KR19990046575A - 주파수대역별전자파흡수및항균기능조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 주파수 대역별 전자파 흡수 및 항균기능 조성물에 관한 것으로서, 각종 전자제품에서 발생되는 불요불급 전자파를 주파수대역별 구분하여 흡수하므로써 전자기기 상호간의 간섭을 최소화함은 물론 전자파가 인체에 미치는 영향을 극소화하기 위하여 각종 제품에 적합한 전자파 차폐용 조성물을 제공하는데 목적이 있다.

이를 실현하기 위한 본 발명의 조성물은 열가소성수지 또는 열경화성수지중 어느 하나의 조성물에 5∼45중량%의 무기자성체를 포함시켜 이루어지며,

이에 따라 제조된 전자파 차폐체는 발생되는 전자파를 흡수한 후 미열로써 자체 소멸시킴과 동시에, 균에 대한 항균력을 갖게 되는 이점이 있다.

Description

주파수 대역별 전자파 흡수 및 항균기능 조성물{a matter for electromagnetic wave absorption and bacteria repression}

본 발명은 전자파 흡수 및 항균기능을 갖는 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 각종 전자제품에서 발생되는 전자파를 주파수대역별로 구분하여 확실하게 흡수 차단하므로써 전자기기 상호간 간섭을 최대한 줄이고 전자파가 인체에 미치는 영향을 최소화하기 위해 각종 제품에 적합한 전자파흡수체용 물질 조성과 이를 이용한 제품에 관한 것이다.

일반적으로, 전기/전자 제품에서는 불요불급 전자파가 발생하게 되는데 근래에 들어서면서 이러한 전자파를 최대한 억제시키고자하는 기술개발이 활발하게 이루어지고 있다.

특히, 자동차를 포함하여 열차, 항공기등과 관련된 운송기기 혹은 휴대폰 등을 포함하는 전기/전자제품에서 발생하는 전자파로 인하여 크게 영향을 받는 곳은 인체 및 주변기기들에 악영향을 초래한다고 보고되고 있다. 특히 주변기기중에 인공장기, 전자기기 및 자동화장비, 자동차용 자동제어장치 등의 오동작을 유발시킬 가능성이 매우 높다.

또한, 항공기, 열차 등에서 사용되는 무선통신이 자동제어장치에 장애를 주는 등 여러 가지 형태로 영향을 미치게 되며, TV, 컴퓨터 등을 장기간 사용하게 되면 사용자에게 나쁜 영향을 초래할 수 있다.

그리고, 습한 대기상태에 노출된 플라스틱제품은 각종 균의 서식처가 되어 각종 균이 산재되어 있다. 따라서 이와같은 전자파와 각종 균으로부터 사용자와 주변기기를 보호할 수 있는 환경친화제품의 개발이 시급히 요구된다.

이러한 전자파의 제거 및 억제 그리고 항균을 위하여 종래에 제안되었던 기술 및 그에따른 문제점을 이하에서 살펴보기로 한다.

첫째로, 패키징용으로 사용되는 플라스틱에 금속류(Fe, Cu, Ni등)을 첨가하여 전자파를 차폐하였는데, 이러한 방법은 적용 패키지가 전자파를 차폐 또는 반사시키게 됨으로 전자파로부터 직접적인 영향을 피할 수 있지만 전자파환경이 계속 존재하게 되고,

둘째로 도료에 금속이온이나 무기자성체 등을 첨가하는 방법의 경우에는 표면만의 도장으로 인하여 도장면이 벗겨지면 그의 효과가 소멸되게 되며,

셋째로 폴리에스테르에 동과 니켈을 도금하여 전자파를 차단하는 섬유를 제조하는 것은 도전성으로 인하여 감전위험이 존재하게 된다.

또한, 무기계 물질(규산칼슘계, 석고계, 시멘트계)에 50∼60중량%의 무기자성체를 첨가하여 제조된 무기건축용 보드나, 무기자성체를 이용한 기술로 에폭시에 무기자성체를 첨가하여 인쇄회로기판으로 제조하는 기술 및 케이블전선에 무기자성체를 첨가한 층을 만들어 전자파를 흡수하는 기술의 경우는, 과량의 무기자성체를 첨가하게 되어 취성(brittle) 나타나며, 이는 주로 건축재료에 혼합하는 방식이거나 인쇄회로기판, 전선에 채용하였다.

