KR19980046470A - 전자파 차폐용 의류 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전자파 차폐용 의류에 관한 것으로, 종래의 경우에는 고분자계열인 폴리에스터 원단에 금속류인 니켈, 구리, 시안기 또는 아크리로니트릴 등을 혼합하므로 이종계열간의 접촉이 이뤄져 접착력이 떨어지며, 금속류의 단가가 높아 제조 단가가 증가하는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명은 고분자계열의 원단에 은이 첨가된 폴리아닐린을 코팅한 전자파 차폐용 의류를 제공함으로써 약 10MHz 내지 1GHz 정도의 주파수 범위내에서 약 44dB 내지 49dB정도로 전자파를 차폐시킬 수 있는 효과를 가져올 수 있다.

Description

전자파 차폐용 의류

본 발명은 전기 전자 제품의 작동시 발생되는 전자파를 차폐시키기 위한 의류에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 고분자 원단에 전도성 고분자가 코팅된 전자파 차폐용 의류에 관한 것이다.

일반적으로, 전자파는 전계 또는 자계의 주기적인 변화에 따라서 발생되며 공간속을 광속도로 전파하는 파동으로서, 일반적인 전기 전자 제품의 작동시 발생되고 있다.

한편, 이러한 전자파의 발생에 의하여 다른 전기 전자 제품, 특히 무선으로서 데이타를 전송하는 텔레비젼, 또는 라디오와 같은 제품에 간섭 발생에 의한 잡음이 발생되거나 또는 상기 전자파에 인간이 장시간 노출되는 경우에 인체에 여러 가지 질병이 발생되며 이러한 전자파 장해(EMI: Electromagnetic Interference)를 해소시키기 위한 방안이 요구되고 있다.

즉, 이러한 전자파를 차단하기 위한 방안으로서 투자율이 매우 큰 자성체를 사용하거나 또는 탄소와 납(pb)테이프를 포함하는 폴리아미드, 페라이트 혼합물, Cu 메시 패브릭(mesh fabric), 탄소 메시 패브릭, 도전성(conductive) 패브릭, 비정질(Amorphous) 리본, 카본 분말, Zn, Sus분말이 첨가된 고무, 또는 Cu,Ni(16%)이 첨가된 중합체등이 사용되고 있다.

여기에서, 상기된 바와 같은 전자파 차폐 재료들은 대부분 비도전성 물질에 전도성을 부여하기 위하여 자체적으로 전도성을 띄는 물질을 분말의 형태로 첨가하여 도전성을 지니도록 제조되는 특징이 있다.

즉, 비도전성인 폴리아미드(polyamid), 중합체(polymer), 고무(rubber), 또는 패브릭(fabrics)과 같은 물질은 도전성을 가진 금속 물질의 첨가에 의하여 전도체로 제조되며 이러한 금속물질은 Cu, Ni, C, Zn, Sus, 또는 pb등과 같은 물질로 이루어져 있다.

특히, 전자파에 인간이 장시간 노출되는 것을 방지하기 위하여 전자파 차폐용 의류가 제품화 되어 있는바, 종래의 전자파 차폐용 의류는 폴리에스터 원단에 구리 또는 니켈을 특수코팅하여 원단, 망사 또는 부직포의 형태로 만들어 임산부용 앞치마, 컴퓨터 사용자용 장갑, 전자레인지용 장갑, 조끼, 재킷, 가운 임신복 등의 제품으로 개발되어 있다.

또한, 구리나 니켈을 대신하여 전도성 물질인 시안기(Cn),아크리로니트릴 등의 금속류가 코팅된 것도 개발되어 있다.

그런데 이와같은 종래의 전자파 차폐용 의류는 전자파 차폐 효율이 떨어지며, 고분자계열인 폴리에스터 원단에 금속류인 니켈, 구리, 시안기 또는 아크리로니트릴 등을 혼합하므로 이종계열간의 접촉이 이뤄져 접착력이 떨어지며, 금속류의 단가가 높아 제조 단가가 증가하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소시키기 위하여 안출된 것으로, 전자파 차폐 효율이 우수하면서도, 제조단가가 저렴하며, 고분자계열의 원단에 동일한 계열의 전도성 고분자를 혼합하여 접촉력이 향상될 수 있는 전자파 차폐용 의류를 제공하는데 그 목적이 있다.

