KR102047889B1 - 알루미늄실리케이트를 포함하는 방열분체도료 제조기술 - Google Patents

알루미늄실리케이트를 포함하는 방열분체도료 제조기술 Download PDF

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Abstract

본 발명은 소성 처리된 알루미늄실리케이트를 이용한 방열성 분체도료에 관한 것으로, 본 발명에 따른 소성 처리된 알루미늄실리케이트 및 이산화티타늄, 알루미나, 이산화규소 및 탄산칼슘으로 이루어진 군으로부터 선택되는 2종을 열전도성 필러로 이용하여 제조된 방열성 분체도료는 탄소 소재를 배제하여 제조되었으며, 열전도 효과 및 방열 효과가 우수하여 조명등기구, 전자기기용 하우징 또는 부품, 자동차 전장품, 변압기 외판 또는 부품, 방열판, 열교환기 등의 제조에 이용할 수 있고, 기존의 분체도료의 방열 특성을 개선하여, 발열체의 열 축적을 방지할 수 있는 효과가 있다.

Description

알루미늄실리케이트를 포함하는 방열분체도료 제조기술{Manufacturing Method of Powder Coating Materials containing Aluminum Silicate and the Thermal Radiation Application of thereof}
본 발명은 소성 처리된 알루미늄실리케이트를 이용한 방열성 분체도료에 관한 것으로, 구체적으로 소성 처리된 알루미늄실리케이트 및 이산화티타늄, 알루미나, 이산화규소 및 탄산칼슘으로 이루어진 군으로부터 선택되는 2종을 열전도성 필러로 이용하여 제조된 방열성 분체도료에 관한 것이다.
전자기기 제품이나 조명 제품 등을 비롯하여 방열이 요구되는 제품은, 발열효율에 따라 제품의 수명이 많은 영향을 받기 때문에 방열성능을 높이기 위한 많은 노력이 이루어지고 있다. 이들 제품들의 방열성능을 높이기 위한 방안으로 제품의 외장을 방열성 도료로 코팅하는 기술에 대한 수요가 증가하고 있다. 다시 말해 발열체의 열 축적을 방지하고, 열이 많이 발생하는 전자기기의 과열에 의한 고장, 화재, 폭발 등의 사고를 방지하기 위한 방법으로 방열 기능성 도료를 도포하는 제품에 대한 수요가 증가하고 있다.
한편, 액상도료는 용제에서 발생되는 다양한 휘발성 유기화합물들이 인체에 유해하여 아토피와 같은 피부질환이나 호흡기질환을 유발시키기도 하며, 대기도 오염시키는 단점이 있다. 이에 반해, 분체도료는 용제를 사용하지 않기 때문에 액상도료처럼 휘발성 유기화합물이 발생되지 않아 액상도료에 비해 친환경적이며, 인체에도 유해하지 않으며. 원하는 두께의 도막을 손쉽게 얻을 수 있는 장점이 있다. 또한, 분체도료는 금속기재 표면 보호, 광택 등의 개선 목적으로도 많은 제품에 광범위한 코팅기술로 적용되고 있다.
상술한 바와 같은 도료의 특성으로 인해 최근에는 액상도료의 사용이 자제되고, 분체도료의 사용이 장려되고 있는 실정이나, 방열성 도료들은 거의 대부분 액상도료이다. 방열성을 가지는 분체도료가 몇몇 제안되기는 하였으나, 방열성이 미미하며, 일반적인 분체도료 조성에 흑연, 탄소나노튜브, 또는 그래핀 등과 같은 탄소소재를 첨가하는 방법으로 방열특성을 구현하고 있다.
그러나 탄소소재(흑연, 탄소나노튜브, 그래핀 등)를 사용하면 열전도와 방열특성은 쉽게 향상시킬 수 있으나, 전체적으로 도료의 색상이 검은색을 띄게 되어 다양한 제품의 외관에 도포시 선택이 제한적이고, 다른 색상으로 변환이 불가하다. 그리고 사용되는 탄소소재의 가격이 매우 높아 개발되는 분체도료의 생산비용이 높아지는 문제점이 있다.
이에, 본 발명자들은 탄소소재를 배제한 방열분체도료 제조 기술을 연구하던 중, 소성 처리된 알루미늄실리케이트(aluminum silicate)를 이용한 방열분체도료를 개발하였고, 상기 방열분체도료의 열전도 효과 및 방열 효과가 우수함을 확인하여 본 발명을 완성하였다.