또한, 종래 항균기술에 있어서는 플라스틱(Polyethylene, Polypropylene, Polyvinychloride, Nylon 등), 도료(에폭시 등), 세라믹(타일, 식기, 유리)에 유기 또는 무기 항균제를 첨가하여 상품화된 제품으로는 물통, 시트, 섬유 및 도료 등 다방면에 걸쳐 상품화되고 있으나, 이는 고가의 항균제를 첨가해야 함으로 경제성이 떨어지고 기능면에서 단기능에 그치게 되는 문제점과 인위적인 항균제 사용으로 내성 균이 발생하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로, 노출된 전자파 환경을 개선하고자 하는 전자파 흡수용 조성물을 제공하고 이를 여러 가지 제품에 적용하여 제품에서 방출되는 전자파를 흡수할 수 있도록 하는데 목적이 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 제공된 조성물이 전자파의 흡수기능과 동시에 부가적으로 제품의 항균작용을 수행할 수 있도록 하여 적용 효율을 향상시키는데 있다.

도 1은 본 발명 조성물을 여러가지 제품에 적용한 실시도.

도 2는 전자제어시스템(ECU) 또는 PLC(Program Logic Controller)의 오작동 방지 및 노이즈 방지를 위한 실시도.

도 3는 휴대폰에서 종래 기술과 본 발명의 기술에 따른 전자파흡수체의 전자파 흡수상태 비교도.

상기와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명의 전자파 차폐 및 항균기능 조성물은, 열가소성수지 또는 열경화성수지 중 어느 하나가 포함되어 이루어진 조성물에 5∼45중량%의 무기자성체(이하, 전자파흡수체)를 첨가시켜 이루어짐을 특징으로 한다.

특히, 상기 조성물의 사용량중 열가소성수지 또는 열경화성수지의 사용량은 55∼95중량%로 사용하게 되며, 바람직하게는 60∼70중량%로 적용하게 되는데, 55중량% 이하이면 가공성이 떨어져 성형품으로의 제작이 곤란하게 되고, 95중량% 이상이면 전자파흡수 및 항균기능이 떨어지게 된다. 전자파흡수체 사용량은 30∼40중량%로 적용함이 바람직하다.

한편, 상기 조성물에는 제품의 강도를 향상시키기 위해 카본섬유 또는 유리섬유가 선택적으로 포함되는데, 이들 재료가 포함되는 경우 열가소성수지 또는 열경화성수지의 사용량은 70∼95중량%로 사용하게 되며, 이때의 전자파흡수체 사용량은 5∼30중량%로 적용하게 된다.

만일, 이때의 열가소성수지 또는 열경화성수지의 사용량이 95중량% 이상이면 전자파흡수능력이 현저히 저하되고, 70중량% 이하이면 조성물 비중이 커지므로 중량이 무겁게 된다.

이와 같은 조성을 갖는 본 발명의 조성물은 공간내의 전자파중에서 자기장을 흡수한 후 열로 변환시켜 제거하는 기능을 수행하게 되는데, 상기 열거된 첨가물의 종류, 첨가량에 따라 자기장의 흡수영역 및 흡수력이 달라지게 되며, 자기장에 대하여 전자파흡수체의 함량이 많을수록 흡수효과가 뛰어나고 고주파용 전자파흡수체와 저주파용 전자파흡수체를 요구하는 물성에 알맞게 사용하므로써 최적의 전자파 흡수능력을 갖게 된다.

그리고 상기 조성물을 이용하여 전기/전자제품 및 이동통신장비, 운송장비, 산업기계 등지에서 필연적으로 발생하는 보이지 않는 전자파를 흡수할 수 있는 유연성 쉬트(sheet)와 섬유, 자동차 및 항공기 구조용 복합강화제, 이를 응용한 전자파흡수/항균기능의 제품에 적용할 수 있게됨을 알 수 있다.

이와 같은 내용을 요지로 하는 본 발명 조성물을 이용한 실시예로는 다수개가 존재할 수 있으며, 이하에서는 가장 바람직한 몇가지 실시예에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

이 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 목적, 특징 및 효과들을 보다 잘 이해할 수 있게된다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 의한 전자파흡수물질의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명 조성물을 여러가지 제품에 적용한 실시도를 나타낸 것이고, 도 2는 전자제어시스템(ECN) 또는 PLC의 오작동 방지 및 노이즈 유입 방지를 위한 실시도를 나타내었다. 도 3는 휴대폰에서 전자파 차단을 위해 사용되는 기존의 전도성 물질 과 본 발명 전자파흡수체에 따른 전자파 흡수상태를 비교한 도이다.

