KR101211131B1 - 방열도료를 스프레이 캔에 캔닝화하는 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 방열도료를 스프레이 캔에 캔닝화하는 방법에 관한 것으로, 좀 더 상세히 설명하면 톨루엔, 자일렌(크실렌), MIBK 용제(용매) 50~80중량%를 혼합하는 단계; 카본블랙, 그라파이트, 그라핀, 탄소나노튜브, 알루미나, 산화아연, 탄화규소, 질화붕소 필러 0.3~30중량%를 혼합하는 단계;상기 혼합과정을 거친 후 용제와 필러가 혼합된 혼합물을 아크릴계열, 우레탄계열, 실리콘계열, 러버(rubber)계열의 수지 15~30중량%를 넣고 습식 분산하여 이를 스프레이 캔에 캔닝화하는 것이다.
본 발명에 의하면 종전의 붓질에 의한 작업에 비하여 방열 도포의 두께를 균일하게 할 수 있고, 도포 작업이 용이해질 뿐만 아니라 도포 시간을 단축과, 도료의 낭비를 막을 수 있는 효과가 있다.

Description

방열도료를 스프레이 캔에 캔닝화하는 방법{Canning method of Radiant heat paint of spray can}

본 발명은 방열도료를 스프레이 캔에 캔닝화하는 방법에 관한 것으로, 좀 더 상세히 설명하면 톨루엔, 자일렌(크실렌), MIBK(Methyl lsobutyl Ketone) 용제 중 어느 하나 혹은 둘 이상의 용제를 카본블랙, 그라파이트, 그라핀, 탄소나노튜브, 알루미나, 산화아연, 탄화규소, 질화붕소 필러 중 어느 하나의 필러와 혼합하는 단계; 상기 혼합과정을 거친 후 용제와 필러가 혼합된 혼합물을 아크릴계열, 우레탄계열, 실리콘계열, 러버(rubber)계열의 수지 중 어느 하나의 수지에 넣고 습식 분산하여 이를 스프레이 캔에 캔닝화하는 것이다.

본 발명에 의하면 종전의 붓질에 의한 작업에 비하여 방열 도포의 두께를 균일하게 할 수 있고, 도포 작업이 용이해질 뿐만 아니라, 도포 시간을 단축시킬 수 있으며, 도료의 낭비를 막을 수 있는 효과가 있다.

최근 전자산업의 발달과 함께 각종 전자제품, 특히 반도체 부품이나 디스플레이 부품 등이 점점 고집적화 및 소형화되면서 LCD, PDP, LED 및 각종 회로 등에서 발생하는 열(熱) 문제를 효율적으로 해결하는 것이 이들 제품의 성능 및 수명에 매우 중요한 영향을 미치는 요인으로 부각되고 있다.

그래서 이들 전자제품에는 열원(熱源)에서 발생하는 열을 효과적으로 냉각시켜 주기 위하여 히트싱크(Heat sink)나 방열판을 설치한다. 그리고, 상기 열원과 히트싱크 사이에는 방열그리스(Thermal grease)나 방열 패드, 방열 테이프 등과 같은 열 전달물질, 즉 TIM(Thermal Interface Materials)을 삽입한다.

그런데 상기와 같은 종래의 TIM은 열원에서 발생하는 열을 단순히 히트씽크로 전달하는 기능만 할 뿐, 히트싱크에 축적된 열을 공기 중으로 방출시키는 기능은 전혀 수행하지 못하고 있다.

특히 최근에 히트싱크나 방열판의 재료로 주로 사용되고 있는 알루미늄은 열전도성은 뛰어나지만 열을 붙잡아 두는 보온 특성이 있어서 히트싱크의 열을 빨리 공기 중으로 방출시켜 주지 않으면, 더 이상 열원에 대한 온도 하강 기능을 기대할 수 없게 된다. 더구나 종래의 합성수지 도료들은 대체로 열의 이동을 차단하는 단열특성을 가지고 있다. 따라서 상기 전자제품의 열원이나 히트싱크, 방열판 등을 보호하기 위하여 그 표면에다 종래의 액상도료를 코팅하게 되면, 오히려 피도체의 열 방출을 차단하는 역효과를 내고 있는 실정이다. 따라서 방열효과가 있는 액상 도료를 개발하여 히트씽크나 방열판의 표면에 도포하여 방열특성을 극대화 하는 제품이 개발 되었으나, 기존의 붓질이나 대형 스프레이 장비를 통해서만 작업이 가능하여 다양한 형태에 제품에 손쉽게 그리고 소규모로 작업하기가 쉽지 않은 상황이다.