이와같은 목적을 실현하기 위한 본 발명은 고분자계열의 원단에 은이 첨가된 폴리아닐린을 코팅한 전자파 차폐용 의류를 제공한다.

도 1은 전자파 차폐 효과를 측정하기 위한 시스템을 도시한 개략도.

도 2는 본 발명에 따른 전자파 차폐 재료의 전자파 차폐 효과를 나타낸 그래프.

도면의 주요부분에 대한 부호 설명

1. 신호 발생기2. 스펙트럼 분석기

3. 전자파 차폐 재료4. 연산기

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1 은 전자파 차폐 효과를 측정하기 위한 시스템을 도시한 구성도이며, 도 2 는 본 발명에 따른 전자파 차폐 재료의 차폐 효과를 나타낸 그래프이다.

폴리아닐린과 같은 전도성 고분자는 자체가 유기질로서 도료 등에 쉽게 혼합되어질 수 있으며, 유연성 및 가공성 등이 우수하여 새로운 전도체, 박형 디스플레이장치 내지는 대전방지체 등으로 그 용도에 사용되는 재료이다.

이러한, 폴리아닐린은 반도체 영역에서 도체 영역에 이르기까지 폭넓은 범위의 전기 전도도를 가지며, 탄소의 결합에 관여하는 4개의 전자들 중 3개만 시그마결합(σ-bond)으로서 분자결합에 기여하고, 나머지 1개의 전자가 불포화되어 π에너지 띠를 형성하는 sp₂분자궤도를 갖는 특징으로 갖고 있다.

또한, 폴리머 백본(polymer backbone)을 따라 넓게 펼쳐진 π-콘쥬게이션(conjugation ; 공액)과 도핑후의 비편재화된 전자 등의 구조에 따라 환원형, 중간 산화형, 산화형 등으로 구분되어지며, 그 형태 및 물성 등이 다양하게 얻어질 수 있는 것이다.

한편, 전도성 고분자가 전도성을 띄는 현상은 크게 두가지 이론으로 해석될 수 있으며, 폴리피롤(Polypyrrole) 및 폴리아세틸렌(Polyacetylene)으로 대표되는 고립파(soliton)이론과 폴리아닐린(Polyaniline) 및 폴리티오펜(Polythiophene)으로 대표되는 폴라론(polaron)이론이 그 예이다.

먼저, 고립파 이론에 있어서, 고립파란 폴리피롤 등의 사슬내의 구조적 결함을 지칭하는 것으로서, 구조적 결함 좌우의 폴리피롤 사슬이 대칭적으로 이루어진 축퇴된 바닥상태(degenerate ground state)를 가진다.

상기 전도성 고분자의 이러한 구조적 결함은 중성, 양성, 음성 고립(soliton)의 세종류로 존재하고 전하를 띄게 되면 스핀이 영(zero)이 되고, 전하가 영일때 1/2이 된다.

즉, 보통의 전자나 양성자에서 보는 전하를 띈 입자가 스핀을 갖는 현상과 상반된 개념이나 이러한 하전된 솔리톤들이 사슬내에 존재하므로써 전기전도도가 나타나는 것이다.

또한, 폴라론 이론에 있어서, 폴리아닐린의 경우에서는 구조적 결함 좌우의 분자들의 배열이 비대칭적으로 되어 그 에너지 상태가 동일하지 않은 비-축퇴된 바닥상태(non-degenerate ground state)를 갖게 되어 폴라론 및 두개의 폴라론이 짝을 이루고 있는 바이폴라론(bipolaron)들이 형성된다.

즉, 전도성 고분자 사슬내의 구조적 결함 상태가 축퇴되어 있던 고립판 준위로 부터 축퇴가 없어지므로써 에너지 준위의 분리(level splitting)이 일어나 폴라론 및 바이폴라론 준위들로 형성되므로써 전도성을 갖게 되는 것이다.

이와같은 특성을 갖는 폴리아닐린분말을 30㎖의 NMP용액에 서서히 첨가한다음 은(Ag)을 소량 첨가하여 잘 교반한다. 이 용액을 깨끗하게 닦고 건조시킨 수평이 조절된 고분자재질의 원단 위에 부은 후 약 60℃ 정도로 유지된 대류 오븐(Convection Oven)내에서 약 15시간 정도 건조시킴으로서 은이 첨가된 폴리아닐린 박막이 코팅된 원단을 얻을 수 있다.

