KR20060021579A - 광대역 전자파 흡수 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전자파를 신속하게 흡수하여 소멸시키도록 한 광대역 전자파 흡수 페이스트 조성물에 관한 것이다. 본 조성물은 시멘트계 결합재를 구비한 전자파 흡수 페이스트 조성물에 있어서; 상기 시멘트계 결합재 30 내지 40중량%와, 도전성 물질 5 내지 20중량%, 자성물질 10 내지 50중량%, 유전성 물질 5내지 20중량%, 수지 5 내지 20중량%, 충전재 1 내지 20중량%, 혼화재 1 내지 10중량%의 혼합비로 구성된다. 이에 따라, 도전성 물질로서 탄소(Carbon)계 분말, 유전성 물질로서 스트론튬 비스무스 탄탈레이트(Strontium Bismus Tantalate, StBi2Ta2O9, - SBT) 분말, 자성 물질로서 망간-아연 페라이트(Mg-Zn ferrite)계 분말을 사용하여 광대역(1GHz - 5GHz)의 다수 이종 주파수범위에 해당하는 전자파를 흡수하여 소멸시킬 수 있기 때문에 일상 생활에서 쉽게 노출될 수 있는 광대역의 전자파를 효율적으로 소멸시킬수 있다.

광대역, 전자파, 흡수

Description

광대역 전자파 흡수 조성물{Electromagnetic wave of grand field absorbing inorganic composition}

본 발명은 광대역 전자파 흡수 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전자파를 신속하게 흡수하여 소멸시키도록 한 광대역 전자파 흡수 조성물에 관한 것이다.

일반적으로, 전자파는 매질을 지나면서 투과, 흡수 및 반사가 일어나며, 이러한 현상들은 매질의 종류와 형상 등에 영향을 받으며, 매질의 전자기적 성질에 따라 흡수체와 반사체로 구분될 수 있다.

전자파 흡수체는 반사보다 흡수의 영역이 더 큰 물질을 의미하며 전자파 흡수는 크게 도전손실, 유전손실 또는 자성손실에 의해 일어나는 것으로 알려져 있으며, 일반적으로 도전 손실은 금속 등과 같은 전도성 물질에서 유전손실은 티탄산바륨(BaTiO3)과 같은 유전성 물질에서 그리고 자성손실은 강자성체인 페라이트(ferrite) 등과 같은 자성물질에서 주로 일어나며 목적에 따라 이들 중 적절한 물질을 사용하여 전자파를 흡수하는데 사용할 수 있는 것으로 공지되어 있다.

특히, 일본국 특개소62-153155호는 전자파 흡수제에 대하여 설명하고 있는 데, 구체적으로 포틀랜드 시멘트 25중량%, 수재55중량%중에 수재와 용량비 24% 내지 50%의 흑연을 포함하고, 액상유기중합체수성에멀젼 20중량%를 혼합한 것을 특징으로 하며 도전성 물질로 흑연만을 사용하고 있어 전자파 차폐효율이 그다지 높지 않은 문제점이 있었다.

또한, 국내특허등록 제281697호는 도전성복합물에 있어, 도전성 재료가 0.05 내지 7.5mm의 입도를 갖는 입자형 탄소재료와 2 내지 40 mm의 길이를 갖는 섬유형 탄소재료가 100:0.5~100:140의 중량비로 혼합된 도전성 복합물에 대하여 기술하고 있으며 효과로서 본 특허에 의한 혼합물을 도전성 재료로 사용하여 전기응용분야에 적용이 가능한 수준인 1 내지 10 Ω-cm 정도로 낮출 수 있다고 기재하고 있을 뿐, 구체적으로 차폐가능한 전자파 대역에 대한 구체적인 기술이 전혀 없는 문제점이 있었다.

