KR20140059106A - 방열 및 전자파차폐 기능을 갖는 입자상 물질의 제조방법 - Google Patents

방열 및 전자파차폐 기능을 갖는 입자상 물질의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전자기기 및 발열체에서 발산되는 열을 방열하여 기기의 오작동을 방지하면서 전자파차폐 및 흡수를 동시에 만족시키는 고분자의 플라스틱 소재로 된 조성물의 제조방법에 관한 것이다.
이를 위하여 열가소성 폴리머(thermoplasticity polymer) 중에 하나 이상의 고체플라스틱과 열전도를 위한 탄소나노튜브(CNTs) 와 흑연(graphite)의 원료를 혼합하여 조성물을 제조토록 한 것으로, 원료를 압출기에 투입하여 열과 스크류로 용융되게 혼합하여 토출구로 압출되게 토출하여 냉각수조로 냉각한 상태에서 균일한 사이즈로 컷팅한 후 불량검출단계를 거친 후 건조기에서 완전 건조시켜 완성된 제품을 제조토록 한 것이다.
따라서 알루미늄과 동등한 성능을 가지면서도 알루미늄보다 더 가볍고 염기성에 강하며 동시에 전자파차폐 및 흡수성이 높아 기기고장 및 오작동과 발화에 대한 문제점을 해결하는 동시에 제품의 디자인 및 가공성이 우수한 플라스틱재질의 고분자소재 조성물을 제공하게 되는 것이다.

Description

방열 및 전자파차폐 기능을 갖는 입자상 물질의 제조방법{radiant heat and electromagnetic wave shield Functioned a composition}
본 발명은 전자기기 및 조명기기 등의 발열체에서 발산되는 열을 방열하여 기기의 오작동을 방지하면서 또한 전자파차폐 및 흡수를 동시에 만족시키는 고분자의 플라스틱 소재로 된 조성물과 그의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 전자기기 및 조명기기 등을 사용할 경우 기기나 조명기구의 등에서 많은 양의 열과 전자파가 발생되고 있고, 이러한 열과 전자파의 발생은 기기의 고장과 오작동 및 낮은 발화점을 갖는 재질에는 이러한 열의 증가로 화재가 발생되는 원인이 되는 것이고, 또한 이러한 열은 결국 기기의 수명을 단축시킴은 물론이고 또한 전자파는 인체에 매우 유해하기 때문에 현재 이러한 전자기기나 조명기기등에서 발생되는 열 및 전자파를 신속하게 방출,차폐,분산,감쇠,냉각이 이루어지도록 하고 있는 것이다.
이를 위한 대표적인 사례가 현재 녹색운동에너지의 하나인 LED 조명기기의 사용에 있는데 현재 이러한 LED조명기기는 저전력으로 백열등의 몇 배의 에너지 절감의 효과를 보이는 등의 에너지 절약의 대표적으로 사용되고 있는 것이다.
그러나 LED 조명기기는 방열이라는 문제를 함께 동반하고 있는 것이다.
다음 표1은 온도의 변화에 따른 LED의 수명을 나타낸 것이다.
온도℃ 35 45 55 65 75 85 95 105 115
시간 157,000 107,000 75,000 54,000 39,600 29,500 22,300 17,100 13,300
즉 35℃에서의 사용시간이 75℃에서는 1/4 정도의 사용시간으로 줄어듬을 알 수 있어 온도가 상승할 수록 사용시간이 현저하게 저하되는 것을 알 수 있는 것이다.
따라서 현재 LED조명기기의 방열을 위한 재료로는 가볍고 경제적이면서도 방열계수가 높은 알루미늄이 가장 많이 사용되고 있으며, 이러한 알루미늄의 방열온도는 약 65℃~75℃이고, 이러한 알루미늄 재료로 사용된 LED조명기기의 LED수명은 대략 4만~5만 시간이 기준이 되고 있다.
그러나 LED조명기기의 방열재료로 많이 사용되고 있는 알루미늄은 다른 금속에 비해 가볍고 열전도성이 높으나, 산과 염기성에 매우 약하며 산화로 인한 외관의 모양 및 기능을 저해하게 되는 단점이 있는 것이다.
