KR101124543B1

KR101124543B1 - 고 바이오 에너지 방사 기능을 가진 전자파 차폐용 원단

Info

Publication number: KR101124543B1
Application number: KR1020100010379A
Authority: KR
Inventors: 박종주; 이환구; 박선영; 임은아; 여운식
Original assignee: 두성산업 주식회사
Priority date: 2010-02-04
Filing date: 2010-02-04
Publication date: 2012-03-20
Also published as: KR20110090538A

Abstract

본 발명은 원단 기재; 상기 원단 기재의 일면에 적층된 전자파 차폐층; 및 상기 원단 기재의 타면 또는 전자파 차폐층 위에 적층된 원적외선 방사층;을 포함하는 전자파 차폐용 원단을 제공한다.
본 발명에 따른 바이오 에너지 방출 전자파 차폐용 원단은 전자파를 반사(차단)하거나 전자파를 흡수할 수 있는 전자파 차폐층(전자파 차단층 또는 흡수층) 외에 부가적으로 인체에 유익한 원적외선을 방출하고 탁월한 항균작용을 하며, 암모니아 등의 악취를 탈취할 수 있는 원적외선 방사층을 포함하고 있어서, 전자파를 방출하는 전자 제품을 장시간 사용하는 사용자에게 건강한 환경을 구현할 수 있다. 특히, 사용자와 직접 접촉된 상태로 사용되는 발열 매트, 발열 침대, 발열 소파 등과 같은 전자제품에 본 발명에 따른 바이오 에너지 방출 전자파 차폐용 원단을 적용하거나, 전자파를 방출하는 전자제품과 자주 접촉하는 주부나 임산부를 위한 앞치마, 조끼 등에 적용하는 경우 원적외선 방사 등의 바이오 기능에 의한 유익한 효과의 효용성이 극대화된다.

Description

고 바이오 에너지 방사 기능을 가진 전자파 차폐용 원단{Electromagnetic wave shielding fabric with high bio-energy radiation function}

본 발명은 전자파 차폐용 원단에 관한 것으로서, 보다 바람직하게는 상온에서도 높은 바이오 에너지를 방사할 수 있는 전자파 차폐용 원단에 관한 것이다.

전자파는 각종 자동화 장비와 자동 제어 장치 등에 영향을 끼쳐 오동작을 유발시키고, 인체에 침투하였을 경우 고주파 에너지에 의해 생체 조직 세포를 파괴하거나 변이를 일으켜 면역 기능을 약화시키는 등의 여러 가지 문제를 발생시킨다. 또한, 전자 회로의 집적화 기술의 발달에 힘입어 다양한 기능을 갖는 단위 회로들을 좁은 공간에 밀집시켜 사용하는 것이 기술적으로 가능하게 되었지만, 이와 더불어 인접 회로들 간에는 각 회로들로부터 발생하는 전자파 장애(Electro Magnetic Interference: EMI)가 중요한 문제가 되고 있으며, 전자파 적합성(Electro Magnetic Compatibility: EMC)에 부합하는 제품에 대한 요구가 증가하고 있다.

종래의 전자파 흡수체는 구성 재료의 고주파 손실특성을 이용하여 전파에너지를 감쇠시키거나 반사파를 기준치 이하로 절감하는 기능 소재이며, 사용 재료에 따라 도전 손실 재료, 유전 손실 재료, 자성 손실 재료, 또는 두가지 이상의 손실을 포함하는 재료로 분류된다. 전자파 흡수재로 주로 사용되는 복합형 페라이트 전자파 흡수체는 페라이트에 지지재로 실리콘 고무, 플라스틱 등의 비자성체를 혼합한 것으로, 1mm 내외의 시트 형태로 제작되고, GHz 대역에서 레이다 반사방지용 등으로 이용된다. 또한, 전자파 차폐재는 통상적으로 플라스틱에 금속류(Fe, Cu, Ni 등)를 첨가하여 도전성 메쉬, 섬유, 고무 등의 형태로 제작되었다. 또한, 페라이트 또는 연자성 금속분말을 고무 또는 플라스틱에 혼입하여 압연 또는 압출 등의 방식으로 제작된 0.2mm 이상의 두꺼운 시트 형태의 흡수체가 주로 사용되었다.

한편, 상기와 같은 종래의 전자파 차폐재를 이용하는 경우에도 완벽한 전자파 차폐는 이루어지지 않기 때문에 특히 사용자와 직접 접촉하는 전자제품인 발열 매트, 발열 침대, 발열 소파 등과 같은 전자제품을 장시간 사용시 유해한 전자파 등에 의해 사용자에게 불쾌감이나 두통 등을 유발할 수 있고 휴대폰, PDA와 같이 터치 판넬을 적용하는 전자기기의 경우 사용자의 손가락 등에 의해 장시간 조작될 때 세균 등으로 오염되어 사용자에게 감염 등을 유발할 수 있는데, 종래의 전자파 차폐재 중 사용자의 불쾌감이나 두통 등을 해소하거나, 반영구적으로 항균작용을 지속할 수 있는 부가적인 바이오 기능을 가지는 제품은 거의 전무한 실정이다.

본 발명은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 도출된 것으로서, 본 발명은 우수한 전자파 차폐 기능을 가지면서, 부가적으로 상온에서도 지속적으로 원적외선을 방출하고 반영구적으로 항균작용을 하며, 암모니아 등의 악취를 탈취하여 인체에 유익한 바이오 개념의 전자제품을 구현할 수 있는 전자파 차폐용 원단을 제공하는데에 그 목적이 있다.

본 발명의 목적을 해결하기 위하여 본 발명은 원단 기재; 상기 원단 기재의 일면에 적층된 전자파 차폐층; 및 상기 원단 기재의 타면 또는 전자파 차폐층 위에 적층된 원적외선 방사층;을 포함하는 전자파 차폐용 원단을 제공한다.

