KR102187685B1 - 전자파 또는 emp 방호용 차폐원단 - Google Patents

전자파 또는 emp 방호용 차폐원단 Download PDF

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KR102187685B1
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김규형
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Abstract

고주파 대역 전자파 차폐원단이 개시되어 있다.
개시된 본 발명은 카본 파이버 단섬유로 형성된 웹이 교차 적층되어 이루어진 카본 파이버 부직포 원단에 핫멜트 또는 프라이머를 코팅 또는 함침시켜서 카본 파이버 부직포의 기공을 메운 후, 열압착롤에 의해 100㎛ ~ 5mm 두께로 압착시켜서 기공이 조밀하고 강화된 강직도를 갖는 카본 파이버 기재층; 및 상기 카본 파이버 기재층의 일면에 코팅되어 전자파 흡수 기능을 하는 것으로, 에폭시 계열, 나일론 계열, 우레탄 계열, 아크릴 계열, PP 계열, PE 계열, 아교로 이루어진 군에서 하나 이상 선택되는 전도성 고분자 수지에, 금, 은, 동, 니켈, 백금으로 이루어진 군에서 하나 이상 선택된 도전성 손실 파우더가 혼합되어 이루어진 도전성 손실층;을 포함하며; 상기 카본 파이버 기재층의 다른 일면에 적층되되, 재생섬유로 이루어진 기저층, 상기 기저층 상에 전기적인 패턴에 의해 형성되는 전도층, 상기 기저층과 전도층 사이에 마련되는 프라이머층을 포함하여 이루어진 전도성 원단을 더 포함하고; 상기 핫멜트 또는 프라이머에는 50㎚ ~ 50㎛의 크기를 갖는 자성 손실 파우더가 혼합되되, 상기 자성 손실 파우더는 페라이트, 카르보닐 철계, Fe, Ni, Co로 이루어진 군에서 하나 이상 선택되어 이루어진 것을 더 포함하며, 상기 카본 파이버 기재층의 핫멜트는 비가황부틸고무로 되되, 상기 비가황부틸고무는 고무상수지 100 중량부를 기준으로 충진제 5~40 중량부, 카본 5~20 중량부, 석유수지 5~20 중량부가 혼합되어 이루어진 것을 더 포함하며; 송진 30 ~ 50 중량부, 발포 스티렌 수지 50 ~ 80 중량부, 비닐계 수지 3 ~ 12 중량부 및 유기 용매 30 ~ 50 중량부, 알루미나 5.2 중량부, 탄화규소 8 중량부 및 질화티탄 4 중량부를 포함하는 방수 코팅층이 상기 도전성 손실층의 표면에 코팅되는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

전자파 또는 EMP 방호용 차폐원단{Shielding fabric for electromagnetic wave or EMP protection}
본 발명은 고주파 대역의 전자파 또는 EMP 방호용 차폐원단에 관한 것으로, 더 상세하게는 전자파는 물론 전자기 펄스(electromagnetic Pulse)의 차폐효과가 우수한 전자파 또는 EMP 방호용 차폐원단에 관한 것이다.
전자파란 전계와 자계가 상호 연동하면서 정현파 모양으로 에너지가 이동하는 현상으로, 무선통신이나 레이더와 같은 전자기기에 유용하게 이용된다. 상기 전계는 전압에 의해 생성되고 거리가 멀어지거나 나무 등의 장애물에 의해 쉽게 차폐되는 반면, 자계는 전류에 의해 생성되고 거리에 반비례하지만 쉽게 차폐되지 않는 특성이 있다.
한편, 최근의 전자기기는 전자기기 내부 간섭원 또는 외부 간섭원에 의해 발생되는 전자파 장애(electromagnetic interference: EMI)에 민감하여, 전자파에 의해 전자기기의 오동작이 유발될 우려가 있다.
이에 따라 최근에는 전자파 발생원 또는 외부에서 방사되는 전자파로부터 전자기기의 부품이나 인체를 보호하기 위한 전자파 차폐재에 대한 관심이 급증하고 있다.
