KR20010031139A

KR20010031139A - 전도성 열경화 성형조성물 및 그의 제조방법

Info

Publication number: KR20010031139A
Application number: KR1020007004038A
Authority: KR
Inventors: 마틴 초테; 로버트 피터슨; 알렌 할브리터; 존 웨이스페닝; 그레고리 알멘
Original assignee: 마이클 제이. 켈리; 사이텍 테크놀러지 코포레이션
Priority date: 1997-10-14
Filing date: 1998-10-14
Publication date: 2001-04-16
Also published as: BR9814819A; JP2001520245A; AU757196B2; NO20001925L; EP1023374A1; AU1087599A; WO1999019389A1; CN1282349A; NO20001925D0; CA2306144A1

Abstract

쌍극 플레이트내에서 사용될 수 있는 고함량의 충전제 함유 전도성의 열경화성 복합물이 제공되며, 상기 복합물은 충분한 인성을 갖고, 거친 연료 셀 환경에 내성이 있는 전기전도성 및 열전도성이 있는 구조물 및 얇은 벽을 만드는데 사용될 수 있다.

Description

전도성 열경화 성형조성물 및 그의 제조방법{CONDUCTIVE THERMOSET MOLDING COMPOSITION AND METHOD FOR PRODUCING SAME}

충분히 균열 저항성 제작물인, 얇은 벽에서 우수한 열전도성 및 전기전도성을 갖는 구조물들은 연료 셀(fuel cell)들을 위한 쌍극 플레이트(bi-polar plate)들과 같은 전도성을 필요로 하는 적용물들에 유용하다.

당업계에서 숙원하는 큰 문제점은 연료 셀 환경내에 쌍극 플레이트로부터의 이온 침출(ion leaching)이다. 이 이온 침출은 연료 셀들의 적층된 쌍극 플레이트를 분리하는 막을 비효율적이게 하는 것이 문제이다. 이온 침출은 부하전류, 부식, 연료 셀의 산성 환경에 의해 촉진된다. 이온 침출때문에 고 전기전도성 및 열전도성 금속들을 포함하는 공지의 구조물들은 연료 셀 적용물들내의 쌍극 플레이트를 사용할 때 대부분 비 효율적임이 입증되었다. 게다가 이온화된 불순물(즉, 이온화, 전도성 금속들)의 상당량이 포함된 공지의 구조물은 연료 셀 장치내의 쌍극 플레이트로 사용할 때 이온 침출이 일어난다.

상기 구조물의 제조에 관련하여 부가적인 문제는 고비용이 든다는 것이다. 상기 구조물의 열전도성 및 전기전도성을 유지하면서 이온 침출문제를 해결하려는 노력으로 어떤 통상의 구조물들은 특이하고, 고가의 물질, 예컨데 탄소-탄소 합성물들을 사용하였다. 그러나 이러한 특이 물질들은 일반적으로 연료 셀들을 파는 수요자에게 전달되기까지 장기의 제조시간이 소요되며, 고가의 원료물질 및 작업공정 비용이 든다.

상기 구조와 관련된 다른 문제점은 가공성(processibility)이 떨어진다는 것이다. 예를 들면, 탄소-탄소에 기초한 쌍극 플레이트는 일반적으로 쌍극 플레이트내에 만들어지며, 그 후 부서지거나 파손되기 쉬운 탄소-탄소의 얇은 쌍극 플레이트가 균열되거나 파손되지 않도록 하기 위한 연료 셀 어셈블리 공정에서 시간이 소요되고 숙련된 방법에 의해 다루어진다.

상기 구조과 관련된 또 다른 문제점은 충분하게 균열(cracking)에 저항하기 위한 인성(toughness)을 갖지 못하는 얇은 벽 구조물들과 관련된 균열가능성이다. 예를 들면, 탄소-탄소에 기초한 쌍극 플레이트들은 일반적으로 부서지기 쉽고 연료 셀 환경내에서 균열 및/또는 파손될 수 있다.

상기 구조물들과 관련된 또 다른 문제점은 충분한 전도성 물질을 포함할 수 없는 구조물에서 발견되는 열전도성 및 전기전도성의 감소이다. 예를 들면, 공지의 전도성 물질들을 포함하는 성형(molding)조성물들은 일반적으로 0.005 Ohm·㎝ 보다 적지 않은 전기저항성(즉, 전기전도성과 상반된다)을 갖는다.

따라서 얇은 벽내에 우수한 열전도성 및 전기전도성을 갖고, 낮은 이온 침출, 낮은 제조비용 및 가공성이 우수한 충분한 균열 저항성 제조물을 갖는 새롭고 개량된 구조물들이 필요하다. 게다가, 낮은 제작비용 및 공정비용으로 상기 구조물들을 만드는 새롭고 개량된 방법들이 필요하다. 또한 상기 구조물들을 위한 새롭고 개량된 출발물질들과, 이 출발물질들을 만드는 새롭고 개량된 방법들이 필요하다.

본 발명의 요약

본 발명에 따르면, 우수한 전기전도성 및 열전도성, 적은 이온 침출, 낮은 제조비용, 증가된 가공성 및 향상된 균열저항성을 나타내는 구조물을 형성할 수 있는 성형조성물을 만들 수 있는, 저가의 충전제(filler)로 충분히 충전될 수 있는 열경화성 수지 시스템들을 발명하였다. 형성된 구조물내에 전기전도성 및 열전도성을 향상시키기 위한 상기 성형조성물을 만드는 방법들도 또한 개발되었다.

따라서, 본 발명의 특징의 하나인 약 10∼30중량%의 저점도 열경화성 바인더 수지 시스템 및 약 70∼90중량%의 충전제를 포함하는 열경화성 조성물들을 개발하였다.

본 발명의 다른 특징은 충전제의 특성을 유지하기 위해 선택된 조건들 및 바인더 수지 시스템과 전도성 충전제를 적시기에(wet-out) 충분한 조건들에서, 저점도 열경화성 바인더 수지 시스템 및 충전제를 혼합하는 것을 포함하는 열경화성 조성물들을 제조하는 방법들을 개발하였다.

본 발명의 또 다른 특징은 하기 열경화성 성형조성물들로부터 제조되는 전기전도성 및 열전도성의 구조물들을 또한 개발하였다.

본 발명의 또 다른 특징을 하기 열경화성 성형조성물로부터 구조물의 제조방법들을 개발하는 것이며, 이 방법들은 하기 열경화성 성형조성물들을 원하는 형태로 성형하고, 상기 원하는 형태물에 하기 열경화성 성형조성물들을 구조물로 만들기 위해 충분히 실질적으로 경화하기 위한 조건들을 가한다.

본 발명은 하기의 이점들이 있다. 본 발명은 얇은 벽 구조물들내에 향상된 균열 저항성, 낮은 이온 침출, 낮은 제조 비용들, 증가된 전기전도성 및 열전도성을 나타내는 구조물들을 제공한다. 게다가, 본 발명의 성형조성물들은 부식성 연료 셀 환경에서 비반응적이어서, 낮은 이온 침출을 유발한다. 게다가, 본 발명의 성형조성물들은 적절한 온도 압력에서 성형조성물들의 가공성을 향상시키기 위한 충분히 낮은 점도를 갖는 열경화성 수지들을 포함하며, 연료 셀 적용물들내의 얇은 벽 구조물들의 형성을 촉진하다. 또한 본 발명의 상기 성형조성물의 제조방법들은 선택적으로 상기 성형조성물들로부터 형성된 구조물들의 열전도성(즉, 3(W/m)K 보다 적지 않은 열전도성) 및 전기전도성(0.01Ohm·㎝ 보다 크지 않는 전기전도성)을 향상시키며, 연료 셀들내에 이러한 구조물들(즉, 쌍극 플레이트들로서)의 사용을 촉진시킨다.

