KR102007372B1 - 자성 블록 및 이의 제조방법 - Google Patents

자성 블록 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

실시예는 취성(brittleness)에 강한 자성 블록 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 상기 자성 블록은 400 ㎠ 이상으로 면적이 크고, 비교적 취성(brittleness)에 강해 전기자동차 등의 대용량 배터리를 무선 충전할 수 있다. 또한, 상기 자성 블록의 제조방법은 압축 자성 시트와 미압축 자성 시트를 교대로 적층하여 미압축 자성 블록의 퍼짐 현상에 의한 형상 무너짐이 방지된 자성 블록을 제조할 수 있다.

Description

자성 블록 및 이의 제조방법{MAGNETIC BLOCK AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
실시예는 취성(brittleness)에 강한 자성 블록 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
오늘날 정보통신 분야는 매우 빠른 속도로 발전하고 있으며, 전기, 전자, 통신, 반도체 등이 종합적으로 조합된 다양한 기술들이 지속적으로 개발되고 있다. 또한, 전자기기의 모바일화 경향이 증대함에 따라 통신분야에서도 무선 통신 및 무선 전력전송 기술에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 특히, 전자기기 등에 무선으로 전력을 공급하는 방안에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다.
상기 무선 전력전송은 전력을 공급하는 송전단과 전력을 공급받는 기기(수전단) 간에 물리적인 접촉 없이 자기 결합(inductive coupling), 용량 결합(capacitive coupling) 또는 안테나 등의 전자기장 공진 구조를 이용하여 공간을 통해 전력을 무선으로 공급(전송)하는 것이다. 상기 무선 전력전송은 대용량의 배터리가 요구되는 휴대용 통신기기, 전기자동차 등에 적합하며 접점이 노출되지 않아 누전 등의 위험이 거의 없으며 유선방식의 충전불량 현상을 막을 수 있다.
한편, 최근 들어 전기자동차에 대한 관심이 급증하면서 충전 인프라 구축에 대한 관심이 증대되고 있다. 이미 가정용 충전기를 이용한 전기자동차 충전을 비롯하여 배터리 교체, 급속 충전장치, 무선 충전장치 등 다양한 충전방식이 등장하였고, 새로운 충전사업 비즈니스 모델도 나타나기 시작했다(대한민국 공개특허 제 2011-0042403 호 참조). 또한, 유럽에서는 시험 운행중인 전기차와 충전소가 눈에 띄기 시작했고, 일본에서는 자동차제조업체와 전력회사들이 주도하여 전기자동차 및 충전소를 시범적으로 운영하고 있다.
대한민국 공개특허 제 2011-0042403 호
실시예의 목적은 400 ㎠ 이상으로 면적이 크고, 비교적 취성(brittleness)에 강해 전기자동차 등의 대용량 배터리를 무선 충전할 수 있는 자성 블록 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해 일실시예는,
(1) 자성 분말, 바인더 수지 및 유기 용매를 혼합 및 건조하여 자성 시트를 제조하는 단계;
(2) 상기 자성 시트에 열 및 압력을 가하여 압축 자성 시트를 제조하는 단계;
(3) 상기 압축 자성 시트와 상기 자성 시트를 교대로 적층하여 적층체를 제조하는 단계; 및
(4) 상기 적층체에 열 및 압력을 가하여 자성 블록을 제조하는 단계;를 포함하고,
상기 자성 블록은 면적이 400 ㎠ 이상이고, 3 MHz 주파수의 교류 전류에 대하여 투자율(μ)이 30 내지 250이고, 두께가 1 내지 10 mm인, 자성 블록의 제조방법을 제공한다.
다른 일실시예는,
자성 분말 및 바인더 수지를 포함하는 자성 시트를 포함하고,
면적이 400 ㎠ 이상이고, 3 MHz 주파수의 교류 전류에 대하여 투자율(μ)이 30 내지 250이고, 두께가 1 내지 10 mm인, 자성 블록을 제공한다.
실시예에 따른 자성 블록은 400 ㎠ 이상으로 면적이 크고, 비교적 취성(brittleness)에 강해 전기자동차 등의 대용량 배터리를 무선 충전할 수 있다. 또한, 실시예에 따른 자성 블록의 제조방법은 압축 자성 시트와 미압축 자성 시트를 교대로 적층하여 미압축 자성 블록의 퍼짐 현상에 의한 형상 무너짐이 방지된 자성 블록을 제조할 수 있다.