상기 전자파차폐재는 통상적으로 도전성 재료로 제조되며, 전자파 차폐재를 향해 방사된 전자파는 전자파 차폐재에서 다시 반사되거나 그라운드로 흐르게 됨으로써 전자파를 차폐하게 된다. 한편, 상기 전자파 차폐재의 일예는 금속케이스나 금속플레이트일 수 있는데, 이와 같은 전자파 차폐재는 유연성, 신축성이 발현되기 어렵고, 한 번 제조된 후에는 다양한 형상으로 변형/복원이 쉽지 않음에 따라서 다양한 적용처에 쉽게 채용되기 어려운 문제가 있다. 특히, 금속플레이트나 금속박막과 같은 전차파차폐재는 전자파 발생원인 부품 또는 발생원으로부터 보호가 필요한 부품에 이격 없이 밀착되기 어렵고, 단차나 요철이 있는 부분에서 꺽임으로 인하여 크랙이 발생할 수 있어서 전자파 차폐성능을 온전히 발현하기 어려울 수 있다.
이러한 문제를 해결하기 위하여 최근에는 고분자 필름과 같은 경량화된 지지부재 상에 도전성 코팅층을 형성시큰 전자파 차폐재가 소개되고 있으나, 지지부재 상에 코팅할 수 있는 면적의 제한됨에 따라 전자파 차폐성능에 한계가 있으며, 일정두께 이상의 필름은 유연성부족으로 단차, 요철이 있는 부품상에 완전히 밀착하여 구비되기 어렵고, 특정 형상으로 제조된 후에는 형상을 자유자재로 변형하기 우려울 수 있으며, 형상의 변형이 가능한 경우에도 형상변형 시, 피복된 전도성 코팅층에 크랙, 박리 등이 빈번하게 발생되는 문제가 있다.
이에 따라 유연성, 신축성, 압축성 및 구김/복원성이 뛰어나면서 형상 변형 시에도 고주파 대역의 전자파 차폐 성능의 저하가 없는 가요성을 갖춘 전자파 차폐재에 대한 개발이 시급한 실정이다.
문헌 1 : 등록특허공보 제10-1984172호 문헌 2 : 등록특허공보 제10-1559070호 문헌 3 : 등록실용신안공보 제20-0326221호
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 전자파는 물론 고주파 대역의 전자기 펄스 차폐효과가 우수한 전자파 또는 EMP 방호용 차폐원단을 제공하는 것이다.
삭제
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 따르면, 카본 파이버 단섬유로 형성된 웹이 교차 적층되어 이루어진 카본 파이버 부직포 원단에 핫멜트 또는 프라이머를 코팅 또는 함침시켜서 카본 파이버 부직포의 기공을 메운 후, 열압착롤에 의해 100㎛ ~ 5mm 두께로 압착시켜서 기공이 조밀하고 강화된 강직도를 갖는 카본 파이버 기재층; 및 상기 카본 파이버 기재층의 일면에 코팅되어 전자파 흡수 기능을 하는 것으로, 에폭시 계열, 나일론 계열, 우레탄 계열, 아크릴 계열, PP 계열, PE 계열, 아교로 이루어진 군에서 하나 이상 선택되는 전도성 고분자 수지에, 금, 은, 동, 니켈, 백금으로 이루어진 군에서 하나 이상 선택된 도전성 손실 파우더가 혼합되어 이루어진 도전성 손실층;을 포함하며; 상기 카본 파이버 기재층의 다른 일면에 적층되되, 재생섬유로 이루어진 기저층, 상기 기저층 상에 전기적인 패턴에 의해 형성되는 전도층, 상기 기저층과 전도층 사이에 마련되는 프라이머층을 포함하여 이루어진 전도성 원단을 더 포함하고; 상기 핫멜트 또는 프라이머에는 50㎚ ~ 50㎛의 크기를 갖는 자성 손실 파우더가 혼합되되, 상기 자성 손실 파우더는 페라이트, 카르보닐 철계, Fe, Ni, Co로 이루어진 군에서 하나 이상 선택되어 이루어진 것을 더 포함하며, 상기 카본 파이버 기재층의 핫멜트는 비가황부틸고무로 되되, 상기 비가황부틸고무는 고무상수지 100 중량부를 기준으로 충진제 5~40 중량부, 카본 5~20 중량부, 석유수지 5~20 중량부가 혼합되어 이루어진 것을 더 포함하며; 송진 30 ~ 50 중량부, 발포 스티렌 수지 50 ~ 80 중량부, 비닐계 수지 3 ~ 12 중량부 및 유기 용매 30 ~ 50 중량부, 알루미나 5.2 중량부, 탄화규소 8 중량부 및 질화티탄 4 중량부를 포함하는 방수 코팅층이 상기 도전성 손실층의 표면에 코팅되는 것을 더 포함하는, 전자파 또는 EMP 방호용 차폐원단이 제공된다.