먼저 제 1 실시예로, 유연성 쉬트(a)의 경우는 열가소성수지[PVC(Polyviny chloride), 폴리에스테르, PVC sol, PP(Polypropylene), ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene), PMMA (PolyMethlMethAcrylate), PE(Polyethylene), PET(Polyethylene Terephthalate), PBT(Polybuthylene Terephthalate), PPS(Polyphenylene Sulfide), PC(PolyCabonate), Nylon, LDPE(Low Density Polyethylene), HDPE(High Density Polyethylene)중 어느하나]의 물질을 모재로 사용하고, 상기 모재에 입자크기가 0.1㎛∼4㎜인 전자파흡수체(Mn-Zn-, Ni-Zn-, Cu-Zn-, Cu-Zn-Mg-, Mn-Mg-Al, Mg-Zn-, YIG계 ferrite, BaTiO₃, CdTiO₃중 어느하나)는 1~2000MHz대역중에 한정된 전자파대역을 집중적으로 흡수하는 소재를 분산 혼합하거나, 압출기내에 각각을 직접 투입하여 제조된다.

제 2 실시예로, 섬유(b)의 경우는 전파흡수체와 열가소성수지를 권취기를 이용하여 6∼12가닥, 직경 0.1∼30㎛ 의 가느다란 특수섬유로 제조하게 된다.

제 3 실시예로, 복합강화재(c)는 카본섬유 또는 유리섬유(1)를 직물 또는 장/단 섬유형태로 전자파흡수체가 첨가된 열가소성수지 또는 열경화성수지(epoxy, Phenol중 어느하나)(2)와 함께 합침법 또는 압출성형하거나 이와 같이 제조된 재료에 접착제를 이용 여러장 겹쳐 자동차 차체와 같은 구조용 소재를 제조한다.

그외 다른 실시예로, 무늬층(10)과 코팅층(11) 그리고 본 발명의 조성물 수지층(2)등 3층 이상 코팅을 하여 제조되는 벽지(d)와, 압축롤밀을 이용한 다층구조의 바닥재(e), 전자파 차폐용 조성물(2)을 중간부에 삽입한 칸막이(f), 발포된 자동차내장재(g), 유리섬유(1)를 전자파 흡수 조성물(2)에 함침시켜 제조된 인쇄회로기판구조(h), 용융된 조성물을 몰드내에서 응고시켜 제조되는 여성용 머리띠 또는 휴대폰용 악세사리/인형(i)등은 주로 사출을 통하여 제조되고 있다.

상기의 실시예에서 제공된 제품은;

특히 유연성 쉬트와 섬유, 구조용 소재는 광대역에서 흡수능력이 있도록 개발하였고, 응용한 제품으로 의류는 주로 100~500MHz, 800~900MHz, 1.5~2GHz대역, 벽지는 1~500MHz대역에서, 차체 및 바닥재는 1~500MHz, 칸막이는 30~300Mhz대역에서, 자동차내장재는 1~500MHz, 인형은 각각 30~300MHz, 800~900MHz, 1.5~2GHz대역에서 주로 흡수능력을 발휘하도록 개발되었다. 또한 광대역에서 흡수능력이 있는 조성물을 이용하여 상기 실시예에 열거된 제품들 두루두루 적용하여 흡수대역을 변화시킨 제품도 가능하다.

또한 도 2에 도시된 1~300MHz대역에서 전자파 흡수능력이 있는 조성물을 이용한 시트와 필터는 최근 급증하고 있는 자동차 급발진을 예방할 수 있는 제품으로 이용 가능하다. 즉, (a)의 시트는 전자제어장치(ECN) 또는 PLC 내부 또는 외부에 장착되어 전자제어장치 내부에 존재하는 전자파를 제거시키는 역할을 담당하고, (b)의 필터는 외부에서 유입되는 전압 중에 변조된 전압을 잡아주는 역할을 담당하게 된다. 특히 3MHz대역±10와 109MHz±50대역의 주파수범위는 흡수능력이 뛰어나다.

특히, 도 3에 도시된 바와 같이 전자파를 차단하기 위해 휴대폰에 부착되는 악세사리(i)의 경우, 기존의 전자파 차단체와 본발명에 따른 전자파흡수체를 비교하여 실험한 결과, (가)에 도시된 바와 같이 전도성물질을 이용한 종래 전자파 차단체는 전도성물질에 전자파가 집진되어 인체를 통해 방출되므로 물질 부착전보다 더욱 높은 전기장이 검출되었으며, (나)에서와 같이 본 발명의 조성물로 이루어진 전자파흡수체는 휴대폰에서 발생되는 전자파중 자기장을 흡수하여 주위의 전자파가 소멸됨을 확인할 수 있었다. 그리고 (다)와 같이 휴대폰의 수신부(A)에서의 전자파를 특히 제거하기 위하여 전자파흡수체 제품(핸드폰의 안테나에 꽂은 상태에서 악세사리의 일부가 A부까지 내려와 있음)을 부착하였다.

