KR101232569B1 - 열전도와 방열을 동시에 향상시킨 이종수지 코팅 강판 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열전도와 방열을 동시에 향상시킨 이종수지 코팅 강판에 관한 것이다. 본 발명의 강판은 주제수지 및 방열성 안료를 포함하는 방열성 코팅층 및 주제 수지 및 열전도성 필러를 함유하는 열전도성 코팅층을 포함함으로써, 열전도성 및 방열성이 우수한 강판을 제공할 수 있다.

Description

열전도와 방열을 동시에 향상시킨 이종수지 코팅 강판{Heterogeneous resin coated steel sheet improved thermal conductivity and heat-releaseproperty}

본 발명은 열전도와 방열을 동시에 향상시킨 이종수지 코팅 강판에 관한 것이다.

발광다이오드(light emission diode, 이하, LED라 함)는 다양한 색을 구현할 수 있는 반도체 소자이다. 상기 LED는 GaAs, AlGaAs, GaN, InGaN 및 AlGaInP 등의 화합물 반도체(compound semiconductor) 재료를 변경하여 발광원을 구성한다. 현재, 이와 같은 반도체 소자는 전자부품에 패키지 형태로 많이 채택되고 있다.

현재, LED 패키지는 점차적으로 고휘도 및 고파워를 추구하는 추세이어서 소비 전력이 상승되고 있다. LED소자의 파워가 증가하게 되면 LED소자에서 발생되는 열 또한 증가하게 된다. 열 증가에 따라 LED소자에서 발생하는 열을 효과적으로 방출하는 것이 매우 중요한 팩터가 된다. 따라서, LED소자에서부터 최종 발열 부위까지의 열 전달에 있어서 열 저항을 낮추는 것이 가장 중요하다.

그래서, 그 열 저항을 낮추기 위한 방법으로는 패키지 재료의 열 전도도를 향상시키는 것이 있다. 기존에는 기판의 재료가 플라스틱(열전도도 ~0.3W/mK), LTCC(열전도도 ~4W/mK), Al₂O₃(열전도도 ~20WmK) 등이었다. 그러나, 패키지 재료의 열 전도도를 향상시키기 위해 AlN과 같은 세라믹 재료로 대체하는 것이다. 이 AlN은 열전도도 및 강도가 우수하여 LED패키지 재료로 적용 가능하다.

그러나, 그 AlN으로 제조된 기판은 가격이 매우 비싸고 LED 패키지에서 요구되는 광을 제어하기 위한 경사각을 제대로 형성하기 어렵다.

최근 들어 LED TV 보급이 증가되고 있으며, LED TV 광원인 LED 발열문제로(수명 감소) 바텀 샤시의 Al판 대체용으로 원감 절감을 위해 신제품 개발 필요한 실정이다.

즉, 바텀 샤시 엣지(Edge) 부의 국부적인 고열로, LED 수명이 감소되어 TV 수명이 단축되는 문제가 야기되고 있다.

또한, 고열전도성 강판의 경우에는 LED 온도하강 효과가 Al 강판 대비하여 미미한 수준(30% 수준, -2.7 ℃, Al: -9.0 ℃)으로, 종합적인 열특성(열전도+방열성)을 모두 향상시킨 강판의 개발이 요구되고 있다.

본 발명은 열전도와 방열을 동시에 향상시킨 이종수지 코팅 강판 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 강판;

상기 강판의 일면에 형성된 방열성 코팅층; 및

상기 강판의 이면에 형성된 열전도성 코팅층

을 포함하는 이종수지 코팅 강판을 제공한다.

본 발명은 상기 과제를 해결하기 위한 다른 수단으로서, 강판 일면에 방열성 코팅층을 형성하는 단계; 및

강판 이면에 열전도성 코팅층을 형성하는 단계

를 포함하는 이종수지 코팅 강판의 제조방법을 제공한다.

본 발명에 따른 이종수지 코팅 강판은 방열성 및 열전도성이 모두 우수하여 기존 Al판을 대체할 수 있으므로 원가 절감이 가능하다. 따라서, 본 발명의 강판은 일반 강판에 비해 LED에서 발생한 열이 전도에 의해 강판으로 효과적으로 전달되는 동시에 상부로의 열이 원활히 강판으로 전달되며, 전달되는 열의 양이 증가하고, 이 열은 방열성 코팅층을 통해 외부로 빠르게 방출될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 태양에 따른 수지코팅 강판의 단면도이다.
도 2는 강판의 방열성을 평가하기 위한 온도 측정방법을 나타낸 것이다

본 발명은

강판;

상기 강판의 일면에 형성된 방열성 코팅층; 및

상기 강판의 이면에 형성된 열전도성 코팅층

을 포함하는 이종수지 코팅 강판에 관한 것이다.

이하, 본 발명의 이종수지 코팅 강판을 구체적으로 설명한다.

