KR101124544B1 - 비할로겐계 전자파 흡수-수평 열전도 복합 시트 및 이의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 전자파 흡수-수평 열전도 복합 시트는 전자파 흡수체 시트와 그 위에 적층된 수평 열전도 시트로 구성되는데, 양 시트의 주요 성분인 베이스 수지가 할로겐계 성분을 함유하지 않는 비할로겐계 탄성체 수지로 이루어져 친환경적이고, 동시에 전자파 흡수체 시트 내의 연자성 금속 분말인 샌더스트(Fe-Si-Al 합금) 분말의 함량이 매우 높아서 뛰어난 전자파 흡수 특성을 보이며, 특히 전자파 흡수체 시트와 수평 열전도 시트의 상승 작용에 의해 6 ㎓ 이하의 주파수 대역에서 전자파 흡수체 단층 시트에 비해 높은 전자파 흡수율을 나타내고 2 ㎓ 이하의 낮은 주파수 대역에서는 그 차이가 더욱 현저하다. 또한, 수평 열전도 시트 내의 편상 그라파이트(Flake Graphite) 분말의 함량이 높아서, 전자파 흡수체 시트에 적층되어도 전자기기에 적용 가능할 정도의 우수한 열전도도를 가진다. 또한, 본 발명에 따른 전자파 흡수-수평 열전도 복합 시트의 제조방법은 캘린더 가공방법을 이용하여 성형한 프리폼들을 적층시킨 후 이를 가열 프레스로 압축 및 경화시키기 때문에 전자파 흡수-수평 열전도 복합 시트의 전체 두께 및 전자파 흡수체 시트와 수평 열전도 시트 간의 두께 비를 쉽게 조절할 수 있고 전자파 흡수-수평 열전도 복합 시트의 전자파 흡수 특성과 수평 열전도 특성을 쉽게 조절할 수 있다.

Description

비할로겐계 전자파 흡수-수평 열전도 복합 시트 및 이의 제조방법{Halogen free multiple sheet with electromagnetic wave absorption and in-plane thermal conduction, and manufacturing method thereof}

본 발명은 전자파 흡수 특성과 수평 열전도 특성을 동시에 보유하는 복합 시트 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 비할로겐계 수지를 베이스 수지로 사용하는 전자파 흡수-수평 열전도 복합 시트 및 캘린더 가공방법에 의해 형성된 프리폼을 이용하여 전자파 흡수-수평 열전도 복합 시트를 제조하는 방법에 관한 것이다.

현대사회는 전기통신 기술의 급속한 발전에 의해서 많은 혜택을 누리고 있지만, 정보화 확대 과정에서 컴퓨터, 통신기기 등 IT 기기의 숫자가 기하급수적으로 늘어나고, 사용 주파수 대역폭의 증대 및 고주파화에 따라 불요(不要) 전자파로 인한 장해 문제에 대한 우려가 증대되고 있다. 불요(不要) 전자파의 문제는 전기를 사용하는 기기에 있어서는 피할 수 없는 숙명이지만, 이를 최대한 억제하기 위해서 설계 단계에서부터 다양한 노이즈 대책을 개발하고 적용하고 있으며 전도성 노이즈에 있어서는 필터, 방사성 노이즈에 대해서는 차폐(shielding) 방법이 많이 사용되어 왔다. 그러나, 방사성 노이즈의 경우에는 아무리 차폐를 잘한다고 하더라도 차단벽에 틈이 있을 수 있고, 시스템 내부에 존재하는 부품, 특히 내부 발진기로 발생하는 불요(不要) 전자파를 막는데 머무르지 않고 흡수하는 전자파 흡수체에 대한 관심이 증폭되고 있다.

전자파 흡수체는 원래 적의 레이더에 잠수함이나 비행기가 탐지되지 않도록 하는 등의 군사 장비면에서의 요구나 전파 암실을 구축하기 위해 이용하는 것이 주된 목적이었다. 근래에는 전자레인지, 컴퓨터 등 전자파를 이용 또는 발생하는 기기들이 증대함에 따라, 이들 전자 기기에서 방사된 불요(不要) 전자파를 흡수시키는 물질 및 부품이 전자파 방해 대책용으로 활발히 이용되고 있다. 특히, 최근 급격한 성장세를 보이고 있는 휴대폰, PDA, PMP 등의 소형 디지털 가전 등에 있어서는 도전성 전자파 차폐재를 기기 내외 벽에 장착(도포)하여 전자파를 반사시키거나 방출시켜 노이즈의 영향을 줄이는 방식에서 자성 재료 등을 사용하여 아예 흡수해 버리는 흡수체의 채용이 늘고 있으며, 관련 업체들은 소형 디지털 제품에서의 노이즈 대책에 대한 요구가 커지면서 차폐재 시장과 함께 흡수체 제품이 새로운 수요를 창출할 것으로 기대하고 있다.

전파원으로부터 공간에 방사된 전자파는 공간을 전파함에 따라서 위상면이 직선상인 평면파로 되며, 평면파가 자유 공간을 전파하는 경우에는 거의 감쇄하지 않지만, 손실 재료(도전체, 유전체, 자성체)와 같은 매질을 전파하는 경우에는 그 재료의 전기적인 특성에 따라 감쇄한다. 손실 재료의 특성에 따라서 입사된 노이즈의 대부분이 반사되면 차폐이고 대부분이 흡수되어 미시적인 열로 변환되면 흡수이다. 전자파 흡수체는 전기, 전자 및 통신 기기에서 발생되는 전자파 노이즈를 자기 손실, 유전 손실, 저항 손실 등에 의하여 흡수하여 소멸시키는 재료를 의미한다.

근래의 전자파 흡수체 시트 제조 기술을 살펴보면, 전자파 흡수체 시트를 제조하기 위하여 내부에 충전되는 재료로서 평판형의 연자성 금속 분말이 사용된다. 또한, 전자파 흡수체 시트의 제조에 사용되는 고무 수지의 예로는 실리콘 고무 수지, 우레탄 고무 수지, 염소화 폴리에틸렌(CPE) 고무 수지 등을 들 수 있다. 전자파 흡수체 시트는 위와 같은 고무 수지에 샌더스트(sendust, Fe-Si-Al 합금), 니켈-철(Ni-Fe) 합금, 철-실리콘-크롬(Fe-Si-Cr) 합금 등의 분말을 충전시킨 후, 이를 성형시켜 일정한 두께를 갖는 시트 형태의 제품으로 제조되고 있다.

실리콘 고무를 사용한 전자파 흡수체 시트는 롤 프레스를 이용하여 프리폼(pre-form)을 형성시키고, 시트 제조용 고무 금형에 넣어 약 170℃에서 2-10분 동안 경화시켜 제조된다. 그러나, 실리콘 고무를 베이스 수지로 사용하는 방법은 실리콘 수지 100 중량부 내에 평판형의 연자성 금속 분말을 500 중량부 이상 충전하기가 매우 어려우며, 열 경화전의 실리콘 고무의 특성은 완전한 고체 형태가 아닌 일정한 점도를 갖는 진흙 형태의 페이스트(paste) 형상에 가깝기 때문에 연자성 금속분말과 함께 혼련 후 프리폼(pre-form) 성형을 할 때 롤 표면에 달라붙기 때문에 이를 떼어내는 작업이 매우 어려운 단점이 있다. 또한, 실리콘 고무를 이용한 전자파 흡수체 시트 제조 공정은 연속식이 아닌 회분식으로 이루어져 비효율적이다. 한편, 염소화 폴리에틸렌(CPE) 고무를 베이스 수지로 사용하는 경우 제조 공정이 빠르고 효율적이라는 장점이 있지만, 염소화 폴리에틸렌 고무가 대략 30% 내외의 염소(Cl)를 함유하고 있기 때문에, 환경 친화적이지 못하다는 단점이 있고, 할로겐 원소를 함유한 제품이 연소할 경우 유독 가스가 발생되어 인체에 매우 해롭게 작용할 수 있다.

