KR101072716B1 - 자정기능을 갖는 방오성 방열판의 제조방법 및 이를 이용하여 제조된 자정기능을 갖는 방오성 방열판을 포함하는 조명장치 - Google Patents

자정기능을 갖는 방오성 방열판의 제조방법 및 이를 이용하여 제조된 자정기능을 갖는 방오성 방열판을 포함하는 조명장치 Download PDF

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이순옥
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Abstract

본 발명은 자정기능을 갖는 방오성 방열판의 제조방법 및 이를 이용하여 제조된 자정기능을 갖는 방오성 방열판을 포함하는 조명장치에 관한 것으로서, 자정기능을 갖는 방오성 방열판의 제조방법에 있어서, 상기 방열판의 표면에 유무기복합도료를 도포하는 도포단계; 상기 방열판의 표면에 도포된 유무기복합도료를 경화시키는 경화단계; 상기 방열판의 표면에 도포된 유무기복합도료에서 고분자수지를 제거하는 회분화단계; 상기 방열판의 표면에 도포된 유무기복합도료를 소결시켜 상기 방열판의 표면에 금속산화물 요철막을 형성시키는 소결단계; 및 상기 금속산화물 요철막 표면에 불소기 또는 실리콘기 중 적어도 하나를 갖는 소수화처리화합물을 도포하는 소수화처리단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 방열판의 표면에 금속산화물을 이용한 요철막을 형성시킴으로써, 표면적을 극대화하여 열배출효율을 증가시킬 수 있으며, 이에 따라 방열판의 전체 면적을 줄일 수 있음으로써, 조명장치 등의 경량화 및 제조비용 절감이 가능하며, 금속산화물로 인한 요철막과, 요철막의 소수화처리를 통해, 자가세정이 가능하도록 방열판에 우수한 자정기능을 부여할 수 있는 장점이 있다.

Description

자정기능을 갖는 방오성 방열판의 제조방법 및 이를 이용하여 제조된 자정기능을 갖는 방오성 방열판을 포함하는 조명장치 {MANUFACTURING METHOD OF ANTIFOULING HEAT SINK PLATE WITH SELF-CLEANING FUNCTION AND LIGHTING APPARATUS COMPRISING ANTIFOULING HEAT SINK PLATE WITH SELF-CLEANING FUNCTION PREPARED BY USING THE METHOD}
본 발명은 자정기능을 갖는 방오성 방열판의 제조방법 및 이를 이용하여 제조된 자정기능을 갖는 방오성 방열판을 포함하는 조명장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 종래와 달리, 방열판의 표면에 금속산화물입자를 이용한 요철막을 형성시키고, 이에 다시 소수화 화학처리를 함으로써, 우수한 자가세정기능을 부여하며, 방열판의 표면적을 극대화하여 방열효율을 현저히 향상시킨 자정기능을 갖는 방오성 방열판의 제조방법 및 이를 이용하여 제조된 자정기능을 갖는 방오성 방열판에 관한 것이다.
최근 전자장치 등의 집적화로 인해, 필연적으로 열이 다수 발생하고 있어, 이러한 열을 효율적으로 배출시키기 위한 방열판에 대한 수요가 급증하고 있다.
특히, 조명장치에서는 방열판이 필수적인데, 외부에 노출됨으로써, 먼지와 같은 오염원이 사용기간이 길어짐에 따라 누적되어 열배출효율이 저하되는 문제가 있었다.
또한, 방열판을 오염으로부터 보호하기 위해 별도의 보호커버가 필요하므로, 제품의 소형화가 어려울 뿐만 아니라, 제조공정이 복잡해지고, 가격경쟁력도 저하되는 문제가 있었다.