도 1은 실시예의 자성 블록의 단면도 및 확대도이다.
도 2는 비교예의 자성 블록의 단면도이다.
일실시예는 (1) 자성 분말, 바인더 수지 및 유기 용매를 혼합 및 건조하여 자성 시트를 제조하는 단계; (2) 상기 자성 시트에 열 및 압력을 가하여 압축 자성 시트를 제조하는 단계; (3) 상기 압축 자성 시트와 상기 자성 시트를 교대로 적층하여 적층체를 제조하는 단계; 및 (4) 상기 적층체에 열 및 압력을 가하여 자성 블록을 제조하는 단계;를 포함하고,
상기 자성 블록은 면적이 400 ㎠ 이상이고, 3 MHz 주파수의 교류 전류에 대하여 투자율(μ)이 30 내지 250이고, 두께가 1 내지 10 mm인, 자성 블록의 제조방법을 제공한다.
단계 (1)
본 단계에서는 자성 분말, 바인더 수지 및 유기 용매를 혼합 및 건조하여 자성 시트를 제조한다.
상기 자성 분말은 페라이트(Ni-Zn계, Mg-Zn계, Mn-Zn계 페라이트 등)와 같은 산화물 자성 분말; 퍼말로이(permalloy), 샌더스트(sendust), Fe-Si-Cr 합금 및 Fe-Si-나노크리스탈과 같은 금속 자성 분말; 또는 이들의 혼합 분말일 수 있다. 구체적으로, 상기 자성 분말은 Fe-Si-Al 합금일 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 자성 분말은 하기 화학식 1의 조성을 갖는 샌더스트 분말일 수 있다.
[화학식 1]
Fe1 -a-b-c Sia Xb Yc
상기 식에서,
X는 Al, Cr, Ni, Cu, 또는 이들의 조합이고;
Y는 Mn, B, Co, Mo, 또는 이들의 조합이고;
0.01 ≤ a ≤ 0.2, 0.01 ≤ b ≤ 0.1, 및 0 ≤ c ≤ 0.05 이다.
상기 자성 분말의 평균 입경은 3 nm 내지 1 mm일 수 있다. 구체적으로, 상기 자성 분말의 평균 입경은 1 내지 300 ㎛, 1 내지 100 ㎛, 또는 1 내지 70 ㎛일 수 있다. 자성 분말의 평균 입경이 상기 범위 내일 때, 충분한 자성 특성을 나타내면서도, 자성 블록의 압축시 단락(short)을 방지할 수 있다.
상기 자성 분말은 입자의 형태가 구형, 타원형, 다각형, 플레이크형 등일 수 있다. 구체적으로, 상기 자성 분말은 입자의 형태가 플레이크형일 수 있다.
상기 바인더 수지는 글리시딜기, 이소시아네이트기(-NCO), 히드록시기(-OH), 카복실기(-COOH) 또는 아미드기 등과 같은 열에 의한 경화가 가능한 관능기를 하나 이상 포함하거나; 또는 에폭시드(epoxide)기, 고리형 에테르(cyclic ether)기, 설파이드(sulfide)기, 아세탈(acetal)기 또는 락톤(lactone)기 등과 같은 활성 에너지에 의해 경화가 가능한 관능기를 하나 이상 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 바인더 수지는 이소시아네이트기, 히드록시기, 또는 카복실기를 포함할 수 있다.
또한, 상기 바인더 수지는 광경화성 수지, 열경화성 수지 및 고내열 열가소성 수지로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다. 구체적으로, 상기 바인더 수지는 열경화성 수지일 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 바인더 수지는 폴리우레탄 수지, 아크릴 수지, 폴리에스테르 수지, 이소시아네이트 수지 또는 에폭시 수지일 수 있다. 더욱 구체적으로, 상기 바인더 수지는 폴리우레탄계 수지, 이소시아네이트계 경화제 및 에폭시계 수지를 포함할 수 있다.
