KR101500194B1 - 방열 특성이 우수한 강판 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 강판 표면에 열 발산제(heat sink)로 금속 입자 또는 방열성 안료를 다량 포함하며, 복수의 돌기로 이루어진 방열성 코팅층이 형성되어 우수한 방열 특성을 갖는 강판과, 잉크젯 프린팅 방식을 이용하여 상기 코팅층을 포함하는 강판을 제조하는 방법에 관한 것이다.
본 발명은 상기 코팅층에 의하여 가전 제품이나 전자 기기 등에 있어서, 강판 내부에서 발생되는 열을 신속하고 효율적으로 외부로 발산할 수 있어, 제품의 열적 안정성을 유지하고, 최종적으로는 제품의 오작동 또는 고장을 방지하고, 수명을 연장시킬 수 있다.

Description

방열 특성이 우수한 강판 및 그 제조방법{The steel sheet having superior heat-radiating and the method for preparing thereof}
본 발명은 강판 표면에 열 발산제(heat sink)를 다량 포함하며 복수의 돌기로 이루어진 코팅층을 포함하여 우수한 방열 특성을 갖는 강판과, 잉크젯 프린팅 방식을 이용하여 상기 강판을 제조하는 방법에 관한 것이다.
탄소 가스에 의한 지구 온난화 방지의 관점에서, 산업용, 생활 관리용을 막론하고 모든 기기류의 에너지 절약화가 진행되고 있다. 일 예로써, 열 교환 효율을 향상시키는 것에 의해 소비 전력을 저감하여 전기 부품의 수명 연장을 위한 시도가 이루어지고 있다. 특히, 냉장고의 대형화나 퍼스널 컴퓨터의 연산 속도의 향상에 의해, 압축기나 CPU(중앙 처리 장치)로부터의 발열량이 증대하는 경향이 있어, 내부에서 발생하는 열을 조속히 외부로 방산시키는 것이 요구되고 있다.
더욱이, 최근 LED의 보급으로 LCD TV 등의 CCFL backlight를 LED backlight로 대체하고 있는 추세이므로, 강판에 대한 방열 특성의 요구는 점점 확대되고 있다. LED의 경우, 전류가 흐를 때 빛을 방출하지만 빛 에너지로 바뀌지 못하는 부분은 열 에너지로 함께 방출하게 된다. 이때 특정 온도 이상의 열이 발생하게 되면, LED의 수명이 급격히 저하되고, 부품 특성의 변화나 기계의 오작동의 문제가 발생할 수 있다.
따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위하여 종래부터는 강판에 방열 특성을 부여하려는 시도가 이루어져 왔고, 예를 들면, 카본 블랙 또는 티타니아와 같은 적외선 파장 영역에서 열 방사율이 우수한 안료를 고분자 수지에 혼합하여 강판에 도막을 형성함으로써 강판에 흡열 또는 방열 특성을 부여하는 기술이 제안되어 왔다.
그러나, 상기 기술은 우수한 흡열 또는 방열 특성을 얻기 위해 안료가 다량 포함되어야 하며, 이로 인해 도막 두께를 두껍게 해야 하므로 제조비가 상승하고, 전기 저항은 증가하는 문제가 있다.
또한, 최근에는 방열성뿐만 아니라, 표면 전기전도성과 전자기파 차폐성을 갖는 강판을 제조하기 위하여, 금속을 함유하는 수지 조성물로 코팅하는 기술이 제안되어 왔으나, 이러한 기술도 수지 조성물로서 유기 용제를 사용하므로 공정 시 다량의 휘발성 유기 화합물을 방출하게 되며, 도막의 두께가 20~30㎛로 두꺼워져, 방열 효과에 대한 한계가 있게 된다.
본 발명은 가전 제품이나 전자 기기 등의 전기 제품에 있어서, 제품 내부에서 발생되어 강판으로 전달되는 열을 외부로 신속하고 효율적으로 발산시킬 수 있는 방열성 코팅층이 형성된 강판과 그 제조방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 구현 예에 따르면, 강판;
상기 강판의 적어도 일면에 주제수지 및, 금속 입자 또는 방열성 안료를 포함하는 방열성 수지 조성물에 의해 형성된 방열성 코팅층을 포함하며,
상기 방열성 코팅층은 복수의 돌기가 형성되어 있는 방열 특성이 우수한 강판을 제공한다.
