KR20060107786A - 실리콘 고무 기재의 금속화 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 알루미늄으로 이루어진 프라이머 층을 실리콘 고무 기재의 표면 위에 침착시키는 단계(i) 및 금, 백금, 팔라듐, 구리, 은, 알루미늄 및 인듐으로부터 선택된 연성 금속의 층을 알루미늄으로 이루어진 프라이머 층 위에 침착시키는 단계(ii)를 포함하는, 실리콘 고무 기재를 금속화시키는 방법에 관한 것이다.
실리콘 고무 기재, 금속화, 프라이머 층, 알루미늄, 백금.

Description

실리콘 고무 기재의 금속화 방법{Method of metallizing a silicone rubber substrate}
본 발명은 실리콘 고무 기재를 금속화시키는 방법, 보다 특히, 알루미늄으로 이루어진 프라이머 층을 기재 표면에 사용하여 실리콘 고무 기재를 금속화시키는 방법에 관한 것이다.
금과 같은 연성 금속은 흔히 유리 또는 수지 기재에 대한 접착이 불량한 것으로 나타난다. 접착을 개선시키는 한 가지 방법은 금을 침착시키기 전에 프라이머 층의 금속, 예를 들면, 크로뮴, 니켈, 백금, 팔라듐 및 티탄을 나노미터의 두께로 기재상에 침착시키는 단계를 포함한다. 당해 금속들이 에폭시와 같은 열 팽창이 낮은 경질 재료로의 금 접착을 개선시킬 수 있지만, 이들은 흔히 실리콘 고무와 같은 열 팽창이 높은 재료 위에 사용하기에는 너무 부서지기 쉽다. 그 결과, 프라이머로서 실리콘 고무에 대한 당해 금속들의 사용은 금 층에 균열을 형성시킨다.
접착 특성을 개선시키는 또 다른 방법은 금속 층을 침착시키기 전에 에칭시켜 기재 표면이 거칠어지게 함을 특징으로 한다. 그러나, 이러한 방법들은 복잡한 공정을 포함하여 기재의 선택에 제한이 있다. 그 결과, 이들 방법들은 처리량을 감소시키고 금속화된 제품을 제조하는 것과 관련된 비용을 증가시킬 수 있다.
상기한 방법들 중에, 프라이머 층의 사용은 접착을 개선시키기 위한 보다 단순한 방법을 제공한다. 그러나, 매우 부서지기 쉬어서 금속 상부층을 균열시키는 크로뮴과 같은 프라이머를 사용하는 통상적인 방법과는 다르게, 실리콘 고무에 대한 금속의 접착을 개선시키고 균열을 감소시키는 방법이 요구된다.
발명의 요약
본 발명은, 알루미늄으로 이루어진 프라이머 층을 실리콘 고무 기재의 표면 위에 침착시키는 단계(i) 및 금, 백금, 팔라듐, 구리, 은, 알루미늄 및 인듐으로부터 선택된 연성 금속(ductile metal)의 층을 알루미늄으로 이루어진 프라이머 층 위에 침착시키는 단계(ii)를 포함하는, 실리콘 고무 기재의 금속화 방법에 관한 것이다.
실리콘 고무 기재에 대해 알루미늄으로 이루어진 프라이머 층을 사용하는 본 발명의 방법은, 크로뮴, 니켈, 백금, 팔라듐 또는 티탄과 같은 통상적인 프라이머 층을 사용하는 유사한 방법에 비해 균열이 감소된 연성 금속의 층을 함유하는 금속화된 실리콘 고무 제품을 제조한다. 전형적으로, 연성 금속의 층에는 육안에 의한 가시적 조사에 의해 측정되는 바와 같이 균열이 없다. 또한, 당해 방법은 고속 처리 제조 공정으로 확대시킬 수 있다. 중요하게는, 당해 방법은 통상적인 기술과 장치 및 용이하게 구입가능한 실리콘 조성물을 사용한다.
본 발명의 방법은 전극, 인쇄 회로, 굴절 표면 또는 경계면을 갖는 전기 광학 부품 및 장식용 제품을 포함하는 다수의 제품을 조립하는데 사용될 수 있다.
본 발명의 당해 특징 및 기타 특징, 측면 및 이점은 하기의 기재 및 첨부된 청구의 범위를 참조로 보다 잘 이해될 것이다.