본 발명은 연료 셀내의 사용을 위한 쌍극 플레이트들의 제조에 사용할 수 있다. 상기 성형조성물은 균열에 저항하기 위한 충분한 인성 및 부하전류, 부식성, 산성 연료 셀 환경에서 견딜 수 있기 위하여 이온 침출의 충분한 저항성을 갖는 얇은 벽 구조물내에 형성될 수 있다. 상기 성형조성물은 또한 높은 전기전도성 및 열전도성을 갖는다. 상기 성형조성물은 낮은 원료물질 비용, 짧은 제조공정 사이클 시간, 빠른 경화시간을 갖게 제조될 수 있기때문에, 적은 용량, 고 비용 고정 연료 셀들뿐만 아니라 자동차 산업에 적용가능한 고용량, 저비용 연료 셀들을 위한 쌍극 플레이트들을 제조하는데 경제적으로 사용될 수 있다.

본 발명은 일반적으로는 열경화성 조성물 분야에 관한 것이며, 보다 상세하게는 고 열전도성 및 전기 전도성을 갖는 열경화성 조성물들로부터 구조물들을 제작하기 위한 방법들에 관한 것이다. 게다가 본 발명은 상기 구조물들을 형성하기 위한 출발물질들 뿐만 아니라 이 출발물질들을 제조하는 방법들에 관한 것이다.

본 발명에 의하면 저점도 열경화성 바인더 수지시스템 및 충전제를 포함하는 열경화성 성형조성물들을 제공하는 것이다.

저점도 열경화성 바인더 수지 시스템은 본 발명의 성형조성물들을 위한 최종 사용 적용물에 의해 다른 농도로 존재할 수 있다. 예를 들면, 저점도 열경화성 바인더 수지 시스템은 본 발명의 조성물의 약 10∼30중량%의 범위, 예를들면 본 발명의 조성물의 약 15∼25중량%의 범위로 존재하는 것이 바람직하고, 본 발명의 조성물의 약 19∼23중량%의 범위로 존재하는 것이 보다 바람직하다.

이와 유사하게, 충전제는 본 발명의 성형조성물을 위한 최종 사용에 의존하여 다른 농도들로 존재할 수 있다. 예를 들면, 충전제를 약 70∼90중량%, 예컨데 약 75∼85중량%의 범위로 존재하는 것이 바람직하며, 본 발명의 조성물의 약 77∼81중량%의 범위로 존재하는 것이 보다 바람직하다.

본 명세서에 사용되는 "중량%"는 혼합물의 전체 중량의 %로 측정될 때, 혼합물내에 존재하는 특정 성분의 양을 의미한다. 이와 같이, 예컨데 "약 70∼90중량%의 충전제"의 용어는 "전기전도성 및 열전도성 열경화성 수지 조성물"의 성분의 양을 기술하기 위해 사용될 때에는 전도성 열경화성 조성물에 존재하는 충전제의 양이 전도성 열경화성 성형조성물의 무게의 70∼90%의 범위의 값을 갖는 것을 의미한다. 마찬가지로, "충전제는 ... 본 발명의 조성물에 [특정의 한정된 범위의] 중량%내에 존재한다"는 용어는 전도성 열경화성 조성물내에 존재하는 충전제의 양이 전도성 열경화성 성형조성물의 무게의 특정의 한정된 범위에서의 어떤 값을 가질 수 있다는 것을 의미한다.

본 발명에서 사용될 수 있는 충전제들은 천연 흑연 플레이크, 합성 흑연, 다른 형태의 충전제를 포함하며, 충전제를 보전할 수 있는 선택된 조건들에서, 열경화성 성형조성물을 형성하기 위해 저점도 열경화성 바인더 수지 시스템과 혼합할 때, 3∼50(와트/미터)캘빈(Kelvin)[(W/m)K]의 범위의 열전도성 및/또는 약 0.0001∼0.01Ohm·㎝의 범위의 전기전도성을 갖는 전기전도성 및 열전도성 구조물를 생산하기 위하여 사용될 수 있다.

충전제들은 다양한 형태, 크기 분류, 두께 및 순도 등급을 가질 수 있다.

선택적으로, 충전제들은 약 20 미크론(micron)∼4.74mm의 범위내의 평균 크기 분류(메스 크기)를 갖고, 200∼400 미크론의 범위가 바람직하다.

게다가, 상기 충전제들은 선택적으로 약 5∼100 미크론의 범위의 평균 두께를 가지며, 10∼50 미크론이 바람직하다.

또한 탄소-탄소 전도성 충전제들(예컨데, 천연 흑연 플레이크, 합성 흑연 및 유사물)은 선택적으로 바람직하게 약 90∼100% 순도의 범위의 평균 순도(즉, 탄소 함량%, 중량에 근거함)를 가지며, 약 95∼100 순도의 범위를 갖는 것이 보다 바람직하다. 상기 낮은 순도의 탄소에 기초한 전도성 충전제들은 비교적 낮은 전도성을 갖고, 이온 침출이 보다 용이한 구조물을 형성하는 결과를 가져온다.

본 발명의 실시에 유용한 저점도 열경화성 바인더 수지 시스템은 다음의 전구체들로 이루어진다: 에폭시 비닐 에스테르 수지 시스템, 저분자량 페놀수지 시스템(선택적으로 아민 경화제를 포함하는), 저점도 에폭시 수지와 저분자량 페놀수지 경화제의 결합, 여기에서 에폭시 수지에 대한 페놀수지 경화제의 화학양론적인 비는 선택적으로 미리 결정된 페놀-에폭시 화학양론적인 비이며, 이들의 적당한 결합 등.

본 발명에 따르면, 전구체들은 에폭시 비닐 에스테르 수지 시스템을 포함하는 저점도 열경화성 바인더 수지 시스템, 에폭시 비닐 에스테르 수지 등을 포함하는 본 발명의 실시에 유용하다고 예상되는 에폭시 비닐 에스테르 수지 시스템으로 이루어진다. 에폭시 비닐 에스테르 수지는 비스-A타입 에폭시 비닐 에스테르 수지, 노볼락(novolac) 타입 에폭시 비닐 에스테르 수지, 이들의 적당한 결합 등을 포함한다.

"비스-A타입 에폭시 비닐 에스테르 수지"는 다음의 일반화된 구조를 갖는 수지이다:

여기에서 n=0∼5의 값이고,

여기에서 R₁과 R₂는 다음으로부터 각각 독립적으로 선택된다:

여기에서 각 R은 수소 및 메틸로부터 독립적으로 선택된다.

"노볼락 타입 에폭시 비닐 에스테르 수지"는 다음의 일반화된 구조를 갖는 수지이다:

여기에서 n=0∼4의 평균값이고, 및

여기에서 각 R은 수소 및 메틸로부터 독립적으로 선택된다.

본 발명의 사용에 예상되는 에폭시 비닐 에스테르 수지는 선택적으로 25℃에서 약 200∼500센티포아즈(centipoise), 좀더 바람직하게는 25℃에서 약 250∼350센티포아즈의 점도를 갖는다.

