말의 중량 분율이 40~90%이며 코팅 두께가 10㎛ 이상이기 때문에 중량이 매우 높아서 가벼운 흡수 소재를 제조하기 어렵다. 또한 기질 섬유와 금속 분말을 함유하고 있는 코팅층의 수지가 그대로 남아 있기 때문에 고투자율을 구현하는데 문제점이 있다.

일본 특개평11-193473에서는 탄소 섬유 등에 무전해 도금을 통해 금속을 코팅한 후 산소 분위기에서 탄소 섬유를 탄화시켜 중공형 섬유를 제조하는 기술이 게재되어 있다.

상기 인용 특허에서는 탄소 섬유의 직경이 10 ㎛ 이상이기 때문에 극미세 금속 섬유를 제조할 수 없다. 뿐만 아니라, 중공형을 위해 탄소 섬유를 1000℃ 이상 의 온도에서 오랜 시간동안 열처리를 해야 하기 때문에 많은 비용이 소요되며 높은 온도에서 열 처리를 수행하면 코팅되어 있는 금속이 용융되어 섬유 형상을 유지하기 어렵다는 단점이 있다.

대한민국 특허 제2003-0068601호, 제1994-0015077호, 제2003-0004861호, 일본 특개평 7-138874, 특개평 7-102476 및 미국 특허 5935706, 2007-0116979 A1 등의 발명들은 폴리에스터, 나일론, 폴리올레핀 및 케블라 등의 합성 섬유에 금속을 코팅하여 전자파 차폐에 적용하였다.

이러한 기술에 적용된 기질 섬유는 직경이 10 ㎛ 이상이기 때문에 미세한 금속 섬유의 제조가 불가능하고 기질 섬유가 그대로 존재하기 때문에 중량 감소 효과를 기대하기 어려운 문제점이 있다.

본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 직경이 0.5~2.5 ㎛인 고분자섬유 외부에 자성금속을 80~2000㎚의 두께로 코팅하고, 이를 고온에서 열처리하여 고분자섬유만 선택적으로 제거함으로써 전자파 흡수효율을 높일 뿐 아니라 경량화가 가능한 전자파 흡수용 중공형 금속섬유를 제공하는 것에 있다.

본 발명에 의한 전자파 흡수용 중공형 금속섬유는, 0.5㎛이상 2.5㎛미만의 구멍이 길이 방향으로 천공되고, 0.08㎛ 내지 2㎛의 두께의 금속층으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 금속층은 니켈(Ni), 구리(Cu), 철(Fe), 금(Au), 은(Ag), 납(Pb), 코발트(Co), 주석(Sn) 중 하나 이상의 자성 금속으로 형성됨을 특징으로 한다.

상기 금속층은 다수의 층으로 형성되며 각각의 층은 니켈(Ni), 구리(Cu), 철(Fe), 금(Au), 은(Ag), 납(Pb), 코발트(Co), 주석(Sn) 중 하나 이상의 자성금속으로 형성됨을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 전자파 흡수용 중공형 금속섬유 제조방법은, 0.5㎛이상 2.5㎛미만의 직경을 가지는 고분자섬유를 계면활성제로 세척하여 표면의 불순물을 제거하는 고분자섬유세척단계와, 상기 고분자섬유의 도금반응성을 높이기 위한 섬유민감화단계와, 활성화액에서 상기 고분자섬유를 활성화하는 섬유활성화단계와, 상기 고분자섬유를 3 내지 30분간 황산수용액에 담구어 가속화하는 가속화단계와, 상기 고분자섬유의 외면에 무전해 도금법으로 금속층을 형성하는 금속층형성단계와, 상기 금속층 내부의 고분자섬유를 탄화시켜 제거하는 고분자섬유탄화단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 섬유민감화단계는, 상온에서 염화주석(SnCl₂)수용액과 염산(HCl)용액에 상기 고분자섬유를 3분 내지 30분 동안 접촉시키는 과정임을 특징으로 한다.