상기 폴리우레탄 수지는 하기 화학식 2a 및 2b로 표시되는 반복단위들을 포함할 수 있다.
[화학식 2a]
Figure 112017123051981-pat00001
[화학식 2b]
Figure 112017123051981-pat00002
상기 식에서,
R1 및 R3는 각각 독립적으로 C1-5알킬렌기, 우레아기, 또는 에테르기이고;
R2 및 R4는 각각 독립적으로 C1- 5알킬렌기이며;
이때, 상기 각각의 C1- 5알킬렌기는 할로겐, 시아노, 아미노 및 니트로로 이루어진 군에서 선택된 치환기로 치환되거나, 치환되지 않을 수 있다.
상기 폴리우레탄계 수지는 상기 화학식 2a로 표시되는 반복단위와 상기 화학식 2b로 표시되는 반복단위를 1:10 내지 10:1의 몰비로 포함할 수 있다.
상기 폴리우레탄계 수지는 500 내지 50,000 g/mol, 10,000 내지 50,000 g/mol, 또는 10,000 내지 40,000 g/mol의 수평균분자량을 가질 수 있다.
상기 이소시아네이트계 경화제는 유기 디이소시아네이트일 수 있다. 구체적으로, 상기 이소시아네이트 경화제는 방향족 디이소시아네이트, 지방족 디이소시아네이트 및 지환족 디이소시아네이트로 이루진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 방향족 디이소시아네이트는, 예를 들어, 1 내지 2 개의 C6~20 아릴기를 갖는 디이소시아네이트일 수 있고, 구체적으로 1,5-나프탈렌 디이소시아네이트, 4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트, 4,4'-디페닐-디메틸메탄 디이소시아네이트, 4,4'-벤질 이소시아네이트, 디알킬-디페닐메탄 디이소시아네이트, 테트라알킬-디페닐메탄 디이소시아네이트, 1,3-페닐렌 디이소시아네이트, 1,4-페닐렌 디이소시아네이트, 톨릴렌 디이소시아네이트 또는 크실렌 디이소시아네이트일 수 있다.
상기 지환족 디이소시아네이트는, 예를 들어, 1 내지 2개의 C6~20 사이클로알킬기를 갖는 디이소시아네이트일 수 있고, 구체적으로, 사이클로헥산-1,4-디이소시아네이트, 이소포론 디이소시아네이트, 디사이클로헥실메탄-4,4'-디이소시아네이트, 1,3-비스(이소시아네이트메틸)사이클로헥산 또는 메틸사이클로헥산 디이소시아네이트일 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 이소시아네이트계 경화제는 지환족 디이소시아네이트일 수 있으며, 더욱 구체적으로, 이소포론 디이소시아네이트일 수 있다.
상기 에폭시계 수지는, 예를 들어, 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 비스페놀 S형 에폭시 수지, 테트라브로모비스페놀 A형 에폭시 수지 등과 같은 비스페놀형 에폭시 수지; 스피로 고리형 에폭시 수지; 나프탈렌형 에폭시 수지; 비페닐형 에폭시 수지; 테르펜형 에폭시 수지; 트리스(글리시딜옥시페닐)메탄, 테트라키스(글리시딜옥시페닐)에탄 등과 같은 글리시딜 에테르형 에폭시 수지; 테트라글리시딜 디아미노디페닐메탄과 같은 글리시딜 아민형 에폭시 수지; 크레졸 노볼락형 에폭시 수지, 페놀 노볼락형 에폭시 수지, α-나프톨 노볼락형 에폭시 수지, 브롬화페놀 노볼락형 에폭시 수지 등과 같은 노볼락형 에폭시 수지 등을 들 수 있다. 접착성과 내열성을 고려할 때, 상기 에폭시계 수지는 비스페놀 A형 에폭시 수지, 크레졸 노볼락형 에폭시 수지, 또는 테트라키스(글리시딜옥시페닐)에탄형 에폭시 수지가 바람직하다.
상기 에폭시계 수지는 80 내지 1,000 g/eq, 또는 100 내지 300 g/eq의 에폭시 당량을 가질 수 있다. 또한, 상기 에폭시계 수지의 수평균 분자량은 10,000 내지 50,000 g/mol일 수 있다.
