KR101449286B1

KR101449286B1 - 표면 패턴 층을 포함하는 전자파 흡수용 이중층 복합재

Info

Publication number: KR101449286B1
Application number: KR1020130057178A
Authority: KR
Inventors: 송경화; 최병삼
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2013-05-21
Filing date: 2013-05-21
Publication date: 2014-10-08

Abstract

본 발명은 패턴 표면층을 포함한 전자파 흡수용 이중층 복합재 제조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전장부품에서 발생하는 전자파 노이즈를 흡수하여 제거하는 이중층 구조의 전자파 흡수체에 관한 것이다.
이에 본 발명은, 특정 전자파를 흡수하는 패턴모양을 포함하는 상부의 제1층과, 상기 제1층의 하부에 적층 결합되며 흡수성 필러로서 센더스트를 전도성 필러로 그라파이트 나노플레이트를 첨가한 하이브리드 필러를 포함하는 하부의 제2층으로 이루어진 전자파 흡수체인 것을 특징으로 하는 전자파 흡수용 이중층 복합재를 제공한다.

Description

표면 패턴 층을 포함하는 전자파 흡수용 이중층 복합재 {A double layer composite material for absorbing electromagnetic waves comprising a surface patterned layer}

본 발명은 전자파 흡수용 이중층 복합재에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전장부품에서 발생하는 전자파 노이즈를 흡수하여 제거하는 이중층 구조의 전자파 흡수체에 관한 것이다.

일반적으로 전자부품은 서로 간에 미세한 전자기파 방해에 민감하여 쉽게 오동작을 일으킨다. 이러한 전자기파 장해에 대한 대책으로, 전자기파를 금속으로 반사시켜 차폐하는 전자기파 차폐기법과, 전자기파 흡수체에 의해 전자기파를 흡수하는 전자기파 흡수기법이 있는데, 상기 전자기파 차폐기법은 차폐된 불요 전자기파가 추가적인 피해를 유발하는 단점이 있기 때문에 최근에는 전자기파 흡수기법이 많이 이용되고 있다.

전자파 차폐기법을 이용하는 종래의 기술로는 WO 2010/075059에서,

섬유 보강 수지 매트릭스 복합 라미네이트로서, 경화된 수지 매트릭스를 포함하는 섬유 보강 수지 매트릭스의 적어도 하나의 층; 및 경화된 수지 매트릭스에 결합되고 라미네이트의 표면을 형성하며, 적어도 하나의 장벽 층, 및 고온 경화 접착제로부터 유도되는 적어도 하나의 경화된 접착제 층을 포함하는 표면 형성 구조물을 포함하는 섬유 보강 수지 매트릭스 복합 라미네이트로서 표면 형성 구조물은 적어도 하나의 EMI 차폐 층을 추가로 포함하는 것을 개시하고 있다.

한편, WO 2010/144770는,

전자파 장애로부터 기판을 차폐(shielding)하는 방법으로서, 상기 방법이 기판을 제공하는 단계, 상기 기판에 전자파 장애(EMI) 차폐 조성물을 제공하는 단계를 포함하고, 여기에서 상기 전자파 장애 차폐 조성물이 경화 프로세스 중에 전도성 경로를 형성하도록 자가-어셈블링(self-assembling)될 수 있는 충전된, 경화성 재료를 포함하는 방법. 상기 조성물이 상기 기판에 사전-정의된 선 두께 및 사전-정의된 개구(aperture) 크기를 포함하는 예정된(predetermined) 패턴으로 적용되는 방법을 개시하고 있다.

