KR101119446B1 - 적층형 연자성 시트의 제조 방법 - Google Patents

적층형 연자성 시트의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

도포법으로 제조한 얇은 연자성 시트를 적층하고, 시트 두께 변화가 억제되고 또한 투자율의 변동도 작은 적층형 연자성 시트를 제조할 수 있는 방법을 제공한다.
적층형 연자성 시트의 제조 방법은, 공정 (A) 적어도 편평한 연자성 분말과, 글리시딜기를 갖는 아크릴 고무와, 에폭시 수지와, 에폭시 수지용 잠재성 경화제와, 용제를 혼합하여 이루어지는 연자성 조성물을 박리 기재 상에 도포하고, 연자성 조성물의 경화 반응이 실질적으로 발생되지 않는 온도 T1 에서 건조시켜, 박리 기재를 제거하여 경화성 연자성 시트를 취득하는 공정; 공정 (B) 그 경화성 연자성 시트를 2 이상 준비하고, 이 시트들을 적층하여 적층물을 취득하는 공정; 공정 (C) 얻어진 적층물을, 경화 반응이 실질적으로 발생되지 않는 온도 T2 에 있어서, 선압을 인가하는 라미네이터로 선압력 P1, 선압력 P2 및 선압력 P3 (단, P1<P2<P3) 으로 순서대로 압축하는 공정; 및 공정 (D) 계속해서 경화 반응이 발생하는 온도 T3 에 있어서, 압축된 적층물을, 면압을 인가하는 프레스기로 압축하고, 본 경화시켜 적층형 연자성 시트를 얻는 공정을 갖는다.
경화성 연자성 시트, 라이네이터, 적층물, 선압, 적층

Description

적층형 연자성 시트의 제조 방법{PROCESS FOR THE PRODUCTION OF LAMINATE-TYPE SOFT MAGNETIC SHEETS}
기술분야
본 발명은, 자기 특성이 우수하고, 두께 변화가 작다는 특성을 갖는 연자성 시트의 제조 방법에 관한 것이다.
배경기술
다양한 전자 기기에 사용되고 있는 연자성 시트의 제조는 일반적으로 혼련 압연법에 의해 실시되고 있다. 이 방법에서는 편평 연자성 분말과 고무와 염소화 폴리에틸렌 등의 결합제를 소정의 비율로 니더로 혼련하고, 얻어진 혼련물을 캘린더 롤 등의 장치로 소정 두께로 압연하고, 또한 필요에 따라 결합제를 가열 가교시킴으로써 단층의 연자성 시트를 얻고 있다. 이 방법은 고밀도로 연자성 분말을 충전할 수 있고, 압연에 의해 연자성 분말을 면내 방향으로 배향할 수 있어 시트 두께의 조정이 용이하다는 이점을 갖는다.
그러나, 혼련 압연법의 경우, 혼련시에 연자성 분말에 변형이 생기므로, 연자성 분말 자체의 자기 특성이 저하되고, 연자성 시트의 투자율 (透磁率) 을 크게 할 수 없다는 문제가 있다. 또, 고온 혹은 고온 고습 환경 하에 있어서 시트 두께가 두꺼워지는 방향으로 변화되어, 투자율이 저하된다는 문제가 있었다.
그래서, 혼련 압연법 대신에, 연자성 분말에 변형이 발생되기 어려운 도포법 에 의해 연자성 시트를 제조하는 것이 실시되도록 되어 있다 (특허 문헌 1). 이 방법에서는, 편평 연자성 분말과 고무와 수지와 용제로 이루어지는 연자성 시트 형성용 액상 조성물을, 박리 기재 상에 도포하고 건조시킴으로써, 고온, 고온 고습 하에서의 시트 두께 변화가 작은 연자성 시트를 얻고 있다.
특허 문헌 1 : 일본 공개특허공보 2000-243615호
발명의 개시
발명이 해결하고자 하는 과제
그러나, 도포법은, 시트 두께가 비교적 얇은 연자성 시트를 제조하는 경우에 적절하지만, 비교적 두꺼운 연자성 시트를 제조하는 데에는 적합하지 않다. 이것은, 두껍게 도포하면 도포 두께 불균일이 발생되기 쉽고, 건조도 곤란해지기 때문이다. 이 때문에, 본 발명자들은 연자성 시트 형성용 액상 조성물에 경화성 수지와 그 경화제를 배합하고, 도포법으로 경화성의 얇은 연자성 시트를 제조하여 연자성 시트 복수 장을 비교적 저온에서 예비 압착하고, 이어서 비교적 고온에서 본 압착함으로써 연자성 시트를 적층형으로 하는 것을 시도하였다. 그러나, 도포법으로 제조된 얇은 연자성 시트를 적층하여 제조된 적층형 연자성 시트는, 개개의 얇은 연자성 시트의 시트 두께 변화는 작지만, 혼련 압연법으로 제조된 비교적 두꺼운 단층의 연자성 시트와 마찬가지로, 고온 혹은 고온 고습 환경 하에서 시트 두께가 두꺼워지는 방향으로 변화되어 투자율이 저하된다는 문제가 있었다.
