KR102512140B1 - Electromagnetic wave absorber - Google Patents
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Abstract
본 발명은 발포 플라스틱 및 우레탄 폼을 포함하며, 상기 발포 플라스틱과 우레탄 폼의 유리전이온도는 서로 상이한 것을 특징으로 하는, 전자파 흡수체를 제공한다.The present invention provides an electromagnetic wave absorber comprising a foamed plastic and a urethane foam, wherein the foamed plastic and the urethane foam have different glass transition temperatures.
Description
본 발명은 전자파 흡수체에 관한 것으로, 상세하게, 우수한 전자파 차폐능을 가지며, 기계적 강도가 높고 경량화 및 원가절감이 가능한 발포소재 기반의 전자파 흡수체에 관한 것이다.The present invention relates to an electromagnetic wave absorber, and more particularly, to an electromagnetic wave absorber based on a foam material, which has excellent electromagnetic wave shielding ability, high mechanical strength, and can be lightweight and cost-saving.
전기/전자부품 산업과 통신 산업의 발전은 가정, 산업 현장, 군 무기체계 등에 많은 기여를 하고 있는 한편, 전자파의 방출 또한 급속히 증가시키고 있다. 최근에는 전자파에 의한 간섭 및 인체유해성 등 피해 사례가 입증 확인되고 그 피해의 심각성 인식이 확대됨에 따라 이에 대한 규제도 점차 강화되는 추세이다. The development of the electric/electronic parts industry and the communication industry contributes a lot to households, industrial sites, and military weapon systems, while also rapidly increasing the emission of electromagnetic waves. In recent years, cases of damage such as interference by electromagnetic waves and harm to the human body have been proven and confirmed, and as awareness of the seriousness of the damage has expanded, regulations on this have also been gradually strengthened.
산업적 측면에서 불필요한 전자파의 방출은 전자장비의 오작동을 유발하여 경제적 피해를 초래하기 때문에, 전기/전자 및 통신 장비의 전자파 간섭 (EMI: Electromagnetic Interference)/ 전자파 적합성 (EMC: Electromagnetic Compatibility) 규제가 강화되고 있다. 전자파 적합성은 전자기기 내부에서 발생한 전자파 노이즈가 외부에 영향을 주는 것을 방지하는 것과 외부 환경에서 발생한 전자파 노이즈로부터 전자기기 내부를 보호하는 것을 의미한다. In the industrial aspect, since the emission of unnecessary electromagnetic waves causes malfunctions of electronic equipment and causes economic damage, regulations on electromagnetic interference (EMI)/electromagnetic compatibility (EMC) of electrical/electronic and communication equipment are being strengthened. there is. Electromagnetic compatibility means preventing electromagnetic noise generated inside electronic devices from affecting the outside and protecting the inside of electronic devices from electromagnetic noise generated in the external environment.
상술한 바와 같이 전자파로 인한 여러 문제점이 부각되면서 전자파를 차폐하기 위한 수단이 강구되는데, 상기 전자파를 차폐하는 방법으로는 크게 반사와 흡수 두가지 개념으로 나뉜다. 반사는 보호하고자 하는 대상의 표면에 전자파 반사능을 가지는 코팅제 또는 복합체를 통하여 입사되는 전자파의 진행 방향을 바꾸어 전자파 장애를 방지하는 방법이고, 흡수는 전자파 차폐 재료에 투과된 전자파를 열에너지로 바꿔 소산시키는 방법이다. 이 중 반사는 단순히 전자파의 진행 방향을 바꾼 것이기 때문에 기기 내의 다른 전자 부품이나 근처의 생명체에 2차 피해를 가할 가능성이 있을 수 있는 반면에, 흡수는 입사된 전자파를 소산시켜 2차적으로 발생하는 전자파를 원천적으로 방지할 수 있기 때문에 전자파 장애의 근본적인 해결책으로 주목 받고 있다. As described above, as various problems caused by electromagnetic waves are highlighted, means for shielding electromagnetic waves are devised. Methods for shielding electromagnetic waves are largely divided into two concepts: reflection and absorption. Reflection is a method of preventing electromagnetic interference by changing the propagation direction of incident electromagnetic waves through a coating or composite having electromagnetic wave reflectivity on the surface of the object to be protected, and absorption is a method of converting electromagnetic waves transmitted through electromagnetic wave shielding materials into thermal energy and dissipating them. am. Among these, reflection simply changes the direction of propagation of electromagnetic waves, so there may be a possibility of inflicting secondary damage on other electronic parts in the device or nearby life forms, whereas absorption is a secondary electromagnetic wave generated by dissipating the incident electromagnetic wave. Since it can fundamentally prevent electromagnetic interference, it is attracting attention as a fundamental solution to electromagnetic interference.
종래의 전자파 흡수체인 경우, 실리콘, 우레탄, 폴리에틸렌과 같은 합성수지에 전자파 흡수물질을 함유시켜 겔 (gel) 상태로 제조한 후 압출 또는 열프레스를 이용한 성형과정을 통해 제조된다. 양호한 성형을 위해서는 상술한 흡수체 조성물을 겔 상태로 유지해야 하는데, 전자파 흡수물질의 함량을 증가시키는 경우 상기 겔 상태의 유지가 어려운 문제가 있어 전자파 흡수 효율에 한계가 존재하는 문제가 있다.In the case of a conventional electromagnetic wave absorber, a synthetic resin such as silicone, urethane, or polyethylene is prepared by incorporating an electromagnetic wave absorbing material into a gel state and then extruded or formed through a molding process using a hot press. For good molding, the above-described absorber composition needs to be maintained in a gel state. However, when the content of the electromagnetic wave absorbing material is increased, it is difficult to maintain the gel state, which limits electromagnetic wave absorption efficiency.
