KR102393856B1 - Method of manufacturing silicone rubber composite with enhanced thermal property for laserprinter heating roller - Google Patents

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Abstract

본 발명은 열전도성 무기필러를 포함함으로써, 기존의 일반 실리콘 고무 조성물에 비하여 열전도도가 향상되어 초기 인쇄속도가 빠르고 가열 열원의 에너지 소모를 저감시킬 수 있는, 열전도도가 향상된 레이저프린터 정착롤러용 실리콘 고무 조성물 및 그 제조 방법에 대하여 개시한다.
본 발명에 따른 레이저프린터 정착롤러용 실리콘 고무 조성물의 제조 방법은 (a) 액상 실리콘 고무와 열전도성 무기필러를 혼합하여 혼합물을 형성하는 단계; 및 (b) 상기 혼합물을 공자전하여 실리콘 고무 조성물을 제조하는 단계;를 포함한다.The present invention includes a thermally conductive inorganic filler, so that the thermal conductivity is improved compared to the conventional silicone rubber composition, so the initial printing speed is fast and the energy consumption of the heating heat source can be reduced. Disclosed are a rubber composition and a method for manufacturing the same.
A method for producing a silicone rubber composition for a laser printer fixing roller according to the present invention comprises the steps of: (a) mixing a liquid silicone rubber and a thermally conductive inorganic filler to form a mixture; and (b) corotating the mixture to prepare a silicone rubber composition.

Description

열전도도가 향상된 레이저프린터 정착롤러용 실리콘 고무 조성물 및 그 제조 방법{METHOD OF MANUFACTURING SILICONE RUBBER COMPOSITE WITH ENHANCED THERMAL PROPERTY FOR LASERPRINTER HEATING ROLLER}Silicone rubber composition for laser printer fixing roller with improved thermal conductivity and manufacturing method thereof

본 발명은 열전도성 무기필러를 포함하여, 열전도도가 향상된 레이저프린터 정착롤러용 실리콘 고무 조성물 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a silicone rubber composition for a laser printer fixing roller with improved thermal conductivity, including thermally conductive inorganic filler, and a method for manufacturing the same.

화상형성장치는 입력된 화상신호에 따라 인쇄매체인 용지에 화상을 인쇄하는 장치를 가리킨다. 화상형성장치는 용지를 공급하고, 용지에 열과 압력을 가하여 인쇄된 용지를 외부로 배출하는 과정을 반복한다.The image forming apparatus refers to an apparatus that prints an image on paper, which is a print medium, according to an input image signal. The image forming apparatus repeats the process of supplying paper and discharging the printed paper to the outside by applying heat and pressure to the paper.

화상형성장치 중 레이저프린터는 인쇄속도 및 선명도를 향상시킨 것으로 그 활용도가 높아 일생생활에서 많이 사용되고 있다.Among image forming devices, laser printers have improved printing speed and sharpness and are widely used in daily life due to their high utility.

인쇄물이 형성되기 위해, 레이저프린터는 토너가 전사된 용지에 열을 가해주기 위한 정착롤러와, 상기 정착롤러에 대향되게 설치되어 정착롤러와의 사이에 일정한 정착압력이 가해지도록 하는 가압롤러를 필요로 한다.In order to form a print, a laser printer requires a fixing roller for applying heat to the toner-transferred paper, and a pressure roller installed opposite the fixing roller to apply a constant fixing pressure between the fixing roller. do.

정착롤러와 가압롤러를 이용하여 용지에 전사된 토너의 융착 과정을 수행하게 된다. 토너를 융착시키기 위해서는 용지를 통과시키는 정착롤러에 열과 압력이 요구된다. 이때 열에 의한 토너의 융착을 위해 필요한 온도까지 도달하는 시간이 짧을수록 레이저프린터의 인쇄속도가 빨라질 수 있다. 또한 그에 따른 소비전력도 감소시킬 수 있다.The fusing process of the toner transferred to the paper is performed using a fixing roller and a pressure roller. In order to fuse the toner, heat and pressure are required to the fusing roller that passes the paper. In this case, the shorter the time required to reach the temperature required for toner fusion by heat, the faster the printing speed of the laser printer is. In addition, power consumption can be reduced accordingly.

본 발명의 목적은 열전도성 무기필러를 포함하여, 열전도도가 향상된 레이저프린터 정착롤러용 실리콘 고무 조성물을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a silicone rubber composition for a laser printer fixing roller with improved thermal conductivity, including thermally conductive inorganic filler.

본 발명의 목적은 물리적인 분산법을 통해, 액상 실리콘 고무 내에 열전도성 무기필러가 분산되도록 하여 열전도 특성을 향상시킬 수 있는 레이저프린터 정착롤러용 실리콘 고무 조성물의 제조 방법을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a silicone rubber composition for a laser printer fixing roller capable of improving thermal conductivity by dispersing a thermally conductive inorganic filler in a liquid silicone rubber through a physical dispersion method.