본 발명은 이상 설명한 종래 기술의 문제점을 해결하고자 하는 것이며, 도포법으로 제조한 복수의 얇은 연자성 시트를 적층하여, 시트 두께 변화가 억제되고 또한 투자율의 변동도 작은 적층형 연자성 시트를 제조할 수 있는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
과제를 해결하기 위한 수단
본 발명자는 도포법으로 제조된 얇은 연자성 시트를 적층하여 제조된 적층형 연자성 시트에 관하여, 고온 혹은 고온 고습 환경 하에서 시트 두께가 두꺼워지는 방향으로 변화되고, 투자율이 저하되는 이유로서, 2 가지의 가능성을 고려하였다. 하나는, 적층형 연자성 시트를 구성하는 얇은 연자성 시트 사이에 공기가 주입되고, 고온에 의해 그 공기가 팽창함으로써 시트 두께가 증대될 가능성, 다른 하나는, 열압착시에 편평 연자성 분말에 발생된 변형이 고온에 의해 완화되고, 시트를 구성하는 수지 부분이 수축됨으로써 시트 두께가 증대될 가능성이다.
본 발명자들은 전자가 주요인이라고 가정하여, 복수의 연자성 시트의 가열압착시에 비교적 높은 압력을 인가한 결과, 시트 두께가 무시할 수 없는 레벨로 변화되어 버린다는 지견을 얻었다. 또, 후자를 주요인으로 가정하여, 복수의 연자성 시트의 가열 압착시에 비교적 낮은 압력을 인가한 결과, 역시 시트 두께가 무시할 수 없는 레벨로 변화되어 버린다는 지견을 얻었다.
본 발명자들은 본원 발명의 목적을 달성하기 위해서는, 가열 압착시에 상대적으로 높은 압력 혹은 낮은 압력을 단순하게 인가하는 것만으로는 불가능하다는 것에 감안하여, 연자성 시트 형성용의 연자성 조성물로서 특정의 것을 사용하고, 그것으로 형성된 얇은 연자성 시트의 적층물에 대한 가열 패턴과 압력 인가 패턴을 상세하게 연구한 결과, 열경화가 진행되지 않는 온도에서 저, 중, 고로 3 단계의 선압력으로 예비 압착하고, 계속해서 열경화가 진행되는 온도에서 면압력으로 본 (本) 압착함으로써, 상기 서술한 목적을 달성할 수 있는 것을 발견하여, 본 발명을 완성시키기에 이르렀다.
즉, 본 발명은 적층형 연자성 시트의 제조 방법으로서, 이하의 공정 (A) ～ (D) :
(A) 적어도 편평한 연자성 분말과, 글리시딜기를 갖는 아크릴 고무와, 에폭시 수지와, 에폭시 수지용 잠재성 경화제와, 용제를 혼합하여 이루어지는 연자성 조성물을, 박리 기재 상에 도포하고, 연자성 조성물의 경화 반응이 실질적으로 발생되지 않는 온도 T1 에서 건조시켜, 박리 기재를 제거하여 경화성 연자성 시트를 취득하는 공정;
(B) 그 경화성 연자성 시트를 2 이상 준비하고, 이 시트들을 적층하여 적층물을 취득하는 공정;
(C) 얻어진 적층물을 경화 반응이 실질적으로 발생되지 않는 온도 T2 에 있어서, 선압 (線壓) 을 인가하는 라미네이터로 선압력 P1, 선압력 P2 및 선압력 P3 (단, P1<P2<P3) 으로 순서대로 압축하는 공정; 및
(D) 계속해서 경화 반응이 발생하는 온도 T3 에 있어서, 압축된 적층물을, 면압을 인가하는 프레스기로 압축하여 적층형 연자성 시트를 얻는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 제조 방법을 제공한다.
발명의 효과
본 발명에 의하면, 연자성 시트 형성용의 연자성 조성물로서 특정의 것을 사 용하고, 그것으로 형성된 얇은 연자성 시트의 적층물에 대한 가열 패턴과 압력 인가 패턴에 관하여, 열경화가 진행되지 않는 온도에서 저, 중, 고로 3 단계의 선압력으로 예비 압착하고, 계속해서 열경화가 진행되는 온도에서 면압력으로 본 압착한다. 이 때문에, 고온 혹은 고온 고습 환경 하에서도 시트 두께의 변화를 억제할 수 있고, 결과적으로 투자율을 저하시키지 않도록 할 수 있다.
도면의 간단한 설명
도 1 은 실시예 1 의 적층형 연자성 시트 단면의 전자 현미경 사진이다.
도 2 는 비교예 1 의 적층형 연자성 시트 단면의 전자 현미경 사진이다.
도 3 은 비교예 2 의 적층형 연자성 시트 단면의 전자 현미경 사진이다.
도 4 는 비교예 3 의 적층형 연자성 시트 단면의 전자 현미경 사진이다.
도 5 는 비교예 4 의 적층형 연자성 시트 단면의 전자 현미경 사진이다.
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
본 발명의 적층형 연자성 시트의 제조 방법은 이하의 공정 (A) ～ (D) 를 적어도 갖는다. 공정별로 설명한다.