본 발명에 따르면, 실리콘 고무 기재의 금속화 방법은 알루미늄으로 이루어진 프라이머 층을 실리콘 고무 기재의 표면 위에 침착시키는 단계(i) 및 금, 백금, 팔라듐, 구리, 은, 알루미늄 및 인듐으로부터 선택된 연성 금속의 층을 알루미늄으로 이루어진 프라이머 층 위에 침착시키는 단계(ii)를 포함한다.
본 발명의 방법 단계 (i)에서, 알루미늄으로 이루어진 프라이머 층을 실리콘 고무 기재 표면 위에 침착시킨다. 실리콘 고무 기재는 당해 기술분야에 공지된 충전되거나 충전되지 않은 모든 실리콘 고무를 포함할 수 있다. 또한, 실리콘 고무 기재는 임의의 목적하는 형태를 가질 수 있다. 본원 발명에서 사용하는 "실리콘 고무"라는 용어는 유기폴리실록산 중합체를 경화(가황 처리 또는 가교 연결)시킴으로써 제조된 생성물을 나타낸다. 실리콘 고무 기재의 기계적 성질과 화학적 성질은 중합체 유형, 제제 중의 기타 성분의 성질 및 양, 가공 기술 및 경화 방법에 따라 좌우된다. 예를 들면, 실리콘 고무 기재는 5 내지 90의 쇼어(Shore) A의 경도를 가질 수 있고 점도 범위는 연질 겔에서 강성 탄성체이다. 또한, 실리콘 고무 기재는, 전형적으로 선형 열 팽창 계수가 2 ×10-4℃ -1 이상이다.
실리콘 고무 기재는, 경화성 실리콘 조성물을 압착 성형, 사출 성형, 압출 및 캘린더링과 같은 통상적인 방법들에 의해 목적하는 형태로 전환시킨 다음, 당해 조성물을 경화시킴으로써 제조할 수 있다. 본원 명세서에서 사용하는 "경화"라는 용어는 액체 또는 반고체 조성물을 가교결합된 생성물로 전환시킴을 의미한다. 경화성 실리콘 조성물의 예에는 하이드로실릴화 경화성 실리콘 조성물, 퍼옥사이드 경화성 실리콘 조성물, 축합 경화성 실리콘 조성물, 에폭시 경화성 실리콘 조성물, 자외선 경화성 실리콘 조성물 및 고에너지 방사 경화성 실리콘 조성물이 포함되지만, 이에 제한되지 않는다.
경화성 실리콘 조성물 및 이의 제조 방법은 당해 기술분야에 익히 공지되어 있다. 예를 들면, 적합한 하이드로실릴화 경화성 실리콘 조성물은 전형적으로 분자당 평균 2개 이상의 규소 결합된 알케닐 그룹을 함유하는 유기폴리실록산(i), 조성물을 경화시키기에 충분한 양으로 분자당 평균 2개 이상의 규소 결합된 수소 원자를 함유하는 유기하이드로겐실록산(ii) 및 하이드로실릴화 촉매(iii)를 포함한다. 하이드로실화 촉매는 백금족 금속, 백금족 금속을 함유하는 화합물 또는 미세캡슐화된 백금족 금속 함유 촉매를 포함하는 익히 공지된 하이드로실릴화 촉매 중 어느 하나일 수 있다. 백금족 금속은 백금, 로듐, 루테늄, 팔라듐, 오스뮴 및 이리듐을 포함한다. 백금족 금속에는, 하이드로실릴화 반응에서 이의 높은 활성을 기본으로 하는 백금이 바람직하다.
하이드로실릴화 경화성 실리콘 조성물은 1액성 조성물 또는 성분들을 2액성 이상으로 포함하는 다액성 조성물일 수 있다. 실온 가황(RTV) 조성물들은 전형적으로 2액성을 포함하고, 한 분획은 유기폴리실록산과 촉매를 함유하고 나머지 분획은 유기하이드로겐실록산과 임의의 성분들을 함유한다. 하이드로실릴화 경화성 실리콘 조성물은 승온에서 경화시켜 1액성 또는 다액성 조성물로서 제형화될 수 있다. 예를 들면, 액체 실리콘 고무(LSR) 조성물은 전형적으로 2액성 시스템으로서 제형화된다. 1액성 조성물은 전형적으로 백금 촉매 억제제를 포함하여 저장 수명을 적절하게 보장한다.