본 발명의 목적은 초기 인쇄시간과 소비전력을 감소시킬 수 있는 레이저프린터 정착롤러용 실리콘 고무 조성물 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a silicone rubber composition for a laser printer fixing roller capable of reducing initial printing time and power consumption, and a method for manufacturing the same.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.The objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects and advantages of the present invention not mentioned may be understood by the following description, and will be more clearly understood by the examples of the present invention. It will also be readily apparent that the objects and advantages of the present invention may be realized by the means and combinations thereof indicated in the appended claims.

본 발명은 (a) 액상 실리콘 고무와 열전도성 무기필러를 혼합하여 혼합물을 형성하는 단계; 및 (b) 상기 혼합물을 공자전하여 실리콘 고무 조성물을 제조하는 단계;를 포함하는 레이저프린터 정착롤러용 실리콘 고무 조성물의 제조 방법을 제공한다.The present invention comprises the steps of (a) mixing a liquid silicone rubber and a thermally conductive inorganic filler to form a mixture; and (b) corotating the mixture to prepare a silicone rubber composition.

또한 본 발명은 액상 실리콘 고무와, 상기 액상 실리콘 고무 내에 분산된 열전도성 무기필러를 포함하는 레이저프린터 정착롤러용 실리콘 고무 조성물을 제공한다.The present invention also provides a silicone rubber composition for a laser printer fixing roller comprising a liquid silicone rubber and a thermally conductive inorganic filler dispersed in the liquid silicone rubber.

본 발명의 레이저프린터 정착롤러용 실리콘 고무 조성물은 열전도성 무기필러를 포함함으로써, 기존의 일반 실리콘 고무 조성물에 비하여 열전도도가 향상되어 초기 인쇄속도가 빠르고 가열 열원의 에너지 소모를 저감시키는 효과가 있다.Since the silicone rubber composition for a laser printer fixing roller of the present invention includes a thermally conductive inorganic filler, thermal conductivity is improved compared to the existing general silicone rubber composition, so that the initial printing speed is fast and the energy consumption of the heating heat source is reduced.

또한, 본 발명의 레이저프린터 정착롤러용 실리콘 고무 조성물의 제조 방법은 물리적인 분산법을 통해, 액상 실리콘 고무 내에 열전도성 무기필러가 분산되도록 하여 우수한 열전도 특성을 확보할 수 있다.In addition, the manufacturing method of the silicone rubber composition for a laser printer fixing roller of the present invention can ensure excellent thermal conductivity properties by dispersing the thermally conductive inorganic filler in the liquid silicone rubber through a physical dispersion method.

상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.In addition to the above-described effects, the specific effects of the present invention will be described together while describing specific details for carrying out the invention below.

도 1은 레이저 프린터의 가열 정착롤러의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 무기필러의 함량에 따른 실리콘 고무 조성물의 열전도도 특성 변화를 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명의 무기필러의 종류와 함량에 따른 실리콘 고무 조성물의 열전도도 특성 변화를 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명의 판상형 질화붕소(h-BN) 무기필러의 박리 전, 후의 주사전자현미경(SEM) 사진이다.
1 is a cross-sectional view of a heating fixing roller of a laser printer.
2 is a graph showing the change in thermal conductivity properties of the silicone rubber composition according to the content of the inorganic filler of the present invention.
3 is a graph showing the change in thermal conductivity properties of the silicone rubber composition according to the type and content of the inorganic filler of the present invention.
4 is a scanning electron microscope (SEM) photograph before and after peeling of the plate-shaped boron nitride (h-BN) inorganic filler of the present invention.

전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.The above-described objects, features and advantages will be described below in detail with reference to the accompanying drawings, and accordingly, those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will be able to easily implement the technical idea of the present invention. In describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a known technology related to the present invention may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted. Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the same reference numerals are used to indicate the same or similar components.

이하에서 구성요소의 "상부 (또는 하부)" 또는 구성요소의 "상 (또는 하)"에 임의의 구성이 배치된다는 것은, 임의의 구성이 상기 구성요소의 상면 (또는 하면)에 접하여 배치되는 것뿐만 아니라, 상기 구성요소와 상기 구성요소 상에 (또는 하에) 배치된 임의의 구성 사이에 다른 구성이 개재될 수 있음을 의미할 수 있다. In the following, that an arbitrary component is disposed on the "upper (or lower)" of a component or "upper (or below)" of a component means that any component is disposed in contact with the upper surface (or lower surface) of the component. Furthermore, it may mean that other components may be interposed between the component and any component disposed on (or under) the component.

또한 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 상기 구성요소들은 서로 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성요소 사이에 다른 구성요소가 "개재"되거나, 각 구성요소가 다른 구성요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있는 것으로 이해되어야 할 것이다. In addition, when it is described that a component is “connected”, “coupled” or “connected” to another component, the components may be directly connected or connected to each other, but other components are “interposed” between each component. It should be understood that “or, each component may be “connected,” “coupled,” or “connected,” through another component.

