KR900008544B1 - 전자파 흡수용 수지 조성물 - Google Patents

전자파 흡수용 수지 조성물 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

전자파 흡수용 수지 조성물
제1도 및 3도는 본 발명 마이크로 웨이브 흡수체에서 사용된 칼륨계 단결정 섬유별 기계적 강도를 나타내는 관계도.
제2도 및 4도는 본 발명 마이크로 웨이브 흡수체를 마이크로 웨이브 가열 오븐에 장착하고 가동할때 사용된 칼륨계 단결정 섬유별 사용시간별 전자파 감쇠량 변화 효과를 나타내는 관계도.
본 발명은 전자파 흡수용 수지조성물에 관한 것이다. 좀더 상세하게는 음식물 조리용구인 마이크로 웨이브 가열 오븐(Microwave Heating Oven)에 있어서 몸체부와 개폐문의 틈새를 통해 누출되는 마이크로 웨이브 또는 가열 에너지를 차단하기위해 가스킷(gasket)으로 사용되는 마이크로 웨이브 흡수체에 관한 것으로 특히 이 흡수체 제조에 사용되는 내열성 및 기계적 강도가 우수하고, 마이크로 웨이브의 흡수 효과가 크게 개선된 전자파 흡수용 수지 조성물에 관한 것이다.
일반적으로 마이크로 웨이브 가열 오븐은 음식물등을 비교적 짧은 시간동안에 가열시키기 위해 흔히 이용되는 것으로 오븐내의 저장물등을 가열시키기 위해 통상 2450MHz의 마이크로 웨이브를 발생시키게 된다.
이와같이 발생된 고주파 즉 마이크로 웨이브는 마이크로 웨이브 가열 오븐을 구성하고 있는 몸체부와 개폐문의 틈새로부터 외부로 누출되기 수우며 이것은 주위에 산재해 있는 TV, 라디오 등의 가전 제품류에 전자파 방해를 일으키기도 하고, 인체에 해를 끼치기도 하기 때문에 마이크로 웨이브의 누출현상이 일어나는 마이크로 웨이브 가열 오븐의 몸체부와 개폐문간의 틈새에 마이크로 웨이브의 누출을 방지할 수 있는 마이크로 웨이브 흡수체를 채용하는 것이 필수적으로 대두되어 왔다.
지금까지 마이크로 웨이브 가열 오븐으로부터 마이크로 웨이브의 누출을 방지하기 위한 수단을 제공하고 있는 특허는 다수 소개된 바 있다. 예를들면, 미국 특허 제 3742176 및 3866009호는 일반식 MFe2O4(M은 Ni, Cu, Zn, Mn, Mg)로 표시되는 페라이트 분말(Ferrite powder)과 천연고무와 합성고무로부터 선택되는 유기고분자 화합물을 혼합하여 제조된 페로우 마그네틱(Ferromagnetic)물질을 사용하는 방법을 발표하였고, 미국 특허 제4046983호는 일반식 MFe2O4(M은 Ni, Cu, Zn, Mn, Mg)로 표시되는 페라이트 분말과 합성고무 및 열가소성 수지, 열경화성 수지로부터 선택되는 유기고분자 화합물을 혼합하여 마이크로 웨이브 흡수체를 제조하는 방법을 소개하였고, 미국 특허 제 4003840호는 일반식 MFe2O4(M은 Mn, Ni, Cu, Zn, Mg, Co)로 표시되고 입자경이 1.65mm이하인 페라이트 분말과 열경화성 수지(페놀 수지, 폴리에스터 수지, 에폭시 수지, 실리콘 수지), 열가소정 수지(PVC, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌), 천연 및 합성고무(폴리클로로프렌, 아클릴로 니트릴 부타디엔스티렌, 플루오린 함유고무)로 된 유기고분자 화합물을 혼합하여 제조하는 방법을 기재하고 있고, 미국특허 제 4602141호는 페라이트 파우다(Mn, Zn, Fe-페라이트파우다 또는 Mn, Cu, Zn-페라이트파우다) 및 카본 파우다, 고분자 폴리마를 혼합하여 제조하는 방법을 제시하였다.
그러나 이들 종래의 방법 및 구성물질에 의해 제조된 마이크로 웨이브 흡수체는 내열성 기계적 강도상 아직 흡족한 수준에 있지 못하며 특히 마이크로 웨이브 가열오븐에 장착하여 장시간 사용할 경우 사용시간이 누적됨에 따라 즉, 마이크로 웨이브 가열 오븐의 가동시간이 경과함에 따라 마이크로 웨이브 흡수체의 내구성이 현저히 저하되는 문제가 있어 그에따라 마이크로 웨이브 흡수효과(감쇠효과)또는 열에너지의 차단효과도 상대적으로 저하되는 결점이 있었다.