상기 섬유활성화단계는, 팔라듐, 금, 은 중 어느 하나를 포함하는 활성화액에 상기 고분자섬유를 3분 내지 30 분 접촉시키는 과정임을 특징으로 한다.

상기 금속층형성단계에서, 상기 고분자섬유는 금속염, 착화제, 안정제, 촉진제, 환원제 및 pH조절제를 포함하여 구성되는 도금액에 5 내지 90분간 40 ~ 90℃ 온도에서 침적됨을 특징으로 한다.

상기 고분자섬유탄화단계에서, 상기 금속층이 형성된 고분자섬유는 비활성기체 분위기의 오븐에서 400 ~ 600℃ 로 2 ~ 6시간 동안 열처리됨을 특징으로 한다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따르면, 보다 가벼우면서도 전자파 흡수효율이 향상되는 이점이 있다.

이하에서는 상기 전자파 흡수용 중공형 금속섬유(이하 '금속섬유'라 칭함)의 구성을 첨부된 도 1을 참조하여 설명한다.

도 1에는 본 발명에 의한 전자파 흡수용 중공형 금속섬유를 나타낸 확대 사진이 나타나 있다.

도면과 같이, 본 발명에 따른 금속섬유(10)는 중앙부에 구멍(12)이 길이 방향으로 천공된 원기둥 형상의 외형을 가지며, 전체적으로 금속층(14)에 의해 형성된다.

상기 구멍(12)은 0.5㎛이상 2.5㎛미만의 내경을 가지며, 상기 금속층(14) 내부에 위치하던 고분자섬유가 제거되면서 형성된 것이다.

그리고, 상기 금속층(14)은 0.08㎛ 내지 2㎛의 두께를 가지며, 니켈(Ni), 구리(Cu), 철(Fe), 금(Au), 은(Ag), 납(Pb), 코발트(Co), 주석(Sn) 중 하나 이상의 자성금속으로 형성된다.

또한, 상기 금속층(14)은 다수 층으로 구성되어질 수도 있다. 보다 상세하게는 상기 금속층(14)은 니켈(Ni), 구리(Cu), 철(Fe), 금(Au), 은(Ag), 납(Pb), 코발트(Co), 주석(Sn) 중 하나 이상의 자성금속으로 다수회 무전해도금을 실시하여 각 각의 금속층(14)이 서로 다른 재질로 형성되도록 구성할 수도 있다.

이하에서는 상기와 같이 구성되는 전자파 흡수용 중공형 금속섬유의 제조방법을 첨부된 도 2를 참조하여 설명한다.

도 2에는 본 발명에 의한 전자파 흡수용 중공형 금속섬유 제조방법을 나타낸 제조 공정도가 도시되어 있다.

도면과 같이, 상기 금속섬유를 제조하는 방법은, 0.5㎛이상 2.5㎛미만의 직경을 가지는 고분자섬유를 계면활성제로 세척하여 표면의 불순물을 제거하는 고분자섬유세척단계(S100)와, 상기 고분자섬유의 도금반응성을 높이기 위한 섬유민감화단계(S200)와, 상기 고분자섬유를 활성화액에서 활성화하는 섬유활성화단계(S300)와, 상기 고분자섬유를 3 내지 30분간 황산수용액에 담구어 가속화하는 가속화단계(S400)와, 상기 고분자섬유의 외면에 무전해 도금법으로 금속층(14)을 형성하는 금속층형성단계(S500)와, 상기 금속층(14) 내부의 고분자섬유를 탄화시켜 제거하는 고분자섬유탄화단계(S600)로 이루어진다.

상기 고분자섬유세척단계(S100)는 금속층형성단계(S500)의 실시를 용이하게 하기 위한 과정이며, 도시되진 않았지만, 상기 고분자섬유는 직경이 0.5~2.5㎛인 극미세 고분자 섬유로서 천연섬유와 폴리에스터 섬유, 폴리아미드 섬유, 폴리아크릴 섬유, 폴리올레핀 섬유, 폴리이미드 섬유, 폴리아릴에테르케톤 섬유와 같은 합성섬유로 구성된다.

