KR101467101B1 - Compound for sealing - Google Patents

Compound for sealing Download PDF

Info

Publication number
KR101467101B1
KR101467101B1 KR1020130064501A KR20130064501A KR101467101B1 KR 101467101 B1 KR101467101 B1 KR 101467101B1 KR 1020130064501 A KR1020130064501 A KR 1020130064501A KR 20130064501 A KR20130064501 A KR 20130064501A KR 101467101 B1 KR101467101 B1 KR 101467101B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
perfluoro
elastomer
raw
organic polymer
ffkm
Prior art date
Application number
KR1020130064501A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
조진우
유대천
Original Assignee
주식회사 엠앤이
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엠앤이 filed Critical 주식회사 엠앤이
Priority to KR1020130064501A priority Critical patent/KR101467101B1/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101467101B1 publication Critical patent/KR101467101B1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K3/00Materials not provided for elsewhere
    • C09K3/10Materials in mouldable or extrudable form for sealing or packing joints or covers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K3/00Materials not provided for elsewhere
    • C09K3/10Materials in mouldable or extrudable form for sealing or packing joints or covers
    • C09K3/1006Materials in mouldable or extrudable form for sealing or packing joints or covers characterised by the chemical nature of one of its constituents
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K3/00Materials not provided for elsewhere
    • C09K3/10Materials in mouldable or extrudable form for sealing or packing joints or covers
    • C09K2003/1034Materials or components characterised by specific properties
    • C09K2003/1078Fire-resistant, heat-resistant materials

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Sealing Material Composition (AREA)

Abstract

The present invention relates to a sealing compound for semiconductor/LCD CVD process equipment which is suitable for a high temperature process and is mixed and designed in order to have excellent plasma resistance. The sealing compound is manufactured by mixing 1.75-2.25 parts per hundred resin of vulcanization catalysts in perfluoro-elastomers prepared by mixing raw gum, curing agents and functional additives related to the hardness and crosslink density of materials in order to accelerate the curing reaction of the perfluoro-elastomers.

Description

실링 컴파운드{COMPOUND FOR SEALING}SEALING COMPOUND {COMPOUND FOR SEALING}

본 발명은 실링(sealing) 재료로 사용되는 컴파운드에 관한 것으로서, 더 구체적으로는, 반도체/LCD CVD 공정 장비의 실링 컴파운드로서, 고온 공정에 적합하고, 내플라즈마 저항성이 우수하도록 배합 설계한 실링 컴파운드에 관한 것이다.The present invention relates to a compound used as a sealing material, and more particularly, to a sealing compound of a semiconductor / LCD CVD process equipment, which is suitable for a high-temperature process and has a composition designed to have excellent plasma resistance .

현재 국내 반도체 장비 부품 분야의 특수 재질의 실링재(sealing material, 이하, 실재(seal material) 또는 실재료라고도 함)로서 퍼플루오르-엘라스토머(perfluoro-elastomer, FFKM)에 관한 기술 개발이 끊임없이 진행되고 있다. 내열 및 내플라즈마 향상용 FFKM은 최첨단 산업 분야인 반도체 장비, LCD 장비 분야, 태양전지 및 항공 우주산업의 장비 분야에 널리 적용되는 실재(seal material)로서 고부가가치 첨단 장비에 적용되는 핵심기술이다.Currently, the development of perfluoro-elastomer (FFKM) technology as a sealing material (hereinafter also referred to as seal material or seal material) of a special material in the field of domestic semiconductor equipment parts is continuously under way. FFKM for heat resistance and plasma enhancement is a key technology applied to high-value-added advanced equipment as a seal material widely applied in the most advanced industrial fields such as semiconductor equipment, LCD equipment, solar cell and aerospace industry.

현재, 반도체 공정 및 LCD 공정의 고집적화, 고밀도 공정, 고플라즈마 공정 및 공정 규모의 증대로 인한 제조 장비의 공정 환경은 더욱 열악해지고 세밀화되고 있다. 이로 인한 실재료의 특성이 한계치에 다다랐으며, 공정 장비에 적용되기에 적합한 실재료를 찾아내는 것이 매우 어렵다. 이로 인하여 기존의 실재료의 성능을 업그레이드한 기능성 실재료의 개발이 절실히 필요하다.At present, the processing environment of manufacturing equipment due to the high integration of semiconductor process and LCD process, high density process, high plasma process, and process scale is getting worse and more refined. As a result, the properties of the seal material have reached their limits and it is very difficult to find a seal material suitable for use in process equipment. Therefore, it is urgently required to develop a functional seal material that upgrades the performance of existing seal materials.

다시 말해, 기존의 반도체 공정의 고집적화와 고밀도 공정 및 고밀도 플라즈마 공정이 적용으로 반도체 장비의 실재로 사용되는 고무의 성능도 이의 공정 조건에 적용가능한 재질로 개발될 필요가 있다.In other words, the performance of the rubber used as the actual material of the semiconductor equipment needs to be developed as a material applicable to the process conditions, due to the high integration of the existing semiconductor process and the application of the high density process and the high density plasma process.

또한, 반도체 제조 장비의 높은 제조 수율과 낮은 소모품 교체에 필요한 장비의 실재로서, 고온에 견디며 플라즈마(plasma)에 견딜 수 있는 재질의 개발이 시급하다.In addition, it is urgent to develop a material that can withstand high temperatures and can withstand plasma as a reality of equipments required for high manufacturing yield and low consumable replacement of semiconductor manufacturing equipment.

또한, 반도체 장비 산업은 웨이퍼를 가공하여 반도체 소자를 생산하는데 사용되는 제반 장비를 제작하는 첨단 자본재산업이다. 현재 시장규모나 중요성 면에서 매우 중요한 위치를 차지하고 있으며, 그의 부품소재로서 실재의 역할 또한 매우 중요해지고 있다. 반도체 장비의 중요 핵심부품으로 실재의 역할은 반도체 생산에 직접적으로 큰 영향을 미치고 있으며, 높은 수율의 장비를 제작하기 위해서는 실재의 역할이 매우 중요하다.In addition, the semiconductor equipment industry is a high-tech capital goods industry that manufactures various equipment used to produce semiconductor devices by processing wafers. Currently, it has a very important position in terms of size and importance of the market, and the role of reality as its component material is also becoming very important. The role of reality as a critical core component of semiconductor equipment has a direct impact on semiconductor production, and the role of reality is crucial to producing high yield equipment.

또한, 반도체 제조공정의 열악한 환경에 견딜 수 있으며, 반도체 장비의 수율 향상 도모 및 잦은 소모품 교체를 방지하기 위한 내열성이 탁월하고 복원력(영구압축복원율) 및 내플라즈마성이 우수한 실재로서의 고무 재질의 개발과 특성을 개선시킬 수 있는 기술이 절실히 요구된다.In addition, the development of a rubber material which can withstand the harsh environment of the semiconductor manufacturing process, has excellent heat resistance to increase the yield of semiconductor equipment and frequently replace consumables, has excellent resilience (permanent compressive recovery) and plasma resistance There is a desperate need for a technique capable of improving the characteristics.

따라서, 본 발명은 상술한 제 문제들을 감안하여 안출된 것으로서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 반도체 또는 LCD 제조 공정의 열악한 환경에 잘 견딜 수 있도록 하기 위해, 내열성 및 내플라즈마 저항성이 뛰어나며 영구압축복원율(compression set)이 우수한 실링 컴파운드(sealing compound)를 제공하는 것이다.Accordingly, the present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a plasma display panel which is excellent in heat resistance and plasma resistance, To provide a sealing compound that is superior in compression set.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 양상에 따른 실링 컴파운드(sealing compound)는, 원재료(Raw Gum), 가류제(curing agent), 그리고 재질의 경도 및 가교밀도와 관련된 기능성 첨가제를 배합하여 준비한 퍼플루오로-엘라스토머(perfluoro-elastomer)에, 상기 퍼플루오로-엘라스토머의 가류(curing) 반응을 촉진시키기 위해, 상기 퍼플루오로-엘라스토머에 대해 1.75phr(part per hundred resin) 내지 2.25phr의 가류 촉진제(catalyst)를 배합하여 제조된다.A sealing compound according to an aspect of the present invention for solving the above-mentioned problems is a sealing compound comprising a raw material (raw gum), a curing agent, and a functional additive relating to hardness and cross- In order to accelerate the curing reaction of the perfluoro-elastomer with a perfluoro-elastomer, a perfluoro-elastomer is impregnated with 1.75 phr (part per hundred resin) to 2.25 phr of a vulcanization accelerator (catalyst).

일 실시예에 따라, 상기 기능성 첨가제는, 1.5g의 Aerosil®R-972 및 15g의 N-550(ASTM 규격 기준으로 분류된 카본)일 수 있다.According to one embodiment, the functional additive may be 1.5 g Aerosil R-972 and 15 g N-550 (carbon classified as ASTM standard).

일 실시예에 따라, 상기 퍼플루오로-엘라스토머는 94g의 원재료(Raw Gum), 및 7.5g의 가류제 'A'(curing agent 'A') - 이는 6g의 원재료를 함유함 - 로 배합되어 준비될 수 있다.According to one embodiment, the perfluoroelastomer is blended with 94 g of Raw Gum and 7.5 g of curing agent 'A', which contains 6 g of raw material, .

일 실시예에 따라, 상기 퍼플루오로-엘라스토머는 94g의 원재료(Raw Gum), 및 7.5g의 가류제 'A' - 이는 6g의 원재료를 함유함 - 를 배합한 것이고, 상기 퍼플루오로-엘라스토머에 대해 가류 반응을 위한 2.7phr의 추가 가류제와, 재질의 경도 및 가교밀도와 관련된 추가 기능성 첨가제인 2phr의 Aerosil®R-972를 더 첨가하여 배합될 수 있다.According to one embodiment, the perfluoro-elastomer comprises 94 grams of Raw Gum and 7.5 grams of vulcanizing agent A, which contains 6 grams of raw material, wherein the perfluoro-elastomer , 2.7 phr of additional vulcanizing agent for the vulcanization reaction, and 2 phr of Aerosil R-972 which is an additional functional additive relating to the hardness and crosslinking density of the material.

본 발명의 다른 일 양상에 따른 실링 컴파운드는, 원재료(Raw Gum), 가류제(curing agent), 그리고 재질의 경도 및 가교밀도와 관련된 기능성 첨가제를 배합하여 준비한 퍼플루오로-엘라스토머(perfluoro-elastomer)(FFKM B)와, 원재료, 그리고 재질의 경도 및 가교밀도와 관련된 기능성 첨가제를 배합하여 준비한 퍼플루오로-엘라스토머(FFKM D)를, 50 대 50으로 혼합한 혼합 퍼플루오로-엘라스토머에, 가류 반응을 위한 추가 가류제와, 재질의 경도 및 가교밀도와 관련된 추가 기능성 첨가제인 Aerosil®R-972와, 상기 혼합 퍼플루오로-엘라스토머에 대해 1.75phr(part per hundred resin) 내지 2.25phr의 가류 촉진제(catalyst)를 배합하여 제조된다.A sealing compound according to another aspect of the present invention comprises a perfluoro-elastomer prepared by blending a raw material, a curing agent, and a functional additive relating to the hardness and crosslinking density of the material, (FFKM D) prepared by blending a polyolefin-based elastomer (FFKM B), a raw material, and a functional additive relating to the hardness and crosslinking density of a material, in a ratio of 50:50, And Aerosil R-972, an additional functional additive associated with the hardness and crosslinking density of the material, and a part per hundred resin to 2.25 phr vulcanization accelerator for the mixed perfluoroelastomer catalyst.

