KR20140013831A - 전자기장 및 전자파 차단효과가 우수한 전도성코팅제, 전도성코팅필름 및 전선 - Google Patents

전자기장 및 전자파 차단효과가 우수한 전도성코팅제, 전도성코팅필름 및 전선 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전자기장 및 전자파 차단효과가 우수한 전도성코팅제, 전도성코팅필름 및 전선에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전술한 전도성코팅제는 합성수지 100 중량부 및 전도성재료 1 내지 20 중량부로 이루어지며, 전술한 전도성코팅필름은 합성수지 바인더 20 중량부 및 전도성재료 1 내지 20 중량부로 이루어지고, 전술한 전선은 전도체, 전술한 전도체의 외표면에 형성되는 내피층, 전술한 내피층의 외표면에 형성되는 절연충전층, 전술한 절연충전층의 외표면에 형성되는 전도층 및 전술한 전도층의 외표면에 형성되는 표피층으로 이루어진다.

Description

전자기장 및 전자파 차단효과가 우수한 전도성코팅제, 전도성코팅필름 및 전선 {CONDUCTIVE COATING COMPOSITION, CONDUCTIVE COATING FILM AND ELECTRIC WIRE HAVING EXCELLENT ELECTROMAGNETIC WAVE SHIELDING PROPERTY}
본 발명은 전자기장 및 전자파 차단효과가 우수한 전도성코팅제, 전도성코팅필름 및 전선에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전자기장 및 전자파 차단효과가 우수한 전도성무기물 또는 전도성재료가 함유되어 전자기장 및 전자파 차단효과가 우수한 전도성코팅제, 전도성코팅필름 및 전선에 관한 것이다.
본 발명은 전자기장 및 전자파 차단효과가 우수한 전도성코팅제, 전도성코팅필름 및 전선에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전자기장 및 전자파 차단효과가 우수한 전도성재료가 함유되어 전자기장 및 전자파 차단효과가 우수한 전도성코팅제, 전도성코팅필름 및 전선에 관한 것이다.
최근, 다양한 전기, 전자기기의 이용이 급증함에 따라, 전자 노이즈 또는 전자간섭(electromagnetic interference: EMI)의 문제가 대두되고 있는 바, 이러한 노이즈들은 일반적으로 전도 노이즈(conduction noise)와 방출 또는 방사 노이즈 (emission or radiation noise) 등으로 분류될 수 있다.
전도 노이즈를 해결하기 위한 일반적인 수단은 노이즈 필터를 사용하고, 방사 노이즈에 대해서는 소정의 공간을 전자기적으로 절연시킬 필요가 있다.
이를 위해, 전기전자 기기를 금속성 또는 전도성 케이스내에 수납하거나 금속판을 두 개의 회로기판 사이에 설치하거나 또는 금속호일로 케이블 주위를 둘러싸는 방법을 취할 수 있으며, 또한 전기전자 기기에 전자파 흡수체를 적용시켜 사용할 수 있다.
여러 전자파 흡수체 중 금속 혼합물을 이용한 러버 시트가 있으나, 이것은 무기물과 고분자가 기계적으로 혼합되어 있는 상태이기 때문에 제반 물성이 취약할 뿐만 아니라 내열도가 떨어지고, 이로 인해 전자파 흡수 효율이 낮은 단점이 있다.
특히, 위와 같은 러버 시트의 경우 염소계 폴리에틸렌(할로겐족)을 포함하는 수지를 사용하기 때문에 인체나 주변 기기에 유해가스(Cl,F 등) 발생으로 인한 피해를 주는 문제점이 있었다.
또한, 기존 대부분의 전자파 흡수체는 탄소, 페라이트, 금속 등과 같은 기본재료만을 사용한 것이어서 가공이 힘들뿐만 아니라 제품의 두께 조절이 어렵고, 높은 제조단가로 인해 상업적으로 경제성이 없으며, 산업적으로도 유연성, 연신성 등이 결여되어 마멸 등에 쉽게 단점을 노출하는 면이 있고, 적용 주파수 조절이 어려운 문제점이 있었다.
또한, 넓은 형태의 전도체를 통과하는 전류에 의해 발생하는 전자파 보다 전선 내부에 개재된 전도체와 같이 폭이 좁은 전도체를 통과하는 전류에 의해 발생하는 전자파가 인체에 치명적으로 작용하는 문제점이 있었다.
