KR102244177B1 - 자동차 부품용 수용성 나노 분산 세라믹 코팅 조성물 - Google Patents

자동차 부품용 수용성 나노 분산 세라믹 코팅 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 수용성 아크릴 10 내지 40중량%; 우레탄 30 내지 40중량%; 암모늄염 수용액에 알루미늄 전구체 5~15중량%와 실란의 중합을 통해 얻어진 실라놀 화합물 10~30중량%을 용해한 혼합물 10 내지 20중량%; 티타늄 화합물 10~25%, 규소 화합물 35~50중량%, 무수붕산(B2O3), 붕불산(H3OBF4) 또는 이들의 혼합물로 이루어진 붕산화합물 1~5중량%, 이산화규소(SiO2) 50~60중량%와 산화알루미늄(Al2O3) 20~30중량%와 알칼리토금속 산화물 10~20중량%를 혼합한 혼합물 15~25중량%, 및 바인더 5~10중량%를 포함하는 고분산된 나노 세라믹 미립분말 조성물 10중량%; 및 여분의 증류수를 혼합하여 전체 100중량%가 되도록 혼합조성된 것을 특징으로 하는 자동차 부품용 수용성 나노 분산 세라믹 코팅 조성물을 제공한다.
본 발명에 따른 자동차 부품용 수용성 나노 분산 세라믹 코팅 조성물은 방열을 위한 자동차용 부품에 전착도장하여 내식성, 내후성 및 열방사율을 증가시키고, 이로 인해 제품의 에너지 효율성 및 에너지 절약성을 향상시켜 제품의 수명을 연장할 수 있는 효과가 있다.

Description

자동차 부품용 수용성 나노 분산 세라믹 코팅 조성물{Water-Soluble Nano-Ceramic Coating Composition for Parts of an Automobile}
본 발명은 나노 분산 세라믹 코팅 조성물에 관한 것으로, 자동차에 사용되는 전자기기, 부품 및/또는 기계설비 등에 방열효과와 내식성, 내후성 및 열방사율을 증대시키기 위한 자동차 부품용 수용성 나노 분산 세라믹 코팅 조성물에 관한 것이다.
일반적으로 코팅제란 플라스틱, 유리, 금속, 세라믹, 목재 등의 다양한 기재 위에 도포함으로써 한 가지 또는 그 이상의 물성을 구현시킬 수 있는 재료를 말한다.
대부분의 기재 사용에 있어서, 과거에는 기재 자체의 용도에 만족하는 단계였으나 현재는 다기능성, 고품질화가 요구되는 단계라고 할 수 있다.
또한, 기재 자체물성의 개선 한계, 생산성 등의 여러 가지 이유로 다기능을 부여하는 코팅재의 역할 이 더욱 중요시되고 있으며, 코팅재로 기재에 부여하고자 하는 물성은 내마모성, 내스크래치성, 내화학성, 내후성, 안개서림방지성, 내오염성, 반사방지성, 대전방지성, 눈부심방지성, 표면 평활성, 광택성, 금속/세라믹 증착성 등이 있다.
특히, 현재 산업기술의 발달로 인해 최근에는 많은 국가에서 에너지 소비가 증가하고 있고, 이러한 에너지 소비로 인해 화석연료의 소진 등의 문제점을 야기하고 있으며, 과다한 에너지 소비로 인해 지구온난화 등의 다양한 환경문제도 야기하고 있다.
따라서 최근 들어서는 에너지를 보다 적게 사용하면서 높은 에너지효율을 얻을 수 있는 다양한 제품 및 부품과 기술이 속속 개발되고, 개시하는 등 다양한 노력을 통해 에너지 절약과 환경오염을 방지할 수 있도록 노력하고 있는 실정이다.
그러나 이러한 친환경 및 에너지 절약을 위한 제품, 전자기기, 기계 등 부품은 열에 취약하여 보다 높은 제품사용수명을 위해 열을 방사하기 위한 기술이 개발되고 있다.
