KR20050037015A

KR20050037015A - 저주파 자기장의 차폐 기능을 갖는 금속 및 고분자 복합체

Info

Publication number: KR20050037015A
Application number: KR1020030072409A
Authority: KR
Inventors: 고흥석; 진원
Original assignee: 노바템스 주식회사
Priority date: 2003-10-17
Filing date: 2003-10-17
Publication date: 2005-04-21

Abstract

본 발명은 인체에 특히 유해한 저주파 자기장에 대한 차폐능이 우수하고 유연성을 가져 다양한 용도로 사용될 수 있는 금속 및 고분자 차폐재를 마련하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 저주파 자기장 차폐 기능을 갖는 금속 및 고분자 복합체는 고투자율을 갖는 금속합금인 퍼멀로이, 센더스트 및 급속응고합금 중 하나 또는 둘 이상이 분말상, 박편상 또는 섬유상 중 어느 하나의 형태로 10 ~ 80 중량％ 포함되고, 상기 금속합금이 분산되는 매트릭스로서 연질 고분자물질이 15 ~ 65 중량％ 포함되며, 상기 금속합금과 연질 고분자물질을 혼합시키는데 사용되는 각종 첨가제가 5 ~ 25％ 포함된다.

또한, 상기 퍼멀로이는 300 ∼ 600 가우스의 자기장과 600 ∼ 1100℃의 온도에서, 상기 센더스트는 100 ∼ 600 가우스의 자기장과 500 ∼ 1100℃의 온도에서, 상기 급속응고합금은 100 ∼ 600 가우스의 자기장과 300 ∼ 500℃의 온도에서, 각각 1 ∼ 2시간 동안 자장 열처리된다.

Description

저주파 자기장의 차폐 기능을 갖는 금속 및 고분자 복합체{Metal and polymer compound for shielding low frequency magnetic field}

본 발명은 저주파 자기장의 차폐 기능을 갖는 금속 및 고분자 복합체에 관한 것으로, 보다 상세하게는 퍼멀로이(permalloy), 센더스트(sendust), 급속응고합금 중 하나 또는 둘 이상을 연질 고분자 물질과 함께 혼합하여 제조함으로써 인체에 특히 유해한 저주파(50 ~ 60Hz) 자기장에 대한 차폐능이 우수하고 유연성이 높아 다양한 용도로 사용될 수 있는 금속 및 고분자 복합체에 관한 것이다.

전자파 차폐(electromagnetic shielding)라 함은 공간의 어떤 부분을 전기적 도체로 둘러싸고 내부에 있는 전기기기 등에 외부로부터 전자기장의 영향이 미치지 않도록 하거나, 반대로 내부에서 발생한 전자기장의 영향이 외부에 미치지 않도록 하는 것을 말한다. 이러한 전자파 차폐는 크게 공기층과 차폐재간의 임피던스 부정합으로 인해 전자파가 재료의 표면에서 반사되어 생기는 반사손실(Reflection loss)과, 전자파가 차폐재를 통과하면서 저항성 손실에 의해 열로 발산하는 흡수손실(Absorption loss)에 의해 이루어진다.

전자파 차폐는 크게 전기장 차폐와 자기장 차폐로 구분된다. 전기장 차폐는 전도성이 높은 금속재료를 이용하여 이루어지는데, 저주파 영역에서는 반사손실이 커서 높은 차폐 효과를 나타내며 주파수가 증가함에 따라 반사손실이 줄어드는 반면 흡수손실이 크게 증가하여 고주파 영역에서도 높은 차폐 효과를 가진다. 반면, 자기장 차폐는 고투자율의 금속재료를 이용하여 이루어지는데, 고주파 영역에서는 높은 흡수손실로 인해 차폐 효과가 크나 저주파 영역에서는 반사손실과 흡수손실이 모두 낮아 차폐 효과가 작다. 따라서, 50 ~ 60Hz 대의 저주파 자기장은 쉽게 차폐되기 어렵고, 높은 차폐를 얻기 위해서는 두꺼운 고투자율 재료를 사용하여 흡수손실을 증가시켜야 한다.