또한, 국내특허등록 제368644호는 도전성복합물에 있어, 도전성 재료가 0.1 내지 1.0mm 입도의 탄소분말과 직경대비 두께의 비가 10 내지 50이고, 입도가 10㎛ 내지 0.5mm인 마그네타이트 분말이 1:0.5~20의 비율로 혼합된 것을 결합재 100중량부에 대하여 5내지 50중량부 첨가하여 구성된 것을 특징으로 하며 일상 생활환경에서 인체가 가장 흔하게 노출될 수 있는 주파수 영역(30MHz-1.5GHz)의 전자파에 대한 우수한 차폐효과를 제공함으로써, 건축자재로서 유효하게 사용될 수 있는 효과를 갖는다고 기재하고 있어, 일정 주파수 대역에만 전자파 차폐가 국한되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 도전성 물질로서 탄소(Carbon)계 분말, 유전성 물질로서 스트론튬 비스무스 탄탈레이트(Strontium Bismus Tantalate, StBi2Ta2O9, SBT) 분말, 자성 물질로서 망간-아연 페라이트(Mg-Zn ferrite)계 분말을 사용하여 광대역(1GHz - 5GHz)의 다수 이종 주파수범위에 해당하는 전자파를 흡수하여 소멸시킬 수 있도록 한 건축외장재의 광대역 전자파 흡수 조성물을 제공하는데, 그 목적이 있다.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 시멘트계 결합재를 구비한 전자파 흡수 조성물에 있어서; 상기 시멘트계 결합재 30 내지 40중량%와, 도전성 물질 5 내지 20중량%, 자성물질 10 내지 50중량%, 유전성 물질 5내지 20중량%, 수지 5 내지 20중량%, 충전재 1 내지 20중량%, 혼화재 1 내지 10중량%의 혼합비로 구성되는 광대역전자파 흡수 조성물에 의해 달성된다.

여기서, 상기 도전성 물질은 0.1 내지 1.0mm 입도의 탄소분말이며, 상기 자성물질은 10μm 입도이하의 Mn-Zn 페라이트계이며, 상기 유전성물질은 0.1mm 이하의 입도로 ABO3 유형의 페로브스카이트(Perovskite) 구조를 갖는 SBT인 것이 바람직하다.

또한, 상기 유전성 물질은 유전상수가 40이상이고, 재료분리를 피하기 위해 탄소분말과 SBT가 1 : 1~20의 비율로 이루어지는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명에 따른 광대역 전자파 흡수 조성물을 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 광대역 전자파 흡수 조성물은 도전성 물질, 자성물질, 유전성 물질, 시멘트계 결합재, 수지, 충전재와 혼화재를 가지고 있다.

상기 결합재로는 30 내지 40중량%가 적용되며, 보통 포틀랜드 시멘트, 중용열 시멘트, 조강 포틀랜드 시멘트, 초조강 포틀랜드 시멘트, 슬래그 시멘트, 플라이 애쉬 시멘트, 알루미나 시멘트, 백 시멘트, 초속경 시멘트, 팽창 시멘트 또는 고강도 시멘트로부터 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다.

상기 수지로는 아크릴계, 초산 비닐계 또는 SBR 라텍스계 수지로 구성되는 군으로부터 선택되는 1종으로 5 내지 20중량%가 바람직하다. 이때, 수지의 함량이 5중량% 미만인 경우에는 조성물의 압축강도가 낮아지고 유변학적인 특성변화에 따른 균질 혼합이 불가능하게 되고, 20중량%를 초과하는 경우에는 점성이 증가하고 기포가 발생하는 등 적절한 작업성 확보가 어렵게 됨으로써 흡수 특성이 저하되는 문제점이 있다.

본 발명에 따른 광대역 전자파 흡수 조성물은 도전성 물질 0.1 내지 1.0mm 입도의 탄소분말과, 10㎛ 이하 입도의 Mn-Zn ferrite의 자성물질과, 0.1mm 이하 입도의 ABO3 유형의 페로브스카이트(Peroveskite) 구조를 갖는 유전성물질이 혼합된 것으로, 도전성 물질은 5 내지 20중량%, 자성물질은 10 내지 50중량%, 유전성 물질은 5내지 20중량%, 상기 시멘트계 결합재는 30 내지 40중량%, 수지는 5 내지 20중량%, 충전재는 1 내지 20중량%, 혼화재는 1 내지 10중량%로 혼합한 조성물 전체에 대하여 45 내지 65 중량%의 물과 혼합하여 반죽한 후, 판상으로 성형하여 이루어짐을 특징으로 한다.

