KR20140131575A - 방열성 도료 조성물 및 방열성 도막 - Google Patents

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에이지 이와무라
마사키 고바야시
야스타카 모로주미
나오야 다카하시
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아라까와 가가꾸 고교 가부시끼가이샤
페르녹스 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은, 발열성 물품에 적용되는 방열성 도료 조성물에 있어서, 적외선 흡수성 바인더 수지(A), 적외선 흡수성 무기입자(B) 및 유기용제를 함유하고, (A)성분과 (B)성분과의 비율은, 두 성분의 합계 100 부피%를 기준으로, (A)성분이 10~70 부피% 및 (B)성분이 90~30 부피%이며, 상기 조건 1, 2 및 3을 충족하는 것을 특징으로 하는 액상 또는 페이스트 형태의 방열성 도료 조성물, 및 이의 조성물을 경화해 얻어지는 방열성 도막을 제공한다.

Description

방열성 도료 조성물 및 방열성 도막{Heat dissipating coating composition and heat dissipating coating film}
　본 발명은, 방열성 도료 조성물 및 이의 조성물로부터 얻어지는 방열성 도막에 관한 것이다.
최근 전기 기기, 전자 기기, 광학 기기 등의 제품은 고성능화, 소형화, 휴대화가 진행되고 있어 제품 내부의 발열량이 증대하는 경향이다. 예를 들면, 가전 제품의 경우, 프린트 배선 기판의 고밀도 실장화와 마이크로 프로세서의 고속화에 따라, 부품 단위당 소비 전력이 현저히 증대하고, 이에 따라 발열량도 커지고 있다. 따라서 자연스럽게 이들 제품과 같은 발열성 물품에 대한 방열 대책이 필요하게 된다.
여기에서 방열 대책으로는 열전도, 대류 및 열복사의 열전달 수단을 조합함으로써 제품 내부의 열원(고온 영역)에서 열 에너지를 외계(저온 영역)로 운송해 방출하기 위한 수단을 말한다.
　
종래의 방열 대책은, 열전도 및 대류에 주안점을 두고 있으며, 예를 들면, 열원에서 유래한 열 에너지를 알루미늄이나 구리로 만든 방열판의 내부를 전도시켜 그 표면에 전달된 열 에너지를 냉각 팬 등에 강제적으로 대류 할 방법이 채택되었다. 그러나, 제품의 고성능화, 소형화에 의해 제품 내부에 물리적인 방열 수단(방열판, 냉각팬 등)을 설치하는 공간이 확보하기 어려워지고 있다. 또한, 제품의 소형화, 세밀화에 따라 미세한 쓰레기와 먼지의 영향을 피하기 위해 완전 밀폐형의 케이스(하우징)이 채용되는 경향이 있으나, 이 경우는 대류에 의한 방열 효과도 기대하지 못한다. 덧붙혀, 방열판과 냉각 팬은 그 의장성과 경제성의 관점보다 사이즈, 형태가 제한되는 것이 많다.
따라서, 열 복사의 관점에서, 지금까지 여러가지 방열성 도료가 제안되어 왔다. 여기서, 방열성 도료란 일반적으로, 기본 기재와의 밀착성을 가진 바인더 수지에, 열 에너지를 흡수하여 방사하는 무기입자를 배합한 것을 말하며, 대면적화가 가능하며 발열성 물품(피 방열 물품)의 형상을 불문하고, 게다가 시공이 용이하므로, 전기 기기, 전자 기기, 광학 기기 등에서 상용되고 있다.
종래의 방열성 도료는 열 에너지를 전 파장 영역 또는 가능한 폭넓게 파장 영역에 방사시키기 위해, 도막의 적분 방사율을 흑체의 방사율(=1)에 근접하도록 설계되는 경우가 많다. 예를 들면, 특허 문헌 1에는 적외선 전 파장 영역에서 흑체에 가까운 적외선 방열 효율을 보여 주는 도료로서 파장 영역이 서로 상이한 3종 이상의 전이 금속 산화물 분말을 혼합 소결 하고, 분쇄하여 된 입자를 함유된 방열성 도료 조성물이 개시되어 있다. 그러나, 이론상, 발열성 물품으로부터 방사되는 적외선(전자파)은 모든 파장에 걸쳐 일정량의 에너지를 방출하지 않을 뿐만 아니라, 온도에 의해서 특정되는 파장에 의존한 에너지 밀도 분포를 가지는 것과 동시에, 적외선 전 파장에 걸쳐 흑체에 가까운 적외선 방사 효율을 나타내는 방열성 도료는 외계로부터의 전자파도 흡수할 수 있으므로, 특정의 온도 지역에서만 방열 대책을 갖추면 좋은 제품에는 적당치 않다.
또한, 예를 들면, 특허 문헌 2에는, 가전 제품 등의 케이스와 방열판 등에서 요구되는 150℃ 정도 이하의 온도 지역에서 열 복사성을 향상시킬 수 있는 도료로서, 적어도 파장 6 ㎛에서 열 복사율이 60% 이상의 안료인 카본 블랙과, 파장 12 ㎛에서 열 복사율이 60% 이상의 안료인 티타니아(titania)를 각종 바인더 수지에 배합하여 제조된 방열성 도료 조성물이 제안되고 있다. 상기 도료는 가전 제품 등의 케이스와 방열판이, 이른바 플랑크 분포 법칙에 따라 파장 8~10 ㎛ 정도 범위 내에 복사 에너지 밀도의 정점을 가진 열(전자파)을 발하고 있는 점에 주목하여, 상기 파장 범위에서의 복사 특성을 보완하는 2종의 안료를 조합한 것이다
일본공개공보 S61-64765A 일본공개공보 2002-226783A
본 발명의 목적은, 각종의 발열성 물품에 대한 방열 대책으로서, 상기 물품이 발열하는 특정 열에너지 파장 영역에서, 높은 방열 효율을 가진 도막을 형성할 수 있는 도료 조성물, 및 이의 조성물로부터 얻어지는 방열성 도막을 제공하는 데 있다.
상술한 바와 같이, 종래 공지의 방열성 도료에서는, 모두 도료에 배합하는 무기입자가 적외선을 흡수하여 복사하는 파장 영역에만 착안되어, 이들과 조합되는 바인더 수지의 적외선 흡수특성 및 적외선 방사특성이 무기입자의 적외선 흡수특성 및 적외선 복사특성에 어떠한 영향을 주는지는 검토되지 않았다.
여기서, 무기입자의 적외선 흡수 스펙트럼과 바인더 수지의 적외선 흡수 스펙트럼이 크게 겹쳐지는 경우, 열원 유래의 복사 에너지를 무기입자가 흡수하여 복사하여도 이의 복사 에너지를 바인더 수지가 재흡수 해버려, 도막 전체의 방열 효율이 현저히 저하한다. 이러한 현상은, 복사 에너지에 관한 이른바 키르히호프의 법칙, 즉, 어떤 주파수의 전자파(환언하면, 어떤 파장의 적외선)를 방출하기 쉬운 물질은, 똑같은 주파수의 전자파를 흡수하기 쉽다는 법칙에 의해 설명 가능하다.　
본 발명자는, 열 교환에 관한 현상에 주목하고, 방열 대책이 필요한 온도 영역에 대응하는 특정 열 에너지파장 영역에 있어서, 바인더 수지와 무기입자의 각각의 적외선 흡수 스펙트럼이 일정 한도로 겹쳐지는 것과 같은 조합을 선택함으로써, 타겟으로 하는 특정 온도 영역에 있어서 높은 방열 효율을 가진 도막을 주는 도료 조성물이 얻어지는 것을 찾아내었다.
본 발명자는 이러한 새로운 지식에 근거하여, 여러가지 예의 검토한 결과, 본 발명을 완성하기에 이르렀다. 즉 본 발명은, 이하에 나타내는 방열성 도료 조성물 및 방열성 도막을 제공하는 것이다.　
　
　1.발열성 물품에 적용되는 방열성 도료 조성물에 있어서, 적외선 흡수성 바인더 수지(A), 적외선 흡수성 무기입자(B) 및 유기용제를 함유하고, (A)성분과 (B)성분과의 비율은, 두 성분의 합계 100 부피%를 기준으로, (A)성분이 10~70 부피% 및 (B)성분이 90~30 부피%이며, 하기 조건1, 2 및 3을 충족하는 것을 특징으로 하는 액상 또는 페이스트 형태의 방열성 도료 조성물:
　조건 1：(A)성분과(B) 성분이 모두 상기 발열성 물품으로부터 방사되는 파장 영역의 λｓ≤λ≤λｌ 적외선을 흡수한다.
　조건 2：(A)성분의 적외선 흡수 스펙트럼과 (B)성분의 적외선 흡수 스펙트럼이, 하기 식(1)의 조건을 충족하도록 서로 보완한다.
[식 1]
Figure pct00001
식(1)에서, FWHM(A)는 (A)성분 적외선 흡수 스펙트럼의 상기 파장 영역λｓ≤λ≤λｌ에서 나타나는 흡수 피크(peak)의 반값 전폭(㎛)을 나타내고, FWHM(B)는(B)성분 적외선 흡수 스펙트럼의 상기 파장 영역λｓ≤λ≤λｌ에서 나타나는 흡수 피크의 반값 전폭 (㎛)을 나타내고, OL(A-B)는, 상기 파장 영역λｓ≤λ≤λｌ의 FWHM(A) 과 FWHM(B)의 중복되는 부분의 폭(㎛)을 나타낸다.
조건 3：상기 파장 영역λｓ≤λ≤λｌ이, 하기 식(2)로 나타낸 흑체 복사의 에너지 밀도 분포식에 있어서, 상기 발열성 물품의 온도에 따라 특정되는 이론치인 복사 열속의 에너지 밀도 최대치를 qλｐ(λp：에너지 밀도가 최대치인 파장)로 한 경우, 상기 발열성 물품으로부터 방사되는 적외선인 전자파의 에너지 밀도가 이론상 밀도가 이론상 qλｐ의 90％ 이상의 값(qλ≥0.9 qλｐ)인 파장 영역이다.
[식 2]
Figure pct00002
식(2)에서, qλ는 복사 열속의 에너지 밀도를 나타내고, λ는 상기 발열성 물품에서 방사되는 전자파의 파장(㎛)을 나타내고, T는 상기 발열성 물품의 온도(K)를 나타내고, A는 상수 3.741×1014를 나타내고, B는 상수 1.349×10-2를 나타낸다.
2. (B)성분은, 무기입자(B1), 무기입자(B2), 무기입자(B3), … 및 무기입자(Bn)(n은 정수를 나타낸다.)로 이루어진 군으로부터 선택되는 복수의 입자로 되고, 하기 조건 4를 충족하는 상기 1항 기재의 방열성 도료 조성물.
조건 4：복수의 (B)성분들의 각 적외선 흡수 스펙트럼이, 하기 식(3)의 조건을 충족하도록 서로 보완한다.
[식 3]
Figure pct00003
식(3)에서, FWHM( Bn )는(Bn)성분 적외선 흡수 스펙트럼의 상기 파장 영역λs≤λ≤λｌ에서 나타나는 흡수 피크의 반값 전폭 (㎛)를 나타내고, OL( Bn )는 상기 파장 영역 λs≤λ≤λｌ에서 (Bn)성분의 FWHM( Bn )의 중복되는 부분의 폭(㎛)을 나타낸다.
3.(B)성분은 무기입자(B1) 및 무기입자(B2)의 2종으로부터 되고, 하기 조건 5를 충족하는 상기 1항 기재의 방열성 도료 조성물.
조건 5: 2종의 (B)성분들의 각 적외선 흡수 스펙트럼이, 하기 식(4)의 조건을 충족하도록 서로 보완한다.
[식 4]
Figure pct00004
식(4)에서, FWHM(B1)는(B1)성분의 적외선 흡수 스펙트럼에서의 상기 파장 영역 λs≤λ≤λｌ에서 나타나는 흡수 피크의 반값 전폭(㎛)를 나타내고, FWHM(B2)는 (B2)성분의 적외선 흡수 스펙트럼에서의 상기 파장 영역 λs≤λ≤λｌ에서 나타나는 흡수 피크의 반값 전폭(㎛)를 나타내고, OL(B1-B2)는 상기 파장 영역 λs≤λ≤λｌ에서의 FWHM(B1) 및 FWHM(B2)의 중복되는 부분의 폭(㎛)을 나타낸다.
4.(B1)성분 및 (B2)성분의 부피비는, (B1)：(B2)＝9.5：0.5~2：8인 상기 3항 기재의 방열성 도료 조성물.
5.(A)성분은, 하기 조건 6을 충족하는 상기 1항 기재의 방열성 도료 조성물.
조건 6：(A)성분의 적외선 흡수 피크의 내, 상기 파장 영역 λs≤λ≤λｌ에 서 출현하는 부분의 면적과 상기 파장 영역 외에 출현하는 부분의 면적과의 비율이, 하기 식(5)의 조건을 충족한다.
[식 5]
Figure pct00005
식(5)에서, SA는 상기 파장 영역 λs≤λ≤λｌ에 나타나는 (A)성분의 적외선 흡수 스펙트럼의 피크 면적을 나타내고, SA’는 3㎛≤λ≤λs의 파장 영역에 나타나는 (A)성분의 적외선 흡수 스펙트럼의 피크 면적을 나타내고, SA’’는 λｌ≤λ≤13㎛의 파장 영역에 나타나는 (A)성분의 적외선 흡수 스펙트럼의 피크 면적을 나타낸다.
6. (B)성분은, 하기 조건 7을 충족하는 상기 1항 기재의 방열성 도료 조성물.
조건 7：(B)성분의 적외선 흡수 피크의 내, 상기 파장 영역 λs≤λ≤λｌ에 출현하는 부분의 면적과 상기 파장 영역 외에 출현하는 부분의 면적과의 비율이, 하기 식(6)의 조건을 충족한다.
[식 6]
Figure pct00006
식(6)에서, SB는 상기 파장 영역 λs≤λ≤λｌ에 나타나는 (B)성분의 적외선 흡수 스펙트럼의 피크 면적을 나타내고, SB’는 3㎛≤λ≤λs의 파장 영역에 나타나는 (B)성분의 적외선 흡수 스펙트럼의 피크 면적을 나타내고, SB’’는 λｌ≤λ≤13㎛의 파장 영역에 나타나는 (B)성분의 적외선 흡수 스펙트럼의 피크 면적을 나타낸다.
7.(A)성분이, 아크릴 수지, 비아민 변성 에폭시 수지, 아미노 수지, 아민 변성 에폭시 수지, 아미노·우레탄 변성 에폭시 수지, 실리콘 변성 아크릴 수지, 폴리우레탄 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리올레핀 수지 및 불소 수지로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 1종인 상기 1항 기재의 방열성 도료 조성물.
8.상기 아크릴 수지는, (메타)아크릴산 알킬 에스터-스티렌계 아크릴 수지인 상기 7항 기재의 방열성 도료 조성물.
9.상기 비아민 변성 에폭시 수지는, 비스페놀 A형 에폭시 수지인 상기 7항 기재의 방열성 도료 조성물.
10.상기 멜라민 수지는 부틸화 멜라민 수지인 상기 7항 기재의 방열성 도료 조성물.
11.상기 파장 영역 λs≤λ≤λｌ은 6.7㎛≤λ≤11.5㎛인 상기 1항 기재의 방열성 도료 조성물.
12.(B)성분은, 비다공질 실리카, 다공질 실리카, 석영, 고령토, 불화칼슘, 수산화 알루미늄, 벤토나이트, 탈크, 규화물 및 마이카로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 무기입자와, 고토감람석(forsterite) 및 근청석(cordierite)로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 1 종의 무기입자와의 조합인 상기 11항 기재의 방열성 도료 조성물.　
13. 전자의 무기입자 및 후자의 무기입자의 부피비는, 9.5：0.5~2：8인 상기 12항 기재의 방열성 도료 조성물.
14.상기 파장 영역 λs≤λ≤λｌ은, 6.35㎛≤λ≤10.5㎛ 인 상기 1항 기재의 방열성 도료 조성물.
15.(B)성분은, 비다공질 실리카, 다공질 실리카, 질화붕소, 석영 및 고령토로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 무기입자와, 불화칼슘, 수산화 알루미늄, 벤토나이트, 탈크, 규화물, 마이카 및 근청석으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 무기입자와의 조합인 상기 14항 기재의 방열성 도료 조성물.
16. 전자의 무기입자 및 후자의 무기입자의 부피비는, 9.5：0.5~2：8인 상기 15항 기재의 방열성 도료 조성물.
17. 상기 파장 영역 λs≤λ≤λｌ은, 5.0㎛≤λ≤9.65㎛인 상기 1항 기재의 방열성 도료 조성물.
18. (B)성분은, 질화붕소 및 수산화아연으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 무기입자와, 비다공질 실리카, 다공질 실리카, 석영, 고령토, 및 불화칼슘으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 무기입자와의 조합인 상기 17항 기재의 방열성 도료 조성물.
19. 전자의 무기입자 및 후자의 무기입자 부피비는 9.5：0.5~2：8인 상기 18항 기재의 방열성 도료 조성물.
20. (B)성분의 평균 1차 입자 지름이, 0.1~50㎛인 상기 1항 기재의 방열성 도료 조성물.
21. 착색 안료(C)((B)성분에 상당하는 것은 포함하지 않는다.)를 더 함유하는 상기 1항 기재의 방열성 도료 조성물.
22. (C)성분은, 산화 티타늄, 카본 블랙 및 산화철로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 1종인 상기 21항 기재의 방열성 도료 조성물.
23. (C)성분의 평균 1차 입자 지름이, (B)성분의 평균 1차 입자 지름의 0.01~10％인 상기 21항 기재의 방열성 도료 조성물.