전자기파 흡수기법에 관한 종래의 기술로는, WO 2011/126517에서,

복합재 구조를 포함하는 육상에 의해 지지되는 구조체를 포함하며, 상기 복합재 구조는, 적어도, 상기 구조체에 제1 기능성을 부여하는 제1 탄소 나노튜브 주입된 물질로서, 상기 제1 기능성은 전기 저항, 손상감지, 인장 강도, 압축 강도, 전단 강도, 굽힘 강도, 내균열성, 전자파 실드, 낙뢰 보호, 열 전도성, 전기 신호 전송 및 레이더 흡수로부터 선택되는, 제1 탄소 나노튜브 주입된 물질; 및

상기 구조체에 제2 기능성을 부여하는 제2 탄소 나노튜브 주입된 물질로서,상기 제2 기능성은 전기 저항, 손상감지, 인장 강도, 압축 강도, 전단 강도, 굽힘 강도, 내균열성, 전자파 실드, 낙뢰 보호, 열 전도성, 전기 신호전송 및 레이더 흡수로부터 선택되는, 제2 탄소 나노튜브 주입된 물질을 포함하는 장치를 개시하고 있다.

상기와 같은 종래의 단층형 전자기파 흡수체는 유전성 손실물질 또는 자성 손실물질 단독으로 이루어져 전자기파를 흡수하는 역할을 하며, 고주파 영역에서 주로 흡수 성능을 나타내는 특성이 있다.

이에 따라 흡수 대역폭을 넓히기 위해 다층형 전자기파 흡수체가 이용되고 있다. 종래의 다층형 전자기파 흡수체는 표면층, 흡수층 및 경계층의 삼중층으로 이루어져 있는데, 상기 표면층과 흡수층이 유전성 손실물질과 자성 손실물질 중 어느 하나만을 포함하고 있었다.

따라서 종래의 다층형 전자기파 흡수체는 단층형 전자기파 흡수체에 비하여 흡수 대역폭이 넓어지는 장점이 있지만 전자기파 흡수체의 두께가 너무 커지는 문제점이 있었다.

즉, 근래의 전자파 흡수시트는 대부분 고주파 영역의 전자파를 흡수하는 동시에 전자파 흡수효율을 높이기 위해 두꺼운 다층 구조를 적용하고 있다.

또한 최근에 더욱 엄격해지고 있는 전자파차폐 장해규격을 만족하기 위해 더욱 높은 차폐 효과가 요구되고 있는바, 이를 위해서는 더욱 많은 금속분말을 플라스틱에 분산시켜야 한다. 즉, 더욱 높은 차폐효과를 얻기 위해서는 다량의 금속분말을 분산시킨 플라스틱을 이용하여 전자파 흡수시트를 제작해야 한다.

그러나 다량의 금속분말을 플라스틱에 분산시킬 경우, 전기전도도의 향상으로 전자파 차폐 효과를 높일 수는 있으나, 충격강도를 비롯한 기계적 물성의 저하를 초래하여 전자파 차폐재로서 그 응용에 많은 제한이 따르게 된다.

결국, 가격이 저렴하고 무게가 가벼우면서도 고강도여야 하고, 또한 제조 및 가공이 용이하며, 어떠한 사용환경 하에서도 견딜 수 있는 전자파 차폐 재료를 개발하는 것은 새로운 전자 장치의 개발만큼이나 중요하게 되었다.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 고안한 것으로서, 전자파를 흡수하는 메쉬 형태의 상부의 제1층과 반사/흡수 기능을 갖는 하부의 제2층으로 이루어진 이중층 구조의 전자파 흡수체로서 전자파를 효과적으로 흡수 및 차단하는 전자파 흡수용 이중층 복합재를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은,

표면 그리드 패턴 형태 전자파 흡수소재를 포함하는 상부의 제1층과, 상기 제1층의 하부에 적층 결합되며 하이브리드 소재를 포함하는 하부의 제2층으로 이루어진 전자파 흡수체인 것을 특징으로 하는 전자파 흡수용 이중층 복합재를 제공한다.

또한 본 발명은,

상기 전자파 흡수소재로는 센더스트이며 입자크기가 50~100μm인 것을 특징으로 하는 전자파 흡수용 이중층 복합재를 제공한다.