본 발명의 전자파 차폐용 원단에서, 원단 기재는 바람직하게는 직포, 부직포 또는 고분자 필름 중에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 한다. 특히 원단 기재는 그 위에 은, 구리, 니켈, 금, 알루미늄, 코발트, 은이 코팅된 구리 및 은이 코팅된 니켈로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 도전성 금속이 코팅된 도전성 원단 기재인 것이 보다 바람직하다.

본 발명의 전자파 차폐용 원단에서, 전자파 차폐층은 전자파를 반사하거나 전자파를 흡수하는 기능을 가진 일정 두께의 층을 모두 포함하는 개념으로서, 바람직하게는 원단 기재 위에 구리가 1~5㎛ 두께로 도금된 제1도금층 및 상기 제1도금층에 니켈(Ni), 코발트(Co), 니켈-코발트(Ni-Co), 또는 니켈-철-코발트(Ni-Fe-Co)가 1~3㎛ 두께로 전해 또는 무전해 도금된 제2도금층을 포함하는 복합층인 것을 특징으로 한다. 또한, 전자파 차폐층은 고분자 매트릭스 수지상에 전자파 흡수용 자성 분말이 분산되어 형성된 층으로 구성될 수 있으며, 이때 전자파 흡수용 자성 분말은 페라이트, 카보닐철, 철-실리콘 합금, 철-실리콘-알루미늄 합금, 철-코발트 합금 및 철-니켈 합금으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함한다.

본 발명의 전자파 차폐용 원단에서 원적외선 방사층은 유효한 원적외선을 방사하여 전자파에 의한 인체의 악영향을 최소화시킬 수 있는 것이라면, 그 종류나 형태가 크게 제한되지 않으며, 바람직하게는 바인더 고분자 수지, 원적외선 방사 성분, 및 용제를 포함하는 원적외선 방사용 조성물을 원단 기재의 타면 또는 전자파 차폐층 위에 도포시킨 후 건조시켜 형성된 코팅층으로서, 상기 원적외선 방사 성분은 바인더 고분자 수지 100 중량부에 대하여 5~40 중량부이고, 상기 용제는 바인더 고분자 수지 100 중량부에 대하여 10~60 중량부인 것을 특징으로 한다. 상기 원적외선 방사용 조성물은 바인더 고분자 수지 100 중량부에 대하여 분산제 1~10 중량부를 더 포함할 수 있고, 이때, 상기 분산제는 습윤 분산제, 실리콘계 계면활성제, 및 불소계 계면활성제로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 물질로 구성된 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 원적외선 방사용 조성물은 바인더 고분자 수지 100 중량부에 대하여 착색제 1~10 중량부를 더 포함할 수 있다.

원적외선 방사용 조성물의 구성성분 중 바인더 고분자 수지는 원적외선 방사 성분을 균일하게 분산시킨 채로 유지시키고 동시에 일정 두께의 층을 형성시킬 수 있는 것이라면 크게 제한되지 않으며, 구체적으로 폴리이미드 수지, 멜라민 수지, 실리콘 수지, 수성 우레탄 수지, 유성 우레탄 수지, 에폭시 수지, 및 아크릴 수지로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 수지로 구성될 수 있다.

원적외선 방사용 조성물의 구성성분 중 원적외선 방사 성분은 원적외선 방사 성분 전체 중량을 기준으로 산화규소 45~65 중량%, 산화장석 7~9 중량%, 붕사 10~20 중량%, 붕산 4~6 중량%, 탄산칼륨 2~4 중량%, 초석 1~1.2 중량%, 수산화알루미나 3.3~6.8 중량%, 석회석 1.4~1.8 중량%, 탄산바륨 0.8~1 중량%, 리튬 0.7~0.8 중량%, 지르콘 1~1.3 중량%, 인산 0.2~0.4 중량%, 탄소 3~3.5 중량%, 탄산마그네슘 0.4~0.5 중량%를 포함하는 조성물의 용융물인 것을 특징으로 하며, 이때, 원적외선 방사 성분은 원적외선 방사 성분 전체 중량을 기준으로 채색제 0.2~0.22 중량%를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 바이오 에너지 방출 전자파 차폐용 원단은 전자파를 반사(차단)하거나 전자파를 흡수할 수 있는 전자파 차폐층(전자파 차단층 또는 전자파 흡수층) 외에 부가적으로 인체에 유익한 원적외선을 방출하고 탁월한 항균작용을 하며, 암모니아 등의 악취를 탈취할 수 있는 원적외선 방사층을 포함하고 있어서, 전자파를 방출하는 전자 제품을 장시간 사용하는 사용자에게 건강한 환경을 구현할 수 있다. 특히, 사용자와 직접 접촉된 상태로 사용되는 발열 매트, 발열 침대, 발열 소파 등과 같은 전자제품에 본 발명에 따른 바이오 에너지 방출 전자파 차폐용 원단을 적용하거나, 전자파를 방출하는 전자제품과 자주 접촉하는 주부나 임산부를 위한 앞치마, 조끼 등에 적용하는 경우 원적외선 방사 등의 바이오 기능에 의한 유익한 효과의 효용성이 극대화된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자파 차폐용 원단의 단면을 개략적으로 나타낸 것이고, 도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전자파 차폐용 원단의 단면을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 3은 제조예 1의 전자파 차폐용 원단에 대한 대장균 사멸율 테스트 결과를 나타낸 것이고, 도 4는 제조예 1의 전자파 차폐용 원단에 대한 농녹균 사멸율 테스트 결과를 나타낸 것이다.
도 5는 제조예 1의 전자파 차폐용 원단의 암모니아 가스 탈취 능력을 나타낸 그래프이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.

본 발명은 전자파 차폐용 원단에 관한 것으로서, 보다 바람직하게는 상온에서 바이오 에너지(특히, 원적외선) 방사층을 포함하는 전자파 차폐용 원단에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자파 차폐용 원단의 단면을 개략적으로 나타낸 것이고, 도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전자파 차폐용 원단의 단면을 개략적으로 나타낸 것이다.

