KR20050103243A - 반사판용 프리코트 금속판 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 가시광의 확산 반사율이 우수한 반사판용 프리코트 금속판 및 이를 이용한 전기 또는 전자 장치를 제공한다. 본 발명의 반사판용 프리코트 금속판은, 금속판 또는 도금 금속판이 적어도 한 면에 바인더 수지와 산화 티타늄을 함유하는 두께 3㎛ ~ 30㎛의 가시광 반사 하도층과, 그 위에 불소계 수지를 함유하는 바인더 수지와 산화 티타늄을 함유하는 두께 10㎛ ~ 40㎛의 가시광 반사 상도층을 구비하고, 가시광 반사 하도층 내의 산화 티타늄의 첨가량이 바인더 수지 고형분 100 중량부에 대하여 40 중량부 ~ 150 중량부이고, 가시광 반사 상도층 내의 산화 티타늄의 첨가량이 바인더 수지 고형분 100 중량부에 대하여 40 중량부 ~ 150 중량부이다.

Description

반사판용 프리코트 금속판{PRECOATED METAL PLATE FOR REFLECTION PLATE}
본 발명은 광반사체(light reflector)의 재료로 사용되는 프리코트 금속판에 관한 것이며, 또한, 조명 기구, 시청각 기기, 모바일 컴퓨팅 장치, 플라스마 디스플레이, 액정 TV 수상기와 같이 가시광을 방사하는 기능이 있고 방사된 가시광을 반사시키기 위한 판을 구비하는 전기 또는 전자 장치에 관한 것이다.
조명 기구, 시청각 기기, 전자 장치, 모바일 컴퓨팅 장치, 액정 TV, 플라스마 디스플레이 등은 가시광을 방사함으로써 주위를 밝게 하거나 광신호를 전달하거나 광화상을 투사하는 등의 기능을 가지고 있다. 이러한 몇몇 장치들은 반사판을 구비하고, 반사판 상에서 빛을 반사시킴으로써 빛의 휘도를 향상시키거나, 빛의 방향을 변경시킨다. 따라서, 반사판에 의해 빛이 반사될 때에 광량 저하를 방지하기 위하여, 반사판의 표면은 가시광 반사율이 높을 필요가 있다. 종래에는 반사판 표면의 반사율을 높이는 수단으로서, 예를 들면 금속을 연마하여 경면으로 하거나 반사율이 높은 백색 도료를 도장하였다. 닛폰 스틸 코포레이션(Nippon Steel Corporation)의 카탈로그인 "뷰 코트(View coat)"에는, 조명 기구 반사판 용도로 미리 백색 도료를 도포한 프리코트 강판이 개시되어 있다.
일본 공개특허공보 평10-000730호에 개시되어 있는 액정 디스플레이용 반사체로서 우수한 광반사 필름은, 기재 필름(substrate film), 기재 필름의 편면에 적층된 금속 박막층, 및 금속 박막층 상에 적층된 무기 미립자 함유 수지층을 포함하며, 상기 금속 박막층은 알루미늄으로 이루어지고, 무기 미립자의 굴절율을 nf라 하고 수지의 굴절율을 nb라고 할 때에 굴절율 nf와 nb는 관계식 nf - nb ≥ 0.4를 만족한다. 일본 공개특허공보 제2002-172735호에 개시되어 있는 액정 디스플레이의 백라이트(back light)용 반사판으로 사용되는 고확산 반사 도장 금속 파넬은, 알루미늄 파넬, 알루미늄 파넬 상에 형성된 하도층, 및 하도층 상에 형성된 상도층을 포함하며, 상기 하도층은 100 중량부의 수지와 150 중량부 ~ 300 중량부의 산화 티타늄 안료를 함유하고 막 두께가 50㎛ ~ 100㎛이고, 상기 상도층은 100 중량부의 수지와 100 중량부 ~ 250 중량부의 산화 티타늄 안료를 함유하고 광택이 15 이하이고 막 두께가 10㎛ ~ 30㎛이다. 그러나, 최근에는 전기 장치의 구조와 설계가 복잡화함에 따라, 조명 기구용으로 사용되는 반사판과 액정 디스플레이 등의 전기 장치용으로 사용되는 반사판을 사용 전에 다양한 형상으로 성형할 필요성이 증가하고 있다.
그러나, 일본 특허공개공보 평10-730호에 개시되어 있는 바와 같이 기재로서 필름을 이용하는 경우에는, 미리 금속 박막층이나 무기 미립자를 함유하는 수지층이 적층된 필름을 목표 형상으로 성형하는 것이 곤란하다. 따라서, 금속 박막층이나 무기 미립자를 함유하는 수지층을 적층시키기 전에 미리 필름을 목표 형상으로 성형하여야 한다. 그러나, 반사판의 형상이 복잡한 경우에, 성형 부분에 피막을 균일한 두께로 적층시키는 것이 곤란하다.
반면에, 일본 특허공개공보 제2000-122735호에 기재되어 있는 기술에 따르면, 미리 하도층과 상도층을 알루미늄 판에 도포한 후에, 코팅된 알루미늄 판을 목표 형상으로 성형하는 것이 가능하다. 그러나, 반사판 내에 첨가된 산화 티타늄의 양이 증가함에 따라, 피막이 약해지고 성형 시에 반사 피막 내에 균열이 발생하거나 피막이 박리되는 문제가 발생한다. 또한, 모재인 알루미늄의 성형 가공성이 양호하지 않기 때문에 성형 형상이 제한된다는 것이 또한 단점이다. 또한, 통상의 프리코트 도장 라인에서의 롤 코터에 의하여 1회에 50㎛ ~ 100㎛의 두께로 하도층을 도장하는 것이 매우 어렵고, 2회 이상 도포할 필요가 있으며, 따라서 생산성이 낮다는 단점이 있다.
결과적으로, 전기 제품의 구조 또는 설계 상의 이유로 소정 형상으로 성형된 반사판을 사용하여야 하는 전기 장치에 일본 특허공개공보 평10-730호 또는 제2002-172735호에 기재되어 있는 반사판을 적용하는 것이 곤란하였고, 백색 도료를 미리 도포한 조명 기구의 반사판용의 종래의 프리코트 강판 등을 사용하였다.
한편, 최근의 전기 장치의 전자화에 따라, 전기 장치의 발명의 문제가 발생하고 있다. 이러한 열 문제를 해결하기 위한 수단으로서, 일본 특허공개공보 제2002-228085호에는 금속 표면의 내층 도막의 방열율(emissivity of thermal radiation)을 70% 이상으로 함으로써 방열성을 개선한 기술이 개시되어 있다.
도 1은 본 발명의 프리코트 금속판의 한 실시예를 나타내는 모식 단면도이다.
도 2는 본 발명의 프리코트 금속판의 또 다른 실시예를 나타내는 모식 단면도이다.
도 3은 조도 측정을 위한 장치의 개략도이다.
더 밝거나 소비 전력이 적더라도 밝기가 동일한 전술한 전기 장치에 대한 요망이 증가하고 있다. 소정 형상으로 성형된 반사판을 이용하여야 하는 전기 장치에 있어서도, 더 밝거나 소비 전력이 적더라도 밝기가 동등한 전기 장치에 대한 요망이 증가하고 있다.
본 발명은 가시광의 확산 반사율이 증가한 반사판용 프리코트 금속판과 이를 이용한 전기 또는 전자 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
발명자들의 연구 결과에 의하면, 금속판 또는 도금 금속판을 바인더 수지와 산화 티타늄으로 이루어진 가시광 반사 하도층과 불소계 수지를 함유한 바인더 수지와 산화 티타늄으로 이루어진 가시광 반사 상도층으로 코팅함으로써, 가공성과 반사성이 우수한 프리코트 금속판을 얻을 수 있다는 점이 밝혀졌다. 본 발명에 따른 가시광 반사 상도층이 불소계 수지 함유 바인더 수지와 산화 티타늄을 포함하는 이유는, 불소계 수지 함유 바인더 수지는 수지들 중에서는 굴절율이 작고 산화 티타늄은 다른 안료에 비하여 굴절율이 상당히 크기 때문이고, 따라서 바인더 수지와 산화 티타늄의 굴절율 차이가 상당히 크고, 피막 내의 불소 수지 함유 바인더 수지와 산화 티타늄의 계면에서 가시광이 보다 반사되어 반사율이 높아지기 때문이다. 피막 중에 형성된 불소계 수지 함유 바인더 수지와 산화 티타늄의 계면의 총면적이 클수록 반사성이 높아진다.
발명자들은 다음과 같은 점들도 알아내었다.
불소계 수지를 함유한 바인더 수지에 산화 티타늄을 첨가한 경우, 티타늄의 첨가량이 너무 적으면 가시광이 피막을 투과하거나, 바인더 수지와 산화 티타늄의 계면의 총면적이 작기 때문에 피막의 가시광 반사성이 낮다. 산화 티타늄의 첨가량이 증가함에 따라, 피막을 통과하는 가시광 투과율이 감소하고 바인더 수지와 티타늄 산화물 사이의 계면의 총면적이 증가하며, 따라서 피막의 가시광 반사성이 향상된다. 그러나, 산화 티타늄의 양이 소정량보다 많으면, 산화 티타늄의 부피가 바인더 수지의 부피보다 훨씬 크고, 바인더 수지와 산화 티타늄 사이의 계면이 반대로 감소하고, 그에 따라 가시광 반사성이 저하한다는 점이 밝혀졌다.
본 발명은 이러한 지견에 기초하여 달성된 것으로 다음과 같다.
(1) 금속판 또는 도금 금속판과, 금속판 또는 도금 금속판의 적어도 한 면 상에 제공된 두께 3㎛ ~ 30㎛의 가시광 반사 하도층과, 가시광 반사 하도층 상에 제공된 두께 10㎛ ~ 40㎛의 가시광 반사 상도층을 포함하는 반사판용 프리코트 금속판으로서, 상기 가시광 반사 하도층은 바인더 수지와 산화 티타늄을 함유하고, 상기 가시광 반사 하도층 내의 산화 티타늄의 함량은 가시광 반사 하도층 내의 바인더 수지의 고형분 100 중량부에 대하여 40 중량부 ~ 150 중량부이며, 상기 가시광 반사 상도층은 불소계 수지 함유 바인더 수지와 산화 티타늄을 함유하고, 가시광 반사 상도층 내의 산화 티타늄의 함량은 가시광 반사 상도층 내의 바인더 수지의 고형분 100 중량부에 대하여 40 중량부 ~ 150 중량부인 것을 특징으로 하는 반사판용 프리코트 금속판.
(2) 제1항에 있어서, 상기 가시광 반사 상도층은 두께가 10㎛ ~ 30㎛인 것을 특징으로 하는 반사판용 프리코트 금속판.
(3) 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 가시광 반사 상도층의 바인더 수지에 함유되는 불소계 수지가 삼불화에틸렌(trifluoroethylene) 수지인 것을 특징으로 하는 반사판용 프리코트 금속판.
(4) 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가시광 반사 하도층과 가시광 반사 상도층 중의 적어도 하나가, 바인더 수지와 산화 티타늄으로만 이루어진 것을 특징으로 하는 반사판용 프리코트 금속판.