일 실시예에 따라, 상기 FFKM B는 94g의 원재료(Raw Gum)와 7.5g의 가류제 'A'(curing agent 'A') - 이는 6g의 원재료를 함유함 - 를 배합한 것이고, 상기 FFKM B에 첨가되는 기능성 첨가제는 1.5g의 Aerosil®R-972 및 15g의 N-550(ASTM 규격 기준으로 분류된 카본)이며, 상기 FFKM D는 100g의 원재료에 기능성 첨가제인 1.5g의 Aerosil®R-972, 3.0g의 N-550 및 25g의 N-990를 첨가한 것이며, 상기 추가 가류제는 상기 혼합 퍼플루오로-엘라스토머에 대해 2.7phr이고, 상기 추가 기능성 첨가제는 상기 혼합 퍼플루오로-엘라스토머에 대해 2phr의 Aerosil®R-972이다.According to one embodiment, the FFKM B is a blend of 94 g of Raw Gum and 7.5 g of a curing agent 'A', which contains 6 g of raw material, and the FFKM B 1.5 g of Aerosil R-972 and 15 g of N-550 (carbon classified as ASTM standard) are added to 100 g of raw material, and 1.5 g of Aerosil R-972 , 3.0 g of N-550 and 25 g of N-990, the additional vulcanizing agent is 2.7 phr relative to the mixed perfluoroelastomer and the additional functional additive is added to the mixed perfluoro-elastomer 2 phr of Aerosil R-972.

본 발명의 또 다른 일 양상에 따른 실링 컴파운드는, 94g의 원재료(Raw Gum), 7.5g의 가류제 'A' - 이는 6g의 원재료를 함유함 -, 그리고 재질의 경도 및 가교밀도와 관련된 기능성 첨가제인 1.5g의 Aerosil®R-972 및 15g의 N-550(ASTM 규격 기준으로 분류된 카본)을 배합하여 준비한 퍼플루오로-엘라스토머(perfluoro-elastomer)(FFKM B)와, 94g의 원재료, 5.0g의 E-18412와 2.5g의 E-18600의 혼합으로 이루어진 7.5g의 가류제 - 이는 6g의 원재료를 함유함 - , 그리고 재질의 경도 및 가교밀도와 관련된 기능성 첨가제인 1.5g의 Aerosil®R-972를 배합하여 준비한 퍼플루오로-엘라스토머(FFKM C)와, 100g의 원재료, 재질의 경도 및 가교밀도와 관련된 기능성 첨가제인 1.5g의 Aerosil®R-972, 3.0g의 N-550 및 25g의 N-990을 배합하여 준비한 퍼플루오로-엘라스토머(FFKM D)를, 40:X:60-X의 비율(여기서 X는 10 내지 30임)로 혼합한 혼합 퍼플루오로-엘라스토머에, 가류 반응을 위한 추가 가류제 13phr(part per hundred resin)와, 재질의 경도 및 가교밀도와 관련된 추가 기능성 첨가제인 Aerosil®R-972 2phr과, 1.75phr 내지 2.25phr의 가류 촉진제(catalyst)를 배합하여 제조된다.A sealing compound according to another aspect of the present invention comprises 94 g of raw material Gum, 7.5 g of vulcanizing agent A, which contains 6 g of raw material, and a functional additive relating to the hardness and crosslinking density of the material A perfluoro-elastomer (FFKM B) prepared by blending 1.5 g of Aerosil R-972 and 15 g of N-550 (carbon classified in accordance with ASTM standard), and 94 g of raw material, 5.0 g 7.5 g of a vulcanizer consisting of a mixture of E-18412 and 2.5 g of E-18600, which contains 6 g of raw material, and 1.5 g of Aerosil R-972 which is a functional additive relating to the hardness and crosslinking density of the material (FFKM C), and 1.5 g of Aerosil R-972, 3.0 g of N-550 which is a functional additive relating to the hardness and crosslinking density of the material, 100 g of the material, and 25 g of N- (FFKM D) prepared by blending 1090 to 990 in a ratio of 40: X: 60-X (where X is 10 to 30) The combined perfluoro-elastomers were further blended with 2 phr of Aerosil R-972, an additional functional additive relating to the hardness and crosslinking density of the material, 13 phr (part per hundred resin) for the vulcanization reaction and 1.75 phr to 2.25 phr Of a vulcanization accelerator (catalyst).

본 발명은 특히 반도체 및 LCD의 화학기상증착(CVD) 공정용 실링 재료로서, 열악한 환경에도 잘 견딜 수 있으며, 내열성이 탁월하고 영구압축복원율 및 내플라즈마성이 우수한 실링 컴파운드를 제공함으로써, 잦은 부품 교체로 인한 장비의 유휴 상태를 줄일 수 있고, 그에 따라 반도체 장비의 수율 향상을 도모할 수 있는 효과를 갖는다.The present invention relates to a sealing material for a chemical vapor deposition (CVD) process of semiconductors and LCDs, which can withstand harsh environments, has excellent heat resistance, provides excellent compression set recovery and plasma resistance, It is possible to reduce the idle state of the equipment due to the power consumption of the semiconductor device, thereby improving the yield of the semiconductor equipment.

도 1은 고분자 사슬의 종류를 나타내기 위한 도면이고,
도 2는 엘라스토머의 특징을 설명하기 위한 도면이고,
도 3은 고분자들의 결정성을 설명하기 위한 도면이고,
도 4는 FFKM B의 단독 배합인 경우의 유동계(rheometer)의 그래프이고, 도 5는 FFKM B와 FFKM D의 혼합 배합인 경우의 유동계의 그래프이고, 도 6은 FFKM D의 단독 배합인 경우의 유동계의 그래프이며,
도 7 내지 도 12는 배합에 따른 열적 특성을 확인하기 위하여 'FFKM B'의 단독 배합, 'FFKM D'의 단독 배합, 및 이들의 혼합배합의 TGA(Thermogravimetric Analysis)와 DSC(Differential Scanning Calorimeter) 분석 결과를 나타내는 그래프이다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a view for showing the kind of a polymer chain,
Fig. 2 is a view for explaining the characteristics of the elastomer,
3 is a view for explaining the crystallinity of polymers,
Fig. 4 is a graph of a rheometer in the case of a single combination of FFKM B, Fig. 5 is a graph of a flow system in the case of a mixture of FFKM B and FFKM D, and Fig. And Fig.
FIGS. 7 to 12 show the results of TGA (Thermogravimetric Analysis) and DSC (Differential Scanning Calorimeter) analysis of 'FFKM B' alone, 'FFKM D' alone, Fig.

엘라스토머의 개요Outline of Elastomer

일반적으로, 엘라스토머(elastomer)는 그 사용 목적에 따라서 다수의 원료고무 중에서 선택한 고무재료를 혼합하여 이 혼합 고무에 여러 가지 특성을 부여해 주는 배합제 및 첨가제를 혼합하여 복잡한 성형 및 가교 공정을 거쳐 제조되고 있다.Generally, an elastomer is manufactured by mixing a rubber material selected from a plurality of raw rubber materials according to the purpose of use, mixing a compounding agent and various additives for imparting various properties to the mixed rubber, complicating molding and crosslinking processes have.

따라서, 고무의 개발은 원료 재료의 선택, 배합제 및 첨가제의 특성 파악, 제품의 제조에 이르기까지의 배합 및 설계에 대한 많은 기술과 지식을 필요로 한다.Therefore, the development of rubber requires a lot of skill and knowledge about selection of raw material, characterization of compounding agent and additive, formulation and design from manufacture to product.

흔히 말하는 고무는 최초로 고무나무에서 얻어지는 물질을 뜻하며, 이것이 오늘날 'cured rubber', 'vulcanized rubber', 'elastomer'로 파생되어 불리어지고 있다. 일반적으로 고무는 천연고무와 합성고무로 나뉘어지는데, 합성고무는 저분자량의 단량체(monomer)를 합성시켜 긴 사슬 분자인 고분자(polymer)로 제조되어진다. 일반적으로, 유화상(water emulsion) 형태로 존재하는 합성 라텍스(latex)를 얻은 후 응고시킨 다음 고형분을 수세 건조하면 고형의 고분자 합성 원료고무가 제조된다.The so-called rubber is the first material to be obtained from a rubber tree, which is today called "cured rubber", "vulcanized rubber" and "elastomer". Generally, rubber is divided into natural rubber and synthetic rubber. Synthetic rubbers are synthesized from low molecular weight monomers and made from long chain polymer. Generally, after a synthetic latex in the form of water emulsion is obtained and solidified, the solids are washed and dried to prepare a solid polymer synthesis raw material rubber.

이렇게 합성된 고분자 원료고무에 배합제 및 특정 첨가제를 섞어 컴파운딩(compounding) 처리를 진행하면, 기존 원료고무에 특정한 특성을 발현 가능한 재료를 제조하게 된다. 이렇게 배합된 고무재료에 일정한 압력과 열에 의해 가열하면 특정 형상과 탄성을 갖는 제품의 제조가 가능하다.When the compounding agent and the specific additives are mixed and compounding is performed on the synthesized polymer raw material rubber, a material capable of exhibiting specific characteristics to the existing raw material rubber is produced. It is possible to manufacture a product having a specific shape and elasticity by heating the thus-blended rubber material with a certain pressure and heat.

가류(또는 가교, curing)라는 공정은 주사슬 분자들이 길이 방향에 따라 여러 지점(point)에서 사슬과 사슬이 결합에 의해서 서로 단단하게 묶이게 되는 현상이며, 이러한 가교에 사슬과 사슬 사이의 결합이 고무의 탄성을 유지하며 형상을 유지시켜주는 중요한 역할을 수행한다.The process of vulcanization (or curing) is a phenomenon in which main chain molecules are tightly bound to each other at a plurality of points along the length of the chain, and the bond between the chain and chain is linked to the rubber To maintain the elasticity and maintain the shape.

이러한 가교의 차이가 원료고무와 엘라스토머의 가장 큰 차이점이며, 외부로부터 에너지를 받으면 충분하게 변형하고 그 에너지가 제거되면 원상태로 되돌아가는 성질을 갖게 되는 재료가 엘라스토머이다. 엘라스토머라는 용어 자체는 탄성 고분자(elastic polymer)에서 유래되었다.
The difference between these crosslinking materials is the greatest difference between the raw rubber and the elastomer, and the elastomer is a material that is sufficiently deformed when energy is received from the outside, and has a property of returning to its original state when the energy is removed. The term elastomer itself is derived from an elastic polymer.

엘라스토머의 구조 및 해석Structure and Analysis of Elastomers

1. 거대분자, 고분자, 단량체1. macromolecules, macromolecules, monomers

섬유, 플라스틱, 원료고무, 탄성체 등의 물질은 저분자 유기화합물보다 분자의 수가 수만 배 이상 큰 거대분자로 구성된 유기화합물이다.Materials such as fibers, plastics, raw rubber, and elastomers are organic compounds composed of macromolecules that are tens of thousands of times more molecules than low molecular organic compounds.

거대분자는 긴 사슬에 서로 연결된 많은 수의 단순 반복 단위로 구성된다. 이러한 이유로 거대분자는 그리스 문자(poly)(many)와 meros(part)를 합성시킨 폴리머(polymer)로 명명되게 되었다. 앞서 언급한 바와 같이 이러한 고분자를 합성하는 단위 분자를 단량체라 부르는데, 유사하거나 서로 다른 분자들과 반응하여 고분자를 만들 수 있는 저분자량의 유기화합물이다. 이러한 단량체들이 서로 합성되어 고분자가 되는 화학반응을 중합(polymerization)이라고 한다.A macromolecule consists of a large number of simple repeating units linked together in a long chain. For this reason, the macromolecule has been termed a polymer which is a composite of greies (many) and meros (part). As mentioned earlier, a unit molecule that synthesizes such a polymer is called a monomer, which is a low molecular weight organic compound capable of forming a polymer by reacting with similar or different molecules. The chemical reaction of these monomers with each other to form a polymer is called polymerization.

