WO2023182684A1 - 듀얼 전자파 차폐 발열필름 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a dual electromagnetic wave shielding heating film, and more specifically, to a dual electromagnetic wave shielding heating film in which electromagnetic wave absorption layers are laminated on the upper and lower surfaces of a heating sheet.
- the heating film applies carbon fine yarn and carbon fine powder to the heating element and dissipates heat through the resistance of the material itself, so not only does the entire surface generate heat, but the temperature is easy to control, there is no noise, and the heat rises to the set temperature within a short period of time. Due to its unique characteristics, it has been widely used as a heating device for residential, commercial, and agricultural purposes.
- the heating film is a device that has a thin electrode in the form of a thin film inserted inside, and generates heat using the supplied power and material characteristics when power is supplied by the power supply. Since it generates heat using electricity, the generation of electromagnetic waves is inevitable. there is. It is a well-known fact that the harmfulness of electromagnetic waves is becoming more serious day by day along with the development of communication technology and the advancement of radio wave guidance technology. As strong electromagnetic waves can have a harmful effect on the human body, electromagnetic wave human body protection standards have been established in accordance with the provisions of Article 47-2 (1) of the Radio Wave Act. When the human body is exposed to electromagnetic waves, the body temperature may rise, which may have a negative effect on the function of cells or tissues. The stimulating effect may stimulate nerves or muscles, causing headaches, stress, and memory loss, or externally exposed electromagnetic waves may cause headaches, stress, and memory loss. Problems such as generating static electricity and causing discomfort to users may occur.
- Prior art 1 relates to a planar heating heater that has an excellent heating effect by far-infrared radiation and additionally has an electromagnetic wave shielding function.
- a metal electromagnetic wave shielding net in the form of a mesh network is provided on the upper and lower surfaces of the heating layer, respectively. The aim was to achieve electromagnetic wave shielding.
- electromagnetic wave shielding networks made of metal due to the heavy weight due to the nature of metal, it was difficult to apply it to fields that require lightweight materials, such as mobile communications or aviation.
- due to its low moldability it has the disadvantage of being difficult to apply to a wide range of industrial fields, so the development of technology to improve this is urgently needed.
- Prior art 2 relates to a technology that can solve the problems of prior art 1 by absorbing and shielding electromagnetic waves by having an electromagnetic wave absorption mechanism.
- the inventor of the present invention attempted to open a new market by applying the same carbon hybrid material as in the prior art 2 to the heating film, but in a laminated structure such as a heating film, the adhesive strength between the laminated surfaces and the electromagnetic wave shielding efficiency of the heating sheet are very important. When the balance between the two conditions is lost, the film peels off or the electromagnetic wave shielding efficiency decreases. Therefore, simply inserting an electromagnetic wave absorbing layer into an existing heating film destroys the physical balance. Therefore, the present invention was completed to develop a technology to solve this problem. .
- One object of the present invention is to provide an electromagnetic wave shielding heating film that has an appropriate balance between adhesive strength and electromagnetic wave shielding efficiency so that peeling between laminated structures does not occur and has a certain level of electromagnetic wave shielding efficiency.
- another object of the present invention is to provide a dual electromagnetic wave shielding heating film that is integrated by laminating electromagnetic wave shielding films on the upper and lower surfaces of the heating film to minimize the impact on the human body of electromagnetic waves emitted from a heating film installed indoors. It is provided.
- Another object of the present invention is to provide a dual electromagnetic wave shielding heating film that is provided with electromagnetic wave absorption layers on the upper and lower surfaces of the heating element, and where the electromagnetic wave absorbing layer is made of a nano-carbon hybrid material, and is capable of absorbing and shielding electromagnetic waves emitted from the heating element. .
- another object of the present invention is not to form hybrid materials by simply mixing materials with different shapes and characteristics, but to prevent mutual isolation in the mixing process by creating different types of materials on the surface of one type of material.
- This provides a dual electromagnetic wave shielding heating film that maintains a constant mixing ratio of materials and allows them to be directly connected to each other, thereby improving the necessary characteristics and keeping other factors constant.
- the upper surface of the heating layer and/ Or an electromagnetic wave absorption layer that is stacked and arranged in a sheet shape on the lower surface, and is formed by mixing a nano-carbon hybrid material with carbon paste so that the nano-carbon hybrid material is randomly distributed, wherein the heating layer has a thickness of 1 to 50 ⁇ m.
- the gist of the present invention is a dual electromagnetic wave shielding heating film, which is formed with an adhesive strength of 50N or more with the electromagnetic wave absorption layer.
- the electromagnetic wave absorption layer is formed to have a thickness of 1 to 50 ⁇ m, and maintains an electromagnetic wave shielding rate of 70% or more in the case of a heating temperature of 10 °C to 80 °C within the adhesive strength, and an electromagnetic wave absorption rate of 70% or more at the electromagnetic wave shielding rate. It is desirable to use a dual electromagnetic wave shielding heating film.
- the nano carbon hybrid material is a dual electromagnetic wave shielding heating film, characterized in that two or more of carbon micro coils, carbon nano coils, carbon micro fibers, carbon nano fibers, and carbon nano tube materials are hybridized with each other. It is desirable.
- the electromagnetic wave absorption layer is preferably a dual electromagnetic wave shielding heating film, characterized in that 0.1 to 10 parts by weight of the nano carbon hybrid material and 90 to 99.9 parts by weight of the carbon paste are mixed.