본 발명에서, 강판은 가전제품 분야에서 일반적으로 사용되는 어떠한 금속강판이면 모두 적용될 수 있다. 또한, 상기 강판으로는 도금강판 혹은 도금 처리되지 않은 강판이 사용될 수 있다. 이로서 특히 한정하는 것은 철판 등의 금속강판, 바람직하게는 냉연강판; 아연도금 강판; 아연니켈 도금강판, 아연철 도금강판, 아연티탄 도금강판, 아연마그네슘 도금강판, 아연망간 도금강판, 아연알루미늄 도금강판, 아연알루미늄마그네슘 도금강판 등의 아연계 도금 강판; 알루미늄계 도금강판; 또한 이들 도금층에 이종금속 또는 불순물로서, 예를 들면, 코발트, 몰리브덴, 텅스텐, 니켈, 티탄, 알루미늄, 망간, 철, 마그네슘, 주석 및 구리 등으로 구성되는 그룹으로부터 선택된 최소 일종을 포함하는 도금 강판; 상기 도금층에 실리카 및 알루미나 등으로 구성되는 그룹으로부터 선택된 최소 일종의 무기물을 분산시킨 도금강판; 실리콘, 구리, 마그네슘, 철, 망간, 티탄, 및 아연 등으로 구성되는 그룹으로부터 선택된 최소 일종이 첨가된 알루미늄 합금판; 또는 인산염이 도포된 아연도금강판; 또는 열연강판이 사용될 수 있다. 필요에 따라 상기 도금 중에 2종류 이상을 순차적으로 처리한 다층 도금 금속판이 또한 사용될 수 있다. 보다 바람직하기로는 전기아연 도금강판(EG, electrogalvanized steel)이 적합하다.

첨부된 도 1 는 본 발명의 일 태양에 따른 강판의 단면도를 나타내는 도면이다. 첨부된 도 1 에 나타난 바와 같이, 본 발명의 강판은 강판; 상기 강판의 일면에 형성된 방열성 코팅층; 및 상기 상기 강판의 이면에 형성된 열전도성 코팅층을 포함하는 구조일 수 있다.

본 발명에서 방열성 코팅층은 주제수지와 방열성 안료를 포함하는 방열성 수지 조성물에 의해 형성된다.

상기 방열성 수지 조성물에서, 주제수지로는 폴리에스테르계 수지, 에폭시 수지(epoxy resin), 아크릴 수지(acryl resin), 우레탄 수지 및 알키드 수지(alkyd resin)로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 함유하는 주제 수지를 포함한다. 상기 주제수지는 당분야에서 통상적으로 사용하는 수지로 특별히 제한되지 않으나, 폴리에스테르게 수지의 경우, 비스페놀 에이와 에틸렌옥사이드를 부가 중합시킨 것으로 산가가 5 mgKOH/g 이하이고, 염기가가 5 내지 20 mgKOH/g인 것이 바람직하다.

본 발명에서 방열성 안료는 카본블랙, 그라파이트, 산화철, 산화인산 및 알루미나로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 들 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

상기 방열성 안료는 바람직하기로는 주제수지 100 중량부에 대하여 0.1 내지 30 중량부를, 보다 바람직하기로는 1 내지 20 중량부를 사용하는 것이 적합하다. 이의 함량이 0.1 중량부 미만일 경우에는 방열성 향상에 효과가 없는 문제가 있고, 30 중량부를 초과 시에는 방열성 향상 효과의 상승이 미비하고 가격이 비싸지며 분산력이 저하되어 용액안정성이 저하되는 문제가 있다.

본 발명에서 추가로 윤활제를 사용할 수 있으며, 상기 윤활제로 왁스를 사용할 수 있다. 상기 왁스의 구체적인 종류는 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, 카노버(carnauba), 캔델리라(Candelilla) 등의 천연 왁스, 폴리에틸렌계, 폴리프로필렌계, 변성폴리프로필렌, 파라핀. 사솔 등의 합성왁스를 액상 혹은 고상 형태로 사용 가능하다.

상기 왁스는 주제 수지 100 중량부에 대하여 0.1 내지 10 중량부를 포함하는 것이 바람직하다. 왁스를 과량 사용할 경우에는 피막층 분리현상이 발생하는 문제를 야기시킨다.

아울러, 상기 수지 조성물에 사용되는 용제는 주제 수지를 용이하게 용해시키는 역할을 하며, 구체적으로 방향족 탄화수소계, 방향족 나프타계, 이소부틸알콜계, 디프로필렌글리콜-모노에틸에테르가 단독 또는 혼합되어 사용될 수 있다. 상기 용제는 주제수지 100 중량부에 대하여 30 내지 90 중량부를 사용하는 것이 바람직하다.

계속해서, 상기 수지 조성물은 주제수지, 용제, 방열성 안료, 윤활제 외에 색분리 안정제, 소포제, 레벨링제, 슬립제, 산 촉매, 웨팅제, 부착증진제, 소광제, 분산제, 경화제, 가교제 등의 첨가제를 당분야에서 통상적으로 사용가능한 함량으로 적절히 혼합하여 사용할 수 있다. 바람직하게는 주제수지 100 중량부에 대하여 5 내지 50 중량부가 적합하다.

