KR20220138119A - 전파 차폐재 제조방법 및 이에 의해 제조된 전파 차폐재 - Google Patents

전파 차폐재 제조방법 및 이에 의해 제조된 전파 차폐재 Download PDF

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Abstract

전파 차폐재 제조방법 및 이에 의해 제조된 전파 차폐재에 관한 발명이 개시된다. 일 구체예에서 상기 전파 차폐재 제조방법은 폴리머 발포체의 표면에 제1 조성물을 이용하여 코팅층을 형성하는 단계;를 포함하며, 상기 폴리머 발포체는 폴리올레핀 및 폴리스티렌 중 하나 이상을 포함하며, 상기 제1 조성물은 용제 100 중량부, 탄소나노튜브 0.1~10 중량부 및 인계 화합물 1~20 중량부를 포함하고, 상기 인계 화합물은 암모늄 포스페이트 및 니트릴로트리스(메틸렌 포스포닉산) 암모늄염을 포함한다.

Description

전파 차폐재 제조방법 및 이에 의해 제조된 전파 차폐재 {MANUFACTURING METHOD FOR SHIELDING MATERIAL FOR ELECTROMAGNETIC WAVE AND SHIELDING MATERIAL FOR ELECTROMAGNETIC WAVE MANUFACTURED USING THE SAME}
본 발명은 전파 차폐재 제조방법 및 이에 의해 제조된 전파 차폐재에 관한 것이다.
최근 전기 전자 산업과 정보 통신 산업이 급속도로 발전되며, 각종 전자기기를 이용한 유선/무선 통신량이 급증하고 있다. 이에 따라 전파(전자파)의 발생량이 급격히 증가하게 되었으며, 이러한 전파에 의해 전자기기 관련 장치의 신뢰성 저하, 통신 장애, 가정, 산업 및 군사용 전자기기의 오작동이 전파가 인체에 미치는 유해성 문제가 증가하고 있으며, 전파를 차폐 및 흡수하기 위한 전파 차폐재 개발에 대한 연구가 이루어지고 있다.
종래에는 폴리우레탄 발포체(스펀지)를 카본블랙 등을 포함하는 용액에 함침하여 전파 차폐재를 제조하였다. 그러나 이와 같이 카본블랙을 이용하여 제조된 전파 차폐재는 시간 경과시 모서리 또는 꼭지점에 좌굴이 발생하는 등 변형이 발생하며, 카본이 쉽게 분산되는 문제가 있었다. 또한 함침 방식으로 제조되기 때문에 전파 차폐재의 부위별 전기적 저항 편차가 증가할 뿐 아니라 내화성 및 내수성이 낮아 화재 또는 습기에 취약한 문제가 있었다.
본 발명과 관련한 배경기술은 일본 등록특허공보 제4319422호(2009.08.26. 공고, 발명의 명칭: 전파 흡수체 제조 방법)에 개시되어 있다.
본 발명의 하나의 목적은 전파 흡수 및 차폐 효과가 우수한 전파 차폐재 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 위치별 전기 저항 편차를 최소화하며, 카본 성분의 비산 방지 효과가 우수한 전파 차폐재 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 내구성, 내화성 및 내수성이 우수한 전파 차폐재 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 코팅층의 균질성과, 부착력이 우수한 전파 차폐재 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 전파 차폐재 제조방법에 의해 제조된 전파 차폐재를 제공하는 것이다.
본 발명의 하나의 관점은 전파 차폐재 제조방법에 관한 것이다. 일 구체예에서 상기 전파 차폐재 제조방법은 폴리머 발포체의 표면에 제1 조성물을 이용하여 코팅층을 형성하는 단계;를 포함하며, 상기 폴리머 발포체는 폴리올레핀 및 폴리스티렌 중 하나 이상을 포함하는 전파 차폐재 제조방법이며, 상기 제1 조성물은 용제 100 중량부, 탄소나노튜브 0.1~10 중량부 및 인계 화합물 1~20 중량부를 포함하고, 상기 인계 화합물은 암모늄 포스페이트 및 니트릴로트리스(메틸렌 포스포닉산) 암모늄염을 포함한다.
일 구체예에서 상기 전파 차폐재는 코팅층 및 폴리머 발포체를 1:5~1:20 중량비로 포함할 수 있다.
