KR20130016254A - 투명성 방열 코팅 조성물 - Google Patents

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지호우 도쿠리츠 교세이 호진 오사카 시리츠 고교 겐큐쇼
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Abstract

본 발명은 투명도와 방열성이 우수한 코팅층을 형성할 수 있는 투명성 방열 코팅 조성물을 제공한다. 본 발명의 투명성 방열 코팅 조성물은 결합제 수지, 히드로탈시트 화합물 및 아민가가 0~90 mgKOH/g인 수지 분산제를 포함하는 투명성 방열 코팅 조성물로, 상기 투명성 방열 코팅 조성물은 결합제 수지 100 중량부를 기준으로 히드로탈시트 화합물 50~290 중량부를 포함한다 .

Description

투명성 방열 코팅 조성물{TRANSPARENT HEAT-RADIATING COATING COMPOSITION}
본 발명은 방열성 및 투명도가 우수한 투명 방열 코팅층을, 코팅의 방법으로, 형성할 수 있는 투명성 방열 코팅 조성물에 관한 것이다.
최근 몇 년 사이 첨단 고성능 기술들과 연관되어, 집적회로 및 반도체 소자들과 같은 전자 요소 성분들이 자동차, 로봇 및 기타 산업에 사용되는 구동 장치, 반도체 장치, 전원 장치, 다양한 전자 기기 등에 응용되어 왔다. 이와 같은 장치들 및 기기들에서, 방열성의 개선은 주요한 사안이 되어 왔다. 일반적인 전자 요소 성분들에서, 전기 에너지의 일부는 열 에너지로 전환된다. 장치 및 기기의 성능의 향상과 관련하여, 전환된 열 에너지의 양이 증가하고, 그 결과로 열 발생이 초래된다. 전자 요소 성분들은 열에 민감하고 열에 의해 기능 불량과 같은 것이 초래될 가능성이 있다. 따라서, 방열, 냉각 및 기타 방법들에 의해 열을 제거할 필요가 있다.
케이싱(casing)이 있는 전자 기기 등에서, 전자 요소 성분에서 발생된 열 에너지의 케이싱으로의 열 전도성을 향상시키고 또한 케이싱의 방열성, 즉 대류 및/또는 열 방사(radiation)에 의해 열을 잃는 경향을 확대함으로써 효과적으로 열을 제거할 수 있다. 케이싱의 방열성을 확대하기 위한 수단으로서 대류를 적용하는 수단들이 주로 사용되어 왔는데, 이런 경우에는 예를 들면 팬의 사용으로 발생된 바람에 의해 열이 제거된다. 그러나, 최근 전자 기기의 크기가 축소되는 것과 관련하여, 그와 같은 수단은 여러 경우에 제공되기 힘든 경우가 종종 있다. 그 결과로, 예를 들면 어떤 한 수단이 그것의 방사 효과에 대한 기대로 관심의 대상이 되었는데, 이 경우 케이싱 상에 방열 코팅 재료를 코팅함으로써 우수한 방열성을 갖는 코팅막이 형성된다. 그러나, 종래의 방열 코팅 재료는 일반적으로 높은 방사율을 갖는 카본블랙 또는 흑연을 포함한다. 이와 같은 방열 코팅 재료로는 검정색 카본블랙 또는 흑연 등이 있는데, 그렇기 때문에 디자인에서 질이 낮고, 종종 전자 기기 제품의 디자인에 문제를 야기할 수 있다.
한편, 디자인 개선의 관점에서, 검정색 이외의 색을 갖는 방열 코팅 재료가 연구되어 왔다. 예를 들어, JP H10-279845A(특허문헌 1)는 Al2O3, SiO2 및 TiO2와 같은 산화금속 세라믹을 함유하는 원적외선 방사 코팅 재료를 기술한다. 이와 같은 산화금속 세라믹스들은 백색이고, 그렇기 때문에 검정색 성분들을 함유하는 것들과 비교하여 상기 코팅 재료가 컬러 디자인에서 더 유연하게 되고, 디자인 개선의 이점이 주어진다. 한편, 특허문헌 1에 기술된 원적외선 방사 코팅 재료은 백색이고 불투명하다. 그 결과로, 코팅될 물품이 금속 기재일 경우, 예를 들면, 금속 기재 그 자체의 광택을 표현하는 데 사용하기에는 상기 코팅 재료는 불충분하다.
JP 2003-309383A(특허문헌 2)는 규산나트륨, 규산칼륨 및, 산화규소 및 산화알루미늄과 같은 산화금속을 함유하는 코팅막을 갖는 방열체(heat radiating body)를 기술한다. 특허문헌 2에 개시된 코팅막은 무기질 코팅 재료이기 때문에, 그것의 코팅 대상 물품에 대한 점착성이 불충분할 가능성이 있다.
JP 2006-124597A(특허문헌 3)는 히드로탈시트 화합물, 규산지르코늄 및 탄화지르코늄에서 선택되는 금속 화합물의 분말과 수지 성분을 함유하는 방열 재료를 기술한다. 한편, 특허문헌 3이 투명성 코팅막을 얻는 방법을 기술하지만, 코팅막의 투명도는 개시되지 않았다. 코팅막의 투명도는 코팅된 물품의 외관에 큰 영향을 미치고 디자인에 직접적인 영향을 미치기 때문에, 제품 디자인에 중요한 요인이다.
JP 2004-043612A(특허문헌 4)는 코팅 재료 운반체에 SnO2-Sb2O5-계 반도체 입자들을 함유하는 열 방출 코팅 재료를 기술한다. 상기 특허문헌에 사용된 SnO2-Sb2O5-계 반도체 입자들은 또한 백색이고, 그렇기 때문에 생성되는 코팅막은 불투명하고 디자인에 한계를 부여한다.
특허문헌 1: JP H10-279845A 특허문헌 2: JP 2003-309383A 특허문헌 3: JP 2006-124597A 특허문헌 4: JP 2004-043612A
지금까지 개발되어 온 검정색 이외의 색을 갖는 여러 방열 코팅막들은 코팅 대상 물품 상에 현탁액을 코팅함으로써 얻은 코팅막들이고, 이때 상기 현탁액은 Al2O3, SiO2 및 TiO2와 같은 산화금속들 또는 규산나트륨, 규산칼슘, 규산지르코늄, 탄화지르코늄, 또는 그 안에서 분산되는 히드로탈시트(hydrotalcite) 화합물을 포함한다. 이와 같은 방식으로 얻은 코팅막들은 어느 정도 방열 효과를 나타내지만, 그러나 그들 모두는 빛 투과율이 낮고 투명도는 그리 높지 않다. 따라서, 우수한 투명도 및 방열성을 갖는 코팅층을 형성할 수 있는 코팅 조성물을 제공하는 것이 본 발명의 목적이다.
본 발명은 결합제 수지, 히드로탈시트 화합물 및 아민가가 0~90 mgKOH/g인 수지 분산제를 포함하는 투명성 방열 코팅 조성물을 제공하는데, 여기서 투명성 방열 코팅 조성물은 결합제 수지 100 중량부를 기준으로 히드로탈시트 화합물을 50~290 중량부 포함하고, 이에 따라서 상기 언급한 본 발명의 목적이 달성된다.
결합제 수지와 히드로탈시트 화합물의 굴절률의 차이는 더 바람직하기는 0~0.2이고, 투명성 방열 코팅 조성물을 코팅함으로써 형성된 투명 방열 코팅층은 더 바람직하기는 흐림도가 0~30이고, 총 빛 투과율이 80~100%이다.
수지 분산제는 더 바람직하기는 음이온-계, 양이온-계, 비이온-계 또는 중합체 유형 수지 분산제이다.