상기 유기 용매는 케톤계 용매, 아세테이트계 용매 및 벤젠계 용매로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다. 구체적으로, 상기 유기 용매는 부탄온(MEK), 부틸 아세테이트 및 톨루엔으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 혼합은 30 내지 50 중량%의 자성 분말, 1 내지 30 중량%의 바인더 수지 및 40 내지 60 중량%의 유기 용매를 혼합할 수 있다. 구체적으로, 상기 혼합은 35 내지 50 중량%, 35 내지 45 중량%, 또는 40 내지 45 중량%의 자성 분말, 1 내지 20 중량%, 1 내지 10 중량%, 또는 2 내지 6 중량%의 바인더 수지 및 40 내지 60 중량%, 45 내지 60 중량%, 또는 50 내지 58 중량%의 유기 용매를 혼합할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 혼합은 35 내지 50 중량%의 자성 분말, 1 내지 10 중량%의 폴리우레탄 수지, 0.1 내지 5 중량%의 이소시아네이트계 경화제, 0.05 내지 5 중량%의 에폭시계 수지, 및 40 내지 60 중량%의 유기 용매를 혼합할 수 있다.
상기 혼합은 분산기(planetary mixer, homo mixer, no-bead mill 등)를 이용하여 수행될 수 있다. 또한, 상기 혼합은 자성 분말, 바인더 수지 및 유기 용매를 혼합하여 100 내지 10,000 cPs의 점도를 갖는 슬러리를 제조할 수 있다. 이후, 상기 슬러리는 콤마 코터 등에 의해서 캐리어 필름 상에 코팅 및 건조되어 자성 시트로 형성될 수 있다.
상기 건조는 유기 용매를 제거할 수 있는 온도라면 특별히 제한하지 않으나, 예를 들어, 40 내지 120 ℃에서 0.2 내지 1 시간 동안 수행될 수 있다. 구체적으로, 상기 건조는 60 내지 120 ℃에서 0.2 내지 0.5 시간 동안 수행될 수 있다.
상기 자성 시트의 두께는 40 내지 600 ㎛일 수 있다. 구체적으로, 상기 자성 시트의 두께는 50 내지 200 ㎛일 수 있다.
단계 (2)
본 단계에서는 상기 자성 시트에 열 및 압력을 가하여 압축 자성 시트를 제조한다.
본 단계는 150 내지 200 ℃의 온도 및 5 내지 30 ㎫의 압력 조건에서 수행될 수 있다. 구체적으로, 본 단계는 150 내지 190 ℃의 온도 및 5 내지 20 ㎫의 압력 조건에서 수행될 수 있다.
상기 압축 자성 시트의 두께는 16 내지 240 ㎛일 수 있다. 구체적으로, 상기 압축 자성 시트의 두께는 20 내지 80 ㎛일 수 있다.
본 단계는 상기 자성 시트의 두께를 100이라고 할 때, 자성 시트의 두께가 30 내지 50가 되도록 압축할 수 있다. 구체적으로, 본 단계는 상기 자성 시트의 두께를 100이라고 할 때, 자성 시트의 두께가 30 내지 45, 35 내지 45, 35 내지 40, 또는 35 내지 39가 되도록 압축할 수 있다.
단계 (3)
본 단계에서는 상기 압축 자성 시트와 상기 자성 시트를 교대로 적층하여 적층체를 제조한다. 상기 적층체는 압축 자성 시트와 미압축 자성 시트가 교대로 적층됨으로써, 미압축 자성 블록의 퍼짐 현상에 의한 형상 무너짐이 방지된다.
상기 적층체는 상기 자성 시트와 상기 압축 자성 시트의 두께비가 1 : 0.3 내지 0.5일 수 있다. 구체적으로, 상기 적층체는 상기 자성 시트와 상기 압축 자성 시트의 두께비가 1 : 0.3 내지 0.45, 1 : 0.35 내지 0.45, 1 : 0.35 내지 0.4, 또는 1 : 0.35 내지 0.39일 수 있다. 상기 자성 시트와 상기 압축 자성 시트의 두께비가 상기 범위 내일 경우, 높은 투자율을 수득할 수 있다.
