KR20140002982A - 전자기파 흡수, 축열 및 방열 기능을 갖는 부직포 - Google Patents
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Abstract
전자기파 흡수, 축열 및 방열 기능을 갖는 부직포가 개시된다. 본 발명의 전자기파 흡수, 축열 및 방열 기능을 갖는 부직포는, 합성수지 섬유 또는 면을 포함한 천연 섬유로 이루어진 부직포로서, 4 - 30㎛의 굵기를 갖는 스테인레스 섬유가 10-30중량% 함유된 것을 특징으로 하거나, 4 - 30㎛의 굵기를 갖는 스테인레스 섬유가 10-30중량% 함유되고, 표면 또는 이면에는 접착층이 형성되며, 상기 접착층에는 이형지가 구비되는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 부직포를 이루는 일반 섬유에 스테인레스 섬유가 함유됨으로써 전자기파의 차폐/흡수는 물론, 방열기능과 축열기능을 갖는 부직포를 얻을 수 있고, 스테인레스 섬유가 포함됨으로써 구리나 알루미늄과 같이 부식되거나 변색되는 문제점도 해소될 있는 효과를 제공할 수 있게 된다.
Description
본 발명은 전자기파 흡수, 축열 및 방열 기능을 갖는 부직포에 관한 것으로, 특히 스레인레스를 섬유화하여 부직포에 포함시킴으로써 전자파를 흡수할 수 있고, 흡열 및 방열이 가능하게 되는 전자기파 흡수, 축열 및 방열 기능을 갖는 부직포에 관한 것이다.
일반적으로 전기, 전자 및 통신관련기기의 발달은 우리 생활을 더욱더 편리하고 윤택하게 해주는데 일익을 담당하고 있다. 이렇게 인간에게 편리함을 제공하고 있는 과학문명도 좋을 수도 있고 나쁠 수도 있는 양면성을 가지고 있다.
최신 과학 문물 중 인간에게 해를 주는 것 중의 하나가 전자기파이다. 전력의 생산과 송전, 라디오와 TV, 전화 등의 각종 통신, 전자레인지와 오븐, 비행기 또는 선박의 항해 우주탐사에 이르기까지 그 어느 것 하나 전자기파가 아니면 상상할 수 없는 것들이다. 기술이 발달할수록 전자제품은 쏟아지고 그만큼 전자기파도 늘어날 것이다.
지금도 전자기파는 우리가 호흡하는 공기와 같이 무색무취의 상태로 우리 주변을 떠돌고 있다. 그러나 인간들에게 없어서는 안될 이들 전자기파도 전파방해(EMI: Electro Magnetic Interference)라 하여 다른 전자기파를 교란시켜 각종기계의 오작동 원인이 되어 산업재해를 일으키기도 하고 인체에 직·간접적으로 작용, 치명적인 영향을 주기도 한다.
또한 자동차 고전압 발생장치에 의한 내부 전자제품의 효율 저하 및 수명단축, 전자장비들 사이의 상호교란, 인체의 마이크로파에 대한 장기노출의 경우 야기될 수 있는 녹내장, 생식능력의 저하 등을 예로 들 수 있다. 현대인들이 사는 공간은 전자기파로부터 더 이상 안전지대가 아니며 과학문명이 발달할수록 그 심각성은 더해갈 것이다.
인체에는 미세한 전자 신호체계가 있어 감정의 조절, 기억, 행동의 메카니즘이 가능하게 한다. 인간사에 있어 임신과 출산, 질병, 스트레스 등은 전자파와 절대 무관하지 않다면 충격적이겠으나 그것은 사실이다. 이런 현실에서 미국, 일본, 러시아등 과학 선진국에서는 전자파의 안전노출 기준을 마련해 외부노출을 강력하게 규제하고 있으며 전자파의 유해성에 대한 연구를 꾸준히 진행하고 있다.