공정 (A)
적어도 편평한 연자성 분말과, 글리시딜기를 갖는 아크릴 고무와, 에폭시 수지와, 에폭시 수지용 잠재성 경화제와, 용제를 혼합하여 이루어지는 연자성 조성물을 박리 기재 상에 도포하고, 연자성 조성물의 경화 반응이 실질적으로 발생되지 않는 온도 T1 에서 건조시키고, 박리 기재를 제거하여 경화성 연자성 시트를 취득한다.
연자성 조성물을 박리 기재 상에 도포하는 수법으로서는, 닥터 블레이드 코트법, 콤마 코터 코트법 등 공지된 수법을 이용할 수 있다. 도포 두께는 경화성 연자성 시트의 용도나 적층 수에 따라 적절히 결정할 수 있는데, 통상, 건조 후가 50 ～ 200㎛ 가 되는 두께로 도포한다.
연자성 조성물을 박리 기재에 도포한 후에 건조시키고, 박리 기재를 제거하여 경화성 연자성 시트를 얻는데, 그 건조는 연자성 조성물의 경화 반응이 실질적으로 발생되지 않는 온도 T1 에서 건조시킨다. 또, 연자성 조성물의 경화 반응이 실질적으로 발생되지 않는 온도 T1 에서 건조시키는 이유는, 경화 반응이 진행되면 압축성이 나빠지고, μ' 가 높아지지 않아, 경화 반응이 진행된 것을 압축하면, 고온 고습 환경하에서의 두께 변화가 커지기 때문이다. 여기에서, 「경화 반응이 실질적으로 발생되지 않는다」란, 경화 반응이 전혀 발생되지 않는 경우뿐만 아니라, 발명의 효과를 해치지 않는 범위이면 근소한 경화 반응이 발생되어도 된다는 취지로서, 가교 반응을 최종 공정에서 균일하게 실시하는 것을 의미한다. 경화 반응이 실질적으로 발생되지 않도록 하기 위한 구체적 수단의 예로서는, 온도 T1 을 경화 반응 개시 온도보다 5℃ 이상 낮은 온도로 설정하는 것을 들 수 있다. 구체적 온도 T1 은 연자성 조성물의 조성에 따라 상이한데, 통상 130℃ 이하이다. 건조의 구체적인 수법으로서는, 온풍 건조로, 전기 가열로, 적외선 가열로 등을 사용한 공지된 수법을 채용할 수 있다.
연자성 조성물에서는 연자성 분말로서 편평 형상인 것 (편평 연자성 분말) 을 사용한다. 편평 연자성 분말을 2 차원의 면내 방향으로 배열시킴으로써 높 은 투자율과 큰 비중을 실현할 수 있다.
편평 연자성 분말의 원재료로서는, 임의의 연자성 합금을 사용할 수 있고, 예를 들어, 자성 스테인리스 (Fe-Cr-Al-Si 합금), 센더스트 (Fe-Si-Al 합금), 퍼멀로이 (Fe-Ni 합금), 규소 구리 (Fe-Cu-Si 합금), Fe-Si 합금, Fe-Si-B(-Cu-Nb) 합금, Fe-Si-Cr-Ni 합금, Fe-Si-Cr 합금, Fe-Si-Al-Ni-Cr 합금, 페라이트 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 자기 특성 면에서 Fe-Si-Al 합금 또는 Fe-Si-Cr-Ni 합금을 바람직하게 사용할 수 있다.
이들의 연자성 합금에 관하여, RFID 통신용으로 사용하는 경우에는, 복소 비투자율의 실수부 (투자율) μ' 의 수치가 비교적 크고, 복소 비투자율의 허수부 (자기 손실) μ" 의 수치가 비교적 작은 것을 사용하는 것이 바람직하다. 이로써, RFID 통신용의 안테나 코일로부터 방출되는 자계가 금속체에서 와전류로 변환되는 것이 방지되고 통신 성능이 개선된다.
또, 편평 연자성 합금으로서는, 와전류 손실의 저감을 목적으로 μ" 의 값을 작게 하기 위해, 비교적 저항이 큰 것을 사용하는 것이 바람직하다. 이 경우, 연자성 합금의 조성을 바꿈으로써 저항을 크게 할 수 있다. 예를 들어, Fe-Si-Cr 합금의 경우, Si 의 비율을 9 ～ 15 중량% 로 하는 것이 바람직하다.
편평 연자성 분말로서는, 편평한 형상의 연자성 분말을 사용하는데, 바람직하게는 평균 입자경이 3.5 ～ 90㎛, 평균 두께가 0.3 ～ 3.0㎛, 보다 바람직하게는 평균 입자경이 10 ～ 50㎛, 평균 두께가 0.5 ～ 2.5㎛ 이다. 따라서, 편평률을 바람직하게는 8 ～ 80, 보다 바람직하게는 15 ～ 65 로 설정한다. 또한, 편평 연자성 분말의 크기를 일정하게 하기 위해서는, 필요에 따라 체 등을 사용하여 분급하면 된다. 또한, 연자성 재료의 투자율을 크게 하기 위해서는, 편평 연자성 분말의 입자 사이즈를 크게 하여 입자끼리의 간격을 작게 하고, 또한 편평한 연자성 분말의 애스펙트비를 높여 연자성 시트에 있어서의 반자장 (反磁場) 의 영향을 작게 하는 것이 유효하다.
