KR20140013920A - 실리콘 탄성 중합체 및 상 변화 물질을 기반으로 하는 고무 조성물 및 이의 제조공정, 이를 포함하는 유연 요소 및 제어/조절 시스템 - Google Patents

실리콘 탄성 중합체 및 상 변화 물질을 기반으로 하는 고무 조성물 및 이의 제조공정, 이를 포함하는 유연 요소 및 제어/조절 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 적어도 하나의 상온 가황(room-temperature vulcanizing, RTV) 실리콘 탄성 중합체를 기반으로 하고, 적어도 하나의 상 변화 물질(phase change material, PCM)을 포함하는 고무 조성물, 상기 조성물을 제조하는 공정, 상기 조성물에 포함되어 열 에너지를 저장할 수 있고, 방출할 수 있는 적어도 하나의 탄성 중합체 층을 포함하는 유연 요소 및 적어도 하나의 유연 요소를 포함하는 열 제어 또는 조절 시스템에 관한 것이다.
본 발명에 따른 조성물은 ISO 3219 규격에 따라 23℃에서 5000 mPa.s보다 낮거나 동등한 동점성 계수를 가지는 적어도 하나의 실리콘 탄성 중합체를 말한다.
바람직하게는, 상기 실리콘 탄성 중합체는 두 가지 구성요소 A 및 B를 갖는 유형이고, 중첨가 반응(polyaddition) 또는 중축합 반응(polycondensation)에 의해 가교되며, 상기 조성물은 50 phr보다 많은 양의 캡슐화되지 않고, 미분화된 상 변화 물질(PCM)을 포함한다(phr: 탄성 중합체 100 중량부 당 무게비).

Description

실리콘 탄성 중합체 및 상 변화 물질을 기반으로 하는 고무 조성물 및 이의 제조공정, 이를 포함하는 유연 요소 및 제어/조절 시스템{Rubber composition based on a silicone elastomer and on a PCM, process for the preparation thereof, flexible element and thermal control/regulating system incorporating same}
본 발명은 적어도 하나의 상온 가황(room-temperature vulcanizing, RTV) 실리콘 탄성 중합체를 기반으로 하고, 적어도 하나의 상 변화 물질(phase change material, PCM)을 포함하는 가교된 고무 조성물, 상기 조성물을 제조하는 공정, 상기 조성물에 포함되어 열 에너지를 저장할 수 있고, 방출할 수 있는 적어도 하나의 탄성 중합체 층을 포함하는 유연 요소 및 적어도 하나의 유연 요소를 포함하는 열 제어 또는 조절 시스템에 관한 것이다. 본 발명은 비제한적으로 특히, 건물의 수동 에어 컨디셔닝 시스템, 차량의 객실 또는 엔진을 따뜻하게 하거나, 또는 해저 침설관의 온도를 따뜻하게 하는데 적용된다.
지방산(fatty acid), 염 또는 파라핀과 같은 상 변화 물질(PCM)의 혼합, 특히 고분자 매트릭스의 혼합은 상 변화 물질(들)(PCMs)의 특성인 잠열의 융합으로 인한 상태 변화를 통하여 열의 방출 또는 흡수하기 때문에 오랜 기간 동안 잘 알려져 왔다. 나아가, 이러한 상 변화 물질(들)(PCMs)은 결정화가 진행되는 동안 열을 방출하여 액체 상태에서 고체 상태로 전환되고, 역으로 용융이 진행되는 동안 열을 흡수하여 고체 상태에서 액체 상태로 전환되는 이점이 있다. 비제한적으로, 이러한 결정형태의 분말인 상 변화 물질(들)(PCMs)을 열가소성 또는 탄성 중합체 매트릭스, 또는 예를 들면, 플라스틱 마이크로스피어, 또는 이들에 보조체(support)가 결합된 형태의 마이크로스피어에 분산되어 사용하는 것은 잘 알려져 있다.