상기 돌기의 높이는 1 내지 20㎛일 수 있다.
상기 돌기의 밀도는 1000 내지 10000개/㎠일 수 있다.
상기 금속 입자 또는 방열성 안료는 방열성 수지 조성물의 총 중량에 대하여 0.1 내지 10중량부로 포함될 수 있다.
상기 주제수지는 폴리에스테르계 수지, 에폭시계 수지, 아크릴계 수지, 우레탄계 수지 및 알키드계 수지로 이루어진 그룹에서부터 선택된 하나 이상일 수 있다.
상기 주제수지는 아크릴계 올리고머, 아크릴계 모노머 또는 이들의 혼합물을 더 포함할 수 있다.
상기 금속 입자는 은, 구리, 알루미늄 및 니켈로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 금속 입자의 직경은 10 내지 500nm일 수 있다.
상기 금속 입자는 표면에 티올 화합물의 코팅층을 포함할 수 있다.
상기 티올 화합물은 머캅토 에탄올(mercapto ethanol), 머캅토 언데카놀(mercapto undecanol) 및 머캅토 언데카노산(mercapto undecanoic acid)으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 방열성 안료는 카본블랙, 그라파이트, 카본 나노튜브, 그래핀, 산화철, 산화인산 및 알루미나로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.
본 발명의 다른 구현 예에 따르면, 주제수지 및, 금속입자 또는 방열성 안료를 포함하는 방열성 수지 조성물을 하나 이상의 헤드를 포함하는 잉크젯 프린팅 장치의 각 헤드에 연결된 노즐에 주입하는 단계;
상기 노즐에 주입된 방열성 수지 조성물을 헤드를 통해 강판 표면에 분사하는 단계; 및
분사된 방열성 수지 조성물이 액적으로 강판 표면에 착지하여 복수의 돌기로 이루어진 방열성 코팅층을 형성하는 단계를 포함하는 방열 특성이 우수한 강판의 제조방법을 제공한다.
상기 금속 입자는 표면에 티올 화합물 코팅층을 포함하며,
상기 티올 화합물 코팅층은 금속 입자를 초음파로 10 내지 300초 동안 분산하는 단계; 및
분산된 금속입자를 티올 화합물과 혼합하여 상기 금속입자 표면을 티올 화합물로 코팅하는 단계에 의해 형성될 수 있다.
상기 티올 화합물은 머캅토 에탄올(mercapto ethanol), 머캅토 언데카놀(mercapto undecanol) 및 머캅토 언데카노산(mercapto undecanoic acid)으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 헤드는 강판의 폭 방향에 따라 배치될 수 있다.
하나의 액적은 방열성 수지 조성물 1 내지 50pico liter의 양으로 형성될 수 있다.
상기 돌기의 높이는 1 내지 20㎛일 수 있다.
상기 돌기의 밀도는 1000 내지 10000개/㎠일 수 있다.
상기 금속 입자 또는 방열성 안료는 방열성 수지 조성물의 총 중량에 대하여 0.1 내지 10중량부로 혼합될 수 있다.
상기 주제수지는 폴리에스테르계 수지, 에폭시계 수지, 아크릴계 수지, 우레탄계 수지 및 알키드계 수지로 이루어진 그룹에서부터 선택된 하나 이상일 수 있다.
상기 주제수지는 아크릴계 올리고머, 아크릴계 모노머 또는 이들의 혼합물을 더 포함할 수 있다.
상기 금속 입자는 은, 구리, 알루미늄 및 니켈로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 금속 입자의 직경은 10 내지 500nm일 수 있다.
상기 방열성 안료는 카본블랙, 그라파이트, 카본 나노튜브, 그래핀, 산화철, 산화인산 및 알루미나로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 방열성 코팅층을 형성하는 단계에 후속적으로 코팅층을 경화하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명은 전기 제품에 적용되는 강판의 표면에 열 발산제(heat sink)를 다량 포함하면서 복수의 돌기 형상으로 이루어진 방열성 코팅층을 형성함으로써, 특히 가전이나 전자 분야에 있어서, 제품 내부에서 발생되어 강판으로 전달되는 열을 신속하고 효율적으로 외부로 발산시킬 수 있어, 제품의 열적 안정성을 유지하고, 최종적으로는 제품의 오작동 또는 고장을 방지하고, 수명을 연장시킬 수 있다.