편평 연자성 분말의 탭 밀도와 비표면적 (BET 법) 과는 서로 반비례하는 관계에 있는데, 비표면적이 커지면 μ' 의 값뿐만 아니라, 크게 할 의도가 없었던 μ" 의 값도 커지는 경향이 있기 때문에, 그들의 수치 범위를 바람직한 범위로 설정한다. 구체적으로는 탭 밀도를 바람직하게는 0.55 ～ 1.45g/㎖, 보다 바람직하게는 0.65 ～ 1.40g/㎖ 로 설정하고, 한편, 비표면적을 바람직하게는 0.40 ～ 1.20㎡/g, 보다 바람직하게는 0.65 ～ 1.00㎡/g로 설정한다.
또, 편평 연자성 분말로서, 예를 들어 실란 커플링제 등의 커플링제를 이용하여 커플링 처리한 연자성 분말을 사용해도 된다. 커플링 처리한 연자성 분말을 사용함으로써, 편평 연자성 분말과 바인더 수지와의 계면의 보강 효과를 높여 비중이나 내식성을 향상시킬 수 있다. 커플링제로서는, 예를 들어, γ-메타크릴록시프로필트리메톡시실란, γ-글리시독시프로필트리메톡시실란, γ-글리시독시프로필메틸디에톡시실란 등을 사용할 수 있다. 또한, 상기 서술한 커플링 처리는, 미리 연자성 분말에 대해 실시해 두어도 되고, 편평 연자성 분말과 바인더 수지를 혼합할 때 동시에 혼합하고, 그 결과 상기 커플링 처리를 실시하도록 해도 된다.
연자성 조성물에 있어서의 편평 연자성 분말의 사용량은 너무 적으면 의도한 자기 특성을 얻지 못하고, 너무 많으면 상대적으로 바인더 수지량이 적어져 성형성이 저하되므로, 바람직하게는 용제를 제거한 연자성 조성물 중의 70 ～ 90 중량%, 보다 바람직하게는 80 ～ 85 중량% 이다.
연자성 조성물은 적층형 연자성 시트에 양호한 유연성과 내열성을 부여하기 위해, 고무 성분으로서 아크릴 고무를 사용한다. 이 아크릴 고무는 에폭시 수지와의 상용성을 향상시키기 위해 반드시 1 이상의 글리시딜기를 갖는다. 구체예로서는, EA-AN, BA-EA-AN, BA-AN, BA-MMA 등을 들 수 있다.
연자성 조성물에 있어서의 아크릴 고무의 사용량은, 너무 적으면 충분한 열 가공성을 얻지 못하고, 너무 많으면 고무 탄성이 너무 커져 열 가공성이 나빠지므로, 바람직하게는 용제를 제거한 연자성 조성물 중의 9 ～ 16 중량%, 보다 바람직하게는 12 ～ 14 중량% 이다.
연자성 조성물은 적층형 연자성 시트에 양호한 가열 가공성과 치수 안정성을 부여하기 위해 에폭시 수지를 사용한다. 구체예로서는 페놀노볼락, 테트라글리시딜페놀, o-크레졸노볼락, 테트라글리시딜아민, 비스페놀 A, 비스페놀 F, 비스페놀 A 글리시딜에테르 등을 들 수 있다.
연자성 조성물에 있어서의 에폭시 수지의 사용량은, 너무 적으면 충분한 열 가공성을 얻지 못하고, 너무 많으면 유연성이 손상되므로, 바람직하게는 용제를 제거한 연자성 조성물 중의 1.0 ～ 6.0 중량%, 보다 바람직하게는 1.5 ～ 4.0 중량%이다.
또, 연자성 조성물은 에폭시 수지를 경화시키기 위해 에폭시 수지용 잠재성 경화제를 사용하는 구체예로서는, 아민류 이미다졸, 폴리아미드페놀산 무수물 등을 들 수 있다.
연자성 조성물에 있어서의 에폭시 수지용 잠재성 경화제의 사용량은, 너무 적으면 제품의 신뢰성이 저하되고 (보존 특성 저하), 너무 많으면 도료 수명의 저하나 시트 수명의 저하가 발생되어 비용이 높아지므로, 바람직하게는 에폭시 수지 100 중량부에 대해 3 ～ 100 중량부, 보다 바람직하게는 10 ～ 40 중량부이다.
용제로서는 통상적인 범용 용매를 사용할 수 있고, 예를 들어, 에탄올, n-프로판올, 이소프로필알코올 (IPA), n-부틸알코올 등의 알코올류, 아세트산에틸, 아세트산 n-부틸 등의 에스테르류, 아세톤, 메틸에틸케톤 (MEK), 메틸이소부틸케톤 (MIBK), 시클로헥사논 등의 케톤류, 테트라히드로푸란 (THF) 등의 에테르류, 에틸셀로솔브, n-부틸셀로솔브, 셀로솔브아세테이트 등의 셀로솔브류, 톨루엔, 자일렌, 벤젠 등의 방향족계 탄화수소류 등의 범용 용매를 사용할 수 있다. 그 사용량은, 연자성 조성물의 조성의 종류나 도포법 등에 따라 적절히 선택할 수 있다.