24. (C)성분의 함유량은, (A)성분 및 (B)성분의 합계 100 부피%를 기준으로 하여 0.5~30 부피%인 상기 21항 기재의 방열성 도료 조성물.
25. 유기용제는, 방향족 탄화수소를 포함하는 것인 상기 1항 기재의 방열성 도료 조성물.
26. 상기 1항 기재의 방열성 도료 조성물을, 발열성 물품에 도포 후, 가열하여, 경화시켜 얻을 수 있는 방열성 도막.
본 발명에 의하면, 이하와 같은 여러가지 현저한 효과를 얻을 수 있다.
(1) 본 발명의 방열성 도료 조성물에 의하면, 적외선 흡수성 바인더 수지(A) 및 적외선 흡수성 무기입자(B)를 특정 비율로 함유하고, 상기 조건 1, 2 및 3을 충족하는 것에 의해, 각종의 발열성 물품이 발열하는 특정 열에너지 파장 영역에서, 높은 방열 효율을 가진 도막을 형성할 수 있다.
(2) 따라서, 본 발명 도료 조성물을, 발열성 물품에 도장하고, 가열, 경화함으로써, 발열성 물품의 도달 온도에 따라 높은 방열 효율을 가진 방열성 도막이 제공할 수 있다.
(3) 또한, 본 발명 도료 조성물에서,(A) 성분 및 (B)성분으로 적절한 것을 선택하여 각 조성물의 경화 도막의 강도나 각종 물품의 표면에 대한 밀착성을 높일 수 있다.
(4) 나아가, 본 발명 도료 조성물은 경화 도막의 열 복사의 방열 효율이 우수하도록 하기 위해 대류를 이용한 방열이 제한되는 발열성 물품, 예컨대, 방열판, 방열핀 등의 물리적인 방열 수단을 설치할 수 없는 소형 모듈 부품 등에 적용할 경우, 특히 유용하다.
[도 1] 조건 1, 2 및 3의 기술적 의의를 통합적으로 나타낸 모식도이다.
[도 2] 조건 2의 기술적 의의를 상세하게 나타낸 모식도이다.
[도 3] (A)성분이 복수의 피크를 가질 때, 각각의 반값 전폭의 총합이 FWHM(B)가 되는 것을 나타낸 모식 도이다.
[도 4] (B)성분이 복수의 피크를 가질 때, 각각의 반값 전폭의 총합이 FWHM(B)가 되는 것을 나타낸 모식 도이다.
[도 5] 조건 3에 관하여, 식(2)로 표현되는 플랑크 곡선을 나타낸 도이다.
[도 6] 조건 3에 관하여, (A)성분 및 (B)성분의 적외선 흡수 스펙트럼의 최대 피크가 상기 파장 영역 λs≤λ≤λｌ에 나타나지 않은 상태를 나타낸 모식도이다.
[도 7] 조건 4에 관하여, (B)성분으로, (B1)성분, (B2)성분 및 (B3)성분의 3종을 사용한 경우의 각각의 적외선 흡수 스펙트럼, 반값 전폭(FWHM(B1), FWHM(B2), FWHM(B3)), 반값 전폭의 총합(ΣFWHM(Bn)), 및 OL값의 총합(ΣOL(Bn))를 나타낸 모식도이다.
[도 8] 조건 5에 관하여, (B)성분으로, (B1)성분 및 (B2)성분의 2종을 사용한 경우의 각각 적외선 스펙트럼, 반값 전폭(FWHM(B1), FWHM(B2)) 및 OL값(OL(B1－B2))의 산출방법을 나타낸 모식도이다.
[도 9] 조건 6에 관하여, 식(5)의 기술적 의의를 모식적으로 나타낸 도이다.
[도 10] 조건 7에 관하여, 식(6)의 기술적 의의를 모식적으로 나타낸 도이다.
[도 11] 조건 3에 관하여, 40℃의 흑체의 플랑크 곡선을 나타낸 도이다.
[도 12] 조건 3에 관하여, 70℃의 흑체의 플랑크 곡선을 나타낸 도이다.
[도 13] 조건 3에 관하여, 100℃의 흑체의 플랑크 곡선을 나타낸 도이다.
[도 14] 조건 3에 관하여, 200℃의 흑체의 플랑크 곡선을 나타낸 도이다.
[도 15] 실시예에서 사용한, (A1)성분(아크릴 수지), (A2)성분(비스페놀 A형 에폭시 수지) 및 (A3)성분(부틸화 멜라민 수지)의 혼합물의 IR 스펙트럼 차트와, 피크 분리의 모양, 및 FWHM(A)를 나타낸 도이다.
[도 16] 실시예에서 사용한 (A1)성분(아크릴 수지)단독의 IR 스펙트럼 차트와, 피크 분리의 모양, 및 FWHM(A)를 나타낸 도이다.
[도 17] 실시예에서 사용한 (A2)성분(비스페놀 A형 에폭시 수지)단독의 IR 스펙트럼 차트와, 피크 분리의 모양, 및 FWHM(A)를 나타낸 도이다.
[도 18] 실시예에서 사용한 (A3)성분(부틸화 멜라민 수지)단독의 IR 스펙트럼 차트와, 피크 분리의 모양, 및 FWHM(A)를 나타낸 도이다.
[도 19] 실시예에서 사용한 (A4)성분(폴리에스테르 수지)의 IR 스펙트럼 차트와, 피크 분리의 모양, 및 FWHM(A)를 나타낸 도이다.
[도 20] 실시예에서 사용한(A5)성분(2액체 경화형 아크릴 우레탄 수지)의 IR 스펙트럼 차트와, 피크 분리의 모양, 및 FWHM(A)를 나타낸 도이다.
[도 21] 실시예에서 사용한 (A6)성분(메틸페닐실리콘 수지)의 IR 스펙트럼 차트와, 피크 분리의 모양, 및 FWHM(A)를 나타낸 도이다.
[도 22] 실시예에서 사용한 (B1)성분(마이카)의IR 스펙트럼 차트와, 피크 분리의 모양, 및 FWHM(B)를 나타낸 도이다.
[도 23] 실시예에서 사용한 (B2)성분(고토감람석)의 IR 스펙트럼 차트와, 피크 분리의 모양, 및 FWHM(B)를 나타낸 도이다.
[도 24] 실시예에서 사용한 (B3)성분(실리카)의 IR 스펙트럼 차트와, 피크 분리의 모양, 및 FWHM(B)를 나타낸 도이다.
[도 25] 실시예에서 사용한 (B4)성분(불화칼슘)의 IR 스펙트럼 차트와, 피크 분리의 모양, 및 FWHM(B)를 나타낸 도이다.
[도 26] 실시예에서 사용한 (B5)성분(질화붕소)의 IR 스펙트럼 차트와, 피크 분리의 모양, 및 FWHM(B)를 나타낸 도이다.
[도 27] 실시예에서 사용한, (B3)성분 및 (B4)성분으로부터 된 무기입자 혼합물의 IR 스펙트럼 차트와, 피크 분리의 모양, 및 FWHM(B)를 나타낸 도이다.
[도 28] 비교에서 사용한 무기입자(탄화규소)의 IR 스펙트럼 차트를 나타낸 도이다.
[도 29] 비교에서 사용한 무기입자(질화알루미늄)의 IR 스펙트럼 차트를 나타낸 도이다.
[도 30] 적외선 흡수 파장이 서로 상이한 (B)성분에 의해, 방열 대상 온도(참조 물질로 되는 기재의 온도)에 따른 방열 효과가 보이는 것을 나타내는 그래프이다.
[도 31] 바-코타(Bar-Coater) 도공에 의해 형성된 도막의 방열성을 평가하기 위한 장치의 모식도이다.
[도 32] 스프레이(spray) 도공에 의해 형성된 도막의 방열성을 평가하기 위한 장치의 모식도이다.
본 발명의 방열성 도료 조성물은, 발열성 물품에 적용되는 방열성 도료 조성물에 있어서, 적외선 흡수성 바인더 수지(A) 10~70 부피%, 적외선 흡수성 무기입자(B) 90~30 부피%, 및 유기용제를 함유하고, 소정의 조건 1, 2 및 3을 충족하는 것에 의해, 특징지어질 수 있다. 여기서, (A)성분 및 (B)성분의 배합 비율은, 양자의 합계 100 부피%를 기준으로 한 것이다.
도 1은, 상기 파장 영역 λs≤λ≤λｌ에서 (A)성분 및 (B)성분의 적외선 흡수 피크가 출현하는 것(조건 1), 상기 파장 영역 λs≤λ≤λｌ에서의 (A)성분 및 (B)성분의 반값 전폭이 소정의 식(2)의 관계를 만족시키는 것(조건 2), 및 상기 파장 영역 λs≤λ≤λｌ이 상기 수식(3)에 의해 도출된 것(조건 3)을 통합적으로 나타낸 모식도이다. 이하, 조건 1~3에 대하여 상세히 설명한다.
　조건 1
　조건 1은, 발열성 물품에서 발산되는 전자파의 파장 영역을 λs≤λ≤λｌ로 한 경우, 해당 파장 영역에서 (A)성분 및 (B)성분 둘 다 적외선을 흡수한다는 것을 정한 조건이다. 환언하면, 해당 파장 영역에서, (A)성분의 적외선 흡수 스펙트럼 피크와 (B)성분의 적외선 흡수 스펙트럼 피크가 모두 출현하는 것을 의미한다.
또한, 「상기 파장 영역 λs≤λ≤λｌ에서 (A)성분이 적외선을 흡수한다」란, 구체적으로는, (A)성분의 적외선 흡수 스펙트럼이 단일의 정규 분포 곡선으로 구성될 경우에 이의 반값 전폭의 적어도 50%가 해당 파장 영역에 들어가는 것을 의미하며, 또한, (A)성분의 적외선 흡수 스펙트럼이 복수의 정규 분포 곡선과 중복되는 것에 의해 구성되는 경우, 각각의 정규 분포 곡선의 반값 전폭의 각 곡선의 적어도 50％가 해당 파장 영역에 들어가는 것을 뜻한다.
나아가, 「상기 파장 영역 λs≤λ≤λｌ에서 (B)성분이 적외선을 흡수한다」란, 구체적으로는, (B)성분의 적외선 흡수 스펙트럼이 단일의 정규 분포 곡선으로 구성될 경우에는 이의 반값 전폭의 적어도 50%가 해당 파장 영역에 들어가는 것을 의미하며, 또한, (A)성분의 적외선 흡수 스펙트럼이 복수의 정규 분포 곡선과 중복되는 것에 의해 구성되는 경우, 각각의 정규 분포 곡선의 반값 전폭의 각 곡선의 적어도 50％가 해당 파장 영역에 들어가는 것을 뜻한다.
도 2에는, (A)성분 및 (B)성분의 적외선 흡수 스펙트럼 피크가 상기 파장 영역 λs≤λ≤λｌ에서 출현하고 있는 모양의 모식도를 나타낸다. 또한, 이해를 용이하게 하기 위하여, 각 적외선 흡수 스펙트럼 피크는 모두 단일의 정규 분포 곡선으로 구성되어 있다. 나아가, 이 도에서, (A)성분의 반값 전폭(FWHM(A))의 적어도 50％와, (B)성분의 반값 전폭(FWHM(B))의 적어도 50％가 상기 파장 영역 λs≤λ≤λｌ에 들어가 있는 것을 알 수 있다.
조건 2
조건 2는, (A)성분 및 (B)성분의 적외선 흡수 스펙트럼이, 하기 식(1)의 조건을 충족하도록 서로 보완하는 것을 정한 조건이다.
[식 7]
Figure pct00007
식(1)에서, FWHM(A)는 (A)성분의 적외선 흡수 스펙트럼에서, 상기 파장 영역λs≤λ≤λｌ에서 나타나는 흡수 피크의 반값 전폭(㎛)을 나타내고, FWHM(B)는 (B)성분의 적외선 흡수 스펙트럼에서, 상기 파장 영역 λs≤λ≤λｌ에서 나타나는 흡수 피크의 반값 전폭(㎛)을 나타내고, OL(A-B)는, 상기 파장 영역 λs≤λ≤λｌ에서 FWHM(A) 및 FWHM(B)의 중복되는 부분의 폭(㎛)을 나타낸다.
식(1)은, 상기 파장 영역 λs≤λ≤λｌ에서 (A)성분 및 (B)성분의 적외선 흡수 스펙트럼의 중복 정도를 표현한 것이다. 따라서, 본 조건 하에, 발열성 물품 유래의 열을 (A)성분이 흡수하여, 방사한 후, 해당 복사 에너지는 (B)성분에서 일정 한도에서 밖에 재흡수되지 않게 된다. 반대로, (B)성분이 흡수하여 방사한 발열성 물품 유래의 열이 다시, (A)성분에서 일정 한도에서 밖에 재흡수되지 않게 된다. 그러므로, 식(1)의 관계를 충족하는 (A)성분 및 (B)성분을 선택하는 것에 의해, 본 발명의 방열성 도료 조성물 및 방열성 도막의 타겟 온도 영역에서의 방열 효율을 최적화할 수 있다. 이러한 관점에서, 식(1)의 중앙값은 0.01 이상 0.5 이하인 것이 바람직하고, 0.01 이하 0.4 이하인 것이 보다 바람직하다.
(A)성분의 적외선 흡수 스펙트럼이, 복수의 피크가 혼성한 형태를 나타내는 경우에는, 전체의 IR 프로파일 중 파장 영역 λs≤λ≤λｌ에 출현하는 피크를 기계적으로 분리하여, 각 피크의 반값 전폭의 총합한 것을 FWHM(A)로 하면 된다. 예를 들면 (A)성분이, 분자 내에 상이한 종의 화학 결합을 복수로 가진 단일의 폴리머나 복수 폴리머의 혼합물인 경우에는, 각 폴리머 및 혼합물의 IR 프로파일은 통상, 복수의 피크가 혼성한 형상을 나타낸다.
도 3에는, 이와 같은 (A)성분의 IR프로파일에 있어서, 상기 파장 영역 λs≤λ≤λｌ에 출현한 피크를 기계적으로 분리하는 것, 그리고, 각 피크의 반값 전폭의 총합을 FWHM(A) 로 인정하는 것을 모식적으로 나타내었다.
또한, (B)성분의 적외선 흡수 스펙트럼이 복수의 피크가 혼성한 형상을 나타내는 경우에도, 전체의 IR 프로파일 중 파장 영역 λs≤λ≤λｌ에 출현하는 피크를 기계적으로 분리하여, 각 피크의 반값 전폭의 총합한 것을 FWHM(B)으로 하면 된다. 예를 들면, (B)성분이 복수의 원소로 구성되는 무기입자인 경우, 이의 적외선 흡수 스펙트럼은 복수의 피크가 혼성한 형태로 된다.
도 4에는, 이런 (B)성분의 IR 프로파일에서, 상기 파장 영역 λs≤λ≤λｌ에 출현하는 피크를 기계적으로 분리하여, 각 피크의 반값 전폭의 총합을 FWHM(B)로 인정하는 것을 모식적으로 나타내었다.
나아가, 피크 분리의 수단은 특히 한정되지 않고, 각종 공지의 방법을 채용할 수 있다. 구체적으로는, 시판의 디지털식 적외선 흡수 기기(예를 들면, Thermo Fisher Scientific사 제조의 FT-IR AVATAR360, UMA150)에 의해 (A)성분 및 (B)성분의 IR 프로파일을 각각 측정하고, 이어서 각 IR 프로파일을 시판의 소프트웨어(예를 들면 Thermo GAlActic사 제조의 GRAMS/AI)에서 파형 해석함으로써 피크 분리가 가능하다.　
조건 3
조건 3은, 상기 파장 영역 λs≤λ≤λｌ의 도출의 근거를 정한 것이다. 구체적으로는, 해당 파장 영역이, 하기 수식(2)으로 나타나는 흑체 복사의 에너지 밀도 분포식에 있어서, 상기 발열성 물품에 의해 방사되는 전자파의 피크 파장 λp에서의 복사 열속의 에너지 밀도 최대치를 qλp로 한 경우에, 상기 발열성 물품에 의해 방사되는 적외선인 전자파의 에너지 밀도가 이론상 qλp의 90％의 값(qλ≥0.9qλp)에 대응하는 파장 영역인 것을 정한 조건이다.
[식 8]
Figure pct00008
식(2)에서 qλ는 복사 열속의 에너지 밀도를 나타내고, λ은 상기 발열성 물품으로부터 방사되는 전자파의 파장(㎛)을 나타내고, T는 상기 발열성 물품의 온도(K)를 나타내고, A는 상수 3.741×1014를 나타내고, B는 상수 1.349×10-2를 나타낸다.
여기서, Ｔ(K)의 흑체는, 식(2)에 따라, 파장 의존성이 있는 에너지 밀도(qλ)를 전 파장 영역에 걸쳐 방사하는 것으로 알려져 있다.
또한, 도 5에 나타난 바와 같이, 해당 에너지 밀도는, 이의 최대치(qλp)를 주는 피크 파장(λp)을 경계로, 단파장 측에는 5승의 파워(power) 함수에 따르고 장파장 측에는 지수 함수에 따라 급격히 저하된다.
다만, 도 6에 나타난 바와 같이, (A)성분 및 (B)성분의 적외선 흡수 스펙트럼의 피크 파장이 λp에서 괴리하면 다음과 같은 문제가 생겨난다. 즉, 방열 대책이 필요한 타겟 온도 영역에 대응하는 파장 영역 λs≤λ≤λｌ에 (A)성분 및 (B)성분의 적외선 흡수 스펙트럼의 피크가 나타나지 않거나, 거의 보이지 않을 경우, 두 성분은 해당 파장 영역에 대응하는 온도 영역의 에너지를 흡수 및 방사하기 어렵게 된다. 따라서, 결과적으로, 본 발명에 관한 방열성 도료 조성물 및 방열성 도막의 방열 효율이 손상된다.
여기에서, 본 발명에서는, 방열 대책이 필요한 타켓 온도 영역, 즉, 본 발명의 방열성 도료 조성물을 적용하는 발열성 물품이 도달하는 온도 영역에서의 이들의 방열 효율을 극대화할 목적으로, 상기 qλp의 90％의 값(0.9 qλp)에 대한 파장 영역을, 상기 파장 영역 λs≤λ≤λｌ으로 정하였고, 따라서, 해당 파장 영역에 (A)성분 및 (B)성분의 적외선 흡수 스펙트럼의 양측이 출현하며(조건 1), 이들이 겹쳐지는 것을 일정 한도에 규정함으로써(조건 2), 본 발명의 소정의 효과가 달성된다.
또한, 해당 파장 영역은, 본 발명의 방열성 도료 조성물 및 방열성 도막의 방열 효율의 관점에서, 흑체 복사의 에너지 밀도의 극대치(qλp)의 95％(0.95 qλp=qλ)을 주는 파장 영역(λs’≤λ≤λｌ’)인 것이 보다 바람직하다.
나아가, 상기 식(2)에서 기술되는 흑체의 에너지 밀도 분포곡선은, 온도(Ｔ(℃))의 변화에 따라, 이른바 빈의 변위 법칙(Wien's displacement law)에 따라, 그 피크 파장 (λp)은 단파장 측에 시프트하며, 그에 따라 상기 파장 영역 λs≤λ≤λｌ도 이동한다.