적합한 퍼옥사이드 경화성 실리콘 조성물은 전형적으로 유기폴리실록산(i)과 유기 퍼옥사이드(ii)를 포함한다. 유기 퍼옥사이드의 예에는 디아로일 퍼옥사이드, 예를 들면, 디벤조일 퍼옥사이드, 디-p-클로로벤조일 퍼옥사이드 및 비스-2,4-디클로로벤조일 퍼옥사이드; 디알킬 퍼옥사이드, 예를 들면, 디-t-부틸 퍼옥사이드 및 2,5-디메틸-2,5-디-(t-부틸퍼옥시)헥산; 디아르알킬 퍼옥사이드, 예를 들면, 디쿠밀 퍼옥사이드; 알킬 아르알킬 퍼옥사이드, 예를 들면, t-부틸 쿠밀 퍼옥사이드 및 1,4-비스(t-부틸퍼옥시이소프로필)벤젠; 및 알킬 아로일 퍼옥사이드, 예를 들면, t-부틸 퍼벤조에이트, t-부틸 퍼아세테이트 및 t-부틸 퍼옥토에이트가 포함된다.
축합 경화성 실리콘 조성물은 전형적으로 분자당 평균 2개 이상의 하이드록시 그룹을 포함하는 유기실록산(i)과 가수분해 가능한 Si-O 또는 Si-N 결합을 함유하는 3관능성 또는 4관능성 실란(ii)을 포함한다. 실란의 예는 알콕시실란, 예를 들면, CH3Si(OCH3)3, CH3Si(OCH2CH3)3, CH3Si(OCH2CH2CH3)3, CH3Si[O(CH2)3CH3]3, CH3CH2Si(OCH2CH3)3, C6H5Si(OCH3)3, C6H5CH2Si(OCH3)3, C6H5Si(OCH2CH3)3, CH2=CHSi(OCH3)3, CH2=CHCH2Si(OCH3)3, CF3CH2CH2Si(OCH3)3, CH3Si(OCH2CH20CH3)3, CF3CH2CH2Si(OCH2CH2OCH3)3, CH2=CHSi(OCH2CH2OCH3)3, CH2=CHCH2Si(OCH2CH2OCH3)3, C6H5Si(OCH2CH2OCH3)3, Si(OCH3)4, Si(OC2H5)4 및 Si(OC3H7)4; 유기아세톡시실란, 예를 들면, CH3Si(OCOCH3)3, CH3CH2Si(OCOCH3)3 및 CH2=CHSi(OCOCH3)3; 유기이미노옥시실란, 예를 들면, CH3Si[O-N=C(CH3)CH2CH3]3, Si[O-N=C(CH3)CH2CH3]4 및 CH2=CHSi[O-N=C(CH3)CH2CH3]3; 유기아세트아미도실란, 예를 들면, CH3Si[NHC(=O)CH3]3 및 C6H5Si[NHC(=O)CH3]3; 아미노실란, 예를 들면, CH3Si[NH(s-(C4H9)]3 및 CH3Si(NHC6H11)3; 및 유기아미노옥시실란을 포함한다.
적합한 축합 경화성 실리콘 조성물은 축합 반응을 개시하고 가속화하기 위한 축합 촉매를 함유할 수도 있다. 축합 촉매의 예는 아민; 및 납, 주석, 아연 및 철과 카복실산의 착물을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 주석(II) 옥토에이트, 라우레이트 및 올레에이트 뿐만 아니라, 디부틸 주석의 염이 특히 유용하다. 축합 경화성 실리콘 조성물은 1액성 조성물 또는 성분들을 2액성 이상으로 포함하는 다액성조성물일 수 있다. 예를 들면, 실온 가황(RTV) 조성물은 1액성 또는 2액성 조성물로서 제형화될 수 있다. 2액성 조성물에서, 당해 분획들 중의 하나는 소량의 물을 함유한다.