박리 기재로서는 통상적인 박리 기재를 사용할 수 있다. 예를 들어, 표면을 실리콘 박리 처리한 폴리에스테르 시트 등을 들 수 있다.
연자성 조성물은 상기 서술한 각 성분을 통상적인 방법에 따라 균일하게 혼합함으로써 조제할 수 있다.
공정 (B)
공정 (A) 에서 얻어지는 경화성 연자성 시트를 2 이상 준비하고, 이 시트들 을 적층하여 적층물을 취득한다. 적층 수는 적층형 연자성 시트의 용도 등에 따라 결정된다. 또, 적층시에 연자성 시트의 적층물의 양측에 박리 시트를 배치하는 것이 바람직하다. 이 경우의 박리 시트로서는, 상기 서술한 표면을 실리콘 박리 처리한 폴리에스테르 시트 등을 사용할 수 있다.
공정 (C)
다음으로, 공정 (B) 에서 얻어지는 적층물을, 경화 반응이 실질적으로 발생되지 않는 온도 T2 에 있어서, 선압을 인가하는 라미네이터에서 선압력 P1, 선압력 P2 및 선압력 P3 (단, P1<P2<P3) 으로 순서대로 압축하여 예비 압착한다. 이와 같이 예비 압착을 실시함으로써, 시트의 어긋남에 의해 불량품이 발생하는 것을 방지하고, 에어 제거에 의한 신뢰성을 향상시켜, 연신 방지가 가능해진다는 효과가 얻어진다.
이 공정에 있어서, 연자성 시트에 경화 반응이 실질적으로 발생되지 않는 온도 T2 에서 가압하는 이유는, 면압을 가한 상태에서 균일하게 가교 반응시키기 때문이다. 여기에서, 「경화 반응이 실질적으로 발생되지 않는다」란, 공정 (A) 의 경우와 마찬가지로, 경화 반응이 전혀 발생되지 않는 경우뿐만 아니라, 발명의 효과를 해치지 않는 범위이면 근소한 경화 반응이 발생되어도 된다는 취지로서, 가교 반응을 최종 공정에서 균일하게 실시하는 것을 의미한다. 경화 반응을 실질적으로 발생시키지 않도록 하기 위한 구체적 수단의 예로서는, 온도 T2 를 경화 반응 개시 온도보다 5℃ 이상 낮은 온도로 설정하는 것을 들 수 있다. 구체적인 온도 T2 는 연자성 시트를 구성하는 연자성 조성물의 조성에 따라 상이한데, 통상, 70 ～ 130℃, 바람직하게는 70 ～ 100℃ 이다. 가열의 구체적 수법으로서는 온풍 건조로, 전기 가열로, 적외선 가열로 등을 사용한 공지된 수법을 채용할 수 있다.
또, 선압을 인가하는 라미네이터로 선압력을 부가하는 이유는 공기의 침입을 방지하기 위해서이다. 3 단계로 서서히 낮은 선압력에서 높은 선압력으로 인가하는 이유는, 시트의 유연함 및 밀도에 맞춰 효과적으로 에어를 제거하고, 또 시트의 적층 어긋남을 일으키지 않게 하기 위해서이다. 라미네이터의 구체예로서는 상하가 금속 롤, 고무 롤, 금속 롤과 고무 롤의 조합 등을 들 수 있다.
P1, P2, P3 의 구체적 수치는 연자성 시트의 소재, 적층 수 등에 따라 상이한데, P1 이 바람직하게는 2 ～ 10kgf/cm, 더욱 바람직하게는 3 ～ 8kgf/cm, P2 가 바람직하게는 10 ～ 20kgf/cm, 더욱 바람직하게는 12 ～ 18kgf/cm, P3 이 바람직하게는 20 ～ 50kgf/cm, 보다 바람직하게는 25 ～ 45kgf/cm 이다.
또, 본 공정에 있어서의 라미네이터의 라인 스피드는, 너무 빠르면 열이 전달되지 않고 압축이 진행되지 않아 접합 불량 등의 트러블이 발생되고, 너무 늦으면 생산 효율이 악화되고 비용이 상승되므로, 바람직하게는 0.1 ～ 5.0m/분, 보다 바람직하게는 0.5 ～ 3.0m/분이다.
공정 (D)
계속해서 공정 (C) 에서 얻어진 압축된 적층물을 경화 반응이 발생하는 온도 T3 에 있어서, 면압을 인가하는 프레스기로 압축하여 경화시키면서 본 압착하여 본 발명의 적층형 연자성 시트를 얻는다. 얻어진 적층형 연자성 시트는 고온 혹은 고온 고습 환경 하에서도 시트 두께의 변화가 억제되어 결과적으로 투자율이 저하되지 않는다.
본 공정에 있어서, 압축된 적층물을 경화 반응이 발생되는 온도 T3 에서 가압하는 이유는, 자성 분말을 면 내에 배열시킨 상태에서 가교 반응을 진행시키기 때문이다. 구체적인 온도 T3 는 연자성 조성물의 조성에 따라 상이한데, 통상 140 ～ 200℃, 바람직하게는 150 ～ 180℃ 이다. 또, 가압을 면압으로 실시하는 이유는 면 내를 균일하게 가압한 상태에서 가교시키기 때문이다. 면압의 값은 연자성지 시트의 소재, 적층 개수 등에 따라 상이한데, 바람직하게는 10 ～ 60kgf/㎠, 보다 바람직하게는 15 ～ 40kgf/㎠이다.