이에 대하여 연속적으로 묘사한 것이 도 11~도 14이다. 즉, 흑체의 온도(Ｔ(℃))가 40℃, 70℃, 100℃ 및 200℃로 상승하면서, 피크 파장(λp)이 9.26 ㎛, 8.45 ㎛, 7.77 ㎛ 및 6.13 ㎛과, 단기 파장 측으로 시프트 하는 것, 및 상기 파장 영역 λs≤λ≤λｌ도 7.57≤λ≤11.5, 6.70≤λ≤10.5, 6.35≤λ≤9.65 및 5.0≤λ≤7.60으로 추이하는 것이 확인된다.
조건 4 및 5
조건 4 및 5는 (B)성분에 관한 규정이다.
본 발명의 방열성 도료 조성물을 적용하는 발열성 물품은, 열원으로부터의 에너지를 받기 시작한 초기보다 온도가 점증하여, 일정 시간 경과 후 온도에 도달한다. 이 때문에, 방열 대책이 필요하게 된 타겟 온도 지역에 대응하는 파장 영역λs≤λ≤λｌ에서, 복수의 (B)성분을 이용하여, 각각의 적외선 흡수 피크 파장이 보완적인 관계가 되도록 복수의 (B)성분을 잘 조합하면, 본 발명의 방열성 도료 조성물 및 방열성 도막의 방열 효율을 최적화할 수 있다.
이에, 정한 조건 4이며, (B)성분으로, 무기입자(B1), 무기입자(B2), 무기입자(B3), … 및 무기입자(Bn)(n은 정수를 나타낸다.)로 이루어진 군으로부터 선택되는 복수의 입자를 이용하는 경우에는, 각 입자의 적외선 흡수 스펙트럼의 반값 전폭이 하기 식(3)으로 나타나는 조건을 충족하도록 서로 보완하는 관계에 있는 것이 바람직하다. 또한, 사용되는 무기입자의 수 n을 한정하는 이유는 특별히 존재하지 않으나, 통상은 2~10 정도인 것이 바람직하다. 나아가, 각 (B)성분의 순서를 정하자면, 각각의 적외선 흡수 스펙트럼에서 최대 흡수를 나타내는 파장이 B1＜B2＜B3＜…＜Bn의 순서로 커지게 하면 된다. 예를 들면, (B)성분으로 후술의 실리카 분말의 적외선 흡수 스펙트럼(도 24), 마이카(mica) 분말(도 22), 고토감람석 분말(도 23)을 보면, 이 순서로, 적외선 흡수 스펙트럼의 피크 파장이 차례로 커지는 것을 알 수 있다. 이때, 폭넓은 파장 영역에서, 이들 3개 무기입자의 적외선 흡수 스펙트럼의 반값 전폭이 서로 보완함이 이해될 수 있다.
[식 9]
Figure pct00009
식(3)에서, FWHM( Bn )는 (Bn)성분의 적외선 흡수 스펙트럼에서, 상기 파장 영역 λs≤λ≤λｌ에서 나타나는 흡수 피크의 반값 전폭(㎛)를 나타내고, OL( Bn )는 상기 파장 영역 λs≤λ≤λｌ에서 (Bn)성분의 FWHM( Bn )의 중복되는 부분의 폭(㎛)을 나타낸다.
도 7은, 상기 수식(3)이 가지는 의미를 시각적으로 나타낸 모식도이다. 이 경우에는, (B)성분으로 무기입자(B1), 무기입자(B2) 및 무기입자(B3)이라는 3종의 무기입자를 사용하고, 각각의 적외선 흡수 스펙트럼의 피크가 파장 영역 λs≤λ≤λｌ에 나타나는 것으로 가정한다. 또한, (B1)성분 및 (B2)성분의 적외선 흡수 스펙트럼은 두 개의 정규 분포 곡선에 의해, (B3)성분은 하나의 정규 분포 곡선에 따라 고정할 수 있다고 가정하고 있다. 이때, ΣFWHM(Bn)는 FWHM(B1), FWHM(B2)및 FWHM(B3)의 총합이며, ΣOL(Bn)는 OL(B1－B2) 및 OL(B2－B3)의 총합이 된다.
또한, 예를 들면, (B)성분이 무기입자(B1) 및 무기입자(B2)의 2종으로부터 된 경우에는 특히, 상기 파장 영역 λs≤λ≤λｌ의 각 입자의 적외선 흡수 스펙트럼의 반값 전폭이 하기 식(4)으로 나타내는 조건 5를 만족하도록 서로 보완하는 관계에 있는 것이 바람직하다.
[식 10]
Figure pct00010
식(4)에서, FWHM(B1)는 (B1)성분의 적외선 흡수 스펙트럼에서, 상기 파장 영역 λs≤λ≤λｌ에서 나타나는 흡수 피크의 반값 전폭(㎛)를 나타내고, FWHM(B2)는 (B2)성분의 적외선 흡수 스펙트럼에서, 상기 파장 영역 λs≤λ≤λｌ에서 나타나는 흡수 피크의 반값 전폭(㎛)를 나타내고, OL(B1-B2)는 상기 파장 영역 λs≤λ≤λｌ에서 FWHM(B1) 및 FWHM(B2)의 중복되는 부분의 폭(㎛)을 나타낸다.
도 8은, 상기 식(4)이 가지는 의미를 모식도로 나타낸 도이다. 즉, (B)성분으로 (B1)성분 및 (B2)성분의 2종을 사용한 경우에서, 각각의 IR 프로파일이 단일의 정규 분포 곡선으로 표현할 수 있다고 가정한 경우, 이들을 혼합한 것이 해당 (B)성분 전체의 IR 프로파일로 된다. 이 경우, FWHM(B1), FWHM(B2)및 OL(B1－B2)는, 도 13중의 기호 A, B, c 및 d를 이용하여 이하와 같이 표현할 수 있다.
FWHM(B1)：B-A
FWHM(B2)：d-c
OL(B1－B2)：B-c
또한, 식(3) 및 식(4)에서, 중앙의 값은, 본 발명의 방열성 도료 조성물 및 방열성 도막의 방열효율의 점에서, 0.01 이상 0.5 이하인 것이 바람직하고, 0.01 이상 0.4 이하인 것이 보다 바람직하다.
나아가, (B)성분으로 (B1)성분 및 (B2)성분을 병용하는 경우는, 이들의 부피비가 (B1)：(B2)＝9.5：0.5~2：8인 범위로 사용하는 것이 바람직하다.
조건 6 및 7
(A)성분 및 (B)성분은, 이의 조성에 의해, 방열 대책이 필요한 타켓 온도 영역에 대응하는 파장 영역 λs≤λ≤λｌ의 범위 외에서도, 적외선 흡수 피크를 가지는 것이 있다. 그러나, 이 경우, 본 발명의 방열성 도료 조성물 및 방열성 도막은, 해당 파장 영역의 범위 내에서 전자파를 흡수·방사하는 동시에, λ≤λs의 파장 영역 및 λｌ≤λ의 파장 영역에서도 외계로부터의 에너지를 흡수하고, 해당 방열성 도료 조성물 및 방열성 도막의 전체의 방열 효율이 손상되어 버린다. 따라서, (A)성분 및 (B)성분은 모두, λs 미만의 파장 영역 및 λｌ을 초과하는 파장 영역에서 적외선을 할 수 있는 한 흡수하지 않는 것이 바람직하다.
여기에서, 조건 6에는, (A)성분의 적외선 흡수 피크 중, 상기 파장 영역 λs≤λ≤λｌ에 출현하는 부분의 면적과, 해당 파장 영역 외에 출현하는 부분의 면적의 비율을 하기 식(5)에 정하였다.
[식 11]
Figure pct00011
식(5)에서, SA는 상기 파장 영역 λs≤λ≤λｌ에 나타나는 (A)성분의 적외선 흡수 스펙트럼의 피크 면적을 나타내고, SA’는 3㎛≤λ≤λs의 파장 영역에 나타나는 (A)성분의 적외선 흡수 스펙트럼의 피크 면적을 나타내고, SA’’는 λｌ≤λ≤13㎛의 파장 영역에 나타나는 (A)성분의 적외선 흡수 스펙트럼의 피크 면적을 나타낸다.
또한, λs 미만의 파장의 하한값을 3㎛, λｌ을 넘는 파장의 상한값을 13㎛으로 하는 이유는 다음과 같다. 바인더 수지와 같은 유기 재료가 사용되는 환경의 온도 범위는, 현실적으로는 -50℃~600℃ 정도이며, 이의 온도 영역에 대응하는 복사 에너지 밀도의 피크 파장은, 빈의 변위 법칙(Wien's displacement law)에 의하면, 약 13 ㎛부터 3 ㎛의 범위로 되기 때문에, SA’의 파장 영역의 하한값을 3 ㎛로, SA’’의 파장 영역의 상한값을 13 ㎛로 설정하였다.
도 9는, (A)성분이 파장 영역 λs≤λ≤λｌ의 내외에 적외선 흡수 피크를 가지는 것을, 상기 기호 SA, SA’ 및 SA’’을 사용하여 나타낸 모식도이다.
이상의 것은 (B)성분에도 유효하다. 하기 식(6)은, (B)성분의 적외선 흡수 스펙트럼 중, 상기 파장 영역 λs≤λ≤λｌ에 출현하는 부분의 면적과, 해당 파장 영역 외에 출현하는 부분의 면적의 비율을 정한 것이다.
[식 12]
Figure pct00012
식(6)에서, SB는 상기 파장 영역 λs≤λ≤λｌ에 나타나는 (B)성분의 적외선 흡수 스펙트럼의 피크 면적을 나타내고, SB’는 3 ㎛≤λ≤λs의 파장 영역에 나타나는 (B)성분의 적외선 흡수 스펙트럼의 피크 면적을 나타내고, SB’’는 λｌ≤λ≤13 ㎛의 파장 영역에 나타나는 (B)성분의 적외선 흡수 스펙트럼의 피크 면적을 나타낸다.
도 10은, (B)성분이 파장 영역 λs≤λ≤λｌ의 내외에 적외선 흡수 피크를 가지는 것을, 상기 기호 SB, SB’ 및 SB’’을 이용하여 나타낸 모식도이다.
또한, SA, SA’, SA’’, SB, SB’ 및 SB’’의 값은, 적외선 흡수 스펙트럼 차트를 종이에 인쇄하여, 각각의 영역을 잘라내고, 그 무게를 계량하는 것에 의해 구할 수 있다.
(A) 성분
(A)성분으로는, 방열성 도료 조성물의 적외선 흡수성 바인더 수지로서 이용 가능한 것이라면 특히 한정되지 않으나, 상기 조건 1, 2 및 3을 고려하여 적절한 것을 선택하면 된다.
(A)성분의 구체적으로는, 예를 들면, 아크릴 수지, 실리콘 변성 아크릴 수지, 비아민 변성 에폭시 수지, 아미노 수지, 아미노 변성 에폭시 수지, 아미노·우레탄 변성 에폭시 수지, 폴리우레탄 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리올레핀 수지, 불소 수지 등을 들 수 있고, 이들 중 적어도 1종을, 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 또한, 기재인 발열성 물품과의 밀착성이나 도막의 기계적 강도 등을 고려하면, 아크릴 수지, 비아민 변성 에폭시 수지 및 아미노 수지를 조합하는 것이 바람직하다.
상기 아크릴 수지로는, 특히 알킬기의 탄소 수가 1~18의(메타)아크릴산 알킬 에스테르류 및 스티렌류에 의해 얻어지는 아크릴 수지가 바람직하다. 상기 (메타)아크릴산알킬 에스테르류로는, (메타)아크릴산메틸, (메타)아크릴산에틸, (메타)아크릴산n-부틸, (메타)아크릴산이소부틸, (메타)아크릴산sec-부틸, (메타)아크릴산tert-부틸, (메타)아크릴산n-옥틸, (메타)아크릴산2-에틸헥실, (메타)아크릴산데실, (메타)아크릴산도데실, (메타)아크릴산헥사데실, (메타)아크릴산옥타데실, (메타)아크릴산옥타데세닐, (메타)아크릴산이코실, (메타)아크릴산도코실, (메타)아크릴산시클로펜틸, (메타)아크릴산시클로헥실 등을 들 수 있고, 도막의 밀착성이나 강도의 관점에서, 알킬기의 탄소 수가 1~12 정도의 것이 바람직하고, 1~5 정도의 것이 보다 바람직하다. 또한, 상기 스티렌류로는, 스티렌, α-메틸스티렌, t-부틸스티렌, 디메틸스티렌, 아세톡시스티렌, 히드록시스티렌, 비닐톨루엔, 클로로 비닐 톨루엔 등을 들 수 있고, 입수가 용이하며, 도막의 밀착성 및 강도에 기여하는 점에서, 스티렌이 바람직하다. 또한, (메타)아크릴산알킬 에스테르류 및 스티렌류의 외에, 필요에 따라서, 각종 공지의 α 올레핀류, 니트릴류, (메타)아크릴아미드류, (메타)아크릴산히드록시알킬 에스테르류 등을 병용할 수 있다.
또한, 상기 알킬기의 탄소 수가 1~18 (메타)아크릴산알킬 에스테르류, 스티렌류 및 이외의 단량체 사용량은 특히 한정되지 않으나, 통상 전체 단량체를 100 몰%라고 할 경우에, 순서대로, 40~60 몰% 정도, 60~40 몰% 정도, 및 0~10 몰%정도인 것이 바람직하고, 45~55 몰% 정도, 55~45 몰% 정도, 및 0~5 몰% 정도인 것이 보다 바람직하다.
상기 아크릴 수지의 제조법은 특히 한정되지 않으나, 각종 공지의 중합 반응을 채용할 수 있다. 예를 들면, 상기(메타)아크릴산알킬 에스테르류, 스티렌류 및 기타의 단량체를 상기 사용량으로, 각종 공지의 라디칼 중합 개시제의 존재 하에, 통상 20~120℃ 정도에서 2~10시간 정도 반응시키면 된다. 또한, 반응의 경우에 후술의 유기용제 중 적당한 것을 반응 용매로 사용할 수 있다. 나아가, 라디칼성 중합 반응 개시제는, 예를 들면, 과산화황산칼륨, 과황산암모늄, 2,2'-아조비스(2-아미디노프로판)이하이드로클로라이드, 2,2'-아조비스이소부틸니트릴, 2,2'-아조비스(2,4-디메틸발레로니트릴) 등을 들 수 있다.
상기 비아민 변성 에폭시 수지로는, 각종 공지의 것을 특별한 제한 없이 사용할 수 있다. 구체적으로는 예를 들면, 각종 비스페놀류를 글리시딜화하여 제조되는 비스페놀형 에폭시 수지 또는 상기 비스페놀형 에폭시 수지의 수첨물, 페놀 노볼락 수지, 크레졸 노볼락 수지에 할로에폭시드를 반응시켜 얻을 수 있는 노볼락 에폭시 수지, 비페닐형 에폭시 수지 등을 들 수 있다. 또한, 상기 비스페놀류로서는 예를 들면, 비스페놀 A, 비스페놀 F, 비스페놀 AD, 비스페놀 S, 테트라메틸 비스페놀 A, 테트라메틸 비스페놀 F, 테트라메틸 비스페놀 AD, 테트라메틸 비스페놀 S, 테트라브로모 비스페놀 A, 테트라클로로 비스페놀 A, 테트라플루오르 비스페놀 A 등을ㄹ 예시할 수 있다. 이들 중에도 도막의 강도나 밀착성 등의 점에 의하면 비스페놀형 에폭시수지가, 특히 비스페놀 A형 에폭시 수지가 바람직하다.
상기 아미노 수지로는, 각종 공지의 것을 특별한 제한없이 사용할 수 있다. 구체적으로는, 예를 들면, 멜라민 수지, 요소 수지, 벤조구아나민 수지, 아세토구아나민 수지, 스피로구아나민 수지 및 디시아디아민 등의 아미노 성분과 알데하이드와의 반응에 의해 얻어지는 공지의, 부분 또는 완전 메틸로화된 아미노 수지를 들 수 있다. 이들 중에도 도막의 강도나 밀착성의 점에서 멜라민(수지)가 바람직하다.
상기 아민 변성 에폭시 수지는, 상기 비스페놀형 에폭시 수지에 각종 공지의 아민류를 반응시킨 것이며, 상기 아민류로는 예를 들면, 톨루이딘류, 크실리 딘류, 쿠미딘(이소프로필아닐린)류, 헥실아닐린류, 노닐아닐린류, 도데실아닐린류 등의 상기 방향족 아민류; 시클로펜틸 아민류, 시클로헥실아민류, 노보닐아민류 등의 지방환족아민류; 메틸아민, 에틸아민, 프로필아민, 부틸아민, 헥실아민, 옥틸아민, 데실아민, 도데실아민, 스테아릴아민, 이코실아민, 2-에틸헥실아민, 디메틸아민, 디에틸아민, 디프로필아민, 디부틸아민, 디펜틸아민, 디헵틸아민 등의 지방족 아민류; 디에탄올아민, 디이소프로판올 아민, 디-2-히드록시부틸아민, N-메틸에탄올아민. N-에틸에탄올아민. 및, N-벤질 에타의 멜 아민 등의 알칸올 아민류를 들 수 있으며, 이들 중에서도 방열성 도막의 기계적 강도나 기재와의 밀착성 등을 고려하면, 분자 내에 탄소 수 3~30의 알킬기를 1개 이상 가진 것이 바람직하다.
상기 아민·우레탄 변성 에폭시 수지는, 상기 아민 변성 에폭시 수지를 더욱 폴리이소시아네이트로 변성한 것이며, 상기 폴리이소시아네이트는 예를 들면, 1,5-나프틸렌디이소시아네이트, 4，4’-디페닐메탄디이소시아네이트, 톨릴렌 디이소시아네이트, 부탄-1,4-디이소시아네이트, 헥사메틸렌디이소시아네이트, 2，2，4-트리메틸헥사메틸렌디이소시아네이트, 이소포론디이소시아네이트, 디시클로헥실메탄-4，4’-디이소시아네이트 등의 각종의 지방족계, 지환족계 또는 방향족 계열의 디이소시아네이트를 들 수 있다.
또한, 상기 아민 변성 에폭시 수지 및 아민·우레탄 변성 에폭시 수지의 제조방법으로는, 예를 들면 특개 2010-235918호 공보에 기재된 방법을 채용할 수 있다.
상기 실리콘 변성 아크릴 수지로는, 각종 공지의 것을 특별한 제한없이 사용할수 있다. 구체적으로는, 예를 들면, 디메틸실리콘 수지, 메틸페닐실리콘 수지, 디페닐실리콘 수지, 알킬 변성 실리콘 수지, 아랄킬 변성 실리콘 수지, 알킬 아랄킬 변성 실리콘 수지 등을 들 수 있다.
상기 폴리우레탄 수지로는, 각종 공지의 것을 특별한 제한없이 사용할 수 있다. 구체적으로는, 고분자 폴리올 및 폴리이소시아네트를 원료로 하는 것을 들 수 있다. 상기 고분자 폴리올로는 폴리에스테르폴리올이나 폴리에테르폴리올, 폴리카보네이트 폴리올, 아크릴 폴리올 등이며, 상기 폴리이소시아네이트로는 상기 것을 들 수 있다. 또한, 폴리우레탄 수지에 수성을 부여하기 위하여, 디올 성분으로 디메틸올프로판산 또는 디메틸올부탄산 등의 각 카르보닐기를 함유한 디올을 병용할 수 있다.