(5) 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가시광 반사 하도층과 가시광 반사 상도층 중의 적어도 하나가, 실리카와 실리카계 안료 중 적어도 1종을 함유하는 것을 특징으로 하는 반사판용 프리코트 금속판.
(6) 제5항에 있어서, 상기 실리카계 안료가 금속 이온 흡착 실리카인 것을 특징으로 하는 반사판용 프리코트 금속판.
(7) 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 금속판 또는 도금 금속판의 한 면에 가시광 반사 하도층 및 가시광 반사 상도층을 포함하고 금속판 또는 도금 금속판의 다른 한 면에 열흡수성 피막을 포함하며, 상기 열흡수성 피막은 80℃ ~ 200℃의 범위 내의 소정 온도에서 측정된 파수 600cm-1 ~ 3000cm-1의 영역에서의 적외선 전(全)방사율이 0.7 이상인 것을 특징으로 하는 반사판용 프리코트 금속판.
(8) 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 금속판 또는 도금 금속판의 표면 조도 Ra가 0.05㎛ ~ 1.8㎛인 것을 특징으로 하는 반사판용 프리코트 금속판.
(9) 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 금속 또는 도금 금속판은 강판 또는 도금 강판인 것을 특징으로 하는 반사판용 프리코트 금속판.
(10) 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 반사판용 프리코트 금속판을 포함하는 전기 또는 전자 장치.
조명 기구에 사용되고 있는 형광등이나 전구의 빛과 광신호 등에 사용되고 있는 빛은 모두 가시광이다. 따라서, 반사판 표면의 가시광의 확산 반사율을 보다 향상시키면, 전체적으로 빛은 밝아진다. 가시광의 확산 반사율은 반사판 표면의 물질에 따라 변화한다. 알루미늄, 은, 산화 티타늄, 황산 바륨, 산화 아연 등이 가시광의 확산 반사율의 높은 물질로서 알려져 있다. 따라서, 현재로서는 이러한 기술을 이용하여 반사율이 높은 반사판이 제조되고 있고, 반사율을 향상시키는 것은 곤란하다고 여겨지고 있다.
발명자들은, 금속판 또는 도금 금속판을 바인더 수지와 산화 티타늄으로 이루어진 가시광 반사 하도층과 불소계 수지 함유 바인더 수지와 산화 티타늄으로 이루어진 가시광 반사 상도층으로 코팅함으로써 가공성과 반사성이 우수한 프리코트 금속판을 얻을 수 있다는 것을 알아내었다.
본 발명의 반사판용 프리코트 금속판의 한 실시예가 도 1에 도시되어 있다. 이 실시예는, 금속판 또는 도금 금속판(1)과, 금속판 또는 도금 금속판(1)의 적어도 한 면에 제공된 두께 3㎛ ~ 30㎛의 가시광 반사 하도층(2)과, 가시광 반사 하도층(2) 상에 제공된 두께 10㎛ ~ 40㎛, 바람직하게는 10㎛ ~ 30㎛의 가시광 반사 상도층(3)을 포함하며, 상기 가시광 반사 하도층(2)은 바인더 수지와 산화 티타늄을 함유하고, 가시광 반사 하도층(2) 내의 산화 티타늄의 함량은 바인더 수지 고형분 100 중량부에 대하여 40 중량부 ~ 140 중량부이고, 상기 가시광 반사 상도층(3)은 불소계 수지 함유 바인더 수지와 산화 티타늄을 포함하고, 가시광 반사 상도층(3) 내의 산화 티타늄의 함량은 바인더 수지 고형분 100 중량부에 대하여 40 중량부 ~ 150 중량부이다. 금속판 또는 도금 금속판(1)의 양면에 상기 가시광 반사 하도층(2)과 가시광 반사 상도층(3)이 코팅되는 것이 바람직하며, 그 이유는 전기 또는 전자 장치 내에서 발생된 가시광이 더욱 밝아지기 때문이다. 이하에서는, 가시광 반사 하도층(2)과 가시광 반사 상도층(3)을 가시광 반사 피막이라고 칭하는 경우도 있다.
가시광 반사 하도층의 두께가 3㎛ 미만이면 반사성이 저하하기 때문에 바람직하지 않다. 가시광 반사 하도층의 두께가 30㎛를 초과하면 롤 코터 또는 커텐 코터(curtain coater)에 의해 그러한 피막을 도포하는 것이 곤란하기 때문에 바람직하지 않다. 가시광 반사 상도층의 두께가 10㎛ 미만이면 반사성이 저하하기 때문에 바람직하지 않다. 가시광 반사 상도층의 두께가 40㎛를 초과하는 롤 코터 또는 커텐 코터로 그러한 피막을 도포하는 것이 곤란하기 때문에 바람직하지 않다. 가시광 반사 하도층과 가시광 반사 상도층의 총 두께는 바람직하게는 20㎛ ~ 60㎛이고, 보다 바람직하게는 20㎛ ~ 50㎛이다.
가시광 반사 하도층으로 이용되는 바인더 수지는 공지의 수지일 수 있다. 그러한 수지의 예에는, 폴리에스테르 수지, 우레탄 수지, 아크릴 수지, 에폭시 수지, 멜라민 수지, 염화 비닐 수지, 불소계 수지 등이 포함된다. 수지는 열가소형 또는 열경화형일 수 있다. 필요에 따라, 여러 종류의 이러한 수지들을 함께 사용할 수도 있다. 이러한 수지들 중에서 수지가 한정되는 것은 아니지만 적절히 선정될 필요가 있으며, 그 이유는 가공성, 밀착성, 경도와 같은 피막 성능이 수지의 종류, 분자량 또는 유리 전이 온도(Tg)에 따라 다르기 때문이다. 가교제에 의해 경화되는 수지를 사용하는 경우에, 가공성, 밀착성, 경도와 같은 피막 성능은 가교제의 종류와 가교제 첨가량 및 가교 반응에 사용되는 촉매의 종류나 촉매 첨가량에 따라서 변화하기 때문에, 특별히 한정되는 것은 아니지만 필요에 따라서 적절히 선정될 필요가 있다. 수지는 고체, 수용성, 또는 수분산 에멀션일 수 있다. 고체 수지를 사용할 경우에, 고체 수지를 열용해하거나, 유기 용제에 용해하거나, 미리 분체로 분쇄할 수도 있다. 또한, 자외선(UV) 경화형 또는 전자선(EB) 경화형 수지를 사용할 수도 있다. 그러한 수지는, 용제에 용해되어 도료로 준비 가능하여 롤 코터나 커텐 코터 등에 의해 도포될 수 있는 수지인 것이 바람직하다. 상용화되어 있는 코팅용 수지를 바인더 수지로서 이용할 수도 있다.
발명자들이 얻은 지견에 따르면, 용제계의 멜라민 경화형 폴리에스테르 바인더, 용제계의 이소시아네이트 경화형 폴리에스테르 바인더 및 수분산형 아크릴 에멀션 바인더가 바인더로서 바람직하다. 특히 바람직한 바인더의 예들은 다음과 같은 것들을 포함하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
용제계 멜라민 경화형 폴리에스테르 바인더의 경우, 폴리에스테르 수지의 수 평균 분자량(number average molecular weight)은 2,000 ~ 30,000인 것이 바람직하고, 폴리에스테르 수지의 Tg는 -10℃ ~ 70℃가 바람직하고, 멜라민 수지의 첨가량은 폴리에스테르 수지 100 중량부에 대하여 5 중량부 ~ 70 중량부인 것이 바람직하다. 폴리에스테르 수지의 분자량이 2,000 미만이면 피막의 가공성이 저하하기 때문에 바람직하지 않다. 분자량이 30000을 초과하면, 용제에 용해된 수지의 용액의 점도가 너무 높기 때문에 바람직하지 않다. 폴리에스테르 수지의 Tg가 -10℃ 미만이면 피막이 형성될 수 없기 때문에 바람직하지 않다. Tg가 70℃를 초과하면 피막이 너무 경화되고 가공성이 저하하므로 바람직하지 않다. 멜라민 첨가량이 폴리에스테르 수지 100 중량부에 대하여 5 중량부 미만이면, 피막이 경화되지 않기 때문에 바람직하지 않다. 첨가량이 70 중량부를 초과하면, 피막이 너무 경화되고 가공성이 저하하기 때문에 바람직하지 않다. 사용되는 폴리에스테르 수지는 상용화되어 있는 수지일 수 있고, 예를 들면, 토요보 컴퍼니 리미티드(Toyobo Co., Ltd.)의 "바이론(VYLONTM)", 스미토모 바이에르 우레탄 컴퍼니 리미티드(Sumitomo Bayer Urethane Co., Ltd.)의 "데스모펜(Desmophen)TM"일 수 있다. 사용되는 멜라민 수지도 상용화되어 있는 수지일 수 있고, 예를 들면, 미츠이 사이텍 리미티드(Mitsui Cytec, Ltd.)의 "사이멜(CYMELTM)"과 "마이코트(MYCOATTM)"와, 다이닛폰 잉크 & 케미컬스 인코포레이티드(Dianippon Ink & Chemicals, Inc.)의 "벡카민(BECKHAMINTM)"과 "슈퍼벡카민(SUPEBECKMINTM)"일 수 있다.
용제계의 이소시아네이트 경화형 폴리에스테르 수지에 대해서는, 폴리에스테르 수지의 수 평균 분자량이 2,000 ~ 30,000인 것이 바람직하고, 폴리에스테르 수지의 Tg는 -10℃ ~ 70℃인 것이 바람직하고, 이소시아네이트의 첨가량은 [이소시아네이트의 NCO기 당량]/[폴리에스테르 수지의 OH기 당량]이 0.8 ~ 1.2인 것이 바람직하다. [이소시아네이트의 NCO기 당량]/[폴리에스테르 수지의 OH기 당량]의 값이 0.8 미만이거나 1.2 초과이면, 피막 생성시에 피막이 경화되지 않는 경향이 있다. 폴리에스테르 수지의 분자량이 2,000 미만이면 피막의 가공성이 저하하므로 바람직하지 않다. 분자량이 30,000을 초과하면, 용제에 용해된 수지의 용액의 점도가 너무 높기 때문에 바람직하지 않다. 폴리에스테르 수지의 Tg가 -10℃ 미만이면, 피막이 형성될 수 없기 때문에 바람직하지 않다. 폴리에스테르 수지의 Tg가 70℃를 초과하면, 피막이 너무 경화되고 가공성이 저하하므로 바람직하지 않다. 사용된 폴리에스테르 수지는 상용화되어 있는 수지일 수 있고, 예를 들면, 토요보 컴퍼니 리미티드의 "바일론", 스미토모 바이에르 우레탄 컴퍼니 리미티드의 "데스모펜"일 수 있다. 사용되는 이소시아네이트도 상용화되어 있는 것일 수 있고, 예를 들면, 스미토모 바이에르 우레탄 컴퍼니 리미티드의 "스미듀르(SumidurTM)" "데스모듀르(DesmodurTM)"와, 미츠이 타케다 케미컬스 인코포레이티드(Mitsui Takeda Chemicals, Inc.)의 "타케네이트(TakenateTM)"일 수 있다.