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본 발명은 저주파는 물론 고주파 대역대(1 ~ 40GHz) 전자파 또는 EMP의 차폐효율이 우수하다는 장점이 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 전자파 또는 EMP 방호용 차폐원단의 제1 실시예
도 2는 본 발명에 따른 전자파 또는 EMP 방호용 차폐원단의 제2 실시예
도 3은 본 발명에 따른 전자파 또는 EMP 방호용 차폐원단의 제3 실시예
도 4는 기존의 전자파 차폐 그래프
도 5는 본 발명의 전자파 차폐 그래프
도 6은 본 발명에 따른 전자파 또는 EMP 방호용 차폐원단을 제조하기 위한 제조장치
본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 부여하였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
첨부된 도 1은 본 발명에 따른 고주파 대역 전자파 차폐원단의 제1 실시예이고, 도 2는 본 발명에 따른 고주파 대역 전자파 차폐원단의 제2 실시예이며, 도 3은 본 발명에 따른 고주파 대역 전자파 차폐원단의 제3 실시예이고, 도 4는 기존의 전자파 차폐 그래프이며, 도 5는 본 발명의 전자파 차폐 그래프이다.
먼저, 본 발명에 따른 고주파 대역 전자파 차폐원단은, 카본 파이버 기재층(10) 및 도전성 손실층(20)이 적층된 것을 기본 구성으로 한다.
카본 파이버 기재층(10)은 카본 파이버 단섬유로 형성된 웹이 교차 적층되어 이루어진 카본 파이버 부직포 원단에, 고분자 물질인 핫멜트 또는 프라이머를 코팅 또는 함침시켜서 제조한다.
또한, 상기 카본 파이버 기재층(10)은 카본 파이버 부직포 원단에 핫멜트 또는 프라이머를 코팅 또는 함침시켜서 카본 파이버 부직포의 기공을 메워준다. 카본 파이버 부직포 원단은 기공이 크고 강직도 또한 약하기 때문에 그 자체를 차폐원단으로 사용하기에 부적합하고 증착하기도 부적합하다. 따라서, 핫멜트나 프라이머를 코팅 또는 함침시키면 기공이 메워지게 되고 접착력도 발현되므로 이를 응고시킬 경우 기공이 조밀해지거나 없어지게 됨과 아울러 강직도도 향상될 수 있다.
그리고, 상기 카본 파이버 부직포에 핫멜트 또는 프라이머를 코팅 또는 함침하면 두께가 두꺼워 질 수 있으므로 열압착롤 사이를 통과시켜서 얇게 성형하면서 열을 가함으로써 응고도 같이 이루어지게 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 열압착롤을 통과한 카본 파이버 기재층(10)의 두께를 100㎛ ~ 5mm로 하는 것이 좋다. 두께가 이보다 얇으면, 전자파, 특히 EMP의 차폐효과가 떨어짐은 물론 원하는 강직도를 얻을 수 없으며, 두께가 이보다 두꺼우면 EMP의 차폐효과는 좋아지나 강직도가 지나치게 강해서 굴곡이 심한 물품에 이를 부착할 경우 굴곡변형이 어려워서 부착에 어려움을 겪을 수 있고, 가격 대비 성능지수인 가성비가 떨어지게 된다.
한편, 상기 카본 파이버 부직포 원단에 코팅 또는 함침되는 핫멜트 또는 프라이머는 에폭시 계열, 나일론 계열, 우레탄 계열, 아크릴 계열, PP 계열, PE 계열, 아교로 이루어진 군에서 하나 이상이 선택되어 이루어질 수 있다.
이 중, 핫멜트는 구체적으로 비가황부틸고무로 될 수 있다. 비가황부틸고무는 황(S) 성분이 포함되지 않는 비가황계 합성고무로서, 상온에서 신축성이 크고, 점착성 및 접착성이 우수하여 별도의 접착제 없이 부착이 가능하며, 굳었을 때에도 점착성을 유지한다. 이러한 비가황부틸고무는, 고무상수지 100 중량부를 기준으로 하였을 때, 충진제 5~40 중량부, 카본 5~20 중량부, 석유수지 5~20 중량부, 기타 첨가제로 이루어진 조성물에 의하여 구현될 수 있다.