최근의 전자기기는 경박단소화의 추세에 따라 좁은 공간에 많은 수의 전자부품을 설치해야 하므로 단위 체적당 발생하는 열량이 크게 증대되었다. 따라서 이로 인한 전자기기의 열화를 방지하기 위하여 열원에서 발생한 열을 효과적으로 방출하기 위한 방열수단의 필요성이 더욱 대두 되고 있다. 이러한 필요성에 따라 전자기기에서 발생한 열을 효과적으로 방출하기 위한 수단으로 히트 싱크(Heat Sink) 및 방열 팬(Fan) 등이 사용되고 있다. 이러한 방열수단들은 방열 효과가 크기는 하지만 그 부피가 크기 때문에 두께가 얇아야 하는 평판형 디스플레이 분야에는 채용하기가 어렵다. 따라서, 평판형 디스플레이 분야에서 채용가능한 방열수단은 그 부피를 줄이기 위하여 시트 형태로 구비되어야 한다. 이와 같이 시트 형태로 구비되는 방열수단은 구리나 알루미늄의 박형 금속 또는 천연흑연을 팽창시킨 후 압연한 팽창흑연 시트 또는 실리콘이나 아크릴 같은 수지상에 열전도 분말을 충전한 시트 등이 주로 사용되고 있다. 그러나, 금속으로 된 시트의 경우 비중이 커서 제품을 경량화시키는 데 한계가 있고, 각 방향으로 열전도도가 큰 차이가 없으므로 열전달 경로의 길이가 짧은 두께방향(수직방향)으로는 신속하게 열을 흡수할 수 있지만 열전달 경로의 길이가 긴 면방향(수평방향)으로는 열을 신속하게 확산시킬 수 없으므로 부분적으로 열점(Hot Spot)이 발생하는 문제점이 있다. 또한 금속은 가격이 높기 때문에 제조비용이 증대되는 문제점이 있다. 팽창흑연으로 된 시트는 금속으로 된 시트의 단점을 보완할 수 있다는 측면에서 유용하지만 표면 박리나 분진의 발생을 방지하기 위판 표면 코팅이 필요한 문제점이 있다. 또한 수지로 된 시트는 소재의 특성상 수평방향으로의 열전도도가 낮기 때문에 방열효과가 작고, 유연성이 지나쳐 취급이 어려운 문제점이 있다.

상기의 문제점을 해결하기 위하여 베이스 수지상에 흑연 입자를 분산시킨 형태인 수평 열전도 시트가 등장하였는데, 종래의 일반적인 제조방법을 살펴보면 흑연 입자를 실리콘 수지, 우레탄 수지, 또는 염소화 폴리에틸렌(Chlorinated polyethylene, CPE) 고무 및 용매를 포함하는 액상의 베이스 수지에 첨가하고 교반시켜 열전도성 슬러리 조성물(또는 열전도성 페이스트 조성물)을 형성하고, 이를 기재 필름상에 캐스팅 방법으로 코팅한 후 건조 등의 열처리에 의해 용매를 제거시키고 나머지 조성물을 고화시키는 것으로 이루어져 있다. 그러나, 종래의 수평 열전도 시트의 제조방법은 흑연 입자를 포함하는 액상 수지 원료를 평평한 기재 필름상에 도포하고 용매를 제거시켜 시트를 형성하는 캐스팅 가공방법을 사용하고 있고, 이 경우 기재 필름상에 도포되는 열전도성 슬러리 조성물 내의 흑연 입자 함량이 베이스 수지 100 중량부를 기준으로 약 200 중량부 이상어야 효율적인 방열 특성을 갖는 수평 열전도도 시트를 제조할 수 있는데, 흑연 입자 함량이 베이스 수지 100 중량부를 기준으로 약 200 중량부 이상인 경우 열전도성 슬러리 조성물 내에서 흑연 입자를 균일하게 분산시키기 어려우며, 열전도성 슬러리를 기재 필름 상에 균일하게 도포하기가 어려워 균일한 표면 및 유연성을 갖는 시트를 제조하기가 어렵다. 또한, 종래의 롤 타입 수평 열전도 시트의 제조방법은 베이스 수지로 실리콘 수지를 사용하는 경우 수지의 열전도도가 너무 낮은 문제점이 있고, 베이스 수지로 염소화 폴리에틸렌(Chlorinated polyethylene, CPE) 고무를 사용하는 경우 일정 수준의 열전도도는 보장받을 수 있고 그 취급이 용이하다는 장점을 가지나 염소화 폴리에틸렌(Chlorinated polyethylene, CPE) 고무가 대략 30중량% 내외의 염소(Cl)를 포함하고 있기 때문에 환경친화적이지 않다는 문제점이 있으며, 열 가소성 특성을 가지므로 내열 특성이 약해 방열 목적으로 사용하는데 적합하지 않다.

또한, 최근의 전자기기는 경박단소화의 추세에 따라 좁은 공간에 많은 수의 전자부품을 설치해야 하므로 하나의 시트에 전자파 흡수 및 수평 열전도 특성을 동시에 가지는 하이브리드형 시트에 대한 요구가 더욱더 높아지고 있다.

본 발명은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명은 할로겐계 베이스 수지를 포함하지 않아서 환경친화적이고, 고 함량의 연자성 금속 분말을 함유하여 뛰어난 전자파 흡수 특성을 보이고 특히 낮은 주파수 대역에서 현저히 향상된 전자파 흡수 특성을 보이며, 고 함량의 흑연 입자를 함유하여 일정 수준 이상의 우수한 수평 열전도도를 가지는 전자파 흡수-수평 열전도 복합 시트 및 이의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 2층 이상으로 이루어진 복합 시트로서, 1층 이상은 비할로겐계 수지상에 분산된 연자성 금속 분말을 포함하는 전자파 흡수체 시트로 구성되고, 1층 이상은 비할로겐계 수지상에 분산된 그라파이트 분말을 포함하는 수평 열전도 시트로 구성되는 것을 특징으로 하는 전자파 흡수-수평 열전도 복합 시트를 제공한다. 또한, 본 발명은 바람직하게는 100 중량부의 비할로겐계 탄성체 수지상에 분산된 600~800 중량부의 샌더스트(Fe-Si-Al 합금) 분말 및 2~10 중량부의 경화제를 포함하는 전자파 흡수체 시트; 및 상기 전자파 흡수체 시트 상에 적층되고, 100 중량부의 비할로겐계 탄성체 베이스 수지상에 분산된 300~600 중량부의 편상 그라파이트(Flake Graphite) 분말 및 2~10 중량부의 경화제를 포함하는 수평 열전도 시트;로 구성된 전자파 흡수-수평 열전도 복합 시트를 제공한다.

