KR20080040018A - 코팅 물질 - Google Patents

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게롤트 슈미트
클라우스-베. 라이너트
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알타나 일렉트리컬 인슐레이션 게엠베하
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Abstract

본 발명은 60℃-120℃, 바람직하게는, 70℃-110℃, 특히 80℃-90℃에서 경화될 수 있는 하나 이상의 결합제 또는 결합제 혼합물을 함유하는, 평판 부품, 하이브리드 및 SMD 부품에 대한 코팅 물질, 이의 제조 방법, 및 전자제품, 하이브리드, SMD 부품 및 어셈블링된 회로판의 평판 부품에 있어서 이들의 용도에 관한 것이다.

Description

코팅 물질 {COATING MASS}
본 발명은 코팅 조성물, 이의 제조 방법 및 이의 용도, 더욱 특히, 플랫 어셈블리 (flat assembly), 하이브리드 (hybride) 및 SMD 어셈블리 및 어셈블링된 인쇄 회로 기판 분야에서의 용도에 관한 것이다.
플랫 어셈블리, 하이브리드, SMD 어셈블리 및 인쇄 회로 기판에 사용된 기타 부품용 코팅 조성물은 코팅된 부품을 수분, 화학물질, 먼저 등으로부터 보호해야 한다. 또한, 보호 코트가 기후 및 트랙 전류와 관련하여 전자 어셈블리의 보호성을 증가시켜야 한다. 열부하력 (thermal load-bearing capacity)은 사용 필드에 적절해야 한다. 다양한 기판으로의 효과적인 부착이 자명해져야 한다. 처리는 전형적으로, 선택 코트 또는 선택적 딥핑 공정 (dipping process)에 의해 수행된다. 조성물의 온도가 점도를 저하시기기 위해 증가되는 경우, 분무 및 주입 공정이 사용될 수 있다. 이러한 종류의 코팅 조성물에 의해, 수 밀리미터 이하의 두께를 갖는 탁원한 건조 필름이 달성된다.
당해분야에서는 공기 건조 또는 오븐 건조 바니쉬 (varnish)를 이용하고 있다. 결합제는 전형적으로, 알키드 수지, 아크릴산 수지 또는 폴리우레탄 수지이다. 표면 보호 형태로서, 이들 바니쉬는 오랫동안 공지되어 왔으며, 널리 기술되어 있다 (W. Tillar Shugg, Handbook of Electrical and Electronic Insulating Materials, IEEE Press 1995). 바니쉬는 전형적으로 50% 이하 또는 그 초과의 용 매를 포함한다. 바니쉬가 경화될 때, 용매는 대기중으로 방출된다; 이는 현재 바람직하지 못하다. 이러한 실용 용매 시스템은 폴리우레탄 수지 및 에폭시 수지를 기재로 하는 제형이다.
루이스산에 의해 중합되는 단일-성분 에폭시 수지의 경화 메카니즘은 문헌에 망라하여 기술되어 있다 (S.A. Zahir, E. Hubler, D.Baumann, Th. Haug, K. Meier, Polymers, p. 273, B.G. Teubner Stuttgart 1997).
US 6,297,344 및 US 6,207,732에는 접착제로서 사용된 단일-성분 에폭시 수지가 기술되어 있다. 경화 온도는 120℃이다.
WO 94/10223에는 에폭시 수지를 포함하며, UV 광으로 먼저 활성화된 후 1시간 내에 150℃에서 열경화되는 제형이 기술되어 있다. 도포는 전기 및 전자 부품의 캐스팅, 마스킹 및 접착식 결합으로 이루어진다.
US 20030200701에는 140℃에서 경화되는 제형이 기술되어 있다.
본 발명에 의해 논의된 문제는, 더 낮은 열 경화 에너지 및 당해분야의 경화 시간 보다 더 짧은 경화 시간이 요구되며, 전형적 라인으로 처리될 수 있으며, 보호 코팅으로서 사용될 수 있는, 열분안정성 기판 예를 들어, 플랫 어셈블리 예컨대, 인쇄 회로 기판, 하이브리드, 예컨대, 하이브리드 마이크로시스템, SMD 어셈블리 등을 코팅하기 위한 저점도 코팅 조성물이 제공되어야 한다는 점이다.