특히 21세기 고도의 정보통신시대를 앞두고 급증하는 정보통신량에 비례해 파생되어지는 전자파 장해(EMI)에 대한 대책과 고질의 정보량을 유지시키며 인체에 대한 영향을 최소화시키기 위하여 선진 각국에서는 이미 20여전부터 EMI를 규제해왔으며, 최근에는 전자파 내성유지를 강제화 하여 전자파 환경보호에 매우 적극적으로 대처하고 있다.
통상적으로 기존의 EMI 소재중 금속을 기재로 하고 있는 경우에 주로 고분자 재료를 바인더 개념으로 사용하고 있는데 실리콘 고무나 클로리네이티드 폴리에틸렌 클로로 술폰화 폴리에틸렌 에틸렌 프로필렌 디엔의 삼원 공중합체 에틸렌 프로필렌 코폴리머 등의 고무계를 사용하여 비가교 타입 또는 가교 타입으로 사용하고 있으나, EMI 소재는 금속의 함량이 70wt%이상인 경우가 많아서 단순히 기계적으로 믹싱 또는 브렌딩 되어 있는 복합체의 경우(특히 열가소성의 경우) 거의 물성이 없고(신장율 100%∼0%) 내열성 또한 매우 떨어지는 현상을 보여주고 있다.
가교 타입의 경우에도 내열성은 개선이 되지만 근본적으로 금속과 고분자가 기계적으로 믹싱되어 있는 상태이기 때문에 소재의 물성이 좋지 못하여 전자파를 차폐하는 기본 물성을 지속적으로 유지시키지 못하고 경화되거나 분해되는 문제점이 있다.
또한, 금속 페이스를 단독으로 사용한 전자파 차폐 소재의 경우 다양한 물성 및 전기적 특성을 만족시키지 못하여 실제 전자파 차폐 기구물로서적용시 몇가지 단점을 갖고 있다.
즉, 금속(니켈, 동, 니켈-동)이 코팅된 직물, 부직포 메쉬 등을 소재로한 전자파 차폐 소재의 경우 우수한 전자파 차폐효율을 보여주고 있으나 가공시 버(Burr) 발생 및 표면 산화피막 형성에 따른 상용성의 문제점을 갖고 있다.
이러한 문제점을 해소하기 위한 선행기술로서 대한민국공개실용신안 제20-2009-1857(공개일 : 2009.02.26)호가 개시되어 있다. 선행기술에 개시된 기술은, 전기 전도성이 양호한 금속을 점착한 필름에 천연섬유 및 합성섬유로 커버링(covering)한 전자파 차폐 원사에 관한 것이다.
그러나, 이와 같은 전자파 차폐 원사는 금속을 섬유로 감싸기 위한 공정이 복잡하고, 제조가 어려운 문제점이 있었다.
또한, 선행기술로서 대한민국공개특허 제10-2008-0036698호(공개일 : 2008.04.29)가 개시되어 있다. 이 선행기술은, 나노 복합체 탄소섬유를 이용한 전자기파 차폐 기능을 갖는 방열시트의 제조방법에 관한 것으로, 100 부피(volume)%인 열경화성 수지 또는 열가소성 수지에 사용특성에 맞게 30 내지 80 부피(volume)%인 열전도성 필러와 0.5 내지 5 wt%인 EMI 파우더를 비율별 혼합하는 단계와, 상기 혼합된 원료에 나노 복합체 탄소섬유를 함침하는 단계와, 상기 함침된 나노 복합체 탄소섬유를 50 내지 250℃로 가열된 방열시트 제작용 금형에 넣는 단계와, 성형하고자 하는 방열시트 두께에 맞게 상기 금형의 상, 하 갭을 조절하여 상부금형을 하부 금형에 닫아 핫프레스 성형을 하는 단계와, 상기 성형 후 건조로에서 20 내지 90분 정도 가류하여 EMI 차폐기능을 갖는 방열시트를 취출하는 단계를 통하여 나노 복합체 탄소섬유를 이용한 전자기파 차폐 기능을 갖는 방열시트를 얻는 것이다.