상기 도전성 물질은 도전성을 부여하기 위하여 첨가되는 탄소계 분말은 입자형 탄소분말과 카본블랙(Carbon Black)이 바람직하여, 분말 입도는 0.1 내지 1.0mm이 바람직하다. 이때, 탄소분말의 입도가 0.1mm미만인 경우에는 조성물에 전자파 흡수 특성을 부여할 수 없고, 1.0mm를 초과하는 경우에는 작업성이 저하되어 바람직하지 못하다.

상기에서 자성 물질은 자성을 부여하기 위하여 본 발명의 전자파 차폐 조성물에 특징적으로 첨가되는 Mn-Zn ferrite는 입도가 10㎛ 이하인 것이 바람직한데, 입도가 10㎛ 이상인 경우에는 흡수 특성이 크게 떨어지고, 작업 후 표면상태가 좋지 않아 바람직하지 못하다. 이러한 Mn-Zn ferrite의 사용량은 탄소분말 1에 대하여 0.5내지 20이 바람직한데, Mn-Zn ferrite의 비율이 0.5 미만인 경우 조성물의 흡수율이 크게 낮아지거나 흡수 기능이 상실될 우려가 있으며, 20을 초과하는 경우에는 Mn-Zn ferrite의 비중이 높아 재료분리가 일어나게 됨으로써 오히려 조성물의 흡수효과가 떨어지는 문제점이 있다.

상기에서 유전성 물질은 유전성을 부여해 전자파 흡수 효율의 증대를 위하여 본 발명의 전자파 흡수 조성물에 특징적으로 첨가되는 스트론튬 비스무쓰 탄탈레이트(Strontium Bismus Tantalate, SBT라고도 함)는 입도가 0.1mm 이하인 것이 바람직한데, 입도가 0.1mm 이상인 경우에는 작업 후 표면상태가 좋지 않아 바람직하지 못하다. 이러한 스트론튬 비스무쓰 탄탈레이트(Strontium Bismus Tantalate)의 사용량은 탄소분말 1에 대하여 1 내지 10이 바람직한데, 스트론튬 비스무쓰 탄탈레이트(Strontium Bismus Tantalate)의 비율이 1 미만인 경우 조성물의 흡수율이 크게 낮아지거나 광대역에서의 흡수 기능이 상실될 우려가 있으며, 10을 초과하는 경우에는 미분의 분체량이 많아져 요구수량이 증대되는 문제점이 있다.

이외에도, 강도를 높이고 작업성을 향상시키기 위하여 충전재가 첨가될 수 있는데, 이러한 충전재로는 탄산칼슘, 규조토, 실리카 및 알루미나로 구성된 군으로부터 1종 이상 선택될 수 있으며, 1 내지 20중량부를 첨가할 수 있다.

조성물에 혼합되어 있는 도전성 물질의 분산을 돕기 위하여 분산제 및 유동화제를 첨가할 수 있으며, 이러한 분산제 및 유동화제로는 아크릴계, 나프탈렌계, 멜라민계 등이 사용될 수 있으며, 0.2 내지 4중량부가 바람직하다.

조성물의 점도를 조절하기 위한 증점제 및 도포 후 표면상태의 균일성을 향상시키기 위한 소포제가 각각 0.1 내지 3중량부, 0.1내지 4중량부 첨가될 수 있다.

상기에서 언급한 충전재, 증점제, 분산제, 유동화제, 소포제 등은 시멘트 조성물 등에 일반적으로 사용되는 것으로, 본 발명을 위하여 특별히 한정되는 것은 아니다.

