KR101289633B1 - 소형 형상 성형을 위한 방법 및 실리콘 캡슐화제 조성물 - Google Patents

소형 형상 성형을 위한 방법 및 실리콘 캡슐화제 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 100℃ 내지 200℃ 범위의 온도에서 금형 공동을 갖는 금형을 가열시키는 단계(1); 이형제를 포함하고 실리콘 조성물이 어셈블리 밖으로 역류하는 것을 방지하기 위해 성형 공정의 조작 온도에서 50cps 내지 3,000cps의 점도를 갖는 실리콘 조성물을 어셈블리에 공급하는 단계(2); 실리콘 조성물을 어셈블리로부터 게이트를 통해 금형 공동으로 사출시키는 단계(3)(여기서, 금형 공동은 상부 및 하부가 있으며 배기구는 금형 공동의 상부에 위치하고, 배기구는 깊이 0.0001 내지 0.001mm와 너비 0.1mm 내지 1mm의 채널을 포함하며, 게이트는 금형 공동의 하부에 위치하고, 사출은 압력 1,000psi 내지 10,000psi에서 5초 이하 동안 수행된다); 금형 공동 밖으로 실리콘 조성물이 흘러나오는 것을 방지하기에 충분한 시간 동안 실리콘 조성물을 1,000psi 내지 10,000psi로 유지시키는 단계(4); 및 단계(4)의 생성물을 경화시키는 단계(5)를 포함하는, 방법에 관한 것이다. LED 패키지용 렌즈가 상기 방법에 의해 제조될 수 있다.
어셈블리, 금형 공동, 실리콘 조성물, 이형제, 수평 금형 배향, 배기구, 부가 경화성 오가노폴리실록산 조성물, 오가노폴리실록산 수지, LED 패키지용 렌즈.

Description

소형 형상 성형을 위한 방법 및 실리콘 캡슐화제 조성물{Process and silicone encapsulant composition for molding small shapes}
연관 문헌
본 출원은 미국 가특허출원 제60/684,932호(2005년 5월 26일 출원)의 우선권을 주장한다(35 U.S.C.§119(e)에 의한다). 미국 가특허출원 제60/684,932호는 본원 명세서에 참조로서 첨부되어 있다.
기술분야
본 발명은 실리콘 캡슐화제 조성물로부터 소형 형상을 성형하기 위한 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 발광 다이오드(LED) 패키지용 렌즈 및 수직 공진 표면 발광 레이져(VCSEL)와 같은 광학 장치 부재를 성형하기에 적합하다.
실리콘 조성물을 사용하여 광학 장치 부재를 정밀하게 제조하는 것은 이송 성형 또는 캐스팅을 사용하는 경우 긴 싸이클 시간(약 몇 분) 및 다량의 폐기물, 예를 들면, 이들의 공정에서 경화성 실리콘 조성물의 50%에 이르는 또는 그 이상이 폐기물로서 처분될 수 있었기 때문에 문제가 되어왔다. 과거에는, 성형품에서 결점(예를 들면, 균열, 기포 및 유동 라인)이 발견되고 성형 공정 온도에서 100 내지 3,000cps 수준의 저점도를 지니는 물질을 주입하기가 어려워 사출 성형은 산업계에서 허용되지 않았다.
발명의 요약
본 발명은 성형 공정 및 이에 사용하기에 적합한 실리콘 캡슐화제 조성물에 관한 것이다. 본 공정은 금형 공동을 가지는 금형을 100℃ 내지 200℃ 범위의 온도에서 가열시키는 단계(1); 실리콘 조성물이 어셈블리 밖으로 역류하는 것을 방지하기 위해 성형 공정의 조작 온도에서 50cps 내지 3,000cps의 점도를 갖는 실리콘 조성물을 어셈블리에 공급하는 단계(2); 실리콘 조성물을 어셈블리로부터 게이트를 통해 금형 공동으로 사출시키는 단계(3)(여기서, 금형 공동은 상부 및 하부가 있으며 배기구는 금형 공동의 상부에 위치하고, 배기구는 깊이 0.0001 내지 0.001mm와 너비 0.1mm 내지 1mm의 채널을 포함하며, 게이트는 금형 공동의 하부에 위치하고, 사출은 압력 1,000psi 내지 10,000psi에서 5초 이하 동안 수행된다); 금형 공동 밖으로 실리콘 조성물이 흘러나오는 것을 방지하기에 충분한 시간 동안 실리콘 조성물을 1,000psi 내지 10,000psi로 유지시키는 단계(4); 및 단계(4)의 생성물을 경화시키는 단계(5)를 포함한다.
발명의 상세한 설명
모든 양, 비율 및 퍼센트는 달리 표현하지 않는 한 중량 기준이다. 다음은 본원 명세서에서 사용되는 정의의 리스트이다.
정의
용어 "a" 및 "an" 은 각각 하나 이상을 의미한다.
약어 "M"은 화학식 R3SiO1 /2의 실록산 단위를 의미하며, 여기서 각각의 R은 독립적으로 1가 원자 또는 그룹을 나타낸다.
약어 "D"는 화학식 R2SiO2 /2의 실록산 단위를 의미하며, 여기서 각각의 R은 독립적으로 1가 원자 또는 그룹을 나타낸다.
약어 "T"는 화학식 RSiO3/2의 실록산 단위를 의미하며, 여기서 R은 1가 원자 또는 그룹을 나타낸다.
약어 "Q"는 화학식 SiO4/2의 실록산 단위를 의미한다.
약어 "Me"는 메틸 그룹을 나타낸다.
약어 "Ph"는 페닐 그룹을 나타낸다.
약어 "Vi"는 비닐 그룹을 나타낸다.
공정
본 발명은 실리콘 캡슐화제 조성물로부터 형상을 성형하기 위한 사출 성형 방법에 관한 것이다. 본 공정은 금형 공동을 가지는 금형을 100℃ 내지 200℃ 범위의 온도에서 가열시키는 단계(1); 실리콘 조성물이 어셈블리 밖으로 역류하는 것을 방지하기 위해 성형 공정의 조작 온도에서 50cps 내지 3,000cps의 점도를 갖는 실리콘 조성물을 어셈블리에 공급하는 단계(2); 실리콘 조성물을 어셈블리로부터 게이트를 통해 금형 공동으로 사출시키는 단계(3)(여기서, 금형 공동은 상부 및 하부가 있으며 배기구는 금형 공동의 상부에 위치하고, 배기구는 깊이 0.0001 내지 0.001mm와 너비 0.1mm 내지 1mm의 채널을 포함하며, 게이트는 금형 공동의 하부에 위치하고, 사출은 압력 1,000psi 내지 10,000psi, 또는 2,000psi 내지 6,000psi에서 5초 이하 동안 수행된다); 금형 공동 밖으로 실리콘 조성물이 흘러나오는 것을 방지하기에 충분한 시간 동안 실리콘 조성물을 1,000psi 내지 10,000psi로 유지시키는 단계(4); 및 단계(4)의 생성물을 경화시키는 단계(5)를 포함한다. 단계(4) 및 단계(5)는, 생성된 형상이 금형으로부터 제거되기에 충분하게 경화될 때까지 수행된다.
상기 방법은 임의의 단계를 추가로 포함할 수 있다. 임의의 단계(6)은 단계(5)의 생성물을 추후에 경화시키는 단계를 포함한다. 단계(6)은 성형 공정 온도보다 고온, 예를 들면 150℃ 내지 200℃ 범위에서 가열시켜 수행할 수 있다. 임의의 단계(7)은 단계(5) 또는 단계(6) 이후에 존재한다면, 3000psi 이하의 압력하에서 어셈블리에 재충전하는 것을 포함한다. 상기 방법은 임의로, 단계(3) 이전에 금형 공동에 이형제를 도포하는 추가의 단계를 포함할 수 있다.
단계(2)에서의 어셈블리는 예를 들면, 스크류 체크 밸브 어셈블리(screw check valve assembly) 또는 플런저 어셈블리(plunger assembly)일 수 있다. 단계(4)에 소요되는 시간은 15초 이하일 수 있으며, 또는 8.5초 내지 12.5초이다. 단계(5)에 소요되는 시간은 10초 내지 300초일 수 있으며, 또는 10초 내지 120초, 또는 25초 내지 50초이다. 상기 공정 단계는 금형이 가열되는 동안 수행될 수 있다. 정확한 온도는 선택된 실리콘 캡슐화제 조성물의 경화 거동의 다양한 요소에 의존하나, 금형은 100℃ 내지 200℃, 대안적으로 150℃ 내지 200℃ 범위의 온도에서 가열될 수 있다.
