KR20200021205A

KR20200021205A - 전자기파 흡수체 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR20200021205A
Application number: KR1020180096670A
Authority: KR
Inventors: 홍채환
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아자동차주식회사
Priority date: 2018-08-20
Filing date: 2018-08-20
Publication date: 2020-02-28
Also published as: KR102575427B1

Abstract

본 발명은 전자기파 흡수체 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전도성 탄소섬유 및 바이오 나노섬유를 포함하는 복합 섬유시트를 형성하고, 여기에 바인더 수지를 함침시킴으로써 높은 주파수 영역대에서 전자기파 흡수율을 향상시키는 동시에 유연성 및 성형성이 우수한 전자기파 흡수체 및 그 제조방법에 관한 것이다.

Description

전자기파 흡수체 및 그 제조방법{ELECTROMAGNETIC WAVE ABSORBER AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

본 발명은 높은 주파수 영역대의 전자기파를 효율적으로 흡수하는 동시에 얇고 유연성 및 성형성이 우수한 전자기파 흡수체 및 그 제조방법에 관한 것이다.

최근 출시되는 자동차는 편의성 및 안정성을 고려하여 GHz의 주파수를 갖는 전자기파의 발진 및 수신을 통해 주변의 사물을 감지하는 장, 단거리 레이더 장비를 탑재하고 있다. 이러한 자동차용 레이더는 전방 충돌방지(Forward Collision Warning, FCW), 차선 이탈방지(Lane Departure Warning, LDW), 비상 제동시스템(Advancd Emergency Braking System, AEBS), 적응 순항 제어(Adaptive Cruise Control, ACC) 기능 등의 차량안전 및 운전보조 시스템에 핵심적인 역할을 한다.

그러나 기존의 자동차용 레이더는 미세한 전자기파의 방해에 민감하여 쉽게 오작동을 일으킨다. 예컨대, 바닥, 맨홀 뚜껑 등의 장애물에 의한 반사파로 의해서도 오작동을 일으킬 소지가 있다. 또한 반사파로 인하여 레이더 효율이 저하되고 수명이 단축되는 문제가 있다. 뿐만 아니라 다른 전자 장비와 상호 교란 현상을 발생시켜 신호품질이 저하되는 문제가 있다.

이러한 전자기파 장해 문제를 해결하기 위해, 전자파 흡수체에 의해 전자기파를 흡수하는 기법이 개발되고 있다. 종래 한국공개특허 제2008-0114148호에서는 자성 분말을 바인더 수지 및 용제를 포함하는 액상의 혼합 수지로 코팅하고, 상기 혼합 수지가 코팅된 자성 분말을 건조시킨 후 건조된 자성분말을 이용하여 전자파 흡수체를 성형하는 공정을 포함하는 전자파 흡수체의 제조방법이 개시되어 있다. 하지만 상기와 같이 입자 상의 자성분말을 이용하여 전자파 흡수체를 제조하게 되면 유연성이 떨어지고 광범위한 주파수 영역대에서 전자파를 효율적으로 흡수하는 성능이 떨어지는 문제가 있다.

따라서, 레이더의 신호 전달을 방해하지 않도록 전자기파를 효율적으로 흡수하는 동시에 얇고 유연성이 우수한 소재에 대한 개발이 필요하다.

한국공개특허 제2008-0114148호

상기와 같은 문제 해결을 위하여, 본 발명은 전도성 탄소섬유 및 바이오 나노섬유를 포함한 복합 섬유시트에 바인더 수지를 함침한 후 경화함으로써 전자기파 흡수율이 향상된 전자기파 흡수체를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

또한 본 발명은 복함 섬유시트로 인해 유연성 및 성형성이 향상된 전자기파 흡수체의 제조방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

또한 본 발명은 전자기파 흡수체를 포함하는 자동차를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않는다. 본 발명의 목적은 이하의 설명으로 보다 분명해 질 것이며, 특허청구범위에 기재된 수단 및 그 조합으로 실현될 것이다.

본 발명은 위와 같은 목적을 달성하기 위하여 다음과 같은 구성을 포함할 수 있다.

본 발명의 전자기파 흡수체는 전도성 탄소섬유 25~35 중량%; 바이오 나노섬유 30~35 중량%; 및 바인더 수지 30~45 중량%;를 포함하되, 상기 전도성 탄소섬유 및 바이오 나노섬유를 포함하는 복합 섬유시트에 바인더 수지가 함침된 것일 수 있다.