이하에서는, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 열전도도가 향상된 레이저프린터 정착롤러용 실리콘 고무 조성물 및 그 제조 방법을 설명하도록 한다.Hereinafter, a silicone rubber composition for a laser printer fixing roller having improved thermal conductivity and a manufacturing method thereof according to some embodiments of the present invention will be described.

본 발명은 열전도 특성이 우수한 무기필러의 도입과 물리적인 분산법을 통하여 액상 실리콘 고무 내에 열전도성 무기필러가 분산되도록 함으로써, 열전도 특성이 향상된 것을 확인하여 본 발명을 완성하였다.The present invention has completed the present invention by confirming that the thermal conductivity properties are improved by introducing the inorganic filler having excellent thermal conductivity and dispersing the thermally conductive inorganic filler in the liquid silicone rubber through a physical dispersion method.

도 1에 도시한 바와 같이, 레이저 프린터의 가열 정착롤러는 프라이머(10), Ag 페이스트(20), 발열층(30), 실리콘 고무층(40), 프라이머(50), PFA(Paraformaldehyde) 튜브(60)가 순차적으로 배치된 구조이며, 발열층에서 실리콘 고무층을 통과하여 롤러의 표면으로 열이 전달된다. 본 발명의 실리콘 고무 조성물은 실리콘 고무층에 적용되어 우수한 열전도성을 부여할 수 있다.1, the heat fixing roller of the laser printer includes a primer 10, Ag paste 20, a heating layer 30, a silicone rubber layer 40, a primer 50, and a PFA (Paraformaldehyde) tube 60 ) is sequentially arranged, and heat is transferred from the heating layer through the silicone rubber layer to the surface of the roller. The silicone rubber composition of the present invention may be applied to the silicone rubber layer to impart excellent thermal conductivity.

본 발명의 레이저프린터 정착롤러용 실리콘 고무 조성물의 제조 방법은 액상 실리콘 고무와 열전도성 무기필러를 혼합하여 혼합물을 형성하는 단계, 및 상기 혼합물을 공자전하여 실리콘 고무 조성물을 제조하는 단계를 포함한다.The method for producing a silicone rubber composition for a laser printer fixing roller of the present invention includes mixing a liquid silicone rubber and a thermally conductive inorganic filler to form a mixture, and corotating the mixture to prepare a silicone rubber composition.

액상 실리콘 고무와 열전도성 무기필러를 혼합하여 혼합물을 형성하는 단계에서, 액상 실리콘 고무는 주쇄에 실록산 결합을 갖는 폴리실록산을 포함할 수 있다.In the step of mixing the liquid silicone rubber and the thermally conductive inorganic filler to form a mixture, the liquid silicone rubber may include polysiloxane having a siloxane bond in its main chain.

상기 액상 실리콘 고무는 대략 1,000 ~ 10,000 cps 의 고점도 특성을 갖는다.The liquid silicone rubber has a high viscosity characteristic of about 1,000 to 10,000 cps.

상기 액상 실리콘 고무에 포함되는 폴리실록산은 공지된 관능기를 포함하는 폴리실록산이거나, 또는/및 무관능성 폴리실록산을 포함한다.The polysiloxane contained in the liquid silicone rubber is a polysiloxane containing a known functional group, or/and a non-functional polysiloxane.

예를 들어, 폴리실록산은 폴리디메틸실록산, 비닐기를 포함하는 폴리실록산, Si-H 결합을 갖는 폴리실록산, 오르가노 폴리실록산, 디오르가노 폴리실록산, 유기변성 폴리실록산, 폴리에테르 변성 폴리실록산, 1분자 중에 2개 이상의 규소 원자에 결합한 수소 원자(Si-H로 표시되는 히드로실릴기)를 포함하는 오르가노하이드로젠폴리실록산, 알케닐기 및 규소 원자 결합 수소 원자를 포함하지 않는 무관능성 오르가노폴리실록산(즉, 무관능성 실리콘 오일) 중 1종 이상을 포함할 수 있으며, 이외에도 폴리실록산에 해당하는 것이라면 제한없이 사용될 수 있다.For example, polysiloxane includes polydimethylsiloxane, polysiloxane containing a vinyl group, polysiloxane having a Si-H bond, organopolysiloxane, diorganopolysiloxane, organo-modified polysiloxane, polyether-modified polysiloxane, at least two silicon atoms in one molecule. One of an organohydrogenpolysiloxane containing a bonded hydrogen atom (a hydrosilyl group represented by Si-H), an alkenyl group and a non-functional organopolysiloxane containing no hydrogen atom bonded to a silicon atom (ie, non-functional silicone oil) It may include more than one species, and in addition, if it corresponds to polysiloxane, it may be used without limitation.

그리고 본 발명의 액상 실리콘 고무는 부가 반응을 촉진하기 위한 촉매를 더 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.And the liquid silicone rubber of the present invention may further include a catalyst for accelerating the addition reaction, but is not limited thereto.