한국등록특허 제10-1296285호
본 발명의 목적은 방열성 분체도료를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 방열성 분체도료를 이용하여 제조된 조명등기구, 전자기기용 하우징 또는 부품, 자동차 전장품, 변압기 외판 또는 부품, 방열판 및 열교환기를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여,
본 발명은 수지; 제1열전도성 필러로서, 소성 처리된 알루미늄실리케이트(aluminum silicate); 및 제2열전도성 필러로서, 이산화티타늄(titanium dioxide, TiO2), 알루미나(Alumina, Al2O3), 이산화규소(Silica, SiO2) 및 탄산칼슘(calcium carbonate, CaCO3)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 2종;을 포함하는, 방열성 분체도료를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 방열성 분체도료를 이용하여 제조된 조명등기구, 전자기기용 하우징 또는 부품, 자동차 전장품, 변압기 외판 또는 부품, 방열판 및 열교환기를 제공한다.
본 발명에 따른 소성 처리된 알루미늄실리케이트 및 이산화티타늄, 알루미나, 이산화규소 및 탄산칼슘으로 이루어진 군으로부터 선택되는 2종을 열전도성 필러로 이용하여 제조된 방열성 분체도료는 탄소 소재를 배제하여 제조되었으며, 열전도 효과 및 방열 효과가 우수하여 조명등기구, 전자기기용 하우징 또는 부품, 자동차 전장품, 변압기 외판 또는 부품, 방열판, 열교환기 등의 제조에 이용할 수 있고, 기존의 분체도료의 방열 특성을 개선하여, 발열체의 열 축적을 방지할 수 있는 효과가 있다. 또한, 본 발명에 따른 방열성 분체도료는 탄소소재를 사용하지 않기 때문에 기본적으로 흰색을 나타내며, 다른 색상으로 변환이 자유롭고, 원료의 가격이 상대적으로 저렴하여 생산비용이 낮은 장점이 있으므로, 기존 탄소소재를 첨가한 방열성 분체도료보다 유용할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 푸리에 열전도법칙을 나타낸 도이다.
도 2는 본 발명의 제조예 1에 따른 수지의 (a) 경화 전 및 (b)경화 후 형태를 나타낸 도이다.
도 3은 본 발명에 따른 실시예 및 비교예의 표면 온도(T1)와 방열 온도(방사온도, T2) 측정 방법을 나타낸 도이다.
도 4는 본 발명에 따른 실시예 5의 방열분체도료(오른쪽) 및 비교예 13의 일반분체도료(왼쪽)의 표면 온도를 열화상카메라로 촬영한 사진이다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
방열성 분체도료
본 발명은 수지;
제1열전도성 필러로서, 소성 처리된 알루미늄실리케이트(aluminum silicate); 및
제2열전도성 필러로서, 이산화티타늄(titanium dioxide, TiO2), 알루미나(Alumina, Al2O3), 이산화규소(Silica, SiO2) 및 탄산칼슘(calcium carbonate, CaCO3)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 2종;을 포함하는, 방열성 분체도료를 제공한다.
본 발명에 따른 상기 방열성 분체도료에 있어서, 상기 수지는 폴리에스터(polyester) 및 에폭시 수지(epoxy resin) 중 1종 이상인 것일 수 있고, 바람직하게는 상기 폴리에스터 60 내지 80 중량부 및 에폭시 수지 20 내지 40 중량부 혼합하여 경화시켜 제조한 것일 수 있다.
본 발명에 따른 방열성 분체도료에 있어서, 상기 방열성 분체도료는 왁스, 벤조인, 산화방지제 및 레벨링제로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 첨가제를 더 포함하는 것일 수 있다. 바람직하게는, 상기 첨가제는 왁스, 벤조인, 산화방지제 및 레벨링제의 혼합물을 이용하는 것일 수 있다.