상기 전도성 탄소섬유는 탄소나노튜브, 탄소섬유 또는 이들의 혼합물인 것일 수 있다.

상기 탄소나노튜브는 3차원의 나선 형상으로 직경이 5~20 nm이고, 길이는 1~30 ㎛인 것일 수 있다.

상기 탄소나노튜브는 단일벽(Single-walled), 이중벽(Double-walled), 얇은 다중벽(Thin multi-walled), 다중벽(Multi-walled) 및 다발형(Roped)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 탄소나노튜브인 것일 수 있다.

상기 탄소섬유는 평균 섬유직경이 30~100 nm이고, 평균 섬유길이가 30~60 ㎛인 것일 수 있다.

상기 바이오 나노섬유는 셀룰로오스, 셀룰로우스 에테르(Cellulose ether) 또는 이들의 혼합물인 것일 수 있다.

상기 바이오 나노섬유는 평균 섬유직경이 30~100 nm이고, 평균 섬유길이가 30~60 ㎛인 것일 수 있다.

상기 바인더 수지는 에폭시 수지인 것일 수 있다.

한편, 본 발명의 전자기파 흡수체의 제조방법은 바이오 나노섬유 수용액에 전도성 탄소섬유 및 알코올계 용매를 혼합하여 복합 섬유시트를 제조하는 단계; 상기 복합 섬유시트 내에 포함된 물 및 알코올계 용매를 제거하는 단계; 바인더 수지 조성물에 상기 물 및 알코올계 용매가 제거된 복합 섬유시트를 함침시키는 단계; 및 상기 함침된 복합 섬유시트를 경화시켜 전자기파 흡수체를 제조하는 단계;를 포함한다.

상기 알코올계 용매는 이소프로필알코올, 에탄올 또는 이들의 혼합물인 것일 수 있다.

상기 복합 섬유시트를 제조하는 단계에서는 5000~5500 rpm으로 회전하는 호모지나이저에 통과시키는 과정을 포함할 수 있다.

상기 물 및 알코올계 용매를 제거하는 단계에서는 상기 복합 섬유시트를 35~55 ℃의 온도에서 9~23 시간 동안 건조시킬 수 있다

상기 바인더 수지 조성물은 에폭시 수지 35~45 중량%, 경화제 50~64.9 중량% 및 아민계 촉매 0.1~5 중량%를 포함할 수 있다.

상기 전자기파 흡수체를 제조하는 단계에서는 110~130 ℃의 온도에서 2~6 시간 동안 열처리하여 경화시킬 수 있다.

상기 전자기파 흡수체는 전도성 탄소섬유 25~35 중량%; 바이오 나노섬유 30~35 중량%; 및 바인더 수지 30~45 중량%;를 포함할 수 있다.

또한 본 발명의 자동차는 상기 전자기파 흡수체를 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 전자기파 흡수체는 전도성 탄소섬유 및 바이오 나노섬유를 포함하는 복합 섬유시트를 형성하고, 여기에 바인더 수지를 함침시킴으로써 높은 주파수 영역대에서 전자기파 흡수율을 향상시키는 동시에 유연성 및 성형성이 우수한 효과가 있다.

본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과로 한정되지 않는다. 본 발명의 효과는 이하의 설명에서 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 전자기파 흡수체를 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 전자기파 흡수체의 제조방법에 대한 흐름도이다.

이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 통상의 기술자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.

각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "상에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "하부에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.

달리 명시되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 성분, 반응 조건, 폴리머 조성물 및 배합물의 양을 표현하는 모든 숫자, 값 및/또는 표현은, 이러한 숫자들이 본질적으로 다른 것들 중에서 이러한 값을 얻는 데 발생하는 측정의 다양한 불확실성이 반영된 근사치들이므로, 모든 경우 "약"이라는 용어에 의해 수식되는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 기재에서 수치범위가 개시되는 경우, 이러한 범위는 연속적이며, 달리 지적되지 않는 한 이러한 범위의 최소값으로부터 최대값이 포함된 상기 최대값까지의 모든 값을 포함한다. 더 나아가, 이러한 범위가 정수를 지칭하는 경우, 달리 지적되지 않는 한 최소값으로부터 최대값이 포함된 상기 최대값까지를 포함하는 모든 정수가 포함된다.

