KR20230051109A - 경화성 조성물 - Google Patents

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KR20230051109A
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김비치
정재식
서상혁
홍성범
이솔이
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주식회사 엘지화학
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Abstract

본 출원은 비교적 저온에서도 우수한 경화 특성을 가지는 후막을 형성할 수 있고, 속경화 특성을 가지면서 목적하는 수준의 적절한 접착력은 물론 우수한 수준의 열전도도를 확보할 수 있는 경화성 조성물, 상기 경화성 조성물을 적용한 배터리 팩과 상기 배터리 팩이 포함된 장치를 제공한다.

Description

경화성 조성물{Curable composition}
관련 출원들과의 상호 인용
본 출원은 2021년 10월 8일자 대한민국 특허 출원 제10-2021-0133570호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국 특허 출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
기술분야
본 출원은 경화성 조성물, 상기 경화성 조성물의 경화물을 포함하는 배터리팩 및 이들의 응용에 관한 것이다.
전기 제품, 전자 제품 또는 이차 전지 등의 배터리에서 발생되는 열의 처리가 중요한 이슈가 되면서 다양한 방열 대책이 제안되어 있다. 방열 대책에 이용되는 열전도성 재료 중에는 수지에 열전도성의 필러를 배합한 수지 조성물이 알려져 있다.
발열체에서 방출되는 열을 방열하면서도 발열체와 냉각 부위가 열적 접촉하고 발열체를 고정하기 위해, 상기 수지 조성물을 사용할 수 있다. 특허문헌 1(대한민국 공개특허공보 제10-2016-0105354호)에서는 상기 수지 조성물을 적용한 배터리 모듈을 개시하고 있다.
공지된 수지 중에서 내열성이 뛰어난 대표적인 수지로 실리콘 수지가 있고, 상기 방열 대책으로 상기 실리콘 수지가 자주 사용되고 있다. 그렇지만, 실리콘 수지는 접착력이 떨어지기 때문에 적용이 제한되는 문제점이 있다.
접착력을 확보하기 위해서는 폴리우레탄을 적용한 열전도성 수지 조성물도 알려져 있다. 다만, 폴리우레탄은 자체 열전도도가 떨어진다는 문제점이 있다.
우수한 열전도도와 뛰어난 접착력을 확보하기 위해서 아크릴 수지를 적용한 열전도성 수지 조성물이 알려져 있다. 그렇지만, 아크릴 수지를 적용한 열전도성 수지 조성물을 배터리 모듈에 주입한 후, 속경화를 위해 열 경화 방식으로 경화시키려는 경우 약 100 ℃ 이상의 고온을 유지할 필요가 있다. 이 경우 배터리 모듈을 이루는 구성들의 열 손상이 발생될 수 있다.
대한민국 공개특허공보 제10-2016-0105354호
본 출원은 종래의 문제점을 개선한 것으로 종래에 비해 상대적으로 낮은 온도에서 속경화가 가능한 경화성 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 출원은 방열 효과가 우수하고, 적절한 접착 성능을 가지며, 우수한 경도를 가지는 경화물을 형성할 수 있는 경화성 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 출원은 상기 경화성 조성물을 적용한 배터리 팩과 상기 배터리 팩이 포함된 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 출원에서 언급하는 물성 중에서 측정 온도가 물성에 영향을 미치는 경우에는, 특별히 달리 규정하지 않는 한, 해당 물성은 상온에서 측정한 물성이다.
본 출원에서 사용하는 용어인 상온은 가열되거나 냉각되지 않은 자연 그대로의 온도이고, 예를 들면, 10℃ 내지 30℃의 범위 내의 어느 한 온도, 예를 들면, 약 15 ℃ 이상, 약 18 ℃ 이상, 약 20 ℃ 이상, 약 23℃ 이상, 약 27℃ 이하이거나 또는 25 ℃인 온도를 의미할 수 있다. 본 명세서에서 특별히 규정하지 않는 한 온도의 단위는 섭씨(℃)이다.
본 출원에서 언급하는 물성 중에서 측정 압력이 물성에 영향을 미치는 경우에는, 특별히 달리 규정하지 않는 한, 해당 물성은 상압에서 측정한 물성이다.
본 출원에서 사용하는 용어인 상압은 가압 및 감압되지 않은 자연 그대로의 압력으로서 통상 약 700 mmHg 내지 800 mmHg의 범위 내의 기압을 상압으로 지칭한다.
본 출원에서 사용하는 용어인 a 내지 b는, a 및 b를 포함하면서 a와 b 사이의 범위 내를 의미한다. 예를 들면, a 내지 b 중량부로 포함한다는 a 내지 b 중량부의 범위 내로 포함한다는 의미와 동일하다.
본 출원에서 언급하는 물성 중에서 측정 습도가 물성에 영향을 미치는 경우에는, 특별히 달리 규정하지 않는 한, 해당 물성은 상대습도가 약 30 내지 70% 정도의 환경에서 측정한 물성이다.
본 출원에서 사용하는 용어인 상대습도(relative humidity)는 단위 부피의 공기가 최대로 함유할 수 있는 포화수증기압 대비 단위 부피의 현재 공기가 함유하는 수증기양의 비율을 백분율(%)로 표시한 것으로서, RH%로 표기할 수 있다.
본 출원에서 사용되는 용어인 중량평균분자량(Mw)은 GPC(Gel permeation chromatography)를 사용하여 측정할 수 있고, 구체적으로 하기 물성 측정 방법에 따라 측정될 수 있다. 또한, 본 출원에서 사용되는 용어인 다분산지수(PDI, polydisersity index)는 중량평균분자량(Mw)을 수평균분자량(Mn)으로 나눈 값(Mw/Mn)이고, 중합체의 분자량의 분포를 의미한다. 상기 수평균분자량(Mn)도 필요에 따라서 GPC(Gel permeation chromatography)를 사용하여 측정할 수 있다.
본 출원에서 사용하는 용어인 우수한 열전도성이란 경화성 조성물이 지름이 2 cm 이상 및 두께가 2 mm인 경화물(샘플)로 제작된 상태에서, 상기 샘플의 두께 방향을 따라서 ASTM D5470 규격 또는 ISO 22007-2 규격에 따라 측정하였을 때, 측정된 열전도도가 약 2.0 W/mK 이상, 2.1 W/mK 이상, 2.2 W/mK 이상, 2.3 W/mK 이상, 2.4 W/mK 이상, 2.5 W/mK 이상, 2.6 W/mK 이상, 2.7 W/mK 이상, 2.8 W/mK 이상, 2.9 W/mK 이상 또는 3.0 W/mK 이상 정도인 때를 의미할 수 있다.
본 출원에서 사용하는 용어인 특정 물질이 실질적으로 포함하지 않는다는 의미는 의도적으로 상기 특정 물질을 포함시키지 않는다는 의미이다. 다만, 자연적으로 상기 특정 물질을 포함하고 있는 경우, 특별히 규정되지 않는 한, 전체 중량 대비 1 중량% 이하, 0.5 중량% 이하, 0.1 중량% 이하, 0.05 중량% 이하 또는 0.01 중량% 이하로 포함한다면 실질적으로 포함하지 않는다고 할 수 있다.
본 출원에서 사용하는 용어인 점도는 25℃ 및 60 rpm에서 측정한 값일 수 있고, 구체적으로 하기 점도 측정 방법에 따라 측정될 수 있다.
[점도 측정 방법]
경화성 조성물의 점도는 점도 측정기 (제조사: Brookfield社, 모델명: Brookfield LV)와 스핀들(spindle) 63 또는 64를 이용(점도의 측정범위에 따라서 선택함)하여 측정할 수 있고, 상기 점도계의 영점 조절을 수행한 후에 스핀들(spindle)인 63 또는 64를 상기 점도계의 스핀들 연결부에 장착하였다. 플레이트(plate)를 상기 점도계의 플레이트 연결부에 장착하고, 조절 레버를 통해 상기 스핀들과 플레이트 사이의 일정한 이격 공간(gap)이 생기도록 조절하였다. 상기 플레이트를 분리하고 분리된 플레이트의 중앙에 경화성 조성물을 0.5 mL 정도 도포하였다. 경화성 조성물이 도포된 플레이트를 다시 상기 점도계의 플레이트 연결부에 장착하고, 토크(torque) 값이 0이 될 때까지 대기한 후에 약 25 ℃ 및 60 rpm의 회전 속도에서 점도를 측정하였다.
본 출원에서 사용하는 용어인 치환은 화합물의 탄소 원자에 결합된 수소 원자가 다른 치환기로 바뀌는 것을 의미하고, 치환되는 위치는 수소 원자가 치환되는 위치 즉, 치환기가 치환 가능한 위치라면 특별히 한정되지 않으며, 2개 이상 치환되는 경우에는 상기 치환기가 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
본 출원에서 사용하는 용어인 치환기(substituent)는 탄화수소의 모체 사슬 상의 한 개 이상의 수소 원자를 대체하는 원자 또는 원자단을 의미한다. 또한, 치환기는 하기에서 설명하나 이에 한정되는 것은 아니고, 상기 치환기는 본 출원에 특별한 기재가 없는 한 하기에서 설명하는 치환기로 추가로 치환되거나 어떠한 치환기로도 치환되지 않을 수 있다.
본 출원에서 사용하는 용어인 알킬기 또는 알킬렌기는 다른 기재가 없는 한, 탄소수 1 내지 20, 또는 탄소수 1 내지 16, 또는 탄소수 1 내지 12, 또는 탄소수 1 내지 8, 또는 탄소수 1 내지 6의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬기 또는 알킬렌기이거나, 탄소수 3 내지 20, 또는 탄소수 3 내지 16, 또는 탄소수 3 내지 12, 또는 탄소수 3 내지 8, 또는 탄소수 3 내지 6의 고리형 알킬기 또는 알킬렌기일 수 있다. 여기서, 고리형 알킬기 또는 알킬렌기는 고리 구조로만 있는 알킬기 또는 알킬렌기 및 고리 구조를 포함하는 알킬기 또는 알킬렌기도 포함한다. 예를 들면, 사이클로헥실기와 메틸 사이클로헥실기는 모두 고리형 알킬기에 해당한다. 또한, 예를 들면, 예를 들면, 알킬기 또는 알킬렌기는 구체적으로 메틸(렌), 에틸(렌), n-프로필(렌), 이소프로필(렌), n-부틸(렌), 이소부틸(렌), tert-부틸(렌), sec-부틸(렌), 1-메틸-부틸(렌), 1-에틸-부틸(렌), n-펜틸(렌), 이소펜틸(렌), 네오펜틸(렌), tert-펜틸(렌), n-헥실(렌), 1-메틸펜틸(렌), 2-메틸펜틸(렌), 4-메틸-2-펜틸(렌), 3,3-디메틸부틸(렌), 2-에틸부틸(렌), n-헵틸(렌), 1-메틸헥실(렌), n-옥틸(렌), tert-옥틸(렌), 1-메틸헵틸(렌), 2-에틸헥실(렌), 2-프로필펜틸(렌), n-노닐(렌), 2,2-디메틸헵틸(렌), 1-에틸프로필(렌), 1,1-디메틸프로필(렌), 이소헥실(렌), 2-메틸펜틸(렌), 4-메틸헥실(렌), 5-메틸헥실(렌) 등이 예시될 수 있으나, 이들에 한정되지 않는다. 또한, 사이클로알킬기 또는 사이클로알킬렌기는 구체적으로 사이클로프로필(렌), 사이클로부틸(렌), 사이클로펜틸(렌), 3-메틸사이클로펜틸(렌), 2,3-디메틸사이클로펜틸(렌), 사이클로헥실(렌), 3-메틸사이클로헥실(렌), 4-메틸사이클로헥실(렌), 2,3-디메틸사이클로헥실(렌), 3,4,5-트리메틸사이클로헥실(렌), 4-tert-부틸사이클로헥실(렌), 사이클로헵틸(렌), 사이클로옥틸(렌) 등이 예시될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 출원에서 사용하는 용어인 알케닐기 또는 알케닐렌기는 다른 기재가 없는 한 탄소수 2 내지 20, 또는 탄소수 2 내지 16, 또는 탄소수 2 내지 12, 또는 탄소수 2 내지 8, 또는 탄소수 2 내지 6의 직쇄 또는 분지쇄의 비고리형 알케닐기 또는 알케닐렌기; 탄소수 3 내지 20, 또는 탄소수 3 내지 16, 또는 탄소수 3 내지 12, 또는 탄소수 3 내지 8, 또는 탄소수 3 내지 6의 고리형 알케닐기 또는 알케닐렌기일 수 있다. 여기서, 고리 구조의 알케닐기 또는 알케닐렌기를 포함하면 고리형 알케닐기 또는 알케닐렌기에 해당한다. 또한, 예를 들면, 에테닐(렌), n-프로페닐(렌), 이소프로페닐(렌), n-부테닐(렌), 이소부테닐(렌), tert-부테닐(렌), sec-부테닐(렌), 1-메틸-부테닐(렌), 1-에틸-부테닐(렌), n-펜테닐(렌), 이소펜테닐(렌), 네오펜테닐(렌), tert-펜테닐(렌), n-헥세닐(렌), 1-메틸펜테닐(렌), 2-메틸펜테닐(렌), 4-메틸-2-펜테닐(렌), 3,3-디메틸부테닐(렌), 2-에틸부테닐(렌), n-헵테닐(렌), 1-메틸헥세닐(렌), n-옥테닐(렌), tert-옥테닐(렌), 1-메틸헵테닐(렌), 2-에틸헥세닐(렌), 2-프로필펜테닐(렌), n-노닐렌닐(렌), 2,2-디메틸헵테닐(렌), 1-에틸프로페닐(렌), 1,1-디메틸프로페닐(렌), 이소헥세닐(렌), 2-메틸펜테닐(렌), 4-메틸헥세닐(렌), 5-메틸헥세닐(렌) 등이 예시될 수 있으나, 이들에 한정되지 않는다. 또한, 사이클로알케닐기 또는 사이클로알케닐렌기는 구체적으로 사이클로프로페닐(렌), 사이클로부테닐(렌), 사이클로펜테닐(렌), 3-메틸사이클로펜테닐(렌), 2,3-디메틸사이클로펜테닐(렌), 사이클로헥세닐(렌), 3-메틸사이클로헥세닐(렌), 4-메틸사이클로헥세닐(렌), 2,3-디메틸사이클로헥세닐(렌), 3,4,5-트리메틸사이클로헥세닐(렌), 4-tert-부틸사이클로헥세닐(렌), 사이클로헵테닐(렌), 사이클로옥테닐(렌) 등이 예시될 수 있으나, 이들에 한정되지 않는다.
본 출원에서 사용하는 용어인 알키닐기 또는 알키닐렌기는 다른 기재가 없는 한 탄소수 2 내지 20, 또는 탄소수 2 내지 16, 또는 탄소수 2 내지 12, 또는 탄소수 2 내지 8, 또는 탄소수 2 내지 6의 직쇄 또는 분지쇄의 비고리형의 알키닐기 또는 알키닐렌기이거나, 탄소수 3 내지 20, 또는 탄소수 3 내지 16, 또는 탄소수 3 내지 12, 또는 탄소수 3 내지 8, 또는 탄소수 3 내지 6의 고리형의 알키닐기 또는 알키닐렌기일 수 있다. 여기서, 고리 구조의 알키닐기 또는 알키닐렌기를 포함하면 고리형 알키닐기 또는 알키닐렌기에 해당한다. 또한, 예를 들면, 에티닐(렌), n-프로피닐(렌), 이소프로피닐(렌), n-부티닐(렌), 이소부티닐(렌), tert-부티닐(렌), sec-부티닐(렌), 1-메틸-부티닐(렌), 1-에틸-부티닐(렌), n-펜티닐(렌), 이소펜티닐(렌), 네오펜티닐(렌), tert-펜티닐(렌), n-헥시닐(렌), 1-메틸펜티닐(렌), 2-메틸펜티닐(렌), 4-메틸-2-펜티닐(렌), 3,3-디메틸부티닐(렌), 2-에틸부티닐(렌), n-헵티닐(렌), 1-메틸헥시닐(렌), n-옥티닐(렌), tert-옥티닐(렌), 1-메틸헵티닐(렌), 2-에틸헥티닐(렌), 2-프로필펜티닐(렌), n-노니닐(렌), 2,2-디메틸헵티닐(렌), 1-에틸프로피닐(렌), 1,1-디메틸프로피닐(렌), 이소헥시닐(렌), 2-메틸펜티닐(렌), 4-메틸헥시닐(렌), 5-메틸헥시닐(렌) 등이 예시될 수 있으나, 이들에 한정되지 않는다. 또한, 사이클로알키닐기 또는 사이클로알키닐렌기는 구체적으로 사이클로프로피닐(렌), 사이클로부티닐(렌), 사이클로펜티닐(렌), 3-메틸사이클로펜티닐(렌), 2,3-디메틸사이클로펜티닐(렌), 사이클로헥시닐(렌), 3-메틸사이클로헥시닐(렌), 4-메틸사이클로헥시닐(렌), 2,3-디메틸사이클로헥시닐(렌), 3,4,5-트리메틸사이클로헥시닐(렌), 4-tert-부틸사이클로헥시닐(렌), 사이클로헵티닐(렌), 사이클로옥티닐(렌) 등이 예시될 수 있으나. 이에 한정되지 않는다.