사용되는 수분산형 아크릴 에멀션 바인더도 일반적으로 공지되어 있는 것 또는 상용화되어 있는 것일 수 있다. 수분산형 아크릴 에멀션 바인더를 사용할 경우에, 에폭시 수지와 같이 일반적으로 공지되어 있는 밀착성의 양호한 수지를 첨가할 수도 있다. 에폭시 수지의 종류 및 첨가량은, 피막 성능에 영향을 주기 때문에, 필요에 따라 적절히 선정될 수 있다. 수분산형 아크릴 수지와 같은 수계 수지가 더욱 바람직하며, 그 이유는, 코팅 작업성이 높고 휘발성 유기 용제의 대기로의 방출 문제가 발생하지 않고 코터에 있어서의 배기 덕트의 강화와 휘발성 유기 용제의 연소 설비가 필요하지 않기 때문이다.
가시광 반사 하도층 내의 산화 티타늄 함량이 바인더 수지의 고형분 100 중량부에 대하여 40 중량부 미만이면, 반사성이 저하하기 때문에 바람직하지 않다. 또한, 가시광 반사 하도층 내의 산화 티타늄 함량이 바인더 수지의 고형분 100 중량부에 대하여 150 중량부를 초과하면, 반사성은 크게 향상하지 않음에도 불구하고 피막의 가공성이 저하하기 때문에 바람직하지 않다. 가시광 반사 하도층 내의 산화 티타늄 함량은 바인더 수지 고형분 100 중량부에 대하여 65 중량부 ~ 150 중량부인 것이 바람직하다.
삼불화에틸렌 수지, 사불화에틸렌 수지 및 불화 비닐리덴 수지와 같은 일반적으로 공지된 불소계 수지들은 가시광 반사 상도층을 구성하는 불소계 수지 함유 바인더 수지로서 사용될 수 있다. 이러한 수지는 단독 중합체 또는 다른 수지 모노머와의 공중합체일 수 있다. 다른 수지와 혼합된 불소계 수지를 불소계 수지 함유 바인더 수지로서 이용할 수도 있다. 그러나, 불소 농도가 보다 높은 피막이 바람직하다. 삼불화에틸렌 수지를 이용하면, 피막 내의 불소 농도가 높고 도료를 준비하기 용이하기 때문에 더욱 바람직하다. 본 발명에 있어서, 삼불화에틸렌 수지는 -CF2-CFX-(여기서, X는 수소 또는 불소 이외의 할로겐)의 반복 단위를 가지는 중합체를 포함하는 수지로서 정의된다. 삼불화에틸렌의 예에는 폴리(클로로트리플루오로에틸렌)이 포함된다. 이러한 불소계 수지 함유 바인더 수지는 상용화되어 있는 불소계 코팅 수지일 수 있고, 예를 들면 아토피나 케미컬스 인코포레이티드(ATOFINA Chemicals, Inc.)의 불화 비닐리덴 단독 중합체인 "카이나(KynarTM)" 시리즈와 아사히 글라스 컴퍼니 리미티드(Asahi Glass Co., Ltd.)의 삼불화에틸렌 수지와 다른 수지와의 공중합체인 "루미플론(LUMIFLONTM)" 시리즈일 수 있다. 불화 비닐리덴 단독 중합체를 사용가 경우에, 사용 전에 일반적으로 아크릴 수지와 혼합된다. 이러한 수지는, 필요한 경우에, 이소시아네이트 또는 멜라민 수지와 같은 일반적으로 공지된 가교제에 의하여 가교될 수도 있다. 사용되는 이소시아네이트는 상용화되어 있는 것일 수 있고, 예를 들면 스미토모 바이에르 우레탄 컴퍼니 리미티드의 "스미듀르" "데스모듀르"와 미츠이 타케다 케미컬스 인코포레이티드의 "타케네이트"일 수 있다. 사용되는 멜라민 수지도 상용화되어 있는 수지일 수 있고, 예를 들면, 미츠이 사이텍 리미티드의 "사이멜"과 "마이코트"와, 다이닛폰 잉크 & 케미컬스 인코포레이티드의 "벡카민"과 "슈퍼벡카민"일 수 있다. 가교제는 이용하지 않을 수도 있다. 불소 수지를 포함한 전체 수지 100 중량부에 대하여 가교제의 함량이 20 중량부 이하인 것이 바람직하며, 그 이유는 피막 내의 불소 농도가 보다 높아지고 가시광의 확산 반사율도 더욱 향상되기 때문이다. 수산기 값이 10mg-KOH/g 이하인 삼불화에틸렌 수지를 이용하고, 삼불화에틸렌 수지를 포함한 전체 수지 100 중량부에 대하여 가교제의 첨가량이 20 중량부 이하이면, 가시광의 확산 반사율이 향상하기 때문에 더욱 바람직하다. 그 이유는, 수산기 값이 10mg-KOH/g 이하일 경우에, 소량의 가교제에 의해 피막이 가교되거나, 가교제를 이용하지 않아도 피막이 형성되고, 피막 내의 불소 농도가 높아지기 때문이다.
가시광 반사 상도층은 불소계 수지 함유 바인더 수지와 산화 티타늄을 포함한다. 이는, 불소 수지 함유 바인더 수지의 굴절률과 산화 티타늄의 굴절률의 차이가 상당히 크기 때문이고, 피막 중의 불소 수지 함유 바인더 수지와 산화 티타늄 사이의 계면에서 가시광이 보다 반사되고 반사율이 증가하기 때문이다. 피막 중에 형성된 불소계 수지 함유 바인더 수지와 산화 티타늄 사이의 계면의 총면적이 클수록, 반사성이 더욱 높아진다. 불소 수지 함유 바인더 수지에 산화 티타늄을 첨가한 경우, 산화 티타늄의 첨가량이 너무 적으면, 가시광이 피막을 투과하거나, 바인더 수지와 산화 티타늄 사이의 계면의 총면적이 작기 때문에 피막의 가시광 반사성이 낮다. 산화 티타늄의 함량이 증가함에 따라, 가시광의 피막 투과율이 감소하고 바인더 수지와 산화 티타늄 사이의 계면의 총면적이 증가하며, 따라서 피막의 가시광 반사성이 향상된다. 그러나, 산화 티타늄의 함량이 소정량보다 많아지면, 산화 티타늄의 부피가 바인더 수지의 부피보다 너무 커지게 되고 바인더 수지와 산화 티타늄 사이의 계면이 반대로 감소하며, 가시광 반사성이 저하한다. 바인더 수지 고형분 100 중량부에 산화 티타늄 40 중량부 ~ 150 중량부를 첨가한 경우에, 바인더 수지와 산화 티타늄과의 계면의 총면적이 최대가 된다. 산화 티타늄 함량이 40 중량부 미만이거나 150 중량부를 초과하면, 바인더 수지와 산화 티타늄 사이의 계면의 총면적이 감소하고 반사성이 저하하기 때문에 바람직하지 않다. 바인더 수지 고형분 100 중량부에 대한 산화 티타늄의 함량은, 바람직하게는 65 중량부 ~ 150 중량부, 더욱 바람직하게는 80 중량부 ~ 130 중량부이다.
일반적으로 공지된 산화 티타늄을 가시광 반사 하도층 또는 가시광 반사 상도층으로 이용할 수 있다. 산화 티타늄의 예에는, 이시하라 산교 카이샤 리미티드(Ishihara Sangyo Kaisha, Ltd.)의 "타이페이크(TIPAQUETM)", 테이카 코포레이션(Tayca Corp.)의 "티타닉스(TITANIXTM)"가 포함된다. 그러나, 일반적으로 공지된 산화 티타늄 중에는 루틸(rutile)형과 아나타제(anatase)형이 있고, 본 발명에는 루틸형이 보다 바람직하다. 아나타제형은 루틸형보다 광촉매 작용이 크기 때문에, 피막의 바인더를 분해할 가능성이 있다. 광촉매 작용의 저감, 안료 분산성 향상 및 안료의 내후성을 향상의 목적으로, 산화 티타늄의 표면을, Al, Si, Zr, 유기물 등으로 처리할 수도 있다.
가시광 반사 하도층과 가시광 반사 상도층은 바인더 수지와 산화 티타늄만으로 이루어지면, 가시광의 확산 반사율이 보다 향상하기 때문에 바람직하다. 가시광 반사 하도층 또는 가시광 반사 상도층 중에 산화 티타늄 이외의 안료를 첨가하면, 바인더 수지와 산화 티타늄 이외의 안료의 사이에 굴절률 차이가 작은 계면이 발생하고, 따라서 피막의 가시광의 확산 반사율이 저하한다. 그러나, 외관이나 부식 방지의 관점에서, 필요한 경우에 가시광 반사 하도층 또는 가시광 반사 상도층에 일반적으로 공지된 착색 안료, 방청 안료, 레벨링제, 안료 분산제, 왁스, 광택 제거제와 같은 산화 티타늄 이외의 안료나 첨가제를 첨가할 수 있다.
특히, 가시광, 반사 하도층에 방청 안료를 첨가하면, 프리코트 금속판의 내식성이 향상하기 때문에 바람직하다. 비크롬계 방청 안료인 것이 바람직하다. 비크롬계 방청 안료 중에서, Ca 이온 흡착형 실리카 단독 또는 Ca 이온 흡착형 실리카와 인산계 방청 안료의 조합이 바람직하며, 그 이유는 프리코트 금속판의 내식성과 프레스 성형성이 우수하기 때문이다. Ca 이온 흡착형 실리카와 트리폴리 인산 알루미늄의 조합인 경우에 더욱 바람직하다. 가시광 반사 하도층 또는 가시광 반사 상도층의 가시광 정반사율을 감소시키는 수단으로서, 가시광 반사 하도층 또는 가시광 반사 상도층에 광택 제거제를 첨가하는 것이 바람직하다. 일반적으로 공지의 광택 제거제를 광택 제거제로서 사용할 수 있고, 실리카 또는 실리카계 광택 제거제 등이 공지되어 있다.
금속판 또는 도금 금속판의 한 면을 가시광 반사 하도층과 가시광 반사 상도층으로 코팅하였을 경우, 금속판 또는 도금 금속판의 다른 한 면에 열흡수성 피막을 코팅하면, 전기 또는 전자 장치 내에서 발생된 가시광이 보다 밝아지기 때문에 바람직하다. 상세한 이유는 명확하지는 않으나, 조명 기구 또는 광신호를 방사하는 장치로부터 발생되는 열(적외선)이 열흡수성 피막에 흡수되는 것으로 추정되기 때문에, 발광체는 이를 보충하기 위한 작용을 하고 가시광의 광량도 증가하여 밝아지는 것으로 생각된다. 또한, 이러한 현상과 함께, 열흡수성 피막을 통하여 본 발명의 프리코트 금속판에 열이 흡수되면, 프리코트 금속판의 온도가 상승하고 가시광 반사 피막의 온도도 상승하며, 가시광 반사 피막의 바인더 수지의 굴절률이 낮아지고 산화 티타늄과 같은 첨가 안료와 바인더 수지의 굴절률 차이가 커지며, 가시광 반사 피막의 가시광 반사율이 향상하고 조명이나 광신호의 빛이 더욱 밝아진다.