이러한, 방열은 LED 램프, 전자기기 및 기계설비 등에서 발생되는 열을 방사하기 위하여 전자기기 및 기계설비 등에는 전열면적이 넓은 구조로 된 방열판이 부착된다. 이러한 일반적인 방열판의 소재는 일반적으로 열전도도가 큰 구리, 알루미늄, 알루미늄 합금, 마그네슘 합금 등으로 만들어진다. 그리고 그 방열판 표면에 열전도성이나 열방사율을 높일 수 있는 필러(전도성 카본블랙, 이산화티탄, 다공성 실리카 등의 전도성 필러)를 함유하는 코팅제를 균일하게 피복시켜 방열 성능을 향상시키고 있다.
즉, 방열판은 일반적으로 열흡수 및 방출이 용이한 금속성 재질을 사용하여 형성하는 것이 많고, 이러한 금속성 방열판의 문제는 부식에 취약하고, 각종 환경에 견딜 수 있는 내후성이 떨어지는 문제점이 있다.
이러한 종래 기술로서, 대한민국특허 제10-1374151호에는 수용성 세라믹 수지 또는 아크릴 및 우레탄 수지를 사용하여 친환경 코팅제를 만들고 전도성 세라믹 필러가 함유된 접착코팅방식을 통하여 열면적을 증대시킴과 동시에 온도를 냉각시키는 세라믹 방열코팅 조성물이 개시되어 있다.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출한 것으로, 방열을 위한 자동차용 부품, 예를 들면 전자기기 및 기계기구 등에 내식성, 내후성 및 열방사율을 높여 제품의 에너지 효율증대 및 절약이 가능하고, 제품의 사용수명의 연장을 통해 불필요한 비용의 낭비와 환경오염 방지가 가능하도록 한 자동차 부품용 수용성 나노 분산 세라믹 코팅 조성물을 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명은
수용성 아크릴 10 내지 40중량%;
우레탄 30 내지 40중량%;
암모늄염 수용액에 알루미늄 전구체 5~15중량%와 실란의 중합을 통해 얻어진 실라놀 화합물 10~30중량%을 용해한 혼합물 10 내지 20중량%;
티타늄 화합물 10~25%, 규소 화합물 35~50중량%, 무수붕산(B2O3), 붕불산(H3OBF4) 또는 이들의 혼합물로 이루어진 붕산화합물 1~5중량%, 이산화규소(SiO2) 50~60중량%와 산화알루미늄(Al2O3) 20~30중량%와 알칼리토금속 산화물 10~20중량%를 혼합한 혼합물 15~25중량%, 및 바인더 5~10중량%를 포함하는 고분산된 나노 세라믹 미립분말 조성물 10중량%; 및
여분의 증류수를 혼합하여 전체 100중량%가 되도록 혼합조성된 것을 특징으로 하는 자동차 부품용 수용성 나노 분산 세라믹 코팅 조성물을 제공한다.
본 발명에 따른 자동차 부품용 수용성 나노 분산 세라믹 코팅 조성물은 방열을 위한 자동차용 부품에 전착도장하여 내식성, 내후성 및 열방사율을 증가시키고, 이로 인해 제품의 에너지 효율성 및 에너지 절약성을 향상시켜 제품의 수명을 연장할 수 있는 효과가 있다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명한다.
본 발명은 수용성 아크릴 10 내지 40중량%; 우레탄 30 내지 40중량%; 암모늄염 수용액에 알루미늄 전구체 5~15중량%와 실란의 중합을 통해 얻어진 실라놀 화합물 10~30중량%을 용해한 혼합물 10 내지 20중량%; 티타늄 화합물 10~25%, 규소 화합물 35~50중량%, 무수붕산(B2O3), 붕불산(H3OBF4) 또는 이들의 혼합물로 이루어진 붕산화합물 1~5중량%, 이산화규소(SiO2) 50~60중량%와 산화알루미늄(Al2O3) 20~30중량%와 알칼리토금속 산화물 10~20중량%를 혼합한 혼합물 15~25중량%, 및 바인더 5~10중량%를 포함하는 고분산된 나노 세라믹 미립분말 조성물 10중량%; 및 여분의 증류수를 혼합하여 전체 100중량%가 되도록 혼합조성된 것을 특징으로 하는 자동차 부품용 수용성 나노 분산 세라믹 코팅 조성물을 제공한다.