이는 60℃ 초과 내지 120℃ 미만에서 경화될 수 있는 결합제 또는 결합제 혼합물을 포함하는 코팅 조성물에 의해 해결될 수 있다. 특히, 바람직한 결합제 또는 결합제 혼합물은 70℃-110℃, 더욱 특히 80℃-90℃에서 경화가능한 것들이다.
본 발명의 코팅 조성물은 바람직하게는, 60℃ 초과 내지 120℃ 미만, 바람직하게는, 70℃-110℃, 더욱 특히 80℃-90℃에서 코팅 조성물을 경화가능하게 하는 2개 이상의 촉매를 포함한다. 50분내 바람직하게는, 30분내에 상기 언급된 온도에서 경화시킬 수 촉매가 본 발명에 따라 사용된다. 특히, 바람직한 촉매는 20-50분내에 경화시킬 수 있는 촉매이며, 매우 특히 바람직한 것은 25-40분내에 경화시킬 수 있는 촉매이다. 본 발명은 또한, 열불안정성 기판용 코팅 물질에 있어서 이들 촉매의 용도를 제공한다.
상기 언급된 결합제 및 촉매 이외에, 코팅 조성물은 추가로 전형적인, 보조제 및 애쥬번트 성분을 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서 특히 바람직하게는, 코팅 조성물이 하기 성분 A, B, C 및 적합하게는, D를 포함한다:
성분 A
a) 하나 이상의 결합제 포함,
성분 B
b) 하나 이상의 반응성 희석제 포함,
성분 C
c) 본 발명의 코팅 조성물이 60℃ 초과 내지 120℃ 미만, 바람직하게는, 70℃-110℃, 더욱 특히 80℃-90℃에서 경화가능하게 하는 촉매 포함,
성분 D
d) 부식 억제제, 소포제, 흐름 조절제 및 습윤제로 이루어진 군으로부터 선 택된 하나 이상의 물질을 포함.
본 발명의 바람직한 구체예에서, 코팅 물질은 성분 A 내지 D로 이루어질 수 있다. 또한, 성분 B는 반응성 희석제로 이루어지고, 성분 C는 경화 촉매로 이루어지며, 성분 D는 언급된 부식 억제제, 소포제, 흐름 조절제 및 습윤제로 이루어질 수 있다.
본 발명에 있어서, 성분 A는 바람직하게는, 지환족 디에폭시 수지 부류로부터의 결합제를 포함한다. 특히 바람직하게는, 상기 성분은 이러한 수지로 이루어진다. 이들 수지의 예로는 비스 (3,4-에폭시시클로헥실메틸) 아디페이트 또는 3,4-에폭시시클로헥실메틸 3,4-에폭시시클로헥산카르복실레이트이다. 수지는 단독으로 또는 혼합되어 사용될 수 있다. 언급된 수지 이외에, 유사한 특성을 갖는 수지 또한 적합하다. 즉, 단독으로 또는 혼합되어, 또는 촉매의 존재하에 결합제는 60℃ 초과 내지 120℃ 미만, 바람직하게는, 70℃-110℃, 더욱 특히 80℃-90℃에서 경화될 수 있다.
적합한 성분 B는 바람직하게는, 본 발명의 에폭시 수지와 양이온 공중합되는 화합물이다. 이러한 화합물로는 예를 들어, 모노에폭시드 예컨대, 리모넨 옥사이드일 수 있으며, 또한, 에폭시 노볼락일 수 있다. 또한, 선형 또는 분지형 구조, 동종중합체 또는 공중합체를 갖는 폴리에틸렌 글리콜 또는 폴리프로필렌 글리콜 타입의 폴리올이 사용 가능하다. 게다가, 천연 OH-작용기화된 오일 예컨대, 캐스터 오일을 사용하는 것이 가능하다. 비닐 에테르 예컨대, 트리에틸렌 글리콜 디비닐 에테르 또는 시클로헥산디메탄올 디비닐 에테르가 마찬가지로 사용될 수 있다. 적 합하게는, 추가로, 알킬렌 카르보네이트, 예컨대, 프로필렌 카르보네이트에 의해 처리된다. 또한, 본 발명에 있어서, 에폭시 수지에 대한 반응성 희석제로서 옥세탄 예컨대, 3-에틸히드록시메틸옥세탄, 테레프탈레이트비스옥세탄 또는 비스페닐렌비스옥세탄이 적합하다.