예를 들어, 촉매는 염화제2백금, 염화백금산, 염화백금산과 1가 알코올의 반응물, 염화백금산과 올레핀류의 착체, 백금비스아세토아세테이트 등의 백금계 촉매, 팔라듐계 촉매, 로듐계 촉매 등의 백금족 금속 촉매를 포함할 수 있다.For example, the catalyst is a platinum-based catalyst, such as a platinum-based catalyst such as platinum bisacetoacetate, a reaction product of chloroplatinic acid and a monohydric alcohol, a complex of chloroplatinic acid and an olefin, a palladium-based catalyst, a rhodium-based catalyst, etc. A platinum group metal catalyst may be included.

이러한 액상 실리콘 고무는 주쇄에 실록산 결합을 갖는 폴리실록산을 포함함으로써, 레이저프린터 정착롤러에 적합한 성질을 가지며, 평균분자량이 수천 이상에 달하는 무정형 중합체일 수 있다.The liquid silicone rubber contains polysiloxane having a siloxane bond in its main chain, and thus has properties suitable for a laser printer fixing roller, and may be an amorphous polymer having an average molecular weight of several thousand or more.

본 발명에서는 전술한 액상 실리콘 고무에 열전도성 무기필러를 첨가하여 개선된 열전도도 특성을 확보할 수 있다.In the present invention, improved thermal conductivity properties can be secured by adding a thermally conductive inorganic filler to the above-described liquid silicone rubber.

상기 열전도성 무기필러는 판상형 질화붕소(h-BN), 질화알루미늄(AlN), 질화규소(Si3N4), 알루미나(Al2O3), 산화아연(ZnO) 중 1종 이상을 포함할 수 있다.The thermally conductive inorganic filler may include at least one of plate-shaped boron nitride (h-BN), aluminum nitride (AlN), silicon nitride (Si 3 N 4 ), alumina (Al 2 O 3 ), and zinc oxide (ZnO). there is.

여기서, 열전도성 무기필러의 열전도율은 질화붕소 40∼210W/(m·K), 질화알루미늄 입자 70∼270W/(m·K), 질화규소 25∼80W/(m·K), 알루미나 15∼38W/(m·K), 산화아연 20∼54W/(m·K) 을 나타내며, 액상 실리콘 고무에 이러한 고열전성 무기필러를 도입함에 따라 열전도도를 보다 향상시킬 수 있다.Here, the thermal conductivity of the thermally conductive inorganic filler is boron nitride 40 to 210 W/(m K), aluminum nitride particles 70 to 270 W/(m K), silicon nitride 25 to 80 W/(m K), alumina 15 to 38 W/ (m·K), 20 to 54 W/(m·K) of zinc oxide, and thermal conductivity can be further improved by introducing such a high thermoelectric inorganic filler to liquid silicone rubber.

바람직하게, 열전도도 확보와 함께 액상 실리콘 고무 내로 열전도성 무기필러의 분산을 용이하게 하기 위해, 상기 열전도성 무기필러는 박리된 판상형 질화붕소(h-BN)를 포함할 수 있다. 여기서 판상형은 편평한 모양의 플레이크 형태를 의미하며, 박리는 기계적 박리 또는 기계적 밀링을 통해 표면을 떼어내어 두께를 얇게 형성하거나, 크기를 나노화하는 것을 의미한다. Preferably, in order to ensure thermal conductivity and to facilitate dispersion of the thermally conductive inorganic filler into the liquid silicone rubber, the thermally conductive inorganic filler may include exfoliated plate-shaped boron nitride (h-BN). Here, the plate-shaped means a flat flake shape, and the peeling means removing the surface through mechanical peeling or mechanical milling to form a thin thickness or to make the size nano.

상기 기계적 박리는 기계적 밀링, 균질분산기 (homogenizer) 또는 교반기로 수행될 수 있으나, 통상의 기술자에게 널리 알려진 방법이면 어느 것이든 사용될 수 있다. 예를 들어, 기계적 밀링은 볼밀(ball mill), 진동밀(vibration mill), 제트밀(jet mill), 비드밀(bead mill), 어트리션 밀(attrition mill) 또는 고압 분산기(micro fluidizer)로 수행될 수 있다. The mechanical exfoliation may be performed by mechanical milling, a homogenizer or a stirrer, but any method well known to those skilled in the art may be used. For example, mechanical milling is performed with a ball mill, vibration mill, jet mill, bead mill, attrition mill or high-pressure disperser (micro fluidizer). can be performed.

이 중에서도 판상형 질화붕소(h-BN)를 박리하기 위해서는, 고압 분산기를 사용하는 것이 바람직하다. 고압 분산기는 고압의 유체가 가속되어 발생하게 되면서 전단력, 물리적 충격의 작용이 수반되고, 입자들이 나노 크기로 쪼개지고 미세화되면서 균질성, 분산성 및 안정성을 부여한다.Among these, in order to peel plate-shaped boron nitride (h-BN), it is preferable to use a high pressure disperser. The high-pressure disperser is generated by accelerating the high-pressure fluid, which is accompanied by the action of shear force and physical impact, and the particles are split and refined into nano sizes to impart homogeneity, dispersibility and stability.