이와 같이 저주파 자기장은 차폐하기가 어려운 반면, 인체에 미치는 유해한 영향은 매우 큰 것으로 알려져 있다. 저주파 자기장에 대한 다양한 연구 결과에 의하면, 인체에 저주파 자기장이 흡수되면 그 자기에너지로 인해 인체의 온도가 상승하여 조직이 손상되거나 기능이 저하되기 때문에 골수 백혈병, 뇌암, 유방암, 기형아 출산 등의 발병율을 상승시키는 주요 원인이 된다고 한다. 예를 들어, 유방암의 발생을 억제시키는 멜라토닌이라는 호르몬은 인체가 저주파 자기장에 노출된 경우에 그 분비양이 크게 감소된다.

저주파 자기장에 대한 차폐는 텔레비전, 라디오, 세탁기, 전기침구, 전기스탠드 등 우리가 일상적으로 사용하고 있는 대부분의 가전제품이 이러한 저주파수대의 자기장을 발생시키고 있다는 점에서 더욱 중요하다. 전자 레인지의 경우에도 사용시에는 초고주파(2.45GHz) 자기장을 발생시키지만, 사용하지 않는 경우에는 마이크로 웨이브 발생장치인 마그네트론이 항상 예열 상태로 있기 때문에 상당량의 저주파(50 ~ 60Hz) 자기장이 발생된다.

최근 정부에서도 이러한 저주파 자기장에 의한 문제점을 인식하고 EMI(Electro-magnetic interference)에 대한 규제를 강화하는 등 해당 제품에 대한 규격승인을 더욱 엄격히 하고 있어 저주파 자기장에 대한 우수한 차폐능을 갖는 재료의 개발이 당업계의 가장 큰 연구 과제로 부각되고 있다.

그러나, 종래의 전자파 차폐재는 높은 전도성을 갖는 금속(Cu, Ag, Ni, Al 분말) 또는 전자파 흡수체(Mn-Zn- 합금, Ni-Zn- 합금, Mg-Cu-Zn- 합금 등)를 고분자 물질에 혼합하여 만든 것이 대부분이며, 이러한 고전도성의 금속이나 전자파 흡수체는 큰 흡수손실을 가지므로 전기장에 대해서는 높은 차폐능을 가지나 저주파 자기장에 대해서는 실질적인 차폐 효과를 발휘하지 못하는 문제점이 있었다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로 차폐능이 우수한 퍼멀로이, 센더스트, 급속응고합금 중 하나 또는 둘 이상을 분말상(powder), 박편상(flake), 섬유상(fiber)과 같은 형태로 연질 고분자 물질과 혼합함으로써, 인체에 특히 유해한 저주파 자기장에 대하여 우수한 차폐능을 갖는 금속 및 고분자 복합체를 마련하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 상기 퍼멀로이, 센더스트, 급속응고합금을 특수한 자장 열처리를 통해 저주파 자기장에 대한 차폐능을 더욱 향상시킨 금속 및 고분자 복합체를 마련하는데 또 다른 목적이 있다.

또한, 상기 금속합금이 분말상인 경우에는 그 입도가 1 ~ 100㎛이고, 박편상인 경우에는 그 장축의 길이가 1 ~ 100㎛이며, 섬유상인 경우에는 그 장축의 길이가 100 ~ 2000㎛인 것이 바람직하다.

또한, 상기 퍼멀로이는 300 ∼ 600 가우스의 자기장과 600 ∼ 1100℃의 온도에서, 상기 센더스트는 100 ∼ 600 가우스의 자기장과 500 ∼ 1100℃의 온도에서, 상기 급속응고합금은 100 ∼ 600 가우스의 자기장과 300 ∼ 500℃의 온도에서, 각각 1 ∼ 2시간 동안 자장 열처리되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 금속 및 고분자 복합체는 크게 금속합금과 연질 고분자 물질 및 상기 금속합금과 연질 고분자 물질을 혼합하는데 사용되는 첨가체로 구성되는 바, 이하에서 각각에 대해서 살펴본다.