한편, 상기 실시예에 따라 개발된 제품의 전자파 흡수율 실험을 1∼2,000MHz 범위내에서 실시한 결과 무기자성체를 첨가한 제품은 광대역에서 흡수율이 있음을 확인하였으며, 흡수율이 최저점인 값을 중심으로 하기 [표 1]에 나타내었다.

적용 제품	주파수 대역[MHz]	흡수율[%]
유연성 쉬트	1∼2,000	20 이상
섬 유	1∼2,000	20 이상
복합강화재	1∼2,000	20 이상
차체	1∼500	40 이상
의 류	100∼500	50 이상
	800∼900	60 이상
	1,500∼2,000	50 이상
벽 지	1∼500	40 이상
바닥재	1∼500	40 이상
칸막이	30∼300	40 이상
자동차내장재	1∼500	40 이상
인 형	30∼300	40 이상
	800∼900	50 이상
	1,500∼2,000	50 이상

상기 결과에서, 첨가되는 전자파흡수체가 분말의 상태이므로 소결체 형상의 제품보다는 흡수력이 다소 떨어지지만 광대역의 전자파영역에서 흡수가 이루어짐을 알수 있다.

그리고 제품의 항균성 테스트를 위하여 세균액을 25℃에서 24시간 진탕 배양 후, 균수측정(진행회수 150회/분)을 하였다. 즉, 시편 표면적 50㎠, 측정방법은 섀이크플래스크(Shake Flask)방법, 대장균은 Escherichia Coli ATCC25922를 사용하였으며, 무기자성재료의 첨가량에 따른 항균성 측정결과를 하기 [표 2]에 나타내었다.

전자파흡수체 첨가량	시험분석결과[세균수/ml]	균억제율
[중량%]	접촉 직후	24시간 경과후	[%]
BLANK	100	110	-10
무처리	100	91	9
10	100	70	30
40	100	40	60

상기 결과에서, 첨가되는 전자파흡수체는 균에 대한 억제력을 가지고 있었다. 대장균에 대해 60%이상의 균 억제율을 보였으며, 황색포도구균, 곰팡이, 내성황색포도구균, 고초균에서도 동등한 비율의 효과를 확인할 수 있었다.

본 발명의 제품개발시 전자파흡수체 분말에 의한 기계적 물성저하를 방지하고자 0.05∼2중량% 실란계 도포제를 첨가하여 제품의 강도 및 내충격성의 향상을 도모하였다.

이상에서 본 발명의 특정한 실시예를 설명 및 도시하였지만 본 발명이 당업자에 의해 다양하게 변형되어 실시될 가능성이 있는 것은 자명한 일이다.

이와 같은 변형된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 이와 같은 변형된 실시예들은 본 발명의 첨부된 특허청구범위 안에 속한다 해야 할 것이다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명의 조성물은 전자파흡수능력을 갖춘 전자파흡수체가 유연성 쉬트와 섬유, 각종 구조체 및 악세사리 등에 응용되어 주변의 전자파를 흡수한 후 미열로써 자체 소멸시킴으로 EMI(Electromagnetic Interference)는 물론 EMS(Electromagnetic Susceptibility)까지 해결하여 EMC(Electromagnetic Compatibility)에 적합한 제품을 만들어 전자제품 등에 노출된 전자파 환경을 개선하는 효과가 있다.

또한, 첨가되는 전자파흡수체는 항균성을 보유하여 균 억제효과와 곰팡이의 억제효과를 통해 더욱 위생적인 사용환경을 제공할 수 있게 된다.

Claims (2)

1. (1) 열가소성수지 또는 열경화성수지 중 어느 하나의 수지물; 및

   (2) 1~2000MHz 전자파 대역 중 임의로 특정된 전자파대역을 집중적으로 흡수하기 위한 5∼45중량%의 전자파흡수체가 포함되어 이루어짐을 특징으로 하는 전자파 흡수 및 항균기능 조성물.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 조성물에 카본섬유 또는 유리섬유를 첨가시키는 것을 특징으로 하는 전자파 흡수 및 항균기능 조성물.