본 명세서에 있어서, 범위가 변수에 대해 기재되는 경우, 상기 변수는 상기 범위의 기재된 종료점들을 포함하는 기재된 범위 내의 모든 값들을 포함하는 것으로 이해될 것이다. 예를 들면, "5 내지 10"의 범위는 5, 6, 7, 8, 9, 및 10의 값들뿐만 아니라 6 내지 10, 7 내지 10, 6 내지 9, 7 내지 9 등의 임의의 하위 범위를 포함하고, 5.5, 6.5, 7.5, 5.5 내지 8.5 및 6.5 내지 9 등과 같은 기재된 범위의 범주에 타당한 정수들 사이의 임의의 값도 포함하는 것으로 이해될 것이다. 또한 예를 들면, "10% 내지 30%"의 범위는 10%, 11%, 12%, 13% 등의 값들과 30%까지를 포함하는 모든 정수들뿐만 아니라 10% 내지 15%, 12% 내지 18%, 20% 내지 30% 등의 임의의 하위 범위를 포함하고, 10.5%, 15.5%, 25.5% 등과 같이 기재된 범위의 범주 내의 타당한 정수들 사이의 임의의 값도 포함하는 것으로 이해될 것이다.

일반적으로 전자기파 흡수 소재는 도전, 유전 및 자성 손실을 이용하여 입사된 전자기파 에너지를 흡수 및 차폐하여 다른 에너지로 변환함으로써 전자기파의 세기를 효과적으로 감쇄시킬 수 있다. 또한 전자기파 흡수 소재는 주파수 대역에 따라 흡수 방법이 달라질 수 있으며, 기존의 자성 분말을 이용한 흡수체는 유연성이 떨어지는 문제가 있다. 본 발명에서는 기존의 자동차용 레이더가 가진 문제들을 해결하기 위해 GHz의 높은 주파수 영역대에서도 전자기파 흡수 성능이 우수한 전도성 탄소섬유를 적용하여 반사파로 인한 오작동, 레이더 효율 저하 및 수명 단축, 신호품질 저하 문제를 해결하였다. 뿐만 아니라 전도성 탄소섬유에 바이오 나노섬유를 혼합하여 복합 섬유시트를 형성하고, 여기에 바인더 수지를 함침시킴으로써 유연성 및 성형성을 향상시켰다.

이하, 상술한 바와 같은 본 발명의 전자기파 흡수체 및 그 제조방법은 도 1 및 2와 함께 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 전자기파 흡수체를 도시한 단면도이다. 상기 도 1을 참조하면, 전도성 탄소섬유(20) 및 바이오 나노섬유(30)가 복합 섬유시트 형태를 이루고 상기 복합 섬유시트에 바인더 수지(40)가 함침된 구조의 전자기파 흡수체(10)를 보여준다.

보다 상세하게는, 본 발명의 전자기파 흡수체(10)는 전도성 탄소섬유(20) 25~35 중량%; 바이오 나노섬유(30) 30~35 중량%; 및 바인더 수지(40) 30~45 중량%;를 포함하되, 상기 전도성 탄소섬유(20) 및 바이오 나노섬유(30)를 포함하는 복합 섬유시트에 바인더 수지(40)가 함침된 것일 수 있다.

상기 전도성 탄소섬유(20)는 상기 전자기파 흡수체(10)에 도전성을 부여하여 전자기파를 흡수하는 동시에 강성을 향상시킬 수 있다. 또한 상기 전도성 탄소섬유(20)는 입자상의 전도성 소재에 비해 섬유상으로 높은 비표면적을 가져 전자기파 흡수율을 높일 수 있으며, 섬유 형태이어서 전자기파 흡수체(10)에 유연성을 부여할 수 있다.