이때 전자파 흡수체 시트 또는 수평 열전도 시트의 비할로겐계 탄성체 수지는 바람직하게는 아크릴레이트 고무(Acrylate Rubber), NB 고무(Acrylonitrile Butadiene Rubber, NBR), 우레탄 고무, 에틸렌-옥텐 고무(Ethylene-Octene Rubber, EOR), 에틸렌-프로필렌 고무(Ethylene-Propylene Rubber), 에틸렌-프로필렌-디엔 고무(EPDM Rubber) 및 폴리에틸렌 고무로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 비할로겐계 탄성체로 구성된 것을 특징으로 하고, 보다 바람직하게는 폴리올레핀계 탄성체인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 전자파 흡수체 시트 또는 수평 열전도 시트는 바람직하게는 100 중량부의 비할로겐계 탄성체 수지상에 분산된 1~3 중량부의 활제를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 전자파 흡수체 시트 대 수평 열전도 시트의 두께 비는 바람직하게는 2 이하인 것을 특징으로 하는데, 이때 전자파 흡수-수평 열전도 복합 시트는 10 W/m?K 이상의 수평 열전도도 가질 수 있다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 (a) 전자파 흡수용 혼련물을 롤러 표면 온도가 50~80℃인 캘린더(Calender)로 성형하여 전자파 흡수체 시트 프리폼을 수득하는 단계; (b) 수평 열전도용 혼련물을 롤러 표면 온도가 50~80℃인 캘린더(Calender)로 성형하여 수평 열전도 시트 프리폼을 수득하는 단계; (c) 상기 전자파 흡수체 시트 프리폼 위에 상기 수평 열전도 시트 프리폼을 적층하여 복합 프리폼을 수득하는 단계; 및 (d) 상기 복합 프리폼을 가열 프레스의 금형에 투입하고 압축 및 경화시키는 단계;를 포함하는 전자파 흡수-수평 열전도 복합 시트의 제조방법을 제공한다. 이때, 상기 전자파 흡수용 혼련물은 비할로곈계 탄성체 베이스 수지 100 중량부, 샌더스트(Fe-Si-Al 합금) 분말 600~800 중량부, 및 경화제 2~10 중량부를 가압 분산 혼련기에 투입하고 90~120℃에서 혼련하여 형성된 것이고, 상기 수평 열전도용 혼련물은 비할로겐계 탄성체 베이스 수지 100 중량부, 편상 그라파이트(Flake Graphite) 분말 300~600 중량부, 경화제 2~10 중량부를 가압 분산 혼련기에 투입하고 90~120℃에서 혼련하여 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, (c) 단계의 복합 프리폼은 바람직하게는 적어도 2개 이상의 전자파 흡수체 시트 프리폼과 적어도 1개 이상의 수평 열전도 시트 프리폼으로 이루어진 것을 특징으로 한다. 아울러, 상기 (a) 단계의 전자파 흡수체 시트 프리폼 또는 상기 (b) 단계의 수평 열전도 시트 프리폼은 바람직하게는 두께가 0.05~1.2㎜ 인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 전자파 흡수용 혼련물 또는 수평 열전도용 혼련물의 비할로겐계 탄성체 수지는 바람직하게는 아크릴레이트 고무(Acrylate Rubber), NB 고무(Acrylonitrile Butadiene Rubber, NBR), 우레탄 고무, 에틸렌-옥텐 고무(Ethylene-Octene Rubber, EOR), 에틸렌-프로필렌 고무(Ethylene-Propylene Rubber), 에틸렌-프로필렌-디엔 고무(EPDM Rubber) 및 폴리에틸렌 고무로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 비할로겐계 탄성체로 구성된 것을 특징으로 하며, 보다 바람직하게는 폴리올레핀계 탄성체인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 전자파 흡수용 혼련물 또는 수평 열전도용 혼련물은 비할로겐계 탄성체 수지 100 중랑부를 기준으로 활제 1~3 중량부를 가압 분산 혼련기에 더 투입하고 혼련하여 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 전자파 흡수체 시트 프리폼 및 상기 수평 열전도 시트 프리폼은 상기 (d) 단계에 의해 각각 전자파 흡수체 시트 및 수평 열전도 시트로 성형되고, 이때 상기 전자파 흡수체 시트 대 수평 열전도 시트의 두께 비는 전자파 흡수-수평 열전도 복합 시트가 10 W/m?K 이상의 수평 열전도도를 가질 수 있도록 2 이하인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 전자파 흡수-수평 열전도 복합 시트는 전자파 흡수체 시트와 그 위에 적층된 수평 열전도 시트로 구성되는데, 양 시트의 주요 성분인 베이스 수지가 할로겐계 성분을 함유하지 않는 비할로겐계 수지, 특히 비할로겐계 탄성체 수지로 이루어져 친환경적이고, 동시에 전자파 흡수체 시트 내의 연자성 금속 분말, 특히 샌더스트(Fe-Si-Al 합금) 분말의 함량이 매우 높아서 뛰어난 전자파 흡수 특성을 보이며, 특히 전자파 흡수체 시트와 수평 열전도 시트의 상승 작용에 의해 6 ㎓ 이하의 주파수 대역에서 전자파 흡수체 단층 시트에 비해 높은 전자파 흡수율을 나타내고 2 ㎓ 이하의 낮은 주파수 대역에서는 그 차이가 더욱 현저하다. 또한, 수평 열전도 시트 내의 그라파이트 분말, 특히 편상 그라파이트(Flake Graphite) 분말의 함량이 높아서, 전자파 흡수체 시트에 적층되어도 전자기기에 적용 가능할 정도의 우수한 열전도도를 가진다. 또한, 본 발명에 따른 전자파 흡수-수평 열전도 복합 시트의 제조방법은 캘린더 가공방법을 이용하여 성형한 프리폼들을 적층시킨 후 이를 가열 프레스로 압축 및 경화시키기 때문에 전자파 흡수-수평 열전도 복합 시트의 전체 두께 및 전자파 흡수체 시트와 수평 열전도 시트 간의 두께 비를 쉽게 조절할 수 있고 전자파 흡수-수평 열전도 복합 시트의 전자파 흡수 특성과 수평 열전도 특성을 쉽게 조절할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 전자파 흡수-수평 열전도 복합 시트의 제조방법에 있어서, 전자파 흡수체 시트 프리폼의 성형 공정을 나타낸 것이고, 도 2는 본 발명에 따른 전자파 흡수-수평 열전도 복합 시트의 제조방법에 있어서, 수평 열전도 시트 프리폼의 성형 공정을 나타낸 것이고, 도 3은 본 발명에 따른 전자파 흡수-수평 열전도 복합 시트의 제조방법에 있어서, 전자파 흡수체 시트 프리폼과 수평 열전도 시트 프리폼으로부터 전자파 흡수-수평 열전도 복합 시트를 제조하는 공정을 나타낸 것이다.
도 4는 전자파 흡수율을 측정하는데 사용되는 마이크로스트립 회로 지그를 개략적으로 나타낸 사시도이고, 도 5는 마이크로스트립 회로 지그가 벡터 회로망 분석기와 연결된 상태를 나타낸 것이다.
도 6은 실시예 1 내지 실시예 4에서 제조한 전자파 흡수-수평 열전도 복합 시트 및 비교예 1에서 제조한 전자파 흡수체 단층 시트의 전자파 흡수율 측정 결과를 나타낸 그래프이다.

본 발명의 일 측면은 할로겐계 성분을 함유하지 않으면서, 전자파 흡수 특성과 수평 열전도 특성을 동시에 보유하는 전자파 흡수-수평 열전도 복합 시트에 관한 것이다.

본 발명에 따른 전자파 흡수-수평 열전도 복합 시트는 2층 이상으로 이루어진 복합 시트로서, 1층 이상은 비할로겐계 수지상에 분산된 연자성 금속 분말을 포함하는 전자파 흡수체 시트로 구성되고, 1층 이상은 비할로겐계 수지상에 분산된 그라파이트 분말을 포함하는 수평 열전도 시트로 구성된다. 또한, 본 발명에 따른 전자파 흡수-수평 열전도 복합 시트는 바람직하게는 전자파 흡수체 시트와 그 위에 적층된 수평 열전도 시트로 구성되며, 전자파 흡수체 시트는 비할로겐계 탄성체 수지상에 분산된 샌더스트(Fe-Si-Al 합금) 분말 및 경화제를 포함하고, 수평 열전도 시트는 비할로겐계 탄성체 베이스 수지상에 분산된 편상 그라파이트(Flake Graphite) 분말 및 경화제를 포함한다.