상기 폴리에스테르 수지로는, 각종 공지의 것을 특별한 제한없이 사용할 수 있다. 구체적으로는, 예를 들면, 디카르복실산과 디올의 반응물을 들 수 있다. 상기 디카르복실산으로는, 무수프탈산, 이소프탈산, 테레프탈산, 2,6-나프탈렌디카르복실산 등의 방향족 디카르복실산이나, 석신산, 푸마르산, 아디프산, 세바신산, 아젤라익산, 도데칸디카르복실산, 무수말레인산 등의 지방족 디카르복실산, 헥사히드로무수프탈산, 헥사히드로 이소프탈산, 헥사히드로테레프탈산 등의 지환족 디카르복실산 등을 들 수 있다. 또한, 필요에 따라서, 크로톤산, p-t-부틸벤조산 등의 모노염기산, 무수트리멜리트산, 메틸시클로헥산 트리카르복실산, 무수피로멜리트산 등의 3가 이상의 다염기산을 병용할 수 있다. 나아가, 상기 디올로는 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 1,4-부탄디올, 1,6-헥산디올 등의 분쇄 구조를 가지지 않는 지방족 디올이나, 1，3-부탄디올, 네오펜틸글리콜, 2-메틸-1，3-프로판디올, 3-메틸펜탄디올, 1，4-헥산디올 등의 분쇄 구조를 가지는 지방족 디올, 1，4-디메틸올시클로헥산 등을 들 수 있다.
상기 폴리올레핀 수지로는, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 및 폴리(에틸렌·프로필렌)등을 들 수 있다.
상기 불소수지로는, 예를 들면, 폴리테르라플루오르에틸렌, 테트라플루오르에틸렌-퍼플루오르알킬비닐에테르 공중합체, 테트라플루오르에틸렌-헥사플루오르프로필렌 공중합체, 폴리클로로트리플루오르에틸렌, 에틸렌-테트라플루오르에틸렌 공중합체, 에틸렌-클로로트리플루오르에틸렌 공중합체, 폴리불소비닐리덴, 폴리불화비닐, 폴리트리플루오르클로로에틸렌, 폴리디클로로디플루오르에틸렌 등을 들 수 있다.
(A)성분은, 상기 각종 수지 혼합물이여도 좋고, 본 발명에 대해서는, 발열성 물품과의 밀착성이나 도막의 기계적 강도 등의 관점에서 특히, 상기 아크릴 수지, 비아민 변성 에폭시 수지 및 아미노 수지 등의 조합이, 특히 알킬기의 탄소 수가 1~18의 (메타)아크릴산알킬 에스테르류 및 스티렌류로부터 얻어지는 아크릴 수지, 비스페놀 A형 에폭시 수지 및 멜라민 수지 등의 조합이 바람직히다. 또한, 상기 아크릴 수지, 비스페놀 A형 에폭시 수지 및 멜라민 수지의 사용량도 특히 한정되지 않으나, 통상, 상기 아크릴 수지를 100 중량%로 한 경우, 비스페놀 A형 에폭시 수지 및 멜라민 수지를 차례로 1~40 중량% 정도 및 1~40 중량% 정도, 바람직하게는 2~30 중량% 정도 및 2~30 중량% 정도로 되는 범위이면 좋다.
(B)성분
(B)성분으로는, 방열성 도료 조성물의 적외선 흡수성 무기입자로 사용가능한 것이라면 특히 한정되지 않으나, 상기 조건 1, 2 및 3을 고려하여 적절한 것을 선택하면 된다.
예를 들면, 방열 대책이 필요한 발열성 물품이 40℃ 이상 70℃ 미만의 낮은 표면온도(이하, 저온 영역이라 한다.)에 머무는 제품, 예를 들면, 조명기구, 일반 가전 제품, MEMS(MicroElectro Mechanical System)과 같은 제품의 경우, 상기 온도 영역에 대응하는 파장 영역이 6.7 ㎛≤λ≤11.5 ㎛로 되기 때문에 (도 11 및 도 12를 참조를 참조.), (B)성분으로는, 상기 파장 영역에서 큰 적외선 흡수대를 가지는 것을 선택하면 좋다. 또한, 상기 파장 영역의 바람직한 범위는, 7.3 ㎛이상 10.8 ㎛미만이다. 또한, 저온 영역에서 사용되는 (A)성분도, 상기 (B)성분과 동일한 파장 영역에서 적외선 흡수대를 가지는 것이 바람직하다.
저온 영역에 적당한 (B)성분으로는, 상기 파장 영역 6.7 ㎛≤λ≤11.5 ㎛을 보완하는 목적에서, 적외선 흡수 피크 파장이 상이한 2종을 조합하는 것이 보다 바람직하다. 구체적으로는, 하나의 무기입자 적외선 흡수 파장 영역이 6.9 ㎛이상 10.2 ㎛ 미만이고, 다른 무기입자의 적외선 흡수 피크 파장 영역이 10.2 ㎛이상 11.5 ㎛ 미만인 것이 바람직하다.
또한, 상기 하나의 무기입자의 해당 파장 영역을 6.9 ㎛ 이상 10.2 ㎛ 미만으로 하는 이유는, 70℃의 흑체 복사 피크 파장 λp가 8.45 ㎛인 것으로부터, 이에 근접한 적외선을 오로지 흡수시키기 위한 것이다. 이 관점에서, 상기 파장 영역은 바람직하게는 7.7 ㎛ 이상 10.2 ㎛ 미만인 것이 보다 바람직하다.
나아가, 상기 다른 무기입자의 해당 파장 영역을 10.2 ㎛ 이상 11.5 ㎛ 미만으로 한 것은, 40℃의 흑체 복사의 피크 파장 λp이 9.26 ㎛인 것으로부터, 이에 근접한 적외선 오로지 흡수시키기 위한 것이다. 이 관점에서, 해당 파장 영역은 바람직하게는 10.2 ㎛ 이상 11.0 ㎛ 미만인 것이 보다 바람직하다.
저온 영역에 적절한 (B)성분으로는, 방열 효율의 관점에서, 비다공질 실리카, 다공질 실리카, 석영, 고령토, 불화칼슘, 수산화 알루미늄, 벤토나이트, 탈크, 규화물 및 마이카로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 무기입자와, 고토감람석 및 근청석으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 무기입자와 조합하는 것이 바람직하다.
또한, 방열 효율을 고려하면, 전자 무기입자와 후자 무기입자의 부피비는 통상 9.5：0.5~2：8 정도인 것이 바람직하다.
방열 대책이 필요하게 된 발열성 물품이 70℃이상 100℃미만의 중간 정도 표면 온도(이하, 중온 영역이라 한다.)에 도달하는 제품, 예를 들면 LED을 이용한 조명 기구, 디스플레이, 집광형 태양전지와 같은 제품의 경우, 상기 온도 영역에 대응하는 파장 영역이 6.35 ㎛≤λ≤10.5 ㎛이 되기 때문에(도 12 및 도 13을 참조.), (B)성분으로는, 해당 파장 영역에 큰 적외선 흡수대를 가지는 것을 선택하는 것이 바람직하다. 또한, 해당 파장 영역의 바람직한 범위는, 6.7 ㎛ 이상 10.0 ㎛ 미만이다. 또한, 중앙 영역에 사용하는 (A)성분도, 상기 (B)성분과 동일한 파장 영역에 적외선 흡수 피크 파장 영역을 가지는 것이 바람직하다.
중앙 영역에 적절한 (B)성분으로는, 상기 파장 영역 6.35 ㎛≤λ≤10.5 ㎛을 보완하는 목적에 있어서, 적외선 흡수 피크 파장이 상이한 2종을 조합하는 것이 보다 바람직하다. 구체적으로는, 하나의 무기입자의 적외선 흡수 파장 영역이 6.35 ㎛ 이상 9.65 ㎛ 미만이고, 기타 무기입자의 적외선 흡수 파장 영역 9.65 ㎛이상 10.5 ㎛ 미만인 것이 바람직하다.
또한, 상기 하나의 무기입자의 해당 파장 영역을 6.35 ㎛ 이상 9.65 ㎛ 미만으로 하는 이유는, 100℃의 흑체 복사 피크 파장 λp이 7.77 ㎛인 것으로부터, 이에 근접한 적외선을 오로지 흡수하기 위한 것이다. 이러한 관점에서, 해당 파장 영역은 바람직하게는 7.0 ㎛ 이상 9.3 ㎛ 미만인 것이 보다 바람직하다.
또한, 상기 다른 무기입자의 해당 파장 영역을 9.65 ㎛이상 10.5 ㎛미만으로 하는 것은, 40℃의 흑체 복사 피크 파장 λp이 9.26 ㎛인 것으로부터, 이에 근접한 적외선을 오로지 흡수시키기 위한 것이다. 이러한 관점에서, 해당 파장 영역은 바람직하게는 9.3 ㎛이상 10.1 ㎛미만인 것이 보다 바람직하다.
중앙 영역에 적절한 (B)성분으로는, 방열 효율의 관점에서, 비다공질 실리카, 다공질 실리카, 질화붕소, 석영 및 고령토로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 무기입자와, 불화칼슘, 수산화 알루미늄, 벤토나이트, 탈크, 규화물, 마이카 및 근청석으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 무기입자와 조합하는 것이 바람직하다.
또한, 방열효율을 고려하면, 전자 무기입자와 후자 무기입자의 부피비는 통상 9.5：0.5~2：8 정도인 것이 바람직하다.
나아가, 방열 대책을 필요로 하는 발열성 물품이 100℃ 이상 200℃ 미만의 높은 표면 온도(이하, 고온 영역이라 한다.)에 달하는 제품, 예를 들면 파워 반도체 소자나 이의 주변 제품을 복합화한 모듈 부품과 같은 제품의 경우, 해당 온도 영역에 대응하는 파장 영역이 5.0 ㎛≤λ≤9.65 ㎛로 되기 때문에(도 13 및 도 14를 참조.), (B)성분으로는 해당 파장 영역에 큰 적외선 흡수대를 가지는 것을 선택하면 좋다. 또한, 해당 파장 영역의 바람직한 범위는, 5.3 ㎛ 이상 9.15 ㎛ 미만이다. 나아가, 고온 영역에 이용되는 (A)성분도, 해당 (B)성분과 동일한 파장 영역에 적외선 흡수 피크 파장 영역을 가지는 것이 바람직하다.
고온 영역에 적절한 (B)성분으로는, 상기 파장 영역 5.0 ㎛≤λ≤9.65 ㎛을 보완하는 목적으로서, 적외선 흡수 피크 파장이 상이한 2종을 조합하는 것이 보다 바람직하다. 구체적으로는 하나의 무기입자의 적외선 흡수 파장 영역이 5.0 ㎛ 이상 7.35 ㎛ 미만이고, 다른 무기입자의 적외선 흡수 파장 영역 7.35 ㎛ 이상 9.65 ㎛ 미만인 것이 바람직하다.
또한, 상기 하나의 무기입자의 해당 파장 영역을 5.0 ㎛ 이상 7.35 ㎛ 미만으로 한 것은, 200℃의 흑체 복사 피크 파장 λp이 6.13 ㎛인 것으로부터, 이에 근접한 적외선을 오히려 흡수시키기 위한 것이다. 이러한 관점에서, 해당 파장 영역은 바람직하게는 5.3 ㎛ 이상 7.5 ㎛ 미만인 것이 보다 바람직하다.
나아가, 상기 다른 무기입자의 해당 파장 영역을 7.35 ㎛ 이상 9.65 ㎛미만으로 한 것은, 100℃의 흑체 복사 피크 파장 λp이 7.77 ㎛인 것으로부터, 이에 근접한 적외선을 오히려 흡수시키기 위한 것이다. 이러한 관점에서, 해당 파장 영역은 바람직하게는 6.7 ㎛ 이상 9.15 ㎛ 미만인 것이 보다 바람직하다.
고온 영역에 적절한 (B)성분으로는, 방열 효율의 관점에서, 질화붕소 및 수산화 아연으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 무기입자와, 비다공질 실리카, 다공질 실리카, 석영, 고령토, 및 불화칼슘으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 무기입자와의 조합이 바람직하다.
또한, 방열효율을 고려하면, 전자 무기입자와 후자 무기입자의 부피비는 통상 9.5：0.5~2：8 정도인 것이 바람직하다.
(B)성분의 형태는 특히 한정되지 않으나, 방열성 도막의 기계적 강도 및 평활성과, 도막의 적절한 요철에 따른 방열효율을 고려하면, 통상, 평균 1차 입자 지름이 0.1~50 ㎛ 정도인 것이 바람직하고, 1~50 ㎛ 정도인 것이 보다 바람직하다. 또한, 중앙 직경 Ｄ50은, 50 ㎛ 이하 정도인 것이 바람직하고, 40 ㎛ 이하 정도인 것이 보다 바람직하다.
본 발명의 방열성 도료 조성물에서 (A)성분 및 (B)성분의 함유량은, 도막의 방열성, 경도, 발열성 물품과의 밀착성 등을 고려하면, 두 성분의 합계 100 부피%를 기준으로, 전자는 10~70 부피% 정도이고, 후자는 90~30 부피% 정도이다, 또한, (A)성분이 10~50 부피% 정도, (B)성분이 90~50 부피% 정도인 것이 바람직하고, (A)성분이 20~40 부피% 정도, (B)성분이 80~60 부피% 정도인 것이 보다 바람직하다.
여기서, (A)성분 및 (B)성분의 조합은, 예를 들면, 다음과 같이 결정할 수 있다. 즉, ［1］상기 흑체 복사의 에너지 밀도 분포식을 기준으로 하여, 복사 열속의 에너지 밀도 qλ의 최대값을 qλp 및 이의 qλp을 주는 파장을 λp로 한 경우에, (A)성분으로 0.9qλp≤qλ로 된 파장 영역(λs≤λ≤λｌ)의 적외선을 흡수하는 것을 선정하고, ［2］이 선정 작업과 동시에 또는 전후에, (B)성분으로 하여 역시 λs≤λ≤λｌ의 적외선을 흡수하는 무기입자를 선택하고, ［3］이어서, (A)성분 및 (B)성분으로, 양자의 적외선 흡수 스펙트럼의 중복이 상기 식(1)의 조건을 충족하도록 서로 보완하는 관계가 될 만한 조합을 선택하는 것이 바람직하다.
(A)성분 및 (B)성분을 주성분으로 하는 본 발명의 방열성 도료 조성물은, 클리어 도료(JIS-K5000：2000)로서 사용할 수 있으나, 의장성 등을 고려하면, 필요에 따라서 각종 공지의 착색 안료(C)를 포함할 수 있다. (C)성분으로는, 구체적으로는, 예를 들면, 산화티탄, 카본블랙, 산화철 등을 들 수 있고, 이들 중 적어도 1종을, 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
(C)성분의 형태도 특히 한정되는 것은 아니나, 도막으로 사용하는 경우 등 기계적 강도 및 의장성과 도막의 적당한 요철에 따른 방열효율을 고려하면 基, 통상, 평균 1차 입자 지름이 상기 (B)성분의 평균 1차 입자 지름의 0.01~10％ 정도인 것이 바람직하다. 또한 중앙 직경 Ｄ50은, 1㎛ 이하 정도인 것이 바람직하다.
본 발명의 방열성 도료 조성물에서 (C)성분의 함유량은 특히 한정되는 것은 아니나, 통상, (A)성분 및 (B)성분의 합계 100 부피%에 대하여, 0.5~30 부피% 정도인 것이 바람직하고, 1~25 부피% 정도인 것이 보다 바람직하고, 5~20 부피% 정도인 것이 보다 더 바람직하다.
또한, 본 발명의 방열성 도료 조성물은 액상 도료 또는 페이스트 형태 도료의 형태로, 각종 발열성 물품에 적용한다. 즉, 분체 도료처럼 유기용제를 혼합하지 않고, 또는 실질적으로 포함하지 않은 형태로는 사용하지 않는다. 여기서, 발열성 물품으로는, 그 자체 발열하는 물품 및 상기 발열하는 물품을 수납한 케이스 등이 모두 포함된다. 발열성 물품의 구체적인 예는, 저온 영역, 중온 영역, 고온 영역의 온도 영역에서, 각각 상술한 것과 동일하다.
본 발명의 방열성 도료 조성물에 사용하는 유기용제로는, 예를 들면, 크실렌, 에틸벤젠, 톨루엔 및 트리메틸벤젠 등의 방향족 탄화수소; 이소파라핀 등의 지방족 탄화수소, 메탄올이나 에탄올, 프로판올, 이소프로판올, 부틸알코올, 이소부틸알코올 등의 모노알코올; 에틸렌글리콜 등의 다가알코올; 메틸아세테이트, 에틸아세테이트, 부틸아세테이트, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 등의 아세테이트계 용제; 메텔에틸케톤, 시클로헥사논 등의 케톤; 나프타 등을 들 수 있다. 이들 중에서 경화나 도포 시의 작업성이나 도막으로 사용하는 경우의 성막성, 경화물로서 사용하는 경우의 소기의 경도를 해치지 않는 것으로서, 특히 끓는점이 100~200℃ 정도인 것이 바람직하다. 또한, 유기용제로는, 방향족 탄화수소를 포함하는 것을 사용하는 것이 바람직하다. 나아가, 유기용제의 함유량은 특히 한정되는 것은 아니나, 도공 수단에 따라 적절히 조정하면 된다. 또한, 본 발명의 방열성 도료 조성물을 발열성 물품에 도공하고 경화도막을 형성시키는 경우에는, 유기용제를 거의 증발시키는 것으로 되기 때문에, 결과적으로, 해당 경화도막에서 (A)성분, (B)성분 및 필요에 따라서 사용하는 (C)성분의 양의 비는, 본 발명의 방열성 도료 조성물에서 규정한 것과 동일해진다.
액상 또는 페이스트 형태인 본 발명 방열성 도료 조성물은, 상기 (A)성분, (B)성분 및 유기용제, 또는 필요에 따라서, 상기 (C)성분, 및 필요에 따라서, 증점제나 분산제, 광택제거제, 소포제, 균염제(leveling agent), 적하방지제, 표면조정제, 점성조성제, 자외선흡수제, 왁스 등의 첨가제를, 각종 공지의 수단으로 균일하게 혼합하는 것에 의해 얻을 수 있다.