저점도 열경화성 바인더 수지 시스템으로 이루어진 전구체들의 점도는 주어진 온도에서 점도를 결정하기 위하여 기술분야에서 공지된 방법에 의해서 측정될 수 있다. 예를 들어, 점도는 순환하는 점도계 방법에 의해서 측정될 수 있다. 순환하는 점도계 방법은 ASTM 표준(1997)의 연보에 "순환(브룩필드)의 점도계에 의한 비뉴튼 물질의 유동학 특성을 위한 표준 테스트 방법"라는 제목으로 D2196-86에 공개되어 있다. 이러한 순환 점도계 방법에 관한 ASTM 표준 연보의 모든 중요한 부분들은 여기에 참고문헌으로 통합되어 있다.

예시적인 에폭시 비닐 에스테르 수지는 Derakane 470-300^TM, Derakane 411-350^TM, Derakane 441-400^TM, Derakane 510-40^TM및 Derakane 510-350^TM(이들 각각은 MI의 미드랜드 소재의 도우 화학회사 제품이다), 그리고 이들의 적당한 혼합물 등을 포함한다.

본 발명에 따르면, 전구체들은 저분자량 페놀수지 시스템을 포함하는 저점도 열경화성 바인더 수지 시스템으로 이루어지고, 선택적으로 아민 경화제를 포함한다.

본 발명의 실시에 사용되는 저분자량 페놀수지 시스템은 페놀 노볼락을 기초로 하는 수지, 레졸을 기초로 하는 수지, 이들의 적당한 혼합물 등을 포함한다.

"페놀 노볼락을 기초로 하는 수지들"은 다음의 일반화된 구조를 갖는 수지들이다.

여기에서 평균값은 n=0∼4이다.

본 발명의 실시예서 사용되기 위하여 예시된 "페놀 노볼락을 기초로 하는 수지"는 선택적으로 약 60℃∼약 140℃, 바람직하게는 약 60℃∼약 90℃의 범위에서 연화점을 갖는다.

저점도의 열경화성 바인더 수지 시스템으로 이루어지는 전구체의 연화점은 특정의 전구체를 연화시키는 온도이다. 연화점을 결정하기 위한 당기술 분야에서 공지된 방법들에 의해서 연화점을 측정할 수 있다. 예를 들면, 연화점은 링-앤드-볼 방법(ring-and-ball method)에 의해서 측정될 수 있다. 링-앤드-볼 방법은 " 링-앤드-볼 기구에 의한 연화점의 표준 테스트 방법"이라는 제목으로 E 28-97에 표시되어 ASTM 표준 연보(1997)에 공개되어 있다. 이 링-앤드-볼 방법에 관한 ASTM 표준의 연보의 모든 부분들은 참고문헌으로 여기에 통합되어 있다. 많은 경우들에 있어서, 연화점은 특정의 전구체의 평균 분자량의 측정을 가리킬 수 있다.

"레졸을 기초로 하는 수지"는 100% 미만의 페놀에 대한 포름알데히드의 몰비에서 포름알데히드와 페놀의 반응생성물인 수지로서, 이 반응과 반응 생성물은 기술분야에 공지되어 있다. "레졸을 기초로 하는 수지"는 다음의 일반화된 구조를 갖는 수지를 포함하고, 표시된 반복 유닛을 가질 수 있거나 또는 갖지 않을 수 있다:

여기에서 각 R은 수소, 포름알데히드, 페놀, 포름알데히드와 페놀의 축합 생성물 및 이들의 적당한 적당한 축합 생성물로부터 독립적으로 선택될 수 있다.

본 발명의 실시에 사용되기 위해 예시된 "레졸을 기초로 하는 수지"는 선택적으로 25℃에서 약 100∼40000센티포아즈(이는 50∼90%의 범위 내의 고체 함량과 일치), 바람직하게는 25℃에서 약 180∼300센티포아즈(이는 60∼64%의 범위 내의 고체 함량과 일치)의 점도(고체 함량의 함수로서 다양하다)를 갖는다.

예시적인 레졸을 기초로 하는 수지는 SC 1008(KY의 루이스빌 소재의 볼델 화학회사 제품) 등을 포함한다.

아민 경화제는 선택적으로 페놀 노볼락을 기초로 하는 수지를 포함하는 저점도 수지 결합 시스템에 첨가될 수 있다. 이러한 아민 경화제들은 헥사메틸렌테트라아민 등을 포함한다. 헥사메틸렌테트라아민은 다음의 구조를 갖는다:

선택적으로 헬사메틸렌테트라아민의 함량은 본 발명의 조성물의 약 4∼12중량%의 범위, 바람직하게는 본 발명의 조성물의 약 7중량%일 수 있다.

본 발명에 따르면, 전구체들은 저점도 에폭시 수지와 저분자량 페놀수지 경화제의 혼합물을 포함하는 저점도 열경화성 바인더 수지 시스템으로 이루어지고, 여기에서 에폭시 수지에 대한 페놀수지 경화제의 화학양론적인 비는 선택적으로 약 60%∼110%, 예를 들면 약 65%∼100%, 그리고 바람직하게는 약 65%∼90%의 범위에 있다.

본 발명에 따라 사용된 저점도 에폭시 수지는 페놀 노볼락을 기초로 하는 수지, 크레졸 노볼락을 기초로 하는 수지, 에폭시화된 페놀 노볼락을 기초로 하는 수지, 에폭시화된 크레졸 노볼락을 기초로 하는 수지, 바이-페닐을 기초로 하는 에폭시 수지, 디시클로펜타디엔을 기초로 하는 에폭시 수지, 비스-F 타입 에폭시 수지, 비스-A 타입 에폭시 수지, 고체 또는 액체 형태의 상기 수지들중의 어느 하나, 그리고 이들의 혼합물을 포함한다. 바람직한 저점도 에폭시 수지는 에폭시화된 페놀 노볼락을 기초로 하는 수지를 포함하고, 바람직한 저점도 에폭시 수지는 DEN 431^TM과 DEN 438^TM(MI의 미드랜드 소재의 도우 화학회사 제품)이다.

"페놀 노볼락을 기초로 하는 수지"는 이미 정의된 일반화된 구조를 갖는 수지이다.

"크레졸 노볼락을 기초로 하는 수지"는 다음의 일반화된 구조를 갖는 수지이다:

여기에서 평균값은 n=0∼3, 및

여기에서 각 X는 수소 및 메틸로부터 독립적으로 선택된다.

"에폭시화된 페놀 노볼락을 기초로 하는 수지"는 다음의 일반화된 구조를 갖는 수지이다:

여기에서 평균값은 n=0∼2이다.

"에폭시화된 크레졸 노볼락을 기초로 하는 수지"는 다음의 일반화된 구조를 갖는 수지이다.

여기에서 평균값은 n=0∼2이고,

여기에서 각 X는 수소 및 메틸로부터 독립적으로 선택된다.

"비스-페닐을 기초로 하는 에폭시 수지"는 다음의 구조를 갖는 수지이다:

"디시클로펜타디엔을 기초로 하는 에폭시 수지"는 다음의 구조를 갖는 수지이다:

여기에서, 평균값은 n=0∼1이다.

"비스-F 타입 에폭시 수지"는 다음의 구조를 갖는 수지이다:

"비스-A타입 에폭시 수지"는 다음의 구조를 갖는 수지이다:

여기에서 평균값은 n=0∼5이다.

본 발명의 실시에 사용된 저점도 에폭시 수지는 52℃에서 약 1400∼50000센티포아즈의 점도를 갖는다. 예시적인 범위는 52℃에서 2000∼15000센티포아즈의 점도, 바람직하게는 52℃에서 4000∼12000센티포아즈의 점도를 포함한다.