따라서 본 발명자들은 상기한 종래의 문제점을 개선하기 위해 예의 연구한 결과 마이크로 웨이브 흡수체의 내열성 및 기계적 강도를 일층 개선할 뿐만 아니라 마이크로 웨이브의 흡수효과(감쇠효과)또는 열에너지 차단효과를 종래의 것보다 크게 향상시킨 마이크로 웨이브 흡수체를 제공하게 되었다.
이하 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다. 즉, 본 발명의 마이크로 웨이브 흡수체를 제조하기 위한 구성물질은 일반식 M1O, M2O, Fe2O3(상기식에서 M1및 M2는 Cu, Zn, Mn, Mg, Ni, Co등의 2가 금속이다)로 표시되고 M1과 M2가 상호조합에 의해 이루어진 입자 크기가 100μ이하인 페라이트 분말 3 내지 5중량부와 유기고분자 혼합물 0.5 내지 1.5중량부로 조성된다.
상기에서 유기고분자 혼합물은 폴리프로필렌 수지의 변형된 형태와 본래의 폴리프로필렌 수지를 각각 0.1 내지 1부피부 및 3 내지 5부피부의 비율로 혼합하여 구성되는 유기고분자 화합물 100중량부에 직경에 대한 길이의 비(L/D)가 20 내지 100의 범위에 있는 칼륨계 단결정 섬유(TISMO : 日本 Otsuka Chemical社 제품)를 0.5 내지 2 중량부 혼합함으로써 조성된다.
또한, 상기에서 폴리프로필렌 수지의 변형된 형태의 것은 폴리프로필렌 수지 90 내지 97중량% 및 카르복시기를 가지는 산화합물 1 내지 5중량%, 퍼옥사이드계 화합물 1 내지 5중량%, 인산계 안정제 1 내지 5중량%를 함께 혼합함으로써 제조한다.
상기에서 칼륨계 단결정 섬유란 바늘 모양의 백색의 결정체로써 통상 포타시움 헥사티타네이트 휘스크(Potassium Hexatitanate Whisker : K2O, 6Ti O2)라 칭하는 내열성(융점 : 1300-1350℃)및 기계적 강도(인장강도 : 700㎏/㎟이상)가 우수한 물질로서 이를 첨가하는 목적은 마이크로 웨이브 흡수체의 기계적 강도를 개선하여 사용수명을 연장하기 위한 것으로 특히 중요하며 이때 섬유직경에 대한 길이의 비가 20 내지 100의 범위내에 있는 것이 특히 바람직하다.
본 발명에서 폴리프로필렌 수지의 변형된 형태의 제조하는데 사용되는 카르복시기를 가지는 산화합물의 구체적인 예로써는 시스-4-사이클로헥산-1, 2-디카복실엑시드, 시스-4-사이클로헥산-1, 2-디카복실엑시드 언하이드라이드, 엔도-시스-바이사이클로(2,2,1)-5-헵텐-2, 3-디카복실엑시드, 엔도-시스-바이사이클로(2,2,1)-5-헵텐-2, 3-디카복실엑시드 언하이드라이드, 엔도-시스-바이사이클로(2,2,1)-1,2,3,4,7,7-헥사클로로-2-헵텐-5, 6-디카복실엑시드, 엔도-시스-바이사이클로(2,2,1)-1,2,3,4,7,7-헥사클로로-2-헵텐-5, 6-디카복실엑시드 언하이드라이드, 말레익 언하이드라이드 등이 있으며, 퍼옥사이드계 화합물의 예로써는 어로메틱 디아실 퍼옥사이드, 알리파틱디아실 퍼옥사이드, 디베이직엑시드 퍼옥사이드, 케톤 퍼옥사이드, 디쿠밀 퍼옥사이드, 디-터트-부틸 퍼옥사이드, 2-5-디멜틸-2-5-디-(터트-부틸-퍼옥시)헥산, 2-5-디메틸-2-5-디-(터트-부틸 퍼옥시)헥사인-3, 1,3-비스(터트-부틸-퍼옥시 이소 프로필)벤젠, 벤조일 퍼옥사이드, 파라-사이클로벤조일 퍼옥사이드, 2, 4-디사이클로벤조일 퍼옥사이드, 터트-부틸 퍼옥시-이소프로필 카보네이트, 라우로일 퍼옥사이드, 터트-부틸쿠밀퍼옥사이드, 디아세틸 퍼옥사이드, 디벤조일 퍼옥사이드, 비스-2, 4-디클로로벤조일 퍼옥사이드 등이며, 인산계 안정제의 예로써는 트리 부톡시 에틸 포스페이트, 트리크레실 포스페이트, 트리옥틸 포스페이트, 트리에틸 포스페이트, 트리페닐 포스페이트 등을 들 수 있다.
