KR950000696B1 - 세라믹 재료 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

세라믹 재료

본 발명은 전자파흡수체, 발열체, 축열체등에 사용되는 세라믹 재료에 관한 것이며, 특히 고주파 손실재와 규산질 함유 무기재료를 혼합소성한 세라믹 재료에 관한 것이다.

자성재인 페라이트와 유전재인 티탄산바륨, 도전재인 카본등과 같은 고주파 손실재는 일반적으로 마이크로파 주파수대에서 자성손실, 유전손실 및 도전손실이 증가하고 전자파에너지를 열에너지로 변환하여 전기적인 에너지 손실을 일으킴으로서 그 성질을 이용하여 상기 고주파 손실재를 각각 결합재에 단독으로 혼합하거나 또는 2종이상을 결합재에 혼합하여 전자파흡수재로 사용하고 있으나 전자파흡수성능에서 개선의 여지가 많으며, 한편 세계적으로 널리 보급되고 있는 전자레인지는 각종 음식물을 신속히 조리할 수는 있으나 생선 또는 육류등과 같은 음식물의 표층을 황갈색화(그으름)하지는 못하므로 맛갈스러움을 잃게되는 결점이 있었다.

따라서 위의 결점을 개선하기 위하여 전자레인지 내부에 전열선을 추가로 내장한 것이 있으나 별도의 에너지를 필요로 하므로 경제적이지 못하였다.

또한 최근에는 고주파 손실재인 페라이트 또는 티탄산 바륨을 주성분으로하여 만든 발열체를 특수한 형상의 용기로 만들어 음식물의 표층을 황갈색하거나 축열체로서 사용하려는 시도가 있었다.

즉, 일본국 특허출원공고 소53-44694호에서는 티탄산 바륨과 같은 유전재와 유크립타이트를 주성분으로하는 소결체로서 전자파 가열장치용 용기를 만들어 이를 전자레인지의 가열실에 넣고 가열하므로서 그 흡수에너지에 의하여 용기를 발열시키고자 하였으나 그 발열온도는 4분간에 섭씨 300도에 불과하였으며, 일본국 특허출원공고 소55-20614에서는 Li₂O, (1-y)Al₂O₃, yFe₂O₃, XSiO₂로 표시되는 세라믹재료에 의하여 전자파에너지를 흡수하는 발열체를 제안하고 있으나 이 발명체도 내열충격성은 우수하나 전자레인지 내부에 넣어 사용하는 경우에 4분간에 도달한 온도는 섭씨 250도에 불과하였다.

그리고 일본국 특허출원공개 소55-137183에서는 고주파 손실재로서 자기(磁器) 반도체를 만들어 고주파를 조사(照射)하여 발열하는 것을 개시하고 있으나 자기반도체의 표면온도는 1분간 전자파를 조사한 결과 섭씨 220도에 불과하여 상기한 것들은 전자레인지의 특징인 음식물의 신속 조리는 가능하지만 음식물을 황갈색화하기에 충분한 온도까지 도달하지 못하는 실정이다.

본 발명자는 현재의 전자파흡수체, 발열체, 축열체등에 대하여 예의 검토한바 여기에 사용되는 고주파 손실재 예를들면 자성재는 이를 제조할 때 주성분 화합물들의 순도를 최대한 높은 것을 선택하여 초투자율을 높이어 자성손실을 최소화한 것이므로 그 손실재는 코어용 등으로 사용하면(코어는 자성손실이 적을수록 그 성능이 양호함) 그 성능이 좋으나 현재는 자성손실이 적도록 제조한 자성재를 자성손실이 클수록 좋은 성능을 발휘하는 전자파흡수체, 발열체, 축열체등에 사용하기 때문인 것으로 판명되었다.

또한, 현재까지 알려진 고주파 손실재인 자성재, 유전재는 상기한 바와같이 그 자성손실 또는 유전손실이 일반적인 절연성물질에 비하여는 그 손실이 크므로 고주파 고손실재라고도 불리우고 있지만 자성손실 또는 유전손실이 크면 클수록 전자파흡수능이 양호한 전자파흡수체, 발열체등에 사용하기에는 그 손실이 적기 때문에 적합하지 못한점도 판명되었다.

본 발명은 위와같은 사실에 착안하여 고주파 손실재의 고주파손실을 증대시키므로서 전자파흡수능이 양호하며, 짧은 시간에 높은 온도까지 발열되는 고주파 고손실성 세라믹 재료를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 내열충격강도가 클뿐 아니라 축열성능이 양호한 세라믹 재료를 제공하는 것이다.