고압 분산기를 이용한 박리 과정은 NMP, DPM 등의 용매와 판상형 질화붕소(h-BN)를 혼합하여 고압 분산기(1000~2000bar, 3~10 pass)에 통과시키며, 이때 박리된 판상형 질화붕소(h-BN)가 다시 응집되는 것을 방지하기 위해 PVP 등의 고분자 재료를 분산제로 사용할 수 있다. In the peeling process using a high-pressure disperser, a solvent such as NMP, DPM, and plate-shaped boron nitride (h-BN) are mixed and passed through a high-pressure disperser (1000~2000bar, 3~10 pass). A polymer material such as PVP may be used as a dispersant to prevent the BN) from re-aggregating.

상기 액상 실리콘 고무 100중량부에 대하여, 열전도성 무기필러 1~50중량부를 혼합하는 것이 바람직하다. 열전도성 무기필러의 함량이 1중량부 미만인 경우, 실리콘 고무 조성물에 충분한 열전도성을 부여하기 어려울 수 있다. 반대로 열전도성 무기필러의 함량이 50중량부를 초과하는 경우, 무기필러의 함량이 과도하게 많아지면서 서로 응집할 우려가 있으며, 그 이상의 열전도성 효과 없이 제조비용만 증가하게 된다.With respect to 100 parts by weight of the liquid silicone rubber, it is preferable to mix 1 to 50 parts by weight of the thermally conductive inorganic filler. When the content of the thermally conductive inorganic filler is less than 1 part by weight, it may be difficult to impart sufficient thermal conductivity to the silicone rubber composition. Conversely, when the content of the thermally conductive inorganic filler exceeds 50 parts by weight, there is a risk of aggregation with each other as the content of the inorganic filler increases excessively, and only the manufacturing cost increases without further thermal conductive effect.

상기 열전도성 무기필러의 입경은 100nm~10㎛일 수 있으며, 실제 정착롤러에 코팅되는 실리콘 고무의 두께가 대략 10㎛인 점을 고려하여 열전도성 무기필러의 입경을 조절할 수 있다.The particle diameter of the thermally conductive inorganic filler may be 100 nm to 10 μm, and the particle diameter of the thermally conductive inorganic filler may be adjusted in consideration of the fact that the actual thickness of the silicone rubber coated on the fixing roller is approximately 10 μm.

상기 열전도성 무기필러의 입경이 100nm~10㎛ 범위를 만족하는 경우 무기필러의 분산성이 향상됨에 따라 액상 실리콘 고무 내에 분산이 용이하게 되면서 실리콘 고무 조성물의 열전도 특성을 보다 향상시킬 수 있다.When the particle diameter of the thermally conductive inorganic filler satisfies the range of 100 nm to 10 μm, dispersion in the liquid silicone rubber is facilitated as the dispersibility of the inorganic filler is improved, and the thermal conductivity properties of the silicone rubber composition can be further improved.

상기 열전도성 무기필러의 입경이 100nm 미만인 경우, 필러 간의 연결성이 부족하여 열 전달 특성을 개선하기 어려울 수 있다. 반대로, 열전도성 무기필러의 입경이 10㎛를 초과하는 경우 실리콘 고무의 표면 거칠기를 증가시킬 가능성이 있으므로 적합하지 않다.When the particle diameter of the thermally conductive inorganic filler is less than 100 nm, it may be difficult to improve heat transfer characteristics due to insufficient connectivity between the fillers. Conversely, when the particle diameter of the thermally conductive inorganic filler exceeds 10 μm, it is not suitable because there is a possibility of increasing the surface roughness of the silicone rubber.

이어서, 상기 액상 실리콘 고무와 열전도성 무기필러를 혼합하여 형성된 혼합물을 공자전하여 실리콘 고무 조성물을 제조한다.Then, the mixture formed by mixing the liquid silicone rubber and the thermally conductive inorganic filler is corotated to prepare a silicone rubber composition.

본 발명에서 공자전하는 단계는 공전 속도 1000~2000rpm 및 자전 속도 1000~2000rpm에서 1~30분 동안 수행되는 것으로, 공전과 자전을 동시에 수행하는 것을 의미한다.In the present invention, the step of revolving is to be performed for 1 to 30 minutes at an orbital speed of 1000 ~ 2000rpm and a rotation speed of 1000 ~ 2000rpm, it means to perform the revolution and rotation at the same time.

공전 속도 및 자전 속도는 동일하게 설정할 수 있다. 다른 예로 공전 속도 및/또는 자전 속도는 일정 시간 동안 1000~2000rpm 범위 내의 속도(rpm)로 일정하게 유지되거나, 감속/가속되며 변화될 수 있다. The orbital speed and the rotational speed may be set to be the same. As another example, the orbital speed and/or the rotation speed may be constantly maintained at a speed (rpm) within the range of 1000 to 2000 rpm for a predetermined time, or may be changed while being decelerated/accelerated.