상기와 같은 종래기술로는 2012년 04월 20일 공개번호 제10-2012-0037779호로 공개된 "절연성 열 방사도료의 제조방법 및 이에 의해 제조된 열 방사도료"가 있으나, 이 특허에는 단순히 방열도료의 조성비율만 나와 있고, 이 조성물을 콤프레샤 방식의 대형 용기에 담는 기술만이 개시되어 있으며, 이를 소형 스프레이 캔에 캔닝화하는 방법은 개시되지 않고 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 극복하기 위한 것으로,

본 발명의 목적은 방열도료를 분산하여 소형 스프레이 캔에 캔닝화하는 방법을 제공하는 것이고,

본 발명의 다른 목적은 소형 스프레이 캔에 캔닝화된 방열도료의 도포 시, 도포 두께가 균일하고, 도포작업시간이 단축되며, 도포작업이 용이할 뿐만 아니라, 방열도료를 절약할 수 있는 소형 스프레이 캔에 캔닝화하는 방법을 제공하는 것이다.

상기한 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 다음의 구성으로 이루어져 있다.

본 발명의 방열도료를 스프레이 캔에 캔닝화하는 방법은 톨루엔, 자일렌(크실렌), MIBK(Methyl lsobutyl Ketone) 용제 중 어느 하나 혹은 둘 이상의 용제를 카본블랙, 그라파이트, 그라핀, 탄소나노튜브, 알루미나, 산화아연, 탄화규소, 질화붕소 필러 중 어느 하나의 필러와 혼합하는 단계;
상기 혼합과정을 거친 후 용제와 필러가 혼합된 혼합물을 아크릴계열, 우레탄계열, 실리콘계열, 러버(rubber)계열의 수지 중 어느 하나의 수지에 넣고 분산하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 필러를 원통 밀을 이용하여 나노사이즈로 분쇄하고, 용제와 혼합하여 호환 및 숙성률을 높이기 위한 숙성시간을 거친 후, 용제와 필러가 혼합된 혼합물을 롤러가 여러 개가 돌아가는 롤러 밀에 투입하여 필러의 분쇄공정을 한 번 더 거쳐 비중을 낮추어줌으로써 필러가 침전되거나, 노즐에 걸림현상을 제거 가능한 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에서 있어 상기 필러를 용제와 혼합하는 숙성시간은 24~48 시간 이고, 숙성시간이 거치면서 필러 주변에 묻어 있는 이물질이나 필러가 가지고 있는 다공성 기공으로 용제가 침투하거나 세척하여 차후 필러와 수지의 분산을 효율적으로 할 수 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 있어 상기 분산은 습식분산 공법을 사용하되, 상기 습식분산은 분산장비의 회전수는 1500~2000 rpm, 온도는 수지의 점도에 따라 상온 23~30도, 시간은 4~8 시간에서 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하여 제조된 방열도료 스프레이 캔은

첫째, 액상으로서 언제 어디서나 쉽고 용이하게 피도체의 구조나 형태에 상관없이 용이하게 도포작업을 할 수 있음과 더불어 도포시간을 절약할 수 있고, 도포 두께도 일정하게 할 수 있어 방열 특성과 탄성이 매우 우수한 피막을 형성할 수 있다.

둘째, 또한 본 발명에 따른 방열도료 조성물은 방열성 필러의 전기적 특성에 따라서 전도성 피막을 형성할 수도 있고, 절연성 피막을 형성할 수도 있다.

본 발명에 의한 방열 도료 및 이를 스프레이 캔으로 도포할 경우에는 일반적인 금속제품이나 전기, 전자제품에 방습 및 방식용 보호피막을 형성하는 용도로는 물론, 특히 피도체에서 발생하는 열을 공기 중으로 신속하게 방출시키고자 할 경우, 두 물체 사이의 접착력과 열전도성이 동시에 요구되는 경우, 방열성과 절연성이 동시에 요구되는 경우, 전자파 차단용(EMC, EMI, EMS)이나 대전 방지용 피막을 형성하고자 할 경우 등에 다양하게 사용될 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 방열도료를 스프레이 캔을 나타내는 사시도 및 부분단면도.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 실험예에 근거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1에 도시된 바와 같은 본 발명에 의한 방열도료(10)는 수지(바인더) 15~30 중량%, 용제(용매) 50~80중량%, 필러 0.3~30중량%를 포함하여 이루어진다.