본 발명의 위의 목적을 달성하기 위하여 고주파 손실재와 규산질 함유 무기재료를 혼합하여 소성한 것을 특징으로 한다.

본 발명은 고주파 손실재가 가지고 있는 전자파흡수능과 다중복사에 의한 전자파흡수능 향상 원리를 고려하여 전자파 투과성인 규산질 함유 무기재료에 의하여 전자파의 다중복사구조를 형성함과 동시에 강도를 보강하므로서 기존의 고주파 손실재보다 전자파흡수능을 크게 증가시킬 뿐아니라 전자파흡수능의 향상에 의하여 발열온도가 획기적으로 상승되고 발열시간이 짧으며, 내열성, 내충격 강도가 우수한 세라믹 재료를 얻을 수 있다.

본 발명에서의 고주파 손실재와 규산질 함유 무기재료는 그 사용용도에 따라서 그 조성비는 설계적으로 정하여지나 고주파 손실재의 조성비는 5∼94중량%가 좋고 규산질 함유 무기재료의 조성비는 6∼95중량%가 바람직한바, 고주파 손실재가 5중량% 미만이면 전자파흡수능이 작고 또한 규산질 함유 무기재료는 6중량% 미만이면 전자파의 다중복사구조의 형성이 불충분하여 전자파흡수 향상기능이 저조하고 95중량%를 초과하면 역시 전자파흡수능이 작아서 발열기능이 미약하다.

본 발명에 의한 세라믹 재료는 분체상으로 사용하거나 판상체, 봉상체, 구상체, 용기형상등 임의의 형상으로 성형될 수 있고 또한 본 발명의 세라믹 재료에 무기질 또는 유기질 결합재를 혼합 성형할 수도 있으며 카본, 카본섬유와 같은 도전손실재를 부가할 수도 있다.

본 발명에서 사용되는 고주파 손실재는 자성재로서는 연성자성재, 경성자성재, 금속자성재, 마그네타이트등이 사용되며 유전재로서는 티탄산바륨등이 사용되고 그외에 자성재 또는 유전재로 만든 폐제품 및 반도체등의 산업 폐기물등을 분쇄한 분쇄물이 사용된다.

그리고 규산질 함유 무기재료는 모래, 규사, 고령토, 점토, 벤토나이트, 샤모트, 지르콘, 유크립타이트, 코디에라이트, 스테아타이트, 뮤라이트 및 폐도기 분쇄물등이 사용된다.

또한 본 발명에서 사용되는 고주파 손실재, 규산질 함유 무기재료, 결합재는 각각 단독으로 사용할 수도 있고 2종이상을 혼합하여 사용할 수도 있다.

이하 본 발명을 실시예에 의하여 설명한다.

[실시예 1]

Mn-Zn계 페라이트 분말 55중량%에 시판(유동기업(주)제품)되는 코디에라이트 분말 45중량%를 균일하게 혼합하여 섭씨 1300도 전후에서 4시간 소성분쇄한 분말 83중량%에 폴리프로필렌수지 17중량%를 가하고 가열혼련하여 두께 3㎜의 판상으로 만든 것을 동축관법으로 2.45GHz에서 전자파흡수능을 측정한 결과 최대 -25dB의 감쇠특성을 나타냈다.

[실시예 2]

실시예 1에서의 판의 두께를 2.3㎜로 만들고 9.4GHz에서 정재파 측정법으로 전자파흡수능을 측정한 결과 최대 -30dB의 감쇠특성을 나타냈다.

[실시예 3]

실시예 1에서 얻어진 분말 67중량%에 점토 33중량%를 첨가하고 물로 반죽하여 두께 5㎜, 직경 50㎜로 성형한후 섭씨 1300도에서 3시간 소결시켜 얻은 원판형 시험편은 두께 4.7㎜ 직경 47㎜이었다. 그 시험편을 시판의 600Watt 전자레인지에 넣고 동작시킨바 100초후에 시험편은 적열되어 섭씨 980도에 달하였으며 전연 손상이 없었다.

[실시예 4]

Mn-Zn계 및 Mg-Zn계 페라이트로 된 불량코아를 분쇄하여 55중량%를 취하고, 정밀주조공정에서 폐기되는 주형(주로 지르콘모래와 샤모트로 구성됨)을 분쇄한 분말 45중량%를 가하여 균일하게 혼합하고 두께 5㎜, 직경 50mm로 성형한후 섭씨 1350도에서 4시간 소성 및 소결하여, 두께 4.2㎜, 직경 48㎜의 원판형 시험편을 얻어 실시예 3에서와 같이 시험한 결과 110초후에 섭씨 970도에 달하였으며 균열등의 손상이 전혀 없었다.