상기 증점제로는, 예를 들면, 유기벤토나이트, 카르복실메틸셀룰로오스, 폴리비닐알코올 등을 들 수 있다, 또한, 분산제로는, 예를 들면, 폴리아크릴산, 폴리아크릴레이트 등을 들 수 있다.
본 발명의 방열성 도막은, 본 발명의 방열성 도료 조성물을, 발열성 물품에 도장하고, 가열하여, 경화시키는 것으로 얻을 수 있다. 구체적으로는, 해당 조성물을 각종 발열성 물품에 도장하여, 통상 120~200℃정도에서 열처리하는 것에 의해, 경화 도막을 얻을 수 있다.
도막 수단도 특히 한정되는 것은 아니나, 생산성이나 경제성, 미립 기재의 도포성, 의장적인 패턴 형성성의 관점에서, 특히, 스프레이, 딥, 바 코트, 스크린 인쇄, 스텐실 인쇄, 패드 인쇄, 스탬프 인쇄, 잉크젯 인쇄, 디스펜서 등이 바람직하다. 또한, 경화 도막 표면의 방열효과를 높이거나, 의장성을 부여하기 위하여, 경화 도막 표면에 그루브 패턴이나 도트 패턴을 형성해도 좋다.
[실시예]
이하, 실시예를 들어, 본 발명에 대하여 구체적으로 설명하나, 이들에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
실시예에 있어서, 적외선 흡수 스펙트럼은 시판의 디지털식 적외선 흡광기계 (제품명「FT-IR AVATAR360,UMA150」, Thermo Fisher Scientific사 제조)에 의해 구하였다.
또한, 반값 전폭 값(FWHM(A), FWHM(B))은, 시판의 소프트 (상품명「GRAMS/AI」, Thermo GAlActic사 제조)에 의해 각 스펙트럼을 파형 해석하여 산출하였다. 　
방열성 도료 조성물의 제조
사용한 (A)성분의 상품정보를, 하기 표1에 나타내었다.
(A)성분의 유기용제 용액 상품명 제조사 불휘발분
(A1) 아크릴 수지 Almatex 785-5 미츠비시 레이온(Mitsubishi Rayon Co., Ltd.) 50 wt%
(A2) 비스페놀 A 에폭시수지 jER828 미쓰이 화학(Mitsui Chemicals, Inc) 100 wt%
(A3) 부틸화멜라민 수지 U-VAN 20SE60 미쓰이 화학(Mitsui Chemicals, Inc) 60 wt%
(A4) 폴리에스테르 수지 Elitel UE-3380 유니치카(Unitika Ltd.) 50 wt%
(A5) 2액 경화형 아크릴우레탄수지(아크릴폴리올과 지방족 변성 폴리이소시아네이트의 혼합물) NY 폴린 클리어 기재,
NY 폴린 경화제		 신토 도료(Shinto Paint Co., Ltd.) 50 wt%
(A6) 메틸페닐실리콘 수지 TSR-117 모멘티브퍼포먼스머티리얼스 제펜(Momentive Performance Materials Japan) 50 wt%
사용한 (B)성분의 상품정보를, 하기 표2에 나타내었다.
무기입자 상품명 제조사 평균 1차 입자 지름(㎛)
(B1) 마이카 분말 PDM-8DF 토피공업(Topy Industries Limited) 12.0
(B2) 고토감람석 분말 FF-200·40 마루수 글라즈(Marusu Glaze Co., Ltd.) 2.5
(B3) 다공질
실리카 분말		 Sylysia 470 후지시리시아 화학(Fuji Silysia Chemical Ltd.) 14.1
(B4) 불화칼슘
분말		 FLUORITE POWDER CALCIUM FLUORIDE China Tuhsu Flavours & Fragrances Import & Export Co., Lt 38.0
(B5) 질화붕소
분말		 BORONID S3 ESK 세라믹스 10.0
(C1) 티타니아
분말 		TI TONE R-32 사카이 화학공업(Sakai Chemical Industry Co., Ltd.) 0.1
기타 성분 1 탄화규소분말 SHINANO-RUNDUM GP-3000 시나노 전기정련( Shinano Electric Refining Co., Ltd.) 2.0
기타 성분 2 질화알루미나분말 H 그레이드 토쿠야마(Tokuyama Corporation) 1.1
저온도 영역용의 방열성 도료 조성물의 실시예
실시예 1
(A)성분으로, 상기 (A1)성분, (A2)성분 및 (A3)성분을 혼합한 것(중량비 7.4：1：1)의 유기용제 용액으로부터 된 바인더 수지 조성물(불휘발분 47 중량%.이하, 간단히 바인더 수지 조성물이라고 한다.)과, (B1)성분을, (A)성분 및 (B1)성분의 부피비가 순서대로 44.6 부피% 및 55.4 부피%가 되도록 용기에 넣고, 눈으로 확인 가능한 응집물을 파쇄하면서 교반 혼합한 후, 크실렌을 가하고 저점도의 슬러리를 조제하여, 이어서 균질기를 이용하여 균일하게 혼합하는 것에 의해, 불휘발분 47 중량%의 방열성 도료 조성물을 얻었다.
실시예 2
(A)성분으로의 상기 바인더 수지 조성물을 31.0 부피%, (B1)성분을 59.0 부피%, 및 (C1)성분을 10 부피% 사용한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여, 불휘발분 47 중량%의 방열성 도료 조성물을 얻었다.
　
실시예3
(A)성분으로의 상기 바인더 수지 조성물을 44.6 부피%, (B1)성분(마이카 분말)을 44.32 부피%로 변경하고, (B)성분으로 더욱 상기 (B2)성분을 11.08 부피%로 사용한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 방열성 도료 조성물(불휘발분 47％)을 얻었다.
표 3은, 실시예 1~3의 방열성 도료 조성물의 조성을 나타낸 것이다.
(A1),(A2),(A3) 부피% (B1) 부피% (B2) 부피% (C1) 부피%
실시예 1 A/E/M 44.6 마이카 55.4 --- --- --- ---
실시예 2 A/E/M 31.0 마이카 59.0 --- --- 티타니아 10.0
실시예 3 A/E/M 44.6 마이카 44.32 고토감람석 11.08 --- ---
표 3에서, 「A／Ｅ／Ｍ」로는, 상기 바인더 수지 조성물을 의미한다. 　
표 4에는, 실시예 1~3의 방열성 도료 조성물에서 (A)성분 및 (B)성분의 적외선 흡수 데이터를 나타낸다.
또한, 표 5에는, 실시예 1~3에 관련된 방열성 도료 조성물의 OL값(㎛, ％)를 나타낸다.
FWHM(A1-3) ΣFWHM(A1-3) FWHM(B1) ΣFWHM(B1) FWHM(B2) ΣFWHM(B2)
실시예 1 6.77-6.97
7.87-8.25
8.25-8.93		 1.26 8.79-9.18
9.30-10.96
9.42-10.12
10.12-10.45		 2.05 ---
실시예 2
실시예 3 9.66-10.24
10.39-11.50		 1.69
OL(A-B)
(㎛)		 OL(B1-B2)
(㎛)		 OL(A-B)
(%)		 OL(B1-B2)
(%)
실시예 1 0.14 --- 4.4 0
실시예 2
실시예 3 0.14 1.15 3.8 44.4
FWHM(A1-A3)(㎛)：(A)성분(A／Ｅ／Ｍ)의 적외선 흡수 스펙트럼의 흡수 피크의 반값 전폭을 나타낸다(이하, 동일. 또한, 도 15 참조).
ΣFWHM(A1-A3)(㎛)：FWHM(A1-A3)의 합계를 의미한다(이하, 동일).
(8.93-8.25)＋(8.25-7.87)＋(6.97-6.77)
＝0.68＋0.38＋0.20　
＝1.26
또한, 참고적으로, (A1)성분, (A2)성분 및 (A3)성분의 각각의 적외선 흡수 스펙트럼과 피크 분리의 모양을 도 16~18에 걸쳐 나타내었다. 또한, 반값 전폭의 합계 값은 생략한다.
FWHM(B1)(㎛)：(B1)성분의 적외선 흡수 스펙트럼의 흡수 피크의 반값 전폭을 나타낸다(도 22 참조).
ΣFWHM(B1)(㎛)：FWHM(B1)의 합계를 의미한다.
FWHM(B2)(㎛)：(B2)성분의 적외선 흡수 스펙트럼의 흡수 피크 반값 전폭을 나타낸다(도 23 참조).
ΣFWHM(B2)(㎛)：FWHM(B2)의 합계를 의미한다.
OL(A-B)(㎛)：(A)성분의 적외선 흡수 스펙트럼의 반값 전폭 (합계)과 (B)성분의 적외선 흡수 스펙트럼의 반값 전폭 (합계)과의 겹치는 폭(합계)를 의미한다.
OL(B1-B2)(㎛)：(B1)성분의 적외선 흡수 스펙트럼의 반값 전폭과 (B2)성분의 적외선 흡수 스펙트럼의 반값 전폭 (합계)과의 겹치는 폭(합계)를 의미한다.
OL(A-B)(％)：식(1)에 의해 계산된, (A)성분의 적외선 흡수 스펙트럼과 (B)성분의 적외선 흡수 스펙트럼의 겹쳐지는 정도를 나타낸다.
OL(B1-B2)(％)：식(4)에 의해 계산된, (B1)성분의 적외선 흡수 스펙트럼과 (B2)성분의 적외선 흡수 스펙트럼의 겹쳐지는 정도를 나타낸다.
중온 영역의 방열성 도료 조성물의 실시예
실시예 4
(A)성분으로 상기 바인더 수지 조성물, 및 (B3)성분(다공질 실리카 분말)을, 부피비가 순서대로 44.6 부피% 및 55.4 부피%가 되도록 용기에 넣고, 눈으로 확인 가능한 응집물을 파쇄하면서 교반 혼합한 후, 크실렌을 첨가하여 저점도의 슬러리를 제작하고, 다음으로 균질기를 사용하여 균일하게 혼합하는 것에 의해, 불휘발분 47 중량%의 방열성 도료 조성물을 얻었다.
실시예 5~7
실시예 4에 있어서, (A)성분 및 (B3)성분의 부피%를 표 6에 나타낸 수치로 변경한 것 이외에는 실시예 4와 동일하게 하여, 불휘발분 47 중량%의 방열성 도료 조성물을 얻었다.
　
실시예 8
(A)성분으로의 상기 바인더 수지 조성물을 31.0 부피%, (B3)성분을 59.0부피%, 및 (C1)성분을 10 부피%로 한 것 이외에는 실시예 4와 동일하게 하여, 불휘발분 47중량%의 방열성 도료 조성물을 얻었다.
　
실시예 9
(A)성분으로의 상기 바인더 수지 조성물을 44.6 부피%, (B3)성분을 44.32부피%, (B4)성분을 11.08 부피% 사용한 것 외에는 실시예4과 동일하게 하여, 불휘발분 47 중량%의 방열성 도료 조성물을 얻었다.
　
실시예 10~12
실시예 9에서, (A)성분 및 (B)성분의 부피%를 표 6에 나타낸 수치로 변경한 것 이외에는 실시예 9와 동일하게 하여, 불휘발분 47 중량%의 방열성 도료 조성물을 얻었다.
(A1),(A2),(A3) 부피% (B3) 부피% (B4) 부피% (C1) 부피%
실시예 4 A/E/M 44.6 실리카 55.4 --- --- --- ---
실시예 5 A/E/M 37.0 실리카 63.0 --- --- --- ---
실시예 6 A/E/M 31.0 실리카 69.0 --- --- --- ---
실시예 7 A/E/M 20.0 실리카 80.0 --- --- --- ---
실시예 8 A/E/M 31.0 실리카 59.0 --- --- 티타니아 10.0
실시예 9 A/E/M 44.6 실리카 44.32 불화칼슘 11.08 --- ---
실시예 10 A/E/M 44.6 실리카 36.93 불화칼슘 18.47 --- ---
실시예 11 A/E/M 44.6 실리카 27.7 불화칼슘 27.7 --- ---
실시예 12 A/E/M 44.6 실리카 18.47 불화칼슘 36.93 --- ---
FWHM(A1-3) ΣFWHM(A1-3) FWHM(B3) ΣFWHM(B3) FWHM(B4) ΣFWHM(B4)
실시예 4 6.77-6.97
7.87-8.25
8.25-8.93		 1.26 8.15-8.87
8.88-9.58		 1.42 ---
실시예 5
실시예 6
실시예 7
실시예 8
실시예 9 8.45-9.40
9.09-10.49
9.40-9.64		 2.04
실시예 10
실시예 11
실시예 12
OL(A-B)
(㎛)		 OL(B3-B4)
(㎛)		 OL(A-B)
(%)		 OL(B3-B4)
(%)
실시예 4 0.77 --- 40.3 0
실시예 5
실시예 6
실시예 7
실시예 8
실시예 9 0.78 1.12 27.7 47.9
실시예 10
실시예 11
실시예 12
FWHM(B3)(㎛)：(B3)성분의 적외선 흡수 스펙트럼의 흡수 피크 반값 전폭을 나타낸다(도 24 참조).
ΣFWHM(B3)(㎛)：FWHM(B3)의 합계를 의미한다.
(9.58-8.88)＋(8.87-8.15)
＝0.7＋0.72
＝1.42
FWHM(B4)(㎛)：(B4)성분의 적외선 흡수 스펙트럼의 흡수 피크 반값 전폭을 나타낸다(도 25 참조).
ΣFWHM(B4)：(B4)성분의 적외선 흡수 스펙트럼의 흡수 피크 반값 전폭(합계)을 의미한다.
OL(A-B)(㎛)：(A)성분의 적외선 흡수 스펙트럼의 반값 전폭(합계)와 (B)성분의 적외선 흡수 스펙트럼의 반값 전폭(합계)과의 겹치는 폭(합계)를 의미한다.
OL(B3-B4)(㎛)：(B3)성분의 적외선 흡수 스펙트럼의 반값 전폭과 (B4)성분의 적외선 흡수 스펙트럼의 반값 전폭(합계)과의 겹치는 폭(합계)를 의미한다.
OL(A-B)(％)： 식(1)에 의해 계산된, (A)성분의 적외선 흡수 스펙트럼과 (B)성분의 적외선 흡수 스펙트럼의 겹쳐지는 정도를 나타낸다.
OL(B3-B4)(％)：식(4)에 의해 계산된, (B3)성분의 적외선 흡수 스펙트럼과 (B4)성분의 적외선 흡수 스펙트럼의 겹쳐지는 정도를 나타낸다.
수식(5) 및 수식(6)의 중앙 값
또한, 실시예 9~12에 관하여, (A)성분으로의 상기 바인더 수지 조성물(A／Ｅ／Ｍ)에 대한 수식(5)의 중앙의 값과, (B3)성분 및 (B4)성분의 각각에 관한 수식(6)의 중앙의 값을, 해당 (A)성분, (B3)성분 및 (B4)성분의 각 적외선 흡수 스펙트럼 차트의 인쇄물(종이)를 사용하여, 칭량법에 따라 구하였다.
파장 영역 λs≤λ≤λｌ：6.35㎛≤λ≤10.5㎛
(A)성분으로의 (A／Ｅ／Ｍ)의〔(SA’ +SA’’)／ (SA+SA’ +SA’’)〕：0.32
(B3)성분의 〔(SB’ +SB’’)／ (SB+SB’ +SB’’) 〕：0.19
(B4)성분의 〔(SB’ +SB’’)／ (SB+SB’ +SB’’) 〕：0.27
중온 영역의 방열성 도료 조성물의 실시예 ：스프레이 도장용
실시예 13
(A)성분으로의 상기 바인더 수지 조성물, (B3)성분 및 (B4)성분을, 부피비가 순서대로 46.0 부피%, 2.0 부피% 및 0.5 부피%(이상, 합계 48.5 부피%)와, 50.0 부피% 및 1.5 부피%가 되도록 가 되도록 용기에 넣고, 눈으로 확인 가능한 응집물을 파쇄하면서 교반 혼합한 후, 크실렌을 첨가하여 저점도의 슬러리를 제작하고, 다음으로 균질기를 사용하여 균일하게 혼합하는 것에 의해, 불휘발분이 62.6 중량%의 스프레이 도장용 방열성 도료 조성물을 얻었다.
실시예 14
(A4)성분, (B3)성분 및 (B4)성분을, 부피비가 순서대로 45.6 부피%, 52.9 부피% 및 1.6 부피%가 되도록 용기에 넣고, 눈으로 확인 가능한 응집물을 파쇄하면서 교반 혼합한 후, 크실렌을 첨가하여 저점도의 슬러리를 제작하고, 다음으로 균질기를 사용하여 균일하게 혼합하는 것에 의해, 불휘발분이 61.8 중량%의 스프레이 도장용 방열성 도료 조성물을 얻었다.
실시예 15
(A5)성분, (B3)성분 및 (B4)성분을, 부피비가 순서대로 55.4 부피%, 43.2 부피% 및 1.3 부피%가 되도록 용기에 넣고, 눈으로 확인 가능한 응집물을 파쇄하면서 교반 혼합한 후, 크실렌을 첨가하여 저점도의 슬러리를 제작하고, 다음으로 균질기를 사용하여 균일하게 혼합하는 것에 의해, 불휘발분이 61.8 중량%의 스프레이 도장용 방열성 도료 조성물을 얻었다.
(A1)
(A2)
(A3)		 부피% (A4) 부피% (A5) 부피% (B3) 부피% (B4) 부피%
실시예 13 A/E/M 48.5 --- --- --- --- 실리카 50.0 불화칼슘 1.5
실시예 14 --- --- 폴리에스테르수지 45.6 --- --- 실리카 52.8 불화칼슘 1.6
실시예 15 --- --- --- --- 2종 경화형 아크릴우레탄 수지 55.4 실리카 43.3 불화칼슘 1.3
FWHM(A1-3) ΣFWHM(A1-3) FWHM(B3) ΣFWHM(B3) FWHM(B4) ΣFWHM(B4)
실시예 13 6.77-6.97
7.87-8.25
8.25-8.93		 1.26