따라서, 최근에는 전자기기에서 발생하는 Noise를 감소하여 다른 전자기기의 동작에 영향을 주지 않도록 하는 한편, 다른 전자기기에서의 Noise 영향도 차단하도록 설계하여 기기로서의 기능을 발휘하는 능력인 전자파적합성(EMC, ElectroMagnetic Compatibility)이 우수하며, 가공성과 물성이 우수한 전도성코팅제, 전도성코팅필름 및 전선의 제공이 요구되고 있다.
본 발명의 목적은 전도성무기물 또는 전도성재료가 함유되어 우수한 전자파적합성을 나타내는 전자기장 및 전자파 차단효과가 우수한 전도성코팅제, 전도성코팅필름 및 전선을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 가공성 및 내열성이 우수하며, 인체에 유해한 성분을 방출하지 않는 전자기장 및 전자파 차단효과가 우수한 전도성코팅제, 전도성코팅필름 및 전선을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 합성수지 100 중량부 및 전도성무기물 1 내지 20 중량부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전자기장 및 전자파 차단효과가 우수한 전도성코팅제를 제공함에 의해 달성된다.
본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 전도성무기물은 그래핀, 탄소나노튜브, 카본블랙, 탄소섬유, 금, 은, 인듐틴옥사이드, 안티모니틴옥사이드 및 희토류금속으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것으로 한다.
또한, 본 발명의 목적은 합성수지 바인더 20 중량부 및 전도성재료 1 내지 20 중량부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전자기장 및 전자파 차단효과가 우수한 전도성코팅필름을 제공함에 의해서도 달성될 수 있다.
본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 전도성재료는 그래핀, 탄소나노튜브, 카본블랙, 탄소섬유, 금, 은, 인듐틴옥사이드, 안티모니틴옥사이드, 희토류금속 및 전도성고분자로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것으로 한다.
본 발명의 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 전도성고분자는 폴리아세틸렌, 폴리아닐린, 폴리피롤, 폴리티오펜, 폴리페닐렌 및 피닷으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나로 이루어지는 것으로 한다.
또한, 본 발명의 목적은 전도체, 상기 전도체의 외표면에 형성되는 내피층, 상기 내피층의 외표면에 형성되는 절연충전층, 상기 절연충전층의 외표면에 형성되는 전도층 및 상기 전도층의 외표면에 형성되는 표피층으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전자기장 및 전자파 차단효과가 우수한 전선을 제공함에 의해서도 달성될 수 있다.
본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 전도층은 전도성코팅제 또는 전도성코팅필름으로 이루어지는 것으로 한다.
본 발명의 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 전도성코팅제는 합성수지 100 중량부 및 전도성무기물 1 내지 20 중량부로 이루어지는 것으로 한다.
본 발명의 더욱 바람직한 특징에 따르면, 상기 전도성무기물은 그래핀, 탄소나노튜브, 카본블랙, 탄소섬유, 금, 은, 인듐틴옥사이드, 안티모니틴옥사이드 및 희토류금속으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것으로 한다.
본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 전도성코팅필름은 합성수지 바인더 20 중량부 및 전도성재료 1 내지 20 중량부로 이루어지는 것으로 한다.
본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 전도성재료는 그래핀, 탄소나노튜브, 카본블랙, 탄소섬유, 금, 은, 인듐틴옥사이드, 안티모니틴옥사이드, 희토류금속 및 전도성고분자로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것으로 한다.
본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 전도성고분자는 폴리아세틸렌, 폴리아닐린, 폴리피롤, 폴리티오펜, 폴리페닐렌 및 피닷으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나로 이루어지는 것으로 한다.
본 발명에 따른 전자기장 및 전자파 차단효과가 우수한 전도성코팅제, 전도성코팅필름 및 전선은 전도성무기물 또는 전도성재료가 함유되어 탁월한 전자파적합성을 나타낸다.
또한, 가공성 및 내열성이 우수하며, 인체에 유해한 성분을 방출하지 않는 탁월한 효과를 나타낸다.