[실시예 5]

티탄산바륨(Ba TiO₃) 42중량%에 실시예 1에서와 같은 코디에라이트 분말 58중량%를 혼합 섭씨 1300도 전후에서 4시간 소성 분쇄하여 그 분말 83중량%에 폴리프로필렌수지 17중량%를 가하여 혼련하고 두께 3.2㎜의 판상으로 만든 것을 동축관법으로 시험한 결과 4GHz에서 -25dB의 반사감쇠 특성을 얻었다.

[실시예 6]

카본 단섬유 80중량%에 실시예 1과 같은 코디에라이트 분말 20중량%를 균일하게 혼합하여 섭씨 1300도 전후에서 4시간 소성 분쇄하여 그 분말 71중량%에 폴리프로필렌수지 29중량%를 가하고 가열혼련하여 두께 5㎜의 판상으로 만든 것을 9.4GHz에서 정재파 측정법으로 전자파흡수능을 측정한 결과 최대 -27dB의 감쇠특성을 나타냈다.

이상의 실시예들로부터 알 수 있는 바와 같이 고주파 손실재에 규산질 함유 무기재료를 적당량 혼합하여 고온 반응시키므로서 고주파 손실재 단독의 경우에 비하여 월등하게 전자파흡수능이 향상되었다.

이와같은 결과에 관한 이론은 아직 확실하게 규명되지는 않았으나 고주파 손실재의 공명현상에 의한 전자파흡수능은 이미 알려진 바와 같으나 본 발명의 세라믹소재는 소성 또는 소결공정에서 규산질 함유 무기재료와 고주파 손실재 사이에 반응이 일어나 새로운 화합물층이 생성되어 이 화합물층이 전자파의 다중복사현상을 일으켜 전자파흡수능이 매우 좋은 고주파 고손실성 재료가 되는 것이라고 판단된다.

또한 규산질 함유 무기재료중 큰 입자는 소결체 내에서 약간의 기공과 함께 열팽창과 수축에 있어서 완충작용을 하여 내열충격 특성을 향상하는 것으로 생각된다.

또한 실시예에서는 에너지원으로서 전자파만을 예시하였으나 가스레인지와 같은 다른 에너지원에도 사용할 수 있으며, 본 발명의 세라믹 재료를 축열체로 사용할 경우 축열 지속시간을 장시간 요할때에는 본 발명의 성형물 외부에 단열재를 피복할 수도 있다.

또한 전자파흡수능 및 발열 온도의 조정은 고주파 손실재의 양 또는 규산질 함유 무기재료의 입도와 그 양, 성형물의 두께등의 증감에 의하여 설계적으로 변경실시된다.

이상과 같은 본 발명은 고주파 손실재와 규산질 함유 무기재료를 혼합 소성 분쇄하거나, 또는 고주파 손실재와 규산질 함유 무기재료를 혼합 소성 분쇄한후, 결합재를 부가하거나, 또는 고주파 손실재와 규산질 함유 무기재료 및 도전손실재(카본섬유등)를 혼합하여 전자파흡수능이 매우 높은 고주파 고손실성 재료를 얻을 수 있으며 짧은시간에 높은 온도로 발열되는 발열체 및 축열체등의 재료로서 활용도 가능하며 또한 내열충격강도도 양호한 이점등을 가진다.

Claims (7)

1. 고주파 손실재 5∼94중량%와 규산질 함유 무기재료 6∼95중량%를 혼합 소성하여서된 세라믹 재료.
2. 제 1 항에 있어서, 고주파 손실재는 자성재, 유전재, 도전재 중에서 선택된 1종이상을 함유하는 세라믹 재료 .
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 고주파 손실재는 자성재, 유전재, 도전재를 주재료로하는 산업폐기물의 분쇄물인 세라믹 재료.
4. 제 1 항에 있어서, 규산질 함유 무기재료는 산업폐기물 분쇄물인 세라믹 재료.
5. 고주파 손실재 5∼94중량%와 규산질 함유 무기재료 6∼95중량%를 혼합 소성 분쇄한 분말 5∼99중량%에 결합재 1∼95중량%를 첨가하여 성형한 세라믹 재료.
6. 제 6 항에 있어서, 결합재는 무기 또는 유기재료인 세라믹 재료.
7. 고주파 손실재 5∼94중량%와 규산질 함유 무기재료 6∼95중량%를 혼합소성 분쇄한 분말 5∼99중량%에 도전재 1∼45중량%를 첨가하여 성형한 세라믹 재료.