2. 중합-고분자합성(polymerization)2. Polymerization - Polymerization

자연에 이미 존재하는 고분자는 많지만 그러한 천연의 사슬 분자들이 어떻게 만들어지는가에 대해서는 잘 알려져 있지 않다. 그러나, 단량체를 가지고 중합에 의해서 합성 고무를 생산할 수 있게 되는데, 중합에는 두 가지 중요한 중합 반응이 있는데, 부가 중합(addition polymerization)과 축합 중합(condensation polymerization)이 그것이다.There are many polymers already present in nature, but how such natural chain molecules are made is not well known. However, it is possible to produce synthetic rubbers by polymerization with monomers. There are two important polymerization reactions for polymerization: addition polymerization and condensation polymerization.

부가 중합은 초기 분자에 원자의 손실 없이 단량체 분자를 붙이는 것을 말한다. 부가 중합의 대표적인 예로는 에틸렌 가스(ethylene gas)로부터 연질 플라스틱(polyethylene)을 제조하는 방법이다(화학식 1). 에틸렌은 2개의 탄소원자 사이에 이중 결합이 있는 불포화 탄화수소이다. 이들 중 한 개의 결합이 열려서 인접한 에틸렌 분자로부터 동일한 방법으로 생성된 결합과 쉽게 하나가 된다. 이러한 방법으로 불포화 단량체로부터 포화된 긴 사슬을 가진 고분자를 만들 수 있게 된다.Addition polymerization refers to attaching a monomer molecule to an initial molecule without loss of atoms. Representative examples of the addition polymerization are a process for producing soft plastic (polyethylene) from ethylene gas (Chemical Formula 1). Ethylene is an unsaturated hydrocarbon having a double bond between two carbon atoms. One of these bonds is opened and easily becomes one with the bonds generated in the same way from adjacent ethylene molecules. In this way, a polymer having a long chain saturated from an unsaturated monomer can be produced.

Figure 112013050072327-pat00001
Figure 112013050072327-pat00001

좀 더 복잡한 형태의 부가 중합은 다이엔(diene) 형태의 불포화 단량체에서 볼 수 있다. 이것들은 에틸렌 단량체와 달리 2개의 짝이중결합(conjugatged double bond)을 가지고 있다. 디엔 형태의 중요한 대표적인 단량체로 부타디엔(butadiene)이 있다. 축합 중합은 고분자 생성의 각 단계에서 작은 분자들이 제거되는 이작용기성 반응물(bi-functional reactants) 사이의 반응을 포함하고 있다.A more complex form of addition polymerization can be found in unsaturated monomers in the form of dienes. Unlike ethylene monomers, these have two conjugated double bonds. An important representative monomer in the diene form is butadiene. Condensation polymerization involves reactions between these bi-functional reactants where small molecules are removed at each stage of polymer production.

폴리아미드(polyamide) 고분자를 생성하는 중합이 축합중합의 대표적인 예이다. 디아민(diamine, H2N-R-NH2)과 디카르복실산(dicarboxylic acid, HOOC-R'-COOH)을 축합하여 고분자를 생성시키는데, 그 생성물은 지속적인 반응에 의해 분자량이 큰 고분자를 생성할 수 있는 반응성기(reactive groups)를 가지고 있다(화학식 2, 3). 부산물인 물(H2O)은 고분자 생성의 각 단계에서 제거된다.Polymerization to produce a polyamide polymer is a representative example of condensation polymerization. A polymer is formed by condensing a diamine (H 2 NR-NH 2 ) with a dicarboxylic acid (HOOC-R'-COOH). The product can produce a polymer having a high molecular weight by a continuous reaction And have reactive groups (Formula 2, 3). The by-product water (H 2 O) is removed at each stage of polymer production.

Figure 112013050072327-pat00002
Figure 112013050072327-pat00002

Figure 112013050072327-pat00003
Figure 112013050072327-pat00003

3. 고분자 분자량3. Polymer molecular weight

거대한 한 분자의 분자량은 그 분자 안의 반복 단위의 수와 반복 단위의 분자량을 곱한 것과 같다. 예를 들어, 폴리에틸렌의 분자량은 (C2H4)n이라는 식으로부터 계산할 수 있는데, 이것은 28 x n과 같다.The molecular weight of a large molecule is equal to the number of repeating units in the molecule times the molecular weight of the repeating unit. For example, the molecular weight of polyethylene can be calculated from the formula (C 2 H 4 ) n, which is equal to 28 x n.

특수 단백질과 같은 몇몇 생고분자(biopolymer)는 동일한 분자량을 가진 거대분자로 구성되어 있다. 그러나, 대부분 합성고분자 및 셀룰로오스, 천연고무 등과 같은 자연산 고분자는 여러 가지 다른 분자량의 거대분자로 구성되어 있다.
Some biopolymers, such as special proteins, are composed of macromolecules with the same molecular weight. However, most synthetic polymers and natural polymers such as cellulose and natural rubber are composed of macromolecules of various molecular weights.

4. 단중합체, 공중합체, 삼원중합체4. Monomers Polymers, copolymers, terpolymers

단중합체(homopolymer)는 폴리에틸렌과 같이 동일한 반복 단위를 여러 개 가진 고분자를 말한다. 만약 2개의 다른 단량체(즉, A 및 B)가 중합될 경우, 그 제품은 공중합체(copolymer)라 하며, 단량체 A와 B의 배열은 무작위 또는 교차로 될 수 있다(화학식 4, 5)Homopolymer refers to a polymer having several repeating units, such as polyethylene. If two different monomers (i.e., A and B) are polymerized, the product is referred to as a copolymer, and the arrangement of monomers A and B may be random or intersecting (Formula 4, 5)

Figure 112013050072327-pat00004
Figure 112013050072327-pat00004

무작위 공중합체Random copolymer

Figure 112013050072327-pat00005
Figure 112013050072327-pat00005

교차 공중합체
Cross-copolymer

공중합체는 사슬에 반복단위가 연속적으로 존재할 수도 있는데, 이것을 블록 공중합체(block copolymer)라 부른다(화학식 6)The copolymer may have a continuous repeating unit in the chain, which is referred to as a block copolymer (Chemical Formula 6)

Figure 112013050072327-pat00006
Figure 112013050072327-pat00006

블록 공중합체
Block copolymer

삼원공중합체(tetpolymer)는 3개의 다른 단량체(A,B,C)가 중합되어 생성된 고분자이다(화학식 7).A tetrapolymer is a polymer produced by polymerization of three different monomers (A, B, and C) (Formula 7).

Figure 112013050072327-pat00007
Figure 112013050072327-pat00007

그라프트 공중합체
Graft copolymer

5. 고분자 사슬의 종류5. Types of polymer chain

고분자 사슬의 종류에는 도 1에 도시된 바와 같이, 선상(linear), 가지상(branch) 및 가교상(crosslink)이 있다. 고분자 물성은 주로 거대분자의 길이와 입체 배열(configuration), 그들 사이의 상호작용(interaction)의 정도, 관능기(functional group)의 존재 여부에 영향을 받는다.
Types of polymer chains include linear, branched and crosslinked groups, as shown in Fig. Polymer properties are mainly affected by the length and configuration of macromolecules, the degree of interaction between them, and the presence of functional groups.

6. 고분자의 종류6. Types of Polymers

고분자는 고체 상태에서의 변형 특성에 따라 열가소성 수지(plastomer), 탄성체(elastomer), 열가소성 탄성체(TPE, themoplastic elastomer), 열경화성 수지(themoset resin)의 4 가지로 분류된다.Polymers are classified into four types according to their deformation characteristics in the solid state: plastomers, elastomers, TPE, themoplastic elastomers, and thermoset resins.

폴리에틸렌, 폴리스티렌(polystyrene), PVC(polyvinyl chloride)와 같은 플라스토머(plastomer)는 서로 얽힌 선형 혹 가지화된 거대분자들로 구성되어 있으며, 분자간 인력(intermolecular force)에 의해 서로 결합되어 있다.Plastomers, such as polyethylene, polystyrene, and polyvinyl chloride (PVC), are composed of interdigitated linear hornblende macromolecules and are interdigitated by intermolecular forces.

이들 플라스토머는 고체 상태에서 영구 변형되고 변형시 가한 힘을 완전히 제거해도 회복을 못한다. 그것은 플라스토머의 거대분자가 느슨하게 되어 있어 압력을 받으면 서로 미끄러진다(도 2의 a 참조).These plastomers are permanently deformed in the solid state and can not be recovered even if the force exerted by the strain is completely removed. It is because the macromolecules of the plastomer are loosened and slip when pressed under pressure (see Fig. 2 (a)).

엘라스토머는 가해진 힘을 완전히 제거한 후 거의 완전하게 초기 형태로 되돌아가는 성질을 가진 탄성물질이다. 더욱이 엘라스토머는 용매에 녹지 않을 뿐 아니라 용융되지도 않는다. 단지 벤젠 MEK(methyl ethyl ketone) 등 특정 용매에서 팽윤되고 사용온도 영역 이상으로 가열하면 분해된다.The elastomer is an elastomeric material having a property of almost completely returning to its initial shape after completely removing the applied force. Moreover, the elastomer is not only insoluble in the solvent but also does not melt. Only benzene swells in certain solvents such as methyl ethyl ketone (MEK) and decomposes when heated above the operating temperature range.

플라스토머와 달리 이러한 독특한 특성을 갖는 것은 엘라스토머의 거대분자가 화학결합에 의해 가교가 되어 있기 때문이다(도 2의 b 참조)Unlike plastomers, these unique properties are due to the macromolecules of the elastomer being crosslinked by chemical bonding (see Figure 2b)

또한, 엘라스토머는 원료고무로부터 제조되는데, 거기에 다양한 배합제(filler)가 서로 섞이게 되며, 이러한 방법으로 컴파운딩된 상태를 'uncured rubber'라 부르며, 일반적으로 점성을 갖는 열가소성으로 강한 용매(solvent)에 용융된다.In addition, the elastomer is made from the raw rubber, and various fillers are mixed with it. The compounded state in this way is called 'uncured rubber', and generally a thermoplastic and strong solvent having a viscosity, .

일단 컴파운딩된 원료는 가교되면 높은 탄성회복력을 가지고 점착성도 없어지게 되는데 용매에 불용성이 되고 가열되더라도 용융되지 않는다. 또한, 각종 노화에 기인하여 나타나는 물성저하에 대한 저항성도 가지게 되며, 조각(scrap)이나 불량품은 그 가교점을 화학적으로 또는 기계적으로 파괴하지 않는 한 재사용이 불가능하게 된다.
Once the compounded materials are crosslinked, they have high elastic restoring force and lose their tackiness. They are insoluble in the solvent and do not melt even when heated. In addition, it also has resistance to property deterioration caused by various aging, and scrap or defective products can not be reused unless the crosslinking point is chemically or mechanically destroyed.

7. 고분자 결정 및 무정형 구조7. Polymer Crystals and Amorphous Structures

일부 고분자들은 정상적인 조건에서 대부분이 완전한 무정형이나 그것이 연신되거나 저온영역에 있게 되면 결정화될 수 있다.Some polymers may be completely amorphous under normal conditions, but crystallized when they are stretched or in the low temperature region.

결정성이란 보통 결정성 영역과 무정형 영역을 둘 다 가진 고분자를 설명하는데 사용되며, 이들 영역들은 기계적으로 분리되는 상(phase)은 아니며, 동일한 거대분자의 일정 부분은 길이 방향으로 결정 영역을 가지고 있는 동시에 나머지 부분은 무정형 영역으로 채워져 있기 때문이다(도 3 참조).Crystallinity is usually used to describe polymers with both crystalline and amorphous regions, these regions are not mechanically separated phases, and some of the same macromolecules have crystallographic regions in the longitudinal direction And the remaining portion is filled with the amorphous region (see FIG. 3).

그래서, 고분자에는 반결정성이라는 용어를 사용하며 일부 탄성체 특히 가교된 고무는 연신되었을 때 이러한 종류의 결정화가 나타나는 경향이 있다.Thus, polymers use the term semi-crystallinity and some elastomers, especially crosslinked rubbers, tend to exhibit this type of crystallization when stretched.

인장력(extension force)을 받음으로써 사슬 분자들이 당겨지는 방향으로 방향성을 갖게 된다.By receiving an extension force, the chain molecules are oriented in the direction in which they are pulled.

