KR20060071524A - 도전성 일액형 상온 경화형 실리콘 페이스트 조성물 및 그제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 도전성 일액형 상온 경화형 실리콘 페이스트 조성물 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 일액형 상온 경화형 실리콘 수지, 도전성 금속 분말, 유기용제, 및 유기 벤토나이트계 증점제를 탈포 믹서를 이용하여 혼합함으로써 성분들의 혼합공정에서 실리콘 수지와 도전성 금속 분말의 비중 차이에 의하여 분리되는 현상을 개선하여 상온 경화과정을 통한 실리콘 고무의 성형과정에서 금속 분말의 도전성을 최적화할 수 있을 뿐만 아니라, 동시에 페이스트 내부의 기공 형성을 방지하여 전기저항의 증가를 방지할 수 있는 도전성 일액형 상온 경화형 실리콘 페이스트 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다.

페이스트, 실리콘, 도전성, 금속 분말, 유기 벤토나이트계 증점제

Description

도전성 일액형 상온 경화형 실리콘 페이스트 조성물 및 그 제조방법 {RTV SILICONE PASTE COMPOSITION FOR CONDUCTIVE SILICONE RUBBER AND METHOD FOR PREPARING TEREOF}

본 발명은 도전성 일액형 상온 경화형 실리콘 페이스트 조성물 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 성분들의 혼합공정에서 실리콘 수지와 도전성 금속 분말의 비중 차이에 의하여 분리되는 현상을 개선하여 상온 경화과정을 통한 실리콘 고무의 성형과정에서 금속 분말의 도전성을 최적화할 수 있을 뿐만 아니라, 동시에 페이스트 내부의 기공 형성을 방지하여 전기저항의 증가를 방지할 수 있는 도전성 일액형 상온 경화형 실리콘 페이스트 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일액형 상온 경화형 실리콘은 일액형으로 사용되며, 상온에서 대기 중에 노출되어 수분에 의하여 경화반응이 진행하여 고무물성을 나타내므로 취급이 용이해야 하며, 페이스트 상으로 토출하여 사용함으로 피착제에 접착이 용이하며, 부정형의 특성을 이용하여 다양한 형태의 부품에 활용할 수 있어 그 활용범위가 넓다.

이 경우 사용되는 분말상의 입자는 전기전도도를 가지는 금속 분말이 사용되 며, 상기 금속 분말은 최종 가공되는 실리콘 고무에 전기전도도를 부여하여 고주파 영역의 전자파 차폐 가스켓 등의 재료에 이용할 수 있다.

상기와 같이 일액형 상온 경화형 실리콘 수지를 사용하여 도전성 금속 분말 필러를 첨가하여 페이스트상에 혼합물을 가공함에 있어서 이후 성형되어지는 실리콘 고무의 도전성에 영향을 줄 수 있는 요소는 도전성 금속 분말의 함량, 입자 크기, 분포, 형태 등 여러 가지가 있다.

상기 도전성 금속 분말이 전기전도도를 가지는 수준의 양으로 충분히 균질하게 혼합 가공되지 않으면 성형된 실리콘 고무의 도전성이 사용한 도전성 금속 분말이 가질 수 있는 최대의 전도도를 가지지 못하게 된다. 또한 금속 분말의 입자 크기, 분포, 형태 등도 전기전도도에 영향을 미치며, 이는 입자의 표면적의 차이로 인하여 금속 분말이 혼합된 일액형 상온 경화형 실리콘 페이스트의 점도에도 지대한 영향을 미친다.

또한 금속 분말과 일액형 상온 경화형 실리콘 수지의 혼합 가공 후 페이스트의 저장 중에 발생할 수 있는 필러와 실리콘 수지와의 분리에 의하여 이후 성형되는 실리콘 고무에서 도전성 금속 입자의 분포가 균일하지 못하여 도전성 금속 분말이 낼 수 있는 임계치 이상의 전기저항을 가질 수 있게 된다. 뿐만 아니라, 도전성 실리콘 페이스트의 가공 중에 포함되는 페이스트 내부의 기공에 의하여 전기저항이 증가하게 된다.