그러나, 이와 같은 나노 복합체 탄소섬유를 이용한 전자기파 차폐 기능을 갖는 방열시트는 열전도 필러와 EMI(이엠아이) 파우더를 혼합하고, 이 혼합물에 탄소섬유를 함침한 후 가열된 금형으로 가압하여 얻어지는 것으로, 제조과장이 복잡한 문제점이 있었다.
한편, 전자제품에서는 전자기파 이외에 많은 양의 열도 발생한다. 이러한 과도한 열에너지는 제품의 수명을 단축하거나 고장, 오작동을 유발하며, 심한 경우에는 폭발 및 화제의 원인을 제공하기도 한다. 특히, 최근 수요가 증가하고 있는 플라즈마 디스플레이 패널(PDP), LCD 모니터, 스마트폰 등은 시스템 내부에서 발생한 열에너지에 의해서 선명도, 색상도 등이 저하되어 제품의 안정성뿐만 아니라 제품에 대한 신뢰성도 저하 시키고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해서, 전자제품에는 시스템 내부에서 발생한 열을 외부로 방출하는 방열 수단이 필요하다. 다만, 전술한 전자기파 차폐 수단은 전자제품에서 발생한 전자기파를 차단 또는 흡수할 수 있을 뿐, 기기에서 발생한 열을 외부로 방출하지 못하며, 설령 열을 외부로 방출할 수 있어도 그 효과가 미비하였다. 그래서, 종래에는 전자기파 차폐/흡수 수단 이외에 방열 수단이 따로 전자제품 내에 장착된다. 예를 들면, 열전도성이 우수한 금속으로 된 방열판(heat sink)이 그것이다. 방열판만을 단독으로 사용할 경우, 전자 제품의 발열체에서 나오는 열을 효율적으로 외부로 방출할 수 없고, 게다가 발열체와 방열판 사이에 틈이 있어서 열을 효율적으로 외부로 방출할 수가 없었고, 발열체의 진동이나 소음이 발생할 때, 방열판은 감소 또는 제거할 수 없는 문제점이 있었던 것이다.
본 발명의 목적은, 전자기파의 흡수 및 차폐는 물론, 방열기능과 축열기능을 갖는 메탈 화이버를 갖는 부직포 또는 직물을 제공하는 것이다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 합성수지 섬유 또는 면을 포함한 천연 섬유로 이루어진 부직포로서,
4 - 30㎛의 굵기를 갖는 스테인레스 섬유가 10-30중량% 함유되고, 두께가 50 - 500㎛로 이루어진 것을 특징으로 하는 전자기파 흡수, 축열 및 방열 기능을 갖는 부직포에 의해 달성된다.
합성수지 섬유 또는 면을 포함한 천연 섬유로 이루어진 부직포로서,
4 - 30㎛의 굵기를 갖는 스테인레스 섬유가 10-30중량% 함유되고, 표면 또는 이면에는 접착층이 형성되며, 상기 접착층에는 이형지가 구비되는 것을 특징으로 하는 전자기파 흡수, 축열 및 방열 기능을 갖는 부직포에 의해 달성된다.
상기 스테인레스 섬유는, 단위 면적당 무게가 10 - 500g/㎡ 이고, 단섬유의 길이는 4 - 100mm 인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 부직포에 스테인레스 섬유가 포함됨으로써 전자기파를 흡수할 수 있고, 방열과 축열이 가능한 효과가 제공된다.
또한, 알루미늄이나 구리선으로 된 전자기파 흡수 및 차폐장치와는 달리 스테인레스로 구성됨으로써 부식이 발생하지 않고, 세탁이 가능하며, 찢어짐이 방지되는 효과가 제공된다.
도 1은 본 발명에 따른 부직포를 도시한 사진이다.
도 2a,2b,2c는 본 발명에 따른 부직포가 적용된 앞치마의 전자파 흡수상태를 비교한 실험사진으로, 2a는 앞치마가 적용되지 않은 상태이고, 2b,2c는 앞치마가 적용된 상태이다.
도 3a,3b,3c는 본 발명에 따른 부직포가 적용된 의료매트의 전기장 측정위치를 도시한 사진이다.