경도(hardness), 모듈러스(modulus), 인장강도(tensile strength) 등과 같은 많은 고분자의 물리적 성질은 그 고분자의 결정화도에 영향을 받는다. 인장시 결정화를 보이지 않는 고분자는 낮은 인장강도를 보인다.
The physical properties of many polymers, such as hardness, modulus, tensile strength, etc., are affected by the crystallinity of the polymer. Polymers that do not show crystallization during tensile show low tensile strength.

고온공정용 For high temperature process FFKMFFKM 배합 설계 Mixing design

고온공정용 퍼플루오로-엘라스토머(FFKM)의 배합 설계를 위해, 우선, 네 개의 컴파운드, FFKM A, FFKM B, FFKM C, 및 FFKM D(경우에 따라서는, 이들 각각을 원재료라고도 함)를 준비하였다(표 1 참조).For the blending design of a perfluoroelastomer (FFKM) for high-temperature process, four compounds, FFKM A, FFKM B, FFKM C and FFKM D (each of these are sometimes referred to as raw materials in some cases) (See Table 1).

먼저, FFKM A는 원재료(Raw Gum) 100g과, 가류제(curing agent)로서 1.5g의 가류제 'D', 재질의 경도 특성 및 가교밀도 특성을 좋게 하기 위한 기능성 첨가제로서 1.5g의 Aerosil®R-972 및 15g의 N-550(ASTM 규격으로 구분된 카본)으로 배합된 컴파운드 원재료이다.First, FFKM A was prepared by mixing 100 g of Raw Gum and 1.5 g of vulcanizing agent D as a curing agent, 1.5 g of Aerosil.RTM. As a functional additive for improving the hardness and crosslinking density characteristics of the material, -972 and 15 g of N-550 (carbon classified by ASTM standard).

다음으로, FFKM B는 원재료(Raw Gum) 94g과, 액상의 가류제로서 7.5g의 가류제 'A'(6g의 원재료 함유), 재질의 경도 특성 및 가교밀도 특성을 좋게 하기 위한 기능성 첨가제로서 1.5g의 Aerosil®R-972 및 15g의 N-550으로 배합된 컴파운드 원재료이다.Next, FFKM B was prepared by mixing 94 g of raw material (Raw Gum), 7.5 g of vulcanizing agent 'A' (containing 6 g of raw material) as a liquid vulcanizing agent, 1.5 as a functional additive for improving the hardness and cross- g of Aerosil R-972 and 15 g of N-550.

다음으로, FFKM C는 원재료(Raw Gum) 94g과, 가류제로서 5.0g의 FKM A 및 2.5g의 FKM B, 기능성 첨가제로서 1.5g의 Aerosil®R-972으로 배합된 컴파운드 원재료이다.Next, FFKM C is a compound raw material compounded with 94 g of raw material (Raw Gum), 5.0 g of FKM A and 2.5 g of FKM B as vulcanizing agents, and 1.5 g of Aerosil R-972 as a functional additive.

마지막으로, FFKM D는 원재료(Raw Gum) 100g과, 첨가제로서 1.5g의 Aerosil®R-972 및 3.0g의 N-550 및 25g의 N-990(ASTM 규격으로 구분된 카본)으로 배합된 컴파운드 원재료이다.Finally, FFKM D is a mixture of 100 grams of raw material (Raw Gum), 1.5 grams of Aerosil R-972, 3.0 grams of N-550 and 25 grams of N-990 (ASTM standardized carbon) to be.

FFKM A, B, C, D의 가교밀도는 각각 0.8, 1.3, 1.3, 1.9(몰%)이다.The crosslinking densities of FFKM A, B, C and D were 0.8, 1.3, 1.3 and 1.9 (mol%), respectively.

컴파운드Compound FFKM AFFKME FFKM BFFKM B FFKM CFFKM C FFKM DFFKM D 원재료(Raw Gum)Raw Gum 100100 9494 9494 100100 가류제 'A'The vulcanizing agent 'A' 7.57.5 가류제 'D'The vulcanizing agent 'D' 1.51.5 Aerosil®R-972Aerosil R-972 1.51.5 1.51.5 1.51.5 1.51.5 N-550N-550 1515 1515 3.03.0 N-990N-990 2525 TiO2TiO2 5.05.0 FKM AFKMA 5.05.0 FKM BFKM B 2.52.5 폴리머 플루오린 함량Polymer fluorine content %F(by NMR)% F (by NMR) 73.173.1 가교밀도Crosslink density 밀도(몰%)Density (mol%) 0.80.8 1.31.3 1.31.3 1.91.9 Polymer Mooney Viscosity
(121℃ for 1'+10')
Polymer Mooney Viscosity
(121 ° C for 1 '+ 10')
점성(MU)Viscosity (MU) 109109 MDR(12분)MDR (12 minutes) 온도(℃)Temperature (℃) 188188 188188 188188 177177 MH(in-lb)MH (in-lb) 9.19.1 14.714.7 13.913.9 23.823.8 ML(in-ib)ML (in-ib) 0.80.8 1.031.03 1.21.2 0.80.8 Ts2(분)Ts2 (minute) 3.43.4 2.92.9 2.42.4 4.14.1 T'50(분)T'50 (minutes) 4.54.5 4.44.4 3.43.4 7.67.6 T'90(분)T'90 (min) 8.18.1 8.18.1 6.46.4 16.216.2 특성(ASTM D412- 다이 D)Properties (ASTM D412 - Die D) 경도(Shore A)Hardness (Shore A) 7373 7777 7777 7878 인장강도(psi)Tensile Strength (psi) 16901690 19101910 17551755 17501750 연신율(elongation)(%)Elongation (%) 270270 155155 225225 130130 모듈러스 100%(psi)Modulus 100% (psi) 715715 12101210 685685 14901490 영구압축복원율(compression set)
(%, ASTM D395-방법 B)
Permanent compression set (compression set)
(%, ASTM D395-Method B)
230℃@70시간 -25% 디포메이션230 < 0 > C @ 70 hours -25% 4343 1818 1818 230℃@168시간 - 25% 디포메이션230 ° C @ 168 hours - 25% Deformation 5151 3535 300℃@70시간 -18% 디포메이션300 < 0 > C @ 70 hours -18% 8181 4343 300℃@168시간 -18% 디포메이션300 < 0 > C @ 168 h -18% 8585 5252

(원재료별 특성 비교표)
(Comparison of characteristics by raw materials)

표 1에 나타낸 바와 같이, 'FFKM D'의 기계적 특성이 가장 뛰어남을 알 수 있다(즉, 'FFKM D'의 경우, 경도(쇼어 경도) 78, 인장강도 1750, 연신율 130, 모듈러스 1490임). 그러나 T' 90(반응의 시작 시점으로부터 반응의 90%가 완료되는 시점까지 경과된 시간, 유동계(rheometer)로 측정됨)이 16.2분으로서 매우 늦으므로, 이 상태로의 배합은 적합하지 않은 것으로 판단되었다. 따라서, 최적의 가류제, 가류 촉진제, 기능성 첨가제를 첨가하여 기능성을 부여할 수 있는 최적의 배합을 찾아내고자 하였다.As shown in Table 1, it can be seen that the mechanical properties of 'FFKM D' are the best (ie, in the case of 'FFKM D', hardness (Shore hardness) is 78, tensile strength is 1750, elongation is 130 and modulus is 1490). However, since T '90 (time elapsed from the start of the reaction to the point at which 90% of the reaction is completed, as measured by the rheometer) is very slow as 16.2 minutes, the formulation into this state is not suitable . Therefore, it is aimed to find an optimum blend that can impart functionalities by adding an optimal vulcanizing agent, a vulcanization accelerator, and a functional additive.

또한, 'FFKM D'의 가교밀도(crosslinking density)가 1.9몰%로 매우 높게 설계되어 있어, 이를 단독으로 사용하고자 하는 경우 열적 안정성이 떨어지기 때문에, 가교밀도도 또한 낮출 필요가 있다. 따라서, 열적 안정성을 향상시키기 위해, 'FFKM A', 'FFKM B', 'FFKM C'와의 혼합을 통해 최적의 가교밀도를 찾아내고자 하였다.
In addition, since the crosslinking density of 'FFKM D' is designed to be very high at 1.9 mol%, it is necessary to lower the crosslinking density because it is deteriorated in thermal stability when used alone. Therefore, in order to improve the thermal stability, we tried to find the optimum crosslink density by mixing with 'FFKM A', 'FFKM B', and 'FFKM C'.

FFKMFFKM 가류제Vulcanizing agent 및 가류 촉진제 배합 설계 And vulcanization accelerator formulation design

먼저, 준비된 컴파운드 원재료 FFKM B에 대해, 가류 촉진제(catalyst)의 량을 변화시켜가면서 배합하였다. 그 결과 가류 촉진제를 배합하지 않은 경우(1차 시료), 가류 촉진제를 0.15g 배합한 경우(2차 시료), 가류 촉진제를 1g 배합한 경우(3차 및 5차 시료)에는 시료가 모두 파괴되는 결과가 초래되었다(표 2 참조).
First, the prepared compound raw material FFKM B was compounded while varying the amount of a vulcanization accelerator (catalyst). As a result, in the case where the vulcanization accelerator is not added (the first sample), when the vulcanization accelerator is added in the amount of 0.15 g (the second sample), and when 1 g of the vulcanization accelerator is added (third and fifth samples) (See Table 2).

컴파운드Compound 1차Primary 2차Secondary 3차Third 4차Fourth 5차5th FFKM BFFKM B 100100 100100 100100 100100 100100 가류제Vulcanizing agent 촉진제accelerant 0.150.15 1One 22 1One 특성(ASTM D412 - 다이 D)Characteristics (ASTM D412 - Die D) 경도(Shore A)Hardness (Shore A) 5555 5858 6565 6464 6767 인장강도(kgf/cm2)Tensile strength (kgf / cm2) 80.880.8 95.095.0 89.789.7 93.993.9 101.5101.5 연신율(%)Elongation (%) 223.2223.2 239.9239.9 235.4235.4 226.9226.9 213.9213.9 모듈러스 100%(kgf/cm2)Modulus 100% (kgf / cm2) 18.718.7 17.917.9 19.319.3 18.518.5 20.720.7 영구압축복원율(compression set)
(%, ASTM D395-방법 B)
Permanent compression set (compression set)
(%, ASTM D395-Method B)
300℃@72시간 -25% 디포메이션300 [deg.] C @ 72 hours -25% CrackCrack CrackCrack CrackCrack 22.722.7 CrackCrack

(FFKM B의 가류제와 촉진제 배합에 따른 특성 비교표)
(Comparison of Properties of FFKM B with Vulcanizing Agent and Accelerator Mixture)

실시예Example 1 One

표 2에 나타낸 바와 같이, 'FFKM B'에 대한 가류제(curing agent)와 촉진제(catalyst)의 배합 결과, 촉진제를 대체로 2phr(part per hundred resin)(실험 결과 2phr±12.5%의 범위 내) 정도로 사용하는 경우에 가장 좋은 특성을 나타내었다. 이에 반해, 촉진제(catalyst)의 사용량이 적을 경우(1.75phr 미만), 영구압축복원율(compression set) 측정 결과, 시료가 열팽창에 의하여 파괴(crack)되는 결과를 보였다. 또한, 촉진제의 사용량이 2.25phr을 초과하는 경우에는 과포화 상태로서 사용량 증가에 따른 특성 향상 효과가 거의 없음을 확인하였다.
As shown in Table 2, as a result of blending the curing agent and the catalyst with respect to 'FFKM B', the promoter was found to be approximately 2 phr (part per hundred resin) (within the range of 2 phr ± 12.5% And showed the best characteristics when used. On the other hand, when the amount of catalyst used is small (less than 1.75 phr), the result of compression set measurement shows that the sample is cracked due to thermal expansion. In addition, when the amount of the accelerator is more than 2.25 phr, it is confirmed that the supersaturated state has little effect on the improvement of properties as the amount of use increases.