일 구체예에서 상기 인계 화합물은 암모늄 포스페이트 및 니트릴로트리스(메틸렌 포스포닉산) 암모늄염을 1:2~1:5 중량비로 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 관점은 상기 전파 차폐재 제조방법에 의해 제조된 전파 차폐재에 관한 것이다. 일 구체예에서 상기 전파 차폐재는 폴리머 발포체; 및 상기 폴리머 발포체 표면에 형성되는 코팅층;을 포함하며, 상기 코팅층은 탄소나노튜브 및 인계 화합물을 포함하고, 상기 인계 화합물은 암모늄 포스페이트 및 니트릴로트리스(메틸렌 포스포닉산) 암모늄염을 포함한다.
일 구체예에서 상기 전파 차폐재는 표면 저항이 1x102~1x1012Ω/sq 일 수 있다.
본 발명의 전파 차폐재 제조방법에 의해 제조된 전파 차폐재는 전파 흡수 및 차폐 효과가 우수하고, 위치별 전기 저항 편차를 최소화하며, 카본 성분의 비산 방지 효과가 우수하고, 코팅층의 균질성과, 부착력이 우수하며, 내구성, 내화성 및 내수성이 우수할 수 있다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다. 이때, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.
그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 발명을 설명하는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 명세서에서 “(메트)아크릴”은 아크릴 및/또는 메타아크릴을 의미할 수 있다.
전파 차폐재 제조방법
본 발명의 하나의 관점은 전파 차폐재 제조방법에 관한 것이다. 일 구체예에서 상기 전파 차폐재 제조방법은 폴리머 발포체의 표면에 제1 조성물을 이용하여 코팅층을 형성하는 단계;를 포함한다.
일 구체예에서 상기 폴리머 발포체는, 평균 크기 0.01~5mm인 비드(bead) 형태일 수 있다. 본 명세서에서 상기 “평균 크기”는 상기 폴리머 발포체 비드의 최대 길이를 의미할 수 있다. 상기 평균 크기 조건에서 전파 차폐재의 성형성이 우수하며, 기계적 강도, 전파 흡수성 또는 차폐성이 우수할 수 있다.
일 구체예에서 상기 비드는 구형, 다면체형, 타원형 또는 부정형일 수 있다.
일 구체예에서 상기 폴리머 발포체는 폴리올레핀(polyolefin) 및 폴리스티렌(polystyrene) 중 하나 이상의 수지를 포함한다. 상기 종류의 수지를 포함시 전파 차폐재의 성형성과 코팅층의 부착력이 우수하며, 기계적 강도, 전파 흡수성 또는 차폐성이 우수할 수 있다.
예를 들면 상기 폴리올레핀은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 중 하나 이상 포함할 수 있다. 예를 들면 상기 폴리머 발포체는 폴리프로필렌 발포체(expanded polypropylene, EPP) 비드를 포함할 수 있다.
상기 폴리머 발포체는 통상의 방법으로 제조될 수 있다. 예를 들면, 상기 수지 및 발포제를 포함하는 발포용 조성물을 가열하여 발포하는 단계;를 포함하여 제조될 수 있다.
상기 폴리머 발포체는 내부에 독립형(closed) 또는 개방형(open) 셀이 형성되며, 상기 코팅층은 상기 폴리머 발포체의 표면 및 셀 내부 중 하나 이상에 형성될 수 있다.
일 구체예에서 상기 제1 조성물은 용제 100 중량부, 탄소나노튜브 0.1~10 중량부 및 인계 화합물 1~20 중량부를 포함한다.
상기 용제는 물 및 탄소수 1 내지 10인 알코올 중 하나 이상 포함할 수 있다. 예를 들면 메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소프로판올 및 부탄올 중 하나 이상 포함할 수 있다.
상기 탄소나노튜브는 상기 전파 차폐재의 전파 흡수성 또는 차폐성을 확보하기 위해 포함된다. 본 발명의 전파 차폐재는 상기 탄소나노튜브를 포함하여 종래 전파 차폐재에서 발생하는 카본 성분의 비산을 방지할 수 있다.
일 구체예에서 상기 탄소나노튜브는 상기 용제 100 중량부에 대하여 0.1~10 중량부 포함된다. 상기 탄소나노튜브를 0.1 중량부 미만으로 포함시 전파 차폐 효과가 미미하며, 10 중량부를 초과하여 포함시 상기 제1 조성물의 분산성이 저하되어 코팅층 표면의 균일한 표면 저항을 확보하기 어려우며, 상기 전파 차폐재의 기계적 강도가 저하될 수 있다. 예를 들면 1~5 중량부 포함될 수 있다.
