KR102337007B1 - Electromagnetic shielding tape including nano metal and carbon fiber, and apparatus for manufacturing same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 나노금속-탄소섬유 차폐 테이프 및 이를 제조하는 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a nano-metal-carbon fiber shielding tape and an apparatus for manufacturing the same.
전자파 차폐케이블 제조 방법으로, 선형 차폐선을 케이블에 편조해서 만드는 편조법과, 차폐테이프를 케이블에 감아서 만드는 테이프법이 있다. 선형 차페선은 차폐테이프를 길이방향으로 잘라서 만들어 낼 수 있다.As a method for manufacturing electromagnetic wave shielding cables, there are a braiding method, which is made by braiding a linear shielding wire on a cable, and a tape method, which is made by winding a shielding tape around the cable. A linear shielding wire can be made by cutting the shielding tape lengthwise.
차폐테이프는 길이방향으로 배치된 탄소섬유들과, 길이방향으로 배치된 탄소섬유들을 결합시키는 폴리머로 구성된다. 이렇게 탄소섬유와 폴리머로 구성된 차폐테이프를 “탄소섬유 차폐테이프”라 칭한다.The shielding tape is composed of carbon fibers arranged in the longitudinal direction and a polymer that bonds the carbon fibers arranged in the longitudinal direction. This shielding tape composed of carbon fiber and polymer is called “carbon fiber shielding tape”.
탄소섬유 차폐테이프에 포함되는 탄소섬유는 구리 대비 비중이 낮고 인장강도와 유연성이 우수하지만, 전기적 특성이 떨어지는 단점이 존재한다. 이러한 단점은, 탄소섬유 고유의 장점을 그대로 가질 뿐 아니라, 우수한 전기적 특성도 가지고 있는, 금속코팅 탄소섬유( Metal-coated Carbon Fiber, MCF)를 사용함으로써 해결될 수 있다.Carbon fiber included in the carbon fiber shielding tape has a low specific gravity compared to copper and has excellent tensile strength and flexibility, but has disadvantages in that it has poor electrical properties. This disadvantage can be solved by using metal-coated carbon fiber (MCF), which not only has the inherent advantages of carbon fiber as it is, but also has excellent electrical properties.
일 예로, 금속코팅 탄소섬유는, 한국등록특허(10-2010366)에 개시된 바와 같이, 암모늄바이카보네이트 전해질 용액에 흑연을 표준전극으로 넣고 상대 전극으로 탄소섬유를 사용하고, 탄소섬유에 양전압을 인가하여 탄소 섬유 표면을 음전하화 하는 활성화 과정; 및 음전하가 인가된 탄소 섬유의 표면에 금속을 도금하는 과정 등을 거쳐 만들어진다.As an example, as disclosed in Korean Patent Registration (10-2010366), metal-coated carbon fiber uses graphite as a standard electrode in an ammonium bicarbonate electrolyte solution, uses carbon fiber as a counter electrode, and applies a positive voltage to the carbon fiber. an activation process that negatively charges the carbon fiber surface; And it is made through a process of plating a metal on the surface of the carbon fiber to which a negative charge is applied.
다른 예로, 금속코팅 탄소섬유는, 한국공개특허(10-2020-0082273)에 개시된 바와 같이, 탄소섬유를 전처리(pre-treatment)하는 단계; 및 상기 전처리한 탄소섬유의 표면에 복수의 전해 도금을 순차적으로 적용하여 도전 특성이 다른 금속층을 연속적으로 적층하여 형성하는 단계를 거쳐서 만들어진다.As another example, the metal-coated carbon fiber, as disclosed in Korean Patent Laid-Open Publication (10-2020-0082273), includes the steps of pre-treatment of the carbon fiber; and sequentially applying a plurality of electroplating to the surface of the pretreated carbon fiber to continuously stack and form metal layers having different conductivity properties.
이와 같이, 금속코팅 탄소섬유가 포함된 차폐 테이프를 만들려면, 반드시 탄소섬유를 금속으로 코팅하는 과정을 거쳐야 하므로, 차폐 테이프를 신속하고 저렴한 가격으로 만들기 어렵다.As such, in order to make a shielding tape containing metal-coated carbon fibers, it is difficult to quickly and inexpensively make a shielding tape because the carbon fiber must be coated with a metal.
본 발명의 목적은, 상술한 문제점을 해결할 수 있는 나노금속-탄소섬유 차폐 테이프 및 이를 제조하는 장치를 제공하는 데 있다.It is an object of the present invention to provide a nano-metal-carbon fiber shielding tape capable of solving the above-described problems and an apparatus for manufacturing the same.