본 발명의 목적은 전자파 흡수체의 최적화된 구조를 통해 표면 반사율을 최소화하여 전자파 차폐 성능 및 기계적 특성이 개선된 전자파 흡수체를 제공하는 것이다. An object of the present invention is to provide an electromagnetic wave absorber having improved electromagnetic wave shielding performance and mechanical properties by minimizing surface reflectance through an optimized structure of the electromagnetic wave absorber.
본 발명의 또 다른 목적은 발포소재를 이용하여 경량화 및 원가절감이 가능한 전자파 흡수체를 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide an electromagnetic wave absorber capable of reducing weight and cost by using a foam material.
본 발명은, The present invention,
발포 플라스틱 및 우레탄 폼을 포함하며,including foamed plastics and urethane foams,
상기 발포 플라스틱과 우레탄 폼의 유리전이온도는 서로 상이한 것을 특징으로 하는, 전자파 흡수체를 제공한다. It provides an electromagnetic wave absorber, characterized in that the glass transition temperature of the foamed plastic and the urethane foam are different from each other.
일 양태에 따르면, 상기 우레탄 폼 연속상 내에 상기 발포 플라스틱이 분산상으로 위치할 수 있다. According to one aspect, the foamed plastic may be positioned as a dispersed phase in the urethane foam continuous phase.
일 양태에 따르면, 상기 발포 플라스틱은 상기 전자파 흡수체 총 부피의 10 내지 95%를 차지할 수 있다. According to one aspect, the foamed plastic may occupy 10 to 95% of the total volume of the electromagnetic wave absorber.
일 양태에 따르면, 상기 전자파 흡수체는 하기 관계식 1을 만족할 수 있다. According to an aspect, the electromagnetic wave absorber may satisfy the following relational expression 1.
0.4≤ A1/A2 ≤ 0.90.4 ≤ A1/A2 ≤ 0.9
상기 관계식 1에서, A1은 상기 전자파 흡수체의 표면적이며, A2는 상기 전자파 흡수체 내 발포 플라스틱 및 우레탄 폼의 접촉면적이다. In the relational expression 1, A1 is the surface area of the electromagnetic wave absorber, and A2 is the contact area between the foamed plastic and the urethane foam in the electromagnetic wave absorber.
일 양태에 따르면, 상기 발포 플라스틱은 독립 기포형 (closed-cell) 폴리프로필렌일 수 있다. According to one aspect, the foamed plastic may be closed-cell polypropylene.
일 양태에 따르면, 상기 독립 기포율이 80% 이상이며, 상기 기포의 평균 크기가 200 ㎛ 이하일 수 있다. According to one aspect, the closed cell ratio may be 80% or more, and the average size of the cells may be 200 μm or less.
일 양태에 따르면, 상기 우레탄 폼은 연속 기포형 (open-cell) 우레탄 폼일 수 있다. According to one aspect, the urethane foam may be an open-cell urethane foam.
일 양태에 따르면, 자성입자, 금속입자 및 탄소재로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 전자파 흡수물질을 더 포함할 수 있다.According to one aspect, one or more electromagnetic wave absorbing materials selected from the group consisting of magnetic particles, metal particles, and carbon materials may be further included.
일 양태에 따르면, 상기 전자파 흡수체의 전자파 반사율은 5% 이하일 수 있다. According to one aspect, the electromagnetic wave reflectance of the electromagnetic wave absorber may be 5% or less.
일 양태에 따르면, 상기 전자파 흡수체의 전자파 차폐율은 90% 이상일 수 있다. According to one aspect, the electromagnetic wave shielding rate of the electromagnetic wave absorber may be 90% or more.
본 발명에 따른 전자파 흡수체는 발포소재를 이용함으로써 경량화 및 원가절감 효과를 나타낸다. The electromagnetic wave absorber according to the present invention exhibits effects of weight reduction and cost reduction by using a foam material.
또한, 서로 다른 유리전이온도를 가지는 발포소재를 이용한 전자파 흡수체의 구조 최적화를 통해, 기계적 강도를 증가시키고 전자파 흡수체의 표면 반사율을 최소화 할 수 있어 내구성 및 차폐 성능을 향상시킬 수 있다. In addition, by optimizing the structure of the electromagnetic wave absorber using foam materials having different glass transition temperatures, mechanical strength can be increased and surface reflectance of the electromagnetic wave absorber can be minimized, thereby improving durability and shielding performance.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 전자파 흡수체의 단면도를 나타낸 도면이다.
도 2 및 도 3은 비교예에 따라 제조된 전자파 흡수체의 단면도를 나타낸 도면이다. 1 is a cross-sectional view of an electromagnetic wave absorber manufactured according to an embodiment of the present invention.