여기서 폴리아닐린과 은(Ag) 혼합비는 실험결과 중량비(wt%)로 2.5:2.0g이 바람직하다.

이와같은 혼합비율을 갖도록 한 은이 첨가된 폴리아닐린 박막의 전자파 차폐효율을 측정한 그래프가 도 2 에 도시되어 있다.

측정 방법은 ASTM(American Society of Testing and Materials)의 전자파 차폐효과에 대한 표준 시험방법(ASTM D 4935-89)에 의하여 행하여졌으며, 측정상의 오차는 ±3dB이다.

즉, 제 1 도에 도시되어 있는 바와 같이, 전자파를 발생시키는 신호 발생기(1)와, 상기 신호 발생기(1)로부터 발생된 전자파를 수신하여 분석하는 스펙트럼 분석기(2) 사이에 전자파 차폐 재료(3)를 위치시킨 상태에서 상기 차폐 재료(3)에 의한 전자파 차폐 효과(Shielding Efficiency : S.E.)는 상기 차폐 재료(3)에 입사되는 입사 전력(P₁)에 대하여 상기 차폐 재료(3)를 통과하여 상기 스펙트럼 분석기(2)에 수신되는 수신 전력(P₂)의 하기 수식1로 표시된 비로 나타낸다.

S.E.(dB) = 10log(P₁/P₂)

이때, 복사되는 전자파원과 시편과의 거리가 λ/2π 보다 큰 경우에 해당되는 원역장(Far-field) 영역에서 전자파 차폐 효과(S.E.)는 플랜지형 동축 전송선으로 이루어진 측정 시스템에 의해서 쌍방향성 결합기를 통해 입사 전력, 반사 전력 및 투과 전력을 연산기(4)에서 측정함으로서 예측된다.

상기된 바와 같은 플랜지형 동축 전송선에 의하여 측정된 본 발명에 따른 은이 첨가된 폴리아닐린의 전자파 차폐 효과는 제 2 도에 그래프로 나타나 있으며 이에 의해서 약 10MHz 내지 1GHz 정도의 주파수 범위내에서 약 44dB 내지 49dB정도로 전자파를 차폐시킬 수 있다는 것을 예측할 수 있다.

따라서, 이와같은 은이 첨가된 폴리아닐린 전자파 차폐 재료를 고분자계열의 원단에 코팅시키면 원단과 전자파 차폐 재료가 동일한 고분자계열이므로 접착력이 우수하게 나타나며, 금속류에 비해 전도성 고분자의 가격이 저렴하므로 원가절감의 효과를 가져올 수 있다.

이와같이 전자파 차폐 재료가 코팅된 의류는 유해전자파로 인한 신체 리듬의 불균형을 예방할 수 있으며, 전자파로 인한 무력감, 피로감 등의 장해와 임신여성들의 태아보호 효과를 얻을 수 있다.

이상, 상기 내용은 본 발명의 바람직한 일실시예를 단지 예시한 것으로 본 발명이 속하는 분야의 당업자는 본 발명의 요지를 변경시킴이 없이 본 발명에 대한 수정 및 변경을 가할 수 있다.

따라서, 본 발명에 따르면, 은이 첨가된 폴리아닐린으로 이루어진 전자파 차폐 재료를 의류에 코팅함으로써 전자파 차폐 효율의 향상, 접착력 향상 및 원가절감의 효과를 가져올 수 있다.

Claims (2)

1. 폴리아닐린분말을 30㎖의 NMP용액에 서서히 첨가한 다음 은을 소량 첨가하여 잘 교반한 후, 수평이 조절된 고분자재질의 원단 위에 부은 후 약 60℃ 정도로 유지된 대류 오븐(Convection Oven)내에서 약 15시간 정도 건조시켜 제조한 전자파 차폐 재료가 고분자 원단에 코팅된 전자파 차폐용 의류.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 폴리아닐린과 은(Ag)이 중량비(wt%)로 2.5 : 2.0g으로 혼합되어 이루어지는 전자파 차폐 재료가 코팅된 전자파 차폐용 의류.