성형 장치
상기 방법은 업계에서 공지되고 시판되고 있는 사출 성형 장치, 예를 들면, 액체 사출 성형 장치(Model No. 270S 250-60, 미국 코넥티컷주 뉴윙턴에 위치한 에어버그 인코포레이트(Arburg Inc.) 제품)를 사용하여 수행될 수 있다. 도 1은 본 발명 방법에 사용되는 액체 사출 성형 공정 장치(100)를 도시한 것이다. 액체 사출 공정 장치(100)는 이액성(two part) 실리콘 캡슐화제 조성물의 2개의 분획을 위한 도입 시스템(101)을 포함한다. 상기 2개의 분획을 공급 탱크(102 및 103)로부터, 2개의 분획을 혼합하는 정적 혼합기(104)로 공급한다. 생성된 실리콘 캡슐화제 조성물은 실리콘 캡슐화제 조성물의 역류를 방지하기 위하여 압출기(105) 및 어셈블리(110)로 도입된다. 실리콘 캡슐화제 조성물은 입구(107)를 통해 금형(106)으로 도입되어 탕구(sprue) 및 탕로(runner) 시스템(도시하지 않음)에 이른다. 금형(106)은 다양한 형태(configuration)일 수 있다. 예를 들면, 도 2 및 도 3은 단면 선 및 라인(109)을 따라 취한 단면도를 도시한 것이며 곡면 렌즈를 생성하기 위한 금형(106)을 도시한 것이다. 또는, 일액성 경화성 액체를 공급 탱크(102)로부터 압출기(105) 및 어셈블리(110)로 직접 공급할 수 있다(정적 혼합기(104)를 우회하여).
도 2 및 도 3는 도 1에서 라인(109)에 따라 취한 금형(106)의 양면의 단면들을 도시한 것이다. 금형(106)은 각각의 금형 공동(201)의 상부에서 배기구(202)를 지니는 금형 공동(201)을 지닌다. 실리콘 캡슐화제 조성물은 탕구(203)로부터 금형(106)으로 도입되고 탕로(204)를 통해 흐른다. 실리콘 캡슐화제 조성물은 각각의 금형 공동(201)의 저부에서 게이트(205)를 통해 금형 공동(201)으로 도입된다. 금형(106)의 한쪽 면은 금형 공동(201)으로부터 돌출되는 반구형 버튼(300)을 갖는 금형 공동(201)을 지닌다. 반구형 버튼(300)은 곡면 성형된 형상을 형성하고, 성형된 형상을 이형시키는 것을 보조하기 위해 사용될 수 있다.
실리콘 조성물
상기한 공정에서 사용하는 실리콘 조성물은 광학적 실리콘 조성물일 수 있다. 예를 들면, 이들 광학적 실리콘 조성물은 저점도(성형 공정 온도에서 50 내지 3,000cps) 및 신속한 경화 시간(10 내지 300초)을 포함하는 특성을 보일 수 있다. 저점도는 사출 성형에 유리한데 이는 광학적 실리콘 조성물이 복잡한 광학적 형태(feature) 및 매끄러운 표면을 정의하는 금형 형상을 신속하게 완전히 충전시키는 광학적 실리콘 조성물의 능력을 개선시키기 때문이다. 신속한 경화시간은 신속한 생산처리속도를 가능하게 한다. 광학적 실리콘 조성물을 경화시켜 제조한 광학적 실리콘은 광학적 투명성, 고온에서의 안정성 및 400nm 내지 650nm의 하이 플럭스(high flux)에 노출시의 안정성을 포함하는 특성을 보일 수 있다.
광학적 실리콘 조성물은 부가 경화성 오가노폴리실록산 수지 조성물이다. 대표적인 부가 경화성 오가노폴리실록산 수지 조성물은 화학식 1의 평균 조성식으로 나타내는 오가노폴리실록산 수지 100부(A)(여기서, 오가노폴리실록산 수지는 폴리스티렌을 참조 물질로 하여 겔 크로마토그래피에 의해 측정한 중량 평균 분자량이 3000 이상이어야 한다); 화학식 2의 평균 조성식으로 나타내는 오가노올리고실록산 10 내지 50중량부(B); 화학식 3의 평균 조성식으로 나타내는 오가노하이드로겐올리고실록산 또는 오가노하이드로겐폴리실록산 20 내지 100중량부(C); 및 촉매량의 첨가반응 촉매(D)를 포함한다.
R1 aR2 bSiO(4-a-b)/2
R3 cR4 dSiO(4-c-d)/2
HeR5 fSiO(4-e-f)/2
위의 화학식 1 내지 3에서,
각각의 R1은 독립적으로 탄소수 2 내지 10의 알케닐 그룹이며, 각각의 R2는 R1이 아닌, 독립적으로 치환되지 않거나 치환된 1가 탄화수소 그룹이고 R2의 50몰% 이상은 페닐 그룹을 지녀야 하며, 하첨자 "a"는 0.09 내지 0.16 범위의 값을 지니며, 하첨자 "b"는 1.00 내지 1.20 범위의 값을 지니고,
각각의 R3은 독립적으로 탄소수 2 내지 10의 알케닐 그룹이며, 각각의 R4는 R3이 아닌, 독립적으로 치환되지 않거나 치환된 1가 탄화수소 그룹이고 R4의 10몰% 이상은 페닐 그룹을 지녀야 하며, 하첨자 "c"는 0.60 내지 0.80 범위의 값을 지니며, 하첨자 "d"는 1.50 내지 2.10 범위의 값을 지니며,
각각의 R5는 알케닐 그룹이 아닌, 독립적으로 치환되지 않거나 치환된 1가 탄화수소 그룹이고 R5의 20몰% 이상은 페닐 그룹을 지녀야 하며, 하첨자 "e"는 0.35 내지 0.65 범위의 값을 지니며, 하첨자 "f"는 0.90 내지 1.70 범위의 값을 지닌다.
상기 부가 경화성 오가노폴리실록산 조성물은 경화되어 ASTM D2240-86에 의해 측정시 25℃에서 경화도 60 내지 100 및 150℃에서 경화도 40 내지 100을 지니는 제품을 형성할 수 있다.
또한, 화학식 1의 평균 조성식에서, "a"는 0.10 내지 0.15의 범위의 값을 지닐 수 있고, "b"는 1.00 내지 1.15의 범위의 값을 지닐 수 있다. 또한, 화학식 2의 평균 조성식에서, "c"는 0.60 내지 0.80의 범위의 값을 지닐 수 있고, "d"는 1.50 내지 2.00의 범위의 값을 지닐 수 있다. 또한, 화학식 3의 평균 조성식에서, "e"는 0.35 내지 0.65의 범위의 값을 지닐 수 있고, "f"는 1.30 내지 1.70의 범위의 값을 지닐 수 있다.
또한, 상기한 부가 경화성 오가노폴리실록산 수지 조성물 내의 성분(B)는 화학식 4로 나타내는 오가노올리고실록산을 포함한다.
(R7R8 2Si0)gSiR8 (4-g)
위의 화학식 4에서,
각각의 R7은 독립적으로 탄소수 2 내지 10의 알케닐 그룹이며, 각각의 R8은 R7이 아닌, 독립적으로 치환되지 않거나 치환된 1가 탄화수소 그룹이고 R8의 10몰% 이상은 페닐 그룹을 지녀야 하며, 하첨자 "g"는 2 또는 3이다.
성분 (A)
상기한 바와 같이 화학식 1의 평균 조성식에서, R1의 탄소수 2 내지 10의 알케닐 그룹은 비닐 그룹, 알릴 그룹, 부테닐 그룹, 헥세닐 그룹 및 데세닐 그룹을 포함하나 이에 한정되지 않는다. R2의 예로는, 메틸 그룹, 에틸 그룹, 프로필 그룹 및 사이클로헥실 그룹과 같은 알킬 그룹; 톨릴 그룹 및 나프틸 그룹과 같은 아릴 그룹; 3-클로로프로필 그룹, 3,3,3-트리플루오로프로필 그룹 및 2-(노나플루오로프로필) 에틸 그룹과 같은 할로알킬 그룹; 및 에틸벤질 그룹 및 1-페네틸 그룹과 같은 아르알킬 그룹을 포함하나 이에 한정되지 않는다. 광학적 실리콘 캡슐화제 조성물을 제공하기 위하여, 밀봉제는 상기 조성물을 경화시켜 제조할 수 있고 높은 투명도, 강도 및 경도를 지니며 분자당 모든 R2의 50몰%이상이 페닐 그룹을 포함할 수 있고, 나머지 그룹은 알킬 그룹일 수 있다.