금속합금은 고투자율을 갖는 퍼멀로이, 센더스트 및 급속응고합금으로 구성된다. 상기 퍼멀로이는 보통 니켈 78.5 %와 철 21.5 %으로 된 고투자율 이원합금(二元合金)의 상품명으로 78퍼멀로이라고 하기도 한다. 최근에는 이것을 개량한 니켈 75 ∼ 90%, 니켈 30 ∼ 50% 등의 여러 종류가 있고, 때로는 크롬 ·몰리브덴 ·티탄을 첨가하여 제조된다. 적당한 열처리를 하면 매우 높은 자기 투과도를 나타내기도 한다.

상기 센더스트는 철(Fe), 실리콘(Si) 및 알루미늄(Al)의 3원 합금을 말하며, 이 센더스트가 고투자율을 가지게 되는 원인은 3원소계의 조성으로부터 자기이방성상수(magnetic anisotropy), 자기일그러짐상수(magnetostrictive energy)가 모두 0이 되기 때문이다. 이 센더스트는 무르기 때문에 작은 입자로 분쇄한 후 절연체의 접착제로 굳혀서 압분자심(壓粉磁心) 등으로 사용한다. 공업적으로 철 85%, 실리콘 10%, 알루미늄 5%의 조성을 가진 합금이 주로 사용된다.

상기 급속응고합금은 용융합금이 10⁴∼ 10⁶ K/sec의 빠른 냉각속도로 응고되어 초세립 결정 또는 비정질상의 미세조직을 가지는 합금을 말한다. 용융합금은 철(Fe)-계, 코발트(Co)-계, 니켈(Ni)-계 등이 있으며 주로 Fe-Si의 합금이 사용된다. 초세립 또는 비정질상의 미세조직로 인해 결정 자기이방성이 존재하지 않으므로 이 급속응고합금은 높은 투자율을 나타내고 연자성(soft magnetic)을 띠는 등 우수한 자기적 성질을 가진다.

본 발명자는 상기 퍼멀로이, 센더스트, 급속응고합금이 고투자율을 갖는다는 점에 착안하여 이들의 자기적 성질에 대하여 여러 번의 실험을 수행하였고, 그 결과 이들 금속합금이 인체에 유해한 저주파 자기장에 대해 매우 우수한 차폐 효과를 갖는다는 것을 발견하였다. 특히, 연질 고분자 물질과 혼합될 때의 형태에 따라 그 차폐 효과가 상이하였는데, 분말상, 박편상, 섬유상으로 갈수록 더 높은 차폐 효과를 나타내었다. 따라서, 상기 금속합금들은 그 입자의 길이가 길수록 더 높은 자폐 효과를 나타낸다는 것을 알 수 있었으며, 이는 입자의 길이가 길수록 입자를 구성하는 자구(magnetic domain) 간의 상호 교환작용이 더 커서 자화가 더 용이하게 일어나기 때문인 것으로 생각된다.

상기 분말상은 구(球) 형태로 정의되며, 본 발명에서는 그 입도가 1 ~ 100㎛인 것이 바람직하다. 입도가 1㎛ 미만이 경우에는 입자의 비표면적이 너무 넓어져 고충전화가 어렵고, 입도가 100㎛를 초과하는 경우에는 복합체의 표면에 미세한 요철이 발생할 수 있기 때문이다.

상기 박편상은 입자의 종횡비(aspect ratio, 장축의 길이/두께)가 5이상인 것으로 정의되며, 본 발명에서는 그 장축의 길이가 1 ~ 100㎛인 것이 바람직하다. 장축의 길이가 1㎛ 미만이 경우에는 형태상으로 상기 분말상과 비슷하게 되어 자폐효율이 떨어지고, 장축의 길이가 100㎛를 초과하는 경우에는 금속합금이 복합체의 표면에서 묻어나기 때문이다.