본 발명에서 공자전 믹서의 가장 큰 효과는 액상 실리콘 고무와 같은 고점도 물질 내 분산성 향상이며, 공자전이 1000~2000rpm에서 1~30분 동안 수행되는 경우, 고점도의 실리콘에 전단(shear)을 발생시켜 무기필러가 잘 분산되도록 하는 효과가 있다.In the present invention, the greatest effect of the revolving mixer is to improve dispersibility in high-viscosity materials such as liquid silicone rubber. It has the effect of allowing the inorganic filler to be well dispersed.

공전 속도 또는/및 자전 속도가 1000rpm 미만일 경우, 액상 실리콘 고무와 무기필러가 충분히 교반되지 않아 단순히 혼합된 형태로 존재하며, 무기필러의 응집이 발생할 우려가 있다. 반대로, 2000rpm을 초과하는 경우, 그 이상의 분산성 효과를 나타내기 어려울 수 있다.When the orbital speed or/and the rotation speed is less than 1000 rpm, the liquid silicone rubber and the inorganic filler are not sufficiently stirred, so that they exist simply in a mixed form, and there is a risk of aggregation of the inorganic filler. Conversely, when it exceeds 2000 rpm, it may be difficult to exhibit a dispersibility effect beyond that.

본 발명의 공자전하는 단계는 25±10℃ 에서 수행될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The corotation step of the present invention may be performed at 25±10° C., but is not limited thereto.

상기 공자전은 업계에서 일반적으로 사용되는 공자전 믹서(centrifugal mixer) 또는/및 고점도 믹서(planetary mixer)를 사용하여 분산성을 확보할 수 있다. The corotation may ensure dispersibility by using a centrifugal mixer and/or a planetary mixer generally used in the industry.

본 발명의 레이저프린터 정착롤러용 실리콘 고무 조성물은 액상 실리콘 고무와, 상기 액상 실리콘 고무 내에 분산된 열전도성 무기필러를 포함한다.The silicone rubber composition for a laser printer fixing roller of the present invention includes a liquid silicone rubber and a thermally conductive inorganic filler dispersed in the liquid silicone rubber.

상기 액상 실리콘 고무는 주쇄에 실록산 결합을 갖는 폴리실록산을 포함할 수 있으며, 이에 대한 사항은 전술한 바와 같다.The liquid silicone rubber may include polysiloxane having a siloxane bond in the main chain, and details thereof are as described above.

상기 열전도성 무기필러는 판상형 질화붕소(h-BN), 질화알루미늄(AlN), 질화규소(Si3N4), 알루미나(Al2O3), 산화아연(ZnO) 중 1종 이상을 포함할 수 있으며, 이에 대한 사항은 전술한 바와 같다.The thermally conductive inorganic filler may include at least one of plate-shaped boron nitride (h-BN), aluminum nitride (AlN), silicon nitride (Si 3 N 4 ), alumina (Al 2 O 3 ), and zinc oxide (ZnO). and the details are the same as described above.

이처럼, 본 발명의 레이저프린터 정착롤러용 실리콘 고무 조성물은 열전도성 무기필러를 포함하고 물리적인 분산법을 통해 액상 실리콘 고무 내에 열전도성 무기필러가 분산되도록 제조됨으로써, 기존의 일반 실리콘 고무 조성물에 비하여 열전도도가 향상되어 초기 인쇄속도가 빠르고 가열 열원의 에너지 소모를 저감시키는 효과가 있다.As such, the silicone rubber composition for a laser printer fixing roller of the present invention includes a thermally conductive inorganic filler and is manufactured so that the thermally conductive inorganic filler is dispersed in the liquid silicone rubber through a physical dispersion method, thereby conducting heat compared to conventional silicone rubber compositions. It has the effect of reducing the energy consumption of the heating heat source as fast as the initial printing speed is improved.

이와 같이 열전도도가 향상된 레이저프린터 정착롤러용 실리콘 고무 조성물 및 그 제조 방법에 대하여 그 구체적인 실시예를 살펴보면 다음과 같다.A detailed example of a silicone rubber composition for a laser printer fixing roller having improved thermal conductivity and a method for manufacturing the same will be described as follows.

1. 실리콘 고무 조성물의 제조1. Preparation of silicone rubber composition

실시예Example

오르가노하이드로겐폴리실록산 및 오르가노폴리실록산을 혼합한 액상 실리콘 고무를 마련하였다.A liquid silicone rubber obtained by mixing organohydrogenpolysiloxane and organopolysiloxane was prepared.