상기 수지는 아크릴계열, 우레탄계열, 실리콘계열, 러버(rubber)계열의 수지 중 어느 하나를 사용하는 것이 바람직하고, 상기 용제는 톨루엔 또는 자일렌(크실렌), MIBK(Methyl lsobutyl Ketone) 중 어느 하나 혹은 둘 이상을 혼합하여 사용하는 것이 바람직하고, 상기 필러는 카본블랙, 그라파이트, 그라핀, 탄소나노튜브, 알루미나, 산화아연, 탄화규소, 질화붕소 중 어느 하나를 사용하는 것이 바람직하다.

상기와 같이 이루어진 방열도료(10)를 소형 스프레이 캔(100)에 캔닝화하기 위해서는 분산을 하여야 하는바 그 방법은 다음과 같다.

우선 필러를 롤러 밀을 사용하여 나노 사이즈로 분쇄한 다음에 , 나노 사이즈의 필러를 용제와 혼합한 이후 이를 일정기간 동안 숙성시간을 거치게 한다.

상기 필러의 입자가 매우 고르고 크기는 나노 사이즈 이하가 되어야 하는데, 소형 스프레이 캔은 일반 공압식 스프레이와 같이 입자가 불균일하더라도 노즐을 조정하여 스프레이를 하는 장치가 없고, 한번 규격화된 것으로 사용하여야 하므로, 입자가 굵거나, 균일하지 않으면 결코 고르게 분사가 되지 않는다.

스프레이 캔(100)의 고른 분사를 위해서는 필러의 입자를 나노 사이즈 이하로 고르게 만들어야 하는데, 시중의 대부분의 필러는 볼밀을 사용하여 분쇄를 하게 된다.

상기 볼밀은 분쇄기의 하나인 원통 안에 쇠구슬이나 돌 따위가 들어있어 가루를 낼 물건을 넣고 돌리면 부딪치고 마찰하여 분쇄하게 되므로 입자를 고르게 소형스프레이 캔에서 분사할 수 있는 나노사이즈까지 낮출 수 없다.

상기 필러를 나노사이즈로 분쇄하기 위해서는 분쇄된 입자를 원통 밀의 원통 안에서 1차 분쇄 후, 균일한 입자를 걸러내어 여러 개의 롤러 밀 사이 사이로 보내서 2차 분쇄하는 공정을 거쳐 더욱 미세한 입자로 한 번 더 분쇄 공정을 거치는 것이 바람직하다.

상기 소형 스프레이 캔(100)은 한번 제품화 하면 분해가 불가능하기 때문에 필러 비중이 높을 경우 장기간 보관이 불가능하게 되는데,

이는 소형 스프레이 캔(100)에 방열도료(10)를 캔닝화하는 이유가 휴대하기 편하고, 어디서든 도포 작업이 가능하며, 사용 후 재사용까지 쉽게 보관하기 위한 것인데 필러가 비중이 높다는 것은 나중에 통 아래로 가라앉아 스프레이가 불가능해지므로 저장 안정성을 보장할 수 없게 된다.

따라서 상기한 바와 같은 분산과정을 거쳐 필러의 비중을 0.02~0.04로 낮추어 사용하는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 원통 밀은 종래와 같이 원통에 강구와 필러를 투입하고, 원통의 회전시켜 강구와 필러의 충동, 마찰, 전단력을 이용하여 필러를 1차로 분쇄하게 된다.

그리고 상기 롤러 밀(roller mill)은 복수의 롤러가 중력?원심력?탄성력 등에 의해서 회전하는 테이블 또는 사발모양의 분쇄용기에 눌러서 붙이는 구조로 이루어지고,

상기 원통 밀에 의하여 1차 분쇄된 필러를 상기 롤러 밀의 각 롤러 사이에 투입하여 2차 분쇄하여 미세한 입자로 분쇄할 수 있게 된다.

그리고 상기 원통 밀은 분쇄매체로 강구 대신에 특수강 또는 탄소강으로 이루어진 봉 또는 로드를 사용하는 것도 가능하고,

나아가 상기 롤러 밀로 대체하여 적용함으로써 분쇄효율을 높일 수 있도록 하는 것도 가능하다.

다음으로 상기 필러와 용제를 혼합하여 이를 24~48 시간 정도 저장하여 주는 것이 바람직한데, 상기와 같은 숙성시간은 필러 주변에 붙어 있는 이물질이나 필러가 가지고 있는 다공성 기공으로 용제가 침투하거나 세척하여 차후 필러와 수지의 분산을 완벽하게 하는데 도움이 된다.

그리고, 숙성시간을 통해 숙성된 필러와 용제의 혼합물을 롤러가 여러 개가 돌아가는 롤러 밀에 투입하여 필러의 분쇄 공정을 한 번 더 거쳐 비중을 낮추어줌으로써 필러의 침전이나 노즐에 걸림 현상을 제거가능하게 된다.

