KR20230159991A - Manufacturing method of heat-conductive graphite sheet for display panel - Google Patents
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Abstract
본 발명은 디스플레이 패널용 방열시트의 제조방법에 관한 것으로서, 그라파이트 시트의 표면에 분체도료를 정전 스프레이 도장하여 그라파이트 표면에 코팅층을 형성하여 상부 및 하부 보호시트를 제조하는 단계, 또 다른 그라파이트 시트를 말아 원통형 또는 다각형 봉 형태의 그라파이트 시트 구조체를 제조하는 단계, 2 이상의 그라파이트 시트 구조체를 상기 하부 보호시트 상에 일렬횡대로 나열하여 부착함으로써 그라파이트 시트 구조체 층을 형성하는 단계, 상기 그라파이트 시트 구조체 층 상에 상부 보호시트를 부착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a method of manufacturing a heat dissipation sheet for a display panel, comprising the steps of electrostatically spraying powder coating on the surface of a graphite sheet to form a coating layer on the graphite surface to manufacture upper and lower protective sheets, and rolling another graphite sheet. Manufacturing a graphite sheet structure in the form of a cylindrical or polygonal rod, forming a graphite sheet structure layer by attaching two or more graphite sheet structures in a row on the lower protective sheet, and forming a graphite sheet structure layer on the graphite sheet structure layer. It is characterized by including the step of attaching a protective sheet.
Description
본 발명은 디스플레이 패널용 방열시트의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 방열시트를 구성하는 그라파이트 시트의 열전도성을 향상시킬 수 있도록 설계하여 디스플레이 패널의 발열을 효과적으로 제어할 수 있도록 구성된 방열시트의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing a heat dissipation sheet for a display panel, and more specifically, to a heat dissipation sheet designed to improve the thermal conductivity of the graphite sheet constituting the heat dissipation sheet to effectively control heat generation of the display panel. It relates to the manufacturing method.
그라파이트 시트는 열전도도가 우수하여 방열시트의 소재로 사용되고 있다. 그러나 그라파이트 시트는 구조적으로 2차원 평면 상에서 X-Y축(길이와 폭) 방향의 열전도도와 Z-축(두께) 방향의 열전도도의 차이가 커서 100W/(m·K)에 달하는 X-Y축 방향의 열전도도가 Z-축에서는 5W/(m·K) 이하의 수준으로 저하되는 문제점이 있다.Graphite sheets have excellent thermal conductivity and are used as a material for heat dissipation sheets. However, graphite sheets structurally have a large difference between the thermal conductivity in the X-Y axis (length and width) direction and the Z-axis (thickness) direction on a two-dimensional plane, resulting in a thermal conductivity in the There is a problem in that it drops to a level below 5W/(m·K) in the Z-axis.
이러한 문제점으로 인해 그라파이트 시트를 두께 방향으로 적층하는 경우 제조된 방열시트가 충분한 방열 특성을 나타내지 못하게 되는데, 최근 개발되고 있는 QD 디스플레이와 같이 고해상도를 구현하는 디스플레이의 경우 발열이 더욱 심해져 지금까지 사용되던 적층형 그라파이트 시트로는 방열 성능을 확보할 수 없는 문제점이 있다.Due to this problem, when graphite sheets are stacked in the thickness direction, the manufactured heat dissipation sheet does not exhibit sufficient heat dissipation characteristics. In the case of displays that implement high resolution, such as the recently developed QD display, heat generation becomes more severe, making the stacked type used so far There is a problem in that heat dissipation performance cannot be secured with graphite sheets.
Z-축 방향에서의 열전도도를 향상시키기 위하여 대한민국 등록특허공보 10-2259397호에서는 열전도성 물질이 분산 함유된 폴리이미드 필름을 사용하고 있다. 또한, 출원인은 대한민국 등록특허공보 10-2333315호를 통해 그라파이트 시트의 표면에 코팅층을 형성함으로써 방열 효율을 향상시킨 방열시트를 제조하고 있다.In order to improve thermal conductivity in the Z-axis direction, Korean Patent Publication No. 10-2259397 uses a polyimide film containing a dispersed thermal conductive material. In addition, the applicant is manufacturing a heat dissipation sheet with improved heat dissipation efficiency by forming a coating layer on the surface of the graphite sheet through Korean Patent Publication No. 10-2333315.
따라서 이러한 표면 코팅이나 분산 기술을 적용하면서 그라파이트 시트의 최적화된 구조 설계를 적용함으로써 높은 방열 성능을 나타내는 방열시트를 제조할 수 있을 것으로 기대된다.Therefore, it is expected that a heat dissipation sheet with high heat dissipation performance can be manufactured by applying such surface coating or dispersion technology while applying the optimized structural design of the graphite sheet.
본 발명은 상기와 같은 종래기술을 감안하여 안출된 것으로, 방열시트를 구성하는 그라파이트 시트의 열전도성을 향상시킬 수 있도록 구조 설계를 하여 디스플레이 패널의 발열을 효과적으로 제어할 수 있도록 한 방열시트의 제조방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.The present invention was developed in consideration of the prior art as described above, and is a method of manufacturing a heat dissipation sheet that effectively controls heat generation of a display panel by designing the structure to improve the thermal conductivity of the graphite sheet constituting the heat dissipation sheet. The purpose is to provide.
또한, 그라파이트 시트의 표면에 분체도료를 이용하여 비접촉식 코팅 방법으로 코팅층을 형성함으로써 그라파이트 시트의 내열성을 향상시켜 디스플레이 패널에 적용하기에 적합한 성능을 나타낼 수 있도록 한 방열시트의 제조방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.In addition, the present invention provides a method of manufacturing a heat dissipation sheet that improves the heat resistance of the graphite sheet and exhibits performance suitable for application to a display panel by forming a coating layer on the surface of the graphite sheet using a non-contact coating method using powder coating. The purpose.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 방열시트의 제조방법은 그라파이트 시트의 표면에 분체도료를 정전 스프레이 도장하여 그라파이트 표면에 코팅층을 형성하여 상부 및 하부 보호시트를 제조하는 단계, 또 다른 그라파이트 시트를 말아 원통형 또는 다각형 봉 형태의 그라파이트 시트 구조체를 제조하는 단계, 2 이상의 그라파이트 시트 구조체를 상기 하부 보호시트 상에 일렬횡대로 나열하여 부착함으로써 그라파이트 시트 구조체 층을 형성하는 단계, 상기 그라파이트 시트 구조체 층 상에 상부 보호시트를 부착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.The manufacturing method of the heat dissipation sheet of the present invention to solve the above problems includes the steps of electrostatically spraying powder coating on the surface of a graphite sheet to form a coating layer on the graphite surface to manufacture upper and lower protective sheets, and another graphite sheet. manufacturing a graphite sheet structure in the form of a cylindrical or polygonal rod by rolling it, forming a graphite sheet structure layer by attaching two or more graphite sheet structures in a row on the lower protective sheet, and forming a graphite sheet structure layer on the graphite sheet structure layer. Characterized in that it includes the step of attaching an upper protective sheet to.
이때, 상기 분체도료는 연화점이 70 내지 90℃인 오르소 크레졸 노볼락 에폭시 수지 30 내지 40 중량% 및 연화점이 110 내지 120℃인 비스페놀 A형 에폭시 수지 60 내지 70 중량%로 이루어진 에폭시 수지 80 내지 90 중량부, 말단에 카르복실기를 함유한 폴리에스터 수지 10 내지 30 중량부, 경화 촉진제 0.1 내지 5 중량부, 층상 점토 광물 20 내지 30 중량부를 포함하는 분체도료를 사용할 수 있다.At this time, the powder coating is an epoxy resin 80 to 90% composed of 30 to 40% by weight of ortho-cresol novolak epoxy resin with a softening point of 70 to 90℃ and 60 to 70% by weight of bisphenol A type epoxy resin with a softening point of 110 to 120℃. A powder coating containing 10 to 30 parts by weight of polyester resin containing a carboxyl group at the terminal, 0.1 to 5 parts by weight of a curing accelerator, and 20 to 30 parts by weight of layered clay mineral can be used.
또한, 상기 그라파이트 시트 구조체를 형성하는 그라파이트 시트는 표면에 분체도료를 정전 스프레이 도장하여 그라파이트 표면에 코팅층을 형성한 그라파이트 시트를 사용할 수 있다.Additionally, the graphite sheet forming the graphite sheet structure may be a graphite sheet formed by electrostatically spraying a powder coating on the surface to form a coating layer on the graphite surface.