US-B2-7 488 773 문헌은 두 가지 구성요소를 포함하는 ELASTOSIL® RT 621로 불리는 상온 가황(RTV) 실리콘 탄성 중합체에 상 변화 물질(PCM)이 분산되어 제조되는 예를 들면, 건물, 자동차 또는 열보호 제품용 가교된 고무 조성물을 개시하고 있다.
보다 구체적으로, 상기 상 변화 물질(PCM)은 비-캡슐형이고, 상기 조성물의 제조예에 있어서 가교제를 포함하는 상기 실리콘 탄성 중합체의 구성요소와 상 변화 물질(PCM)이 액상에서 혼합되기 위하여 용해될 수 있는 40℃ 이하의 용융점을 갖는 n-헥사데칸, 에이코산(eicosane) 또는 리튬염을 포함한다. 이렇게 제조된 조성물의 상 변화 물질(PCM)의 무게비는 30%로, 이는 상 변화 물질(PCM)에 대하여 단지 약 43 phr에 해당하는 양과 동등한 것이다(phr: 실리콘 탄성 중합체의 100 중량부 당 무게비).
상기 문헌에서 제조된 조성물의 주요한 문제는 감소된 상 변화 물질(PCM)의 양에 - 100 phr보다 적은 - 있으며, 이것은 실리콘 탄성 중합체에 분산시킴으로써 해결 가능하다. 상기 실리콘 탄성 중합체의 양은 특히, 조성물로부터 얻어지는 단위 중량당 상태 엔탈피 변화량 △H를 결정한다(문헌의 실시예에서는 단지 50 J/s 내지 70 J/s임). 이러한 열 에너지를 흡수하고 방출하는 조성물의 능력은 예를 들면, 공간 또는 액체를 따뜻하게 하는 것이 요구되는 특정 적용 및 환경에 필요하다.
본 발명의 목적은 적어도 하나의 상온 가황(room-temperature vulcanizing, RTV) 실리콘 탄성 중합체를 기반으로 하고, 적어도 하나의 상 변화 물질(phase change material, PCM)을 포함하는 가교된 고무 조성물을 제공하는 것이며, 상기 가교된 고무 조성물은 상술된 기술에 대하여 충분한 유연성을 부여함으로써 상기 문제를 극복한다.
또한, 상기 목적은 예상외로 상술된 ELASTOSIL® RT 621 탄성 중합체와 비교하여 현저히 감소된 동점성 계수를 갖는 상온 가황(RTV) 실리콘 탄성 중합체의 적용을 통하여 달성되었다. 이로 인하여 조성물에 분산된 상태에서 상 변화 물질(PCM)의 사용량을 상술된 문헌에서 사용된 양보다 증가시킬 수 있으며, 나아가, 제조된 조성물은 상술된 문헌에서 얻어진 값보다 큰 단위 중량당 상태 엔탈피 변화량 △H을 갖는다.
본 발명에 따른 조성물은 적어도 하나의 상온 가황(room-temperature vulcanizing, RTV) 실리콘 탄성 중합체를 기반으로 하고, 적어도 하나의 상 변화 물질(phase change material, PCM)을 상기 실리콘 탄성 중합체에 분산시켜 포함함으로써, 충분한 유연성을 갖으며 열 에너지를 흡수 또는 방출하는 효과가 우수하므로, 건물의 수동 에어 컨디셔닝 시스템, 또는 차량, 항공기 또는 우주선의 객실 또는 엔진을 따뜻하게 하거나, 베터리의 온도 조절, 또는 예를 들면, 기름이나 석유와 같은 액체를 운반하기 위한 해저 침설관의 온도를 따뜻하게 하는 등의 온도 제어/조절이 요구되는 다양한 분야에서 유용하게 사용될 수 있다.