도 1에서 보이는 바와 같이 이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자파 차폐용 원단(100)은 원단 기재(10); 상기 원단 기재의 일면에 적층된 전자파 차폐층(20); 및 전자파 차폐층 위에 적층된 원적외선 방사층(30);을 포함한다. 또한, 도 2에서 보이는 바와 같이 본 발명의 다른 실시예에 따른 전자파 차폐용 원단(200)은 원단 기재(110); 상기 원단 기재의 일면에 적층된 전자파 차폐층(120); 상기 원단 기재의 타면에 적층된 원적외선 방사층(130);을 포함한다. 또한 도 1 내지 도 2에는 도시되지 않았지만, 본 발명에 따른 전자파 차폐용 원단은 원단 기재; 상기 원단 기재의 일면에 적층된 원적외선 방사층; 상기 원적외선 방사층 위에 적층된 전자파 차폐층;을 포함한다.

1. 원단 기재

원단 기재는 그 위에 전자파 차폐층 또는 원적외선 방사층을 적층시킬 수 있는 것이라면 그 종류나 형태가 크게 제한되지 않으며, 구체적으로 금속박, 직포, 부직포, 다공성 스폰지, 메쉬 형태의 시트, 고분자 필름 등이 있고, 특히 본 발명에 따른 전자파 차폐용 원단이 발열 매트, 발열 침대, 발열 소파 등과 같은 전자제품 내에 적용되거나 앞치마, 조끼 등에 적용되는 경우 직포, 부직포 또는 고분자 필름 중에서 선택되는 어느 하나인 것이 바람직하다. 금속박으로는 순철박, 철박, 알루미늄박, 동박, 니켈박, 주석박, 함석박, 양철박, 또는 퍼멀로이 호일 등이 사용될 수 있다. 고분자 필름으로는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름, 폴리에틸렌(PE) 필름, 폴리이미드(PI) 필름, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 필름, 폴리에틸렌이미드(PEI) 필름, 또는 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF) 필름 등이 사용될 수 있다. 직포 또는 부직포는 폴리아마이드 섬유(나일론섬유), 폴리에스터섬유, 폴리우레탄 섬유, 폴리우레어 섬유, 폴리에틸렌 섬유, 폴리염화비닐 섬유, 폴리비닐리덴 섬유, 폴리테트라플루오로에틸렌 섬유, 폴리비닐알코올 섬유, 폴리아크릴로나이트릴 섬유, 또는 폴리프로필렌 섬유 등으로 형성된 것이 사용될 수 있다. 다공성 스폰지로는 것이 폴리우레탄 발포체, 또는 천연고무 발포체 등이 사용될 수 있다.

원단 기재의 보다 바람직한 형태로는 그 위에 은, 구리, 니켈, 금, 알루미늄, 코발트, 은이 코팅된 구리 및 은이 코팅된 니켈로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 도전성 금속이 코팅된 도전성 원단 기재인 것을 특징으로 한다. 상기의 도전성 금속을 코팅하는 방법으로는 도금, 증착, 함침, 스프레이 코팅 등이 있으며, 도전성 원단 기재의 구체적인 일 예로 원단 기재 위에 구리(Cu), 코발트(Co), 니켈(Ni), 은(Ag), 알루미늄(Al), 철 (Fe) 및 금(Au)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 전도성 금속이 500～4000Å의 두께로 건식 증착된 전도성 금속 증착층이 형성된 것이 있다.

2. 전자파 차폐층

전자파 차폐층은 원단 기재의 일면에 적층되는 것으로서, 본 발명에 따른 전자파 차폐용 원단에서 전자파 차폐층은 전자파를 반사하거나 전자파를 흡수하는 등의 다양한 형태로 전자파를 차폐하는 기능을 가진 층을 포함하는 개념이다. 따라서, 본 발명에 따른 전자파 차폐층에는 종래의 기술에 의해 전자파 차폐용 시트, 전자파 흡수용 시트, 전자파 반사용 시트, 전자파 차폐재, 전자파 흡수재, 전자파 차폐체, 또는 전자파 흡수체 등으로 공지된 다양한 형태의 소재가 사용될 수 있다. 상기의 소재들은 도금, 증착, 함침, 스프레이 코팅, 나이프 코팅, 롤 코팅, 캘린더 코팅, 캐스트 코팅 등의 다양한 방법에 의해 원단 기재 위에 적층될 수 있다.