또한, 기기로부터 방사된 열이 열흡수성 피막에 흡수되어 기기 내의 온도가 저하하고, 기기 내에 설치된 제어 기판 등의 전자 회로가 효율적으로 작동하고, 발광에 소비되는 전류 손실이 감소하여 광량이 증가하는 것도, 밝기가 향상되는 원인의 하나로 생각된다. 본 발명에 다른 열흡수성 피막을 포함하는 반사판용 프리코트 금속판의 한 실시예가 도 2에 도시되어 있다. 이 실시예는, 금속판(1)과, 금속판(1)의 한 면에 제공된 가시광 반사 하도층(2)과 가시광 반사 상도층(3)과, 금속판(4)의 다른 한 면에 제공된 열흡수성 피막(4)을 포함한다.
본 발명의 프리코트 금속판의 가시광 반사 하도층과 상도층은 파장 400nm ~ 700nm에서의 가시광의 확산 반사율이 0.7 이상인 것이 바람직하다. 가시광의 확산 반사율이 0.7 미만이면, 가시광 반사 기능이 향상되지 않고 조명이나 발광체를 어둡게 하므로 바람직하지 않다. 555nm에서의 가시광의 확산 반사율이 0.8 이상인 것이 바람직하다. 이는, 가시광의 파장 영역 내에서 특히 밝기에 기여하는 파장 영역은 550nm ~ 555nm이라고 일반적으로 알려져 있기 때문이다. 본 발명에 있어서, 확산 반사율은 JIS Z 8722.2(2)에 기재된 분광 입체각 반사율이며, 분광 반사율이라고도 칭한다. 분광 반사율은 JIS Z 8722.4에 따라 측정된다. 가시광 반사 하도층 또는 상도층의 확산 반사율의 증가는, 피막 중에 가시광 반사성 안료를 첨가함으로써 달성된다.
80℃ ~ 200℃의 범위 내의 소정 온도에서 측정한 파수 600cm-1 ~ 3,000cm-1의 영역에서의 열흡수성 피막의 전방사율은 0.70 이상인 것이 바람직하다. 파수 600cm-1 미만 또는 3000cm-1 초과의 파수 영역의 방사선은 열에 주는 영향이 매우 작기 때문에, 이러한 파수 영역의 방사선을 포함하는 방사율은 부적절하다. 또한, 전방사율이 0.7 미만이면 열흡수 기능이 저하한다.
이하에서, 열흡수에 관한 일반적인 상식에 대해 기재한다. 열은, 물체로부터 발산하는 전자파의 일부이고, 열방사선이 물체에 입사하면, 일부는 반사되고 일부는 투과하고 나머지의 부분은 흡수되는 것이 알려져 있다. 예를 들면, 리코가쿠샤 퍼블리싱 컴퍼니 리미티드(Rikogakusha Publishing Co., Ltd.)에서 출판한 니시카와(Nishikawa)와 후지타(Fujita) 공저의 "기계공학 기초 강좌; 전열 공학(Mechanical-engineering basic lecture; Electrothermics)"를 참조. 금속판에 열방사선이 입사하면, 열방사선이 금속판을 거의 투과하지 않기 때문에, 열방사선은 반사되거나 흡수된다. 조명 기구나 광신호를 발하는 기기로부터 발생한 열방사선이 반사판 표면에 입사하였을 때에, 입사한 열방사선의 대부분이 반사되면 기기의 온도가 상승하고, 반면에 반사판 표면에서 열방사선의 대부분이 흡수되면 기기의 온도가 저하한다.
금속판 등의 표면에 입사한 열방사선의 반사율을 조사하는 방법으로서 적외선 분광 광도계를 사용하는 반사법이 공지되어 있다. 그러나, 이 방법으로 반사율을 측정하는 경우에, 금속판 표면의 조도가 크면 입사 열방사선이 난반사되고, 따라서 정밀도가 높은 흡수율을 얻는 것이 곤란하다. 열방사에 관한 키르히호프의 법칙에 의하면, 일정 온도에서 물체의 흡수율과 방사율은 동일하다. 예를 들면, 리코가쿠샤 퍼블리싱 컴퍼니 리미티드에서 출판한 니시카와와 후지타(Fujita) 공저의 "기계공학 기초 강좌; 전열 공학"를 참조.
열흡수성 피막의 방사율을 향상시키기 위해서는, 피막의 바인더 고형분 100 중량부에 대하여 열흡수성 안료를 10 중량부 ~ 150 중량부 함유하는 것이 바람직하다. 열흡수성 안료가 10 중량부 미만이면, 방사율이 0.7 미만이 되는 경향이 있기 때문에 바람직하지 않다. 열흡수성 안료가 150 중량부를 초과하면, 피막 도료의 저장 안정성이 양호하지 않으므로 바람직하지 않다.
열흡수성 안료로서, 일반적으로 공지된 열흡수성 안료, 예를 들면, 아닐린 블랙, 폴리메틸렌 염료, 트리스 아조 염료 아민염, 시아닌 염료 또는 그 금속 착체, 안트라퀴논계 염료, 프탈로시아닌계 염료, 산화철, 카본 등을 이용할 수 있다. 일반적으로 공지된 이러한 열흡수성 안료 중에서, 카본은 넓은 파수 영역에서 적외선을 방사하기 때문에 바람직하다.
카본으로서, 카본 블랙, 탄, 흑연과 같은 일반적으로 공지된 카본을 사용할 수 있다. 첨가되는 카본은, 입경 0.1㎛ 미만의 카본(이하, "소입경 카본"이라고 함)과 입경 0.1㎛ 이상 30㎛ 미만의 카본(이하, "대입경 카본"이라 함)의 혼합물인 것이 바람직하다. 바인더 고형분 100 중량부에 대하여, 소입경 카본의 함량은 1 중량부 ~ 20 중량부이고, 대입경 카본의 함량은 1 중량부 ~ 140 중량부이고, 소입경 카본과 대입경 카본의 합계 함량은 10 중량부 ~ 150 중량부인 것이 바람직하다. 소입경 카본의 입경의 하한은 특별히 한정되지는 않으나, 상한은 0.1㎛ 이상이면, 카본 입자들 사이에 극간이 생기기 쉽고 소입경 카본으로서의 역할을 발휘하기 어렵기 때문에 바람직하지 않다. 소입경 카본의 함량이 1 중량부 미만이면, 금속판의 은폐 효과에 저하하여, 열흡수성이 저하할 가능성이 있기 때문에 바람직하지 않다. 함량이 20 중량부를 초과하면, 도포액의 점도가 높아지거나 시간 경과로 도포액이 겔상으로 될 가능성이 있기 때문에 바람직하지 않다. 대입경 카본의 입경이 0.1㎛ 미만이면, 대입경 카본으로서의 역할을 발휘하지 않고 소입경 카본과 같이 거동하기 때문에 바람직하지 않다. 대입경 카본의 입경이 30㎛ 이상이면, 그러한 카본을 함유한 도포액을 도포할 때에 도포성이 저하하거나 도포 후의 피막 외관이 저하될 우려가 있기 때문에 바람직하지 않다. 대입경 카본의 함량이 1 중량부 미만이면, 열흡수성이 저하할 우려가 있기 때문에 바람직하지 않다. 대입경 카본의 함량이 40 중량부를 초과하면, 피막이 취화되고 피막의 가공성이 저하할 우려가 있기 때문에 바람직하지 않다. 또한, 소입경 카본과 대입경 카본의 합계 함량이 10 중량부 미만이면, 열흡수성이 저하할 가능성이 있기 때문에 바람직하지 않다. 합계 함량이 50 중량부를 초과하면, 피막이 약해지고 피막의 가공성이 저하할 가능성이 있거나, 도포액이 점도가 증가하여 도포 작업성이 저하할 가능성이 있기 때문에 바람직하지 않다.
열흡수성 피막의 두께는 1㎛ 이상인 것이 바람직하지만, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다. 열흡수성 피막의 두께가 1㎛ 미만이면, 열흡수성이 저하할 수도 있기 때문에 바람직하지 않다. 두께의 상한은 특별히 한정되지는 않으나, 막 두께가 너무 두꺼우면 도장 불균일과 같은 외관 불량이 발생하는 경향이 있다. 따라서, 필요에 따라서 두께를 적절히 선정할 필요가 있다. 일반적으로 두께는 100㎛ 미만인 것이 바람직하다.
열흡수성 피막은, 열흡수성 안료 이외에도 프리코트 금속판에 도전성을 부여하기 위한 도전성 안료로서, 바인더 고형분 100 중량부에 대하여 도전성 금속 분말을 1 중량부 ~ 50 중량부 함유한다. 열흡수성 피막이 도전성이면, 반사판에 접지성이 확보되고 반사판에 정전기가 발생하기 어려워지고 따라서 먼지가 부착되기 어려워지므로 바람직하다. 금속 분말의 함량이 1 중량부 미만이면 얻어지는 도전성이 작기 때문에 바람직하지 않다. 함량이 50 중량부를 초과하면 피막의 가공성이 저하하는 경향이 있으므로 바람직하지 않다. 사용되는 금속 분말의 예에는, 알루미늄, 니켈, 스테인레스강, 동, 은, 마그네슘, 아연, 주석, 등이 포함되나, 이에 한정되는 것은 아니다. 금속 분말의 형상도 한정되지는 않으며, 형상에 의하여 도전성의 정도가 변하고 형상에 따라서는 열흡수성을 저해하는 경우도 있기 때문에, 적절히 선정할 필요가 있다. 본 발명자들이 알고 있기로는, 플레이크상의 금속과 쇄상의 금속을 조합하는 것이 바람직하다. 쇄상 금속을 사용하면, 피막 내에서 열을 반사하는 면적이 작고 열흡수를 저해하기 어렵기 때문에 바람직하다. 그러나, 쇄상 금속만을 사용하였을 때에는 도전성이 저하할 가능성이 있기 때문에, 플레이크상 금속과 쇄상 금속을 조합하는 것이 바람직하다. 플레이크상 금속/쇄상 금속의 중량비가 0.1 ~ 6이면, 열흡수성과 도전성이 우수하기 때문에 바람직하다. 플레이크상 금속은, 피막 내에서 열을 반사하는 면적이 크기 때문에, 열흡수를 저해할 가능성이 있다. 따라서, 플레이크상 금속/쇄상 금속의 질량비가 0.1 미만이면 도전성이 저하한다. 중량비가 6을 초과하면 열흡수성이 저하할 가능성이 있다. 금속 중에서,니켈은 다른 금속 안료에 비하여 열흡수성 안료의 열흡수를 거의 저해하지 않기 때문에 바람직하다.
열흡수성 피막을 구성하는 바인더 수지로서, 가시광 반사 하도층을 구성하는 바인더 수지와 동일한 바인더 수지를 사용할 수 있다.
가시광 반사 하도층, 가시광 반사 상도층 및 열흡수성 피막은, 산화 티타늄, 열흡수성 안료, 도전성 안료뿐만 아니라, 필요에 따라 착색 안료, 방청 안료 및 방청제를 함유할 수 있다. 다만, 가시광 반사 하도층과 상도층의 가시광 반사율을 향상시키고자 하는 경우에는, 바인더 수지와 산화 티타늄만으로 이루어진 피막이 바람직하며, 그 이유는 가시광의 확산 반사율이 더욱 향상하기 때문이다. 가시광 반사 하도층 또는 상도층에 산화 티타늄 이외의 안료를 첨가하면, 바인더 수지와 산화 티타늄 이외의 안료 사이에서 굴절률 차이가 작은 계면이 발생하고, 피막의 가시광의 확산 반사율이 저하한다. 그러나, 외관이나 부식 방지의 관점에서, 필요한 경우에 산화 티타늄 이외의 안료를 가시광 반사 하도층 또는 상도층에 첨가할 수도 있다.