상기 알킬기, 알킬렌기, 알케닐기, 알케닐렌기, 알키닐기는 알키닐렌기는 임의로 하나 이상의 치환기에 의해 치환되어 있을 수도 있다. 이 경우 치환기로는, 할로겐(클로린(Cl), 아이오딘(I), 브로민(Br), 플루오린(F)), 아릴기, 헤테로아릴기, 에폭시기, 알콕시기, 시아노기, 카르복실기, 아크릴로일기, 메타크릴로일기, 아크릴로일옥시기, 메타크릴로일옥시기, 카르보닐기 및 히드록시기로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상일 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 출원에서 사용하는 용어인 아릴기는 방향족 탄화수소 고리로부터 하나의 수소가 제거된 방향족 고리를 의미하고, 상기 방향족 탄화수소 고리는 단환식 또는 다환식 고리를 포함할 수 있다. 상기 아릴기는 탄소수를 특별히 한정하지 않으나 다른 기재가 없는 한 탄소수 6 내지 30, 또는 탄소수 6 내지 26, 또는 탄소수 6 내지 22, 또는 탄소수 6 내지 20, 또는 탄소수 6 내지 18, 또는 탄소수 6 내지 15의 아릴기 일 수 있다. 또한, 본 출원에서 사용하는 용어인 아릴렌기는 아릴기에 결합 위치가 두 개 있는 것 즉 2가기를 의미한다. 이들은 각각 2가기 인 것을 제외하고는 전술한 아릴기의 설명이 적용될 수 있다. 상기 아릴기는 예를 들면, 페닐기, 페닐에틸기, 페닐프로필기, 벤질기, 톨릴기, 크실릴기(xylyl group) 또는 나프틸기 등이 예시될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 출원에서 사용하는 용어인 헤테로아릴기는 탄소가 아닌 이종원자를 1개 이상 포함하는 방향족 고리로서, 구체적으로 상기 이종원자는 질소(N), 산소(O), 황(S), 셀레늄(Se) 및 텔레늄(Te)으로 이루어진 군에서 선택되는 원자를 1개 이상 포함할 수 있다. 이 때, 헤테로아릴기의 환 구조를 구성하는 원자를 환원자라고 할 수 있다. 또한, 헤테로아릴기는 단환식 또는 다환식 고리를 포함할 수 있다. 상기 헤테로아릴기는 탄소수를 특별히 한정하지 않으나 다른 기재가 없는 한 탄소수 2 내지 30, 또는 탄소수 2 내지 26, 또는 탄소수 2 내지 22, 또는 탄소수 2 내지 20, 또는 탄소수 2 내지 18, 또는 탄소수 2 내지 15의 헤테로아릴기일 수 있다. 다른 예시에서 헤테로아릴기는 환원자수를 특별히 한정하지 않으나 환원자수가 5 내지 30, 5 내지 25, 5 내지 20, 5 내지 15, 5 내지 10 또는 5 내지 8의 헤테로아릴기일 수 있다. 상기 헤테로아릴기는 예를 들면, 예를 들면, 티오펜기, 퓨란기, 피롤기, 이미다졸릴기, 티아졸릴기, 옥사졸릴기, 옥사디아졸릴기, 트리아졸릴기, 피리딜기, 비피리딜기, 피리미딜기, 트리아지닐기, 아크리딜기, 피리다지닐기, 피라지닐기, 퀴놀리닐기, 퀴나졸리닐기, 퀴녹살리닐기, 프탈라지닐기, 피리도피리미디닐기, 피리도피라지닐기, 피라지노피라지닐기, 이소퀴놀리닐기, 인돌기, 카바졸릴기, 벤즈옥사졸릴기, 벤즈이미다졸릴기, 벤조티아졸릴기, 벤조카바졸릴기, 디벤조카바졸릴기, 벤조티오펜기, 디벤조티오펜기, 벤조퓨란기, 디벤조퓨란기, 벤조실롤기, 디벤조실롤기, 페난트롤리닐기(phenanthrolinyl group), 이소옥사졸릴기, 티아디아졸릴기, 페노티아지닐기, 페녹사진기 및 이들의 축합구조 등이 예시될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 본 출원에서 사용하는 용어인 헤테로아릴렌기는 헤테로아릴기에 결합 위치가 두 개 있는 것 즉 2가기를 의미한다. 이들은 각각 2가기인 것을 제외하고는 전술한 헤테로아릴기의 설명이 적용될 수 있다.
상기 아릴기 또는 헤테로아릴기는 임의로 하나 이상의 치환기에 의해 치환되어 있을 수도 있다. 이 경우 치환기로는, 할로겐(클로린(Cl), 아이오딘(I), 브로민(Br), 플루오린(F)), 아릴기, 헤테로아릴기, 에폭시기, 알콕시기, 시아노기, 카르복실기, 아크릴로일기, 메타크릴로일기, 아크릴로일옥시기, 메타크릴로일옥시기, 카르보닐기 및 히드록시기로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상일 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 출원에서 사용하는 용어인 (메타)아크릴레이트는 아크릴레이트 및 메타크릴레이트를 통칭할 수 있다. 또한, 아크릴레이트는 아크릴기(acryl group)를 함유하는 화합물을 통칭할 수 있고, 메타크릴레이트는 메타크릴기(methacryl group)를 함유하는 화합물을 통칭할 수 있다.
본 출원은 경화성 조성물에 관한 것이다. 본 출원에서 사용하는 용어인 경화성 조성물은 경화 반응에 의해 경화되는 조성물을 의미한다. 본 출원에서 상기 경화 반응에 의해 경화가 적절하게 완료되었는지 여부는 FT-IR(Fourier Transform Infrared), DSC(Differential Thermal Analysis) 및 DMA(Dynamic Mechanical Analysis) 측정에 의해서 확인할 수 있다. 예를 들면, 경화성 조성물에 아크릴 수지가 포함되어 있는 경우 FT-IR 분석에 의해 확인되는 1640 cm-1 부근에서의 탄소 이중결합(C=C) 피크 기준 전환율(conversion)이 80% 이상인 것으로부터 확인될 수 있다. 본 출원에서 경화시킨다는 것은, 경화 반응이 수행되도록 시도하는 것뿐만 아니라 상기와 같이 경화를 적절하게 완료시켰다는 의미와 동일할 수 있다.
본 출원의 일 예에 따른 경화성 조성물은 수지 조성물일 수 있다. 본 출원에서 사용하는 용어인 수지 조성물은 업계에서 업계에서 수지로 알려진 성분을 포함하는 조성물 또는 수지를 포함하고 있지 않지만, 경화 반응 등을 통해서 수지를 형성할 수 있는 성분을 포함하는 조성물을 의미한다. 따라서, 본 출원에서 용어 수지 또는 수지 성분의 범위에는, 일반적으로 수지로서 알려진 성분은 물론 경화 및/또는 중합 반응을 거쳐서 수지를 형성할 수 있는 성분도 포함된다. 또한, 상기 수지 성분은 후술하는 중합체 성분을 포함하거나, 중합체 성분 및 단량체 성분을 동시에 포함하는 것을 의미할 수 있다. 또한, 상기 수지 성분은 단량체 성분으로 부분 중합한 부분 중합물을 포함하는 것을 의미할 수 있고, 다른 예시에서는 상기 부분 중합물과 희석을 위한 추가 단량체 성분을 더 포함하는 것을 의미할 수 있다.
본 출원의 일 예에 따른 경화성 조성물은 1액형 또는 2액형 조성물일 수 있다. 본 출원에서 사용하는 용어인 1액형 조성물은, 경화에 참여하는 성분들이 물리적으로 서로 접촉하고 있는 상태로 포함되어 있는 경화성 조성물을 의미한다. 또한, 본 출원에서 사용하는 용어인 2액형 조성물은, 경화에 참여하는 성분들 중 적어도 일부가 물리적으로 분리되어 나누어져 포함되어 있는 경화성 조성물을 의미할 수 있다. 상기 경화성 조성물은 관리의 용이성을 고려할 때 1액형 조성물인 것이 보다 바람직할 수 있다.
본 출원의 일 예에 따른 경화성 조성물은, 상온 경화형, 가열 경화형, 에너지선 경화형 및/또는 습기 경화형일 수 있다. 본 출원에서 사용하는 용어인 상온 경화형은, 경화 반응이 상온에서 개시 및/또는 진행될 수 있는 경화성 조성물을 지칭한다. 또한, 본 출원에서 사용하는 용어인 가열 경화형은, 경화 반응이 열의 인가에 의해 개시 및/또는 진행될 수 있는 경화성 조성물을 지칭한다. 또한, 본 출원에서 사용하는 용어인 에너지선 경화형은, 경화 반응이 에너지선(예를 들면, 자외선이나 전자선 등)의 조사에 의해 개시 및/또는 진행될 수 있는 경화성 조성물을 지칭한다. 또한, 본 출원에서 사용하는 용어인 습기 경화형은 경화 반응이 수분의 존재 하에서 개시 및/또는 진행될 수 있는 경화성 조성물을 지칭한다.
본 출원의 일 예에 따른 경화성 조성물은 상기 경화성 조성물은 속경화 특성을 확보하면서 열에 의한 손상을 방지하기 위해 에너지선 경화형 및 가열 경화형인 복합형일 수 있다.
본 출원의 일 예에 따른 경화성 조성물은 에너지선에 의해 1차 경화를 수행한 후 가열에 의해 2차 경화를 수행할 수 있다. 또한, 상기 경화성 조성물은 가열에 의해 1차 경화를 수행하고 이후 에너지선에 의해 2차 경화를 수행할 수 있다.
본 출원의 일 예에 따른 경화성 조성물은 가열에 의해 경화를 수행(즉, 열 경화)할 때 비교적 낮은 경화 온도를 가질 수 있다. 본 출원에서 사용하는 용어인 비교적 낮은 경화 온도는 열 개시제를 포함하고 있을 때 경화 온도가 약 60℃ 미만, 59℃ 이하, 58℃ 이하, 57℃ 이하, 56℃ 이하, 55℃ 이하, 54℃ 이하, 53℃ 이하, 52℃ 이하, 51℃ 이하 또는 50℃ 이하일 때를 의미할 수 있다. 상기 경화 온도의 하한은 특별히 제한되는 것은 아니지만 속경화 특성 확보를 고려하면, 약 10℃ 이상, 15℃ 이상, 20℃ 이상, 25℃ 이상, 30℃ 이상, 35℃ 이상, 40℃ 이상 또는 45 ℃ 이상일 수 있다. 본 출원의 일 예에 따른 경화성 조성물은 수지 성분과 개시제의 적절한 조합을 통해 열 손상을 방지할 수 있는 수준의 경화 온도에서 속경화 특성을 확보할 수 있다.
다른 예시에서, 상기 비교적 낮은 경화 온도는 열 개시제의 10 시간 반감기 온도 대비 90% 이하, 89% 이하, 88% 이하, 87% 이하, 86% 이하, 85% 이하, 84% 이하, 83% 이하, 82% 이하, 81% 이하, 80% 이하, 79 % 이하, 78% 이하, 77% 이하, 76% 이하, 75% 이하 또는 74% 이하이거나, 하한은 특별히 제한되는 것은 아니지만 10% 이상, 15% 이상, 20% 이상, 25% 이상, 30% 이상, 35% 이상, 40% 이상, 45% 이상, 50% 이상, 55% 이상 또는 60% 이상이거나, 또는 상기 상한 및 하한을 적절히 선택하여 형성된 범위 내에 있을 수 있다. 본 출원의 일 예에 따른 경화성 조성물은 수지 성분과 개시제의 적절한 조합을 통해 열 손상을 방지할 수 있는 수준의 경화 온도에서 속경화 특성을 확보할 수 있다.
본 출원의 일 예에 따른 경화성 조성물은 용제형이거나 무용제형일 수 있다. 적용 효율 측면이나 환경으로의 부하 등을 고려할 때에 무용제형인 것이 적절할 수 있다.
본 출원의 일 예에 따른 경화성 조성물은 경화되어 경화물을 형성할 수 있고, 하기와 같은 물성 중 적어도 하나 이상의 물성을 가질 수 있다. 하기된 각 물성은 독립적인 것으로써 어느 하나의 물성이 다른 물성을 우선하지 않으며, 경화성 조성물의 경화물을 하기된 물성 중 적어도 1개 또는 2개 이상을 만족할 수 있다. 하기된 물성을 적어도 하나 또는 2개 이상을 만족하는 경화성 조성물의 경화물은 상기 경화성 조성물에 포함된 각 구성요소들의 조합에 의해 기인한다. 상기 경화성 조성물은 에너지선 의해 1차 경화를 수행한 후 가열에 의해 2차 경화를 수행할 수 있다. 또한, 상기 경화성 조성물은 가열에 의해 1차 경화를 수행하고 이후 에너지선에 의해 2차 경화를 수행할 수 있다. 하기 물성들은 전술한 바와 같이 복합 경화를 통해서 나타날 수 있다.
본 출원의 일 예에 따른 경화성 조성물은 50 ℃에서 비교적 짧은 시간동안 유지되어 쇼어(shore) A 경도가 70 이상, 72 이상, 74 이상, 76 이상, 78 이상, 80 이상, 82 이상, 84 이상, 86 이상, 88 이상 또는 90 이상이거나, 100 이하, 99 이하, 98 이하 또는 97 이하이거나, 또는 상기 상한 및 하한을 적절히 선택하여 형성된 범위 내에 있을 수 있다. 상기 경화성 조성물은 열 개시제를 포함하고, 50 ℃에서 30분간 유지되어 쇼어(shore) A 경도가 70 이상, 72 이상, 74 이상, 76 이상, 78 이상, 80 이상, 82 이상, 84 이상, 86 이상, 88 이상 또는 90 이상이거나, 100 이하, 99 이하, 98 이하 또는 97 이하이거나, 또는 상기 상한 및 하한을 적절히 선택하여 형성된 범위 내에 있을 수 있다.
상기에서, 비교적 짧은 시간은 50분 이하, 49분 이하, 48 분 이하, 47 분 이하, 46 분 이하, 45 분 이하, 44 분 이하, 43 분 이하, 42 분 이하, 41 분 이하, 40 분 이하, 39 분 이하, 38 분 이하, 37 분 이하, 36 분 이하, 35 분 이하, 34 분 이하, 33 분 이하, 32 분 이하, 31 분 이하 또는 30분 이하이거나 하한은 특별히 제한되지는 않지만 5분 이상, 6 분 이상, 7 분 이상, 8 분 이상, 9 분 이상, 10 분 이상, 11 분 이상, 12 분 이상, 13 분 이상, 14 분 이상, 15 분 이상, 16 분 이상, 17 분 이상, 18 분 이상, 19 분 이상, 20 분 이상, 21 분 이상, 22 분 이상, 23 분 이상, 24 분 이상, 25 분 이상, 26 분 이상, 27 분 이상, 28 분 이상, 29 분 이상 또는 30 분 이상이거나, 또는 상기 상한 및 하한을 적절히 선택하여 형성된 범위 내일 수 있다. 상기에서, 비교적 짧은 시간의 의미는 후술할 개시제의 조합 방식을 채택하지 않는 경우 대비 경화가 완료되는데 필요한 시간이 짧다는 점을 의미한다. 상기 경화성 조성물은 후술할 개시제의 조합을 통해 비교적 저온에서도 우수한 경화 특성을 빠르게(속경화) 확보할 수 있다.
상기 열 개시제는 10 시간 반감기 온도가 60 ℃ 이상, 61 ℃ 이상, 62 ℃ 이상, 63 ℃ 이상, 64 ℃ 이상 또는 65 ℃ 이상이거나, 상한은 특별히 제한되는 것은 아니지만 200 ℃ 이하, 180 ℃ 이하, 160 ℃ 이하, 140 ℃ 이하, 120 ℃ 이하, 100 ℃ 이하 또는 80 ℃ 이하이거나, 또는 상기 상한 및 하한을 적절히 선택하여 형성된 범위 내에 있을 수 있다. 상기 경화성 조성물은 전술한 10 시간 반감기 온도를 가지는 열 개시제를 포함하더라도 후술하는 본 출원의 조합 방식을 통해 비교적 저온에서도 우수한 경화 특성을 빠르게(속경화) 확보할 수 있다.