또한 본 발명은,

상기 제1층은 상기 전자파 흡수소재의 함유량이 30 ~ 80wt% 인 것을 특징으로 하는 전자파 흡수용 이중층 복합재를 제공한다.

또한 본 발명은,

상기 제2층의 하이브리드 소재로는 센더스트와 그라파이트 나노플레이트를 사용하는 것을 특징으로 하는 전자파 흡수용 이중층 복합재를 제공한다.

또한 본 발명은,

상기 제2층은 하이브리드 필러는 30~70wt%를 함유하는 것을 센더스트와 나노플레이트의 혼합비는 1:1 ~ 1:5로 함유하는 것을 특징으로 하는 전자파 흡수용 이중층 복합재를 제공한다.

또한 본 발명은,

상기 제1층은 그 두께가 0.1~0.5㎜이고, 상기 제2층은 그 두께가 1~5㎜ 인 것을 특징으로 하는 전자파 흡수용 이중층 복합재를 제공한다.

또한 본 발명은,

상기 제1층은 표면 그리드 패턴의 크기가 0.1~5mm 인것을 특징으로 하는 전자파 흡수용 이중층 복합재를 제공한다.

또한 본 발명은,

상기 제1층 및 제2층의 매트릭스 수지로는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스틸렌, 폴리알킬렌테레프탈레이트, 폴리아미드 수지, 폴리아세탈 수지, 폴리카보네이트, 폴리술폰, 폴리이미드 중에서 선택된 1종을 사용하거나 또는 2종 이상을 혼합하여 사용하는 것을 특징으로 하는 전자파 흡수용 이중층 복합재를 제공한다.

또한 본 발명은,

상기 제1층인 표면 패턴 형태 전자파 흡수층과 제2층인 하이브리드 소재로 이루어진 이중층 복합재는 0.1MHz~1GHz 의 주파수 영역에서 사용하는 것을 특징으로 하는 전자파 흡수용 이중층 복합재를 제공한다.

본 발명에 의하면, 사용하는 소재의 실제적인 중량을 줄이면서도 외부의 전자파를 흡수하는 성능이 우수한 패턴 형태의 제1층과 전자파를 흡수 및 반사하는 하이브리드 소재를 포함하는 제2층의 이중층 구조에 의하여 전자파 흡수성능을 향상시킨 전자파 흡수용 이중층 복합재를 제조할 수 있다.

즉, 본 발명의 전자파 흡수용 이중층 복합재는 전자파를 흡수하기 위한 메쉬타입의 상부의 제1층과, 상기 제1층의 하부에 적층 결합되어 제1층을 통과한 전자파를 내부적으로 흡수하여 다중 흡수와 반사를 유도하는 하이브리드 필러를 포함하는 제2층으로 이루어짐으로써, 기존 단일층 구조의 전자파 흡수시트에 비해 전자파 흡수성능이 증가되며, 또한 상기 제1층의 패턴형상과 두께 조절 및 제2층에 첨가되는 성분의 첨가량과 층의 두께를 조절함으로써 전자파 흡수를 원하는 주파수 대역에 따라 전자파 흡수성능을 조절할 수 있는 이점이 있다. 특히 본 발명의 표면 패턴층을 포함하는 전자파 흡수용 이중층 복합재는 0.1MHz~1GHz 의 주파수 영역대에서 우수한 결과를 나타내고 있어 현재 상용화된 흡수체가 대부분 1GHz이상에서 사용되고 있는 점을 볼 때 1GHz이하 영역에서 노이즈 제거가 필요한 전장부품에 적용할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 표면 패턴 이중층 복합재를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 제2층 센더스트와 그라파이트 나노플레이트 하이브리드 복합재의 내부구조의 사진도이다.
도 3은 본 발명에 따른 전자파 흡수를 위한 성능 측정 결과를 나타낸 것이다.