착색 안료로서, 일반적으로 공지된 착색 안료를 사용할 수 있다. 무기 착색 안료의 예에는, 산화아연(ZnO), 산화지르코늄(ZrO2), 탄산칼슘(CaCO3), 황산바륨(BaSO4), 산화알루미늄(Al2O3), 카올린 클레이(kaolin clay), 및 산화철(Fe2O3, Fe3O4)이 포함된다.
방청 안료 및 방청제의 예에는, 스트론튬 크로메이트과 칼슘 크로메이트과 같은 공지의 크롬 함유 방청 안료와, 인산 아연, 아인산 아연, 인산 알루미늄, 아인산 알루미늄, 몰리브덴산염, 인산염/몰리브덴산염, 바나듐산염/인산염 혼합 안료, 실리카, 칼슘 실리케이트로 불리는 Ca 흡착형 실리카와 같은 공지의 비크롬계의 방청 안료와 방청제가 포함된다. 프리코트 금속판의 모재가 강판 또는 도금 강판과 같이 쉽게 부식되기 금속인 경우에, 프리코트 금속판의 내식성을 향상시키기 위하여 방청 안료 또는 방청제를 첨가하는 것이 바람직하다. 최근의 환경 문제를 고려하면, 비크롬계 방청 안료 또는 방청제가 보다 효과적이다. 비크롬계 방청 안료 및 방청제로서 시약 또는 상용화된 것을 사용할 수 있다. 상용화된 방청 안료의 예에는, 토호 간료 컴퍼니 리미티드(Toho Ganryo co., Ltd.)의 인산 아연계 방청 안료 "엑스퍼트-NP500(EXPERTTM-NP500)"와 "엑스퍼트(EXPERTTM)-NP530", 토호 간료 컴퍼니 리미티드의 아인산 아연계 방청 안료 "엑스퍼트(EXPERTTM)-NP1500", "엑스퍼트(EXPERTTM)-NP1530", "엑스퍼트(EXPERTTM)-NP1600" 및 "엑스퍼트(EXPERTTM)-NP1700", 테이카 코포레이션(Tayca Corporation)의 삼인산 알루미늄 "K-화이트(WIHTE)" 시리즈, 셔윈-윌리암스 컴퍼니(Sherwin-Williams Company)의 몰리브덴산염계 안료 또는 인산염/몰리브덴산염계 안료 "셔-화이트(SHER-WHITE)" 시리즈, 닛폰 에어로질 컴퍼니 리미티드(Nippon Aerosil Co., Ltd.) 또는 데구사 재팬 컴퍼니 리미티드(Degussa Japan Co., Ltd.)의 기상 실리카 "에어로질(AER0SILTM)" 시리즈, 닛산 케미컬 인더스트리스 리미티드(Nissan Chemical Industries, Ltd.)의 콜로이달 실리카 "스노테크스(SNOWTEXTM)" 시리즈, 그레이스(GRACE)의 Ca 이온 흡착형 실리카 "실덱스(SHIELDEXTM) 시리즈" 등이 포함된다. 이러한 방청 안료들은 조합되어 사용될 수 있다. 이러한 비크롬계 방청 안료 중에서, Ca 이온 흡착형 실리카 단독 또는 Ca 이온 흡착형 실리카와 인산계 방청 안료의 조합이 바람지하며, 그 이유는 프리코트 금속판의 내식성과 프레스 성형성이 우수하기 때문이다. Ca 이온 흡착형 실리카와 삼인산 알루미늄의 조합은 더욱 바람직하다.
이러한 착색 안료, 방청 안료 또는 방청제의 종류, 첨가량 및 입자 크기에 따라 외관 및 내식성과 같은 피막 성능이 변화하므로, 필요에 따라 적절히 선정할 필요가 있다.
필요에 따라, 열흡수성 피막에는 레벨링제, 안료 분산제, 왁스, 광택 제거제 등과 같은 공지의 첨가제를 첨가할 수 있다. 그러나, 가시광 반사 하도층 또는 상도층은 그와 같은 첨가제를 포함하지 않으며, 그 이유는 그러한 첨가제가 가시광의 확산 반사율을 저하시키기 때문이다. 그러나, 필요에 따라 도장 작업성이나 도막의 성능을 위하여, 가시광 반사 하도층이나 상도층에도 그와 같은 첨가제를 첨가할 수도 있다. 첨가제의 종류나 함량은 한정되는 것은 아니지만, 필요에 따라 적절히 선정될 수 있다. 특히, 왁스는 프리코트 금속판의 성형성 향상, 열흡수성 피막의 균열 방지 등에 효과적이다.
본 발명의 반사판용 프리코트 금속판의 사용 용도에 따라, 반사판의 가시광 정반사율이 낮은 것이 바람직한 경우도 있다. 반사판의 정반사율이 높으면, 반사된 빛이 확산하지 않고 특정 부위만이 밝아지거나, 전구와 형광등과 같은 광원의 상이 반사판 표면에서 반사된다. 예를 들면, 액정 TV 수상기의 반사판에 있어서는, 예를 들어 빛을 더욱 균일하게 확산-반사시켜 액정 디스플레이에 전달하지 않으면, 액정 디스플레이 내의 상에 밝기의 농담이 발생할 수도 있다. 그와 같은 용도의 반사판은 낮은 가시광 정반사율을 필요로 하는 경우도 있다. 가시광의 정반사율은 가시광 반사 피막의 표면 광택과 역상관 관계를 나타내고, 광택이 낮을수록 정반사율이 감소하는 것으로 알려져 있다. 따라서, 가시광 반사 피막의 가시광정반사율을 감소시키는 바람직한 수단은 가시광 반사성 하도층이나 상도층에 광택 제거제를 첨가하는 것이다. 사용되는 광택 제거제는 공지의 광택 제거제일 수 있고, 실리카 또는 실리카계 안료가 효과적이다. 실리카계 안료 중에서, 금속 이온 흡착형 실리카가 내식성도 향상시키기 때문에 바람직하다. 광택 제거제 용도의 실리카로서 공지의 실리카를 사용할 수 있다. 그 예에는, 니폰 아에로질 컴퍼니 리미티드 또는 데구사 재팬 컴퍼니 리미티드의 기상 실리카 "아에로질" 시리즈, 닛산 케미컬 인더스트리스 리미티드의 콜로이달 실리카 "스노텍스" 시리즈 등이 포함된다. 금속 이온 흡착형 실리카로서, 그레이스의 Ca 이온 흡착형 실리카 "실덱스" 시리즈를 사용할 수 있다. 그러나, 낮은 가시광 정반사율이나 낮은 광택을 필요로 하지 않는다면, 가시광 반사 하도층 또는 상도층은 광택 제거제 등을 포함하지 않고, 바인더 수지와 산화 티타늄만으로 이루어지는 것이 바람직하며, 그 이유는 광택 제거를 포함하였을 경우보다 확산 반사율이 더 높기 때문이다.
금속판 표면에 가시광 반사 하도층과 열흡수성 피막을 형성시키고 가시광 반사 하도층 표면에 가시광 반사 상도층을 형성시키기 위하여, 바인더를 포함한 피막 성분을 공지의 도료 형태로 금속판에 코팅할 수 있다. 그러한 예에는, 수지가 용제에 용해된 용제계 도료, 에멀션화된 수지가 물 등에 분산된 수계 도료, 수지를 분말로 분쇄하여 얻은 분체 도료, 분쇄된 수지가 물 등에 분산된 슬러리 분체 도료, 자외선(UV) 경화형 도료, 전자선(EB) 경화형 도료, 수지가 필름 형태로 형성되고 필름이 적층되는 필름 라미네이션, 및 수지가 용해되고 도포되는 용용 코팅이 포함된다. 채용되는 코팅 방법에는, 롤 코팅, 롤러 커텐 코팅, 커텐 플로우 코팅, 에어 스프레이 코팅, 에어리스(airless) 스프레이 코팅, 브러시 코팅, 다이 코터 코팅 및 공지의 코팅 방법이 포함되지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 이 중에서, 롤 코팅, 롤러 커텐 코팅, 커텐 플로우 코팅, 다이 코터 코팅은, 연속 공정이 가능하고 제조 효율이 향상하기 때문에 바람직하다.
방청 또는 은폐성을 위한 목적으로, 가시광 반사 하도층이나 열흡수성 피막 아래에 프라이머 피막을 제공할 수도 있다. 프라이머 피막으로서 공지의 바인더, 방청 안료 및 착색 안료를 사용할 수 있다. 프라이머 피막으로서 상용화된 도료를 사용할 수도 있다. 전술한 바와 같은 가시광 반사 하도층이나 상도층 또는 열흡수성 피막에 이용하는 동일한 바인더, 방청 안료 및 착색 안료를 이용할 수도 있다. 가시광 반사 피막 아래의 프라이머 피막은, 바인더 고형분 100 중량부에 대하여, 산화 티타늄인 것이 바람직한 가시광 반사 안료를 40 중량부 ~ 250 중량부 포함하는 것이 바람직하며, 그 이유는 가시광 반사성 하도층 또는 상도층의 확산 반사율이 향상하기 때문이다. 프라이머 피막의 두께는 1㎛ ~ 40㎛가 바람직하지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 두께가 1㎛ 미만이면, 프라이머 피막은 은폐성 또는 내식성과 같은 성능을 발휘하지 않을 가능성이 있다. 두께가 40㎛를 초과하면, 도장 작업성이 저하할 가능성이 있다. 가시광 반사 하도층이나 상도층 또는 열흡수성 피막에 사용되는 바인더 수지와 동일한 바인더 수지가 프라이머 피막에 사용될 수 있다. 또한, 가시광 반사 하도층이나 상도층 또는 열흡수성 피막뿐만 아니라 프라이머 피막에, 필요에 따라서, 착색 안료, 방청 안료, 레벨링제, 안료 분산제, 왁스, 광택 제거제 등과 같은 공지의 첨가제를 첨가할 수 있다. 특히, 프라이머 피막에 방청 안료를 첨가하면, 프리코트 금속판의 내식성이 향상하기 때문에 바람직하다. 비크롬계 방청 안료를 사용하는 것이 바람직하다. 비크롬계 방청 안료 중에서, Ca 이온 흡착형 실리카 단독, 또는 Ca이온 흡착형 실리카와 인산계 방청 안료의 조합의 경우가 프리코트 금속판의 내식성과 프레스 성형성이 우수하기 때문에 바람직하다. Ca 이온 흡착형 실리카와 삼인산 알루미늄의 조합이 더욱 바람직하다. 또한, 가시광 반사 피막의 아래에 프라이머를 피복을 제공하면, 가시광 반사 피막의 가시광 정반사율을 감소시키기 위하여 프라이머 피막 내에 광택 제거제를 첨가하는 것이 바람직하다. 프라이머 피막 내의 광택 제거제로서 공지의 광택 제거제를 사용할 수 있고, 실리카계의 광택 제거제 등이 공지되어 있다.