본 출원에서 사용하는 용어인 반감기 온도는 특정 물질의 분해속도를 나타내는 것으로서, 특정 시간에서 초기 특정 물질의 50%가 분해되는데 필요한 온도를 의미하는 것일 수 있다. 예컨대, 상기 개시제의 반감기 온도는 상기 개시제가 10 시간(hr) 동안 50%가 분해되는데 필요한 온도를 나타내는 것일 수 있고, 이 때의 반감기 온도는 10 시간 반감기 온도라 할 수 있다. 또한, 상기 개시제의 반감기 온도는 특정 용매에서 측정된 것일 수 있고, 상기 특정 용매는 물(water), 아세톤(acetone), 벤젠(benzene) 또는 톨루엔(toluene) 등일 수 있다. 일 예시에서, 상기 개시제의 반감기 온도는 톨루엔(toluene) 내에서의 상기 개시제에 대해, 10 시간(hr) 동안 50%가 분해되는데 필요한 온도를 의미할 수 있다. 또한, 상기 반감기 온도는 kd　= A×e-Ea/RT(kd: 개시제 분해에 대한 반응속도 상수, A: 아레니우스 빈도 인자, Ea: 개시제의 분해 활성화 에너지, R: 기체 상수(8.3142 J/mol·K), T: 절대온도(K))로 표시되는 아레니우스 식(Arrhenius equation)으로 계산할 수 있고, 구체적으로 상기 반감기 온도(t1/2)는 t1/2　= ln2/kd로 계산될 수 있다. 여기서, 상기 kd는 Polymer Handbook", Eds. Brandrup, J; Immergut, E.H.; Grulke, E.A., 4th Edition, John Wiley, New York, 1999, II/2-69를 참조할 수 있다.
본 출원의 일 예에 따른 경화성 조성물은 양이온 경화성 성분을 실질적으로 포함하지 않으면서 양이온 개시제를 포함하여, 쇼어(shore) A 경도가 70 이상, 72 이상, 74 이상, 76 이상, 78 이상, 80 이상, 82 이상, 84 이상, 86 이상, 88 이상 또는 90 이상이거나, 100 이하, 99 이하, 98 이하 또는 97 이하이거나, 또는 상기 상한 및 하한을 적절히 선택하여 형성된 범위 내인 경화물을 형성할 수 있다. 상기 양이온 경화성 성분은 적어도 하나 이상의 양이온 경화성 관능기를 가질 수 있고, 상기 양이온 경화성 관능기는 예를 들면 에폭사이드기, 옥세탄기, 사이클릭 에테르기, 설파이드기, 아세탈기 또는 락톤기가 있다. 상기 경화성 조성물은 에너지선 의해 1차 경화를 수행한 후 가열에 의해 2차 경화를 수행할 수 있다. 또한, 상기 경화성 조성물은 가열에 의해 1차 경화를 수행하고 이후 에너지선에 의해 2차 경화를 수행할 수 있다. 상기 쇼어 A 경도는 전술한 바와 같이 복합 경화를 통해서 나타날 수 있다.
본 출원의 일 예에 따른 경화성 조성물은 25℃ 및 60 rpm의 전단 속도(shear rate)에서 측정한 점도가 100,000 cPs 이상, 110,000 cPs 이상, 120,000 cPs 이상, 130,000 cPs 이상, 140,000 cPs 이상 또는 150,000 cPs 이상이거나, 300,000 cPs 이하, 290,000 cPs 이하, 280,000 cPs 이하, 270,000 cPs 이하, 260,000 cPs 이하 또는 250,000 cPs 이하이거나, 또는 상기 상한 및 하한을 적절히 선택하여 형성된 범위 내에 있을 수 있다. 상기 경화성 조성물이 상기 범위 내의 점도를 가지는 경우 도포 작업 시 퍼짐성이 감소하여 작업성이 향상되고 부분 분리 현상을 감소시킬 수 있다.
본 출원의 일 예에 따른 경화성 조성물의 경화물은 PET(polyethylene terephthalate)에 대한 0.3 mm/min의 박리 속도 및 180도의 박리 각도로 25℃에서 측정한 접착력(또는 박리력)이 150 gf/10mm 이상, 160 gf/10mm 이상, 170 gf/10mm 이상, 180 gf/10mm 이상, 190 gf/10mm 이상 또는 200 gf/10mm 이상이거나, 800 gf/10mm 이하, 750 gf/10mm 이하, 700 gf/10mm 이하, 650 gf/10mm 이하, 600 gf/10mm 이하, 550 gf/10mm 이하, 500 gf/10mm 이하 또는 450 gf/10mm 이하이거나, 또는 상기 상한 및 하한을 적절히 선택하여 형성된 범위 내에 있을 수 있다. 상기 접착력(또는 박리력)은 구체적으로 하기 물성 측정 방법에 따라 측정될 수 있다. 상기 경화성 조성물의 경화물이 전술한 범위의 접착력을 가짐으로써 배터리 모듈에서 적용 시 베터리셀의 효과적인 고정, 내충격성 및 내진동성을 확보할 수 있다.
또한, 상기 접착력은 경화성 조성물의 경화물이 접촉하고 있는 임의의 기판이나 모듈 케이스에 대한 접착력일 수 있다. 상기와 같은 접착력이 확보될 수 있다면, 다양한 소재, 예를 들면 배터리 모듈에 포함되는 케이스 내지는 배터리 셀 등에 대하여 적정한 접착력이 나타날 수 있다. 또한 이러한 범위의 접착력이 확보되면, 배터리 모듈에서 배터리셀의 충방전시에 부피 변화, 배터리 모듈의 사용 온도의 변화 또는 경화 수축 등에 의한 박리 등이 방지되어 우수한 내구성이 확보될 수 있다.
본 출원의 일 예에 따른 경화성 조성물의 경화물은 적절한 경도를 나타내는 것이 유리할 수 있다. 예를 들어, 상기 경화성 조성물의 경화물의 경도가 지나치게 높으면 상기 경화물이 브리틀(brittle)하게 되어 신뢰성에 나쁜 영향을 줄 수 있다. 또한, 상기 경화성 조성물의 경도의 조절을 통해 내충격성 및 내진동성을 확보하고, 제품의 내구성도 확보할 수 있다. 상기 경화성 조성물의 경화물은, 예를 들면 쇼어(shore) A 경도가 70 이상, 72 이상, 74 이상, 76 이상, 78 이상, 80 이상, 82 이상, 84 이상, 86 이상, 88 이상 또는 90 이상이거나, 100 이하, 99 이하, 98 이하 또는 97 이하이거나, 또는 상기 상한 및 하한을 적절히 선택하여 형성된 범위 내에 있을 수 있다. 상기 경화성 조성물의 경화물의 경도는 통상 상기 경화물에 함유된 필러 성분의 종류 내지 함량 비율에 의해 좌우되고, 과량의 필러 성분을 포함하는 경우 일반적으로 경도가 높아진다. 다만, 상기 경화물에 함유된 수지 성분도 경도에 영향을 줄 수 있다. 상기 쇼어 A 경도는 구체적으로 하기 물성 측정 방법에 따라 측정될 수 있다.
본 출원의 일 예에 따른 경화성 조성물의 경화물은 열전도도가 2 W/mK 이상일 수 있다. 상기 열전도도는 경화성 조성물이 지름이 2 cm 이상 및 두께가 2 mm인 경화물(샘플)로 제작된 상태에서, 상기 샘플의 두께 방향을 따라서 ASTM D5470 규격 또는 ISO 22007-2 규격에 따라 측정된 값일 수 있다. 열전도도는 구체적으로 하기 물성 측정 방법에 따라 측정될 수 있다. 다른 예시에서, 상기 경화성 조성물의 경화물은 하기 측정 방식에 따라 측정된 열전도도가 2.1 W/mK 이상, 2.2 W/mK 이상, 2.3 W/mK 이상, 2.4 W/mK 이상, 2.5 W/mK 이상, 2.6 W/mK 이상, 2.7 W/mK 이상, 2.8 W/mK 이상, 2.9 W/mK 이상 또는 3.0 W/mK 이상일 수 있다. 상기 열전도도는 높은 수치일수록 높은 열전도성을 의미하기 때문에, 그 상한이 특별히 제한되는 것은 아니다. 예를 들면, 상기 열전도도는 50 W/mK 이하, 45 W/mK 이하, 40 W/mK 이하, 35 W/mK 이하, 30 W/mK 이하, 25 W/mK 이하, 20 W/mK 이하, 18 W/mK 이하, 16 W/mK 이하, 14 W/mK 이하, 12 W/mK 이하, 10 W/mK 이하, 8 W/mK 이하, 6 W/mK 이하 또는 4 W/mK 이하일 수 있다.
본 출원의 일 예에 따른 경화성 조성물의 경화물은 열저항이 약 5 K/W 이하, 약 4.5 K/W 이하, 약 4 K/W 이하, 약 3.5 K/W 이하, 약 3 K/W 이하 또는 약 2.8 K/W 이하일 수 있다. 이러한 범위의 열저항이 나타날 수 있도록 조절할 경우엔 우수한 냉각 효율 내지 방열 효율이 확보될 수 있다. 상기 열저항은 ASTM D5470 규격 또는 ISO 22007-2 규격에 따라 측정된 수치일 수 있으며, 측정하는 방식은 특별히 제한되는 것은 아니다.
본 출원의 일 예에 따른 경화성 조성물의 경화물은 자동차 등과 같이 오랜 보증 기간(자동차의 경우, 약 15년 이상)이 요구되는 제품에 적용하기 위해 내구성을 확보할 수 있다. 내구성은 약 -40℃의 저온에서 30분 유지한 후 다시 온도를 80℃ 로 올려서 30분 유지하는 것을 하나의 사이클로 하여 상기 사이클을 100회 반복하는 열충격 시험 후에 배터리 모듈의 모듈 케이스 또는 배터리셀로부터 떨어지거나 박리되거나 혹은 크랙이 발생하지 않는 것을 의미할 수 있다.
본 출원의 일 예에 따른 경화성 조성물의 경화물은 전기 절연성이 약 3 kV/mm 이상, 약 5 kV/mm 이상, 약 7 kV/mm 이상, 10 kV/mm 이상, 15 kV/mm 이상 또는 20 kV/mm 이상일 수 있다. 상기 절연 파괴전압은 그 수치가 높을수록 경화성 조성물의 경화물이 우수한 절연성을 보이는 것으로, 약 50 kV/mm 이하, 45 kV/mm 이하, 40 kV/mm 이하, 35 kV/mm 이하, 30 kV/mm 이하일 수 있으나 특별히 제한되는 것은 아니다. 상기와 같은 절연 파괴전압을 달성하기 위해서, 상기 경화성 조성물에 절연성 필러 입자를 적용할 수도 있다. 일반적으로 열전도성 필러 입자 중에서 세라믹 필러 입자는 절연성을 확보할 수 있는 성분으로 알려져 있다. 상기 전기 절연성은 ASTM D149 규격에 따라 측정된 절연 파괴전압으로 측정될 수 있다. 또한, 상기 경화성 조성물의 경화물이 상기와 같은 전기 절연성이 확보될 수 있다면, 다양한 소재, 예를 들면 배터리 모듈에 포함되는 케이스 내지는 배터리셀 등에 대하여 성능을 유지하면서 안정성을 확보할 수 있다.
본 출원의 일 예에 따른 경화성 조성물의 경화물은 비중이 5 이하일 수 있다. 상기 비중은 다른 예시에서 4.5 이하, 4 이하, 3.5 이하 또는 3 이하일 수 있다. 상기 경화성 조성물의 경화물의 비중은 그 수치가 낮을수록 응용 제품의 경량화에 유리하므로, 그 하한은 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 상기 비중은 약 1.5 이상 또는 2 이상일 수 있다. 상기 경화성 조성물의 경화물이 상기와 같은 범위의 비중을 나타내기 위하여, 예를 들면, 열전도성 필러의 첨가 시에 가급적 낮은 비중에서도 목적하는 열전도성이 확보될 수 있는 필러, 즉 자체적으로 비중이 낮은 필러를 적용하거나, 표면 처리가 이루어진 필러를 적용하는 방식 등이 사용될 수 있다.
본 출원의 일 예에 따른 경화성 조성물의 경화물은 가급적 휘발성 물질을 포함하지 않는 것이 적절하다. 예를 들면, 상기 경화성 조성물의 경화물은 비휘발성 성분의 비율이 90 중량% 이상, 95 중량% 이상 또는 98 중량% 이상일 수 있다. 상기에서 비휘발성 성분 과의 비율은 다음의 방식으로 규정될 수 있다. 즉, 상기 비휘발분은 경화성 조성물의 경화물을 100 ℃에서 1 시간 정도 유지한 후에 잔존하는 부분을 비휘발분으로 정의할 수 있고, 따라서 상기 비율은 상기 경화성 조성물의 경화물의 초기 중량과 상기 100 ℃에서 1 시간 정도 유지한 후의 비율을 기준으로 측정할 수 있다.
본 출원의 일 예에 따른 경화성 조성물의 경화물은 필요에 따라서 열화에 대하여 우수한 저항성을 가질 것이며, 가능한 화학적으로 반응하지 않는 안정성이 요구될 수 있다.
본 출원의 일 예에 따른 경화성 조성물의 경화물은 경화 과정 또는 경화된 후에 낮은 수축률을 가지는 것이 유리할 수 있다. 이를 통해 다양한 소재, 예를 들면 배터리 모듈에 포함되는 케이스 내지는 배터리셀 등의 제조 또는 사용 과정에서 발생할 수 있는 박리나 공극의 발생 등을 방지할 수 있다. 상기 수축률은 전술한 효과를 나타낼 수 있는 범위에서 적절하게 조절될 수 있고, 예를 들면 5% 미만, 3% 미만 또는 약 1% 미만일 수 있다. 상기 수축률은 그 수치가 낮을수록 유리하므로, 그 하한은 특별히 제한되지 않는다.
본 출원의 일 예에 따른 경화성 조성물의 경화물은 낮은 열팽창 계수(CTE)를 가지는 것이 유리할 수 있다. 이를 통해 다양한 소재, 예를 들면 배터리 모듈에 포함되는 케이스 내지는 배터리셀 등의 제조 또는 사용 과정에서 발생할 수 있는 박리나 공극의 발생 등을 방지할 수 있다. 상기 열팽창 계수는 전술한 효과를 나타낼 수 있는 범위에서 적절하게 조절될 수 있고, 예를 들면, 300 ppm/K 미만, 250 ppm/K 미만, 200 ppm/K 미만, 150 ppm/K 미만 또는 100 ppm/K 미만일 수 있다. 상기 열팽창 계수는 그 수치가 낮을수록 유리하므로, 그 하한은 특별히 제한되지 않는다.
본 출원의 일 예에 따른 경화성 조성물의 경화물은 인장 강도(tensile strength)가 적절하게 조절될 수 있고, 이를 통해 우수한 내충격성 등을 확보할 수 있다. 인장 강도는, 예를 들면, 약 1.0 MPa 이상의 범위에서 조절될 수 있다.
본 출원의 일 예에 따른 경화성 조성물의 경화물은 열중량분석(TGA)에서의5% 중량 손실(weight loss) 온도가 400℃ 이상이거나, 800℃ 잔량이 70 중량% 이상일 수 있다. 이러한 특성에 의해 다양한 소재, 예를 들면 배터리 모듈에 포함되는 케이스 내지는 배터리 셀 등에 대하여 고온에서의 안정성이 보다 개선될 수 있다. 상기 800℃ 잔량은 다른 예시에서 약 75 중량% 이상, 약 80 중량% 이상, 약 85 중량% 이상 또는 약 90 중량% 이상일 수 있다. 상기 800℃ 잔량은 다른 예시에서 약 99 중량%이하일 수 있다. 상기 열중량 분석(TGA)은, 60 cm3/분의 질소(N2) 분위기 하에서 20℃/분의 승온 속도로 25℃ 내지 800℃의 범위 내에서 측정할 수 있다. 상기 열중량 분석(TGA) 결과도 경화성 조성물의 경화물의 조성의 조절을 통해 달성할 수 있다. 예를 들면, 800℃ 잔량은, 경화성 조성물의 경화물에 포함되는 열전도성 필러 성분의 종류 내지 비율에 의해 좌우되고, 과량의 열전도성 필러 성분을 포함하면, 상기 잔량은 증가한다. 다만, 경화성 조성물에 사용되는 중합체 및/또는 단량체가 다른 중합체 및/또는 단량체에 비해서 일반적으로 내열성이 높은 경우에는 상기 잔량은 더욱 높고, 이처럼 경화성 조성물의 경화물에 포함되는 중합체 및/또는 단량체 성분도 그 경도에 영향을 준다.
본 출원의 일 예에 따른 경화성 조성물은 수지 성분을 포함할 수 있다. 상기 수지 성분은 전술한 바와 같이 일반적으로 수지로서 알려진 성분은 물론 경화 및/또는 중합 반응을 거쳐서 수지를 형성할 수 있는 성분도 포함된다.