그리고, 상기 고분자섬유는 직경이 0.5㎛ 미만인 경우는 중공형으로 제조된 금속섬유(10)에 있어 중량 감소 효과가 작아지며, 직경이 2.5㎛를 초과한 경우에는 고분자 섬유의 고분자섬유의 부피 분율이 커지기 때문에 미세한 금속섬유(10)를 얻기에 바람직하지 않다.

상기 고분자섬유세척단계(S100)에서 세척된 고분자섬유는 고분자섬유탄화단계(S600)에서 제거되어 상기 구멍(12)을 형성하게 되어 상기 금속섬유(10)는 길이방향 중앙에 구멍(12)이 천공된 중공형을 나타내게 된다.

상기 고분자섬유세척단계(S100) 이후에는 섬유민감화단계(S200)가 실시된다. 상기 섬유민감화단계(S200)는 상온에서 염화주석(SnCl₂)수용액과 염산(HCl)용액에 상기 고분자섬유를 3분 내지 30분 동안 접촉시키켜 고분자섬유를 민감화(Sensitizing)하는 과정이다.

상기 섬유민감화단계(S200) 이후에는 섬유활성화단계(S300)가 실시된다. 상기 섬유활성화단계(S300)는 상온에서 염화파라듐 (PdCl₂) 수용액과 염산(HCl)용액 등의 활성화액에 상기 고분자섬유를 3분 내지 30 분 접촉시켜 고분자섬유를 활성화(Activating)시키는 과정이다.

이때 상기 활성화액은 은 및 금이 포함된 용액일 수 있으며, 황산 용액 및 암모니아 수의 단독 및 혼합 조합이 첨가되어 질 수 있다.

이후 상기 고분자섬유는 황산수용액에 3분 내지 30분간 담겨져 가속화 (Accelerating)되는 가속화단계(S400)를 거치게 된다.

상기 가속화단계(S400) 이후에는 상기 금속층(14)을 형성하기 위한 금속층형성단계(S500)가 실시된다. 상기 금속층형성단계(S500)는 고분자섬유 외측에 무전해 도금으로 금속층(14)을 형성하는 과정이다.

즉, 상기 금속층형성단계(S500)에서는 금속염, 착화제, 안정제, 촉진제, 환원제 및 pH 조절제가 투입된 도금액에 고분자섬유를 5분 내지 90분간 40~90℃ 온도범위에서 침적시킴으로써 고분자섬유 표면에 0.08㎛ 내지 2㎛의 두께를 가지는 금속층(14)을 형성시키게 된다.

상기 도금액에 포함된 금속은 니켈, 구리, 철, 금, 은, 납, 코발트 및 주석 일 수 있으며 단독 또는 혼합되어 사용될 수 있다. 그리고, 고 투자율을 구현하기 위해서는 니켈, 철 및 코발트의 단독 또는 혼합 사용이 바람직하다.

상기 금속층형성단계(S500)가 완료되면, 상기 고분자섬유는 금속층(14)의 내부 중앙에 길이방향으로 길게 끼워진 상태가 된다.

그리고, 상기 금속층(14)은 니켈, 구리, 철, 금, 은, 납, 코발트 및 주석이 단독 또는 혼합되어 구성될 수 있는 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다.

상기 금속층(14)의 두께는 0.08㎛ 내지 2㎛가 바람직한데, 0.08㎛ 미만인 경우는 충분한 양의 중공형 금속섬유(10)를 습득하기 어렵고 그 강도가 약해서 섬유 형상 유지 어렵게 된다.

또한, 금속층(14)의 두께가 2㎛ 초과한 경우에는 고분자섬유의 제거에 따른 중공형을 통한 중량 감소 효과가 떨어지기 때문에 바람직하지 않다.