본 단계는 상기 압축 자성 시트가 최외곽층이 되도록 적층하며, 총 적층수가 5 내지 200이 되도록 수행할 수 있다. 구체적으로, 본 단계는 상기 압축 자성 시트가 최외곽층이 되도록 적층하며, 총 적층수가 10 내지 165, 30 내지 150, 30 내지 100, 또는 50 내지 100이 되도록 수행할 수 있다.
단계 (4)
본 단계에서는 상기 적층체에 열 및 압력을 가하여 자성 블록을 제조한다.
본 단계는 150 내지 200 ℃의 온도 및 5 내지 30 ㎫의 압력 조건에서 수행될 수 있다. 구체적으로, 본 단계는 150 내지 190 ℃의 온도 및 5 내지 20 ㎫의 압력 조건에서 수행될 수 있다.
상기 적층체의 두께를 100으로 할 때, 상기 자성 블록의 두께가 40 내지 70가 되도록 압축할 수 있다. 구체적으로, 상기 적층체의 두께를 100으로 할 때, 상기 자성 블록의 두께가 45 내지 65가 되도록 압축할 수 있다.
상술한 바와 같이 제조된 자성 블록은 면적이 400 ㎠ 이상이고, 3 MHz 주파수의 교류 전류에 대하여 투자율(μ)이 30 내지 250이고, 두께가 1 내지 10 mm이다.
자성 블록
일실시예는 자성 분말 및 바인더 수지를 포함하는 자성 시트를 포함하고,
면적이 400 ㎠ 이상이고, 3 MHz 주파수의 교류 전류에 대하여 투자율(μ)이 30 내지 250이고, 두께가 1 내지 10 mm인, 자성 블록을 제공한다.
도 1을 참조하면, 상기 자성 시트(100)는 자성 분말(120) 및 바인더 수지(110)을 포함한다.
도 2는 자성 시트를 적층하여 제조된 것이 아닌 두꺼운 두께로 압출 성형된 자성 시트를 압축하여 제조된 자성 블록의 단면도이다. 도 2에서 보는 바와 같이, 두꺼운 두께로 압출 성형하여 제조된 자성 블록은 자성 분말의 배열이 균일하지 않았으며, 이로 인해, 투자율을 비롯한 특성값이 낮아지는 단점이 있었다.
상기 자성 분말 및 바인더 수지는 상기 자성 블록의 제조방법에서 설명한 바와 같다.
상기 자성 분말의 장축과 자성 블록의 면 방향 사이의 끼인각(A)은 0 내지 50 °일 수 있다. 구체적으로, 상기 자성 분말의 장축과 자성 블록의 면 방향 사이의 끼인각은 0 내지 40 °일 수 있다.
상기 자성 시트는 자성 시트의 총 중량을 기준으로 70 내지 95 중량%의 자성 분말 및 5 내지 30 중량%의 바인더 수지를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 자성 시트는 자성 시트의 총 중량을 기준으로 80 내지 95 중량%, 85 내지 95 중량%, 또는 89 내지 95 중량%의 자성 분말 및 5 내지 20 중량%, 5 내지 15 중량%, 또는 7 내지 13 중량%의 바인더 수지를 포함할 수 있다.
상기 바인더 수지가 폴리우레탄계 수지, 이소시아네이트계 경화제 및 에폭시계 수지를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 바인더 수지는 자성 시트의 총 중량을 기준으로 5 내지 15 중량%의 폴리우레탄계 수지, 0.5 내지 5 중량%의 이소시아네이트계 경화제 및 0.1 내지 5 중량%의 에폭시계 수지를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 바인더 수지는 자성 시트의 총 중량을 기준으로 5 내지 10 중량%의 폴리우레탄계 수지, 0.5 내지 3 중량%의 이소시아네이트계 경화제 및 0.1 내지 2 중량%의 에폭시계 수지를 포함할 수 있다.
상기 자성 블록의 면적은 400 ㎠ 이상이다. 구체적으로, 상기 자성 블록의 면적은 400 내지 120,000 ㎠ 일 수 있다.
상기 자성 블록은 3 MHz 주파수의 교류 전류에 대하여 투자율(μ)이 30 내지 250이다. 구체적으로, 상기 자성 블록은 3 MHz 주파수의 교류 전류에 대하여 투자율(μ)이 30 내지 200, 110 내지 250, 150 내지 250, 또는 150 내지 200일 수 있다.