도 1은 종래 강판 표면에 형성된 방열성 코팅층의 개념도를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 강판에 형성된 방열성 코팅층의 개념도를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 제조방법에 사용할 수 있는 잉크젯 프린팅 장치의 일 예를 개략적으로 나타낸 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시 형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다.
일반적으로 산업용이나 생활용 모든 분야에서 사용되는 전기 제품들은 내부에서 발생되는 열을 빠르게 방출하지 못하면, 부품의 오작동이 자주 발생되며, 최종적으로는 수명이 단축되는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명에서는 이러한 제품에 적용될 수 있는 강판의 표면에 열 발산제(heat sink)로서의 역할을 하는 금속 입자 또는 방열성 안료를 다량 포함하는 코팅층을 형성하되, 상기 코팅층이 외부의 차가운 공기와 접촉될 수 있는 면적을 최대한 향상시켜, 제품 내부에서 발생되어 강판으로 전달되는 열을 외부로 신속하고 효율적으로 발산시킬 수 있도록 하였다.
먼저, 본 발명의 일 구현 예는 방열 특성이 우수한 강판에 관한 것으로, 구체적으로는 강판과, 상기 강판의 적어도 일면에 주제수지 및, 금속 입자 또는 방열성 안료를 포함하는 방열성 수지 조성물에 의해 형성된 방열성 코팅층을 포함하며, 상기 방열성 코팅층은 복수의 돌기가 형성되어 있다.
단, 본 발명에서 사용되는 강판은 상기한 바와 같이 전기 제품 분야, 특히 가전 제품 분야에서 일반적으로 사용되는 어떠한 금속 강판에도 적용될 수 있고, 도금 강판 혹은 도금 처리되지 않은 강판이 사용될 수 있다.
이로써, 특별히 한정하는 것은 아니지만, 예를 들어, 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.
한편, 종래에도 제품 내부에서 발생되는 열을 외부로 발산시키기 위하여, 강판 표면에 방열성 코팅층을 형성하는 기술이 제안된 바 있다. 도 1은 종래 강판 표면에 형성된 방열성 코팅층의 개념도를 나타낸 것으로, 상기 방열성 코팅층(10)은 강판(1)의 표면과 마찬가지로 거의 평평한 형태로 되어 있어, 외부 공기(100)와 접촉할 수 있는 면적이 적어, 방열 정도에 한계가 존재하였다.
반면, 도 2는 본 발명의 강판에 형성된 방열성 코팅층의 개념도를 나타낸 것으로, 본 발명은 우선, 열 발산제(heat sink)로서 열 전도성이 우수한 금속 입자 또는 방열성 안료(2)를 포함하는 방열성 코팅층(10)을 형성하되, 상기 코팅층(11)은 복수의 미세한 돌기(3)로 이루어지도록 하여, 상기 코팅층(11) 내 포함된 금속 입자 또는 방열성 안료(2)가 외부 공기(100)와 접촉할 수 있는 면적을 최대화함으로써, 방열 특성을 현저히 향상시킬 수 있도록 한다.
본 발명에서 상기 방열성 코팅층을 이루는 돌기 형상은 높이와 밀도가 방열 효과의 정도에 중요한 역할을 한다. 이때, 상기 돌기의 높이가 1㎛ 미만인 경우, 코팅층에 포함된 금속 입자의 양이 상대적으로 적어 방열 효과가 미미할 수 있고, 구현하는 기술에 있어서 비용 문제가 생길 수 있고, 높이가 20㎛를 초과하는 경우, 상기 돌기의 높이는 코팅층의 두께에 상응하는 개념으로 볼 수 있는 바, 코팅층의 두께가 두꺼워지면, 강판의 전기 전도성이 떨어져 문제될 수 있으므로, 본 발명에서 코팅층을 이루는 돌기의 높이는 1 내지 20㎛가 바람직하다.
또한, 상기 코팅층을 이루는 돌기는 그 밀도가 1000개/㎠ 미만인 경우, 각 돌기 사이의 간격이 넓어져 방열 효과가 미미할 수 있고, 10000개/㎠ 를 초과하는 경우, 돌기들이 겹쳐지는 문제가 발생할 수 있으며, 구현하는 기술에 있어, 비용적으로 문제가 될 수 있으므로, 본 발명에서 상기 방열성 코팅층을 이루는 돌기는 밀도가 1000 내지 10000개/㎠ 가 바람직하다.