상술한 본 발명의 페라이트 분말 및 유기고분자 혼합물은 통상의 압출성형 또는 사출성형법에 따라 특정형상의 마이크로 웨이브 흡수체로 제조될 수 있다. 본 발명의 조성물로 마이크로 웨이브 흡수체로 제조할 경우 종래의 공지된 기술에 의해 제조된 것에 비해 내열성 및 기계적 강도의 향상은 물론 마이크로 웨이브의 흡수효과 또는 열에너지 차단효과가 한층 우수함을 확인할 수 있게 된다.
이하 실시예에 의거 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 그러나 본 발명을 실시예의 특정한 예로 제한하는 것은 아니다.
[실시예]
ZnO 12.5중량부, MnO 20중량부, Fe2O367.5중량부를 40시간동안 볼밀(Ball Mill)을 이용하여 혼합한 후 1톤/cm2이상의 압력으로 압축성형하여 150×200×5mm형의 평판을 제조한 다음 1350℃에서 2시간 이상 가열하여 소결시킨다.
소결 성형체인 Mn-Zn-페라이트를 스탬프 밀에서 분쇄시켜 평균 입자크기가 각각 3.5μ 및 70μ인 두종류의 페라이트 분말로 준비한다. 이와같이 얻어진 Mn-Zn-페라이트 분말을 칼륨계 단결정 섬유(TISMO : 일본 Otsuka Chemical 사제품)및 유기고분자 화합물로 조성된 유기고분자 혼합물과 4중량부 : 1중량부의 비율로 혼합한 후 통상의 마이크로 웨이브 흡수체 형상( )으로 사출 성형한다.
상기한 유기고분자 화합물은 폴리프로필렌 수지의 변형된 형태와 본래의 폴리프로필렌 수지를 각각 1부피부 및 4부피부의 비율로 혼합한 것으로, 폴리프로필렌 수지 90중량%, 시스-4-사이클로 헥산-1,2-디카복실 엑시드 언하이드라이드 3중량%, 알리파틱 디아실 퍼옥사이드 4중량%, 트리옥틸포스페이트 3중량%를 이축혼련기에 투입한 후 혼련기의 실린더 내부를 진공상태로 유지하면서 220 내지 250℃의 가공온도로 혼련하여 제조 준비한다.
또한 상기 유기고분자 혼합물의 준비에 있어서는 상술한 유기고분자 화합물과 칼륨계 단결정 섬유를 100중량부 : 2중량부의 비율로 혼합하여 제조한다. 본 실시예에서 사용되는 칼륨계 단결정 섬유로는 평균입자경이 0.5μ이고 길이가 각각 10μ, 25μ, 50μ, 250μ, 500μ, 600μ인 6종류의 샘플로 준비하고 시험을 실시하였다. 따라서 섬유의 평균입자경에 대한 길이의 비(L/D)로 상기 6종의 샘플을 전환하면 각각 20, 50, 100, 500, 1200이다.
본 실시예에 따라 제조된 마이크로 웨이브 흡수체의 제물성 평가는 ASTM D-648방법에 의해 측정되었다.
먼저 내열성의 평가 결과에 있어서 열변형 온도는 Mn-Zn-페라이트 분말의 평균입자가 3.5μ일 경우 칼륨계 단결정 섬유의 평균 입자경에 대한 길이의 비에 상관없이 평균 130℃이었고, 70μ일때는 115℃이었다.
칼륨계 단결정 섬유의 평균입자경에 대한 길이별 및 Mn-Zn-페라이트 분말의 사용 입자별 기계적 강도는 제1도(페라이트 분말 3.5μ입자 사용) 및 제3도(페라이트 분말 70μ입자 사용)에 도시하였으며, 제2도(페라이트 분말 3.5μ입자 사용) 및 제4도(페라이트 분말 70μ 입자사용)에는 마이크로 웨이브 흡수체를 장착하고 마이크로 웨이브 가열오븐에서 연속 가동시 가동시간에 따른 마이크로 웨이브 감쇠량 변화를 도시하였다.