상기 섬유상은 입자의 종횡비(aspect ratio, 장축의 길이/두께)가 10 이상인 것으로 정의되며, 본 발명에서는 그 장축의 길이가 100 ~ 2000㎛인 것이 바람직하다. 장축의 길이가 100㎛ 미만인 경우에는 제조비용이 너무 커 경제성을 상실하고, 장축의 길이가 2000㎛를 초과하는 경우에는 복합체의 사출, 압출 및 성형시에 연질 고분자 물질 내에서의 분산도가 불균일하게 되기 때문이다.

상기 금속합금의 본 발명에 따른 바람직한 조성범위를 결정하기 위해 다음과 같이 실험을 실시하였다. 먼저 다양한 형태의 퍼멀로이를 그 조성을 일정하게 변화시켜가면서 연질 고분자 물질과 혼합한 후 저주파 자기장에 대한 자폐능을 측정하였고, 그 결과를 표1 및 도1에 나타내었다. 저주파 자기장에 대한 차폐능의 향상 정도를 비교하기 위해 Cu 분말을 혼합하여 만든 종래 복합체의 차폐능도 함께 측정하였다. 상기 차폐능(Shielding Effectiveness, SE)은 각 재료의 차폐효과를 수치로 정량화한 것으로 다음 식에 의해 계산된 것이다.

차폐능(dB) = 20log(입사 자기장 세기/투과 자기장 세기) ----- (1)

[표1]

	차폐능(dB)
중량％	분말상	박편상	섬유상	Cu 분말상
5	0.5	1	1	0.5
10	0.5	1	1.5	0.5
15	1	1.5	2	0.5
20	1.5	2	3	0.6
30	2.5	4	7	0.6
40	5	8	12	0.6
50	8	12	15	0.8
60	10	14	17.5	0.8
70	10.65	15	18	0.8
80	11	15.5	18.25	0.8

상기 (1) 식에 의해 구한 퍼멀로이의 조성별 차폐능을 도시한 도1을 보면, 상기한 바와 같이 분말상, 박편상, 섬유상의 순으로 높은 차폐능을 나타내었다. 종래의 Cu 분말상이 혼합된 복합체와 비교해 볼 때, 10 중량%부터 약 2배 이상의 차폐능을 나타내기 시작하였고, 함량이 증가할수록 차폐능이 급격히 증가하여 50 중량%가 되면 최소 10배 이상 우수한 차폐능을 나타냈으며, 60 중량% 이상에서는 차폐능의 증가가 둔화되어 전체적으로 "S" 곡선을 나타내었다. 80 중량% 이상에서는 그 차폐능이 거의 동일할뿐만 아니라, 상대적으로 연질 고분자 물질의 함량이 너무 작아 유연성이 감소하고 성형품으로의 가공이 어려워진다. 따라서, 본 발명에 따른 복합체에서 퍼멀로이의 조성은 10 ~ 80 중량%인 것이 바람직하다.

한편, 상기 퍼멀로이와 동일한 방법으로 센더스트가 혼합된 복합체의 조성별 차폐능을 측정하였고, 그 결과를 하기한 표2 및 도2에 나타내었다.

[표2]

	차폐능(dB)
중량%	분말상	박편상	Cu 분말상
5	1	1	0.5
10	1	2	0.5
15	1.5	2.5	0.5
20	2	4	0.6
30	4	8.5	0.6
40	8	12	0.6
50	12	14.5	0.8
60	14	16	0.8
70	15	16.5	0.8
80	15.5	17	0.8