본 발명의 전자파 차폐층은 바람직한 일 예로 원단 기재 위에 구리가 1~5㎛ 두께로 도금된 제1도금층 및 상기 제1도금층에 니켈(Ni), 코발트(Co), 니켈-코발트(Ni-Co), 또는 니켈-철-코발트(Ni-Fe-Co)가 1~3㎛ 두께로 전해 또는 무전해 도금된 제2도금층을 포함하는 복합층인 것을 특징으로 한다. 원단 기재 위에는 구리(Cu)가 1～5㎛ 두께로 전해 도금된 제1도금층이 적층되어 있다. 제1도금층의 두께가 1㎛ 미만인 경우에는 전자파를 완전하게 차폐하지 못하며, 5㎛ 초과의 경우에는 전자파의 차폐율은 우수할지언정 두께 초과에 따른 전자파 차폐율 증가가 크지 않아 불필요한 비용이 소모되고 크랙(갈라짐) 등의 표면 불량이 발생하여 제품성이 떨어진다. 특히 원단 기재가 도전성 원단 기재인 경우 구리(Cu) 전해 도금층을 통해 도전성(導電性)을 보강하는 것이며, 전해 도금 방식을 채택하는 이유는 전해 도금 방식이 무전해 도금 방식에 비하여 공정 속도가 빠를 뿐만 아니라, 도금 밀착성 및 균일성의 제고를 통한 표면 저항과 수직 저항의 저하를 달성할 수 있기 때문이다. 구리(Cu) 전해 도금층에는 니켈(Ni), 코발트(Co), 니켈-코발트(Ni-Co), 또는 니켈-철-코발트(Ni-Fe-Co)가 1～3㎛ 두께로 전해 또는 무전해 도금된 제2도금층이 적층되어 있다. 제2도금층은 구리(Cu) 전해 도금층의 부식을 방지하기 위한 것으로 니켈(Ni)로 구성되어 있는 것이 바람직하다. 상기와 같은 복합층으로 형성된 전자파 차폐층은 충격 및 진동 흡수성, 도금 밀착성 및 균일성, 환경친화성이 우수할 뿐만 아니라, 표면저항과 수직저항 및 압축변형성이 낮은 장점을 가진다. 상기의 복합층을 형성하는 방법을 보다 구체적으로 살펴보면, 제1 전해 도금(구리 전해 도금)은 원단 기재를 음극 전류 밀도 1～8 A/dm², 양극 전류 밀도 1～5 A/dm², 배쓰(bath) 전압 3～9 볼트 및 배쓰(bath) 온도 20～35℃의 조건 하에 CuSO₄?5H₂O 160～320 g/ℓ, 황산 22～60 g/ℓ, 염소 20～100 ㎎/ℓ, 티오우레아(thiourea) 0.01 g/ℓ 및 덱스트린 0.01 g/ℓ의 혼합 용액에 침지함으로써 수행된다. 또한, 제2 전해 또는 무전해 도금(특히, 니켈 도금)은 제1도금층이 형성된 원단 기재를 황산니켈 18～45 g/ℓ, 차아인산소다 12～32 g/ℓ 및 구연산소다 27～70 g/ℓ의 혼합 용액에 침지함으로써 수행된다. 이와 같이 형성된 전자파 차폐층은 약 10 ㎒ 에서부터 1 ㎓ 의 주파수 대역에서 약 80 ㏈의 전자파 차폐율을 보인다.

또한, 본 발명의 전자파 차폐층은 바람직한 일 예로 고분자 매트릭스 수지상에 전자파 흡수용 자성 분말이 분산되어 형성된 것을 특징으로 한다. 이때 전자파 흡수용 자성 분말은 페라이트, 카보닐철, 철-실리콘 합금, 철-실리콘-알루미늄 합금, 철-코발트 합금 및 철-니켈 합금으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함한다. 또한, 고분자 매트릭스 수지로는 아크릴 수지, 우레탄 수지, 멜라민 수지, 실리콘 수지, 불소 수지, EDPM(Ethylene Propylene Diene Monomer), 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리염화비닐, 염소화 폴리에틸렌, PVDF(Polyvinylidenefluoride), 폴리에스테르, 폴리아마이드 및 폴리메틸 메타크릴레이트 등이 있으며, 2종 이상의 고분자 수지를 혼합하여 사용하는 것도 가능하다. 원단 기재상의 상기의 전자파 차폐층을 형성하는 방법을 구체적으로 살펴보면, 먼저 전자파 흡수용 자성 분말, 열경화성 고분자 수지, 용제를 포함하는 혼합 슬러리를 제조한다. 이때 혼합 슬러리는 바람직하게는 백금 등의 경화 촉매를 더 포함할 수 있다. 또한, 용제로는 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 에틸아세테이트, 톨루엔, 클로로포름, 크실렌, 벤젠, 디클로로메탄, 디클로로에탄, 테트라클로로에탄, 디클로로에틸렌, 테트라클로로 에틸렌, 클로로벤젠, 아세톤, 메틸에틸케톤(MEK), 메틸부틸케톤(MBK), 메틸이소부틸케톤(MIBK), 헥산 등이 있다. 열 경화성 고분자 수지와 전자파 흡수용 분말의 중량비는 약 1:2 ~ 1:5의 범위를 가지고, 열경화성 고분자 수지와 용제의 중량비는 약 2:1 내지 1:2의 범위를 가진다. 혼합 슬러리 제조를 위한 분산 장비로는 플래니터리 믹서(planetary mixer)가 바람직하다. 다음으로 탈포기를 이용하여 혼합 슬러리로부터 기포를 제거한다. 혼합 슬러리에 포함된 기포를 제거하지 않은 채 성형을 할 경우 제품의 탈리나 치수 불안정의 문제가 있다. 이후 캐스팅과 같은 성형 장비를 이용하여 원단 기재의 일면에 탈포된 혼합 슬러리를 도포한다. 이후 혼합 슬러리를 경화 및 건조시켜 용제를 제거하여 전자파 차폐층을 형성한다. 이와 같이 형성된 전자파 차폐층은 약 30 ㎒ 에서부터 100 ㎒ 까지의 주파수 대역에서 약 60 ㏈ 이상의 전자파 차폐율을 보인다.

3. 원적외선 방사층

원적외선 방사층은 원단 기재 위 또는 전자파 차폐층 위에 적층되는 것으로서, 인체에 유익한 원적외선을 방사할 수 있는 것이라면 그 형태나 형성 재료 등이 크게 제한되지 않는다. 본 발명에 따른 전자파 차폐용 원단에서 원적외선 방사층은 바람직한 일 예로 바인더 고분자 수지, 원적외선 방사 성분, 및 용제를 포함하는 원적외선 방사용 조성물을 원단 기재의 타면 또는 전자파 차폐층 위에 도포시킨 후 건조시켜 형성된 코팅층이다. 상기의 원적외선 방사용 조성물은 바람직하게는 분산제 또는 착색제를 더 포함할 수 있다. 이하, 원적외선 방사용 조성물의 조성물을 중심으로 보다 상세히 설명한다.