FFKMFFKM D의  Of D 가교제(curing agent)와The curing agent and 촉진제( accelerant( catalystcatalyst ) 배합에 따른 특성) Characteristics according to formulation

이하의 표 3은 준비된 컴파운드 원재료 FFKM D에 대하여 가류제(curing agent)와 가류 촉진제(catalyst)를 배합한 결과에 따른 특성을 보인 것이다.
Table 3 below shows the characteristics of the prepared compound raw material FFKM D as a result of blending a curing agent and a catalyst.

컴파운드Compound 1차Primary 2차Secondary 3차Third 4차Fourth FFKM DFFKM D 100100 100100 100100 100100 가류제Vulcanizing agent 1One 촉진제accelerant 0.150.15 0.150.15 1One 특성(ASTM D412 - 다이 D)Characteristics (ASTM D412 - Die D) 경도(Shore A)Hardness (Shore A) 6767 6767 6767 6767 텐실 강도(kgf/cm2)Tensile strength (kgf / cm2) 87.887.8 95.495.4 93.593.5 83.283.2 연신율(%)Elongation (%) 171.5171.5 156.1156.1 156.7156.7 141.6141.6 모듈러스 100%(kgf/cm2)Modulus 100% (kgf / cm2) 26.326.3 32.232.2 30.930.9 33.933.9 영구압축복원율(Compression Set)
(%, ASTM D395 - 방법 B)
Permanent Compression Set
(%, ASTM D395 - Method B)
300℃@72시간 -25% 디포메이션300 [deg.] C @ 72 hours -25% 크랙crack 크랙crack 크랙crack 크랙crack

(비교 예 1)
(Comparative Example 1)

비교 예 1Comparative Example 1

표 3과 같이 'FFKM D'에 대하여 가류제와 가류 촉진제를 배합한 결과, 가류제와 가류 촉진제 모두를 첨가하지 않은 경우(1차 시료), 가류 촉진제만을 0.15phr 첨가한 경우(2차 및 3차 시료), 그리고 가류제 1phr 및 가류 촉진제 1phr을 동시에 첨가한 경우 모두에서 영구압축복원율(compression set) 측정 결과 시료가 열팽창에 의하여 파괴(crack)되는 결과를 보였다. 이는 'FFKM D'의 높은 가교밀도(1.9몰%) 및 열팽창으로 인한 것으로, 이를 개선하기 위하여 우선적으로 원재료의 혼합(blending)을 통한 최적의 가교밀도 설계가 필요하다.
As shown in Table 3, when both the vulcanizing agent and the vulcanization accelerator were not added (the first sample) and the addition of the vulcanization accelerator was added to the FFKM D, only 0.15 phr of the vulcanization accelerator was added And the addition of 1phr of the vulcanized firstphr and the vulcanization accelerator at the same time, the result of the compression set measurement shows that the sample is cracked due to the thermal expansion. This is due to the high crosslinking density (1.9 mol%) and thermal expansion of 'FFKM D'. In order to improve this, it is necessary to design the optimum crosslinking density by blending the raw materials.

FFKMFFKM of 가교밀도Crosslink density 최적화를 통한 기능 향상 설계 Designed to improve functionality through optimization

가교밀도의 최적화를 위하여 'FFMB B'와 'FFKM D'의 각각의 단독 사용 및 혼합배합의 비교 시험을 진행하였다. 본 시험에서는 동일한 가류제와 가류 촉진제 배합 비율을 적용하였다.For the optimization of cross - linking density, a comparison test was carried out for the single use of each of 'FFMB B' and 'FFKM D' and for mixing blends. In this test, the same vulcanizing agent and vulcanization accelerator compounding ratio were applied.

컴파운드Compound 1차(실시예 2)The primary (Example 2) 2차(비교예 2)Secondary (Comparative Example 2) 3차(실시예 3)Tertiary (Example 3) FFKM BFFKM B 100100 5050 FFKM DFFKM D 100100 5050 가류제Vulcanizing agent 2.72.7 2.72.7 2.72.7 Aerosil®R-972Aerosil R-972 22 22 22 촉진제accelerant 22 22 22 특성(ASTM D412 - 다이 D)Characteristics (ASTM D412 - Die D) 경도(Shore A)Hardness (Shore A) 7171 7575 7474 인장강도(kgf/cm2)Tensile strength (kgf / cm2) 111.9111.9 111.8111.8 139.8139.8 연신율(%)Elongation (%) 214.1214.1 148.8148.8 213.2213.2 모듈러스 100%(kgf/cm2)Modulus 100% (kgf / cm2) 26.126.1 43.543.5 28.428.4 영구압축복원율(Compression Set)
(%, ASTM D395 - 방법 B)
Permanent Compression Set
(%, ASTM D395 - Method B)
300℃@72시간 -25% 디포메이션300 [deg.] C @ 72 hours -25% 22.722.7 크랙crack 21.9621.96

(표 4 : 'FFKM B'와 'FFKM D'의 배합비에 따른 특성 비교)
(Table 4: Comparison of characteristics according to the mixing ratio of 'FFKM B' and 'FFKM D')

비교 예 2Comparative Example 2

위의 표 4에서와 같이 'FFKM D'를 단독으로 사용하고, 추가 가류제를 2.7phr 그리고 가류 촉진제를 2phr로 하고, 재질의 가교밀도 및 경도 관련 기능성 첨가제인 Aerosil®R-972를 2phr로 사용하는 경우(2차 시료로서, 비교 예 2), 'FFKM D'의 높은 가교밀도(1.9몰%)로 인하여 영구압축복원율 측정 결과 시료가 열팽창에 의하여 파괴되었으며, 따라서 이는 고온고압 환경에서 사용되는 반도체 장비 실링(sealing)에 매우 부적합하다.
As shown in Table 4 above, using 'FFKM D' alone, using 2.7 phr of an additional vulcanizing agent and 2 phr of a vulcanization accelerator, Aerosil® R-972, a functional additive relating to the material crosslinking density and hardness, is used at 2 phr (1.9 mol%) of 'FFKM D' (Comparative Example 2 as a secondary sample), the samples were destroyed by thermal expansion as a result of measurement of permanent compressive recovery, It is very unsuitable for equipment sealing.

실시예Example 2 2

위의 비교 예 2에 비해, 표 4에서와 같이 'FFKM B'의 100g을 기준으로 할 때, 추가 가류제 2.7phr, 추가 기능성 첨가제로서 2phr의 Aerosil®R-972를 첨가하여 배합하고, 촉진제를 대체로 2phr(part per hundred resin)(실험 결과 2phr±12.5%의 범위 내) 정도로 사용하는 경우에 300℃ 이상의 고온 조건에서도 크랙되지 않은 특성을 나타내었다.
As shown in Table 4, when compared to Comparative Example 2, the addition amount of 2.7 phr of an additional vulcanizing agent and 2 phr of Aerosil R-972 as an additional functional additive were added to 100 g of 'FFKM B' as shown in Table 4, Generally, when used at a level of 2 phr (part per hundred resin) (within the range of 2 phr ± 12.5% of the test), it was not cracked even at a high temperature of 300 ° C. or higher.

실시예Example 3 3

또한, 표 4에서와 같이 'FFKM B'와 'FFKM D'를 혼합 배합(50 대 50)하고, 혼합 배합된 FFKM의 100g을 기준으로 할 때, 추가 가류제 2.7phr, 추가 기능성 첨가제인 2phr의 Aerosil®R-972를 배합하고, 촉진제를 대체로 2phr(part per hundred resin)(실험 결과 2phr±12.5%의 범위 내) 정도로 사용하는 경우에는 300℃ 이상의 고온 조건에서도 크랙되지 않은 특성을 나타내었다. 이 실시예 3은 'FFKM B' 단독 배합(실시예 2)에 비하여 인장강도(tensile strength) 특성이 더 좋고(111.9 vs 139.8kgf/cm2), 영구압축복원율 특성에 있어서도 더 좋은 결과를 나타내어(22.7 vs 21.96), 고온 고압 환경에 놓여지는 반도체 장비의 실링에 적합하다.
In addition, as shown in Table 4, when FFKM B and FFKM D were mixed (50 to 50) and when 100 g of the mixed FFKM was used as a reference, 2.7 phr of an additional vulcanizing agent, 2 phr of an additive additive When Aerosil® R-972 was blended and the accelerator was used in a proportion of 2 phr (part per hundred resin) (in the range of 2 phr ± 12.5% as a result of experiments), it was not cracked even at high temperature of 300 ° C or higher. This Example 3 exhibited better tensile strength characteristics (111.9 vs 139.8 kgf / cm 2 ) than the FFKM B alone composition (Example 2) 22.7 vs 21.96) and is suitable for sealing semiconductor equipment which is placed in high temperature and high pressure environment.

다음으로, 도 4는 FFKM B의 단독 배합인 경우(실시예 2)의 유동계(rheometer)의 그래프이고, 도 5는 FFKM B와 FFKM D의 혼합 배합인 경우(실시예 3)의 유동계의 그래프이며, 도 6은 FFKM D의 단독 배합인 경우(비교 예 2)의 유동계의 그래프이다. 이하의 표 5와 함께 도 4 내지 도 6을 참조하여 상기 실시예 2 및 실시예 3을 비교 예 2와 비교하여 보면, 유동계의 측정 결과에서도 'FFKM B'의 단독 배합(실시예 2)과 'FFKM B'와 'FFMK D'의 혼합 배합(실시예 3)의 결과가 가장 안정적이며, 'FFKM D'의 단독 배합의 경우(비교 예 2)는 가교 반응이 지속적으로 이루어지는 것을 볼 수 있다.
Next, FIG. 4 is a graph of a rheometer in the case of a single combination of FFKM B (Example 2), and FIG. 5 is a graph of rheometer in the case of a mixture of FFKM B and FFKM D (Example 3) And FIG. 6 is a graph of a flow system in the case of a single combination of FFKM D (Comparative Example 2). 4 and 6 with reference to Table 5 below, the results of Comparative Example 2 and Comparative Example 2 were compared with those of Example 2 and Example 3, The result of the mixed formulation of 'FFKM B' and 'FFMK D' (Example 3) is the most stable, and in the case of 'FFKM D' alone (Comparative Example 2), the crosslinking reaction is continuously observed.

contentscontents MLML MHMH ts1ts1 tc10tc10 tc50tc50 tc90tc90 S MLS ML S MHS MH TDMLTDML TDMHTDMH FFKM B
단독배합
FFKM B
Solo blend
3.13.1 17.117.1 0:360:36 0:380:38 1:051:05 3:563:56 1.41.4 2.42.4 0.5220.522 0.1400.140
FFKM B, FFKM D
혼합배합
FFKM B, FFKM D
Blending
2.72.7 19.319.3 0:360:36 0:390:39 1:121:12 4:304:30 1.21.2 2.92.9 0.5560.556 0.1500.150
FFKM D
단독배합
FFKM D
Solo blend
2.72.7 24.324.3 0:430:43 0:390:39 1:161:16 4:504:50 1.31.3 4.04.0 0.5320.532 0.1640.164

(FFKM B와 FFKM D의 배합비에 rheometer 측정 결과, 실시예 2, 실시예 3 및 비교 예 2의 비교표)
(The rheometer measurement result of the compounding ratio of FFKM B and FFKM D, the comparison table of Example 2, Example 3 and Comparative Example 2)

위의 표 5에서 ML 및 MH는 각각 유동계(rheometer)에서 가류도를 토크로 나타낼 경우(도 4 내지 6에서 적색 그래프), 최저값과 최고값을 나타내며, ts1, ts10, tc10, tc50, tc90은 각각 가류 반응 1% 시작점, 10%, 50%, 90%가 일어난 시점까지의 경과 시간을 나타낸다.
In Table 5, ML and MH represent the lowest and highest values, respectively, when the vulcanization torque is expressed as rheometer (red graph in FIGS. 4 to 6), and ts1, ts10, tc10, tc50, Represents the elapsed time up to the point at which the 1% starting point, 10%, 50%, and 90% of the vulcanization reactions occurred.