본 발명은,

또한 본 발명은,

상기 제1층인 표면 패턴 형태 전자파 흡수층과 제2층인 하이브리드 소재로 이루어진 이중층 복합재는 1GHz이하의 주파수 영역에서 사용하는 것을 특징으로 하는 전자파 흡수용 이중층 복합재를 제공한다.

일반적으로 흡수 소재로 사용하는 센더스트나 자성소재는 비중이 높고 고가의 소재여서 많은 양을 부품에 적용하는데 한계가 있다. 이러한 이유로 대부분의 흡수소재는 시트의 형태로 만들어져 전자파 노이즈가 많이 발생하는 전자부품의 일부분에 부착되어 사용되고 있다. 본 발명에서는 이러한 흡수소재의 사용량을 감소하여 원가 측면에서 유리하면서도 성능 면에서 우수한 표면 패턴층을 포함하는 이중층 복합재를 제조하는 방법을 제안한다. 전자파는 제1층의 패턴 형태의 흡수소재에 의해 입사되었을 때 반사량을 최소화하고 흡수된다. 이때 흡수된 전자파는 자성 소재와 전도 소재가 포함된 제2층에서 다중 흡수와 반사 과정을 거치면서 전체적으로 감소되게 한다. 제 2층은 전자파 흡수를 위해서 흡수 소재인 자성의 센더스트를 그리고 반사를 위해서 전도성의 그라파이트 나노플레이를 혼합하여 사용한다. 제 2층으로 들어온 전자파는 센더스트에 의해 흡수되는데, 흡수되지 못하고 내부에 있던 전자파는 그라파이트 표면에 의해 반사되면서 다시 주변에 있는 센더스트에서 흡수될 수 있도록 하여 소재의 흡수율을 향상시키도록 한다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 전자파를 흡수하는 전자파 흡수소재를 메쉬 형태로 제작하여 상부의 제1층을 형성하고, 상기 제1층의 하부에 적층 결합되며 전자파 흡수를 위한 센더스트 분말과 반사를 위한 그라파이트 나노플레이트의 하이브리드 소재로 이루어진 하부의 제2층으로 이루어진 것을 특징으로 하는 전자파 흡수용 이중층 복합재를 제공한다.

즉, 상기 전자파 흡수용 이중층 복합재는 전장부품에서 발생되어 유입되는 전자파를 흡수하는 패턴 형태의 상부 제1층과, 상기 제1층의 하부에 적층 결합되어 제1층에서 흡수된 전자파를 내부의 흡수 반사 가능한 하이브리드 소재를 이용하여 전자파 노이즈를 저감하는 제2층으로 이루어진 전자파 흡수용 이중층으로 구성될 수 있다.

바람직하게, 상기 1층의 전자파 흡수 소재로는 센더스트나 자성 금속 조성의 메쉬 패턴으로 제작되고, 상기 제2층은 흡수 소재인 센더스트 분말과 전도 소재인 그라파이트 나노플레이트를 혼합한 하이브리드 필러를 포함한다.

또한 바람직하게, 상기 제1층의 패턴 간격은 0.1~5mm로 하며 층두께는 0.1~0.5 mm로 이루어진다. 사용되는 흡수소재의 함유량은 50 ~ 80wt% 이며, 시트 타입으로 제조하여 제2층과의 부착이 용이하게 한다. 상기 제2층은 하이브리드 필러층으로 센더스트 1 ~ 20wt%, 그라파이트 나노플레이트 10 ~ 50wt% 를 함유한다. 층두께는 1~5mm인 것이 바람직하다

제 1 층의 메쉬 패턴은 다양한 형태로 제작될 수 있는데 일반적인 그리드타입이나, 그리드의 겹쳐진 형상, 삼각형이나 원 모양으로 제작할 수 있다.

이하, 본 발명을 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명하기로 한다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 전자파 흡수용 이중층 복합재는 상부의 제1층과 이 제1층의 하부에 적층되어 결합되는 제2층으로 구성된 전자파 흡수체로서, 상기 제1층은 전자기파의 흡수를 유도하여 전자파의 흡수능을 증대시킬 수 있는 패턴 타입이며, 상기 제2층은 전자파를 흡수 및 반사하는 하이브리드 필러를 포함하고 있는 복합재이다.