게다가, 본 발명의 실시에서의 사용을 위해 예시된 저점도 에폭시 수지는 선택적으로 약 165∼250 범위 사이의 에폭시 당량(epoxy equivalent weight:EEW)을 갖는다. 바람직한 저점도 에폭시 수지(즉, 에폭시화된 페놀의 노볼락을 기초로 하는 수지)는 바람직하게는 170∼190EEW, 더 바람직하게는 172∼181EEW를 갖는다.

또한, 저점도 에폭시 수지는 선택적으로 약 -40∼170℃ 사이의 유리 전이 온도(Tg)를 갖는다.

본 발명에 따라 사용된 예시적인 저점도 에폭시 수지는 DEN 431^TM, DEN 438^TM(이들 각각은 MI의 미드랜드 소재의 도우 화학회사 제품), DER 661^TM(MI의 미드랜드 소재의 도우 화학회사 제품) 및 Epon 828^TM(TX의 휴스턴 소재의 쉘 개발회사 제품)을 포함한다.

본 발명의 실시에 유용한 저분자량 페놀수지 경화제는 페놀 노볼락을 기초로 하는 수지를 포함한다.

본 발명의 실시에 사용하기 위해 예시된 저분자량 페놀수지 경화제는 선택적으로 약 60∼90℃, 예를 들어 약 75∼85℃, 바람직하게는 약 80∼85℃ 범위의 연화점을 갖는다.

또한, 본 발명에 따라 사용된 저분자량 페놀수지 경화제는 임의로 약 200~약 600사이의 분자량을 가지며, 예로서, 약 300~약 500, 그리고 바람직하게는 약 370~약 420의 범위이다.

그리고, 본 발명의 실시에 사용된 저분자량 페놀수지 경화제는 임의로 약 95~약 115 범위 내의 히드록시 당량(HEW)을 가지며, 예로서 100~110의 HEW범위이고, 바람직하게는 102~106의 HEW 범위이다.

본 발명에 유용한 저분자량 페놀수지 경화제들의 예들은 HRJ 1166™및 HRJ 1583™을 포함하며, 이들 각각은 Schenectady International, Inc.(뉴욕소재, Schenectady)사로부터 구입 가능하다.

본 발명에 따른, 저분자량 페놀수지 경화제들의 저점도 에폭시 수지에 대한 화학양론적 비율은 임의적으로 약 60%~약 110%의 범위이며, 예로서 약 65%~약 100%, 그리고 바람직하게는 약 65%~약 90%의 범위이다.

여기서 사용된 용어 "화학양론적 비율(stoichiometric ratio)"은 저점도 열경화성 바인더(binder) 수지계를 포함하는 전구체들 내에 존재하는 경화제 작용기들(예로서, 히드록시 작용기들)의 수 대 수지 작용기들(예로서, 에폭시 작용기들)의 수에 대한 비율을 의미한다. 특정 작용기의 수는 당 기술분야에 알려진 수단들에 의해 결정될 수 있다. 예로서, 저점도 열경화성 바인더 수지계내의 에폭시 작용기들의 수는 저점도 열경화성 바인더 수지계의 에폭시를 기초로 하는 전구체 성분(예로서, 저점도 에폭시 수지)의 중량을 에폭시를 기초로 하는 전구체 성분의 에폭시 당량(EEW)으로 나눔으로써 결정될 수 있다. "에폭시 당량"이라는 표현은 에폭시 작용기 1g 당량을 포함하는 전구체(예로서, 저점도 에폭시 수지)의 무게(g단위로)를 의미한다. 이와 유사하게, 저점도 열경화성 바인더 수지계 내의 히드록시 작용기들의 수는 저점도 열경화성 바인더 수지계의 히드록시를 기초로 하는 전구체 성분(예로서, 저분자량 페놀수지; 저분자량 페놀수지 경화제들)의 중량을 히드록시를 기초로 하는 전구체 성분의 히드록시 당량(HEW)으로 나눔으로써 결정될 수 있다. "히드록시 당량"이라는 표현은 히드록시 작용기 1g 당량을 포함한 전구체(예로서, 저분자량 페놀 경화제)의 중량(g단위로)을 의미한다.

본 발명의 실시에 유용한 저점도 열경화성 바인더 수지계는 임의 성분들을 더 포함할 수 잇다.

예로서, 저점도 열경화성 바인더 수지 시스템은 본 발명의 조성물에 중량%로써 약 0.001중량%~약 3중량%의 범위로 존재하는 적합한 촉매계를 포함할 수 있다. 적합한 촉매계들은 저점도 열경화성 바인더 수지 시스템의 수지 및/또는 경화제 성분들에 따라 변화될 수 있다.

에폭시 비닐 에스테르 수지 시스템에 함께 사용될 수 있는 적합한 촉매계들은 메틸 에틸 케톤 페록사이드, 큐멘 하이드로페록사이드, 디메틸아닐린 등과 이들의 적당한 조합을 포함한다.

임의적으로 아민 경화제를 포함한 저분자량 페놀수지 시스템(예로서, 페놀 노볼락을 기초로 하는 수지)에 함께 사용될 수 있는 적합한 촉매계들은 톨루엔 설폰산, 페놀 설폰산 등 및 이들의 적당한 조합과 같은 산(pH와 관련된)들을 포함한다.

저점도 에폭시 수지와 저분자량 페놀수지 경화제의 조합에 함께 사용되는 적합한 촉매계를 선택하여 저점도 에폭시 수지와 저분자량 페놀수지의 가교결합을 촉진시킨다. 이러한 촉매들은 우레아를 기초로 하는 촉매들, 이미다졸 촉매들, 트리-페닐 포스파인, 포스포늄 염 촉매들, 터셔리 아민 촉매들, 아민 염 촉매들 등과 이들 중 어떤 것들의 적당한 조합들을 포함한다. 예시적인 이미다졸 촉매들은 2-페닐-4-메틸 이미다졸(2P4MZ), 2-메틸 이미다졸, 2-페닐 이미다졸 및 이들의 적당한 조합들 등을 포함한다. 예시적인 아민 염 촉매는 벤질 트리메틸 암모늄 클로라이드 등을 포함한다.

촉매들의 혼합물 또한 사용될 수 있다. 따라서, 저점도 에폭시 수지와 저분자량 페놀수지 경화제의 조합을 포함하는 저점도 열경화성 바인더 수지 시스템에 바람직한 적합한 촉매계는 중량%로써 본 발명의 조성물의 약 0.001중량%~약 1.5중량%의 범위로 우레아를 기초로 하는 촉매(예로서, 디유론(diuron))를 포함하고, 중량%로써 본 발명의 조성물의 약 0.001중량%~약 0.5중량%의 범위로 이미다졸 촉매(예로서, 2-페닐-4-메틸 이미다졸)을 포함한다. 예시적인 혼합물들은 약 0.5~약 0.7중량%의 디우레온과 약 0.03~약 0.1중량%의 2-페닐-4-메틸 이미다졸의 바람직한 혼합물을 포함한다.

본 발명의 실시에 사용되는 적합한 촉매계들은 전도성 열경화성 성형(molding) 조성물이 실질적으로 경화되는데 약 90초 이상 걸리지 않으며, 예로서, 약 60초 이하이며, 적합한 경화조건에서 바람직하게는 약 45초 이하이다.

여기서 사용된 "실질적으로 경화되는"이라는 표현은 화학양론적 유효성(availability)이 보다 적은 바인더 수지 조성물로부터 성형수지의 경화가 가능한 작용기들의 적어도 50%가 반응되었을 정도로 충분히 진행된 것을 의미한다.