(1) 바인더 고분자 수지 및 용제

바인더 고분자 수지는 원적외선 방사 성분을 고르게 분산 시킨 상태로 유지하면서 원적외선 방사층의 형태를 이루는 성분으로서, 폴리이미드 수지, 멜라민 수지, 실리콘 수지, 수성 우레탄 수지, 유성 우레탄 수지, 에폭시 수지, 및 아크릴 수지로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 수지로 구성될 수 있다.

용제는 원적외선 방사 성분이 바인더 고분자 수지 내에 고르게 분산될 수 있도록 하며, 원적외선 방사용 조성물을 도포시키는데 용이하도록 원적외선 방사용 조성물의 점도를 조절하는 성분으로서, 원적외선 방사층을 형성하는 과정 중 건조단계에서 제거된다. 용제의 종류는 크게 제한되지 않고, 구체적으로 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 에틸아세테이트, 톨루엔, 클로로포름, 크실렌, 벤젠, 디클로로메탄, 디클로로에탄, 테트라클로로에탄, 디클로로에틸렌, 테트라클로로 에틸렌, 클로로벤젠, 아세톤, 메틸에틸케톤(MEK), 메틸부틸케톤(MBK), 메틸이소부틸케톤(MIBK), 메틸실록산, 또는 헥산 등에서 선택되는 하나 이상의 성분으로 구성될 수 있다. 용제의 함량은 바람직하게는 바인더 고분자 수지 100 중량부에 대하여 10~60 중량부인 것을 특징으로 하는데, 용제의 함량이 10 중량부 미만이면 원적외선 방사용 조성물의 균일한 도포가 곤란하고, 60 중량부를 초과하면 단위 면적당 도포량이 적어 적절한 두께의 원적외선 방사층을 형성할 수 없다.

(2) 원적외선 방사 성분

원적외선 방사 성분은 소정 주파수대의 파장을 가진 원적외선을 방출하는 성분으로서, 바인더 고분자 수지 100 중량부에 대하여 5~40 중량부의 함량을 가진다. 원적외선 방사 성분이 바인더 고분자 수지 100 중량부에 대하여 5 중량부 미만이면 원적외선 방사층의 원적외선 방출 효과, 항균 효과, 탈취 효과 등이 미비하고, 원적외선 방사 성분이 40 중량부를 초과하면 분산성이 떨어져서 균일한 품질의 원적외선 방사층을 형성하기가 어렵고 원적외선 방사용 조성물의 균일한 도포가 곤란하기 때문이다. 원적외선 방사층의 원적외선 방출 효과, 항균 효과, 탈취 효과, 원적외선 방사용 조성물에서의 균일한 분산성, 및 원적외선 방사용 조성물의 균일한 도포성을 고려할 때 원적외선 방사 성분의 함량은 보다 바람직하게는 바인더 고분자 수지 100 중량부에 대하여 10~30 중량부인 것을 특징으로 한다.

원적외선 방사 성분은 원적외선을 방출할 수 있고, 본 발명에 따른 원적외선 방사용 조성물의 구성성분인 바인더 고분자 수지, 용제, 및 분산제 등과 서로 양립할 수 있는 것이라면 그 종류에 제한이 없으며, 구체적으로는 산화규소, 산화장석, 붕사, 붕산, 탄산칼륨, 초석, 수산화알루미나, 석회석, 탄산바륨, 리튬, 지르콘, 인산 , 탄소, 및 탄산마그네슘을 유효성분으로 포함하는 조성물을 용융시켜 제조한 것을 특징으로 한다. 이때 용융 온도는 약 1350~1550℃이고, 원적외선 방사 성분은 상기 조성물을 용융 후 냉각시키고 미세하게 분쇄하여 분말화한 것을 특징으로 한다. 보다 구체적으로, 원적외선 방사 성분은 원적외선 방사 성분 전체 중량을 기준으로 산화규소 45~65 중량%, 산화장석 7~9 중량%, 붕사 10~20 중량%, 붕산 4~6 중량%, 탄산칼륨 2~4 중량%, 초석 1~1.2 중량%, 수산화알루미나 3.3~6.8 중량%, 석회석 1.4~1.8 중량%, 탄산바륨 0.8~1 중량%, 리튬 0.7~0.8 중량%, 지르콘 1~1.3 중량%, 인산 0.2~0.4 중량%, 탄소 3~3.5 중량%, 탄산마그네슘 0.4~0.5 중량%를 포함하고, 여기에 원적외선 방사 성분 전체 중량을 기준으로 채색제 0.2~0.22 중량%를 더 포함할 수 있다. 이때, 채색제로는 산화제2동, 산화코발트, 이산화망간, 또는 산화니켈 등이 있는데, 채색제로써 이산화망간과 산화니켈을 사용하면 흑색의 원적외선 방사 성분이 제조되고, 산화제2동 0.1 중량%와 산화코발트 0.1~0.12 중량%를 사용하면 코발트색의 원적외선 방사 성분이 제조되고, 채색제를 전혀 첨가하지 않으면 투명색의 원적외선 방사 성분이 제조된다.

(3) 분산제 및 착색제

분산제 및 착색제는 본 발명에 따른 원적외선 방사용 조성물에 선택적으로 추가할 수 있는 성분이다.

분산제는 원적외선 방사 성분의 분산성을 향상 시키거나, 무기 안료를 탈응집시키고 미립화시켜 고광택 및 착색력을 향상시키거나, 원적외선 방사용 조성물의 도포시 흐름성과 평활성을 향상시키는 등 첨가의 목적에 따라 그 종류에 제한이 없으며, 구체적으로 제품명 DISPERBYK(BYK-Chemie GmbH사의 제품, 폴리카르복실린산 폴리머의 알킬올 암모늄염 용액으로서 무기 안료를 입체적으로 안정화시키고 탈응집 및 미립화 시키는 작용을 한다.)의 습윤 분산제, 실리콘계 계면활성제, 불소계 계면활성제 등이 있다. 실리콘계 계면활성제로는 디메틸 실록산(Dimethyl siloxane)과 알킬렌 옥사이드(Alkylene oxide)의 그래프트 중합체 또는 블록 중합체 등이 있으며, 불소계 계면활성제로는 제품명 FC430(3M사의 제품)등이 있다. 분산제의 함량은 바인더 고분자 수지 100 중량부에 대하여 1~10 중량부인 것을 특징으로 하는데, 분산제의 함량이 1 중량부 미만이면 분산제 첨가에 따른 분산 효과 등이 미비하고, 10 중량부를 초과하면 초과에 따른 분산 효과의 증가율이 그리 크지 않기 때문이다.