이상의 제조 방법에 의해 얻어지는 적층형 연자성 시트는 시트 두께 변화가 억제되고 또한 투자율의 변동도 작은 것이다.
실시예
이하, 본 발명을 실시예에 의해 구체적으로 설명한다.
실시예 1
(연자성 시트의 제조)
편평 연자성 분말 Fe?Si?Cr?Ni (주식회사 메이트 제조) 550 중량부와, 글리시딜기를 갖는 아크릴 고무 (SG80H?3, 나가세 켐텍스 주식회사 제조) 83 중량부와, 에폭시 수지 (에피코트 1031S, 재팬 에폭시 레진 주식회사 제조) 23.1 중량부와, 에폭시 수지용 잠재성 경화제 (HX3748, 아사히 화성 케미컬즈 주식회사 제조) 6.9 중량부와, 톨루엔 270 중량부와, 아세트산에틸 120 중량부를 혼합하여 이루어 지는 연자성 조성물을 조제하였다. 또한, 사용한 편평 연자성 분말의 누적 입경 D (㎛) 에 관하여, D10 은 9.4㎛ 이고, D50 는 23.9㎛ 이며, D90 은 49.1㎛ 였다. 또, 부피 밀도는 0.6g/cc 이고, 탭 밀도는 1.30g/cc 였다.
그 조성물을 코터로 박리 폴리에스테르 (PET) 기재 상에 도포하고, 80℃ 미만의 온도로 건조시키고, 그 후에 더욱 100℃ 로 건조시켜, 박리 PET 기재 상에 100㎛ 의 두께의 연자성 시트를 얻었다.
(연자성 시트의 적층물의 제조)
상기 서술한 연자성 시트로부터 박리 PET 기재를 박리하고, 단층의 연자성 시트를 취득하였다. 이 단층의 연자성 시트를 4 장 준비하고, 이 시트들을 적층시켜 적층물을 얻었다.
(연자성 시트의 적층물의 예비 압착)
얻어진 적층물을, 롤 온도를 70℃ 로 설정한 라미네이터 (소니 케미컬 & 인포메이션 디바이스 주식회사 제조) 에, 라인 스피드 0.5m/분으로 선압 3.3kgf/cm 로 1 회 통과시켜고, 다음으로 선압 14.8kgf/cm 로 2 회 통과시키고, 또한, 선압 29.54kg/cm 로 2 회 통과시켜 예비 압착을 실시한다.
(적층형 연자성 시트의 제조)
다음으로, 예비 압착한 적층물을 진공 프레스 장치 (키타가와 정기 제조) 로, 165℃, 10 분간, 24.9kgf/㎠ 의 압력으로 압축하고, 실시예 1 의 적층형 연자성 시트를 얻었다. 이 적층형 연자성 시트의 단면도를 도 1 에 나타낸다. 도 1 에서는 자성 분말이 고밀도로 충전되고, 면방향으로 정렬되어 있는 것을 알 수 있다.
비교예 1
(연자성 시트의 제조)
실시예 1 과 마찬가지로, 박리 PET 기재 상에 100㎛ 의 두께의 연자성 시트를 얻었다.
(연자성 시트의 적층물의 제조)
상기 서술한 연자성 시트로부터 박리 PET 기재를 박리하고, 단층의 연자성 시트를 취득하였다. 이 단층의 연자성 시트를 4 장 준비하고, 이 시트들을 적층하여 적층물을 얻었다.
(연자성 시트의 적층물의 예비 압착)
얻어진 적층물을, 롤 온도를 70℃ 로 설정한 라미네이터 (소니 케미컬 & 인포메이션 디바이스 주식회사 제조) 에, 라인 스피드 0.5m/분으로 선압 3.3kgf/cm 로 5 회 통과시켜 예비 압착을 실시하였다.
(적층형 연자성 시트의 제조)
다음으로, 예비 압착한 적층물을 진공 프레스 장치 (키타가와 정기 제조) 로 24.9kgf/㎠ 의 압력으로 압축하고, 적층형 연자성 시트를 얻었다. 이 적층형 연자성 시트의 단면도를 도 2 에 나타낸다. 도 2 에서는 적층 계면에 공극이 약간 많은 것을 알 수 있다.
비교예 2
(연자성 시트의 제조)
실시예 1 과 마찬가지로, 박리 PET 기재 상에 100㎛ 의 두께의 연자성 시트를 얻었다.
(연자성 시트의 적층물의 제조)
상기 서술한 연자성 시트로부터 박리 PET 기재를 박리하고, 단층의 연자성 시트를 취득하였다. 이 단층의 연자성 시트를 4 장 준비하고, 이 시트들을 적층하여 적층물을 얻었다.
(연자성 시트의 적층물의 예비 압착)
얻어진 적층물을, 롤 온도를 70℃ 로 설정한 라미네이터 (소니 케미컬 & 인포메이션 디바이스 주식회사 제조) 에, 라인 스피드 0.5m/분으로 선압 29.5kgf/cm 로 5 회 통과시켜 예비 압착을 실시하였다.