본 발명에서 열전도성 코팅층은 주제수지와 열전도도성 필러를 포함하는 열전도성 수지 조성물에 의해 형성된다.

상기 열전도성 수지 조성물에서, 주제수지로는 특별히 한정되지 않고, 바람직하기로는 우레탄 수지 및 아크릴 수지로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함한다.

상기 우레탄 수지의 예로는 이로서 한정하는 것은 아니지만, 폴리우레탄 디스퍼젼 수지, 폴리에틸렌 변성 폴리우레탄 수지 등과 같은 이소프렌 디이소시아네이트, 및 다가알코올로부터 제조되는 폴리우레탄 수지; 및 아크릴-우레탄 수지, 폴리에틸렌-아크릴 변성 폴리우레탄 수지 등과 같은 아크릴 폴리올 및 폴리이소시아네이트로부터 제조되는 폴리우레탄 수지 등을 들 수 있다. 상기 다가알코올로서는 아크릴 폴리올, 폴리에스테르폴리올, 폴리에테르폴리올, 폴리올레핀계 폴리올, 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다.

또한, 상기 우레탄 수지의 수평균분자량은 바람직하게는 50,000 내지 300,000, 보다 바람직하게는 50,000 내지 200,000인 것이 좋다. 상기 범위의 수평균분자량을 갖는 우레탄 수지가 물성의 손상없이 우수한 가공성과 용액안정성을 겸비하며, 열전도성 필러의 분산성을 확보하기가 용이하므로 바람직하다.

상기 아크릴 수지는 내고온고습성, 내한성 및 가공성이 우수하며 저렴한 가격으로 인하여 금속 표면처리용으로 사용된다. 본 발명에서 사용할 수 있는 아크릴 수지로는 수용화 가능한 정도의 카르복실기를 포함하는 통상의 단량체로 합성된 아크릴계 수지가 사용될 수 있다. 상기 아크릴계 수지 단량체의 예로는 이로서 한정하는 것은 아니지만, 메틸(메타)아크릴레이트, 에틸(메타)아크릴레이트, 이소프로필(메타)아크릴릴레이트, 노르말부틸(메타)아크릴레이트, 이소부틸(메타)아크릴레이트, 2-에틸헥실 (메타)아크릴레이트, 히드록시프로필(메타)아크릴레이트 및 스테아릴(메타)아크릴레이트, 히드록시부틸(메타)아크릴레이트 등을 들 수 있다.

상기 아크릴계 수지는 수평균분자량이 100,000 내지 1,000,000인 것이 바람직하다. 상기 범위의 수평균분자량을 갖는 아크릴계 수지가 우수한 가공성과 용액안정성을 겸비하므로 바람직할 뿐만 아니라, 작업에 적합한 점도를 나타내어 상기 수지층에서 요구되는 열전도성 필러의 분산성을 확보 하는데 적합하다.

본 발명에서 열전도성 필러는 다이아몬드, 그라파이트, 그라핀, 질화규소 및 질화보론으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

상기 열전도성 필러는 바람직하게 주제수지 100 중량부에 대하여 0.01 내지 20 중량부, 보다 바람직하게는 필러 종류에 따라 하기와 같이 다소 차이가 있다. 상기 필러의 함량이 너무 적을 경우에는 열전도도가 떨어지는 문제가 있고, 너무 과할 경우에는 가격이 상승하고 분산력이 저하되어 용액 내에서 엉킴 현상이 발생할 수 있기 때문이다.

상기 다이아몬드 분말은 평균입경이 0.005 ~ 1.0 ㎛, 보다 바람직하게는 0.05 ~ 1.0 ㎛이며, 그 사용량은 주제수지 100 중량부 기준으로 0.1 내지 10 중량부, 바람직하게는 0.5 내지 5.0 중량부를 사용하는 것이 적합하다

그라핀 또는 그라파이트는 평균크기가 0.1 ~ 5.0 ㎛, 보다 바람직하게는 0.5 ~ 3.0 ㎛이며, 그 사용량은 주제수지 100 중량부 기준으로 0.01 내지 10 중량부, 바람직하게는 0.05 내지 5.0 중량부를 사용하는 것이 적합하다

질화규소 또는 질화보론은 평균입경이 0.5 ~ 5.0 ㎛, 보다 바람직하게는 1.0 ~ 3.0 ㎛이며, 그 사용량은 주제수지 100 중량부 기준으로 1.0 내지 20 중량부, 바람직하게는 3.0 내지 15.0 중량부를 사용하는 것이 적합하다

본 발명의 열전도성 코팅층은 상기 주제수지를 경화시킬 수 있는 경화제를 포함할 수 있다. 본 발명에서 사용될 수 있는 경화제의 종류는 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, 멜라민계 수지 등을 들 수 있다. 상기 경화제의 함량은 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 주제 수지 100 중량부에 대하여, 3 중량부 내지 10 중량부일 수 있다. 상기 경화제의 함량이 3 중량부 미만이면, 경화 능력이 저하되어, 내용제성이 취약할 수 있고, 10 중량부를 초과하면, 경화제가 과다하게 투입되어 원가 상승의 원인이 될 수 있고 도막이 단단해져서 바텀 샤시의 가공에 적합하지 않기 때문이다.