구체적으로 상기 전도성 탄소섬유(20)는 상기 전자기파 흡수체(10) 전체 중량을 기준으로 25~35 중량%를 포함할 수 있다. 이때, 그 함량이 25 중량% 미만이면 전자기파 흡수율이 낮을 수 있고, 반대로 35 중량% 초과이면 최종 제품의 유연성이 저하되는 단점이 있다. 상기 전도성 탄소섬유(20)는 탄소나노튜브, 탄소섬유 또는 이들의 혼합물인 것일 수 있다. 상기 탄소나노튜브는 3차원의 나선 형상으로 직경이 5~20 nm이고, 길이는 1~30 ㎛인 것일 수 있다. 상기 직경 및 길이 범위를 벗어나게 되면 혼합 균일성이 떨어져 그로 인하여 전자파 차폐 성능이 저하될 수 있다. 바람직하게는 상기 탄소나노튜브의 직경은 6~17 nm이고, 길이가 2~25 ㎛인 것일 수 있고, 더욱 바람직하게는 직경이 6~13 nm이고, 길이가 2.5~20 ㎛인 것일 수 있다.

또한 상기 탄소나노튜브는 단일벽(Single-walled), 이중벽(Double-walled), 얇은 다중벽(Thin multi-walled), 다중벽(Multi-walled) 및 다발형(Roped)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 탄소나노튜브인 것일 수 있다.

상기 탄소섬유는 평균 섬유직경이 30~100 nm 이고, 평균 섬유길이가 30~60 ㎛ 인 것일 수 있다. 상기 탄소섬유의 직경 및 길이 범이를 벗어나게 되면 혼합 균일성이 떨어져 그로 인하여 전자파 차폐 성능이 저하될 수 있다.

상기 바이오 나노섬유(30)는 상기 전도성 탄소섬유(20)와의 결합력이 우수하며, 전자기파 흡수체(10)에 유연성을 부여하는 역할을 할 수 있다. 또한 상기 바이오 나노섬유(30)는 조직의 균일성이 매우 높아 광범위한 주파수 영역대에서 전자기파를 효과적으로 흡수할 수 있다. 구체적으로 상기 바이오 나노섬유(30)는 상기 전자기파 흡수체(10) 전체 중량을 기준으로 30~35 중량%를 포함할 수 있다. 이때, 그 함량이 30 중량% 미만이면 전자기파 흡수체(10)의 성형성 및 유연성이 저하될 수 있고, 반대로 35 중량% 초과이면 전자기파 흡수율이 낮아질 수 있다. 상기 바이오 나노섬유(30)는 셀룰로오스, 셀룰로우스 에테르(Cellulose ether) 또는 이들의 혼합물인 것일 수 있다. 또한 상기 바이오 나노섬유(30)는 평균 섬유직경이 30~100 nm이고, 평균 섬유길이가 30~60 ㎛인 것일 수 있다. 상기 평균 섬유직경이 30 nm 미만이면 분산성이 저하되어 차폐성능이 저하될 수 있고, 100 nm 초과이면 분산 균일성 및 초직 치밀성이 저하되어 차폐성능이 저하될 수 있다. 바람직하게는 평균 섬유직경이 40~60 nm이고, 평균 섬유길이가 45~55 ㎛인 것일 수 있다.

상기 바인더 수지(40)는 상기 전도성 탄소섬유(20) 및 바이오 나노섬유(30)를 포함하는 복합 섬유시트를 물리적으로 잡아주는 역할을 하며 전자기파 흡수체(10)에 가공성 및 기계적 물성을 부여하기 위해 혼합될 수 있다. 구체적으로 상기 바인더 수지(40)는 상기 전자기파 흡수체(10) 전체 중량을 기준으로 30~45 중량%를 포함할 수 있다. 이때, 그 함량이 30 중량% 미만이면 전자기파 흡수체(10)의 기계적인 물성이 저하될 수 있고, 반대로 45 중량% 초과이면 너무 많은 양의 바인더 수지(40)로 인해 전자기파 흡수율이 낮아질 수 있다. 상기 바인더 수지(40)는 에폭시 수지인 것일 수 있다.

한편, 도 2는 본 발명에 따른 전자기파 흡수체(10)의 제조방법에 대한 흐름도이다. 이를 참조하면, 상기 전자기파 흡수체(10)의 제조방법은 복합 섬유시트를 제조하는 단계(S1), 복합 섬유시트 내 포함된 물 및 용매를 제거하는 단계(S2), 바인더 수지 조성물에 복합 섬유시트를 함침시키는 단계(S3) 및 전자기파 흡수체(10)를 제조하는 단계(S4)를 포함한다.