도2에서 보는 바와 같이, 센더스트의 경우에도 분말상보다 박편상이 더 우수한 차폐능을 나타냈다(센더스트는 취성이 매우 크기 때문에 공업적으로 섬유상으로는 제조되지 아니한다). 퍼멀로이의 경우와 같이 전체적으로 "S"자 곡선을 나타내었는바, 이를 보다 상세하게 설명하면 센더스트의 함량이 10 중량%일 때부터 종래의 Cu 분말상보다 우수한 차폐능을 뚜렷하게 나타내기 시작하여 40 중량%가 되면 최소 10배 이상의 차폐능을 나타내었다. 그러나, 60 중량% 이상에서는 차폐능의 포화가 일어나 그 증가 속도가 둔화되었다. 상기 퍼멀로이와 비교해 볼 때, 함량이 증가함에 따른 차폐능의 증가속도는 더 크나, 최종적인 차폐능은 약간 작음을 알 수 있다. 센더스트의 함량이 80 중량%가 되면 차폐능이 최고치가 되므로 더 이상을 첨가하더라도 생산비용의 증가만을 가져온다. 따라서, 본 발명에 따른 복합체에서 센더스트의 함량은 10 ~ 80중량%인 것이 바람직하다.

한편, 급속응고합금에 대해서도 상기 퍼멀로이, 센더스트와 동일한 방법으로 실험을 실시하여 그 결과를 표3 및 도3에 나타내었다.

[표3]

	차폐능(dB)
중량%	Fe-계		Co-계		Cu 분말상
중량%	분말상	섬유상	분말상	섬유상	Cu 분말상
5	1	1	1	1	0.5
10	1	1	1	1.5	0.5
15	1.5	1.5	1.5	2	0.5
20	2	2.5	3	4	0.6
30	5	6	8	9	0.6
40	7	8	10	12	0.6
50	8	9	11.5	14	0.8
60	8.5	9.5	12.5	15	0.8
70	9	10	13	15.5	0.8
80	9.5	10.5	13.5	15.75	0.8

도3에서 보는 바와 같이 성분별로는 Fe-계보다 Co-계가 더 우수한 차폐능을 나타냈으며, 형태별로는 분말상보다 섬유상이 더 우수한 차폐능을 나타내었다. 조성별로는 앞의 두 금속합금과 마찬가지로 10 중량% 이상 첨가되었을 때부터 종래의 Cu 분말상보다 더 큰 차폐능을 나타내기 시작하여 80 중량% 이상에서 포화되는 "S"자 곡선을 나타내었다. 따라서, 급속응고합금도 10 ~ 80 중량% 포함되는 것이 바람직하다.

상기한 실험 결과를 종합해보면, 퍼멀로이, 센더스트 및 급속응고합금은 종래의 Cu 분말상보다 저주파 자기장에 대해 매우 우수한 차폐능을 나타내었는바, 조성별로는 10 ~ 80 중량% 내에서 그 함량이 많아질수록 차폐능이 증가하였고, 성분별로는 급속응고합금, 센더스트, 퍼멀로이 순으로 차폐능이 증가하였으며, 형태별로는 분말상, 박편상, 섬유상의 순으로 차폐능이 증가하였다. 따라서, 섬유상의 퍼멀로이가 80 중량% 포함된 복합체가 저주파 자기장에 대해 가장 우수한 차폐능을 나타냈으며, 이는 종래의 Cu 분말상보다 20배 이상 증가한 것이다.

한편, 본 발명자는 상기 퍼멀로이, 센더스트, 급속응고합금을 적절한 조건에서 자장 열처리하여 그 투자율을 증가시킴으로써 저주파 자기장에 대한 자폐능을 더욱 향상시켰다.

자장 열처리라함은 일정한 자기장이 형성된 로 내에서 금속을 열처리함으로써 금속 내 자구 조직의 변화, 결정 이방성의 변화 등을 통해 금속의 자기적 성질을 변화시키는 방법을 말한다. 일반적인 자장 열처리로를 나타낸 도4를 참조하여 그 자장 열처리 방법을 간단히 설명하면 다음과 같다.