또한, 본 발명에서 방열성 코팅층은 상기한 바와 같이 주제수지와, 금속 입자 또는 방열성 안료를 포함하는 방열성 수지 조성물에 의해 형성되고, 상기 금속 입자 또는 방열성 안료는 방열성 수지 조성물 총 중량에 대하여 0.1 내지 10 중량부로 포함되는 것이 바람직하다. 금속 입자 또는 방열성 안료의 함량이 0.1 중량부 미만인 경우, 열 발산제로서의 역할이 미미하여 방열 효과가 저하될 수 있고, 함량이 10 중량부를 초과하는 경우, 조성물의 점도가 너무 높아져, 코팅층을 형성하는 공정 상 문제가 될 수 있다.
본 발명에서 사용할 수 있는 주제 수지는 당 분야에서 통상적으로 사용하는 수지로 금속 입자 또는 방열성 안료를 고르게 분산시킬 수 있다면 특별히 제한하지 않으나, 예를 들어, 폴리에스테르계 수지, 에폭시계 수지, 아크릴계 수지, 우레탄계 수지 및 알키드계 수지로 이루어진 그룹에서부터 선택된 하나 이상의 수지를 사용할 수 있고, 필요에 따라서는 점도를 더욱 낮추기 위하여, 아크릴계 올리고머, 아크릴계 모노머 또는 이들의 혼합물을 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에서 사용하는 금속 입자 또는 방열성 안료는 강판의 열을 외부로 빠르게 발산시킬 수 있는 열 발산제로의 역할을 하는 것으로, 열 전도 효율이 우수한 은(Ag), 구리(Cu), 알루미늄(Al) 및 니켈(Ni)로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 입자로로, 10 내지 500nm의 직경을 갖는 것이 바람직하고, 방열성 안료는 카본블랙, 그라파이트, 카본 나노튜브, 그래핀, 산화철, 산화인산 및 알루미나로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상을 사용할 수 있지만, 금속 입자가 방열성 안료보다 열 전도 효율이 우수하므로, 강판의 방열 특성을 보다 향상시키기 위하여 금속 입자를 사용하는 것이 바람직하다.
단, 본 발명에서 사용되는 금속 입자는 아주 작은 크기의 입자에 해당하지만, 입자 간의 정전기적인 힘이 발생하여, 주제 수지에 고르게 분산되지 않고 입자들 간에 응집되는 현상이 발생할 수 있다.
따라서, 본 발명에서 사용하는 금속 입자는 그 표면에 유기 화합물의 코팅층을 포함함으로써, 입자와 입자 사이의 계면에 유기 화합물을 존재시켜, 입자간에 거리를 형성할 수 있고, 더욱이, 이러한 유기 화합물이 수지 용액 속에 사슬 부분을 늘어뜨려, 입체 장애 효과에 의해, 주제 수지 내부에서 떠 있을 수 있어, 코팅층 내부에 고르게 분산시킬 수 있다.
또한, 본 발명에서 상기 금속 입자 표면에 형성되는 유기 화합물 코팅층은 티올 화합물 코팅층인 것이, 티올 화합물이 금속 입자와 자기 조립 단분자막을 용이하게 형성하므로 공정 상 바람직하며, 상기 코팅층을 이루는 티올 화합물로는 머캅토 에탄올(mercapto ethanol), 머캅토 언데카놀(mercapto undecanol) 및 머캅토 언데카노산(mercapto undecanoic acid)으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.
본 발명에서 상기 방열성 코팅층은 강판 바로 윗면에 형성되는 것이 방열 효율 면에서 가장 바람직하지만, 이에 한정하지 않고, 강판의 특성을 향상시키기 위하여, 강판 표면에 형성된 다른 기능성 도막 위에도 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 구현 예에 따르면, 방열 특성이 우수한 강판을 제조하는 방법에 관한 것으로, 구체적으로는 주제수지 및 금속입자 또는 방열성 안료를 포함하는 방열성 수지 조성물을 하나 이상의 헤드를 포함하는 잉크젯 프린팅 장치의 각 헤드에 연결된 노즐에 주입하는 단계, 상기 노즐에 주입된 방열성 수지 조성물을 헤드를 통해 강판 표면에 분사하는 단계 및 분사된 방열성 수지 조성물이 액적으로 강판 표면에 착지하여 복수의 돌기로 이루어진 방열성 코팅층을 형성하는 단계를 포함한다.