상기 목적을 달성하기 위한 나노금속-탄소섬유 차폐 테이프 제조장치는,Nano metal-carbon fiber shielding tape manufacturing apparatus for achieving the above object,
길이방향으로 탄소섬유들을 공급하는 공급유닛;a supply unit for supplying carbon fibers in the longitudinal direction;
상기 탄소섬유들을 폭 방향으로 펼치는 스프레딩유닛;a spreading unit that spreads the carbon fibers in a width direction;
펼쳐진 상기 탄소섬유들의 위쪽에서 나노금속이 혼합된 열가소성수지 용융액을 토출하는 토출유닛;a discharging unit discharging a thermoplastic resin melt in which nano-metal is mixed from above the unfolded carbon fibers;
상기 탄소섬유들 위에 토출된 나노금속이 혼합된 열가소성수지 용융액을 가압해서, 상기 탄소섬유들의 상면과 사이사이에 분포시키는 가압유닛; 및a pressurizing unit that pressurizes the thermoplastic resin melt in which the nano-metal is mixed discharged on the carbon fibers and distributes them between the upper surfaces and between the carbon fibers; and
상기 나노금속이 혼합된 열가소성수지 용융액이 상면과 사이사이에 분포된 탄소섬유들이, 상온 냉각구간을 거쳐 냉각되어 만들어진, 탄소섬유테이프를 회수하는 회수유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다.It is characterized in that it comprises a recovery unit for recovering the carbon fiber tape made by cooling the carbon fibers distributed between the upper surface and the interspace of the thermoplastic resin melt in which the nano-metal is mixed, through a room temperature cooling section.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 나노금속-탄소섬유 차폐 테이프 제조장치는,In addition, the nano-metal-carbon fiber shielding tape manufacturing apparatus for achieving the above object,
길이방향으로 탄소섬유들을 공급하는 공급유닛;a supply unit for supplying carbon fibers in the longitudinal direction;
상기 탄소섬유들을 폭 방향으로 펼치는 스프레딩유닛;a spreading unit that spreads the carbon fibers in a width direction;
펼쳐진 상기 탄소섬유들의 위쪽에서 나노금속 또는 나노금속 수용액을 토출하여, 펼쳐진 상기 탄소섬유들의 상면과 사이사이에 분산시키는 분산유닛;a dispersing unit discharging a nano-metal or nano-metal aqueous solution from above the unfolded carbon fibers, and dispersing the nano-metal or nano-metal aqueous solution between the upper surfaces and between the unfolded carbon fibers;
상기 나노금속이 상면과 사이사이에 분산된 탄소섬유들의 위쪽에서 열가소성수지 용융액을 토출하는 토출유닛;a discharging unit discharging the thermoplastic resin melt from the upper surface of the carbon fibers having the nano-metal dispersed therebetween;
상기 나노금속이 상면과 사이사이에 분산된 탄소섬유들 위에 토출된 열가소성수지 용융액을 가압해서, 상기 탄소섬유들의 상면과 사이사이에 분포시키는 가압유닛; 및a pressing unit that pressurizes the thermoplastic resin melt discharged on the carbon fibers in which the nano-metal is dispersed on the upper surface and between the upper surface and distributes it between the upper surface of the carbon fibers; and
상기 나노금속과 상기 열가소성수지 용융액이 상면과 사이사이에 균일하게 분포된 탄소섬유들이, 상온 냉각구간을 거쳐 냉각되어 만들어진, 탄소섬유테이프를 회수하는 회수유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다.and a recovery unit for recovering carbon fiber tapes made by cooling the carbon fibers uniformly distributed between the upper surface and the space between the nano-metal and the thermoplastic resin melt.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 나노금속-탄소섬유 차폐 테이프 제조장치는,In addition, the nano-metal-carbon fiber shielding tape manufacturing apparatus for achieving the above object,
길이방향으로 탄소섬유들을 공급하는 공급유닛;a supply unit for supplying carbon fibers in the longitudinal direction;
상기 탄소섬유들을 폭 방향으로 펼치는 스프레딩유닛;a spreading unit that spreads the carbon fibers in a width direction;
펼쳐진 상기 탄소섬유들의 위쪽에서 나노금속 또는 나노금속 수용액을 토출하여, 펼쳐진 상기 탄소섬유들의 상면과 사이사이에 분산시키는 분산유닛;a dispersing unit discharging a nano-metal or nano-metal aqueous solution from above the unfolded carbon fibers, and dispersing the nano-metal or nano-metal aqueous solution between the upper surfaces and between the unfolded carbon fibers;
상기 탄소섬유들의 상면과 사이사이에 분산된 나노금속의 분산도를 감지하는 센서와, 상기 센서로부터 신호를 받아 나노금속의 분산도를 판단하는 제어부와, 상기 제어부로부터 신호를 받아 나노금속을 다시 한번 분산시키는 초음파진동기로 구성된 진동유닛;A sensor for detecting the dispersion degree of the nanometal dispersed between the upper surface of the carbon fibers, a control unit for receiving a signal from the sensor to determine the dispersion degree of the nanometal, and a signal from the control unit to receive the nanometal once again a vibration unit composed of an ultrasonic vibrator for dispersing;
상기 나노금속이 상면과 사이사이에 분산된 탄소섬유들의 위쪽에서 열가소성수지 용융액을 토출하는 토출유닛;a discharging unit discharging the thermoplastic resin melt from the upper surface of the carbon fibers having the nano-metal dispersed therebetween;
상기 나노금속이 상면과 사이사이에 분산된 탄소섬유들 위에 토출된 열가소성수지 용융액을 가압해서, 상기 탄소섬유들의 상면과 사이사이에 균일하게 분포시키는 가압유닛; 및a pressing unit that pressurizes the thermoplastic resin melt discharged on the carbon fibers in which the nano-metal is dispersed on the upper surface and between the upper surfaces, and uniformly distributes them between the upper surfaces and between the carbon fibers; and
상기 나노금속과 상기 열가소성수지 용융액이 상면과 사이사이에 균일하게 분포된 탄소섬유들이, 상온 냉각구간을 거쳐 냉각되어 만들어진, 탄소섬유테이프를 회수하는 회수유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다.and a recovery unit for recovering carbon fiber tapes made by cooling the carbon fibers uniformly distributed between the upper surface and the space between the nano-metal and the thermoplastic resin melt.