비할로겐계 수지는 연자성 금속 분말(특히, 샌더스트 분말), 및 경화제를 분산시키기 위한 베이스 수지로 작용하는데, 할로겐을 포함하지 않는 것이라면 그 종류에 제한이 없으며, 바람직하게는 비할로겐계 탄성체 수지, 보다 바람직하게는 아크릴레이트 고무(Acrylate Rubber), NB 고무(Acrylonitrile Butadiene Rubber, NBR), 우레탄 고무, 에틸렌-옥텐 고무(Ethylene-Octene Rubber, EOR), 에틸렌-프로필렌 고무(Ethylene-Propylene Rubber), 에틸렌-프로필렌-디엔 고무(EPDM Rubber) 및 폴리에틸렌 고무로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 비할로겐계 탄성체로 구성된다. 또한, 비할로곈게 탄성체 수지는 폴리올레핀계 탄성체 수지인 것이 보다 바람직하다. 본 발명에 따른 전자파 흡수-수평 열전도 복합 시트는 전자파 흡수용 혼련물을 캘린더(Calender)로 성형하여 수득한 전자파 흡수체 시트 프리폼 위에 수평 열전도용 혼련물을 캘린더(Calender)로 성형하여 수득한 수평 열전도 시트 프리폼을 적층한 후 이를 가열 프레스의 금형에 투입하고 압축 및 경화시켜 제조되는데, 베이스 수지로 비할로겐계 폴리올레핀계 탄성체 수지를 이용하여 각 프리폼을 제조하는 경우 실리콘 고무를 이용하여 각 프리폼을 제조하는 경우보다 제조공정이 용이하다는 장점이 있다. 종래의 젤 형태의 물성을 갖는 실리콘 고무를 사용하여 제조된 전자파 흡수체 시트 프리폼 또는 수평 열전도 시트 프리폼은 완전히 경화되기 전까지는 약간의 물리적인 힘에 의해서도 시트와 같은 소정의 형태를 유지하기 어려워 제조하는 과정이나 보관 중에 상당한 주의를 기울여야만 한다는 문제가 있었으나, 고상 고무의 특성을 폴리올레핀계 탄성체를 사용하는 경우 이러한 문제점을 해결할 수 있다. 즉 폴리올레핀계 탄성체가 고상 고무의 특성을 나타내기 때문에 가열프레스에서의 압축 및 경화공정을 용이하게 수행할 수 있게 된다. 또한, 실리콘 고무를 베이스 수지로 이용하여 전자파 흡수체 시트 프리폼 또는 수평 열전도 시트 프리폼을 제조할 경우 연자성 분말을 실리콘 고무 100 중량부를 기준으로 400 중량부 이상 충전하는 것이 불가능하나, 폴리올레핀계 탄성체를 베이스 수지로 사용하는 경우 연자성 분말을 폴리올레핀계 탄성체 100 중량부를 기준으로 800 중량부 까지 충전할 수 있다.

전자파 흡수체 시트 내의 샌더스트(Fe-Si-Al 합금) 분말은 전자파 흡수체의 고유 특성인 전자파 흡수 특성을 얻기 위해 사용되는 것이다. 샌더스트 분말의 함량은 비할로겐계 탄성체 수지 100 중량부를 기준으로 600～800 중량부인 것이 바람직하다. 전자파 흡수체 시트 내의 샌더스트(Fe-Si-Al 합금) 분말 함량은 후술하는 제조방법의 단계 중 전자파 흡수용 혼련물을 수득하는 단계에서 쉽게 조절할 수 있다. 또한, 샌더스트 분말은 평균 입경이 30～60㎛이고 입자 두께가 1～3㎛인 평판형(flake shape)의 샌더스트 분말인 것이 바람직하다. 평판형의 샌더스트 분말 입자의 입경이 30㎛ 이하로 작아지면, 평판형 형태의 분말의 의미가 없어지고, 흡수될 수 있는 적합한 주파수 대역은 3GHz 이상으로 높아져, 저주파 대역의 흡수가 어려워지므로 현대의 정보통신기기 등에 적용하기에는 부적합하다. 한편, 통상적으로 약 0.5g/㎤ 전후의 겉보기 밀도를 갖는 평판형의 샌더스트 분말은 구형의 샌더스트 분말을 어트리터(attritor) 상에서 가공하여 평판형(flake shape)의 샌더스트 분말을 얻게 되는데, 입경이 60㎛를 초과하는 분말을 얻기 위하여 어트리션 밀(Attrition Mill) 상에서 가공할 경우, 취성이 매우 강한 특성을 가진 샌더스트 분말이 60㎛를 초과하는 크기로 가공되기 전에 깨져버리기 때문에 샌더스트 분말의 입경이 60㎛를 초과하도록 가공하는 것은 상당히 어려운 일이다. 평판형의 샌더스트 분말의 두께가 1㎛~3㎛ 정도 되어야 하는 이유는, 분말의 두께가 너무 두꺼우면, 전자파가 흡수체 내부로 입사할 때 분말 자체에서 와전류(eddy current)가 발생되어 내열 전자파 흡수체가 전자파를 흡수하지 않고 반사해 버리는 현상이 나타나는데, 흡수체 내부에서 발생되는 와전류를 최소화하기 위한 샌더스트 분말의 두께는 1㎛~3㎛인 것이 바람직하기 때문이다. 또한, 샌더스트 분말은 입자 하나하나를 절연성 실리콘계 커플링제로 표면 코팅 처리하는 것이 바람직하다. 이렇게 하면, 전자파 흡수체 시트 프리폼 제조 시 베이스 수지 내부에 충전되어 있는 샌더스트 분말이 입자끼리 붙어서 샌더스트 입자 내에 와전류 현상이 발생하는 것을 최소화할 수 있고, 전자파가 분말을 투과할 수 있는 깊이인 스킨뎁스(skin depth)를 최대화할 수 있으며, 베이스 수지와 분말의 이형 현상을 방지함으로써 베이스 수지와 샌더스트 분말의 혼합을 용이하게 하며, 샌더스트 분말의 산화 진행을 지연시킬 수 있게 된다.

수평 열전도 시트 내의 그라파이트 분말은 수평 열전도 특성을 가지는 것이라면 그 종류가 크게 제한되지 않으며, 바람직하게는 결정질의 박편 형태를 가지는 편상 그라파이트 분말인 것을 특징으로 한다. 본 발명에서 편상 그라파이트 분말은 천연 형태의 편상 그라파이트 분말뿐만 아니라, 이를 팽창시킨 팽창 그라파이트 분말을 포함한다. 편상 그라파이트 분말은 밀도가 약 2.0 ~ 2.5 g/㎤ 이고, 평균 입경이 약 1㎛ ~ 1㎜ 인 것이 바람직하다. 수평 열전도 시트 내에서 편상 그라파이트 분말의 함량은 베이스 수지인 비할로겐계 탄성체 수지 100 중량부를 기준으로 300~600 중량부인 것이 바람직하다. 편상 그라파이트 분말의 함량이 300 중량부 미만이면 전자파 흡수-수평 열전도 복합 시트가 다양한 전자기기에 적용할 수 있을 정도의 수평 열전도도를 가지지 못하고, 편상 그라파이트 분말의 함량이 600 중량부를 초과하면 편상 그라파이트 분말를 베이스 수지에 혼련시켜 균일하게 분산시키기가 어렵고, 베이스 수지와의 결합력이 떨어져서 캘린더 가공에 의해서도 시트 프리폼 형태로 성형하기가 어려우며, 베이스 수지의 양이 상대적으로 너무 작아서 최종적으로 성형된 수평 열전도 시트의 가요성(또는 유연성)이 떨어지고, 이로 인해 전자기기에 적용시 밀착력이 떨어져 그 응용 범위가 매우 협소하다.