또한, 상기 상부 보호시트를 부착하는 단계를 통해 제조된 방열시트의 표면에 천공하여 천공된 방열시트를 제조하는 단계를 추가적으로 포함할 수 있다.In addition, the step of manufacturing a perforated heat dissipation sheet by perforating the surface of the heat dissipation sheet manufactured through the step of attaching the upper protective sheet may be additionally included.
또한, 상기 천공된 방열시트의 표면에 분체도료를 정전 스프레이 도장하여 그라파이트 표면에 코팅층을 형성하는 단계를 추가적으로 포함할 수 있다.In addition, the step of electrostatically spraying powder coating on the surface of the perforated heat dissipation sheet to form a coating layer on the graphite surface may be additionally included.
본 발명에 따른 방열시트의 제조방법을 적용하면 방열시트를 구성하는 그라파이트 시트의 열전도성을 향상시킬 수 있도록 구조 설계를 하여 디스플레이 패널의 발열을 효과적으로 제어할 수 있는 효과를 나타낸다.Applying the manufacturing method of the heat dissipation sheet according to the present invention shows the effect of effectively controlling heat generation of the display panel by designing the structure to improve the thermal conductivity of the graphite sheet constituting the heat dissipation sheet.
또한, 그라파이트 시트의 표면에 분체도료를 이용하여 비접촉식 코팅 방법으로 코팅층을 형성함으로써 그라파이트 시트의 내열성을 향상시켜 디스플레이 패널에 적용하기에 적합한 성능을 나타낼 수 있다.In addition, by forming a coating layer on the surface of the graphite sheet using a non-contact coating method using powder coating, the heat resistance of the graphite sheet can be improved and performance suitable for application to a display panel can be exhibited.
도 1은 본 발명에 따른 방열시트의 제조과정을 나타낸 공정도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 방열시트의 구조(a) 및 또 다른 실시예에 따른 방열시트의 구조(b)를 나타낸 개념도이다.
도 3은 제조예 1에 따른 방열시트(a) 및 제조예 2에 따른 방열시트(b)의 사진이다.Figure 1 is a process diagram showing the manufacturing process of a heat dissipation sheet according to the present invention.
Figure 2 is a conceptual diagram showing the structure (a) of a heat dissipation sheet according to one embodiment and the structure (b) of a heat dissipation sheet according to another embodiment.
Figure 3 is a photograph of a heat dissipation sheet (a) according to Preparation Example 1 and a heat dissipation sheet (b) according to Preparation Example 2.
이하 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail. Terms or words used in this specification and claims should not be construed as limited to their common or dictionary meanings, and the inventor may appropriately define the concept of terms in order to explain his or her invention in the best way. It must be interpreted with meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that it is.
본 발명의 방열시트의 제조방법은 도 1에 도시된 것과 같은 공정을 통해 제조된다. 즉, 그라파이트 시트의 표면에 분체도료를 정전 스프레이 도장하여 그라파이트 표면에 코팅층을 형성하여 상부 및 하부 보호시트를 제조하는 단계, 또 다른 그라파이트 시트를 말아 원통형 또는 다각형 봉 형태의 그라파이트 시트 구조체를 제조하는 단계, 2 이상의 그라파이트 시트 구조체를 상기 하부 보호시트 상에 일렬횡대로 나열하여 부착함으로써 그라파이트 시트 구조체 층을 형성하는 단계, 상기 그라파이트 시트 구조체 층 상에 상부 보호시트를 부착하는 단계를 포함하여 방열시트를 제조하게 된다.The method of manufacturing the heat dissipation sheet of the present invention is manufactured through the same process as shown in FIG. 1. That is, the step of electrostatically spraying powder coating onto the surface of a graphite sheet to form a coating layer on the graphite surface to manufacture upper and lower protective sheets, and the step of manufacturing a graphite sheet structure in the form of a cylindrical or polygonal rod by rolling another graphite sheet. , forming a graphite sheet structure layer by attaching two or more graphite sheet structures in a row on the lower protective sheet, and attaching an upper protective sheet on the graphite sheet structure layer to produce a heat dissipation sheet. I do it.
상기 원통형 또는 다각형 봉 형태는 주형이 되는 원통형 또는 다각형 봉에 그라파이트 시트를 말아 형태를 형성한 후 열처리하여 구조체의 형태를 고정하고 상기 주형을 제거하는 방법을 통해 쉽게 제조될 수 있다.The cylindrical or polygonal rod shape can be easily manufactured by rolling a graphite sheet around a cylindrical or polygonal rod as a mold, heat treating it to fix the shape of the structure, and then removing the mold.
상기 그라파이트 시트가 봉 형태를 이루게 되면 상부 및 하부 보호시트를 통해 전달되는 열이 그라파이트 시트의 열전도도가 상대적으로 높은 X-Y축 방향을 통해 방열되기 때문에 그라파이트 시트를 적층했을 때보다 높은 방열 효율을 나타내게 된다. 또한, 상기 그라파이트 시트 구조체는 직경이 0.5 내지 1㎝가 되도록 성형하는 것이 바람직한데 상기 직경은 방열시트의 전체 두께와 방열성능을 고려하여 적절한 범위로 조절할 수 있다. 다만 직경이 너무 큰 경우 방열시트의 두께가 두꺼워져 실장에 문제가 있을 수 있고 너무 작은 경우 구조체 내의 공기를 통한 열전달 효율이 저하되기 때문에 방열 성능이 저하되는 문제점이 발생할 수 있다.When the graphite sheet is shaped like a rod, the heat transmitted through the upper and lower protective sheets is dissipated along the . In addition, the graphite sheet structure is preferably molded to have a diameter of 0.5 to 1 cm, and the diameter can be adjusted to an appropriate range in consideration of the overall thickness and heat dissipation performance of the heat dissipation sheet. However, if the diameter is too large, the thickness of the heat dissipation sheet may become thick, which may cause mounting problems. If the diameter is too small, heat transfer efficiency through the air within the structure may decrease, which may cause problems with deterioration of heat dissipation performance.
또한, 상기 상부 및 하부 보호시트를 구성하는 그라파이트 시트는 표면에 분체도료를 사용하여 코팅층을 형성하기 때문에 방열특성이 더욱 향상될 수 있다. 상기 코팅층이 형성된 그라파이트 시트는 270 내지 320W/(m·K)의 열전도도를 나타내는데 상기 그라파이트 시트를 봉 형태의 구조체로 성형하면 그라파이트 시트의 열전도도 손실 없는 방열시트를 구성할 수 있기 때문에 높은 방열 성능을 나타낼 수 있다. 특히, 상기 그라파이트 시트가 봉 형태를 이룸으로써 공기와 접촉하는 표면적이 증대될 수 있으며, 이로 인하여 단위시간 당 공기로 전달되는 열량을 증가시킬 수 있기 때문에 방열 성능이 향상되게 된다.In addition, the heat dissipation characteristics of the graphite sheets constituting the upper and lower protective sheets can be further improved because a coating layer is formed on the surface using powder coating. The graphite sheet on which the coating layer is formed exhibits a thermal conductivity of 270 to 320 W/(m·K). If the graphite sheet is molded into a rod-shaped structure, a heat dissipation sheet can be constructed without loss of thermal conductivity of the graphite sheet, resulting in high heat dissipation performance. can indicate. In particular, by forming the graphite sheet into a rod shape, the surface area in contact with air can be increased, which can increase the amount of heat transferred to the air per unit time, thereby improving heat dissipation performance.
상기 방열시트는 도 2a에서와 같이 상부 및 하부 보호시트 사이에 그라파이트 시트 구조체가 형성된 것인데, 도 2b에서와 같이 제조된 방열시트의 표면에 천공하여 다수의 홀을 형성함으로써 방열시트의 상부 및 하부 보호시트를 통해 방열될 수 있는 구조를 채용할 수도 있다. 상기 방열시트의 구조는 상기 방열시트를 적용하고자 하는 디스플레이 패널의 종류나 요구되는 방열 성능에 따라 적절히 선택할 수 있는 것이며, 천공된 홀의 개수 및 배열 역시 방열시트의 용도에 따라 변경할 수 있다.The heat dissipation sheet is a graphite sheet structure formed between the upper and lower protective sheets as shown in Figure 2a. The upper and lower parts of the heat dissipation sheet are protected by forming a plurality of holes by drilling the surface of the heat dissipation sheet as shown in Figure 2b. A structure that can dissipate heat through a sheet can also be adopted. The structure of the heat dissipation sheet can be appropriately selected depending on the type of display panel to which the heat dissipation sheet is applied or the required heat dissipation performance, and the number and arrangement of perforated holes can also be changed depending on the purpose of the heat dissipation sheet.