더 바람직하기는, 수지 분산제는 산가(acid value)가 0~150 mgKOH/g이다.
결합제 수지는 더 바람직하기는 아크릴 수지, 폴리올레핀 수지 및 셀룰로오스 아세테이트 수지로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 수지다.
결합제 수지는 더 바람직하기는 아크릴 수지다. 뿐만 아니라, 결합제 수지는 더 바람직하기는 산가가 1~20 mgKOH/g인 아크릴 수지다.
투명성 방열 코팅 조성물은 더 바람직하기는 결합제 수지, 히드로탈시트 화합물 및 아민가(amine value)가 0~90 mgKOH/g인 수지 분산제를 혼합하고 그 후 고-분산 처리를 실행하여 얻는 코팅 조성물이다.
본 발명은 또한 투명성 방열 코팅 조성물을 코팅하여 형성되는 투명 방열 코팅층과 기재를 갖는 방열 재료(heat radiating material)를 제공한다.
본 발명은 또한 히드로탈시트 화합물, 아민가가 0~90 mgKOH/g인 수지 분산제 및 결합제 수지를 혼합하여 결합제 수지 100 중량부를 기준으로 히드로탈시트 화합물의 양이 50~290 중량부가 되도록 하는 혼합 단계 및 생성 혼합물에 고-분산 처리를 실행하는 분산 처리 단계를 포함하는 투명성 방열 코팅 조성물의 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 투명성 방열 코팅 조성물을 코팅하여 얻은 코팅층은 우수한 방열성 및 높은 투명도의 특성을 갖는다. 본 발명의 투명성 방열 코팅 조성물에 함유된 히드로탈시트 화합물은 금속 기재에 대한 내식성 및 점착성에 뛰어난 영향을 나타내는 코팅 첨가제로 알려져 있다. 이와 더불어, 본 발명은 특정 수지 분산제를 사용하여 히드로탈시트 화합물을 결합제 수지에 균일하게 분산함으로써 코팅층이 형성될 수 있다는 실험적 발견에 기반을 두었는데, 이때 상기 코팅층은 그것의 높은 투명도에도 불구하고, 결합제 수지와 히드로탈시트 화합물이 각각 작용한 결과로 우수한 열(원적외선 방사) 흡수성 및 우수한 열 (원적외선 방사) 방사성을 나타낸다. 이에 따라, 방열 코팅층의 디자인이 개선되고, 유리하기는 상기 방열 코팅층은 더 폭넓게 응용될 수 있다.
도 1은 코팅층에서의 방열의 평가 방법을 나타내는 개략도이다.
본 발명의 투명성 방열 코팅 조성물은 적어도 결합제 수지, 히드로탈시트 화합물 및 특정 수지 분산제를 포함한다. 본 발명의 방열 코팅층의 "방열성"은 코팅된 물품의 온도가 "열 방사"에 의해 저하되는 성능을 의미한다. 본 명세서에서 사용되는 "열 방사" 성능은 "원적외선 방사" 성능의 의미를 포함한다. "열 방사"의 방열 메커니즘은 "열 전도"와 다른 메커니즘에 의해 코팅된 물품의 온도를 저하하는 것이다. 열 전도에 의한 온도 저하 메커니즘은 열 전도성이 높은 재료를 코팅될 물품으로 사용함으로써 효과적으로 온도를 저하시키는 메커니즘이다. 이와 같은 메커니즘은 일반적으로 코팅될 물품의 열 전도성에 의존한다. 한편, 열 방사에 의한 방열 메커니즘은 코팅될 물품 위에 형성된 코팅층이 코팅될 물품으로부터 열을 흡수하고, 이어서 코팅층의 열 방사로 온도를 저하시키는 메커니즘이다. 코팅층이 코팅될 물품에서 열을 흡수하여 코팅층의 온도가 상승하면, 코팅층을 구성하는 분자들 및 원자들은 여기 상태가 된다. 그러나, 여기 상태는 불안정한 상태이므로 상기 분자들 및 원자들은 적외선 방사의 형태로 에너지를 방출함으로써 안정된 상태로 돌아가려는 경향이 있다. 이 때 에너지가 방출되고 코팅층 및 코팅될 물품의 온도가 저하된다. 방열 코팅층이 주로 제공되는 케이싱 및 다른 부분들은 일반적으로 공기에 둘러싸인 상태에서 사용된다. 다시 말하자면, 방열 코팅층에서 방열 성능이 기대되는 상황들은 방열 코팅층이 공기층에 위치된 경우들이다. 따라서, 비록 케이싱이 열 전도가 우수한 재료로 만들어졌다고 해도, 예를 들면, 열 전도성이 매우 낮은 공기층을 통해 마침내 열이 빠져나가도록 허용하는 것은 어려울 것이다. 따라서, 이 경우에는 표면으로부터의 방사와 같은 방열이 지배적이라고 여겨진다. 특히, 케이싱 및 다른 부분들이 금속과 같이 열 전도성이 높은 재료로 만들어진 경우, 가장 중요한 점은 표면으로부터의 방사와 같은 방열성이 우수하다는 점이다.
결합제 수지
본 발명의 투명성 방열 코팅 조성물에 사용되는 결합제 수지는 코팅될 물품의 성질과 함께 코팅 조성물, 코팅 방법 및 코팅층에 요구되는 성능에 따라 다양한 수지로 이루어질 수 있다. 결합제 수지로서, 몰딩 재료, 코팅 재료, 점착제, 프린팅 잉크 및 기타 분야에 사용되는 수지 중에, 히드로탈시트 화합물의 굴절률과 유사한 굴절률을 갖는 것들이 사용될 수 있다.
본 발명의 결합제 수지로서 사용될 수 있는 수지의 구체적인 예들은 아크릴 수지, 폴리올레핀 수지(예를 들면, 폴리에틸렌 수지, 폴리프로필렌 수지, 폴리부틸렌 수지 및 그것의 공중합체), 폴리스티렌 수지, AS 수지, ABS 수지, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지, 염화비닐 수지, 염화비닐리덴 수지, 폴리아세탈 수지, 셀룰로오스 아세테이트 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리아미드 수지, 폴리부틸렌 테레프탈레이트 수지, 우레탄 수지, 에폭시 수지, 실록산 수지, 이미드 수지 및 아릴레이트 수지를 포함한다. 이와 같은 수지들은 단독으로 사용될 수 있고, 또는 그들 중 둘 이상의 조합으로 사용될 수 있다. 투명도 및 코팅 특성의 측면에서, 더 바람직하기는 아크릴 수지, 폴리올레핀 수지 및 셀룰로오스 아세테이트 수지가 결합제 수지로 사용된다. 본 발명에 사용되는 "아크릴 수지"는 메타크릴 수지, (메타)아크릴 공중합체 및 기타를 포함한다.
본 발명에서, 열경화성 수지, 활성 에너지선(자외선, 적외선, 가시광선, 방사선 또는 기타)-경화성 수지, 실온-경화성 수지 및 기타가 결합제 수지로 사용될 수 있다. 상기의 각각의 수지 중에, 경화성을 갖도록 변형된 수지가 본 발명의 결합제 수지로 사용될 수 있다. 그와 같은 경화성 수지의 구체적인 예들은 폴리이소시아네이트 경화성 수지, 아미노 경화성 수지, 알키드 수지, 산(무수물 포함)/에폭시 경화성 수지, 염기(아민 화합물, 아미드 화합물, 폴리티올 화합물 또는 기타)/에폭시 경화성 수지, 폴리에스테르/멜라민 경화성 수지, 가수분해성 작용기(알콕시실릴기 또는 기타)-함유 수지, 양이온 또는 음이온 중합체화된 경화성 수지, 산화성 중합-경화성 수지, 활성 에너지선-경화성 아크릴 수지, 이소시아네이트 경화성 아크릴 수지 및 아크릴 우레탄 수지를 포함한다. 일반적으로 조합된 광중합 개시자는 활성 에너지선-경화성 수지에 병합될 수 있다.