즉, 알루미늄은 가벼움으로 제품의 상품가치에 매우 큰 영향이 있는 반면에 염기성에 매우 약해 산화로 인하여 외관의 모양 및 기능이 저하되면서 제품의 상품가치를 저해시키게 되는 것이다.
또한 알루미늄은 금속이기 때문에 제품 제작시 다이캐스팅으로 제작토록 한 후 후가공을 하여야 하는 등의 제작 공정이 복잡하고 어렵다는 단점이 있는 것이다.
또한 전지기기에서 발생되는 전자파의 차폐 능력은 일반적으로 금속의 경우 발산되는 전자파를 표면 반사함으로써 차폐성능이 우수하지만 이러한 금속의 반사는 전자파가 발생될 때 금속 외부에서는 반사되는 전자파가 안정적이지만 금속의 내부에서는 반사되는 전자파는 불안정하기 때문에 파생되는 문제가 있는 것이다.
따라서 본 발명은 알루미늄과 동등한 방열 성능을 가지면서도 알루미늄보다 더 경량화이면서 열전도는 10W/m·K ~ 20W/m·K이며, 염기성에 강하며 동시에 전자파차폐 및 흡수성이 높으면서 제품의 디자인 및 가공성이 우수한 플라스틱으로 압출 또는 사출성형토록 한 것이다.
이를 위하여 전자파의 차폐를 위하여 열가소성 수지의 어느 하나 또는 하나 이상이 혼합되어지는 열가소성의 수지와 열전도를 증대시키기 위한 분산된 탄소나노튜브와 경제성과 열전도를 위한 흑연과 성형성을 위한 소량의 첨가제를 압출기에 투입하여 압출기의 실린더에서 스크류에 의하여 이송되면서 균일하게 혼합되고 혼합되는 것은 실린더의 히터에 의하여 용융되어 다이스를 통해 가닥으로 배출되면 배출되는 가닥은 냉각수조에 투입하여 냉각단계를 거친 후 컷팅기를 통과하면서 사출이나 압출을 위한 원료로 성형토록 되는 것이다.
이때 컷팅기에서 사출이나 압출을 위한 균일한 사이즈의 컷팅 한 상태에서 불량제품을 선별하는 선별기에 투입하여 양품의 선별단계를 거친 후 건조기로 완전히 건조시켜 얻게 되는 것이다.
따라서 본 발명은 열가소성 폴리머와 첨가제(탄소나노튜브, 흑연)의 함유량에 따라 제작되는 제품에 맞는 크기 및 구조에 따른 다양한 디자인으로의 제작이 가능하고 비용절감에 있어서 상당히 효과적이고, 상기의 원료 조성물은 10W/m·K ~ 20W/m·K의 열전도도와 우수한 방열기능 및 전자파차폐기능을 갖으면서도 제품의 다양한 디자인 가공이 우수하여 상품가치를 상승시키게 되면서 비용절감 및 구매자의 구매효과를 증강하게 되고 제품의 경량화로 인한 운송이 용이하면서 낙하시 인명 손상 위험을 방지하게 되는 것이다.
도1은 본 발명의 원료가 혼합된 혼합원료 조성물을 나타낸 개략도.
도2는 본 발명의 혼합된 조성물의 확대도.
도3은 본 발명의 원료가 압출기에서 혼합되는 과정을 나타낸 공정구조.
도4는 본 발명의 압출기의 구조도.
도5는 본 발명의 조성물 제조공정을 나타낸 블럭도.
이하 첨부도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도1은 본 발명의 열가소성 폴리머(thermoplasticity polymer)와 탄소나노튜브(CNTs)와 흑연(graphite)이 혼합되어 제조된 입자상의 형태를 나타낸 것이고, 도2는 본 발명의 입자상의 형태의 내부에 조성성분들의 배열구조를 나타낸 것이고, 도3은 본 발명의 열가소성 폴리머(thermoplasticity polymer)와 탄소나노튜브(CNTs)와 흑연(graphite)이 혼합되어 입자상으로 제조하기 위한 압출라인의 일 실시예의 과정을 나타낸 것이고, 도4는 본 발명의 압출기 본체의 구조를 나타낸 것이고, 도5는 본 발명의 조성성분들을 사용하여 입자상으로 제조되는 공정단계를 나타낸 것이다.