도 1은 본 발명에 따른 전자기장 및 전자파 차단효과가 우수한 전선(4선)을 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 전자기장 및 전자파 차단효과가 우수한 전선(4선)을 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 전자기장 및 전자파 차단효과가 우수한 전선(3선)을 나타낸 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 전자기장 및 전자파 차단효과가 우수한 전선(3선)을 나타낸 단면도이다.
이하에는, 본 발명의 바람직한 실시예와 각 성분의 물성을 상세하게 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.
본 발명에 따른 전자기장 및 전자파 차단효과가 우수한 전도성코팅제는 합성수지 100 중량부 및 전도성무기물 1 내지 20 중량부로 이루어진다.
전술한 합성수지는 100 중량부가 첨가되며, 본 발명에 따른 전자기장 및 전자파 차단효과가 우수한 전도성코팅제의 주재료가 되는 성분으로, 폴리염화비닐, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리테트라플루오로에틸렌 및 실리콘 등으로 이루어진다.
전술한 전도성무기물은 1 내지 20 중량부가 함유되며, 전자 기기나 전선에서 발생한 전하를 접지에 전달하여 방출시키는 매개체의 역할을 하는데, 전자기장 및 전자파를 유발하는 전하를 접지에 전달하여 방출시키기 때문에, 전자기장 및 전자파의 발생을 차단하는 역할을 한다.
전술한 전도성무기물의 함량이 1 중량부 미만이면, 전도성코팅제의 전도성이 저하되어 전자파 차단효율이 저하되며, 전도성물기물의 함량이 20 중량부를 초과하게 되면 전자파 차단효율은 더 이상 증가하지 않으면서 전도성코팅제의 부착력을 저하시키며, 생산원가를 증가시키게 된다.
이때, 전술한 전도성무기물은 수 내지 수십나노미터의 크기의 지름이나 입자크기를 갖도록 분쇄된 것을 사용하는 것이 바람직한데, 전술한 입자 크기를 갖는 전도성무기물은 전술한 합성수지 성분에 잘 분산되어, 균일한 전자파차단효과를 나타내는 전도성코팅제를 제공하는 역할을 한다.
이때, 전술한 전도성무기물은 그래핀, 탄소나노튜브, 카본블랙, 탄소섬유, 금, 은, 인듐틴옥사이드, 안티모니틴옥사이드 및 희토류금속으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상으로 이루어진다.
또한, 전술한 성분으로 이루어진 전도성코팅제는 여러 전자기기 내부 및 외부에 도포되어 전자파 차단효과를 나타내는 제품으로 제조되거나, 합성수지 섬유를 제조할 때, 합성수지 섬유 원료에 첨가되어 전자파 차단효과를 나타내는 그물, 작업장갑 및 의류 등으로 제조될 수 있으며, 탄소섬유의 표면에 도포되어 전도성 섬유로 활용될 수 있고, 면상발열체 또는 선상발열체의 재료나, 카본히터 등과 같은 재료에 적용될 수도 있다.
또한, 본 발명에 따른 전자기장 및 전자파 차단효과가 우수한 전도성코팅필름은 합성수지 바인더 20 중량부 및 전도성재료 1 내지 20 중량부로 이루어진다.
전술한 합성수지 바인더는 20 중량부가 첨가되며, 본 발명에 따른 전자기장 및 전자파 차단효과가 우수한 전도성코팅필름의 주재료가 되는 성분으로, 아크릴계, 폴리에스터계 및 우레탄계 등의 성분으로 이루어진다.
전술한 합성수지 바인더가 함량이 20 중량부를 초과하게 되면, 전도성코팅필름을 제조할 때, 점도가 지나치게 증가하여, 작업효율성이 저하되고, 합성수지 바인더의 함량이 20 중량부 미만이면 점도가 지나치게 낮아져서 필름으로 제조하는 공정에서 원료의 점도가 지나치게 낮아 작업효율성이 저하되며, 합성수지 바인더에 함유되는 전도성재료의 함량비율이 낮아지기 때문에 전자파차단효과가 저하된다.
전술한 전도성재료는 1 내지 20 중량부가 첨가되며, 전자 기기나 전선에서 발생한 전하를 접지에 전달하여 방출시키는 매개체의 역할을 하는데, 전자기장 및 전자파를 유발하는 전하를 접지에 전달하여 방출시키기 때문에, 전자기장 및 전자파의 발생을 차단하는 역할을 한다.