이에, 이러한 방열판의 열배출효율을 향상시키 위한 방법 및 방열판에 방오성능을 부여하기 위한 방법에 대한 연구가 요구되고 있다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 종래와 달리, 방열판의 표면에 금속산화물을 이용한 요철막을 형성시킴으로써, 표면적을 극대화하여 열배출효율을 증가시킬 수 있으며, 이에 따라 방열판의 전체 면적을 줄일 수 있음으로써, 조명장치 등의 경량화 및 제조비용 절감이 가능한 자정기능을 갖는 방오성 방열판의 제조방법 및 이를 이용하여 제조된 자정기능을 갖는 방오성 방열판을 포함하는 조명장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 금속산화물로 인한 요철막과, 요철막의 소수화처리를 통해, 자가세정이 가능하도록 방열판에 우수한 자정기능을 부여할 수 있는 자정기능을 갖는 방오성 방열판의 제조방법 및 이를 이용하여 제조된 자정기능을 갖는 방오성 방열판을 포함하는 조명장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 수차례의 실험을 통해 고분자수지, 금속산화물 및 용매를 최적의 비율로 혼합한 유무기복합도료를 사용함으로써, 표면적을 극대화하면서도 효과적으로 요철구조를 방열판 표면에 형성하여, 방열효과 및 자정기능을 현저히 향상시킬 수 있는 자정기능을 갖는 방오성 방열판의 제조방법 및 이를 이용하여 제조된 자정기능을 갖는 방오성 방열판을 포함하는 조명장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
뿐만 아니라, 특히, 조명장치의 방열판에 적용하는 경우, 표면적의 증가로 인해, 조명장치의 경량화 및 제작비용 절감이 가능하며, 요철구조 및 표면에너지를 낮추는 소수화처리를 통해, 우수한 자가세정기능을 부여함으로써, 방열판의 내구성을 현저히 향상시킬 수 있으며, 방열판 보호커버가 필요하지 않아, 조명장치의 소형화와 경제성을 향상시킬 수 있는 자정기능을 갖는 방오성 방열판의 제조방법 및 이를 이용하여 제조된 자정기능을 갖는 방오성 방열판을 포함하는 조명장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 자정기능을 갖는 방오성 방열판의 제조방법 및 이를 이용하여 제조된 자정기능을 갖는 방오성 방열판을 포함하는 조명장치는, 자정기능을 갖는 방오성 방열판의 제조방법에 있어서, 상기 방열판의 표면에 유무기복합도료를 도포하는 도포단계; 상기 방열판의 표면에 도포된 유무기복합도료를 건조 및 경화시키는 경화단계; 상기 방열판의 표면에 도포된 유무기복합도료에서 고분자수지를 제거하는 회분화단계; 상기 방열판의 표면에 도포된 유무기복합도료를 소결시켜 상기 방열판의 표면에 금속산화물 요철막을 형성시키는 소결단계; 상기 금속산화물 요철막 표면에 불소기 또는 실리콘기 중 적어도 하나를 갖는 소수화처리화합물을 도포하는 소수화처리단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 도포단계에서, 상기 유무기복합도료는 금속산화물, 용매 및 고분자수지를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하며, 상기 금속산화물은, 알루미늄, 은, 니켈, 크롬, 구리, 금, 칼슘, 망간, 마그네슘, 지르코늄, 티타늄 또는 아연 중 적어도 하나를 포함하여 이루어지며, 상기 금속산화물의 평균입경은 10nm 내지 50㎛인 것을 특징으로 한다.
상기 도포단계에서, 상기 고분자수지는, 폴리우레탄, 에폭시, 폴리에스터, 폴리에테르 또는 아크릴계 수지 중 적어도 하나를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하며, 상기 용매는, 하이드로카본계 또는 알콜계 용매 중 적어도 하나를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 도포단계에서, 상기 고분자수지 100중량부에 대하여, 상기 금속산화물은 20 내지 50중량부, 상기 용매는 200 내지 400중량부를 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기 경화단계는, 10 내지 30℃에서 80 내지 160℃까지 승온하여, 15분 내지 40분간 유지시켜 상기 방열판에 도포된 유무기복합도료를 경화시키는 것을 특징으로 한다.