또한, 상기 목적은, 상술한 나노금속-탄소섬유 차폐 테이프 제조장치에 의해 제조된 나노금속-탄소섬유 차폐 테이프에 의해 달성된다.In addition, the above object is achieved by the nano-metal-carbon fiber shielding tape manufactured by the above-described nano-metal-carbon fiber shielding tape manufacturing apparatus.
본 발명은, 탄소섬유들 위에 나노금속이 혼합된 열가소성수지 용융액을 토출하고, 가압하고, 냉각시켜 차폐 테이프를 만든다. 이로 인해, 금속코팅 탄소섬유를 사용하지 않고도, 이와 동등한 전자파 차폐 효과를 내는 탄소섬유테이프를 만들어낼 수 있다. 이로 인해, 금속코팅 탄소섬유가 포함된 차폐 테이프를 만들기 위해, 금속코팅 탄소섬유을 제조하는 과정이 필요 없어, 차폐 테이프를 신속하고 저렴한 가격으로 만들어낼 수 있다.The present invention makes a shielding tape by discharging, pressing, and cooling a thermoplastic resin melt mixed with nano metal on carbon fibers. For this reason, it is possible to create a carbon fiber tape having an electromagnetic wave shielding effect equivalent to this without using a metal-coated carbon fiber. For this reason, in order to make the shielding tape containing the metal-coated carbon fiber, there is no need for a process of manufacturing the metal-coated carbon fiber, so that the shielding tape can be produced quickly and at a low price.
본 발명은, 나노금속을 탄소섬유들의 상면과 사이사이에 균일하게 분포시킨 다음에, 열가소성수지 용융액을 토출하고, 가압하고, 냉각시켜 차폐 테이프를 만든다. 이로 인해, 나노금속이 열가소성 수지 용액 안에서 뭉쳐 토출되는 현상을 근본적으로 없애, 전자파 차폐 효과가 좋아진다. 여기에 진동유닛을 더 두면, 미처 분산되지 못한 나노금속을 한 번 더 분산시킬 수 있어, 전자파 차폐 효과가 더 좋아진다.In the present invention, the nanometal is uniformly distributed between the upper surface and between the carbon fibers, and then the thermoplastic resin melt is discharged, pressurized, and cooled to make a shielding tape. For this reason, it fundamentally eliminates the phenomenon that the nano-metal is agglomerated and discharged in the thermoplastic resin solution, and the electromagnetic wave shielding effect is improved. If an additional vibration unit is placed here, the nano-metal that has not been dispersed can be dispersed once more, and the electromagnetic wave shielding effect is improved.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 나노금속-탄소섬유 차폐 테이프 제조장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 나노금속-탄소섬유 차폐 테이프를 나타낸 도면이다.
도 3은 나노금속-탄소섬유 차폐 테이프의 일부를 찍은 전자현미경 사진이다.
도 4는 나노금속-탄소섬유 차폐선을 나타낸 도면이다.
도 5는 금속의 종류 및 양을 달리하여, 나노금속-탄소섬유 차폐 테이프의 차폐성능(dB)을, 주파수(Hz)의 변화에 따라 나타낸 그래프이다.
도 6은 니켈의 입자크기 및 양과, 탄소섬유의 사이징 제거 여부에 따라, 나노금속-탄소섬유 차폐 테이프의 차폐성능(dB)을, 주파수(Hz)의 변화에 따라 나타낸 그래프이다.