8.15-8.87
8.88-7.58




1.42




8.45-9.40
9.09-10.49
9.40-9.64




2.04
FWHM(A5) ΣFWHM(A5)
실시예 14 7.76-8.29
8.99-9.34
9.79-9.87
10.14-10.36		 1.18
FWHM(A6) ΣFWHM(A6)
실시예 15 6.72-7.03
8.21-7.40
7.95-8.20
8.32-8.56
8.59-8.86
9.25-9.46
9.55-9.77		 1.69
OL(A-B)
(㎛)		 OL(B3-B4)
(㎛)		 OL(A-B)
(%)		 OL(B3-B4)
(%)
실시예 13 0.77 --- 40.3 0
실시예 14 0.79 --- 28.9 0
실시예 15 0.99 --- 32.6 0
FWHM(A4)(㎛)：(A4)성분의 적외선 흡수 스펙트럼의 흡수 피크 반값 전폭을 나타낸다(도 19 참조).
ΣFWHM(A4)：FWHM(A4)의 합계를 의미한다.
FWHM(A5)(㎛)：(A5)성분의 적외선 흡수 스펙트럼의 흡수 피크 반값 전폭을 나타낸다(도 20 참조).
ΣFWHM(A5)：FWHM(A5)의 합계를 의미한다.
FWHM(B3)(㎛)：(B3)성분의 적외선 흡수 스펙트럼의 흡수 피크 반값 전폭을 나타낸다(도 24 참조).
ΣFWHM(B3)(㎛)：FWHM(B3)의 합계를 의미한다.
FWHM(B4)(㎛)：(B4)성분의 적외선 흡수 스펙트럼의 흡수 피크 반값 전폭을 나타낸다(도 25 참조).
ΣFWHM(B4)：FWHM(B4)의 합계를 의미한다.
OL(A-B)(㎛)：(A)성분의 적외선 흡수 스펙트럼의 반값 전폭(합계)와 (B)성분의 적외선 흡수 스펙트럼의 반값 전폭(합계)과의 겹치는 폭(합계)를 의미한다.
OL(B3-B4)(㎛)：(B3)성분의 적외선 흡수 스펙트럼의 반값 전폭과 (B4)성분의 적외선 흡수 스펙트럼의 반값 전폭(합계)과의 겹치는 폭(합계)를 의미한다.
OL(A-B)(％)：식(1)에 의해 계산된, (A)성분의 적외선 흡수 스펙트럼과 (B)성분의 적외선 흡수 스펙트럼의 겹쳐지는 정도를 나타낸다.
OL(B3-B4)(％)：식(4)에 의해 계산된, (B3)성분의 적외선 흡수 스펙트럼과 (B4)성분의 적외선 흡수 스펙트럼의 겹쳐지는 정도를 나타낸다.
고온도 영역용 방열성 도료 조성물의 실시예
실시예 16
(A)성분으로의 상기 바인더 수지 조성물 및 (B5)성분을, 부피비가 순서대로 44.6 부피% 및 55.4 부피%가 되도록 용기에 넣고, 눈으로 확인 가능한 응집물을 파쇄하면서 교반 혼합한 후, 크실렌을 가하여 저점도의 슬러리를 제작하여, 이어서, 균질기을 사용하여 균일하게 혼합하는 것에 의해, 불휘발분 47 중량%의 방열성 도료 조성물을 얻었다.
실시예 17
(A)성분으로의 상기 바인더 수지 조성물을 31.0 부피%로, (B5)성분을 59.0 부피%로, 및 (C1)성분을 10.0 부피%로 사용한 것 이외에는 실시예 16과 동일하게 하여, 불휘발분 47 중량%의 방열성 도료 조성물을 얻었다.
실시예 18
(A)성분으로의 상기 바인더 수지 조성물을 44.6 부피%로, (B3)성분을 44.32 부피%로, 및 (B3)성분을 11.08 부피%로 하는 것 이외에는 실시예 16과 동일하게 하여 불휘발분 47 중량%의 방열성 도료 조성물을 얻었다.
(A1),(A2),(A3) 부피% (B5) 부피% (B3) 부피% (C1) 부피%
실시예 16 A/E/M 44.6 질화붕소 55.4 --- --- --- ---
실시예 17 A/E/M 31.0 질화붕소 59.0 --- --- 티타니아 10.0
실시예 18 A/E/M 44.6 질화붕소 44.32 실리카 11.08 --- ---
FWHM(A1-3) ΣFWHM(A1-3) FWHM(B5) ΣFWHM(B5) FWHM(B3) ΣFWHM(B3)
실시예 16 5.70-6.04
6.77-6.97
7.87-8.25
8.25-8.93		 1.60 6.65-7.13
7.10-7.52
7.26-7.98		 1.33 --- ---
실시예 17
실시예 18 8.15-8.87
8.88-9.58		 1.42
OL(A-B)
(㎛)		 OL(B3-B5)
(㎛)		 OL(A-B)
(%)		 OL(B3-B5)
(%)
실시예 16 0.31 --- 13.6 0
실시예 17
실시예 18 0.98 0 29.1 0
FWHM(B5)(㎛)：(B5)성분의 적외선 흡수 스펙트럼의 흡수 피크 반값 전폭을 나타낸다(도 27 참조).
ΣFWHM(B5)(㎛)：FWHM(B5)의 합계를 의미한다. 또한, 계산과정은 생략한다.
OL(A-B)(㎛)：(A)성분의 적외선 흡수 스펙트럼의 반값 전폭(합계)와 (B)성분의 적외선 흡수 스펙트럼의 반값 전폭(합계)과의 겹치는 폭(합계)를 의미한다.
OL(B3-B5)(㎛)：(B3)성분의 적외선 흡수 스펙트럼의 반값 전폭과 (B5)성분의 적외선 흡수 스펙트럼의 반값 전폭(합계)과의 겹치는 폭(합계)를 의미한다.
OL(A-B)(％)：식(1)에 의해 계산된, (A)성분의 적외선 흡수 스펙트럼과 (B)성분의 적외선 흡수 스펙트럼의 겹쳐지는 정도를 나타낸다.
OL(B3-B5)(％)：식(4)에 의해 계산된, (B3)성분의 적외선 흡수 스펙트럼과 (B5)성분의 적외선 흡수 스펙트럼의 겹쳐지는 정도를 나타낸다.
고온도 영역용의 방열성 도료 조성물의 실시예 ：스프레이 도장용
실시예 19
(A6)성분, (B3)성분 및 (B4)성분을, 부피비가 순서대로 55.4 부피%, 43.2 부피% 및 1.3 부피%가 되도록 용기에 넣고, 눈으로 확인 가능한 응집물을 파쇄하면서 교반 혼합한 후, 크실렌을 가하여 저점도의 슬러리를 제작하여, 이어서, 균질기을 사용하여 균일하게 혼합하는 것에 의해, 불휘발분이 61.8중량%의 스프레이 도장용 방열성 도료 조성물을 얻었다.
(A6) 부피% (B3) 부피% (B4) 부피%
실시예 19 메틸페닐실리콘 수지 55.4 실리카 43.3 불화칼슘 1.3
FWHM(A6) ΣFWHM(A6) FWHM(B3) ΣFWHM(B3) FWHM(B4) ΣFWHM(B4)
실시예 19 6.66-6.72
6.82-6.92
6.97-7.02
7.87-7.97
8.66-9.65		 1.75 8.15-8.87
8.88-9.58		 1.42 8.45-9.40
9.09-9.65
9.40-9.65		 1.2
OL(A-B)
(㎛)		 OL(B3-B4)
(㎛)		 OL(A-B)
(%)		 OL(B3-B4)
(%)
실시예 19 0.99 ---- 54.7 0
FWHM(A6)(㎛)：(A6)성분의 적외선 흡수 스펙트럼의 흡수 피크 반값 전폭을 나타낸다(도 21 참조).
ΣFWHM(A5)(㎛)：FWHM(A5)의 합계를 의미한다. 또한, 계산과정은 생략한다.
FWHM(B3)(㎛)：(B3)성분의 적외선 흡수 스펙트럼의 흡수 피크 반값 전폭을 나타낸다(도 21 참조).
ΣFWHM(B3)(㎛)：FWHM(B3)의 합계를 의미한다. 또한, 계산과정은 생략한다.
FWHM(B4)(㎛)：(B4)성분의 적외선 흡수 스펙트럼의 흡수 피크 반값 전폭을 나타낸다(도 21 참조).
ΣFWHM(B5)(㎛)：FWHM(B5)의 합계를 의미한다. 또한, 계산과정은 생략한다.
OL(A-B)(㎛)：(A)성분의 적외선 흡수 스펙트럼의 반값 전폭 (합계)와 (B)성분의 적외선 흡수 스펙트럼의 반값 전폭(합계)과의 겹치는 폭(합계)를 의미한다.
OL(B3-B4)(㎛)：(B3)성분의 적외선 흡수 스펙트럼의 반값 전폭과 (B5)성분의 적외선 흡수 스펙트럼의 반값 전폭(합계)과의 겹치는 폭(합계)를 의미한다.
OL(A-B)(％)：식(1)에 의해 계산된, (A)성분의 적외선 흡수 스펙트럼과 (B)성분의 적외선 흡수 스펙트럼의 겹쳐지는 정도를 나타낸다.
OL(B3-B4)(％)：식(4)에 의해 계산된, (B3)성분의 적외선 흡수 스펙트럼과 (B5)성분의 적외선 흡수 스펙트럼의 겹쳐지는 정도를 나타낸다.
비교용 방열성 도료 조성물의 예
비교예 1
실시예 1에서, (A)성분으로의 상기 바인더 수지 조성물을 7.0 부피%, (B1)성분을 93.0 부피%로 한 것 이외에는 동일하게 하여, 불휘발분 47 중량%의 방열성 도료 조성물을 얻었다.
비교예 2
실시예 4에서, (A)성분으로의 상기 바인더 수지 조성물을 7.0 부피%, (B3)성분을 93.0 부피%로 한 것 이외에는 동일하게 하여, 불휘발분 47 중량%의 방열성 도료 조성물을 얻었다.
비교예 3
실시예 16에서, (A)성분으로의 상기 바인더 수지 조성물을 7.0 부피%, (B5)성분을 93.0 부피%로 한 것 이외에는 동일하게 하여, 불휘발분 47 중량%의 방열성 도료 조성물을 얻었다.
(A1),(A2),(A3) 부피% (B1) 부피% (B3) 부피% (B5) 부피%
비교예 1 A/E/M 7.0 마이카 93.0 --- --- --- ---
비교예 2 A/E/M 7.0 --- --- 실리카 93.0 --- ---
비교예 3 A/E/M 7.0 --- --- --- --- 질화붕소 93.0
비교예 4
(A)성분으로의 상기 바인더 수지 조성물, 및 (B)성분과는 상이한 적외선 흡수성 무기입자로서 상기 탄화규소 분말을, 부피비가 순서대로 25.0 부피% 및 75.0 부피%가 되도록 용기에 넣고, 눈으로 확인 가능한 응집물을 파쇄하면서 교반 혼합한 후, 크실렌을 첨가하여 저점도의 슬러리를 제작하고, 다음으로 균질기를 사용하여 균일하게 혼합하는 것에 의해, 불휘발분 47 중량%의 방열성 도료 조성물을 얻었다.
비교예 5
(A)성분으로의 상기 바인더 수지 조성물, 및 (B)성분과는 상이한 적외선 흡수성 무기입자로서 상기 질화 알루미늄 분말을, 부피비가 순서대로 30.0％ 및 70.0％가 되도록 용기에 넣고, 눈으로 확인 가능한 응집물을 파쇄하면서 교반 혼합한 후, 크실렌을 첨가하여 저점도의 슬러리를 제작하고, 다음으로 균질기를 사용하여 균일하게 혼합하는 것에 의해, 불휘발분 47 중량%의 방열성 도료 조성물을 얻었다.
비교예 6
(A)성분으로의 상기 바인더 수지 조성물을 그대로 사용하였다.
(A1),(A2),(A3) 부피% (B)성분이외의 무기입자 부피%
비교예 4 A/E/M 25.0 질화규소 75.0
비교예 5 A/E/M 30.0 탄화규소 75.0
비교예 6 A/E/M 100 --- ---
FWHM(A1-A3) ΣFWHM(A1-A3) FWHM( SiC ) ΣFWHM( SiC ) OL(A- SiC )
(㎛)		 OL(A- SiC )
(%)
비교예 4 6.77-6.97
7.87-8.25
8.25-8.93		 1.26 10.59-12.49
12.64-14.00		 3.26 0 0
FWHM( SiC )(㎛)：상기 탄화규소 분말의 적외선 흡수 스펙트럼의 흡수 피크 반값 전폭을 나타낸다(도 28 참조).
ΣFWHM( SiC )：FWHM( SiC )의 합계를 의미한다.
OL(A-SiC)(㎛)：(A)성분의 적외선 흡수 스펙트럼의 반값 전폭과 탄화규소 미립자의 적외선 흡수 스펙트럼의 반값 전폭과의 겹치는 폭을 의미한다.
OL(A- SiC )(％)：식(1)에 의해 계산된, (A)성분의 적외선 흡수 스펙트럼과 탄화규소의 적외선 흡수 스펙트럼의 겹쳐지는 정도를 나타낸다.
FWHM(A1-A3) ΣFWHM(A1-A3) FWHM( AlN ) ΣFWHM( AlN ) OL(A- AlN )
(㎛)		 OL(A- AlN )
(%)
비교예 5 6.77-6.97
7.87-8.25
8.25-8.93		 1.26 11.60-14.00 2.4 0 0
FWHM( AIN )(㎛)：상기 질화알루미늄 분말의 적외선 흡수 스펙트럼의 흡수 피크 반값 전폭을 나타낸다(도 29 참조).
ΣFWHM(AIN)：FWHM(AIN)의 합계를 의미한다.
OL(A- AIN )(㎛)：(A)성분의 적외선 흡수 스펙트럼의 반값 전폭과 질화알루미늄의 적외선 흡수 스펙트럼의 반값 전폭과의 겹치는 폭을 의미한다.
OL(A- AIN )(％)：식(1)에 의해 계산된, (A)성분의 적외선 흡수 스펙트럼과 질화알루미늄의 적외선 흡수 스펙트럼의 겹쳐지는 정도를 나타낸다.
저온 영역 측정용의 방열성 도막의 제작： 바코타 도공 구현
실시예 1의 도료 조성물을 알루미늄판 (2 ㎜ 두께×50 ㎜ 폭×100 ㎜ 길이：ＪＩS　Ｈ4000 사양, 품명 A1050P)상에 애플리케이터(50~100㎛간격)을 사용하여 막의 두께가 40~50㎛로 되도록 도포하였다.다음으로 약 5분간 실내에 방치한 후, 건조기 내에서 160℃×30분간, 열처리를 하였다. 실시예 2 및 3, 및 비교예 1 및 4의 방열성 도료 조성물에 대해서도 동일하게 하여, 열처리판을 얻었다.
또한, 비교예 6에 관해, 무기입자를 혼합하지 않은 도료 조성물에 있어서는, 다른 애플리케이터(150~200㎛간격)를 사용하여 막의 두께가 40~50㎛로 되도록 상기 알루미늄판에 도포한 이외에는 상기와 동일하게 하여 열처리판을 얻었다.
나아가, 상기 알루미늄판 그 자체를 블록 시험(참조예)에 제공하였다.
방열성 도막의 적분 방사율
실시예에 관련된 각 도막의 파장 영역 1~15㎛에서 도막의 적분 방사율을, 시판의 서모그래피(thermography) (상품명「Ｈ2640」, NEC　아비오 적외선 테크놀로지(주)제)를 사용하여 측정하였다.
도막의 방열성능 평가