성분 C는 60℃ 초과 내지 120℃ 미만, 바람직하게는, 70℃-110℃, 더욱 특히 80℃-90℃의 온도에서 코팅 물질을 경화시키기에 적합한 하나 이상의 촉매를 포함한다. 경화 촉매는 바람직하게는, 50분내에 경화시킬 수 있어야 한다. 특히 바람직하게는, 20-50분, 매우 바람직하게는, 25-40분, 가장 바람직하게는, 30분내에 경화가 이루어져야 한다. 본 발명에 있어서, 사차 암모늄 헥사플루오로안티모네이트를 사용하는 것이 바람직하다. 본 문맥상 바람직하게는, 경화 촉매로서 (4-메톡시벤질)디메틸페닐암모늄 헥사플루오로안티모네이트를 사용한다. 본 발명의 코팅 조성물에 의해 상기 언급된 온도에서 상기 언급된 시간내에 경화가 가능하다.
성분 D는 부식 억제제, 소포제, 흐름 조절제 및 습윤제로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 물질을 포함한다.
본 발명의 코팅 조성물은 성분 A 내지 D를 서로 혼합하고, 저장하거나 사용될 곳으로 이동시킴으로써 제조될 수 있다. 시험은 본 발명의 코팅 조성물이 수주동안 저장시 안정적이라는 것을 입증해준다.
본 발명에 있어서, 에폭시 수지를 함유하는 성분 A의 결합제는 바람직하게는, 기타 성분과 균질하게 혼합된다. 이는 이의 구성에 따라, 상이한 점도를 가질 수 있는 코팅 조성물을 생성시킨다. 전자제품중 플랫 어셈블리, 하이브리드 및 SMD 어셈블리를 코팅하는데 사용되는 코팅 조성물은 전형적으로, 도포, 처리 기법 및 목적하는 코트 두께에 따라 25℃에서 측정시 300mPa.s 내지 600mPa.s의 점도를 갖는다. 본 발명의 코팅 조성물은 더욱 특히, 전자 제품의 플랫 어셈블리 예컨대, 인쇄 회로 기판, 하이브리드 예컨대, 하이브리드 마이크로시스템 및 SMD 어셈블리의 코팅에 적합하다. 코팅은 현저한 접착성을 띠며, VOC가 존재하지 않거나 소량으로 존재한다. 게다가, 본 발명의 코팅 조성물은 일렉트리컬 와인딩 (electrical winding)을 함침시키거나 일렉트리컬 와인딩에 대한 보호성 바니쉬로서 사용될 수 있다.
본 발명은 하기 실시예를 참조로 하여 더욱 상세히 기술되었다. 시험은 DIN 및 IEC 표준에 따라 수행하였다. 실시예 1 및 비교예 5로부터의 제형의 바니쉬 필름의 특성은 필적하는 값을 보였다. 이는 90℃에서 본 발명의 촉매와 함께 경화시는 것이 150℃에서 현존하는 당해분야에 따라 경화시키는 것에 상응하다는 것을 뜻한다.
실시예 1
55.0g의 루프라놀® (Lupranol®) 3300 (BASF로부터의 폴리에테르폴리올) 및 7g의 프로필렌 카르보네이트중의 7g의 (4-메톡시벤질)디메틸페닐암모늄 헥사플루오로안티모네이트 용액에 2031.0g의 3,4-에폭시시클로헥실메틸 3,4-에폭시시클로헥산카르복실레이트를 교반하면서 첨가하였다. 코팅 조성물은 수주동안 저장시 안정적 이었으며, 25℃에서 500mPas/cone/D의 점도를 가졌다.
코팅 조성물은 90℃에서 30분내에 4mm의 코트 두께로 완전하게 경화되었다. 경화 손실율 (curing losses)은 0.1% 미만이었다. 0.1mm의 코트 두께에서, 바니쉬 필름은 그리스 제거된 금속 시트에 완전하게 접착된다. 맨드렐 벤딩 시험 (mandrel bending test) (3mm)을 완전하게 통과하였다. 23℃에서의 접촉 저항은 1.7 E+15 ohm*cm이었다. 수 저장 7일 후, 23℃에서의 접촉 저항은 1.8E + 14ohm*cm이었다. 유전 강도는 230 kV/mm (23℃) 및 228 kV/mm (155℃)였다.