예를 들어, 디스플레이 패널에 실장할 때 팬 없이 실장하는 경우에는 도 2a와 같은 형태의 방열시트를 적용할 수 있으며, 팬을 함께 구동시켜 사용하는 경우에는 도 2b와 같이 천공된 형태의 방열시트를 사용하는 것이 바람직하다. 팬을 함께 구동시키는 경우 천공된 홀을 통해 열기가 직접 빠져 나올 수 있고 외부 표면에 가해지는 바람에 의해 방열 효과를 증대시킬 수 있다.For example, when mounting on a display panel without a fan, a heat dissipation sheet of the type shown in Figure 2a can be applied, and when used with a fan driven, a perforated heat dissipation sheet as shown in Figure 2b can be applied. It is desirable to use When the fan is driven together, hot air can escape directly through the perforated hole, and the heat dissipation effect can be increased by the wind applied to the external surface.
상기 상부 및 하부 보호시트를 구성하는 그라파이트 시트는 분체도료를 정전 스프레이 도장하여 그라파이트 시트의 표면에 코팅층을 형성하는 공정을 거치는데, 이러한 코팅 방법은 출원인이 개발한 대한민국 등록특허공보 10-2333315호에 개시된 방법으로서, 본 발명은 상기 코팅 방법을 개선하여 디스플레이에 적용하기에 적합한 방열시트의 물성을 얻도록 하고 있다.The graphite sheets constituting the upper and lower protective sheets undergo a process of forming a coating layer on the surface of the graphite sheet by electrostatically spraying powder coating. This coating method is described in Korean Patent Publication No. 10-2333315 developed by the applicant. As a disclosed method, the present invention improves the coating method to obtain physical properties of a heat dissipation sheet suitable for application to displays.
또한, 도 2b에서와 같이 천공 공정을 거치는 경우 형성된 홀에서의 코팅층이 소실되는 문제점이 있으므로, 상기 분체도료를 이용하여 그라파이트 시트의 표면 뿐만 아니라 방열시트의 Z축 방향으로 다수의 홀이 천공된 형태를 구성한 후 상기 방열시트의 표면에 스프레이 도장함으로써 코팅층을 형성할 수도 있다. 천공 공정 후 코팅층을 형성하면 천공 공정을 거친 보호시트의 방열성능을 향상시킬 수 있게 된다.In addition, since there is a problem in that the coating layer in the formed hole is lost when going through the drilling process as shown in Figure 2b, a plurality of holes are drilled not only on the surface of the graphite sheet but also in the Z-axis direction of the heat dissipation sheet using the powder coating. After configuring, a coating layer may be formed by spray painting on the surface of the heat dissipation sheet. By forming a coating layer after the perforation process, the heat dissipation performance of the protective sheet that has gone through the perforation process can be improved.
최근 개발되고 있는 디스플레이 제품은 고해상도 구현을 위하여 QD 또는 OLED 방식의 8K UHD 디스플레이 패널을 적용하고 있다. 이러한 고해상도를 구현하는 디스플레이 패널을 적용하기 위해서는 수율 문제뿐만 아니라 발열 문제를 해결해야 할 필요가 있다.Display products being developed recently are using QD or OLED 8K UHD display panels to achieve high resolution. In order to apply a display panel that realizes such high resolution, it is necessary to solve not only the yield problem but also the heat generation problem.
이를 위하여 방열시트의 표면에 코팅 공정을 수행하여 Z축 방향에서의 방열 성능이 불충분한 문제점을 개선하고 있는데, 상기 방열시트의 표면에 코팅하기 위한 공정으로는 방열시트의 상면 및 하면에 도료를 코팅, 건조 및 경화하여 코팅된 방열시트를 제조한 후 이를 재단하는 방법과 먼저 방열시트를 재단하고, 상기 재단된 방열시트의 상면에 도료를 코팅, 건조 및 경화하고, 다시 하면에 도료를 코팅, 건조 및 경화하고, 마지막으로 상기 방열시트의 테두리에 도료를 코팅, 건조 및 경화하는 순차적 공정을 통해 코팅하는 방법이 적용되고 있다. 그러나 상면 및 하면에 도료를 도포하고 건조 및 경화하는 방법은 방열시트를 이송하면서 연속 공정으로 코팅을 수행할 수 있으나, 코팅층이 불균일하게 형성되어 원하는 품질의 방열시트를 제조할 수 없는 문제점이 있으며, 방열시트를 재단한 후 상면, 하면, 테두리의 순서로 차례로 코팅하면 코팅층의 두께 편차를 줄일 수는 있으나 공정이 복잡해지고 경제성이 떨어져 실제 제조공정에 적용하기 어려운 문제점이 있다.To this end, a coating process is performed on the surface of the heat dissipation sheet to improve the problem of insufficient heat dissipation performance in the Z-axis direction. The process for coating the surface of the heat dissipation sheet involves coating the upper and lower surfaces of the heat dissipation sheet with paint. , a method of manufacturing a coated heat dissipation sheet by drying and curing it and then cutting it, first cutting the heat dissipation sheet, coating the paint on the upper surface of the cut heat dissipation sheet, drying and curing it, then coating the paint on the lower surface again and drying it. and curing, and finally, a coating method is being applied through a sequential process of coating, drying, and curing the paint on the edge of the heat dissipation sheet. However, the method of applying paint to the upper and lower surfaces, drying and curing can perform coating as a continuous process while transporting the heat dissipation sheet, but there is a problem in that the heat dissipation sheet of the desired quality cannot be manufactured because the coating layer is formed unevenly. If the heat dissipation sheet is cut and then coated sequentially in the order of the top, bottom, and edges, the thickness deviation of the coating layer can be reduced, but the process becomes complicated and is not economically feasible, making it difficult to apply to the actual manufacturing process.
상기 공정의 문제점을 해결하기 위하여 출원인은 일반적으로 사용하는 액상 코팅제 대신 분체도료를 사용하여 정전 스프레이 도장 방식으로 그라파이트 방열시트의 코팅 공정을 수행하였다. 상기 코팅 공정에서는 방열시트의 정면, 배면 및 테두리를 동시에 코팅할 수 있는 장점이 있으므로 코팅 공정 횟수를 줄일 수 있고 그만큼 공정 효율을 향상시킬 수 있으며, 또한, 액상의 코팅제에서 발생하던 불균일 건조의 문제점도 해소할 수 있는 것으로 나타났다.In order to solve the problems of the above process, the applicant performed a coating process for a graphite heat dissipation sheet using an electrostatic spray coating method using powder coating instead of the commonly used liquid coating agent. The coating process has the advantage of coating the front, back, and edges of the heat dissipation sheet at the same time, so the number of coating processes can be reduced and process efficiency can be improved accordingly, and the problem of uneven drying that occurred with liquid coatings is also eliminated. It turned out that it could be resolved.
분체도료를 사용한 도장 방식은 이러한 장점이 있음에도 불구하고 그라파이트 표면에 일반적인 분체도료를 사용하여 코팅하는 것은 대단히 어렵다. 이는 그라파이트 표면에 도료 입자가 흡착할 수 있는 반응 사이트가 없다는 점, 그라파이트 입자 간의 공극, 표면 소수성 등의 그라파이트 자체의 소재 특성에 기인하는 것이다.Although the coating method using powder coating has these advantages, it is very difficult to coat the graphite surface using general powder coating. This is due to the material characteristics of graphite itself, such as the fact that there are no reaction sites on the graphite surface where paint particles can adsorb, the voids between graphite particles, and surface hydrophobicity.
특히, 8K UHD 디스플레이와 같이 발열량이 크게 증가한 디스플레이에 적용하면 방열시트의 접착력이나 방열 효율이 저하되는 문제점이 발생하는 것으로 나타났다. 이러한 문제점은 본 발명에서와 같이 그라파이트 시트 구조체를 형성하는 경우 더 많이 발생할 수 있는데, 상기 그라파이트 시트 구조체와 보호시트 사이에 이탈이 발생할 수 있기 때문이다.In particular, when applied to displays with greatly increased heat generation, such as 8K UHD displays, problems such as deterioration in the adhesion of the heat dissipation sheet and heat dissipation efficiency were found to occur. This problem may occur more often when forming a graphite sheet structure as in the present invention, because separation may occur between the graphite sheet structure and the protection sheet.
따라서 출원인은 대한민국 등록특허공보 10-2333315호에 개시된 분체도료를 개선하기 위하여 상기 분체도료를 구성하는 수지, 방열재료 등을 변경하여 물성을 개선하고자 하였다.Therefore, in order to improve the powder coating disclosed in Republic of Korea Patent Publication No. 10-2333315, the applicant attempted to improve the physical properties by changing the resin and heat dissipation material that constitute the powder coating.