상기 자성 블록의 두께는 1 내지 10 mm이다. 구체적으로, 상기 자성 블록의 두께는 2 내지 8 mm일 수 있다.
또한, 상기 자성 블록은 압축 자성 시트와 자성 시트가 교대로 적층된 적층체를 압축하여 제조된 것일 수 있다. 상기 압축 자성 시트와 자성 시트는 상기 제조방법에서 설명한 바와 같다.
[ 실시예 ]
이하, 본 발명을 하기 실시예에 의하여 더욱 상세하게 설명한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
이하 실시예 및 비교예에서 사용한 원료 물질은 다음과 같다:
- 샌더스트 분말: C1F-02A, Crystallite Technology (평균 입경(D50 기준): 27 ㎛)
- 폴리우레탄계 수지: UD1357, 다이이치세이카공업㈜
- 이소시아네이트계 경화제: 이소포론 디이소시아네이트(isophorone diisocyanate), Sigma-Aldrich
- 에폭시계 수지: 비스페놀 A형 에폭시 수지(에폭시 당량: 189 g/eq), EpikoteTM 828, Japan Epoxy Resin
실시예 1. 자성 블록의 제조
1-1: 자성 분말 슬러리 제조
42.8 중량부의 샌더스트 분말, 15.4 중량부의 폴리우레탄계 수지 분산액(폴리우레탄계 수지 25 중량%, 2-부탄온 75 중량%), 1.0 중량부의 이소시아네이트계 경화제 분산액(이소시아네이트계 경화제 62 중량%, n-부틸 아세테이트 25 중량%, 2-부탄온 13 중량%), 0.4 중량부의 에폭시계 수지 분산액(에폭시 수지 70 중량%, n-부틸 아세테이트 3 중량%, 2-부탄온 15 중량%, 톨루엔 13 중량%), 및 40.5 중량부의 톨루엔을 플래너터리 믹서(planetary mixer)에서 40 rpm의 속도로 2 시간 동안 혼합하여, 자성 분말 슬러리를 제조하였다.
1-2: 자성 시트의 제조
실시예 1-1의 자성 분말 슬러리를 캐리어 필름 상에 콤마 코터에 의해서 코팅하고, 110 ℃에서 0.2 시간 동안 건조하여 두께 190 ㎛의 자성 시트를 제조하였다.
1-3: 압축 자성 시트의 제조
실시예 1-2의 자성 시트를 170 ℃의 온도 및 9 ㎫의 압력으로 30 분간 열가압(hot press) 공정으로 압축 경화시켜 두께 70 ㎛의 압축 자성 시트를 얻었다.
1-4: 자성 블록의 제조
실시예 1-2의 자성 시트와 실시예 1-3의 압축 자성 시트를 교대로 적층하고, 최외곽층은 실시예 1-2의 자성 시트가 되도록 했으며, 총 적층수는 59이 되도록 적층하여 적층제(자성시트 : 압축 자성 시트 = 1 : 0.36, 두께: 7.73 mm)를 제조하였다. 이후 상기 적층체를 170 ℃의 온도 및 9 ㎫의 압력으로 30 분간 열가압(hot press) 공정으로 압축 경화시켜 두께 4 mm, 가로 200 mm, 세로 200 mm의 자성 블록을 제조하였다.
비교예 1.
실시예 1-1의 자성 분말 슬러리를 9 ㎫의 압력으로 압출하여 두께 70 ㎛의 자성 시트를 제조하고, 상기 자성 시트를 180 ℃의 온도 및 10 ㎫의 압력으로 30 분간 열가압(hot press) 공정으로 압축 경화시켜 두께 4 mm의 자성 블록을 제조한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 자성 블록을 제조하였다(도 2 참조).
비교예 2.
실시예 1-2의 자성시트만 59층 적층한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 두께 4 mm의 자성 블록을 제조하였다(도 3 참조).
도 3에서는 보는 바와 같이, 상기 자성 블록은 퍼짐 현상에 의한 형상 무너짐이 일어나 자성 블록으로 사용하기 어려운 문제점이 있었다.