상기 목적을 위하여, 본 발명에 따른 조성물은 ISO 3219 규격에 따라 23℃에서 측정된 동점성 계수(dynamic viscosity)가 5000 mPa.s보다 낮거나 동등한, 바람직하게는, 4000 mPa.s보다 낮거나 동등한 값을 갖는 적어도 하나의 실리콘 탄성 중합체를 포함한다. 보다 바람직하게는, 상기 측정된 동점성 계수는 3000 mPa.s보다 낮거나 동등한, 또는 2000 mPa.s보다 낮거나 동등한 값이고, 보다 바람직하게는, 1000 mPa.s보다 낮거나 동등한 값이다.
상기 조성물에 사용된 점성도가 감소된 실리콘 탄성 중합체 또는 각각의 실리콘 탄성 중합체는 캡슐화되지 않고, 미분화되어 분산된 적어도 하나의 상 변화 물질(PCM)이 50 phr 이상 포함 가능하다는 것을 알 수 있다. 보다 바람직하게는, 상기 상 변화 물질(들)(PCMs)은 전체 100 phr 내지 300 phr 포함될 수 있다(phr: 탄성 중합체(들) 100 중량부 당 무게비). 비교하여 살펴보면, 상술된 문헌에서 사용된 ELASTOSIL® RT 621 탄성 중합체의 ISO 3219 규격에 따라 23℃에서 측정된 동점성 계수는 15000 mPa.s이다.
본 발명에 따른 조성물에 포함된 다량의 상 변화 물질(PCM)은 70 J/g 보다 큰 단위 질량 당 상태 엔탈피의 변화량을 가질 수 있으며, 바람직하게는 80 J/s 내지 200 J/s의 값을 가질 수 있다.
상기 조성물에 사용된 점성도가 감소된 실리콘 탄성 중합체 또는 각각의 실리콘 탄성 중합체는 적어도 하나의 열 전도성 충진제를 50 phr 이상 포함 가능하게 하며, 이로 인하여 상기 조성물의 0.2W.m-1K-1보다 큰 열 전도도를 갖도록 한다. 바람직하게는 1 W.m-1K-1의 열 전도도를 갖도록 한다.
또한, 본 발명에 따른 조성물에 사용된 상온 가황(RTV) 실리콘 탄성 중합체(들)는 낮은 온도에 가교 할 수 있으며(즉, 일반적으로 30℃ 내지 40℃의 온도), 제조되는 조성물은 상대적으로 높은 온도 저항성(일반적으로 250℃에 근접한 온도)을 갖는다는 2 가지 장점이 있다.
보다 바람직하게는, 적어도 하나의 열 전도성 충진제는 상기 조성물에 전체 150 phr 내지 200 phr이 포함될 수 있으며, 상기 열 전도성 충진제는 바람직하게는 구리, 알루미늄 및 은과 같은 금속, 산화아연과 같은 산화금속, 질화보론, 질화알루미늄 및 질화은과 같은 질화물, 그래파이트, 그래핀 및 탄소나노튜브와 같은 탄소 기반 물질, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된다.
바람직하게는, 적어도 하나의 실리콘 탄성 중합체는 두 가지의 구성요소 A 및 B를 포함하는 유형일 수 있으며, 중첨가 반응(poyaddition) 또는 중축합 반응(polycondensation)에 의하여 가교될 수 있다. 바람직하게는, 적어도 하나의 실리콘 탄성 중합체는 구성요소 A 및 B 및 백금-기반 촉매의 중첨가 반응(polyaddition)에 의해서 가교된다.
또한, 바람직하게는 적어도 하나의 실리콘 탄성 중합체는 ISO 2781 규격에 따라 23℃에서 측정된 밀도가 1.1 g/cm3보다 낮다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 바람직하게는 적어도 하나의 상 변화 물질(PCM)은 스테아르산(stearic acid)과 같은 지방산을 포함하며, 예를 들면 스테아르산(stearic acid)을 포함하는 다수의 포환된 및/또는 불포화된 지방산의 혼합물을 상기 조성물의 상 변화 물질(PCM)로서 사용 가능하다. 그러나, 예를 들면, 수소화 염(hydrated salt) 또는 금속염, 파라핀 및/또는 폴리올레핀으로부터 선택되는 상 변화 물질(들)(PCMs) 또한, 본 발명에 따른 조성물에 사용될 수 있다.
