KR102486978B1

KR102486978B1 - 그래핀을 이용한 전자파 차폐시트 제조방법

Info

Publication number: KR102486978B1
Application number: KR1020210140305A
Authority: KR
Inventors: 전옥님
Original assignee: 전옥님
Priority date: 2021-10-20
Filing date: 2021-10-20
Publication date: 2023-01-09

Abstract

본 발명은 그래핀을 이용한 전자파 차폐시트 제조방법에 관한 것으로서, 각종 전기 및 전자 부품 및 전선에서 발생하고 있는 인체에 유해한 전자파를 차폐할 수 있는 수단을 시트 형태로 제공하여 각종 전기 및 전자기구에 용이하게 활용할 수 있도록 하기 위하여 개발된 것으로;
실리콘 계열의 수지 원료 100중량부에 0.2 ~ 5 중량부 그래핀 파우더를 투입하여 혼합하면서 가열하여 수지를 용융시키는 과정과, 용융된 원료를 복수 개의 노즐을 통하여 섬유의 형태로 하부로 토출되도록 하는 과정과, 토출되는 섬유의 하강 경로를 따라 고속으로 분사되는 복수 개의 에어노즐에 의하여 섬유가 가늘어지면서 굳도록 하고 사방으로 헝클어지도록 하는 과정과, 하부에 위치한 컨베이어 밸트의 이동에 따라 섬유가 원단의 형태로 이동하는 과정에 의하여 이루어지는 탄성원단 형성단계(1)와;
절연 특성을 가진 하부원단(42)의 상부에 탄성원단(41)을 겹치도록 하고 상부에서 그래핀 파우더와 가교제가 혼합된 물을 분사하여 수침시키는 과정과, 상부에 110~160℃의 열풍을 60~120초로 분사하도록 하여 물을 증발시키는 과정으로 이루어지는 하부원단 합지단계(2)의 일련의 단계가 순차적으로 이루어짐을 특징으로 하는 그래핀을 이용한 전자파 차폐시트 제조방법에 관한 것이다.

Description

그래핀을 이용한 전자파 차폐시트 제조방법{The electromagnetic shielding sheet using graphene}

본 발명은 그래핀을 이용한 전자파 차폐시트에 관한 것으로서, 좀더 상세하게 설명하면 각종 전기 및 전자 부품 및 전선에서 발생하고 있는 인체에 유해한 전자파를 차폐할 수 있는 수단을 시트 형태로 제공하여 각종 전기 및 전자기구에 용이하게 활용할 수 있도록 하기 위하여 개발된 그래핀을 이용한 전자파 차단시트에 관한 것이다.

과거 고압전선이 지나는 지역의 주민과 가축의 이상이 보고되면서 연구되어 고압전선에서 발생하는 전자파에 상시 노출되어 있는 인근지역 주민의 인체의 경우 타지역의 주민들 보다 암, 백혈병 등에 걸리는 확률이 매우 높다는 보고서가 학계에 의해 알려진바 있다.

하지만 전자파는 고압전선뿐만 아니라 일반 전선과 각종 전기 및 전자제품에서도 발생하고 있으며 통신을 위한 무선기지국 인근과 현대인들이 가장 많이 사용하고 있는 휴대폰을 통하여서도 인체에 노출되고 있는 상황이다.

또한, 가정에서 사용하는 온열매트, 전기담요, 전기장판, 전기침대, 전기방석, 전기찜질기 등과 같이 인체의 몸에 직접 접촉시켜 사용하는 전기 기기는 그 위험성이 매우 높다고 할 수 있다.

이에 정부에서는 전파법을 포함하여 다양한 법령과 제도로 인체에 미치는 영향을 최소화하도록 하고 있으나 확연하게 드러나는 피해가 아니기에 아직 정확한 인체에 미치는 영향에 대한 연구도 부족하여 현대인들은 실내외에서 다양한 전자파에 무방비로 노출되고 있는 상황이라고 할 수 있다.