전자파 흡수체 시트 및 수평 열전도 시트 내의 경화제는 고온에서 베이스 수지인 비할로겐계 탄성체 수지를 경화시키는 것으로서, 그 종류는 선택되는 베이스 수지의 종류에 따라 다양하며, 구체적으로 2,5-디메틸-2,5-디(t-부틸페록시)헥산이 있다. 경화제의 함량은 비할로겐계 탄성체 수지 100 중량부를 2~10 중량부, 바람직하게는 5 중량부이다.

또한, 전자파 흡수체 시트 또는 수평 열전도 시트는 바람직하게는 100 중량부의 비할로겐계 탄성체 수지상에 분산된 1~3 중량부의 활제를 더 포함할 수 있다. 활제는 캘린더 가공, 성형, 압출 중에 플라스틱과 접촉하는 금속표면을 윤활시켜 유동을 도와주며, 표면을 균일하게 만들어주는 물질이다. 즉, 금형면이나 압출기표면과 수지와의 점착성을 방지하고 슬립성 향상을 위한 첨가제로서 수지와 혼련되어 마찰 강도를 저하시켜 성형가공성을 좋게 한다. 활제는 후술하는 프리폼 수득을 위한 캘린더 가공에서 롤러 표면과 혼련물과의 마찰을 적게하고 미끄럼을 촉진할 수 있는 물질이라면 그 종류가 제한되지 않으며, 구체적으로 스테아린산, 지방산의 금속염(보통 금속 성분은 칼슘과 아연이다.), 에스테르와 아미드 형태의 합성왁스, 파라핀 왁스, 광유, 저분자량의 폴리에틸렌 등이 있다.

본 발명에 따른 전자파 흡수-수평 열전도 복합 시트는 전자파 흡수체 시트와 그 위에 적층된 수평 열전도 시트의 상승 작용에 의해 6 ㎓ 이하의 주파수 대역에서 수평 열전도 시트를 포함하지 않는 전자파 흡수체 단층 시트에 비해 높은 전자파 흡수율을 가지며, 특히 낮은 주파수 대역(약 4 ㎓ 이하, 특히 2 ㎓ 이하)에서 그 차이가 현저하다. 또한, 이러한 경향은 전자파 흡수체 시트 대 수평 열전도 시트의 두께 비에 크게 영향을 받지 않는다. 다만, 수평 열전도도 측면에서는 전자파 흡수체 시트 대 수평 열전도 시트의 두께 비가 증가할수록 수평 열전도도는 감소하는 경향을 보이며, 본 발명에 따른 전자파 흡수-수평 열전도 복합 시트가 10 W/m?K 이상의 수평 열전도도를 가지기 위해서는 전자파 흡수체 시트 대 수평 열전도 시트의 두께 비가 2 이하인 것이 바람직하다. 아울러 전자파 흡수체 시트 대 수평 열전도 시트의 두께 비는 후술하는 제조방법의 단계 중 프리폼들을 적층하여 복합 프리폼을 수득하는 단계에서 쉽게 조절할 수 있다.

본 발명의 다른 측면은 할로겐계 성분을 함유하지 않으면서, 전자파 흡수 특성과 수평 열전도 특성을 동시에 보유하는 전자파 흡수-수평 열전도 복합 시트의 제조방법에 관한 것이다.

본 발명에 따는 전자파 흡수-수평 열전도 복합 시트의 제조방법은 크게 전자파 흡수체 시트 프리폼을 수득하는 단계, 수평 열전도 시트 프리폼을 수득하는 단계, 및 수득된 프리폼들을 적층하고 압축 및 경화시키는 단계로 구성된다. 이하, 첨부된 도면을 통하여 본 발명에 따른 전자파 흡수-수평 열전도 복합 시트의 제조방법을 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 전자파 흡수-수평 열전도 복합 시트의 제조방법에 있어서, 전자파 흡수체 시트 프리폼의 성형 공정을 나타낸 것이고, 도 2는 본 발명에 따른 전자파 흡수-수평 열전도 복합 시트의 제조방법에 있어서, 수평 열전도 시트 프리폼의 성형 공정을 나타낸 것이고, 도 3은 본 발명에 따른 전자파 흡수-수평 열전도 복합 시트의 제조방법에 있어서, 전자파 흡수체 시트 프리폼과 수평 열전도 시트 프리폼으로부터 전자파 흡수-수평 열전도 복합 시트를 제조하는 공정을 나타낸 것이다.

전자파 흡수체 시트 프리폼의 성형 공정(도 1)

먼저, 비할로곈계 탄성체 베이스 수지, 샌더스트 분말, 경화제를 계량한 후 이를 가압 분산 혼련기에 투입한다(S10). 이때 계량된 샌더스트(Fe-Si-Al 합금) 분말은 비할로겐계 탄성체 수지 100 중랑부를 기준으로 600~800 중량부이고, 계량된 경화제는 비할로겐계 탄성체 수지 100 중랑부를 기준으로 2~10 중량부이다. 또한, 가압 분산 혼련기에는 바람직하게는 비할로겐계 탄성체 수지 100 중랑부를 기준으로 활제 1~3 중량부가 더 투입될 수 있다. 이후 가압 분산 혼련기를 이용하여 투입된 재료를 90~120℃에서 혼련하여 전자파 흡수용 혼련물을 형성한다(S20). 혼련(또는 반죽)이란 점성이 높은 물질 또는 반소성물질(半塑性物質)을 혼합하는 조작으로서,기계적 전단력(剪斷力)을 가하여 일정한 가속도를 가지게 만든 베이스 수지에 샌더스트 분말 등을 이겨 넣어 균등하게 섞이김 하는 작업이다. 이때 섞이김이란 베이스 수지에 샌더스트 분말 등이 먹혀 들어간 것만으로는 안 되고 샌더스트 분말 등을 베이스 수지 속에 충분히 분산시키는 것을 말한다. 혼련 온도를 90℃～120℃로 한정시키는 이유는, 상기 혼련물에는 경화제가 함유되어 있기 때문에 혼련온도가 120℃를 초과하면 경화제가 반응하기 시작하여 연자성 금속 분말(샌더스트 분말)의 분산이 어려워지게 되고, 혼련기에 과부하가 걸려 혼련기에 고장이 발생할 수 있는 위험이 있다. 또한 혼련 온도가 90℃ 미만인 경우에도 혼련되는 재료의 유동성이 떨어져서 샌더스트 분말 등을 베이스 수지 속에 충분히 분산시킬 수 없게 된다.

이어서, 전자파 흡수용 혼련물을 캘린더(Calender)로 성형하여 전자파 흡수체 시트 프리폼을 수득한다(S30). 프리폼은 가열프레스를 이용하여 열경화 시키기 위한 시트를 미리 형상화시켜 놓는 단계로써 프리폼 자체는 롤 타입의 시트가 된다. 캘린더 가공방법은 2개에서 4개 정도의 주철로 만든 중공(中空) 롤러를 포개 놓고, 그 사이에 혼련물을 통과시키면서 압연하여 시트를 만드는 방법으로서, 혼련물이 롤러 사이를 통과할 때 롤러 내부에서 보내진 증기의 열과 롤러 상호간의 누르는 압력이 작용한다. 캘린더 가공방법을 사용하는 경우 점성이 높은 혼련물을 시트 형태로 쉽게 성형할 수 있고, 최종적으로 성형된 시트는 매끄럽고 균일한 표면을 가지게 된다. 이때 캘린더의 롤러 표면 온도는 50~80℃인 것이 바람직한데, 캘린더의 롤러 표면 온도가 50℃ 미만이면 베이스 수지가 연화되지 않아 시트 형태의 프리폼 표면이 불균일해지고 두께가 1㎜ 이하인 시트 형태의 프리폼을 제조하기 어려워진다. 또한, 캘린더의 롤러 표면 온도가 80℃를 초과하면 베이스 수지의 연화가 활발해져 롤 표면에 시트 형태의 프리폼이 달라붙게 되고, 시트 형태의 프리폼을 롤 타입으로 제조시 장력이 약해져서 시트가 절단되는 현상이 발생하고 이로 인해 와인딩(Winding) 작업이 어려워져 궁극적으로 시트 형태의 프리폼을 연속적으로 제조하기가 어렵다.