- a dual electromagnetic wave shielding heating film that can be formed with a balance of adhesive strength and electromagnetic wave shielding efficiency above an appropriate level between laminated sheets is provided by providing a set thickness of the heating layer.
- a dual electromagnetic wave shielding heating film with excellent shielding efficiency is provided to minimize the impact of electromagnetic waves emitted from a heating film installed indoors on the human body.
- Figure 1 is a perspective view showing in detail the configuration of the dual electromagnetic wave shielding heating film of the present invention.
- Figure 2 is a cross-sectional view of the dual electromagnetic wave shielding heating film of the present invention.
- Figure 3 is an enlarged view showing the distribution form of the nano-carbon hybrid material distributed in the dual electromagnetic wave shielding heating film of the present invention as an example.
- Figure 4 is an electromagnetic wave shielding effect graph showing the shielding effect of the dual electromagnetic wave shielding heating film of the present invention according to frequency compared to the heating film using the conventional technology.
- Figure 5 is a graph showing the absorption and shielding effect of the dual electromagnetic wave shielding heating film of the present invention.
- Figure 6 is a diagram showing an interlayer adhesion test according to the thickness of the electromagnetic wave absorption layer of the dual electromagnetic wave shielding heating film of the present invention.
- the film-shaped planar heating element of the dual electromagnetic wave shielding heating film 100 of the present invention includes an insulating base layer 10 formed on the upper and lower surfaces, and a heating layer 20 and an electrode layer 30 between the insulating base layer 10. ) are stacked, and are formed to generate heat when power is applied by an external power supply.
- the insulating base layer 10 can be divided into an upper insulating base layer disposed on top of the heating element and a lower insulating base layer disposed in the lower portion.
- the upper insulating base layer is composed of Laminex Film, but EVA (Ethylene-vinyl acetate: EVA) Laminex Film and EEA (ethylene acrylic acid: EEA) Laminex Film can be selectively used depending on the operating temperature.
- EVA Ethylene-vinyl acetate: EVA
- EEA ethylene acrylic acid: EEA
- the Laminex film can be formed by die-processing an ethylene-vinyl acetate (EVA) or ethylene acrylate (EEA) adhesive on a polyethylene terephthalate (PET) film.
- EVA ethylene-vinyl acetate
- EAA ethylene acrylate
- PET polyethylene terephthalate
- the lower insulating base layer is made of PET.
- the heating layer 20 is formed by lamination on the upper surface of the lower insulating base layer, and is made of carbon paste, which is an electrical conductor, and is formed to generate heat when power is applied from a power supply device.
- the electrode layer 30 is formed including a copper foil busbar and a silver busbar.
- the copper foil busbar is made of pure copper and copper foil materials, and a pair is provided on the lower surface of the insulating base layer 10. Power supplied from the power supply device is applied to the heating layer 20 to generate heat.
- the silver busbar is made of silver material, and a pair is provided and placed in close contact between the copper foil busbar and the heating layer 20, and is formed so that the power applied from the copper foil busbar can flow smoothly to the heating layer 20. do.
- the copper foil busbar and the silver busbar are arranged in parallel at both ends of the heating layer 20.
- carbon paste and silver paste are printed on the upper surface of the lower insulating base layer of insulating and flame retardant material, and electrodes are formed with copper foil to form the heating layer 20 and the electrode layer 30.
- silver paste refers to a silver busbar.
- a laminex film can be laminated on the upper surface to form a planar heating element.
- the dual electromagnetic wave shielding heating film 100 of the present invention includes a film-shaped planar heating element and an electromagnetic wave absorption layer 40 laminated on at least one of the upper and lower surfaces thereof. It consists of:
- the electromagnetic wave absorption layer 40 is stacked and arranged in a sheet shape on the upper and/or lower surfaces of the film-type planar heating element to absorb and shield electromagnetic waves emitted from the heating element.
- the electromagnetic wave absorption layer 40 is formed by mixing a nano-carbon hybrid material with carbon paste, and the nano-carbon hybrid material is randomly distributed within the layer to absorb and shield electromagnetic waves.
- nano carbon hybrid materials include Carbon Micro Coil, Carbon Nano Coil, Carbon Micro Fibers, Carbon Nano Fibers, and Carbon Nano Tube.
- Two or more of the materials can be formed by hybridizing with each other.
- a hybrid material of carbon microcoils and carbon nanocoils can be prepared.
- Carbon microcoils have a double helix-shaped structure, and through this geometric structure, they can generate magnetic force by inducing current, and the magnetic force can absorb electromagnetic waves by capturing electrons.
- the electromagnetic wave absorption layer 40 is formed by simply mixing carbon microcoils with carbon paste, the mixed materials do not mix well with each other and are partially isolated, which is a problem in which the stability of electromagnetic wave absorption efficiency within a specific frequency is impaired. It can happen.
- Carbon Nano Coil can be formed by controlling the geometry of the carbon coil through a cyclic process, and can be formed as a hybrid material by synthesizing a shape in which carbon nano coils are grown on the surface of the carbon micro coil. You can.
- the carbon microcoils and carbon nanocoils are randomly distributed and uniformly distributed, and the electromagnetic waves incident on the electromagnetic wave absorption layer 40 can induce current in the carbon microcoils and carbon nanocoils. there is. At this time, the induced current can again flow along the carbon microcoil and carbon nanocoil to generate an induced magnetic field. Therefore, as the induced magnetic fields generated by coils of different sizes are randomly distributed in the electromagnetic wave absorption layer 40, electromagnetic waves are canceled out by mutual collision of the magnetic fields, thereby generating an absorption effect.