도 4a,4b는 본 발명에 따른 부직포가 적용된 모바일 기기를 비교하여 도시한 사진이다.
도 5a,5b는 본 발명에 따른 부직포가 적용된 모바일 기기의 방열 비교실험을 도시한 사진이다.
도 6은 본 발명에 따른 부직포가 적용된 이불의 축열성 실험결과를 도시한 그래프이다.
도 7은 본 발명에 따른 부직포가 적용된 이불의 방열성 실험결과를 도시한 그래프이다.
도 2a,2b,2c는 본 발명에 따른 부직포가 적용된 앞치마의 전자파 흡수상태를 비교한 실험사진으로, 2a는 앞치마가 적용되지 않은 상태이고, 2b,2c는 앞치마가 적용된 상태이다.
도 3a,3b,3c는 본 발명에 따른 부직포가 적용된 의료매트의 전기장 측정위치를 도시한 사진이다.
도 4a,4b는 본 발명에 따른 부직포가 적용된 모바일 기기를 비교하여 도시한 사진이다.
도 5a,5b는 본 발명에 따른 부직포가 적용된 모바일 기기의 방열 비교실험을 도시한 사진이다.
도 6은 본 발명에 따른 부직포가 적용된 이불의 축열성 실험결과를 도시한 그래프이다.
도 7은 본 발명에 따른 부직포가 적용된 이불의 방열성 실험결과를 도시한 그래프이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세하게 설명하면 다음과 같다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.
첨부된 도면 중에서, 도 도 1은 본 발명에 따른 부직포를 도시한 사진이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시 예에 따른 부직포는 합성수지 섬유 또는 면을 포함한 천연 섬유로 이루어진 것으로, 4 - 30㎛의 굵기를 갖는 스테인레스 섬유(10)가 10-30중량% 함유된 것이다.
섬유는 합성수지재로 이루어질 수도 있고, 면을 포함하는 천연섬유로 이루어질 수도 있다. 이러한 섬유는 통상의 방법에 의해 제조된다.
그리고, 스테인레스 섬유(10)는 용융상태의 스레인레스를 노즐을 통하여 용융 인발법으로 섬유상태로 제조한다. 이러한 스테인레스 섬유(10)는 스테인레스 금속의 특성상 부식이나 녹이 스는 것이 최소화되고, 섬유형태로 제조됨으로써 굽힘 등이 자유롭다. 즉 가공성이 우수한 것이다.
스테인레스 섬유(10)는, 4 ~ 30㎛의 굵기를 갖다. 더욱 바람직하게는 8 ~12㎛의 굵기로 형성한다. 스테인레스 섬유(10)가 4㎛ 이하일 경우에, 제조가 곤란하고, 30㎛ 이상일 경우에 가공성이 저하된다.
스테인레스 섬유(10)의 단위 면적당 무게는 10 ~ 500g/㎡인 것이다. 바람직하게는 30 ~ 80g/㎡ 로 한다.
한편, 부직포 전체에 스테인레스 섬유(10)가 10 ~ 30중량% 함유된 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 25 ~ 30중량%이다. 이는 스테인레스 섬유(10)가 10중량% 이하로 함유될 경우에는 전자기파 흡수 성능이나 방열, 흡열 성능이 저하될 수 있고, 30중량% 이상으로 함유될 경우에는 전자기파 흡수 성능이나 방열, 흡열 성능은 우수하게 되나, 제조단가가 상승하고, 부직포의 무게가 증가될 수 있다.
그리고, 부직포 두께가 50 ~ 500㎛로 이루어지는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 50 ~ 350㎛이다. 이러한 스테인레스 섬유(10)가 함유된 부직포의 두께가 50㎛ 이하로 너무 얇거나, 단위 면적당 무게가 가벼우면 전자기파 흡수 및 축열/방열 효과를 충분히 얻을 수 없고, 두께가 너무 두껍거나 단위 면적당 무게가 너무 크면 기대효과에 비해서 특별한 이익이 없어 경제적으로 바람직하지 못하다.