상기의 과정을 거쳐 수득한 단일(1장)의 전자파 흡수체 시트 프리폼의 두께는 크게 제한되지 않으나, 후술하는 가열 프레스의 압축시 수축되는 것을 고려하여 0.05~1.2㎜ 인 것이 바람직하다. 이는 후술하는 프리폼들로부터 전자파 흡수-수평 열전도 복합 시트를 제조하는 공정에서 전자파 흡수체 시트 프리폼의 적층 수에 의해 전자파 흡수-수평 열전도 복합 시트를 구성하는 전자파 흡수체 시트의 전체 두께를 0.05 내지 1㎜ 단위로 용이하게 조절할 수 있기 때문이다.

수평 열전도 시트 프리폼의 성형 공정(도 2)

수평 열전도 시트 프리폼의 성형 공정은 전자파 흡수체 프리폼의 성형 공정과 비교할 때, 샌더스트 분말이 편상 그라파이트(Flake Graphite) 분말로 대체되는 것과 그 함량이 다를 뿐 전제 공정은 동일하므로, 혼련 온도 범위에서의 특징 내지 캘린더의 롤러 표면 온도 범위에서의 특징, 단일 프리폼의 두께 범위에서의 특징 등은 설명을 생략한다.

먼저, 비할로곈계 탄성체 베이스 수지, 편상 그라파이트(Flake Graphite) 분말, 경화제를 계량한 후 이를 가압 분산 혼련기에 투입한다(S110). 이때 계량된 편상 그라파이트(Flake Graphite) 분말은 비할로겐계 탄성체 수지 100 중랑부를 기준으로 300~600 중량부이고, 계량된 경화제는 비할로겐계 탄성체 수지 100 중랑부를 기준으로 2~10 중량부이다. 또한, 가압 분산 혼련기에는 바람직하게는 비할로겐계 탄성체 수지 100 중랑부를 기준으로 활제 1~3 중량부가 더 투입될 수 있다. 이후 가압 분산 혼련기를 이용하여 투입된 재료를 90~120℃에서 혼련하여 수평 열전도용 혼련물을 형성한다(S120). 이어서, 수평 열전도용 혼련물을 롤러 표면 온도가 50~80℃인 캘린더(Calender)로 성형하여 수평 열전도 시트 프리폼을 수득한다(S130).

상기의 과정을 거쳐 수득한 단일(1장)의 수평 열전도 시트 프리폼의 두께는 크게 제한되지 않으나, 후술하는 가열 프레스의 압축시 수축되는 것을 고려하여 0.05~1.2㎜ 인 것이 바람직하다.

프리폼들로부터 전자파 흡수-수평 열전도 복합 시트를 제조하는 공정( 도3 )

먼저, 전자파 흡수체 시트 프리폼 위에 수평 열전도 시트 프리폼을 적층하여 복합 프리폼을 수득한다(S210). 수득한 복합 프리폼을 가열 프레스의 금형에 투입하고 압축 및 경화시키고 토출함으로써 전자파 흡수-수평 열전도 복합 시트가 제조된다(S220)

또한, 복합 프리폼은 바람직하게는 적어도 2개 이상의 전자파 흡수체 시트 프리폼과 적어도 1개 이상의 수평 열전도 시트 프리폼으로 이루어진 것을 특징으로 한다. 이때 적층된 전자파 흡수체 시트 프리폼은 압축 및 경화 후 전자파 흡수-수평 열전도 복합 시트 내의 전자파 흡수체 시트를 형성하고, 적층된 수평 열전도 시트 프리폼은 압축 및 경화 후 전자파 흡수-수평 열전도 복합 시트 내의 수평 열전도 시트를 형성한다. 전자파 흡수체 시트 프리폼을 2개 이상으로 적층하여 가열 프레스로 압축하면 평판형의 샌더스트 분말을 형성된 전자파 흡수체 시트의 길이 방향으로 정렬시킴으로써 전자파 흡수 특성을 좌우하는 투자율을 최대화할 수 있다는 장점이 있다. 예를 들어 1.2㎜ 두께의 전자파 흡수체 시트 프리폼 1장을 이용하여 전자파 흡수체 시트를 형성하였을 때와 0.12㎜ 두께의 전자파 흡수체 시트 프리폼 10장을 적층하여 동일 두께의 전자파 흡수체 시트를 형성하였을 때를 비교하면, 전자파 흡수체 시트의 길이 방향으로의 샌더스트 분말 정렬도의 효과는 0.12㎜의 프리폼 10장을 적층했을 경우가 훨씬 우수한 것으로 나타났다. 이러한 이유가 전자파 흡수체 시트 프리폼을 적층하는 이유이며, 1장의 프리폼을 사용했을 때보다 약 5 이상 더 높은 투자율을 얻어 더 우수한 전자파 흡수 특성을 얻을 수 있다.

또한, 복합 프리폼은 1개의 전자파 흡수체 시트 프리폼과 1개의 수평 열전도 프리폼을 반복적으로 교대시켜 형성될 수도 있으며, 본 발명에 따른 복합 프리폼은 전자파 흡수체 시트 프리폼과 수평 열전도 시트 프리폼의 다양한 적층 구조에 의해 형성될 수 있다.

복합 프리폼으로부터 전자파 흡수-수평 열전도 복합 시트를 제조하는 과정을 보다 구체적으로 살펴보면, 수득한 복합 프리폼을 고무 금형에 맞는 적당한 크기로 재단하고, 이를 150℃～180℃의 온도로 예열되어 있는 가열프레스의 고무 금형에 삽입한 후 압축 및 경화시키는 것으로 구성된다. 이때, 복합 프리폼에 가해지는 압력은 140㎏/㎠~160㎏/㎠으로 하고, 경화시간은 1~3분인 것이 바람직하다. 복합 프리폼에 가하는 압력이 140㎏/㎠ 미만인 경우에는전자파 흡수-수평 열전도 복합 시트가 충분한 밀도를 가질 수 없고, 160㎏/㎠을 초과하는 압력을 가한다고 하여서 전자파 흡수-수평 열전도 복합 시트의 밀도 향상을 위한 더 이상의 효과를 나타내는 것은 아니기 때문에 160㎏/㎠을 초과하는 압력을 가하는 것은 무의미하다. 바람직하게는 150㎏/㎠의 압력을 가하도록 한다. 또한, 가열프레스에서 압축한 상태로 수행되는 열경화 과정의 시간은 두께 1㎜ 이하의 복합 프리폼에 대해서 1분~3분인 것이 바람직하며, 성형 두께에 따라서 경화 시간을 탄력적으로 적용시킬 수 있다. 경화시간이 1분 미만인 경우에는 충분히 경화되지 않고, 3분을 초과하더라도 무방하지만 3분 동안 충분히 경화되기 때문에 그 이상의 경화시간은 불필요하다. 보다 바람직하게는, 가열프레스를 이용하여 복합 프리폼을 압축 및 경화하는 조건은 170℃의 온도로 가열된 고무 금형 상에서 150㎏/㎠의 압력을 가해 3분 동안 경화시키는 것을 특징으로 한다. 이렇게 가열프레스와 고무 금형을 이용한 경화방법에 의해 제조되는 전자파 흡수-수평 열전도 복합 시트는 일반적인 롤러 프레스를 이용하여 성형한 시트의 밀도가 2.5g/㎤～3.4g/㎤ 정도인 것에 비해 향상된 3.6g/㎤ 이상의 밀도를 갖는데, 이와 비례하여 전자파 흡수-수평 열전도 복합 시트의 전자파 흡수 특성 또한 우수해진다.