바니쉬를 사용하여 IEC 61033 (방법 A)에 따라 드릴된 막대를 함침시키고, 경화 후 (90℃에서 30분), 베이킹 저항을 측정하였다. 이는 23℃에서 290N이었다.
실시예 2
1722.0g의 3,4-에폭시시클로헥실메틸 3,4-에폭시시클로헥산카르복실레이트, 390.0g의 비스(3,4-에폭시시클로헥실메틸)아디페이트, 210.0g의 루프라놀® 2042, 63.0g의 루프라놀® 3300 (BASF로부터의 폴리에테르폴리올) 및 7.9g의 프로필렌 카르보네이트중의 (4-메톡시벤질)디메틸페닐암모늄 헥사플루오로안티모네이트 용액을 교반하면서 균질하게 혼합하였다. 코팅 조성물은 수주동안 저장시 안정적이었으며, 25℃에서 580mPas의 점도를 가졌다.
조성물은 송풍 오븐에서 30분/90℃에서 4mm의 코트 두께로 경화되어 가요성 필름을 형성하였다. 경화 손실율은 0.2% 미만이었다. 0.1mm의 코트 두께에서, 바니쉬 필름은 그리스 제거된 금속 시트에 완전하게 접착된다. 맨드렐 벤딩 시험 (3mm)을 완전하게 통과하였다. 23℃에서의 접촉 저항은 4.5E + 14ohm*cm이었다. 수 저장 7일 후, 23℃에서의 접촉 저항은 8.5E + 13ohm*cm이었다. 유전 강도는 221 kV/mm (23℃) 및 210 kV/mm (155℃)였다.
바니쉬를 사용하여 IEC 61033 (방법 A)에 따라 드릴된 막대를 함침시키고, 경화 후 (90℃에서 30분), 베이킹 저항을 측정하였다. 이는 23℃에서 190N이었다.
실시예 3
2100g의 비스(3,4-에폭시시클로헥실메틸)아디페이트, 400.0g의 루프라놀® 3530 (BASF로부터의 폴리에테르폴리올) 및 12.5g의 프로필렌 카르보네이트중의 12.5g의 (4-메톡시벤질)디메틸페닐암모늄 헥사플로오로안티모네이트 용액을 교반하면서 코팅 조성물을 제조하였다. 제형은 저장시 안정적이었으며, 25℃에서 600mPa.s/cone의 점도를 가졌다. 이는 4mm 코트 두께로 송풍 오븐에서 90℃에서 30분내에 경화되어 매우 가요성을 띠는 필름을 제공하였다.
실시예 4
1900g의 비스(3,4-에폭시시클로헥실메틸)아디페이트, 600.0g의 캐스터 오일 및 12.5g의 프로필렌 카르보네이트중의 12.5g의 (4-메톡시벤질)디메틸페닐암모늄 헥사플로오로안티모네이트 용액을 교반하면서 코팅 조성물을 제조하였다. 이는 25℃에서 600mPa.s/cone의 점도를 가졌다. 조성물은 송풍 오븐에서 90℃에서 30분내에 4mm 코트 두께로 경화되어 매우 가요성을 띠는 필름을 제공하였다.
비교예 5
촉매로서 시중의 보론 트리플루오라이드-옥틸아민 착물을 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 1로부터의 실험을 반복하였다.
조성물은 90℃에서 오븐에서 더 연장된 기간하에서도 경화되지 않았다. 조성물은 송풍 오븐에서 150℃에서 50분내 경화되었다. 경화 손신율은 1.8%이었다. 0.1mm 코트 두께로, 바니쉬 필름은 그리스 제거된 금속 시트에 완전하게 접착되었다. 맨드렐 벤딩 시험 (3mm)은 완전하게 통과하였다. 23℃에서의 접촉 저항은 5.3E + 14ohm*cm이었으며, 수 저장 7일 후, 23℃에서의 접촉 저항은 1.1E + 13ohm*cm이었다. 유전 강도는 각각의 경우 225 kV/mm (23℃) 및 212 kV/mm (155℃)였다.