바람직하게는, 적어도 하나의 상기 상 변화 물질들(PCMs) 또는 각각의 상 변화 물질(PCM)은 50℃ 이상, 예를 들면 80℃ 이상의 용융점(예를 들면, 100℃ 부근의 온도)을 가지며, 특히 상술된 선행문헌의 상 변화 물질(PCM)과는 달리, 바이모달 형의 상 변화 물질(PCM) (즉, 2개의 용융점을 가짐)을 사용 가능할 수 있다.
100℃ 부근의 용융점을 갖는 하나 이상의 상 변화 물질(들)(PCM)을 사용하는 것은 만약, 상기 사용으로 인하여 탄성 중합체의 가교를 높은 온도(즉, 일반적으로 150℃보다 높은 온도)에서 수행하거나, 본 발명에서와 같이 상온이 아닌 온도에서 수행되어 진다면 불가능할 수 있다.
"적어도 하나의 상온 가황 실리콘 탄성 중합체를 기반으로 하는"으로 표현된 고무 조성물은 본 명세서에서 대부분이 하나 이상의 상온 가황(RTV) 실리콘 탄성 중합체가 포함된 탄성 중합체 매트릭스(즉, 50 phr 보다 많은, 바람직하게는, 75 phr 보다는 많은 양)를 포함하는 조성물을 의미하는 것으로 이해될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 조성물은 전체 양이 50 phr 보다 많은 양의 하나 이상의 실리콘 탄성 중합체 및 선택적으로 전체 양이 50 phr 보다 적응 양의 하나 이상의 다른 탄성 중합체(즉, 상온 가황(RTV) 실리콘 탄성 중합체가 아닌 다른 탄성 중합체)를 포함하는 탄성 중합체 매트릭스를 가지며, 바람직하게는, 본 발명에 따르는 조성물의 탄성 중합체 매트릭스는 전반적으로 상온 가황(RTV) 실리콘 탄성 중합체로 이루어진 것을 의미한다.
일반적으로 본 발명의 조성물은 또한, 비제한적으로, 난연제(예컨대, 인-함유 또는 할로겐화 난연제), 노화방지제(예컨대, UV 안정제 및 항산화제), 보강 충진제 및/또는 가소제와 같은 통상적으로 고무 조성물에 사용되는 첨가제의 전부 또는 일부를 포함할 수 있다.
상기에서 정의된 고무 조성물을 제조하기 위한 본 발명에 따른 제조공정은 필수적으로 적어도 하나의 상온 가황(RTV) 실리콘 탄성 중합체의 두 가지 구성요소 A 및 B와 적어도 하나의 비-캡슐화되고 분말의 상 변화 물질(PCM)을 액상에서 상온 혼합하고, 또한, 얻어진 혼합물을 상온에서 중첨가 반응(polyaddition) 또는 중축합 반응(polycondensation)을 통하여 가교하는 것으로 이루어진다.
상기 분말 형태로 사용되는 상태 전화 물질(들)(PCMs)은 상온 가황(RTV) 실리콘 탄성 중합체의 두 구성요소와 액상에서 캡슐화된 상 변화 물질(들)(PCMs) 또는 혼합하기 전에 비-캡슐화된 상 변화 물질(들)(PCMs)을 처음 녹인 것을 사용하는 공정과 비교하여, 상기 조성물을 제조하는 데 있어서의 비용을 절감할 수 있는 장점이 있는 것을 알 수 있다.