상기에 도시된 바와 같이 본 발명은 전자파의 차폐를 위하면서 성형을 위한 열가소성 폴리머(thermoplasticity polymer)(11)와 열전도를 위한 탄소나노튜브(CNTs)(12)와 생산의 경제성과 성형성을 위하면서 열전도를 위한 흑연(graphite)(13)으로 된 원료를 혼합한 후 이를 압출기에 투입하여 일정한 크기의 입자상(10)으로 제조토록 한 것이다.
이때 상기 열가소성 폴리머(thermoplasticity polymer)(11)는 0.2W/mk의 매우 낮은 열전도성 및 전자파차폐를 보이지만 상기 열가소성 폴리머(thermoplasticity polymer)(11)에 탄소나노튜브(CNTs)(12) 및 흑연(graphite)(13)의 첨가로 인해 100배 정도의 20W/mk 열전도도 및 전자파차폐와 흡수성을 가지게 되는 것이다.
이러한 성능을 가지기 위하여 상기 열가소성 폴리머(thermoplasticity polymer)(11)는 폴리페닐렌 설파이드(PPS), 열가소성 폴리우레탄(TPU), 폴리카보네이트 수지(PC RESIN), 폴리아미드6(PA6), 폴리아미드66(PA66) 등의 선택된 어느 하나 또는 또 다른 것을 하나 이상으로 혼합된 고분자 플라스틱 소재를 사용하는 것이고, 이러한 열가소성 폴리머(thermoplasticity polymer)(11)는 성형성을 위하여 약 35%~65%의 중량의 범위로 사용하는 것이다.
또한 본 발명에서는 열전도를 위한 탄소나노튜브(CNTs)(12)는 열전도도와 실질적인 경제성(탄소나노튜브가 고가이기 때문에 최소로 투입하면서도 탄소나노튜브가 가지고 있는 열전도도를 거의 그대로 활용가능토록 하는 것)을 얻고 성형 후의 열전도도 안정성 확보를 위하여 분산된 상태의 다중벽의 탄소나노튜브(multi-walled CNTs)를 사용하며 분산된 상태에서의 입자 사이즈는 직경은 5~15nm, 길이는 5~10um의 것을 사용하였고, 전체 중량의 약 3%~13%이내의 중량의 범위로 사용하였다.
이때 상기 다중벽의 탄소나노튜브(CNTs)(12)는 분산과정을 거친 후 탄소나노튜브(CNTs)(12)의 가장 큰 문제점인 반데르발스 힘(van der Waals force)의 분자 사이에 작용하는 인력을 감쇠시켜야 탄소나노튜브(CNTs)(12)의 고유 특성을 나타낼 수 있는 것이다.
이를 위하여 본 발명에서는 분산된 다중벽의 탄소나노튜브(CNTs)(12)를 시간이 지나면 서로간의 인력에 의하여 분산상태가 해제되기 때문에 분산된 상태에서 바로 상기 열가소성 폴리머와 혼합토록 한 후 입자상으로 압출성형토록 함으로서 이러한 문제점을 해소토록 한 것이다.
또한 열전도도는 물론 입자상으로의 성형시의 경제성을 위하여 사용되는 흑연(graphite)(13)은 분말상의 형태이고, 전체중량의 약 30%~50%의 중량의 범위로 사용하였고, 입자 사이즈는 직경이 50um이고, 길이는 5~10um이며, 탄소함량은 90%이상으로 결정성이 강한 인상흑연(flaky graphite)을 사용함으로서 원하는 성형성과 열전도성을 얻을 수 있었다.
하지만 이러한 흑연(graphite)(13)의 소재가 본 발명의 목적을 한정하는 것이 아니다.
다음은 본 발명의 조성의 비율에 따른 방열의 정도에 따라 변화되는 조성의 비율에 의한 변화를 다양한 일 실시 예를 설명하면 다음과 같다.