우선, 본 발명의 제조방법이 적용될 수 있는 강판은 전기 제품 분야, 특히는 가전제품 분야에서 일반적으로 사용되는 어떠한 금속 강판에도 적용될 수 있고, 도금 강판 혹은 도금 처리되지 않은 강판이 사용될 수 있으며, 특별히 한정하는 것은 아니지만, 예를 들어, 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.
본 발명에서 사용되는 방열성 수지 조성물은 주제 수지와, 금속 입자 또는 방열성 안료를 혼합하여 형성할 수 있고, 금속 입자 또는 방열성 안료는 상기 조성물 총 중량에 대하여 0.1 내지 10 중량부의 함량으로 포함될 수 있도록 혼합하는 것이 바람직하다. 금속 입자 또는 방열성 안료의 함량이 0.1 중량부 미만인 경우, 열 발산제로서의 역할이 미미하여 방열 효과가 저하될 수 있고, 함량이 10 중량부를 초과하는 경우, 조성물의 점도가 너무 높아져, 코팅층을 형성하는 공정 상 문제가 될 수 있다.
또한, 본 발명에서 상기 방열성 수지 조성물을 제조하는데 사용하는 주제 수지로는 당 분야에서 통상적으로 사용하는 수지로 금속 입자 또는 방열성 안료를 고르게 분산시킬 수 있다면 특별히 제한하지 않으나, 예를 들어, 폴리에스테르계 수지, 에폭시계 수지, 아크릴계 수지, 우레탄계 수지 및 알키드계 수지로 이루어진 그룹에서부터 선택된 하나 이상의 수지를 사용할 수 있고, 필요에 따라서는 점도를 더욱 낮추기 위하여, 아크릴계 올리고머, 아크릴계 모노머 또는 이들의 혼합물을 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에서 사용하는 금속 입자 또는 방열성 안료는 강판의 열을 외부로 빠르게 발산시킬 수 있는 열 발산제로의 역할을 하는 것으로, 열 전도 효율이 우수한 은(Ag), 구리(Cu), 알루미늄(Al) 및 니켈(Ni)로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 입자로로, 10 내지 500nm의 직경을 갖는 것이 바람직하고, 방열성 안료는 카본블랙, 그라파이트, 카본 나노튜브, 그래핀, 산화철, 산화인산 및 알루미나로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상을 사용할 수 있지만, 금속 입자가 방열성 안료보다 열 전도 효율이 우수하므로, 강판의 방열 특성을 보다 향상시키기 위하여 금속 입자를 사용하는 것이 바람직하다.
단, 본 발명에서 사용되는 금속 입자는 아주 작은 크기의 입자에 해당하지만, 입자 간의 정전기적인 힘이 발생하여, 주제 수지에 고르게 분산되지 않고 응집되는 현상이 발생할 수 있다.
따라서, 본 발명에서는 금속 입자를 주제 수지에 혼합하기에 앞서, 초음파로 10 내지 300초 동안 분산하고, 분산된 금속입자를 유기 화합물과 혼합하여 상기 금속 입자의 표면을 유기 화합물로 코팅하는 단계에 의해 금속 입자 표면에 유기 화합물 코팅층을 형성할 수 있다.
단, 본 발명에서 금속 입자를 초음파로 분산하는 시간은 10 내지 300초 동안 수행하는 것이 바람직하고, 분산 시간이 10초 미만인 경우, 금속 입자의 분산 효과가 미미할 수 있고, 300초를 초과하는 경우, 혼합하는 유기 화합물의 분해가 발생하여 원하지 않는 부반응이 발생할 수 있다.
또한, 본 발명에서는 상기와 같은 표면 처리 단계에 의하여, 금속 입자 표면에 유기 화합물의 코팅층을 포함함으로써, 입자와 입자 사이의 계면에 유기 화합물을 존재시켜, 입자 간에 거리를 형성할 수 있고, 더욱이, 이러한 유기 화합물이 수지 용액 속에 사슬 부분을 늘어뜨려, 입체 장애 효과에 의해, 주제 수지 내부에서 떠 있을 수 있다.