이후 상기 금속층형성단계(S500)에 의해 금속층(14)이 형성되면 상기 고분자섬유탄화단계(S600)가 실시된다.

상기 고분자섬유탄화단계(S600)는 금속층(14)과 고분자섬유 중 고분자섬유만 을 선택적으로 제거하여 상기 금속섬유(10) 내부에 구멍(12)을 형성함으로써 중공형을 형성하도록 하는 과정이다.

이를 위해 내부에 고분자섬유가 끼워진 상태의 금속층(14)은 비활성기체 분위기의 오븐에서 400 ~ 600℃로 2 ~ 6시간 동안 열처리되고, 이때 상기 금속층(14) 내부의 고분자섬유는 탄화되어 제거되며, 상기 금속층(14) 내부에는 구멍(12)이 형성됨으로써 중공형 금속섬유(10)의 제조는 완료된다.

이하에서는 본 발명에 의한 전자파 흡수용 중공형 금속섬유 제조방법을 실시예를 들어 설명하기로 한다.

[실시예 1]

상기 실시예1에 사용된 고분자섬유는 직경이 1 ㎛인 극미세 폴리에스터로서, 알킬 벤젠 술폰산염 2g/L 수용액에 1 시간 동안 침적시켜 정련 후, 상기 고분자섬유를 증류수로 충분히 수세하고 건조하여 사용한다(고분자섬유세척단계:S100).

민감화를 위해 상기 정련, 건조된 고분자섬유를 염화 주석 10g/L 수용액과 염산 용액 7 ml/L에 넣고 상온에서 10 분간 처리한다(섬유민감화단계:S200).

민감화된 고분자섬유는 활성화를 위한 염화파리듐을 사용한다. 염화파라듐 0.5g/L 수용액과 염산 용액 2ml/L의 혼합 용액을 40 ℃로 유지하고 고분자섬유를 혼합용액에 투입하여 30분간 접촉시킨다(섬유활성화단계:S300).

염화파라듐 처리된 고분자섬유는 황산 15% 용액에 10 분간 처리하여 가속화 시킨다(가속화단계:S400). 상기 금속층형성단계(S500)에서는 무전해 니켈 도금을 적용하였으며, 아래와 같은 조성의 도금욕을 제조하여 실시하였다.

[표 1] 무전해 니켈 도금욕 조성

Materials	Amount (g/L)
황산 니켈(NiSO₄ㆍ6H₂O)	20
차아인산 나트륨 (NaH₂PO₂ㆍH₂O)	15
구연산 나트륨 (Na₃C₆H₅O₇ㆍ2H₂O)	10
염화 암모늄 (NH₄ClㆍH₂O)	30

상기 금속층형성단계(S500)은 pH=9, 90℃ 도금욕에서 10분 동안 진행하며 도금 반응이 종료된 이후, 니켈이 코팅된 고분자섬유는 진공 건조된다. 중공형의 니켈 금속섬유(10)로 제조하기 위해 500℃ 고온 오븐에서 아르곤 분위기 하에 4시간 동안 열처리하여 폴리에스터로 형성된 고분자섬유를 탄화시키게 된다(고분자섬유탄화단계:S600). [실시예1]에 따라 제조된 금속섬유(10)는 코팅 두께, 금속 조성 및 전자파 특성을 측정하여 표 3에 나타내었다.

[실시예 2]

폴리에스터 고분자섬유에 철로 이루어진 금속층(14)을 형성하기 위해 [실시예 1]과 같이 정련(S100), 민감화(S200), 활성화(S300) 및 가속화(S400) 과정을 진행한다. 그리고, 금속층형성단계(S500)는 [표 2]와 같은 조성의 도금욕을 제조하여 실시하였다.