물질 경화의 % 수준은 당 기술분야에서 알려진 방법들로써 측정될 수 있을 것이다. 예로서, 시차 주사 열량측정기(DSC)가 경화 수준을 측정하기 위하여 사용될 수 있다. DSC하에서, 경화되지 않은 물질과 실질적인 경화정도를 시험하려는 물질을 시간이 지남에 따라 온도를 상승시키면 물질로부터의 열 방출은 이러한 증가되는 온도의 함수로써 측정된다. 에폭시 수지-페놀수지 중합은 발열반응이므로, DSC 곡선(온도의 함수로써 그려진 열의 흐름)의 해당 면적들은 화학양론적 유효성(즉, 잔여 경화수준)이 보다 적은 수지 조성물로부터 경화되지 않은 물질의 양을 측정한다. 따라서, 실질적인 경화정도(즉, 잔여 경화수준)에 대해 시험된 물질에 대한 DSC 곡선의 관련 면적을 경화되지 않은 물질(즉, 총 경화수준)에 대한 DSC 곡선의 관련 면적에 비교하고, 잔여 경화수준 대 물질의 시험된 중량에 대해 표준화했을 때의 총 경화수준의 비는 시험되어진 물질에서 화학양론적 유효성이 보다 적은 수지 조성물로부터 반응되지 않은 유효한 작용기들의 %를 제공한다. 100%에서 이 %값을 빼면 시험되어진 대상 물질이 실질적으로 경화되었는지의 여부를 판단하기 위해 반응된 유효한 작용기들의 %를 얻을 수 있다.

적합한 경화조건들은 저점도 바인더 수지 시스템의 전구체들로부터의 유도체들의 형성(즉, 경화)을 촉진하는 조건들을 포함하며, 온도, 압력, 다른 반응 조건들(예로서, 고에너지 광자 등의 존재) 및 이들의 적합한 조합들과 같은 것들이 있다. 적합한 경화조건에서, 저점도 열경화성 바인더 수지 시스템들의 전구체들은 일반식 (전구체)_m-전구체의 적용가능한 유도체의 형성에 필요한 특정 분리 작용기들, 여기에서 m〉1,을 가지는 유도체들을 형성한다. 이들 유도체들은 다음의 전구체들의 적용가능한 반응산물들 중의 어떤 것을 포함한다: 올리고머들, 글리시딜 아민들, 에톡시화된 종들, 가교된 종들(예로서, 에테르화 및 축합 생성물을 포함하는 부가 생성물들) 및 사슬이 연장된 종들(예로서, 에테르화 및 축합 생성물을 포함하는 부가 생성물들) 등. 본 기술분야의 당업자들은 반응 생성물들이 특정 전구체에 적용가능하다는 것을 쉽게 결정할 수 있을 것이다.

이러한 적합한 경화 조건들을 제공하는 예시적인 수단들은 각각의 적합한 성형온도 및 압력하에서의 사출성형, 이송성형 및 압출성형을 포함한다. 적합한 성형온도들은 약 250℉~약 450℉의 범위를 포함하며, 예로서, 약 300℉~약 375℉이며, 바람직하게는 약 325℉~약 350℉의 범위이다. 적합한 성형압력은 약 100psi(제곱인치당 파운드)~약 3000psi의 범위이며, 예로서, 약 400psi~약 1500psi의 범위이고, 바람직하게는 약 500psi~약 1000psi의 범위이다.

또한 저점도 열경화성 바인더 수지 시스템은 임의로 내부 이형제(releas agent)를 중량%로써 본 발명의 조성물에 약 0.001중량%~약 2중량%의 범위로 더 포함할 수 있다. 여기서 사용된 "내부 이형제"라는 용어는 열경화성 수지 조성물이 열경화성 수지 조성물이 구조물로 형성되도록 바람직한 모양을 형성시킬 수 있는 몰드(mold)의 표면에 부착되지 않도록 유지시키는 어떤 조성물을 의미한다. 예시적인 내부 이형제들은 카누바(Carnuba) 왁스, 징크 스테아레이트, 칼슘 스테아레이트, 지방산들(및 이들의 유도체들), 이들의 적당한 조합 등을 포함한다.

또한, 저점도 열경화성 바인더 수지 시스템은 임의로 중량%로써 본 발명의 조성물에 약 0.001중량%~약 15중량%, 예로서, 약 7중량%~약 11중량%로써 존재하는 바인더 수지 시스템 용매를 포함한다. 여기서 사용된, "바인더 수지 시스템 용매"라는 표현은 저점도 열경화성 바인더 수지 시스템을 적어도 일부 용해시키거나 혼화시킬 수 있는 어떤 용매를 의미하며, 이는 열경화성 수지 조성물의 점도를 더 낮게 한다. 예시적인 바인더 수지 시스템 용매들은 아세톤, 메틸 에틸 케톤, 디클로로메탄 및 이들의 적합한 조합들 등을 포함한다.

본 발명에 따라서, 열경화성 수지를 만드는 방법들이 더 제공되며, 이는 충전제를 보전하기 위해 선택된 조건 및 전도성 충전제가 바인더 수지 시스템과 함께 충분히 적셔지는(wet-out) 조건하에서 바인더 수지 시스템과 전도성 충전제를 혼합하는 것을 더 포함한다. 임의적으로, 상기에 따라 형성된 열경화성 성형 조성물은 바인더 수지 시스템 용매의 끓는점에서 바인더 수지 시스템의 경화온도 보다 낮은 온도까지의 범위로, 바인더 수지 시스템 용매의 농도가 전도성 열경화성 조성물의 3중량%보다 낮은 수준으로 감소되기에 충분한 시간동안 가열될 수 있다.

충전제를 보전하기 위해 선택된 조건들은 바인더 수지 시스템과 전도성 충전제에 가해지는(즉, 본 발명의 조성물의 두 성분이 혼합되는동안) 전단력이 충분히 낮아서 결과의 성형 조성물로부터 만들어진 구조물이 0.05Ohm·㎝ 이하의 전기 저항성을 가지는 조건을 포함한다.

바인더 수지 시스템과 전도성 충전제를 혼합하는 데(즉, 본 발명의 두 성분을 혼합하는 동안) 너무 많은 일을 적용하면, 충전제 입자의 강도를 감소시키고, 그 결과 약 0.005 Ohm·㎝ 보다 적지 않은 전기 고유저항을 가진 성형 조성물로부터 만들어지는 구조물을 갖게 만든다는 것이 알러져 있다. 따라서, 충전제의 강도를 유지 하기 위해 선택된 조건들 중에는 또한 바인더 수지 시스템과 전도성 충전제를 혼합하는 데(즉, 본 발명의 두 성분을 혼합하는 동안) 적용한 일은 결과물로 나온 성형조성물로부터 만들어진 구조물이 0.005 Ohm·㎝ 보다 크지 않은 전기적 고유저항이 되도록 충분히 작은 조건들을 포함한다.

이 일은 특정 반응조건들하에서 혼합공정에 사용된 혼합기(mixer)에 단위 시간당 전기적 에너지 소비량(뱃치크기에 표준화한다)을 측정(즉, 당해 기술분야에서 알려진 방법에 따라서)하므로써 결정할 수 있을 것이다. 본 발명에서 고려한 바 대로, 충전제의 강도를 유지하는데 요구되는 일은 온도 70℉, 속도 3(즉, 약 150 rpm)에서 30분동안 작동하고 블레이드 뱃치 T68064(납작한 비터)(미국 오하이오주 트로이소재의 Hobart, Inc. 로부터 상업적으로 구입가능함)를 이용하여, 뱃치크기 및 실시예 6의 열경화성 성형 조성물의 성분들을 혼합하는 데 있어서 호바르트 혼합기 모델(Hobart Mixer Model) No. V-1401(미국 오하이오주 트로이 소재의 Hobart, Inc. 로부터 상업적으로 구입가능함) 의해 발생된 일을 초과할 수 없다.

