包括通过电纺丝工序制造的碳复合纤维的电磁波屏蔽板及其制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种为了提高传导性和电磁波屏蔽效率而包括通过电纺丝（electro spinning)制造出的复合纤维的电磁波屏蔽板及其制造方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，大量普及了非对称数字用户线路（ADSL)，如下一代移动电话或智能交通 系统（ITS)等需要电磁波屏蔽对策的领域变得更佳多样化。另外，表现出小型化、轻量化等 趋势的PC或移动电话、数码设备的迅速普及导致了电磁波甚至波及到办公室或家庭，随着 电子产业的发展，电磁波伤害的威胁也在进一步增加。
[0003] 从计算机的误动作到工厂全烧事故，所述电磁波伤害的表现形式多样化，随着陆 续发表的关于电磁波对人体带来的不利影响的研究结果，人们对健康的忧虑和关注也逐渐 在增多。对此，以发达国家为中心，正在致力于针对电磁波伤害的规章制度的强化及对策的 制定。因此，针对多种电子电器产品的电磁波屏蔽技术成为了电子工业的核心技术领域。
[0004] 电磁波屏蔽技术大致可分为两种，一种是通过对电磁波发生源周围进行屏蔽来保 护外围设备的方法，另一种是将设备保管在屏蔽物质内部以使其免受外部电磁波发生源的 影响的方法。基于这种目的而备受瞩目的方法是利用电磁波屏蔽材料的方法。
[0005] 然而，到目前为止，在电磁波屏蔽材料的屏蔽性能、应用范围、费用等方面还存在 很多需要解决的技术问题，因此需要对此进行研究。
[0006] 此外，随着抗扰度（Immunity)规定的强化、对高频数码设备需求的扩大、低频电 磁波对人体的影响等在国际上成为问题，高性能电磁波屏蔽材料的开发显得尤其重要。因 此，国内相关企业也正踊跃展开了 R&D活动，但实际上目前的研究基础还很不足。
[0007] 最近产业学术研究会（Industry University Institute Collaboration)等对各 领域所关心的主要产业的综合可靠的分析情报的需求正在增大，然而，实际上通过研究分 析机构提供上述分析情报是微不足道的
[0008] 电磁波屏蔽材料中，金属材料会反射电磁波，而塑料等绝缘材料使电磁波通过。利 用金属来屏蔽电磁波的技术已广为人知，如果电磁波到达导电体，则一部分电磁波被吸收 或通过，而大部分电磁波会在表面被反射。这是因为，若电磁波到达导体，则在导体内因电 磁感应而产生涡流，这会反射电磁波。然而，这样的金属材料虽然具有可有效屏蔽电磁波的 优点，但是由于需要通过压铸（die casting)方式来生产，因此生产成本高且废品率高。
[0009] 电磁波吸收材料有传导性电磁波吸收材料、非传导性电磁波吸收材料、磁性电磁 波吸收材料等。
[0010] 传导性材料是一种利用在电阻体、电阻线、电阻膜等中流过的电流来吸收电磁波 的材料，使用时选择适当电阻值的材料很重要，通过由传导性纤维制成的织物也能够得到 出色的电磁波吸收体。
[0011] 非传导性材料有碳、含碳发泡乌拉坦、含碳发泡聚苯乙烯等。为了用这种吸收体得 到宽带特性，需要做成多层结构，并减少表面附近的衰减量，且越靠近内部，使衰减量越大。
[0012] 例如，韩国专利公开第2010-0112744号公开了一种电磁波屏蔽薄膜，其特征在 于，由碳纳米管和粘合剂构成，是通过所述碳纳米管发挥电磁波屏蔽性能的膜形态薄膜 (film)，以将所述碳纳米管和所述粘合剂的重量相加而得的总重量为基准，混入了 3~15 重量％的所述碳纳米管，厚度为2_~5_，并且还公开了将这种电磁波屏蔽薄膜通过粘接 剂贴在面板上的电磁波屏蔽部件。
[0013] 目前用于屏蔽电磁波的导电性塑料是在作为非导体的通用塑料（Matrix)中混入 (Blend)金属纤维、碳纤维等导电性（Electrically conductive)填充剂（Filler)而使其 变成导电体的复合材料（Polymer-matrix composites containing conductive fillers), 目前正在研究使用这种材料的技术方法。