- the electromagnetic wave absorption layer 40 of the dual electromagnetic wave shielding heating film 100 of the present invention can be formed by mixing 0.1 to 10 parts by weight of a nano-carbon hybrid material and 90 to 99.9 parts by weight of carbon paste.
- the electromagnetic wave shielding effect may not be sufficiently exhibited.
- the carbon paste is mixed in an amount of less than 90 parts by weight, the adhesion with the insulating base layer 10 is deteriorated, making it difficult to manufacture in the form of a film, and even if manufactured in the form of a film, it is difficult to maintain the stacked shape. You can.
- the solvent contained in the electromagnetic wave absorption layer 40 evaporates and an empty space is formed, which not only reduces the electromagnetic wave shielding effect of the nano-carbon hybrid material but also reduces the electromagnetic wave absorption layer ( 40) Since it is difficult to maintain a flat sheet shape, the adhesive strength with the insulating base layer 10 may also be weakened.
- a cyclic process is provided.
- the cyclic process can be realized by Korean Patent No. 10-1685261 (Method for manufacturing carbon coils with controlled geometry).
- nano-carbon hybrid materials including carbon coil materials obtained through a cyclic process, so that mutually induced magnetic fields can be generated, and to form them to have an electromagnetic wave absorption mechanism by mixing them with carbon paste in an appropriate ratio.
- the dual electromagnetic wave shielding heating film 100 of the present invention is made in the form of a film, the adhesive strength within the laminated structure of the heating layer 20 and the electromagnetic wave absorbing layer 40 is very important, and the conditions for electromagnetic wave shielding efficiency while maintaining appropriate adhesive strength are also important. must satisfy.
- the thickness of the heating layer 20 is 1 to 50 ⁇ m. .
- the thickness of the heating layer 20 of the dual electromagnetic wave shielding heating film 100 of the present invention was formed to be 10 ⁇ m, and a peeling test was performed at different operating temperatures.
- the adhesive strength between the heating layer (20) and the electromagnetic wave absorption layer (40) was measured to be 76.6N, and at an operating temperature of 50°C.
- the adhesive strength between the heating layer 20 and the electromagnetic wave absorbing layer 40 was measured at 76.7 under the conditions, and the adhesive strength between the heating layer 20 and the electromagnetic wave absorbing layer 40 under the condition at 80°C was measured at 77.2.
- the dual electromagnetic wave of the present invention As shown in FIG. 4, the shielding heating film 100 was shown to have an electromagnetic wave shielding efficiency of more than 70% compared to the conventional heating film by reducing the electromagnetic wave by more than 5.5 dB on average.
- Figure 5 shows the electromagnetic wave shielding efficiency by operating temperature of the dual electromagnetic wave shielding heating film 100 including the heating layer 20 formed with a thickness of 10 ⁇ m.
- (a) has an operating temperature of 10°C
- (b) has an operating temperature of 50°C
- (c) has an operating temperature of 80°C, with 75.81%, 73.12%, and 75.56%, respectively. It was found to have a shielding efficiency of .
- the dual electromagnetic wave shielding heating film 100 having a heating layer 20 formed with a thickness of 1 to 50 ⁇ m can have an adhesive strength of at least 50 N or more and an electromagnetic wave shielding efficiency of more than 70%.
- the electromagnetic wave shielding efficiency is [1-10 (-8/10) ] /10) ] x100 can be expressed as 63.38%.
- the electromagnetic wave absorption layer 40 of the dual electromagnetic wave shielding heating film 100 of the present invention is formed to have a thickness of 1 to 50 ⁇ m, and can have an electromagnetic wave shielding rate of 70% or more within a temperature of 10°C to 80°C.
- the thickness of the electromagnetic wave absorption layer 40 is formed in the above range of 1 to 50 ⁇ m, the adhesion is formed above a certain strength, so the adhesion is good during upper printing, so adhesion failure may not occur.
- Figure 6 is an experimental diagram of a tensile test performed by setting the thickness of the electromagnetic wave absorption layer 40 of the dual electromagnetic wave shielding heating film 100 of the present invention to 60 ⁇ m and 10 ⁇ m, respectively.
- the adhesive strength between the laminated structures is formed below an appropriate level, so that peeling between layers easily occurs when a tensile test is performed with a force of 70 N.
- the adhesive strength between the laminated structures is formed above an appropriate level, so when a tensile test is performed with a force of 70 N, delamination between layers does not easily occur, and rather the film in the upper area may be torn. It can be seen that there is very strong adhesion between the layers.
- the electromagnetic wave absorption layer 40 of the dual electromagnetic wave heating film 100 of the present invention is formed to have a thickness exceeding 50 ⁇ m, the electrical resistance value may be lower than the appropriate level, which may result in unstable performance when the heating film generates heat, and if the thickness is 1 ⁇ m. If it is formed less than 100 ⁇ m, the adhesion between layers improves, but the electrical resistance value becomes higher than the appropriate level, which not only reduces the electromagnetic wave absorption rate but also causes performance degradation when the heating film generates heat. Therefore, the thickness is preferably formed in the range of 1 to 50 ⁇ m. do.
- the basic technical idea of the present invention relates to a dual electromagnetic wave shielding heating film, and more specifically, to a dual electromagnetic wave shielding heating film in which an electromagnetic wave absorption layer made of a nano-carbon hybrid material is provided on the upper and lower surfaces of a planar heating sheet.