상기 인계 화합물은 상기 전파 차폐재의 난연성 및 내화성 확보를 위해 포함된다.
상기 인계 화합물은 암모늄 포스페이트(ammonium phosphate) 및 니트릴로트리스(메틸렌 포스포닉산) 암모늄염(nitrilotris(methylene phosphonic acid) ammonium salt)을 포함한다. 상기 종류의 인계 화합물을 포함시, 상기 제1 조성물의 혼합성 및 분산성이 우수하며 코팅층의 부착성이 우수하고, 상기 전파 차폐재의 내습성, 난연성 및 내화성이 우수할 수 있다.
일 구체예에서 상기 인계 화합물은 상기 용제 100 중량부에 대하여 1~20 중량부 포함된다. 상기 인계 화합물을 1 중량부 미만으로 포함시 내습성, 난연성 또는 내화성의 확보가 어려우며, 20 중량부를 초과하여 포함시 상기 제1 조성물의 혼합성이 저하되고, 전파 차폐재의 내구성이 저하될 수 있다. 예를 들면 3~10 중량부 포함될 수 있다.
일 구체예에서 상기 인계 화합물은 암모늄 포스페이트 및 니트릴로트리스(메틸렌 포스포닉산) 암모늄염을 1:2~1:5 중량비로 포함할 수 있다. 상기 중량비 범위로 포함시 상기 제1 조성물의 혼합성 및 분산성이 우수하며, 본 발명의 내습성, 내화성 및 난연성의 예측할 수 없는 상승 효과가 발생하고, 코팅층과 폴리머 발포체 사이의 부착력이 우수할 수 있다. 예를 들면 상기 인계 화합물은 암모늄 포스페이트 및 니트릴로트리스(메틸렌 포스포닉산) 암모늄염을 1:2~1:3 중량비로 포함할 수 있다.
일 구체예에서 상기 제1 조성물은, 실란커플링제를 더 포함할 수 있다. 상기 실란커플링제를 포함시, 상기 코팅층의 부착성과 내구성이 우수할 수 있다.
일 구체예에서 상기 실란커플링제는 비닐클로로실란, 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 2-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필메틸디에톡시실란, 3-글리시독시프로필디에톡시실란, 3-글리시독시프로필트리에톡시실란, p-스티릴트리메톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필트리에톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필메틸디메톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필메틸디에톡시실란, 3-아크릴옥시프로필트리메톡시실란, N-2-(아미노에틸)-3-아미노프로필메틸디메톡시실란, N-2-(아미노에틸)-3-아미노프로필트리메톡시실란, N-2-(아미노에틸)-3-아미노프로필메틸트리에톡시실란, 3-아미노프로필트리메톡시실란, 3-아미노프로필트리에톡시실란, 3-트리에톡시실릴-N-(1,3-디메틸부틸리덴)프로필아민, N-페닐-3-아미노프로필트리메톡시실란, 3-클로로프로필트리메톡시실란, 3-머캅토프로필메틸디메톡시실란, 3-머캅토프로필트리메톡시실란 및 비스(트리에톡시실릴프로필)테트라설파이드 중 하나 이상 포함할 수 있다.
일 구체예에서 상기 실란커플링제는 상기 용제 100 중량부에 대하여 1~20 중량부 포함될 수 있다. 상기 함량 조건으로 포함시 상기 제1 조성물의 혼합성이 우수하면서, 코팅층의 부착력 및 내구성이 우수할 수 있다. 예를 들면 1~10 중량부 포함될 수 있다.
일 구체예에서 상기 코팅층은, 제1 조성물을 이용하여 스핀 코팅하여 형성될 수 있다. 예를 들면, 회전체를 이용하여 스핀 코팅을 실시할 수 있다. 상기 스핀 코팅시 회전 원심력과 중력을 이용하여 폴리머 발포체의 표면에 균일한 두께의 코팅층을 형성할 수 있다.
일 구체예에서 상기 코팅층 형성후, 공지된 방법으로 건조하여 코팅층을 형성할 수 있다.
일 구체예에서 상기 전파 차폐재는 코팅층 및 폴리머 발포체를 1:5~1:20 중량비로 포함할 수 있다. 상기 조건에서 상기 전파 차폐재의 기계적 강도와 전파 차폐성이 우수할 수 있다.