본 발명에 따른 자동차 부품용 수용성 나노 분산 세라믹 코팅 조성물을 설명하면 방열이 필요한 소재뿐만 아니라 자동차에 사용되는 부품에 적용되어 밀착 및/또는 부착성이 향상되고, 방열효율이 향상된 나노세라믹 도막을 가짐과 동시에 친환경성을 증대시키기 위한 나노 금속 산화물 및 방열에 도움을 주는 나노분말을 포함하고, 전착 후 도막을 형성하는 것이라면 어떠한 것이라도 무방하다.
여기서, 상기 도막은 수용성 나노 분산 세라믹 코팅 조성물에 의해 전착 도장된 열방사 특성을 가진 도막이다.
또한, 상기 수용성 나노 분산 세라믹 코팅 조성물은 자동차용 부품에 피복되어 방열면적을 증대시키고 온도가 올라감에 따라 냉각되는 효과를 얻게 된다.
본 발명에 따른 수용성 아크릴 및 우레탄은 피도체의 표면을 보호하고, 암모늄염 수용액에 용해된 알루미늄 전구체 및 실라놀 화합물은 방열의 면적을 증가시키고 열전달 효과를 극대화시킨다.
여기서, 상기 수용성 아크릴은 전체 수용성 나노 분산 세라믹 코팅 조성물 100중량% 기준으로 10 내지 40중량%를 사용하는 것이 좋고, 우레탄은 전체 수용성 나노 분산 세라믹 코팅 조성물 100중량% 기준으로 30 내지 40중량%를 사용하는 것이 좋다.
본 발명에 따른 암모늄염 수용액에 알루미늄 전구체 5~15중량%와 실란의 중합을 통해 얻어진 실라놀 화합물 10~30중량%을 용해한 혼합물은 암모늄염 수용액에 알루미늄 전구체 5~15중량%와 실라놀 화합물 10~30중량%가 함께 용해한 형태로 구성된다.
여기서, 상기 실라놀 화합물은 중합 이후에 남아있는 유기 작용기를 티탄, 지르코늄 중 어느 하나의 금속전구체로 치환한 것 또는 티탄, 지르코늄 중 적어도 어느 하나 이상의 금속전구체를 혼합한 것이다.
바람직한 암모늄염 수용액에 알루미늄 전구체 5~15중량%와 실란의 중합을 통해 얻어진 실라놀 화합물 10~30중량%을 용해한 혼합물의 사용량은 전체 수용성 나노 분산 세라믹 코팅 조성물 100중량% 기준으로 10 내지 20중량%인 것이 좋다.
본 발명에 따른 고분산된 나노 세라믹 미립분말 조성물은 도막의 방열성능을 향상시키기 위한 것이다.
여기서, 상기 고분산된 나노 세라믹 미립분말 조성물은 티타늄 화합물 10~25%, 규소 화합물 35~50중량%, 무수붕산(B2O3), 붕불산(H3OBF4) 또는 이들의 혼합물로 이루어진 붕산화합물 1~5중량%, 이산화규소(SiO2) 50~60중량%와 산화알루미늄(Al2O3) 20~30중량%와 알칼리토금속 산화물 10~20중량%, 및 바인더 5~10중량%를 포함한다.
바람직한 티타늄 화합물은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 추천하기로는 티탄산나트늄, 탄화티탄, 질화티탄, 이산화티타늄 또는 이들로부터 선택된 적어도 하나 이상의 혼합물을 사용하는 것이 좋고, 그 크기는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 바람직하게는 50 내지 100nm, 추천하기로는 약 80nm인 것이 좋다.