실시예 1
폴리머 35 중량%
탄소나노튜브 13 중량%
흑연 50 중량%
기타(난연,왁스 등) 2 중량%
상기의 조성의 혼합비율은 방열이 가장 많이 필요할 경우에 적용되는 것이고, 특히 탄소나노튜브는 다중벽의 것이면서도 분산된 것을 사용하였고, 왁스와 난연 또는 열안정제 등은 성형을 위한 제품의 특성에 따라 어느 하나 또는 혼합하여 사용토록 하는 것이다.
그러나 폴리머를 35중량% 이하로 할 경우에는 입자상(10)으로 제조한 후 이를 사용하여 특정된 제품을 사출 또는 압출로 성형하였을 경우에 성형된 제품의 표면에서 흑연의 묻어남이나 두께가 얇은 부분에서는 부서짐이 발생되어 실질적인 사용에 문제점이 발생되었다.
그러나 폴리머를 30 중량%로 할 경우에는 더 많은 부서짐이 발생되어 입자상으로 성형된 상태에서의 특정된 제품의 성형에 많은 문제점을 발생토록 함을 확인하였다.
실시예 2
폴리머 65 중량%
탄소나노튜브 3 중량%
흑연 30 중량%
기타(난연,왁스, 열안정제 등) 2 중량%
상기의 조성의 혼합비율은 방열이 가장 적게 필요할 경우에 적용되는 것이고, 특히 탄소나노튜브는 다중벽의 것이면서도 분산된 것을 사용하였고, 왁스와 난연 또는 열안정제 등은 성형을 위한 제품의 특성에 따라 어느 하나 또는 혼합하여 사용토록 하는 것이다.
이때 폴리머를 65중량%이상을 사용할 경우에 열전도가 떨어져 실질적인 열전도성의 목적달성이 어렵고. 75중량%이상을 사용할 경우에 열전도도가 거의 없음을 확인할 수 있었다.
여기서 탄소나노튜브를 최소 3중량% 이하를 사용할 경우 본 발명에서는 2.5중량%를 사용할 경우에는 열전도도가 요구하는 기대치를 나타내지 않음을 확인하여 실질적인 사용이 불가능함을 확인하였다.
실시예 3
폴리머(하나 이상혼합) 10+42.4=52.4 중량%
탄소나노튜브 5 중량%
흑연 37 중량%
기타(난연,왁스, 열안정제 등) 5+0.5+0.1=5.6 중량%
상기와 같이 혼합된 상태에서의 열전도도는 본 발명의 목적달성을 위한 열전도도인 10~20W/mk를 달성할 수 있었고, 또한 탄소나노튜브를 3 중량%만을 사용하고 흑연을 39중량%로 사용할 경우에도 거의 동일한 열전도도를 얻을 수 있음을 확인하였다.
동시에 입자상(10)으로 성형된 상태에서 다양한 특정된 제품을 사출 또는 압출성형할 경우에 우수한 특성을 발휘함을 확인하였다.
이러한 조성으로 혼합되어진 것을 압출기를 사용하여 사출성형이나 압출성형을 위한 일정한 크기의 입자상(10)으로 성형토록 하는 것이다.
이러한 이유는 특정한 제품을 성형하기 위하여 사출과 압출로 성형토록 할 경우에 이러한 조성들이 균일하게 함유토록 하기 위한 것이다.
상기의 입자상(10)으로 성형하기 위한 압출라인은 본 발명의 조성으로 혼합되어진 원료를 압출기 본체(20)의 일측에 형성된 호퍼(21)를 통해 투입하게 되고, 압출기본체(20)의 실린더의 외부에는 호퍼(21)를 통하여 투입된 원료를 가열하는 가열부(22)와 내부에는 구동모터(M)에 의해 회전되는 스크류(23)가 구비되어 투입된 원료가 스크류(23)에 의하여 혼합되어 이동되면서 가열부(22)에 의해 용융되면서 스크류(23)의 회전에 의해 혼합되어 용융되면서 스크류(23)의 선단에 장착된 다이스(24)를 통하여 토출되어지면서 입자상으로 성형되어지는 것이다.