그리고, 부직포의 제조에 사용되는 스테인레스 섬유(10)의 단섬유 길이는 소재의 특성에 따라 4~100mm인 것이 바람직하고, 30~50mm이면 더욱 바람직하다. 이러한 스테인레스 섬유(10)의 단섬유 길이가 4mm미만이면 단섬유가 서로 교차되지 않아 효율이 저하될 수 있고, 100mm를 초과하면 부직포 제작이 어려우며, 균일한 산포가 이루어지지 않아 이 또한, 효율이 저하될 우려가 있다.
전술한 섬유와 스테인레스 섬유(10)로 이루어지는 부직포는 다음과 같은 과정으로 제조될 수 있다.
즉, 합성수지나 천연 섬유를 포집판 또는 컨베이어에 균일하게 분산시켜 안착시키고, 그 상부에 스테인레스 섬유(10)를 분산시킨 후 다시 섬유를 균일하게 분산시켜 안착시키고 섬유접착제를 도포한다.
이는 섬유와 섬유 사이에 스테인레스 섬유(10)가 위치하도록 하기 위한 것이다.
이와 같이 미완성된 부직포를 롤러 사이로 통과시켜 가압하거나, 프레스로 가압하여 섬유와 스레인레스 섬유(10)가 결합되도록 한다. 이때, 롤러에 열을 가하여 스레인레스 섬유(10)와 일반 섬유의 결합력을 높이도록 한다.
이러한 제조법 이외에도, 건식법, 습식법, 니들펀칭법, 수류결합법, 스판본드법, 멜트블로운법, 스테치 본드법 등에 의해 제조될 수 있음은 당연하다.
전술한 방법으로 제조된 본 발명에 따른 부직포가 적용된 앞치마를 통하여 알아본 전자기파의 흡수성능은 다음과 같다.
실험조건은 다음과 같다. 전자기파 발생 물품은 통상의 전기방석이고, 앞치마에는 본 발명에 따른 부직포(8㎛인 스테인레스 섬유 30중량% 함유)가 적용된 것이다.
첨부된 도면 중에서 도 2a는 본 발명에 따른 앞치마가 적용되지 않은 상태에서 전자기파를 측정한 것으로, 509V/m이 측정되었으나, 도 2b 및 2c에 도시된 바와 같이 앞치마로 전기방석을 덮은 후 측정한 결과, 2-3V/m가 측정되어 대부분의 전자기파가 스테인레스 섬유(10)가 함유된 앞치마에 의해 흡수되고 있음을 보여준다.
한편, 도 3a,3b,3c에는 220V/0.4A/550Ω/90W의 의료매트 전기장을 측정한 사진이 도시되어 있다.
이 결과는 아래 표 1과 같다.
| V/m |
A 구간 | B 구간 | C 구간 | |||
| 접지 전 | 접지 후 | 접지 전 | 접지 후 | 접지 전 | 접지 후 | |
| normal | 62 | 26 | 456 | 294 | 200 | 107 |
| 알루미늄차폐천 | 3 | 2 | 43 | 9 | 19 | 6 |
| 동(구리)차폐천 | 2 | 2 | 16 | 8 | 10 | 9 |
| 본 발명의 부직포 | 2 | 0 | 3 | 1 | 2 | 1 |
위 표 1에서 확인되는 바와 같이 본 발명에 따른 부직포는 전자기파의 차폐 및 흡수가 다른 제품에 비하여 뛰어남을 알 수 있다.
한편, 도 6은 본 발명에 따른 부직포로 이불을 제조한 후 동절기에 축열성(보온성) 실험한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 6에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 부직포(SM FIBER)의 축열성능이 우수함을 알 수 있다.
그리고, 도 7은 하절기에 본 발명에 따른 부직포로 이불을 제조한 후에 방열성 실험한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 7에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 부직포(SM FIBER)의 방열성능이 우수함을 알 수 있다.