이하, 본 발명을 실시예를 들어 더욱 상세히 설명하면 아래와 같고, 본 발명이 하기 실시예에 의해 제한되는 것은 아니며, 특허청구의 범위를 벗어나지 않는 범위내에서 본 발명의 기술이 속하는 분야의 당업자에 의해 변형될 수 있음은 자명하다.

실시예 1 내지 3

포틀랜드 시멘트, 폴리비닐아세테이트(Polyvinyl acetate) 재유화형 분말수지, 입도가 0.5mm인 카본블랙(Carbon Black), 입도가 0.2mm인 마그네타이트 (Magnetite) 분말, 입도가 0.1mm인 SBT, 탄산칼슘 및 폴리카르본산(Polycarbonate)계 유동화제, 증점제, 소포제로 구성된 혼화제로 구성되고 하기 표 1과 같은 조성비율을 갖는 본 발명에 따른 광대역 전자파 흡수 조성물의 흡수율 및 휨강도를 하기 표3에 나타내었다.

비교예 1 내지 3

포틀랜드 시멘트(Portland cement), 폴리비닐아세테이트(Polyvinyl acetate) 재유화형 분말수지, 입도가 0.5mm인 카본블랙(Carbon black), 입도가 0.2mm인 마그네타이트(Magnetite) 분말, 입도가 0.1mm인 SBT, 탄산칼슘(CaCO3) 및 폴리카르본산(Polycarbonate)계 유동화제, 증점제, 소포제로 구성된 혼화제로 구성되고 하기 표 1과 같은 조성비율을 갖는 본 발명에 따른 광대역 전자파 흡수 조성물의 흡수율 및 휨강도를 하기 표3에 나타내었다.

시험방법

실시예 및 비교예와 같이 제조된 조성물과 물을 충분히 혼합한 후, 가로, 세로 1m, 두께 15mm 성형 몰드에 부어 성형한 후, 패널의 형태로 물리적 성능을 측정하였다.

표에서 4dB은 전자파 흡수율이 60%정도인 것을 의미하고, 6dB은 75%인 것을 의미한다.

또한, 이와 같이 제조된 조성물은 0.1GHz~8GHz까지의 광대역주파수를 갖는 전자파를 흡수하는 것으로 실험적으로 알 수 있다.

본 발명은 도전성 물질로서 탄소(Carbon)계 분말, 유전성 물질로서 스트론튬 비스무스 탄탈레이트(Strontium Bismus Tantalate, StBi2Ta2O9, - SBT) 분말, 자성 물질로서 망간-아연 페라이트(Mg-Zn ferrite)계 분말을 사용하여 광대역(1GHz - 5GHz)의 다수 이종 주파수범위에 해당하는 전자파를 흡수하여 소멸시킬 수 있기 때문에 일상 생활에서 쉽게 노출될 수 있는 광대역의 전자파를 효율적으로 소멸시킬수 있으므로 인체의 안전을 확보할 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 시멘트계 결합재를 구비한 전자파 흡수 조성물에 있어서;

   상기 시멘트계 결합재 30 내지 40중량%와, 도전성 물질 5 내지 20중량%, 자성물질 10 내지 50중량%, 유전성 물질 5내지 20중량%, 수지 5 내지 20중량%, 충전재 1 내지 20중량%, 혼화재 1 내지 10중량%의 혼합비로 구성되는 것을 특징으로 하는 광대역전자파 흡수 조성물.
2. 제1항에 있어서;

   상기 도전성 물질은 0.1 내지 1.0mm 입도의 탄소분말이며, 상기 자성물질은 10μm 입도이하의 Mn-Zn 페라이트계이며, 상기 유전성물질은 0.1mm 이하의 입도로 ABO3 유형의 페로브스카이트(Perovskite) 구조를 갖는 SBT인 것을 특징으로 하는 광대역전자파 흡수 조성물.
3. 제2항에 있어서;

   상기 유전성 물질은 유전상수가 40이상이고, 재료분리를 피하기 위해 탄소분말과 SBT가 1 : 1~20의 비율로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광대역전자파 흡수 조성물.