[표 2] 무전해 철 도금욕 조성

Materials	Amount (g/L)
황산 철(FeSO₄ㆍ7H₂O)	16
차아인산 나트륨 (NaH₂PO₂ㆍH₂O)	8.5
구연산 나트륨 (Na₃C₆H₅O₇ㆍ2H₂O)	40
염화 암모늄 (NH₄ClㆍH₂O)	15

상기 금속층형성단계(S500)에서 비전해 철도금은 pH=8.5, 80℃ 도금욕에서 60분 동안 진행하며 금속층(14)이 형성된 고분자섬유는 진공 건조하였다.

이후 중공형의 철 금속섬유(10)로 제조하기 위해 500℃ 고온 오븐에서 아르곤 분위기 하에서 4시간 동안 열처리하여 폴리에스터 고분자섬유를 탄화시켰다.(고분자섬유탄화단계:S600) [실시예 2]에 따라 제조된 중공형 철 금속섬유(10)는 코팅 두께, 금속 조성 및 전자파 특성을 측정하여 [표 3]에 나타내었다.

[표 3]

코팅 금속	니켈	철	코발트	니켈-철	니켈-철-코발트	1차: 니켈 2차: 철
조성(wt%)	Ni : 95 P : 5	Fe : 90 P : 10	Co : 93 P : 7	Ni : 15 Fe : 80 P : 5	Ni: 10 Fe : 45 Co : 38 P : 7	-
코팅 두께(㎛)	0.7	1.4	0.6	0.7	0.7	1차 : 0.5 2차 : 0.7
전자파 흡수 성능 (dB, 10 GHz)	2.1	12.5	6.4	16.0	9.6	16.9

※ 조성 : EDS 를 통해 측정함.

코팅 두께 : SEM 으로 관찰

전자파 흡수 성능 : 각각의 중공형 금속섬유를 에폭시 수지에 30 wt %를 투입하여 경화시켜 복합재료를 제작한 다음, network analyzer 를 통해 흡수 성능을 측정함.

[실시예 3]

폴리에스터 고분자섬유에 코발트 금속층(14)을 형성하기 위해 [실시예 1]과 같이 정련(S100), 민감화(S200), 활성화(S300) 및 가속화(S400)단계를 진행한다. 그리고, 상기 금속층형성단계(S500)는 아래 [표 4]와 같은 조성의 도금욕을 제조하여 실시하였다.

[표 4] 무전해 코발트 도금욕 조성

Materials	Amount (g/L)
황산 코발트 (CoSO₄ㆍ7H₂O)	16
차아인산 나트륨 (NaH₂PO₂ㆍH₂O)	8.5
구연산 나트륨 (Na₃C₆H₅O₇ㆍ2H₂O)	40
염화 암모늄 (NH₄ClㆍH₂O)	15

상기 [실시예 3]에서의 금속층형성단계(S500)는 pH=9, 80℃ 도금욕에서 60분 동안 진행하며 코발트 금속층(14)이 형성된 이후 고분자섬유 및 금속층(14)은 진공 건조된다.

이후 중공형의 코발트 금속섬유(10)로 제조하기 위해 500℃ 고온 오븐에서 아르곤 분위기 하에 4시간 동안 열처리하여 폴리에스터로 형성된 고분자섬유만 탄화시켜 제거하게 된다.(고분자섬유탄화단계:S600). [실시예 3]에 따라 제조된 중공형 코발트 금속섬유(10)는 코팅 두께, 금속 조성 및 전자파 특성을 측정하여 표 3에 나타내었다.

[실시예 4]

폴리에스터 고분자섬유에 니켈-철 금속층(14)을 형성하기 위해 [실시예 1]과 같이 정련(S100), 민감화(S200), 활성화(S300) 및 가속화(S400) 과정을 진행한다. 그리고, 상기 금속층형성단계(S500)를 위한 무전해 도금욕은 아래의 표 5와 같은 조성으로 제조하였다.