중앙의 진공용기(6)는 상하부에 씌워진 상부캡(8)과 하부캡(7)에 의해 밀봉되고, 그 내부에는 자장 열처리될 금속(A)이 이동바(19)의 일단에 마련된 안착대(10)에 놓여져 삽입된다. 상기 이동바(19)의 타단에 설치된 헤드(9)는 상기 상부캡(8)과 결합되어 자장 열처리되는 동안 진공용기(6)를 완전히 밀봉시킨다. 한편, 상기 진공용기(6)의 둘레에는 가열대(5)와 냉각대(3)가 차례로 설치되어 열처리에 필요한 온도를 조절한다. 그 둘레로 원형의 케이스(15)가 마련되고, 이 케이스(15)의 내부에는 링형 자석체(1)가 삽입 설치되어 상기 진공용기(6) 내에 일정한 자기장이 형성될 수 있도록 해준다.

이와 같은 자장 열처리로 내에 퍼멀로이, 센더스트, 급속응고합금을 안착시킨 후 자기장 세기, 열처리 온도, 열처리 시간을 변화시켜가면서 투자율의 변화를 측정하였고, 그 결과를 도5 내지 도7에 나타내었다.

퍼멀로이의 경우에는 300 ∼ 600 가우스(Gauss)의 자기장 내에서 600 ∼ 1100℃의 온도로 1 ∼ 2시간 동안 자장 열처리하는 것이 바람직하다. 투자율은 상기 자기장의 세기가 300 가우스가 될 때까지 계속 증가하여 300 가우스에서 600 가우스 사이에서 가장 높은 투자율을 보였으며 600 가우스를 초과하면 자화가 포화상태에 이르러 더 이상 증가되지 않았다. 또한, 열처리 온도가 600℃가 되면 급격한 투자율의 증가를 보이다가 1100℃에 이르면 포화되는 경향을 보이므로, 온도를 1100℃보다 높게 하는 것은 처리비용의 증가만을 가져온다. 열처리 시간은 1시간 미만인 경우 원자의 자기 모멘트가 정렬되기 위해 필요한 충분한 시간을 확보할 수 없어 완전히 자화되지 않았으며 2시간을 초과하면 자화가 포화되었다.

한편, 센더스트의 경우에는 도6에서 보는 바와 같이 100 ∼ 600 가우스(Gauss)의 자기장 내에서 500 ∼ 1100℃의 온도로 1 ∼ 2시간 동안 자장 열처리하는 것이 바람직하다. 투자율은 자기장의 세기가 100 가우스 이상일 때부터 급격하게 증가되지만 600 가우스가 되면 자화가 포화되어 더 이상 증가하지 않는다. 또한, 열처리 온도가 500℃가 되면 투자율이 급격하게 증가되었지만, 1100℃ 이상에서는 포화되었다. 열처리 시간은 상기 퍼멀로이와 마찬가지로 1시간 미만인 경우 원자의 자기 모멘트가 정렬되기 위해 필요한 충분한 시간을 확보할 수 없어 완전히 자화되지 않았으며 2시간을 초과하면 자화가 포화되었다.

한편, 급속응고합금의 자장 열처리는 도7에서 보는 바와 같이 100 ∼ 600 가우스의 자기장 내에서 300 ∼ 500℃의 온도로 1 ∼ 2시간 행하는 것이 바람직하다. 급속응고합금의 자화는 자기장의 세기가 100 가우스 이상일 때부터 급격하게 증가하기 시작하여 600 가우스가 되면 포화상태가 되었다. 열처리 온도가 300℃가 되면 투자율이 증가하기 시작하나 500℃를 초과하면 급속응고합금이 급격히 결정화되어 매우 큰 취성을 나타내기 때문에 그 이하로 유지하여야 한다. 열처리 시간은 상기 퍼멀로이와 마찬가지로 1시간 미만인 경우 원자의 자기 모멘트가 정렬되기 위해 필요한 충분한 시간을 확보할 수 없었으며 2시간을 초과하면 자화가 포화되었다.