본 발명에 따른 방열성 분체도료에 있어서, 상기 방열성 분체도료는, 수지 50 내지 70 중량%, 제1열전도성 필러 1 내지 25 중량%, 제2열전도성 필러 1 내지 35 중량% 및 상기 첨가제 1 내지 10 중량% 포함하는 것일 수 있다. 바람직하게는, 수지 50 내지 70 중량%, 제1열전도성 필러 1 내지 20 중량%, 제2열전도성 필러 10 내지 35 중량% 및 첨가제 1 내지 10 중량 % 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 본 발명에 따른 상기 방열성 분체도료는, 바람직하게는, 수지 50 내지 60 중량%, 제1열전도성 필러로서 소성 처리된 알루미늄실리케이트 5 내지 15 중량%, 제2열전도성 필러로서 알루미나 5 내지 15 중량% 및 탄산칼슘 15 내지 25 중량% 및 첨가제 1 내지 10 중량% 포함하는 것일 수 있고, 더 바람직하게는 수지 52 내지 58 중량%, 제1열전도성 필러로서 소성 처리된 알루미늄실리케이트 7 내지 13 중량%, 제2열전도성 필러로서 알루미나 7 내지 13 중량% 및 탄산칼슘 17 내지 23 중량% 및 첨가제 2 내지 8 중량% 포함하는 것일 수 있고, 보다 더 바람직하게는 수지 53 내지 57 중량%, 제1열전도성 필러로서 소성 처리된 알루미늄실리케이트 8 내지 12 중량%, 제2열전도성 필러로서 알루미나 8 내지 12 중량% 및 탄산칼슘 18 내지 22 중량% 및 첨가제 3 내지 7 중량% 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 다른 일실시예에 있어서, 본 발명에 따른 상기 방열성 분체도료는, 바람직하게는, 수지 60 내지 70 중량%, 제1열전도성 필러로서 소성 처리된 알루미늄실리케이트 10 내지 20 중량%, 제2열전도성 필러로서 알루미나 1 내지 10 중량% 및 이산화규소 5 내지 15 중량% 및 첨가제 1 내지 10 중량% 포함하는 것일 수 있고, 더 바람직하게는 수지 62 내지 68 중량%, 제1열전도성 필러로서 소성 처리된 알루미늄실리케이트 12 내지 18 중량%, 제2열전도성 필러로서 알루미나 2 내지 8 중량% 및 이산화규소 7 내지 13 중량% 및 첨가제 2 내지 8 중량% 포함하는 것일 수 있고, 보다 더 바람직하게는 수지 63 내지 67 중량%, 제1열전도성 필러로서 소성 처리된 알루미늄실리케이트 13 내지 17 중량%, 제2열전도성 필러로서 알루미나 3 내지 7 중량% 및 이산화규소 8 내지 12 중량% 및 첨가제 3 내지 7 중량% 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 또 다른 일실시예에 있어서, 본 발명에 따른 상기 방열성 분체도료는, 바람직하게는, 수지 50 내지 60 중량%, 제1열전도성 필러로서 소성 처리된 알루미늄실리케이트 5 내지 15 중량%, 제2열전도성 필러로서 알루미나 5 내지 15 중량% 및 이산화티타늄 15 내지 25 중량% 및 첨가제 1 내지 10 중량% 포함하는 것일 수 있고, 더 바람직하게는 수지 52 내지 58 중량%, 제1열전도성 필러로서 소성 처리된 알루미늄실리케이트 7 내지 13 중량%, 제2열전도성 필러로서 알루미나 7 내지 13 중량% 및 이산화티타늄 17 내지 23 중량% 및 첨가제 2 내지 8 중량% 포함하는 것일 수 있고, 보다 더 바람직하게는 수지 53 내지 57 중량%, 제1열전도성 필러로서 소성 처리된 알루미늄실리케이트 8 내지 12 중량%, 제2열전도성 필러로서 알루미나 8 내지 12 중량% 및 이산화티타늄 18 내지 22 중량% 및 첨가제 3 내지 7 중량% 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 또 다른 일실시예에 있어서, 본 발명에 따른 상기 방열성 분체도료는, 바람직하게는, 수지 60 내지 70 중량%, 제1열전도성 필러로서 소성 처리된 알루미늄실리케이트 1 내지 10 중량%, 제2열전도성 필러로서 탄산칼슘 10 내지 20 중량% 및 이산화티타늄 5 내지 15 중량% 및 첨가제 1 내지 10 중량% 포함하는 것일 수 있고, 더 바람직하게는 수지 62 내지 68 중량%, 