성분(A)을 형성하는 실록산 단위는 예를 들면, ViMe2SiO1 /2 단위, ViMePhSiO1/2 단위, Me3SiO1 /2 단위, Me2SiO2 /2 단위, ViMeSiO2 /2 단위, PhSiO3 /2 단위, MeSiO3/2 단위 및 ViSiO3 /2 단위일 수 있으며, 여기서 Me는 메틸 그룹을 지정하고, Vi 는 비닐 그룹을 지정하고, Ph는 페닐 그룹을 지정한다.
성분(A)의 예로는, 하기한 실록산 단위 화학식 및 평균 조성식에 의해 나타내는 오가노폴리실록산 수지이며, 한 분자의 모든 실록산 단위가 1몰을 구성하는 경우 실록산 단위 화학식은 다양한 실록산 단위의 몰수를 나타낸다.
(i) 화학식 Vi0 .10Me0 .20Ph0 .90SiO1 .4의 평균 조성식을 지니는 단위 화학식 (ViMe2SiO1/2)0.10(PhSiO3/2)0.90(여기서, a=0.10, b=1.10, Ph/R2'(mole%)=74, Mw=4300);
(ii) 화학식 Vi0 .14Me0 .28Ph0 .86SiO1 .34의 평균 조성식을 지니는 단위 화학식 (ViMe2SiO1/2)0.l4(PhSiO3/2)0.86(여기서, a =0.14, b =1.14, Ph/R2'(mole%) = 67, Mw = 3200);
(iii) 화학식 Vi0 .10Me0 .10Ph0 .90SiO1 .45의 평균 조성식을 지니는 단위 화학식 (ViMeSiO2/2)0.10(PhSiO3/2)0.90(여기서, a =0.10, b =1.00, Ph/R2'(mole%) = 82, Mw = 8700);
(iv) 화학식 Vi0 .10Me0 .40Ph0 .75SiO1 .375의 평균 조성식을 지니는 단위 화학식 (ViMeSiO2/2)0.10(Me2SiO2/2)0.15(PhSiO3/2)0.75(여기서, a =0.10, b =1.15, Ph/R2'(mole%) = 60, Mw = 7200);
여기서 R2'는 Me 및 Ph의 총몰량을 나타내고, Mw는 표준 폴리스티렌을 참조 물질로서 사용하여 겔 투과 크로마토그래피로 측정한 중량 평균 분자량이다.
성분(B)
성분(B)는 평균 화학식 2로 나타낸다.
화학식 2
R3 cR4 dSiO(4-c-d)/2
위의 화학식 2에서,
각각의 R3은 독립적으로 탄소수 2 내지 10의 알케닐 그룹이며, R1에 대해 예시한 그룹들과 동일할 수 있으며, 각각의 R4는 R3이 아닌, 독립적으로 치환되지 않거나 치환된 1가 탄화수소 그룹이고 R2에 열거한 그룹과 동일할 수 있다. R4의 10몰% 이상은 페닐 그룹을 포함할 수 있으며, 잔여 그룹이 알킬 그룹을 포함할 수 있다. 또한, 각각의 R4 그룹은 페닐 그룹을 포함할 수 있다. 각각의 R4 그룹이 메틸 그룹 또는 페닐 그룹일 수 있다. 이론에 구속되지 않고, 각각의 R4 그룹이 메틸 그룹 또는 페닐 그룹인 경우, 조성물 내의 성분(A)와 성분(C) 사이의 친화도가 개선될 수 있고, 상기 조성물을 경화시켜 제조한 렌즈와 같은 제품에서의 내열성 및 투과도가 개선될 수 있다.
화학식 2에서, "c"는 성분(B) 내의 규소 1원자당 알케닐 그룹의 평균 수이고 0.60 내지 0.80 범위의 값을 지닐 수 있다. 화학식 2에서, "d"는 성분(B) 내의 규소 1원자당 치환되거나 치환되지 않은 1가의 탄화수소 그룹(R3 그룹이 아닌)의 평균 수를 지칭하며 1.50 내지 2.10 범위의 값, 또는 1.50 내지 2.00의 값을 지닐 수 있다.
또한, 성분(B)는 화학식 4의 알케닐-작용성 오가노올리고실록산을 포함할 수 있다.
화학식 4
(R7R8 2Si0)gSiR8 (4-g)
위의 화학식 4에서,
각각의 R7은 상기한 바와 같으며, R1에서 열거한 것과 동일할 수 있다. 각각의 R8은 독립적으로 치환되지 않거나 치환된 1가 탄화수소 그룹(R7 그룹이 아닌)이고, R2에서 열거한 것과 동일할 수 있다. 또한, 각각의 R8 그룹은 페닐 그룹을 포함할 수 있다. 또한, 각각의 R8 그룹은 페닐 그룹 및 메틸 그룹을 포함할 수 있다. 하첨자 "g"는 2 또는 3이다.
성분(A)를 상온에서 용이하게 용해시키기 위하여(성분(A)가 고체인 경우) 또는 성분(A)의 점도를 감소시키기 위하여(성분(A)가 점성인 경우), 성분(B)는 상온에서 액상일 수 있으며 25℃에서 점도 10Pa.s 미만일 수 있으며, 또한 점도는 1mPa.s 내지 100mPa.s의 범위일 수 있다.
성분(B)의 특정 예로는, 다음의 실록산 단위 화학식 및 평균 조성식으로 나타내는 메틸페닐비닐올리고실록산이다:
(i) 화학식 Vi0 .75Me1 .50Ph0 .25SiO0 .75의 평균 조성식을 지니는 단위 화학식 (ViMe2SiO)3SiPh(여기서, c=0.75, d=1.75, Ph/R4'(mole%)=14);
(ii) 화학식 Vi0 .67Me1 .33Ph0 .67SiO0 .67의 평균 조성식을 지니는 단위 화학식 (ViMe2SiO)2SiPh2(여기서, c=0.67, d=2.0, Ph/R4'(mole%)=33);
(iii) 화학식 Vi0 .75Me0 .75Ph1 .00SiO0 .75의 평균 조성식을 지니는 단위 화학식 (ViMePhSiO)3SiPh(여기서, c=0.75, d=1.75, Ph/R4'(mole%)=57);
(iv) 화학식 Vi0 .67Me0 .67Ph0 .33SiO0 .67의 평균 조성식을 지니는 단위 화학식 (ViMePhSiO)2SiPh2(여기서, c=0.67, d=2.00, Ph/R4'(mole%)=67);
(v) 화학식 Vi0.67Me1.67Ph0.33SiO0.67의 평균 조성식을 지니는 단위 화학식 (ViMe2SiO)2SiMePh(여기서, c=0.67, d=2.00, Ph/R4'(mole%)=17);
여기서 R4'는 Me 및 Ph의 총몰량을 나타낸다. 성분(B)는 분자량, 실록산 단위, 구조 및 순서와 같은 특성 중 하나 이상이 다른 2 이상의 성분의 조합일 수 있다.
성분(C)
상기 화학식 3의 평균 조성식으로 나타내는 성분(C)는 오가노하이드로겐올리 고실록산 또는 오가노하이드로겐폴리실록산을 포함한다. 상기 성분의 규소 결합된 수소 원자는 성분(A) 및 (B)의 규소 결합된 알케닐 그룹과의 부가 반응에 관여한다.
화학식 3의 평균 조성식에서, 적어도 20몰%의 R5는 페닐 그룹을 포함한다. 그룹 R5는 R2에서 열거한 것과 동일할 수 있으며, 또한, 각각의 R5는 페닐 그룹일 수 있으며, 또한 각각의 R5는 메틸 그룹 및 페닐 그룹 중에서 선택될 수 있다. 화학식 3에서, "e"는 성분(C) 내의 규소 1원자당 규소 결합된 수소의 평균 수이고 0.35 내지 0.65 범위의 값을 지닐 수 있고, "f"는 성분(C) 내의 규소 1원자당 치환되거나 치환되지 않은 1가의 탄화수소 그룹(R1 그룹이 아닌)의 평균 수를 지칭하며 0.90 내지 1.70의 값, 또는 1.30 내지 1.70의 값을 지닐 수 있다. 25℃에서, 성분(C)는 고체상 또는 액상일 수 있으나, 액상이 상기 조성물의 제조를 용이하게 할 수있다. 성분(C)의 점도는 100Pa.s 이하일 수 있으며, 또한 점도는 1mPa.s 내지 1000mPa.s의 범위일 수 있다.