2 and 3 are cross-sectional views of an electromagnetic wave absorber manufactured according to a comparative example.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 아래 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 상세히 설명한다. 도면에 관계없이 동일한 부재번호는 동일한 구성요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. Advantages and features of the present invention, and methods of achieving them, will become clear with reference to the detailed description of the following embodiments taken in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in various different forms, only these embodiments make the disclosure of the present invention complete, and common knowledge in the art to which the present invention belongs. It is provided to fully inform the holder of the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims. With reference to the accompanying drawings below, specific details for the practice of the present invention will be described in detail. Like reference numbers refer to like elements, regardless of drawing, and "and/or" includes each and every combination of one or more of the recited items.
다른 정의가 없다면 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다.Unless otherwise defined, all terms (including technical and scientific terms) used in this specification may be used in a meaning commonly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. When it is said that a certain part "includes" a component throughout the specification, this means that it may further include other components, not excluding other components unless otherwise stated. In addition, singular forms also include plural forms unless specifically stated in the text.
본 명세서에서 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 “위에” 또는 “상에” 있다고 할 때, 이는 다른 부분 “바로 위에” 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. In this specification, when a part such as a layer, film, region, plate, etc. is said to be “on” or “on” another part, this includes not only the case where it is “directly on” the other part, but also the case where there is another part in the middle. do.
본 발명은, 발포 플라스틱 및 우레탄 폼을 포함하며, 상기 발포 플라스틱과 우레탄 폼의 유리전이온도는 서로 상이한 것을 특징으로 하는, 전자파 흡수체를 제공한다.The present invention provides an electromagnetic wave absorber comprising a foamed plastic and a urethane foam, wherein the foamed plastic and the urethane foam have different glass transition temperatures.
전자파 흡수체는 입사된 전자파를 흡수하여 열에너지로 변화시킴으로써, 전자기기의 오작동을 야기시키는 노이즈를 억제하고, 회로 블록들간의 상호간섭(cross-talk)이나 근접 기판에서의 유전 결합(coupling)을 억제하며, 안테나의 수신감도를 개선하거나, 전자파로 인한 인체 영향을 감소시키는 등의 여러 가지 중요한 기능을 담당하고 있다. The electromagnetic wave absorber absorbs incident electromagnetic waves and converts them into thermal energy, thereby suppressing noise that causes electronic devices to malfunction, suppressing cross-talk between circuit blocks or dielectric coupling in adjacent substrates, , it is in charge of several important functions, such as improving the reception sensitivity of an antenna or reducing the effects of electromagnetic waves on the human body.
일반적으로 전자파 흡수체는 전도성 필러를 포함하는 고분자 복합체의 형태로 사용되고 있다. 전도성 필러는 주로 금속 혹은 탄소계 물질이 사용되고 있으며 효율적인 전자파 흡수를 위해서는 상기 필러들을 복합화하여 사용하는 방법도 제시되고 있다. 특히 탄소나노튜브는 금속을 포함하는 대부분의 전도성 필러에 비해 밀도가 낮고 뛰어난 열/전기전도율 등 장점을 지녀 전도성 필러로써 주목을 받고 있다. 그러나 이러한 탄소나노튜브들은 매우 심하게 응집되어 있을 뿐만 아니라, 강한 π-π 상호작용 때문에 안정한 탄소나노튜브의 분산이 매우 어려워, 상업적 이용에 어려움이 있다. In general, electromagnetic wave absorbers are used in the form of polymer composites containing conductive fillers. As the conductive filler, a metal or carbon-based material is mainly used, and a method of combining and using the fillers has been proposed for efficient electromagnetic wave absorption. In particular, carbon nanotubes are attracting attention as conductive fillers because they have advantages such as low density and excellent thermal/electrical conductivity compared to most conductive fillers including metals. However, these carbon nanotubes are highly aggregated, and stable dispersion of the carbon nanotubes is very difficult due to strong π-π interactions, making commercial use difficult.
본 출원인은 전자파 흡수체에 관한 연구를 수행하는 과정에서, 전도성 흡수체의 구조 최적화에 의해 전자파 차폐 성능을 효율적으로 발현시킬 수 있다는 점을 발견하여 본 발명을 완성하기에 이르렀다. The applicant of the present invention has completed the present invention by discovering that electromagnetic wave shielding performance can be efficiently expressed by optimizing the structure of a conductive absorber in the course of conducting research on an electromagnetic wave absorber.
상술한 발견에 기반한 본 발명에 따른 전자파 흡수체는, 유리전이온도가 서로 상이한 발포 플라스틱 및 우레탄 폼을 동시에 포함하는 구조를 가져, 경량화 및 원가절감 효과가 있으며, 구조 최적화를 통해 입사되는 전자파를 효율적으로 흡수하여 열에너지로 변환시킴으로써 우수한 전자파 차폐 성능을 나타낼 수 있다.Based on the above findings, the electromagnetic wave absorber according to the present invention has a structure including foamed plastic and urethane foam having different glass transition temperatures at the same time, thereby reducing weight and reducing costs, and efficiently absorbing incident electromagnetic waves through structural optimization. By absorbing and converting heat energy, excellent electromagnetic wave shielding performance can be exhibited.