본 발명에서, 결합제 수지와 히드로탈시트 화합물의 굴절률의 차이는 바람직하기는 0~0.2 범위 내이고, 더욱 바람직하기는 0~0.1 범위 내이다. 이것은 굴절률 차이가 상기 범위 내일 때 코팅으로 얻는 코팅층의 투명도가 개선되기 때문이다. 히드로탈시트 화합물들 중에서, 예를 들어, 식 Mg4.3Al2(OH)12.6CO3ㆍ3.5H2O로 표현되는 히드로탈시트 화합물은 굴절률이 1.49~1.5이다. 이 경우에, 바람직하기는 굴절률이 1.29~1.7인 결합제 수지가 사용되고, 더욱 바람직하기는 굴절률이 1.39~1.6인 결합제 수지가 사용된다.
본 발명에 사용된 "투명성 방열 코팅 조성물"에서 "투명성"은 투명성 방열 코팅 조성물을 코팅하여 얻은 코팅층이 시각적으로 투명하다고 인식될 수 있음을 의미한다. 예를 들어, 코팅으로 얻은 코팅층이 흐림도(haze value)가 0~30일 때, 상기 코팅층은 빛 산란이 거의 없어서, 시각적으로 투명하다고 인식될 수 있다. 또한, 예를 들어, 코팅으로 얻은 코팅층이 총 빛 투과율이 80~100%일 때, 코팅층은 광학적 투명도가 높고, 시각적으로 투명하다고 인식될 수 있다. 흐림도와 총 빛 투과율은 예를 들면 JIS K 7136에 따른 흐림도 계측기(haze meter)로 측정될 수 있다.
본 명세서에 사용되는 "굴절률"은 JIS K 0062에 따라 아베(Abbe) 굴절계로 측정된 값을 의미한다.
본 발명의 투명성 방열 코팅 조성물에서, 결합제 수지는 더욱 바람직하기는 아크릴 수지, 폴리올레핀 수지 및 셀룰로오스 아세테이트 수지로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 수지이다. 이것은 그와 같은 수지와 히드로탈시트 화합물의 굴절률의 차이가 0~0.2 범위 내이기 때문이다. 본 발명에서, 결합제 수지는 훨씬 더 바람직하기는 아크릴 수지이다. 아크릴 수지가 다른 수지와 비교하여 빛 투과율이 현저히 높은 것으로 알려져 있기 때문인데, 그렇기 때문에 아크릴 수지에서 빛은 거의 산란되지 않고 투명도는 용이하게 유지될 수 있다.
아크릴 수지의 예들은 메틸 (메타)아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 에틸 (메타)아크릴레이트, 프로필 (메타)아크릴레이트, n-부틸 (메타)아크릴레이트, 이소-부틸 (메타)아크릴레이트, tert-부틸 (메타)아크릴레이트, 2-에틸헥실 (메타)아크릴레이트, 이소옥틸 (메타)아크릴레이트, 이소미리스틸 (메타)아크릴레이트, 이소스테아릴 아크릴레이트(OSAKA ORGANIC CHEMICAL INDUSTRY, LTD. 제조, 제품명), 시클로헥실 (메타)아크릴레이트, 라우릴 (메타)아크릴레이트, 이소보닐 (메타)아크릴레이트, 트리시클로데카닐 (메타)아크릴레이트, 아다만틸 (메타)아크릴레이트, 3,5-디메틸 아다만틸 (메타)아크릴레이트, 3-테트라시클로도데실 (메타)아크릴레이트, 트리데실 (메타)아크릴레이트, 스테아릴 (메타)아크릴레이트, 4-메틸시클로헥실메틸 (메타)아크릴레이트, 4-에틸시클로헥실메틸 (메타)아크릴레이트, 4-메톡시시클로헥실메틸 (메타)아크릴레이트, tert-부틸시클로헥실 (메타)아크릴레이트, 시클로옥틸 (메타)아크릴레이트, 시클로도데실 (메타)아크릴레이트 및 테트라히드로푸르푸릴 (메타)아크릴레이트와 같은 아크릴 단량체를 중합 또는 공중합하여 얻은 아크릴 수지이다. 상기의 아크릴 단량체와 공중합될 수 있는 기타 단량체는 공중합될 수 있다. 상기의 아크릴 단량체와 공중합될 수 있는 기타 단량체들의 예는 말레산, 프탈산, 이타콘산, 비닐아세테이트 및 스티렌을 포함할 수 있다. 본 명세서에 사용되는 "(메타)아크릴레이트"는 "아크릴레이트 또는 메타크릴레이트"를 의미한다.
본 발명에서, 가장 바람직하기는 산가가 1~20 mgKOH/g인 아크릴 수지를 결합제 수지로 사용하는 것이다. 그와 같은 아크릴 수지는 히드로탈시트 화합물 및 수지 분산제와의 친화도(affinity)가 높아서 높은 투명도가 달성될 수 있고, 그와 동시에, 히드로탈시트 화합물이 성공적으로 보유될 수 있고, 그렇기 때문에 코팅으로 얻는 코팅층이 우수한 코팅성을 갖는 이점이 있기 때문이다. 그뿐만 아니라, 아크릴 수지는 바람직하기는 코팅될 물품 및 기타류에 대한 점착성의 관점에서 볼 때, 히드록실가가 0~100 mgKOH/g이다.
더욱 바람직하기는, 아크릴 수지는 코팅 작업성 및 기타의 측면에서 중량평균 분자량이 1,000~1,000,000의 범위이다. 상기의 중량평균 분자량은 겔 투과 크로마토그래피에 의해 측정되고, 그것은 폴리스티렌에 대한 중량평균 분자량을 의미한다.
시판 중인 결합제 수지 또한 사용될 수 있다. 예를 들어, DIC Corporation 에서 제조한 제품명 ACRYDIC A 시리즈가 사용될 수 있다.
히드로탈시트 화합물
본 발명에 사용되는 히드로탈시트 화합물은 하기 일반식으로 표현되는 구조를 갖는 화합물로,
[M2+ 1-xM3+ x(OH)2]x+ [An- x/nㆍmH2O]x-,
상기 식에서 M2+는 2가 금속이고, M3+는 3가 금속이고, An-는 원자가가 n인 음이온이고, x는 0 < x < 0.33 범위 내에 있고, m은 0~15이다. 상기의 일반식에서, 2가 금속 M2+의 예들은 Mg2+, Zn2+ 및 Ni2+를 포함한다. 2가 금속 M2+는 상기 금속들 중 2종 이상의 혼합물일 수 있다. 3가 금속 M3+의 예들은 Al3+, Fe3+ 및 Cr3+를 포함한다. 원자가 n인 음이온 An-의 예들은 I-, Cl-, NO3-, HCO3 -, CO3 2-, 살리실산 이온, 옥살산 이온 및 구연산 이온을 포함한다.
히드로탈시트 화합물로서, Mg-Al-CO3-계 히드로탈시트 화합물(M2+는 Mg2+, M3+는 Al3+ 및 An-는 CO3 2-)은 가용성 및 방열성에서 이점이 있어서, 이것이 사용되는 것이 더욱 바람직하다. 전형적으로 사용되는 Mg-Al-CO3-계 히드로탈시트 화합물의 구체적인 예들은 천연광물로 생성되고 Mg6Al2(OH)16CO3ㆍ4H2O 로 표현되는 히드로탈시트 화합물 및 [Mg4.5Al2(OH)13]2+ [CO3ㆍ3.5H2O]2- 또는 Mg4.3Al2(OH)12.6CO3ㆍ3.5H2O로 표현되는 히드로탈시트 화합물을 포함한다. 이와 같은 Mg-Al-CO3-계 히드로탈시트 화합물들은 각각의 굴절률이 1.49~1.51이고, 이것은 코팅 분야에 사용되는 일반 결합제 수지의 굴절률에 가까워서, 투명한 코팅막들의 생성이 가능하다.