본 발명에서 상기 분산된 금속 입자에 첨가하는 유기 화합물로는 티올 화합물을 사용하는 것이, 다른 추가적인 처리를 하지 않아도, 금속 입자의 표면에 티올 화합물이 자기 조립 단분자막을 용이하게 형성할 수 있고, 주제 수지 내에서 금속 입자의 분산 효과가 우수하여 바람직하다. 본 발명은 금속 입자의 표면 코팅을 위하여 사용하는 티올 화합물로는 머캅토 에탄올(mercapto ethanol), 머캅토 언데카놀(mercapto undecanol) 및 머캅토 언데카노산(mercapto undecanoic acid)으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.
본 발명은 방열 특성이 우수한 강판을 제조하기 위하여, 상기와 같이 얻어진 방열성 수지 조성물을 사용하여 잉크젯 프린팅 방식에 의해 강판 표면에 복수의 돌기로 이루어진 방열성 코팅층을 형성할 수 있고, 구체적으로는 상기 방열성 수지 조성물을 하나 이상의 헤드를 포함하는 잉크젯 프린팅 장치의 각 헤드에 연결된 노즐에 주입하는 단계, 상기 노즐에 주입된 방열성 수지 조성물을 헤드를 통해 강판 표면에 분사하는 단계 및 분사된 방열성 수지 조성물이 액적으로 강판 표면에 착지하여 복수의 돌기로 이루어진 코팅층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에서 방열성 코팅층을 형성하기 위해 적용할 수 있는 잉크젯 프린팅 방식으로는 헤드가 좌우로 왕복 운동을 하면서 조성물을 분사하는 멀티 패스(multi-pass) 방식 또는 강판의 폭 방향을 따라 하나 이상의 헤드가 배치되어, 헤드가 움직이지 않고 고정되며, 강판만 이동시켜, 헤드의 폭만큼 한번에 조성물을 분사하는 싱글 패스(single-pass) 방식 어느 것에 의하여도 무방하지만, 싱글 패스 방식에 의하는 것이 일반적인 잉크젯 프린팅 방식의 단점인 대면적화를 극복할 수 있고, 인쇄 속도가 향상되어 대량 생산에 적합하므로 바람직하다.
따라서, 본 발명에서는 강판의 폭 방향에 따라 배치된 하나 이상의 헤드를 포함하는 잉크젯 프린팅 장치를 사용하여 싱글 패스 방식에 의해 수행될 수 있고, 각각의 헤드에는 하나 이상의 노즐이 연결될 수 있으며, 코팅층을 형성하기 위하여는 우선 얻어진 방열성 수지 조성물을 각 헤드에 연결된 노즐에 주입할 수 있다.
이후, 노즐에 주입된 방열성 수지 조성물은 강판 표면에 분사되고, 액적의 형태로 강판 표면에 착지하여, 돌기 모양을 이룰 수 있다. 이때, 하나의 액적은 대략 1 내지 50pico liter 양의 방열성 수지 조성물에 의해 형성될 수 있고, 분사 시 수많은 액적이 강판 표면으로 착지하므로, 강판 표면에는 복수의 돌기로 이루어진 방열성 코팅층이 형성될 수 있다.
단, 본 발명에서는 방열성 수지 조성물의 표면장력이 강판 또는 강판 표면 상에 형성된 다른 기능성 도막의 표면 장력보다 큰 값을 갖도록 하여, 상기 조성물이 액체 방울 형태로 강판 또는 다른 기능성 도막 상에 착지하여 형성되는 돌기 모양을 유지할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명에서 헤드로부터 조성물을 분사하는 방법으로는 피에조 방식과 서멀 버블 방식 중 어느 것에 의해도 무방하고 공정 조건에 따라 선택 가능하며, 미세한 크기의 돌기를 정밀하게 형성하기 위해서는 피에조 방식(Piezoelectric type)에 의하는 것이 바람직하고, 보다 단순한 헤드 구조를 통하여 설비를 간단히 하며, 노즐수를 확대할 필요가 있는 경우에는 서멀 버블 방식(Thermal bubble type)에 의하는 것이 바람직하다.
도 3은 본 발명의 제조방법에 사용할 수 있는 잉크젯 프린팅 장치의 일 예를 개략적으로 나타낸 것으로, 강판(1)의 폭 방향에 따라 3개의 헤드(20)가 배치되어 있으며, 각 헤드(20)에는 복수 개의 노즐이 연결되어 방열성 수지 조성물은 노즐을 따라 헤드를 통하여 강판 표면에 액체 방울 형태로 토출되며, 이러한 조성물 방울은 강판 표면에 착지하여 돌기(3) 형상의 방열성 코팅층(10)을 형성할 수 있다.