[표 5] 무전해 니켈-철 도금욕 조성

Materials	Amount (g/L)
황산 니켈 (NiSO₄ㆍ6H₂O)	4
황산 철 (FeSO₄ㆍ7H₂O)	12
차아인산 나트륨 (NaH₂PO₂ㆍH₂O)	8.5
구연산 나트륨 (Na₃C₆H₅O₇ㆍ2H₂O)	40
염화 암모늄 (NH₄ClㆍH₂O)	15

상기 금속층형성단계(S500)를 위한 도금욕은 pH=9로 조정하고 90℃, 60분 동안 진행하며 금속층(14)이 형성된 고분자섬유는 진공 건조하였다.

이후 중공형 금속섬유(10)로 제조하기 위해 500℃ 고온 오븐에서 아르곤 분위기 하에 4시간 동안 열처리하여 폴리에스터로 형성된 고분자섬유가 탄화되도록 하였다.(S600)

[실시예 4]에서 중공형 금속섬유(10)는 코팅 두께, 금속 조성 및 전자파 특성을 측정하여 [표 3]에 나타내었다.

[실시예 5]

폴리에스터 고분자섬유에 니켈-철-코발트 코팅을 하기 위해 [실시예 1]과 같이 정련(S100), 민감화(S200), 활성화(S300) 및 가속화(S400) 과정을 진행한다. 그리고, 상기 금속층형성단계(S500)를 위한 무전해 도금욕은 아래의 [표 6]와 같은 조성으로 제조하였다.

[표 6] 무전해 니켈-철-코발트 도금욕 조성

Materials	Amount (g/L)
황산 니켈 (NiSO₄ㆍ6H₂O)	4
황산 철 (FeSO₄ㆍ7H₂O)	6
황산 코발드 (CoSO₄ㆍ7H₂O)	6
차아인산 나트륨 (NaH₂PO₂ㆍH₂O)	8.5
구연산 나트륨 (Na₃C₆H₅O₇ㆍ2H₂O)	40
염화 암모늄 (NH₄ClㆍH₂O)	15

상기 금속층형성단계(S500)를 위한 도금욕은 pH=9로 조정하고 90℃, 60분 동안 진행하며 도금 반응이 종료된 이후, 금속층(14)이 형성된 고분자섬유는 진공 건 조하였다.

[실시예 5]에 따라 제조된 중공형 금속섬유(10)는 코팅 두께, 금속 조성 및 전자파 특성을 측정하여 표 3에 나타내었다.

[실시예 6]

폴리에스터 고분자섬유에 니켈 금속층(14)과 철 금속층(14)을 순차적으로 형성하기 위해 [실시예 1]과 같이 정련(S100), 민감화(S200), 활성화(S300) 및 가속화(S400) 과정을 진행한다. 그리고, 상기 금속층형성단계(S500)를 위한 무전해 도금욕의 조성은 아래 [표 7]과 같이 제조하였다.

[표 7] 무전해 니켈(1차)-철(2차) 도금욕 조성

Materials		Amount (g/L)
니켈 금속층(1차)	황산 니켈 (NiSO₄ㆍ6H₂O)	20
	차아인산 나트륨 (NaH₂PO₂ㆍH₂O)	15
	구연산 나트륨 (Na₃C₆H₅O₇ㆍ2H₂O)	10
	염화 암모늄 (NH₄ClㆍH₂O)	30
철 금속층(2차)	황산 철 (FeSO₄ㆍ7H₂O)	16
	차아인산 나트륨 (NaH₂PO₂ㆍH₂O)	8.5
	구연산 나트륨 (Na₃C₆H₅O₇ㆍ2H₂O)	40
	염화 암모늄 (NH₄ClㆍH₂O)	15

상기 금속층형성단계(S500)를 위한 도금욕은 pH=9로 조정하고 90℃, 10분 동안 진행하며 도금 반응이 종료된 후 니켈 금속층(14)이 형성된 고분자섬유는 진공 건조 하였다.