무기필러 중 판상형 질화붕소(h-BN)는 열전도 특성을 최대한 활용하기 위하여 박리하여 준비하였다. 박리 과정은 NMP, DPM의 용매에 혼합하여 고압 분산기에 통과시킨다, 이때 박리된 판상형 질화붕소(h-BN)가 다시 응집되는 것을 방지하기 위하여 고분자 재료 PVP를 분산제로 사용하였다.Among the inorganic fillers, plate-shaped boron nitride (h-BN) was prepared by exfoliating in order to maximize its thermal conductivity. In the exfoliation process, the solvents of NMP and DPM are mixed and passed through a high-pressure disperser. At this time, in order to prevent the exfoliated plate-shaped boron nitride (h-BN) from re-aggregating, a polymer material PVP was used as a dispersant.

이어서, 도 2 및 도 3의 조건으로 무기필러를 첨가하여 혼합물을 형성하였다.Then, an inorganic filler was added under the conditions of FIGS. 2 and 3 to form a mixture.

이어서, 2000rpm에서 30분 동안 공전 및 자전을 동시에 수행하여 실리콘 고무 조성물을 제조하였다.Then, the silicone rubber composition was prepared by simultaneously performing revolution and rotation at 2000 rpm for 30 minutes.

2. 물성 평가 방법 및 그 결과2. Methods for evaluating physical properties and their results

도 2는 본 발명의 무기필러의 함량에 따른 실리콘 고무 조성물의 열전도도 특성 변화를 나타낸 그래프이다. 도 2에서 질화붕소(h-BN)는 고압 분산기를 이용하여, 전단력(shear force)을 이용한 박리된 판상형 질화붕소를 사용하였다.2 is a graph showing the change in thermal conductivity properties of the silicone rubber composition according to the content of the inorganic filler of the present invention. In FIG. 2, boron nitride (h-BN) was used as a plate-shaped boron nitride exfoliated using a shear force using a high-pressure disperser.

도 2를 참조하면, 열전도성 무기필러의 함량이 증가할수록 실리콘 고무 조성물의 열전도성이 증가하는 경향을 보였다. 특히, 질화알루미늄(AlN)에 비해, 박리된 판상형 질화붕소(h-BN)의 열전도도가 더 높은 결과를 보였다. Referring to FIG. 2 , as the content of the thermally conductive inorganic filler increased, the thermal conductivity of the silicone rubber composition showed a tendency to increase. In particular, compared to aluminum nitride (AlN), the thermal conductivity of the exfoliated plate-shaped boron nitride (h-BN) was higher.

도 3은 본 발명의 무기필러의 종류와 함량에 따른 실리콘 고무 조성물의 열전도도 특성 변화를 나타낸 그래프이다. 도 3에서 질화붕소(h-BN)는 고압 분산기를 이용하여, 전단력(shear force)을 이용한 박리된 판상형 질화붕소(h-BN)를 사용하였다.3 is a graph showing the change in thermal conductivity properties of the silicone rubber composition according to the type and content of the inorganic filler of the present invention. In FIG. 3, for boron nitride (h-BN), exfoliated plate-shaped boron nitride (h-BN) using a shear force was used using a high-pressure disperser.

도 3을 참조하면, 무기필러를 첨가하지 않는 경우 실리콘 고무 조성물의 열전도도가 약 100% 정도로 측정되었다. 여기에 열전도성 무기필러로서, 질화알루미늄(AlN)와 박리된 판상형 질화붕소(h-BN)를 10중량부 내지 40중량부 범위로 첨가한 경우, 열전도도가 최대 180%까지 증가하였다. Referring to FIG. 3 , when the inorganic filler is not added, the thermal conductivity of the silicone rubber composition was measured to be about 100%. Here, as a thermally conductive inorganic filler, when aluminum nitride (AlN) and exfoliated plate-shaped boron nitride (h-BN) were added in an amount ranging from 10 parts by weight to 40 parts by weight, thermal conductivity was increased by up to 180%.

특히, 질화알루미늄(AlN)에 비해, 박리된 판상형 질화붕소(h-BN)의 열전도도 증가 기울기가 더 큰 결과를 보였다.In particular, compared to aluminum nitride (AlN), the thermal conductivity increase slope of the exfoliated plate-shaped boron nitride (h-BN) was larger.

도 4는 본 발명의 판상형 질화붕소(h-BN) 무기필러의 박리 전, 후의 주사전자현미경(SEM) 사진이다. 박리 전은 적층된 구조의 판상형 h-BN이고, 박리 후는 고압 분산기에 의해 박리된 판상형 h-BN 이다.4 is a scanning electron microscope (SEM) photograph before and after peeling of the plate-shaped boron nitride (h-BN) inorganic filler of the present invention. Before peeling, the plate-shaped h-BN of the laminated structure was obtained, and after the peeling, the plate-shaped h-BN was peeled off by a high-pressure disperser.

도 4의 SEM 이미지를 살펴보면, 고압 분산기를 이용하여 2000bar의 압력으로 3 pass 이상 반응시킨 박리된 판상형 질화붕소(h-BN) 무기필러가 실리콘 고무 조성물 내에서 서로 다시 응집되지 않은 채로 분산되어 있어, 분산성이 매우 향상된 것을 확인할 수 있다.Looking at the SEM image of FIG. 4, the peeled plate-shaped boron nitride (h-BN) inorganic fillers reacted for 3 passes or more at a pressure of 2000 bar using a high-pressure disperser are dispersed in the silicone rubber composition without agglomerating each other again, It can be seen that the dispersibility is greatly improved.