또한, 피막 밀착성을 향상시키기 위하여, 가시광 반사성 하도층이나 열흡수성 피막을 코팅하기 전에, 금속판의 모재 표면에 전처리를 실시하는 것이 바람직하다. 그러한 전처리의 예에는, 크로메이트 코팅 처리, 전해 크로메이트 처리, 인산 아연 처리, 산화 지르코늄계 처리, 이산화티타늄계 처리 및 공지의 기타 처리가 포함된다. 수지와 같은 유기 화합물을 사용하는 최근에 개발된 논-크로메이트 전처리는 환경으로의 부하를 감소시키므로 바람직하다. 수지와 같은 유기 화합물을 사용하는 논-크로메이트 전처리의 예에는, 일본 특허공개공보 평9-828291호, 평10-251509호, 평10-337530호, 제2000-17466호, 제2000-248385호, 제2000-273659호, 제2000-282252호, 제2000-265282호, 제2000-167482호, 제2002-266081호에 기재된 처리 및 기타 공지의 처리가 포함된다. 상용화된 논-크로메이트 처리를 사용할 수도 있다. 이러한 전처리의 종류와 코팅량에 따라 열흡수성 피막의 밀착성과 프리코트 금속판의 내식성이 변화하므로, 필요에 따라서 적당 선정할 필요가 있다.
발명에 따른 프리코트 금속판의 금속 모재로서 공지의 재료를 사용할 수 있다. 모재는 합금일 수 있다. 금속판의 예에는, 강판, 알루미늄판, 티타늄판, 동판 등이 포함된다. 금속판의 표면은, 예를 들면 아연, 알루미늄, 동, 또는 니켈뿐만 아니라 합금으로 도금될 수도 있다. 강판의 예에는, 냉연 강판, 열연 강판, 용융 아연 도금 강판, 전기 아연 도금 강판, 용용 합금화 도금 강판, 알루미늄 도금 강판, 알루미늄-아연 합금화 도금 강판, 스테인레스강판 및 공지의 기타 강판과 도금 강판이 포함된다.
금속판 또는 도금 금속판의 표면 조도 Ra는, 확산 반사율의 향상을 위하여, 0.05㎛ ~ 1.8㎛인 것이 바람직하다. 가시광 반사 상도층의 표면에 가시광이 입사하면, 반사되지 않고 가시광 반사 상도층과 하도층을 통과하는 가시광은 피막 아래의 모재 표면에서 반사된다. 본 발명자들은, 모재 금속판의 표면조도가 가시광의 파장(일반적으로 가시광의 파장 영역은 380nm ~ 780nm)보다 훨씬 작은 경우에, 모재 금속 표면에 입사한 가시광은 확산 반사되기 어렵고, 용이하게 정반사된다는 것을 알아내었다. 한편, 모재 금속의 표면조도가 가시광의 파장보다 훨씬 클 경우에, 모재 금속 표면에 입사한 가시광은, 모재 금속 표면의 요철들 사이의 틈으로 진입하고 모재 금속에 용이하게 흡수된다. 따라서, 모재인 금속판 또는 도금 금속판의 표면조도 Ra가 0.05㎛ 미만이면, 가시광이 확산-반사되기 어렵기 때문에 바람직하지 않다. 또한, Ra가 1.8㎛를 초과하면, 반사되지 않고 가시광 반사 피막을 통해 모재인 금속판 또는 도금 금속판에 도달한 가시광은 모재 금속 표면에 의하여 용이하게 흡수되므로 바람직하지 않다.
금속판을 코팅 전처리하기 전에, 탕세, 알칼리 탈지, 산세와 같은 통상의 처리를 실시할 수도 있다. 금속판으로서 강판 또는 도금 강판을 사용하면 프리코트 금속판의 성형 가공성이 향상하기 때문에 바람직하다.
본 발명의 프리코트 금속판을 성형 가공하여 반사판을 제조하면, 반사판 제조 효율이 향상된다. 반사판은 공지의 성형 방법에 의해 제조될 수 있고, 성형방법의 예에는 블랭킹, 굽힘, 디프 드로잉, 신장 성형, 롤 포밍 및 기타 성형 방법이 포함된다.
본 발명에 따른 프리코트 금속판을 포함하는 전기 또는 전자 장치에서는, 프리코트 금속판이 높은 가시광 확산 반사율과 우수한 열흡수성을 겸비하므로, 조명이나 광신호의 빛이 보다 밝아지고 기기 내의 온도가 저하하며, 따라서 기기 내에 설치된 제어 기판 등의 전자 회로가 효율적이고 안정적으로 작동할 수 있다. 전기 또는 전자 장치 예에는, 조명 기구, 시청각 설비, 모바일 컴퓨팅 장치, 플라스마 디스플레이, 액정 TV 수상기가 포함된다.
<실시예 1>
실험에 이용된 가시광 반사 하도층과 가시광 반사 상도층의 도료를 준비하는 방법을 이하에서 상세히 설명한다.
상용화된 유기 용제 가용형 비정질 폴리에스테르 수지(이하에서, 폴리에스테르 수지라고 칭함)로서, 수 평균 분자량이 13,000이고 Tg가 20℃인 토요보 컴퍼니 리미티드의 "바일론 GK140"를, 50 중량%의 솔베소(SolvessoTM) 150과 50 중량%의 시클로헥사논의 혼합체인 유기 용제에 용해하였다.
이어서, 유기 용제에 용해된 폴리에스테르 수지에, 폴리에스테르 수지의 고형분 100 중량부에 대하여, 미츠이 사이텍의 제품인 헥사메톡시메틸화멜라민 "사이멜 303"을 15 중량부를 첨가하고 미츠이 사이텍의 제품인 산성 촉매 "카탈리스트(CatalystTM) 6003B"를 0.5 중량부 첨가하였다. 얻어진 혼합물을 교반하여, 멜라민 경화형 폴리에스테르계의 클리어 도료(clear coating material)(이하에서, 폴리에스테르/멜라민계 도료라고 칭함)를 제조하였다.
또한, 상용화된 삼불화에틸렌 수지인 아사히 글라스 컴퍼니 리미티드의 "루미플론 LF552"(수 평균 분자량이 12,000이고, 수산기 값이 52mg-KOH/g이고, Tg가 20℃)과 상용화된 HDI(헥사메틸렌 디이소시아네이트)계 블록화 이소시아네이트인 스미토모 바이에르 우레탄 컴퍼니 리미티드의 "스미듀르 BL3175"를 혼합하여 [이소시아네이트의 NC0기 당량]/[폴리에스테르 수지의 OH기 당량]이 1.0이 되도록 하였고, 수지의 고형분 100 질량부에 대하여 미츠이 타케다 케미컬스 인코포레이티드의 반응 촉매 "TK-1"을 0.05 질량부 첨가하여, 불소계 클리어 도료(이하에서, 불소계 도료 A라고 칭함)를 얻었다.
또한, 상용화된 삼불화에틸렌 수지인 아사히 글라스 컴퍼니 리미티드의 "루미플론 TMLF810Y"(수 평균 분자량이 12,000이고, 수산기가가 9mg-KOH/g이고, Tg가 45℃)를 가교제 첨가 없이 불소계의 클리어 도료(이하에서, 불소계 B로 칭함)로서 사용하였다.
이어서, 준비한 클리어 도료에 이시하라 산교 카이샤 리미티드의 산화 티타늄 "타이페이크 CR95"를 첨가하고 교반하여 가시광 반사 하도층 도료와 가시광 반사 상도층 도료를 얻었다. 도료의 일부에는 닛폰 아에로질 컴퍼니 리미티드의 실리카 "아에로실 300" 또는 그레이스의 Ca 이온 흡착형 실리카 "실덱스 C303"을 첨가하였다. 사용된 클리어 도료의 종류와 산화 티타늄의 함량은 표 1에 상세히 기재되어 있다.
실험에 이용된 프리코트 금속판의 제조 방법을 이하에서 상세히 설명한다.
상용 알칼리 탈지제인 일본 파커라이징 컴퍼니 리미티드의 "FC4336"를 2 중량% 함유한 60℃의 수용액에서 두께 0.6mm의 금속판을 알칼리 탈지한 후에 물로 세척하고 건조시켰다. 이어서, 롤 코터를 이용하여, 탈지한 금속판 상에 화성 처리액을 도포한 후에, 60℃의 도달 금속 온도에서 판을 열풍 건조시켰다.
본 실험에는 다음과 같은 금속판들을 이용하였다. 금속판들의 조도를 거의 동일하도록 하기 위하여, 금속 판들을 압하 롤로 압연하여 판들의 조도를 조정하였다.
CR: 상용의 냉연 강판[재질: SPCE(JIS G3141), 표면조도 Ra: 1.0㎛]
EG: 상용의 전기 아연 도금 강판[전기도금 아연 중량: 편면 20g/m2, 재질: SECE(JIS G3313), 표면조도 Ra: 0.9㎛]
AL: 상용의 순알루미늄판[재질: 1100(JIS H4000), 표면조도 Ra: 0.8㎛]
AL-Mg: 상용의 Al-Mg계 알루미늄 합금판[재질: 5082(JISH400C), 표면조도 Ra: 0.8㎛]
본 실험에서 화성 처리로서, 상용의 논-크로메이트 화성 처리인 일본 파커라이징 컴퍼니 리미티드의 "CT-E300"(이하에서, 논-크로메이트 처리라고 칭함)을 사용하였다. 금속판의 양면을 롤 코터로 화성 처리한 후에, 60℃의 도달 금속 온도에서 건조시켰다. 화성 처리의 코팅 중량은 전체 코팅 중량이 150mg/m2이었다.
이어서, 화성 처리된 금속판의 한 면에는 가시광 반사 하도층 도료로서 표 1에 기재된 도료를 도포하고, 다른 한 면에는 닛폰 파인 코팅스 인코포레이티드의 범용 이면 도료 "FL100HQ"를 롤 코터로 도포한 후에, 열풍을 병용한 유도 가열로에서 210℃의 도달 금속 온도(PMT)에서 건조 및 경화시켰다. 이어서, 가시광 반사 하도층 도료를 도장한 면에, 가시광 반사 상도층 도료로서 표 1에 기재된 도료를 롤 코터로 도포한 후에, 열풍을 병용한 유도 가열로에서 230℃의 도달 금속 온도(PMT)에서 건조 및 경화시켰다. 준비된 프리코트 금속판(PCM)을 표 2에 상세히 나타내었다. 표 2 내의 각 피막의 두께는, 피막이 건조된 후의 두께이다. 이면 도료의 두께는 건조시에 5㎛이었다. 이와 관련하여, 표 2 내의 프리코트 금속판 PCM-I-27~ PCM-I-30 및 PCM-I-35의 경우에, 가시광 반사 하도층과 가시광 반사 상도층이 롤 코터로 도장하기에는 너무 두꺼웠기 때문에, 가시광 반사 하도층과 가시광 반사 상도층을 바 코터로 각각 3회 도포함으로써 상기 프리코트 금속판을 얻었다.
제조한 프리코트 금속판을 평가하기 위한 시험 방법을 이하에서 상세히 설명한다.