더욱이, 충전제의 강도를 유지하기 위하여 선택된 보기 조건들은 연속공정기작(예를 들면, 연속 컨베이어 벨트)의 일부분으로서 전도성 충전제상에 바인더 수지 시스템을 분무하는 것, 전도성 충전제를 바인더 수지 시스템내로 접는 것(예, 텀블러속에서) 등을 포함한다.

본 발명에서 사용된, "웨트-아웃(wet-out)"이라는 용어는 바인더 수지 시스템을 도포되지 않은 전도성 충전제 플레이크를 (육안으로) 관찰할 수 없을 정도로 충전제와 친밀하게 혼합하거나 충전제 내에 바인더 수지 시스템을 완전히 분산시키는 것을 의미한다. 웨트 아웃시에는, 전도성 충전제 플레이크는 (바인더 수지 도포로 인해) 끈적끈적해 질 수 있고 이들 전도성 충전제들은 더 이상 따라 부을 수 있는 용액을 형성하지 않을 수 있다. "웨트 아웃"을 촉진하는 보기 조건들은 혼합 시간을 증가시키는 것, 혼합속도를 높히는 것, 바인더 수지 시스템과 전도성 충전제의 혼합물에 선택적 바인더 시스템 용매를 첨가하는 것, 바인더 수지 시스템의 경화온도 이하에서 혼합과 가공 온도를 증가시키는 것을 포함한다.

본 발명의 또다른 특징에서, 전기한 열경화성 몰딜 조성물로부터 만들어진 전기전도성과 열전도성이 있는 구조물이 제공되어진다. 선택적으로, 그러한 구조물은 적어도 원하는 다각형 또는 곡선모양으로 하나의 얇은 벽 단면(thin wall section)을 포함할 수 있다. 얇은 벽단면의 바람직한 모양은 그 구조물의 사용을 촉진하고, 쌍극 플레이트로서 얇은벽 단면을 포함하는 어떤 모양이다.

얇은 벽 단면의 두께는 약 0.003∼약 0.200인치 범위내, 바람직하기로는 약 0.012∼약 0.060 인치일 수 있다. 이 두께는 당해 기술분야에서 주지로 알려진 방법(즉, 마이크로미터, 캘리퍼스 등)에 의해 측정될 수 있다.

전기한 구조물의 얇은 벽면 단면은 추가의 선택적 특성들을 가질 수 있다. 예를 들면, 구조물의 얇은 벽 단면은 구조물의 최고 휨강도의 50% 보다 크지 않은 휨 저항하에서 크랙킹(즉, 가시적 크랙과/또는 미세파쇄)을 피할 수 있을 만큼의 충분한 강도를 선택적으로 가진다. 선택적으로, 구조물의 얇은 벽 단면은 구조물의 최고 휨강도의 약 95% 보다 크지 않은 저항하에서 크랙킹(즉, 가시적 크랙과/또는 미세파쇄)을 피할 수 있을 정도의 강도를 가진다. 휨 저항의 보기 범위는 약 2500∼약 7200psi 범위내이다.

구조물의 최고 휨강도는 휨강도를 결정하기 위하여 당해 분야에서 알려진 어떠한 수단을 사용하여 측정할 수 있다. 예를 들면, 최고 휨강도는 ASTM 휨특성과정에 의해 측정될 수 있다. ASTM 휨특성과정은 ASTM 표준의 연례책자(Annual Books of ASTM standards)의 고정된 지정 D790-97 아래에 "재강화되지 않은 플라틱과 재강화된 프라스틱 및 전기절연재의 휨특성들의 표준테스트 방법들"이라는 표제하에 공개되어 있다. 이 ASTM 휨특성 과정과 관련있는 ASTM 표준의 연례책자의 모든 부분은 본 명세서에 참고문헌으로써 포함된다.

더욱이, 그 구조물의 얇은 벽 단면은 선택적으로 약 0.0025 Ohm·㎝ 보다 크지 않은 전기적 고유저항을 가진다. 선택적으로, 그 구조물의 얇은 벽 단면은 0.0001 Ohm·㎝ 보다 적지않은 전기적 고유저항을 가진다. 보기 범위는 약 0.0002 ∼약 0.0025 Ohm·㎝ 범위, 바람직하기로는 약 0.00035∼ 약 0.001 Ohm·㎝ 범위를 포함한다.

전기적 고유저항은 전기적 고유저항을 결정하기 위한 당분야의 주지의 어떠한 수단에 의해 특정될 수 있다. 예를 들면, 어떤 구조물의 전기적 고유저항은 ASTM 전기적 고유저항측정과정에 의해 측정될 수 있다. ASTM 전기적 고유저항특정과정은 ASTM 표준의 연례책자(Annual Books of ASTM standards)의 고정된 지정 B193-95 아래에 "전기적 컨덕터 재료의 고유저항의 표준테스트방법들"이라는 표제하에 공개되어 있다. 이 ASTM 전기적 고유저항측정과정과 관련있는 ASTM 표준의 연례책자의 모든 부분은 본 명세서에 참고문헌으로써 포함된다.

더욱이, 그 구조물의 얇은 벽 단면은 약 2(W/m)K 보다 작지 않은 열전도도(약 20∼약 120℃ 온도 범위에서 평균적으로 평가된 값)를 가진다. 선택적으로, 구조물의 얇은 벽 단면은 약 50(W/m)K 보다 작지 않은 전기적 고유저항을 가진다. 보기 범위는 약 4.5 ∼약 20(W/m)K 범위, 바람직하기로는 약 6∼약 15(W/m)K 범위를 포함한다.

열전도도는 열전도도를 측정하기 위한 당해 분야의 주지의 어떠한 수단에 의해 측정될 수 있다. 예를 들면, 그 구조물의 열전도도는 플래시법에 의해 측정될 수 있다. 플래시법은 ASTM 표준의 연례책자(Annual Books of ASTM standards)의 고정된 지정 E1461-92 아래에 "플래시법에 의한 고체의 열확산도의 표준테트 방법들"이라는 표제하에 공개되어 있다. 이 플래시법과 관련있는 ASTM 표준의 연례책자의 모든 부분은 본 명세서에 참고문헌으로써 포함된다.

본 발명의 또다른 측면에서, 전기의 열경화성 성형 조성물로부터 구조물을 만드는 방법들, 전기의 성형 조성물을 원하는 형상으로 성형하는 것을 포함하는 방법과 어떤 구조물을 형성하도록 그 원하는 형상을 적합한 경화조건들에 종속되도록하는 방법이 제공된다.

구조물의 성형은 본 발명 성형조성물로부터 만들어진 얇은 벽 단면의 전기적 고유저항이 약 0.005 Ohm·㎝ 값까지 증가시키지 않는 방법으로, 사출성형, 이송성형, 압출성형 및 충전제의 강도를 유지하기 위해 선택된 조건들하에서 행해질 수 있는 성형의 다른 방법을 포함한 어떠한 방법에 의해 이루어진다.

선택적으로, 원하는 형상은 적합한 경화조건들하에서 약 60초 이내에 구조물을 만드는 전기의 방법에 의해 실질적으로 경화될 수 있다. 선택적으로, 실질적으로 경화된 성형조성물은 적합한 경화조건들(예, 약 350℉, 오븐에서 베이킹한다)하에서 본 발명 성형 조성물의 바인더 수지 성분을 실질적으로 완전하게 중합하기 위한 충분한 시간(예, 약 1∼약 10분 동안)동안 계속된 처리에 의해 더욱더 경화될 수 있다.