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Abstract
본 발명은 듀얼 전자파 차폐 발열필름에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 발열시트의 상하면에 전자파흡수층이 적층 구비된 듀얼 전자파 차폐 발열필름에 관한 것으로, 상하부면에 각각 절연 베이스층이 형성되고, 상기 절연 베이스층 사이에 발열층 및 전극층이 적층 형성되어 전원장치에 의해 전원이 인가되면 발열되는 필름형 면상 발열체에 있어서, 상기 발열층의 상부면 및/또는 하부면에 시트 형상으로 적층 배치되며, 나노 카본 하이브리드 소재를 카본 페이스트에 혼합하여 상기 나노 카본 하이브리드 소재가 무작위 분산 배치되도록 형성되는 전자파흡수층;을 포함하여 구성되며, 상기 발열층은 두께 1~50μm로 형성되어 상기 전자파흡수층과의 접착 강도를 50N 이상으로 형성시키는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 듀얼 전자파 차폐 발열필름에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 발열시트의 상하면에 전자파흡수층이 적층 구비된 듀얼 전자파 차폐 발열필름에 관한 것이다.
최근, 정부의 탄소중립 정책으로 가스난방을 전기난방으로 대체하는 가구가 늘어나고 있으며, 미래형 난방제품으로 발열필름이 각광받고 있다. 발열필름은 발열체에 카본 미세사 및 카본 미세 분말 등을 도포하여 소재 자체의 저항으로 열을 발산시키므로 면 전체가 발열될 뿐만 아니라, 온도조절이 용이하고 소음이 없으며, 단시간 내 설정온도까지 상승하는 발열특성이 있어 근래 주거 및 상업, 농업용 난방장치로서 널리 이용되고 있다.
한편, 발열필름은 내측에 박막 형태의 얇은 전극이 삽입되고, 전원장치에 의해 전원이 공급되면 공급 전원 및 소재 특성을 이용해 열을 발생시키는 장치로, 전기를 이용해 발열하므로 전자파의 발생이 불가피한 문제점이 있다. 전자파의 유해성은 통신기술의 발달, 전파 유도 기술의 고도화 등과 더불어 나날이 심각해지고 있는 것은 주지의 사실이다. 강한 전자파는 인체에 유해한 영향을 줄 수 있는 만큼, 「전파법」제47조의2제1항의 규정에 의하여 전자파 인체보호기준으로 마련되어 있다. 인체가 전자파에 노출될 경우, 체온이 상승하여 세포나 조직의 기능에 악영향을 끼칠 수 있으며, 자극 작용에 의해 신경이나 근육을 자극하여 두통, 스트레스, 기억력 감퇴가 발생하거나, 외부로 노출된 전자파가 정전기를 발생시켜 사용자에게 불쾌감을 주는 등의 문제점이 발생할 수 있다.
즉, 전자파의 차폐가 제대로 이루어지지 않으면 제품 자체 오작동 및 사용자의 안전에 위험을 초래할 수 있으므로 전기난방의 상용화를 위해서는 이러한 문제점이 해결되어야 한다.
관련 종래기술1로서, 한국등록특허 제10-2232905호(전자파 차폐기능을 갖는 면상 발열 히터)가 개시되어 있다. 종래기술1은 원적외선 복사에 의한 발열 효과가 우수함과 동시에 전자파 차폐기능을 추가로 보유하고 있는 면상 발열 히터에 관한 것으로, 메쉬(mesh)망 형태의 금속 전자파 차폐망을 발열층의 상하부면에 각각 구비하여 전자파 차폐를 달성하고자 하였다. 그러나, 금속으로 이루어진 전자파 차폐망의 경우 금속의 특성상 무거운 중량으로 인해 모바일 통신용이나 항공 등 경량화 소재가 필요한 분야에 적용하는데 어려움이 있었다. 또한, 성형성(moldability)이 낮기 때문에 넓은 산업 분야에 적용하기 힘든 단점이 있어 이를 개선한 기술의 개발이 시급한 실정이다.
그리고, 종래기술2로서 선출원기술인 한국등록특허 제10-2061451호(탄소마이크로코일-탄소나노코일의 하이브리드 소재 함유 카본페이퍼의 제조방법)가 개시되어 있다. 종래기술2는 전자파의 흡수 메커니즘을 가짐으로써 전자파를 흡수 차폐하여 종래기술1에 대한 문제점을 해결할 수 있는 기술에 관한 것이다.
본 발명의 발명자는, 종래기술2와 같은 카본 하이브리드 소재를 발열필름에 적용하여 새로운 시장을 개척하고자 하였으나, 발열필름과 같은 적층구조는 적층면 간의 접착 강도와 발열시트의 전자파 차폐효율이 매우 중요하고, 두 조건의 밸런스가 무너지면 필름이 박리되거나 전자파 차폐효율이 떨어지기 때문에 기존의 발열필름에 전자파흡수층을 단순 삽입시키는 것 만으로는 물리적 밸런스가 무너지므로 이를 해결할 수 있는 기술을 개발하고자 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 일 목적은, 적층 구조 간 박리가 발생되지 않으면서 일정 수준 이상의 전자파 차폐 효율을 가지도록 접착 강도와 전자파 차폐 효율 밸런스의 균형이 적절하게 이루어지는 전자파 차폐 발열필름을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 실내에 설치되는 발열필름으로부터 발산되는 전자파가 인체에 끼치는 영향을 최소화할 수 있도록 발열필름의 상, 하면에 전자파 차폐 필름을 적층하여 일체화하는 듀얼 전자파 차폐 발열필름을 제공하는 것이다.