이상에서, 본 발명에 따른 복합체에 사용되는 금속합금에 대하여 그 종류, 조성, 형태 및 자장 열처리에 따른 저주파 자기장에 대한 차폐능의 변화를 살펴보았으며, 이하에서는 이들 금속합금이 분산되는 매트릭스로 사용되는 연질 고분자 물질과 이들 두 물질을 혼합하는 과정에서 사용되는 첨가제에 대하여 간단히 살펴보기로 한다.

상기 연질 고분자 물질은 금속합금만으로 이루어진 차폐재가 갖지 못하는 유연성을 본 발명에 따른 복합체가 가질 수 있도록 해 줌으로써 모자, 앞치마, 임부복, 작업복, 여성용 브레지어와 같은 의복류나 벽지, 자동차 내장재, 가정기기용 시트 등 다양한 용도로 사용될 수 있도록 해준다. 본 발명에 따르면 이들 연질 고분자 물질은 15 ~ 65 중량％ 포함되는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 15 중량% 미만인 경우에는 가공성이 떨어져 성형품으로의 제작이 곤란하고, 65 중량%를 초과하는 경우에는 상대적으로 금속합금의 함량이 떨어져 우수한 차폐능을 나타내지 못하기 때문이다.

이들 연질 고분자 물질은 우레탄 고무(Urethane Rubber), 실리콘 고무(Silicone Rubber), 부타디엔 고무(Butadiene Rubber, BR), 스틸렌 부타디엔 고무(Styrene Butadiene Rubber, SBR), 에틸렌 프로필렌 고무(Ethylene Propylene Rubber, ERP)와 같은 합성고무나, 폴리염화비닐 수지(Polyvinyl chloride, PVC), 폴리프로필렌 수지(Polypropylene, PP), 폴리에틸렌 수지(Polyethylene, PE), ABS 수지(Acrylonitrile Butadiene Styrene)와 같은 열가소성 수지 중에서 선택된 하나의 물질로 구성된다.

한편, 상기 첨가제는 금속합금과 연질 고분자 물질을 혼합하는 과정에서 그 물성을 향상시키기 위해 사용되는 것으로, 용제(NMP 등), 활성화제(Ca(OH)3 등), 가교제(BPO 등), 안정제(AANR 등), 가소제(DOP 등), 강화제(Silica 등), 충진제(CaCO3 등), 가공조제(PCTP 등) 중에서 하나 또는 둘 이상이 사용된다. 물론 상기한 첨가제의 종류는 하나의 일례일 뿐이며, 필요에 따라 여러 용도의 첨가제가 더 추가될 수 있음은 물론이다. 본 발명에 따르면 상기 첨가제는 5 ~ 25 중량% 포함되는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 5 중량% 미만인 경우에는 금속합금이 연질 고분자 물질에 완전히 분산 접착되지 못해 표면에서 묻어나는 등의 문제가 발생하며, 25 중량%을 초과하는 경우에는 상대적으로 금속합금과 연질 고분자 물질의 함량이 떨어져 원하는 차폐능이나 유연성을 갖지 못하기 때문이다.

이상에서 설명한 금속합금, 연질 고분자 물질 및 첨가제는 니더(kneader), 벤버리(banbury) 믹서, 부스 니더 또는 오픈롤 밀에서 컴파운딩되거나, 헨셀 믹서, 리본 블렌더(ribbon blender), 브이 블렌더(V-blender) 등에서 먼저 충분히 혼합된 다음 니더, 벤버리 믹서, 부스 니더, 싱글 압축기, 트윈 압축기 등에서 컴파운딩되어 복합체로서 제조된다. 컴파운드의 형태는 연속 리본, 펠렛 또는 겔 형태가 될 수 있으며, 이 컴파운드를 시트 형태로 만들기 위해 카렌더링, T다이 압축 또는 핫 프레싱 등의 방법이 사용될 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 금속 및 고분자 복합체에 의하면, 인체에 특히 유해한 저주파 자기장에 대한 차폐능이 우수할 뿐만 아니라 유연성을 가지고 있어 의복류, 벽지, 자동차 시트재 등 다양한 용도로 사용 가능하므로, 일상 생활에서 자주 접하게 되는 저주파 자기장을 실질적으로 차폐하여 이로 인한 질병을 예방하는데 크게 기여할 수 있다.