제1열전도성 필러로서 소성 처리된 알루미늄실리케이트 2 내지 8 중량%, 제2열전도성 필러로서 탄산칼슘 12 내지 18 중량% 및 이산화티타늄 7 내지 13 중량% 및 첨가제 2 내지 8 중량% 포함하는 것일 수 있고, 보다 더 바람직하게는 수지 63 내지 67 중량%, 제1열전도성 필러로서 소성 처리된 알루미늄실리케이트 3 내지 7 중량%, 제2열전도성 필러로서 탄산칼슘 13 내지 17 중량% 및 이산화티타늄 8 내지 12 중량% 및 첨가제 3 내지 7 중량% 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 또 다른 일실시예에 있어서, 본 발명에 따른 상기 방열성 분체도료는, 바람직하게는, 수지 60 내지 70 중량%, 제1열전도성 필러로서 소성 처리된 알루미늄실리케이트 5 내지 15 중량%, 제2열전도성 필러로서 이산화규소 5 내지 15 중량% 및 이산화티타늄 5 내지 15 중량% 및 첨가제 1 내지 10 중량% 포함하는 것일 수 있고, 더 바람직하게는 수지 62 내지 68 중량%, 제1열전도성 필러로서 소성 처리된 알루미늄실리케이트 7 내지 13 중량%, 제2열전도성 필러로서 이산화규소 7 내지 13 중량% 및 이산화티타늄 7 내지 13 중량% 및 첨가제 2 내지 8 중량% 포함하는 것일 수 있고, 보다 더 바람직하게는 수지 63 내지 67 중량%, 제1열전도성 필러로서 소성 처리된 알루미늄실리케이트 8 내지 12 중량%, 제2열전도성 필러로서 이산화규소 8 내지 12 중량% 및 이산화티타늄 8 내지 12 중량% 및 첨가제 3 내지 7 중량% 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 또 다른 일실시예에 있어서, 본 발명에 따른 상기 방열성 분체도료는, 바람직하게는, 수지 60 내지 70 중량%, 제1열전도성 필러로서 소성 처리된 알루미늄실리케이트 1 내지 10 중량%, 제2열전도성 필러로서 탄산칼슘 5 내지 15 중량% 및 이산화규소 10 내지 20 중량% 및 첨가제 1 내지 10 중량% 포함하는 것일 수 있고, 더 바람직하게는 수지 62 내지 68 중량%, 제1열전도성 필러로서 소성 처리된 알루미늄실리케이트 2 내지 8 중량%, 제2열전도성 필러로서 탄산칼슘 7 내지 13 중량% 및 이산화규소 12 내지 18 중량% 및 첨가제 2 내지 8 중량% 포함하는 것일 수 있고, 보다 더 바람직하게는 수지 63 내지 67 중량%, 제1열전도성 필러로서 소성 처리된 알루미늄실리케이트 3 내지 7 중량%, 제2열전도성 필러로서 탄산칼슘 8 내지 12 중량% 및 이산화규소 13 내지 17 중량% 및 첨가제 3 내지 7 중량% 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 본 발명에 따른 방열성 분체도료는 기존 분체도료에 소성 처리된 알루미늄실리케이트를 포함시켜 제조함으로써, 소성 처리된 알루미늄실리케이트를 포함하지 않는 분체도료 또는 소성 처리되지 않은 알루미늄실리케이트를 포함시켜 제조한 분체도료 대비 분체도료를 도포한 시료의 표면 온도(T1)가 낮아지고, 방열 온도(T2)가 증가되는 효과를 나타낼 수 있다(실험예 1 참조).
일반적으로, 방열 온도는 시료 표면 위 15mm 지점의 공기온도를 측정함으로써 평가하게되며, 시료의 표면 온도와 방열 온도의 온도 차이가 크다는 것은 그 시료를 통과하여 전달되는 열에너지량이 많다는 것을 의미한다(수학식 1 참조). 동일한 환경에서 열에너지가 공급되는 상황에서는 표면의 온도가 낮을수록 위 아래면의 온도차이가 크게 되므로, 시료의 열전달이 효과적임을 의미한다. 즉, 시료표면으로 동일한 열에너지가 공급되었을 때 표면의 온도가 상대적으로 낮다는 것은 시료를 통과하는 열에너지가 더 많다는 것을 의미하고 시료표면에 열에너지가 축적되지 않으며 외부(대기)로 열에너지가 잘 방출되고 있음을 의미한다. 동일한 조건에서 시료표면으로 전달되는 열에너지가 외부(대기)로 잘 방출되면 그 주변의 대기온도를 상승시키게 되어 상대적으로 높은 온도를 측정할 수 있다. 즉, 방열온도가 상대적으로 높다는 것은 시료표면으로부터 열에너지가 잘 방출되고 있음을 의미한다.