본 발명의 열전도성 코팅층은 흑색안료를 추가로 포함할 수 있다. 흑색안료는 방사율 향상을 위해 포함되며, 상기 흑색안료로는 카본블랙, 그라파이트, 카본나노튜브 및 그라핀으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 탄소계 안료를 사용할 수 있으며, 이에 한정되지 않는다. 경제성 및 흑색도 향상을 고려할 때 카본블랙을 사용하는 것이 보다 바람직하다. 상기 흑색안료는 평균입자 크기가 50 ~ 1000 nm인 것을 사용하는 것이 안료의 분산성 및 용액 점도 면에서 바람직하다.

흑색안료의 배합비 또한 특히 한정되지 않으며, 이 기술분야에서 흑색수지 조성물에 일반적으로 배합되는 어떠한 함량으로 배합될 수 있다. 다만, 일 예로서 상기 안료는 주제수지 100 중량부에 대하여 1 내지 20 중량부로 사용될 수 있다. 안료를 상기 함량 범위로 사용하는 것이 원하는 방사율을 나타내며, 안료가 충분히 분산되어 우수한 용액안정성을 나타내므로 바람직하다.

본 발명의 열전도성 코팅층은 윤활제를 추가로 포함할 수 있으며, 윤활제로는 이 기술분야에서 일반적으로 사용되는 것으로 알려져 있는 어떠한 윤활제가 사용될 수 있으며, 이로서 한정하는 것은 아니지만, 예를 들어, 실리콘 왁스, 폴리에틸렌 왁스, 폴리프로필렌왁스, 아미드 왁스, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 왁스, 폴리에틸렌 변성 테트라플루오로에틸렌왁스, 파라핀 왁스, 카누바 왁스 등이 사용될 수 있다.

상기 윤활제는 이 기술분야에서 수지 조성물에 일반적으로 배합되는 어떠한 함량으로 배합될 수 있으며, 이로서 한정하는 것은 아니지만, 예를 들어, 아크릴 수지 100 중량부에 대하여 0.5 내지 5 중량부 범위로 배합될 수 있다. 윤활제를 상기 함량범위로 포함하는 것이 윤활성 및 권취시의 작업성(미끄럼방지) 면에서 바람직하다.

또한, 상기 수지 조성물의 원하는 물성을 조절하고자 하는 경우에 필요에 따라, 이 기술분야에서 수지 조성물에 일반적으로 배합되는 것으로 알려져 있는 어떠한 성분이 임의의 첨가제로 또한 배합될 수 있다. 임의의 첨가제는 웨팅제, 소포제, 분산제, 2차 가교제, 내식성 개선제, 가교촉진제, 응집방지제, 밀착성 개선제, 실란 화합물 등을 들 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

상기 웨팅제는 줄무늬 및 밀착성을, 2차 가교제는 내식성 및 내알칼리성을 그리고 소포제는 작업성을 더욱 향상시킨다. 상기 실란 화합물은 도막을 견고하게 하며, 가교촉진제는 조성물의 경화를 촉진하고 내식성을 개선한다.

상기 웨팅제로는 탈응집형 습윤 분산제, 고분자형 습윤 분산제 등이 있다. 웨팅제로는 이 기술분야에서 일반적으로 사용되는 어떠한 것이 사용될 수 있으며, 이로서 한정하는 것은 아니지만, 예를 들어, EFKA사와 Tego사 등에서 시판하는 습윤 분산제, EFKA 3580(Ciba사), BW-W500(범우화학) 및 WET 500(Ciba사) 등을 들 수 있다.

상기 2차 가교제로는 이 기술분야에서 일반적으로 사용되는 어떠한 것이 사용될 수 있으며, 이로서 한정하는 것은 아니지만, 예를 들어, 비닐실란, 메톡시실란, 아크릴실란, 에폭시실란, 클로로실란, 알콕시실란, 실라잔, 실릴화제, 폴리아민계, 알킬화 방향족 폴리아민계, 폴리아마이드계 및 산무수물계 가교제 등이 사용될 수 있다.

상기 소포제 또한, 이 기술분야에서 일반적으로 사용되는 어떠한 것이 사용될 수 있으며, 이로서 한정하는 것은 아니지만, 오일형, 변성유형, 용액형, 분말형, 에멀젼형 실리콘 소포제나 아크릴 소포제가 사용될 수 있다.