적합한 에폭시 경화성 실리콘 조성물은 전형적으로 분자당 평균 2개 이상의 에폭시 관능성 그룹을 함유하는 유기폴리실록산(i) 및 경화제(ii)를 포함한다. 에폭시 관능성 그룹의 예에는 2-글리시독시에틸, 3-글리시독시프로필, 4-글리시독시부틸, 2,(3,4-에폭시사이클로헥실)에틸, 3-(3,4-에폭시사이클로헥실)프로필, 2,3-에폭시프로필, 3,4-에폭시부틸 및 4,5-에폭시펜틸이 포함된다. 경화제의 예에는 무수물, 예를 들면, 프탈산 무수물, 헥사하이드로프탈산 무수물, 테트라하이드로프탈산 무수물 및 도데세닐숙신산 무수물; 폴리아민, 예를 들면, 디에틸렌트리아민, 트리에틸렌테트라아민, 디에틸렌프로필아민, N-(2-하이드록시에틸)디에틸렌트리아민, N,N'-디(2-하이드록시에틸)디에틸렌트리아민, m-페닐렌디아민, 메틸렌디아닐린, 아미노에틸 피페라진, 4,4-디아미노디페닐 설폰, 벤질디메틸아민, 디시안디아미드 및 2-메틸이미다졸 및 트리에틸아민; 루이스 산, 예를 들면, 보론 트리플루오라이드 모노에틸아민; 폴리카복실산; 폴리머캅탄; 폴리아미드 및 아미도아민이 포함된다.
적합한 자외선 경화성 실리콘 조성물은 전형적으로 방사선 민감성 관능성 그룹을 함유하는 유기폴리실록산(i) 및 광개시제(ii)를 포함한다. 방사선 민감성 관능성 그룹의 예에는 아크릴로일, 메타크릴로일, 머캅토, 에폭시 및 알케닐 에테르 그룹이 포함된다. 광개시제의 유형은 유기폴리실록산에서 방사선 민감성 그룹의 성질에 의존한다. 광개시제의 예에는 디아릴요오도늄 염, 설포늄 염, 아세토페논, 벤조페논, 벤조인 및 이들의 유도체가 포함된다.
적합한 고에너지 방사선 경화성 실리콘 조성물은 유기폴리실록산 중합체를 포함한다. 유기폴리실록산 중합체의 예에는 폴리디메틸실록산, 폴리(메틸비닐실록산) 및 유기하이드로겐폴리실록산이 포함된다. 고에너지 방사선의 예에는 γ선과 전자선이 포함된다.
본 발명의 경화성 실리콘 조성물은 추가 성분들을 포함할 수 있지만, 단 당해 성분은 프라이머 층의 실리콘 고무로의 접착 또는 연성 금속의 프라이머 층으로의 접착에 불리한 영향을 미치지 말아야 한다. 추가 성분들의 예는 접착 촉진제, 용매, 무기 충전제, 감광제, 항산화제, 안정제, 안료 및 계면활성제를 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 무기 충전제의 예는 천연 실리카, 예를 들면, 결정성 실리카, 분쇄 결정성 실리카 및 규조토; 합성 실리카, 예를 들면, 융합 실리카, 실리카 겔, 발열성 실리카 및 침전된 실리카; 실리케이트, 예를 들면, 운모, 규회석, 장석 및 하석 성장암; 금속 산화물, 예를 들면, 산화알루미늄, 이산화티탄, 산화마그네슘, 산화철, 산화베릴륨, 산화크롬 및 산화아연; 금속 질화물, 질화붕소, 질화규소 및 질화알루미늄, 금속 카바이드, 예를 들면, 탄화붕소, 탄화티탄 및 탄화규소; 탄소 블랙; 흑연; 알칼리 토금속 카보네이트, 예를 들면, 탄산칼슘; 알칼리 토금속 설페이트, 예를 들면, 황산칼슘, 황산마그네슘 및 황산바륨; 이황화몰리브덴; 황화아연; 카올린; 활석; 유리 섬유; 유리 비드, 예를 들면, 중공 유리 미소구 및 고체 유리 미소구; 알루미늄 3수화물; 석면; 및 금속 분말, 예를 들면, 알루미늄, 구리, 니켈, 철 및 은 분말을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다.
실리콘 조성물은 주위 온도, 승온, 수분 또는 방사선에 노출시켜 특정 경화 메카니즘에 따라 경화시킬 수 있다. 예를 들면, 1액성의 하이드로실릴화 경화성 실리콘 조성물은 전형적으로 승온에서 경화시킨다. 2액성의 하이드로실릴화 경화성 실리콘 조성물은 전형적으로 실온 또는 승온에서 경화시킨다. 1액성의 축합 경화성 실리콘 조성물은 전형적으로 실온에서 대기 수분에 노출되어 경화되지만, 경화는 열을 가하고/가하거나 높은 습도에 노출시켜 가속화시킬 수 있다. 2액성의 축합 경화성 실리콘 조성물은 전형적으로 실온에서 경화시키지만 경화는 열을 적용하여 가속화시킬 수 있다. 퍼옥사이드 경화성 실리콘 조성물은 전형적으로 승온에서 경화시킨다. 에폭시 경화성 실리콘 조성물은 전형적으로 실온 또는 승온에서 경화시킨다. 특정 제형에 따라, 방사선 경화성 조성물은 전형적으로 방사선, 예를 들면, 자외선, 감마선 또는 전자선에 노출시켜 경화시킨다.