착색제는 원적외선 방사층에 색을 부여하기 위한 것으로서, 착색제로는 안료, 또는 염료 등을 사용할 수 있다. 착색제의 함량은 바인더 고분자 수지 100 중량부에 대하여 1~10 중량부인 것이 바람직한데, 1 중량부 미만이면 착색 효과가 미비하고, 10 중량부를 초과하면 착색 효과가 너무 커서 미관을 해칠 우려가 있기 때문이다.

착색제 중 안료는 물 및 대부분의 유기용제에 녹지 않는 착색제를 말하는 것으로 본 발명에서는 안료를 특별히 한정하지는 않고 대부분의 무기 안료나 유기 안료를 모두 사용할 수 있다. 안료는 내광성, 내열성이 우수한 입자로 빛을 산란시키며 입자가 작을수록 투명도가 높고 우수한 분산 특성을 나타낸다. 무기 안료는 화학적으로 무기질인 안료를 말하는 것으로 광물성 안료라고도 한다. 천연광물을 그대로 또는 이것을 가공 분쇄하여 만든 것과 아연, 티탄, 납, 철, 구리, 크롬, 알루미늄 등의 금속화합물을 원료로 만든 것이 있다. 유기 안료는 유기화합물을 주체로 하는 안료를 말하는 것으로 물에 불용성인 염료 수용성인 염료에 금속염 등을 가해서 침전시킨 것(레이크)이 있다. 내열성은 무기안료만 못하나 색의 종류가 많으며 도료, 플라스틱 염색 등에 널리 이용된다. 본 발명에 따른 원적외선 방사용 조성물에서 사용될 수 있는 바람직한 안료로는 진주안료, 은입자, 알루미늄 입자 등이 있고 보다 구체적으로는 네오디미움(Nd), 프라세오디미움(Pr), 에르비움(Er) 등의 희토류 원소를 함유하고 있는 네오디미움카보네이트옥타하이드레이트(Nd₂(CO₃)₃?8H₂O), 프라세오디미움나이트레이트헥사하이드레이트[Pr(NO₃)₃?6H₂O], 에르비움나이트레이트펜타하이드레이트[Er(NO₃)₃?8H₂O], 카파아세틸아세토네이트((CH₃COCHCO₃)₂Cu), 아이언클로라이드하이드레이트(FeCl₂?nH₂O), 실버아세테이트(CH₃COOAg) 등의 전이원소수화물이나 착염 등이 있다.

착색제 중 염료는 물, 또는 유기용제에 녹아 단분자로 분산하여 섬유 등의 분자와 결합하여 착색하는 유색물질을 말하는 것으로, 본 발명에서는 안료를 특별히 한정하지 않는다. 구체적으로 본 발명에 따른 원적외선 방사용 조성물에서 사용할 수 있는 안료로는 오리엔트화학주식회사의 ORIKO COLORS 등이 있는데, 빨강, 노랑, 파랑, 검정의 4가지 기본색을 사용하여 원하는 다양한 색상을 표현할 수 있다.

(4) 원적외선 방사층의 형성 방법

원단 기재상 또는 전자파 차폐층 위에 원적외선 방사층을 형성하는 방법을 살펴보면, 먼저 바인더 고분자 수지에 용제를 첨가하고 교반한 후 여기에 원적외선 방사 성분을 첨가하고 교반하여 원적외선 방사용 조성물을 제조한다. 이때 추가적으로 분산제 또는 착삭제를 첨가할 수 있다. 원적외선 방사용 조성물을 원단 기재 위 또는 전자파 차폐층 위에 도포한 후 약 80~150℃의 온도 범위에서 열 경화 및 건조시켜 일정 두께의 피막 형태인 원적외선 방사층을 형성한다. 원적외선 방사용 조성물을 도포시키는 방법으로는 나이프 코팅, 롤 코팅, 캘린더 코팅, 캐스트 코팅, 스프레이 코팅, 콤마 코팅 등 다양한 방법이 존재하고 이 중 콤마 코팅 방법이 바람직하다. 콤마코터를 이용하여 코팅하는 경우 고 점도의 원적외선 방사용 조성물도 균일하고 고르게 도포할 수 있는 장점이 있다.

이하, 구체적인 실시예를 통하여 본 발명을 보다 명확하게 설명한다. 다만, 하기 실시예에 의하여 본 발명의 보호범위가 제한되는 것은 아니다.

제조예 1.

폴리우레탄 필름(원단 기재) 상에 구리(Cu)를 2300Å의 두께로 진공 스퍼터링에 의해 증착하여 도전성 원단 기재를 제조하였다. 도전성 원단 기재를 음극 전류 밀도 3 A/dm², 양극 전류 밀도 2 A/dm², 배쓰(bath) 전압 6 볼트 및 배쓰(bath) 온도 25℃의 조건 하에 CuSO₄?5H₂O 220 g/ℓ, 황산 55 g/ℓ, 염소 20 ㎎/ℓ, 티오우레아(thiourea) 0.01 g/ℓ 및 덱스트린 0.01 g/ℓ의 혼합 용액에 침지하고 도전성 원단 기재상에 구리(Cu)를 3.5㎛ 두께로 전해 도금하여, 제1도금층[구리(Cu) 전해 도금층]을 적층시켰다. 제1도금층이 적층된 도전성 원단 기재를 황산니켈 27 g/ℓ, 차아인산소다 18 g/ℓ 및 구연산소다 37 g/ℓ의 혼합 용액에 침지하여, 제2 전해 도금(니켈 도금)을 수행하고 제1도금층 상에 약 2㎛ 두께의 제2도금층을 적층시켜 전자파 차폐층을 형성하였다. 이후 전자파 차폐층 상에 원적외선 방사용 조성물을 콤마코터를 이용하여 도포하고 100~120℃의 온도 범위에서 2시간 동안 건조 및 경화시켜 원적외선 방사층을 형성하였다.