히드로탈시트 화합물은 천연 생성물이거나 또는 합성 조성물일 수 있다. 히드로탈시트 화합물을 합성하기 위한 방법들로서, 히드로탈시트 화합물은, 예를 들면 JP 46-2280B, JP 47-32198B, JP 50-30039B, JP 48-29477B, JP 51-29129B 및 기타에 기술된 공개적으로 알려진 방법들에 의해 합성될 수 있다. 시판 중인 히드로탈시트 화합물 또한 사용될 수 있다. 시판 중인 생성물의 예들은 Kyowa Chemical Industry Co., Ltd.에서 제조한 "DHT-4A", "DHT-6" 및 기타, 그리고 구조식 [Mg4.5Al2(OH)13]2+[CO3ㆍ3.5H2O]2-, Mg4.3Al2(OH)12.6CO3ㆍ3.5H2O 및 Mg3Al(OH)8(CO3 2-)0.5ㆍ2H2O로 표현되는 히드로탈시트 화합물들을 포함한다.
상기 히드로탈시트 화합물은 바람직하기는 평균 입자 직경이 0.05~30 ㎛이고, 더욱 바람직하기는 0.1~3 ㎛이다. 평균 입자 직경은 일반적으로 미세 입자 측정에 사용되는 방법들에 의해 측정될 수 있는데, 예를 들면, 레이저 회절(Micro Track)에 기반한 산란형 입자크기 측정 기기를 사용하는 방법에 의해 측정될 수 있다.
본 발명의 투명성 방열 코팅 조성물은 결합제 수지 100 중량부를 기준으로, 히드로탈시트 화합물 50~290 중량부를 함유한다. 히드로탈시트 화합물의 양은, 결합제 수지 100 중량부를 기준으로, 바람직하기는 50~230 중량부이고, 더욱 바람직하기는 80~200 중량부이고, 이보다 더 바람직하기는 120~200 중량부이다. 앞서 기술된 바와 같이, 본 발명의 투명성 방열 코팅 조성물은 현저히 많은 양의 히드로탈시트 화합물을 함유하는 특징이 있다. 본 발명의 투명성 방열 코팅 조성물은 현저히 많은 양의 히드로탈시트 화합물을 함유하는데, 히드로탈시트 화합물의 함량이 현저히 크지만, 높은 방열성을 달성하고, 이와 동시에, 낮은 흐림도와 높은 총 빛 투과율과 같은 우수한 투명도의 이점을 갖는다.
수지 분산제
본 발명의 투명성 방열 코팅 조성물은 수지 분산제를 함유한다. 코팅 조성물 중에 특정 수지 분산제를 포함시킴으로써 코팅 조성물 중의 히드로탈시트 화합물의 분산 안정성이 개선되고, 그에 따라서 투명도가 높은 코팅층의 형성이 허용된다.
일반 수지 분산제의 예들은 스테아르산 및 라우르산과 같은 지방산(aliphatic acids) 및 그들의 유도체(지방산 모노아미드, 지방산 금속염 및 기타)를 포함하는 계면활성제를 포함한다. 한편, 본 발명의 투명성 방열 코팅 조성물은 아민가가 0~90 mgKOH/g인 수지 분산제를 분산제로 사용하고, 그와 같이 명시된 수지 분산제를 사용함으로써 우수한 투명도의 달성이 허용된다. 아민가가 0~90 mgKOH/g인 수지 분산제의 예들은 아크릴 공중합체, 변형된 아크릴 블록 공중합체, 폴리아미노아미드, 알킬롤 아미노아미드, 실록산 중합체 및 아크릴/실록산 공중합체와 같은 다양한 중합체와 그들의 유도체(알칼리금속 염, 알칼리 토금속 염, 알킬암모늄 염, 포스페이트 에스테르 및 기타), 그리고 긴사슬 폴리아미노아미드와 산성 중합체의 염, 폴리아미노아미드의 폴리카르복실산 염, 긴사슬 폴리아미노아미드와 극성 산성 에스테르의 염, 산기를 갖는 공중합체, 수산화기-함유 카르복실산 에스테르, 알킬롤아미노아미드, 산기를 함유하는 공중합체, 불포화된 폴리카르복실산 폴리아미노아미드, 산성 중합체의 알킬암모늄 염, 안료에 친화성을 갖는 공중합체의 포스페이트 에스테르, 안료에 친화성을 갖는 블록 공중합체, 산기를 함유하는 블록 공중합체의 알킬암모늄 염, 변형된 아크릴 블록 공중합체, 불포화된 폴리카르복실산 중합체 또는 불포화된 폴리카르복실산 중합체 및 폴리실록산, 불포화된 폴리카르복실산 중합체, 거대분자 공중합체의 알킬암모늄 염, 안료에 친화성을 갖는 작용기를 가진 거대분자 공중합체 및 불포화된 산성 폴리카르복실산 폴리에스테르 및 폴리실록산과 같은 수지 분산제를 포함한다. 상기의 수지 분산제는 단독으로 사용되거나 또는 그들 중의 2종 이상의 조합으로 사용될 수 있다.
바람직하게 사용되는 수지 분산제의 예들은 BYK Japan KK에서 제조한 Anti-Terra(등록 상표) 시리즈(U/U 100, 204/205 및 그 외), Disperbyk(등록 상표) 시리즈(101, 102, 103, 106, 108, 110/111, 112, 116, 130, 140, 142, 145, 161, 162/163, 164, 166, 167, 168, 170/171, 174, 182, 183/185, 184, 2000, 2001, 2020, 2025, 2050, 2070, 2096, 2150 및 그 외), 그리고 BYK(등록 상표) 시리즈(P104, P105, 9076, 9077, 220S 및 그 외)를 포함한다.
상기 수지 분산제의 아민가가 90 mgKOH/g을 초과할 때, 히드로탈시트 화합물의 분산도는 양호하나, 코팅으로 얻어지는 코팅층의 흐림도가 높아지고 그것의 투명도가 저하된다는 단점이 있다.
더욱 바람직하기는 수지 분산제는 산가가 0~150 mgKOH/g이다. 특히 바람직하게 본 발명에 사용될 수 있는 수지 분산제의 예들은 산가가 0~150 mgKOH/g이고 아민가가 0~90 mgKOH/g인 음이온-계, 양이온-계, 비이온-계 및 중합체 유형 수지 분산제를 포함한다. 상기의 수지 분산제는 더 바람직하기는 중량평균 분자량이 100~100,000이고, 이보다 더욱 바람직하기는 300~100,000이다.
본 발명에서, 수지 분산제는 히드로탈시트 화합물 100 중량부를 기준으로, 바람직하기는 0.1~50 중량부의 양으로, 더욱 바람직하기는 0.1~30 중량부의 양으로 함유된다. 상기의 범위 내에서 수지 분산제를 사용함으로써, 투명도가 한층 더 우수한 코팅층을 형성할 수 있는 코팅 조성물이 제조될 수 있다.