전술한 전도성재료의 함량이 1 중량부 미만이면, 전도성코팅필름의 전도성이 저하되어 전자파 차단효율이 저하되며, 전도성무기물의 함량이 20 중량부를 초과하게 되면 무기물의 함량이 지나치게 증가하여 전도성코팅필름의 물성이 저하된다.
이때, 전술한 전도성재료는 그래핀, 탄소나노튜브, 카본블랙, 탄소섬유, 금, 은, 인듐틴옥사이드, 안티모니틴옥사이드, 희토류금속 및 전도성고분자로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상으로 이루어지는데, 전술한 전도성재료 중에서 전도성 고분자를 제외한 성분들은 수 내지 수십나노미터의 크기의 지름이나 입자크기를 갖도록 분쇄된 것을 사용하는 것이 바람직한데, 전술한 입자 크기를 갖는 전도성재료는 전술한 합성수지 바인더에 잘 분산되어, 균일한 전자기장 및 전자파 차단효과를 나타내는 전도성코팅필름을 제공하는 역할을 한다.
또한, 전술한 전도성고분자는 우수한 전도성능을 나타내는 폴리아세틸렌, 폴리아닐린, 폴리피롤, 폴리티오펜, 폴리페닐렌 및 피닷으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나로 이루어지는 것이 바람직하다.
전술한 성분으로 이루어진 전자기장 및 전자파 차단효과가 우수한 전도성코팅필름은 압출기로 압출하는 과정에서 박막의 필름형태가 아닌, 시트나 패널 형태로 성형하여, 전자파 차단효과를 갖는 상자, 보관케이스 및 서랍 등으로 다양하게 적용할 수 있다.
또한, 전자기장 및 전자파 차단효과가 우수한 전선은 전도체(10), 전술한 전도체(10)의 외표면에 형성되는 내피층(20), 전술한 내피층(20)의 외표면에 형성되는 절연충전층(30), 전술한 절연충전층(30)의 외표면에 형성되는 전도층(40) 및 전술한 전도층(40)의 외표면에 형성되는 표피층(50)으로 이루어진다.
전술한 전도체(10)는 전류가 잘 통하도록 하는 성분이면 특별히 한정되지 않지만, 전류에 대한 저항이 매우 작아 전류 전달 효율성이 우수한 은, 구리 및 알루미늄 등으로 이루어지는 것이 바람직하나, 비용적인 부분에서는 구리로 이루어지는 것이 가장 바람직하다.
또한, 아래 도 1 내지 4에서는 전도체(10)를 3가닥 내지 4가닥으로 표현하였으나, 전도체(10)의 갯수는 이에 국한되지 않고 단수나 두 개가 적용될 수도 있으며, 다섯 개 이상의 복수로 적용될 수도 있다.
전술한 내피층(20)은 전술한 전도체(10)의 외표면에 형성되어, 전도체에서 전달되는 전류를 차단하는 역할을 하는데, 내피층(20)의 재질은 특별히 한정되지 않고, 폴리에틸렌이나 폴리염화비닐과 같이 절연성이 우수한 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.
전술한 절연충전층(30)은 전술한 내피층(20)의 외표면에 형성되는데, 전술한 내피층(20)이 형성된 전도체가 정렬되도록 하는 역할을 하며, 절연성을 나타내는 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.
전술한 전도층(40)은 전술한 절연충전층(30)의 외표면에 형성되며, 전자기장 및 전자파를 유발하는 전하를 접지에 전달하여 방출시키기 때문에, 전자기장 및 전자파의 발생을 차단하는 역할을 한다.
전술한 전도층(40)은 전도성코팅제 또는 전도성코팅필름으로 이루어지며, 전술한 전도성코팅제 또는 전도성코팅필름의 성분 및 역할은 위에서 설명한 전자기장 및 전자파 차단효과가 우수한 전도성코팅제 및 전도성필름과 동일하므로, 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.
이때, 전술한 전도층(40)은 0.1 내지 0.5 밀리미터 범위의 두께를 가지는 것이 바람직한데, 전도층(40)의 두께가 0.1 밀리미터 미만이면, 전도성이 저하되며, 전도층(40)의 두께가 0.5 밀리미터를 초과하게 되면 전도성은 더 이상 향상되지 않고 전선의 중량, 두께 및 제조비용을 증가시킨다.