여기서 고무상수지는, 부틸고무와 함께, 아스팔트고무, 폴리이소부틸렌, 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA), 에틸렌-프로필렌-디엔 공중합체(EPDM), 클로로술폰화폴리 에틸렌(CSM), 폴리우레탄, 폴리아미드, 폴리에스터로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택되는 혼합물을 혼합하여 사용한다. 충진제로는, 탄산칼슘 또는 탈크를 사용할 수 있다.
또 한편, 상기 핫멜트 또는 프라이머에는 50㎚ ~ 50㎛의 크기를 갖는 자성 손실 파우더가 혼합될 수 있다. 상기 자성 손실 파우더는 페라이트, 카르보닐 철계, Fe, Ni, Co로 이루어진 군에서 하나 이상 선택되어 이루어질 수 있다. 상기 자성손실재인 자성 손실 파우더의 자성손실은 자성을 갖게 하는 spin 운동이 외부로부터의 자계변화에 뒤늦게 추종함으로써 생기는 것으로 전자기파를 흡수하는 작용을 한다. 따라서, 전자기파를 흡수하는 작용에 의해 전자기파를 차폐하게 된다. 혼합비는 핫멜트 또는 프라이머 100 중량부에 대하여 자성손실파우더 20 ~ 50 중량부가 혼합될 수 있다. 이보다 작게 혼합되면 전자파 흡수효율이 떨어지고, 이보다 많이 혼합되면 효과에 비해 제작비가 많이 들어가서 가성비가 떨어지게 된다.
이와는 달리, 핫멜트 또는 프라이머 상에 자성손실재를 별도로 적층하여 마련될 수도 있다. 핫멜트 또는 프라이머도 전자파 차폐기능을 가지고 있으므로 그 위에 자성손실재를 별도로 적층(코팅)하게 되면 핫멜트 또는 프라이머에 혼합한 경우에 비해 전자기파의 차폐효과를 보다 높일 수 있다.
도전성 손실층(20)은 상기 카본 파이버 기재층(10)의 일면 또는 양면에 코팅되어 전자파 흡수 가능을 하는 것으로, 에폭시 계열, 나일론 계열, 우레탄 계열, 아크릴 계열, PP 계열, PE 계열, 아교로 이루어진 군에서 하나 이상 선택되는 전도성 고분자 수지에, 금, 은, 동, 니켈, 백금으로 이루어진 군에서 하나 이상 선택된 도전성 손실 파우더를 혼합하여 이루어질 수 있다.
이와는 달리, 스퍼터링(sputtering), 전자빔(e-beam), 진공증착 등의 방법으로 진공 코팅할 수도 있다.
본 발명에 따른 고주파 대역 전자파 차폐원단은 부가적으로, 상기 카본 파이버 기재층(10)의 일면 또는 양면에는 내후성 원단(30)이 추가적으로 적층될 수 있다. 내후성 원단(30)은 빛, 풍우, 습기, 공기 중의 기체 등 자연환경의 작용에 견딜 수 있는 성능을 말하는 것으로, 본원의 차폐원단이 외부에 설치될 수 있음을 감안한 보강적 구성이다.
상기 내후성 원단(30)은 기본원단(원단의 종류는 특정하지 않는다)의 일면에 하기의 코팅제 조성물이 코팅되고, 다른 일면에는 다공성 수지층이 코팅되며, 상기 코팅제 조성물은 나노 산화아연 분산물 0.4 ~ 8 중량부에 대해서, 실리콘 수지 70 중량부, 이소시아네이트 가교제 4 ~ 8 중량부, 메틸에틸케톤 20 ~ 80 중량부가 포함된 코팅제 조성물을 구비하고, 반응성 폴리우레탄 수지 90 중량부와 이소시아네이트 가교제 2 ~ 8 중량부, 산 촉매 5 ~ 10 중량부가 혼합되어 이루어질 수 있다.
이러한 내후성 원단(30)은 산화아연을 함유한 수지층을 외부에 위치하도록 하고, 다공성 수지층이 내부를 향하도록 하면, 산화아연을 함유한 수지층에 의해 발수성, 내수압이 우수하고, 또한, 자외선을 효과적으로 차단하는 구조에 의해 야외에서도 퇴색, 인열 강도의 저하를 방지할 수 있으며, 다공성 수지층의 포어들에 의해 경량성도 우수하고, 양면 코팅구조에 의해 방수성도 우수한 특성을 갖게 된다.