대한민국특허등록 제10-1540439-0000호 (2015년07월23일) 대한민국공개특허 제10-2017-0088813호 (2017년08월02일) 대한민국특허등록 제10-2169195-0000호 (2020년10월16일) 대한민국공개특허 제10-2021-0086728호 (2021년07월09일)

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 개발된 것으로서, 그 목적은 인체에 해로운 작용을 하는 전자파를 차폐할 수 있는 기능수단을 가지면서 유연하고 다양한 형태로 재작이 용이하도록 하기 위하여 개발된 그래핀을 이용한 전자파 차폐시트 제조방법을 개발하는 것에 있다.

상기와 같은 목적을 위하여 본 발명은 실리콘 계열의 수지 원료 100중량부에 0.2 ~ 5 중량부 그래핀 파우더를 투입하여 혼합하면서 가열하여 수지를 용융시키는 과정과, 용융된 원료를 복수 개의 노즐을 통하여 섬유의 형태로 하부로 토출되도록 하는 과정과, 토출되는 섬유의 하강 경로를 따라 고속으로 분사되는 복수 개의 에어노즐에 의하여 섬유가 가늘어지면서 굳도록 하고 사방으로 헝클어지도록 하는 과정과, 하부에 위치한 컨베이어 밸트의 이동에 따라 섬유가 원단의 형태로 이동하는 과정에 의하여 이루어지는 탄성원단 형성단계와;

절연 특성을 가진 하부원단의 상부에 탄성원단을 겹치도록 하고 상부에서 그래핀 파우더와 가교제가 혼합된 물을 분사하여 수침시키는 과정과, 상부에 110~160℃의 열풍을 60~120초로 분사하도록 하여 물을 증발시키는 과정으로 이루어지는 하부원단 합지단계의 일련의 단계가 순차적으로 이루어짐을 특징으로 한다.

아울러, 하부원단 합지단계를 거친 후 상부원단을 겹치도록 하고 하부원단과 탄성원단 및 상부원단을 누빔처리하는 상부원단 합지단계를 추가로 수행됨을 특징으로 한다.

또한, 상기 상부원단 합지단계에서 누빔처리에서 사용되는 누빔원사는 열가소성 수지 100 중량부에 대하여 그래핀 파우더 0.2 ~ 5 중량부 및 블랙다이아몬드 분말 1 ~ 5 중량부를 포함하는 그래핀 원사인 것을 특징으로 한다.

아울러, 하부원단 합지단계에서는 절연 특성을 가진 하부원단의 상부에 탄성원단을 겹치도록 하고 상부에서 그래핀 파우더와 가교제가 혼합된 물을 분사하여 수침시키는 과정과, 상부원단을 겹치도록 하여 가압로울러를 통과하는 과정과, 상부에 110~160℃의 열풍을 60~120초로 분사하도록 하여 물을 증발시키는 과정으로 이루어짐을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이 본 발명은 하부원단과 중간의 탄성원단 그리고 상부원단을 겹치도록 하고 전자파 차폐특성이 우수한 실리콘 계열의 수지와 그래핀을 혼합하여 부직포 형태로 가공된 탄성원단을 제공하여 전자파 차폐효과를 가지도록 하고 이를 가공하여 각종 전기 전자제품의 커버와 실내 인테리어 등 다양한 분야에 활용하여 전자파에 의한 피해를 줄일 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 탄성원단 형성단계를 나타낸 개념도
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 합지단계를 나타낸 개념도
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자파 차폐시트를 나타낸 사시도
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 단면도
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 합지단계를 나타낸 개념도