상기 실란 화합물로는 이 기술분야에서 일반적으로 사용되는 어떠한 것이 사용될 수 있으며, 이로서 한정하는 것은 아니지만, 예를들어, 3-아미노프로필트리에폭시 실란, 3-글리시독시프로필트리메톡시 실란, 3-메타글리옥시프로필트리메톡시 실란, 3-메르캅토프로필트리메톡시 실란, N-(β-아미노에틸)-γ-아미노프로필트리메톡시실란, γ-글리시독시프로필트리에톡시실란 및 γ-글리시독시트리메틸디메톡시실란 등이 사용될 수 있다.

상기 가교촉진제로는 이 기술분야에서 일반적으로 사용되는 어떠한 것이 사용될 수 있으며, 이로서 한정하는 것은 아니지만, 티타늄 화합물, 및/또는 지르코늄 화합물이 사용될 수 있다. 상기 티타늄 화합물의 예로는 이로써 한정되는 것을 아니지만, 이소프로필디트리에탄올아미노 티타네이트, 락틱산 티타늄킬레이트 및 티타늄 아세틸아세토네이트를 들 수 있다. 상기 지르코늄 화합물의 예로는 지르코늄 락테이트, 지르코늄 아세틸아세토네이트 및 지르코늄 트리에탄올아미네이트를 들 수 있다.

상기 내식성 개선제로는 이 기술분야에서 일반적으로 사용되는 어떠한 것이 사용될 수 있으며, 이로서 한정하는 것은 아니지만 상기 Ti 또는 Zr 유기산화물이 사용될 수 있다. 이들의 예로는 이로서 한정하는 것은 아니지만, 티타늄 디이소프로폭시드 비스(아세틸아세토네이트), 티타늄 오르소 에스테르, 티타늄(IV) 부톡시드, 티타늄(IV) (트리에탄올아미나토) 이소프로폭시드, 테트라키스 (트리에탄올아미나토) 지르코늄(IV), 티타늄(IV) 2-에틸헥스옥사이드, 티타늄(IV) 이소프로폭시드, 지르코늄(IV) 비스(디에틸 시트라토)-디프로폭시드 등을 들 수 있다.

상기 분산제는 특별히 제한되지 않으나, 예를 들어, 도데실벤젠 술폰(DBSA), 폴리아크릴산(PAA), 소디움 도데실 술포네이트(SDS), 폴리비닐 알코올(PVA), 글리세린지방산에스테르 폴리옥실에스테르 화합물, 암모늄 폴리옥시에틸렌 알킬 에스테르 설페이트, 암모늄 폴리록시에틸렌 노닐 페놀 에테르 포스페이트 등을 사용할 수 있다.

이들 첨가제는 이 기술분야에서 수지층 형성 조성물에 일반적으로 배합되는 것으로서, 그 배합비 또한, 이 기술분야에서 일반적으로 수지 조성물에 배합되는 어떠한 함량으로 배합될 수 있으며 특히 한정되지 않는다. 다만, 일 예로서, 첨가되는 첨가제의 총 양은 상기 주제수지 100 중량부에 대하여 최대 25 중량부, 바람직하게는 5 내지 25 중량부의 양으로 사용될 수 있다. 상기 배합량은 다수의 첨가제가 첨가되는 경우에 다수의 첨가제의 총 양이다. 상기 첨가제는 필요에 따라 첨가될 수 있는 임의의 성분이므로 첨가되지 않을 수도 있으며, 따라서 하한 배합량은 한정하지 않지만, 혼용성 및 용액안정성 면에서 5 내지 25 중량부로 배합되는 것이 바람직하다.

상기 수지 조성물의 고형분 또한, 이 기술분야에서 일반적으로 사용하는 어떠한 범위일 수 있으며 특히 한정되는 것은 아니다. 그러나, 일 예로서, 상기 수지 조성물에서 고형분을 제외한 성분은 용매이며 수지 조성물의 고형분 함량은 10 내지 60 wt%이다. 상기 고형분 함량의 범위인 것이 저장안정성, 작업성 및 점도 면에서 바람직하다. 용매로는 이 기술분야에서 통상적으로 사용하는 어떠한 용매가 사용될 수 있다. 바람직하게는 물이 사용된다. 한편, 수지 조성물의 젖음성, 분산성 등의 특성을 높이기 위해 물에 별도의 알코올류 용제 및/또는 알칼리계 수용액을 추가로 첨가하여 사용할 수 있다. 즉, 물과 알코올류 용제 및 알칼리계 수용액으로 구성되는 그룹으로부터 선택된 최소 일종의 공용매의 혼합용매가 바람직하게 사용될 수 있다. 물 90 ~ 100 wt%와 알코올류 용제 및 알칼리계 수용액으로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 최소 일종의 공용매 0 ~ 10 wt%를 포함하는 혼합용매가 물성 개선 면에서 보다 바람직하다. 알코올류 용제와 알칼리계 수용액이 함께 사용되는 경우에, 이들의 혼합비는 특히 한정되지 않으며, 어떠한 비율일 수 있으며, 예를 들어, 동일한 비율로 사용될 수 있다.