기타 성분들
본 발명의 투명성 방열 코팅 조성물은 필요에 따른 용매를 함유할 수 있다. 코팅 조성물에 용매를 포함시킴으로써 코팅 형태에 적합한 점도를 갖는 코팅 조성물을 제조하고 히드로탈시트 화합물의 분산도를 개선할 수 있는 이점이 제공된다. 사용될 수 있는 용매의 예들은 메틸 에틸 케톤(MEK) 및 메틸 이소부틸 케톤(MIBK)과 같은 케톤, 톨루엔 및 자일렌과 같은 방향족 탄화수소, 헵탄과 같은 지방족 탄화수소 및, 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르, 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트, 3-메톡시-3-메틸-1-부탄올, 2-(2-메톡시에톡시) 에탄올 및 2-부탄올과 같은 알코올을 포함한다. 이와 같은 용매들 중에서, 톨루엔과 자일렌과 같은 방향족 탄화수소, 메틸 에틸 케톤(MEK), 메틸 이소부틸 케톤(MIBK), 헵탄 및 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르가 바람직하다. 그러나, 본 발명의 투명성 방열 코팅 조성물에서, 용매는 상기 목록에 제한되지 않고, 상기의 결합제 수지를 용해 또는 분산시킬 수 있는 한, 광범위한 유기 용매가 사용될 수 있다.
본 발명의 투명성 방열 코팅 조성물은 필요에 따라 코팅 재료 분야에서 사용되는 다양한 성분들을 함유할 수 있다. 예를 들어, 코팅 조성물은 UV 흡수제, UV 안정화제, 경화 촉매, 항산화제, 가소제 등과 같은 다양한 종류의 첨가제들을 함유할 수 있다. 코팅 조성물은 이와 더불어, 필요에 따라, 예를 들면 코팅으로 얻어지는 코팅층의 투명한 외관에 영향을 미치지 않는 범위에서, 녹 방지 안료 또는 체질 안료(extender pigment)와 같은 안료를 함유할 수 있다.
투명성 방열 코팅 조성물의 제조 방법 및 코팅 방법
결합제 수지, 히드로탈시트 화합물, 수지 분산제, 용매 및 필요에 따른 첨가제를 혼합하여 본 발명의 투명성 방열 코팅 조성물이 제조될 수 있다. 이와 같은 구성성분들을 혼합하는 방법으로서, 예를 들어 페인트 셰이커, 유성밀(planet mill), 균질기, 반죽기 등을 사용하는, 당업자에게 잘 알려진 혼합방법들이 사용될 수 있다.
본 발명의 투명성 방열 코팅 조성물을 제조할 때, 상기의 성분들을 혼합한 후에, 바람직하기는 볼밀(ball mill), 비즈밀(beads mill), 3롤밀(three roll mill) 또는 초음파 분산 처리로 고-분산 처리가 실행된다. 투명성 방열 코팅 조성물을 제조할 때의 고-분산 처리의 실행은 코팅 조성물을 코팅하여 형성된 코팅층의 흐림도를 감소시키고 높은 투명도를 달성하는 이점을 제공한다. 특히, 초음파 분산 처리가 실행될 때, 고-분산 처리가 단시간에 진행될 수 있다. 초음파 분산 처리에 사용되는 기기의 예들은 Branson에서 제조한 Dedital Sonifier를 포함한다.
본 발명의 투명성 방열 코팅 조성물은 잘 알려진 방법들에 의해 코팅될 물품 위에 코팅될 수 있는데, 예를 들면, 스프레이 총, 롤 코터(roll coater), 바 코터(bar coater), 커튼 플로 코터(curtain flow coater), 롤러 또는 브러시를 사용하는 방법들이다. 스프레이 총이 사용되는 경우, 본 발명의 코팅 조성물은 희석제로, 필요할 때 스프레이 총으로 도포될 수 있는 적절한 수준의 점도로 희석될 수 있다. 사용될 수 있는 희석제의 예들은 방향족 탄화수소, 알코올 및 지방족 탄화수소와 같은 상기의 용매들을 포함한다.
코팅될 물품의 예들은 강철 시트, 도금된 다양한 강철 시트, 알루미늄 시트 및 스테인리스 강철 시트를 포함하는 금속 재료, 유리, 콘크리트, 타일 및 슬레이트를 포함하는 무기 재료 및 폴리아미드-계 합성 섬유(나일론TM 및 그 외), PET, 폴리올레핀(폴리에틸렌, 폴리프로필렌 및 기타), 폴리염화비닐, 아크릴 및 ABS를 포함하는 플라스틱 재료와 같은 열 방사가 필요한 다양한 종류의 기재를 포함한다. 이와 같이 코팅될 물품들은 우선 필요에 따라 탈지 처리(degrease treatment), 세정 처리, 표면 처리가 실시될 수 있다. 코팅될 물품은 부품, 제품 또는 반제품의 형태일 수 있는데, 이들의 예는 컴퓨터, 이동전화, TV 수상기 및 AV 장비, 구동 ㅈ장치, 반도체 장치, 전원장치, 이들과 이들의 케이싱으로 구성된 전자 요소와 같은 전자 기기를 포함한다.
코팅층은 본 발명의 투명성 방열 코팅 조성물을 코팅될 물품 위에 코팅하고, 결합제 수지의 종류에 알맞은 방법으로 코팅 조성물에 함유된 결합제 수지를 경화함으로써 형성된다. 예를 들어, 본 발명의 투명성 방열 코팅 조성물이 용매를 함유하는 조성물인 경우, 그리고 결합제 수지가 소위 경화성 수지가 아닌 경우, 코팅층은 코팅막으로부터 용매를 증발시킴으로써 얻어진다. 다양한 경화성 수지가 결합제 수지로 사용될 경우, 상기 경화성 수지의 특징에 상응하는 경화 절차가 코팅 조성물을 코팅하여 얻어진 코팅막에 적용되고, 그 후 상기 코팅막이 경화되어 코팅층을 얻는다. 예를 들어, 결합제 수지가 활성 에너지선 경화성 수지일 경우, 코팅 조성물을 코팅하여 얻은 코팅막은 자외선 또는 전자선으로 조사(irradiate)되어 코팅막이 경화된다. 자외선 또는 전자선의 조사 시간 및 조사 강도는 활성 에너지선 경화성 수지의 종류 및 코팅막의 두께에 따라 달라질 수 있으나, 자외선 조사의 경우, 자외선은 바람직하기는 약 100~3,000 mJ/cm2로 조사된다. 전자선 조사의 경우, 전자선은 바람직하기는 약 1~50 mega rad로 조사된다.
본 발명의 코팅될 투명성 방열 코팅 조성물은 코팅될 물품의 용도에 따라 넓은 범위에서 적절히 선택될 수 있는데, 일반적으로 경화 후 코팅층은 막 두께가 바람직하기는 1~200 ㎛이고, 특히 바람직하기는 약 2~100 ㎛이다.
본 발명의 투명성 방열 코팅 조성물은, 코팅되었을 경우, 방열성이 우수하고 투명도가 높은 코팅층을 형성하는 이점이 있다. 종래의 여러 방열 코팅막들은 검정색 또는 백색이었다. 예를 들어, 백색 방열 코팅막은 검정색 방열 코팅막과 비교하여 다채로운 조색(colorful toning)을 실현할 수 있는 이점이 있다. 그러나, 백색 방열 코팅막은 금속성 코팅과 같이 투명한 외관을 효과적으로 이용하는 코팅막으로 전환되기가 어렵다. 방열 메커니즘의 특성 때문에, 방열 코팅막은 코팅될 물품의 가장 바깥 표면에 형성될 때 최대 방열성을 실현할 수 있다. 코팅될 물품의 가장 바깥 표면 상의 코팅막이 검정색 또는 백색의 불투명 코팅막일 경우, 코팅될 물품 또는 금속성 코팅의 기재를 이용하는 코팅 방법은 실행될 수 없고, 그래서 이 방법은 코팅막의 디자인과 코팅될 물품의 디자인을 상당히 제한한다는 단점이 있다. 대조적으로, 본 발명의 투명성 방열 코팅 조성물에 의해 얻은 코팅막은 투명도가 높을 뿐만 아니라 방열성 또한 우수해서, 높은 열 방사 및 우수한 디자인을 달성할 수 있는 이점이 있다.