바람직한 규소 화합물은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 추천하기로는 붕규산 유리(borosilicate glass) 분말, 유리질 카본, SiC 또는 이들로부터 선택된 적어도 하나 이상의 혼합물을 사용하는 것이 좋고, 그 크기는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 바람직하게는 90 내지 110nm, 추천하기로는 약 100nm인 것이 좋다.
이때, 상기 붕규산 유리분말은 산화규소(SiO2)와 8% 이하의 붕소 산화물(B2O3)로 이루어져 있는 것을 사용하는 것이 좋고 그 크기는 약 100nm인 것을 추천한다.
본 발명에 따른 고분산된 나노 세라믹 미립분말 조성물을 구성하는 알칼리 토금속 산화물은 페로브스카이트(Perovskite) 구조를 갖는 바륨티타네이트(BaTiO3)와 바륨 스트론튬티타네이트((Ba,Sr)TiO3)에서 선택되는 하나 이상을 사용할 수 있는데, 상기 알칼리 토금속 화합물은 금속 산화물 박막 및 금속 산화물 나노입자 형성을 위한 전구체로 사용되는 것으로서, 수분에 덜 민감하고 보관이 용이하며 열적 안정성이 우수한 특성을 가지고 있다.
본 발명에 따른 고분산된 나노 세라믹 미립분말 조성물을 구성하는 바인더는 당업계의 통상적인 바인더라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하지만, 바람직하게는 변성메틸실록산 콜로이달 실리카, 콜로이달 실리카, 이소프로필알코올, 수용성 아크릴, 우레탄, 부틸아세테이드, 또는 이들로부터 선택된 적어도 하나 이상의 혼합물을 사용하는 것이 좋다.
바람직한 고분산된 나노 세라믹 미립분말 조성물의 사용량은 전체 수용성 나노 분산 세라믹 코팅 조성물 100중량% 기준으로 약 10중량%인 것이 좋다.
본 발명에 따른 여분의 증류수는 증류수를 제외한 나머지 성분의 함량이 수용성 나노 분산 세라믹 코팅 조성물이 전체 100중량%가 되도록 한다.
이상과 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 수용성 나노 분산 세라믹 코팅 조성물, 특정적으로 자동차 부품용 수용성 나노 분산 세라믹 코팅 조성물은 전착도료로 사용되며, 이를 이용하여 전착 도막을 형성시키면, 종래의 양극산화 방법에 비하여 다음과 같은 효과를 달성하게 된다.
먼저, 방열성능은 종래의 경우 ΔT=6℃±2℃정도였으나 ΔT=10℃±2℃로 향상되고, 친환경적인 코팅 방법으로 전착 방법의 적용이 가능해지고 또한 기존 스프레이 등의 코팅 방식에 비해 30％ 내외의 코팅 비용이 절감된다.
그리고 종래의 스프레이형 코팅과 비교하면, 방열성능은 종래의 경우 ΔT=6℃±2℃ 정도였으나 ΔT=10℃±2℃로 향상되고, 코팅의 균일성에 있어 종래는 불균일하였으나 내외부 모두 균일성이 유지되고, 도료의 손실(loss)율에 있어서는 기존의 스프레이 코팅방식을 비교해 볼 때 소모되는 양과 비교하여 조성물의 사용 손실량이 5％ 내외로 상당히 적다. 따라서 코팅비용에 대한 경제성이 매우 높다고 할 수 있다.
상기와 같은 방열 효과는 나노 분말을 사용함과 동시에 티탄, 지르코늄 등의 금속 전구체의 활용으로 말미암아 피도체인 사용기재(알루미늄 외 기타금속 소재)와 도막 표면을 연결하여 방열 효과를 높인 것이다. 또한 소재와의 밀착성 및 내 환경성을 증가시키기 위하여 세라믹 수지뿐 아니라 아크릴 및 내 환경성 우레탄 수지를 사용하였다.