이에 본 발명의 구성을 첨부된 도면에 의하여 당업자가 용이이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 탄성원단 형성단계를 나타낸 개념도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 합지단계를 나타낸 개념도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자파 차폐시트를 나타낸 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 단면도로서, 실리콘 계열의 수지 원료 100중량부에 0.2 ~ 5 중량부 그래핀 파우더를 투입하여 혼합하면서 가열하여 수지를 용융시키는 과정과, 용융된 원료를 복수 개의 노즐을 통하여 섬유의 형태로 하부로 토출되도록 하는 과정과, 토출되는 섬유의 하강 경로를 따라 고속으로 분사되는 복수 개의 에어노즐에 의하여 섬유가 가늘어지면서 굳도록 하고 사방으로 헝클어지도록 하는 과정과, 하부에 위치한 컨베이어 밸트의 이동에 따라 섬유가 원단의 형태로 이동하는 과정에 의하여 이루어지는 탄성원단 형성단계(1)와;

절연 특성을 가진 하부원단(42)의 상부에 탄성원단(41)을 겹치도록 하고 상부에서 그래핀 파우더와 가교제가 혼합된 물을 분사하여 수침시키는 과정과, 상부에 110~160℃의 열풍을 60~120초로 분사하도록 하여 물을 증발시키는 과정으로 이루어지는 하부원단 합지단계(2)의 일련의 단계가 순차적으로 이루어짐을 특징으로 하는 그래핀을 이용한 전자파 차폐시트 제조방법을 나타내었다.

본원은 용이하게 휘어지는 형태로 각종 커버나 케이스 등으로 제작이 용이하고 커튼이나 벽시트 등으로 사용하여 실내공간의 전자파를 효과적으로 차단하기 위하여 개발된 것으로 가장 중요한 것은 탄성원단(1)이라고 할 수 있다.

상기 탄성원단(1)을 제조하는 방법에서 실리콘 계열의 수지 원료 100중량부에 0.2 ~ 5 중량부 그래핀 파우더를 혼합한 것을 원료로 하는 것은 실리콘 계열의 수지에 도전성이 우수한 금속 파우더를 혼합하면 일차적으로 실리콘이 차단하고 일부는 금속 파우더에 포집되어 차단하는 효과를 가지게 되며, 구리보다 100배 이상 전기가 잘 통하고 반도체인 단결정 규소보다 100배 이상 전자를 빠르게 이동시킬 수 있는 그래핀은 이러한 금속 파우더를 대체하여 전자파를 차단하는 최적의 물질이 될 것이다.

이때 상기 탄성원단(1)은 부직포의 형태로 제작되기에 내부에 형성되는 수많은 공간은 쿠션감을 줄 수는 있으나 하부원단(2)과의 접착이 견고하지 않고 전자파가 통과할 여지를 줄 수 있기에 그래핀 파우더와 가교제가 혼합된 물을 분사하여 수침 즉 충분히 적셔주도록 하면 상기 탄성원단(1)의 공간을 보다 치밀하게 하고 건조되면서 하부원단(2)과 견고하게 결합하도록 하는 것이다.

이러한 구조에 의하여 제공되는 전자파 차폐시트(4)는 비교적 얇으면서도 거친 부직포의 표면을 부드럽게 하여 다양하게 적용이 가능할 것이다.

또한 본 발명은 하부원단 합지단계(2)를 거친 후 상부원단(43)을 겹치도록 하고 하부원단(42)과 탄성원단(41) 및 상부원단(43)을 누빔처리하는 상부원단 합지단계(3)를 추가로 수행됨을 특징으로 하는 실시 예 및;

상기 상부원단 합지단계(3)에서 누빔처리에서 사용되는 누빔원사(44)는 열가소성 수지 100 중량부에 대하여 그래핀 파우더 0.2 ~ 5 중량부 및 블랙다이아몬드 분말 1 ~ 5 중량부를 포함하는 그래핀 원사인 것을 특징으로 하는 실시 예를 추가로 제시하였다.