이하, 본 발명을 실시예를 통해 보다 구체적으로 설명한다. 다만, 하기 실시예는 본 발명을 명확하게 예시하기 위한 것일 뿐 본 발명의 보호범위를 한정하는 것은 아니다.

1. 전자파 흡수체 시트 프리폼의 제조

제조예 1.

비할로겐계 탄성체 100 중량부, 샌더스트(Fe-Si-Al 합금) 분말 800 중량부, 및 경화제로서 2,5-디메틸-2,5-디(t-부틸페록시)헥산 3 중량부를 순차적으로 가압 분산 혼련기에 투입하고, 100℃에서 2시간 동안 혼련(kneading)하여 혼련물을 제조하였다. 상기 혼련물을 롤러의 표면 온도가 70℃인 캘린더(calender)에 장입하고 성형하여 두께가 약 0.12 ㎜인 전자파 흡수체 시트 프리폼을 제조하였다.

이때, 비할로겐계 탄성체로는 이피디엠 고무(Ethylene Propylene diene Rubber, EPDM) 60 중량% 및 폴리에틸렌 고무(Polyethylene Rubber) 40 중량%로 구성된 것을 사용하였고, 샌더스트(Fe-Si-Al 합금) 분말로는 샌더스트(Fe-Si-Al 합금)는 실리콘계 커플링제로 표면 코팅 처리되고, 평균 입경이 50㎛이고 두께가 2㎛인 평판형 분말을 사용하였다.

2. 수평 열전도 시트 프리폼의 제조

제조예 2.

이피디엠 고무(Ethylene Propylene diene Rubber, EPDM) 100 중량부, 밀도가 2.2g/㎤ 이고 평균입경이 5㎛ 인 결정질 편상 그라파이트(Crystalline flake graphite, 미국의 Superior Graphite사) 분말 400 중량부, 및 경화제로서 2,5-디메틸-2,5-디(t-부틸페록시)헥산 5 중량부를 순차적으로 가압 분산 혼련기에 투입하고 120℃에서 2시간 동안 혼련하여 혼련물을 제조하였다. 상기 혼련물을 롤러의 표면 온도가 70 ℃인 캘린더에 장입하고 성형하여 두께가 약 0.12 ㎜인 수평 열전도 시트 프리폼을 제조하였다.

3. 전자파 흡수-수평 열전도 복합 시트의 제조

실시예 1.

제조예 1에서 수득한 전자파 흡수체 시트 프리폼 1장에 제조예 2에서 수득한 수평 열전도 시트 프리폼 1장을 적층하여 두께가 약 0.24㎜의 두께를 가진 복합 프리폼을 만들었다. 복합 프리폼을 가열 프레스의 고무 금형 크기에 맞게 절단하고 인입한 후 170℃의 온도에서 150㎏/㎠의 압력을 가해 3분 동안 경화시켜 두께가 약 0.2㎜인 전자파 흡수-수평 열전도 복합 시트를 제조하였다.

실시예 2.

제조예 1에서 수득한 전자파 흡수체 시트 프리폼 1장에 제조예 2에서 수득한 수평 열전도 시트 프리폼 2장을 적층하여 두께가 약 0.36㎜의 두께를 가진 복합 프리폼을 만들었다. 복합 프리폼을 가열 프레스의 고무 금형 크기에 맞게 절단하고 인입한 후 170℃의 온도에서 150㎏/㎠의 압력을 가해 3분 동안 경화시켜 두께가 약 0.3㎜인 전자파 흡수-수평 열전도 복합 시트를 제조하였다.

실시예 3.

제조예 1에서 수득한 전자파 흡수체 시트 프리폼 2장을 적층하고 여기에 제조예 2에서 수득한 수평 열전도 시트 프리폼 1장을 적층하여 두께가 약 0.36㎜의 두께를 가진 복합 프리폼을 만들었다. 복합 프리폼을 가열 프레스의 고무 금형 크기에 맞게 절단하고 인입한 후 170℃의 온도에서 150㎏/㎠의 압력을 가해 3분 동안 경화시켜 두께가 약 0.3㎜인 전자파 흡수-수평 열전도 복합 시트를 제조하였다.

실시예 4.

제조예 1에서 수득한 전자파 흡수체 시트 프리폼 3장을 적층하고 여기에 제조예 2에서 수득한 수평 열전도 시트 프리폼 1장을 적층하여 두께가 약 0.48㎜의 두께를 가진 복합 프리폼을 만들었다. 복합 프리폼을 가열 프레스의 고무 금형 크기에 맞게 절단하고 인입한 후 170℃의 온도에서 150㎏/㎠의 압력을 가해 3분 동안 경화시켜 두께가 약 0.4㎜인 전자파 흡수-수평 열전도 복합 시트를 제조하였다.

비교예 1.

제조예 1에서 수득한 전자파 흡수체 시트 프리폼 1장을 가열 프레스의 고무 금형 크기에 맞게 절단하고 인입한 후 170℃의 온도에서 150㎏/㎠의 압력을 가해 3분 동안 경화시켜 두께가 약 0.1㎜인 전자파 흡수체 단층 시트를 제조하였다.

비교예 2.

제조예 2에서 수득한 수평 열전도 시트 프리폼 1장을 가열 프레스의 고무 금형 크기에 맞게 절단하고 인입한 후 170℃의 온도에서 150㎏/㎠의 압력을 가해 3분 동안 경화시켜 두께가 약 0.1㎜인 수평 열전도 단층 시트를 제조하였다.

4. 전자파 흡수-수평 열전도 복합 시트의 특성

(1) 전자파 흡수 특성

실시예 1 내지 실시예 4에서 제조한 전자파 흡수-수평 열전도 복합 시트 및 비교예 1에서 제조한 전자파 흡수체 단층 시트의 전자파 흡수 특성을 알아보기 위하여 전자파 흡수율을 다음과 같은 방법으로 측정하였다.

도 4는 전자파 흡수율을 측정하는데 사용되는 마이크로스트립 회로 지그를 개략적으로 나타낸 사시도이고, 도 5는 마이크로스트립 회로 지그가 벡터 회로망 분석기와 연결된 상태를 나타낸 것이다. 각 시트의 전자파 흡수율을 측정하기 위해 도 4에 도시된 바와 같이, 마이크로스트립 회로 기판(81)의 상부는 약 2㎜의 폭과 80㎜의 길이를 갖는 구리(83)가 인쇄되어 있고, 그 끝단을 3.5㎜ SMA형의 단자(85)와 연결한다. 마이크로스트립 회로 기판의 하부는 구리층(84)으로 구성되어 있으며, 일정한 크기를 갖는 시트(82)를 상부에 구리선에 위치시키고, 전자파 흡수율을 측정한다. 전자파 흡수율 측정을 위해 각 시트는 한 변의 길이가 50㎜인 정사각형의 모양으로 절단되었다. 이후 시트를 탑재한 마이크로스트립 회로 지그는 도 5에서 보이는 바와 같이 벡터 회로망 분석기(Network analyzer)와 연결되어 한 단자에서 또 다른 단자로 가는 신호의 감쇠가 분석된다. 상기 신호는 전력으로 표시되고, 각 시트의 전자파 흡수율은 다음과 같은 식으로 계산된다.