[0014] 韩国专利公开第2007-0035832号公开了一种透明电磁波屏蔽剂的制造方法，包 括：将作为透明材料的金属、陶瓷或高分子中的至少一种以上的物质溶于溶剂中来生成 溶液状态的透明母材的步骤；向所述母材通电，混合维持透明度的规定分量的碳纳米管 (CNT)、碳纳米纤维（CNF)或纳米量级的磁性粒子中的至少一种以上的物质的步骤；对混合 到所述母材中的所述物质进行分散处理的步骤；以及对已进行所述分散处理的溶液进行热 处理的步骤。
[0015] 韩国专利公开第2012-0023490号公开了一种高刚性电磁波屏蔽复合材料，包括： (A)热可塑性树脂；以及（B)长度为8至20_的碳纤维，所述碳纤维（B)的含量为整个复 合材料的45至65重量％。这种电磁波屏蔽复合材料的机械强度和EMI屏蔽性优良，从而 能够代替现有的镁元素而降低生产成本，并且加工性能优良。
[0016] 韩国专利公开第2011-0113999号公开了一种电磁波屏蔽用板组合物，其相对于 整体组合物100重量份，包括金属粉末50~70重量份、碳纳米管0. 2~4重量份、粘合剂 树脂20~40重量份以及溶剂0. 5~20重量份，上述电磁波屏蔽用板组合物在包括高频区 域的宽带内每单位体积的电磁波屏蔽以及吸收效率出色，制造工序简单，从而经济方面有 优势。
[0017] 上述的专利中，作为电磁波屏蔽材料而公开了将碳纳米管等含碳材料和金属的单 纯混合。金属在与外界接触时容易发生氧化，因此上述的专利中存在这种问题。
【发明内容】
[0018] 鉴于以上问题，在本发明中，为了提供既能防止金属纳米粒子的氧化又能提高电 磁波屏蔽效果的新结构的复合材料，进行了多种研究，其结果，通过电纺丝工序制造了在碳 纤维壳体内部作为芯体而形成有金属纳米粒子的碳复合纤维，并确认了将所述碳复合纤维 用于电磁波屏蔽板的情况下电磁波屏蔽效果得以提高的现象，由此完成了本发明。
[0019] 另外，本发明的目的在于，提供可提高电磁波屏蔽效果的电磁波屏蔽板及其制造 方法。
[0020] 为了达到所述目的，本发明提供一种电磁波屏蔽板的制造方法，特征在于，包括：
[0021] 步骤1，准备包括金属纳米粒子的第一纺丝溶液和包括碳前驱体的第二纺丝溶液 的步骤；
[0022] 步骤2,将所述第一纺丝溶液和所述第二纺丝溶液注入到具备双重喷嘴的电纺丝 装置后，执行电纺丝工序，制造网状的复合纤维的步骤，此时，将所述第一纺丝溶液注入到 内侧喷嘴，将第二纺丝溶液注入到外侧喷嘴；
[0023] 步骤3,使所述复合纤维碳化来制造碳复合纤维的步骤，此时，所述碳复合纤维具 有由外部壳体和芯体构成的芯体-壳体结构，其中，所述外部壳体由碳纤维形成，所述芯体 由在所述外部壳体的内部沿着碳纤维的长度方向配置的金属纳米粒子构成；以及
[0024] 步骤4,将所述碳复合纤维与树脂混合，进行板材加工的步骤。
[0025] 所述板材加工的特征在于，以网状使用碳复合纤维，或者使用将其粉碎而得的短 切（chopped)碳复合纤维。
[0026] 此时，所述板材加工的特征在于，通过将碳复合纤维浸渍到树脂中的工序来执行， 或者与树脂混合后执行注射成型，或者与树脂混合后执行挤出成型。
[0027] 此外，所述第一纺丝溶液还包括用于制造金属纤维的金属前驱体、封端剂 (capping agent)以及溶剂。
[0028] 此外，本发明提供一种电磁波屏蔽板，其特征在于，包括具有芯体-壳体结构的碳 复合纤维和树脂，所述芯体-壳体结构具有：包括碳纤维的外部壳体；和由在所述外部壳体 的内部沿着纤维的长度方向配置的金属纳米粒子构成的芯体。
[0029] 此时，所述碳复合纤维的特征在于，形成为网状或短切（chopped)形状。
[0030] 此外，所述芯体还包括金属纳米纤维。
[0031] 根据本发明的电磁波屏蔽板，将金属纳米粒子配置在碳纤维的内部来用作电磁波 屏蔽物质，从而防止所述金属的氧化，能够保证碳纤维的长度方向上的传导性。
[0032] 因而，包括所述金属纳米粒子和碳纤维的碳复合纤维或碳复合纤维网具有较高的 电磁波屏蔽效率，能够在多种工业领域中被用作电磁波屏蔽材料。
【附图说明】
[0033] 图1是表示根据本发明的芯体-壳体结构的碳复合纤维的示意图。
[0034] 图2是表不根据本发明的第一实施例的电磁