바람직하게는, 상기 상 변화 물질(PCM) 분말의 혼합은 가교 가능한 액체 혼합물을 얻기 위하여, 블래이드 믹서를 통하여 수행되고, 여기서 상기 액체 혼합물은 적어도 하나의 상 변화 물질(PCM)이 미분화된 상태로 액체 혼합물에 분산되어 있으며, 액체 혼합물은 몰드에 부어져, 수 시간 동안 몰드 안에서 가교된다.
본 발명에 따른 유연 요소는 관형 또는 시트형태 일 수 있고, 열 에너지를 저장하고, 열 에너지를 방출할 수 있으며, 20 내지 90의 쇼어 A 경도(Shore A hardness)를 갖는 상기 가교된 고무 조성물을 포함하는 적어도 하나의 탄성 중합체 층을 포함한다.
본 발명에 따른 열 제어 또는 조절 시스템은 특히, 건물의 수동 에어 컨디셔닝 시스템, 차량, 항공기 또는 우주선의 객실 또는 엔진을 따뜻하게 하거나, 베터리의 온도 조절(예를 들면, 리튬-이온 베터리), 또는 예를 들면, 기름이나 석유와 같은 액체를 운반하기 위한 해저 침설관의 온도를 따뜻하게 하는데 사용될 수 있으며, 상기 시스템은 적어도 하나의 상기 유연 요소를 포함한다.
유일한 예시 방법으로, 본 발명에 따른 조성물은 상기 유연 요소로 형성된 관(pipe)에 사용될 수 있으며, 상기 관(pipe)는 예를 들면, 엔진 냉각수를 이동시키는 등의 차량 열 기관의 열 조절 회로를 포함한다. 특히, 냉각수와 같은 관의 바람직한 적용 일례는 차량 엔진을 재가동하는 동안 상기 액체의 따뜻해짐과 관계된다. 보다 구체적으로, 엔진이 꺼진 후 냉각수는 일정시간 동안 약 70℃ 내지 90℃의 상대적으로 높은 온도를 유지하게 되며, 이는 용융된 상 변화 물질(PCM)이 상기 냉각수에 열을 방출하므로, 엔진을 재가동할 경우 상기 냉각수는 이미 상대적으로 뜨거운 것을 의미한다. 이는 차가운 엔진을 관찰한 경우와 비교하여, 배기 가스에서 이산화 탄소의 배출 및 연료의 과소비를 감소시키는 결과를 초래한다.
다른 면에서, 본 발명의 장점 및 세부사항은 다음의 실례를 제공하는 본 발명의 일실시예의 설명으로 제시되는 것이나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 실시예는 각각 "대조군"인 C0 및 본 발명에 따른 C1의 두 가지의 가교된 고무 조성물을 제조하였으며, 그 조성은 하기 표 1(phr로 표시된, 즉 하나의 동일한 상온 가황(RTV) 실리콘 탄성 중합체를 포함하는 탄성 중합체 매트릭스의 100 중량부 당 무게비)에 나타냈으며, 그 특성은 하기 표 2(기계적 물성은 ISO 37 규격 또는 ASTM D 412에 해당하는 방법에 따라 23℃에서 측정되었음)에 나타내었다.
상기 "대조군" 조성물 C0는 전체적으로 A 및 B의 첨가에 의해 가교되는 두 가지의 구성요소 A(백금-기반 촉매를 포함) 및 구성요소 B(가교제를 포함)을 포함하는 ELASTOSIL®RT 604 A/B로 불리는 상온 가황(RTV) 실리콘 탄성 중합체를 포함한다. ISO 3219 규격에 따라 23℃에서 측정된 상기 탄성 중합체의 동점성 계수는 약 800 mPa.s이고, ISO 2781 규격에 따라 23℃에서 측정된 밀도는 0.97 g/cm3이다. 따라서, 상기 조성물 C0는 어떠한 상 변화 물질(PCM)도 없는 상태이다.