알루미늄으로 이루어진 프라이머 층은 전형적으로 두께가 1 내지 200nm, 또한 1 내지 35nm, 또한 1 내지 5nm이다. 프라이머 층이 1nm 미만인 경우, 연성 금속은 프라이머 층으로의 접착이 불량하고, 균열 및/또는 주름도 갖는다.
알루미늄을 침착시키는 방법은 당해 기술분야에 익히 공지되어 있다. 예를 들면, 알루미늄으로 이루어진 프라이머 층은 열증착법, DC 마그네트론 스퍼터링법 및 RF 스퍼터링법을 포함하는 물리적 증착(PVD)법에 의해 실리콘 고무 기재의 표면에 침착시킬 수 있다.
본 발명의 방법 단계(ii)에서, 연성 금속의 층은 알루미늄으로 이루어진 프라이머 층 위에 침착된다. 연성 금속은 금, 백금, 팔라듐, 구리, 은, 알루미늄 및 인듐으로부터 선택된다. 연성 금속의 층은 전형적으로 두께가 20 내지 500nm, 또한 50 내지 500nm, 또한 150 내지 500nm이다. 연성 금속의 층은 프라이머 층에 대해 상기한 바와 같이 통상적인 PVD 방법에 의해 침착될 수 있다.
실리콘 고무 기재상에 알루미늄으로 이루어진 프라이머 층을 사용하는 본 발명의 방법은, 크로뮴, 니켈, 백금, 팔라듐 또는 티탄과 같은 통상적인 프라이머 층을 사용하는 유사한 방법에 비해 균열이 감소된 연속 금속 층을 함유하는 금속화된 실리콘 고무 제품을 제조한다. 전형적으로, 연성 금속의 층은 육안에 의한 가시적 조사에 의해 측정되는 바와 같이 균열이 없다. 또한, 당해 방법은 고처리량 제조 공정으로 확대될 수 있다. 중요하게는, 본 발명의 방법은 통상적인 기술과 장치 및 용이하게 구입가능한 실리콘 조성물을 사용한다.
본 발명의 방법은 전극, 인쇄 회로, 굴절 표면 및 경계면을 갖는 전기 광학 부품 또는 장식용 제품을 포함하는 다수의 제품을 조립하는 데 사용될 수 있다.

Claims (6)

  1. 알루미늄으로 이루어진 프라이머 층을 실리콘 고무 기재의 표면 위에 침착시키는 단계(i) 및
    금, 백금, 팔라듐, 구리, 은, 알루미늄 및 인듐으로부터 선택된 연성 금속(ductile metal)의 층을 알루미늄으로 이루어진 프라이머 층 위에 침착시키는 단계(ii)를 포함하는, 실리콘 고무 기재의 금속화 방법.
  2. 제1항에 있어서, 실리콘 고무 기재가 하이드로실릴화 경화성 실리콘 조성물, 퍼옥사이드 경화성 실리콘 조성물, 축합 경화성 실리콘 조성물, 에폭시 경화성 실리콘 조성물, 자외선 경화성 실리콘 조성물 및 고에너지 방사 경화성 실리콘 조성물로부터 선택된 경화성 실리콘 조성물을 경화시킴으로써 제조되는, 실리콘 고무 기재의 금속화 방법.
  3. 제2항에 있어서, 경화성 실리콘 조성물이 무기 충전제를 추가로 포함하는, 실리콘 고무 기재의 금속화 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중의 어느 한 항에 있어서, 알루미늄으로 이루어진 프라이머 층이 두께가 1 내지 200nm인, 실리콘 고무 기재의 금속화 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중의 어느 한 항에 있어서, 연성 금속의 층이 두께가 20 내지 500nm인, 실리콘 고무 기재의 금속화 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중의 어느 한 항에 있어서, 연성 금속이 금 또는 백금인, 실리콘 고무 기재의 금속화 방법.
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