상기 회분화단계는, 분당 1 내지 5℃의 승온속도로 승온하여, 400 내지 500℃에서 30분 내지 60분간 유지시켜 상기 고분자수지만을 선택적으로 제거하는 것을 특징으로 하며, 상기 소결단계는, 550 내지 1200℃에서, 30분 내지 120분간 유지시켜, 상기 방열판의 표면에 금속산화물 요철막을 형성시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 소수화처리단계에서, 상기 소수화처리화합물은, 클로로실란 또는 알콕시실란화합물인 것을 특징으로 하며, 상기 소수화처리단계는, 상기 소수화처리화합물을 상기 금속산화물 막 표면에 기상 또는 액상으로 증착한 후, 120 내지 150℃에서 30분 내지 90분간 유지시켜, 상기 금속산화물 요철막 표면을 소수화하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 소결단계를 거친 후, 상기 방열판을 10 내지 30℃로 냉각시키는 냉각단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 자정기능을 갖는 방오성 방열판의 제조방법 및 이를 이용하여 제조된 자정기능을 갖는 방오성 방열판을 포함하는 조명장치에 따르면, 종래와 달리, 방열판의 표면에 금속산화물을 이용한 요철막을 형성시킴으로써, 표면적을 극대화하여 열배출효율을 증가시킬 수 있으며, 이에 따라 방열판의 전체 면적을 줄일 수 있음으로써, 조명장치 등의 경량화 및 제조비용 절감이 가능한 장점이 있다.
또한, 금속산화물로 인한 요철막과, 요철막의 소수화처리를 통해, 자가세정이 가능하도록 방열판에 우수한 자정기능을 부여할 수 있는 장점이 있다.
또한, 수차례의 실험을 통해 고분자수지, 금속산화물 및 용매를 최적의 비율로 혼합한 유무기복합도료를 사용함으로써, 표면적을 극대화하면서도 효과적으로 요철구조를 방열판 표면에 형성하여, 방열효과 및 자정기능을 현저히 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
뿐만 아니라, 특히, 조명장치의 방열판에 적용하는 경우, 표면적의 증가로 인해, 조명장치의 경량화 및 제작비용 절감이 가능하며, 요철구조 및 표면에너지를 낮추는 소수화처리를 통해, 우수한 자가세정기능을 부여함으로써, 방열판의 내구성을 현저히 향상시킬 수 있으며, 방열판 보호커버가 필요하지 않아, 조명장치의 소형화와 경제성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 자정기능을 갖는 방오성 방열판의 제조방법을 순차적으로 나타낸 순서도
도 2는 본 발명에 따른 자정기능을 갖는 방오성 방열판의 제조방법을 간략하게 모사한 모사도
도 3은 종래 일반적인 방열판인 비교예(a)와 본 발명의 방열판인 실시예(b)의 표면에 대한 물의 접촉각을 측정한 결과
도 4는 본 발명의 실시예의 표면에 대한 물의 전진(a) 및 후진(b) 접촉각을 측정한 결과
도 5는 본 발명의 소결단계(S40)전의 표면을 촬영한 SEM사진(a)과 본 발명의 소결단계(S40)를 거친 표면을 촬영한 SEM사진(b)
도 6은 본 발명의 방열판 상에서 물방울의 거동을 찍은 연속 사진(a)과 이러한 물방울의 거동에 의해, 이물(dust)을 제거하는 자정 능력을 측정한 사진(b)
도 7는 종래 방열판의 보호커버가 있는 일반적인 조명장치의 평면도 및 단면도(a)와 본 발명의 방열판을 적용하여 자정기능이 있으므로, 보호커버가 없는 조명장치의 평면도 및 단면도(b)
이하, 본 발명에 의한 자정기능을 갖는 방오성 방열판의 제조방법 및 이를 이용하여 제조된 자정기능을 갖는 방오성 방열판에 대하여 본 발명의 바람직한 하나의 실시형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명은 하기의 실시예에 의하여 보다 더 잘 이해될 수 있으며, 하기의 실시예는 본 발명의 예시목적을 위한 것이고, 첨부된 특허청구범위에 의하여 한정되는 보호범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.
도 1 및 도 2에 나타난 바와 같이, 본 발명에 의한 자정기능을 갖는 방오성 방열판의 제조방법은, 도포단계(S10), 경화단계(S20), 회분화단계(S30), 소결단계(S40), 냉각단계(S50) 및 소수화처리단계(S60)를 포함하여 이루어진다.