상기 상부원단(43)은 사용자가 상기 접촉하는 종류의 것이면 부드러운 극세사 원단을 적용하는 것이 용이하며, 때론 다양한 색이나 문양 등으로 이루어져 외부에서 볼때 심미감을 줄 수 있는 종류의 것 등 적용대상에 따라 다양한 종류의 원단을 적용함이 바람직하다.

도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 합지단계를 나타낸 개념도, 하부원단 합지단계(2)에서는 절연 특성을 가진 하부원단(42)의 상부에 탄성원단(41)을 겹치도록 하고 상부에서 그래핀 파우더와 가교제가 혼합된 물을 분사하여 수침시키는 과정과, 상부원단(43)을 겹치도록 하여 가압로울러를 통과하는 과정과, 상부에 110~160℃의 열풍을 60~120초로 분사하도록 하여 물을 증발시키는 과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 실시 예를 나타내었다.

상기 실시 예는 전술한 누빔 과정을 생략할 수 있거나 상부원단(3)과 탄성원단(1)의 접착을 보다 견고하게 이루어질 수 있도록 하기 위한 것이며, 내부로 스며들지 않고 탄성원단(41)의 상면에 묻은 가교제는 상부원단(43)과 접착하도록 하는 역할을 하게 되는 것이다.

이때 상부원단(43)의 저면에도 그래핀 파우더와 가교제가 혼합된 물을 적당량 분사하여 접착효과를 높일 수도 있다.

1 : 탄성원단 형성단계
2 : 하부원단 합지단계
3 : 상부원단 합지단계
4 : 전자파 차폐시트
41 : 탄성원단 42 : 하부원단
43 : 상부원단 44 : 누빔원사

Claims

실리콘 계열의 수지 원료 100중량부에 0.2 ~ 5 중량부 그래핀 파우더를 투입하여 혼합하면서 가열하여 수지를 용융시키는 과정과, 용융된 원료를 복수 개의 노즐을 통하여 섬유의 형태로 하부로 토출되도록 하는 과정과, 토출되는 섬유의 하강 경로를 따라 고속으로 분사되는 복수 개의 에어노즐에 의하여 섬유가 가늘어지면서 굳도록 하고 사방으로 헝클어지도록 하는 과정과, 하부에 위치한 컨베이어 밸트의 이동에 따라 섬유가 원단의 형태로 이동하는 과정에 의하여 이루어지는 탄성원단 형성단계(1)와;
절연 특성을 가진 하부원단(42)의 상부에 탄성원단(41)을 겹치도록 하고 상부에서 그래핀 파우더와 가교제가 혼합된 물을 분사하여 수침시키는 과정과, 상부에 110~160℃의 열풍을 60~120초로 분사하도록 하여 물을 증발시키는 과정으로 이루어지는 하부원단 합지단계(2)의 일련의 단계가 순차적으로 이루어지고,
하부원단 합지단계(2)를 거친 후 상부원단(43)을 겹치도록 하고 하부원단(42)과 탄성원단(41) 및 상부원단(43)을 누빔처리하는 상부원단 합지단계(3)를 추가로 수행되며,
상부원단 합지단계(3)에서 누빔처리에서 사용되는 누빔원사(44)는 열가소성 수지 100 중량부에 대하여 그래핀 파우더 0.2 ~ 5 중량부 및 블랙다이아몬드 분말 1 ~ 5 중량부를 포함하는 그래핀 원사인 것을 특징으로 하는 그래핀을 이용한 전자파 차폐시트 제조방법.
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삭제
제 1항에 있어서,
하부원단 합지단계(2)에서는 절연 특성을 가진 하부원단(42)의 상부에 탄성원단(41)을 겹치도록 하고 상부에서 그래핀 파우더와 가교제가 혼합된 물을 분사하여 수침시키는 과정과, 상부원단(43)을 겹치도록 하여 가압로울러를 통과하는 과정과, 상부에 110~160℃의 열풍을 60~120초로 분사하도록 하여 물을 증발시키는 과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 그래핀을 이용한 전자파 차폐시트 제조방법.