따라서 본 발명의 조성물에 의한 입자상(10)의 물질로 다양한 제품을 성형한 상태에서의 성형성은 물론 방열 및 전자파차폐의 뛰어난 효과를 갖게 되는 것이다.
이는 입자상(10)의 물질의 배열상태가 규칙적으로 배열한 구조로 되어 있는데 각 원자는 각각의 위치에서 정지해 있지 않고 격자진동를 하게 되는 것이다.
이때 고체의 열전도성 및 전기전도성의 중요한 역할을 하기 위하여 격자 간의 거리를 50nm~150nm의 격자간 거리를 유지하고, 탄소나노튜브(CNTs)(12)의 열전도 3,000W/mk의 높은 열전도와 나노테크놀러지의 바탕으로 격자 간의 거리를 탄소나노튜브(CNTs)(12)가 제어하게 되는 것이다.
또한 상기 탄소나노튜브(CNTs)(12)는 특유의 튜브구조(내부 빈 공간으로 전자파를 흡수,소멸)와 극저온에서도 변하지 않는 성능을 가져 방열과 전자파 흡수에 매우 뛰어난 것으로, 본 발명의 입자상(10)을 구성하는 조성에 혼합되는 탄소나노튜브(CNTs)(12)는 분산시킨 상태에서 입자상(10)의 내에 압출과정을 통하여 균일하게 분포함으로써 본 발명의 입자상(10)을 사용하여 사출이나 압출로 제조되는 다양한 제품에는 방열뿐만 아니라 전자파 차폐와 흡수와 감쇠 능력까지 갖추게 되는 것이다.
다음은 본 발명의 혼합된 조성을 사용하여 입자상(10)으로 제조하는 일 실시 예를 나타낸 것이다.
첫째, 전자파의 차폐와 입자상(10)으로의 성형을 위하여 열가소성 폴리머(thermoplasticity polymer)(11) 중 선택된 하나 또는 하나 이상의 혼합된 수지와 열전도를 위한 분산된 다중벽의 탄소나노튜브(CNTs)(12)와 분말상의 흑연(graphite)(13)을 혼합하여 압출기 본체(20)의 호퍼(21)에 투입하는 단계와
둘째, 상기 호퍼(21)를 통하여 압출기 본체(20)에 투입된 혼합된 조성물이 압출기 본체(20)의 실린더의 내부에서 스크류(23)의 회전에 의해 혼합 용융되는 단계와
셋째, 상기 혼합 용융된 용융물이 실린더의 선단에 장착된 다이스(24)를 통해 단수 또는 복수 가닥으로 압출되어 배출되는 단계와
넷째, 상기 단수 또는 복수 가닥으로 겔 상태로 용융되어 배출된 것을 냉각수조(30)에 투입되어 고체상태로 경화토록 하는 단계와
다섯째, 상기 냉각수조(30)에서 고체 상태로 경화된 것을 컷팅기(40)에 투입하여 입자상(10)으로 균일한 사이즈로 컷팅하는 단계와
여섯째, 상기 컷팅된 입자상(10)을 선별기(50)에 투입하여 불량제품을 선별하는 단계와
일곱째, 상기 선별된 입자상(10)을 건조하는 단계와
여덟째, 상기 건조된 입자상(10)을 포장하여 제품의 제조를 완성하게 되는 것이다.
이때 상기 입자상(10)은 비중(specific gravity)이 1.4~1.52 이내로 이루어지는 것이고, 열전도도가 사용용도에 따라 10~20W/mk 이내로 이루어지는 것이다.
또한 상기 입자상(10)은 체적저항(Volume Resistance) 0.1Ω·cm ~ 0.09Ω·cm의 저항특성을 갖는 것이고, 상기 입자상(10)은 체적저항(Volume Resistance) 0.1Ω·cm ~ 0.09Ω·cm의 저항특성으로 인해서 입자상(10)이 1GHz 주파수 대역에서는 전자파의 세기를 1/10,000,000의 수준으로 감쇠하고, 3GHz의 주파수 대역에서는 1/100,000,000의 전자파 세기로 감쇠되는 것이다.
또한 상기와 같이 제조된 입자상(10)은 난연 등급 UL(1.5mm)V-0의 연소하기 어려운 난연성 성질을 갖는 것이다.