그리고, 본 발명의 다른 목적은, 발열체의 상하면에 각각 전자파흡수층을 구비하되, 전자파흡수층이 나노 카본 하이브리드 소재로 구성되어 발열체로부터 발산되는 전자파를 흡수 차폐시킬 수 있는 듀얼 전자파 차폐 발열필름을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 하이브리드 소재가 다른 형상 및 특성을 가지는 소재를 단순 혼합시킴으로써 형성되는 것이 아니라, 한 종류의 소재 표면에 다른 종류의 소재가 생성되도록 하여 혼합공정에서 상호 격리현상을 방지할 수 있고, 이로 인해 소재의 혼합비가 일정하게 유지되어 상호간 직접 연결됨으로써 필요 특성은 향상되고 그 외 요소는 일정하게 유지할 수 있는 듀얼 전자파 차폐 발열필름을 제공하는 것이다.
상하부면에 각각 절연 베이스층이 형성되고, 상기 절연 베이스층 사이에 발열층 및 전극층이 적층 형성되어 전원장치에 의해 전원이 인가되면 발열되는 필름형 면상 발열체에 있어서, 상기 발열층의 상부면 및/또는 하부면에 시트 형상으로 적층 배치되며, 나노 카본 하이브리드 소재를 카본 페이스트에 혼합하여 상기 나노 카본 하이브리드 소재가 무작위 분산 배치되도록 형성되는 전자파흡수층;을 포함하여 구성되며, 상기 발열층은 두께 1~50μm로 형성되어 상기 전자파흡수층과의 접착 강도를 50N 이상으로 형성시키는 것을 특징으로 하는 듀얼 전자파 차폐 발열필름을 본 발명의 요지로 한다.
상기 전자파흡수층은, 두께가 1~50μm로 형성되어, 상기 접착 강도 이내에서 발열온도 10℃~80℃의 경우 전자파차폐율 70% 이상, 상기 전자파차폐율에서 전자파흡수율 70% 이상을 유지시키는 것을 특징으로 하는 듀얼 전자파 차폐 발열필름으로 되는 것이 바람직하다.
상기 나노 카본 하이브리드 소재는, 카본 마이크로 코일, 카본 나노 코일, 카본 마이크로 파이버, 카본 나노 파이버, 카본 나노 튜브 소재들 중에서 둘 이상이 상호 간에 하이브리드화된 소재인 것을 특징으로 하는 듀얼 전자파 차폐 발열필름으로 되는 것이 바람직하다.
상기 전자파흡수층은, 상기 나노 카본 하이브리드 소재 0.1~10중량부와 상기 카본 페이스트 90~99.9중량부로 혼합되는 것을 특징으로 하는 듀얼 전자파 차폐 발열필름으로 되는 것이 바람직하다.
본 발명을 통해, 발열층의 설정 두께가 마련됨으로써 적층 시트 간 적정 수준 이상의 접착 강도 및 전자파 차폐 효율이 밸런스를 이루며 형성될 수 있는 듀얼 전자파 차폐 발열필름이 제공되는 효과가 있다.
또한, 실내에 설치되는 발열필름으로부터 발산되는 전자파가 인체에 끼치는 영향을 최소화할 수 있도록 우수한 차폐 효율을 가지는 듀얼 전자파 차폐 발열필름이 제공되는 효과가 있다.
그리고, 발열층의 상하면에 각각 전자파흡수층을 구비하되, 전자파흡수층이 나노 카본 하이브리드 소재로 구성되어 발열체로부터 발산되는 전자파를 효과적으로 흡수 차폐시킬 수 있는 듀얼 전자파 차폐 발열필름이 제공되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명인 듀얼 전자파 차폐 발열필름의 구성을 상세히 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명인 듀얼 전자파 차폐 발열필름의 단면도이다.
도 3은 본 발명인 듀얼 전자파 차폐 발열필름 내에 분포되어 있는 나노 카본 하이브리드 소재의 분포 형태를 예로서 보여주는 확대도이다.
도 4는 종래기술을 적용한 발열필름 대비 본 발명인 듀얼 전자파 차폐 발열필름의 차폐효과를 주파수에 따라 나타낸 전자파 차폐 효과 그래프이다.
도 5는 본 발명인 듀얼 전자파 차폐 발열필름의 흡수 차폐 효과를 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명인 듀얼 전자파 차폐 발열필름의 전자파흡수층 두께에 따른 층 간 접착력 테스트 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다. 본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
그리고, 명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
먼저, 본 발명인 듀얼 전자파 차폐 발열필름(100)의 필름형 면상 발열체는, 상하부면에 각각 형성되는 절연 베이스층(10)과, 절연 베이스층(10) 사이에 발열층(20) 및 전극층(30)이 적층 형성되며, 외부 전원장치에 의해 전원이 인가되면 발열되도록 형성된다.
절연 베이스층(10)은 발열체의 상부에 배치되는 상부 절연 베이스층과 하부에 배치되는 하부 절연 베이스층으로 구분할 수 있다.
상부 절연 베이스층은 라미넥스 필름(Laminex Film)으로 구성되되 사용온도에 따라 EVA(Ethylene-vinyl acetate : EVA) 라미넥스 필름과 EEA(ethylene acrylic acid : EEA) 라미넥스 필름을 선택적으로 사용할 수 있다.