1) 가시광 반사성 상도층의 가시광의 확산 반사율
적분 구 반사 부속 장치가 부착된 시마즈 코포레이션(Shimadzu Corp.)의 분광 광도계 "UV265"를 이용하여, 준비된 프리코트 금속판의 가시광 반사 상도층 표면의 가시광의 확산 반사율을 파장 400nm ~ 700 nm의 영역에서 측정하였고, 얻어진 파장-반사율 곡선의 적분치를 결정하였다. 또한, 밝기에 가장 기여하는 파장 555nm에 있어서의 가시광의 확산 반사율도 측정하였다. 표준 시료(reference)로서 독일 DIN 규격에 따른 백색 표품(white specimen)(DIN5033)인 메르크 & 컴퍼니 인코로레이티드(Merck & Co., Inc.)의 황산바륨을 이용하였고, 표준 시료의 확산 반사율을 1.00으로 하였을 때의 각 피막의 확산 반사율을 결정하였다.
2) 가시광 반사 상도층의 광택
JIS K5400.7.6에 따라, 프리코트 금속판의 가시광 반사성 상도층 표면의 경면 광택도(specular gloss)를 60˚의 입사각과 60˚의 수광각에서 측정하였다.
3) 조명 기구의 조도
조도 측정에 사용된 장치의 개략도가 도 3에 도시되어 있다. 상용의 형광등 조명 기구(12)가 나무 케이스(11) 내에 부착되어 있다. 형광등(13)에서 30cm의 거리에 상용의 조도계의 센서(14)를 배치하여 조도를 측정하였다. 구입한 형광등 조명 기구(12)에 원래 부착되어 있던 반사판(15)(이하에서 종래의 반사판(15)으로 칭함)을 분리하였다. 준비한 각각의 프리코트 금속판을 이용하여 종래의 반사판(15)과 동일한 형상의 반사판(15)을 성형하였다. 종래의 반사판(15)을 조명 기구(12)에 설치하였을 때와 성형된 반사판(15) 각각을 조명 기구(12)에 설치하였을 때의 조도를 측정하였다. 본 실험에서 16 와트의 형광등(13)을 사용하였다. 종래의 반사판(15)을 부착하였을 때에 측정한 조도와 프리코트 금속판으로 제조한 반사판(15)을 부착하였을 때에 측정한 조도를 비교하여 각각의 프리코트를 다음과 같이 평가하였다.
조도 변화율(illumination rate)이 110% 이상인 경우를 "매우 양호",
조도 변화율이 103% 이상 110% 미만인 경우를 "양호",
조도 변화율이 103% 미만인 경우를 "불량"으로 하였으며,
여기에서 조도 변화율은 [프리코트 금속판으로 제조된 반사판을 부착하였을 때에 측정한 조도]/[종래의 반사판을 부착하였을 때에 측정한 조도]×100으로 정의하였다.
4) 프리코트 금속판의 피막의 굽힘 시험(가공성)
준비한 프리코트 금속판을 20℃에서 180˚의 굽힘 각도로 밀착 굽힘 시험을 하여, 굽힘부에서의 피막의 손상 상태를 확대경으로 관찰하였다. 가공성을 아래와 같은 기준으로 평가하였다. 본 시험에서, 시험편을 굽힐 때에, 프리코트 금속판과 동일한 두께의 판 3매를 내측에 삽입한 상태에서, 프리코트 금속판을 180o의 굽힘 각도로 밀착 굽힘을 실시하는 3T 굽힘 방법을 사용하였다.
피막에 전혀 손상이 없는 경우를 "양호",
피막이 부분적으로 손상된 경우를 "보통",
피막이 굽힘부 전체에 걸쳐 심하게 손상된 경우를 "불량"으로 하였다.
5) 프리코트 금속판의 커핑(cupping) 성형성
펀치 지름이 50mm이고, 펀치 어깨부 R(펀치 어깨부의 반경)이 3mm이고, 다이스 어깨부 R(다이스의 어깨부의 반경)이 3mm, 드로잉비가 2.1인 조건으로 커핑 시험을 실시하였다. 커핑 시험 시에, 프리코트 금속판 표면에 프레스유를 도포하지 않고 프레스 시험을 실시하였고, 가시광 반사 상도층 표면이 컵의 외측이 되도록 시험을 실시하였다. 프리코트 금속판의 성형성을 다음과 같이 평가하였다.
프리코트 금속판의 성형 도중에 모재 금속의 파단 없이 소정의 형상으로 완전히 성형 가능하고 육안으로 피막 손상이 관찰되지 않는 경우를 "매우 양호",
프리코트 금속판의 성형 도중에 모재 금속이 파단되지만, 성형부에서 뚜렷한 피막 박리 또는 피막 손상이 육안으로 관찰되지 않는 경우를 "양호",
프리코트 금속판의 성형 도중에 모재 금속의 파단과는 무관하게, 육안으로 뚜렷한 피막 박리 또는 피막 손상이 관찰되는 경우를 "불량"으로 하였다.
6) 프리코트 금속판의 내식성
표면의 내식성 평가 방법을 이하에서 설명한다.
준비한 프리코트 금속판의 가시광 반사 상도층 표면에 컷 균열(cut crack)을 형성시키고, JIS K 5400.9.1에 기재된 방법에 따라 염수 분무 시험을 실시하였다. 컷 균열을 형성시킨 면에 염수를 분무하였다. 시험 시간은 120시간이었다. 표면의 컷 균열로부터의 피막 팽창부(coat blister)의 폭을 측정하였고, 다음과 같이 내식성을 평가하였다.
팽창부 폭이 편측 3mm 이하인 경우를 "양호",
팽창부 폭이 편측 5mm 미만인 경우를 "보통",
팽창부 폭이 편측 5mm 초과인 경우를 "불량"으로 하였다.
7) 프리코트 금속판의 열흡수성 피막의 도전성
준비한 프리코트 금속판의 열흡수성 피막의 도전성을 측정하였다. 미츠이 케미컬스 인코포레이티드의 저항율계 "로레스터(Loresta)-EP/MCP-T360"를 이용하여 4단자법에 의하여, 프리코트 금속판의 열저항성 피막 표면의 저항율을 측정하였고, 도전성을 다음과 같은 기준으로 평가하였다.
전기 저항율이 0.1×10-2Ω 미만인 경우를 "양호",
전기 저항율이 0.1×10-2 이상 1.0×10-1Ω 미만인 경우를 "보통",
전기 저항율이 1.0×10-1Ω 이상인 경우를 "불량"으로 하였다.
준비한 프리코트 금속판을 전술한 시험 방법에 의해 평가하였다. 굽힘 시험(가공성)에 있어서, 프리코트 금속판의 가시광 반사성 상도층의 면만을 평가하였다. 평가 결과를 표 3에 나타내었다.
본 발명의 프리코트 금속판(PCM-I-1 ~ PCM-I-22)은, 금속판 또는 도금 금속판에 바인더 수지와 산화 티타늄으로 이루어진 가시광 반사 하도층을 3㎛ ~ 30㎛ 구비하고, 그 위에 불소계 수지, 특히 삼불화에틸렌 수지를 함유한 바인더 수지와 산화 티타늄으로 이루어진 가시광 반사 상도층을 10㎛ ~ 40㎛ 구비하고, 또한 상기 가시광 반사 하도층 내의 산화 티타늄의 함량이 바인더 수지 고형분 100 중량부에 대하여 40 중량부 ~ 150 중량부이고, 상기 가시광 반사 상도층 내의 산화 티타늄의 함량이 바인더 수지 고형분 100 중량부에 대하여 40 중량부 ~ 150 중량부이면, 가시광 반사 하도층과 상도층의 확산 반사율이 높다. 따라서, 이러한 프리코트 금속판을 반사판으로 이용하는 조명 기구는 조명의 밝기가 증가하므로 바람직하다. 또한, 상기 가시광 반사 상도층 내의 산화 티타늄의 함량이 바인더 수지 고형분 100 중량부에 대하여 80 중량부 ~ 130 중량부이면, 가시광 반사 상도층의 확산 반사율이 증가하기 때문에 바람직하다.
상기 가시광 반사 하도층과 가시광 반사 상도층 중 적어도 하나에 실리카 또는 실리카계 안료를 함유한 프리코트 금속판(PCM-I-9 ~ PCM-I-11)은 가시광 반사 피막의 광택이 저하한다. 따라서, 상기 프리코트 금속판을 반사판으로서 이용했을 때에, 광원의 상이 반사판에 비치기 어렵기 때문에 바람직하다. 특히, 실리카계 안료로서 금속 이온 흡착형 실리카를 이용한 프리코트 금속판(PCN4-I-10)는 가시광 반사 피막의 광택이 감소할 뿐만 아니라 내식성도 향상하므로 바람직하다. 그러나, 가시광 반사 하도층과 가시광 반사 상도층의 적어도 하나에 실리카 또는 실리카계 안료를 함유하는 프리코트 금속판은, 실리카 또는 실리카계 안료를 함유하지 않는 프리코트 금속판보다 가시광의 확산 반사율이 저하한다. 따라서, 높은 확산 반사율의 관점에서, 가시광 반사 하도층과 가시광 반사 상도층은 바인더 수지와 산화 티타늄만으로 이루어지는 것이 바람직하다.
본 발명의 프리코트 금속판으로 사용되는 금속판이 강판 또는 도금 강판이면(PCM-I-1 ~ PCM-I-18 및 PCM-I-21), 프리코트 금속판의 커핑 성형성이 향상하므로 바람직하다.
가시광 반사 상도층의 바인더 수지로서 이용되는 삼불화에틸렌 수지의 수산기 값이 10mg-KOH/g 이하이고, 가교제의 함량이 삼불화에틸렌 수지 100 중량부에 대하여 20 중량부 이하이면(PCM-I-21), 가시광의 확산 반사율이 향상되므로 바람직하다.
프리코트 금속판의 가시광 반사 하도층 또는 가시광 반사 상도층 내의 산화 티타늄 함량이 바인더 수지의 고형분 100 중량부에 대하여 40 중량부 미만이면(PCM-I-23), 확산 반사율이 낮고, 그러한 프리코트 금속판을 조명 기구의 반사판용으로 이용했을 때의 조도가 높아지지 않기 때문에 바람직하지 않다. 프리코트 금속판의 가시광 반사 하도층 또는 가시광 반사 상도층 내의 산화 티타늄 함량이 바인더 수지의 고형분 100 중량부에 대하여 150 중량부를 초과하면(PCM-I-24 ~ PCM-I-30), 피막 표면의 확산 반사율이 거의 향상하지 않거나 불소계 바인더 수지를 이용한 가시광 반사 상도층의 경우에는 감소하지만, 피막이 약화되고 가공성 또는 커핑 성형성이 저하하므로 바람직하지 않다. 가시광 반사 하도층의 두께가 3㎛ 미만이거나 가시광 반사 상도층의 두께가 10㎛ 미만이면(PCM-I-32 ~ PCT-I-34), 피막 표면의 확산 반사율이 낮고 조도도 높아지지 않으므로 바람직하지 않다. 가시광 반사 하도층의 두께가 30㎛를 초과하거나 가시광 반사 상도층의 두께가 40㎛를 초과하면(PCM-I-27 ~ PCM-I-30 및 PCM-I-35), 프리코트 강판의 통상의 연속 코팅 시스템인 롤 코터에 의해 도포가 가능하지 않으므로 바람직하지 않다. 프리코트 금속판의 가시광 상도층의 바인더 수지가 불소계 수지가 아닌 경우(PCM-I-31)에는, 피막 표면의 확산 반사율이 낮고 조도가 높아지지 않으므로 바람직하지 않다.
<실시예 2>
실험에 이용한 프리코트 금속판의 준비 방법을 상세히 설명한다.