이때 상기 제조된 입자상(10)은 아래 표와 같이 RoHS 중금속 검출테스트에서 중금속이 검출되지 않는 결과를 나타낸다.
Figure pat00001
Figure pat00002
또한 본 발명의 혼합된 조성물로 성형된 입자상(10)을 사용하여 사출성형된 제품을 알루미늄으로 제조된 제품과 동일한 조건에서 실장테스트를 하여 비교평가한 것으로, 아래 그림과 표2와 같이 다음과 같은 향상된 성능을 가지게 되는 것이다.
Figure pat00003
a 환경 온도 : 상온 27℃ (無風) a 입력 전압 : 220V 60Hz
a 사용 온도(SPEC) : 67℃ 이하
a 측정 결과
구 분 1 지점 2 지점 3 지점 4 지점
알루미늄 52.3℃ 50.9℃ 51.8℃ 59.1℃
당사 조성물 57.3℃ 55.2℃ 54.4℃ 65.4℃
따라서 상기와 같이 기존에 사용되는 알루미늄을 제조된 제품과 같이 본 발명의 입자상(10)을 사용하여 제조된 제품이 모든 지점에서 사용온도를 만족하였고, 또한 알루미늄으로 제조된 제품의 무게는 80g이지만 본 발명의 입자상(10)을 사용하여 제조된 제품의 무게는 45g으로 알루미늄으로 제조된 제품보다 약 절반정도 더 가벼워 이로 인한 운송, 낙하에 대한 향상된 효과를 갖게 되는 것이다.
따라서 상기한 바와 같이 본 발명의 혼합된 조성물로 제조된 입자상(10)은 열가소성 폴리머(thermoplasticity polymer)(11)와 폴리머에 첨가제의 형태로 혼합되는 분산된 탄소나노튜브(CNTs)(12)와 흑연(graphite)(13)의 함유량에 따라 다양한 방열규격으로 제작이 가능하고 비용절감에 있어서 상당히 경제적인 것이다.
10: 입자상 11: 열가소성 폴리머(thermoplasticity polymer)
12: 탄소나노튜브(CNTs) 13: 흑연(graphite)
20: 압출기본체 21: 호퍼
22: 실린더 22a: 히터
23: 스크류 24: 다이스
30: 냉각수조 40: 컷팅기
50: 선별기

Claims (11)

  1. 전자파 차폐와 성형성을 위하여 하나 또는 선택된 또 다른 하나 이상의 선택된 열가소성 폴리머(thermoplasticity polymer)(11)와,
    열전도 및 전자파 차폐를 위한 탄소나노튜브(CNTs)(12)와,
    성형의 경제성과 열전도를 위한 흑연(graphite)(13)으로 혼합된 조성물을 혼합-용융-압출-냉가-절단-건조의 압출방식으로 성형하여 입자상(10)으로 제조되는 방열 및 전자파차폐 기능을 갖는 입자상 물질의 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 열가소성 폴리머(thermoplasticity polymer)는 폴리페닐렌 설파이드(PPS), 열가소성 폴리우레탄(TPU), 폴리카보네이트 수지(PC RESIN), 폴리아미드6(PA6), 폴리아미드66(PA66)의 선택된 어느 하나 또는 둘 이상의 것을 혼합하여 이루어지는 방열 및 전자파차폐 기능을 갖는 입자상 물질의 제조방법.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 탄소나노튜브(CNTs)(12)는 다중벽 탄소나노튜브(multi-walled CNTs)를 분사시켜 사용하며 분산되어진 입자 사이즈는 직경 5~15nm 길이 5~10um이내로 사용되는 방열 및 전자파차폐 기능을 갖는 입자상 물질의 제조방법.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 열전도 소재인 흑연(graphite)(13)은 결정성이 높은 인상흑연(flaky graphite)을 사용하며 입자 사이즈 직경 50um과 길이 5~10um의 탄소함량 90%이상으로 사용하는 방열 및 전자파차폐 기능을 갖는 입자상 물질의 제조방법.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 열가소성 폴리머(thermoplasticity polymer)(11)는 성형성을 위하여 전체중량의 약 35%~65%의 중량의 범위로 사용하고, 열전도를 위한 분산된 탄소나노튜브(CNTs)(12)는 전체 중량의 약 3%~13%이내의 중량의 범위로 사용하였고, 열전도도는 물론 입자상으로의 성형시의 경제성을 위하여 사용되는 흑연(graphite)(13)은 분말상의 형태이고, 전체중량의 약 30%~50%의 중량의 범위로 방열특성에 따라 최소 최대치의 범위에서 100분률로 사용하는 방열 및 전자파차폐 기능을 갖는 입자상 물질의 제조방법.