(적층형 연자성 시트의 제조)
다음으로, 예비 압착한 적층물을 진공 프레스 장치 (키타가와 정기 제조) 로 24.9kgf/㎠ 의 압력으로 압축하여, 비교예 2 의 적층형 연자성 시트를 얻었다. 이 적층형 연자성 시트의 단면도를 도 3 에 나타낸다. 도 3 에서는 고밀도로 고배향되어 있는 곳과 저밀도로 배향이 부족한 곳이 존재하고 있는 것을 알 수 있다.
비교예 3
(연자성 시트의 제조)
실시예 1 과 마찬가지로, 박리 PET 기재 상에 100㎛ 의 두께의 연자성 시트를 얻었다.
(연자성 시트의 적층물의 제조)
상기 서술한 연자성 시트로부터 박리 PET 기재를 박리하고, 단층의 연자성 시트를 취득하였다. 이 단층의 연자성 시트를 4 장 준비하고, 이 시트들을 적층시켜 적층물을 얻었다. 이 적층형 연자성 시트의 단면도를 도 4 에 나타낸다. 도 4 에서는, 공극 (에어) 이 많이 남아 있는 것을 알 수 있다.
(적층형 연자성 시트의 제조)
다음으로, 적층물을 예비 압착하지 않고, 진공 프레스 장치 (키타가와 정기 제조) 로 24.9kgf/cm 의 압력으로 압축하고, 비교예 3 의 적층형 연자성 시트를 얻었다.
비교예 4
(연자성 시트의 제조)
실시예 1 과 마찬가지로, 박리 PET 기재 상에 100㎛ 의 두께의 연자성 시트를 얻었다.
(연자성 시트의 적층물의 제조)
상기 서술한 연자성 시트로부터 박리 PET 기재를 박리하고, 단층의 연자성 시트를 취득하였다. 이 단층의 연자성 시트를 4 장 준비하고, 이 시트들을 적층하여 적층물을 얻었다.
(적층형 연자성 시트의 제조)
다음으로, 적층물을 예비 압착하지 않고, 진공 프레스 장치 (키타가와 정기 제조) 로 37.4kgf/cm 의 압력으로 압축하고, 비교예 4 의 적층형 연자성 시트를 얻 었다. 이 적층형 연자성 시트의 단면도를 도 5 에 나타낸다. 도 5 에서는, 고밀도 영역과 공극 (에어) 영역의 부분이 분명하게 나뉘어져 있는 것을 알 수 있다.
(평가)
얻어진 적층형 연자성 시트에 대해, 먼저 두께 (t1) 와 투자율 μ' 를 측정하였다. 투자율은 실용적으로는 38 이상인 것이 바람직하다. 또, 85℃, 60%Rh 의 고온 고습 환경 하에 240 시간 (hr) 유지한 후의 연자성 시트의 두께 (t2) 를 측정하고, 두께 변화율 [(t1-t2)×100/t2](%) 을 산출하였다. 두께 변화율은 0 에 가까울수록 바람직하다 (표 1 중, 두께 변화율이 2.0 미만인 경우를 G, 그 이외를 NG 로 하였다). 또한, 시트의 어긋남의 발생률 (%) 에 대해, 시트 제조 장수로부터 시트 적층 어긋남을 일으킨 장수를 산출하였다. 얻어진 결과를 표 1 에 나타낸다.
Figure 112008088981332-pct00001
표 1 로부터 알 수 있는 바와 같이, 실시예 1 의 적층형 연자성 시트의 경우, 진공 프레스 전에 연자성 시트의 적층물을 3 단계의 압력 조건으로 라미네이터에 통과시킴으로써 투자율 μ' 를 크게 할 수 있고, 또, 85℃, 60Rh%, 240hr 에서의 두께의 변화도 2% 이하로 작게 억제되었다. 연자성 시트의 단면 관찰을 실시해도 공기가 들어가 있지 않은 것을 알 수 있었고, 적층 계면은 확인되지 않았다. 또한, 적층형 연자성 시트를 50 장 제조했을 때의 시트의 적층 어긋남에 의한 불량품 발생률은 0% 이었다.
비교예 1 의 적층형 연자성 시트의 경우, 진공 프레스 전에 연자성 시트를 라미네이터에 통과시킴으로써 투자율 μ' 를 크게 할 수 있었는데, 85℃, 60Rh%, 240hr 에서의 시트 두께의 변화가 3% 이상이고, 실시예 1 과 비교하여 두께의 변화가 커졌다. 50 장 제조했을 때에 시트의 어긋남은 0 장이고, 불량품의 발생률은 0% 이었다.
비교예 2 의 적층형 연자성 시트의 경우, 진공 프레스 전에 연자성 시트를 라미네이터에 통과시킴으로써 투자율 μ' 를 크게 할 수 있었는데, 85℃, 60Rh%, 240hr 에서의 두께의 변화가 2% 이상이고, 실시예 1 과 비교하여 두께의 변화가 커졌다. 50 장 제조했을 때에 시트의 어긋남은 12 장이고, 불량품의 발생률이 높았다.