본 발명의 투명성 방열 코팅 조성물에 의해 형성된 코팅층은 투명도가 높아서, 발광 소자의 표면에 형성될 수 있다는 이점이 있다. 예를 들면, LED의 발광 부분의 표면(투명 부품)에서와 마찬가지로, 반투명성과 방열성이 동시에 필요한 경우, 숨김 효과(concealing effect)가 있는 백색 또는 검정색 방열 코팅막은 사용될 수가 없다. 대조적으로, 본 발명의 투명성 방열 코팅 조성물에 의해 형성된 코팅층은 투명도가 높아서, 방열 코팅층은 LED의 발광 부분의 표면(투명 부품)에 형성될 수 있다. 이것은 방열 코팅층의 표면적을 증가시키고, 더 많은 방열을 달성하게 하는 이점을 제공한다. 본 발명의 투명성 방열 코팅 조성물에 의해 형성된 코팅층은 또한 회로선의 불량상태를 시각적으로 점검할 필요가 있는 투명 전기회로의 표면에 형성될 수 있다는 이점을 추가로 제공한다.
본 발명의 투명성 방열 코팅 조성물에 의해 형성된 코팅층은 방열성이 높고 투명도가 높은 특징이 있다. 따라서, 코팅층은 조명기구로서의 성능을 손상시키지 않으면서 LED 조명 기구에 우수한 방열성을 제공하는 이점이 있다. LED 조명 기구에 LED 발광소자가 사용된다. LED 발광소자는 반도체 소자이고, 그렇기 때문에, 열에 민감하다. 예를 들어, LED 발광소자의 온도가 80℃ 이상이 되면, 상기 소자는 성능이 저하될 가능성이 있다. 따라서, LED 조명 기구의 방열 효율을 향상시키는 것은 상당히 중요하다.
LED 조명 기구는 일반적으로 알루미늄과 같은 열 전도성이 높은 금속으로 이루어진 방열체를 적용한다. 알루미늄과 같은 금속 부재는 열 전도성이 높으나, 방열 성능은 낮은데, 그래서 표면으로부터 열 확산 효율이 형편없이 낮아서 표면에서의 방열 속도가 요구되어 왔다. 알루미늄과 같은 금속의 방열 성능을 개선하는 방법으로서, 상기의 백색 또는 검정색 방열 코팅막의 형성 방법이 종래에 활용되어 왔다.
한편, 알루미늄과 같은 금속의 표면은 거울과 같은 광택이 있어서, 빛 반사 부재로 사용될 수 있다. 이와 같은 경우에 검정색 방열 코팅막이 알루미늄 부재 위에 형성되는 경우, 빛 반사 성능은 현저히 감소되고, 알루미늄 부재는 빛 반사 부재로 사용될 수가 없다. 백색 방열 코팅막이 금속 부재 위에 형성되는 경우, 빛 반사 성능은, 검정색 방열 코팅막이 형성되었을 경우와 비교하여 훨씬 적은 정도지만, 또한 감소된다.
본 발명의 투명성 방열 코팅 조성물에 의해 형성된 코팅층은 방열성이 높고 동시에 투명도가 높은 이점이 있어서, 부재의 금속 광택을 손상시키지 않는 특징이 있다. 이에 따라, 투명성 방열 코팅 조성물은 아주 바람직하기는 LED 조명 기구의 알루미늄 부재에 사용될 수 있어서, 이것이 방열 및 빛 반사 부재 역할을 한다는 이점이 있다.
본 발명의 투명성 방열 코팅 조성물에 의해 형성된 코팅층은 투명도가 높고, 특히 흐림도가 낮은 특징을 갖는다. 본 발명의 투명성 방열 코팅 조성물에 의해 형성된 코팅층은 히드로탈시트 화합물 함량이 높고 열 방사가 높은 특징을 갖는다. 한편, 상기 코팅층은 히드로탈시트 화합물의 함량이 높지만, 코팅층 내부에서 빛 산란이 거의 없고 흐림도가 낮은 특징을 갖는다. 이에 따라, 본 발명의 투명성 방열 코팅 조성물에 의해 형성된 코팅층은 총 빛 투과율이 높고, 빛 산란이 거의 없으며 흐림도가 낮을 뿐만 아니라 열 방사가 높은 특징을 갖는다.
실시예
본 발명은 하기 실시예들에 의해 좀 더 상세히 기술될 것이나, 본 발명은 거기에 제한되지 않는다. 실시예에서, "부(part)" 및 "%"는, 다른 명시가 없는 한, 중량을 기준으로 한다.
실시예 1~11
투명성 방열 코팅 조성물의 제조
아크릴 수지(제품명: ACRYDIC A-136-55, 산가 7, DIC Corporation 제조), 히드로탈시트 화합물(제품명: DHT-4A, 평균 입자 직경 0.4 ㎛, Kyowa Chemical Industry Co., Ltd. 제조)(아크릴 수지(고체) 100 중량부를 기준으로 하기 표에 명시된 양) 및 하기 표에 명시된 종류 및 양의 수지 분산제를 톨루엔 용매에 첨가한 후, 혼합하였다. 실시예 1~10에서, 초음파 기기(Dedital Sonifier, Branson 제조)로 고-분산 처리를 실시하였다. 따라서, 현탁된 형태의 투명성 방열 코팅 조성물을 얻었다.
코팅층 형성
상기 실시예들에서 얻은 투명성 방열 코팅 조성물들을 바 코터로 다양한 필름(총 빛 투과율과 흐림도가 측정될 때는 PET 필름, 방열성이 평가될 때는 알루미늄 필름) 위에 코팅하고, 이어서 자연건조하였다. 총 빛 투과율과 흐림도의 측정의 경우, 각각 막 두께가 10 ㎛인 코팅층들을 얻었고, 방열성의 평가의 경우, 각각 막 두께가 30 ㎛인 코팅층들을 얻었다.
비교예 1~7
하기 표에 따라서, 실시예에서와 동일한 방법으로 코팅 조성물들을 제조하였는데, 단 사용된 수지 분산제가 다르거나, 수지 분산제가 사용되지 않았거나, 히드로탈시트 대신 알루미나가 사용되는 등과 같이 변화가 있었다. 그러나, 비교예 1, 2 및 4~6에서, 초음파 기기(Dedital Sonifier, Branson 제조)로 고-분산 처리를 실행하였다.
생성된 코팅 조성물을 사용하여, 상기의 실시예들에서와 동일한 방법으로 코팅층을 형성하였다.
상기의 실시예 및 비교예에서 제조된 코팅층들을 사용하여, 하기와 같이 성능 평가를 실시하였다.
총 빛 투과율 및 흐림도
실시예와 비교예의 코팅층들(PET 필름 상에 층 형성)의 총 빛 투과율과 흐림도는 JIS K 7136에 따라 흐림도 계측기(HM-150, MURAKAMI COLOR RESEARCH LABORATORY 제조)로 측정하였다. 측정 결과는 아래 표에 나타내었다.
굴절률 측정
JIS K 0062에 따라 아베 굴절계로 굴절률을 측정하였다. 아크릴 수지 단독 굴절률은 1.49였다(비교예 7 참조).