보다 상세하게는, 본 발명의 전자기파 흡수체(10)의 제조방법은 바이오 나노섬유 수용액에 전도성 탄소섬유(20) 및 알코올계 용매를 혼합하여 복합 섬유시트를 제조하는 단계; 상기 복합 섬유시트 내에 포함된 물 및 알코올계 용매를 제거하는 단계; 바인더 수지 조성물에 상기 물 및 알코올계 용매가 제거된 복합 섬유시트를 함침시키는 단계; 및 상기 함침된 복합 섬유시트를 경화시켜 전자기파 흡수체(10)를 제조하는 단계;를 포함한다.

본 발명의 전자기파 흡수체(10)의 제조방법에 대해 각 단계별로 상세히 설명하면 다음과 같다.

1) 복합 섬유시트를 제조하는 단계(S1)

상기 복합 섬유시트를 제조하는 단계(S1)는 바이오 나노섬유 수용액에 전도성 탄소섬유(20) 및 알코올계 용매를 혼합하여 복합 섬유시트를 제조하는 단계일 수 있다. 여기서, 상기 바이오 나노섬유 수용액은 물 100 중량부에 바이오 나노섬유(30) 1 ~ 10 중량부가 혼합된 것일 수 있다.

상기 (S1) 단계에서는 바이오 나노섬유 수용액에 전도성 탄소섬유(20) 및 알코올계 용매를 혼합한 후 5000~5500 rpm으로 회전하는 호모지나이저에 통과시켜 복합 섬유시트를 제조할 수 있다. 이때, 상기 (S1) 단계에서 알코올계 용매를 혼합하는 것이 중요한데, 그 이유는 상기 전도성 탄소섬유(20)의 분산성을 향상시켜 상기 바이오 나노섬유(30)와의 결착력을 높이기 위함이다. 구체적으로 상기 알코올계 용매로는 이소프로필알코올, 에탄올 또는 이들의 혼합물인 것일 수 있다.

2) 복합 섬유시트 내 포함된 물 및 용매를 제거하는 단계(S2)

상기 복합 섬유시트 내 포함된 물 및 용매를 제거하는 단계(S2)는 상기 복합 섬유시트 내에 포함된 물 및 알코올계 용매를 제거하는 단계일 수 있다. 상기 복합 섬유시트 내에 물 및 알코올계 용매가 남아있게 되면 이후 (S3) 단계에서 바인더 수지 조성물과 불필요한 반응으로 물성저하를 초래할 수 있다. 이러한 문제가 발생하는 것을 방지하기 위해 상기 (S2) 단계에서는 상기 복합 섬유시트 내에 포함된 물 및 알코올계 용매를 완전히 제거하는 것이 좋다. 이때, 상기 물 및 알코올계 용매를 효율적으로 제거하기 위해서는 상기 복합 섬유시트를 35~55 ℃의 온도에서 9~23 시간 동안 건조시킬 수 있다.

3) 바인더 수지 조성물에 복합 섬유시트를 함침시키는 단계(S3)

상기 바인더 수지 조성물에 복합 섬유시트를 함침시키는 단계(S3)는 바인더 수지 조성물에 상기 물 및 알코올계 용매가 제거된 복합 섬유시트를 함침시키는 단계일 수 있다. 상기 (S3) 단계에서는 상기 물 및 알코올계 용매가 제거되어 건조한 상태의 복합 섬유시트에 바인더 수지 조성물을 함침시킬 수 있다.

상기 바인더 수지 조성물은 에폭시 수지 35~45 중량%, 경화제 50~64.9 중량% 및 아민계 촉매 0.1~5 중량%를 포함할 수 있다. 특히, 상기 에폭시 수지의 함량이 35 중량% 미만이면 기계적 물성이 저하될 수 있고, 반대로 45 중량% 초과이면 과도한 에폭시 수지의 함량으로 인하여 복합 섬유시트를 형성하는 것이 어려운 문제가 있다. 상기 에폭시 수지는 ㈜ 국도화학에서 제조된 제품명 KDS-8128인 것을 사용할 수 있다. 상기 경화제는 ㈜ 국도화학에서 제조된 제품명 KFH-271인 것을 사용할 수 있다. 또한 상기 아민계 촉매로는 2-에틸-4-메틸이미다졸인 것일 수 있다.