이에 따라 페이스트 내부의 기공을 제어하기 위하여 실시하는 감압공정이나 분말의 혼합 가공 중에 발생할 수 있는 점도의 상승을 조절하기 위하여 사용되는 유기 용제의 휘발에 의하여도 기공이 형성되며, 이 또한 전기저항을 증가시키는 원인이 된다.

상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자, 본 발명은 성분들의 혼합공정에서 실리콘 수지와 도전성 금속 분말의 비중 차이에 의하여 분리되는 현상을 개선하여 상온 경화과정을 통한 실리콘 고무의 성형과정에서 금속 분말의 도전성을 최적화할 수 있는 도전성 일액형 상온 경화형 실리콘 페이스트 조성물 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 페이스트 내부의 기공 형성을 방지하여 전기저항의 증가를 방지할 수 있는 도전성 일액형 상온 경화형 실리콘 페이스트 조성물 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 도전성 일액형 상온 경화형 실리콘 페이스트 조성물에 있어서,

a) 일액형 상온 경화형 실리콘 수지;

b) 도전성 금속 분말;

c) 유기용제; 및

d) 유기 벤토나이트계 증점제

를 포함하는 것을 특징으로 하는 도전성 일액형 상온 경화형 실리콘 페이스트 조성물을 제공한다.

또한 본 발명은 상기 도전성 일액형 상온 경화형 실리콘 페이스트 조성물을 구성하는 일액형 상온 경화형 실리콘 수지, 도전성 금속 분말, 유기용제, 및 유기 벤토나이트계 증점제를 탈포 믹서를 이용하여 250 내지 350 torr의 진공에서 350∼500 회/분의 회전수로 8 내지 12 분 동안 혼합하는 것을 특징으로 하는 도전성 일액형 상온 경화형 실리콘 페이스트 조성물의 제조방법을 제공한다.

이하 본 발명을 상세하게 설명한다.

본 발명의 도전성 일액형 상온 경화형 실리콘 페이스트 조성물은 일액형 상온 경화형 실리콘 수지, 도전성 금속 분말, 유기용제, 및 유기 벤토나이트계 증점제를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 사용되는 상기 a)의 일액형 상온 경화형 실리콘 수지는 최종 가공되는 실리콘 고무의 점도를 조절하여 적절한 도전성을 부여할 수 있게 하는 작용을 한다.

상기 일액형 상온 경화형 실리콘 수지는 혼합 공정이나 후 가공의 편의를 위하여 낮은 점도의 것을 사용하는 것이 바람직하며, 특히 본 발명에서 기재하는 방법으로 최종 가공되는 실리콘 수지의 경우 500 내지 800 poise의 점도값을 가지는 것이 더욱 바람직하다. 상기 실리콘 수지의 점도값이 500 poise 미만이거나 800 poise을 초과할 경우에는 최종 가공되는 실리콘 고무에 적절한 도전성을 부여할 수 없게 된다.

상기 일액형 상온 경화형 실리콘 수지의 형태는 크게 제한되지 않으며, 구체적으로 경화형태에 따라 탈초산형, 탈옥심형, 탈알코올형, 또는 탈아세톤형 등의 형태를 가지는 실리콘 수지를 사용할 수 있다.

상기 일액형 상온 경화형 실리콘 수지는 실리콘 페이스트 조성물 총 100 중량부에 대하여 20 내지 40 중량부로 포함되는 것이 바람직하다. 그 함량이 20 중량부 미만일 경우에는 기계적 물성이 저하된다는 문제점이 있으며, 40 중량부를 초과할 경우에는 도전성이 급격히 저하된다는 문제점이 있다.

본 발명에 사용되는 상기 b)의 도전성 금속 분말은 최종 가공되는 실리콘 고무에 전기전도도를 부여하는 작용을 한다.