먼저, 도포단계(S10)는 상기 방열판의 표면에 유무기복합도료를 도포하는 단계이다. 이는 방열판의 표면적을 극대화시키면서 방오기능 구현에 도움을 줄 수 있도록 개발된 유무기복합도료를 방열판 표면에 도포하는 공정이다.
상기 도포단계(S10)에서, 도포방식은 스프레이 또는 딥코팅(dip coating)방식을 사용하는 것이 균일하고, 효과적으로 방열판에 본 발명의 유무기복합도료가 도포될 수 있다.
또한, 도포단계(S10)에서, 상기 유무기복합도료는 금속산화물, 용매 및 고분자수지를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 금속산화물은, 알루미늄, 은, 니켈, 크롬, 구리, 금, 칼슘, 망간, 마그네슘, 지르코늄, 티타늄 또는 아연 중 적어도 하나를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다. 수차례의 실험결과, 타 금속산화물에 비해, 상기 물질을 포함하는 것이 보다 효과적으로 요철막을 형성할 수 있다.
더욱 바람직하게는, 2종류 이상의 서로 다른 입경을 갖는 금속산화물을 혼합하는 것이, 입자의 분산성과 소결특성에 의한 방열효과를 현저히 증가시킬 수 있어, 가장 효과적이다.
또한, 상기 금속산화물의 평균입경은 10nm 내지 50㎛인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 20 내지 30㎛인 것이 효과적이다. 10nm 미만인 경우에는 입자가 과도하게 작아, 고분자수지 내에서 입자의 분산성 저하로 불균일한 도막형성으로 인해 회분화 및 소결과정 중에 크랙(crack)과 같은 내구성에 문제를 일으킬 뿐만 아니라, 안정한 소수특성 띄는 충분한 크기의 요철구조를 형성하기 어려운 문제가 있으며, 50㎛를 초과하는 경우에는 입자의 크기가 커서, 입자간 공극으로 인해 방열효과가 저하될 뿐만 아니라, 내구성 또한 떨어지는 문제가 있다.
또한, 상기 고분자수지는, 폴리우레탄, 에폭시, 폴리에스터, 폴리에테르 또는 아크릴계 수지 중 적어도 하나를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다. 이 물질들은 수차례의 실험결과, 타 고분자수지와 달리, 회분화단계(S30)를 통해 효과적으로 제거될 수 있으며, 금속산화물 입자의 분산이 용이한 장점이 있다.
상기 용매는, 하이드로카본계 또는 알콜계 용매 중 적어도 하나를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 톨루엔 100중량부 대비 에탄올 30 내지 40중량부의 비율로 혼합하여 사용하는 것이 효과적이다. 본 발명의 금속산화물입자를 고분자수지내에 균일하게 분산시키는 역할을 하는 것으로, 상기 용매를 사용함으로써, 분산성 및 코팅성을 극대화할 수 있다.
또한, 상기 도포단계(S10)에서, 상기 고분자수지 100중량부에 대하여, 상기 금속산화물은 20 내지 50중량부, 상기 용매는 200 내지 400중량부를 포함하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 상기 금속산화물은 30 내지 40중량부, 상기 용매는 250 내지 350중량부를 포함하는 것이 효과적이다.
유무기복합도료의 각 성분의 함량비율이 상기 범위를 벗어나는 경우에는 요철막이 균일하게 형성되기 어려우며, 이에 따라 방열성 및 방오성이 현저히 저하되는 문제가 있다.
다음으로, 경화단계(S20)는 상기 방열판의 표면에 도포된 유무기복합도료를 건조 및 경화시키는 단계이다. 이는 도포된 유무기복합도료를 경화시켜 코팅막을 형성시키는 공정이다.
상기 경화단계(S20)는, 10 내지 30℃에서 80 내지 160℃까지 승온하여, 15분 내지 40분간 유지시킴으로써, 상기 방열판에 도포된 유무기복합도료를 효과적으로 건조 및 경화시킨다. 즉, 10 내지 30℃에서 80 내지 160℃까지 승온하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 100 내지 140℃까지 승온하여 건조 및 경화시키는 것이 효과적이다. 승온온도가 80℃미만인 경우에는 낮은 온도로 충분히 건조 및 경화되지 않으며, 160℃를 초과하는 경우에는 과도하게 높은 온도로 인해, 오히려 균일하게 경화되지 못 하는 문제가 있다.