반면, 본 발명에 따른 조성물 C1은 ELASTOSIL®RT 604 A/B 탄성 중합체, 상 변화 물질(PCM)로서 미분화된 분말 형태의 스테아르산(상기 상 변화 물질(PCM)은 56℃의 용융점 Tm을 가짐) 및 열 전도성 충진제로서 MEP105로 불리는 미분화된 알루미늄 분말을 포함한다.
조성물 C1을 제조하기 위하여, 액상에서 실리콘 탄성 중합체의 두 구성요소 A 및 B 및 비-캡슐화된 분말 스테아르산을 블래이드 믹서로 상온에서(약 30℃) 혼합하고, 그 후 상기 혼합으로 얻어진 액체 혼합물을 몰드에 붓고, 약 24시간 동안 몰드에서 중첨가(polyaddition) 반응을 통한 가교를 수행하였다.
성분 (phr) C0 조성물 C1 조성물
ELASTOSIL® RT 604 A/B 100 100
미분화된 스테아르산 - 250
미분화된 알루미늄 MEP105 - 150
특성 C0 C1
열적 특성
열 전도도(W.m-1k-1) 0.20 0.57
잠열(J/g) - 130
전이온도(℃) - 56 (스테아르산의 용융점)
상기 표 2에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 조성물 C1은 상온 가황(RTV) 실리콘 탄성 중합체를 사용한 것과 비교하여 250 phr의 상 변화 물질(PCM)이 분산되어, 70 J/g보다 현저히 큰 단위 질량 당 상태 엔탈피 변화량 △H 및 0.2 W.m-1k-1 보다 큰 열 전도도를 가지며, 열을 흡수 및 방출할 수 있는 상기 조성물 C1을 도포하는 것은 특히, 공간 또는 액체를 따뜻하게 하는 것이 요구되는 환경에 필요한 열 에너지를 제공하는데 유용하다.

Claims (15)

  1. 적어도 하나의 상온 가황(room-temperature vulcanizing, RTV) 실리콘 탄성 중합체를 기반으로 하고, 적어도 하나의 상 변화 물질(phase change material, PCM)을 포함하되, 적어도 하나의 실리콘 탄성 중합체는 ISO 3219 규격에 따라 23℃에서 5000 mPa.s 보다 낮거나 동등한 동점성 계수(dynamic viscosity)를 갖는 것을 특징으로 하는 가교된 고무 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    적어도 하나의 실리콘 탄성 중합체는 ISO 3219 규격에 따라 23℃에서 4000 mPa.s 보다 낮거나 동등한, 바람직하게는, 1000 mPa.s 보다 낮거나 동등한 동점성 계수를 갖는 것을 특징으로 하는 조성물.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    적어도 하나의 상 변화 물질(PCM)은 50 phr(phr: 탄성 중합체 100 중량부당 무게비)보다 많은 양이 캡슐화되지 않고, 미분화되어 조성물에 분산된 상태로 포함되는 것을 특징으로 하는 조성물.
  4. 제3항에 있어서,
    적어도 하나의 상 변화 물질(PCM)은 전체 100 phr 내지 300 phr의 양이 포함되고, 바람직하게는, 스테아르산(stearic acid)과 같은 지방산을 포함하는 것을 특징으로 하는 조성물.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 조성물은 70 J/g 보다 큰, 바람직하게는, 80 J/g 내지 200 J/g의 단위 중량당 상태 엔탈피 변화량 △H를 갖는 것을 특징으로 하는 조성물.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 열 전도성 충진제가 50 phr보다 많은 양으로 포함되어 0.2 W.m-1K-1 보다 높은, 바람직하게는, 1 W.m-1K-1 보다 높은 열 전도율을 갖는 것을 특징으로 하는 조성물.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 조성물은 구리, 알루미늄 및 은과 같은 금속, 산화아연과 같은 산화금속, 질화보론, 질화알루미늄 및 질화은과 같은 질화물, 그래파이트, 그래핀 및 탄소나노튜브와 같은 탄소 기반 물질, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 열 전도성 충진제가 전체 150 phr 내지 200 phr 포함되는 것을 특징으로 하는 조성물.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조성물은 적어도 하나의 실리콘 탄성 중합체가 두 가지 구성요소 A 및 B를 포함하는 유형이고, 중첨가 반응(polyaddition) 또는 중축합 반응(polycondensation)에 의해 가교되는 것을 특징으로 하는 조성물.