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 혼합된 조성 상태로 입자상(10)으로 제조된 비중(specific gravity)이 1.4~1.52 무게 이내로 이루어지는 방열 및 전자파차폐 기능을 갖는 입자상 물질의 제조방법.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 혼합된 조성의 비율로 성형된 입자상(10)의 물질은 열전도도가 10~20W/mk 이내를 갖는 방열 및 전자파차폐 기능을 갖는 입자상 물질의 제조방법.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 입자상(10)물질은 체적저항(Volume Resistance) 0.1Ω·cm ~ 0.09Ω·cm의 저항특성을 갖는 방열 및 전자파차폐 기능을 갖는 입자상 물질의 제조방법.
  9. 제 1항에 있어서, 상기 입자상(10)물질은 체적저항(Volume Resistance) 0.1Ω·cm ~ 0.09Ω·cm의 저항특성으로 인해 1GHz 주파수 대역에서 전자파의 세기를 1/10,000,000의 수준으로 감쇠하고 3GHz의 주파수 대역에서 1/100,000,000의 전자파 세기로 감쇠되는 특성을 갖는 방열 및 전자파차폐 기능을 갖는 입자상 물질의 제조방법.
  10. 제 1항에 있어서, 상기 입자상(10)물질은 난연 등급 UL(1.5mm)V-0의 연소하기 어려운 난연성 성질을 갖는 방열 및 전자파차폐 기능을 갖는 입자상 물질의 제조방법.
  11. 제 1항에 있어서, 상기 입자상(10)물질은
    Figure pat00004

    Figure pat00005

    위 표와 같이 RoHS 중금속 검출테스트에서 중금속이 검출되지 않는 결과를 갖는 방열 및 전자파차폐 기능을 갖는 입자상물질의 제조방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20240062348A (ko) 2022-10-31 2024-05-09 주식회사 성창오토텍 통합제어기 하우징용 플라스틱 조성물
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KR102538987B1 (ko) * 2022-12-28 2023-06-01 주식회사 유니온메디칼 차폐기능을 갖는 고주파 온열암치료기의 고주파 발생기 설치용 랙케이스

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030077596A (ko) * 2001-02-05 2003-10-01 도레이 가부시끼가이샤 탄소 섬유 강화 수지 조성물, 성형 재료 및 그의 성형품
KR100874690B1 (ko) * 2008-09-19 2008-12-18 두성산업 주식회사 전자파 차폐 및 흡수 특성과 방열 특성이 향상된 롤 타입의복합 시트 및 그 제조 방법
KR20110068479A (ko) * 2009-12-16 2011-06-22 호남석유화학 주식회사 차단성과 전기전도성이 우수한 수지 복합체 및 이를 이용한 성형품

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030077596A (ko) * 2001-02-05 2003-10-01 도레이 가부시끼가이샤 탄소 섬유 강화 수지 조성물, 성형 재료 및 그의 성형품
KR100874690B1 (ko) * 2008-09-19 2008-12-18 두성산업 주식회사 전자파 차폐 및 흡수 특성과 방열 특성이 향상된 롤 타입의복합 시트 및 그 제조 방법
KR20110068479A (ko) * 2009-12-16 2011-06-22 호남석유화학 주식회사 차단성과 전기전도성이 우수한 수지 복합체 및 이를 이용한 성형품

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102687894B1 (ko) * 2023-03-03 2024-07-25 전유재 복합소재 기반의 전자파 차폐재 및 그 제조 방법

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