본 출원의 일 예에 따른 경화성 조성물은 수지 성분을 후술하는 필러 성분의 100 중량부 대비 1 중량부 이상, 1.5 중량부 이상, 2 중량부 이상, 2.5 중량부 이상, 3 중량부 이상, 3.5 중량부 이상, 4 중량부 이상, 4.5 중량부 이상, 5 중량부 이상, 5.5 중량부 이상, 6 중량부 이상, 6.5 중량부 이상, 7 중량부 이상, 7.5 중량부 이상 또는 8 중량부 이상이거나, 50 중량부 이하, 45 중량부 이하, 40 중량부 이하, 35 중량부 이하, 30 중량부 이하, 25 중량부 이하, 20 중량부 이하, 15 중량부 이하 또는 10 중량부 이하이거나, 또는 상기 상한 및 하한을 적절히 선택하여 형성된 범위 내로 포함할 수 있다. 상기 경화성 조성물은 수지 성분을 상기 범위 내로 제어함으로써 비교적 저온에서도 우수한 경화 특성을 가지는 후막을 형성할 수 있고, 목적하는 수준의 적절한 접착력은 물론 우수한 수준의 열전도도를 확보할 수 있다.
본 출원의 일 예에 따른 경화성 조성물에서, 수지 성분은 유리전이온도가 -50 ℃ 이상, -49.5 ℃ 이상 또는 -49 ℃ 이상이거나, 0 ℃ 이하, -1 ℃ 이하, -2 ℃ 이하, -3 ℃ 이하, -4 ℃ 이하, -5 ℃ 이하, -6 ℃ 이하, -7 ℃ 이하, -8 ℃ 이하, -9 ℃ 이하, -10 ℃ 이하, -11 ℃ 이하, -12 ℃ 이하 또는 -13 ℃ 이하이거나, 또는 상기 상한 및 하한을 적절히 선택하여 형성된 범위 내에 있을 수 있다. 상기 수지 성분이 전술한 범위 내의 유리전이온도를 가지는 경우 적절한 유동성을 가져 공정에 유리하고, 높은 경도를 확보하면서도 적절한 수준의 접착력을 확보할 수 있다. 유리전이온도는 시차 주사 열량측정기(Differential Sacnning Calorimetery; DSC)를 이용하여 측정할 수 있고, 구체적으로는 하기 물성 측정 방법에 따라 측정될 수 있다.
본 출원의 일 예에 따른 경화성 조성물에서, 수지 성분은 중합체 성분을 포함할 수 있다. 또한, 상기 수지 성분은 단량체 성분을 포함할 수 있다. 또한, 상기 수지 성분은 중합체 성분 및 단량체 성분을 포함할 수 있다.
본 출원의 일 예에 따른 경화성 조성물에서, 수지 성분에 포함되는 중합체 성분은 경화성 관능기를 가지는 화합물에서 유래된 단위를 함유할 수 있다. 본 출원에서 사용하는 용어인 특정 화합물에서 유래된 단위는 상기 특정 화합물을 중합 반응시켜 얻어진 중합체에서, 상기 특정 화합물에 의해 형성된 반복 단위로 설명될 수 있다. 또한, 본 출원에서 사용하는 용어인 경화성 관능기는 열, 에너지선 및/또는 습기 등에 의해 경화 반응을 유도하는 작용기를 의미할 수 있다. 상기 경화성 관능기는 예를 들면, 알케닐기, 알키닐기, (메타)아크릴레이트기, 카르복실기, 아미드기, 아미노기, 에폭시기, 이소시아네이트기, 시아노기, 산무수물기, 머캅토기, 실란올기, 알콕시실란기, 히드록시기 및 옥사졸린기로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 관능기를 포함할 수 있고, 바람직하게는 (메타)아크릴레이트기, 에폭시기, 이소시아네이트기 및 머캅토기로부터 선택되는 것일 수 있으며, 보다 바람직하게는 (메타)아크릴레이트기일 수 있다. 또한, 상기 경화성 관능기는 중합성 관능기과 가교성 관능기로 구분될 수 있다. 상기 중합성 관능기는 알케닐기 및 알키닐기, (메타)아크릴기 등을 예로 들 수 있고, 상기 가교성 관능기는 카르복실기 및 히드록시기 등을 예로 들 수 있다.
본 출원의 일 예에 따른 경화성 조성물에서, 수지 성분은 중합체 성분을 상기 수지 성분 전체 중량 대비 10 중량% 이상, 15 중량% 이상, 20 중량% 이상, 25 중량% 이상, 30 중량% 이상, 35 중량% 이상 또는 40 중량% 이상이거나, 70 중량% 이하, 65 중량% 이하, 60 중량% 이하, 55 중량% 이하 또는 50 중량% 이하이거나, 또는 상기 상한 및 하한을 적절히 선택하여 형성된 범위 내로 포함할 수 있다. 상기 경화성 조성물에서 수지 성분이 중합체 성분을 전술한 범위 내로 포함하는 경우, 적절한 접착 성능을 가지고 우수한 경도를 확보할 수 있다.
본 출원의 일 예에 따른 경화성 조성물에서, 수지 성분은 단량체 성분만을 포함하고, 상기 단량체 성분을 상기 수지 성분 전체 중량 대비 20 중량% 이상, 25 중량% 이상, 30 중량% 이상, 35 중량% 이상, 40 중량% 이상 또는 45 중량% 이상이상이거나, 75 중량% 이하, 70 중량% 이하, 65 중량% 이하, 60 중량% 이하 또는 55 중량% 이하이거나, 또는 상기 상한 및 하한을 적절히 선택하여 형성된 범위 내로 포함할 수 있다. 상기 경화성 조성물에서 수지 성분이 단량체 성분만을 전술한 범위 내로 포함하는 경우, 적절한 접착 성능을 가지고 우수한 경도를 확보할 수 있다.
본 출원의 일 예에 따른 경화성 조성물에서, 수지 성분은 중합체 성분 및 단량체 성분을 포함하고, 상기 단량체 성분을 상기 중합체 성분 100 중량부 대비 50 중량부 이상, 55 중량부 이상, 60 중량부 이상, 65 중량부 이상, 70 중량부 이상, 75 중량부 이상, 80 중량부 이상, 85 중량부 이상, 90 중량부 이상, 95 중량부 이상 또는 100 중량부 이상이거나, 500 중량부 이하, 450 중량부 이하, 400 중량부 이하, 350 중량부 이하, 300 중량부 이하, 250 중량부 이하, 200 중량부 이하 또는 150 중량부 이하이거나, 또는 상기 상한 및 하한을 적절히 선택하여 형성된 범위 내로 포함할 수 있다. 상기 경화성 조성물에서 수지 성분이 중합체 성분과 단량체 성분을 전술한 범위 내로 조합하여 포함하는 경우, 적절한 접착 성능을 가지고 우수한 경도를 확보할 수 있다.
본 출원의 일 예에 따른 경화성 조성물에서, 수지 성분의 중합체 성분은 아크릴 중합체 성분을 포함할 수 있다. 본 출원에서 사용하는 용어인 아크릴 중합체 성분은 (메타)아크릴레이트에서 유래된 단위가 전체 중량 대비 55 중량% 이상, 60 중량% 이상, 70 중량% 이상, 80 중량% 이상, 90 중량% 이상 또는 100 중량%으로 포함하는 것을 의미할 수 있다.
본 출원의 일 예에 따른 경화성 조성물에서, 상기 아크릴 중합체 성분은 알킬기를 함유하는 (메타)아크릴레이트 유래 단위 및 히드록시기를 함유하는 (메타)아크릴레이트 유래 단위를 포함할 수 있다. 상기 아크릴 중합체 성분은 상기 단위를 동시에 포함함으로써 목적하는 수준의 접착력은 물론 우수한 경도를 확보할 수 있다.
본 출원의 일 예에 따른 경화성 조성물에서, 상기 아크릴 중합체 성분은 알킬기를 함유하는 (메타)아크릴레이트 유래 단위를 상기 아크릴 중합체 성분의 전체 중량 대비 40 중량% 이상, 42 중량% 이상, 44 중량% 이상, 46 중량% 이상, 48 중량% 이상, 50 중량% 이상, 52 중량% 이상, 54 중량% 이상, 56 중량% 이상, 58 중량% 이상 또는 60 중량% 이상이거나, 95 중량% 이하, 92.5 중량% 이하, 90 중량% 이하 또는 87.5 중량% 이하이거나, 또는 상기 상한 및 하한을 적절히 선택하여 형성된 범위 내로 포함할 수 있다. 상기 아크릴 중합체 성분이 알킬기를 함유하는 (메타)아크릴레이트 유래 단위를 상기 범위 내로 포함하는 경우, 본 출원에서 목적하는 경도는 물론 우수한 열전도도 확보할 수 있다.
상기 아크릴 중합체 성분이 포함하는 알킬기를 함유하는 (메타)아크릴레이트 유래 단위에서, 상기 알킬기는 직쇄 알킬기, 분지쇄 알킬기 및 고리형 알킬기로 이루어지는 군에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 아크릴 중합체 성분은 직쇄 또는 분지쇄 알킬기를 함유하는 (메타)아크릴레이트 유래 단위를 포함할 수 있다. 또한, 상기 아크릴 중합체 성분은 직쇄 또는 분지쇄 알킬기를 함유하는 (메타)아크릴레이트 유래 단위를 전체 중량 대비 50 중량% 이상, 55 중량% 이상 또는 60 중량% 이상이거나, 100 중량% 이하 또는 95 중량% 이하이거나, 또는 상기 상한 및 하한을 적절히 선택하여 형성된 범위 내로 포함할 수 있다. 상기 아크릴 중합체 성분이 직쇄 또는 분지쇄 알킬기를 함유하는 (메타)아크릴레이트 유래 단위를 상기 범위 내로 포함하는 경우, 본 출원에서 목적하는 경도는 물론 우수한 열전도도 확보할 수 있다.
상기 아크릴 중합체 성분은 i) 직쇄 또는 분지쇄 알킬기를 함유하는 (메타)아크릴레이트 유래 단위 및 ii) 고리형 알킬기를 함유하는 (메타)아크릴레이트 유래 단위를 포함할 수 있다. 이 때, 상기 아크릴 중합체 성분은 고리형 알킬기를 함유하는 (메타)아크릴레이트 유래 단위를 상기 직쇄 또는 분지쇄 알킬기를 함유하는 (메타)아크릴레이트 유래 단위의 100 중량부 대비 10 중량부 이상, 15 중량부 이상, 20 중량부 이상, 25 중량부 이상, 30 중량부 이상, 35 중량부 이상 또는 40 중량부 이상이거나, 80 중량부 이하, 75 중량부 이하, 70 중량부 이하, 65 중량부 이하, 60 중량부 이하, 55 중량부 이하, 50 중량부 이하 또는 45 중량부 이하이거나, 또는 상기 상한 및 하한을 적절히 선택하여 형성된 범위 내로 포함할 수 있다. 상기 아크릴 중합체 성분이 직쇄 또는 분지쇄 알킬기를 함유하는 (메타)아크릴레이트 유래 단위와 고리형 알킬기를 함유하는 (메타)아크릴레이트 유래 단위를 상기 범위 내와 같이 적절히 조합하는 경우, 본 출원에서 목적하는 경도는 물론 우수한 열전도도 확보할 수 있다.
본 출원의 일 예에 따른 경화성 조성물에서, 상기 아크릴 중합체 성분은 히드록시기를 함유하는 (메타)아크릴레이트 유래 단위를 전술한 알킬기를 함유하는 (메타)아크릴레이트 유래 단위의 100 중량부 대비 1 중량부 이상, 3 중량부 이상, 5 중량부 이상, 7 중량부 이상, 9 중량부 이상, 11 중량부 이상, 13 중량부 이상, 15 중량부 이상 또는 17 중량부 이상이거나, 100 중량부 이하, 95 중량부 이하, 90 중량부 이하, 85 중량부 이하, 80 중량부 이하, 75 중량부 이하 또는 70 중량부 이하이거나, 또는 상기 상한 및 하한을 적절히 선택하여 형성된 범위 내로 포함할 수 있다. 상기 아크릴 중합체 성분이 히드록시기를 함유하는 (메타)아크릴레이트 유래 단위와 알킬기를 함유하는 (메타)아크릴레이트 유래 단위를 상기 범위 내와 같이 조합함으로써, 피착면에 대한 웨팅(wetting) 특성을 확보하여 목적하는 수준의 접착력은 물론 우수한 경도와 열전도도를 확보할 수 있다.
본 출원의 일 예에 따른 경화성 조성물에서, 상기 아크릴 중합체 성분은 히드록시기를 함유하는 메타크릴레이트 유래 단위를 포함할 수 있다. 상기 아크릴 중합체 성분은 히드록시기를 함유하는 메타크릴레이트 유래 단위를 전술한 알킬기를 함유하는 (메타)아크릴레이트 유래 단위의 100 중량부 대비 1 중량부 이상, 3 중량부 이상, 5 중량부 이상, 7 중량부 이상, 9 중량부 이상, 11 중량부 이상, 13 중량부 이상, 15 중량부 이상 또는 17 중량부 이상이거나, 100 중량부 이하, 95 중량부 이하, 90 중량부 이하, 85 중량부 이하, 80 중량부 이하, 75 중량부 이하, 70 중량부 이하, 65 중량부 이하, 60 중량부 이하, 55 중량부 이하, 50 중량부 이하, 45 중량부 이하, 40 중량부 이하, 35 중량부 이하 또는 30 중량부 이하이거나, 또는 상기 상한 및 하한을 적절히 선택하여 형성된 범위 내로 포함할 수 있다. 상기 아크릴 중합체 성분이 히드록시기를 함유하는 메타크릴레이트 유래 단위와 알킬기를 함유하는 (메타)아크릴레이트 유래 단위를 상기 범위 내와 같이 조합함으로써, 피착면에 대한 웨팅(wetting) 특성을 확보하여 목적하는 수준의 접착력은 물론 유리전이온도를 제어하여 보다 우수한 경도와 열전도도를 확보할 수 있다.
본 출원의 일 예에 따른 경화성 조성물에서, 상기 아크릴 중합체 성분은 i) 히드록시기를 함유하는 메타크릴레이트 유래 단위 및 ii) 히드록시기를 함유하는 아크릴레이트 유래 단위를 포함할 수 있다. 상기 아크릴 중합체 성분은 히드록시기를 함유하는 아크릴레이트 유래 단위를 상기 히드록시기를 함유하는 메타크릴레이트 유래 단위의 100 중량부 대비 100 중량부 이상, 110 중량부 이상, 120 중량부 이상, 130 중량부 이상, 140 중량부 이상, 150 중량부 이상 또는 160 중량부 이상이거나, 200 중량부 이하, 190 중량부 이하, 180 중량부 이하 또는 170 중량부 이하이거나, 또는 상기 상한 및 하한을 적절히 선택하여 형성된 범위 내로 포함할 수 있다. 상기 아크릴 중합체 성분은 히드록시기를 함유하는 메타크릴레이트 유래 단위 및 히드록시기를 함유하는 아크릴레이트 유래 단위를 상기 범위 내와 같이 조합함으로써, 피착면에 대한 웨팅(wetting) 특성을 확보하여 목적하는 수준의 접착력은 물론 보다 우수한 경도와 열전도도를 확보할 수 있다.
본 출원의 일 예에 따른 경화성 조성물에서, 상기 아크릴 중합체 성분은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물에서 유래된 단위를 포함할 수 있다.
[화학식 1]
Figure pat00001
화학식 1에서, R1은 수소 또는 메틸기이다.
또한, 화학식 1에서, R2는 수소; 탄소수 1 내지 20, 탄소수 1 내지 16, 탄소수 1 내지 12 또는 탄소수 1 내지 8의 알킬기; 하기 화학식 2로 표시되는 작용기; 및 하기 화학식 3으로 표시되는 작용기로 이루어진 군에서 선택된 하나일 수 있다.
[화학식 2]
Figure pat00002
화학식 2에서, R3 및 R4는 각각 독립적으로 수소; 또는 탄소수 1 내지 20, 탄소수 1 내지 16, 탄소수 1 내지 12, 탄소수 1 내지 8, 탄소수 1 내지 4, 탄소수 1 내지 3의 알킬기이다.
[화학식 3]
Figure pat00003
화학식 3에서, R5는 수소; 또는 탄소수 1 내지 20, 탄소수 1 내지 16, 탄소수 1 내지 12, 탄소수 1 내지 8, 탄소수 1 내지 4, 탄소수 1 내지 3의 알킬기이다.
또한, 화학식 1에서, L-1은 단일결합; 탄소수 1 내지 20, 탄소수 1 내지 16, 탄소수 1 내지 8 또는 탄소수 1 내지 4의 알킬렌기; 및 하기 화학식 4로 표시되는 결합기로 이루어진 군에서 선택된 하나일 수 있다.
[화학식 4]
Figure pat00004
화학식 4에서, L2는 탄소수 1 내지 20, 탄소수 1 내지 16, 탄소수 1 내지 12, 탄소수 1 내지 8 또는 탄소수 1 내지 4의 알킬렌기이다. 또한, n은 1 내지 100, 1 내지 50, 1 내지 25, 1 내지 10 또는 1 내지 5의 범위 내의 정수이다.