  9. 제8항에 있어서,
    적어도 하나의 실리콘 탄성 중합체는 중첨가 반응(polyaddition)에 의해 가교되고, 백금-기반 촉매를 포함하는 것을 특징으로 하는 조성물.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조성물은 적어도 하나의 실리콘 탄성 중합체가 ISO 2781 규격에 따라 23℃에서 1.1 　g/cm3 보다 낮은 밀도를 갖는 것을 특징으로 하는 조성물.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조성물은 적어도 하나의 상 변화 물질(PCM)이 적어도 하나의 50℃보다 높은, 바람직하게는, 80℃보다 높은 용융점을 갖는 것을 특징으로 하는 조성물.
  12. 적어도 하나의 상온 가황(RTV) 실리콘 탄성 중합체의 두 가지 구성요소 A 및 B와 적어도 하나의 비-캡슐화되고 분말의 상 변화 물질(PCM)을 액상에서 상온 혼합하고, 상온에서 중첨가 반응(polyaddition) 또는 중축합 반응(polycondensation)에 의해 얻어지는 혼합물의 가교반응을 수행하는 것을 필수적으로 포함하는 특징으로 하는 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 조성물의 제조공정.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 혼합은 적어도 하나의 상 변화 물질(PCM)이 미분화된 상태로 분산되어 가교가 가능한 액체 혼합물을 얻기 위하여 블래이드 믹서(blade mixer)로 수행되고, 상기 액체 혼합물은 몰드에 부어져, 수 시간 동안 몰드에서 가교되는 것을 특징으로 하는 제조공정.
  14. 열 에너지를 저장할 수 있고, 방출할 수 있는 적어도 하나의 탄성 중합체 층을 포함하고, 20 내지 90인 쇼어 A 경도(Shore A hardness)를 갖는 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 가교된 고무 조성물을 적어도 한 층 포함하는 것을 특징으로 하는 관형 또는 시트형의 유연 요소.
  15. 제14항에 따른 유연 요소를 적어도 하나 포함하고, 건물의 수동 에어 컨디셔닝 시스템, 또는 차량, 항공기 또는 우주선의 객실 또는 엔진을 따뜻하게 하거나, 베터리의 온도 조절, 또는 예를 들면, 기름이나 석유와 같은 액체를 운반하기 위한 해저 침설관의 온도를 따뜻하게 하는데 사용되는 것을 특징으로 하는 열 제어 또는 조절 시스템.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023132737A1 (ko) * 2022-01-10 2023-07-13 주식회사 엘지화학 경화성 조성물
WO2024049205A1 (ko) * 2022-08-30 2024-03-07 주식회사 엘지화학 조성물

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3034775B1 (fr) 2015-04-13 2018-09-28 Hutchinson Materiau pour le stockage thermique
FR3034771B1 (fr) 2015-04-13 2019-04-19 Hutchinson Materiaux conducteurs thermiques et/ou electriques et leur procede de preparation
US10281079B2 (en) 2015-08-31 2019-05-07 General Electric Company Insulated fluid conduit
US9903525B2 (en) 2015-08-31 2018-02-27 General Electronic Company Insulated fluid conduit
CN105348797B (zh) * 2015-10-21 2018-04-13 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种石墨烯基导热硅胶相变复合材料及其制备方法
US10516194B2 (en) * 2015-11-03 2019-12-24 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. Thermal management solution for battery pack
FR3048766B1 (fr) 2016-03-11 2019-05-17 Hutchinson Vehicule a habitacle isole par une barriere thermique
FR3048765B1 (fr) 2016-03-11 2019-05-17 Hutchinson Barriere thermique isolante a mcp chaud et froid
CN107304294A (zh) * 2016-04-19 2017-10-31 新纶科技（常州）有限公司 一种有机硅导热片及其制备方法