전장부품에서 발생되어 상기 이중층 복합재로 유입된 전자파는 상기 제1층 표면 패턴 흡수소재에 의해 흡수되는데, 흡수된 전자파는 흡수소재와 반사소재가 있는 제2층으로 전달된다.

제2층에 전달된 전자파는 전자파 흡수 소재인 센더스트에 의해 흡수되어 제거되며 센더스트에 의해 흡수되지 못한 일부 전자파는 그라파이트 플레이트에 의해 반사되어 다시 센더스트로 전달 흡수되는 다중 반사와 흡수에 의해 전체적인 흡수능을 증가시킨다.

특히 제2층의 흡수소재인 센더스트는 약 50~100μm 크기의 평판상의 소재로 전자파의 흡수 전달이 용이한 구조로 알려져 있다. 같은 층에 혼합될 그라파이트 나노플레이트도 나노 두께의 평판 형태로 되어 있어 균일 혼합과 전달특성에 유리한 구조를 가지고 있다.

즉, 본 발명의 표면 패턴층을 포함하는 전자파 흡수용 이중층 복합재는 전자파 노이즈가 상부의 제1층을 만나면서 흡수되고, 흡수된 전자파는 하부의 제2층에서 다중 반사와 흡수를 통해 흡수되어 제거됨으로써 전자파 흡수성능이 향상되는 이점이 있다. 이는 현재 센더스트나 패라이트만을 사용하는 흡수소재에 비해 경량화를 이룰 수 있으며 복합재의 형태로 전자파를 흡수할 수 있어 다양한 부품 및 전장부품의 하우징에 적용될 수 있는 장점이 있다.

따라서, 전자파 흡수능을 높이기 위해서는, 센더스트나 패라이트로 구성된 단층의 전자파 흡수시트를 적용하는 것보다, 다중층 구조의 전자파 소재를 적용하는 것이 더욱 바람직하다.

본 발명에서는 전자파 흡수능이 향상된 이중층 구조의 전자파 흡수 복합재를 제작하기 위해, 흡수소재의 패턴으로 이루어진 제1층과, 상기 제1층에서 흡수된 전자파를 내부에서 흡수하고 내부로 유입된 전자파에 대해 다중흡수 및 반사를 일으킬 수 있는 하이브리드 필러를 포함하는 제2층으로 구성한다.

상기 제1층과 제2층은 관심 주파수 영역(즉, 전자파 흡수를 위한 주요 주파수 영역)에 따라 두께를 달리하고 인서트 사출을 통해 서로 결합하거나 압축성형을 통해 제작된다.

본 발명에서 제1층은 전자파 흡수층으로서 투자율이 높은 센더스트로 패턴 형상으로 제조되고, 제2층은 흡수성 필러로서 센더스트를 전도성 필러로 그라파이트 나노플레이트를 첨가한 하이브리드 필러로 제조된다.

따라서, 본 발명에 따른 전자파 흡수소재는 전자파 흡수를 위한 패턴 타입의 상부의 제1층과 전자파 흡수 및 반사를 위한 하이브리드 소재의 제2층으로 이루어진 이중층 구조의 복합재로 구성됨으로써, 전자부품에서 발생한 전자파를 효과적으로 흡수하여 제거할 수 있게 된다.

이하, 본 발명에 따른 전자파 흡수용 이중층 복합재에 대해 더욱 상세하게 설명하도록 한다.

상기 전자파 흡수소재를 구성하는 상부 패턴층은 센더스트와 폴리머를 혼합하여 제조하며, 그 두께는 0.1~0.5 mm 로 형성됨이 바람직하다.

제1층에서 매쉬 형태의 패턴 사이즈는 0.1 ~ 5 mm의 크기로 한다.