상기 도전성 금속 분말은 최종 가공되는 실리콘의 도전성 영역에 따라 선택하여 사용할 수 있으며, 그 형상은 구형, 그래뉼, 판형, 또는 침상형 등이 사용될 수 있다.

상기 도전성 금속 분말은 은 코팅 니켈 분말, 은 코팅 구리 분말, 은 코팅 알루미늄 분말, 은 코팅 유리비드 분말, 또는 은 분말 등이 사용될 수 있다.

상기 도전성 금속 분말의 입자 크기는 효과적인 도전성의 구현과 비중차에 의한 수지와의 분리 등에 영향을 미치며, 이에 따라 90 % 크기의 최대 50 ㎛의 입자 크기를 가지는 금속 분말을 사용하는 것이 바람직하다.

상기 도전성 금속 분말은 실리콘 페이스트 조성물 총 100 중량부에 대하여 60 내지 80 중량부로 포함되는 것이 바람직하며, 그 함량이 60 중량부 미만일 경우에는 도전성이 급격히 저하된다는 문제점이 있으며, 80 중량부를 초과할 경우에는 기계적 물성이 저하된다는 문제점이 있다.

상기와 같은 a)의 일액형 상온 경화형 실리콘 수지와 b)의 도전성 금속 분말 은 사용하는 재료나 가공방법에 따라 그 혼합비를 달리할 수 있으나, 특히 약 30 : 70 무계비로 혼합하는 것이 바람직하다.

본 발명에 사용되는 상기 c)의 유기 용제는 상기 일액형 경화형 실리콘 수지와 금속 분말과의 혼합 공정에서 적절한 감압, 외기 차단, 금속 분말의 적절한 선정 등에 따라 최종 일액형 상온 경화형 실리콘 페이스트의 최종 점도를 조절하는 작용을 한다.

상기 유기 용제는 사용되는 실리콘 수지의 형태에 따라 다양한 형태의 유기 용제를 사용할 수 있으나, 특히 건조시킨 톨루엔을 사용하는 것이 바람직하다.

상기 유기 용제는 상기 a) 일액형 상온 경화형 실리콘 수지 + b) 도전성 금속 분말 총 100 중량부에 대하여 0.1 내지 25 중량부로 포함되는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 5 내지 15 중량부로 포함되는 것이다. 그 함량이 0.1 중량부 미만이거나 25 중량부를 초과할 경우에는 최종 실리콘 페이스트의 적절한 점도를 유지할 수 없다는 문제점이 있다.

본 발명에 사용되는 상기 d)의 유기 벤토나이트계 증점제는 금속 분말의 침하에 의한 수지층과의 분리를 억제하는 작용을 하며, 상기 당업계에서 사용되는 통상의 유기 벤토나이트계 증점제를 사용할 수 있음은 물론이다.

상기 유기 벤토나이트계 증점제는 상기 a) 일액형 상온 경화형 실리콘 수지 + b) 도전성 금속 분말 총 100 중량부에 대하여 0.5 내지 2 중량부로 포함되는 것이 바람직하며, 그 함량이 0.5 중량부 미만이거나 2 중량부를 초과할 경우에는 일액형 상온 경화형 실리콘 수지와 도전성 금속 분말의 혼합시 금속 분말의 침하에 의하여 실리콘 수지층과 분리될 수 있다는 문제점이 있다.

상기와 같은 일액형 상온 경화형 실리콘 수지, 도전성 금속 분말, 유기 용제, 및 유기 벤토나이트계 증점제는 진공 탈포 믹서기에 넣은 후 250 내지 350 torr의 진공하에서 350∼500 회/분의 회전수로 8 내지 12 분 동안 혼합하여 최종 일액형 상온 경화형 실리콘 페이스트로 제조된다.

상기 혼합시 진공은 250 내지 350 torr에서 실시하는 것이 바람직하며, 250 torr 미만이거나 350 torr를 초과하는 진공하에서 혼합을 실시할 경우에는 혼합 페이스트 상에 기포가 형성되어 전기저항을 증가시킬 수 있다는 문제점이 있다.