본 출원에서 화학식 2, 화학식 3 및 화학식 4에 표시된 *은 결합손으로서, 주쇄와 화학 결합되는 부분을 의미한다. 예를 들면, 상기 화학식 2 및 화학식 3에 표시된 *는 화학식 1의 L1과 화학 결합이 이루어지는 부분을 의미하는 것이고, 상기 화학식 4에 표시된 * 중 하나는 화학식 1에서 L1과 결합된 산소(O) 원자와 화학 결합이 이루어지는 부분을 의미하고 다른 하나는 화학식 1에서 R2와 화학 결합이 이루어지는 부분을 의미한다.
본 출원의 일 예에 따른 경화성 조성물에서, 상기 아크릴 중합체 성분은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물에서 유래된 단위를 전술한 알킬기를 함유하는 (메타)아크릴레이트 유래 단위의 100 중량부 대비 10 중량부 이상, 12.5 중량부 이상, 15 중량부 이상, 17.5 중량부 이상, 20 중량부 이상, 22.5 중량부 이상, 25 중량부 이상, 27.5 중량부 이상, 30 중량부 이상, 32.5 중량부 이상, 35 중량부 이상, 37.5 중량부 이상 또는 40 중량부 이상이거나, 100 중량부 이하, 95 중량부 이하, 90 중량부 이하, 85 중량부 이하, 80 중량부 이하, 75 중량부 이하, 70 중량부 이하, 65 중량부 이하, 60 중량부 이하, 55 중량부 이하, 50 중량부 이하 또는 45 중량부 이하이거나, 또는 상기 상한 및 하한을 적절히 선택하여 형성된 범위 내로 포함할 수 있다. 상기 아크릴 중합체 성분은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물에서 유래된 단위를 상기 함량 비율 내로 제어되어 포함함으로써, 목적하는 수준의 접착력은 물론 우수한 경도를 확보할 수 있다.
본 출원의 일 예에 따른 경화성 조성물에서, 상기 아크릴 중합체 성분은 중량평균분자량(Mw)이 30,000 g/mol 이상, 32,500 g/mol 이상, 35,000 g/mol 이상, 37,500 g/mol 이상, 40,000 g/mol 이상, 42,500 g/mol 이상, 45,000 g/mol 이상, 47,500 g/mol 이상, 50,000 g/mol 이상, 52,500 g/mol 이상, 55,000 g/mol 이상, 57,500 g/mol 이상 또는 60,000 g/mol 이상이거나, 200,000 g/mol 이하, 180,000 g/mol 이하, 160,000 g/mol 이하, 140,000 g/mol 이하, 120,000 g/mol 이하, 100,000 g/mol 이하 또는 80,000 g/mol 이하이거나, 또는 상기 상한 및 하한을 적절히 선택하여 형성된 범위 내일 수 있다. 또한, 상기 경화성 조성물에서 상기 아크릴 중합체 성분은 다분산지수(PDI)가 1 내지 4, 1 내지 3.75, 1 내지 3.5, 1 내지 3.25, 1 내지 3, 1 내지 2.75, 1 내지 2.5, 1 내지 2.25, 1 내지 2, 1 내지 1.95, 1 내지 1.9 또는 1 내지 1.85의 범위 내일 수 있다. 상기 아크릴 중합체 성분이 전술한 중량평균분자량(Mw)은 물론 다분산지수를 상기 범위로 만족하는 경우, 적절한 경도와 접착력을 가지면서 우수한 체적 저항을 가지고 브리틀(brittle) 하지 않는 경화물을 확보할 수 있고, 우수한 경화 특성을 확보할 수 있다.
본 출원의 일 예에 따른 경화성 조성물에서, 수지 성분에 포함되는 단량체 성분은 경화성 관능기를 가지는 화합물을 포함할 수 있다. 상기 경화성 관능기는 전술한 바와 같이 열, 에너지선 및/또는 습기 등에 의해 경화 반응을 유도하는 작용기를 의미하고, 예를 들면 알케닐기, 알키닐기, (메타)아크릴레이트기, 카르복실기, 아미드기, 아미노기, 에폭시기, 이소시아네이트기, 시아노기, 산무수물기, 머캅토기, 실란올기, 알콕시실란기, 히드록시기 및 옥사졸린기로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 관능기를 포함할 수 있다. 또한, 상기 경화성 관능기는 바람직하게는 (메타)아크릴레이트기, 에폭시기, 이소시아네이트기 및 머캅토기로부터 선택되는 것일 수 있으며, 보다 바람직하게는 (메타)아크릴레이트기일 수 있다. 또한, 상기 단량체 성분은 상기 수지 성분 내에서, 소위 1종 또는 그 이상의 종으로 혼합된 단량체(monomer)의 집합을 의미할 수 있다.
본 출원의 일 예에 따른 경화성 조성물에서, 수지 성분의 단량체 성분은 아크릴 단량체 성분을 포함할 수 있다. 본 출원에서 사용하는 용어인 아크릴 단량체 성분은 (메타)아크릴레이트가 전체 중량 대비 55 중량% 이상, 60 중량% 이상, 70 중량% 이상, 80 중량% 이상, 90 중량% 이상 또는 100 중량%으로 포함하는 것을 의미할 수 있다.
본 출원의 일 예에 따른 경화성 조성물에서, 상기 아크릴 단량체 성분은 알킬기를 함유하는 (메타)아크릴레이트 및 히드록시기를 함유하는 (메타)아크릴레이트를 포함할 수 있다. 상기 아크릴 단량체 성분은 상기 (메타)아크릴레이트를 동시에 포함함으로써 목적하는 수준의 접착력은 물론 우수한 경도를 확보할 수 있다.
본 출원의 일 예에 따른 경화성 조성물에서, 상기 아크릴 단량체 성분은 알킬기를 함유하는 (메타)아크릴레이트를 40 중량% 이상, 42 중량% 이상, 44 중량% 이상, 46 중량% 이상, 48 중량% 이상, 50 중량% 이상, 52 중량% 이상, 54 중량% 이상, 56 중량% 이상 또는 58 중량% 이상이거나, 80 중량% 이하, 78 중량% 이하, 76 중량% 이하, 74 중량% 이하 또는 72 중량% 이하이거나, 또는 상기 상한 및 하한을 적절히 선택하여 형성된 범위 내로 포함할 수 있다. 상기 아크릴 단량체 성분이 알킬기를 함유하는 (메타)아크릴레이트를 상기 범위 내로 포함하는 경우, 본 출원에서 목적하는 경도는 물론 우수한 열전도도 확보할 수 있다.
상기 아크릴 단량체 성분이 포함하는 알킬기를 함유하는 (메타)아크릴레이트에서, 상기 알킬기는 직쇄 알킬기, 분지쇄 알킬기 및 고리형 알킬기로 이루어지는 군에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 아크릴 단량체 성분은 직쇄 또는 분지쇄 알킬기를 함유하는 (메타)아크릴레이트를 포함할 수 있다. 또한, 상기 아크릴 단량체 성분은 직쇄 또는 분지쇄 알킬기를 함유하는 (메타)아크릴레이트를 전체 중량 대비 50 중량% 이상, 55 중량% 이상 또는 60 중량% 이상이거나, 100 중량% 이하 또는 95 중량% 이하이거나, 또는 상기 상한 및 하한을 적절히 선택하여 형성된 범위 내로 포함할 수 있다. 상기 아크릴 단량체 성분이 직쇄 또는 분지쇄 알킬기를 함유하는 (메타)아크릴레이트를 상기 범위 내로 포함하는 경우, 본 출원에서 목적하는 경도는 물론 우수한 열전도도 확보할 수 있다.
상기 아크릴 단량체 성분은 i) 직쇄 또는 분지쇄 알킬기를 함유하는 (메타)아크릴레이트 및 ii) 고리형 알킬기를 함유하는 (메타)아크릴레이트를 포함할 수 있다. 이 때, 상기 아크릴 단량체 성분은 고리형 알킬기를 함유하는 (메타)아크릴레이트를 상기 직쇄 또는 분지쇄 알킬기를 함유하는 (메타)아크릴레이트의 100 중량부 대비 10 중량부 이상, 15 중량부 이상, 20 중량부 이상, 25 중량부 이상, 30 중량부 이상, 35 중량부 이상 또는 40 중량부 이상이거나, 80 중량부 이하, 75 중량부 이하, 70 중량부 이하, 65 중량부 이하, 60 중량부 이하, 55 중량부 이하, 50 중량부 이하 또는 45 중량부 이하이거나, 또는 상기 상한 및 하한을 적절히 선택하여 형성된 범위 내로 포함할 수 있다. 상기 아크릴 단량체 성분이 직쇄 또는 분지쇄 알킬기를 함유하는 (메타)아크릴레이트와 고리형 알킬기를 함유하는 (메타)아크릴레이트를 상기 범위 내와 같이 적절히 조합하는 경우, 본 출원에서 목적하는 경도는 물론 우수한 열전도도 확보할 수 있다.
본 출원의 일 예에 따른 경화성 조성물에서, 상기 아크릴 단량체 성분은 히드록시기를 함유하는 (메타)아크릴레이트를 전술한 알킬기를 함유하는 (메타)아크릴레이트의 100 중량부 대비 50 중량부 이상, 60 중량부 이상, 70 중량부 이상, 80 중량부 이상, 90 중량부 이상, 100 중량부 이상, 110 중량부 이상, 120 중량부 이상 또는 130 중량부 이상이거나, 500 중량부 이하, 450 중량부 이하, 400 중량부 이하, 350 중량부 이하, 300 중량부 이하 또는 250 중량부 이하이거나, 또는 상기 상한 및 하한을 적절히 선택하여 형성된 범위 내로 포함할 수 있다. 상기 아크릴 단량체 성분이 히드록시기를 함유하는 (메타)아크릴레이트와 알킬기를 함유하는 (메타)아크릴레이트를 상기 범위 내와 같이 조합함으로써, 피착면에 대한 웨팅(wetting) 특성을 확보하여 목적하는 수준의 접착력은 물론 우수한 경도와 열전도도를 확보할 수 있다. 또한, 상기 경화성 조성물은 무용제형인 것이 바람직한데, 일반적으로 사용되는 용제 대신 단량체로 히드록시기를 함유하는 (메타)아크릴레이트를 희석 용도로 사용할 수 있다. 상기 히드록시기를 함유하는 (메타)아크릴레이트를 희석 용도로 사용함으로써 피착면에 대한 웨팅(wetting) 특성을 확보하여 목적하는 수준의 접착력을 확보할 수 있다.
본 출원의 일 예에 따른 경화성 조성물에서, 상기 아크릴 단량체 성분은 히드록시기를 함유하는 메타크릴레이트를 포함할 수 있다. 상기 아크릴 단량체 성분은 히드록시기를 함유하는 메타크릴레이트를 전술한 알킬기를 함유하는 (메타)아크릴레이트의 100 중량부 대비 1 중량부 이상, 3 중량부 이상, 5 중량부 이상, 7 중량부 이상, 9 중량부 이상, 11 중량부 이상, 13 중량부 이상, 15 중량부 이상 또는 17 중량부 이상이거나, 100 중량부 이하, 95 중량부 이하, 90 중량부 이하, 85 중량부 이하, 80 중량부 이하, 75 중량부 이하, 70 중량부 이하, 65 중량부 이하, 60 중량부 이하, 55 중량부 이하, 50 중량부 이하, 45 중량부 이하, 40 중량부 이하, 35 중량부 이하 또는 30 중량부 이하이거나, 또는 상기 상한 및 하한을 적절히 선택하여 형성된 범위 내로 포함할 수 있다. 상기 아크릴 단량체 성분이 히드록시기를 함유하는 메타크릴레이트와 알킬기를 함유하는 (메타)아크릴레이트를 상기 범위 내와 같이 조합함으로써, 피착면에 대한 웨팅(wetting) 특성을 확보하여 목적하는 수준의 접착력은 물론 유리전이온도를 제어하여 보다 우수한 경도와 열전도도를 확보할 수 있다.
본 출원의 일 예에 따른 경화성 조성물에서, 상기 아크릴 단량체 성분은 i) 히드록시기를 함유하는 메타크릴레이트 및 ii) 히드록시기를 함유하는 아크릴레이트를 포함할 수 있다. 상기 아크릴 단량체 성분은 히드록시기를 함유하는 아크릴레이트를 상기 히드록시기를 함유하는 메타크릴레이트의 100 중량부 대비 100 중량부 이상, 150 중량부 이상, 200 중량부 이상, 250 중량부 이상, 300 중량부 이상, 350 중량부 이상, 400 중량부 이상, 450 중량부 이상, 500 중량부 이상, 550 중량부 이상, 600 중량부 이상 또는 650 중량부 이상이거나, 2,000 중량부 이하, 1,800 중량부 이하, 1,600 중량부 이하, 1,400 중량부 이하, 1,200 중량부 이하, 1,000 중량부 이하 또는 800 중량부 이하이거나, 또는 상기 상한 및 하한을 적절히 선택하여 형성된 범위 내로 포함할 수 있다. 상기 아크릴 단량체 성분은 히드록시기를 함유하는 메타크릴레이트 및 히드록시기를 함유하는 아크릴레이트를 상기 범위 내와 같이 조합함으로써, 피착면에 대한 웨팅(wetting) 특성을 확보하여 목적하는 수준의 접착력은 물론 보다 우수한 경도와 열전도도를 확보할 수 있다.
본 출원의 일 예에 따른 경화성 조성물에서, 상기 아크릴 단량체 성분은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다.
[화학식 1]
Figure pat00005
화학식 1에서, R1은 수소 또는 메틸기이다.
또한, 화학식 1에서, R2는 수소; 탄소수 1 내지 20, 탄소수 1 내지 16, 탄소수 1 내지 12 또는 탄소수 1 내지 8의 알킬기; 하기 화학식 2로 표시되는 작용기; 및 하기 화학식 3으로 표시되는 작용기로 이루어진 군에서 선택된 하나일 수 있다.
[화학식 2]
Figure pat00006
화학식 2에서, R3 및 R4는 각각 독립적으로 수소; 또는 탄소수 1 내지 20, 탄소수 1 내지 16, 탄소수 1 내지 12, 탄소수 1 내지 8, 탄소수 1 내지 4, 탄소수 1 내지 3의 알킬기이다.
[화학식 3]
Figure pat00007
화학식 3에서, R5는 수소; 또는 탄소수 1 내지 20, 탄소수 1 내지 16, 탄소수 1 내지 12, 탄소수 1 내지 8, 탄소수 1 내지 4, 탄소수 1 내지 3의 알킬기이다.
또한, 화학식 1에서, L-1은 단일결합; 탄소수 1 내지 20, 탄소수 1 내지 16, 탄소수 1 내지 8 또는 탄소수 1 내지 4의 알킬렌기; 및 하기 화학식 4로 표시되는 결합기로 이루어진 군에서 선택된 하나일 수 있다.
[화학식 4]
Figure pat00008
화학식 4에서, L2는 탄소수 1 내지 20, 탄소수 1 내지 16, 탄소수 1 내지 12, 탄소수 1 내지 8 또는 탄소수 1 내지 4의 알킬렌기이다. 또한, n은 1 내지 100, 1 내지 50, 1 내지 25, 1 내지 10 또는 1 내지 5의 범위 내의 정수이다.
본 출원에서 화학식 2, 화학식 3 및 화학식 4에 표시된 *은 결합손으로서, 주쇄와 화학 결합되는 부분을 의미한다. 예를 들면, 상기 화학식 2 및 화학식 3에 표시된 *는 화학식 1의 L1과 화학 결합이 이루어지는 부분을 의미하는 것이고, 상기 화학식 4에 표시된 * 중 하나는 화학식 1에서 L1과 결합된 산소(O) 원자와 화학 결합이 이루어지는 부분을 의미하고 다른 하나는 화학식 1에서 R2와 화학 결합이 이루어지는 부분을 의미한다.
본 출원의 일 예에 따른 경화성 조성물에서, 상기 아크릴 단량체 성분은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 전술한 알킬기를 함유하는 (메타)아크릴레이트의 100 중량부 대비 10 중량부 이상, 12.5 중량부 이상, 15 중량부 이상, 17.5 중량부 이상, 20 중량부 이상, 22.5 중량부 이상, 25 중량부 이상, 27.5 중량부 이상, 30 중량부 이상, 32.5 중량부 이상, 35 중량부 이상, 37.5 중량부 이상 또는 40 중량부 이상이거나, 100 중량부 이하, 95 중량부 이하, 90 중량부 이하, 85 중량부 이하, 80 중량부 이하, 75 중량부 이하, 70 중량부 이하, 65 중량부 이하, 60 중량부 이하, 55 중량부 이하, 50 중량부 이하 또는 45 중량부 이하이거나, 또는 상기 상한 및 하한을 적절히 선택하여 형성된 범위 내로 포함할 수 있다. 상기 아크릴 단량체 성분은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 상기 함량 비율 내로 제어되어 포함함으로써, 목적하는 수준의 접착력은 물론 우수한 경도를 확보할 수 있다.