경화는 15분 내지 40분간 실시하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 25분간 실시하는 것이 효과적이다. 15분 미만인 경우에는 충분히 경화되지 않으며, 40분을 초과하는 경우에는 경제성이 떨어지는 문제가 있다.
다음으로, 회분화단계(S30)는 상기 방열판의 표면에 도포된 유무기복합도료에서 고분자수지를 제거하는 단계이다. 이는 도포된 유무기복합도료 중에 유기물인 고분자수지만을 선택적으로 제거하여 금속산화물 입자만을 남기는 공정이다.
즉, 회분화단계(S30)는, 고분자수지만을 효과적으로 제거함으로 인해, 금속산화물 입자들만 남겨, 요철구조를 형성하기 위한 단계이다. 이 과정에서 용매 또한 자연적으로 증발하게 제거된다.
상기 회분화단계(S30)는, 분당 1 내지 5℃의 승온속도로 승온하여, 400 내지 500℃에서 30분 내지 60분간 유지시켜 상기 고분자수지만을 선택적으로 제거하는 것이 바람직하다. 상기 승온속도는 분당 1 내지 5℃인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 분당 3 내지 4℃인 것이 효과적이다. 분당 1℃미만인 경우에는 경제성이 떨어지는 문제가 있으며, 분당 5℃를 초과하는 경우에는 급격한 승온으로 고분자수지가 효과적으로 제거되기 어려운 문제가 있다.
또한, 회분화를 위한 온도는 400 내지 500℃인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 470℃인 것이 효과적이다. 400℃미만인 경우에는 온도가 낮아 고분자수지가 충분히 열분해로 인한 절단을 하지 못해 휘발되거나 제거되기 어려운 문제가 있으며, 500℃를 초과하는 경우에는 회분화 공정으로 인해 절단된 고분자수지가 휘발하기도 전에 금속입자간의 소결이 진행됨으로써, 휘발을 위한 공극이 줄어들어 고분자수지의 완전한 제거를 방해하는 문제가 있다.
이러한 경우, 고분자 잔탄들이 최종 금속산화물과 섞인 상태에서 방열판 표면에 잔류함으로써 열전도도를 떨어뜨려 방열효과를 낮추게 될 뿐만 아니라, 방열판 표면의 내구성과 그 수명도 현저히 저하시키는 문제가 있다.
다음으로, 소결단계(S40)는 상기 방열판의 표면에 도포된 유무기복합도료를 소결시켜 상기 방열판의 표면에 금속산화물 요철막을 형성시키는 단계이다. 이는 잔류하는 금속삼화물을 방열판에 고정시키는 동시에, 금속산화물들을 서로 단단히 밀착하여 고결하는 공정이다.
상기 소결단계(S40)는, 550 내지 1200℃에서, 30분 내지 120분간 유지시켜, 상기 방열판의 표면에 금속산화물 요철막을 형성시키는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 600 내지 900℃에서, 60분 내지 80분간 유지시키는 것이 효과적이다.
이는 수차례의 실험을 통해 최적화된 것으로, 상기 최적의 소결온도 및 시간의 범위를 벗어나는 경우에는 금속산화물입자간의 밀착도가 저하되어, 입자간의 거리가 증가하고, 이에 따라, 금속산화물 요철막의 내구성이 현저히 저하되는 문제가 있다.
다음으로, 냉각단계(S50)는 상기 방열판을 10 내지 30℃로 냉각시키는 냉각단계이다. 이는 상기 소결단계(S40)와 소수화처리단계(S60) 사이에서, 소결단계(S40)를 거친 방열판을 냉각시킴으로써, 소수화처리의 효율성을 증가시키는 공정이다. 필수적인 단계는 아니나, 방오성능을 향상시키기 위해 실시하는 것이 바람직하다.