그리고 수용성 전착 도장법을 사용함으로써 도장 후 균일한 막을 얻을 수 있어 방열효과가 일관성이 있고, 코팅시 발생되는 조성물의 손실을 최소화할 수 있어서 도장비용을 줄일 수 있고, 생산원가에 절감을 가져올 수 있다. 또한 구조물이 복잡하더라도 내부까지 균일한 코팅 도막을 얻을 수 있어서 균일한 방열효과를 가져올 수 있다.
본 발명에 따른 수용성 나노 분산 세라믹 코팅 조성물, 특정적으로 자동차 부품용 수용성 나노 분산 세라믹 코팅 조성물은 하기의 특정양태의 부가물을 1종 또는 1종이상 더 포함할 수 있다.
특정 양태로서, 본 발명에 따른 수용성 나노 분산 세라믹 코팅 조성물, 특정적으로 자동차 부품용 수용성 나노 분산 세라믹 코팅 조성물은 셀프 레벨링(자기충전성능)을 개선하기 위하여 수용성 나노 분산 세라믹 코팅 조성물, 특정적으로 자동차 부품용 수용성 나노 분산 세라믹 코팅 조성물 100중량부 기준으로 0.5 내지 5중량부의 스타치에테르(Modified Starch ether)를 더 포함할 수 있다.
다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 수용성 나노 분산 세라믹 코팅 조성물은 조성물 점도를 조럴하기 위해 하이드록시 에틸 셀룰로오스(HydroxyEthyl Cellulose)를 자동차 부품용 수용성 나노 분산 세라믹 코팅 조성물 100중량부 기준으로 1 내지 20중량부로 더 포함할 수 있다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 수용성 나노 분산 세라믹 코팅 조성물은 구성성분들 간의 원활한 혼합 및 가소성 향상을 위하여 테레프탈산 금속염을 자동차 부품용 수용성 나노 분산 세라믹 코팅 조성물 100중량부 기준으로 5 내지 30중량부로 더 포함할 수 있다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 수용성 나노 분산 세라믹 코팅 조성물은 강고한 밀착성, 코팅 도막의 내수성, 투수성, 산소투과성, 이온투과성, 전기절연성, 내약품성, 기계적 특성(탄성, 유리전이온도, 응력완화) 등을 제공하기 위하여 자동차 부품용 수용성 나노 분산 세라믹 코팅 조성물 100중량부 기준으로 모노머(2-에틸헥실아크릴레이트)를 10 내지 40중량부로 더 포함할 수 있다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 수용성 나노 분산 세라믹 코팅 조성물은 코팅층 도막을 형성하고자 하는 대상면으로부터 쉽게 박리되는 것을 방지하기 위해 박리방지제를 더 포함할 수 있다.
바람직한 박리방지제는 폴리인산계, 아민계, 또는 인산 에스테르계 박리방지제를 사용하는 것이 좋다.
특정적으로, 상기 박리방지제는 액상형으로 비중이 1.0 이상이고 60℃ 점도가 110 cPs인 폴리인산계 박리방지제; 산가가 10 ㎎KOH/g 이하이고, 총 아민가가 140 내지 400㎎HCl/g인 아민계 박리방지제일 수 있다.
바람직한 박리방지제의 사용량은 자동차 부품용 수용성 나노 분산 세라믹 코팅 조성물 100중량부 기준으로 10 내지 30중량부인 것을 추천한다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 수용성 나노 분산 세라믹 코팅 조성물은 테트라에틸렌펜타민(Tetraethylenepentamine; TEPA)을 자동차 부품용 수용성 나노 분산 세라믹 코팅 조성물 100중량부를 기준으로 2 내지 8중량부로 더 포함할 수 있는데, 테트라에틸렌펜타민은 폴리아민의 일종으로서, 수용성 나노 분산 세라믹 코팅 조성물의 경화속도 및 점도 조절의 역할을 하며, 그 사용량이 2중량부 이하 일 때는 효과가 미미하며, 8중량부 이상일 경우에는 그 양이 과도하여 경제적이지 못하다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 수용성 나노 분산 세라믹 코팅 조성물은 조성물의 내부식성 및 내화학성을 향상시키기 위하여 자동차 부품용 수용성 나노 분산 세라믹 코팅 조성물 100중량부 기준으로 10 내지 30중량부의 불소알킬기를 포함하는 화합물인 트리플루오로메틸트리메톡시실란을 더 포함할 수 있다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 수용성 나노 분산 세라믹 코팅 조성물은 조성물이 피도체에 강하게 밀착하고, 외부 손상에 대한 강도를 확보할 수 있도록 자동차 부품용 수용성 나노 분산 세라믹 코팅 조성물 100중량부 기준으로 3 내지 15중량부의 실란졸을 더 포함할 수 있다.