도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 나노금속-탄소섬유 차폐 테이프 제조장치를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 제3실시예에 따른 나노금속-탄소섬유 차폐 테이프 제조장치를 나타낸 도면이다.1 is a view showing an apparatus for manufacturing a nano-metal-carbon fiber shielding tape according to a first embodiment of the present invention.
2 is a view showing a nano-metal-carbon fiber shielding tape.
3 is an electron micrograph of a part of the nano-metal-carbon fiber shielding tape.
4 is a view showing a nano-metal-carbon fiber shield.
5 is a graph showing the shielding performance (dB) of the nano-metal-carbon fiber shielding tape according to the change in frequency (Hz) by changing the type and amount of metal.
6 is a graph showing the shielding performance (dB) of the nano-metal-carbon fiber shielding tape according to the change in frequency (Hz) according to the particle size and amount of nickel and whether or not the sizing of the carbon fiber is removed.
7 is a view showing an apparatus for manufacturing a nano-metal-carbon fiber shielding tape according to a second embodiment of the present invention.
8 is a view showing an apparatus for manufacturing a nano-metal-carbon fiber shielding tape according to a third embodiment of the present invention.
이하, 본 발명의 제1실시예에 따른 나노금속-탄소섬유 차폐 테이프 제조장치를 자세히 설명한다.Hereinafter, an apparatus for manufacturing a nano-metal-carbon fiber shielding tape according to a first embodiment of the present invention will be described in detail.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 나노금속-탄소섬유 차폐 테이프 제조장치(1)는, 공급유닛(10), 스프레딩유닛(20), 토출유닛(30), 가압유닛(40), 회수유닛(50)으로 구성된다.As shown in Fig. 1, the nano-metal-carbon fiber shielding
나노금속-탄소섬유 차폐 테이프(CT)는 공급유닛(10), 스프레딩유닛(20), 토출유닛(30), 가압유닛(40)을 거쳐서 만들어져, 회수유닛(50)에 의해 회수된다.The nano-metal-carbon fiber shielding tape (CT) is made through the
공급유닛(10)은, 길이방향으로 탄소섬유(CF)들을 공급한다. 탄소섬유(CF)들은 토우(tow) 형태로 공급된다. 공급유닛(10)은 탄소섬유(CF)들이 감기는 롤러(11)와, 롤러(11)를 회전시키는 구동부(미도시)와, 가이드롤러(12)들로 구성된다. 구동부는 공지기술로 구현 가능하므로 자세한 설명을 생략한다.The
스프레딩유닛(20)은 공급유닛(10)으로부터 공급받은 탄소섬유(CF)들을 폭 방향으로 10~15mm 정도 펼친다. 스프레딩유닛(20)은, 차례대로 배치된 가열기(21), 진공흡입기(22)로 구성된다. 가열기(21)는 탄소섬유(CF) 표면의 사이징제를 연화시켜, 탄소섬유(CF)들이 서로 잘 떨어져 탄소섬유(CF)들이 잘 펼쳐지게 만든다. 다만, 사이징제가 이미 제거된 탄소섬유(CF)를 사용할 경우에는 가열기(21)는 작동하지 않는다.The spreading
진공흡입기(22)는 공기를 아래로 흡입하여 탄소섬유(CF) 들 사이 간격을 넓힌다. 이렇게 탄소섬유(CF) 들 사이 간격이 넓어지는 상태를 도 1에 확대 도시하였다. 한편, 스프레딩유닛(20)을 탄소섬유들을 기계적으로 펼치는 갈고리를 포함하여 만들 수도 있다.The
토출유닛(30)은 펼쳐진 탄소섬유(CF)들의 위쪽에서 나노금속(NM)이 혼합된 열가소성수지 용융액을 토출한다. 나노금속의 종류는 Ni, Co, Fe, Ag, Al, Cu, Si, Sn 또는 합금 형태일 수 있다. 나노금속의 입자 사이즈는 수 nm이다.The