상기 제1층에 사용되는 센더스트 분말은 일반적으로 알려진 조성으로 제조하여 사용한다. 센더스트는 Fe-Si-Al 성분의 조성으로, 즉 Fe 85%, Si 9%, Al 6%의 조성으로 합성하여 사용하며, 플래이키(flaky) 상의 센더스트 분말을 사용한다. 폴리머는 제1층의 전자파 흡수용 조성물의 구성성분인 센더스트 분말을 균일하게 분산시키고, 전자파 흡수용 조성물을 매트릭스로 작용한다.

상기 제1층에 복합재 형성을 위해 본 발명에서는 에폭시 수지를 매트릭스로 사용한다.

하부의 제2층은 센더스트와 나노플레이트 하이브리드 소재와 폴리머를 혼합하여 형성한 복합재층으로 제조하며, 그 두께는 1~5 ㎜ 으로 제작한다.

상기 제2층에 복합재 형성을 위해 본 발명에서는 열가소성 수지를 매트릭스로 사용한다. 이때 사용되는 열가소성 수지로는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스틸렌, 폴리알킬렌테레프탈레이트, 폴리아미드 수지, 폴리아세탈 수지, 폴리카보네이트, 폴리술폰, 폴리이미드 중에서 선택된 1종을 사용하거나 또는 선택된 2종 이상으로 된 혼합물을 사용할 수 있다.

상기 매트릭스를 기준으로 전자파 흡수용 조성물의 첨가량은 약 30 ~ 80wt% 인 것이 바람직하다. 다시 말해, 상기 제1층은 에폭시수지 70 ~ 20wt% 와 전자파 흡수소재 30 ~ 80wt% 로 이루어진 조성물로 구성될 수 있다.

또한, 상기 제2층은 열가소성 수지 70 ~ 30wt% 와 센더스트와 나노플레이트 혼합분말이 30 ~ 70wt% 로 이루어진 조성물로 형성될 수 있다.

여기서 센더스트와 나노플레이트 등의 전자파 흡수소재가 30wt% 미만이면 매트릭스 상에 전자파 흡수 성능이 떨어지게 되고, 전자파 흡수소재가 70wt% 를 초과하면 제1층을 성형할 때 크랙 등이 발생할 수 있다.

센더스트의 입자크기는 50~100μm인 것을 사용한다. 나노플레이트는 50~120μm 입자 크기인 것을 사용하다. 플래이키 상의 센더스트 입자는 크기에 따른 전자파 흡수 전달 특성이 다르고 나노플레이트와 혼합을 위해 두 입자의 크기가 유사한것을 사용한다.

센더스트와 나노플레이트의 혼합비는 1:1 ~ 1:5로 제작한다.

상기 제2층의 열가소성 수지로는 결정성 열가소성 수지를 사용하는 것이 바람직하다. 결정성 열가소성 수지는 이의 결정화 시 플라스틱의 결정 영역을 차지하여 혼합되어 있는 전도성 필러가 그 바깥쪽으로 밀려나게 하는 특성을 가짐으로 인해 전도성 패스(pass)를 비결정성 열가소성 수지보다 잘 형성하는 장점이 있다.

상기의 제1층과 제2층은 인서트 사출이나 압착을 통하여 서로 결합하게 되며, 시트나 성형물의 형태로 만들어진다.

본 발명의 표면 패턴층을 포함하는 전자파 흡수용 이중층 복합재는 제1층에 의해 흡수된 전자파 노이즈가 제2층으로 들어와서 다중 흡수와 반사를 거쳐 전자파 흡수 효율이 향상되는 효과를 얻을 수 있으며, 이는 자동차의 전장부품, 환경자동차의 고전압 부품, 디스플레이 기기 등 다양한 분야에 적용될 수 있다.