4) 전자기파 흡수체(10)를 제조하는 단계(S4)

상기 전자기파 흡수체(10)를 제조하는 단계(S4)는 상기 함침된 복합 섬유시트를 경화시켜 전자기파 흡수체(10)를 제조하는 단계일 수 있다. 상기 (S4) 단계에서는 바인더 수지 조성물에 함침된 복합 섬유시트를 열처리하여 경화시킴으로써 시트 형상의 전자기파 흡수체(10)를 제조할 수 있다. 이때, 상기 (S4) 단계에서 열처리는 110~130 ℃의 온도에서 2~6 시간 동안 열처리하여 경화시킬 수 있다. 이때, 상기 열처리 온도가 110 ℃ 미만이거나 2 시간 미만에서 열처리하게 되면 전자기파 흡수체(10)의 형태가 균일하지 않을 수 있다. 반대로, 온도가 130 ℃ 초과이거나 6 시간 초과하여 열처리하면 높은 열에 의해 에폭시 수지가 변성되어 전자기파 흡수율을 저하시킬 수 있다. 상기 (S4) 단계를 통해 제조된 전자기파 흡수체(10)는 전도성 탄소섬유(20) 25~35 중량%; 바이오 나노섬유(30) 30~35 중량%; 및 바인더 수지(40) 30~45 중량%;를 포함할 수 있다.

또한 본 발명의 자동차는 상기 전자기파 흡수체(10)를 포함할 수 있다.

이하 본 발명을 실시예에 의거하여 더욱 구체적으로 설명하겠는 바, 본 발명이 다음 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

실시예 1~5

하기 표 1에 나타낸 각 성분 및 혼합비율로 각각의 전자기파 흡수체를 제조하였다. 구체적으로 물 100 중량부에 셀룰로오스 나노섬유 5 중량부를 혼합한 셀룰로오스 나노섬유 수용액에 탄소나노섬유 및 이소프로필 알코올을 투입한 후 5000 rpm으로 회전하는 호모게나이저 장비를 사용하여 1 mm 두께의 복합 섬유시트를 제조하였다. 그 다음 상기 복합 섬유시트를 45 ℃의 온도에서 9시간 동안 건조시켜 상기 복합 섬유시트 내에 함유된 물 및 이소프로필 알코올을 제거하였다. 그런 다음 바인더 수지 조성물에 상기 복합 섬유시트를 함침시켰다. 상기 바인더 수지가 함침된 복합 섬유시트를 120 ℃의 온도에서 3 시간 동안 열처리하여 경화시켜 전자기파 흡수체를 제조하였다.

비교예 1~9

하기 표 1에 나타낸 각 성분 및 혼합비율로 전자기파 흡수체를 제조한 것을 제외하고, 상기 실시예 1~5와 동일한 방법으로 실시하였다.

실험예: 전자기파 흡수체의 물성평가

상기 실시예 1~5 및 비교예 1~9에서 제조된 전자기파 흡수체에 대해 전자파 흡수계수 및 굴곡굽힘성을 측정하였다. 측정결과는 하기와 같은 방법으로 실시하였으며, 그 결과는 표 2, 3에 나타내었다.

(1) 전자파 흡수계수: 전자파 흡수계수는 전자기파 투과량 측정 장치(Agilent E8364A PNA type vectornetwork analyzer)를 이용하여 측정하였다.

(2) 굴곡굽힘성: 굴곡굽힘성은 복합재 시편을 인장물성 평가 장비를 사용하여 변형을 가했을 때 발생하는 크랙의 발생 여부를 활용하여 측정하였다. 그 결과는 45도 굽힘 조건에서 크랙이 안 보이는 경우 우수, 굽힘 변형 지점의 미세한 백화 현상이 보이면 양호, 굽힘 변형 지점의 백화현상이 2개 이상 보이면 불량으로 나타내었다.

(3) 외관: 성형 후 면상체 외관을 눈으로 봤을 때 미세 기공이 2개 이하로 보이고 평탄도가 우수한 경우이면 우수, 미세 기공이 3개 이하로 보이면 양호, 4개 이상 보이면 불량으로 나타내었다.

상기 표 2 및 3의 결과에 의하면, 상기 실시예 1~5의 경우 20 GHz 및 40 GHz의 높은 주파수 영역대에서 전자기파 흡수 효율이 요구 물성수준을 모두 만족함을 확인할 수 있었다. 또한 굴곡굽힘성 및 성형 후 외관이 우수함을 확인하였다.