전술한 두께로 형성된 전도층(40)은 중량이 가볍기 때문에, 최근 전선의 경량화 추세에 부합되며, 제품의 가격이 저렴하고 두께가 얇기 때문에 절단하기가 쉬워 우수한 작업성을 나타낸다.
전술한 표피층(50)은 전술한 전도층(40)의 외표면에 형성되며, 전술한 전도층(40)에서 전달되는 전류를 최종적으로 차단하고, 외부의 충격으로부터 전술한 전도층(40)을 보호하는 역할을 한다.
이때, 전술한 표피층(50)의 성분은 전술한 전도층(40)에서 전달되는 전류의 차단효율이 우수하며, 외부의 충격으로부터 전술한 전도층(40)을 보호할 수 있는 성분이면 특별히 한정되지 않지만, 절연선, 내충격성, 내스크레치성, 내마모성 및 내후성 등을 고려하여 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리테트라플루오로에틸렌 및 실리콘 등으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나의 합성수지로 이루어지는 것이 바람직하다.
전술한 성분으로 이루어진 전자기장 및 전자파 차단효과가 우수한 전도성코팅제, 전도성필름 및 전선은 전도성무기물 또는 전도성재료가 함유되어 탁월한 EMC 성능을 나타내며, 가공성 및 내열성이 우수하며, 인체에 유해한 성분을 방출하지 않는 탁월한 효과를 나타낸다.
10 ; 전도체
20 ; 내피층
30 ; 절연충전층
40 ; 전도층
50 ; 표피층

Claims (12)

  1. 합성수지 100 중량부 및 전도성무기물 1 내지 20 중량부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전자기장 및 전자파 차단효과가 우수한 전도성코팅제.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 전도성무기물은 그래핀, 탄소나노튜브, 카본블랙, 탄소섬유, 금, 은, 인듐틴옥사이드, 안티모니틴옥사이드 및 희토류금속으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전자기장 및 전자파 차단효과가 우수한 전도성코팅제.
  3. 합성수지 바인더 20 중량부 및 전도성재료 1 내지 20 중량부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전자기장 및 전자파 차단효과가 우수한 전도성코팅필름.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 전도성재료는 그래핀, 탄소나노튜브, 카본블랙, 탄소섬유, 금, 은, 인듐틴옥사이드, 안티모니틴옥사이드, 희토류금속 및 전도성고분자로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전자기장 및 전자파 차단효과가 우수한 전도성코팅필름.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 전도성고분자는 폴리아세틸렌, 폴리아닐린, 폴리피롤, 폴리티오펜, 폴리페닐렌 및 피닷으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전자기장 및 전자파 차단효과가 우수한 전도성코팅필름.
  6. 전도체;
    상기 전도체의 외표면에 형성되는 내피층;
    상기 내피층의 외표면에 형성되는 절연충전층;
    상기 절연충전층의 외표면에 형성되는 전도층; 및
    상기 전도층의 외표면에 형성되는 표피층;으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전자기장 및 전자파 차단효과가 우수한 전선.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 전도층은 전도성코팅제 또는 전도성코팅필름으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전자기장 및 전자파 차단효과가 우수한 전선.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 전도성코팅제는 합성수지 100 중량부 및 전도성무기물 1 내지 20 중량부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전자기장 및 전자파 차단효과가 우수한 전선.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 전도성무기물은 그래핀, 탄소나노튜브, 카본블랙, 탄소섬유, 금, 은, 인듐틴옥사이드, 안티모니틴옥사이드 및 희토류금속으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전자기장 및 전자파 차단효과가 우수한 전선.
  10. 청구항 7에 있어서,
    상기 전도성코팅필름은 합성수지 바인더 20 중량부 및 전도성재료 1 내지 20 중량부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전자기장 및 전자파 차단효과가 우수한 전선.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 전도성재료는 그래핀, 탄소나노튜브, 카본블랙, 탄소섬유, 금, 은, 인듐틴옥사이드, 안티모니틴옥사이드, 희토류금속 및 전도성고분자로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전자기장 및 전자파 차단효과가 우수한 전선.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 전도성고분자는 폴리아세틸렌, 폴리아닐린, 폴리피롤, 폴리티오펜, 폴리페닐렌 및 피닷으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전자기장 및 전자파 차단효과가 우수한 전선.
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