구체적으로, 본 발명의 표면 패턴층을 포함하는 전자파 흡수용 이중층 복합재는 흡수소재의 적용에서 문제가 되었던 중량과 원가절감이라는 부분을 패턴형상으로 해결하고 제2층으로 들어온 전자파는 흡수와 반사과정을 거치면서 흡수 제거되어 전자파 흡수 성능을 향상시킬 수 있게 된다. 또한 복합재로 다양한 형태로 제조 가능하여 전자파 노이즈의 원천적인 제거가 필요한 전장부품의 하우징에 사용될 수 있다.

이하, 본 발명을 실시예에 의거하여 더욱 상세히 설명하겠는바, 본 발명이 다음 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

실시예 1 : 표면 패턴 전자파 흡수 이중층 복합재의 제조

제1층 센더스트 패턴층 제조

Fe 85%, Si 9%, Al 6%의 조성을 가진 Fe-Si-Al 혼합물을 에틸알콜을 투입하여 함께 어트리션 밀로 5시간 동안 혼합한 뒤, 얻어진 슬러리를 건조 및 분쇄하여 플레이크(flake) 상의 센더스트 분말을 얻었다. 그리고 상기 센더스트 분말 50wt% 에 폴리에틸렌 50wt% 를 첨가하여 트윈롤링(twin rolling) 믹싱으로 컴파운딩하였다.

이렇게 1차 컴파운딩한 재료를 트윈롤링 과정을 거쳐 최종단계의 두께 0.5㎜의 센더스트 시트를 제조하였다. 제조된 시트는 5mm x 5mm 그리드 패턴의 틀을 통과시켜 패턴층을 제조한다.

제2층 하이브리드 흡수층 제조

그라파이트 나노플레이트 (두께 30nm, 크기 100μm) 40wt%을 폴리프로필렌 60wt% 와 압출기에서 혼합하여 팰렛(pellet)을 제조하였다. 여기에 샌더스트 (크기70μm) 10wt%를 첨가하여 압출로 혼합하였다. 사출하여 3㎜ 두께의 복합재 시트를 제조하였다.

이중층 복합재 시트 제조

상기 센더스트 패턴층을 제1층으로 하고 상기 하이브리드 복합재 시트를 제2층으로 하여 제1층 아래에 적층한 뒤, 압축 성형하여 이중층 복합재 시트를 제조하였다.

전자파 흡수 특성 평가

제조한 상기 이중층 복합재 시트의 전자파 흡수 특성은, 측정장비로 Aglient사의 네트워크 애널라이저(Network analyzer) E5071C를 이용하여, 45MHz~6GHz 범위의 주파수에서 파워손실(power loss)을 측정하여 평가하였다.

실시예 2 : 표면 패턴 전자파 흡수 이중층 복합재의 제조

제1층 센더스트 패턴층 제조

Fe 85%, Si 9%, Al 6%의 조성을 가진 Fe-Si-Al 혼합물을 에틸알콜과 투입하여 어트리션밀로 5시간 동안 혼합한 뒤, 얻어진 슬러리를 건조 및 분쇄하여 플레이크(flake) 상의 센더스트 분말을 얻었다. 그리고 상기 센더스트 분말 50wt% 에 폴리에틸렌 50wt% 를 첨가하여 트윈롤링(twin rolling) 믹싱으로 컴파운딩하였다.

이렇게 1차 컴파운딩한 재료를 트윈롤링 과정을 거쳐 최종단계의 두께 0.5㎜의 센더스트 시트를 제조하였다. 제조된 시트는 2mm x 2mm 그리드 패턴의 틀을 통과시켜 패턴층을 제조한다.

제2층 하이브리드 흡수층 제조

그라파이트 나노플레이트 (두께 30nm, 크기 100μm) 40wt% 을 폴리프로필렌 60wt% 와 압출기에서 혼합하여 팰렛(pellet)을 제조하였다. 여기에 샌더스트 (크기70μm) 10wt%를 첨가하여 압출로 혼합하였다. 사출하여 3㎜ 두께의 복합재 시트를 제조하였다.