본 명세서에서 인용된 모든 문헌들은 본 명세서의 참고문헌으로써 포함된다.

본 발명을 다음의 제한적이지 않은 실시예들을 참고하여 보다 상세하게 기술한다. 본 기술분야의 당업자들은 명세서를 참조하므로써, 본 특허의 존속기간 중에 첨부된 청구범위내에 해당하는 발명의 다른 구체예들을 발견할 수 있을 것이다.

실시예 1

열경화성 성형 조성물의 제조방법

실시예 2∼5 및 실시예 6(실시예 6에 언급된 변조에 따르는 조건하에)에서 확인된 열경화성 성형 조성물은 다음과 같이 제조된다:

저점도 에폭시 수지(예, DEN 432^TM,DEM 438^TM, 또는 이들의 혼합물) 소정의 양을 호바르트 혼합기(Hobart Mixer) 모델 No.A200(미국 오하히오주 트로이 소재의 Hobart Inc.사에서 상업적으로 구입가능)의 혼합 보울에 첨가하였다. 혼합기(Mixer)는 전기전도성과 열전도성이 있는 열경화성 성형 조성물을 만들기 위하여 요구되는 전체 혼합공정 동안 속도설정 3에서 작동하도록 설정하였다.

저분자량 페놀수지(예, HRJ-1166,HRJ-1583 또는 이들의 혼합물)의 소정 양을 바인더 수지 시스템 용매 소정의 양에 녹였다. 이 페놀수지/용매 용액을 혼합기내의 저점도 에폭시 수지에 천천히 첨가하였다.

첫째 내부 이형제(예, Carnuba wax), 우레아를 기초로 하는 촉매(예, 디유론), 두 번째 내부 이형제(예, 징크 스테아레이트) 그리고 이미다졸 촉매(예, 2-페닐-4-메틸 이미다졸)를 한번에 하나씩 각각 천천히 혼합기내의 혼합물에 첨가하였다.

완성된 저점도 열경화성 바인더 수지 시스템을 제공하는 상기에서 제조된 혼합물이 완전히 혼합되었을 때 혼합기로부터 제거하여 분리하여 두었다.

전도성 충전제(예, 천연 흑연 플레이크) 소정 양을 혼합기의 혼합용 보울에 첨가하였다.

상기에 기술된 대로 제조되고 혼합기로부터 제거되고 분리하여 둔 저점도 열경화성 바인더 수지 시스템의 소정 양을 혼합기 속의 전도성 충전제에 천천히 첨가하였다. 이렇게 하여 만들어진 열경화성 성형 조성물을 전도성 충전제가 바인더 수지 시스템에 의해 웨트 아웃될 때(예, 2500g 뱃치 크기에 대하여 1∼3분)까지 혼합기 속에서 혼합하였다.

결과적으로 형성된 습식(wet) 열경화성 성형 조성물은 바인더 용매수준(예,아세톤)이 325℉에서 20분 동안 가열하였을 때 성형조성물 시료의 잔류휘발성 상실에 의해 측정된 성형 조성물의 3 중량% 이하가 될 시간 까지 180℉에서 트레이 건조(예, 오븐 건조)하였다.

실시예2 DEN 431^TM베이스의 열경화성 성형 조성물

하기 표 1의 성분을 포함하여 구성된 DEN 431^TM베이스의 열경화성 성형 조성물 2500g분(batch)을 실시예1의 방법에 따라 준비하였다.

실시예3 DEN 431^TM/438^TM/저(lower) 이미다졸 베이스의 열경화성 성형 조성물

하기 표2와 같은 성분을 포함하여 구성된 DEN 431^TM/438^TM/이미다졸(2P4MZ) (0.044중량%) 베이스의 열경화성 성형 조성물 2500g분을 실시예1의 방법에 의거하여 준비하였다.

실시예4 DEN 431^TM/438^TM/고(higher) 이미다졸 베이스의 열경화성 성형 조성물

하기 표3과 같은 성분을 포함하여 구성된 DEN 431^TM/438^TM/이미다졸(2P4MZ) (0.065중량%) 베이스의 열경화성 성형 조성물 2500g분을 실시예1의 방법에 의거하여 준비하였다.

실시예5 DEN 431^TM/438^TM/무(no) 이미다졸 베이스의 열경화성 성형 조성물

하기 표4과 같은 성분을 포함하여 구성된 DEN 431^TM/438^TM/무(no) 이미다졸(2P4MZ) 베이스의 열경화성 성형 조성물 2500g분을 실시예1의 방법에 의거하여 준비하였다.

실시예6 충전제를 보전하기 위한 상한 조건- 열경화성 성형 조성물의 헤비 뱃치 로드(Heavy Batch Load)

하기 표5의 조성을 갖도록 하기 위하여 실시예1의 방법에 다음과 같은 수정을 가한 방법에 의하여, EPON 828^TM/DER 661^TM베이스의 열경화성 성형 조성물 50파운드분을 준비하였다.

준비방법은 다음 사항을 제외하면, 실시예1에 기재된 방법을 사용하였다.

1. 조성물을 제조하는데 필요한 혼합공정 동안에 혼합기(Hobart, Inc., Troy, OH의 상품명 Hobart Mixer, 모델번호 V-1401)를 속도3번으로 작동되도록 조정(즉, 약 150 rpm; 다른 혼합기에서는 같은 번호의 속도로 조정하더라도 rpm은 달라질 수 있음)하고;

2. 열경화성 성형 조성물의 바인더 수지 시스템 성분과 전도성 충전제 성분을 30분간 혼합하며;

3. 뱃치(batch) 크기를(상기한 바와 같이) 50파운드로 함.

실시예7 구조물의 굴곡강도 측정

3장의 얇은 벽 구조물의 판넬(6 in×6 in×0.1 in)을 압축성형법에 의해 준비하되, 각 열경화성 성형 조성물로부터 만들어 지는 판넬중의 하나(판넬1)는 실시예2, 다른 하나(판넬2)는 실시예5, 나머지 하나(판넬3)는 실시예6의 예에 따라 준비하였다. 각 판넬은 3개의 시험편(0.75 in×2.25 in×0.01 in)으로 절단하였다.

각 시험편의 종극굴곡강도(예를 들면, 균열이 일어나기 직전의 구조물에 대한 응력)는 ASTM표준애뉴얼북(1997)(Annual Book of ASTM Standard(1997))의 시험법 D790-97 "비강화 플라스틱, 강화 플라스틱 및 전기절연재의 굴곡성 표준시험법"에 규정된 ASTM 굴곡성시험법에 의거하여 결정하였다.

각 판넬의 3개의 시험편의 종극굴곡강도를 평균하여, 각 판넬의 평균종극굴곡강도를 산출하였다. 각 판넬의 평균종극굴곡강도의 산출결과를 하기 표6에 나타내었다.

실시예8 구조물의 전기저항 측정

3장의 얇은 벽 구조물의 두꺼운 원판(4 in 직경×0.1 두께)을 압축성형법에 의해 준비하되, 각 열경화성 성형 조성물로 부터 만들어지는 원판 중의 하나(디스크1)는 실시예2, 다른 하나(디스크2)는 실시예5, 나머지 하나(디스크3)는 실시예6의 예에 따라 준비하였다.

1~3의 각 원판의 전기저항(예를 들면, 전기전도도의 역수)은 ASTM표준애뉴얼북(1997)(Annual Book of ASTM Standard(1997))의 시험법 B193-95 "전기 전도성 물질의 저항성 표준시험법"으로 규정된 ASTM 전기저항도 측정법에 의거하여 측정하였다.