상기 알코올류 용매로는 에탄올, 프로판올, 이소프로판올, 및 글리세롤로 구성되는 그룹으로부터 선택된 최소 1종을 사용할 수 있다. 상기 알칼리계 수용액으로는 아민화합물, N-메틸피롤리돈, 수산화나트륨, 수산화칼륨, 탄산나트륨, 및 수산화암모늄으로 구성되는 그룹으로부터 선택된 최소 1종을 사용할 수 있다.

본 발명에서 상기 방열성 코팅층의 부착량은 1000 mg/㎡ 내지 5000 mg/㎡, 바람직하게는 1500 mg/㎡ 내지 3500 mg/㎡일 수 있다. 상기 열전도성 코팅층의 부착량이 1000 mg/㎡ 미만이면, LED 하우징에서 발생한 열이 강판으로 효과적으로 전달되기 어렵고 5000 mg/㎡를 초과하면, 수지코팅층에 직각 방향으로 열전도 필러의 연결이 약해져서 열전도가 하락할 우려가 있다.

또한, 상기 방열성 코팅층의 두께는 1 내지 20 ㎛(바람직하게는 2 내지 15 ㎛)인 것이 바람직하다. 두께가 20 ㎛를 초과하면 방사율 향상에 추가 효과는 없이 가격이 상승하게 되고, 1 ㎛ 미만일 경우에는 강판의 조도에 의해 철강재료의 표면을 완벽하게 코팅하여 표면에서의 원하는 방사율을 얻기 어려운 문제가 있다.

본 발명의 방열성 코팅층은 방사율이 0.85 이상(바람직하게는 0.90 내지 0.98)인 것이 바람직하다.

본 발명에서 상기 열전도성 코팅층의 부착량은 700 mg/㎡ 내지 3000 mg/㎡, 바람직하게는 1000 mg/㎡ 내지 2500 mg/㎡일 수 있다. 상기 열전도성 코팅층의 부착량이 700 mg/㎡ 미만이면, 내식성, 가공성, 내화학성 등 표면처리강판에서 요구되는 물성의 확보가 어려울 수 있고, 3000 mg/㎡를 초과하면, 수지층 내에 전기전도성을 부여하는 물질들이 포함되어 있다 하더라도, 과다한 수지에 의해 전기전도성이 저하될 우려가 있다.

또한, 상기 열전도성 코팅층의 두께는 0.5 내지 5 ㎛(바람직하게는 1 내지 2.5 ㎛)인 것이 바람직하다. 두께가 5 ㎛를 초과하면 가격이 상승하게 되고, 수지코팅층에 직각 방향으로 열전도 필러의 연결이 약해져서 열전도가 하락하는 문제가 있고, 0.5 ㎛ 미만일 경우에는 내식성, 가공성, 내화학성 등 표면처리강판에서 요구되는 물성의 확보가 어려울 수 있다.

본 발명의 열전도성 코팅층은 상온에서 열전도도가 70 W/mk 이상(바람직하게는 72 내지 78)인 것이 바람직하다.

본 발명의 방열성 코팅층 및/또는 열전도성 코팅층은 해당 수지 조성물을 도금층 위에 코팅함으로써, 방열성 코팅층 및/또는 열전도성 코팅층을 형성할 수 있고, 상기 코팅 방법은 특별히 한정되지 않고, 이 분야에서 일반적으로 공지되어 있는 모든 수단을 채용할 수 있다. 본 발명에서는 예를 들면, 롤코팅, 스프레이 또는 침적법 등을 이용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

본 발명의 방열성 코팅층 및/또는 열전도성 코팅층의 형성단계는 해당 수지 조성물을 도금층 위에 코팅하는 공정 후, 추가적으로 건조 공정을 수행할 수 있다.

본 발명에서 방열성 코팅층 및/또는 열전도성 코팅층의 형성을 위한 상기 건조 공정은 120 내지 240 ℃, 바람직하게는 160 내지 240 ℃의 소부 온도에서 0.1 분 내지 5.0 분 동안 수행될 수 있다. 상기 소부 온도는 가열건조 될 때 강판의 표면 온도를 의미한다. 상기 소부 온도, 구체적으로는 강판의 온도(Metal Temperature)가 120℃ 미만이면, 경화 반응이 불충분하여 가교된 수지층이 형성되지 않고 내화학성, 내식성이 크게 저하될 우려가 있고, 240 ℃를 초과하면, 경화 반응은 더 이상 진행되지 않고, 열랑 손실에 의한 에너지 비용만 증가할 우려가 있다.

상기 제조 방법으로 제조된 강판은 방열성 및 열전도성을 우수하게 확보할 수 있다.

이하, 본 발명에 따르는 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하나, 본 발명의 범위가 하기 제시된 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.

실시예 1

[도금강판의 제조]

전기도금을 통해, 냉연강판 위에 편면 아연 부착량 20 g/㎡으로 양면이 아연도금된 전기 아연도금 강판을 제조하였다.