상기 실란졸은 알콕시기의 탄소수가 1 내지 20인 테트라알콕시실란 화합물 80 내지 120중량부에 대하여, 알코올계 용매 80 내지 120중량부 및 산촉매 수용액 20 내지 50중량부가 혼합되어 졸-겔 반응에 의해 얻어진 것이다.
여기서, 상기 실란졸이 상기 함량 범위로 혼합되는 경우 졸-겔 반응이 잘 일어나 제조되는 실란졸의 물성이 좋고, 기판에 코팅시에 강한 밀착성을 나타내어 외부 손상에 대한 강도, 즉 경도를 확보할 수 있도록 한다.
이때, 상기 졸-겔 반응은 30 내지 70℃로 가열 및 교반하는 과정을 포함할 수 있다. 반응 시간은 특별히 한정되지 않고, 예를 들면 15 내지 30시간 동안 수행할 수 있다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 수용성 나노 분산 세라믹 코팅 조성물은 열 전도성 및 전기 전도성을 제공하고, 우수한 방열 효과를 부가하기 위하여 자동차 부품용 수용성 나노 분산 세라믹 코팅 조성물 100중량부 기준으로 1 내지 10중량부의 탄소나노튜브(CNT)를 더 포함할 수 있다.
여기서, 탄소나노튜브는 통상의 아크(arc) 방전법, 레이저 증착법, 플라즈마 화학기상증착법, 기상 합성법, 열분해법 등과 같은 방법으로 제조된 후 열처리된 것일 수 있다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 수용성 나노 분산 세라믹 코팅 조성물은 조성물의 접착성을 향상시키기 위하여 자동차 부품용 수용성 나노 분산 세라믹 코팅 조성물 100중량부 기준으로 1 내지 10중량부의 알키드 수지(Nirtocellulose alkyd resin), 예를 들면 디파이사의 상품명 DNL-3210F인 알키드 수지를 더 포함할 수 있다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 수용성 나노 분산 세라믹 코팅 조성물은 조성물의 방열성을 향상시키기 위하여 자동차 부품용 수용성 나노 분산 세라믹 코팅 조성물 100중량부 기준으로 1 내지 10중량부의 질화알루미늄을 더 포함할 수 있다.
이와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 수용성 나노 세라믹 코팅 조성물, 특정적으로 자동차 부품용 수용성 나노 분산 세라믹 코팅 조성물은 상술한 바와 같은 뛰어난 방열효과와 내환경성 및 내구성을 증대하기 위한 가장 바람직한 코팅 방법은 다음과 같다. 하지만 코팅 방법은 이에 한정되는 것은 아니다.
먼저, 본 발명에 따른 코팅 방법은 원하는 자동차 부품, 예를 들면 피도체, 특정적으로 방열 피도체를 상온에서 전처리 약품으로 처리 수세 후 15 내지 30℃의 온도범위에서 20 내지 600초 동안 전착도료 조성물로 전착 코팅을 통해 전착 도막을 형성하도록 한다.
여기서, 사용되는 전착도료 조성물은 아크릴 우레탄 수지로 설계된 복합수지와 방열세라믹 수지에 증류수를 서서히 투입, 혼화하고 0.01 내지 0.1중량％의 산 촉매를 투입하여 안정화한다.