전파 차폐재 제조방법에 의해 제조된 전파 차폐재
본 발명의 다른 관점은 상기 전파 차폐재 제조방법에 의해 제조된 전파 차폐재에 관한 것이다. 일 구체예에서 상기 전파 차폐재는 폴리머 발포체; 및 상기 폴리머 발포체 표면에 형성되는 코팅층;을 포함하며, 상기 코팅층은 탄소나노튜브 및 인계 화합물을 포함하고, 상기 인계 화합물은 암모늄 포스페이트 및 니트릴로트리스(메틸렌 포스포닉산) 암모늄염을 포함한다.
일 구체예에서 상기 전파 차폐재는 코팅층 및 폴리머 발포체를 1:5~1:20 중량비로 포함할 수 있다. 상기 조건에서 상기 전파 차폐재의 기계적 강도와 전파 차폐성이 우수할 수 있다.
일 구체예에서 상기 인계 화합물은 암모늄 포스페이트 및 니트릴로트리스(메틸렌 포스포닉산) 암모늄염을 1:2~1:5 중량비로 포함할 수 있다.
일 구체예에서 상기 코팅층은 탄소나노튜브 및 인계 화합물을 1:0.5~1:4 중량비로 포함할 수 있다. 상기 중량비로 포함시 상기 전파 차폐재의 난연성, 부착성, 기계적 강도와 전파 차폐성이 우수할 수 있다.
일 구체예에서 상기 코팅층은 실란커플링제를 더 포함할 수 있다. 예를 들면 상기 코팅층은 상기 탄소나노튜브, 실란커플링제 및 인계 화합물을 1:0.1~2:0.5~4 중량비로 포함할 수 있다. 상기 중량비로 포함시 상기 전파 차폐재의 난연성, 부착성, 기계적 강도와 전파 차폐성이 우수할 수 있다.
일 구체예에서 상기 전파 차폐재는, 공지된 방법으로 성형하여 전파 차폐 부재를 제조할 수 있다. 예를 들면 상기 전파 차폐재를 몰드를 이용하여 가열 및 결합하고, 재단하여 성형할 수 있다.
일 구체예에서 상기 전파 차폐재는 표면 저항이 1x102~1x1012Ω/sq 일 수 있다.
본 발명의 전파 차폐재는 전파 흡수 및 차폐 효과가 우수하고, 위치별 전기 저항 편차를 최소화하며, 카본 성분의 비산 방지 효과가 우수하고, 코팅층의 균질성과, 부착력이 우수하며, 내구성, 내화성 및 내수성이 우수하며, 전파 시험실, 통신기지국 등의 연구 시설 및 EMP 공격 차단을 위한 군작선시설 등의 군사시설에 사용될 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.
실시예 및 비교예
실시예 1
폴리머 발포체로 비드 형태의 폴리프로필렌 발포체(EPP)를 준비하였다. 또한, 에탄올 100 중량부, 탄소나노튜브 4 중량부 및 인계 화합물(암모늄 포스페이트 및 니트릴로트리스(메틸렌 포스포닉산) 암모늄염 1:2.33 중량비 포함) 10 중량부를 혼합하여 제1 조성물을 제조하였다.
회전체를 이용하여 상기 폴리머 발포체의 표면에 제1 조성물을 스핀 코팅하여 코팅층을 형성하고, 상기 코팅층을 건조하여 코팅층 및 폴리머 발포체를 1:5~1:15 중량비로 포함하는 전파 차폐재를 제조하였다.
실시예 2
에탄올 100 중량부, 탄소나노튜브 15 중량부 및 인계 화합물(암모늄 포스페이트 및 니트릴로트리스(메틸렌 포스포닉산) 암모늄염 1:2.33 중량비 포함) 11 중량부 및 실란커플링제 4 중량부를 혼합하여 제1 조성물을 제조한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 전파 차폐재를 제조하였다.
비교예 1
에탄올 100 중량부, 탄소나노튜브 15 중량부 및 인계 화합물 10 중량부를 혼합하여 제1 조성물을 제조한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 전파 차폐재를 제조하였다.
비교예 2
에탄올 100 중량부, 탄소나노튜브 4 중량부 및 인계 화합물 25 중량부를 헌합하여 제1 조성물을 제조한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 전파 차폐재를 제조하였다.
비교예 3
인계 화합물로 암모늄 포스페이트를 적용한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 전파 차폐재를 제조하였다.
비교예 4
상기 실시예 1과 동일한 폴리머 발포체를, 에탄올 100 중량부 및 카본블랙 5 중량부를 포함하는 혼합용액에 침지한 다음 건조하여 전파 차폐재를 제조하였다.