상기 분체도료는 연화점이 70 내지 90℃인 오르소 크레졸 노볼락 에폭시 수지 30 내지 40 중량% 및 연화점이 110 내지 120℃인 비스페놀 A형 에폭시 수지 60 내지 70 중량%로 이루어진 에폭시 수지 80 내지 90 중량부, 말단에 카르복실기를 함유한 폴리에스터 수지 10 내지 30 중량부, 경화 촉진제 0.1 내지 5 중량부, 층상 점토 광물(layerd clay mineral) 20 내지 30 중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.The powder coating is 80 to 90 parts by weight of an epoxy resin consisting of 30 to 40% by weight of ortho-cresol novolak epoxy resin with a softening point of 70 to 90°C and 60 to 70% by weight of bisphenol A type epoxy resin with a softening point of 110 to 120°C. , 10 to 30 parts by weight of a polyester resin containing a carboxyl group at the terminal, 0.1 to 5 parts by weight of a curing accelerator, and 20 to 30 parts by weight of layered clay mineral.
출원인이 이전에 개발한 분체도료에서는 에폭시계 분체도료에 널리 사용되는 에폭시 수지, 특히, 내약품성, 접착성, 및 고온 특성이 우수한 비스페놀 A형 에폭시 수지를 사용하였다. 상기 에폭시 수지는 상기 분체도료에 무기 충진제로 사용되는 층상 점토 광물의 부분적인 박리를 유발하며, 이를 방지하기 위하여 상기 층상 점토 광물의 층간 이온과 반응하지 않는 중성의 계면활성제를 부가하여 층상 박리를 방지하였다. 그럼에도 불구하고 지속적인 발열 환경에 놓일 경우 층상 박리가 발생하여 방열 효율이 저하되며, 특히, 고해상도 디스플레이와 같이 고온 환경에 장시간 노출되는 용도로 사용할 때 접착력도 감소하는 문제점이 있는 것으로 나타났다.In the powder coating previously developed by the applicant, epoxy resin, which is widely used in epoxy-based powder coating, was used, especially bisphenol A type epoxy resin, which has excellent chemical resistance, adhesiveness, and high temperature characteristics. The epoxy resin causes partial peeling of the layered clay mineral used as an inorganic filler in the powder coating, and to prevent this, a neutral surfactant that does not react with the interlayer ions of the layered clay mineral is added to prevent layer peeling. did. Nevertheless, when placed in a continuous heating environment, layer peeling occurs and heat dissipation efficiency is reduced. In particular, when used in applications that are exposed to high temperature environments for a long time, such as high-resolution displays, there is a problem of reduced adhesive strength.
일반적으로 반도체 성형 재료로 사용되는 오르소 크레졸 노볼락 에폭시 수지는 연화점에 따라 에폭시 몰딩을 위한 물성이 변하는 것으로 알려져 있다. 예를 들어, 연화점이 증가하면 굴곡 탄성율, 유리상에서의 열팽창계수, 열전도도와 같은 물성에는 변화가 없으나 유리전이온도가 증가하며 스피랄 플로우는 감소하는 것으로 알려져 있다. 이는 연화점이 증가하는 조건, 즉, 분자량이 증가하는 조건에서 가교밀도가 증가하기 때문으로 추측된다. 따라서 적절한 연화점을 가진 오르소 크레졸 노볼락 에폭시 수지를 사용하면 알킬 사슬이 층상에 삽입되면서 층간 박리를 일으키는 문제점이 저하될 수 있으며, 고온 환경에 노출되더라도 접착력이 지속될 수 있도록 내구성을 강화할 수 있는 것으로 나타났다.Ortho-cresol novolak epoxy resin, which is generally used as a semiconductor molding material, is known to have physical properties for epoxy molding depending on the softening point. For example, it is known that as the softening point increases, there is no change in physical properties such as flexural modulus, coefficient of thermal expansion in the glass phase, and thermal conductivity, but the glass transition temperature increases and spiral flow decreases. This is presumed to be because the crosslinking density increases under conditions where the softening point increases, that is, under conditions where the molecular weight increases. Therefore, using an ortho-cresol novolak epoxy resin with an appropriate softening point can reduce the problem of interlayer delamination as alkyl chains are inserted into the layers, and durability can be strengthened so that adhesion can be maintained even when exposed to a high temperature environment. .
또한, 상기 오르소 크레졸 노볼락 에폭시 수지에 상대적으로 연화점이 높은 비스페놀 A형 에폭시 수지를 적절한 비율로 혼합해 주면 스피랄 플로우가 감소되는 문제점이 해소될 수 있어 코팅 공정에 의한 도막의 균일성 및 내구성을 확보할 수 있는 것으로 나타났다.In addition, by mixing the ortho-cresol novolak epoxy resin with a bisphenol A type epoxy resin with a relatively high softening point in an appropriate ratio, the problem of reduced spiral flow can be solved, improving the uniformity and durability of the coating film by the coating process. It was found that it was possible to secure.
따라서 본 발명에서는 상기 에폭시 수지로 연화점이 70 내지 90℃인 오르소 크레졸 노볼락 에폭시 수지 30 내지 40 중량% 및 연화점이 110 내지 120℃인 비스페놀 A형 에폭시 수지 60 내지 70 중량%를 사용하고 있다. 상기 연화점 범위 및 함량범위는 실험적으로 최적화된 것으로서, 상기 에폭시 수지의 함량이 상기 범위를 벗어날 경우 분체도료를 이용한 코팅 공정에서 코팅 불량이 발생하거나 코팅층의 내구성이 저하되는 것으로 나타났으며, 특히, 시간에 따른 방열 성능의 저하가 커지는 것으로 나타났다.Therefore, in the present invention, 30 to 40% by weight of ortho-cresol novolac epoxy resin with a softening point of 70 to 90°C and 60 to 70% by weight of bisphenol A type epoxy resin with a softening point of 110 to 120°C are used as the epoxy resin. The softening point range and content range were experimentally optimized, and when the content of the epoxy resin was outside the above range, coating defects occurred in the coating process using powder coating or the durability of the coating layer was found to be reduced, especially over time. It was found that the decrease in heat dissipation performance increased.
또한, 상기 비스페놀 A형 에폭시 수지로는, 특히, 에폭시 당량이 190 내지 220 g/eq인 에폭시 수지를 사용하는 것이 바람직하다. 에폭시 당량이 너무 낮은 경우에는 분체도료의 저장성 및 치핑성에 문제가 있는 것으로 나타났으며, 에폭시 당량이 너무 높아도 코팅층의 외관이나 생산성에 문제가 있기 때문이다. 또한, 분체도료를 도장한 후 치핑성 및 생산성을 향상시키기 위한 목적으로 노볼락 기를 함유하는 비스페놀 A 노볼락계 에폭시 수지를 사용하는 것이 바람직하다.In addition, as the bisphenol A type epoxy resin, it is particularly preferable to use an epoxy resin having an epoxy equivalent weight of 190 to 220 g/eq. If the epoxy equivalent is too low, there are problems with the storage and chipping properties of the powder coating, and if the epoxy equivalent is too high, there are problems with the appearance and productivity of the coating layer. In addition, it is preferable to use a bisphenol A novolak-based epoxy resin containing a novolac group for the purpose of improving chipping properties and productivity after applying the powder coating.
상기 분체도료에서 상기 에폭시 수지는 80 내지 90 중량부의 범위에서 함유되는데, 에폭시 수지의 함량이 너무 적으면 그라파이트 표면과의 접착력이 저하되는 문제점이 있으며, 너무 많으면 경화속도, 에지커버력이 저하되는 등의 문제점이 발생하게 된다. 상기 에폭시 수지는 종래기술의 분체도료와 비교할 때 더 많은 양을 사용하는데, 이는 에폭시 수지를 다량 함유하더라도 층상 점토 광물의 박리 현상이 발생하지 않아 접착력을 향상시킬 수 있기 때문이다.In the powder coating, the epoxy resin is contained in the range of 80 to 90 parts by weight. If the content of the epoxy resin is too small, there is a problem that the adhesion to the graphite surface decreases, and if it is too much, the curing speed and edge covering power decrease, etc. Problems arise. The epoxy resin is used in a larger amount compared to the powder coating of the prior art, because even if it contains a large amount of epoxy resin, the peeling phenomenon of layered clay minerals does not occur, thereby improving adhesion.