여기에서 칼륨계 단결정 섬유의 평균입자경에 대한 입자경에 대한 길이의 비별 샘플 20, 50, 100, 500, 1000, 1200은 각각 곡선 1, 2, 3, 4, 5, 6에 대응하여 도시하였다. 도면에서 파악되는 바와 같이 입자경에 대한 길이의 비가 20 내지 100의 범위에 있는 칼륨계 단결정섬유를 사용하여 제조된 마이크로 웨이브 흡수체의 기계적 강도가 우수하고 또 마이크로 웨이브 가열오븐에 장착하고 사용할때 전자파 감쇠량 효과도 뛰어남을 알 수 잇으며 페라이트 분말의 평균입자경은 70μ보다는 3.5μ에서 더 효과적임을 알 수 있다.
[비교예]
실시예에서 보여준 바와같이하여 준비된 3.5μ, 70μ 크기의 2종의 Mn-Zn-페라이트 분말을 유기고분자 화합물로만 조성된 유기고분자 물과 4중량부 : 1중량부의 비율로 혼합된 통상의 마이크로 웨이브 흡수체 형상( )으로 사출성형한다.
그리고 상기한 유기고분자 물은 폴리프로필렌 수지의 변형된 형태와 본래의 폴리프로필렌 수지를 각각 1부피부 : 4부피부의 비율로 혼합한 것으로 여기에서 폴리프로필렌 수지의 변형된 형태는 입자경이 2 내지 3㎜이고, 길이가 3 내지 4㎜인 입자로써 폴리프로필렌 수지 90중량%, 시스-4-사이클로 헥산-1,2-디카복실 엑시드 언하이드라이드 3중량%, 알리파틱 디아실퍼옥사이드 4중량%, 트리옥틸포스페이트 3중량%를 이축혼련기에 투입한 후 혼련기의 실린더 내부를 진공상태로 유지하면서 220 내지 250℃의 가공온도로 혼련하여 제조 준비한다. 본 비교예에서는 칼륨계 단결정 섬유는 사용하지 않는다.
본 비교예에 따라 제조된 마이크로 웨이브 흡수체의 물성 평가는 ASTM D-648에 의해 측정되었다. 내열성의 평가 결과 열변형 온도는 Mn-ZN-페라이트 분말의 평균입자가 3.5μ일 경우 평균 120℃이었고, 70μ일때는 105℃이었다.
제2도(페라이트 분말 입자 3.5μ 사용)및 제4도(페라이트 분말 입자 70μ 사용)의 곡선 7은 본 비교에 의해 제조된 마이크로 웨이브 흡수체를 장착하여 마이크로 웨이브 가열 오븐을 연속가동 하였을 경우 가동시간에 따른 마이크로 웨이브 감쇠량 변화를 표시하고 있다.

Claims (5)

  1. 일반식 M1O, M2O, Fe2O(여기에서 M1, M2는 Cu, Zn, Mn, Mg, Ni, Co인 2가 금속이다)로 표시되고, M1과 M2가 상호 조합에 의해 이루어진 페라이트 분말 3 내지 5중량부와 유기고분자 혼합물 0.5 내지 1.5중량부로 조성되고, 상기 유기고분자 혼합물은 폴리프로필렌 수지와 변형된 형태의 폴리프로필렌 수지를 각각 3 내지 5부피부 : 0.1 내지 1부피부의 비율로 혼합한 유기고분자 화합물 100중량부에 칼륨계 단결정 섬유를 0.5 내지 2중량부 혼합하여 조성되는 것을 특징으로 하는 전자파 흡수용 수지 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 페라이트 분말의 입자크기가 100μ 이하인 것을 특징으로 하는 수지 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 칼륨계 단결정 섬유는 직경에 대한 길이의 비가 20 내지 100범위에 있는 것을 특징으로 하는 수지 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 변형된 폴리프로필렌 수지는 폴리프로필렌 수지 90 내지 97중량% 및 카르복시기를 가지는 산화합물 1 내지 5중량%, 퍼옥사이드계 화합물 1 내지 5중량%, 인산계 안정제 1 내지 5중량%를 혼합하여 조성되는 것을 특징으로 하는 수지 조성물.
  5. 제1항 및 2 내지 4항의 어느 한항에 따라 조성된 조성물에 의해 제조된 마이크로 웨이브 오븐 개폐문에 사용되는 마이크로 웨이브 흡수 가스킷.
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