토출유닛(30)은 용기(31), 히터(32), 노즐(33)로 구성된다. 용기(31)에 열가소성 수지 펠렛(TPP)과 나노금속(NM)이 혼합되어 투입된다. 히터(32)는 열가소성 수지 펠렛(TPP)을 가열하여 용융한다. 노즐(33)은 나노금속(NM)이 혼합된 열가소성수지 용융액(TPM)을 탄소섬유(CF)들 위에 토출한다.The
한편, 열가소성 수지와 나노금속을 따로 토출하기 위해, 토출유닛(30)이, 열가소성 수지 펠렛(TPP)을 가열하여 용융하여 탄소섬유(CF)들 위에 토출하는 제1토출유닛과, 토출된 열가소성수지가 냉각되기 전 상태의 표면에 나노금속을 토출하는 제2토출유닛으로 구성될 수 있다. 제1토출유닛은 용기,히터,노즐로 구성되고, 제2토출유닛은 용기,노즐로 구성되며, 제2토출유닛은 제1토출유닛 다음에 배치된다.On the other hand, in order to separately discharge the thermoplastic resin and the nanometal, the
가압유닛(40)은 탄소섬유(CF)들 위에 토출된 나노금속(NM)이 혼합된 열가소성수지 용융액(TPM)을 가압해서, 탄소섬유(CF)들 상면과 사이사이에 분포시킨다. 가압유닛(40)은 상하로 배치된 가압롤러(41)와 가압롤러(41)를 회전시키는 구동부(미도시)로 구성된다. 구동부는 공지기술로 구현 가능하므로 자세한 설명을 생략한다.The pressurizing
회수유닛(50)은 나노금속-탄소섬유 차폐 테이프(CT)를 회수한다.The
회수유닛(50)은 나노금속-탄소섬유 차폐 테이프(CT)가 감겨지는 회수롤러(51)와, 회수롤러(51)를 회전시키는 구동부(미도시)로 구성된다. 구동부는 공지기술로 구현 가능하므로 자세한 설명을 생략한다.The
토출유닛(30), 가압유닛(40), 상온 냉각구간(P) 아래쪽에는 나노금속(NM)이 혼합된 열가소성수지 용융액이 탄소섬유(CF)들 사이로 통해 떨어질 때 받아내는 수지받이(60)가 배치된다.Below the
공급유닛(10)에서 공급된 탄소섬유(CF)들은, 스프레딩유닛(20), 토출유닛(30), 가압유닛(40), 상온 냉각구간(P)을 거쳐 나노금속-탄소섬유 차폐 테이프(CT)로 만들어져, 회수유닛(50)에 의해 회수된다.Carbon fibers (CF) supplied from the
나노금속-탄소섬유 차폐 테이프(CT)는, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 탄소섬유(CF)들과 탄소섬유(CF)들의 상면과 사이사이에 분포된 나노금속(NM)과, 이들을 결합시키며 매트릭스(Matrix) 역할을 하는 경화된 열가소성 수지(TP)로 구성된다. Nanometal-carbon fiber shielding tape (CT), as shown in FIGS. 2 and 3, the nanometal (NM) distributed between the upper surface and between the carbon fibers (CF) and the carbon fibers (CF), It is composed of a cured thermoplastic resin (TP) that binds them together and serves as a matrix.
도 4에 도시된 바와 같이, 차폐 테이프(CT)는 일정간격을 두어 길이방향으로 절단되어, 차폐 테이프선(CTW)으로 만들어질 수 있다.As shown in FIG. 4 , the shielding tape CT may be cut in the longitudinal direction at regular intervals to form a shielding tape wire CTW.
도 5에 도시된 바와 같이, 나노금속으로 니켈을 선택하고, 열가소성수지 용융액 안에 니켈이 20wt% 포함되었을 때가, 주파수 범위(0~10MHz)에서 차폐 성능이 -37dB로 가장 좋은 것으로 나타났다. As shown in FIG. 5 , when nickel was selected as the nanometal and 20 wt% of nickel was contained in the thermoplastic resin melt, the shielding performance was the best at -37 dB in the frequency range (0 to 10 MHz).
도 6에 도시된 바와 같이, 나노금속으로 입경이 50nm인 니켈을 선택하고, 탄소섬유에서 사이징제가 제거되고, 열가소성수지 용융액 안에 니켈이 20wt% 포함되었을 때가, 주파수 범위(0~10MHz)에서 차폐 성능이 -40dB로 가장 좋은 것으로 나타났다.6, when nickel with a particle diameter of 50 nm is selected as the nanometal, the sizing agent is removed from the carbon fiber, and 20 wt% of nickel is contained in the thermoplastic resin melt, the shielding performance in the frequency range (0 to 10 MHz) It turned out to be the best with -40dB.