또한, 본 발명의 분체도료는 말단에 카르복실기를 함유한 폴리에스터 수지를 경화제로 포함한다. 상기 폴리에스터 수지의 말단에 위치한 카르복실기는 염기 촉매 존재 하에서 에폭시의 개환반응을 촉진하여 이를 통해 에폭시 수지의 경화를 촉진하게 된다. 상기 말단에 카르복실기를 함유한 폴리에스터 수지는 10 내지 30 중량부의 범위에서 함유되는 것이 바람직하다. 상기 경화제의 함량이 너무 적으면 미경화되는 부분이 발생하게 되며, 너무 많아도 코팅층의 물성이 저하되어 그라파이트 방열시트의 물성을 저하시킬 수 있다. 상기 말단에 카르복실기를 함유한 폴리에스터 수지는 탄소수 1 내지 3의 카르복실산과 폴리에스터 수지를 염기 촉매 하에 반응시킴으로써 제조될 수 있다.In addition, the powder coating of the present invention contains a polyester resin containing a carboxyl group at the terminal as a curing agent. The carboxyl group located at the end of the polyester resin promotes the ring-opening reaction of the epoxy in the presence of a base catalyst, thereby promoting curing of the epoxy resin. The polyester resin containing a carboxyl group at the terminal is preferably contained in the range of 10 to 30 parts by weight. If the content of the curing agent is too small, uncured parts may occur, and if it is too much, the physical properties of the coating layer may deteriorate, which may deteriorate the physical properties of the graphite heat dissipation sheet. The polyester resin containing a carboxyl group at the terminal can be produced by reacting a carboxylic acid having 1 to 3 carbon atoms and a polyester resin under a base catalyst.
또한, 상기 분체도료는 경화 촉진제를 함유하는데, 말단기에 경화를 촉진시킬 수 있는 관능기를 포함하는 화합물을 사용한다. 상기 경화 촉진제로는 아민계, 이미다졸계, 과산화벤조일 중 선택된 어느 하나 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다. 상기 이미다졸계 경화 촉진제로는 2-메틸 이미다졸을 들 수 있고, 아민계 경화 촉진제로는로는 아민 어덕트(amine adduct)를 들 수 있다.In addition, the powder coating contains a curing accelerator, and a compound containing a functional group at the end group that can accelerate curing is used. The curing accelerator may be one selected from amine-based, imidazole-based, and benzoyl peroxide, or a mixture thereof. Examples of the imidazole-based curing accelerator include 2-methyl imidazole, and examples of the amine-based curing accelerator include amine adduct.
상기 경화 촉진제는 0.1 내지 5 중량부의 범위에서 함유되는데 경화 촉진제의 함량이 너무 적으면 경화시간이 길어지는 문제점이 있고, 너무 많은 경우 경화시간은 줄어드나 코팅층의 외관이 나빠지고 표면 불균일성이 증가하는 등의 문제점이 발생할 수 있다.The curing accelerator is contained in the range of 0.1 to 5 parts by weight. If the content of the curing accelerator is too small, there is a problem that the curing time becomes longer, and if the content of the curing accelerator is too much, the curing time is reduced, but the appearance of the coating layer deteriorates and surface unevenness increases. Problems may occur.
또한, 전술한 바와 같이, 본 발명에서는 층상 점토 광물(layerd clay mineral)을 무기 충진제로 사용하고 있다. 상기 층상 점토 광물은 대한민국 등록특허공보 10-2333315호에서도 사용되고 있는데, 전술한 바와 같이, 본 발명에서는 상기 층상 점토 광물의 층간 박리를 억제하기 위하여 오르소 크레졸 노볼락 에폭시 수지를 사용하고 있다.Additionally, as described above, in the present invention, layered clay mineral is used as an inorganic filler. The layered clay mineral is also used in Korean Patent Publication No. 10-2333315, and as described above, the present invention uses an ortho-cresol novolac epoxy resin to suppress delamination of the layered clay mineral.
상기 층상 점토 광물은 할로이사이트(halloysite), 카올리나이트(kaolinite), 스멕타이트(smectitie), 몬트모릴로나이트(montmorillonite), 헥토라이트(hectorite), 사포나이트(saponite) 또는 버미큘라이트(vermiculite)와 같은 층상 구조의 실리케이트 또는 실리카알루미나 성분의 점토 광물을 들 수 있다. 상기 층상 점토 광물은 1 g당 평균 800 ㎡ 이상의 넓은 표면적을 가지고 있으며, 두께 1 ㎚, 길이 30 ㎚에서 1,000 ㎚ 정도의 매우 얇은 시트가 수십에서 수백 장 정도 적층된 구조를 가지고 있기 때문에, 이러한 층상 구조를 깨고 나노 시트 각각을 일종의 나노 충진제로서 고분자 매트릭스에 균질하게 분산시키는 경우, 무기 충진제가 수 마이크로미터 이상의 크기로 응집된 상태로 고분자 매질에 도입된 기존의 고분자 복합재료에서는 기대할 수 없었던, 매우 작은 충진제 함량만으로도 고분자 수지의 물성 대비 수배의 기계적 물성 증가와 함께 내열성, 전기적 특성, 기체 차단성 등 다양한 물성 변화가 얻어질 수 있는 것으로 보고되고 있다.The layered clay mineral has a layered structure such as halloysite, kaolinite, smectitie, montmorillonite, hectorite, saponite, or vermiculite. Examples include clay minerals containing silicate or silica alumina components. The layered clay mineral has a large surface area of more than 800 m2 on average per gram, and has a structure in which tens to hundreds of very thin sheets with a thickness of 1 nm and a length of about 30 nm to 1,000 nm are stacked, so this layered structure When breaking and dispersing each nanosheet homogeneously in the polymer matrix as a kind of nanofiller, very small fillers are created, which could not be expected from existing polymer composite materials in which the inorganic filler is introduced into the polymer medium in an agglomerated state of several micrometers or more. It has been reported that the content alone can increase mechanical properties several times compared to those of polymer resins, as well as changes in various physical properties such as heat resistance, electrical properties, and gas barrier properties.
특히, 층상 점토 광물을 층간 삽입재로 처리할 경우 층간 거리를 조절할 수 있으며, 합성이 간단하기 때문에 충진제로 사용하기에 적합한 것으로 나타났다. 그라파이트의 경우 층간 거리가 0.7 ㎚ 정도이므로 수축 상태에서 0.9 내지 1.0 ㎚의 층간 거리를 가지는 층상 점토 광물의 특성 상 층간 거리의 조절 없이도 그라파이트와 인접하여 코팅층을 형성할 때 방열 특성이 우수하다.In particular, when layered clay minerals are treated as interlayer inserts, the distance between layers can be adjusted, and since synthesis is simple, it is suitable for use as a filler. In the case of graphite, the interlayer distance is about 0.7 nm, so due to the nature of layered clay minerals with an interlayer distance of 0.9 to 1.0 nm in the contracted state, heat dissipation characteristics are excellent when forming a coating layer adjacent to graphite without adjusting the interlayer distance.
상기 층상 점토 광물은 결정구조에 따라 층간 거리가 상이하다. 예를 들어, X-선 회절법에 의해 측정되는 카올리나이트는 층간 거리가 약 7Å이며, 층간 거리가 가장 넓은 스멕타이트의 경우 약 10 내지 18Å의 층간 거리를 나타낸다. 또한, DTA 분석을 통해 상 변이 온도가 적어도 600℃ 이상인 것으로 평가되어 높은 내열 특성을 나타낼 수 있는 재료로 평가된다.The layered clay mineral has different interlayer distances depending on its crystal structure. For example, kaolinite, as measured by X-ray diffraction, has an interlayer distance of about 7 Å, and smectite, which has the widest interlayer distance, shows an interlayer distance of about 10 to 18 Å. Additionally, through DTA analysis, the phase transition temperature was evaluated to be at least 600°C or higher, making it a material capable of exhibiting high heat resistance properties.
여러 층상 점토 광물을 사용하여 분체도료를 제조한 결과, 할로이사이트를 사용할 때 최적의 효과를 나타내는 것으로 확인되었다. 상기 할로이사이트는 카올리나이트와 유사한 구조를 가진 알루미노실리케이트(Al2Si2O5(OH)4) 성분의 층상 점토 광물인데 층간에 물 분자가 존재하는 특징적인 구조를 가지고 있어 탈수 상태에서는 X-선 회절법에 의해 측정되는 층간 거리가 7Å인데 수화된 상태에서는 10Å로 층간 거리가 변하는 특성을 나타내고 있다. 이러한 특성으로 인해 고분자가 혼합될 때 알킬 사슬이 층상에 삽입될 가능성을 억제할 수 있으며, 특히 본 발명의 에폭시 수지와의 상용성이 우수한 것으로 평가되었다. 이러한 이유로 선행기술의 분체 도료와는 달리 층상 박리를 억제하기 위하여 중성 계면활성제를 별도로 혼합할 필요가 없다. As a result of manufacturing powder coatings using various layered clay minerals, it was confirmed that the optimal effect was achieved when halloysite was used. The halloysite is a layered clay mineral made of aluminosilicate (Al 2 Si 2 O 5 (OH) 4 ), which has a structure similar to kaolinite. It has a characteristic structure in which water molecules exist between layers, so it emits X-rays in a dehydrated state. The interlayer distance measured by diffraction is 7Å, but in the hydrated state, the interlayer distance changes to 10Å. Due to these characteristics, the possibility of alkyl chains being inserted into the layer when polymers are mixed can be suppressed, and in particular, compatibility with the epoxy resin of the present invention was evaluated as excellent. For this reason, unlike powder coatings of the prior art, there is no need to separately mix a neutral surfactant to suppress layer peeling.