열전도 현상을 설명하는 법칙을 '열전도의 법칙' 또는 '푸리에 열전도법칙'이라고 하며, 하기 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다(도 1 참조).
[수학식 1]
Figure 112019030707911-pat00001
(λ = 물질의 열전도계수;
q = 열전달에너지;
A = 열이 전달되는 수직방향의 면적;
(∂T/∂x) = 열이 전달되는 방향으로 온도구배.)
한편, 탄소소재(흑연, 탄소나노튜브, 그래핀 등)를 이용한 기존의 방열성 분체도료의 경우, 열전도와 방열특성은 쉽게 향상시킬 수 있으나, 전체적으로 도료의 색상이 검은색을 띄게 되어 다양한 제품의 외관에 도포시 선택이 제한적이고, 다른 색상으로 변환이 불가하다. 그리고 사용되는 탄소소재의 가격이 매우 높아 개발되는 분체도료의 생산비용이 높아지는 문제점이 있다.
본 발명에 따른 상기 방열성 분체도료는 탄소소재를 사용하지 않기 때문에 기본적으로 흰색을 나타내며, 다른 색상으로 변환이 자유롭고, 원료의 가격이 상대적으로 저렴하여 생산비용이 낮은 장점이 있으므로, 기존 탄소소재를 첨가한 방열성 분체도료의 문제점을 해결하여 유용하게 사용될 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 방열성 분체도료를 이용하여 제조된 조명등기구, 전자기기용 하우징 또는 부품, 자동차 전장품, 변압기 외판 또는 부품, 방열판 및 열교환기를 제공한다.
예를 들어, 상기 조명등기구는 방열성 분체도료를 몸체, 반사패널 또는 히트싱크에 코팅한 후 경화시켜 제조된 것일 수 있고, LED 등일 수 있으나 이에 제한되지는 않는다. 또한, 상기 열교환기는 발전소, 선박, 정유설비, 화학플랜트, 철강산업시설, 하수정화설비 및 폐수정화설비로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상에서 사용되는 열교환기일 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.
이 외에도 본 발명에 따른 상기 방열성 분체도료는 전자기기 부품 등 발열체의 열 축적 방지가 필요한 제품이라면 종류에 제한되지 않고 사용될 수 있다.
이하, 본 발명을 하기의 실시예에 의하여 더욱 상세하게 설명한다. 단, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기의 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
< 제조예 1> 수지의 제조
수지는 폴리에스터(polyester) 70 중량% 및 에폭시 레진(epoxy resin) 30 중량% 혼합하여 경화시켜 제조하였다. 이때, 폴리에스터는 카르복실기(Carboxylic group: -COOH)를 갖는 Carboxyl polyester(alymers HC7803, INOPOL., CO. Ltd), 에폭시는 비스페놀-A형의 Glycidyl ether 형태의 Epoxy resin(YD-013K, 국도화학(주))을 구입하여 사용하였고, 이들의 경화 형태는 도 1과 같다.
< 실시예 > 소성 처리된 알루미늄실리케이트를 이용한 방열분체도료의 제조
수지, 열전도성 필러 및 가공조제를 혼합하여 방열분체도료를 제조하였다.
구체적으로, 수지는 제조예 1의 수지를 이용하였다. 입도 10μm 수준의 소성처리된 알리미늄실리케이트(제조사: Hoffmann mineral; 제조국: 독일) 분말을 제1열전도성 필러(filler)로 이용하였고, 제2열전도성 필러(filler)로서, 입도 2 내지 5μm 수준의 이산화티타늄(titanium dioxide, TiO2; 쌍용화학), 입도 10μm 수준의 알루미나(Alumina, Al2O3; Denka), 입도 12μm 수준의 이산화규소(Silica, SiO2; ABC Nanotech) 및 입도 10μm 수준의 탄산칼슘(calcium carbonate, CaCO3; 성신미네필드) 중 2종의 분말을 이용하였다. 기타 성분으로서 가공조제(첨가제)는 산화방지제(Songnox 1010, 송원), 왁스(PE Wax, Sinotech), 벤조인(미원상사) 및 레벨링제(BYK)의 혼합물을 사용하였다.