상기 우레탄 폼 연속상 내에 상기 발포 플라스틱이 연속상으로 위치할 수 있다. 전자파 흡수 성능은 전자파 흡수체의 표면 상태, 밀도와 두께, 폼 내 기포의 크기와 형상 및 폼의 미세구조의 영향을 받을 수 있다. 본 발명에서는 상술한 바와 같이 우레탄 폼 내부에 연속상의 발포 플라스틱을 포함하는 복합 발포 구조를 통해 표면에서의 전자파 반사율을 최소화하여 전자파 차폐 특성을 효율적으로 발현시킬 수 있다. 한편, 전자파의 반사는 단순히 전자파의 진행방향을 바꾼 것이기 때문에 이에 따른 2차 피해를 유발할 수 있다. 따라서 전자파 반사율을 최소화하고 흡수된 전자파를 효율적으로 소산시키는 것이 중요하다. The foamed plastic may be positioned as a continuous phase in the urethane foam continuous phase. The electromagnetic wave absorbing performance may be affected by the surface state, density and thickness of the electromagnetic wave absorber, the size and shape of bubbles in the foam, and the microstructure of the foam. In the present invention, as described above, the electromagnetic wave shielding property can be efficiently expressed by minimizing the electromagnetic wave reflectance on the surface through the composite foam structure including the continuous foamed plastic inside the urethane foam. On the other hand, since the reflection of the electromagnetic wave simply changes the traveling direction of the electromagnetic wave, it may cause secondary damage. Therefore, it is important to minimize electromagnetic wave reflectance and efficiently dissipate absorbed electromagnetic waves.
보다 구체적으로, 상기 전자파 흡수체는 상기 우레탄 폼 내에 상기 발포 플라스틱 입자를 포함할 수 있다. 비한정적인 예로, 상기 전자파 흡수체는 발포 플라스틱을 포함하는 금형 내부에 폴리우레탄 수지를 주입한 후 발포과정을 통해 제조될 수 있다. 이에, 상기 우레탄 폼 내에 상기 발포 플라스틱 입자를 포함하는 구조를 가질 수 있어, 전자파 흡수체의 내구성을 향상시킬 수 있다. More specifically, the electromagnetic wave absorber may include the foamed plastic particles in the urethane foam. As a non-limiting example, the electromagnetic wave absorber may be manufactured through a foaming process after injecting a polyurethane resin into a mold containing foamed plastic. Accordingly, since the urethane foam may have a structure including the expanded plastic particles, durability of the electromagnetic wave absorber may be improved.
상기 발포 플라스틱은 상기 전자파 흡수체 총 부피의 10 내지 95%, 좋게는 20 내지 95%, 더 좋게는 25 내지 95%를 차지할 수 있다. 상기 우레탄 폼 내부에 연속상으로 위치하는 발포 플라스틱이 상기 조건을 만족함에 따라 기계적 강도를 증가시켜 구조적 안정성을 증가시킬 수 있다. The foamed plastic may occupy 10 to 95%, preferably 20 to 95%, and more preferably 25 to 95% of the total volume of the electromagnetic wave absorber. As the foamed plastic located in the continuous phase inside the urethane foam satisfies the above conditions, mechanical strength may be increased to increase structural stability.
상기 전자파 흡수체는 하기 관계식 1을 만족할 수 있다. The electromagnetic wave absorber may satisfy the following relational expression 1.
관계식 1Relation 1
0.4≤ A1/A2 ≤ 0.90.4 ≤ A1/A2 ≤ 0.9
상기 관계식 1에서, A1은 상기 전자파 흡수체의 표면적이며, A2는 상기 전자파 흡수체 내 발포 플라스틱 및 우레탄 폼의 접촉면적이다. In the relational expression 1, A1 is the surface area of the electromagnetic wave absorber, and A2 is the contact area between the foamed plastic and the urethane foam in the electromagnetic wave absorber.
상기 관계식 1을 만족하는 전자파 흡수체는 전자파 흡수체 내에서의 발포 플라스틱 및 우레탄 폼의 접착력을 증가시킬 수 있어 우수한 기계적 강도를 부여하면서도, 전자파의 흡수율을 증가시켜 우수한 전자파 차폐성능을 가질 수 있다. An electromagnetic wave absorber that satisfies the relational expression 1 can increase the adhesion between the foamed plastic and the urethane foam within the electromagnetic wave absorber, thereby imparting excellent mechanical strength and increasing the absorbance of electromagnetic waves, thereby providing excellent electromagnetic wave shielding performance.
구체적으로, 0.5 ≤ A1/A2 ≤ 0.9, 또는 0.6 ≤ A1/A2 ≤ 0.8일 수 있다. Specifically, it may be 0.5 ≤ A1/A2 ≤ 0.9, or 0.6 ≤ A1/A2 ≤ 0.8.
이로 인해 본 발명의 전자파 흡수체는 종래에 비해 전자파 흡수물질의 함량을 크게 낮추더라도, 전자파 차폐성능을 효율적으로 발현시킬 수 있어 상술한 전자파 흡수물질의 낮은 분산성으로 인한 문제점들을 해결할 수 있다. As a result, the electromagnetic wave absorber of the present invention can efficiently exhibit electromagnetic wave shielding performance even when the content of the electromagnetic wave absorbing material is greatly reduced compared to the prior art, thereby solving the problems caused by the low dispersibility of the electromagnetic wave absorbing material.