이때, 라미넥스 필름은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene Terephthalate : PET) 필름에 에틸렌초산비닐(Ethylene-vinyl Acetate :EVA) 또는 에틸렌 에틸아크릴레이트(ethylene acrylate : EEA) 접착제를 다이 가공하여 형성될 수 있다.
그리고, 하부 절연 베이스층은 PET로 구성된다.
발열층(20)은 하부 절연 베이스층 상부면에 적층 형성되며, 전기적 도체인 카본 페이스트로 구성되어 전원장치로부터 전원이 인가되면 발열되도록 형성된다.
전극층(30)은 동박부스바와 실버부스바를 포함하여 형성된다.
동박부스바는 순동 및 동박 재질로 이루어지고, 절연 베이스층(10)의 하부면에 한 쌍이 마련되며, 전원장치로부터 공급되는 전원을 발열층(20)에 인가하여 발열시킨다.
실버부스바는 은 재질로 이루어지고, 한 쌍이 마련되어 동박부스바와 발열층(20)의 사이에 인접하게 밀착 배치되며, 동박부스바에서 인가되는 전원이 발열층(20)으로 원활하게 흐를 수 있도록 형성된다.
이때, 동박부스바와 실버부스바는 발열층(20)의 양끝단에 평행하게 배치되는 것이 바람직하다.
예로서 상기와 같은 구성을 설명하면, 절연 및 난연소재의 하부 절연 베이스층 상부면에 카본페이스트와 실버페이스트를 인쇄하고, 동박으로 전극을 형성하여 발열층(20) 및 전극층(30)을 형성시킨다.(이때, 실버페이스트는 실버부스바를 의미한다. 그리고, 그 상부면에 라미넥스 필름을 합지하여 면상의 발열체로 형성시킬 수 있다.
이하 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 살펴보면, 본 발명인 듀얼 전자파 차폐 발열필름(100)은 필름형 면상 발열체와, 그 상부면 및 하부면 중 하나 이상의 면에 적층 형성되는 전자파흡수층(40)을 포함하여 구성된다.
전자파흡수층(40)은 필름형 면상 발열체의 상부면 및/또는 하부면에 시트 형상으로 적층 배치되어 발열체로부터 발산되는 전자파를 흡수 차폐시킨다.
이때, 전자파흡수층(40)은 나노 카본 하이브리드 소재를 카본 페이스트에 혼합하여 형성되며, 층 내에서 나노 카본 하이브리드 소재가 무작위 분산 배치됨으로써 전자파를 흡수 차폐할 수 있다.
이때, 나노 카본 하이브리드 소재는 카본 마이크로 코일(Carbon Micro Coil), 카본 나노 코일(Carbon Nano Coil), 카본 마이크로 파이버(Carbon Micro Fibers), 카본 나노 파이버(Carbon Nano Fibers), 카본 나노 튜브(Carbon Nano Tube) 소재들 중에서 둘 이상이 상호 간에 하이브리드화되어 형성될 수 있다.
도 3을 참조하여 본 발명의 실시예를 살펴보면, 카본 마이크로 코일과 카본 나노 코일의 하이브리드 소재가 마련될 수 있다.
카본 마이크로 코일은 이중 나선 형태의 구조로 이루어지고, 이러한 기하 구조를 통해 전류를 유도하여 자력을 발생시킬 수 있으며, 자력이 전자를 잡음으로써 전자파를 흡수할 수 있다.
이때, 카본 마이크로 코일을 단순히 카본 페이스트에 혼합하여 전자파흡수층(40)을 형성시킬 경우, 혼합한 소재가 상호 잘 섞이지 않고 부분 격리하는 현상이 일어나 특정 주파수 내에서 전자파 흡수 효율의 안정성이 저해되는 문제점이 발생할 수 있다.
그리고, 카본 나노 코일(Carbon Nano Coil)은 싸이클릭 프로세스에 의해 탄소 코일의 기하구조를 제어하여 형성될 수 있으며, 카본 마이크로 코일의 표면에 카본 나노 코일이 성장되는 형상으로 합성됨으로써 하이브리드 소재로 형성될 수 있다.
즉, 전자파흡수층(40) 내에 카본 마이크로 코일과 카본 나노 코일이 무작위 분산 배치되되 균일한 형태로 분포되고, 전자파흡수층(40)으로 입사되는 전자파는 카본 마이크로 코일과 카본 나노 코일에 전류를 유도시킬 수 있다. 이때, 유도된 전류는 다시 카본 마이크로 코일과 카본 나노 코일을 따라 흐르면서 유도 자기장을 발생시킬 수 있다. 따라서, 전자파흡수층(40)에 크기가 다른 코일에 의한 유도자기장이 무작위 분포되어 발생됨에 따라 자기장의 상호 충돌로 전자파가 상쇄되어 흡수 효과가 발생된다.
또한, 본 발명인 듀얼 전자파 차폐 발열필름(100)의 전자파흡수층(40)은 나노 카본 하이브리드 소재 0.1~10중량부와 카본 페이스트 90~99.9중량부로 혼합되어 형성될 수 있다.
예로서, 나노 카본 하이브리드 소재가 0.1중량부 미만으로 혼합될 경우, 전자파 차폐 효과의 발현이 충분히 나타나지 못할 수 있다.