마지막으로, 소수화처리단계(S60)는 상기 금속산화물 요철막 표면에 불소기 또는 실리콘기 중 적어도 하나를 갖는 소수화처리화합물을 도포하는 단계이다. 이는 소결된 금속산화물 요철막의 표면에 낮은 표면에너지를 가지는 물질을 코팅함으로써, 자정기능을 부여하는 공정이다.
불소기 또는 실리콘기 중 적어도 하나를 갖는 소수화처리화합물을 사용함으로써, 금속산화물 요철막에 작용기를 부착시켜, 표면을 효과적으로 소수화할 수 있다. 이렇게 표면이 소수화됨으로써, 먼지 등의 오염물질이 표면에 달라붙지 않고, 쉽게 떨어짐으로써, 자가세정이 가능하다.
또한, 상기 소수화처리단계(S60)에서, 상기 소수화처리화합물은, 클로로실란 또는 알콕시실란화합물인 것이 바람직하다. 수차례의 실험결과, 불소기 또는 실리콘기 중 적어도 하나를 갖는 소수화처리화합물 중에, 클로로실란 또는 알콕시실란화합물을 사용하는 것이 가장 효과적으로 표면을 소수화시켜, 자정성능이 가장 우수한 바, 이를 사용하는 것이 효과적이다.
또한, 상기 소수화처리단계(S60)는, 상기 소수화처리화합물을 상기 금속산화물 막 표면에 기상 또는 액상으로 증착한 후, 120 내지 150℃에서 30분 내지 90분간 유지시켜, 상기 금속산화물 요철막 표면을 소수화하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 130 내지 140℃에서 50분 내지 70분간 유지시키는 것이 효과적이다.
이는 수차례의 실험을 통해 최적화된 것으로, 상기 최적의 소수화처리온도 및 시간의 범위를 벗어나는 경우에는 금속산화물 요철막 표면을 고르게 소수화하지 못 하여, 방오성능이 현저히 저하되는 문제가 있다.
이하에서는 본 발명의 자정기능을 갖는 방오성 방열판의 제조방법 및 이를 이용하여 제조된 자정기능을 갖는 방오성 방열판의 우수성에 대한 실험결과를 살펴보도록 한다.
먼저, 실시예 및 비교예에 의해 제조된 방열판의 성능을 비교하는 실험을 실시하였다.
여기서, 실시예와 비교예 1~5는 다음과 같다.
[실시예]
먼저 방열판 재질 중에 많이 사용되고 있는 알루미늄 표면 상에 금속산화물입자를 포함하는 유무기복합도료를 스프레이(spray) 또는 딥(dip) 방식으로 코팅한다.
이때 사용된 유무기복합도료의 구성은, 에틸셀룰로오스(ethyl cellulose 중량평균분자량 75,000) 100중량부에 대하여 톨루엔/에탄올(=7/3 혼합비율) 혼합용매 250 중량부와 15㎛ 인 알루미나입자 20 중량부 및 평균입경이 40nm인 알루미나 입자 10 중량부를 각각 혼합하고, 마지막으로 분산제인 Disperbyk180 을 에틸셀룰로오스 100 중량부에 대하여 5 중량부 및 침강방지제인 EFKA-5055 를 5 중량부의 량으로 각각 섞어 충분히 분산된 유무기복합도료를 제조/사용한다.
코팅된 도막은 100℃ 온도까지 승온하여 15분간 방치하고 이때 포함된 용매의 대부분을 휘발시켜 도막을 건조시킨다. 이 후 다시 480℃의 온도까지 분당 3℃의 속도로 승온하여 40분간 유지시켜줌으로써 유기물인 고분자 수지만을 선택적으로 열분해하여 (회분화)제거한다. 상기 회분화 공정이 완료되면 850℃의 온도로 승온하여 60분간 방치함으로써 도막 내 금속산화물들간의 소결을 통해 기재에 잘 밀착되고 견고한 도막을 형성하게 된다. 소결공정 이후 상온으로 냉각하여 상기 알루미나가 소결코팅된 방열판 표면에 불소기를 함유한 알콕시실란 화합물인 tridecafluoro-1,1,2,2-tetrahydrooctyl-1-triethoxysilane을 표면 상에 스프레이 코팅한 후 130℃ 에서 1시간 방치하여 소수성 특성을 띄는 자정기능의 방오성 방열판이 제작된다.