또, 본 발명에 따른 고주파 대역 전자파 차폐원단은 부가적으로 상기 카본 파이버 기재층(10)의 일면 또는 양면에 전도성 원단(40)이 추가적으로 적층될 수 있다. 상기 내후성 원단(30)이 카본 파이버 기재층(10)의 양면에 적층될 경우에는 전도성 원단(40)은 제외될 수 있으며, 일면에만 적층될 경우에는 다른 일면에 적층될 수 있다. 반대로 상기 전도성 원단(40)이 카본 파이버 기재층(10)의 양면에 적층될 경우에는 내후성 원단(30)이 제외될 수 있고, 일면에만 적층될 경우에는 다른 일면에 내후성 원단이 적층될 수 있다.
상기 전도성 원단(40)은 재생섬유로 이루어진 기저층, 상기 기저층 상에 전기적인 패턴에 의해 형성되는 전도층, 상기 기저층과 전도층 사이에 마련되는 프라이머층을 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 기저층은 직물, 편물, 부직포 또는 섬유상의 웹 등으로 구성될 수 있다. 상기 프라이머층은 기저층의 표면 균일성을 확보하고, 상기 전도층이 규일한 두께로 형성되도록 하며, 전도층을 형성하는 물질이 기저층의 이면으로 침투하지 못하도록 하는 역할을 한다.
한편, 상기 전도층은 전도성 고분자, 탄소(carbon), 은(silver)과 같은 금속물질 및 상기 물질과 바인더의 혼합물로 이루어진 군에서 1 이상 선택된 것일 수 있다. 구체적으로, 도전성 필러를 비히클에 분산한 것으로 프린팅 후의 경화막이 도전성을 나타내는 소재를 말하며, 통상적으로 LCD전극 프린팅, 터치스크린 프린팅, 회로기판의 통전 패턴 프린팅, 박막 스위치 판의 접점부 및 패턴부 프린팅, 전자파 실드용으로 사용되고 있다. 상기 도전성 필러의 비제한적 예로는 도전성 금속(은, 금, 백금, 팔라듐, 구리 및 니켈 등)이 있으며, 이 중 은(銀)계가 바람직하다. 한편 상기 전도성 고분자는 폴리아닐린, 폴리피롤 및 폴리티오펜으로 이루어진 군에서 1 이상 선택된 것일 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 고주파 대역 차폐원단은 상기 도전성 손실층(20)의 표면에 코팅되는 방수 코팅층(50)을 더 포함할 수 있다. 여기서, 상기 방수 코팅층(50)은 송진 30 ~ 50 중량부, 발포 스티렌 수지 50 ~ 80 중량부, 비닐계 수지 3 ~ 12 중량부 및 유기 용매 30 ~ 50 중량부, 알루미나 5.2 중량부, 탄화규소 8 중량부 및 질화티탄 4 중량부를 포함하여 구성될 수 있다.
이하, 본 발명의 실험예와 비교예를 설명한다. 이로부터 본 발명의 특징 및 이점들을 보다 명확하게 파악할 수 있을 것이다.
카본 파이버 부직포 원단 시편에 핫멜트를 코팅한 후, 열압착롤을 통과시켜서 0.5mm 두께의 카본 파이버 기재층을 형성하고, 상기 카본 파이버 기재층의 일면에 10㎛ 두께의 도전성 손실층을 형성하였다.
실시예 1의 도전성 손실층 위에 전도성 고분자 수지 100 중량부에 대하여 금 파우더 30중량부를 혼합하여 코팅한 것을 제외하고, 나머지 조건은 실시예 1과 동일하다.
실시예 1의 핫멜트 100 중량부에 대하여 50㎛ 크기의 카르보닐 철계의 자성 손실 파우더를 35 중량부를 혼합한 것을 제외하고, 나머지 조건은 실시예 1과 동일하다.
[비교예 1]
상기 실시예 1과 동일하되, 도전성 손실층을 형성하지 않았다.
[비교예 2]
상기 실시예 1과 동일하되, 도전성 손실층 대신, 폴리우레탄 20 ~ 40 중량부, 유기 이온성 도전제 5 ~ 10 중량부, 분산용매 30 ~ 70 중량부, 무황변 경화제 3 ~ 5 중량부; 및 첨가제 2 ~ 5 중량부로 이루어진 전자파 차폐용 코팅 조성물을 코팅하였다.
상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1, 2 의 전자파(고주파 대역 전자파)의 차폐율을 측정하였다. 그 결과는 하기 [표 1]에 나타내었다.