또한, 10중량부를 초과하여 혼합될 경우, 10중량부 이하로 혼합된 경우 대비 전자파 차폐 향상 효과가 미비하고 접착력 약화에 따른 박리현상 등 예상치 못한 물성저하를 초래할 수 있다. 그리고, 경제적으로는 발열필름의 자체 단가 상승이 유발되는 단점이 있다.
그리고, 카본 페이스트가 90중량부 미만으로 혼합될 경우, 절연 베이스층(10)과의 접착력이 열화되어 필름 형태로 제조되는데 어려움이 있으며, 필름 형태로 제조되더라도 그 적층 형상을 유지하기 어려운 문제점이 발생할 수 있다.
또한, 카본 페이스트가 99중량부를 초과하여 혼합될 경우, 전자파흡수층(40) 내에 포함되는 용매가 증발하면서 빈 공간이 형성되고, 그로 인해 나노 카본 하이브리드 소재의 전자파 차폐 효과를 저하시킬 뿐만 아니라 전자파흡수층(40) 자체가 평평한 시트 형상을 유지하기 어려우므로 절연 베이스층(10)과의 접착력 또한 약해지는 결과를 초래할 수 있다.
한편, 본 발명인 나노 카본 하이브리드 소재를 획득하기 위한 방법으로서, 싸이클릭 프로세스가 마련되어 있다. 싸이클릭 프로세스는 한국등록특허 제10-1685261호(기하구조가 제어된 탄소코일의 제조 방법)에 의해 실현될 수 있다.
한국등록특허 제10-1685261호(기하구조가 제어된 탄소코일의 제조 방법)에 기재된 바와 같이, 육불화황(SF6)에 포함된 에칭기체인 불소는 결정성이 미약한 탄소 화합물들을 에칭시키는 역할을 수행하므로, 에칭의 역할을 수행할 수 있는 육불화황(SF6)과 코일의 합성 원료 기체로 사용되는 아세틸렌(C2H2) 기체의 주입시간 및 주입간격 등을 싸이클릭으로 서로 다르게 설정함으로써 원하는 형상의 탄소 코일 형상 및 기하구조, 직경 변화 및 특성 변화를 얻을 수 있다.
즉, 싸이클릭 프로세스를 통해 획득되는 탄소 코일 소재를 비롯하여 나노 카본 하이브리드 소재가 상호 유도자기장이 발생될 수 있도록 하이브리드 화하되, 이를 카본 페이스트와 적정 비율 혼합하여 전자파 흡수 메커니즘을 가지도록 형성되는 것이 바람직하다.
본 발명인 듀얼 전자파 차폐 발열필름(100)은 필름 형상으로 이루어지는 만큼 발열층(20)과 전자파흡수층(40)의 적층 구조 내 접착 강도가 매우 중요하며, 적정 접착 강도를 유지하면서 전자파 차폐 효율의 조건 또한 만족시켜야 한다.
발열층(20)과 전자파흡수층(40) 간 박리가 일어나지 않도록 적정 접착 강도를 유지하고, 적정 수준 이상의 전자파 차폐 효율을 유지하기 위해서는 발열층(20)의 두께가 1~50μm로 형성되는 것이 바람직하다.
하기 [표 1] 및 도 4를 참조하여 본 발명의 실험 예를 살펴볼 수 있다.
이하 한국고분자시험연구소(주)에서 박리시험을 수행하여 [표 1]과 같은 실험결과를 도출하였다.
먼저, 본 발명인 듀얼 전자파 차폐 발열필름(100)의 발열층(20) 두께가 10μm로 형성되고, 가동온도를 각각 다르게 설정하여 박리시험을 수행하였다.
박리시험의 준비 조건은 P=0.5N, SPEED=25cm/min으로 설정하고, 가동온도 10℃, 50℃, 80℃ 별로 실험을 진행하였다.
시료명 | 시험항목 | 단위 | 시험방법 | 시험결과 |
Koptri- 21-08-14610-1 |
T 박리강도 | N/25mm | ASTM D1876에 준함 | 76.6 |
Koptri- 21-08-14610-2 |
T 박리강도 | N/25mm | ASTM D1876에 준함 | 76.7 |
Koptri- 21-08-14610-3 |
T 박리강도 | N/25mm | ASTM D1876에 준함 | 77.2 |
가동온도 10℃의 조건 하에서 본 발명인 듀얼 전자파 차폐 발열필름(100)의 박리 강도를 실험한 결과 발열층(20)과 전자파흡수층(40) 간의 접착 강도가 76.6N으로 측정되었으며, 가동온도 50℃의 조건 하에서 발열층(20)과 전자파흡수층(40) 간의 접착 강도는 76.7, 80℃의 조건 하에서 발열층(20)과 전자파흡수층(40) 간의 접착 강도는 77.2로 측정되었다.아울러, 본 발명인 듀얼 전자파 차폐 발열필름(100)은 도 4에 도시된 바와 같이 평균 5.5dB 이상 감소시켜 종래 발열필름 대비 70% 이상의 전자파 차폐 효율을 보이고 있는 것으로 나타났다.
또한, 도 5는 두께가 10μm로 형성된 발열층(20)을 포함하는 듀얼 전자파 차폐 발열필름(100)의 가동온도 별 전자파 차폐 효율을 나타낸 것이다.
도 5에 도시된 바와 같이, (a)는 10℃의 가동온도, (b)는 50℃의 가동온도, (c)는 80℃의 가동온도 조건을 가지며, 각각 75.81%, 73.12%, 75.56%의 차폐 효율을 보이는 것으로 나타났다.