본 발명에서 강판 표면에 복수의 돌기를 이루는 방열성 코팅층이 형성되면, 상기 방열성 코팅층이 형성된 강판을 경화하는 단계를 더 수행할 수 있다. 구체적인 경화 방법으로는 120 내지 240℃에서 0.1 내지 5분간 가열하는 가열 경화 방법에 의하거나, 상온에서 자외선을 가하는 자외선 경화 방법 어느 것에 의하여도 무방하지만, 자외선 경화 방법에 의하는 것이 코팅층이 형성되는 즉시 신속하게 경화를 수행하는 것이 돌기 형상이 퍼지지 않고 그대로 유지될 수 있어 바람직하다. 다만, 상기 자외선 경화 방법에 의하는 경우, 방열성 코팅층을 이루는 주제 수지에 상기한 바와 같이 아크릴계 올리고머, 아크릴계 모노머 또는 이들의 혼합물을 더 포함하여 낮은 점도를 유지하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 상기 방열성 코팅층을 이루는 돌기의 높이와 밀도는 방열 효과의 향상 정도에 중요한 역할을 한다. 이때, 상기 돌기의 높이가 1㎛ 미만인 경우, 코팅층에 포함된 금속 입자의 양이 상대적으로 적어 방열 효과가 미미할 수 있고, 구현하는 기술에 있어서 비용 문제가 생길 수 있고, 높이가 20㎛를 초과하는 경우, 상기 돌기의 높이는 코팅층의 두께에 상응하는 개념으로 볼 수 있는 바, 코팅층의 두께가 두꺼워지면, 강판의 전기 전도성이 떨어져 문제될 수 있으므로, 본 발명에서 코팅층을 이루는 돌기의 높이는 1 내지 20㎛가 바람직하다.
또한, 상기 방열성 코팅층을 이루는 돌기는 그 밀도가 1000개/㎠ 미만인 경우, 각 돌기 사이 간격이 넓어져 방열 효과가 미미할 수 있고, 10000개/㎠ 를 초과하는 경우, 돌기들이 겹쳐지는 문제가 발생할 수 있으며, 구현하는 기술에 있어, 비용적으로 문제가 될 수 있으므로, 본 발명에서 상기 방열성 코팅층을 이루는 돌기는 밀도가 1000 내지 10000개/㎠ 가 바람직하다.
본 발명에서 상기 방열성 코팅층은 강판의 표면에 바로 형성되는 것이 방열 효율 면에서 가장 바람직하지만, 이에 한정하지 않고, 강판의 특성을 향상시키기 위하여, 강판 표면에 형성된 다른 기능성 도막 위에도 형성될 수 있다.
1: 강판
2: 금속 입자, 방열성 안료
3: 돌기
10: 방열성 코팅층
20: 헤드
100: 공기

Claims (25)

  1. 강판;
    상기 강판의 적어도 일면에 주제수지 및, 금속 입자 또는 방열성 안료를 포함하는 방열성 수지 조성물에 의해 형성된 방열성 코팅층을 포함하며,
    상기 방열성 코팅층은 복수의 돌기가 형성되어 있고,
    상기 금속 입자는 은, 구리, 알루미늄 및 니켈로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상인 방열 특성이 우수한 강판.
  2. 제1항에 있어서, 상기 돌기의 높이는 1 내지 20㎛인 방열 특성이 우수한 강판.
  3. 제1항에 있어서, 상기 돌기의 밀도는 1000 내지 10000개/㎠인 방열 특성이 우수한 강판.
  4. 제1항에 있어서, 상기 금속 입자 또는 방열성 안료는 방열성 수지 조성물 총 중량에 대하여 0.1 내지 10중량부로 포함되는 방열 특성이 우수한 강판.
  5. 제1항에 있어서, 상기 주제수지는 폴리에스테르계 수지, 에폭시계 수지, 아크릴계 수지, 우레탄계 수지 및 알키드계 수지로 이루어진 그룹에서부터 선택된 하나 이상인 방열 특성이 우수한 강판.