[비교예 1]
유무기복합도료에 사용된 알루미나 입자의 크기가 5nm와 함량이 에틸셀룰로오스 100중량부 대비 15 중량부인 것을 제외하고 상기 실시예와 동일하게 제작한다.
[비교예 2]
회분화 시간이 20분 인 것을 제외하고 상기 실시예와 동일하게 제작한다.
[비교예 3]
회분화 온도가 400℃ 인 것을 제외하고 상기 실시예와 동일하게 제작한다.
[비교예 4]
소결 온도가 520℃ 인 것을 제외하고 상기 실시예와 동일하게 제작한다.
[비교예 5]
알콕시실란화합물로 소수화표면처리를 생략한 것을 제외하고 상기 실시예와 동일하게 제작한다.
상기 실험결과는 이하 <표 1>에 나타나 있다.
(구분: ○우수, △보통, X불량)
성능 실시예1 비교예1 비교예2 비교예3 비교예4 비교예5
입자 분산성 ○ X ○ ○ ○ ○
잔탄성 ○ ○ X X ○ ○
밀착성 ○ △ X X X ○
내구성(crack) ○ X X X △ ○
열전도성 ○ △ △ △ △ ○
방오성 ○ ○ △ △ ○ X
상기 <표 1>에 나타난 바와 같이, 본 발명의 방열판이 입자분산성, 내구성, 방오성 등 모든 부분에 있어 매우 우수한 성능을 보인 것과 달리, 본 발명의 범위를 벗어난 비교예 1 내지 5는 일부 성능이 현저히 저하되는 문제가 있었다.
따라서, 본 발명의 방열판의 성능이 현저히 우수함을 알 수 있었다.
다음으로, 본 발명의 범위 내에서 제조된 자정기능을 갖는 방오성 방열판을 실시예로, 알루미늄 표면상에 분체를 도장한 일반 방열판을 비교예로, 자정효과를 측정하기 위해, 표면에 물을 떨어뜨려, 그 접촉각을 측정하였다.
그 결과는 도 3 및 도 4에 나타난 바와 같이, 비교예인 도 3의 (a)는 접촉각이 64.7도인 것이 반해, 실시예인 도 3의 (b)는 접촉각이 157.0도로 본 발명의 접촉각이 2배이상 크게 나타나, 충분히 소수화되었으며, 그로 인해 자정효과가 현저히 우수함을 알 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예로써, 전진 및 후진 접촉각을 측정한 것으로, 157도 155도로 현저히 높게 나타나, 초소수화되었음을 알 수 있다. 이러한 초소수화된 표면에서는 오염물질이 머물기 어려워, 우수한 자가세정기능이 구현됨을 알 수 있다.
다음으로, 도 5는 본 발명의 소결단계(S40)전의 표면의 SEM사진인 (a)와 본 발명의 소결단계(S40)를 거친 표면의 SEM사진인 (b)를 나타낸 것으로, 본 발명의 소결단계(S40)를 거친 것이, 표면거칠기가 충분히 형성되어, 표면적이 극대화되었음을 확인할 수 있다.
또한, 도 6은 본 발명의 방열판 표면의 자정기능을 확인할 수 있는 사진으로, (a)는 금속입자들에 의해 표면거칠기가 형성된 본 발명의 방열판 표면상에서의 물방울 거동을 촬영한 연속사진이며, (b)는 금속입자들에 의해 표면거칠기가 형성된 본 발명의 방열판 표면상에서의 물방울들의 이물을 제거하는 자가세정 거동을 촬영한 사진이다. 이를 통해, 본 발명의 자정효과를 직접적으로 확인할 수 있다.
또한, 도 7은 종래 방열판의 보호커버가 있는 일반적인 조명장치의 평면도 및 단면도(a)를 나타낸 것과, 본 발명의 방열판을 적용하여 자정기능이 있으므로, 보호커버가 없는 조명장치의 평면도 및 단면도(b)를 나타낸 것으로, 이를 통해, 본 발명의 방열판을 사용한 경우가 조명장치의 제조공정이 단순화되고, 비용도 절감되며, 제품의 부피 및 무게 또한 현저히 감소하는 장점이 있을 뿐만 아니라, 방열기능 또한 우수하므로, 본 발명의 방열판이 종래의 방열판에 비해, 여러면에서 월등히 우수함을 알 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있다. 본 발명은 상기 실시예를 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수 있음이 명확하다. 따라서 상기 기재 내용은 하기 특허청구범위의 한계에 의해 정해지는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.