본 출원의 일 예에 따른 경화성 조성물은 필러 성분을 포함할 수 있다. 상기 경화성 조성물은 수지 성분과 필러 성분의 적절한 조합을 통해 본 출원의 목적을 달성할 수 있다.
본 출원의 일 예에 따른 경화성 조성물에서, 필러 성분은 그의 종류, 모양 및 크기 등은 당업계에 사용되는 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니다. 또한, 상기 필러 성분은 1종 또는 2종 이상의 필러 입자를 포함할 수 있다. 또한, 상기 필러 성분은 동일 종류의 필러 입자를 사용하더라도 모양이 다른 것을 혼합된 것일 수 있고, 입자평균입경이 다른 것들 것 혼합된 것일 수도 있다. 예를 들면, 상기 필러 성분은 수산화 알루미늄 및 산화 알루미늄(알루미나)을 혼합된 것일 수 있으며, 상기 수산화 알루미늄과 산화 알루미늄 모양과 평균 입경은 서로 다를 수 있다.
본 출원의 일 예에 따른 경화성 조성물은 필러 성분을 과량 포함할 수 있다. 상기 경화성 조성물은 필러 성분을 과량 포함함으로써 우수한 열전도도를 확보할 수 있다. 상기 경화성 조성물은 필러 성분을 전체 중량 대비 60 중량% 이상, 62 중량% 이상, 64 중량% 이상, 66 중량% 이상, 68 중량% 이상, 70 중량% 이상, 72 중량% 이상, 74 중량% 이상, 76 중량% 이상, 78 중량% 이상, 80 중량% 이상, 82 중량% 이상, 84 중량% 이상, 86 중량% 이상 또는 88 중량% 이상이거나, 98 중량% 이하, 97 중량% 이하, 96 중량% 이하 또는 95 중량% 이하이거나, 또는 상기 상한 및 하한을 적절히 선택하여 형성된 범위 내로 포함할 수 있다. 상기 경화성 조성물이 필러 성분을 전술한 범위로 포함하는 경우를 과량 포함한다고 할 수 있고, 이를 통해 우수한 열전도도를 확보할 수 있다.
본 출원의 일 예에 따른 경화성 조성물에서, 필러 성분은 입자평균입경이 0.01 ㎛ 이상 또는 1,000 ㎛ 이하인 필러를 포함할 수 있다. 상기 필러 성분은 70 ㎛ 이상인 필러를 포함할 수 있다. 다른 예시에서 필러의 입자평균입경은 75 ㎛ 이상, 80 ㎛ 이상, 85 ㎛ 이상, 90 ㎛ 이상, 95 ㎛ 이상, 100 ㎛ 이상, 105 ㎛ 이상, 110 ㎛ 이상, 115 ㎛ 이상 또는 120 ㎛ 이상이거나, 1,000 ㎛ 이하 또는 500 ㎛ 이하이거나, 또는 상기 상한 및 하한을 적절히 선택하여 형성된 범위 내일 수 있다. 상기 범위의 입자평균입경을 가지는 필러는 본 출원에서 A 필러라고 할 수 있고, 상기 A 필러는 입자평균입경이 70 ㎛ 이상이라면 종류와 개수에 대해서 특별히 제한되는 것은 아니다.
본 출원에서 사용하는 용어인 입자평균입경은, 필러의 D50 입경이고, 이는 ISO-13320 규격에 준거하여 Marvern사의 MASTERSIZER3000 장비로 측정한 입경이다. 측정 시 용매로는 증류수를 사용하였다. 용매 내 분산된 필러들에 의해 입사된 레이저가 산란되게 되고, 상기 산란되는 레이저의 강도와 방향성의 값은 필러의 크기에 따라서 달라지게 되며, 이를 Mie 이론을 이용하여 분석함으로써 D50 입경을 구할 수 있다. 상기 분석을 통해 분산된 필러와 동일한 부피를 가진 구의 직경으로의 환산을 통해 분포도를 구하고, 그를 통해 분포도의 중간값인 D50값을 구하여 입경을 평가할 수 있다.
상기 A 필러 입자의 모양은 구형 및/또는 비구형(예를 들면, 침상형 및 판상형 등)을 필요에 따라서 적절히 선택되어 사용될 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 출원에서 사용하는 용어인, 필러 입자의 모양이 구형이라는 것은 구형도가 약 0.9 이상인 것을 의미할 수 있고, 비구형이라는 것은 구형도가 약 0.9 미만인 것을 의미할 수 있다.
상기 구형도는 필러 입자의 입형 분석을 통해 확인할 수 있다. 구체적으로, 3차원 입자인 필러의 구형도(sphericity)는, 입자의 표면적(S)과 그 입자의 같은 부피를 가지는 구의 표면적(S')의 비율(S'/S)로 정의될 수 있다. 실제 입자들에 대해서는 일반적으로 원형도(circularity)를 사용한다. 상기 원형도는 실제 입자의 2차원 이미지를 구하여 이미지의 경계(P)와 동일한 이미지와 같은 면적(A)을 가지는 원의 경계의 비로 나타내고, 하기 수식으로 구해진다.
<원형도 수식>
원형도=4πA/P2
상기 원형도는 0에서 1까지의 값으로 나타내고, 완벽한 원은 1의 값을 가지며, 불규칙한 형태의 입자일수록 1보다 낮은 값을 가지게 된다. 본 출원에서의 구형도 값은 Marvern社의 입형 분석 장비(FPIA-3000)로 측정된 원형도의 평균값으로 측정할 수 있다.
본 출원의 일 예에 따른 경화성 조성물에서, 필러 성분은 상기 A 필러 입자를 필러 성분의 전체 중량 대비 10 중량% 이상, 15 중량% 이상, 20 중량% 이상, 25 중량% 이상, 30 중량% 이상, 35 중량% 이상 또는 40 중량% 이상이거나, 100 중량% 이하, 99.5 중량% 이하, 90 중량% 이하, 80 중량% 이하, 70 중량% 이하, 60 중량% 이하, 50 중량% 이하, 40 중량% 이하 또는 30 중량% 이하이거나, 또는 상기 상한 및 하한을 적절히 선택하여 형성된 범위 내로 포함할 수 있다. 상기 필러 성분은 상기 A 필러 입자를 전술한 범위 내로 포함함으로써 적절한 점도와 요변성을 가지고, 우수한 열전도도를 확보할 수 있다.
본 출원의 일 예에 따른 경화성 조성물에서, 필러 성분은 입자평균입경이 20 ㎛ 초과, 25 ㎛ 이상, 30 ㎛ 이상, 35 ㎛ 이상, 40 ㎛ 이상, 45 ㎛ 이상 또는 50 ㎛ 이상이거나, 70 ㎛ 미만, 65 ㎛ 이하, 60 ㎛ 이하, 55 ㎛ 이하 또는 50 ㎛ 이하이거나, 또는 상기 상한 및 하한을 적절히 선택하여 형성된 범위 내인 필러를 포함할 수 있다. 상기 범위의 입자평균입경을 가지는 필러 입자는 본 출원에서 B 필러 입자라고 할 수 있다. 상기 B 필러 입자는 입자평균입경이 상기 범위를 만족한다면 종류와 개수에 대해서 특별히 제한되는 것은 아니다.
상기 B 필러 입자의 모양은 구형 및/또는 비구형(예를 들면, 침상형 및 판상형 등)을 필요에 따라서 적절히 선택되어 사용될 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 출원의 일 예에 따른 경화성 조성물에서, 필러 성분은 상기 B 필러 입자를 필러 성분의 전체 중량 대비 5 중량% 이상, 7.5 중량% 이상, 10 중량% 이상, 12.5 중량% 이상, 15 중량% 이상, 17.5 중량% 이상 또는 20 중량% 이상이거나, 100 중량% 이하, 90 중량% 이하, 80 중량% 이하, 70 중량% 이하, 60 중량% 이하, 50 중량% 이하, 40 중량% 이하 또는 30 중량% 이하이거나, 또는 상기 상한 및 하한을 적절히 선택하여 형성된 범위 내로 포함할 수 있다. 상기 필러 성분은 상기 B 필러 입자를 전술한 범위 내로 포함함으로써 적절한 점도와 요변성을 가지고, 우수한 열전도도를 확보할 수 있다.
또한, 본 출원의 일 예에 따른 경화성 조성물에서, 필러 성분은 A필러 입자 및 B 필러 입자를 포함할 수 있다.
본 출원의 일 예에 따른 경화성 조성물에서, 필러 성분이 A필러 입자 및 B 필러 입자를 포함하는 경우, 상기 경화성 조성물은 B 필러 입자를 A 필러 입자 100 중량부 대비 10 중량부 이상, 15 중량부 이상, 20 중량부 이상, 25 중량부 이상, 30 중량부 이상, 35 중량부 이상, 40 중량부 이상 또는 45 중량부 이상이거나, 200 중량부 이하, 180 중량부 이하, 160 중량부 이하, 140 중량부 이하, 120 중량부 이하, 100 중량부 이하, 80 중량부 이하 또는 60 중량부 이하이거나, 또는 상기 상한 및 하한을 적절히 선택하여 형성된 범위 내로 포함할 수 있다. 상기 필러 성분이 A 필러 및 B 필러 입자의 함량 비율을 상기 범위와 같이 조절하면 적절한 점도를 가지는 경화성 조성물을 형성할 수 있고, 열전도도가 우수한 경화물을 형성할 수 있다.
본 출원의 일 예에 따른 경화성 조성물에서, 필러 성분이 A 필러 입자 및 B 필러 입자를 포함하는 경우, 상기 A 필러 입자의 직경(DA)과 B 필러 입자의 직경(DB)의 비율(DA/DB)은 1.05 이상, 1.1 이상, 1.15 이상, 1.2 이상, 1.25 이상, 1.3 이상, 1.35 이상 또는 1.4 이상이거나, 2.3 이하, 2.25 이하, 2.2 이하, 2.15 이하, 2.1 이하, 2.0 이하, 1.9 이하, 1.8 이하, 1.7 이하, 1.6 이하, 1.5 이하 또는 1.4 이하이거나, 또는 상기 상한 및 하한을 적절히 선택하여 형성된 범위 내일 수 있다. 상기 A 필러 입자의 직경(DA)과 B 필러 입자의 직경(DB)의 비율(DA/DB)이 상기 범위를 만족하는 경우에는 경화성 조성물의 속경화성을 확보할 수 있다.
본 출원의 일 예에 따른 경화성 조성물에서, 필러 성분은 입자평균입경이 20 ㎛ 이하, 18 ㎛ 이하, 16 ㎛ 이하, 14 ㎛ 이하, 12 ㎛ 이하, 10 ㎛ 이하 또는 8 ㎛ 이하이거나, 0.01 ㎛ 이상, 0.05 ㎛ 이상, 0.1 ㎛ 이상, 0.2 ㎛ 이상, 0.4 ㎛ 이상, 0.8 ㎛ 이상, 1 ㎛ 이상, 2 ㎛ 이상, 3 ㎛ 이상, 4 ㎛ 이상 또는 5 ㎛ 이상이거나, 또는 상기 상한 및 하한을 적절히 선택하여 형성된 범위 내인 필러를 포함할 수 있다. 상기 범위의 입자평균입경을 가지는 필러 입자는 본 출원에서 C 필러 입자라고 할 수 있다. 상기 C 필러 입자는 입자평균입경이 상기 범위를 만족한다면 종류와 개수에 대해서 특별히 제한되는 것은 아니다.
상기 C 필러 입자의 모양은 구형 및/또는 비구형(예를 들면, 침상형 및 판상형 등)을 필요에 따라서 적절히 선택되어 사용될 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 출원의 일 예에 따른 경화성 조성물에서, 필러 성분은 상기 C 필러 입자를 필러 성분의 전체 중량 대비 10 중량% 이상, 15 중량% 이상, 20 중량% 이상, 25 중량% 이상, 30 중량% 이상, 35 중량% 이상 또는 40 중량% 이상이거나, 100 중량% 이하, 99.5 중량% 이하, 90 중량% 이하, 80 중량% 이하, 70 중량% 이하, 60 중량% 이하, 50 중량% 이하, 40 중량% 이하 또는 30 중량% 이하이거나, 또는 상기 상한 및 하한을 적절히 선택하여 형성된 범위 내로 포함할 수 있다. 상기 필러 성분은 상기 C 필러 입자를 전술한 범위 내로 포함함으로써 적절한 점도와 요변성을 가지고, 우수한 열전도도를 확보할 수 있다.
본 출원의 일 예에 따른 경화성 조성물에서, 필러 성분은 A 필러 입자, B 필러 입자 및 C 필러 입자로 이루어진 군에서 하나 이상을 선택하여 포함할 수 있다. 또한, 본 출원의 일 예에 따른 경화성 조성물에서, 필러 성분은 A 필러 입자 및 B 필러 입자로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상과 C 필러 입자를 포함할 수 있다.
또한, 본 출원의 일 예에 따른 경화성 조성물에서, 필러 성분은 A필러 입자 및 C 필러 입자를 포함할 수 있다.
본 출원의 일 예에 따른 경화성 조성물에서, 필러 성분이 A필러 입자 및 C 필러 입자를 포함하는 경우, 상기 경화성 조성물은 C 필러 입자를 A 필러 입자 100 중량부 대비 50 중량부 이상, 60 중량부 이상, 70 중량부 이상, 80 중량부 이상, 90 중량부 이상, 100 중량부 이상이거나, 300 중량부 이하, 280 중량부 이하, 260 중량부 이하, 240 중량부 이하, 220 중량부 이하, 200 중량부 이하, 180 중량부 이하, 160 중량부 이하, 140 중량부 이하 또는 120 중량부 이하이거나, 또는 상기 상한 및 하한을 적절히 선택하여 형성된 범위 내로 포함할 수 있다. 상기 필러 성분이 A 필러 및 C 필러 입자의 함량 비율을 상기 범위와 같이 조절하면 적절한 점도를 가지는 경화성 조성물을 형성할 수 있고, 열전도도가 우수한 경화물을 형성할 수 있다.
본 출원의 일 예에 따른 경화성 조성물에서, 필러 성분은 A 필러를 포함하지 않으면서 B필러 입자 및 C 필러 입자를 포함할 수 있다.
본 출원의 일 예에 따른 경화성 조성물에서, 필러 성분이 A 필러를 포함하지 않으면서 B필러 입자 및 C 필러 입자를 포함하는 경우, 상기 경화성 조성물은 C 필러 입자를 B 필러 입자 100 중량부 대비 100 중량부 이상, 120 중량부 이상, 140 중량부 이상, 160 중량부 이상, 180 중량부 이상 또는 200 중량부 이상이거나, 500 중량부 이하, 475 중량부 이하, 450 중량부 이하, 425 중량부 이하, 400 중량부 이하, 375 중량부 이하, 350 중량부 이하, 325 중량부 이하, 300 중량부 이하, 275 중량부 이하 또는 250 중량부 이하이거나, 또는 상기 상한 및 하한을 적절히 선택하여 형성된 범위 내로 포함할 수 있다. 상기 필러 성분이 B 필러 및 C 필러 입자의 함량 비율을 상기 범위와 같이 조절하면 적절한 점도를 가지는 경화성 조성물을 형성할 수 있고, 열전도도가 우수한 경화물을 형성할 수 있다.
본 출원의 일 예에 따른 경화성 조성물에서, 필러 성분은 배터리 등에서 발생되는 열을 처리하기 위한 열전도성 필러 성분일 수 있고, 적어도 하나 이상의 열전도성 필러 입자를 포함할 수 있다. 상기 열전도성 필러 입자는 자체 열전도도가 약 1 W/mK 이상, 5 W/mK 이상, 10 W/mK 이상 또는 15 W/mK 이상일 수 있고, 다른 예시에서는 약 400 W/mK 이하, 약 350 W/mK 이하 또는 약 300 W/mK 이하인 것을 의미할 수 있다. 상기 필러 성분에 포함될 수 있는 열전도성 필러 입자의 열전도도는 특별히 제한되는 것은 아니지만, ASTM E1461에 따라 측정된 값일 수 있다. 또한, 상기 열전도성 필러 성분은 열전도도가 약 1 W/mK 이상, 5 W/mK 이상, 10 W/mK 이상 또는 15 W/mK 이상일 수 있고, 다른 예시에서는 약 400 W/mK 이하, 약 350 W/mK 이하 또는 약 300 W/mK 이하일 수 있으며, ASTM E1461에 따라 측정된 값일 수 있다.
