KR100529775B1 - 전자파 차폐용 도료 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전자파 차폐용 도료 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전도성 필러로 사용되어지는 마이크로 크기의 은(Ag) 금속분말과 나노 크기의 은(Ag)을 이용하는 것을 특징으로 하는 도료 조성물이다. 종래의 마이크로 크기의 금속 분말을 이용한 전자파 차폐도료의 경우 금속입자의 형태와 크기로 인하여 도막내에 미세 공극이 형성되어 그 결과 도막 형성시 전기저항이 증가한다. 본 발명에서는 마이크로 크기와 졸(Sol)형태로 이루어진 나노 크기의 은(Ag)을 사용, 입자공극을 줄여 도막을 치밀하게 만들어 줌으로서 전기저항의 감소 및 우수한 전자파 차폐효과를 나타내는 전자파 차폐용 도료 조성물에 관한 것이다.

Description

전자파 차폐용 도료 조성물{Compositon of Conductive Paint for Electro magnetic Interference Shielding}

본 발명은 전자파 차폐용 도료 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전도성 필러로 사용되어지는 마이크로 크기의 은(Ag) 금속분말과 졸(Sol) 형태의 나노 크기의 은(Ag)을 이용하는 것을 특징으로 하는 도료 조성물이다. 종래의 마이크로 크기의 금속 분말을 이용한 전자파 차폐도료의 경우 금속입자의 형태와 크기로 인하여 도막내에 미세 공극이 생성되어 그 결과 도막 형성시 전기저항이 다소 증가한다. 본 발명에서는 마이크로크기와 나노크기로 제어된 은(Ag)을 사용함으로서 금속입자 크기로 인하여 발생되는 입자공극을 줄여 도막을 치밀하게 만들어 줌으로서 전기저항의 감소 및 우수한 전자파 차폐효과를 나타내는 전자파 차폐용 도료 조성물에 관한 것이다.

종래의 전자파 차폐제로 사용되어지는 소재로서 크게 분류하자면 전도성 고분자 및 카본 등 유기물을 이용하는 경우와 금, 은, 니켈, 구리등의 금속분말을 이용하는 경우로 구분되어질 수 있으며 각각의 경우 장ㆍ단점을 가지고 있다.

유기물을 이용한 전도성 고분자의 경우 용융, 용해성의 저하로 인해 응용성이 제한되어지며 또한 공액이중결합으로 인하여 산화되기 쉬운 단점이 있다. 또한 전도성 카본의 경우 전도성고분자에 비해 산화안정성은 있지만 높은 전자파 차폐효율을 얻을 수 있을 만큼의 도전성을 얻기는 힘든 단점이 있다.

금, 은, 니켈, 구리등의 금속분말을 사용한 경우 각각의 장단점은 있지만 현재 널리 사용하고 있는 금속분말은 은(Ag)을 이용하는 방법이 보편적이다. 은(Ag)의 경우 구리, 니켈 보다는 고가이지만 산화안정성 및 전기저항의 값이 전자기기에서 발생하는 전자파를 차단시키기에 적당한 차폐효율을 가지고 있어 널리 이용된다.

전자파를 차폐시키는 기술로는 도금, 진공증착, 금속융사, 스프레이의 방법이 행하여져 왔다. 도금, 진공증착, 금속융사의 방법들은 비용이 많이들고 생산시 공정의 난해함, 환경오염, 제한된 경우에서의 사용으로 인한 문제점들이 발생되어 왔다. 반면 전도성 도료를 이용한 스프레이 코팅법에 의한 차폐 기술은 작업 및 양산에 쉬운 장점이 있어 많이 이용되고 있다.

미국특허 제4,518,524호에서는 입자크기가 대략 20∼40 마이크로의 은(Ag)을 사용하여 도료를 제조하였으나, 은(Ag) 입자크기로 인하여 도막 형성 후 치밀한 형상을 가지지 못하므로 도막의 저항값이 25㎛두께에서 30Ω정도의 표면저항값을 가져 저항값이 큰 단점이 있다. 미국특허 제4,382,981호와 미국특허 제4,517,118호 에서는 Shot mill, Ball mill등을 이용하여 제조된 전도성 페인트에 관한 내용들이 기술되어져 있다. 그러나 분산의 한계로 인하여 입자의 크기가 제한되어지므로 전기저항이 높고 차폐효과가 낮다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 마이크로 크기의 은(Ag) 금속분말과 나노크기의 은(Ag)을 이용하여 도막형성시 치밀한 구조를 나타내는 것을 특징으로 하는 전자파차폐용 도료 조성물에 관한 것이다.

본 발명에서 사용된 도료의 구성 요소는 바인더 수지, 전도성 필러, 침강방지제, 용제등으로 구성되어 있다. 바인더 수지의 조건은 각종 플라스틱등의 소지에 부착성이 우수하고 작업성을 고려하여 알코올에 용해성이 좋으며 속건 타입이어야 한다.

전도성 필러는 고유 저항치가 우수한 은(Ag) 금속분말을 택하였다. 금속분말은 입자형태에 따라 구형의 파우더형과 평면적인 판상(flake)으로 나누어 볼 수 있으며, 입자크기 및 형태에 의하여 전기저항 값은 차이를 나타내게 된다. 일반적으로 파우더의 경우 입자형태가 제한되어져 미세공극이 많이 생기므로 전도성이 판상(flake)에 비해 떨어지게 된다.