내플라즈마My Plasma (( PlasmaPlasma resistanceresistance ) 테스트) Test

실시예 2, 실시예 3 및 비교 예 2와 같은 배합에 따른 내화학적 특성을 알아보기 위하여 반도체 공정에 주로 쓰이는 NF3, O2, CF4, SF6 가스를 이용하여 내플라즈마 테스트를 진행하였다. 해당 내플라즈마 테스트 조건은 챔버 내 온도 200℃, RF 파워 1200W, 공급 가스(feed gas) 200sccm, 공정 압력(process pressure) 150mmTorr의 조건으로 60분간 테스트를 실시하였으며, 테스트 시편의 무게 변화율로 내플라즈마 저항성(plasma resistance)을 측정하여 최적의 배합설계를 찾고자 하였다. 각각의 시편은 총 3개의 시편을 측정하여 그 평균값을 나타낸 것이다(표 6 참조)
Plasma tests were carried out using NF 3 , O 2 , CF 4 and SF 6 gas, which are mainly used in semiconductor processing, to investigate the chemical characteristics according to the formulation as in Example 2, Example 3 and Comparative Example 2. The plasma test conditions were as follows: the chamber temperature was 200 ° C, the RF power was 1200W, the feed gas was 200sccm, and the process pressure was 150mmTorr. (plasma resistance). For each specimen, three specimens were measured and their average values were shown (see Table 6)

항목
Item
FFKM B 단독배합FFKM B alone formulation FFKM D 단독배합FFKM D alone formulation FFKM B와 FFKM D
혼합배합
FFKM B and FFKM D
Blending
NF3NF3 CF4CF4 SF6SF6 O2O2 NF3NF3 CF4CF4 SF6SF6 O2O2 NF3NF3 CF4CF4 SF6SF6 O2O2 Before Weight
(g)
Before Weight
(g)
0.8100.810 0.8400.840 0.8600.860 0.8100.810 0.8250.825 0.8300.830 0.8300.830 0.8700.870 0.8600.860 0.8400.840 0.8000.800 0.8400.840
After Weight
(g)
After Weight
(g)
0.2250.225 0.7300.730 0.7900.790 0.7600.760 0.7000.700 0.7300.730 0.7900.790 0.8400.840 0.7000.700 0.7300.730 0.7600.760 0.8100.810
Δ
Weight
Δ
Weight
0.5850.585 0.1100.110 0.0700.070 0.0500.050 0.1250.125 0.1000.100 0.0400.040 0.0400.040 0.1600.160 0.1100.110 0.0400.040 0.0300.030
Δ Weight ratio
(%)
Δ Weight ratio
(%)
72.272.2 13.113.1 8.18.1 6.26.2 15.515.5 12.012.0 4.84.8 4.64.6 18.618.6 13.113.1 5.05.0 3.63.6

(FFKM B와 FFKM D의 배합비에 따른 내플라즈마 저항성 테스트 결과)
(A result of the plasma resistance test according to the mixing ratio of FFKM B and FFKM D)

표 6에 나타낸 바와 같이, 내플라즈마 테스트 결과, 'FFKM D'의 단독 배합(비교 예 2)이 내플라즈마 저항성이 가장 우수하였으며, 'FFKM B'의 단독 배합(실시예 2)이 내플라즈마 저항성이 가장 떨어지는 결과를 보임을 알 수 있다. 한편, 'FFKM B'와 'FFKM D'의 혼합 배합의 경우(실시예 3), 'FFKM D'의 단독 배합(비교 예 2)보다 내플라즈마 저항성은 약간 떨어지기는 하지만, 대체로 유사한 결과를 보인다.As shown in Table 6, as a result of the plasma plasma test, the sole compounding of 'FFKM D' (Comparative Example 2) showed the highest resistance to plasma, and the single compounding of 'FFKM B' (Example 2) It can be seen that the result is the worst. On the other hand, in the case of the combination of 'FFKM B' and 'FFKM D' (Example 3), resistance to plasma is slightly lower than that of 'FFKM D' alone (Comparative Example 2), but generally similar results are obtained.

따라서, 영구압축복원율(compression set)이 가장 좋으면서도 내플라즈마 저항성이 비교적 우수한 'FFKM B'와 'FFKM D'의 혼합 배합(실시예 3)이 최적의 배합임을 확인할 수 있다.
Therefore, it can be confirmed that the mixture of FFKM B and FFKM D having the best compression set and excellent resistance to plasma resistance (Example 3) is the optimum combination.

재료의 열팽창 최적화를 통한 최적의 실(Optimization of thermal expansion through optimization of materials sealseal ) 제품 개발Product development

고온 고압상태의 반도체 및 LCD 공정에서 쓰이는 실(seal) 제품의 대부분은 실의 눌림율(deformation)이 25% 이하로 설계되어 있다. 그렇기 때문에 영구압축복원율을 측정할 때에도 25% 이하의 조건에서 측정하는 것이 일반적이다. 그러나, 일부 공정에서는 실이 25% 이상의 눌림율을 갖는 공정이 있어 열팽창이 최적화되지 않았다면 특정 온도 및 압력 이상에서 실이 팽창에 의해 파괴되어 실의 역할을 제대로 수행하지 못하게 된다.Most seal products used in high-temperature and high-pressure semiconductor and LCD processes are designed to have a thread deformation of 25% or less. Therefore, it is common to measure the permanent compressive recovery rate under the condition of 25% or less. However, in some processes, if the process has a compression ratio of 25% or more and the thermal expansion is not optimized, the yarn breaks down due to the expansion at a certain temperature and pressure, thereby failing to perform the function of the seal.

따라서, 열팽창의 최적화를 통해 35% 이상의 눌림율에서도 실의 역할을 수행할 수 있는 최적의 배합을 찾고자 하였다.
Therefore, we sought to optimize the composition to achieve the role of yarn even at a compression ratio of over 35% by optimizing the thermal expansion.

컴파운드Compound 1차Primary 2차
(비교예 3)
Secondary
(Comparative Example 3)
3차Third 4차Fourth
FFKM AFFKME 87.587.5 87.587.5 FFKM BFFKM B 4040 4040 FFKM CFFKM C 1010 1010 FFKM DFFKM D 5050 5050 가류제Vulcanizing agent 12.512.5 12.512.5 1313 6.56.5 R-972R-972 22 22 촉진제accelerant 22 22 22 특성(ASTM D412-다이 D)Properties (ASTM D412 - Die D) 경도(Shore A)Hardness (Shore A) 6161 6464 7171 6868 인장 강도(kgf/cm2)Tensile strength (kgf / cm2) 117.9117.9 152.9152.9 122.6122.6 161.0161.0 연신율(%)Elongation (%) 305.2305.2 333.3333.3 206.3206.3 244.7244.7 모듈러스 100%(kgf/cm2)Modulus 100% (kgf / cm2) 19.919.9 19.819.8 31.531.5 25.725.7 영구압축복원율(Compression Set)
(%, ASTM D395-방법 B)
Permanent Compression Set
(%, ASTM D395-Method B)
300℃@72시간 -25% 디포메이션300 [deg.] C @ 72 hours -25% 47.9447.94 20.4820.48 300℃@9시간 -35% 디포메이션300 DEG C @ 9 hours -35% 크랙crack 27.0027.00 크랙crack 크랙crack 300℃@9시간 -40% 디포메이션300 ° C @ 9 hours -40% Deformation 28.1028.10 크랙crack

비교 예 3Comparative Example 3

상기 표 7에서와 같이 0.8몰%의 낮은 가교밀도를 갖는 'FFKM A' 87.5g과 가류제 12.5g, 그리고 상기 FFKM A와 가류제의 혼합물에 대해 2phr인 가류 촉진제를 배합한 경우(표 7에서 2차 시료, 비교 예 3), 35% 이상의 눌림율(디포메이션)에서도 낮은 열팽창을 가져 파괴되지 않고 실의 형상을 유지하였다. 그러나, 300℃, 25%의 눌림율에서 영구압축복원율이 47.94%로 좋지 않아 300℃ 이상의 고온 특성에 대한 특성 향상에 관한 본 연구의 목표에 미달되므로 'FFKM A' 배합은 적합하지 않다.
As shown in Table 7, when 87.5 g of 'FFKM A' having a low crosslinking density of 0.8 mol%, 12.5 g of a vulcanizing agent, and a vulcanization accelerator of 2 phr were mixed with the mixture of the vulcanizing agent and FFKM Secondary sample, Comparative Example 3), even at a compression ratio of 35% or more (deformation), the thermal expansion was reduced and the shape of the yarn was maintained without being broken. However, the 'FFKM A' formulation is not suitable because the permanent compressive decomposition rate at 300 ° C and 25% compression ratio is not good at 47.94% and thus the object of improving the characteristics for high temperature characteristics above 300 ° C is not satisfied.

다만, 상기 테스트 결과 0.8몰%의 낮은 가교밀도를 갖는 'FFKM A'의 경우 35% 이상의 높은 눌림율에서도 실의 형상을 유지하는 것으로 보아 가교밀도와 열팽창의 상관관계가 있는 것으로 판단되며, 영구압축복원율과 내플라즈마 저항성 특성에서 좋은 결과를 나타낸 'FFKM B'와 'FFKM D'의 혼합 배합에 'FFKM C' 배합을 추가하여 최적의 가교밀도 및 열팽창 최적화를 통한 최적의 씰 제품을 개발하고자 하였다.
However, as a result of the test, 'FFKM A' having a crosslinking density as low as 0.8 mol% maintains the shape of the yarn even at a high compression ratio of 35% or more, indicating that there is a correlation between the crosslink density and thermal expansion. We tried to develop an optimal seal product by optimizing the crosslink density and thermal expansion by adding 'FFKM C' formulations to the mixture of 'FFKM B' and 'FFKM D' which showed good results in terms of recovery and resistance to plasma.

컴파운드Compound 1차Primary 2차Secondary 3차Third FFKM BFFKM B 4040 4040 4040 FFKM CFFKM C 1010 2020 3030 FFKM DFFKM D 5050 4040 3030 가교제Cross-linking agent 1313 1313 1313 R-972R-972 22 22 22 촉진제accelerant 22 22 22 특성(ASTM D412 - 다이 D)Characteristics (ASTM D412 - Die D) 경도(Shore A)Hardness (Shore A) 7171 7373 7676 인장 강도(kgf/cm2)Tensile strength (kgf / cm2) 122.6122.6 157.2157.2 139.9139.9 연신율(%)Elongation (%) 206.3206.3 227.0227.0 194.6194.6 모듈러스 100%(kgf/cm2)Modulus 100% (kgf / cm2) 31.531.5 32.732.7 46.446.4 영구압축복원율(Compression Set)
(%, ASTM D395 - 방법 B)
Permanent Compression Set
(%, ASTM D395 - Method B)
300℃@70시간 - 25% 디포메이션300 ° C @ 70 hours - 25% Deformation 20.4820.48 -- 26.1726.17 300℃@24시간 - 35% 디포메이션300 ° C @ 24 hours - 35% Deformation 크랙crack 크랙crack 크랙crack

(FFKM B, FFKM C, FFKM D의 배합비에 따른 특성 비교)
(Comparison of characteristics according to the mixing ratio of FFKM B, FFKM C, FFKM D)

실시예Example 4 4

표 8에서와 같이 'FFKM B', 'FFKM C', 'FFKM D'의 혼합 배합을 진행하였다(1차 시료 : 40 대 10 대 50의 배합비, 2차 시료 : 40 대 20 대 40의 배합비, 3차 시료 : 40 대 30 대 30의 배합비). 가교제 13phr, 기능성 첨가제 Aerosil®R-972 2phr, 및 가교 촉진제 2phr은 모두 동일하게 첨가되었다.The mixing ratio of 'FFKM B', 'FFKM C' and 'FFKM D' was proceeded as shown in Table 8 (the mixing ratio of the first sample: 40 to 10:50, the second sample: 40 to 20:40, The third sample: the ratio of 40 to 30 to 30). 13 phr of the crosslinking agent, 2 phr of the functional additive Aerosil R-972, and 2 phr of the crosslinking accelerator were added in the same manner.