반면, 박리 전 SEM 이미지를 살펴보면, 고압 분산기를 통한 박리를 실시하지 않아, 실리콘 고무 조성물 내에서 판상형 질화붕소(h-BN) 무기필러가 응집되어 밀집된 형태를 보인다.On the other hand, looking at the SEM image before peeling, peeling through a high-pressure disperser was not carried out, so that the plate-shaped boron nitride (h-BN) inorganic fillers in the silicone rubber composition were aggregated to show a dense form.

따라서, 본 발명에서 제조되는 실리콘 고무 조성물을 이용하여 레이저프린터 정착롤러에 적용하는 경우, 열전도성이 향상되어 열손실을 최소화함으로써, 초기 인쇄시간을 감소시키고, 가열열원의 에너지 소모를 저감시킬 것으로 예상한다. Therefore, when the silicone rubber composition prepared in the present invention is applied to a laser printer fixing roller, thermal conductivity is improved and heat loss is minimized, thereby reducing the initial printing time and energy consumption of the heating heat source is expected to be reduced do.

이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시 예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시 예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을 지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.As described above, the present invention has been described with reference to the illustrated drawings, but the present invention is not limited by the embodiments and drawings disclosed in the present specification. It is obvious that variations can be made. In addition, although the effects according to the configuration of the present invention have not been explicitly described and described while describing the embodiments of the present invention, it is natural that the effects predictable by the configuration should also be recognized.

Claims (10)

(a) 액상 실리콘 고무와 열전도성 무기필러를 혼합하여 혼합물을 형성하는 단계; 및
(b) 상기 혼합물을 공자전하여 실리콘 고무 조성물을 제조하는 단계;를 포함하고,
상기 열전도성 무기필러는 고압 분산기를 이용하여 박리된 판상형 질화붕소(h-BN) 나노입자를 포함하는
레이저프린터 정착롤러용 실리콘 고무 조성물의 제조 방법.
(a) mixing a liquid silicone rubber and a thermally conductive inorganic filler to form a mixture; and
(b) corotating the mixture to prepare a silicone rubber composition;
The thermally conductive inorganic filler includes plate-shaped boron nitride (h-BN) nanoparticles that are peeled off using a high-pressure disperser.
A method for producing a silicone rubber composition for a laser printer fixing roller.
 제1항에 있어서,
상기 액상 실리콘 고무는 주쇄에 실록산 결합을 갖는 폴리실록산을 포함하는 레이저프린터 정착롤러용 실리콘 고무 조성물의 제조 방법.
The method of claim 1,
The liquid silicone rubber is a method of manufacturing a silicone rubber composition for a laser printer fixing roller comprising polysiloxane having a siloxane bond in its main chain.
 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 (a) 단계에서 액상 실리콘 고무 100중량부에 대하여, 열전도성 무기필러 1~50중량부를 혼합하는 레이저프린터 정착롤러용 실리콘 고무 조성물의 제조 방법.
The method of claim 1,
A method of manufacturing a silicone rubber composition for a laser printer fixing roller in which 1 to 50 parts by weight of a thermally conductive inorganic filler is mixed with respect to 100 parts by weight of the liquid silicone rubber in step (a).
 제1항에 있어서,
상기 (b) 단계에서 공자전은 공전 속도 1000~3000rpm 및 자전 속도 1000~3000rpm에서 1~30분 동안 수행되는 레이저프린터 정착롤러용 실리콘 고무 조성물의 제조 방법.
The method of claim 1,
The method of manufacturing a silicone rubber composition for a laser printer fixing roller, wherein the revolution in step (b) is performed for 1 to 30 minutes at an revolution speed of 1000 to 3000 rpm and a rotation speed of 1000 to 3000 rpm.
 액상 실리콘 고무와,
상기 액상 실리콘 고무 내에 분산된 열전도성 무기필러를 포함하고,
상기 열전도성 무기필러는 박리된 판상형 질화붕소(h-BN) 나노입자를 포함하는
레이저프린터 정착롤러용 실리콘 고무 조성물.
liquid silicone rubber,
and a thermally conductive inorganic filler dispersed in the liquid silicone rubber,
The thermally conductive inorganic filler comprises exfoliated plate-shaped boron nitride (h-BN) nanoparticles.
A silicone rubber composition for a laser printer fixing roller.
 제7항에 있어서,
상기 액상 실리콘 고무는 주쇄에 실록산 결합을 갖는 폴리실록산을 포함하는 레이저프린터 정착롤러용 실리콘 고무 조성물.
8. The method of claim 7,
The liquid silicone rubber is a silicone rubber composition for a laser printer fixing roller comprising polysiloxane having a siloxane bond in its main chain.
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