또한 상기 혼합시 회전수는 분당 350∼500 회로 실시하고, 시간은 8 내지 12 분 동안 실시하는 것이 바람직하며, 회전수나 혼합시간이 상기 범위를 벗어날 경우에는 최종 성형된 도전성 실리콘 페이스트의 전기저항이 증가하게 된다는 문제점이 있다.

상기와 같이 본 발명에 따라 제조한 도전성 일액형 상온 경화형 실리콘 페이스트는 성분들의 혼합공정에서 실리콘 수지와 도전성 금속 분말의 비중 차이에 의하여 분리되는 현상을 개선하여 상온 경화과정을 통한 실리콘 고무의 성형과정에서 금속 분말의 도전성을 최적화할 수 있을 뿐만 아니라, 동시에 페이스트 내부의 기공 형성을 방지하여 전기저항의 증가를 방지할 수 있다.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.

[실시예]

실시예 1

점도값이 500 poise인 탈아세톤형 일액형 상온 경화형 실리콘 수지 30 g, 그래뉼상 은 코팅 구리 분말 70 g, 톨루엔 12 g, 및 유기 벤토나이트 증점제 1.5 g을 대기 중 수분이 배제된 조건하에서 탈포 믹서에 넣은 후 300 torr의 진공하에서 분당 500 회의 회전수로 10 분간 혼합하여 일액형 상온 경화형 실리콘 페이스트를 제조하였다.

실시예 2

상기 실시예 1에서 점도값이 550 poise인 탈아세톤형 일액형 상온 경화형 실리콘 수지 30 g, 침상형 은 코팅 구리 분말 70 g, 톨루엔 8 g, 및 유기 벤토나이트 증점제 1.5 g을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하여 일액형 상온 경화형 실리콘 페이스트를 제조하였다.

실시예 3

상기 실시예 1에서 점도값이 550 poise인 탈알코올형 일액형 상온 경화형 실리콘 수지 30 g, 침상형 은 코팅 구리 분말 70 g, 톨루엔 8 g, 및 유기 벤토나이트 증점제 1.5 g을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하여 일액형 상온 경화형 실리콘 페이스트를 제조하였다.

실시예 4

상기 실시예 1에서 점도값이 750 poise인 탈아세톤형 일액형 상온 경화형 실리콘 수지 30 g, 침상형 은 코팅 구리 분말 70 g, 톨루엔 17 g, 및 유기 벤토나이 트 증점제 1.5 g을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하여 일액형 상온 경화형 실리콘 페이스트를 제조하였다.

비교예 1

상기 실시예 1에서 점도값이 550 poise인 탈알코올형 일액형 상온 경화형 실리콘 수지 30 g, 침상형 은 코팅 구리 분말 70 g, 톨루엔 8 g, 및 감마아미노프로필트리메톡시실란 1 g을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하여 일액형 상온 경화형 실리콘 페이스트를 제조하였다.

비교예 2

상기 실시예 1에서 점도값이 550 poise인 탈알코올형 일액형 상온 경화형 실리콘 수지 30 g, 침상형 은 코팅 구리 분말 70 g, 톨루엔 8 g, 및 감마아미노프로필트리메톡시실란 0.5 g을 사용하고, 혼합시 100 torr의 진공하에서 실시한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하여 일액형 상온 경화형 실리콘 페이스트를 제조하였다.

상기 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 또는 2에서 제조한 일액형 상온 경화형 실리콘 페이스트를 상온에서 15 일간 보관한 후, 0.3 ㎜ 두께의 판형 시험편으로 가공하여 실리콘 고무로 제조한 후, 폭 5 ㎜로 절단하여 도전성을 측정하고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다. 이때 시험편에서의 전도성 편차는 측정위치 별로 큰 실험 오차를 나타내지 않았다.