이들 시료들 중 특히, FFKM B, FFKM C, FFKM D의 배합비에 있어서, FFKM B를 40으로 고정시키고, FFKM C를 10에서부터 30으로 증가시키며, 이와는 반대로 FFKM D를 50에서 30으로 감소시키면서 배합 실험하였다. 그 결과, 25%의 눌림율 조건에서 영구압축복원율 측정결과가 비교적 양호하게 나왔다.Among these samples, FFKM B was fixed at 40, FFKM C was increased from 10 to 30, and FFKM D was decreased from 50 to 30 in the mixing ratio of FFKM B, FFKM C and FFKM D, Respectively. As a result, the results of permanent compressive decompression rate measurement were relatively good at a compression ratio of 25%.

다만, 이들 모두 35% 이상의 눌림율 조건에서 영구압축복원율 측정 결과 열팽창에 시료가 파괴되는 현상이 나타났다(표 8에서 35% 디포메이션에 대해 모두 크랙으로 표시됨).However, in all of these cases, under the condition of compression ratio of more than 35%, permanent compressive decompression ratio measurement results in destruction of the sample in thermal expansion (all cracks are shown for the 35% deformation in Table 8).

특히, 1.9몰%의 높은 가교밀도를 갖는 'FFKM D'의 함량이 높을수록(높은 순서대로 1차, 2차, 3차 시료임) 영구압축복원율이 뛰어나지만 높은 가교밀도로 인한 높은 열팽창을 최적화하기 위해서는 그보다 낮은 가교밀도를 갖는 'FFKM A', 'FFKM B', 'FFKM C' 등의 혼합 배합이 필수적이라 판단된다. 반면에 가교밀도가 낮아질수록 영구압축복원율이 떨어지며 경도(hardness)와 인장강도 등의 기계적 특성도 낮아지는 현상이 나타난다. 또한 내플라즈마 저항성도 가교밀도가 낮아질수록 떨어지는 현상이 나타났다.In particular, the higher the content of 'FFKM D' having a high crosslinking density of 1.9 mol% (the primary, secondary and tertiary samples in high order), the permanent compressive decomposition is excellent but the high thermal expansion due to the high crosslink density is optimized It is considered that a combination of 'FFKM A', 'FFKM B', and 'FFKM C' having a lower crosslink density is essential. On the other hand, the lower the crosslink density, the lower the compression set and the lower the mechanical properties such as hardness and tensile strength. Also, the resistance to plasma was decreased as the crosslinking density was lowered.

결과적으로 1.6몰% 이하의 낮은 가교밀도를 갖는 FFKM의 경우에는 고온고압의 반도체 및 LCD 공정의 실 구조체로 적용하기에 부적합하다고 판단된다.
As a result, FFKM having a low cross-linking density of 1.6 mol% or less is considered unsuitable for use as a sealant structure for high-temperature and high-pressure semiconductor and LCD processes.

내열 향상용 배합 설계 기술 최적화Optimized mixing design technology for heat resistance improvement

배합에 따른 열적특성을 확인하기 위하여 'FFKM B'의 단독 배합(전술한 실시예 2, 도 7 및 도 8), 'FFKM D'의 단독 배합(전술한 비교 예 2, 도 9 및 도 10), 및 이들의 혼합배합(전술한 실시예 3, 도 11 및 도 12)의 TGA(Thermogravimetric Analysis)와 DSC(Differential Scanning Calorimeter) 분석을 진행한 결과, 동일하게 330℃에서 분해가 시작되는 것을 확인할 수 있었다. 이것으로 보아 본 연구에서 사용한 원재료(raw gum)의 내열 특성은 동일한 것으로 판단된다.
(Example 2, Figs. 7 and 8), 'FFKM D' alone (Comparative Example 2, Figs. 9 and 10), and 'FFKM B' TGA (Thermogravimetric Analysis) and DSC (Differential Scanning Calorimeter) analysis of the mixture of these compounds (Examples 3, 11 and 12) were carried out. As a result, it was confirmed that decomposition started at 330 ° C there was. As a result, the heat resistance of the raw gum used in this study is considered to be the same.

결론 및 적용분야Conclusion and Application Areas

본 발명에 따른 실링재로서의 컴파운드의 배합 설계에 있어서, 가교제(curing agent)와 가류 촉진제(catalyst)의 배합 결과, 가류 촉진제는 1.75 내지 2.25phr을 사용하는 경우 가장 좋은 특성을 나타내었다.As a result of blending of the curing agent and the catalyst in the blending design of the compound as the sealing material according to the present invention, the vulcanization accelerator showed the best characteristics when 1.75 to 2.25 phr of the vulcanization accelerator was used.

촉진제의 사용량이 그 미만인 경우에는 영구압축복원율 측정 결과 시료가 열팽창에 의해 파괴되는 결과를 보였으며, 그 이상인 경우에는 과포화 상태로서 특성 향상 효과가 미미하였다.When the amount of accelerator used is less than that, the result of permanent compressive restoration measurement shows that the sample is destroyed by thermal expansion.

원재료(raw gum)의 가류 밀도가 높을수록 경도(hareness), 모듈러스(modulus), 영구압축복원율(compression set) 등의 기계적 특성이 우수하였다.The higher the vulcanization density of the raw gum, the better the mechanical properties such as hareness, modulus and compression set.

가류밀도가 1.3mole% 이하일 경우 영구압축복원율이 좋지 않아 고온 고압의 반도체 및 LCD 공정에 적용하기에는 부적합함을 확인하였다.When the vulcanization density is less than 1.3 mole%, it is confirmed that the permanent compression recovery ratio is not good enough to be applied to the high temperature and high pressure semiconductor and LCD processes.

우수한 기계적 특성 및 내화학성을 갖는 최적의 가류밀도는 1.6~1.9mole%가 바람직하다.The optimum vulcanization density with excellent mechanical properties and chemical resistance is preferably 1.6 to 1.9 mole%.

본 연구에 사용한 원재료의 TGA(Thermogravimetric Analysis) 분석 결과, 동일하게 330℃에서 분해가 시작되는 것을 확인할 수 있었다. 이것으로 보아 본 연구에서 사용한 원재료의 내열 특성은 동일한 것으로 판단된다.The TGA (Thermogravimetric Analysis) analysis of the raw materials used in this study confirmed that decomposition started at the same temperature of 330 ° C. As a result, the heat resistance characteristics of the raw materials used in this study are considered to be the same.

따라서, 본 연구에서 사용한 원재료의 내열한계는 330℃로 고온의 반도체 및 LCD 공정에 사용하기에 적합하다.Therefore, the heat resistance limit of the raw materials used in this study is suitable for use in high-temperature semiconductor and LCD processes at 330 ° C.

본 발명에 따른 실링 컴파운드는 반도체 및 LCD 장비 부품용 오링 제품 및 실 제품에 적용될 수 있고, 나아가 미래의 특수 장비, 화학 플랜트 산업 및 열악한 공정 장비의 실재로서 적용가능하다.The sealing compound according to the present invention can be applied to o-ring products and yarn products for semiconductors and LCD equipment parts, and further applicable to future special equipment, chemical plant industry, and poor process equipment.

Claims (7)