Figure pct00001
Figure pct00002
상기의 표들에서,
분산제 A: BYK-9076(거대분자 공중합체의 알킬 암모늄 염, 산가 38 mgKOH/g, 아민가 44 mgKOH/g),
분산제 B: Disperbyk-140(산성 중합체의 알킬 암모늄 염, 산가 73 mgKOH/g, 아민가 76 mgKOH/g),
분산제 C: Disperbyk-142(안료에 친화성이 있는 공중합체의 포스페이트 에스테르, 산가 46 mgKOH/g, 아민가 43 mgKOH/g),
분산제 D: Disperbyk-110(산기를 함유하는 공중합체, 산가 53 mgKOH/g, 아민가 0 mgKOH/g),
분산제 E: Disperbyk-111(산기를 함유하는 공중합체, 산가 129 mgKOH/g, 아민가 0 mgKOH/g),
분산제 F: Disperbyk-2000(변형된 아크릴 블록 공중합체, 산가 0 mgKOH/g, 아민가 4 mgKOH/g),
분산제 G: Disperbyk-102(산기를 갖는 공중합체, 산가 101 mgKOH/g, 아민가 0 mgKOH/g),
분산제 H: Disperbyk-109(알킬롤아미노아미드, 산가 0 mgKOH/g, 아민가 140 mgKOH/g), 및
분산제 I: Disperbyk-180(블록 공중합체의 알킬 암모늄 염, 산가 94 mgKOH/g, 아민가 94 mgKOH/g) (모두 BYK Japan KK에서 시판 중).
상기 표들에 나타낸 바와 같이, 실시예의 코팅층들을 갖는 필름을 통과하는 빛의 총량으로부터 계산한 총 빛 투과율은 모두 높았고, 결합제 수지를 포함하는 코팅층의 필름과 비교할 때 현저한 차이는 없었다(비교예 7 참조). 한편, 히드로탈시트 대신 알루미나를 사용한 비교예 1과 2의 경우, 총 빛 투과율이 10% 감소하고 투명도가 현저히 손상되었다.
코팅층을 갖는 필름을 통과한 빛의 양에 비해 감소한 빛의 양으로부터 계산한 흐림도는 샘플 내에서 평행한 빛의 산란 양을 나타내고, 흐림 정도를 보여준다. 특히 히드로탈시트를 다량 함유하는 코팅 조성물을 사용할 경우, 여러 실험들을 통해 흐림도가 30 이상으로 상승함을 확인하였다. 한편, 아민가가 0~90 mgKOH/g인 수지 분산제를 첨가하고 필요한 경우 고-분산 처리를 실행할 때 흐림도가 10 이하로 감소하고 빛 산란이 아무런 문제도 일으키지 않을 정도로 억제될 수 있음을 확인하였다.
아민가가 0~90 mgKOH/g인 수지 분산제(분산제 A~G)를 사용하자, 생성된 코팅층을 가진 샘플들은 흐림도가 30 이하였고, 이것은 충분히 적은 값이다(실시예 3~10 및 기타 참조). 그러나 아민가가 0~90 mgKOH/g를 초과하는 분산제 H와 I를 각각 사용한 비교예 5와 6에서는, 흐림도가 상당히 증가하였고, 극히 높았다. 다시 말해, 아민가가 0~90 mgKOH/g을 초과하는 수지 분산제의 사용이 투명도를 현저히 손상시키고, 그래서 그와 같은 수지 분산제는 사용할 수 없음을 확인하였다.
히드로탈시트 대신 알루미나가 사용된 비교예 1과 2의 경우, 총 빛 투과율은 낮았다. 이것은 알루미나의 매우 높은 굴절률 1.76에 의해 야기되는 것으로 여겨진다.
이에 따라, 실시예 1~11 및 비교예 3과 4는 양호한 투명도를 달성하였는데, 즉, 총 빛 투과율이 충분히 높고 흐림도가 적었다.
열 방사의 평가
투명성 방열 코팅 조성물의 방열 성능을 도 1에 나타낸 장치로 평가하였다. 항온실(Tr = 23℃)에 놓은 장치에 설치한 평면 히터(plane heater)를 일정 전압 전원(PAC 25, SHIMADEN CO., LTD. 제조)에 연결하여, 일정 출력(26.4 W)으로 가열하고, 출력을 유지시켜서 장치 전체를 가열하였다. 장치에서, 평면 히터에 의해 발생된 열은 열 전도에 의해 구리 시트로, 이어서 알루미늄 필름으로, 그 후 코팅층으로 전이되었다. 그리고 나서, 대류 및 방사에 의해 코팅층의 표면으로부터 항온실의 대기로 열을 방출하였다. 이때, 일정 시간 후, 발생된 열의 양과 코팅층의 표면으로부터 방사된 열의 양이 평형을 이루고, 구성성분들의 온도는 일정해졌다. 이 때, 도 1에 나타낸 T1, T2 및 T3 각각의 온도를 열전대 센서(thermocouple sensor)(KEYENCE CORPORATION 제조)로 측정하였다. 여기서, 열 전도 및 대류의 효과는 코팅층의 유무 또는 코팅층의 종류에 의해 영향을 받지 않는다. 따라서, 열 방사의 효과는 코팅층의 방열 성능(방사 효과)의 차이에 의해 영향을 받는다.
측정 조건
코팅층 두께: 30 ㎛
알루미늄 필름: 크기 10 cm X 10 cm, 막 두께 100 ㎛
히터 저항: 168.27 Ω
Figure pct00003
상기 표에 나타낸 바와 같이, 아크릴 수지 자체는 방사율이 알루미늄보다 충분히 커서, 코팅층이 아크릴 수지를 포함하는 비교예 7에서 코팅층이 없고 알루미늄만 있는 경우와 비교하여, 표면 온도(T1)가 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 결합제 수지 100 중량부를 기준으로 히드로탈시트 45 중량부를 함유하는 비교예 4에서, 비교예 7과 비교하여 온도가 추가로 2℃ 감소하였으나, 방열 성능은 여전히 불충분하였다.
한편, 히드로탈시트의 함량이 높은 실시예 2와 4에서는, 비교예 4와 비교하여, 온도가 5~6℃ 추가로 감소하였고, 알루미늄 필름만을 사용한 경우와 비교하여 온도가 20~21℃ 감소하였다.
실시예 2 및 4는, 알루미나를 다량 사용한 비교예 2와 비교할 때, 온도의 큰 감소를 나타내었고, 실시예 2 및 4는 방열 성능이 우수함을 확인할 수 있었다.
뿐만 아니라, 이와 같은 실시예들에서, 알루미늄 필름만을 사용한 경우와 비교하여, 열원의 위치에 상응하는 히터 상층의 온도가 20℃ 감소하였다. 이에 따라, 실시예들의 투명성 방열 코팅 조성물로부터 얻은 코팅층이 상당한 방열 효과를 나타내는 것으로 확인하였다.
코팅된 재료의 광택값 및 방사율의 측정
본 발명의 투명성 방열 코팅 조성물과 시판 중인 다양한 방열 코팅 재료의 성능들 사이의 비교를 실시하였다.
하기 표에 나타낸 코팅 조성물들을 알루미늄 시트에 코팅하여 코팅층을 형성하였다.
No. 1 및 2의 코팅 조성물(CT-200 백색, 검정색)을 바 코터로 코팅하고, 예비로 100℃에서 10분 동안 건조하였다. 그리고 나서, 이들을 180℃에서 20분 동안 가열하여 경화하고, 각각의 두께가 약 25 ㎛인 코팅층을 형성하였다.
No. 3의 코팅 조성물(CT-100, 윤기 없는 검정색)을 바 코터로 코팅하고, 180℃에서 20분 동안 가열함으로써 경화하여, 두께가 약 25 ㎛인 코팅층을 형성하였다.