구분	실시예				비교예
	1	2	3	4	1	2
저항값	0.02 Ω-㎝ 이하	0.5 Ω-㎝ 이하	0.5 Ω-㎝ 이하	1 Ω-㎝ 이상	10 Ω-㎝ 이상	100 Ω-㎝ 이상

상기 표 1을 통하여, 본 발명에 따라 일액형 상온 경화형 실리콘 수지, 도전성 금속 분말, 유기 용제, 및 유기 벤토나이트계 증점제를 포함하는 일액형 상온 경화형 실리콘 페이스트는 비교예 1 또는 2와 비교하여 저항값이 현저히 낮음을 확인할 수 있었으며, 이로부터 본 발명에 따른 일액형 상온 경화형 실리콘 페이스트의 도전성이 우수함을 알 수 있었다.

본 발명에 따른 도전성 일액형 상온 경화형 실리콘 페이스트는 성분들의 혼합공정에서 실리콘 수지와 도전성 금속 분말의 비중 차이에 의하여 분리되는 현상을 개선하여 상온 경화과정을 통한 실리콘 고무의 성형과정에서 금속 분말의 도전성을 최적화할 수 있을 뿐만 아니라, 동시에 페이스트 내부의 기공 형성을 방지하여 전기저항의 증가를 방지할 수 있는 효과가 있다.

이상에서 본 발명의 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만, 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims (7)

1. 도전성 일액형 상온 경화형 실리콘 페이스트 조성물에 있어서,

   a) 일액형 상온 경화형 실리콘 수지;

   b) 도전성 금속 분말;

   c) 유기용제; 및

   d) 유기 벤토나이트계 증점제

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 도전성 일액형 상온 경화형 실리콘 페이스트 조성물.
2. 제1항에 있어서,

   a) 일액형 상온 경화형 실리콘 수지 20 내지 40 중량부;

   b) 도전성 금속 분말 60 내지 80 중량부;

   c) 상기 a) + b) 100 중량부에 대하여 유기 용제 0.1 내지 25 중량부; 및

   d) 상기 a) + b) 100 중량부에 대하여 유기 벤토나이트계 증점제 0.5 내지 2 중량부

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 도전성 일액형 상온 경화형 실리콘 페이스트 조성물.
3. 제1항에 있어서,

   상기 a)의 일액형 상온 경화형 실리콘 수지의 점도가 500 내지 800 poise이고, 그 형태가 탈초산형, 탈옥심형, 탈알코올형, 또는 탈아세톤형인 것을 특징으로 하는 도전성 일액형 상온 경화형 실리콘 페이스트 조성물.
4. 제1항에 있어서,

   상기 b)의 도전성 금속 분말의 형상이 구형, 그래뉼, 판형, 또는 침상형이고, 은 코팅 니켈 분말, 은 코팅 구리 분말, 은 코팅 알루미늄 분말, 은 코팅 유리비드 분말, 및 은 분말으로 이루어지는 군으로부터 1 종 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 도전성 일액형 상온 경화형 실리콘 페이스트 조성물.
5. 제1항에 있어서,

   상기 b)의 도전성 금속 분말이 90 % 크기의 최대 50 ㎛의 입자 크기인 것을 특징으로 하는 도전성 일액형 상온 경화형 실리콘 페이스트 조성물.
6. 제1항에 있어서,

   상기 c)의 유기 용제가 톨루엔인 것을 특징으로 하는 도전성 일액형 상온 경화형 실리콘 페이스트 조성물.
7. 제1항 기재의 도전성 일액형 상온 경화형 실리콘 페이스트 조성물을 구성하는 일액형 상온 경화형 실리콘 수지, 도전성 금속 분말, 유기용제, 및 유기 벤토나 이트계 증점제를 탈포 믹서를 이용하여 250 내지 350 torr의 진공에서 350∼500 회/분의 회전수로 8 내지 12 분 동안 혼합하는 것을 특징으로 하는 도전성 일액형 상온 경화형 실리콘 페이스트 조성물의 제조방법.