전기저항의 측정 결과는 하기 표7에 나타내었다.

실시예9 구조물의 열전도도 측정

2장의 얇은 벽 구조물 판(6 in×6 in×0.1 in)을 압축성형법에 의해 준비하되, 각 열경화성 성형 조성물로부터 만들어지는 판 중의 하나(판1)는 실시예5, 다른 하나(판2)는 실시예3의 예에 따라 준비하였다. 그리고 각 판을 시험편(0.5 in×0.5 in)으로 규격화하였다.

판1과 판2의 각 시험편의 열전도도는 ASTM표준애뉴얼북(1997)(Annual Book of ASTM Standard(1997))에 기재된 시험법 E1461-92 "섬광법에 의한 고체의 열확산성 표준시험법"에 규정된 섬광법(FLASH METHOD)에 의거하여 온도를 변경해가면서 측정하였다.

열전도도의 측정결과는 하기 표8에 나타내었다.

(BTU^*in hr^-1ft^-2F^-1)

Claims

저점도 열경화성 바인더 수지 시스템 약 10∼약 30중량%와 충전제 약 70∼약 90중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 열경화성 성형조성물.
제1항에 있어서, 상기 충전제는 전기전도성과 열전도성이 있는 것을 특징으로 하는 열경화성 성형조성물.
제2항에 있어서, 상기 충전제는 천연 흑연플레이크인 것을 특징으로 하는 열경화성 성형조성물.
제2항에 있어서, 상기 충전제는 전기전도성과 열전도성이 있는 합성 흑연인 것을 특징으로 하는 열경화성 성형조성물.
제2항에 있어서, 상기 저점도 열경화성 바인더 수지 시스템은 에폭시비닐에스테르 수지 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 열경화성 성형조성물.
제1항에 있어서, 상기 저점도 열경화성 바인더 수지 시스템은 저분자량 페놀수지와 임의로 아민경화제를 포함하는 것을 특징으로 하는 열경화성 성형조성물.
제1항에 있어서, 저점도 열경화성 바인더 수지 시스템은, 조합물내에서 페놀수지 경화제 대 에폭시 수지의 화학양론적인 비율이 약 60%∼약 110% 범위인 저점도 에폭시수지와 저분자량 페놀수지 경화제의 조합을 포함하는 것을 특징으로 하는 열경화성 성형조성물.
제7항에 있어서, 저점도 에폭시수지는 고체 또는 액체형태의 페놀 노볼락을 기초로 하는 수지, 크레졸 노볼락을 기초로 하는 수지, 에폭시화 페놀 노볼락을 기초로 하는 수지, 에폭시화 크레졸 노볼락을 기초로 하는 수지, 비페닐을 기초로 하는 에폭시수지, 디시클로 펜타디엔을 기초로 하는 수지, 비스-에프타입 에폭시수지, 비스-에이타입 에폭시수지와 이들의 적당한 조합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 열경화성 성형조성물.
제7항에 있어서, 저점도 에폭시수지의 점도는 약 52℃에서 약 1400센티포아즈∼약 50,000센티포아즈 범위인 것을 특징으로 하는 열경화성 성형조성물.
제7항에 있어서, 저점도 에폭시수지는 에폭시 당량(EEW) 약 165∼250을 갖는 것을 특징으로 하는 열경화성 성형조성물.
제7항에 있어서, 저분자량 페놀수지 경화제는 연화점 약 60∼약 90℃ 범위를 갖는 것을 특징으로 하는 열경화성 성형조성물.
제7항에 있어서, 저분자량 페놀수지 경화제는 약 600미만의 분자량을 갖는 것을 특징으로 하는 열경화성 성형조성물.
제7항에 있어서, 저분자량 페놀수지 경화제는 히드록시 당량(HEW) 약 95∼약 115의 범위를 갖는 것을 특징으로 하는 열경화성 성형조성물.
제7항에 있어서, 저점도 에폭시수지는 비스-에프타입 에폭시수지들의 혼합물이고, 상기 에폭시수지의 각각은 에폭시 당량(EEW) 약 172∼약 181의 범위를 갖고, 저분자량 페놀수지 경화제는 히드록시 당량(HEW) 약 103∼약 107 범위를 갖고, 페놀수지 경화제 대 에폭시 수지의 화학양론적인 비율은 약 70%임을 특징으로 하는 열경화성 성형조성물.
제7항에 있어서, 적합한 촉매시스템 약 0.001∼약 3중량%를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열경화성 성형조성물.
제7항에 있어서, 적합한 촉매시스템 약 0.001∼약 3중량%를 더 포함하며, 상기 적합한 촉매시스템은 약 0.001∼약 1.5중량%의 요소를 기초로 하는 촉매와 약 0.001∼약 0.5중량%의 이미다졸 촉매를 포함하는 것을 특징으로 하는 열경화성 성형조성물.
제16항에 있어서, 요소를 기초로 하는 촉매는 디유론이고, 이미다졸을 기초로 하는 촉매는 2-페닐-4-메틸이미다졸인 것을 특징으로 하는 열경화성 성형조성물.
제16항에 있어서, 열경화성 성형조성물은 적당한 경화조건하에서 약 60초 이내에 실질적으로 경화됨을 특징으로 하는 열경화성 성형조성물.
제1항에 있어서, 내부이형제 약 0.001∼약 2중량%를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열경화성 성형조성물.
제1항에 있어서, 바인더 수지 시스템 용매 약 0.001∼약 15중량%를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열경화성 성형조성물.
바인더 수지 시스템으로 전도성 충전제를 적시기에 충분한 조건하에서, 그리고 충전제의 보전을 지키기 위해 선택된 조건하에서 저점도 열경화성 바인더 수지 시스템과 충전제의 혼합을 포함하는 것을 특징으로 하는 성형조성물의 제조방법.
제2항에 따른 열경화성 성형조성물로부터 제조된 전기전도성과 열전도성이 있는 구조물.
제22항에 있어서, 구조물은 최소한 하나의 얇은 벽 섹션을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기전도성과 열전도성이 있는 구조물.
제23항에 있어서, 상기 얇은 벽 섹션은 두께가 약 0.012∼약 0.200인치에 이르는 범위인 것을 특징으로 하는 전기전도성과 열전도성이 있는 구조물.
제23항에 있어서, 상기 얇은 벽 섹션은 약 2500psi 미만의 굽힘응력하에서 크랙킹을 피하기에 충분한 강도를 갖는 것을 특징으로 하는 전기전도성과 열전도성이 있는 구조물.
제23항에 있어서, 상기 얇은 벽 섹션은 전기저항이 약 0.0001 Ohm·㎝∼약 0.01 Ohm·㎝의 범위의 값을 갖는 것을 특징으로 하는 전기전도성과 열전도성이 있는 구조물.
제23항에 있어서, 상기 얇은 벽 섹션은 약 3(W/m)K의 열전도도를 갖는 것을 특징으로 하는 전기전도성과 열전도성이 있는 구조물.
제1항에 따른 열경화성 성형조성물을 원하는 형상으로 성형하고,

구조물을 만들기 위하여 적당한 경화조건으로 상기 원하는 형상을 처리하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는, 열경화성 성형조성물로부터 구조물을 제조하는 방법.
제28항에 있어서, 상기 원하는 형상은 적당한 경화조건에서 약 60초내에 실질적으로 경화됨을 특징으로 하는 열경화성 성형조성물로부터 구조물을 제조하는 방법.