원적외선 방사용 조성물은 수성 우레탄 수지 100 중량부에 에탄올 20 중량부, 원적외선 방사 성분 10 중량부, 및 분산제 3 중량부(DISPERBYK-111)를 첨가하고 교반시켜 제조하였다. 이때, 원적외선 방사 성분은 산화규소 45 중량%, 산화장석 9 중량%, 붕사 18.48 중량%, 붕산 6 중량%, 탄산칼륨 4 중량%, 초석 1.2 중량%, 수산화알루미나 6.8 중량%, 석회석 1.8 중량%, 탄산바륨 1 중량%, 리튬 0.8 중량%, 지르콘 1.3 중량%, 인산 0.4 중량%, 탄소 3.5 중량%, 탄산마그네슘 0.5 중량%, 및 채색제 0.22 중량%로 이루어진 조성물을 1350~1550℃의 고온에서 19~21시간 동안 용융시키고 냉각한 후 미세하게 분쇄한 분말로 구성되었다.

제조예 2.

폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 부직포(원단 기재) 표면을 스테아릴트리메틸암모늄 클로라이드(계면활성제)를 함유하는 상온의 수용액에서 초음파 탈지한 후 2～3회 수세(水洗)하였다. 이어서, 가성소다와 인산을 이용하여, 상기 탈지 및 수세된 원단 기재 표면을 에칭한 후, 2～3회 수세하였다. 이어서, 상기 에칭 및 수세된 원단 기재의 일면에 Co:Ni:Fe의 조성비가 13:3:1인 Co-Ni-Fe 삼원 합금을 도금한 후, 2～3회 수세하고 건조함으로써, 약 30～35㎛ 두께의 전자파 차폐층을 형성하였다. 이후 전자파 차폐층 상에 원적외선 방사용 조성물을 콤마코팅 방법으로 도포하고 120~130℃의 온도 범위에서 2시간 동안 건조 및 경화시켜 원적외선 방사층을 형성하였다.

원적외선 방사용 조성물은 열경화형 실리콘 수지 100 중량부에 메틸실록산 25 중량부, 원적외선 방사 성분 40 중량부, 및 분산제 8 중량부(DISPERBYK-111)를 첨가하고 교반시켜 제조하였다. 이때, 원적외선 방사 성분은 실시예 1과 동일하였다.

비교 제조예 1.

제조예 1과 동일한 방법으로 전도성 원단 기재상에 전자파 차폐층을 형성하였다. 이후 전자파 차폐층 상에 원적외선 방사용 조성물 대신 수성 우레탄 수지 100 중량부에 에탄올 20 중량부, 및 분산제 3 중량부(DISPERBYK-111)를 첨가하고 교반시켜 제조한 조성물을 콤마코팅 방법으로 도포하고 100~120℃의 온도 범위에서 2시간 동안 건조 및 경화시켜 코팅층을 형성하였다.

실험예 1.

제조예 1 및 제조예 2에서의 원적외선 방사용 조성물을 제조하는 과정에서의 구성성분의 분산성 및 이를 전자파 차폐층 위에 도포하는 과정에서의 도포성을 관찰하였다. 제조예 2의 경우 원적외선 방사 성분의 함량이 바인더 고분자 수지 100 중량부에 대하여 40 중량부이었고, 이때 원적외선 방사 성분을 바인더 고분자 수지 내에 골고루 분산시키기 위해서는 다른 제조예에 비해 고전단력과 많은 교반 시간을 필요로 하였다. 또한, 제조예 2의 경우, 원적외선 방사용 조성물을 전자파 차폐층 위에 도포시 제조예 1의 경우보다 도포면이 약간 거친 표면 특성을 나타내었다.

실험예 2.

제조예 1 내지 제조예 2 및 비교 제조예 1에서 제조한 전자파 차폐용 원단에서 원적외선 방사층(비교 제조예 1의 경우 단순 코팅층)에 의한 원적외선 방사율 및 대장균 사멸율을 측정하였다.

원적외선 방사율은 한국건축자재 시험 연구원에 의뢰하여 KS L 2514 6.4항의 방법으로 5~20㎛의 파장에서의 방사율을 측정(온도 조건은 상온임)하였으며, 방사율 결과는 흑체의 방사율을 기준값으로 하여 상대적인 비로 나타내었다.

대장균 감소율은 한국원적외선 협회에 의뢰하여 KICM-FIR-1002 방법으로 측정하였다. 대장균(ATCC 25922)을 원적외선 방사층(비교 제조예 1의 경우 단순 코팅층)에 접종하고 37℃에서 24시간 배양한 후 초기 대장균의 개수 대비 감소한 대장균의 개수를 백분율로 나타내어 대장균의 사멸율을 구하였다.

표 1은 원적외선 방사율 및 대장균 감소율 결과를 나타낸 것이다.

구분	원적외선 방사율(5~20㎛)	대장균 사멸율(%)
실시예 1	0.960	99
실시예 2	0.968	99
비교예 1	0.670	20

표 1에서 보이는 바와 같이 제조예 1 내지 제조예 2의 경우 원적외선 방사율 0.96 이상 및 대장균 사멸율 99% 이상을 보였다. 제조예 1에서의 원적외선 방사 에너지는 5.47×10² W/㎡.㎛ 이었다.