수학식 1에서 P(in)은 공급 전력이고 P(loss)는 공급 전력 중 시트에 의해 손실되는 전력을 의미한다.

도 6은 실시예 1 내지 실시예 4에서 제조한 전자파 흡수-수평 열전도 복합 시트 및 비교예 1에서 제조한 전자파 흡수체 단층 시트의 전자파 흡수율 측정 결과를 나타낸 그래프이다. 도 6에서 보이는 바와 같이 실시예 1 내지 실시예 4에서 제조한 전자파 흡수-수평 열전도 복합 시트는 6 ㎓ 이하의 주파수 대역에서 비교예 1에서 제조한 전자파 흡수체 단층 시트에 비해 높은 전자파 흡수율을 나타내었으며, 특히 2 ㎓ 이하의 낮은 주파수 대역에서는 그 차이가 현저하였다.

(2) 수평 열전도 특성

실시예 1 내지 실시예 4에서 제조한 전자파 흡수-수평 열전도 복합 시트, 비교예 1에서 제조한 전자파 흡수체 단층 시트, 및 비교예 2에서 제조한 수평 열전도 단층 시트의 수평 열전도도를 열전도도 테스터기(모델명 : LFA-447, 제조사 : NETZSCH사)를 이용하여 측정하였고, 그 결과를 표 1에 나타내었다.

시트 구분	수평 열전도도(W/m?K)	전자파 흡수체 시트 대 수평 열전도 시트의 두께 비
실시예 1	13.6	1
실시예 2	14.2	0.5
실시예 3	10.2	2
실시예 4	7.5	3
비교예 1	6.1	-
비교예 2	28.6	-

표 1에서 나타나는 바와 같이 전자파 흡수-수평 열전도 복합 시트는 전자파 흡수체 시트(총 사용된 전자파 흡수체 시트 프리폼으로 구성됨) 대 수평 열전도 시트(총 사용된 수평 열전도 시트 프리폼으로 구성됨)의 두께 비가 증가할수록 수평 열전도도는 감소하였다. 본 발명에 따른 전자파 흡수-수평 열전도 복합 시트가 10 W/m?K 이상의 수평 열전도도를 가지기 위해서는 전자파 흡수체 시트 대 수평 열전도 시트의 두께 비가 적어도 2 이하여야 하는 것으로 나타났다.

81 : 마이크로스트립 회로 기판 82 : 전자파 흡수율 피측정 시트
83 :구리선 84 : 구리선 85 : SMA형 단자

Claims (11)

1. 삭제
2. 2층 이상으로 이루어진 복합 시트로서,
   1층 이상은 100 중량부의 비할로겐계 탄성체 수지상에 분산된 600~800 중량부의 샌더스트(Fe-Si-Al 합금) 분말 및 2~10 중량부의 경화제를 포함하는 전자파 흡수체 시트로 구성되고,
   1층 이상은 상기 전자파 흡수체 시트 상에 적층되고, 100 중량부의 비할로겐계 탄성체 베이스 수지상에 분산된 300~600 중량부의 편상 그라파이트(Flake Graphite) 분말 및 2~10 중량부의 경화제를 포함하는 수평 열전도 시트로 구성된 것을 특징으로 하는 전자파 흡수-수평 열전도 복합 시트.
   
3. 제 2항에 있어서, 상기 전자파 흡수체 시트 또는 수평 열전도 시트의 비할로겐계 탄성체 수지는 아크릴레이트 고무(Acrylate Rubber), NB 고무(Acrylonitrile Butadiene Rubber, NBR), 우레탄 고무, 에틸렌-옥텐 고무(Ethylene-Octene Rubber, EOR), 에틸렌-프로필렌 고무(Ethylene-Propylene Rubber), 에틸렌-프로필렌-디엔 고무(EPDM Rubber) 및 폴리에틸렌 고무로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 비할로겐계 탄성체로 구성된 것을 특징으로 하는 전자파 흡수-수평 열전도 복합 시트.
   
4. 제 3항에 있어서, 상기 비할로겐계 탄성체는 폴리올레핀계 탄성체인 것을 특징으로 하는 전자파 흡수-수평 열전도 복합 시트.
   
5. 제 2항에 있어서, 상기 전자파 흡수체 시트 대 수평 열전도 시트의 두께 비가 2 이하인 것을 특징으로 하는 전자파 흡수-수평 열전도 복합 시트.
   
6. (a) 전자파 흡수용 혼련물을 롤러 표면 온도가 50~80℃인 캘린더(Calender)로 성형하여 전자파 흡수체 시트 프리폼을 수득하는 단계;
   (b) 수평 열전도용 혼련물을 온도가 50~80℃인 캘린더(Calender)로 성형하여 수평 열전도 시트 프리폼을 수득하는 단계;
   (c) 상기 전자파 흡수체 시트 프리폼 위에 상기 수평 열전도 시트 프리폼을 적층하여 복합 프리폼을 수득하는 단계; 및
   (d) 상기 복합 프리폼을 가열 프레스의 금형에 투입하고 압축 및 경화시키는 단계;를 포함하고,
   상기 전자파 흡수용 혼련물은 비할로곈계 탄성체 베이스 수지 100 중량부, 샌더스트(Fe-Si-Al 합금) 분말 600~800 중량부, 및 경화제 2~10 중량부를 가압 분산 혼련기에 투입하고 90~120℃에서 혼련하여 형성된 것이고, 상기 수평 열전도용 혼련물은 비할로겐계 탄성체 베이스 수지 100 중량부, 편상 그라파이트(Flake Graphite) 분말 300~600 중량부, 경화제 2~10 중량부를 가압 분산 혼련기에 투입하고 90~120℃에서 혼련하여 형성된 것을 특징으로 하는 전자파 흡수-수평 열전도 복합 시트의 제조방법.
   
7. 제 6항에 있어서, 상기 (a) 단계의 전자파 흡수체 시트 프리폼 또는 상기 (b) 단계의 수평 열전도 시트 프리폼은 두께가 0.05~1.2㎜ 인 것을 특징으로 하는 전자파 흡수-수평 열전도 복합 시트의 제조방법.
   
8. 제 6항에 있어서, (c) 단계의 복합 프리폼은 적어도 2개 이상의 전자파 흡수체 시트 프리폼과 적어도 1개 이상의 수평 열전도 시트 프리폼으로 이루어진 것을 특징으로 하는 전자파 흡수-수평 열전도 복합 시트의 제조방법.
   
9. 제 6항에 있어서, 상기 전자파 흡수용 혼련물 또는 수평 열전도용 혼련물의 비할로겐계 탄성체 수지는 아크릴레이트 고무(Acrylate Rubber), NB 고무(Acrylonitrile Butadiene Rubber, NBR), 우레탄 고무, 에틸렌-옥텐 고무(Ethylene-Octene Rubber, EOR), 에틸렌-프로필렌 고무(Ethylene-Propylene Rubber), 에틸렌-프로필렌-디엔 고무(EPDM Rubber) 및 폴리에틸렌 고무로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 비할로겐계 탄성체로 구성된 것을 특징으로 하는 전자파 흡수-수평 열전도 복합 시트의 제조방법.
   
10. 제 9항에 있어서, 상기 비할로겐계 탄성체는 폴리올레핀계 탄성체인 것을 특징으로 하는 전자파 흡수-수평 열전도 복합 시트의 제조방법.
    
11. 제 6항에 있어서, 상기 전자파 흡수체 시트 프리폼 및 상기 수평 열전도 시트 프리폼은 상기 (d) 단계에 의해 각각 전자파 흡수체 시트 및 수평 열전도 시트로 성형되고, 상기 전자파 흡수체 시트 대 수평 열전도 시트의 두께 비가 2 이하인 것을 특징으로 하는 전자파 흡수-수평 열전도 복합 시트의 제조방법.

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