그 다음, 고(高) 나노로 분산된 나노 세라믹 미립분말을 고형분으로 맞추어 투입한다.
여기서, 소비자가 원하는 피복 색상이 있을 경우 5 내지 10중량% 착색안료를 사용할 수 있다. 그러나 과도한 착색안료의 사용은 방열의 효율을 떨어뜨릴 수 있기 때문에 상술한 바와 같이 5 내지 10중량% 내외에서 사용하는 것이 바람직하다.
한편, 전착코팅 후에는 충분히 수세작업을 행하여 석출된 도막 이외의 불순물을 제거해 준 다음, 세척 후 전착도막 표면에 존재하는 수분을 열 건조하여 제거하여 요구되는 전착 도막을 얻게 된다.
여기서, 상기 코팅방법은 본 발명에 따른 자동차 부품 피복용 수용성 나노 세라믹 코팅 조성물을 이용하여 전착 코팅 후, 자동차 부품에 대한 코팅도막의 양호함을 얻을 수 있고 우수한 나노세라믹 방열 특성을 얻을 수 있다.
이하에서 실시예를 통하여 본 발명을 구체적으로 설명하기로 한다. 그러나 하기의 실시예는 오로지 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로 이들 실시예에 의해 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.
[실시예 1]
수용성 아크릴 30g; 우레탄 35g; 암모늄염 수용액 80g에 알루미늄 전구체 7g과 실란의 중합을 통해 얻어진 실라놀 화합물 13g을 용해한 혼합물 15g; 입자크기가 약 80nm인 티탄산나트늄 20g, 입자크기가 약 100nm인 붕규산 유리 분말 48g, 무수붕산 3g, 이산화규소 56g과 산화알루미늄 25g과 바륨티타네이트 19g을 혼합한 혼합물 20g, 변성메틸실록산 콜로이달 실리카 9g을 혼합하여 제조한 고분산된 나노 세라믹 미립분말 조성물 10g; 및 증류수 10g을 혼합하여 자동차 부품용 수용성 나노 분산 세라믹 코팅 조성물을 제조하였다.
[실시예 2]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 스타치에테르 3g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 3]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 하이드록시 에틸 셀룰로오스 10g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 4]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 테레프탈산 금속염 20g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 5]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 모노머(2-에틸헥실아크릴레이트) 20g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 6]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 비중이 1.0 이상이고 60℃ 점도가 110 cPs인 폴리인산계 박리방지제 15g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 7]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 테트라에틸렌펜타민 4g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 8]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 트리플루오로메틸트리메톡시실란 15g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 9]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 실란졸 8g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 10]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 탄소나노튜브 5g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 11]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 알키드 수지(디파이사의 상품명 DNL-3210F) 5g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 12]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 질화알루미늄 5g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 13]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 실시예 2 내지 실시예 12에서 부가된 부가물을 모두 부가하여 실시하였다.
[비교예 1]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 고분산된 나노 세라믹 미립분말 조성물 10g을 제외하여 실시하였다.
[실 험]
실시예 및 비교예에 따라 제조된 코팅제 조성물을 10cm x 10cm x 3mm 사이즈의 알루미늄판의 표면에 대략 50㎛ 두께로 코팅하였다.
그 다음, 방열특성 평가를 위하여, 각각의 알루미늄판의 배면에 LED 램프를 부착하고, 500mA의 전류를 흘려서 1시간 경과 후, 각각의 알루미늄판의 표면의 온도를 측정하였다.
또한, 비교 평가를 위하여, 코팅을 하지 않은 알루미늄판에 대하여도 측정을 실시하였다.
또한, 코팅층의 부착성 평가를 위하여, 1cm2에 가로 세로 각각 1mm 단위로 칼로 그어 100개 칸을 만든 후, 스카치 테이프로 밀착시킨 후 떼어내었다.