상기 수지, 방열첨가제(제1열전도성 필러 및 제2열전도성 필러) 및 가공조제를 하기 표 1과 같이 혼합하여 방열분체도료를 제조하였다. 구체적으로, 상기 수지, 방열첨가제 및 가공조제를 모두 슈퍼믹서를 사용하여 사전 혼합한 후에 150℃ 온도로 설정된 twin extruder 장치에 투입하고 압출하여 혼합조성물 칩(compound chip)을 제조하고, 이것을 냉동분쇄기를 사용하여 50um 입도 수준으로 분쇄함으로써 최종적으로 실시예 1 내지 6의 방열분체도료를 준비하였다.
단위:중량% 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5 실시예 6
수지 55 65 55 65 65 65
소성처리된 알루미늄 실리케이트 10 15 10 5 10 5
Al2O3 10 5 10 - - -
CaCO3 20 - - 15 - 10
SiO2 - 10 - - 10 15
TiO2 - - 20 10 10 -
가공조제 5 5 5 5 5 5
합계 100 100 100 100 100 100
< 비교예 > 소성 처리된 알루미늄실리케이트 불포함 방열분체도료의 제조
상기 실시예 1 내지 6과 동일한 방법으로 방열분체도료를 제조하되, 소성 처리된 알루미늄실리케이트를 제외하거나 소성 처리하지 않은 일반 알루미늄실리케이트를 이용하여, 하기 표 1과 같이 혼합하여 비교예 1 내지 12를 제조하였다.
또한, 폴리에스테르(Polyester) 수지를 주제로 한 열경화성 분체도료인 POWLAC PE100(조광페인트(주))를 비교예 13의 일반분체도료로 이용하였다.
단위:중량% 비교예 1 비교예 2 비교예 3 비교예 4 비교예 5 비교예 6 비교예 7 비교예 8 비교예 9 비교예 10 비교예 11 비교예 12
수지 55 65 55 65 65 65 55 65 55 65 65 65
알루미늄 실리케이트 - - - - - - 10 15 10 5 10 5
Al2O3 15 10 10 - - - 10 5 10 - - -
CaCO3 25 - - 20 - 10 20 - - 15 - 10
SiO2 - 20 - - 15 20 - 10 - - 10 15
TiO2 - - 30 10 15 - - - 20 10 10 -
가공조제 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5
합계 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100
< 실험예 1> 방열분체도료의 방열특성 분석
실시예 1 내지 6 및 비교예 1 내지 12의 방열분체도료의 방열특성을 알아보기 위하여, 표면온도, 방사율, 열전도도 및 방열온도를 평가하였다.
먼저, 도 2와 같이 상기 각 방열분체도료를 알루미늄 기판에 도포하여 시료를 준비하고, 시료를 핫플레이트 상에 올려놓고 동일한 온도(91±0.2℃)의 열을 안정화될 때까지 3~4시간 정도 가한 이후, 시료표면 온도(T1)와 시료표면 위 15mm 지점의 공기온도(방열온도, T2)를 측정하였다. 이 때, 공기흐름의 비정상적 변수를 제거하기 위해 윗 부분이 열려있는 원기둥 형태의 테프론 구조물을 시료표면상에 설치하고 내부의 공기온도를 분석하였다.
또한, Laser Flash method(LFA 447, Netzch)를 이용하여 시료의 열전도도(W/mK)를 평가하였고, ISO 9050 standard (FT-IR spectrometer, M4000, Midac)를 이용하여 시료의 열방사율을 평가하였다.
측정 결과는 하기 표 3 및 표 4에 나타난 바와 같다.