이에 반해, 상기 비교예 1~9의 경우 20 GHz 및 40 GHz의 주파수 영역대에서 요구물성 수준을 모두 만족하지 않는 것을 확인하였다. 뿐만 아니라 굴곡굽힘성이 불량하거나 성형 후 외관이 불량한 수준으로 상용성이 떨어지는 것을 알 수 있었다.

10: 전자기파 흡수체
20: 전도성 탄소섬유
30: 바이오 나노섬유
40: 바인더 수지

Claims

전도성 탄소섬유 25~35 중량%;
바이오 나노섬유 30~35 중량%; 및
바인더 수지 30~45 중량%;
를 포함하되,
상기 전도성 탄소섬유 및 바이오 나노섬유를 포함하는 복합 섬유시트에 바인더 수지가 함침된 것인 전자기파 흡수체.
제1항에 있어서,
상기 전도성 탄소섬유는 탄소나노튜브, 탄소섬유 또는 이들의 혼합물인 것인 전자기파 흡수체.
제2항에 있어서,
상기 탄소나노튜브는 3차원의 나선 형상으로 직경이 5~20 nm이고, 길이는 1~30 ㎛인 것인 전자기파 흡수체.
제2항에 있어서,
상기 탄소나노튜브는 단일벽(Single-walled), 이중벽(Double-walled), 얇은 다중벽(Thin multi-walled), 다중벽(Multi-walled) 및 다발형(Roped)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 탄소나노튜브인 것인 전자기파 흡수체.
제2항에 있어서,
상기 탄소섬유는 평균 섬유직경이 30~100 nm이고, 평균 섬유길이가 30~60 ㎛인 것인 전자기파 흡수체.
제1항에 있어서,
상기 바이오 나노섬유는 셀룰로오스, 셀룰로우스 에테르(Cellulose ether) 또는 이들의 혼합물인 것인 전자기파 흡수체.
제1항에 있어서,
상기 바이오 나노섬유는 평균 섬유직경이 30~100 nm이고, 평균 섬유길이가 30~60 ㎛인 것인 전자기파 흡수체.
제1항에 있어서,
상기 바인더 수지는 에폭시 수지인 것인 전자기파 흡수체.
바이오 나노섬유 수용액에 전도성 탄소섬유 및 알코올계 용매를 혼합하여 복합 섬유시트를 제조하는 단계;
상기 복합 섬유시트 내에 포함된 물 및 알코올계 용매를 제거하는 단계;
바인더 수지 조성물에 상기 물 및 알코올계 용매가 제거된 복합 섬유시트를 함침시키는 단계; 및
상기 함침된 복합 섬유시트를 경화시켜 전자기파 흡수체를 제조하는 단계;
를 포함하는 전자기파 흡수체의 제조방법.
제9항에 있어서,
상기 알코올계 용매는 이소프로필알코올, 에탄올 또는 이들의 혼합물인 것인 전자기파 흡수체의 제조방법.
제9항에 있어서,
상기 복합 섬유시트를 제조하는 단계에서는 5000~5500 rpm으로 회전하는 호모지나이저에 통과시키는 과정을 포함하는 것인 전자기파 흡수체의 제조방법.
제9항에 있어서,
상기 물 및 알코올계 용매를 제거하는 단계에서는 상기 복합 섬유시트를 35~55 ℃의 온도에서 9~23 시간 동안 건조시키는 것인 전자기파 흡수체의 제조방법.
제9항에 있어서,
상기 바인더 수지 조성물은 에폭시 수지 35~45 중량%, 경화제 50~64.9 중량% 및 아민계 촉매 0.1~5 중량%를 포함하는 것인 전자기파 흡수체의 제조방법.
제9항에 있어서,
상기 전자기파 흡수체를 제조하는 단계에서는 110~130 ℃의 온도에서 2~6 시간 동안 열처리하여 경화시키는 것인 전자기파 흡수체의 제조방법.
제9항에 있어서,
상기 전자기파 흡수체는 전도성 탄소섬유 25~35 중량%; 바이오 나노섬유 30~35 중량%; 및 바인더 수지 30~45 중량%;를 포함하는 것인 전자기파 흡수체의 제조방법.
제1항 내지 제8항 중에서 선택된 어느 하나의 항에 따른 전자기파 흡수체를 포함하는 자동차.