상기 층상 점토 광물은 20 내지 30 중량부의 범위에서 사용된다. 선행기술에 비해 층상 점토 광물의 함량을 늘임으로써 분체 도료의 방열 효과를 더 향상시킬 수 있는데 상기 층상 점토 광물의 함량이 너무 적으면 코팅층의 새깅(sagging)이 발생하고 은폐력 저하되며 방열 성능을 저하시킬 수 있고, 너무 많으면 수지의 상대적 함량이 줄어들어 코팅층의 물성이 저하될 수 있으므로 상기 범위에서 사용하는 것이 바람직하다.The layered clay mineral is used in the range of 20 to 30 parts by weight. Compared to the prior art, the heat dissipation effect of the powder coating can be further improved by increasing the content of layered clay minerals. If the content of the layered clay minerals is too small, sagging of the coating layer occurs, the hiding power is reduced, and heat dissipation performance is reduced. If it is too much, the relative content of the resin may decrease and the physical properties of the coating layer may deteriorate, so it is preferable to use it within the above range.
또한, 필요에 따라, 기포방지제, 광택조절제, 분산제 등의 통상의 첨가제를 부가할 수 있다. 상기 첨가제를 사용하는 경우에는 0.1 내지 5 중량부의 범위에서 사용하는 것이 바람직하다. 상기 첨가제의 함량이 너무 적으면 첨가제를 사용하지 않을 때와 차이가 없어 효과적이지 않으며, 너무 많으면 첨가제 혼합에 따른 효과의 증가가 없어 비경제적이며 경우에 따라서는 코팅층의 외관에 문제를 발생시킬 수 있다.Additionally, if necessary, conventional additives such as anti-foaming agents, gloss control agents, and dispersants can be added. When using the above additive, it is preferable to use it in the range of 0.1 to 5 parts by weight. If the content of the additive is too small, it is no different from when the additive is not used, so it is not effective. If it is too high, the effect of mixing the additive does not increase, making it uneconomical and in some cases, it may cause problems with the appearance of the coating layer. .
상기와 같은 분체도료를 사용하면 정전 스프레이 도장 방식으로 그라파이트 시트의 정면, 배면 및 테두리를 동시에 코팅할 수 있게 된다. 상기 정전 스프레이 도장 방식은 정전력을 이용하여 분체도료를 표면에 부착시키는 방법이므로 시트 전체 표면에 동시 코팅이 가능하게 된다. 또한, 제조된 방열시트에 대해서도 정전 스프레이 도장 방식을 적용하여 방열시트의 정면, 배면 및 테두리를 동시에 코팅할 수 있다.Using the above powder coating makes it possible to simultaneously coat the front, back, and edges of the graphite sheet using electrostatic spray coating. Since the electrostatic spray coating method uses electrostatic force to attach powder coating to the surface, simultaneous coating is possible on the entire surface of the sheet. In addition, the electrostatic spray coating method can be applied to the manufactured heat dissipation sheet to simultaneously coat the front, back, and edges of the heat dissipation sheet.
구체적으로 상기 그라파이트 시트를 필요한 크기로 재단하는 재단 공정, 상기 재단된 그라파이트 시트를 정전 스프레이 도장 장치에 장착하고 분체도료를 표면에 코팅시키는 도장 공정, 도장된 그라파이트 시트를 열처리하여 분체도료를 표면에 부착시키는 열처리하여 경화함으로써 그라파이트 시트의 표면에 코팅층을 형성할 수 있다. 상기 열처리는 분체도료가 코팅된 상태에서 50 내지 250℃, 바람직하게는 50 내지 150℃의 온도에서 30초 내지 3000분, 바람직하게는 5 내지 20분 간 경화하는 것으로서, 공정 조건에 따라 2 내지 300㎛, 바람직하게는 10 내지 100㎛ 두께의 코팅층을 형성할 수 있다. Specifically, a cutting process of cutting the graphite sheet to the required size, a painting process of mounting the cut graphite sheet in an electrostatic spray coating device and coating the surface with powder coating, and heat treating the painted graphite sheet to attach the powder coating to the surface. A coating layer can be formed on the surface of a graphite sheet by heat treatment and hardening. The heat treatment involves curing the powder coating coated at a temperature of 50 to 250°C, preferably 50 to 150°C, for 30 seconds to 3000 minutes, preferably 5 to 20 minutes, and 2 to 300 minutes depending on process conditions. A coating layer with a thickness of ㎛, preferably 10 to 100 ㎛, can be formed.
또한, 코팅층이 형성된 그라파이트 시트는 방열시트의 보호시트를 구성하기 때문에 이에 적합한 물성을 확보할 수 있어야 한다. 따라서 그라파이트 시트는 내굴곡성이 1.5인치 이하이어야 하고, 연필경도가 B 이상, 내충격성이 5㎏·㎝ 이상이어야 하며 밀도는 1.5g/㎤ 이상인 것이 바람직하다.In addition, since the graphite sheet on which the coating layer is formed constitutes the protective sheet of the heat dissipation sheet, it must be able to secure suitable physical properties. Therefore, the graphite sheet should have a bending resistance of 1.5 inches or less, a pencil hardness of B or more, an impact resistance of 5 kg·cm or more, and a density of 1.5 g/cm3 or more.
또한, 상기 그라파이트 시트 구조체를 형성하기 위한 그라파이트 시트는 구조체로 성형하기에 적합한 물성을 나타내어야 하며 이를 위하여 100 내지 150㎛의 두께를 가지는 그라파이트 시트를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 그라파이트 시트의 두께가 너무 두꺼우면 구조체로 가공하기 어려운 문제점이 있고 너무 얇으면 구조체를 적층했을 때 방열시트의 구조가 변형되기 쉽기 때문에 상기 두께범위의 그라파이트 시트를 사용하는 것이 바람직하다.In addition, the graphite sheet for forming the graphite sheet structure must exhibit physical properties suitable for molding into a structure, and for this purpose, it is preferable to use a graphite sheet with a thickness of 100 to 150 μm. If the thickness of the graphite sheet is too thick, it is difficult to process it into a structure, and if it is too thin, the structure of the heat dissipation sheet is likely to be deformed when the structure is laminated. Therefore, it is preferable to use a graphite sheet within the above thickness range.
또한, 상기 그라파이트 시트 구조체를 형성하는 그라파이트 시트에도 표면에 분체도료를 정전 스프레이 도장하여 그라파이트 표면에 코팅층을 형성할 수 있다. 이와 같이 코팅층을 형성한 그라파이트 시트로 제조된 구조체는 방열 성능이 더욱 향상되기 때문에 방열시트의 전체적인 방열 성능을 향상시킬 수 있다. 상기 그라파이트 시트의 코팅 방법은 보호시트를 구성하는 그라파이트 시트의 코팅 방법과 동일하다.Additionally, a coating layer can be formed on the graphite surface by electrostatically spraying powder coating on the surface of the graphite sheet forming the graphite sheet structure. In this way, a structure made of a graphite sheet with a coating layer has further improved heat dissipation performance, thereby improving the overall heat dissipation performance of the heat dissipation sheet. The coating method of the graphite sheet is the same as that of the graphite sheet constituting the protective sheet.
또한, 상기 하부 보호시트와 상부 보호시트 중 어느 하나 또는 양쪽 모두의 표면에 양면테이프를 부착하여 적층 공정을 수행할 수 있다. 적층 공정뿐만 아니라 방열시트의 표면에 이형지를 적층할 수도 있는데, 이는 상기 방열시트를 디스플레이 패널에 실장할 때 상기 이형지를 제거하고 상기 하부 보호시트 및/또는 상부 보호시트를 원하는 표면에 접착하는 작업을 통해 상기 방열시트를 고정할 수 있기 때문이다.Additionally, the lamination process can be performed by attaching a double-sided tape to the surface of one or both of the lower protective sheet and the upper protective sheet. In addition to the lamination process, release paper may be laminated on the surface of the heat dissipation sheet, which involves removing the release paper when mounting the heat dissipation sheet on the display panel and adhering the lower protective sheet and/or upper protective sheet to the desired surface. This is because the heat dissipation sheet can be fixed through.