한편, 다른 실시예에 따른 전자기파 흡수, 축열 및 방열 기능을 갖는 부직포는 합성수지 섬유 또는 면을 포함한 천연 섬유로 이루어진 부직포로서, 4 - 30㎛의 굵기를 갖는 스테인레스 섬유(10)가 10-30중량% 함유되고, 표면 또는 이면에는 접착층이 형성되며, 상기 접착층에는 이형지가 구비되는 것이다.
즉, 부직포를 모바일기기 등에 용이하게 부착할 수 있도록 접착층이 형성되고, 이 접착층을 보호하기 위한 이형지가 부착된 것이다.
이와 같은 부직포는 주로 방열을 필요로 하는 모바일 기기나 방열이 필요한 장치에 부착되어 사용되는 것이다.
첨부된 도면 중에서 도 4a는 일반적인 방열테이프를 부착한 사진이고, 도 4b는 본 발명에 따른 부직포가 접착층에 의해 부착된 상태를 도시한 사진다.
그리고 도 5a는 도 4a에 적용된 모바일 기기의 발열상태를 도시한 사진이고, 5b는 도 4b에 적용된 모바일 기기의 발열상태를 도시한 사진이다.
도 5a,5b에서 확인되는 바와 같이 최고 4.3℃의 온도차이를 보이고 있다. 즉본 발명에 따른 부직포가 부착된 모바일 기기의 온도가 일반적인 방열테이프가 부착된 보다 모바일 기기의 온도를 평균 2.9 - 4.3℃ 더 낮추었다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 부직포를 이루는 일반 섬유에 스테인레스 섬유를 함유시켜 부직포를 제조함으로써, 이러한 부직포를 통하여 전자기파의 차폐/흡수는 물론, 방열기능과 축열기능을 기대할 수 있다.
그리고, 스테인레스 섬유(10)가 포함됨으로써 구리나 알루미늄과 같이 부식되거나 변색되는 문제점도 해소될 있는 것이다.
앞에서, 본 발명의 특정한 실시예가 설명되고 도시되었지만 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 일이다. 따라서, 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 기술적 사상이나 관점으로부터 개별적으로 이해되어서는 안되며, 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
10 : 스테인레스 섬유
Claims (3)
- 합성수지 섬유 또는 면을 포함한 천연 섬유로 이루어진 부직포로서,
4 - 30㎛의 굵기를 갖는 스테인레스 섬유가 10-30중량% 함유되고, 두께가 50 - 500㎛로 이루어진 것을 특징으로 하는,
전자기파 흡수, 축열 및 방열 기능을 갖는 부직포. - 합성수지 섬유 또는 면을 포함한 천연 섬유로 이루어진 부직포로서,
4 - 30㎛의 굵기를 갖는 스테인레스 섬유가 10-30중량% 함유되고,
표면 또는 이면에는 접착층이 형성되며,
상기 접착층에는 이형지가 구비되는 것을 특징으로 하는,
전자기파 흡수, 축열 및 방열 기능을 갖는 부직포. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 스테인레스 섬유는,
단위 면적당 무게가 10 - 500g/㎡ 이고,
단섬유의 길이는 4 - 100mm 인 것을 특징으로 하는,
전자기파 흡수, 축열 및 방열 기능을 갖는 부직포.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020120070110A KR20140002982A (ko) | 2012-06-28 | 2012-06-28 | 전자기파 흡수, 축열 및 방열 기능을 갖는 부직포 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015209617A (ja) * | 2014-04-30 | 2015-11-24 | 三菱レイヨン株式会社 | 電磁波吸収発熱繊維を用いたシート状物および布帛 |
| CN109234918A (zh) * | 2018-09-21 | 2019-01-18 | 河南工程学院 | 一种席夫碱复合材料/pp/pla无纺布的制备方法 |
| US11958308B1 (en) | 2023-05-31 | 2024-04-16 | G13 Innovation In Production Ltd | Thermal paper, and methods and systems for forming the same |
-
2012
- 2012-06-28 KR KR1020120070110A patent/KR20140002982A/ko not_active Application Discontinuation
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