결론적으로 두께가 1~50μm로 형성된 발열층(20)을 가지는 듀얼 전자파 차폐 발열필름(100)은 최소 50N 이상의 접착 강도와 70% 이상의 전자파 차폐 효율을 가질 수 있다.
한편, 전자파 차폐 효율을 나타내는 dB와 %의 관계식은 다음과 같다.
Y(%) = [1-10{-X(dB)/10}]×100
Y : 전자파 차폐 효율
X : 차폐 전자파
따라서, 차폐되는 전자파가 8dB일 경우, 전자파 차폐 효율은 [1-10(-8/10)] x100으로 84%이며, 차폐되는 전자파가 5dB일 경우, 전자파 차폐 효율은 [1-10(-5/10)] x100으로 63.38%로 나타낼 수 있다.
또한, 본 발명인 듀얼 전자파 차폐 발열필름(100)의 전자파흡수층(40)은 두께가 1~50μm로 형성되어, 10℃~80℃의 온도 내에서 70% 이상의 전자파 차폐율을 가질 수 있다.
이때, 전자파 차폐율의 70% 이상은 흡수 차폐되는 것이 바람직하다.
아울러, 전자파흡수층(40)의 두께가 상기 범위인 1~50μm로 형성되면, 부착력이 일정 강도 이상 형성되어 상부 인쇄 시 그 접착력이 양호하여 접착불량이 발생하지 않을 수 있다.
이하 도 6을 참조하여 본 발명의 실시예를 살펴볼 수 있다.
도 6은 본 발명인 듀얼 전자파 차폐 발열필름(100)의 전자파흡수층(40)의 두께를 각각 60μm와 10μm로 설정하여 인장 테스트를 진행한 실험도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 전자파흡수층(40)이 60μm로 형성되면 적층 구조 간 접착 강도가 적정 수준 이하로 형성되어 70N의 힘으로 인장 테스트할 경우 층 간 박리현상이 쉽게 발생된다.
반면, 전자파흡수층(40)이 10μm로 형성되면 적층 구조 간 접착 강도가 적정 수준 이상으로 형성되어 70N의 힘으로 인장 테스트할 경우 층 간 박리 현상이 쉽게 발생되지 않고, 오히려 상부 부위의 필름이 찢어질 정도로 층 간에 매우 강한 접착력을 보이고 있음을 알 수 있다.
따라서, 본 발명인 듀얼 전자파 발열필름(100)의 전자파흡수층(40)은, 두께가 50μm를 초과하여 형성되면 전기 저항 값이 적정 수준보다 낮아져 발열필름의 발열 시 불안정한 성능을 초래할 수 있으며, 두께가 1μm 미만으로 형성되면 층 간 접착력은 향상되나 전기 저항값이 적정 수준보다 높아져 전자파 흡수율이 매우 적어질 뿐만 아니라 발열필름의 발열 시 성능 저하를 초래할 수 있으므로 그 두께는 1~50μm의 범위에서 형성되는 것이 바람직하다.
이상과 같이 본 발명의 기본적인 기술적 사상은 듀얼 전자파 차폐 발열필름에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 면상의 발열시트 상하면에 나노 카본 하이브리드 소재로 이루어진 전자파흡수층이 구비되는 듀얼 전자파 차폐 발열필름에 관한 것이다.
이러한 본 발명의 기본적인 기술적 사상 범주 내에서 당업계의 통상적인 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형이 가능함은 물론이며, 따라서 본 발명의 범주는 다양한 변형 예들을 포함하도록 작성된 특허 청구범위 내에서 해석되어야 할 것이다.
Claims (4)
- 상하부면에 각각 절연 베이스층이 형성되고, 상기 절연 베이스층 사이에 발열층 및 전극층이 적층 형성되어 전원장치에 의해 전원이 인가되면 발열되는 필름형 면상 발열체에 있어서,상기 발열층의 상부면 및/또는 하부면에 시트 형상으로 적층 배치되며, 나노 카본 하이브리드 소재를 카본 페이스트에 혼합하여 상기 나노 카본 하이브리드 소재가 무작위 분산 배치되도록 형성되는 전자파흡수층;을 포함하여 구성되며,상기 발열층은 두께 1~50μm로 형성되어 상기 전자파흡수층과의 접착 강도를 50N 이상으로 형성시키는 것을 특징으로 하는 듀얼 전자파 차폐 발열필름.
- 제1항에 있어서,상기 전자파흡수층은,두께가 1~50μm로 형성되어,상기 접착 강도 이내에서 발열온도 10℃~80℃의 경우 전자파차폐율 70% 이상, 상기 전자파차폐율에서 전자파흡수율 70% 이상을 유지시키는 것을 특징으로 하는 듀얼 전자파 차폐 발열필름.
- 제1항에 있어서,상기 나노 카본 하이브리드 소재는,카본 마이크로 코일, 카본 나노 코일, 카본 마이크로 파이버, 카본 나노 파이버, 카본 나노 튜브 소재들 중에서 둘 이상이 상호 간에 하이브리드화된 소재인 것을 특징으로 하는 듀얼 전자파 차폐 발열필름.
- 제1항에 있어서,상기 전자파흡수층은,상기 나노 카본 하이브리드 소재 0.1~10중량부와 상기 카본 페이스트 90~99.9중량부로 혼합되는 것을 특징으로 하는 듀얼 전자파 차폐 발열필름.
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