이하, 본 발명의 제2실시예에 따른 나노금속-탄소섬유 차폐 테이프 제조장치를 자세히 설명한다. 제2실시예는, 열가소성 수지 용액 안에서 나노금속들이 뭉치는 현상을 방지하기 위해, 나노금속들을 열가소성 수지 용액에 혼합해서 토출하지 않고, 열가소성 수지 용액 보다 먼저 탄소섬유들 위로 토출한다. 제1실시예와 동일한 구성에는 동일한 도면부호를 부여하고, 그 설명을 생략한다. Hereinafter, a nano-metal-carbon fiber shielding tape manufacturing apparatus according to a second embodiment of the present invention will be described in detail. In the second embodiment, in order to prevent aggregation of nanometals in the thermoplastic resin solution, the nanometals are not mixed in the thermoplastic resin solution and discharged, but are discharged onto the carbon fibers before the thermoplastic resin solution. The same reference numerals are assigned to the same components as those of the first embodiment, and descriptions thereof are omitted.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 나노금속-탄소섬유 차폐 테이프 제조장치(2)는, 공급유닛(10), 스프레딩유닛(20), 분산유닛(200), 토출유닛(30), 가압유닛(40), 회수유닛(50)으로 구성된다.7, the nano-metal-carbon fiber shielding
나노금속-탄소섬유 차폐 테이프(CT)는 공급유닛(10), 스프레딩유닛(20), 분산유닛(200), 토출유닛(30), 가압유닛(40)을 거쳐서 만들어져, 회수유닛(50)에 의해 회수된다.The nano-metal-carbon fiber shielding tape (CT) is made through a
공급유닛(10), 스프레딩유닛(20), 회수유닛(50)은 제1실시예에서 설명하였으므로, 그 설명을 생략한다.Since the
분산유닛(200)은 펼쳐진 탄소섬유들의 위쪽에서 나노금속 또는 나노금속 수용액을 토출하여, 펼쳐진 탄소섬유들의 상면과 사이사이에 분산시킨다.The dispersing
분산유닛(200)은 제1분산부(210), 제2분산부(220), 제3분산부(230), 불활성가스공급부(240), 히터(250)로 구성된다.The dispersing
제1분산부(210)는, 분산용기(211), 노즐(212), 회수용기(213), 순환펌프(214), 튜브(215)로 구성된다. 제2분산부(220), 제3분산부(230)도 동일한 구성을 가진다.The
분산용기(211)에는 나노금속 또는 나노금속 수용액이 담긴다. 나노금속은 파우더 형태를 가진다. 본 실시예에서는 분산용기(211)에 나노금속 수용액(L)이 담긴다. 나노금속 수용액은, 3wt% 미만의 물 또는 유기용매(에탄올, 아세톤, MEK, IPA)에 나노금속이 분산된 형태를 가진다. 나노금속 수용액 형태로 분산용기(211)에 나노금속을 넣으면, 분산용기(211) 안에서 나노금속이 쉽게 산화되는 것을 막을 수 있다.The
노즐(212)은 펼쳐진 탄소섬유들의 위쪽에서 나노금속 또는 나노금속 수용액을 토출하여, 펼쳐진 탄소섬유(CF)들 상면과 사이사이에 분산시킨다. 나노금속 또는 나노금속 수용액의 토출량, 토출회수에 따라, 탄소섬유(CF)들 상면과 사이사이에 분산되는 나노금속의 양을 조절할 수 있다.The
회수용기(213)는 탄소섬유(CF)들 상면과 사이사이에 분산되고 남은 나노금속 또는 나노금속 수용액을 회수한다. 한편, 회수용기(213)에 흡입장치(미도시)를 더 두어, 나노금속 또는 나노금속 수용액을 적극적으로 빨아들여 회수할 수 있다. 이때, 흡입장치의 흡입력을 조절하면, 탄소섬유(CF)들 상면과 사이사이에 남게 되는 나노금속의 비율을 조절할 수 있다. 즉, 흡입력이 셀수록 탄소섬유(CF)들 사이에 나노금속이 더 많이 남게 되고, 흡입력이 약할수록 탄소섬유(CF) 상면에 나노금속이 더 많이 남게 된다. The
순환펌프(214)는 회수된 나노금속 또는 나노금속 수용액을 튜브(215)를 통해, 회수용기(213)로 다시 보낸다. 이로 인해, 나노금속 또는 나노금속 수용액의 낭비를 없앨 수 있다.The
불활성가스공급부(240)는 분산용기(211)에 불활성 가스를 공급하여, 나노금속이 산화되고 응집되는 것을 막는다.The inert
제1분산부(210)에는 큰 입경(50~100nm)을 가진 나노금속을, 제2분산부(220)에는 중간 입경(30~50nm)을 가진 나노금속을, 제3분산부(230)에는 작은 입경(10~30nm)을 가진 나노금속을 각각 넣어서, 순차적으로 펼쳐진 탄소섬유들의 상면과 사이사이에 분산시킨다. 그러면, 큰 입경(50~100nm)을 가진 나노금속이 탄소섬유들의 상면과 사이사이에 먼저 분산되고, 그 남은 공간을 중간 입경(30~50nm)을 가진 나노금속이 채우고, 다시 남은 공간을 작은 입경(10~30nm)을 가진 나노금속이 채울 수 있다. 이로 인해, 탄소섬유들의 상면과 사이사이에 나노금속이 골고루 분포될 수 있다.Nanometals having a large particle diameter (50-100 nm) in the
히터(240)는 탄소섬유들의 상면과 사이사이에 남아 있는 나노금속 수용액에서, 수용액을 250℃ 미만에서 1분 정도 가열하여 나노금속 만을 남긴다. 다만, 분산유닛(200)이 나노금속 수용액이 아닌 나노금속을 탄소섬유들의 상면과 사이사이에 토출할 경우에는, 히터(240)는 작동하지 않는다.The