[ 방열성 코팅층 조성물 및 강판 제조]

(1) 폴리에스테르 수지의 제조

폴리에스테르 고분자 수지를 사용하기 위하여, 이소프탈산 30 mol%, 아디픽산 10 mol%, 1,4-사이클로헥산 디카르복실산 10 mol%, 비스페놀에이 1몰과 에틸렌 옥사이드 4몰을 부가중합시킨 화합물 40 mol%, 1,4-부틸렌글리콜 10 mol%를 원형플라스크에 넣고 질소를 통과시키며 115℃에서 반응시켜 제조하였다. 제조된 폴리에스테르 고분자 수지는 산가 2.5 mgKOH/g, 염기가 15.0 mgKOH/g이며 중량평균분자량이 22,450이었다.

(2) 혼합용제의 제조

도료 유동성과 탈포력 향상을 통한 작업 안정성 확보와 속건조 혹은 속경화 시에 표면 결함을 최소화하기 위한 혼합 용제 제조를 위해서는 솔베소 100과 벤질 알코올을 각각 50 중량부씩 섞어 제조하였다.

(3) 안료 분산액의 제조

수지 용액의 고방열성을 구현하기 위한 카본블랙 안료는 수지 용액에 직접 교반을 통해서는 적절한 분산안정성을 구현하기 힘들며, 이렇게 불균일한 분산 상태는 강판의 적절한 방열성을 구현하는데도 적합하지 않아 일반적으로 분산액을 선제조하여 나머지 수지 용액에 첨가하였다.

이러한 안료 분산액 제조는, 제조예의 폴리에스테르수지 35 중량부, 분산안정제 Lubrizol, Solsperse 32600를 15 중량부, 카본블랙 N 500 (코리아 카본블랙, 입자경 44±4 nm)를 10 중량부, 혼합용제 40 중량부에 알루미나 볼을 첨가 후 볼 밀에서 3000 rpm으로 10분간 작동시켜 제조하였다.

(4) 수지 조성물 및 강판 제조

상기 제조예의 폴리에스테르 고분자 수지 40 중량부, 안료 분산액 17 중량부, 경화제 (Cytec industry, Cymel 325) 5 중량부, 왁스 (Lubrizol, Lanco ™ Glidd 4832) 0.5 중량부, 소포제 (EFKA, EFKA-2720) 1 중량부, 산촉매 (King industry, Nacure 1051) 0.5 중량부, 부착증진제 (Evonik Tego Chemie GmbH, Tego addid 230) 3 중량부, 소광제 (Evonik Degussa, Aerosil R 7200) 2 중량부, 혼합용제 31 중량부를 상온에서 교반하여 표면처리용 방열성 수지 조성물을 제조하였다.

상기 표면처리용 방열성 수지 조성물을 아연도금강판에 건조도막의 부착량이 1800 mg/㎡이 되도록 롤 코팅하였다. 그 후, 강판온도가 230 ℃가 될 때까지 10초간 유도가열로 경화시켜 표면처리된 강판을 제조하였으며, 이를 물성시험에서 시편으로 사용하였다[방열성 코팅층의 두께: 2 ㎛].

[일반 내지문 강판 제조]

하기 표 1 각각의 성분을 고속교반기로 300rpm의 속도로 30분간 교반하여 수지 조성물을 얻었다.

우레탄 수지 또는 아크릴 수지가 단독 또는 선택된 1종이 사용 가능하며, 우레탄 수지로는 이소프렌 디이소시아네이트, 아디픽산 및 다가알코올 단량체(말단에 히드록실기를 가지는 아디프산과 1,6-헥산디올로부터 합성된 수평균분자량이 1,000인 폴리에스테르 폴리올)을 우레탄 수지를 형성하는데 필요로 하는 화학양론적 양으로 화학반응 시켜서 수평균분자량이 100,000인 우레탄 수지를 사용하였다. 아크릴 수지로는 포리졸 D300-B (대양화학)(Mn:300,000)을 사용하였다.

경화제로는 Cytec사 Cymel 303을, 내식성 개선제로는 Dupont사의 Ti 유기 산화물 (상품명 Tyzor TE? 티타늄(IV) (트리에탄올아미나토) 이소프로폭사이드)을, 인산알루미늄으로는 준세이사의 인산이수소알루미늄을, 밀착성 개선제인 콜로이달 실리카로는 Nissan chemical사의 스노우텍스-40을, 실록산계 웨팅제로는 Ciba사 EFKA 3580을, 실란계 가교제로는 Aldrich사의 3-글라이시독시 프로필 트리메톡시 실란을, 윤활제로는 Lubrizol사의 Lanco Glidd 3540을 각각 벌크 상태로 하기 표 1의 조성으로 상기 주제 수지와 배합하였다.