본 출원의 일 예에 따른 경화성 조성물에서, 필러 성분에 포함되는 열전도성 필러 입자는 전술한 자체 열전도도가 상기 범위를 만족하면 그 종류가 특별히 제한되는 것은 아니지만, 예를 들면, 산화 알루미늄(알루미나), 산화 마그네슘, 산화 베릴륨 또는 산화 티탄 등의 산화물류; 질화 붕소, 질화 규소 또는 질화 알루미늄 등의 질화물류; 탄화 규소 등의 탄화물류; 수산화 알루미늄 또는 수산화 마그네슘 등의 수화 금속류; 구리, 은, 철, 알루미늄 또는 니켈 등의 금속 충전재; 티탄 등의 금속 합금 충전재; 또는 이들의 혼합물 등일 수 있다.
본 출원의 일 예에 따른 경화성 조성물에서, 필러 성분은 모스 경도가 6 이상, 6.5 이상, 7 이상, 7.5 이상, 8 이상 또는 8.5 이상인 필러 입자를 포함할 수 있다. 본 출원에서 사용하는 용어인 모스 경도는 모스 경도기를 이용하여 측정할 수 있다. 또한, 상기 범위의 모스 경도를 가지는 필러 입자는 본 출원에서 제1 필러 입자라고 할 수 있다.
본 출원의 일 예에 따른 경화성 조성물에서, 필러 성분은 상기 제1 필러 입자를 상기 필러 성분의 전체 중량 대비 30 중량% 이상, 35 중량% 이상, 40 중량% 이상, 45 중량% 이상, 50 중량% 이상, 55 중량% 또는 60 중량% 이상이거나, 100 중량% 이하, 97.5 중량% 이하, 95 중량% 이하 또는 92.5 중량% 이하이거나, 또는 상기 상한 및 하한을 적절히 선택하여 형성된 범위 내로 포함할 수 있다. 상기 필러 성분이 제1 필러 입자를 상기 범위에 만족시키면서 포함하는 경우, 우수한 경도를 확보할 수 있다.
본 출원의 일 예에 따른 경화성 조성물에서, 필러 성분의 입자평균입경이 70 ㎛ 이상인 필러 입자(즉, 전술한 A 필러 입자)는 모스 경도가 6 이상, 6.5 이상, 7 이상, 7.5 이상, 8 이상 또는 8.5 이상인 필러 입자(즉, 전술한 제1 필러 입자)를 포함할 수 있다. 이 때, 상기 A 필러 입자는 제1 필러 입자를 A 필러 입자의 전체 중량 대비 55 중량% 이상, 75 중량% 이상 또는 95 중량% 이상으로 포함할 수 있다.
본 출원의 일 예에 따른 경화성 조성물에서, 필러 성분의 입자평균입경이 20 ㎛ 초과 내지 70 ㎛ 미만인 필러 입자(즉, 전술한 B 필러 입자)는 모스 경도가 6 이상, 6.5 이상, 7 이상, 7.5 이상, 8 이상 또는 8.5 이상인 필러 입자(즉, 전술한 제1 필러 입자)를 포함할 수 있다. 이 때, 상기 B 필러 입자는 제1 필러 입자를 B 필러 입자의 전체 중량 대비 55 중량% 이상, 75 중량% 이상 또는 95 중량% 이상으로 포함할 수 있다.
본 출원의 일 예에 따른 경화성 조성물에서, 필러 성분은 상기 경화성 조성물의 점도, 공정성(processibility) 및 경화 후 경도를 조절하기 위해서, 모스 경도가 6 미만, 5.5 이하, 5 이하, 4.5 이하, 4 이하, 3.5 이하 또는 3 이하인 필러 입자를 추가로 포함할 수 있다. 상기 범위의 모스 경도를 가지는 필러 입자는 본 출원에서 제2 필러 입자라고 할 수 있다.
본 출원의 일 예에 따른 경화성 조성물에서, 필러 성분은 제2 필러 입자를 상기 제1 필러 입자 100 중량부 대비 100 중량부 이하, 90 중량부 이하, 80 중량부 이하, 70 중량부 이하 또는 60 중량부 이하이거나, 10 중량부 이상, 20 중량부 이상, 30 중량부 이상, 40 중량부 이상 또는 50 중량부 이상이거나, 또는 또는 상기 상한 및 하한을 적절히 선택하여 형성된 범위 내로 포함할 수 있다.
본 출원의 일 예에 따른 경화성 조성물에서, 필러 성분의 입자평균입경이 0.01 ㎛ 이상 내지 20 ㎛ 이하인 필러 입자(즉, 전술한 C 필러 입자)는 모스 경도가 6 미만, 5.5 이하, 5 이하, 4.5 이하, 4 이하, 3.5 이하 또는 3 이하인 필러 입자(즉, 전술한 제2 필러 입자)를 포함할 수 있다. 이 때, 상기 C 필러 입자는 제 2 필러 입자를 C 필러 입자의 전체 중량 대비 55 중량% 이상, 75 중량% 이상 또는 95 중량% 이상으로 포함할 수 있다.
본 출원의 일 예에 따른 경화성 조성물은 열 개시제를 포함할 수 있다. 즉, 상기 경화성 조성물은 열 개시제의 존재 하에서 가열 경화 방식에 의해 경화 반응이 수행될 수 있다. 상기 열 개시제는 열에 의해서 라디칼을 발생시키고, 상기 라디칼에 의해 경화 반응을 진행시킬 수 있다.
본 출원의 일 예에 따른 경화성 조성물에서, 열 개시제는 당업계에서 사용하는 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니지만, 예를 들면, 2,2'-아조비스(4-메톡시-2,4-디메틸발레로니트릴)(V-70, Wako(제)), 2,2-아조비스-2,4-디메틸발레로니트릴(V-65, Wako(제)), 2,2-아조비스이소부티로니트릴(AIBN, V-60, Wako(제)) 또는 2,2-아조비스-2-메틸부티로니트릴(V-59, Wako(제))와 같은 아조계　개시제; 디프로필 퍼옥시디카보네이트(Peroyl NPP, NOF(제)), 디이소프로필 퍼옥시 디카보네이트(Peroyl IPP, NOF(제)), 비스-4-부틸시클로헥실 퍼옥시 디카보네이트(Peroyl TCP, NOF(제)), 디에톡시에틸 퍼옥시 디카보네이트(Peroyl EEP, NOF(제)), 디에톡시헥실 퍼옥시 디카보네이트(Peroyl OPP, NOF(제)), 헥실 퍼옥시 디카보네이트(Perhexyl ND, NOF(제)), 디메톡시부틸 퍼옥시 디카보네이트(Peroyl MBP, NOF(제)), 비스(3-메톡시-3-메톡시부틸)퍼옥시 디카보네이트(Peroyl SOP, NOF(제)), 헥실 퍼옥시 피발레이트(Perhexyl PV, NOF(제)), 아밀 퍼옥시 피발레이트(Luperox 546M75, Atofina(제)), 부틸 퍼옥시 피발레이트(Perbutyl, NOF(제)) 또는 트리메틸헥사노일 퍼옥사이드(Peroyl 355, NOF(제))와 같은 퍼옥시에스테르 화합물; 디메틸 히드록시부틸 퍼옥사네오데카노에이트(Luperox 610M75, Atofina(제)), 아밀 퍼옥시 네오데카노에이트(Luperox 546M75, Atofina(제)) 또는 부틸 퍼옥시 네오데카노에이트(Luperox 10M75, Atofina(제))와 같은 퍼옥시 디카보네이트 화합물; 3,5,5-트리메틸헥사노일 퍼옥사이드, 라우릴 퍼옥사이드 또는 디벤조일 퍼옥사이드와 같은 아실 퍼옥사이드; 케톤 퍼옥사이드; 디알킬 퍼옥사이드; 퍼옥시 케탈; 또는 히드로퍼옥사이드 등과 같은 퍼옥사이드　개시제　등의 1종 또는 2종 이상이 사용될 수 있다. 본 출원에서 목적하는 적절한 물성을 확보하는 측면에서는, 상기에서 아조계　개시제를 적용하는 것이 적절할 수 있다.
본 출원의 일 예에 따른 경화성 조성물에서, 열 개시제는 10 시간 반감기 온도가 60 ℃ 이상, 61 ℃ 이상, 62 ℃ 이상, 63 ℃ 이상, 64 ℃ 이상, 65 ℃ 이상, 66 ℃ 이상, 67 ℃ 이상 또는 68 ℃ 이상이거나, 상한은 특별히 제한되는 것은 아니지만 200 ℃ 이하, 180 ℃ 이하, 160 ℃ 이하, 140 ℃ 이하, 120 ℃ 이하, 100 ℃ 이하 또는 80 ℃ 이하이거나, 또는 상기 상한 및 하한을 적절히 선택하여 형성된 범위 내에 있을 수 있다.
본 출원의 일 예에 따른 경화성 조성물은 상기 범위 내의 10 시간 반감기 온도를 가지는 열 개시제를 포함하고 있더라도 50 ℃에서 비교적 짧은 시간동안 유지되어 유지되어 쇼어(shore) A 경도가 70 이상, 72 이상, 74 이상, 76 이상, 78 이상, 80 이상, 82 이상, 84 이상, 86 이상, 88 이상 또는 90 이상이거나, 100 이하, 99 이하, 98 이하 또는 97 이하이거나, 또는 상기 상한 및 하한을 적절히 선택하여 형성된 범위 내에 있을 수 있다. 상기 경화성 조성물은 적절한 개시제의 조합을 통해 상기 특성을 달성할 수 있다. 상기 경화성 조성물은 에너지선 의해 1차 경화를 수행한 후 가열에 의해 2차 경화를 수행할 수 있다. 또한, 상기 경화성 조성물은 가열에 의해 1차 경화를 수행하고 이후 에너지선에 의해 2차 경화를 수행할 수 있다. 상기 쇼어 A 경도는 다음과 같이 복합 경화를 통해서 나타날 수 있다.
상기에서, 비교적 짧은 시간은 50분 이하, 49분 이하, 48 분 이하, 47 분 이하, 46 분 이하, 45 분 이하, 44 분 이하, 43 분 이하, 42 분 이하, 41 분 이하, 40 분 이하, 39 분 이하, 38 분 이하, 37 분 이하, 36 분 이하, 35 분 이하, 34 분 이하, 33 분 이하, 32 분 이하, 31 분 이하 또는 30분 이하이거나 하한은 특별히 제한되지는 않지만 5분 이상, 6 분 이상, 7 분 이상, 8 분 이상, 9 분 이상, 10 분 이상, 11 분 이상, 12 분 이상, 13 분 이상, 14 분 이상, 15 분 이상, 16 분 이상, 17 분 이상, 18 분 이상, 19 분 이상, 20 분 이상, 21 분 이상, 22 분 이상, 23 분 이상, 24 분 이상, 25 분 이상, 26 분 이상, 27 분 이상, 28 분 이상, 29 분 이상 또는 30 분 이상이거나, 또는 상기 상한 및 하한을 적절히 선택하여 형성된 범위 내일 수 있다. 상기에서, 비교적 짧은 시간의 의미는 후술할 개시제의 조합 방식을 채택하지 않는 경우 대비 경화가 완료되는데 필요한 시간이 짧다는 점을 의미한다. 상기 경화성 조성물은 후술할 개시제의 조합을 통해 비교적 저온에서도 우수한 경화 특성을 빠르게(속경화) 확보할 수 있다.
본 출원의 일 예에 따른 경화성 조성물은 열 개시제를 전체 중량 대비 0.1 중량% 이상, 0.2 중량% 이상, 0.3 중량% 이상, 0.4 중량% 이상, 0.5 중량% 이상, 0.6 중량% 이상, 0.7 중량% 이상, 0.8 중량% 이상, 0.9 중량% 이상 또는 1 중량% 이상이거나, 3 중량% 이하, 2.9 중량% 이하, 2.8 중량% 이하, 2.7 중량% 이하, 2.6 중량% 이하, 2.5 중량% 이하, 2.4 중량% 이하, 2.3 중량% 이하, 2.2 중량% 이하, 2.1 중량% 이하, 2 중량% 이하, 1.9 중량% 이하, 1.8 중량% 이하, 1.7 중량% 이하, 1.6 중량% 이하, 1.5 중량% 이하, 1.4 중량% 이하, 1.3 중량% 이하 또는 1.2 중량% 이하이거나, 또는 상기 상한 및 하한을 적절히 선택하여 형성된 범위 내로 포함할 수 있다. 상기 경화성 조성물은 상기 열 개시제를 전술한 범위 내로 포함함으로써 속경화 특성과 우수한 경화성을 확보할 수 있다.
본 출원의 일 예에 따른 경화성 조성물은 광 개시제를 포함할 수 있다. 즉, 상기 경화성 조성물은 광 개시제의 존재 하에서 에너지선 경화 방식에 의해 경화 반응이 수행될 수 있다.
본 출원의 일 예에 따른 경화성 조성물은 광 개시제를 전체 중량 대비 0.1 중량% 이상, 0.2 중량% 이상, 0.3 중량% 이상, 0.4 중량% 이상, 0.5 중량% 이상, 0.6 중량% 이상, 0.7 중량% 이상, 0.8 중량% 이상, 0.9 중량% 이상, 1 중량% 이상, 1.1 중량% 이상, 1.2 중량% 이상, 1.3 중량% 이상, 1.4 중량% 이상, 1.5 중량% 이상, 1.6 중량% 이상 또는 1.7 중량% 이상이거나, 3 중량% 이하, 2.9 중량% 이하, 2.8 중량% 이하, 2.7 중량% 이하, 2.6 중량% 이하, 2.5 중량% 이하, 2.4 중량% 이하, 2.3 중량% 이하, 2.2 중량% 이하, 2.1 중량% 이하 또는 2 중량% 이하이거나, 또는 상기 상한 및 하한을 적절히 선택하여 형성된 범위 내로 포함할 수 있다. 상기 경화성 조성물은 상기 광 개시제를 전술한 범위 내로 포함함으로써 속경화 특성과 우수한 경화성을 확보할 수 있다.
또한, 본 출원의 일 예에 따른 경화성 조성물은 광 개시제와 열 개시제를 함께 포함할 수 있다. 즉, 경화성 조성물은 열 개시제 및 광 개시제의 존재 하에서 가열 경화 방식 및 에너지선 경화 방식 의해 경화 반응이 수행될 수 있다.
본 출원의 일 예에 따른 경화성 조성물은 열 개시제(IH)와 광 개시제(IU)의 중량 비율(IH/IU)이 0.01 이상, 0.02 이상, 0.03 이상, 0.04 이상, 0.05 이상, 0.06 이상, 0.07 이상, 0.08 이상, 0.09 이상, 0.1 이상, 0.2 이상, 0.3 이상, 0.4 이상, 0.5 이상, 0.6 이상, 0.7 이상, 0.8 이상, 0.9 이상, 1 이상, 1.1 이상, 1.2 이상, 1.3 이상, 1.4 이상 또는 1.5 이상이거나, 5 이하, 4.5 이하, 4 이하, 3.5 이하, 3 이하, 2.5 이하 또는 2 이하이거나, 또는 상기 상한 및 하한을 적절히 선택하여 형성된 범위 내로 포함할 수 있다. 상기 경화성 조성물은 상기 열 개시제와 광 개시제의 함량 비율을 전술한 범위 내로 제어함으로써 비교적 저온에서도 우수한 경화 특성을 가지는 후막을 형성할 수 있고, 목적하는 수준의 적절한 접착력은 물론 우수한 수준의 열전도도를 확보할 수 있다.
본 출원의 일 예에 따른 경화성 조성물은 광 개시제를 열 개시제보다 중량 기준으로 더 많이 포함하고 있을 수 있다.
본 출원의 일 예에 따른 경화성 조성물에서, 광 개시제는 라디칼 개시제 및 양이온 개시제로 이루어지는 군에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다. 다른 예시에서, 상기 경화성 조성물에서 광 개시제는 라디칼 개시제 및 양이온 개시제를 동시에 포함할 수 있다. 상기 경화성 조성물은 이러한 개시제의 조합을 통해 비교적 저온에서도 우수한 경화 특성을 가지는 후막을 형성할 수 있고, 목적하는 수준의 적절한 접착력은 물론 우수한 수준의 열전도도를 확보할 수 있다.