상기 니켈 금속층(14) 외면에 2차로 철 금속층(14)을 형성하기 위해 니켈 금속층(14)이 형성된 고분자섬유에 민감화(S200), 활성화(S300) 및 가속화(S400)단계를 실시한다.

상기 섬유민감화단계(S200)는 염화 주석 3g/L 수용액과 염산 용액 5 ml/L에 넣고 상온에서 5 분간 실시하였다.

상기 섬유활성화단계(S300)는 염화파라듐 0.2g/L 수용액과 염산 용액 2 ml/L의 혼합 용액을 40 ℃로 유지하고 니켈 금속층(14)이 형성된 고분자섬유를 투입한 다음 10 분간 실시하였다.

상기 가속화단계(S400)는 황산 15% 용액에 5 분간 담궈 실시하였다.

이후 상기 금속층형성단계(S500)는 [표 7]과 같은 조성으로 무전해 도금하여 니켈 금속층(14) 외면에 철 금속층(14)을 형성하게 된다.

그런 다음 상기 철 금속층(14)과 니켈 금속층(14)이 외측에서 순차적으로 적층 형성된 고분자섬유는 500℃ 고온 오븐에서 아르곤 분위기 하에 4시간 동안 열처리되어 탄화됨(S600)으로써 도 1과 같은 중공형의 금속섬유(10) 제조가 완료된다.

그리고, 중공형의 금속섬유(10)는 코팅 두께, 금속 조성 및 전자파 특성을 측정하여 [표 3]에 나타내었다.

이러한 본 발명의 범위는 상기에서 예시한 실시예에 한정하지 않고, 상기와 같은 기술범위 안에서 당업계의 통상의 기술자에게 있어서는 본 발명을 기초로 하는 다른 많은 변형이 가능할 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에서는 0.5~2.5 ㎛의 직경을 가지는 고분자섬유 외면에 민감화, 활성화, 가속화 및 무전해 도금을 통해 자성 금속층을 코팅하고 이를 고온에서 열처리하여 고분자섬유만 선택적으로 탄화하여 제거하였다.

따라서, 본 발명에 의해 제조된 금속섬유는 중공형상을 가지므로 낮은 보다 가벼운 이점이 있으며, 섬유 형태이기 때문에 우수한 전자파 흡수 성능을 갖게 된다.

Claims

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니켈(Ni), 구리(Cu), 철(Fe), 금(Au), 은(Ag), 납(Pb), 코발트(Co), 주석(Sn) 중 하나 이상의 자성금속으로 구성되고, 0.08㎛ 내지 2㎛의 벽두께를 갖는 중공 형상을 갖도록 무전해 도금법으로 형성한 금속층과;

상기 금속층 내부에 구비되어 있던 직경 0.5㎛이상 2.5㎛미만의 고분자섬유를 비활성기체 분위기 및 400 ~ 600℃ 온도 범위의 열처리를 통해 탄화 및 제거시켜 상기 고분자섬유의 직경과 대응되는 내경을 갖게 된 구멍을 포함하여 구성되고,

상기 금속층은 다수의 층으로 형성되며 각각의 층은 이종금속으로 형성됨을 특징으로 하는 전자파 흡수용 중공형 금속섬유.
제 3 항에 있어서, 상기 고분자섬유는,

천연섬유와 폴리에스터 섬유, 폴리아미드 섬유, 폴리아크릴 섬유, 폴리올레핀 섬유, 폴리이미드 섬유, 폴리아릴에테르케톤 섬유 중 어느 하나인 합성섬유 중 선택적으로 적용됨을 특징으로 하는 전자파 흡수용 중공형 금속섬유.
제 4 항에 있어서, 상기 전자파 흡수용 중공형 금속섬유는,

10GHz의 주파수에서 2.1 ~ 16.9 dB의 주파수 흡수 성능을 갖는 것을 특징으로 하는 전자파 흡수용 중공형 금속섬유.
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