Claims (18)

120℃ 미만 내지 60℃ 초과에서 경화가능한 하나 이상의 결합제 또는 결합제 혼합물을 포함하는, 열분안정성 기판, 더욱 특히 플랫 어셈블리 (flat assembly), 하이브리드 (hybrid) 및 SMD 어셈블리용 코팅 조성물.
제 1항에 있어서, 결합제 또는 결합제 혼합물이 70℃-110℃, 더욱 특히, 80℃-90℃에서 경화가능한 코팅 조성물.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 경화 촉매를 포함하는 코팅 조성물.
제 1항 내지 제 3항중의 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 반응성 희석제, 및 필요에 따라, 부식 억제제, 소포제, 흐름 조절제 및 습윤제를 포함하는 코팅 조성물.
제 1항 내지 제 4항중의 어느 한 항에 있어서, 결합제로서 에폭시 수지를 포함하는 코팅 조성물.
제 1항 내지 제 4항중의 어느 한 항에 있어서, 지환족 결합제로서 에폭시 수지를 포함하는 코팅 조성물.
제 1항 내지 제 6항중의 어느 한 항에 있어서, 비스(3,4-에폭시시클로헥실메틸) 아디페이트, 3,4-에폭시시클로헥실메틸 3,4-에폭시시클로헥산카르복실레이트 또는 이의 혼합물을 결합제로서 포함하는 코팅 조성물.
제 1항 내지 제 7항중의 어느 한 항에 있어서, 20 내지 50분내, 바람직하게는, 30분내에 경화시킬 수 있는 촉매를 포함하는 코팅 조성물.
제 1항 내지 제 8항중의 어느 한 항에 있어서, 촉매로서 사차 암모늄 헥사플루오로안티모네이트를 포함하는 코팅 조성물.
제 1항 내지 제 9항중의 어느 한 항에 있어서, 촉매로서 (4-메톡시벤질)디메틸페닐암모늄 헥사플루오로안티모네이트를 포함하는 코팅 조성물.
제 1항 내지 제 10항중의 어느 한 항에 있어서, 반응성 희석제로서의 에폭시 수지와 양이온 중합되는 화합물을 포함하는 코팅 조성물.
제 1항 내지 제 11항중의 어느 한 항에 있어서, 반응성 희석제로서 폴리에틸렌 글리콜 또는 폴리프로필렌 글리콜 타입의 폴리올, 모노에폭시드를 포함하는 코팅 조성물.
제 1항 내지 제 12항중의 어느 한 항에 있어서, 반응성 희석제로서 천연 OH-작용기화된 오일, 바람직하게는, 캐스터 오일을 포함하는 코팅 조성물.
제 1항 내지 제 13항중의 어느 한 항에 있어서, 반응성 희석제로서 비닐 에테르, 바람직하게는, 트리에틸렌 글리콜 디비닐 에테르 또는 시클로헥산디메탄올 디비닐 에테르를 포함하는 코팅 조성물.
제 1항 내지 제 13항중의 어느 한 항에 있어서, 반응성 희석제로서 알킬렌 카르보네이트, 바람직하게는, 프로필렌 카르보네이트를 포함하는 코팅 조성물.
제 1항 내지 제 14항중의 어느 한 항에 있어서, 반응성 희석제로서 옥세탄, 바람직하게는, 3-에틸히드록시메틸옥세탄, 테레프탈레이트비스옥세탄 또는 비스페닐렌비스옥세탄을 포함하는 코팅 조성물.
어셈블리용, 하이브리드용, SMD 어셈블리용, 일렉트릭컬 와인딩 (electrical winding)의 함침용의, 또는 일렉트리컬 와인딩에 대한 보호 바니쉬로서의 제 1항 내지 제 16항중의 어느 한 항에 따른 코팅 조성물의 용도.
제 1항 내지 제 15항중의 어느 한 항에 따른 코팅 조성물을 기판에 도포하 고, 이를 60℃ 초과 내지 120℃ 미만의 온도로 경화시킴으로써 열불안정성 기판을 코팅하는 방법.
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