본 발명에 따른 코팅 방법의 유효성을 검증하기 위하여 다음과 같이 그라파이트 시트에 코팅층을 형성하고 물성을 평가하였다.In order to verify the effectiveness of the coating method according to the present invention, a coating layer was formed on a graphite sheet and the physical properties were evaluated as follows.
그라파이트 시트는 인동첨단소재에서 제조한 500 내지 920㎛ 두께의 그라파이트 시트를 사용하였다. 상기 그라파이트 시트를 고정하고 70kV의 정전압 하에서 정전 스프레이 도장을 적용하였다. 이때 스프레이 건과 피도물과의 거리를 25㎝로 하고 부스 내의 유속을 0.4m/sec로 하여 코팅 공정을 수행하였다.The graphite sheet with a thickness of 500 to 920 μm manufactured by Indong Advanced Materials was used. The graphite sheet was fixed and electrostatic spray painting was applied under a constant voltage of 70 kV. At this time, the coating process was performed with the distance between the spray gun and the object to be coated at 25 cm and the flow rate in the booth at 0.4 m/sec.
상기 코팅 공정을 수행하기 위한 분체도료는 표 1에서와 같은 성분 및 함량을 혼합하여 제조하였다. 표 1에서 단위는 중량부이며 비교예 3은 대한민국 등록특허공보 10-2333315호의 실시예에 따라 제조되었다.The powder coating for performing the coating process was prepared by mixing the ingredients and contents as shown in Table 1. In Table 1, the units are parts by weight, and Comparative Example 3 was prepared according to the example of Korean Patent Publication No. 10-2333315.
EOCN-1025: 오르소 크레졸 노볼락 에폭시 수지, 연화점 72℃
EOCN-1027: 오르소 크레졸 노볼락 에폭시 수지, 연화점 65℃
BPA: 비스페놀 A 노볼락계 에폭시 수지, MF-8120, 연화점 118℃
C-PE: 말단에 카르복실기를 함유한 폴리에스터 수지
2-MI: 2-메틸 이미다졸EOCN-1020: Ortho-cresol novolac epoxy resin, softening point 83℃
EOCN-1025: Ortho-cresol novolac epoxy resin, softening point 72℃
EOCN-1027: Ortho-cresol novolac epoxy resin, softening point 65℃
BPA: Bisphenol A novolak-based epoxy resin, MF-8120, softening point 118°C
C-PE: Polyester resin containing a carboxyl group at the terminal
2-MI: 2-methyl imidazole
각각의 그라파이트 시트에 대한 물성을 평가한 결과는 표 2와 같다. 표 2에서 내굴곡성은 KS M ISO 6860, 연필경도는 KS M ISO 1519, 내충격성은 KS M ISO-6272-2에 따라 측정되었다. The results of evaluating the physical properties of each graphite sheet are shown in Table 2. In Table 2, bending resistance was measured according to KS M ISO 6860, pencil hardness was measured according to KS M ISO 1519, and impact resistance was measured according to KS M ISO-6272-2.
표 2의 결과를 살펴보면, 실시예 및 비교예에 따른 그라파이트 시트는 내굴곡성, 내충격성이 우수하고 도막의 내구성이 우수한 것으로 평가되었다. 이는 본 발명의 분체도료를 사용하여 코팅한 그라파이트 시트의 표면 안정성이 향상되는 것을 시사하는 결과이다.Looking at the results in Table 2, the graphite sheets according to Examples and Comparative Examples were evaluated to have excellent bending resistance, impact resistance, and durability of the coating film. This result suggests that the surface stability of the graphite sheet coated using the powder coating of the present invention is improved.
또한, 본 발명의 코팅 방법에 의해 코팅 처리된 그라파이트 시트의 열확산능을 시험하였다. 그라파이트 시트를 가로×세로, 100㎜×10㎜의 크기로 절단하고, 전자파 차폐층 일면에 양면 테이프를 부착하여 이를 히팅블록 위에 부착시켰다. 이후 상기 히팅블록의 온도를 90±2℃로 상승시켰다.In addition, the heat diffusion ability of the graphite sheet coated by the coating method of the present invention was tested. The graphite sheet was cut into a size of 100 mm x 10 mm (length x width), and double-sided tape was attached to one side of the electromagnetic wave shielding layer and attached to the heating block. Afterwards, the temperature of the heating block was raised to 90 ± 2°C.
온도 상승 후, 상기 히팅블록을 박스에 밀폐시킨 후 10분간 안정화를 진행하였고, 안정화 된 시료를 적외선 카메라를 이용해 온도를 측정하였다. 측정된 온도에서 그라파이트 시트의 가장 높은 온도(hot spot) 및 가장 낮은 온도(cold spot)를 구하여 상기 hot spot과 cold spot의 온도차(ㅿT)를 열 확산능으로 평가하였다. 즉, ㅿT가 작을수록 방열성능이 우수한 것으로 평가할 수 있다. After the temperature increased, the heating block was sealed in a box and stabilized for 10 minutes, and the temperature of the stabilized sample was measured using an infrared camera. The highest temperature (hot spot) and lowest temperature (cold spot) of the graphite sheet were obtained from the measured temperature, and the temperature difference (ㅿT) between the hot spot and cold spot was evaluated as heat diffusion ability. In other words, the smaller ㅿT, the better the heat dissipation performance.
또한, 상기 그라파이트 시트의 실장 작업을 고려하여 타발 공정 통해 그라파이트 시트에 복수개의 관통홀(4Ф hole)을 형성하고, 180° 필 테스트(180° Peel Test)로 상기 관통홀의 박리강도를 측정하였다(JIS C 6741 규격).In addition, considering the mounting work of the graphite sheet, a plurality of through holes (4Ф holes) were formed in the graphite sheet through a punching process, and the peel strength of the through holes was measured using a 180° Peel Test (JIS C 6741 standard).
각 그라파이트 시트를 평가한 결과는 표 3과 같다.The results of evaluating each graphite sheet are shown in Table 3.
표 3의 결과를 살펴보면, 실시예 1 및 2의 그라파이트 시트의 경우 열확산능이 우수하고 관통홀의 박리강도도 상대적으로 높은 것으로 나타나 그라파이트 시트의 표면에 형성된 코팅층의 내구성 및 상기 코팅층으로 인한 방열 효과의 향상 정도가 우수한 것으로 평가되었다. 특히, 선행기술의 분체도료를 적용한 비교예 3에 비해 열확산능 및 박리강도가 더 높게 나타났다. 따라서 코팅층이 형성된 본 발명의 그라파이트 시트를 적층하여 제조되는 그라파이트 방열시트는 8K UHD 디스플레이와 같이 발열량이 크게 증가한 디스플레이에 적용하기에 적합한 방열특성을 나타내는 것으로 평가되었다.Looking at the results in Table 3, the graphite sheets of Examples 1 and 2 were found to have excellent heat diffusion ability and the peel strength of the through hole was relatively high, indicating the durability of the coating layer formed on the surface of the graphite sheet and the degree of improvement in heat dissipation effect due to the coating layer. was evaluated as excellent. In particular, the heat diffusion ability and peel strength were found to be higher compared to Comparative Example 3 using a prior art powder coating. Therefore, the graphite heat dissipation sheet manufactured by laminating the graphite sheets of the present invention with a coating layer was evaluated to have heat dissipation characteristics suitable for application to displays with greatly increased heat generation, such as 8K UHD displays.
다음으로 상기 코팅층이 형성된 그라파이트 시트를 이용하여 다음과 같이 방열시트를 제조하였다.Next, a heat dissipation sheet was manufactured using the graphite sheet on which the coating layer was formed as follows.
[제조예 1][Production Example 1]
그라파이트 시트는 밀도가 1.5g/㎤ 이상인 인동첨단소재 제품이며 QD OLED 디스플레이 패널의 규격에 맞추어 재단하였다. 상기 그라파이트 시트의 6면 전체에 실시예 1에 따른 코팅 방법을 적용하여 코팅층을 형성하였고, 이와 같이 코팅층이 형성된 그라파이트 시트를 상부 및 하부 보호시트로 사용하였다. 상기 하부 보호시트의 일면에 기재의 두께가 50㎛, 점착층 두께가 15㎛인 아크릴 점착제를 포함하는 양면테이프를 부착하였다.The graphite sheet is a product of Indong Advanced Materials with a density of 1.5g/cm3 or more and was cut to meet the specifications of the QD OLED display panel. A coating layer was formed by applying the coating method according to Example 1 to all six sides of the graphite sheet, and the graphite sheet with the coating layer formed in this way was used as upper and lower protective sheets. A double-sided tape containing an acrylic adhesive with a base thickness of 50 μm and an adhesive layer thickness of 15 μm was attached to one side of the lower protective sheet.