성분(C)의 예로는, 다음의 실록산 단위 화학식 및 평균 조성식으로 나타내는 메틸페닐하이드로겐올리고실록산 및 메틸페닐하이드로겐폴리실록산을 포함하나 이에 한정되지 않는다.
(i) 화학식 H0 .65Me1 .30Ph0 .30SiO0 .85의 평균 조성식을 지니는 단위 화학식 (HMe2SiO1/2)0.65(PhSiO3/2)0.35(여기서, e=0.65, f=1.65, Ph/R5'(mole%)=21);
(ii) 화학식 H0 .60Me1 .2Ph0 .40SiO0 .90의 평균 조성식을 지니는 단위 화학식 (HMe2SiO1/2)0.60(PhSiO3/2)0.40(여기서, e=0.60, f=1.60, Ph/R5'(mole%)=25);
(iii) 화학식 H0 .40Me0 .80Ph0 .60SiO1 .10의 평균 조성식을 지니는 단위 화학식 (HMe2SiO1/2)0.40(PhSiO3/2)0.60(여기서, e=0.40, f=1.40, Ph/R5'(mole%)=43);
(iv) 화학식 H0 .35Me0 .70Ph0 .65SiO1 .15의 평균 조성식을 지니는 단위 화학식 (HMe2SiO1/2)0.35(PhSiO3/2)0.65(여기서, e=0.35, f=1.05, Ph/R5'(mole%)=48);
(v) 화학식 H0.65Me0.65Ph0.35SiO1.175의 평균 조성식을 지니는 단위 화학식 (HMeSiO2/2)0.65(PhSiO3/2)0.35(여기서, e=0.65, f=1.00, Ph/R5'(mole%)=35);
(vi) 화학식 H0 .5Me0 .50Ph0 .50SiO1 .25의 평균 조성식을 지니는 단위 화학식 (HMe2SiO2/2)0.50(PhSiO3/2)0.35(여기서, e=0.50, f=1.00, Ph/R5'(mole%)=50);
(vii) 화학식 H0.35Me0.35Ph0.65SiO1.325의 평균 조성식을 지니는 단위 화학식 (HMeSiO2/2)0.35(PhSiO3/2)0.65(여기서, e=0.35, f=1.00, Ph/R5'(mole%)=65);
(viii) 화학식 H0 .60Me0 .60Ph1 .00SiO0 .90의 평균 조성식을 지니는 단위 화학식 (HMe2PhSiO1/2)0.60(PhSiO3/2)0.40(여기서, e=0.60, f=1.60, Ph/R5'(mole%)=63); 및
(ix) 화학식 H0.4Me0.40Ph1.00SiO1.10을 지니는 단위 화학식 (HMePhSiO1/2)0.40(PhSiO3/2)0.60(여기서, e=0.40, f=1.40, Ph/R5'(mole%)=71);
상기 화학식에서, R5'는 Me 및 Ph의 총몰량을 나타낸다. 성분(C)는 분자량, 실록산 단위, 구조 및 순서와 같은 특성 중 하나 이상이 다른 2 이상의 성분의 조합일 수 있다.
성분(B) 및 (C)는 성분(A) 100 중량부를 기준으로 하여 10 내지 50중량부, 또는 20 내지 100중량부의 양으로 조합되어 사용될 수 있다. 조성물을 경화시켜 제조된 실리콘 캡슐화제 조성물에 경도 및 물리적 특성을 제공하기 위하여, 성분(A) 및 (B) 내의 알케닐 그룹 1몰당 성분(C)의 규소 결합된 수소 원자의 양은 0.5 내지 3몰, 또는 0.7 내지 2.0몰 범위일 수 있다.
성분(D)
성분(D)는 성분(A) 및 (B)의 알케닐 그룹과 성분(C)의 규소 결합된 수소 원자 사이의 부가 반응을 촉진시키는 촉매이다. 성분(D)의 예로는, 백금 블랙, 이염화 백금, 염화백금산, 염화백금산과 1가 알코올 사이의 반응 생성물, 염화백금산 및 디올레핀의 착물, 백금 비스-(에틸아세토아세테이트), 백금 비스-(아세틸아세토네이트), 염화백금산과 1,3-디비닐테트라메틸디실록산의 착물, 또는 이들의 조합물과 같은 백금 금속 촉매와 같은 백금 그룹 금속; 및 로듐 촉매이다. 성분(D)의 양은 선택된 정확한 성분(A), (B), (C) 및 (D)를 포함하는 다양한 요인에 의존하는 촉매수준의 양이다. 그러나, 성분(D)의 양은 성분(A) 내지 (C)의 합한 중량을 기준으로 하여 1 내지 500ppm, 또는 2 내지 100ppm 범위일 수 있다.
임의의 성분
임의의 성분이 상기한 부가 경화성 오가노폴리실록산 수지 조성물에 첨가될 수 있다. 이형제인 임의의 성분(E)가 조성물에 첨가될 수 있다. 적합한 이형제는 조성물 내에서 성분(A), (B), (C) 및 (D)와 반응하지 않는 폴리오가노실록산일 수 있다. 적합한 이형제는 화학식 5를 지닐 수 있다.
R9 3SiO(R9 2SiO)x(R9R10SiO)ySiR9 3
위의 화학식 5에서,
R9는 독립적으로 하이드록시 그룹 또는 1가의 유기 그룹이며, 각각의 R10은 독립적으로 조성물 내에서 성분(A), (B) 및 (C)와 반응하지 않는 1가의 유기 그룹이고, x는 0 이상의 값이며, y는 1 이상의 값이며, x와 y는 성형 공정 온도에서 이형제가 점도 50 내지 3,000cps를 갖기에 충분한 값을 지녀야 한다.
또한, 각각의 R9는 독립적으로 메틸, 에틸, 프로필 또는 부틸과 같은 알킬 그룹 또는 메톡시, 에톡시, 프로폭시 또는 부톡시와 같은 알콕시 그룹이며, 각각의 R10은 독립적으로 페닐, 톨릴 또는 크실릴과 같은 아릴 그룹일 수 있다. 또한 R9는 메틸일 수 있으며 각각의 R10은 페닐일 수 있다. 적합한 이형제의 예로는, 25℃에서 점도 100 내지 500cps를 지니는 트리메틸실록시-말단의 (디메틸실록산/페닐메틸실록산) 공중합체를 포함한다. 조성물에서 이형제의 양은 조성물의 중량을 기준으로 하여 0.2% 내지 2%, 또한 0.25% 내지 0.75%일 수 있다.
가사 시간(Pot life)을 연장시키기 위하여, 상온에서 경화를 억제하는 반응 억제제를 첨가할 수 있다. 만일 이들의 첨가가 본 발명의 효과를 저해하지 않는다면, 조성물은 퓸드 실리카, 석영 분말, 산화 티탄, 산화 아연; 안료; 난연제; 내열제; 산화억제제; 또는 이들의 배합물과 같은 충전제를 추가로 포함할 수 있다.
본 발명의 부가 경화성 오가노폴리실록산 수지 조성물은 성분(A) 내지 성분(D) 및 모든 임의의 성분(존재하는 경우)를 혼합하여 제조할 수 있다. 일액성 조성물이 생성되면, 조성물의 가사 시간은 반응 억제제를 첨가하여 연장시킬 수 있다. 또한, 다액성 조성물은 하나의 분획 속에 성분(A), (B) 및 (D)를 포함하는 성분들을 혼합하고 다른 분획 속에 성분(A), (B) 및 (C)를 포함하는 성분을 혼합하고, 각각의 분획을 예비혼합된 상태로 저장하고, 사용되기 전에 상기 분획들을 직접 함께 혼합하여 제조할 수 있다.