실시예 1에서 프리코트 금속판을 작성한 방법과 같은 방법으로, 두께 0.6mm 금속판을 알칼리 탈지하고 수세하고 건조시킨 후에, 롤 코터를 사용하여 화성 처리액을 도포하였다. 이어서, 화성 처리한 금속판의 한 면에, 가시광 반사 하도층으로서 표 1에 기재된 도료 C-I-3을 15㎛의 두께로 도포하고, 다른 한 면에 닛폰 파인 코팅 인코포레이트의 범용 이면 도료 FL100HQ를 롤 코터에 의해 5㎛의 두께로 도포한 후에, 열풍을 병용한 유도 가열로에서 건조하고 경화시켰다. 또한, 가시광 반사 하도층 표면 상에, 가시광 반사 상도층 도료로서 표 1에 기재된 도료 C-I-13을 25㎛의 두께로 롤러 커텐 코터에 의해 도포하고, 열풍을 변용한 유도 가열로에서 건조하고 경화시켰다. 알칼리 탈지, 화성 처리의 조건, 각 도료의 건조 및 경화 조건 등은 실시예 1과 동일하다. 준비한 프리코트 금속판을 표 4에 상세히 나타내었다.
본 실험에서 다음과 같은 금속판을 사용하였다. 금속판을 압하 롤로 압연하여, 각 금속판의 표면 조도를 조정하였다. 본 실험에서 사용한 각 금속판의 표면 조도 Ra를 도 4에 나타내었다.
GI: 상용의 용융 아연 도금 강판[용융 아연 도금 중량: 편면에 60g/m2, 재질: SGCD3(JIS G3302)].
AL: 상용의 순 알루미늄판[재질: 1100(JIS H4000)].
SUS: 상용의 스테인레스 강판[재질: SUS430(JIS G4310)].
준비한 프리코트 금속판의 가시광 반사 피막의 가시광의 확산 반사율을 실시예 1의 1)에 기재된 바와 같이 측정하였다. 이러한 측정에 있어서, 555nm 가시광의 확산 반사율만을 측정하였다.
측정 결과를 표 4에 나타내었다.
프리코트 금속판의 금속판의 표면 조도 Ra는 0.05㎛ ~ 1.8㎛(PCM-II-1 ~ PCM-II-3)인 것이 바람직하며, 그 이유는 Ra가 0.05㎛ 미만인 경우(PCM-II-4 및 PCM-II-5) 또는 1.8㎛를 초과하는 경우(PCM-II-6)보다 Ra가 0.05㎛ ~ 1.8㎛인 경우에 확산 반사율이 향상하기 때문이다.
<실시예 3>
본 실시예에서는 열 흡열성 피막을 포함하는 프리코트 금속판을 준비하여 평가하였다.
본 실험에서 사용한 프리코트 금속판을 준비하는 방법을 이하에서 상세히 설명한다.
실시예 1에서 프리코트 금속판을 준비하는 방법과 동일한 방법으로, 상용의 전기 아연 도금 강판[전기 도금 아연 중량: 편면에 20g/m2, 재질: SECE(JIS G3313), 표면 조도 Ra: 0.9㎛, 두께 0.6mm)을 알칼리 탈지하고, 수세하고, 건조한 후에, 롤 코터를 이용하여 화성 처리액을 코팅하고 열풍으로 건조시켰다. 이어서, 화성 처리한 금속판의 한 면에, 가시광 반사 하도층으로서 표 1에 기재된 도료 C-I-3을 15㎛의 두께로 도포하고, 다른 한 면에 이면 도료를 롤 코터에 의해 5㎛의 두께로 도포한 후에, 열풍을 병용한 유도 가열로에서 건조하고 경화시켰다. 또한, 가시광 반사 상도층 도료로서 표 1에 기재된 도료 C-I-13을 가시광 반사 하도층 표면 상에 25㎛의 두께로 롤러 커텐 코터에 의해 도포하고, 열풍을 변용한 유도 가열로에서 건조하고 경화시켰다. 알칼리 탈지, 화성 처리의 조건, 각 도료의 건조 및 경화 조건 등은 실시예 1과 동일하다. 준비한 프리코트 금속판을 표 5에 상세히 나타내었다.
본 실험에서 이면 도료로서 다음과 같은 도료를 사용하였다.
일반 용도의 이면 도료: 일본 파인 코팅스 인코포레이티드의 도료 FL100H (색상: 회색)
열 흡수성 도료: 열 흡수성 도료를 다음과 같이 준비하였다. 우선, 상용의 유기 용제 가용형 비정질 폴리에스테르 수지로서, 수 평균 분자량이 13,000이고 Tg가 20℃인 토요보 컴퍼니 리미티드의 "바일론 GK140"를, 50 중량%의 솔베소 150과 50 중량%의 시클로헥사논의 혼합체인 유기 용제에 용해하였다. 이어서, 유기 용제에 용해된 폴리에스테르 수지에, 폴리에스테르 수지의 고형분 100 중량부에 대하여, 미츠이 사이텍의 제품인 헥사메톡시메틸화멜라민 "사이멜 303"을 15 중량부를 첨가하고 미츠이 사이텍의 제품인 산성 촉매 "카탈리스트 6003B"를 0.5 중량부 첨가하였다. 얻어진 혼합물을 교반하여, 멜라민 경화형 폴리에스테르계의 클리어 도료를 제조하였다. 클리어 도료에, 클리어 도료의 수지 고형분 100 중량부에 대하여 토카이 카본 컴퍼니 리미티드의 카본 블랙 "토카블랙(TOKABLACK) #7350F"를 15 중량부를 첨가하고, 상용의 플레이크상 금속 Ni와 쇄상 금속 Ni를 [플레이크상 금속 Ni]/[쇄상 금속 Ni]의 중량비가 6이 되도록 혼합한 도정성 안료를 5 중량부 첨가하였다. 얻어진 혼합물을 교반하여 열 흡수성 도료를 준비하였다.
준비한 프리코트 금속판을 평가하기 위한 방법을 이하에서 상세히 설명한다.
1) 가시광 반사 상도층의 가시광의 확산 반사율
준비한 프리코트 금속판의 가시광 반사 상도층 표면의 가시광 확산 반사율을 실시예 1의 1)에 기재된 방법으로 측정하였으며, 파장 555nm에서의 가시광의 확산 반사율만을 특정하였다.
2) 프리코트 금속판의 방사율
자스코 코포레이션(Jasco Corp.)의 퓨리에 변환 적외 분광 광도계(Fourier transform infrared spectrophotometer) "발로르(VALOR)-III"를 이용하여, 준비한 프리코트 금속판의 이면 도료 코팅 표면의 적외 발광 스펙트럼을 판 온도 80℃에서 600cm-1 내지 3000cm-1의 파수 영역에서 측정하였고, 표준 흑체의 발광 스펙트럼과 비교하여 금속판의 전방사율을 결정하였다. 이와 관련하여, 오키츠모 인코포레이티드(Okitsumo Inc.)에서 제조하고 타스코 재팬 인코포레이티드(Tasco Japan Inc.)에서 시판하는 "THI-1B 블랙 스프레이(Black Spray)"를 30±2㎛의 피막 두께로 분무 코팅한 강판을 표준 흑체로 사용하였다.
3) 조명기구의 조도
실시예 1의 3)에 기재된 방법과 동일한 방법으로 조도를 측정하였다.
평가 결과를 표 5에 나타내었다. 80℃에서 600cm-1 ~ 3000cm-1의 파수 영역에서의 적외선 전방사율이 0.7 이상인 열흡수성 피막을 이면에 포함하는 프리코트 금속판(PCM-III-2)은, 적외선 전방사율이 0.7 미만인 일반 용도의 이면 도료가 이면에 코팅된 프리코트 금속판보다도 조도가 높다. 열흡수성 피막을 포함하는 프리코트 금속판이 사용된 조명 기구가 보다 밝아진다.
본 발명은 조명 기구 또는 광신호 발산 기기의 밝기를 향상시키기 위한 기술을 제공하는 것을 가능하게 한다. 본 발명은, 이러한 장치들의 성능을 향상시킬 뿐만 아니라, 종래보다 적은 에너지 소비량으로 종래와 동등한 성능을 확보하는 것을 가능하게 하고, 에너지 절약형 장치를 제공하는 것을 가능하게 한다. 따라서, 본 발명은 산업적으로 가치가 높은 적용성을 갖는다고 할 수 있다.

Claims (10)

  1. 금속판 또는 도금 금속판과, 금속판 또는 도금 금속판의 적어도 한 면 상에 제공된 두께 3㎛ ~ 30㎛의 가시광 반사 하도층과, 가시광 반사 하도층 상에 제공된 두께 10㎛ ~ 40㎛의 가시광 반사 상도층을 포함하는 반사판용 프리코트 금속판으로서,
    상기 가시광 반사 하도층은 바인더 수지와 산화 티타늄을 함유하고, 상기 가시광 반사 하도층 내의 산화 티타늄의 함량은 가시광 반사 하도층 내의 바인더 수지의 고형분 100 중량부에 대하여 40 중량부 ~ 150 중량부이며,
    상기 가시광 반사 상도층은 불소계 수지 함유 바인더 수지와 산화 티타늄을 함유하고, 가시광 반사 상도층 내의 산화 티타늄의 함량은 가시광 반사 상도층 내의 바인더 수지의 고형분 100 중량부에 대하여 40 중량부 ~ 150 중량부인 것을 특징으로 하는 반사판용 프리코트 금속판.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 가시광 반사 상도층은 두께가 10㎛ ~ 30㎛인 것을 특징으로 하는 반사판용 프리코트 금속판.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 가시광 반사 상도층의 바인더 수지에 함유되는 불소계 수지가 삼불화에틸렌 수지인 것을 특징으로 하는 반사판용 프리코트 금속판.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가시광 반사 하도층과 가시광 반사 상도층 중의 하나 또는 모두가, 바인더 수지와 산화 티타늄로만 이루어진 것을 특징으로 하는 반사판용 프리코트 금속판.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가시광 반사 하도층과 가시광 반사 상도층 중의 하나 또는 모두가, 실리카와 실리카계 안료 중 적어도 1종을 함유하는 것을 특징으로 하는 반사판용 프리코트 금속판.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 실리카계 안료는 금속 이온 흡착 실리카인 것을 특징으로 하는 반사판용 프리코트 금속판.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    금속판 또는 도금 금속판의 한 면에 가시광 반사 하도층 및 가시광 반사 상도층을 포함하고, 금속판 또는 도금 금속판의 다른 한 면에 열흡수성 피막을 포함하며,
    상기 열흡수성 피막은 80℃ ~ 200℃의 범위 내의 소정 온도에서 측정된 파수 600cm-1 ~ 3000cm-1의 영역에서의 적외선 전(全)방사율이 0.7 이상인 것을 특징으로 하는 반사판용 프리코트 금속판.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속판 또는 도금 금속판의 표면 조도 Ra가 0.05㎛ ~ 1.8㎛인 것을 특징으로 하는 반사판용 프리코트 금속판.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속 또는 도금 금속판은 강판 또는 도금 강판인 것을 특징으로 하는 반사판용 프리코트 금속판.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 반사판용 프리코트 금속판을 포함하는 전기 또는 전자 장치.
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