상기 실시예 및 비교예에 대하여, 하기와 같은 방법으로 물성을 평가하였다.
(1) 제1 조성물 혼합성 평가: 상기 실시예 및 비교예 중에서, 실시예 1~2 및 비교예 1~3에서 제조된 제1 조성물의 혼합성과, 구성 성분의 분리 여부(분산성)을 육안으로 관찰하고 하기 기준에 따라 평가하여 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
(0: 변화없음, 1: 극히 조금 분리 2: 조금 분리, 3: 조금 심하게 분리, 4: 심하게 분리, 5: 극히 심하게 분리)
(2) 전파 차폐재 외관 평가: 상기 실시예 1~2 및 비교예 1~4의 전파 차폐재를 공지된 방법으로 성형하여 시트 형태의 성형체를 제조하였다. 그 다음에, 상기 성형체의 표면을 육안으로 관찰하여, 코팅층(또는 카본 성분)의 이탈 여부, 성형체 모서리 부분의 좌굴 여부를 하기 기준으로 평가하여 하기 표 1에 나타내었다.
(0: 변화 없음, 1: 코팅층 이탈 또는 모서리 좌굴이 극히 일부 발생, 2: 코팅층 이탈 또는 모서리 좌굴이 일부 발생, 3: 코팅층 이탈 또는 모서리 좌굴이 심하게 발생)
(3) 전파 차폐재 표면저항측정: 상기 실시예 1~2 및 비교예 1~4에 대하여 표면저항측정기를 이용하여 표면저항을 측정하여 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다. 구체적으로 상기 실시예 및 비교예의 표면저항을 각각 10개의 지점에서 측정후, 평균한 평균 값을 하기 표 1에 나타내었다.
Figure pat00001
상기 표 1을 참조하면, 본 발명의 실시예 1~2는 제1 조성물의 혼합성 및 분산성이 우수하였으며, 코팅층의 부착성이 우수하여 성형체 제조시 코팅층의 비산을 최소화하고, 성형체 모서리의 좌굴을 방지하는 효과가 우수하며, 표면 저항의 위치별 편차를 최소화하여 표면 저항 특성이 우수하였다.
반면 본 발명의 조건을 벗어난 비교예 1~3과, 종래의 카본블랙 혼합용액에 침지하여 제조된 전파 차폐재를 적용한 비교예 4의 경우, 상기 실시예 1~3에 비해 제1 조성물의 혼합성 및 분산성이 저하되었고, 제조된 성형체의 코팅층(또는 카본 성분)이 비산하거나, 성형체의 위치별 표면 저항의 편차가 증가하여 표면 저항 특성이 저하되는 것을 알 수 있었다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.

Claims (5)

  1. 폴리머 발포체의 표면에 제1 조성물을 이용하여 코팅층을 형성하는 단계;를 포함하며,
    상기 폴리머 발포체는 폴리올레핀 및 폴리스티렌 중 하나 이상을 포함하는 전파 차폐재 제조방법이며,
    상기 제1 조성물은 용제 100 중량부, 탄소나노튜브 0.1~10 중량부 및 인계 화합물 1~20 중량부를 포함하고,
    상기 인계 화합물은 암모늄 포스페이트 및 니트릴로트리스(메틸렌 포스포닉산) 암모늄염을 포함하는 것을 특징으로 하는 전파 차폐재 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 전파 차폐재는 코팅층 및 폴리머 발포체를 1:5~1:20 중량비로 포함하는 것을 특징으로 하는 전파 차폐재 제조방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 인계 화합물은 암모늄 포스페이트 및 니트릴로트리스(메틸렌 포스포닉산) 암모늄염을 1:2~1:5 중량비로 포함하는 것을 특징으로 하는 전파 차폐재 제조방법.
  4. 폴리머 발포체; 및
    상기 폴리머 발포체 표면에 형성되는 코팅층;을 포함하며,
    상기 코팅층은 탄소나노튜브 및 인계 화합물을 포함하고,
    상기 인계 화합물은 암모늄 포스페이트 및 니트릴로트리스(메틸렌 포스포닉산) 암모늄염을 포함하는 것을 특징으로 하는 전파 차폐재.
  5. 제4항에 있어서, 상기 전파 차폐재는 표면 저항이 1x102~1x1012Ω/sq인 것을 특징으로 하는 전파 차폐재.
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WO2023075426A1 (ko) 2021-10-27 2023-05-04 주식회사 엘지에너지솔루션 이차 전지용 전극 제조 장치

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