본 발명의 일 구현예에 따른 전자파 흡수체의 전자파 차폐율은 90% 이상, 구체적으로 90 내지 98% 일 수 있다. The electromagnetic wave shielding rate of the electromagnetic wave absorber according to one embodiment of the present invention may be 90% or more, specifically 90 to 98%.
본 발명에 따른 전자파 흡수체는 유리전이온도가 서로 상이한 발포 플라스틱 및 우레탄 폼을 동시에 포함하는 것을 특징으로 한다. 구체적으로, 상기 발포 플라스틱에 포함되는 플라스틱 및 상기 우레탄 폼에 포함되는 폴리우레탄의 유리전이온도 차이는 10℃ 이상 일 수 있다. The electromagnetic wave absorber according to the present invention is characterized in that it simultaneously includes foamed plastic and urethane foam having different glass transition temperatures. Specifically, a difference in glass transition temperature between the plastic included in the foamed plastic and the polyurethane included in the urethane foam may be 10°C or more.
상기 발포 플라스틱은 발포 폴리올레핀 (Polyolefin) 일 수 있으며, 비한정적인 예로, 상기 발포 플라스틱은 발포 폴리에틸렌 (polyethylene, PE) 또는 발포 폴리프로필렌(Polypropylene, PP) 일 수 있다.The foamed plastic may be foamed polyolefin, and as a non-limiting example, the foamed plastic may be foamed polyethylene (PE) or foamed polypropylene (PP).
상기 발포 플라스틱에 포함되는 플라스틱은 상온 이하의 유리전이온도를 가질 수 있으며, 구체적으로 상기 폴리에틸렌은 -20 내지 -30℃의 유리전이온도를 가지며, 상기 폴리프로필렌은 -10 내지 10℃의 유리전이온도를 가질 수 있다. The plastic included in the foamed plastic may have a glass transition temperature below room temperature, specifically, the polyethylene has a glass transition temperature of -20 to -30 ° C, and the polypropylene has a glass transition temperature of -10 to 10 ° C can have
상기 발포 플라스틱은 플라스틱에 발포제를 첨가하여 유리전이온도 또는 용융점 이상의 온도에서 플라스틱이 용융된 상태에서 가스를 발생시켜 제조된 것일 수 있다. 즉 상기 발포 플라스틱은 다공성 형상으로 성형된 것으로, 내부에는 다량의 기포가 존재할 수 있다. 상기 기포는 형상에 따라 독립 기포 (closed-cell)와 연속 기포 (open cell) 구조로 분류된다. 독립 기포는 닫혀진 기포, 즉 기포 벽 (cell wall)에 의해 둘러싸인 기포를 의미하며, 연속 기포는 기포가 연통되어 있는 것을 의미한다. The foamed plastic may be produced by adding a foaming agent to plastic and generating gas in a state where the plastic is melted at a temperature equal to or higher than the glass transition temperature or melting point. That is, the foamed plastic is molded into a porous shape, and a large amount of air bubbles may be present therein. The cells are classified into closed-cell and open-cell structures according to their shapes. Independent cells mean closed cells, that is, cells surrounded by cell walls, and open cells mean that cells are in communication.
본 발명의 일 구현예에 따른 상기 발포 플라스틱은 독립 기포형 (closed-cell) 폴리프로필렌일 수 있다. 구체적으로, 상기 발포 플라스틱 내 독립 기포율은 80% 이상, 좋게는 85 내지 90% 일 수 있다. 상기 범위의 독립 기포율을 가지는 발포 폴리프로필렌의 경우 구조적 안정성이 증가하여 우수한 기계적 강도를 나타낼 수 있다. 이때 독립 기포율은 단위면적에 형성된 기포들 중 닫혀진 기포의 분율을 의미하며, ASTM D-2856 시험법으로 기포 밀도측정기 (air pycnometer)를 사용하여 측정할 수 있다. The foamed plastic according to one embodiment of the present invention may be closed-cell polypropylene. Specifically, the ratio of closed cells in the foamed plastic may be 80% or more, preferably 85 to 90%. In the case of expanded polypropylene having a closed cell ratio within the above range, structural stability may be increased and thus excellent mechanical strength may be exhibited. At this time, the closed cell ratio means the fraction of closed cells among the cells formed in a unit area, and can be measured using an air pycnometer according to the ASTM D-2856 test method.
한편, 상술한 기계적 강도를 유지하면서도 전자파 흡수에 의해 발산되는 열에너지를 효율적으로 제거하여 전자파 차폐능을 높이기 위한 측면에서, 상기 폴리프로필렌의 상기 기포의 평균 크기는 200 ㎛ 이하, 좋게는 10 내지 200 ㎛ 일 수 있다. On the other hand, in terms of efficiently removing thermal energy emitted by electromagnetic wave absorption while maintaining the above-described mechanical strength to increase electromagnetic wave shielding ability, the average size of the cells of the polypropylene is 200 μm or less, preferably 10 to 200 μm can be
상기 우레탄 폼은 연속 기포형 (open-cell) 우레탄 폼일 수 있다. 연속 기포형이란 우레탄 폼 내 기포들이 연통되어 있는 구조를 지칭하며 독립 기포형 대비 넓은 표면적을 가지고 있어 전자파 흡수율을 증가시킬 수 있다. 한편, 상기 우레탄 폼 내 폴리우레탄은 -70 내지 -30℃의 유리전이온도를 가질 수 있다.The urethane foam may be an open-cell urethane foam. The open cell type refers to a structure in which cells in the urethane foam are in communication and has a larger surface area than the closed cell type, so that the electromagnetic wave absorption rate can be increased. On the other hand, the polyurethane in the urethane foam may have a glass transition temperature of -70 to -30 ℃.