상기한 방법에 의해 생성된 본 발명의 부가 경화성 오가노폴리실록산 수지 조성물은 경화되어 ASTM D2240-86에 따라 D형 경도계에 의해 측정시 25℃에서 경도 60 내지 100 및 150℃에서 경도 40 내지 100를 지니는 제품을 형성한다. 또한, 부가 경화성 오가노폴리실록산 수지 조성물로부터 수득된 제품은 ASTM D2240-86에 따라 D형 경도계에 의해 측정시 경도 40 내지 100, 또는 경도 40 내지 60를 지닌다. ASTM D2240-86은 플라스틱의 경도계용 시험 방법을 특정하는 JIS K 7215-1986에 상응한다.
부가 경화성 오가노폴리실록산 수지 조성물은 상온에서 액상일 수 있다. 그러나, 성형성 및 유동성을 개선시키기 위하여, 조성물은 25℃에서 점도 5,000Pa.s 미만, 또는 점도 10 내지 1,000Pa.s, 또는 점도 100 내지 3,000cps를 지닌다. 부가 경화성 오가노폴리실록산 수지 조성물은 상온에서 점진적으로 경화될 수 있거나, 가열시켜 신속하게 경화시킬 수 있다. 상기 조성물은 독자적으로 경화시킬 수 있고, 또는 다른 물질과 접촉하여 경화시켜 다른 물질과 함께 일체화된 바디를 형성(오버몰딩)할 수 있다.
또한, SYLGARDR 184(미국 미시간주 미들랜드에 위치한 다우 코닝 코포레이션 제품)과 같은 시판되는 광학적 실리콘 캡슐화제 조성물을 사용할 수 있다. 또한, 미국 특허 제6,509,423호의 오가노폴리실록산 수지 조성물을 본 발명에 사용할 수 있다.
광학 장치
상기한 공정 및 조성물은 광학 장치의 다양한 부재를 제조하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들면, 이러한 광학 장치는, 광도파관(optical waveguides), 광가이드(lightguides), 광감지 소자 및 고휘도 LED(HBLED) 패키지와 같은 LED 패키지를 포함하나 이에 한정되지 않는다.
본 발명은 상기한 방법에 의해 제조된 성형된 형상에 관한 것이다. 성형된 형상은, 예를 들면, 평면 렌즈(flat lens), 곡면 렌즈(curved lens) 또는 프레넬 렌즈(fresnel lens)와 같은 LED 패키지 내에서 사용되는 렌즈가 있다. 곡면 렌즈 및 프레넬 렌즈는 실리콘 캡슐화제 조성물 10mg 내지 60g의 양으로 제조될 수 있다. 상기 렌즈는 0.1mm 내지 10mm의 너비 또는 직경을 지닐 수 있다. 상기 렌즈는 0.05mm 내지 2mm의 두께를 지닐 수 있다. 렌즈가 2mm의 두께를 지니는 경우, 400nm 내지 650nm에서의 광학 투과도는 85% 내지 100%이다.
이들 실시예들은 당업자에게 본 발명을 설명하기 위한 것이며 청구의 범위에 기재한 발명의 범위를 제한하는 것으로 이해되어서는 안된다.
실시예 1 - 곡면 렌즈의 제조
곡면 렌즈는 도 1의 사출 성형 장치 및 도 2 및 도 3의 금형을 사용하여 본 발명의 방법에 따라 제조한다. 금형은 표 1에 나타낸 온도(℃)에서 가열시킨다. 부가 경화성 오가노폴리실록산 수지 조성물을 정적 혼합기(104)를 통해 압출기(105)로 공급하고 생성된 경화성 오가노폴리실록산 수지 조성물(3제곱 인치, cin)의 일정량을 어셈블리(110)에 공급한다. 상기 양은 표 1에 기재되어 있다. 경화성 오가노폴리실록산 수지 조성물의 상기 양은 DVi 10D15TPh 75 82.5부, MViDPh2 10부, MVi 3TPh 10부, MH 60, TPh 40, 백금 촉매 0.013부 및 백금 촉매 억제제 화학식 HC≡C-C(Me)2-O3SiMe 0.10부를 포함하며, 여기서 하첨자는 실록산 단위 수를 나타내며 상첨자는 메틸을 제외한 규소에 연결된 모든 1가의 라디칼을 나타낸다.
경화성 오가노폴리실록산 수지 조성물의 일정량을 금형(106) 속으로 사출시키고 생성된 조성물을 금형 공동(201) 속으로 단계적으로 사출시킨다. 각각의 단계에서 사출 압력(제곱인치당 파운드, psi), 사출 속도(초당 3제곱인치, cins) 및 사출된 용적(cin)을 표 1에 나타내었다. 사출 과정에 적용되는 배압(psi) 및 스크류 속도(원주 속도, 분당 피트, fpm) 또한 표 1에 나타내었다.
이후 상기 조성물을 금형에 표 1에 나타낸 압력 및 온도에서 유지시킨다. 유지단계(1)의 시작압력은 유지단계(1)가 진행되는 시간 동안 점차 감소하여 유지단계(2)의 압력이 된다. 이후 상기 조성물을 유지단계(2)의 조건하에서 유지시킨다. 이후 상기 조성물을 생성된 렌즈가 금형에서 분리시킬 수 있을 정도로 경화될 때까지 표 1에 나타낸 시간 동안 경화시킨다. 이후 상기 렌즈를 이형시킨다. 곡면 렌즈의 육안 평가를 표 1에 나타내었다. 실시예 1은 허용 가능한 곡면 렌즈를 다양한 성형 공정 조건하에서 조성물을 사용하여 제조할 수 있음을 보여준다.
실시예 2 - 곡면 렌즈의 제조
곡면 렌즈는 표 2의 공정 변수를 사용하여 실시예 1의 공정에 따라 제조한 다. 실시예 2의 경화성 오가노폴리실록산 수지 조성물은 TPh 0 .75Q0 .1 OMVi 0 .15 82.5부, Ph2Si(OSiMe2H)2 8.9부, PhSi(OSiMe2H)3 5.9부, 비스-디페닐포스피노프로판 1.01부 및 백금 촉매 5ppm를 포함한다. 비교 실험 1 내지 4는 양이 매우 적은 경우, 배압이 매우 낮은 경우 또는 이들 모두인 경우, 불충분한 충전이 초래됨을 나타낸다. 실험 5 내지 18은 허용 가능한 성형품이 다양한 공정 조건에서 생성될 수 있음을 나타낸다.
실시예 3 - 곡면 렌즈의 제조
곡면 렌즈는 표 3의 공정 변수를 사용하여 실시예 1의 공정에 따라 제조한다. 실시예 3의 오가노폴리실록산 수지 조성물은 다우코닝(DOW CORNINGR) SYLGARDR 184 분획 A 67.5부, 다우코닝 SYLGARDR 184 분획 B 9.5부, Si(SiMe2CH=CH2)4 9.01부, MD3.2DH5.8M 및 MD3.2DH5.8M 13.9부를 포함한다. 비교 실시예 1 내지 7은 공급 시스템에 비말동반된 공기 때문에 허용가능한 렌즈를 생성하지 않는다. 실험 8 내지 13은 기포가 존재하지만 허용가능한 렌즈를 생성한다. 조성물을 가공하여 비말동반된 공기를 제거함으로써 본 실시예의 렌즈의 품질이 개선되었기 때문이다.
실시예 4 - 수직 금형 배향에 의한 곡면 렌즈의 제조
곡면 렌즈는 금형 배향이 수평에서 수직으로 변화된 것을 제외하고는 도 1의 사출 성형 장치 및 도 2 및 도 3의 금형을 사용하여 본 발명의 방법에 따라 제조한다. 실시예 4의 이액성 부가 경화성 오가노폴리실록산 수지 조성물은 TPh 0.75MVi 0.25 65%, TPh 0.75Q0.1OMVi 0.25 21.6%, HMe2SiφSiMe2H 12%, [Vi(Ph,Me)Si-O]2 0.4%, 트리페닐 포스핀 반응 억제제 26ppm 및 백금 촉매 5ppm를 포함하며, 여기서 φ는 페닐렌 그룹을 나타낸다. 성형 공정 조건 및 결과는 표 4에 기재하였다. 실시예 4는 상부로의 배기구의 변화 없이 수평에서 수직 금형 배향에 의한 변화가 상기 장치 및 상기 성형 공정 변수하에서 상기 실리콘 캡슐화제 조성물을 사용한 수평 금형 배향에 비해 덜 효율적임을 나타낸다.