No. 4의 코팅 조성물(PSR-4000 LEW 1)을 바 코터로 코팅하고, 예비로 80℃에서 30분 동안 건조하였다. 그리고 나서, 금속 할라이드 램프로 300 mJ/cm2의 빛을 조사하여 UV 경화를 실시하고, 이어서 150℃에서 60분 동안 가열하여 경화하였다.두께가 약 25 ㎛인 코팅층을 형성하였다.
No. 5의 코팅 조성물(PELCOOL(등록상표명) H-7001)을 바 코터로 코팅하고, 160℃에서 25분 동안 가열함으로써 경화하여, 두께가 약 25 ㎛인 코팅층을 형성하였다.
No. 6의 코팅 조성물(실시예 2의 투명성 방열 코팅 조성물)을 바 코터로 코팅하고, 자연건조하고, 그렇게 하여 두께가 약 25 ㎛인 코팅층을 형성하였다.
이와 같은 방법으로 얻은 코팅된 재료들을 측정 샘플로 만들었다. 이와 같은 측정 샘플들의 광택값과 방사율(emissivity)을 하기 방법으로 측정하였다.
광택값
Suga Test Instruments Co., Ltd.에서 제조한 디지털 멀티-각 광택 계측기, UGV-5D로, JIS Z8741의 조항들에 따라, 75˚의 각에서의 광택값을 측정하였다.
방사율
Kyoto Electronics Manufacturing Co., Ltd에서 제조한 방사율 계측기 AERD로 방사율을 측정하였다. 본 명세서의 방사율은 측정하려는 물체의 표면에서 측정한 방사율을 의미하고, ASTMC 1371-98의 조항들에 따른 측정에 의해 결정된 값이다. 이것은 방사율이 높으면 높을수록, 방열 성능이 더욱 우수하다는 의미이다.
Figure pct00004
CT-200 백색: 용매형 열경화성 코팅 재료 조성물(백색 코팅막 형성), Okitsumo Incorporated 제조
CT-200 검정색: 용매형 열경화성 코팅 재료 조성물(검정색 코팅막 형성), Okitsumo Incorporated 제조
CT-100 윤기 없는 검정색: 용매형 열경화성 코팅 재료 조성물(윤기 없는 검정색 코팅막 형성), Okitsumo Incorporated 제조
PSR-4000 LEW 1: 현상(development)형 솔더 레지스트(solder resist) 조성물(백색 코팅막 형성), TAIYO INK MFG CO., LTD 제조.
PELCOOL(등록상표) H-7001: 1액성 열경화성 수지 조성물(백색 코팅막 형성), Pelnox Limited 제조
No. 7은 코팅막을 형성하지 않은 무코팅 알루미늄 시트다. 알루미늄 시트는 금속 표면이라서 광택값이 높고 빛 반사 성능이 높다. 한편, 방사율은 낮고 그리고 방열 성능이 형편 없음을 확인할 수 있다.
No. 1~3에서 Okitsumo Incorporated가 제조한 CT-200 코팅 재료 조성물을 코팅하여 얻은 코팅된 재료는, 무코팅 알루미늄 시트(No. 7)와 비교하여, 모두 방사율이 높다. 한편, No. 1 및 2의 광택값은 무코팅 알루미늄 시트(No. 7)의 광택값과 비교하여 73~74% 감소하였고, 그래서 No. 7의 약 26~27%였다. No. 3의 광택값은 No. 7의 광택값과 비교하여 99.4% 감소하였고, 그래서 No. 7의 약 0.6%였다.
No. 4에서 TAIYO INK MFG CO., LTD.가 제조한 PSR-4000 LEW 1을 코팅하여 얻은 코팅된 재료 또한, 무코팅 알루미늄 시트(No. 7)와 비교하여, 방사율이 높았다. 한편, No. 4의 광택값은 무코팅 알루미늄 시트(No. 7)와 비교하여 70% 감소하였고, 그래서 No. 7의 약 30%였다.
No. 5에서 Pelnox Limited가 제조한 PELCOOL(등록상표) H-7001을 코팅하여 얻은 코팅된 재료 또한 무코팅 알루미늄 시트(No. 7)와 비교하여 방사율이 높았다. 한편, No. 5의 광택값은 무코팅 알루미늄 시트(No. 7)의 광택값과 비교하여 70% 감소하였고, 그래서 No. 7의 약 30%였다.
No. 6에서 실시예 2의 투명성 방열 코팅 조성물을 코팅하여 얻은 코팅된 재료는 No. 1~7의 측정 샘플들 중에서 방사율이 가장 높았다. 뿐만 아니라, No. 6의 코팅된 재료는 무코팅 알루미늄 시트(No. 7)와 비교하여 광택값 감소가 단지 19%였고, 광택값을 200 이상으로 유지하였다. No. 6의 코팅된 재료가 아주 높은 광택값을 유지함을 확인하였다.
상기 실험의 결과에 따라, 본 발명의 투명성 방열 코팅 조성물은 금속 표면의 광택을 유지하고, 그와 동시에, 우수한 방열 성능을 나타냄이 발견되었다. 본 발명의 투명성 방열 코팅 조성물을 LED 발광소자의 빛 반사 부재에 도포함으로써, 우수한 빛 반사 성능이 유지될 수 있고, 그와 동시에, 방열 성능이 현저히 개선될 수 있다.
본 발명의 투명성 방열 코팅 조성물을 코팅하여 얻은 코팅층은 방열성이 우수하고 투명도가 높은 특성을 갖는다. 본 발명의 투명성 방열 코팅 조성물에 의해 얻은 코팅층은 투명도가 높아서, 디자인을 향상시키고 응용 범위가 넓다는 장점을 제공한다.

Claims (10)

  1. 결합제 수지, 히드로탈시트 화합물 및 아민가가 0~90 mgKOH/g인 수지 분산제를 포함하고, 결합제 수지 100 중량부를 기준으로 히드로탈시트 화합물을 50~290 중량부 포함하는 것인 투명성 방열 코팅 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 결합제 수지와 히드로탈시트 화합물의 굴절률의 차이가 0~0.2이고, 투명성 방열 코팅 조성물을 코팅하여 형성된 투명 방열 코팅층의 흐림도(haze value)가 0~30이고 총 빛 투과율이 80~100%인 것인 투명성 방열 코팅 조성물.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 수지 분산제가 음이온-계, 양이온-계, 비이온-계 또는 중합체 유형 수지 분산제인 것인 투명성 방열 코팅 조성물.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 수지 분산제의 산가가 0~150 mgKOH/g인 것인 투명성 방열 코팅 조성물.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 결합제 수지가 아크릴 수지, 폴리올레핀 수지 및 셀룰로오스 아세테이트 수지로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 수지인 것인 투명성 방열 코팅 조성물.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 결합제 수지가 아크릴 수지인 것인 투명성 방열 코팅 조성물.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 결합제 수지가 산가가 1~20 mgKOH/g인 아크릴 수지인 것인 투명성 방열 코팅 조성물.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 결합제 수지, 히드로탈시트 화합물 및 아민가가 0~90 mgKOH/g인 수지 분산제를 혼합한 후, 고-분산 처리를 실행하여 얻은 코팅 조성물인 투명성 방열 코팅 조성물.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 투명성 방열 코팅 조성물을 코팅하여 형성된 투명 방열 코팅층과 기재를 갖는 방열 재료.
  10. 히드로탈시트 화합물, 아민가가 0~90 mgKOH/g인 수지 분산제 및 결합제 수지를 혼합하여 히드로탈시트 화합물의 양이 결합제 수지 100 중량부를 기준으로 50~290 중량부가 되도록 하는 혼합 단계 및 생성된 혼합물에 고-분산 처리를 실행하는 분산 처리 단계를 포함하는 투명성 방열 코팅 조성물의 제조 방법.
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