토출유닛(30)은 나노금속이 상면과 사이사이에 분산된 탄소섬유들의 위쪽에서 열가소성수지 용융액을 토출한다. 토출유닛(30)의 구성은 제1실시예의 토출유닛(30)과 동일하므로 자세한 설명을 생략한다.The
가압유닛(40)은 나노금속이 상면과 사이사이에 분산된 탄소섬유들 위에 토출된 열가소성수지 용융액을 가압해서, 탄소섬유들의 상면과 사이사이에 분포시킨다. 가압유닛(40)의 구성은 제1실시예의 가압유닛(40)과 동일하므로 자세한 설명을 생략한다.The
공급유닛(10)에서 공급된 탄소섬유(CF)들은, 스프레딩유닛(20), 분산유닛(200), 토출유닛(30), 가압유닛(40), 상온 냉각구간(P)을 거쳐 나노금속-탄소섬유 차폐 테이프(CT)로 만들어져, 회수유닛(50)에 의해 회수된다.Carbon fibers (CF) supplied from the
제2실시예에 의해 제조된 나노금속-탄소섬유 차폐 테이프(CT)는, 제1실시예에 의해 제조된 나노금속-탄소섬유 차폐 테이프(CT) 보다, 나노금속의 뭉침 현상이 줄어들어, 나노금속이 탄소섬유들 상면과 사이사이에 균일하게 분포될 수 있다.The nano-metal-carbon fiber shielding tape (CT) prepared by the second embodiment, the nano-metal-carbon fiber shielding tape (CT) prepared by the first embodiment, has less aggregation of the nano-metal than the nano-metal These carbon fibers can be uniformly distributed between the upper surface and between them.
이하, 본 발명의 제3실시예에 따른 나노금속-탄소섬유 차폐 테이프 제조장치를 자세히 설명한다.Hereinafter, a nano-metal-carbon fiber shielding tape manufacturing apparatus according to a third embodiment of the present invention will be described in detail.
제3실시예는, 제2실시예에, 센서로 나노금속 분산도를 감지하고, 초음파진동기로 진동을 누어, 미처 분산되지 못한 나노금속을 한 번 더 분산시키는 진동유닛을 더 포함한다. 제2실시예와 동일한 구성에는 동일한 도면부호를 부여하고, 그 설명을 생략한다. The third embodiment further includes, in the second embodiment, a vibration unit that detects the degree of dispersion of nanometals with a sensor and suppresses vibrations with an ultrasonic vibrator to disperse the nanometals that have not been dispersed once more. The same reference numerals are assigned to the same components as in the second embodiment, and descriptions thereof are omitted.
도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3실시예에 따른 나노금속-탄소섬유 차폐 테이프 제조장치(3)는, 공급유닛(10), 스프레딩유닛(20), 분산유닛(200), 진동유닛(300), 토출유닛(30), 가압유닛(40), 회수유닛(50)으로 구성된다.As shown in FIG. 8, the nano-metal-carbon fiber shielding tape manufacturing apparatus 3 according to the third embodiment of the present invention includes a
공급유닛(10), 스프레딩유닛(20), 분산유닛(200), 토출유닛(30), 가압유닛(40), 회수유닛(50)은 제2실시예에서 설명하였으므로, 그 설명을 생략한다.Since the
진동유닛(300)은 탄소섬유들의 상면과 사이사이에 분산된 나노금속의 분산도를 감지하는 센서(310)와, 센서(310)로부터 신호를 받아 나노금속의 분산도를 판단하는 제어부(320)와, 나노금속을 다시 한번 분산시키는 초음파진동기(330)로 구성된다. 센서(310)는 광센서로 구성된다. 제어부(320)는 나노 금속의 분산도가 설정된 분산도에 미치지 못할 경우, 초음파진동기(330)에 나노금속을 분산시키라고 지시한다. 초음파진동기(330)는 초음파 진동을 주어, 나노금속을 분산시킨다.The
공급유닛(10)에서 공급된 탄소섬유(CF)들은, 스프레딩유닛(20), 분산유닛(200), 진동유닛(300), 토출유닛(30), 가압유닛(40), 상온 냉각구간(P)을 거쳐 나노금속-탄소섬유 차폐 테이프(CT)로 만들어져, 회수유닛(50)에 의해 회수된다.Carbon fibers (CF) supplied from the
제3실시예에 의해 제조된 나노금속-탄소섬유 차폐 테이프(CT)는, 제2실시예에 의해 제조된 나노금속-탄소섬유 차폐 테이프(CT) 보다, 나노금속이 탄소섬유들 상면과 사이사이에 균일하게 분포될 수 있다.The nano-metal-carbon fiber shielding tape (CT) prepared according to the third embodiment, rather than the nano-metal-carbon fiber shielding tape (CT) prepared according to the second embodiment, has a nano-metal between the upper surface of the carbon fibers and the space between them can be uniformly distributed.