단위:중량% 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5 실시예 6
수지 55 65 55 65 65 65
소성처리된 알루미늄 실리케이트 10 15 10 5 10 5
Al2O3 10 5 10 - - -
CaCO3 20 - - 15 - -
SiO2 - 10 - - 10 15
TiO2 - - 20 10 10 10
가공조제 5 5 5 5 5 5
열전도도
(W/mK)		 0.62 0.91 0.84 0.58 0.71 0.63
열방사율 0.900 0.887 0.894 0.885 0.894 0.889
표면온도
(T1, ℃)		 83.5±0.2 83.3±0.2 83.2±0.2 84.5±0.2 82.2±0.2 84.4±0.2
방열온도
(T2, ℃)		 47.1±0.2 46.8±0.2 47.4±0.2 47.2±0.2 42.4±0.2 47.6±0.2
단위:중량% 비교예 1 비교예 2 비교예 3 비교예 4 비교예 5 비교예 6 비교예 7 비교예 8 비교예 9 비교예 10 비교예 11 비교예 12
수지 55 65 55 65 65 65 55 65 55 65 65 65
알루미늄 실리케이트 - - - - - - 10 15 10 5 10 5
Al2O3 15 10 10 - - - 10 5 10 - - -
CaCO3 25 - - 20 - 10 20 - - 15 - 10
SiO2 - 20 - - 15 20 - 10 - - 10 15
TiO2 - - 30 10 15 - - - 20 10 10 -
가공조제 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5
열전도도
(W/mK)		 0.28 0.35 0.37 0.27 0.29 0.31 0.36 0.40 0.39 0.35 0.38 0.41
열방사율 0.765 0.743 0.883 0.881 0.649 0.726 0.822 0.836 0.824 0.857 0.829 0.798
표면온도
(T1, ℃)		 87.2±0.2 85.9±0.3 86.6±0.2 86.7±0.2 85.6±0.1 86.8±0.3 86.6±0.2 85.8±0.3 86.2±0.1 86.1±0.2 85.5±0.3 86.4±0.2
방열온도
(T2, ℃)		 38.5±0.3 39.4±0.2 39.7±0.2 41.0±0.2 40.6±0.3 39.3±0.1 40.2±0.2 39.7±0.1 40.4±0.2 41.2±0.3 41.0±0.2 40.3±0.2
상기 표 3 및 표 4에 나타난 바와 같이, 알루미나(Al2O3), 탄산칼슘(CaCO3) 및 소성 처리된 알루미늄실리케이트를 방열첨가제로 이용하여 제조된 실시예 1의 방열분체도료는 열전도도가 비교예 시료들에 비해 높게 나타났고, 열방사율이 0.9 수준으로 높게 나타났으며, 비교예보다 표면온도가 3℃ 이상 낮고, 방열온도가 5℃ 이상 높은 것으로 나타나, 표면에서 대기로 열을 전달하는 방열효과가 우수함을 확인하였다.
알루미나(Al2O3), 실리카(이산화규소, SiO2) 및 소성 처리된 알루미늄실리케이트를 방열첨가제로 이용하여 제조된 실시예 2의 방열분체도료는 열전도도가 약 0.9W/mK 수준으로 비교예 시료들에 비해 열전달 효과가 우수한 것으로 나타났고, 비교예 대비 열방사율이 0.9 수준으로 나타났으며, 비교예보다 표면온도가 3℃ 이상 낮고, 방열온도도 약 5℃ 정도 높은 수준으로 확인되어, 표면에서 대기로 열을 전달하는 방열효과도 우수함을 확인하였다.
알루미나(Al2O3), 이산화티타늄(TiO2) 및 소성 처리된 알루미늄실리케이트를 방열첨가제로 이용하여 제조된 실시예 3의 방열분체도료는 열전도도가 약 0.9W/mK 수준으로 비교예 시료들에 비해 열전달 효과가 우수한 것으로 나타났고, 열방사율은 0.9 수준으로 나타났으며, 비교예보다 표면온도가 3℃ 이상 낮고, 방열온도도 5℃ 이상 높은 수준으로 확인되어, 열전달 효과 및 표면에서 대기로 열을 전달하는 방열효과가 우수함을 확인하였다.
탄산칼슘(CaCO3), 이산화티타늄(TiO2) 및 소성 처리된 알루미늄실리케이트를 방열첨가제로 이용하여 제조된 실시예 4의 방열분체도료는 열전도도가 비교예 시료들에 비해 높게 나타났고, 열방사율은 0.9 수준으로 확인되었으며, 비교예보다 표면온도가 낮고, 방열온도도 5℃ 이상으로 매우 높은 수준으로 확인되어, 표면에서 대기로 열을 전달하는 방열효과가 우수함을 확인하였다.