실시예 1에 관련된 열처리판을, 도 31에 나타낸 바와 같이, 단열재로 형성된 측정 박스의 상단 개구부에, 측정 상자 안에 미리 설치한 열원(분로 저항기, PCN사 제조, 형식 번호 PBH1ΩD, 정격 전력 10W, 사이즈 약 2 cm 길이×약 1.5 cm 폭×약 0.2 cm 두께)의 표면에 접촉하도록 세팅하였다(도 32 참조). 다음으로, 해당 열처리판의 방열성 도막면과 열원 하면에 열전대를 수직 방향에서 동일한 위치가 되도록 접촉시킨 후, 일정한 전류(1.90A)를 인가하고 상면의 측정 포인트(온도 T1)과 하면의 측정 포인트(온도 T2)의 온도의 시간 변화를 데이터 로거 온도계로 기록하였다. 다른 실시예 및 비교예의 도막에 대해서도 동일하게 온도 변화를 기록하였다. 결과를 표 22에 나타낸다.
도막의 방열 작용의 평가
표 22에, 실시예 1에 관련된 열처리판의 도막면의 실측 온도와, 비교예6의 열처리판의 도막 (바인더 수지만)의 표면 실측 온도와의 차이(Δ1 ℃)를 나타낸다. 또한, 동일한 표 22에, 실시예 1에 관련된 열처리판의 도막면의 실측온도와 참조예 1의 블록판의 표면 실측 온도와의 차이(Δ2　℃)를 나타낸다. Δ1　℃과 Δ2　℃의 어느 하나에 대해서도, 수치가 클수록 해당 도막의 방열 작용이 높은 것을 의미한다. 다른 실시예 및 비교예에 관련된 열처리판에 대해서도 동일한 도막 실측 온도, Δ1 및 Δ2를 측정하였다. 결과를 표 22에 나타낸다.
도막의 방열 작용에 의한 열원( 분로 저항)의 승온 억제 효과
실시예 1에 관련된 열처리판에 접촉된 분로 저항(열원)의 하면 온도와, 비교예 6의 열처리판에 접촉된 분로 저항의 하면 온도와의 실측 온도 차이(Δ3　℃)를 표 22에 나타낸다. 또한, 실시예 1에 관련된 열처리판에 접촉된 분로 저항(열원)의 하면 온도와, 참조예 1의 블록판의 접촉된 분로 저항의 하면 온도와의 실측 온도 차이 (Δ4　℃)도 표 22에 나타낸다. 실측 온도가 작을수록, 즉, 온도 차이 Δ3 및 Δ4의 수치가 클수록, 도막의 방열 작용에 의해 분로 저항 자체의 온도 상승이 억제되고 있는 것을 의미한다. 실시예 2, 3 및 비교예 1, 4 및 6의 도막에 대해서도 동일하게 하였다.
밀착력의 평가： 크로스 -컷( cross - cut ) 시험
실시예 1에 관련된 열처리판에 대해서, 도막의 밀착력을 JIS Ｄ0202에서 정하는 크로스컷 시험에 준거하여 평가하였다. 구체적으로는, 도막 표면에 커터칼로 100개의 격자를 작성하여, 시판의 접착 테이프를 압착시킨 후 1~2분간 방치하고, 수직 방향으로 박리하는 경우의 도막의 잔존 정도를 하기의 기준에서 눈으로 평가하여, 그 결과를 표22에 나타내었다. 실시예 2, 3 및 비교예 1, 4 및 6의 처리판에 대해서도 동일하게 하였다.
1：밀착성 양호(잔존율 95%이상 100％이하)
2：밀착성 다소 양호 (잔존율 65％이상 95％ 미만)
3：밀착성 불량(잔존율 65％미만~전부 박리)
밀착력의 평가： 스크래치 평가
실시예 1에 관련된 열처리판에 대해서, 도막의 역학적 강도를 스크래치 시험에 의해 평가하였다. 구체적으로는, 다이아몬드 압력자(첨단 지름 Ｒ 0．2 ㎜)를 도막면에 접촉시켜, 하중을 0Ｎ부터 20Ｎ까지 증가시키면서 해당 처리판을 수평 방향으로 40 ㎜이동시켰다(속도 1．4 ㎜／s). 그리고, 도막이 박리한 위치를 현미경과 음향방출센서에서 검출하여, 하기의 기준으로 밀착성을 평가하고, 결과를 표22에 나타내었다. 실시예 2, 3 및 비교예 1, 4 및 6의 처리판에 대해서도 동일하게 하였다.
1：밀착성 양호(도막박리위치에서 다이아몬드 압력자의 하중이 20Ｎ이상)
2：밀착성 불량(도막박리위치에서 다이아몬드 압력자의 하중이 20Ｎ미만)
저온영역 인가전력 (A) T1 T2 적분 방사율 도막 밀착력
실측치 △1 △2 실측치 △3 △4 크로스컷 시험 스크래치 시험
(℃) (℃) (℃) (℃) (℃) (℃)
실시예 1 1.9 56.1 5.0 10.1 46.7 1.9 9.9 0.96 1 1
1.5 43.4 --- 4.0 35.3 --- 6.5
실시예 2 1.9 57.6 3.5 8.6 47.3 1.3 9.3 0.96 1 1
실시예 3 1.9 55.6 5.5 10.6 46.3 2.3 10.3 0.95 1 1
비교예 1 1.9 56.5 4.6 9.7 47.2 1.4 9.4 0.97 3 2
비교예 4 1.9 60.7 0.4 5.5 49.2 -0.6 7.4 0.96 1 1
1.5 44.0 --- 3.4 38.0 --- 3.8
비교예 6 1.9 61.1 --- 5.1 48.6 --- 8.0 0.97 1 1
참조예 1.9 66.2 --- --- 56.6 --- --- --- --- ---
1.5 47.4 --- --- 41.8 --- --- --- ---
중온 영역 측정용의 방열성 도막의 제작：바 코타 도공 구현
실시예 4의 도료 조성물을 상기 알루미늄판 품명 A1050P)상에 애플리케이터(50~100 ㎛간격)을 사용하여 막의 두께가 40~50 ㎛로 되도록 도포하였다. 다음으로 약 5분간 실내에 방치한 후, 건조기 내에서 160℃×30분간, 열처리를 하였다.실시예 5~12, 및 비교예 2, 4, 5 및 6의 방열성 도료 조성물에 대해서도 동일하게 하여, 열처리판을 얻었다. 또한, 상기 저온 영역 측정용의 방열성 도막에 대해서 이들과 동일하게 하여, 적분 방사율의 측정, 방열성능의 평가, 방열 작용의 평가, 열원의 승온 억제 효과의 평가, 및 밀착력의 평가를 실시하였다. 결과를 표 23에 나타낸다.
온도 차이
(℃)		 적분 방사율
실시예 13 -12.1 0.96
실시예 14 -11.8 0.96
실시예 15 -12.0 0.96
중온 영역 측정용의 방열성 도막의 제작：스프레이 도공 구현
실시예 13의 도료 조성물을, 점도 컵(아네스트 이와타(주)제 이와타 점도 컵ＮK-2)에서 12~15초로 되도록 크실렌으로 점도를 조정하였다. 다음으로, 얻어지는 도료를, 건조 후의 막의 두께가 30~40 ㎛로 되도록, 상기 알루미늄판 (품명A1050P)의 반대면에, 시판의 스프레이건 (아네스트 이와타(주) 제 SPRAY GUN　Ｗ-101) 을 사용하여 스프레이 도장하였다. 다음으로, 얻어지는 처리판을 약 5분간, 실내에 방치한 후, 건조기 내에서 테스트 1은 160℃×20분간, 테스트 2는 120℃×5분간, 테스트 3은 120℃×10분간, 테스트 4는 200℃×30분간 건조를 수행하였다. 건조 후의 도막을 25℃에서 48시간 유지한 것을 측정 시료로 하였다.실시예 14 및 15의 도료에 대해서도 동일하게 하였다.
도막의 방열성 , 열방사율 측정
상기 알루미늄판 이의 자체에, 열원으로 저항기(분로 저항기, PCＮ사 제조, 형식 번호 PBＨ1ΩＤ, 정격전압 10Ｗ, 사이즈 약 2 cm 길이×약 1.5 cm 폭×약 0.5 cm 두께)를, 시판의 열전도성 양면 테이프(상품명：NO.5046 열전도성 테이프, Maxell Sliontec(주)제)에 의해 고정하고, 측정 분위기의 온도를 25℃로 설정한 후, 일정의 전류(3.2 A)를 인가하여, 해당 부로 저항기의 온도를 100℃로 하였다.
다음으로, 실시예 13에 관련한 시험판의 알루미늄 면의 중심에 상기 분로 저항기를 동일하게 상기 열전도성 양면테이프로 고정하여, 측정 분위기의 온도를 25℃에 설정한 후, 해당 열원에 일정의 전류(3.2 A)를 인가하여, 해당 분로 저항기의 온도를 측정하고, 상기 알루미늄판 그 기준의 온도(100℃)와의 온도 차이를 계산하였다. 결과를 표 24에 나타낸다. 온도 차이가 클수록, 도막의 방열 효율이 우수한 것을 의미한다.
또한, 실시예 13에 관련한 시험판의 도막의 적외선 방사율을, 상기 시판의 서모그래피를 사용하여 측정하였다.결과를 표 24에 나타낸다.
실시예 14 및 15에 관련한 시험판에 대해서도 동일하게 하여, 상기 온도 차이 및 적외선 방사율을 측정하였다.결과를 표 24에 나타낸다.
중온영역 인가전력 (A) T1 T2 적분 방사율 도막 밀착력
실측치 △1 △2 실측치 △3 △4 크로스컷
시험		 스크래치 시험
(℃) (℃) (℃) (℃) (℃) (℃)
실시예 4 2.75 90.3 5.4 14.9 70.2 5.0 13.3 0.97 1 1
2.00 61.8 --- 10.7 45.7 --- 9.7 1 1
실시예 5 2.75 90.2 5.5 15.0 70.3 4.9 13.2 0.96 1 1
실시예 6 2.75 90.6 5.1 14.6 69.7 5.5 13.8 0.96 1 1
실시예 7 2.75 89.2 6.5 16.0 69.0 6.2 14.5 0.96 1 1
실시예 8 2.75 90.6 5.1 14.6 69.5 5.7 14.0 0.96 1 1
실시예 9 2.75 89.2 6.5 16.0 69.9 5.3 13.6 0.97 1 1
실시예 10 2.75 90.6 5.1 14.6 68.7 6.5 14.8 0.97 1 1
실시예 11 2.75 90.2 5.5 15.0 64.5 10.7 19.0 0.97 1 1
실시예 12 2.75 89.5 6.2 15.7 67.1 8.1 16.4 0.97 1 1
비교예 2 2.75 90.2 5.5 15.0 69.5 5.7 14.0 0.97 3 2
비교예 4 2.75 92.5 3.2 12.7 72.5 2.7 11.0 0.97 1 1
2.00 64.6 --- 7.9 52.6 --- 2.3 1 1
비교예 5 2.75 94.2 1.5 11.0 72.8 2.4 10.7 0.97 1 1
비교예 6 2.75 95.7 --- 9.5 75.2 --- 8.3 0.97 1 1
참조예 2.75 105.2 --- --- 83.5 --- --- --- --- ---
2.00 72.5 --- --- 54.9 --- --- --- ---
고온 영역 측정용의 방열성 도막의 제작： 바코타 구현
실시예 16의 도료 조성물을 상기 알루미늄판(품명 A1050P) 상에 애플리케이터(50~100 ㎛간격)을 사용하여 막의 두께가 40~50㎛로 되도록 도포하였다. 다음으로 약 5분간 실내에 방치한 후, 건조기 내에서 160℃×30분간, 열처리를 하였다. 실시예 17, 18, 및 비교예 3, 4, 및 6의 방열성 도료 조성물에 대해서도 동일하게 하여, 열처리판을 얻었다. 또한, 상기 저온 영역 측정용의 방열성 도막에서의 적분 방사율의 측정, 방열 성능의 평가, 방열 작용의 평가, 열원의 승온 억제 효과의 평가, 및 밀착력의 평가를 실시하였다. 결과를 표 25에 나타낸다.
고온
영역		 인가전력 (A) T1 T2 적분 방사율 도막 밀착력
실측치 △1 △2 실측치 △3 △4 크로스컷
시험		 스크래치
시험
(℃) (℃) (℃) (℃) (℃) (℃)
실시예 16 4.8 169.7 8.8 34.0 126.7 8.7 49.0 0.96 1 1
3.2 105.9 --- 15.5 72.4 --- 23.8 0.97
실시예 17 4.8 170.4 8.1 33.3 124.2 11.2 51.5 0.96 1 1
실시예 18 4.8 169.4 9.1 34.3 122.1 13.3 53.6 0.97 1 1
비교예 3 4.8 168.2 10.3 35.5 124.8 10.6 50.9 0.97 3 2
비교예 4 5.2 180.3 -3.1 23.4 134.7 0.7 41.0 0.97 1 1
3.2 109.5 --- 11.9 79.6 --- 16.6 1 1
비교예 6 5.2 178.5 --- 25.2 135.4 --- 40.3 0.97 1 1
참조예 5.6 203.7 --- --- 175.7 --- --- --- --- ---
3.5 121.4 --- --- 96.2 --- --- --- ---
고온 영역 측정용 방열성 도막의 제작：스프레이 도공 구현
실시예 19의 도료 조성물을, 점도 컵(아네스트 이와타(주)제 이와타 점도 컵ＮK-2)에서 12~15초가 되도록 크실렌으로 점도를 조정하였다. 다음으로, 얻어지는 도료를, 건조 후의 막의 두께가 30~40 ㎛으로 되도록 하여, 상기 알루미늄판(품명 A1050P)의 반대면에, 시판의 스프레이건(아네스트 이와타(주)제 SPRAY GUN　Ｗ-101)을 사용하여 스프레이 도장하였다. 다음으로, 얻어지는 처리판을 약 5분간, 실내에 방치한 후, 건조기 내에서 테스트 1은 160℃×20분간, 테스트 2는 120℃×5분간, 테스트 3은 120℃×10분간, 테스트 4는 200℃×30분간 건조를 수행하였다. 건조 후의 도막을 25℃에서 48시간 유지한 것을 측정 시료로 하였다. 그리고, 상기 중온 영역 측정용의 스프레이 도공 구현의 방열성 도막에 대한 방열성 측정 방법 및 열 복사율 측정 방법에 따라, 열원의 저하 온도 및 도막의 적외선 적분 방사율을 측정하였다. 결과를 표 26에 나타낸다. 또한, 측정 장치의 개략도를 도 32에 나타낸다.
온도차이(℃) 적분 방사율
실시예 19 -11.7 0.96
본 발명의 방열성 도료 조성물은, 각종의 발열성 물품이 발열하는 특정의 열 에너지 파장 영역에 있어서, 높은 방열 효율을 가지는 도막을 형성할 수 있는 것으로, 발열성 물품에 도장하여, 효율 좋게 방열하는 경우에 바람직하게 이용할 수 있다.