이중층 복합재 시트 제조

상기 센더스트 패턴층을 제1층으로 하고 상기 탄소나노튜브 복합재 시트를 제2층으로 하여 제1층 아래에 적층한 뒤, 압축 성형하여 이중층 복합재 시트를 제조하였다.

전자파 흡수 특성 평가

비교예 1 : 전자파 흡수 단층 복합재의 제조

그라파이트 나노플레이트 (두께 30nm, 크기 100μm) 40wt% 을 폴리프로필렌 60wt% 와 압출기에서 혼합하여 팰렛(pellet)을 제조하였다. 여기에 샌더스트 (크기70μm) 10wt%를 첨가하여 압출로 혼합하였다. 사출하여 3.5㎜ 두께의 복합재 시트를 제조하였다.

도 3에 보이듯이, 실시예 1,2의 표면패턴 이중층 복합재 시트의 경우 비교예의 단층 복합재 시트에 비해 전자파 흡수성능이 높게 나타남을 확인할 수 있었다. 이를 통해 동일한 두께의 단층구조 복합재보다 표면 패턴 이중층 복합재에서 더 높은 전자파 흡수특성을 나타냄을 알 수 있다.

특히 실시예 1은 패턴의 크기를 5mm x 5mm로 진행하였는데 2mm x 2mm 크기로 진행한 실시예 2에서 power loss의 흡수성능이 더 우수한 것으로 나타났다. 이는 1GHz이하의 주파수 영역에서 2 ~ 5mm사이의 패턴 크기가 효과적임을 말해주고 있어 패턴 크기의 범위를 정할 수 있다.

이와 같이 본 발명은 표면 패턴층을 이용하여 전자파 흡수 효과를 향상시킨 효과를 얻게 되며, 이로써 전장부품, 디스플레이 기기 등 다양한 분야에 적용가능함을 알 수 있다.

Claims

표면 그리드 패턴 형태 전자파 흡수소재 및 매트릭스를 포함하는 상부의 제1층; 및
상기 제1층의 하부에 적층 결합되며, 센더스트와 그라파이트 나노플레이트가 1:1 ~ 1:5의 혼합비로 이루어진 하이브리드 소재 및 매트릭스를 포함하는 제2층;
으로 이루어진 전자파 흡수체인 것을 특징으로 하는 전자파 흡수용 이중층 복합재.
청구항 1에 있어서,
상기 전자파 흡수소재는 센더스트이며 입자크기가 50~100μm인 것을 특징으로 하는 전자파 흡수용 이중층 복합재.
청구항 1에 있어서,
상기 제1층은 상기 전자파 흡수소재의 함유량이 30 ~ 80wt% 인 것을 특징으로 하는 전자파 흡수용 이중층 복합재.
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청구항 1에 있어서,
상기 제1층은 그 두께가 0.1~0.5㎜이고, 상기 제2층은 그 두께가 1~5㎜ 인 것을 특징으로 하는 전자파 흡수용 이중층 복합재.
청구항 1에 있어서,
상기 제1층은 표면 그리드 패턴의 크기가 0.1~5mm 인것을 특징으로 하는 전자파 흡수용 이중층 복합재.
청구항 1에 있어서,
상기 제1층 및 제2층의 매트릭스 수지는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스틸렌, 폴리알킬렌테레프탈레이트, 폴리아미드 수지, 폴리아세탈 수지, 폴리카보네이트, 폴리술폰 및 폴리이미드 중에서 선택된 1종을 사용하거나 또는 2종 이상을 혼합하여 사용하는 것을 특징으로 하는 전자파 흡수용 이중층 복합재.
청구항 1 내지 3 및 청구항 6 내지 8 중에서 선택된 어느 한 항에 있어서,
상기 이중층 복합재는 0.1MHz ~ 1GHz의 주파수 영역에서 사용되는 것을 특징으로 하는 전자파 흡수용 이중층 복합재.