실링 컴파운드(sealing compound)로서,
퍼플루오로 유기 고분자로 이루어진 94g의 미가공 고무 원재료(Raw Gum), 상기 미가공 고무 원재료의 가류 반응을 위한 퍼플루오로 유기 고분자용 가류제(curing agent) 7.5g - 상기 퍼플루오로 유기 고분자용 가류제는 상기 미가공 고무 원재료 6g을 함유함 - , 그리고 재질의 경도 및 가교밀도를 조절하기 위해 1.5g의 Aerosil®R-972와 15g의 N-550(ASTM 규격 기준으로 분류된 카본)으로 이루어진 기능성 첨가제를 배합하여 준비한 퍼플루오로-엘라스토머(perfluoro-elastomer)에, 상기 퍼플루오로-엘라스토머의 가류(curing) 반응을 촉진시키기 위해, 상기 퍼플루오로-엘라스토머에 대해 1.75phr(part per hundred resin) 내지 2.25phr의 퍼플루오로-엘라스토머용 가류 촉진제(catalyst)를 배합하여 제조되는 것을 특징으로 하는 실링 컴파운드.
As a sealing compound,
94 g raw raw material (Raw Gum) composed of perfluoro organic polymer, 7.5 g curing agent for perfluoro organic polymer for vulcanization reaction of the raw rubber raw material, vulcanized organic polymer vulcanizing agent Containing 6 g of the raw rubber raw material and a functional additive consisting of 1.5 g of Aerosil R-972 and 15 g of N-550 (carbon classified according to ASTM standard) to control the hardness and crosslinking density of the material (Part per hundred resin) to 2.25 (parts per hundred resin) per perfluoro-elastomer to promote the curing reaction of the perfluoro-elastomer in a perfluoro-elastomer prepared by blending the perfluoro- by weight of a perfluoro-elastomer vulcanization accelerator (catalyst).
삭제delete 삭제delete 실링 컴파운드(sealing compound)로서,
퍼플루오로 유기 고분자로 이루어진 94g의 미가공 고무 원재료(Raw Gum), 상기 미가공 고무 원재료의 가류 반응을 위한 퍼플루오로 유기 고분자용 가류제(curing agent) 7.5g - 상기 퍼플루오로 유기 고분자용 가류제는 상기 미가공 고무 원재료 6g을 함유함 - , 그리고 재질의 경도 및 가교밀도를 조절하기 위해 1.5g의 Aerosil®R-972와 15g의 N-550(ASTM 규격 기준으로 분류된 카본)으로 이루어진 기능성 첨가제를 배합하여 준비한 퍼플루오로-엘라스토머(perfluoro-elastomer)에, 상기 퍼플루오로-엘라스토머의 가류(curing) 반응을 촉진시키기 위해, 상기 퍼플루오로-엘라스토머에 대해 1.75phr(part per hundred resin) 내지 2.25phr의 퍼플루오로-엘라스토머용 가류 촉진제(catalyst)를 배합하고,
상기 퍼플루오로-엘라스토머의 가류 반응을 위해, 추가로, 상기 퍼플루오로-엘라스토머에 대해 2.7phr의 퍼플루오로-엘라스토머용 가류제를 첨가하고,
재질의 경도 및 가교밀도를 조절하기 위해, 상기 퍼플루오로-엘라스토머에 대해 2phr의 Aerosil®R-972를 추가 기능성 첨가제로서 첨가하여 제조되는 것을 특징으로 하는 실링 컴파운드.
As a sealing compound,
94 g raw raw material (Raw Gum) composed of perfluoro organic polymer, 7.5 g curing agent for perfluoro organic polymer for vulcanization reaction of the raw rubber raw material, vulcanized organic polymer vulcanizing agent Containing 6 g of the raw rubber raw material and a functional additive consisting of 1.5 g of Aerosil R-972 and 15 g of N-550 (carbon classified according to ASTM standard) to control the hardness and crosslinking density of the material (Part per hundred resin) to 2.25 (parts per hundred resin) per perfluoro-elastomer to promote the curing reaction of the perfluoro-elastomer in a perfluoro-elastomer prepared by blending the perfluoro- phr of a vulcanization accelerator for a perfluoro-elastomer,
For the vulcanization reaction of the perfluoro-elastomer, 2.7 phr of perfluoro-elastomer vulcanizing agent is added to the perfluoro-elastomer,
Characterized in that it is prepared by adding 2 phr of Aerosil R-972 to the perfluoroelastomer as an additional functional additive to control hardness and crosslinking density of the material.
실링 컴파운드(sealing compound)로서,
퍼플루오로 유기 고분자로 이루어진 94g의 미가공 고무 원재료(Raw Gum), 상기 미가공 고무 원재료의 가류 반응을 위한 퍼플루오로 유기 고분자용 가류제(curing agent) 7.5g - 상기 퍼플루오로 유기 고분자용 가류제는 상기 미가공 고무 원재료 6g을 함유함 - , 그리고 재질의 경도 및 가교밀도를 조절하기 위해 1.5g의 Aerosil®R-972와 15g의 N-550(ASTM 규격 기준으로 분류된 카본)으로 이루어진 기능성 첨가제를 배합하여 준비한 퍼플루오로-엘라스토머(perfluoro-elastomer)와, 상기 퍼플루오로 유기 고분자로 이루어진 100g의 미가공 고무 원재료, 그리고 재질의 경도 및 가교밀도를 조절하기 위해 1.5g의 Aerosil®R-972와 3.0g의 N-550 및 25g의 N-990으로 이루어진 기능성 첨가제를 배합하여 준비한 퍼플루오로-엘라스토머를, 50 대 50으로 혼합한 혼합 퍼플루오로-엘라스토머에,
상기 혼합 퍼플루오로-엘라스토머의 가류 반응을 위해, 추가로, 상기 혼합 퍼플루오로-엘라스토머에 대해 2.7phr의 퍼플루오로-엘라스토머용 가류제를 첨가하고,
재질의 경도 및 가교밀도를 조절하기 위해, 상기 퍼플루오로-엘라스토머에 대해 2phr의 Aerosil®R-972를 추가 기능성 첨가제로서 첨가하며,
상기 혼합 퍼플루오로-엘라스토머에 대해 1.75phr(part per hundred resin) 내지 2.25phr의 퍼플루오로-엘라스토머용 가류 촉진제(catalyst)를 배합하여 제조되는 것을 특징으로 하는 실링 컴파운드.
As a sealing compound,
94 g raw raw material (Raw Gum) composed of perfluoro organic polymer, 7.5 g curing agent for perfluoro organic polymer for vulcanization reaction of the raw rubber raw material, vulcanized organic polymer vulcanizing agent Containing 6 g of the raw rubber raw material and a functional additive consisting of 1.5 g of Aerosil R-972 and 15 g of N-550 (carbon classified according to ASTM standard) to control the hardness and crosslinking density of the material 100 g of the raw rubber raw material composed of the perfluoro organic polymer and 1.5 g of Aerosil R-972 and 3.0 (trade name) were added to adjust the hardness and crosslinking density of the material, and the perfluoro-elastomer g of N-550, and 25 g of N-990 were added to a mixed perfluoro-elastomer prepared by mixing perfluoro-elastomer in a ratio of 50 to 50,
For the vulcanization reaction of the mixed perfluoro-elastomer, 2.7 phr of perfluoro-elastomer vulcanizing agent is further added to the mixed perfluoro-elastomer,
To control the hardness and crosslinking density of the material, 2 phr of Aerosil R-972 was added as an additional functional additive to the perfluoroelastomer,
Wherein the perfluoro-elastomer is prepared by blending 1.75 phr (part per hundred resin) to 2.25 phr of a perfluoro-elastomer vulcanization accelerator with respect to the mixed perfluoroelastomer.
삭제delete 실링 컴파운드(sealing compound)로서,
퍼플루오로 유기 고분자로 이루어진 94g의 미가공 고무 원재료(Raw Gum), 상기 미가공 고무 원재료의 가류 반응을 위한 퍼플루오로 유기 고분자용 가류제(curing agent) 7.5g - 상기 퍼플루오로 유기 고분자용 가류제는 상기 미가공 고무 원재료 6g을 함유함 - , 그리고 재질의 경도 및 가교밀도를 조절하기 위해 1.5g의 Aerosil®R-972와 15g의 N-550(ASTM 규격 기준으로 분류된 카본)으로 이루어진 기능성 첨가제를 배합하여 준비한 퍼플루오로-엘라스토머(perfluoro-elastomer)와,
상기 퍼플루오로 유기 고분자로 이루어진 94g의 미가공 고무 원재료, 상기 미가공 고무 원재료의 가류 반응을 위한 퍼플루오로 유기 고분자용 가류제 7.5g - 상기 퍼플루오로 유기 고분자용 가류제는 플루오로-엘라스토머 5.0g과 상기 플루오로-엘라스토머와는 다른 종류의 플루오로-엘라스토머 2.5g의 혼합으로 이루어지며, 이 혼합물은 상기 미가공 고무 원재료를 6g 함유함 - , 그리고, 재질의 경도 및 가교밀도를 조절하기 위해 1.5g의 Aerosil®R-972로 이루어진 기능성 첨가제를, 배합하여 준비한 퍼플루오로-엘라스토머와,
상기 퍼플루오로 유기 고분자로 이루어진 100g의 미가공 고무 원재료, 그리고 재질의 경도 및 가교밀도를 조절하기 위해 1.5g의 Aerosil®R-972와 3.0g의 N-550 및 25g의 N-990으로 이루어진 기능성 첨가제를 배합하여 준비한 퍼플루오로-엘라스토머를,
40:X:60-X의 비율(여기서 X는 10 내지 30임)로 혼합한 혼합 퍼플루오로-엘라스토머에,
상기 혼합 퍼플루오로-엘라스토머의 가류 반응을 위해, 추가로, 상기 혼합 퍼플루오로-엘라스토머에 대해 13phr의 퍼플루오로-엘라스토머용 가류제를 첨가하고,
재질의 경도 및 가교밀도를 조절하기 위해, 상기 퍼플루오로-엘라스토머에 대해 2phr의 Aerosil®R-972를 추가 기능성 첨가제로서 첨가하며,
상기 혼합 퍼플루오로-엘라스토머에 대해 1.75phr(part per hundred resin) 내지 2.25phr의 퍼플루오로-엘라스토머용 가류 촉진제(catalyst)를 배합하여 제조되는 것을 특징으로 하는 실링 컴파운드.
As a sealing compound,
94 g raw raw material (Raw Gum) composed of perfluoro organic polymer, 7.5 g curing agent for perfluoro organic polymer for vulcanization reaction of the raw rubber raw material, vulcanized organic polymer vulcanizing agent Containing 6 g of the raw rubber raw material and a functional additive consisting of 1.5 g of Aerosil R-972 and 15 g of N-550 (carbon classified according to ASTM standard) to control the hardness and crosslinking density of the material A perfluoro-elastomer prepared by blending a perfluoro-elastomer,
94 g of raw rubber raw material composed of the perfluoro organic polymer, 7.5 g of a vulcanization organic polymer vulcanizing agent for vulcanization reaction of the raw rubber raw material, 5.0 g of a fluoro elastomer vulcanizing agent for perfluoro organic polymer And 2.5 g of a fluoroelastomer different from that of the fluoroelastomer. The mixture contains 6 g of the raw rubber raw material. To control the hardness and crosslinking density of the material, 1.5 g Of a perfluoro-elastomer prepared by blending a functional additive made of Aerosil R-972,
100 g of the raw rubber raw material composed of the perfluoro organic polymer and a functional additive composed of 1.5 g of Aerosil R-972, 3.0 g of N-550 and 25 g of N-990 were added to control the hardness and crosslinking density of the material, To prepare a perfluoro-elastomer,
To a mixed perfluoro-elastomer mixed at a ratio of X: 60-X (where X is 10 to 30)
For the vulcanization reaction of the mixed perfluoro-elastomer, 13 phr of perfluoro-elastomer vulcanizing agent is further added to the mixed perfluoro-elastomer,
To control the hardness and crosslinking density of the material, 2 phr of Aerosil R-972 was added as an additional functional additive to the perfluoroelastomer,
Wherein the perfluoro-elastomer is prepared by blending 1.75 phr (part per hundred resin) to 2.25 phr of a perfluoro-elastomer vulcanization accelerator with respect to the mixed perfluoroelastomer.
KR1020130064501A 2013-06-05 2013-06-05 Compound for sealing KR101467101B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130064501A KR101467101B1 (en) 2013-06-05 2013-06-05 Compound for sealing

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130064501A KR101467101B1 (en) 2013-06-05 2013-06-05 Compound for sealing

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101467101B1 true KR101467101B1 (en) 2014-12-01

Family

ID=52676983

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130064501A KR101467101B1 (en) 2013-06-05 2013-06-05 Compound for sealing

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101467101B1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112679963A (en) * 2020-12-29 2021-04-20 睿合科技有限公司 Integrated black silica gel OCR (optical character recognition) based on crosslinking density improvement performance and preparation method thereof

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10139970A (en) * 1996-11-08 1998-05-26 Nok Corp Fluororubber composition
WO2003074625A1 (en) * 2002-03-05 2003-09-12 Daikin Industries, Ltd. Sealing material
KR100894110B1 (en) * 2007-10-24 2009-04-20 주식회사 엠앤이 Perfluoro-elastomer improved stretchflangeability using for insemiconductor device
KR20100016566A (en) * 2007-04-16 2010-02-12 그린, 트위드 오브 델라웨어, 인코포레이티드 Perfluoroelastomer compositions and methods of preparing same

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10139970A (en) * 1996-11-08 1998-05-26 Nok Corp Fluororubber composition
WO2003074625A1 (en) * 2002-03-05 2003-09-12 Daikin Industries, Ltd. Sealing material
KR20100016566A (en) * 2007-04-16 2010-02-12 그린, 트위드 오브 델라웨어, 인코포레이티드 Perfluoroelastomer compositions and methods of preparing same
KR100894110B1 (en) * 2007-10-24 2009-04-20 주식회사 엠앤이 Perfluoro-elastomer improved stretchflangeability using for insemiconductor device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112679963A (en) * 2020-12-29 2021-04-20 睿合科技有限公司 Integrated black silica gel OCR (optical character recognition) based on crosslinking density improvement performance and preparation method thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102585379A (en) Ethylene propylene diene rubber composition and preparation method
US20120046418A1 (en) Crosslinkable polymer material, crosslinked polymer material, and production method thereof
JP5309529B2 (en) Rubber composition
JP7088954B2 (en) Fluoroelastomer composition
US20150210839A1 (en) New composite materials based on rubbers, elastomers, and their recycled
KR101467101B1 (en) Compound for sealing
Scetta Fatigue cracking of thermoplastic elastomers
RU2556638C2 (en) Thermoplastic elastomer composition based on block-copolymer of styrene and crystalline polymers and method of its preparation
JP2000204209A (en) Curing of butyl rubber
KR20170098849A (en) Thermoplastic vulcanizate including rubber block interpolymer
JP2019529688A (en) Bio-based polymer composition
CN109851958B (en) High-hardness fluororubber and preparation method thereof
KR102142118B1 (en) Ionomer supramolecular network thermo-reversible crosslinked elastomer having high mechanical properties and low compression set and Producing method of dynamic crosslinked thermoplastic elastomer using the same
US20200239674A1 (en) Ethylene/c5-c10 alpha-olefin/ polyene interpolymers
US20040214949A1 (en) Rubber composition, vulcanizate, and air intake hose
KR101897681B1 (en) Thermoplastic polyesteric elastomer resin composition with good oil resistance
CN115975277B (en) Cold-resistant rubber and preparation method thereof
CN113103560B (en) High-strength polyurethane material and preparation method thereof
NL2032882B1 (en) Polymer blends for use in wellbore applications
WO2019065177A1 (en) Liquid cyclopentene ring-opened polymer, rubber composition, and rubber crosslinked product
CN104610662B (en) Chloramine-resistant EPDM sealing material and preparation method thereof
KR101665953B1 (en) Shoe outsole contaning biomass polybutadiene prepared from waste vegitable oil
CN117070006B (en) Low-temperature-resistant crystallization-resistant butadiene rubber composition, preparation method thereof and rubber sealing product
CN112574374B (en) Modified polyurethane high-temperature-resistant rubber and preparation method thereof
Liang et al. Study on mechanical properties of EPDM/HPVC prepared by dynamic vulcanization

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20171128

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181119

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20191125

Year of fee payment: 6