도1은 퍼멀로이의 형태별 저주파 자기장 차폐능을 비교한 그래프.

도2는 센더스트의 형태별 저주파 자기장 차폐능을 비교한 그래프.

도3은 급속응고합금의 형태별 저주파 자기장 차폐능을 비교한 그래프.

도4는 일반적인 자장 열처리로를 도시한 도면.

도5는 퍼멀로이의 자장 열처리 효과를 도시한 그래프.

도6은 센더스트의 자장 열처리 효과를 도시한 그래프.

도7은 급속응고합금의 자장 열처리 효과를 도시한 그래프.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※

1: 링형 자석체 3: 냉각대

4: 냉각관 5: 가열대

6: 진공용기 7: 하부캡

8: 상부캡 9: 헤드

10: 안착대 15: 케이스

19: 이동바

Claims

저주파 자기장의 차폐 기능을 갖는 금속합금인 퍼멀로이, 센더스트 및 급속응고합금 중 하나 또는 둘 이상이 분말상, 박편상 또는 섬유상 중 어느 하나의 형태로 10 ~ 80 중량％ 포함되고, 상기 금속합금이 분산되는 매트릭스로서 연질 고분자물질이 15 ~ 65 중량％ 포함되며, 상기 금속합금과 연질 고분자물질을 복합시키는데 사용되는 각종 첨가제가 5 ~ 25％ 포함된 것을 특징으로 하는 저주파 자기장의 차폐 기능을 갖는 금속 및 고분자 복합체.
제1항에 있어서, 상기 금속합금이 분말상인 경우에는 그 입도가 1 ~ 100㎛인 것을 특징으로 하는 저주파 자기장의 차폐 기능을 갖는 금속 및 고분자 복합체.
제1항에 있어서, 상기 금속합금이 박편상인 경우에는 그 장축의 길이가 1 ~ 100㎛인 것을 특징으로 하는 저주파 자기장의 차폐 기능을 갖는 금속 및 고분자 복합체.
제1항에 있어서, 상기 금속합금이 섬유상인 경우에는 그 장축의 길이가 100 ~ 2000㎛인 것을 특징으로 하는 저주파 자기장의 차폐 기능을 갖는 금속 및 고분자 복합체.
제1항에 있어서, 상기 퍼멀로이는 300 ∼ 600 가우스의 자기장과 600 ∼ 1100℃의 온도에서 1 ∼ 2시간 동안 자장 열처리된 것을 특징으로 하는 저주파 자기장의 차폐 기능을 갖는 금속 및 고분자 복합체.
제1항에 있어서, 상기 센더스트는 100 ∼ 600 가우스의 자기장과 500 ∼ 1100℃의 온도에서 1 ∼ 2시간 동안 자장 열처리된 것을 특징으로 하는 저주파 자기장의 차폐 기능을 갖는 금속 및 고분자 복합체.
제1항에 있어서, 상기 급속응고합금은 100 ∼ 600 가우스의 자기장과 300 ∼ 500℃의 온도에서 각각 1 ∼ 2시간 동안 자장 열처리된 것을 특징으로 하는 저주파 자기장의 차폐 기능을 갖는 금속 및 고분자 복합체.
제1항에 있어서, 상기 첨가제는 용제, 활성화제, 가교제, 안정제, 가소제, 강화제, 충진제, 가공조제, 충격보강제 중에서 하나 또는 둘 이상 선택된 것임을 특징으로 하는 저주파 자기장의 차폐 기능을 갖는 금속 및 고분자 복합체.