  6. 제5항에 있어서, 상기 주제수지는 아크릴계 올리고머, 아크릴계 모노머 또는 이들의 혼합물을 더 포함하는 방열 특성이 우수한 강판.
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서, 상기 금속 입자의 직경은 10 내지 500nm인 방열 특성이 우수한 강판.
  9. 제1항에 있어서, 상기 금속 입자는 표면에 티올 화합물의 코팅층을 포함하는 방열 특성이 우수한 강판.
  10. 제9항에 있어서, 상기 티올 화합물은 머캅토 에탄올(mercapto ethanol), 머캅토 언데카놀(mercapto undecanol) 및 머캅토 언데카노산(mercapto undecanoic acid)으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상인 방열 특성이 우수한 강판.
  11. 제1항에 있어서, 상기 방열성 안료는 카본블랙, 그라파이트, 카본 나노튜브, 그래핀, 산화철, 산화인산 및 알루미나로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상인 방열 특성이 우수한 강판.
  12. 주제수지 및, 금속 입자 또는 방열성 안료를 포함하는 방열성 수지 조성물을 하나 이상의 헤드를 포함하는 잉크젯 프린팅 장치의 각 헤드에 연결된 노즐에 주입하는 단계;
    상기 노즐에 주입된 방열성 수지 조성물을 헤드를 통해 강판 표면에 분사하는 단계; 및
    분사된 방열성 수지 조성물이 액적으로 강판 표면에 착지하여 복수의 돌기로 이루어진 방열성 코팅층을 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 금속 입자는 은, 구리, 알루미늄 및 니켈로 이루어진 그룹에서 선택되는 1종 이상인 방열 특성이 우수한 강판의 제조방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 금속 입자는 표면에 티올 화합물 코팅층을 포함하며,
    상기 티올 화합물 코팅층은 금속 입자를 초음파로 10 내지 300초 동안 분산하는 단계; 및
    분산된 금속입자를 티올 화합물과 혼합하여 상기 금속입자 표면을 티올 화합물로 코팅하는 단계에 의해 형성되는 방열 특성이 우수한 강판의 제조방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 티올 화합물은 머캅토 에탄올(mercapto ethanol), 머캅토 언데카놀(mercapto undecanol) 및 머캅토 언데카노산(mercapto undecanoic acid)으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상인 방열 특성이 우수한 강판의 제조방법.
  15. 제12항에 있어서, 상기 헤드는 강판의 폭 방향에 따라 배치되는 방열 특성이 우수한 강판의 제조방법.
  16. 제12항에 있어서, 하나의 액적은 방열성 수지 조성물 1 내지 50pico liter의 양으로 형성되는 방열 특성이 우수한 강판의 제조방법.
  17. 제12항에 있어서, 상기 돌기의 높이는 1 내지 20㎛인 방열 특성이 우수한 강판의 제조방법.
  18. 제12항에 있어서, 상기 돌기의 밀도는 1000 내지 10000개/㎠인 방열 특성이 우수한 강판의 제조방법.
  19. 제12항에 있어서, 상기 금속 입자 또는 방열성 안료는 방열성 수지 조성물의 총 중량에 대하여 0.1 내지 10중량부로 혼합되는 방열 특성이 우수한 강판의 제조방법.
  20. 제12항에 있어서, 상기 주제수지는 폴리에스테르계 수지, 에폭시계 수지, 아크릴계 수지, 우레탄계 수지 및 알키드계 수지로 이루어진 그룹에서부터 선택된 하나 이상인 방열 특성이 우수한 강판의 제조방법.
  21. 제20항에 있어서, 상기 주제수지는 아크릴계 올리고머, 아크릴계 모노머 또는 이들의 혼합물을 더 포함하는 방열 특성이 우수한 강판의 제조방법.
  22. 삭제
  23. 제12항에 있어서, 상기 금속 입자의 직경은 10 내지 500nm인 방열 특성이 우수한 강판의 제조방법.
  24. 제12항에 있어서, 상기 방열성 안료는 카본블랙, 그라파이트, 카본 나노튜브, 그래핀, 산화철, 산화인산 및 알루미나로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상인 방열 특성이 우수한 강판의 제조방법.
  25. 제12항에 있어서, 상기 방열성 코팅층을 형성하는 단계에 후속적으로, 코팅층이 형성된 강판을 경화하는 단계를 더 포함하는 방열 특성이 우수한 강판의 제조방법.
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