실리카(이산화규소, SiO2), 이산화티타늄(TiO2) 및 소성 처리된 알루미늄실리케이트를 방열첨가제로 이용하여 제조된 실시예 5의 방열분체도료는 열전도도가 비교예 시료들에 비해 약 2배 이상으로 높게 나타났고, 열방사율은 0.9 수준으로 확인되었으며, 비교예보다 표면온도가 4℃ 이상 낮고, 방열온도도 더 높은 것으로 확인되어, 열전달 효과 및 표면에서 대기로 열을 전달하는 방열효과가 우수함을 확인하였다.
탄산칼슘(CaCO3), 실리카(이산화규소, SiO2) 및 소성 처리된 알루미늄실리케이트를 방열첨가제로 이용하여 제조된 실시예 6의 방열분체도료는 열전도도가 비교예 시료들에 비해 높게 나타났고, 열방사율은 0.9 수준으로 확인되었으며, 비교예보다 표면온도가 2℃ 이상 낮고, 방열온도도 5℃ 이상 높은 것으로 확인되어, 열전달 효과 및 표면에서 대기로 열을 전달하는 방열효과가 우수함을 확인하였다.
<실험예 2> 방열분체도료의 표면 발열 상태 방열특성 분석
실시예 5의 방열분체도료와 비교예 13의 일반분체도료에 대하여, 상기 실험예 1과 같이 준비한 시료 표면을 열화상카메라 촬영하여 온도에 따른 색상차이를 확인하였다.
도 4는 본 발명에 따른 실시예 5의 방열분체도료(오른쪽) 및 비교예 13의 일반분체도료(왼쪽)의 표면 온도를 열화상카메라로 촬영한 사진이다.
그 결과, 도 4에 나타난 바와 같이, 비교예 13의 분체도료는 백색으로 나타나, 적색으로 나타난 실시예 5의 방열분체도료보다 표면 온도가 높은 것으로 확인하였다. 이는, 비교예 13의 분체도료가 발열체로부터 열을 전달 받았을 때 대기로 열을 방출 하지 못하고 시료 표면에 열을 머금고 있다는 것을 의미하며, 이와 반면에 본 발명의 실시예 5의 방열분체도료의 경우, 발열체로부터 전달받은 열을 보관하지 않고 대기로 방출시켜, 방열 특성이 우수함을 의미한다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허 청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (12)

  1. 폴리에스터 수지(polyester resin) 및 에폭시 수지(epoxy resin);
    제1열전도성 필러로서, 소성 처리된 알루미늄실리케이트(aluminum silicate); 및
    제2열전도성 필러로서, 이산화티타늄(titanium dioxide, TiO2), 알루미나(Alumina, Al2O3), 이산화규소(Silica, SiO2) 및 탄산칼슘(calcium carbonate, CaCO3)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 2종;을 포함하는, 방열성 분체도료.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 폴리에스터 수지는 카복실 폴리에스터 수지(Carboxyl polyester resin)이고, 상기 에폭시 수지는 비스페놀 A형의 글리시딜 에테르 형태의 에폭시 수지인 것을 특징으로 하는, 방열성 분체도료.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 방열성 분체도료는 왁스, 벤조인, 산화방지제 및 레벨링제로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 첨가제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 방열성 분체도료.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 방열성 분체도료는, 수지 50 내지 70 중량%, 제1열전도성 필러 1 내지 25 중량%, 제2열전도성 필러 1 내지 35 중량% 및 상기 첨가제 1 내지 10 중량% 포함하는 것을 특징으로 하는, 방열성 분체도료.
  5. 제1항에 따른 방열성 분체도료를 이용하여 제조된 조명등기구.
  6. 제1항에 따른 방열성 분체도료를 이용하여 제조된 전자기기용 하우징.
  7. 제1항에 따른 방열성 분체도료를 이용하여 제조된 자동차 전장품.
  8. 제1항에 따른 방열성 분체도료를 이용하여 제조된 변압기 외판.
  9. 제1항에 따른 방열성 분체도료를 이용하여 제조된 방열판.
  10. 제1항에 따른 방열성 분체도료를 이용하여 제조된 열교환기.
  11. 제1항에 따른 방열성 분체도료를 이용하여 제조된 전자기기용 부품.
  12. 제1항에 따른 방열성 분체도료를 이용하여 제조된 변압기 부품.
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