구분 전자파 차폐율(%)
실시예 1 62.2
실시예 2 72.3
실시예 3 78.9
비교예 1 32.5
비교예 2 42.3
평가방법
전자파 차폐율은 전자파 차폐 효과를 특정한 후 환산하여 얻었다.
전자파 차폐 효과는 입사 전력에 대해 시편을 통과하여 수신되는 수신 전력의 비로서 정의된다. 시편 재료를 통과해 수신되는 전력 P1 이라 하고, 재료가 없는 상태에서의 수신 전력을 P2라고 하면 재료의 전자파 차폐 효과(dB)는 아래의 식으로 계산된다.
Figure 112019080576426-pat00001
측정방법은 ASTM(D4935-89) 규격의 플랜지형 동축 전송선 측정 치구(flanged circular coaxial transmission line sample holder)를 사용하였다. 이 측정 기구는 원역장의 전자파 차폐효과를 측정하는데 사용되며, 측정 신뢰도가 높고 반복적인 실험 결과를 얻을 수 있어 재료의 원역장 차폐 특성을 측정하는 기준 측정 기구로 사용할 수 있다. 두 개의 큰 동축형 플렌지 사이에 시편을 넣고 전자파를 입사시키면 두 값의 차로부터 시편 재료의 전자파 차폐 효과를 구할 수 있다. 이 측정 기구를 사용할 때의 측정 주파수 대역은 1MHz ~ 50GHz 정도인데 주파수 하한은 측정 기기의 주파수 한계에 의해 제한되며, 주파수 상한은 치구의 물리적 크기에 의한 공진 주파수에 의해 제한된다.
측정된 전자파 차폐 효과가 "-A(dB)" 값을 가지는 경우, 전자파 차폐율(%)은 (1-10-A/10)×100의 식으로 얻어진다.
[표 1]에 따르면, 실시예 1 내지 3의 경우 비교예1, 2에 비하여 우수한 전자파 차폐율을 나타내는 것으로 나타났다. 특히, 카본 파이버 기재층에 자성 손실 파우더, 도전성 손실층을 코팅함에 따라 비교 1 및 2에 비하여 전자 차폐 효율이 비례적으로 양호한 것으로 나타났다.
참고로, 첨부된 그래프에서와 같이, 주파수(GHz) 변화에 따른 dB(데시벨)의 변화를 보건대, 본원은 흡수율과 반사율을 종합한 총 차폐능력이 65 ~ 86(dB) 사이 범위에 있는 반면, 기존의 일반적인 차폐원단은 50(dB)을 넘지 못하는 것으로 나타났다.
한편, 상기 전자파 또는 EMP 방호용 차폐원단의 제조방법은, 기재층 제조단계, 도전성 손실층 코팅단계, 반건조단계; 및 가압단계; 및 원단 추가 적층단계를 포함할 수 있다.
상기 기재층 제조단계는, 언와인더로부터 풀려져 나오는 카본 파이버 부직포 원단에 핫멜트 또는 프라이머를 코팅 또는 함침시켜서 카본 파이버 부직포의 기공을 메워서 조밀하고 강직도가 강화된 카본 파이버 기재층을 제조하는 단계이다.
상기 도전성 손실층 코팅단계는, 상기 카본 파이버 기재층의 일면 또는 양면에 전자파 흡수 가능을 하는 도전성 손실층을 코팅하는 단계이다.
상기 반건조단계는 상기 도전성 손실층이 코팅된 카본 파이버 기재층을 50 ~ 200℃에서 반건조시키는 단계로서, 반건조단계가 필요한 이유는 상기 가압단계에서 건조를 겸하기는 하지만 롤을 통과하면서 건조하기 때문에 완전 건조가 어렵기 때문이다. 반건조단계가 없다면 가압단계 이후에 기재층의 복원력에 의해 원하는 두께로 압착되지 않게 된다.
상기 원단 추가 적층단계는 상기 카본 파이버의 기재층 일면 또는 양면에 내후성 원단 또는 전도성 원단을 추가 적층하는 단계로서, 적층방법은 기재층에 점착재를 도포하고, 이 점착재를 이용하여 접착하는 방식이 채택될 수 있다.