DE102016209098A1 (de) * 2016-05-25 2017-11-30 Leibniz-Institut Für Polymerforschung Dresden E.V. Kautschuk- oder elastomerzusammensetzungen und verfahren zu deren herstellung
FR3052548B1 (fr) 2016-06-10 2019-09-06 Hutchinson Procede d'echange et de conditionnement d'un echangeur thermique
FR3052547B1 (fr) 2016-06-10 2019-12-20 Hutchinson Dispositif de centrage dans un volume
FR3052549B1 (fr) 2016-06-10 2019-10-11 Hutchinson Echangeur stockeur d'energie thermique
JP6516789B2 (ja) * 2017-05-23 2019-05-22 京セラ株式会社 給電システム、給電システムの制御方法、管理装置及び送電装置
CN111218115A (zh) * 2020-02-28 2020-06-02 中国电子科技集团公司第五十八研究所 一种高导热硅胶片的制备方法及高导热硅胶片
TWI737369B (zh) 2020-06-30 2021-08-21 世大化成股份有限公司 具內嵌式溫度調節單元之透氣載體及其製程
CN112194902A (zh) * 2020-09-26 2021-01-08 追信数字科技有限公司 一种车用化冰结构用双层换热管及其制造方法
CN112124250A (zh) * 2020-09-28 2020-12-25 追信数字科技有限公司 一种用于顶喷式车载化冰系统的高成本高效换热循环系统
DE202021101441U1 (de) 2021-03-22 2021-06-17 Hutchinson Modulare Anordnung

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6225161A (ja) * 1985-07-25 1987-02-03 Toshiba Silicone Co Ltd 室温硬化性ポリオルガノシロキサン組成物
DE4031759A1 (de) * 1990-10-06 1992-04-09 Bayer Ag Hydrophilierte abformmassen
CA2129073C (en) * 1993-09-10 2007-06-05 John P. Kalinoski Form-in-place emi gaskets
US5816493A (en) * 1996-04-08 1998-10-06 Texan Corporation Thermally expansible compositions methods for preparation and devices using same
US6391442B1 (en) * 1999-07-08 2002-05-21 Saint-Gobain Performance Plastics Corporation Phase change thermal interface material
CA2396485C (en) * 2000-01-19 2010-12-07 General Electric Company Room temperature curable silicone sealant
JP2001291807A (ja) * 2000-04-10 2001-10-19 Three M Innovative Properties Co 熱伝導性シート
DE10200318A1 (de) * 2002-01-07 2003-07-17 Merck Patent Gmbh Einsatz von paraffinhaltigen Pulvern als PCM in Polymercompositen in Kühlvorrichtungen
DE60334895D1 (de) * 2002-01-23 2010-12-23 Barbara Pause Aus silikonkautschuk hergestelltes material, herstellungsverfahren und anwendung
EP2464706B1 (en) * 2009-08-12 2015-09-02 Parker Hannifin Corp. Fully-cured thermally or electrically-conductive form-in-place gap filler
CN101768363A (zh) * 2010-01-28 2010-07-07 同济大学 一类加成型高导热室温固化硅橡胶的制备方法
CN202127062U (zh) * 2011-06-08 2012-01-25 珠海金峰航电源科技有限公司 锂离子动力电池

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023132737A1 (ko) * 2022-01-10 2023-07-13 주식회사 엘지화학 경화성 조성물
WO2024049205A1 (ko) * 2022-08-30 2024-03-07 주식회사 엘지화학 조성물

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