여기서, 떨어지는 칸의 수를 통하여 부착성을 평가하였다. 표 1에서 100개 칸 중 떨어지는 칸의 수가 5개 이내일 때 양호(O)라고 평가하였으며, 떨어지는 칸의 수가 6 ~ 25일 경우 보통(△)이라고 평가하였으며, 떨어지는 칸의 수가 26개 이상일 경우 불량(X)으로 평가하였다.
상기 방열 특성 및 부착성 평가 결과를 표 1에 나타내었다.
표면온도(℃) 부착성
실시예 1 68.6 양호
실시예 2 67.4 양호
실시예 3 67.9 양호
실시예 4 68.4 양호
실시예 5 68.3 양호
실시예 6 67.9 양호
실시예 7 68.1 양호
실시예 8 68.3 양호
실시예 9 68.4 양호
실시예 10 67.3 양호
실시예 11 67.6 양호
실시예 12 67.8 양호
실시예 13 67.7 양호
비교예 1 86.5 양호
미코팅 알루미늄판 96.2 -
표 1에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 수용성 나노 분산 세라믹 코팅 조성물을 이용한 실시예들의 표면온도는 70℃ 미만이었지만 비교예 및 미코팅된 피도체의 온도는 85℃ 이상인 것으로 나타났다 부착성이 좋은 것으로 나타났다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모두 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모두 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (2)

  1. 수용성 아크릴 10 내지 40중량%;
    우레탄 30 내지 40중량%;
    암모늄염 수용액에 알루미늄 전구체 5~15중량%와 실란의 중합을 통해 얻어진 실라놀 화합물 10~30중량%을 용해한 혼합물 10 내지 20중량%;
    티타늄 화합물 10~25%, 규소 화합물 35~50중량%, 무수붕산(B2O3), 붕불산(H3OBF4) 또는 이들의 혼합물로 이루어진 붕산화합물 1~5중량%, 이산화규소(SiO2) 50~60중량%와 산화알루미늄(Al2O3) 20~30중량%와 알칼리토금속 산화물 10~20중량%를 혼합한 혼합물 15~25중량%, 및 바인더 5~10중량%를 포함하는 고분산된 나노 세라믹 미립분말 조성물 10중량%; 및
    여분의 증류수를 혼합하여 전체 100중량%가 되도록 혼합조성된 것을 특징으로 하는 자동차 부품용 수용성 나노 분산 세라믹 코팅 조성물에,
    스타치에테르를 자동차 부품용 수용성 나노 분산 세라믹 코팅 조성물 100중량부 기준으로 0.5 내지 5중량부로 더 포함하고,
    하이드록시 에틸 셀룰로오스를 자동차 부품용 수용성 나노 분산 세라믹 코팅 조성물 100중량부 기준으로 1 내지 20중량부로 더 포함하며,
    테레프탈산 금속염을 자동차 부품용 수용성 나노 분산 세라믹 코팅 조성물 100중량부 기준으로 5 내지 30중량부로 더 포함하고,
    모노머(2-에틸헥실아크릴레이트)를 자동차 부품용 수용성 나노 분산 세라믹 코팅 조성물 100중량부 기준으로 10 내지 40중량부로 더 포함하며,
    박리방지제를 자동차 부품용 수용성 나노 분산 세라믹 코팅 조성물 100중량부 기준으로 10 내지 30중량부로 더 포함하고,
    테트라에틸렌펜타민을 자동차 부품용 수용성 나노 분산 세라믹 코팅 조성물 100중량부 기준으로 2 내지 8중량부로 더 포함하며,
    트리플루오로메틸트리메톡시실란을 자동차 부품용 수용성 나노 분산 세라믹 코팅 조성물 100중량부 기준으로 10 내지 30중량부로 더 포함하고,
    알키드 수지를 자동차 부품용 수용성 나노 분산 세라믹 코팅 조성물 100중량부 기준으로 1 내지 10중량부로 더 포함하며,
    질화알루미늄을 자동차 부품용 수용성 나노 분산 세라믹 코팅 조성물 100중량부 기준으로 1 내지 10중량부로 더 포함하는 자동차 부품용 수용성 나노 분산 세라믹 코팅 조성물.
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