Claims (10)

  1. 자정기능을 갖는 방오성 방열판의 제조방법에 있어서,
    상기 방열판의 표면에 유무기복합도료를 도포하는 도포단계;
    상기 방열판의 표면에 도포된 유무기복합도료를 건조 및 경화시키는 경화단계;
    상기 방열판의 표면에 도포된 유무기복합도료에서 고분자수지를 제거하는 회분화단계;
    상기 방열판의 표면에 도포된 유무기복합도료를 소결시켜 상기 방열판의 표면에 금속산화물 요철막을 형성시키는 소결단계; 및
    상기 금속산화물 요철막 표면에 불소기 또는 실리콘기 중 적어도 하나를 갖는 소수화처리화합물을 도포하는 소수화처리단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 자정기능을 갖는 방오성 방열판의 제조방법
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 도포단계에서, 상기 유무기복합도료는 금속산화물, 용매 및 고분자수지를 포함하여 이루어지며,
    상기 고분자수지 100중량부에 대하여, 상기 금속산화물은 20 내지 50중량부, 상기 용매는 200 내지 400중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 자정기능을 갖는 방오성 방열판의 제조방법

  3. 제 2항에 있어서,
    상기 금속산화물은, 알루미늄, 은, 니켈, 크롬, 구리, 금, 칼슘, 망간, 마그네슘, 지르코늄, 티타늄 또는 아연 중 적어도 하나를 포함하여 이루어지며, 상기 금속산화물의 평균입경은 10nm 내지 50㎛인 것을 특징으로 하는 자정기능을 갖는 방오성 방열판의 제조방법
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 고분자수지는, 폴리우레탄, 에폭시, 폴리에스터, 폴리에테르 또는 아크릴계 수지 중 적어도 하나를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 자정기능을 갖는 방오성 방열판의 제조방법
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 용매는, 하이드로카본계 또는 알콜계 용매 중 적어도 하나를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 자정기능을 갖는 방오성 방열판의 제조방법
  6. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 경화단계는, 10 내지 30℃에서 80 내지 160℃까지 승온하여, 15분 내지 40분간 유지시켜 상기 방열판에 도포된 유무기복합도료를 경화시키는 것을 특징으로 하는 자정기능을 갖는 방오성 방열판의 제조방법
  7. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 회분화단계는, 분당 1 내지 5℃의 승온속도로 승온하여, 400 내지 500℃에서 30분 내지 60분간 유지시켜 상기 고분자수지만을 선택적으로 제거하는 것을 특징으로 하는 자정기능을 갖는 방오성 방열판의 제조방법
  8. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 소결단계는, 550 내지 1200℃에서, 30분 내지 120분간 유지시켜, 상기 방열판의 표면에 금속산화물 요철막을 형성시키는 것을 특징으로 하는 자정기능을 갖는 방오성 방열판의 제조방법
  9. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 소수화처리단계에서, 상기 소수화처리화합물은, 클로로실란 또는 알콕시실란화합물이며, 상기 소수화처리화합물을 상기 금속산화물 막 표면에 기상 또는 액상으로 증착한 후, 120 내지 200℃에서 30분 내지 80분간 유지시켜, 상기 금속산화물 요철막 표면을 소수화하는 것을 특징으로 하는 자정기능을 갖는 방오성 방열판의 제조방법
  10. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항의 제조방법에 의해 제조된 자정기능을 갖는 방오성 방열판을 포함하는 조명장치
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP3336423A1 (de) * 2016-12-14 2018-06-20 Gifas Beteiligungen GmbH Beleuchtungsvorrichtung, ein verfahren zum herstellen eines grundkörpers und/oder kühlelementes der beleuchtungsvorrichtung und deren verwendung

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