[표 1]

상기 내지문 수지 조성물의 농도는 약 15wt% (고형분 함량 15wt%)가 되도록 하였다. 고형분을 제외한 나머지는 용매이며, 용매는 물 97.5wt%, 에탄올 2wt% 및 알카리성계 수용액으로 아민화합물 0.5wt%의 혼합물을 사용하였다.

상기 표면처리용 내지문 수지 조성물을 아연도금강판에 건조도막의 부착량이 1500 mg/㎡이 되도록 롤 코팅하였다. 그 후, 강판온도가 200 ℃가 될 때까지 10초간 유도가열로 경화시켜 표면처리된 강판을 제조하였으며, 이를 물성시험에서 시편으로 사용하였다 [코팅층의 두께: 1.5 ㎛].

[ 열전도성 코팅층 조성물의 제조]

열전도성 코팅층은 상기 일반 내지문 수지 조성물에 열전도성 필러로 평균 입경 크기가 1.0 ㎛인 다이아몬드 필러를 주제수지 100 중량부 기준으로 1.2 중량부 첨가하여 열전도성 코팅층 수지 조성물을 제조하였다.

상기 표면처리용 열전도성 코팅층 수지 조성물을 아연도금강판에 건조도막의 부착량이 1800 mg/㎡이 되도록 롤 코팅하였다. 그 후, 강판온도가 200 ℃가 될 때까지 10초간 유도가열로 경화시켜 표면처리된 강판을 제조하였으며, 이를 물성시험에서 시편으로 사용하였다[열전도성 코팅층의 두께: 1.6 ㎛].

시험예 : 물성 평가

방사율, 열전도도, 방열성을 하기 표 1과 같이 평가하였고, 각 물성은 하기의 방식으로 측정되었다.

1. 방사율

방사율 측정방법은 MIDAC사의 MIDAC M2410 FT-IR을 사용하여 흑체로의 온도가 40℃일 때 적외선의 양을 측정하고 시료 가열로에 장착된 시료의 표면온도가 흑체로와 동일 온도가 되었을 때 적외선 양을 측정하여 다음 수학식 1에 의해 방사율을 구하였다. 흑체로는 Isothermal Tec. LTD사의 Model 24013-1을 사용하였으며 측정범위는 5~20㎛의 적외선을 사용하였으며, 검출기로는 MCT(HgCdTe)를 사용하였다.

[수학식 1]

여기서 Es(λ,T)와 Eb(λ,T)는 각각 측정물체 표면과 흑체의 적외선 방사에너지이다.

2. 열전도도

열전도도는 측정 시편을 직경 25.4mm, 두께 2.0mm로 절단하여 IR 센서로 비접촉식으로 상승 온도 측정이 가능한 Netsch사의 LFA 457 Microflash 장비를 이용하여 inert 상태에서 25, 75, 100℃의 열전도도를 구한 후 25℃의 열전도도를 대표값으로 취하였다.

3. 방열성

강판의 방열성을 평가하기 위하여 도 2와 같이 LG전자의 42인치 TV (모델명: 42LE5300)에 장착되는 Al 압출바(부품명: 3660L-0352A)를 이용하여 측정 시편을 500mm*300mm로 절단하여 LED가 장착되어 있는 압출바에 Screw를 이용하여 장착하고 55 mA로 LED 전원을 인가 후 상온에서 2시간 방치하여 온도 평형이 이루어진 후 Thermocouple을 접촉시켜 LED 하단부 3곳의 Metal PCB부의 온도를 측정하였다(Data logger: Yokogawa MV200 Mobile coder)

[표 2]

Claims (11)

1. 강판;
   상기 강판의 일면에 형성되며, 방사율이 0.85 이상인 방열성 코팅층; 및
   상기 강판의 이면에 형성되며, 주제수지 및 열전도성 필러로 다이아몬드를 포함하되, 상기 열전도성 필러는 주제수지 100 중량부에 대하여 0.1 내지 10 중량부인 수지 조성물의 경화물이고, 열전도도가 70 W/mk 이상인 열전도성 코팅층
   을 포함하는 것을 특징으로 하는 이종수지 코팅 강판.
   
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 방열성 코팅층의 두께는 1 내지 20 ㎛인 것을 특징으로 하는 이종수지 코팅 강판.
   
4. 삭제
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 열전도성 코팅층의 두께는 0.5 내지 5.0 ㎛인 것을 특징으로 하는 이종수지 코팅 강판.
   
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 방열성 코팅층은 주제수지 및 방열성 안료를 포함하는 수지 조성물의 경화물인 것을 특징으로 하는 이종수지 코팅 강판.
   
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 방열성 안료는 카본블랙, 탄소나노튜브, 그라파이트, 산화철, 산화인산 및 알루미나로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 이종수지 코팅 강판.
   
8. 제 6 항에 있어서,
   상기 방열성 안료는 주제수지 100 중량부에 대하여 0.1 내지 30 중량부인 것을 특징으로 하는 이종수지 코팅 강판.
   
9. 삭제
10. 삭제
11. 삭제

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