본 발명의 일 구현예에 따른 전자파 흡수체는, 상기 연속 기포형 우레탄 폼 내부에 독립 기포형 발포 폴리프로필렌을 연속적으로 포함하는 구조를 가질 수 있다. 이러한 복합 발포 구조를 통해 전자파 흡수체 표면에서의 전자파 반사율을 5% 이하, 구체적으로 0.5 내지 3%로 줄일 수 있어, 입사된 전자파의 흡수율을 최대화하여 효율적으로 소산시킬 수 있다. The electromagnetic wave absorber according to one embodiment of the present invention may have a structure in which closed-celled polypropylene is continuously included in the open-celled urethane foam. Through this composite foam structure, the reflectance of electromagnetic waves on the surface of the electromagnetic wave absorber can be reduced to 5% or less, specifically, 0.5 to 3%, so that the incident electromagnetic waves can be absorbed efficiently and dissipated efficiently.
상기 전자파 흡수체는 총 중량에 대해 1 내지 20 중량%의 전자파 흡수물질을 포함할 수 있다. 비한정적인 예로, 상기 전자파 흡수체 내부의 발포 플라스틱에만 선택적으로 상기 범위의 전자파 흡수물질을 포함함으로써, 입사된 전자파를 흡수하여 전자파의 세기를 효율적으로 감소시킬 수 있다. 이에, 흡수된 전자파는 상기 전자파 흡수물질의 전자 이동을 유발시켜 전류와 저항을 발생시키고 열에너지로 발산된다. The electromagnetic wave absorber may include 1 to 20% by weight of the electromagnetic wave absorber with respect to the total weight. As a non-limiting example, by selectively including the electromagnetic wave absorbing material within the above range only in the foamed plastic inside the electromagnetic wave absorber, the incident electromagnetic wave can be absorbed and the intensity of the electromagnetic wave can be effectively reduced. Accordingly, the absorbed electromagnetic waves cause electron movement in the electromagnetic wave absorbing material to generate current and resistance, and are dissipated as thermal energy.
구체적으로 상기 전자파 흡수물질은 자성입자, 금속입자 및 탄소재로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상일 수 있다. Specifically, the electromagnetic wave absorbing material may be at least one selected from the group consisting of magnetic particles, metal particles, and carbon materials.
상기 자성입자는 연자성 금속입자 및 페라이트계 자성입자로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다. 상기 연자성 금속입자는 외부에서 자기장이 인가되었을 때 신속하게 자화될 수 있는 금속합금 입자일 수 있으며, 구체적인 예로, 철-크롬-실리콘 합금, 철-크롬 합금, 철-실리콘-알루미늄 합금, 철-실리콘 합금, 니켈-철 합금, 니켈-아연 합금 및 망간-아연 합금을 들 수 있다. The magnetic particles may include at least one selected from the group consisting of soft magnetic metal particles and ferrite-based magnetic particles. The soft magnetic metal particles may be metal alloy particles that can be rapidly magnetized when an external magnetic field is applied. Specific examples include iron-chromium-silicon alloys, iron-chromium alloys, iron-silicon-aluminum alloys, and iron-chromium-silicon alloys. silicon alloys, nickel-iron alloys, nickel-zinc alloys and manganese-zinc alloys.
자성입자의 평균 입자크기가 과도하게 커지는 경우, 자성입자가 서로 접촉한다 할지라도 입자와 입자 사이의 공간이 너무 커 전자파 차폐에 불리하다. 이에, 상기 자성입자는 100 ㎛ 이하의 평균 입자크기를 갖는 것이 유리하며 구체적으로 1 내지 100 ㎛의 평균 입자크기를 갖는 것이 유리하다. When the average particle size of the magnetic particles is excessively large, even if the magnetic particles contact each other, the space between the particles is too large, which is unfavorable for electromagnetic wave shielding. Accordingly, the magnetic particles advantageously have an average particle size of 100 μm or less, and specifically, have an average particle size of 1 to 100 μm.
상기 금속입자의 금속은 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 전이금속, 전이후금속, 또는 이들의 알로이 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 다만, 보다 우수한 전자파 차폐능을 확보하는 측면에서, 상기 금속입자는 은 입자; 백금 입자; 은이나 백금과 상이한 이종 금속의 코어에 은 또는 백금의 쉘을 갖는 코어-쉘 입자; 또는 이들의 혼합 입자를 포함할 수 있다. 코어-쉘 구조의 입자인 경우, 은이나 백금과 상이한 이종 금속의 코어는 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 전이금속 및 전이후금속에서 선택되는 금속이면 무방하며, 이러한 코어 물질의 실질적인 일 예로, 저 비용으로 원료 수급이 용이하며 전도도가 우수한 구리, 니켈, 알루미늄 등을 들 수 있으나, 본 발명이 코어를 이루는 구체적 물질에 의해 한정될 수 없음은 물론이다.The metal of the metal particle may include an alkali metal, an alkaline earth metal, a transition metal, a post-transition metal, an alloy thereof, or a mixture thereof. However, in terms of securing better electromagnetic wave shielding ability, the metal particles may include silver particles; platinum particles; core-shell particles having a shell of silver or platinum in a core of a different metal different from silver or platinum; or a mixture of these particles. In the case of core-shell structured particles, the core of a different metal different from silver or platinum may be a metal selected from alkali metals, alkaline earth metals, transition metals, and post-transition metals. Copper, nickel, aluminum, etc., which are easy to supply and have excellent conductivity, may be used, but the present invention cannot be limited by the specific material constituting the core, of course.