비교예 3 의 적층형 연자성 시트의 경우, 진공 프레스로 압축하기 전에 라미네이터에 통과시키지 않으므로, 도 4 에 나타내는 바와 같이, 적층형 연자성 시트를 구성하는 단층의 각 연자성 시트의 계면에 간극이 발생할 수 있는 것을 알 수 있다. 또, 85℃, 60Rh%, 240hr 에서의 두께의 변화가 2% 이상이고, 실시예 1 과 비교하여 두께의 변화가 커졌다. 또한, 50 장 제조했을 때의 시트의 적층 어긋남에 의한 불량품 발생률은 0% 이었다.
비교예 4 의 적층형 연자성 시트의 경우, 진공 프레스의 압력을 크게 함으로써 실시예 1 과 동등한 투자율 μ' 를 얻을 수 있고, 적층 계면에서의 간극이 작게 되어 있지만, 과잉 압력으로 압축되어 있으므로 내부에 변형이 남아, 고온 고습 환경 하에서 두께가 변화되는 하나의 요인으로 되어 있는 것으로 생각할 수 있다. 85℃, 60Rh%, 240hr 에서의 두께의 변화가 2% 이상으로, 실시예 1 과 비교하여 커졌다. 또한, 50 장 제조했을 때의 시트의 적층 어긋남에 의한 불량품 발생률은 0% 이었다.
산업상이용가능성
본 발명의 제조 방법에서는, 연자성 시트 형성용의 연자성 조성물로서 특정의 것을 사용하고, 그것으로 형성된 얇은 연자성 시트의 적층물에 대한 가열 패턴과 압력 인가 패턴에 관하여, 열 경화가 진행되지 않는 온도에서 저, 중, 고로 3 단계의 선압력으로 예비 압착하고, 계속해서 열 경화가 진행되는 온도에서 면압력으로 본 압착한다. 이 때문에, 고온 혹은 고온 고습 환경 하에서도 적층형 연자성 시트 두께의 변화를 억제할 수 있고, 결과적으로 투자율을 저하시키지 않게 할 수 있다. 또, 이 연자성 시트는 비접촉식 IC 카드나 IC 태그 등의 RFID 시스템 등에 있어서의 자속 수속체로서, 혹은 일반의 전파 흡수체로서 유용하다. 즉, RFID 용 플렉시블 시일드재, 휴대용 디지털 카메라 등의 전자 기기의 노이즈 전자파 흡수체로서 유용하다.

Claims (5)

  1. 적층형 연자성 시트의 제조 방법으로서, 이하의 공정 (A) ～ (D) :
    (A) 편평한 연자성 분말과, 글리시딜기를 갖는 아크릴 고무와, 에폭시 수지와, 에폭시 수지용 잠재성 경화제와, 용제를 혼합하여 이루어지는 연자성 조성물을 박리 기재 상에 도포하고, 연자성 조성물의 경화 반응이 발생되지 않는 온도 T1 에서 건조시키고, 박리 기재를 제거하여 경화성 연자성 시트를 취득하는 공정으로서, 상기 편평한 연자성 분말은 10 ~ 50㎛ 의 평균 입자경, 15 ~ 65 의 편평률, 0.65 ~ 1.40g/㎖ 의 탭 밀도, 및 0.65 ~ 1.00㎡/g 의 비표면적을 갖고, 상기 용제를 제거한 상기 연자성 조성물에 있어서의 아크릴 고무의 양은 9 내지 16 중량%이며, 상기 용제를 제거한 상기 연자성 조성물에 있어서의 에폭시 수지의 양은 1.0 내지 6.0 중량%이며, 에폭시 수지용 잠재성 경화제의 양은 에폭시 수지 100 중량부에 대해 3 내지 100 중량부이며, 상기 온도 T1은 50 ～ 90℃인, 상기 경화성 연자성 시트를 취득하는 공정;
    (B) 상기 경화성 연자성 시트를 2 이상 준비하고, 이 시트들을 적층시켜 적층물을 취득하는 공정;
    (C) 얻어진 적층물을 경화 반응이 발생되지 않는 온도 T2 에 있어서, 선압을 인가하는 라미네이터로 선압력 P1, 선압력 P2 및 선압력 P3 (단, P1<P2<P3) 으로 순서대로 압축하는 공정으로서, 상기 온도 T2는 70 ～ 130℃ 이고, 상기 선압력 P1 이 2 ～ 10kgf/cm 이고, 상기 선압력 P2 가 10 ～ 20kgf/cm 이고, 상기 선압력 P3 이 20 ～ 50kgf/cm 인, 상기 압축하는 공정; 및
    (D) 경화 반응이 발생하는 온도 T3 에 있어서, 압축된 적층물을, 면압을 인가하는 프레스기로 압축하여 적층형 연자성 시트를 얻는 공정으로서, 상기 온도 T3는 140 ～ 200℃이며, 상기 면압은 10 ～ 60kgf/㎠인, 상기 적층형 연자성 시트를 얻는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 적층형 연자성 시트의 제조 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    공정 (C) 에 있어서의 라미네이터의 라인 스피드가 0.1 ～ 5m/분인, 적층형 연자성 시트의 제조 방법.
  5. 삭제
KR1020087031478A 2006-10-31 2007-10-04 적층형 연자성 시트의 제조 방법 KR101119446B1 (ko)

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