도 3은 제조예 1의 전자파 차폐용 원단에 대한 대장균 사멸율 테스트 결과를 나타낸 것이다. 도 1에서 사진 1은 초기 대장균 개수를 나타낸 것이고, 사진 2는 배양 24시간 후 대장균 개수를 나타낸 것이다. 초기 102개에서 24시간 후 1개로 감소하여 99%의 대장균 사멸율을 나타내었다. 도 4는 제조예 1의 전자파 차폐용 원단에 대한 농녹균 사멸율 테스트 결과를 나타낸 것이다. 도 2에서 사진 1은 초기 농녹균 개수를 나타낸 것이고, 사진 2는 배양 24시간 후 농녹균 개수를 나타낸 것이다. 초기 129개에서 24시간 후 1개로 감소하여 99%의 농녹균 사멸율을 나타내었다.

실험예 3.

제조예 1에서 제조한 전자파 차폐용 원단의 암모니아 가스 탈취 능력을 측정하였다. 초기 500 ppm의 암모니아 가스 농도를 가진 밀폐 용기 안에 제조예 1의 전자파 차폐용 원단을 적재하고 시간 경과에 따른 암모니아 가스 농도 변화를 관찰하였다. 아무것도 적재하지 않은 밀폐 용기의 자연 누설에 따른 암모니아 농도 변화를 대조군으로 사용하였다. 도 5는 제조예 1에서 제조한 전자파 차폐용 원단의 암모니아 가스 탈취 능력을 나타낸 그래프이다. 120분이 경과한 후 제조예 1에 따른 전자파 차폐용 원단을 적재한 밀폐 용기의 암모니아 가스 농도(그래프에서 붉은 선)는 초기 농도의 약 36%를 나타내었으며, 탈취율은 약 64%이었다. 상기의 암모니아 가스 탈취 효과는 주로 원적외선 방사층에 의해 발휘되었다.

10, 110 : 원단 기재 20, 120 : 전자파 차폐층
30, 130 : 원적외선 방사층

Claims

원단 기재; 상기 원단 기재의 일면에 적층된 전자파 차폐층; 및 상기 원단 기재의 타면 또는 전자파 차폐층 위에 적층된 원적외선 방사층;을 포함하고,
상기 원적외선 방사층은 바인더 고분자 수지 100 중량부 당 원적외선 방사 성분 5~40 중량부, 및 용제 10~60 중량부를 포함하는 원적외선 방사용 조성물을 원단 기재의 타면 또는 전자파 차폐층 위에 도포시킨 후 건조시켜 형성된 코팅층이며,
상기 원적외선 방사 성분은 원적외선 방사 성분 전체 중량을 기준으로 산화규소 45~65 중량%, 산화장석 7~9 중량%, 붕사 10~20 중량%, 붕산 4~6 중량%, 탄산칼륨 2~4 중량%, 초석 1~1.2 중량%, 수산화알루미나 3.3~6.8 중량%, 석회석 1.4~1.8 중량%, 탄산바륨 0.8~1 중량%, 리튬 0.7~0.8 중량%, 지르콘 1~1.3 중량%, 인산 0.2~0.4 중량%, 탄소 3~3.5 중량%, 탄산마그네슘 0.4~0.5 중량%를 포함하는 조성물의 용융물인 것을 특징으로 하는 전자파 차폐용 원단.
제 1항에 있어서, 상기 원단 기재는 직포, 부직포 또는 고분자 필름 중에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 전자파 차폐용 원단.
제 2항에 있어서, 상기 원단 기재는 그 위에 은, 구리, 니켈, 금, 알루미늄, 코발트, 은이 코팅된 구리 및 은이 코팅된 니켈로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 도전성 금속이 코팅된 도전성 원단 기재인 것을 특징으로 하는 전자파 차폐용 원단.
삭제
삭제
제 1항에 있어서, 상기 원적외선 방사 성분은 원적외선 방사 성분 전체 중량을 기준으로 채색제 0.2~0.22 중량%를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자파 차폐용 원단.
제 1항에 있어서, 상기 원적외선 방사용 조성물은 바인더 고분자 수지 100 중량부에 대하여 분산제 1~10 중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자파 차폐용 원단.
제 7항에 있어서, 상기 분산제는 습윤 분산제, 실리콘계 계면활성제, 및 불소계 계면활성제로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 물질로 구성된 것을 특징으로 하는 전자파 차폐용 원단.
제 1항에 있어서, 상기 원적외선 방사용 조성물은 바인더 고분자 수지 100 중량부에 대하여 착색제 1~10 중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자파 차폐용 원단.
제 1항에 있어서, 상기 바인더 고분자 수지는 폴리이미드 수지, 멜라민 수지, 실리콘 수지, 수성 우레탄 수지, 유성 우레탄 수지, 에폭시 수지, 및 아크릴 수지로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 수지로 구성된 것을 특징으로 하는 전자파 차폐용 원단.
제 1항 내지 제 3항, 또는 제 6항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전자파 차폐층은 원단 기재 위에 구리가 1~5㎛ 두께로 도금된 제1도금층 및 상기 제1도금층에 니켈(Ni), 코발트(Co), 니켈-코발트(Ni-Co), 또는 니켈-철-코발트(Ni-Fe-Co)가 1~3㎛ 두께로 전해 또는 무전해 도금된 제2도금층을 포함하는 복합층인 것을 특징으로 하는 전자파 차폐용 원단.
제 1항 내지 제 3항, 또는 제 6항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전자파 차폐층은 고분자 매트릭스 수지상에 전자파 흡수용 자성 분말이 분산되어 형성된 것을 특징으로 하는 전자파 차폐용 원단.
제 12항에 있어서, 상기 전자파 흡수용 자성 분말은 페라이트, 카보닐철, 철-실리콘 합금, 철-실리콘-알루미늄 합금, 철-코발트 합금 및 철-니켈 합금으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자파 차폐용 원단.