Claims (26)

  1. 발열성 물품에 적용되는 방열성 도료 조성물에 있어서, 적외선 흡수성 바인더 수지(A), 적외선 흡수성 무기입자(B) 및 유기용제를 함유하고, (A)성분과 (B)성분과의 비율은, 두 성분의 합계 100 부피%를 기준으로, (A)성분이 10~70 부피% 및 (B)성분이 90~30 부피%이며, 하기 조건 1, 2 및 3을 충족하는 것을 특징으로 하는 액상 또는 페이스트 형태의 방열성 도료 조성물:
    조건 1：(A)성분과 (B)성분이 모두 상기 발열성 물품으로부터 방사되는 파장 영역의 λｓ≤λ≤λｌ 적외선을 흡수한다;
    조건 2：(A)성분의 적외선 흡수 스펙트럼과 (B)성분의 적외선 흡수 스펙트럼이, 하기 식(1)의 조건을 충족하도록 서로 보완한다:
    [식 1]
    Figure pct00013

    (식(1)에서, FWHM(A)는 (A)성분 적외선 흡수 스펙트럼의 상기 파장 영역 λｓ≤λ≤λｌ에서 나타나는 흡수 피크의 반값 전폭(㎛)을 나타내고, FWHM(B)는 (B)성분 적외선 흡수 스펙트럼의 상기 파장 영역 λｓ≤λ≤λｌ에서 나타나는 흡수 피크의 반값 전폭(㎛)을 나타내고, OL(A-B)는, 상기 파장 영역 λｓ≤λ≤λｌ의 FWHM(A) 과 FWHM(B)의 중복되는 부분의 폭(㎛)을 나타낸다.); 및
    조건 3：상기 파장 영역λｓ≤λ≤λｌ이, 하기 식(2)로 나타낸 흑체 복사의 에너지 밀도 분포식에 있어서, 상기 발열성 물품의 온도에 따라 특정되는 이론치인 복사 열속의 에너지 밀도 최대치를 qλｐ(λp：에너지 밀도가 최대치인 파장)로 한 경우, 상기 발열성 물품으로부터 방사되는 적외선인 전자파의 에너지 밀도가 이론상 밀도가 이론상 qλｐ의 90％ 이상의 값(qλ≥0.9 qλｐ)인 파장 영역이다:
    [식 2]
    Figure pct00014

    (식(2)에서, qλ는 복사 열속의 에너지 밀도를 나타내고, λ는 상기 발열성 물품에서 방사되는 전자파의 파장(㎛)을 나타내고, T는 상기 발열성 물품의 온도(K)를 나타내고, A는 상수 3.741×1014를 나타내고, B는 상수 1.349×10-2를 나타낸다.).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 (B)성분은, 무기입자(B1), 무기입자(B2), 무기입자(B3), … 및 무기입자(Bn)(n은 정수를 나타낸다.)로 이루어진 군으로부터 선택되는 복수의 입자로 되고, 하기 조건 4를 충족하는 방열성 도료 조성물:
    조건 4：복수의 (B)성분들의 각 적외선 흡수 스펙트럼이, 하기 식(3)의 조건을 충족하도록 서로 보완한다;
    [식 3]
    Figure pct00015

    (식(3)에서, FWHM( Bn )는 (Bn)성분 적외선 흡수 스펙트럼의 상기 파장 영역 λs≤λ≤λｌ에서 나타나는 흡수 피크의 반값 전폭(㎛)를 나타내고, OL( Bn )는 상기 파장 영역 λs≤λ≤λｌ에서 (Bn)성분의 FWHM( Bn )의 중복되는 부분의 폭(㎛)을 나타낸다.).
  3. 제1항에 있어서,
    상기 (B)성분은 무기입자(B1) 및 무기입자(B2)의 2종으로부터 되고, 하기 조건 5를 충족하는 방열성 도료 조성물:
    조건 5: 2종의 (B)성분들의 각 적외선 흡수 스펙트럼이, 하기 식(4)의 조건을 충족하도록 서로 보완한다;
    [식 4]
    Figure pct00016

    (식(4)에서, FWHM(B1)는(B1)성분의 적외선 흡수 스펙트럼에서의 상기 파장 영역 λs≤λ≤λｌ에서 나타나는 흡수 피크의 반값 전폭(㎛)를 나타내고, FWHM(B2)는 (B2)성분의 적외선 흡수 스펙트럼에서의 상기 파장 영역 λs≤λ≤λｌ에서 나타나는 흡수 피크의 반값 전폭(㎛)를 나타내고, OL(B1-B2)는 상기 파장 영역 λs≤λ≤λｌ에서의 FWHM(B1) 및 FWHM(B2)의 중복되는 부분의 폭(㎛)을 나타낸다.).
  4. 제3항에 있어서,
    상기 (B1)성분 및 (B2)성분의 부피비는, (B1)：(B2)＝9.5：0.5~2：8인 방열성 도료 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 (A)성분은, 하기 조건 6을 충족하는 방열성 도료 조성물:
    조건 6：(A)성분의 적외선 흡수 피크의 내, 상기 파장 영역 λs≤λ≤λｌ에 서 출현하는 부분의 면적과 상기 파장 영역 외에 출현하는 부분의 면적과의 비율이, 하기 식(5)의 조건을 충족한다;
    [식 5]
    Figure pct00017

    (식(5)에서, SA는 상기 파장 영역 λs≤λ≤λｌ에서 나타나는 (A)성분의 적외선 흡수 스펙트럼의 피크 면적을 나타내고, SA’는 3㎛≤λ≤λs의 파장 영역에서 나타나는 (A)성분의 적외선 흡수 스펙트럼의 피크 면적을 나타내고, SA’’는 λｌ≤λ≤13㎛의 파장 영역에서 나타나는 (A)성분의 적외선 흡수 스펙트럼의 피크 면적을 나타낸다.).
  6. 제1항에 있어서,
    상기 (B)성분은, 하기 조건 7을 충족하는 방열성 도료 조성물:
    조건 7：(B)성분의 적외선 흡수 피크의 내, 상기 파장 영역 λs≤λ≤λｌ에 출현하는 부분의 면적과 상기 파장 영역 외에 출현하는 부분의 면적과의 비율이, 하기 식(6)의 조건을 충족한다;
    [식 6]
    Figure pct00018

    (식(6)에서, SB는 상기 파장 영역 λs≤λ≤λｌ에 나타나는 (B)성분의 적외선 흡수 스펙트럼의 피크 면적을 나타내고, SB’는 3㎛≤λ≤λs의 파장 영역에 나타나는 (B)성분의 적외선 흡수 스펙트럼의 피크 면적을 나타내고, SB’’는 λｌ≤λ≤13㎛의 파장 영역에 나타나는 (B)성분의 적외선 흡수 스펙트럼의 피크 면적을 나타낸다.).
  7. 제1항에 있어서,
    상기 (A)성분이, 아크릴 수지, 비아민 변성 에폭시 수지, 아미노 수지, 아민 변성 에폭시 수지, 아미노·우레탄 변성 에폭시 수지, 실리콘 변성 아크릴 수지, 폴리우레탄 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리올레핀 수지 및 불소 수지로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 1종인 방열성 도료 조성물.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 아크릴 수지는, (메타)아크릴산 알킬 에스터-스티렌계 아크릴 수지인 방열성 도료 조성물.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 비아민 변성 에폭시 수지는, 비스페놀 A형 에폭시 수지인 방열성 도료 조성물.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 멜라민 수지는 부틸화 멜라민 수지인 방열성 도료 조성물.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 파장 영역 λs≤λ≤λｌ은 6.7 ㎛≤λ≤11.5 ㎛인 방열성 도료 조성물.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 (B)성분은, 비다공질 실리카(non-porus silica), 다공질 실리카(porus silica), 석영(quartz), 고령토(kaolin), 불화칼슘(calcium fluoride), 수산화 알루미늄(aluminum hydroxide), 벤토나이트(bentonite), 탈크(talc), 규화물(salicide) 및 마이카(mica)로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 무기입자;와, 고토감람석(forsterite) 및 근청석(cordierite)로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 1 종의 무기입자;의 조합인 방열성 도료 조성물.　
  13. 제12항에 있어서,
    전자의 무기입자 및 후자의 무기입자의 부피비는, 9.5：0.5~2：8인 방열성 도료 조성물.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 파장 영역 λs≤λ≤λｌ은, 6.35㎛≤λ≤10.5㎛ 인 방열성 도료 조성물.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 (B)성분은, 비다공질 실리카, 다공질 실리카, 질화붕소, 석영 및 고령토로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 무기입자와, 불화칼슘, 수산화 알루미늄, 벤토나이트, 탈크, 규화물, 마이카 및 근청석으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 무기입자와의 조합인 방열성 도료 조성물.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 전자의 무기입자 및 후자의 무기입자의 부피비는, 9.5：0.5~2：8인 상기 15항 기재의 방열성 도료 조성물.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 파장 영역 λs≤λ≤λｌ은, 5.0㎛≤λ≤9.65㎛인 방열성 도료 조성물.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 (B)성분은, 질화붕소 및 수산화아연으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 무기입자와, 비다공질 실리카, 다공질 실리카, 석영, 고령토, 및 불화칼슘으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 무기입자와의 조합인 방열성 도료 조성물.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 전자의 무기입자 및 후자의 무기입자 부피비는 9.5：0.5~2：8인 방열성 도료 조성물.
  20. 제1항에 있어서,
    상기 (B)성분의 평균 1차 입자 지름이, 0.1~50 ㎛인 방열성 도료 조성물.
  21. 제1항에 있어서,
    착색 안료(C)((B)성분에 상당하는 것은 포함하지 않는다.)를 더 함유하는 방열성 도료 조성물.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 (C)성분은, 산화 티타늄, 카본 블랙 및 산화철로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 1종인 방열성 도료 조성물.
  23. 제21항에 있어서,
    상기 (C)성분의 평균 1차 입자 지름이, (B)성분의 평균 1차 입자 지름의 0.01~10％인 방열성 도료 조성물.
  24. 제21항에 있어서,
    상기 (C)성분의 함유량은, (A)성분 및 (B)성분의 합계 100 부피%를 기준으로 하여 0.5~30 부피%인 방열성 도료 조성물.
  25. 제1항에 있어서,
    상기 유기용제는, 방향족 탄화수소를 포함하는 것인 방열성 도료 조성물.
  26. 제1항의 방열성 도료 조성물을, 발열성 물품에 도포 후, 가열하고, 경화시켜 얻을 수 있는 방열성 도막.
KR1020147027728A 2012-03-02 2013-03-02 방열성 도료 조성물 및 방열성 도막 KR20140131575A (ko)

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