실시예 5 - 곡면 렌즈의 제조
곡면 렌즈는 표 5의 공정 변수를 사용하여 실시예 1의 공정에 따라 제조한다. 실시예 5의 이액성 부가 경화성 오가노폴리실록산 수지 조성물은 TPh 0 .75MVi 0 .25 39.7부, TPh 0 .75Q0 .1 OMVi 0 .25 13.3부, MViDPh 220MVi 34.8부, PhSi2(OSiMe2H)2 4.3부, SiPh(OSiMe2H)3 5.9부, 트리페닐 포스핀 반응 억제제 22ppm 및 백금 촉매 3ppm를 포함한다.
실시예 5는 실험 1 내지 6 및 실험 9 내지 18에서 허용가능한 렌즈가 다양한 성형 공정 변수의 조성물로부터 생성됨을 보여준다. 실험 7 및 8은 오가노폴리실록 산 수지의 열이력이 성형된 렌즈를 황화시키기 때문에 허용가능한 렌즈를 생성하지 못한다.
실시예 6 - 곡면 렌즈의 제조
곡면 렌즈는 표 6의 공정 변수를 사용하여 실시예 1의 공정에 따라 제조한다. 실시예 6의 이액성 부가 경화성 오가노폴리실록산 수지 조성물은 DVi 10D15TPh 75 51.5부, MViDPh2 10부, MVi 3TPh 10부, MH 60TPh 40 28.4부, 백금 촉매 0.013부 및 화학식 (HC≡C-C(Me)2-0)3SiMe의 반응 억제제 0.10부를 포함한다. 실시예 6은 양호한 곡면 렌즈가 다양한 공정 조건의 조성물로부터 제조될 수 있음을 보여준다.
실시예 7 - 곡면 렌즈의 제조
곡면 렌즈는 표 7의 공정 변수를 사용하여 실시예 1의 공정에 따라 제조한다. 실시예 7의 이액성 부가 경화성 오가노폴리실록산 수지 조성물은 TPh .75MVi 0 .25 39.7부, TPh .75Q0 .10MVi 0 .25 15.3부, MViDPh 220MVi 34.8부, SiPh2(OSiMe2H)2 4.3부, SiPh(OSiMe2H)3 5.9부, 트리페닐 포스핀 반응 억제제 22ppm 및 백금 촉매 3ppm를 포함한다. 실시예 7은 양호한 곡면 렌즈가 다양한 공정 조건의 조성물로부터 제조될 수 있음을 보여준다.
실시예 8 - 프레넬 렌즈의 제조
프레넬 렌즈는 도 1의 사출 성형 장치 및 프레넬 렌즈 금형을 사용하여 본 발명의 방법에 따라 제조한다. 금형은 표 8에 나타낸 온도(℃)에서 가열시킨다. 이액성 부가 경화성 오가노폴리실록산 수지 조성물을 정적 혼합기(104)를 통해 압출기(105)로 도입시키고 생성된 경화성 오가노폴리실록산 수지 조성물의 양을 어셈블리(110)에 도입시킨다. 상기 경화성 오가노폴리실록산 수지 조성물은 실시예 6과 동일하다.
경화성 오가노폴리실록산 수지 조성물을 단계적으로 금형 공동(201)에 주입시킨다. 각각의 단계에서 사출 압력(제곱인치당 파운드, psi), 사출 속도(초당 3제곱인치, cins) 및 사출된 용적(cin)을 표 1에 나타내었다. 사출 과정에 적용되는 배압(psi) 및 스크류 속도(원주 속도, 분당 피트, fpm) 또한 표 8에 나타내었다.
이후 상기 조성물을 금형에 표 8에 나타낸 압력 및 온도에서 유지시킨다. 유지단계(1)의 시작압력(표 8에 나타내었다)은 유지단계(1)가 진행되는 시간 동안 점차 감소하여 유지단계(2)의 압력이 된다. 이후 상기 조성물을 유지단계(2)의 조건하에서 유지시킨다. 이후 상기 조성물을 생성된 렌즈가 금형에서 분리시킬 수 있을 정도로 경화될 때까지 표 8에 나타낸 시간 동안 경화시킨다. 이후 상기 렌즈를 이형시킨다. 곡면 렌즈의 육안 평가를 표 8에 나타내었다. 실시예 8은 실시예 8에서 사용되는 조성물을 너무 오래 경화시키거나 너무 높은 온도에서 경화시키는 경우 성형된 렌즈가 얇고 깨지기 쉽거나 또는 이형이 다소 어려움을 나타내나, 그렇다 하더라도 실시예 8은 당해 실시예의 조건하에서 허용 가능한 곡면 렌즈를 제조할 수 있다.
실시예 9 - 프레넬 렌즈의 제조
프레넬 렌즈는 표 9의 공정 변수를 사용하여 실시예 8에 따라 제조할 수 있다. 실시예 9는 허용 가능한 프레넬 렌즈가 상기 장치 및 상기 경화성 실리콘 캡슐화제 조성물에 성형 조건 변수를 적용시켜 제조할 수 있음을 보인다. 비교 실험 1 내지 8은 당해 공정 조건 하에서 상기 금형을 과충전 없이 그리고 수지가 흘러나온(flash) 성형된 렌즈를 수득하지 않도록 하면서 완전히 충전시키기 위하여 더 큰 양이 필요함을 보인다. 실험 9 내지 15는 허용가능한 렌즈를 생성한다.
실시예 10 - 금형 공동에 이형제를 도포함으로 인한 효과
곡면 렌즈를, 이형제를 공정의 시작시에 금형 공동의 표면에 도포하는 것을 제외하고는 실시예 1의 공정에 따라 제조한다. 상기 이형제는 TEFLONR 스프레이이다. 실시예 10의 경화성 오가노폴리실록산 수지 조성물은 DVi 10D15TPh 75 51부, MViDPh2 10부, MVi 3TPh 10부, MH 60TPh 40 28.4부, M[DPh,MeD]3M 0.5부, 백금 촉매 0.013부 및 (HC≡C-C(Me)2-O)3SiMe 반응 억제제 0.10부를 포함한다. 상기 성형 공정 변수 및 결과를 표 10에 나타내었다.
실시예 11 - 부가 경화성 오가노폴리실록산 수지 조성물에 이형제를 첨가함으로 인한 효과
TEFLONR 스프레이가 제외되고 조성물에 25℃에서 점도 100 내지 150cps를 지니는 트리메틸실록시-말단의 (디메틸실록산/페닐메틸실록산) 공중합체 0.5%가 첨가되는 것을 제외하고는 실시예 10을 반복한다. 실시예 10 및 11은 실시예 10의 조성물에 내부 이형제가 첨가되기 전에, 금형으로부터 제거될 때, 이형제가 금형 공동에 도포된다 하더라도, 곡면 렌즈들 중의 33 내지 100%에서 금형으로부터 이형될 경우 균열이 발생할 수 있음을 보인다. 하지만, 내부 이형제가 첨가된 경우, 15회의 성형 사이클 이후라도, 이형이 용이해지며, 25회 성형 사이클 이후에도 균열이 0으로 감소한다. 이론과 결부시키고자 하는 것은 아니나, 본 실시예에 사용되는 내부 이형제가 시간이 경과함에 따라 금형을 컨디셔닝시키는 것으로 사료된다.
실시예 12 및 13 - 부가 경화성 오가노폴리실록산 수지 조성물에 이형제를 첨가하는 효과
TEFLONR 스프레이가 제외되고 조성물에 이형제가 첨가되는 것을 제외하고는 실시예 10 및 11을 반복한다. 실시예 12에 사용되는 조성물은 DVi 10D15TPh 75 51.5부, MViDPh2 10부, MVi 3TPh 10부, MH 60TPh 40 28.4부, 백금 촉매 0.013부 및 (HC≡C-C(Me)2-O)3SiMe 반응 억제제 0.10부를 포함하며, 실시예 13에서 사용되는 조성물은 DVi 10D15TPh 75 51부, MViDPh2 10부, MVi 3TPh 10부, MH 60TPh 40 28.4부, HO[Si(Ph,Me)O]4-7H 0.5부, 백금 촉매 0.013부 및 (HC≡C-C(Me)2-O)3SiMe 반응 억제제 0.10부를 포함한다.