여기서, 상기 가압단계는, 상기 도전성 손실층이 코팅된 카본 파이버 기재층을, 상하 배치되는 한 쌍의 가열롤 사이를 통과시켜서 열가압하는 단계와, 상기 1차 열가압된 상기 도전성 손실층이 코팅된 카본 파이버 기재층을 상하 배치되는 한 쌍의 냉각롤 사이를 통과시켜 100㎛~5mm의 두께가 되도록 냉가압하는 단계로 세분될 수 있다. 상기 100㎛~5mm의 두께 범위는 전자파 및 EMP를 가장 잘 방호하면서도 경제적인 두께 범위이다.
한편, 전자파 또는 EMP 방호용 차폐원단의 제조방법은, 상기 전자파 또는 EMP 차폐원단의 외표면에 방수제, 방습제, 방매제 및 방염제가 함유되어, 방수기능, 방습기능, 방매기능 및 방염기능 등을 하는 외층 코팅단계를 더 포함할 수 있다.
참고로, 도 6은 본 발명에 따른 전자파 또는 EMP 방호용 차폐원단을 제조하기 위한 제조장치로서, 언와인더(100)로부터 카본 파이버 부직포가 풀려져 나오면 컨베이어에 의해 이송하면서 도포장치(210) 또는 함침탱크(220)를 선택적으로 통과시켜서 도포 또는 함침 과정을 거치고, 내부 건조온도가 50 ~ 200℃인 건조로(300)를 통과시켜서 반건조과정을 가지며, 상하 배치된 가열롤(400) 사이를 통과시켜서 1차적으로 열압착하고, 역시 상하 배치된 냉각롤(500) 사이를 통과시켜서 급속 냉각 압착시킴으로써 부풀어 오름 또는 복원현상을 방지한 후 리와인더(600)에 감지게 된다.
상술한 실시 예는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대해 기재한 것이지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고 본 발명의 기술적인 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태로 변경하여 실시할 수 있음을 명시한다.
10 : 카본 파이버 기재층
20 : 도전성 손실층
30 : 내후성 원단
40 : 전도성 원단
50 : 방수 코팅층

Claims (10)

  1. 카본 파이버 단섬유로 형성된 웹이 교차 적층되어 이루어진 카본 파이버 부직포 원단에 핫멜트 또는 프라이머를 코팅 또는 함침시켜서 카본 파이버 부직포의 기공을 메운 후, 열압착롤에 의해 100㎛ ~ 5mm 두께로 압착시켜서 기공이 조밀하고 강화된 강직도를 갖는 카본 파이버 기재층; 및
    상기 카본 파이버 기재층의 일면에 코팅되어 전자파 흡수 기능을 하는 것으로, 에폭시 계열, 나일론 계열, 우레탄 계열, 아크릴 계열, PP 계열, PE 계열, 아교로 이루어진 군에서 하나 이상 선택되는 전도성 고분자 수지에, 금, 은, 동, 니켈, 백금으로 이루어진 군에서 하나 이상 선택된 도전성 손실 파우더가 혼합되어 이루어진 도전성 손실층;을 포함하며;
    상기 카본 파이버 기재층의 다른 일면에 적층되되, 재생섬유로 이루어진 기저층, 상기 기저층 상에 전기적인 패턴에 의해 형성되는 전도층, 상기 기저층과 전도층 사이에 마련되는 프라이머층을 포함하여 이루어진 전도성 원단을 더 포함하고;
    상기 핫멜트 또는 프라이머에는 50㎚ ~ 50㎛의 크기를 갖는 자성 손실 파우더가 혼합되되, 상기 자성 손실 파우더는 페라이트, 카르보닐 철계, Fe, Ni, Co로 이루어진 군에서 하나 이상 선택되어 이루어진 것을 더 포함하며,
    상기 카본 파이버 기재층의 핫멜트는 비가황부틸고무로 되되, 상기 비가황부틸고무는 고무상수지 100 중량부를 기준으로 충진제 5~40 중량부, 카본 5~20 중량부, 석유수지 5~20 중량부가 혼합되어 이루어진 것을 더 포함하며;
    송진 30 ~ 50 중량부, 발포 스티렌 수지 50 ~ 80 중량부, 비닐계 수지 3 ~ 12 중량부 및 유기 용매 30 ~ 50 중량부, 알루미나 5.2 중량부, 탄화규소 8 중량부 및 질화티탄 4 중량부를 포함하는 방수 코팅층이 상기 도전성 손실층의 표면에 코팅되는 것을 더 포함하는, 전자파 또는 EMP 방호용 차폐원단.

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