이와는 별도로 두께가 100 내지 150㎛인 인동첨단소재의 그라파이트 시트를 사용하여 원통형으로 말아 지름이 평균 0.8㎝인 그라파이트 시트 구조체를 제조하였다.Separately, a graphite sheet structure from Indong Advanced Materials with a thickness of 100 to 150㎛ was rolled into a cylindrical shape and a graphite sheet structure with an average diameter of 0.8cm was manufactured.
상기 그라파이트 시트 구조체를 상기 하부 보호시트 상에 일렬횡대로 나열하여 부착하였다. 또한, 상부 보호시트의 일면에서 상기 양면테이프를 부착한 후 상기 그라파이트 시트 구조체 층 상에 적층하여 부착하였다. 이와 같은 공정을 통해 도 3a와 같은 형태의 방열시트를 제조하였다.The graphite sheet structure was arranged and attached in a horizontal row on the lower protective sheet. In addition, the double-sided tape was attached to one side of the upper protective sheet and then laminated and attached on the graphite sheet structure layer. Through this process, a heat dissipation sheet of the type shown in Figure 3a was manufactured.
[제조예 2][Production Example 2]
제조예 1과 동일한 공정으로 방열시트를 제조한 후 천공하여 도 3b와 같이 표면에 홀을 형성하였다. 천공 공정이 완료된 상기 방열시트는 상기 분체도료를 이용하여 양면에 정전 스프레이 도장을 통해 코팅층을 형성하였다.A heat dissipation sheet was manufactured in the same process as in Preparation Example 1, and then perforated to form a hole on the surface as shown in Figure 3b. The heat dissipation sheet for which the perforation process was completed was electrostatically sprayed on both sides using the powder coating to form a coating layer.
3×3㎝ 크기의 히터에 전압 24.7V, 전류 0.39A를 인가하고 온도가 더 이상 상승하지 않을 때까지 방치하여 열평형을 이루도록 했다. 실험에서는 대기온도가 25.2℃일 때 148.8℃까지 상승하여 열평형을 이루었다.A voltage of 24.7V and a current of 0.39A were applied to a heater measuring 3×3cm and left until the temperature no longer rose to achieve thermal balance. In the experiment, when the air temperature was 25.2℃, it rose to 148.8℃, achieving thermal balance.
상기 열평형 조건에서 크기가 10×10㎝, 두께가 820㎛, 밀도가 1.5g/㎤인 방열시트를 상기 히터에 부착한 후 열평형이 되는 온도를 측정하였다. 그 결과 대기온도 25.5℃일 때 100.2℃에서 열평형을 이루었다.Under the thermal balance conditions, a heat dissipation sheet with a size of 10×10 cm, a thickness of 820 μm, and a density of 1.5 g/cm3 was attached to the heater and the temperature at which thermal balance was achieved was measured. As a result, thermal equilibrium was achieved at 100.2℃ when the air temperature was 25.5℃.
또한, 제조예 1의 방열시트를 상기 히터에 부착하여 열평형 온도를 측정하였다. 그 결과 제조예 1의 방열시트는 대기온도 25.0℃일 때 75.3℃에서 열평형을 이루었다.Additionally, the heat dissipation sheet of Preparation Example 1 was attached to the heater and the thermal balance temperature was measured. As a result, the heat dissipation sheet of Preparation Example 1 achieved thermal equilibrium at 75.3°C when the air temperature was 25.0°C.
또한, 제조예 2의 방열시트를 상기 히터에 부착하고 0.5m/s의 풍속으로 팬을 작동시킨 후 열평형 온도를 측정한 결과, 대기온도 25.7℃일 때 48.3℃에서 열평형을 이루었다.In addition, the heat dissipation sheet of Preparation Example 2 was attached to the heater, the fan was operated at a wind speed of 0.5 m/s, and the thermal balance temperature was measured. As a result, thermal balance was achieved at 48.3°C when the ambient temperature was 25.7°C.
이러한 결과로부터 본 발명의 그라파이트 시트 구조체가 적용된 방열시트는 일반적인 그라파이트 방열시트에 비해 방열 성능이 크게 향상되는 것을 확인할 수 있었다. 따라서 고해상도의 디스플레이 패널에 적용하기에 충분한 방열 성능을 나타내는 것으로 파악되었다.From these results, it was confirmed that the heat dissipation performance of the heat dissipation sheet to which the graphite sheet structure of the present invention is applied is significantly improved compared to a general graphite heat dissipation sheet. Therefore, it was found to have sufficient heat dissipation performance to be applied to high-resolution display panels.
본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.The rights of the present invention are not limited to the embodiments described above but are defined by the claims, and those skilled in the art can make various changes and modifications within the scope of the claims. This is self-evident.
Claims (5)
또 다른 그라파이트 시트를 말아 원통형 또는 다각형 봉 형태의 그라파이트 시트 구조체를 제조하는 단계;
2 이상의 그라파이트 시트 구조체를 상기 하부 보호시트 상에 일렬횡대로 나열하여 부착함으로써 그라파이트 시트 구조체 층을 형성하는 단계;
상기 그라파이트 시트 구조체 층 상에 상부 보호시트를 부착하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 방열시트의 제조방법.
Manufacturing upper and lower protective sheets by electrostatically spraying powder coating on the surface of the graphite sheet to form a coating layer on the graphite surface;
manufacturing a graphite sheet structure in the form of a cylindrical or polygonal rod by rolling another graphite sheet;
Forming a graphite sheet structure layer by attaching two or more graphite sheet structures in a row on the lower protective sheet;
Attaching an upper protective sheet on the graphite sheet structure layer;
A method of manufacturing a heat dissipation sheet comprising:
상기 분체도료는 연화점이 70 내지 90℃인 오르소 크레졸 노볼락 에폭시 수지 30 내지 40 중량% 및 연화점이 110 내지 120℃인 비스페놀 A형 에폭시 수지 60 내지 70 중량%로 이루어진 에폭시 수지 80 내지 90 중량부, 말단에 카르복실기를 함유한 폴리에스터 수지 10 내지 30 중량부, 경화 촉진제 0.1 내지 5 중량부, 층상 점토 광물 20 내지 30 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 방열시트의 제조방법.
In claim 1,
The powder coating is 80 to 90 parts by weight of an epoxy resin consisting of 30 to 40% by weight of ortho-cresol novolak epoxy resin with a softening point of 70 to 90°C and 60 to 70% by weight of bisphenol A type epoxy resin with a softening point of 110 to 120°C. , 10 to 30 parts by weight of a polyester resin containing a carboxyl group at the terminal, 0.1 to 5 parts by weight of a curing accelerator, and 20 to 30 parts by weight of a layered clay mineral.
상기 그라파이트 시트 구조체를 형성하는 그라파이트 시트는 표면에 분체도료를 정전 스프레이 도장하여 그라파이트 표면에 코팅층을 형성한 그라파이트 시트인 것을 특징으로 하는 방열시트의 제조방법.
In claim 1,
A method of manufacturing a heat dissipation sheet, characterized in that the graphite sheet forming the graphite sheet structure is a graphite sheet formed by electrostatically spraying a powder coating on the surface to form a coating layer on the graphite surface.
상기 상부 보호시트를 부착하는 단계를 통해 제조된 방열시트의 표면에 천공하여 천공된 방열시트를 제조하는 단계를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 방열시트의 제조방법.
In claim 1,
A method of manufacturing a heat dissipation sheet, characterized in that it additionally comprises the step of manufacturing a perforated heat dissipation sheet by perforating the surface of the heat dissipation sheet manufactured through the step of attaching the upper protective sheet.
상기 천공된 방열시트의 표면에 분체도료를 정전 스프레이 도장하여 그라파이트 표면에 코팅층을 형성하는 단계를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 방열시트의 제조방법.In claim 4,
A method of manufacturing a heat dissipation sheet, characterized in that it additionally includes the step of electrostatically spraying powder coating on the surface of the perforated heat dissipation sheet to form a coating layer on the graphite surface.
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| KR102259397B1 (en) | 2016-01-05 | 2021-05-31 | 코오롱인더스트리 주식회사 | Graphite sheet with excellent heat conductive property along thickness direction and method of manufacturing the same |
| KR102333315B1 (en) | 2021-04-26 | 2021-12-01 | 유성운 | Coating method for heat-conductive graphite sheet |
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