전자파 흡수체 내에서 안정적인 전도성 네트워크를 형성하기 위한 측면에서 상기 금속입자는 평균 입자크기 1 내지 100 ㎛를 갖는 것이 유리하다. In terms of forming a stable conductive network in the electromagnetic wave absorber, it is advantageous that the metal particles have an average particle size of 1 to 100 μm.
상기 탄소재는 1차원 나노구조를 갖는 전도성 탄소재, 2차원 나노구조를 갖는 전도성 탄소재 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 1차원 나노구조를 갖는 전도성 탄소재는 단일벽 탄소나노튜브, 이중벽 탄소나노튜브, 다중벽 탄소나노튜브, 얇은 다중벽 탄소나노튜브, 다발형 탄소나노튜브, 탄소 섬유 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 2차원 나노구조를 갖는 전도성 탄소재는 그래핀, 환원된 산화 그래핀 또는 이들의 혼합물일 수 있다. The carbon material may be a conductive carbon material having a one-dimensional nanostructure, a conductive carbon material having a two-dimensional nanostructure, or a mixture thereof. The conductive carbon material having a one-dimensional nanostructure may be single-walled carbon nanotubes, double-walled carbon nanotubes, multi-walled carbon nanotubes, thin multi-walled carbon nanotubes, bundled carbon nanotubes, carbon fibers, or mixtures thereof. The conductive carbon material having a two-dimensional nanostructure may be graphene, reduced graphene oxide, or a mixture thereof.
상기 탄소재에 의한 전도성 네트워크 형성 측면에서 1차원 나노구조를 갖는 전도성 탄소재의 단축 직경 대비 장축 길이의 비인 장단축비(aspect ratio)는 102 내지 106의 범주에 속할 수 있으며, 2차원 나노 구조를 갖는 전도성 탄소재의 평균 직경은 수십 나노미터 내지 수백 마이크로미터 오더(order), 구체적으로 50nm 내지 100μm일 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. In terms of the conductive network formation by the carbon material, the aspect ratio of the major axis length to the minor axis diameter of the conductive carbon material having a one-dimensional nanostructure may be in the range of 10 2 to 10 6 , and The average diameter of the conductive carbon material having the structure may be on the order of several tens of nanometers to several hundred micrometers, specifically 50 nm to 100 μm, but the present invention is not limited thereto.
이하 본 발명을 실시예를 통해 상세히 설명하나, 이들은 본 발명을 보다 상세하게 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 권리범위가 하기의 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail through examples, but these are for explaining the present invention in more detail, and the scope of the present invention is not limited by the following examples.
실시예 Example
우레탄 폼 및 하기 표 1에 기재된 특성을 가지는 발포 폴리프로필렌을 이용하여 도 1에 도시된 구조를 가지는 전자파 흡수체를 제조하였다. An electromagnetic wave absorber having the structure shown in FIG. 1 was manufactured using urethane foam and expanded polypropylene having the characteristics shown in Table 1 below.
이때, 상기 발포 폴리프로필렌이 전자파 흡수체 총 부피의 40%를 차지하도록 하였으며, 최종 전자파 흡수체의 표면적 (A1) 및 상기 발포 폴리프로필렌 및 우레탄 폼의 접촉면적(A2) 의 비 A1/A2가 0.7이 되도록 하였다. 그 결과, 최적화된 전자파 흡수체의 구조를 통해 적은 양의 탄소나노튜브를 포함하더라도 90% 이상의 높은 전자파 차폐율을 나타낸 것을 확인할 수 있었다. At this time, the foamed polypropylene occupied 40% of the total volume of the electromagnetic wave absorber, and the ratio A1/A2 of the surface area (A1) of the final electromagnetic wave absorber and the contact area (A2) of the expanded polypropylene and urethane foam was 0.7. did As a result, it was confirmed that a high electromagnetic wave shielding rate of 90% or more was shown even when a small amount of carbon nanotubes were included through the optimized structure of the electromagnetic wave absorber.
부피 (%)in the electromagnetic wave absorber
volume (%)
표 1에서 A1은 상기 전자파 흡수체의 표면적이며, A2는 상기 전자파 흡수체 내 발포 폴리프로필렌 및 우레탄 폼의 접촉면적이다. 상기 탄소나노튜브의 함량은 전자파 흡수체 총 중량 대비 함량을 지칭하며, 상기 독립기포율은 ASTM D-2856 시험법으로 기포 밀도측정기 (air pycnometer)를 사용하여 측정한 값이다. In Table 1, A1 is the surface area of the electromagnetic wave absorber, and A2 is the contact area between expanded polypropylene and urethane foam in the electromagnetic wave absorber. The content of the carbon nanotubes refers to the content relative to the total weight of the electromagnetic wave absorber, and the closed cell ratio is a value measured using an air pycnometer according to the ASTM D-2856 test method.