시험예 . 물성평가
실시예 1 및 비교예 1 및 2에서 제조한 자성 블록을 하기와 같이 평가하여 그 결과를 표 1에 나타내었다.
(1) 투자율 측정
임피던스 분석 장비(제조사: Agilent, 모델명: E4991A)를 통하여, 자성 블록의 투자율을 측정하였다.
유전율(μ) @ 3 ㎒
실시예 1 180
비교예 1 100
비교예 2 140
표 1에서 보는 바와 같이, 용융압출 방법을 이용하여 단층으로 제조한 비교예 1의 자성 블록, 및 자성시트만 적층하여 제조된 비교예 2의 자성 블록과 비교하여, 실시예 1의 자성 블록은 유전율이 높고 형상 무너짐이 없어 큰 면적의 자성 블록을 요구하는 다양한 분야에 적용할 수 있다.
100: 자성 블록
110: 바인더 수지 120: 자성 분말
(A): 자성 분말의 장축과 자성 블록의 면 방향 사이의 끼인각

Claims (13)

  1. (1) 자성 분말, 바인더 수지 및 유기 용매를 혼합 및 건조하여 자성 시트를 제조하는 단계;
    (2) 상기 자성 시트에 열 및 압력을 가하여 압축 자성 시트를 제조하는 단계;
    (3) 상기 압축 자성 시트와 상기 자성 시트를 교대로 적층하여 적층체를 제조하는 단계; 및
    (4) 상기 적층체에 열 및 압력을 가하여 자성 블록을 제조하는 단계;를 포함하고,
    상기 자성 블록은 면적이 400 ㎠ 이상이고, 3 MHz 주파수의 교류 전류에 대하여 투자율(μ)이 30 내지 250이고, 두께가 1 내지 10 mm인, 자성 블록의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 단계 (1)에서 30 내지 50 중량%의 자성 분말, 1 내지 30 중량%의 바인더 수지 및 40 내지 60 중량%의 유기 용매를 혼합하는, 자성 블록의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 단계 (2)가 150 내지 200 ℃의 온도 및 5 내지 30 ㎫의 압력 조건에서 수행되는, 자성 블록의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 자성 시트의 두께가 40 내지 600 ㎛이고,
    상기 압축 자성 시트의 두께가 16 내지 240 ㎛이며,
    상기 단계 (3)의 적층체는 상기 자성 시트와 상기 압축 자성 시트의 두께비가 1 : 0.3 내지 0.5인, 자성 블록의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 단계 (3)에서 상기 압축 자성 시트가 최외곽층이 되도록 적층하며, 총 적층수가 5 내지 200이 되도록 수행하는, 자성 블록의 제조방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 단계 (4)가 150 내지 200 ℃의 온도 및 5 내지 30 ㎫의 압력 조건에서 수행되는, 자성 블록의 제조방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 단계 (4)에서 상기 적층체의 두께를 100으로 할 때, 상기 자성 블록의 두께가 40 내지 70가 되도록 압축하는, 자성 블록의 제조방법.
  8. 자성 분말 및 바인더 수지를 포함하는 자성 시트를 포함하고,
    상기 자성 분말의 장축과 자성 블록의 면 방향 사이의 끼인각은 0 내지 40 °이고,
    면적이 400 ㎠ 이상이고, 3 MHz 주파수의 교류 전류에 대하여 투자율(μ)이 30 내지 250이고, 두께가 1 내지 10 mm인, 자성 블록.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 자성 분말의 평균 입경은 3 nm 내지 1 mm인, 자성 블록.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 자성 분말이 Fe-Si-Al 합금인, 자성 블록.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 자성 시트가 자성 시트의 총 중량을 기준으로 70 내지 95 중량%의 자성 분말 및 5 내지 30 중량%의 바인더 수지를 포함하는, 자성 블록.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 바인더 수지가 폴리우레탄계 수지, 이소시아네이트계 경화제 및 에폭시계 수지를 포함하는, 자성 블록.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 바인더 수지가 자성 시트의 총 중량을 기준으로 5 내지 15 중량%의 폴리우레탄계 수지, 0.5 내지 5 중량%의 이소시아네이트계 경화제 및 0.1 내지 5 중량%의 에폭시계 수지를 포함하는, 자성 블록.
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