실시예 12 및 13의 각각의 실험에 사용되는 성형 조건은 다음과 같다: 금형의 온도는 150℃, 크기는 0.345cin, 배압은 -150psi, 스크류 속도는 25, 주입 단계(1)의 압력/속도/용적은 3000/0.6/0.16, 주입 단계(2)의 압력/속도/용적은 2500/0.1/0.09, 유지 단계(1)의 압력/시간은 2500/10 및 유지 단계(2)의 압력/시간은 1200/10 및 경화 시간은 30초이다. 표 12 및 표 13은 각각 실시예 12 및 13의 결과를 나타내었다. 이론과 결부시키고자 하는 것은 아니나, 본 실시예 13에 사용되는 내부 이형제가 시간이 경과함에 따라 금형을 컨디셔닝시키는 것으로 사료된다.
실시예 14 - 이형제 부재
조성물이 DVi 10D15TPh 75 51.5부, MViDPh2 10부, MVi 3TPh 10부, MH 60TPh 40 28.4부, 백금 촉매 0.013부 및 (HC≡C-C(Me)2-O)3SiMe 반응 억제제 0.10부를 포함하는 것을 제외하고는 실시예 12를 반복한다.
광학적 실리콘 캡슐화제 조성물은 LED 패키지와 같은 광학장치 부재를 제조하기에 유용하다. 이들 조성물을 경화시켜 제조하는 실리콘 캡슐화제는 LED 패키지의 향상된 광투과도, 향상된 신뢰도 및 수명 연장의 잇점을 제공한다. 실리콘 캡슐화제는 LED 적용에서 내열 및 내습성에 있어서의 에폭시 캡슐화제의 탁월한 특성을 보일 수 있다. 본 발명의 실리콘 캡슐화제 조성물 및 방법은 직사각형, 단순 볼록 렌즈, 패턴화된 렌즈, 텍스쳐드 표면, 돔 및 캡(cap) 형태를 포함하는 기하학적 형태를 지니는 캡슐화제를 제조하는 데 사용될 수 있다. 광학 장치에 적용시 캡슐화제는 성형(사출 또는 이송) 또는 캐스팅 공정에 의해 미리 제조될 수 있다. 또한, 광학 장치 어셈블리 위에 성형하는 공정, 소위 강성 또는 가요성 기재상에의 "오버몰딩" 또는 "삽입 몰딩"도 본 발명의 열경화성 실리콘 캡슐화제 조성물을 사용하여 수행할 수 있다.
Figure 112007084974801-pct00001
Figure 112007084974801-pct00002
Figure 112012097670556-pct00014
Figure 112007084974801-pct00004
Figure 112007084974801-pct00005
Figure 112007084974801-pct00006
Figure 112007084974801-pct00007
Figure 112007084974801-pct00008
Figure 112007084974801-pct00009
Figure 112007084974801-pct00010
실험 공극이 존재하는 렌즈의 수 이형 균열이 존재하는 렌즈의 수
1 1 어려움 2
2 0 어려움 2
3 1 어려움 3
4 3 어려움 3
5 0 어려움 3
6 0 어려움 3
7 1 어려움 3
8 1 어려움 3
9 3 어려움 3
10 3 어려움 3
11 3 어려움 3
12 3 어려움 3
13 3 어려움 1
14 3 어려움 1
15 3 보통 3
16 3 보통 3
17 3 보통 2
18 3 보통 2
19 3 보통 1
20 2 보통 2
21 2 보통 1
22 2 용이함 1
23 0 용이함 2
24 0 용이함 1
25 3 용이함 1
26 3 용이함 1
27 2 용이함 0
28 0 용이함 0
29 0 용이함 0
30 0 용이함 0
실험 공극이 존재하는 렌즈의 수 이형 균열이 존재하는 렌즈의 수
1 1 양호 1
2 0 양호 1
3 1 양호 2
4 2 양호 2
5 0 양호 2
6 0 양호 2
7 0 어려움 3
8 0 어려움 2
9 0 어려움 3
10 0 양호 2
11 0 양호 2
12 0 양호 2
실험 공극이 존재하는 렌즈의 수 이형 균열이 존재하는 렌즈의 수
1 0 양호 1
2 0 양호 2
3 0 양호 3
4 0 양호 2
5 0 양호 2
6 0 양호 2
7 0 양호 2
8 0 양호 2
9 0 양호 2
10 0 용이함 0
11 0 용이함 0
12 0 용이함 1
13 0 용이함 0
14 0 용이함 0
도면의 간단한 설명
도 1은 본 발명의 방법에서 사용되는 액체 사출 성형 공정 장치의 도식이다.
도 2는 도 1의 라인(109)에 따라 취한 금형(106)의 한쪽 측면의 단면도이다.
도 3은 도 2의 금형(106)의 반대 측면의 단면도이다.
참조 번호
100 액체 사출 성형 공정 장치
101 공급 시스템
102 공급 탱크
103 공급 탱크
104 정적 혼합기(static mixer)
105 압출기
106 금형
107 입구
108 수평 단면선
109 수직 단면선
110 어셈블리
201 금형 공동
202 배기구
203 탕구
204 탕로
205 게이트
300 버튼

Claims (14)

  1. 금형 공동을 갖는 금형을 100℃ 내지 200℃ 범위의 온도에서 가열시키는 단계(1);
    화학식 1의 평균 조성식으로 나타내는 오가노폴리실록산 수지 100부(A)(여기서, (i) 상기 오가노폴리실록산 수지는 알케닐 그룹과 페닐 그룹을 포함해야 하며, (ii) 상기 오가노폴리실록산 수지는, 폴리스티렌을 참조물질로 하여 겔 크로마토그래피에 의해 측정한 중량 평균 분자량이 3000 이상이어야 한다); 화학식 2의 평균 조성식으로 나타내는 오가노올리고실록산 10 내지 50중량부(B)(여기서, 상기 오가노올리고실록산은 알케닐 그룹 및 페닐 그룹을 포함해야 한다); 화학식 3의 평균 조성식으로 나타내는 오가노하이드로겐올리고실록산 또는 오가노하이드로겐폴리실록산 20 내지 100중량부(C); 성분(A) 내지 성분(C)의 합한 중량을 기준으로 하여 1 내지 500ppm의 부가 반응 촉매(D); 및 이형제(E)를 포함하고, 경화되어 ASTM D2240-86에 의해 측정시 25℃에서 경화도 60 내지 100 및 150℃에서 경화도 40 내지 100을 지니는 제품을 형성하는 실리콘 조성물을 어셈블리에 가하여 상기 실리콘 조성물이 어셈블리 밖으로 역류하는 것을 방지하고, 상기 조성물의 점도가 100℃ 내지 200℃ 범위의 온도에서 50cps 내지 3,000cps인 단계(2);
    상기 실리콘 조성물을 상기 어셈블리로부터 게이트를 통해 상기 금형 공동으로 사출시키고, 여기서, 상기 금형 공동은 상부 및 하부가 있으며, 배기구는 상기 금형 공동의 상부에 위치하고, 상기 배기구는 깊이 0.0001mm 내지 0.001mm와 너비 0.1mm 내지 1mm의 채널을 포함하며, 상기 게이트는 상기 금형 공동의 하부에 위치하고, 사출은 압력 1,000psi 내지 10,000psi에서 5초 이하 동안 수행되는 단계(3);
    상기 금형 공동 밖으로 실리콘 조성물이 흘러나오는 것을 방지하기 위해 15초 이하 동안 상기 실리콘 조성물을 1,000psi 내지 10,000psi로 유지시키는 단계(4); 및
    단계(4)의 생성물을 경화시키는 단계(5)를 포함하는, 방법.