본 발명에서 사용되어진 은(Ag) 금속분말은 평균 입경이 10∼20㎛의 것을 사용하였으며 전체도료 조성물 중 20∼80％ 함량을 유지하여야 하며 경제적인 측면과 물성적인 측면에서 볼 때 바람직하게는 30∼60％ 함량을 유지하는 것이 바람직하다. 금속분말의 함량이 80％이상 이면 바인더 수지의 양에 과대한 금속분말로 인하여 금속필러간 부착성이 감소하여 도료의 기본적인 성능을 잃게 된다. 또한 나노크기의 은(Ag)은 졸(Sol)형태의 것으로서 평균입경은 10∼20nm의 것을 사용하였으며 전체 도료 조성물에 3∼5％를 함유하는 것이 바람직하다. 3％이하인 경우 전기저항 측면에서 볼 때 큰 이점은 없게 되며 5％이상 이면 나노 실버의 작은 크기로 인하여 입자 계면의 접촉저항을 증가시키고 단위면적당 고른 분포를 가지지 못하게 되어 오히려 전기저항이 증가하게 된다.

본 발명에서 사용되어진 용제는 메틸알코올, 프로필알코올, 에틸알코올, 이소프로필알코올, 부틸아세테이트, 에틸아세테이트, 카비톨아세테이트, 셀루솔브 아세테이트 등의 알코올과 아세테이트류가 바람직하고 보다 바람직하게는 메틸알코올, 에틸알코올, 에틸아세테이트, 부틸아세테이트가 바람직하다.

기타 첨가제로서 분산제, 평활제, 레벨링 개선제 등이 사용되어질 수 있다.

기존의 전자파 차폐도료의 경우 금속분말의 비중으로 인하여 분산하여 도료 제조 후 저장 기간에 금속입자가 침강하여 도료의 층분리가 일어나 사용할 때 충분한 교반을 시켜 주어야 하는 단점이 있다. 본 발명에서는 입자의 크기가 적은 나노실버를 사용하여 이러한 단점을 최소한으로 하고자 하였다. 입자의 크기와 관련한 침강속도는

α: 입자크기 g : 중력 ρ: 용질 밀도 ρ₀ : 용매 밀도 η: 점도

로 표현되어 질 수 있다.

위의 식에 의거하여 입자의 침강속도는 밀도, 점도, 입자크기에 연관되어지므로 입자크기가 적은 졸(Sol)형태 나노크기의 은(Ag)을 사용하여 침강속도를 감소시키고자 하였다.

[실시예 1 내지 실시예 6.]

＜실버 종류에 따른 도료 조성물＞

표 1의 조성으로 Eiger mill을 통하여 1시간 동안 분산하여 제조된 도료를 이용하여 에탄올 : 도료를 1 : 1로 희석 후 아크릴로부타디엔스타이렌 소지에 10㎛의 두께를 가지도록 스프레이 도장하였다. 도장 후 60℃ ×20분간 건조 후 이를 이용하여 물성 측정을 하였다. 전기저항의 측정방법은 멀티미터를 사용하여 표면저항으로 측정하였다.

실시예 1의 경우 평균 입경이 10∼20㎛를 가지는 파우더 형태의 은(Ag)을 첨가한 경우 비교적 균일한 입경을 가지게 되므로 도막이 치밀하게 이루어 지지 않아 전기저항의 값이 높게 나타남을 확인할 수 있다. 실시예 2∼3의 경우는 금속 분말을 판상(flake)으로 첨가한 경우에 해당하고 실시예 1보다는 전기저항의 값이 다소 적게 나타나는데 이는 판상(flake)의 구조가 보다 적층이 잘되어져 도막 형성시 미세 공극이 파우더형태 보다 적게 생성됨으로 기인한다. 실시예 4∼6의 경우는 판상 (flake)의 금속분말을 혼용하여 비균일한 입경을 가지도록 하여 도막 형성 미세공극을 줄여 치밀한 구조를 가지게 되므로 전기저항이 감소함을 확인할 수 있다.

[실시예 7 내지 실시예 12.]

＜나노실버 함량에 따른 변화＞

표 2에서 보듯이 실시예 9, 10의 경우가 전기저항 값이 가장 낮게 나타남을 알 수 있다. 이는 나노 실버의 함량이 3％이하 추가시 에는 전기저항의 값에 큰 영향이 나타나지 않고, 반면 5％이상 추가시 에는 나노실버의 극히 적은 입경으로 인하여 단위면적당 일정한 분포를 가지지 못하므로 오히려 전기저항이 증가하는 경향을 나타낸다.

상기 기술한 바와 같이 표 4에서 전도성 필러로 사용 되어지는 판상(flake)형태 은(Ag) 금속분말의 혼용과 더불어 나노실버를 추가 하여 도막의 생성시 보다 치밀하게 만들어 주기 때문에 이를 적용시 전기저항의 감소, 즉 전자파 차폐효율이 증가하는 이점을 갖는다.

Claims (3)

1. 본 발명에서의 전자파 차폐도료 조성물의 비율에 있어서 바인더 수지성분

   10∼20％, 평균입경이 10~20 마이크로크기의 은(Ag) 성분 30~60%, 졸(Sol)형태

   평균입경이 10~20 나노크기의 은(Ag) 성분 3~5%, 용제의 함량 30∼50％,

   침강방지제 2∼5％를 함유하는 것을 특징으로 하는 전자파 차폐용 도료 조성물
2. 삭제
3. 청구항 제 1 항에 있어서 졸(Sol)형태 나노크기 은(Ag)의 평균입경이

   10∼20 nm를 가지는 것을 특징으로 하는 전자파 차폐용 도료 조성물