다기능성 흑연판 및 그 제조방법

다기능성 흑연판 및 그 제조방법{Multi-functional Graphite Plate and the Method for Producing the Same}

본 발명은 다기능성 흑연판 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 특히 항균성, 탈취성, 전자파 차폐성 및 흡음성 등이 우수한 다기능성 흑연판 및 그 제조방법에 관한 것이다.

흑연판은 전기전도성을 가지는 소재로서 주로 아크 용해로의 전극, 모터의 정류자 부품 또는 금속의 용해 주조시 금형소재로 사용되고 있다. 그러나, 이러한 것들은 흑연 자체의 성질만을 이용한 단기능성 제품으로서, 그 용도가 제한되어 있으며 주로 산업용으로 국한되어 있었다.

본 발명의 목적은 통상의 흑연판이 갖지 못했던 항균성, 탈취성, 전자파 차폐성 및 흡음성 등의 특수기능을 가지고 있어, 친환경성 건축자재나 생활용품 등에 응용할 수 있는 다기능성 흑연판 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 물에 분산시킨 Na ₂ O+SiO ₂ +K ₂ O+Al ₂ O ₃ 화합물을 흑연판에 도포하는 단계와; 건조하는 단계와; 겔상의 반도체 산화물 또는 구리 산화물을 흑연판에 분무하는 단계와; 상기 분무된 흑연판을 분위기 가스 하에서 열처리하는 단계와; 상기 분위기 가스 하에서 냉각하는 단계와; 은(Ag) 용액 또는 구리(Cu) 이온 용액을 흑연판 위에 분무하여, 은 또는 구리 입자를 부착시키는 단계로 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 반도체 산화물은 MO ₂ 가 대표적이다.

그리고, 상기 열처리 및 냉각시 분위기 가스는 질소(N ₂ )가 대표적이며, 열처리는 300℃에서 4시간이 적당하다.

또한, 도포되는 상기 겔상의 반도체 산화물은 산화물 농도를 3% 이하로 조정하여 도포층의 두께를 수십 ㎛ 정도의 두께로 균일하게 부착되도록 한다.

이하, 본 발명을 명확히 나타내는 일 실시예를 상세히 설명한다.

먼저, 폭 10cm, 길이 10cm, 두께 1cm인 흑연판을 준비하였다. 그리고, 표면을 10㎛의 거칠기로 가공하였다.

다음, 물에 분산시킨 Na ₂ O+SiO ₂ +K ₂ O+Al ₂ O ₃ 화합물을 상기 표면 다듬질한 흑연판에 도포하였다. 이 Na ₂ O+SiO ₂ +K ₂ O+Al ₂ O ₃ 화합물로는 Na ₂ O(10%)+SiO ₂ (70%)+Al ₂ O ₃ (12%)+K ₂ O(8%)를 사용하였다. 여기서, 사용된 산화물 중 Na ₂ O와 K ₂ O는 바인더 역할을 한다.

이 흑연판을 1시간 정도 건조시켰다.

다음, 표면도포용 소재인 반도체 산화물로서 MO ₂ 을 겔(Gel) 상태로 하여 100㎖ 정도 미리 준비하였다. 이 때, 최종적으로 도포되는 두께를 수 ㎛ 정도로 하기 위해 겔상의 산화물 농도를 3% 이하로 조정할 필요가 있다. 이와 같이 준비된 상기 반도체 산화물을 상기 흑연판에 분무하였다.

이렇게 처리된 흑연판을 300℃에서 4시간 정도 열처리하였다. 이 때 흑연판의 산화를 방지하기 위해 분위기 가스로 질소(N ₂ )를 노내에 주입하였다.

이어서, 열처리된 흑연판을 동일한 질소 가스 분위기 하에서 냉각시켰다.

이와 같이 처리하게 되면, 흑연판의 표면에는 반도체 산화물(MO ₂ )이 20㎛ 정도의 두께로 균일하고 견고하게 부착된다.

다음, 이 흑연판 위에 은(Ag) 이온 용액 또는 구리(Cu) 이온 용액을 분무하였고, 광반응(光反應)을 이용하여 은 또는 구리 입자를 흑연판 위에 부착시켰다. 이 때, 흑연판의 표면에 부착된 반도체 산화물 MO ₂ 는 광반응의 촉매역할을 하게 된다.

상기 흑연판에 부착된 은 및 구리 입자는 항균성을 나타낼 뿐만 아니라 흑연판에 진동 또는 전자파가 전달될 때 진동에너지 및 전자파 에너지를 열에너지로 발산시키는 역할을 수행한다.

이하, 본 발명에 의한 흑연판이 가지는 여러 기능을 실험한 결과에 관하여 기술한다.

(실험결과)

(1) 탈취성 실험

30cm ×40cm ×50cm의 크기를 가지는 아크릴 상자 2개를 준비하여, 1개의 상자에는 흑연판을 넣어 두고 다른 상자는 그대로 비워두었다. 양쪽 상자 모두에 동일한 광원을 제공하기 위해, 60룩스 밝기의 실내등을 설치하였다. 이 상태에서 2개의 상자에 부착되어 있는 마개를 열고 담배연기를 100cc 정도 동일하게 투입시킨 후, 다시 마개를 닫고 3시간 후 상자 내부의 냄새를 세 사람이 후각으로 확인하였다.

실험결과, 흑연판이 있는 상자의 경우에는 세사람 모두 냄새를 인지하지 못한 반면 흑연판이 없는 상자의 경우에는 세사람 모두 불쾌한 아세트알데히드 냄새를 느꼈다.

(2) 항균성 실험

대장균 농도가 3 ×10 ¹⁰ (개/mm ³ )인 시료를 2병 준비한 후, 1개의 병에는 3cm ×3cm ×1cm 크기의 본 발명에 의한 흑연판을 넣고, 다른 병은 원래 상태 그대로 24시간 동안 방치하였다. 그런 후, 세균의 수를 조사한 결과 흑연판이 들어있는 병의 경우에는 n=6 ×10 ² 으로 감소한 반면, 흑연판 없이 그대로 방치한 경우에는 n=5 ×10 ¹¹ 으로 오히려 증가하였다.

(3) 전자파 차폐실험

본 발명에 의한 흑연판의 전방 1m 지점에 전자파 소스를 설치하고 흑연판 후면 10cm 위치에서 전자파를 감지한 결과, 90%의 전자파가 흑연판에 의하여 차폐되었다.

(4) 흡음실험

흑연판의 진동감쇄 정도를 조사하기 위해, 진동 발생기에 흑연판을 부착시킨 후, 진동의 크기변화를 조사하였다. 측정결과, 흑연판을 통과한 후에는 초기 진폭이 절반이하로 줄어들었다.

상기한 바와 같은 구성의 본 발명에 따르면, 종래의 흑연판에 특수 표면처리를 적용함으로써 탈취성, 항균성, 전자파 차폐성 및 흡음성 등 다기능성을 구비하게 된다는 이점이 있다.

따라서, 본 발명에 의한 흑연판은 부패방지용 납골함, 기능성 장식품 소재, 음용수 보관 탱크, 전자파 차단소재, 방음벽 소재, 항균성 건축물 소재 및 탈취성 건축물 소재 등 다양한 분야에 응용할 수 있다.