    화학식 1
    R1 aR2 bSiO(4-a-b)/2
    화학식 2
    R3 cR4 dSiO(4-c-d)/2
    화학식 3
    HeR5 fSiO(4-e-f)/2
    위의 화학식 1 내지 3에서,
    각각의 R1은 독립적으로 탄소수 2 내지 10의 알케닐 그룹이며, 각각의 R2는 독립적으로 탄소수 1 내지 6의 알킬 그룹, 탄소수 3 내지 6의 사이클로알킬 그룹, 탄소수 6 내지 10의 아릴 그룹, 및 하나 이상의 할로겐 또는 탄소수 6 내지 10의 아릴 그룹으로 치환된 탄소수 1 내지 6의 알킬 그룹으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 그룹이고, R2의 50몰% 이상은 페닐 그룹을 지녀야 하며, 하첨자 "a"는 0.09 내지 0.16 범위의 값을 지니며, 하첨자 "b"는 1.00 내지 1.20 범위의 값을 지니고,
    각각의 R3은 독립적으로 탄소수 2 내지 10의 알케닐 그룹이며, 각각의 R4는 독립적으로 탄소수 1 내지 6의 알킬 그룹, 탄소수 3 내지 6의 사이클로알킬 그룹, 탄소수 6 내지 10의 아릴 그룹, 및 하나 이상의 할로겐 또는 탄소수 6 내지 10의 아릴 그룹으로 치환된 탄소수 1 내지 6의 알킬 그룹으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 그룹이고, R4의 10몰% 이상은 페닐 그룹을 포함해야 하며, 하첨자 "c"는 0.60 내지 0.80 범위의 값을 지니며, 하첨자 "d"는 1.50 내지 2.10 범위의 값을 지니며,
    각각의 R5는 독립적으로 탄소수 1 내지 6의 알킬 그룹, 탄소수 3 내지 6의 사이클로알킬 그룹, 탄소수 6 내지 10의 아릴 그룹, 및 하나 이상의 할로겐 또는 탄소수 6 내지 10의 아릴 그룹으로 치환된 탄소수 1 내지 6의 알킬 그룹으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 그룹이고, R5의 20몰% 이상은 페닐 그룹을 포함해야 하며, 하첨자 "e"는 0.35 내지 0.65 범위의 값을 지니며, 하첨자 "f"는 0.90 내지 1.70 범위의 값을 지닌다.
  2. 제1항에 있어서, 단계(5) 이후에 3,000psi 이하의 압력을 사용하여 상기 어셈블리를 재충전하는 단계(6)을 추가로 포함하는, 방법.
  3. 제1항에 있어서, 단계(2) 이전에 이형제를 상기 금형 공동에 도포하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  4. 청구항 4은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제1항에 있어서, 단계(4)에 소요되는 시간이 8.5 내지 12.5초인, 방법.
  5. 청구항 5은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제1항에 있어서, 단계(5)에 소요되는 시간이 25 내지 50초인, 방법.
  6. 제1항에 기재된 방법에 따라 제조된 성형된 형상.
  7. 청구항 7은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제6항에 있어서, 상기 형상이 평면 렌즈(flat lens), 곡면 렌즈(curved lens) 또는 프레넬 렌즈(fresnel lens) 중에서 선택된 렌즈인, 성형된 형상.
  8. 발광 다이오드(i) 및 제7항에 기재된 렌즈(ii)(여기서, 상기 렌즈는 상기 발광 다이오드의 일부 또는 전체를 덮는다)를 포함하는 LED 패키지.
  9. 화학식 1의 평균 조성식으로 나타내는 오가노폴리실록산 수지 100부(A)(여기서, (i) 상기 오가노폴리실록산 수지는 알케닐 그룹과 페닐 그룹을 포함해야 하며, (ii) 상기 오가노폴리실록산 수지는, 폴리스티렌을 참조물질로 하여 겔 크로마토그래피에 의해 측정한 중량 평균 분자량이 3000 이상이어야 한다); 화학식 2의 평균 조성식으로 나타내는 오가노올리고실록산 10 내지 50중량부(B)(여기서, 상기 오가노올리고실록산은 알케닐 그룹 및 페닐 그룹을 포함해야 한다); 화학식 3의 평균 조성식으로 나타내는 오가노하이드로겐올리고실록산 또는 오가노하이드로겐폴리실록산 20 내지 100중량부(C); 성분(A) 내지 성분(C)의 합한 중량을 기준으로 하여 1 내지 500ppm의 부가 반응 촉매(D); 및 이형제 0.2 내지 2중량%(E)를 포함하는 조성물로서, 상기 조성물은 경화되어 ASTM D2240-86에 의해 측정시 25℃에서 경화도 60 내지 100 및 150℃에서 경화도 40 내지 100을 지니는 제품을 형성하는, 조성물.
    화학식 1
    R1 aR2 bSiO(4-a-b)/2
    화학식 2
    R3 cR4 dSiO(4-c-d)/2
    화학식 3
    HeR5 fSiO(4-e-f)/2
    위의 화학식 1 내지 3에서,
    각각의 R1은 독립적으로 탄소수 2 내지 10의 알케닐 그룹이며, 각각의 R2는 독립적으로 탄소수 1 내지 6의 알킬 그룹, 탄소수 3 내지 6의 사이클로알킬 그룹, 탄소수 6 내지 10의 아릴 그룹, 및 하나 이상의 할로겐 또는 탄소수 6 내지 10의 아릴 그룹으로 치환된 탄소수 1 내지 6의 알킬 그룹으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 그룹이고, R2의 50몰% 이상은 페닐 그룹을 지녀야 하며, 하첨자 "a"는 0.09 내지 0.16 범위의 값을 지니며, 하첨자 "b"는 1.00 내지 1.20 범위의 값을 지니고,
    각각의 R3은 독립적으로 탄소수 2 내지 10의 알케닐 그룹이며, 각각의 R4는 독립적으로 탄소수 1 내지 6의 알킬 그룹, 탄소수 3 내지 6의 사이클로알킬 그룹, 탄소수 6 내지 10의 아릴 그룹, 및 하나 이상의 할로겐 또는 탄소수 6 내지 10의 아릴 그룹으로 치환된 탄소수 1 내지 6의 알킬 그룹으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 그룹이고, R4의 10몰% 이상은 페닐 그룹을 포함해야 하며, 하첨자 "c"는 0.60 내지 0.80 범위의 값을 지니며, 하첨자 "d"는 1.50 내지 2.10 범위의 값을 지니며,
    각각의 R5는 독립적으로 탄소수 1 내지 6의 알킬 그룹, 탄소수 3 내지 6의 사이클로알킬 그룹, 탄소수 6 내지 10의 아릴 그룹, 및 하나 이상의 할로겐 또는 탄소수 6 내지 10의 아릴 그룹으로 치환된 탄소수 1 내지 6의 알킬 그룹으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 그룹이고, R5의 20몰% 이상은 페닐 그룹을 포함해야 하며, 하첨자 "e"는 0.35 내지 0.65 범위의 값을 지니며, 하첨자 "f"는 0.90 내지 1.70 범위의 값을 지닌다.
  10. 청구항 10은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제9항에 있어서, 성분(E)가 화학식 5를 갖는, 조성물.
    화학식 5
    R9 3SiO(R9 2SiO)x(R9R10SiO)ySiR9 3
    위의 화학식 5에서,
    x는 0 이상의 값이며,
    y는 1 이상의 값이며,
    x 및 y는 이형제가 점도 50 내지 3,000cps를 갖는 값을 가져야 하며,
    각각의 R9는 독립적으로 탄소수 1 내지 4의 알킬 그룹이며,
    각각의 R10은 독립적으로 탄소수 6 내지 8의 아릴 그룹이다.
  11. 청구항 11은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제9항에 있어서, 화학식 1의 평균 조성식에서, "a"가 0.10 내지 0.15의 범위의 값을 지니며, "b"가 1.00 내지 1.15의 범위의 값을 지니고; 화학식 2의 평균 조성식에서, "c"가 0.60 내지 0.80의 범위의 값을 지니고, "d"가 1.50 내지 2.00의 범위의 값을 지니고; 화학식 3의 평균 조성식에서, "e"가 0.35 내지 0.65의 범위의 값을 지니며, "f"가 1.30 내지 1.70의 범위의 값을 지니는, 조성물.
  12. 청구항 12은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제9항에 있어서, 성분(B)가 화학식 4의 평균 조성식으로 나타내는 오가노올리고실록산인, 조성물.
    화학식 4
    (R7R8 2Si0)gSiR8 (4-g)
    위의 화학식 4에서,
    각각의 R7은 독립적으로 탄소수 2 내지 10의 알케닐 그룹이며,
    각각의 R8은 독립적으로 탄소수 1 내지 6의 알킬 그룹, 탄소수 3 내지 6의 사이클로알킬 그룹, 탄소수 6 내지 10의 아릴 그룹, 및 하나 이상의 할로겐 또는 탄소수 6 내지 10의 아릴 그룹으로 치환된 탄소수 1 내지 6의 알킬 그룹으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 그룹이고, R8의 10몰% 이상은 페닐 그룹을 포함해야 하며,
    하첨자 "g"는 2 또는 3이다.
  13. 삭제
  14. 삭제
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