1,2,3: 나노금속-탄소섬유 차폐 테이프 제조장치
10: 공급유닛 20: 스프레딩유닛
30: 토출유닛 40: 가압유닛
50: 회수유닛 200; 분산유닛
300: 진동유닛 CF: 탄소섬유
CT: 나노금속-탄소섬유 차폐 테이프
NM: 나노금속 L: 나노금속 수용액
TPP: 열가소성 수지 펠렛 TPM: 열가소성 수지 용융액1,2,3: Nano metal-carbon fiber shielding tape manufacturing device
10: supply unit 20: spreading unit
30: discharge unit 40: pressurization unit
50:
300: vibration unit CF: carbon fiber
CT: Nanometal-Carbon Fiber Shielding Tape
NM: Nanometal L: Nanometal aqueous solution
TPP: thermoplastic resin pellets TPM: thermoplastic resin melt
Claims (4)
길이방향으로 탄소섬유들을 공급하는 공급유닛;
상기 탄소섬유들을 폭 방향으로 펼치는 스프레딩유닛;
펼쳐진 상기 탄소섬유들의 위쪽에서 나노금속 또는 나노금속 수용액만을 토출하여, 펼쳐진 상기 탄소섬유들의 상면과 사이사이에 분산시키는 분산유닛;
상기 나노금속이 상면과 사이사이에 분산된 탄소섬유들의 위쪽에서 열가소성수지 용융액만을 토출하는 토출유닛;
상기 나노금속이 상면과 사이사이에 분산된 탄소섬유들 위에 토출된 열가소성수지 용융액을 가압해서, 상기 탄소섬유들의 상면과 사이사이에 분포시키는 가압유닛;
상기 나노금속과 상기 열가소성수지 용융액이 상면과 사이사이에 균일하게 분포된 탄소섬유들이, 상온 냉각구간을 거쳐 냉각되어 만들어진, 탄소섬유테이프를 회수하는 회수유닛을 포함하며,
상기 분산유닛이 상기 나노금속 또는 상기 나노금속 수용액만을 먼저 토출하고 난 후, 상기 토출유닛이 상기 열가소성수지 용융액만을 토출함으로써, 상기 나노금속이 상기 열가소성 수지 용액 안에서 뭉치는 현상을 없애는 것을 특징으로 하는 나노금속-탄소섬유 차폐 테이프 제조장치.In order to manufacture a carbon fiber tape that has an electromagnetic wave shielding effect equivalent to this without using metal-coated carbon fiber,
a supply unit for supplying carbon fibers in the longitudinal direction;
a spreading unit that spreads the carbon fibers in a width direction;
a dispersing unit discharging only the nano-metal or nano-metal aqueous solution from above the unfolded carbon fibers, and dispersing them between the upper surfaces of the unfolded carbon fibers and between them;
a discharging unit discharging only the thermoplastic resin melt from the upper surface of the carbon fibers having the nano-metal dispersed therebetween;
a pressing unit that pressurizes the thermoplastic resin melt discharged on the carbon fibers in which the nano-metal is dispersed between the upper surface and between the upper surface and distributes it between the upper surface of the carbon fibers;
and a recovery unit for recovering carbon fiber tapes made by cooling the carbon fibers uniformly distributed between the nanometal and the thermoplastic resin melt on the upper surface and between them through a room temperature cooling section,
After the dispersing unit discharges only the nanometal or the nanometal aqueous solution first, the discharging unit discharges only the thermoplastic resin melt, thereby eliminating a phenomenon in which the nanometal is agglomerated in the thermoplastic resin solution. Metal-carbon fiber shielding tape manufacturing equipment.
상기 탄소섬유들의 상면과 사이사이에 분산된 나노금속의 분산도를 감지하는 센서와, 상기 센서로부터 신호를 받아 나노금속의 분산도를 판단하는 제어부와, 상기 제어부로부터 신호를 받아 나노금속을 다시 한번 분산시키는 초음파진동기로 구성된 진동유닛를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 나노금속-탄소섬유 차폐 테이프 제조장치.3. The method of claim 2,
A sensor for detecting the degree of dispersion of the nanometal dispersed between the upper surface of the carbon fibers and a controller for determining the degree of dispersion of the nanometal by receiving a signal from the sensor; Nanometal-carbon fiber shielding tape manufacturing apparatus, characterized in that it further comprises a vibration unit composed of an ultrasonic vibrator for dispersing.
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KR1020200100593A KR102337007B1 (en) | 2020-08-11 | 2020-08-11 | Electromagnetic shielding tape including nano metal and carbon fiber, and apparatus for manufacturing same |
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