상기 2차로 분쇄된 필러와 용제의 혼합물을 수지와 혼합하여 분산하는 공정은 습식분산 공법을 사용하는 것이 바람직하다.

필러와 용제의 혼합물을 수지와 혼합하여 분산하는 공정을 습식 분산하는 이유는 필러는 작은 미립자로 되어 있기 때문에 처음부터 용제와 수지를 한 번에 분산해주면 수지의 뭉침 현상으로 인해 필러 끼리 뭉쳐서 입자가 커지게 된다.

결론적으로 필러의 크기와 비중을 높게 만들면 분사하기도 힘들고 시간이 지나면 통 밑으로 가라앉아 저장 안정성이 나오지 않게 된다.

상술한 바와 같이 이러한 현상을 방지하기 위하여 필러와 용제를 혼합 후, 숙성시간을 거친 후 필러를 2차적으로 분쇄하는 공정을 거치게 하는 것이다.

상기 습식 분산 과정은 필러나 수지의 종류에 따라 상이하지만, 본 발명의 실시예에서는 기본적으로 분산장비의 회전수는 1500~2000 rpm, 온도는 수지의 점도에 따라 상온 23~30도, 시간은 4~8 시간 정도하는 하는 것이 바람직하다.

상기한 필러의 분쇄, 상기 필러와 용제를 혼합 후 일정기간 숙성케 한 후, 필러를 2차적으로 분산하고, 습식 분산하는 조건은 상호 유기적으로 연결된 부분이기 때문에 한 가지라도 결여되어 있다면 소형 스프레이 캔 작업은 불가능하게 된다.

종전의 대형 컴프레셔를 통한 도포 및 브러쉬를 사용하는 방열도료(10)는 열 건조로에서 높은 온도로 건조시켜야 사용할 수 있지만 스프레이 캔은 꼭 열 건조가 아니고 자연 상태에서도 스스로 건조가 가능한 것이다.

따라서 방열도료(10)에 잠재성 경화제를 적당량 섞어서 캔 안에 있을 때는 전혀 물성에 변화가 없다가도 일단 스프레이가 되어 공기 중에 노출 되었을 때는 공기와 반응하여 도료 안에 있던 잠재성 경화재가 서서히 경화하여 원하는 도막 성능을 발휘하게 된다. 물론 열 건조로에 집어넣으면 매우 빨리 경화하는 특성도 동시에 가지고 있다.

이상과 같이, 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시례 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

10 : 방열도료
100 : 캔

Claims (4)

1. 톨루엔, 자일렌(크실렌), MIBK(Methyl lsobutyl Ketone) 용제 중 어느 하나 혹은 둘 이상의 용제를 카본블랙, 그라파이트, 그라핀, 탄소나노튜브, 알루미나, 산화아연, 탄화규소, 질화붕소 필러 중 어느 하나의 필러와 혼합하는 단계;
   상기 혼합과정을 거친 후 용제와 필러가 혼합된 혼합물을 아크릴계열, 우레탄계열, 실리콘계열, 러버(rubber)계열 수지 중 어느 하나의 수지에 넣고 분산하여 제조된 방열도료를 스프레이 캔에 캔닝화하는 방법에 있어서,
   상기 용제는 50~80중량%, 필러는 0.3~30중량%, 수지는 15~30중량%인 것을 특징으로 하고,
   상기 필러를 원통 밀을 이용하여 나노사이즈로 분쇄하고, 용제와 혼합하여 호환 및 숙성률을 높이기 위한 숙성시간을 거친 후,
   용제와 필러가 혼합된 혼합물을 롤러가 여러 개가 돌아가는 롤러 밀에 투입하여 필러의 분쇄공정을 한 번 더 거쳐 비중을 낮추어줌으로써 필러가 침전되거나, 노즐에 걸림현상이 제거 가능한 것을 특징으로 하는 방열도료를 스프레이 캔에 캔닝하는 방법.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 필러를 용제와 혼합하는 숙성시간은 24~48 시간 이고,
   숙성시간이 거치면서 필러 주변에 붙어 있는 이물질이나 필러가 가지고 있는 다공성 기공으로 용제가 침투하거나 세척하여 차후 필러와 수지의 분산을 효율적으로 할 수 있는 것을 특징으로 하는 방열도료를 스프레이 캔에 캔닝화하는 방법.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 분산은 습식분산 공법을 사용하되, 상기 습식분산은 분산장비의 회전수는 1500~2000 rpm, 온도는 수지의 점도에 따라 상온 23~30도, 시간은 4~8 시간에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 방열도료를 스프레이 캔에 캔닝화하는 방법.

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