(비교예 1) (Comparative Example 1)
도 2에 도시된 바와 같이, 우레탄 폼을 사용하지 않고, 상기 표 1의 특성을 가지는 발포 폴리프로필렌만을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다. 그 결과, 상기 실시예 1과 동일한 함량의 탄소나노튜브를 포함하였음에도 불구하고 구조적 특성이 좋지 않고 반사율이 높아 낮은 전자파 차폐율을 나타낸 것을 확인할 수 있었다. As shown in FIG. 2, it was carried out in the same manner as in Example 1, except that only expanded polypropylene having the characteristics of Table 1 was used without using urethane foam. As a result, it was confirmed that despite including the same amount of carbon nanotubes as in Example 1, the structural characteristics were poor and the reflectance was high, indicating a low electromagnetic wave shielding rate.
(비교예 2)(Comparative Example 2)
도 3에 도시된 바와 같이, 발포 폴리프로필렌을 사용하지 않고, 우레탄 폼만을 사용한 것을 제외하고는 비교예 1과 동일하게 실시하였다. 그 결과, 상기 실시예 1과 동일한 함량의 탄소나노튜브를 포함하였음에도 불구하고 구조적 특성이 좋지 않아 전자파 차폐 성능을 충분히 발현하지 못하여 낮은 전자파 차폐율을 나타낸 것을 확인할 수 있었다.As shown in Figure 3, it was carried out in the same manner as in Comparative Example 1, except that only urethane foam was used without using expanded polypropylene. As a result, it was confirmed that despite including the same amount of carbon nanotubes as in Example 1, the structural characteristics were not good and the electromagnetic wave shielding performance was not sufficiently expressed, resulting in a low electromagnetic wave shielding rate.
이상 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above embodiments and can be manufactured in various different forms, and those skilled in the art to which the present invention belongs can understand the technical spirit of the present invention. However, it will be understood that it may be embodied in other specific forms without changing its essential features. Therefore, the embodiments described above should be understood as illustrative in all respects and not limiting.
Claims (10)
상기 독립 기포형 발포 플라스틱과 연속 기포형 우레탄 폼의 유리전이온도는 서로 상이한 것을 특징으로 하고,
상기 연속 기포형 우레탄 폼 내부에 독립 기포형 발포 플라스틱을 연속적으로 포함하는 구조를 가지는, 전자파 흡수체.Including closed-cell foamed plastics and open-celled urethane foams,
The glass transition temperature of the closed-cell foamed plastic and the open-celled urethane foam is different from each other,
An electromagnetic wave absorber having a structure in which closed-cell foamed plastic is continuously included in the open-celled urethane foam.
상기 독립 기포형 발포 플라스틱은 상기 전자파 흡수체 총 부피의 10 내지 95%를 차지하는, 전자파 흡수체.According to claim 1,
The electromagnetic wave absorber of claim 1, wherein the closed-cell foamed plastic occupies 10 to 95% of the total volume of the electromagnetic wave absorber.
하기 관계식 1을 만족하는, 전자파 흡수체:
0.4 ≤ A1/A2 ≤ 0.9
상기 관계식 1에서, A1은 상기 전자파 흡수체의 표면적이며, A2는 상기 전자파 흡수체 내 독립 기포형 발포 플라스틱 및 연속 기포형 우레탄 폼의 접촉면적이다. According to claim 1,
An electromagnetic wave absorber that satisfies the following relational expression 1:
0.4 ≤ A1/A2 ≤ 0.9
In the relational expression 1, A1 is the surface area of the electromagnetic wave absorber, and A2 is the contact area between the closed-cell foamed plastic and the open-celled urethane foam in the electromagnetic wave absorber.
상기 독립 기포형 발포 플라스틱은 독립 기포형 (closed-cell) 폴리프로필렌인, 전자파 흡수체.According to claim 1,
The electromagnetic wave absorber, wherein the closed-cell foamed plastic is closed-cell polypropylene.
상기 폴리프로필렌의 독립 기포율이 80% 이상이며, 상기 기포의 평균 크기가 200 ㎛ 이하인, 전자파 흡수체.According to claim 5,
The electromagnetic wave absorber, wherein the polypropylene has a closed cell ratio of 80% or more and an average cell size of 200 μm or less.
자성입자, 금속입자 및 탄소재로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 전자파 흡수물질을 더 포함하는, 전자파 흡수체.According to claim 1,
An electromagnetic wave absorber further comprising at least one electromagnetic wave absorbing material selected from the group consisting of magnetic particles, metal particles, and carbon materials.
상기 전자파 흡수체의 표면 반사율은 5% 이하인, 전자파 흡수체.According to claim 1,
The electromagnetic wave absorber, wherein the surface reflectance of the electromagnetic wave absorber is 5% or less.
상기 전자파 흡수체의 전자파 차폐율은 90% 이상인, 전자파 흡수체.According to claim 1,
The electromagnetic wave absorber has an electromagnetic wave shielding rate of 90% or more.
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