본 출원의 일 예에 따른 경화성 조성물에서, 광 개시제로 사용되는 라디칼 개시제는 에너지선을 받아 라디칼을 발생시키는 것으로, 상기 라디칼 개시제로는 당해 기술 분야에서 일반적으로 사용되는 라디칼 개시제들이 제한 없이 사용될 수 있다. 구체적인 예로는, 1-히드록시-시클로헥실-펜닐-케톤(1-Hydroxy-cyclohexyl-phenyl-ketone), 2-히드록시-2-메틸-1-페닐-1-프로판온(2-Hydroxy-2-methyl-1-phenyl-1-propanone), 2-히드록시-1-[4-(2-히드록시에톡시)페닐]-2-메틸-1-프로판온(2-Hydroxy-1-[4-(2-hydroxyethoxy) phenyl]-2-methyl-1-propanone), 메틸벤조일포르메이트(Methylbenzoylformate), 옥시-페닐-아세트산-2-[2-옥소-2-페닐-아세톡시-에톡시]-에틸 에스테르(oxy-phenyl-acetic acid -2-[2 oxo-2phenyl-acetoxy-ethoxy]-ethyl ester), 옥시-페닐-아세트산-2-[2-히드록시-에톡시]-에틸 에스테르(oxy-phenyl-acetic acid-2-[2-hydroxy-ethoxy]-ethyl ester), 알파-디메톡시-알파-페닐아세토페논(alpha-dimethoxy-alpha-phenylacetophenone), 2-벤질-2-(디메틸아미노)1-[4-(4-모르폴리닐) 페닐]-1-부타논(2-Benzyl-2-(dimethylamino)-1-[4-(4-morpholinyl) phenyl]-1-butanone), 2-메틸-1-[4-(메틸티오)페닐]-2-(4-모르폴리닐)-1-프로판온(2-Methyl-1-[4-(methylthio)phenyl] -2-(4-morpholinyl)-1-propanone), 디페닐 (2,4,6-트리메틸벤조일)-포스핀 옥사이드(Diphenyl (2,4,6-trimethylbenzoyl)-phosphine oxide), 포스핀 옥사이드(Phosphine oxide), 페닐비스(2,4,6-트리메틸벤조일)-포스핀옥사이드(phenylbis(2,4,6-trimethylbenzoyl)-phosphineoxide)로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기 광 개시제로 사용되는 양이온 개시제는 에너지선에 의해 산(H+)을 발생시키는 화합물로, 본 발명에서 사용 가능한 양이온 개시제는, 예를 들면, 설포늄 염(Sulfonium salt) 또는 요오드늄 염(Iodonium salt)이 포함된 것이 바람직하다. 구체적인 예로는, 디페닐(4-페닐티오)페닐설포늄 헥사플루오로안티몬네이트(Diphenyl(4-phenylthio)phenylsulfonium hexafluoroantimonate), 디페닐(4-페닐티오)페닐설포늄 헥사플루오로포스페이트(Diphenyl(4-phenylthio)phenylsulfonium hexafluorophosphate), (4-메틸페닐)[4-(2-메틸프로필) 페닐]-요오드늄 헥사플루오로포스페이트((4-methylphenyl)[4-(2-methylpropyl) phenyl]-Iodonium hexafluorophosphate), (페닐)[4-(2-메틸프로필) 페닐]-요오드늄 헥사플루오로포스페이트((phenyl)[4-(2-methylpropyl) phenyl]-Iodonium hexafluorophosphate), (티오디-4,1-페닐렌)비스(디페닐설포늄) 디헥사플루오로안티몬네이트((Thiodi-4,1-phenylene)bis(diphenylsulfonium) dihexafluoroantimonate) 및 (티오디-4,1-페닐렌)비스(디페닐설포늄) 디헥사플루오로포스페이트((Thiodi-4,1-phenylene)bis(diphenylsulfonium) dihexafluorophosphate)로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 출원의 일 예에 따른 경화성 조성물에서, 광 개시제는 라디칼 개시제를 상기 광 개시제 전체 중량 대비 10 중량% 이상, 12 중량% 이상, 14 중량% 이상, 16 중량% 이상, 18 중량% 이상, 20 중량% 이상, 22 중량% 이상, 24 중량% 이상, 26 중량% 이상, 28 중량% 이상, 30 중량% 이상 또는 32 중량% 이상이거나, 95 중량% 이하, 90 중량% 이하, 85 중량% 이하, 80 중량% 이하, 75 중량% 이하, 70 중량% 이하, 65 중량% 이하, 60 중량% 이하, 55 중량% 이하, 50 중량% 이하, 45 중량% 이하, 40 중량% 이하 또는 35 중량% 이하이거나, 또는 상기 상한 및 하한을 적절히 선택하여 형성된 범위 내로 포함할 수 있다. 상기 경화성 조성물은 상기 열 개시제와 광 개시제를 동시에 적용하고, 상기 광 개시제에서 라디칼 개시제의 함량을 전술한 범위 내로 제어함으로써 비교적 저온에서도 우수한 경화 특성을 가지는 후막을 형성할 수 있고, 목적하는 수준의 적절한 접착력은 물론 우수한 수준의 열전도도를 확보할 수 있다.
본 출원의 일 예에 따른 경화성 조성물에서, 광 개시제는 라디칼 개시제(IR)와 양이온 개시제(IP)의 중량 비율(IR/IP)이 0.01 이상, 0.02 이상, 0.03 이상, 0.04 이상, 0.05 이상, 0.06 이상, 0.07 이상, 0.08 이상, 0.09 이상, 0.1 이상, 0.15 이상, 0.2 이상, 0.25 이상, 0.3 이상, 0.35 이상, 0.4 이상, 0.45 이상 또는 0.5 이상이거나, 2 이하, 1.9 이하, 1.8 이하, 1.7 이하, 1.6 이하, 1.5 이하, 1.4 이하, 1.3 이하, 1.2 이하, 1.1 이하, 1 이하, 0.9 이하, 0.8 이하, 0.7 이하 또는 0.6 이하이거나, 또는 상기 상한 및 하한을 적절히 선택하여 형성된 범위 내로 제어할 수 있다. 상기 경화성 조성물은 상기 열 개시제와 광 개시제를 동시에 적용하고, 상기 광 개시제에서 양이온 개시제와 라디칼 개시제의 함량 비율을 전술한 범위 내로 제어함으로써 비교적 저온에서도 우수한 경화 특성을 가지는 후막을 형성할 수 있고, 목적하는 수준의 적절한 접착력은 물론 우수한 수준의 열전도도를 확보할 수 있다.
본 출원의 일 예에 따른 경화성 조성물에서, 광 개시제는 양이온 개시제를 라디칼 개시제보다 중량 기준으로 더 많이 포함하고 있을 수 있다.
본 출원의 일 예에 따른 경화성 조성물은 라디칼 경화성 성분을 포함할 수 있다. 본 출원에서 사용하는 용어인 라디칼 경화성 성분은 에너지선 조사에 따라 라디칼 중합에 의해 경화될 수 있는 성분을 의미할 수 있다. 상기 라디칼 경화성 성분은 적어도 하나 이상의 라디칼 경화성 관능기를 가질 수 있고, 상기 에너지선은 마이크로파(microwaves), 적외선(IR, infra red), 자외선(UV, ultra violet), X선 또는 감마선과 같은 전자기파는 물론, 알파-입자선(alpha-particle beam), 프로톤빔(proton beam), 뉴트론빔(neutron beam) 및 전자선(electron beam)과 같은 입자빔의 조사에 의해 이루어질 수 있다.
본 출원의 일 예에 따른 경화성 조성물에서, 상기 라디칼 경화성 성분은 전술한 아크릴 중합체 성분 및 아크릴 단량체 성분을 포함할 수 있다. 상기 아크릴 중합체 성분과 아크릴 단량체 성분은 상기 내용을 참조할 수 있다.
본 출원의 일 예에 따른 경화성 조성물은 양이온 경화성 성분을 실질적으로 포함하지 않을 수 있다. 즉, 상기 경화성 조성물은 양이온 경화성 성분을 전체 중량 대비 1 중량% 이하, 0.5 중량% 이하, 0.1 중량% 이하, 0.05 중량% 이하 또는 0.01 중량% 이하로 포함하거나 바람직하게는 전혀 포함하지 않을(0 중량%) 수 있다. 본 출원에서 사용하는 용어인 양이온 경화성 성분은 에너지선 조사에 따라 양이온 중합 의해 경화될 수 있는 성분을 의미할 수 있다. 상기 양이온 경화성 성분은 적어도 하나 이상의 양이온 경화성 관능기를 가질 수 있고, 상기 양이온 경화성 관능기는 예를 들면 에폭사이드기, 옥세탄기, 사이클릭 에테르기, 설파이드기, 아세탈기 또는 락톤기가 있다. 상기 경화성 조성물은 양이온 경화성 성분을 실질적으로 포함하지 않음에도 적절한 개시제의 조합을 통해 비교적 저온에서도 우수한 경화 특성을 가지는 후막을 형성할 수 있고, 목적하는 수준의 적절한 접착력은 물론 우수한 수준의 열전도도를 확보할 수 있다.
본 출원의 일 예에 따른 경화성 조성물은 라디칼 경화성 성분과 동시에 광 개시제를 포함하고, 상기 광 개시제는 양이온 개시제를 포함하며, 상기 경화성 조성물은 양이온 경화성 성분을 실질적으로 포함하지 않을 수 있다. 여기서, 상기 경화성 조성물은 쇼어(shore) A 경도가 70 이상, 72 이상, 74 이상, 76 이상, 78 이상, 80 이상, 82 이상, 84 이상, 86 이상, 88 이상 또는 90 이상이거나, 100 이하, 99 이하, 98 이하 또는 97 이하이거나, 또는 상기 상한 및 하한을 적절히 선택하여 형성된 범위 내인 경화물을 형성할 수 있다. 상기 경화성 조성물은 전술한 개시제의 조합을 통해 비교적 저온에서도 우수한 경화 특성을 가지는 후막을 형성할 수 있고, 목적하는 수준의 적절한 접착력은 물론 우수한 수준의 열전도도를 확보할 수 있다.
본 출원의 일 예에 따른 경화성 조성물은 양이온 경화성 성분을 실질적으로 포함하지 않으면서 광 개시제로 양이온 개시제를 포함하는 경우, 증감제를 포함할 수 있다. 상기 증감제는 장파장의 광 에너지를 받아 상기 경화성 조성물 내에 있는 양이온 개시제를 활성화시킬 수 있다. 본 출원에서 사용하는 용어인 장파장의 광 에너지는 대략 300 내지 410 nm의 파장 영역의 광이 가지는 에너지를 의미한다.
상기 증감제의 종류는 특별히 제한되는 것은 아니지만, 증감제는 예를 들면, 카르보닐 화합물, 유기 황화합물, 과황화물, 레독스계 화합물, 아조 및 디아조 화합물, 안트라센계 화합물, 할로겐 화합물, 광환원성 색소 등을 들 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 증감제는 2,4-디에틸-9H-티오크산-9-톤(2,4-Diethyl-9H-thioxanthen-9-one, DETX) 또는 이소프로필티오잔톤(isopropylthioxanthone, ITX) 등 당업계에서 일반적으로 사용하는 것을 채택할 수 있다.
본 출원의 일 예에 따른 경화성 조성물은 증감제를 필러 성분 100 중량부 대비 0.01 중량부 이상, 0.02 중량부 이상, 0.03 중량부 이상, 0.04 중량부 이상, 0.05 중량부 이상, 0.06 중량부 이상, 0.07 중량부 이상 또는 0.08 중량부 이상이거나, 1 중량부 이하, 0.75 중량부 이하, 0.5 중량부 이하 또는 0.1 중량부 이하이거나, 또는 상기 상한 및 하한을 적절히 선택하여 형성된 범위 내로 포함할 수 있다. 상기 증감제의 함량 비율이 상기 범위를 만족하는 경우에는 상기 경화성 조성물이 양이온 경화성 성분을 실질적으로 포함하지 않으면서 광 개시제로 양이온 개시제를 포함하고 있더라도 양이온 개시제를 적절하게 활성화시켜 경화 반응을 유도시킬 수 있다.
본 출원의 일 예에 따른 경화성 조성물은 추가 물성을 확보하기 위해서 하기에 예시된 1종 또는 2종 이상의 첨가제들을 추가로 포함할 수 있다. 다만, 상기 첨가제는 당업계에서 일반적으로 사용할 수 있는 것이라면 족하고, 반드시 하기 예시된 첨가제로 제한되는 것은 아니다.
본 출원의 일 예에 따른 경화성 조성물은 가소제를 추가로 포함할 수 있다. 상기 가소제의 종류는 특별히 제한되는 것은 아니지만, 예를 들면 프탈산 화합물, 인산 화합물, 아디프산 화합물, 세바신산 화합물, 시트르산 화합물, 글리콜산 화합물, 트리멜리트산 화합물, 폴리에스테르 화합물, 에폭시화 대두유, 염소화 파라핀, 염소화 지방산 에스테르, 지방산 화합물, 페닐기가 결합된 술폰산기로 치환된 포화 지방족 사슬을 가진 화합물(예를 들면, LANXESS社의 mesamoll) 및 식물유 중에서 하나 이상을 선택하여 사용할 수 있다.
상기 프탈산 화합물은 디메틸 프탈레이트, 디에틸 프탈레이트, 디부틸 프탈레이트, 디헥실 프탈레이트, 디-n-옥틸 프탈레이트, 디-2-에틸헥실 프탈레이트, 디이소옥틸 프탈레이트, 디카프릴 프탈레이트, 디노닐 프탈레이트, 디이소노닐 프탈레이트, 디데실 프탈레이트, 디운데실 프탈레이트, 디라우릴 프탈레이트, 디트리데실 프탈레이트, 디벤질 프탈레이트, 디사이클로헥실 프탈레이트, 부틸 벤질 프탈레이트, 옥틸 데실 프탈레이트, 부틸 옥틸 프탈레이트, 옥틸 벤질 프탈레이트, n-헥실 n-데실 프탈레이트, n-옥틸 프탈레이트 및 n-데실 프탈레이트 중 하나 이상을 사용할 수 있다. 상기 인산 화합물은 트리크레실 포스페이트, 트리옥틸 포스페이트, 트리페닐 포스페이트, 옥틸 디페닐 포스페이트, 크레실 디페닐 포스페이트 및 트리클로로에틸 포스페이트 중 하나 이상을 사용할 수 있다. 상기 아디프산 화합물은 디부톡시에톡시에틸 아디페이트(DBEEA), 디옥틸 아디페이트, 디이소옥틸 아디페이트, 디-n-옥틸 아디페이트, 디데실 아디페이트, 디이소노닐 아디페이트(DINA), 디이소데실 아디페이트(DIDP), n-옥틸 n-데실 아디페이트, n-헵틸 아디페이트 및 n-노닐 아디페이트 중 하나 이상을 사용할 수 있다. 상기 세바신산 화합물은 디부틸 세바케이트, 디옥틸 세바케이트, 디이소옥틸 세바케이트 및 부틸 벤질 중 하나 이상을 사용할 수 있다. 상기 시트르산 화합물은 트리에틸 시트레이트, 아세틸 트리에틸 시트레이트, 트리부틸 시트레이트, 아세틸 트리부틸 시트레이트 및 아세틸 트리옥틸시트레이트 중 하나 이상을 사용할 수 있다. 상기 글리콜산 화합물은 메틸 프탈릴 에틸 글리콜레이트, 에틸 프탈릴 에틸 글리콜레이트 및 부틸 프탈릴 에틸 글리콜레이트 중 하나 이상을 사용할 수 있다. 상기 트리멜리트산 화합물은 트리옥틸 트리멜리테이트 및 트리-n-옥틸 n-데실 트리멜리테이트 중 하나 이상을 사용할 수 있다. 상기 폴리에스테르 화합물은 부탄 디올, 에틸렌 글리콜, 프로판 1,2-디올, 프로판 1,3 디올, 폴리에틸렌 글리콜, 글리세롤, 이산(diacid)(아디핀산, 숙신산, 무수숙신산 중에서 선택됨) 및 히드록시산(예컨대, 히드록시스테아린산) 중에서 선택된 디올의 반응 생성물일 수 있다.
본 출원의 일 예에 따른 경화성 조성물은 가소제를 필러 성분 100 중량부 대비 0.1 중량부 이상, 0.2 중량부 이상, 0.3 중량부 이상, 0.4 중량부 이상, 0.5 중량부 이상 또는 0.6 중량부 이상이거나, 5 중량부 이하, 4.5 중량부 이하, 4 중량부 이하, 3.5 중량부 이하, 3 중량부 이하, 2.5 중량부 이하 또는 2 중량부 이하이거나, 또는 상기 상한 및 하한을 적절히 선택하여 형성된 범위 내로 포함할 수 있다. 상기 가소제의 함량 비율이 상기 범위를 만족하는 경우에는 경화성 조성물의 상용성을 향상시킬 수 있다.
본 출원의 일 예에 따른 경화성 조성물은 가소제는 본 출원에서 적용되는 수지 성분 또는 라디칼 경화성 성분과 필러 성분 사이의 상용성을 고려하면, 아디프산 화합물인 것이 바람직하다.
본 출원의 일 예에 따른 경화성 조성물은 분산제를 추가로 포함할 수 있다. 상기 분산제는 예를 들면, 폴리아마이드아민과 그 염, 폴리카복실산과 그 염, 변성 폴리유레테인, 변성 폴리에스테르, 변성 폴리(메타)아크릴레이트, (메타)아크릴계 공중합체, 나프탈렌설폰산 포말린 축합물, 폴리옥시에틸렌알킬인산 에스테르, 폴리옥시에틸렌알킬아민 및 안료 유도체 등을 사용할 수 있으나, 당업계에 공지된 분산제면 제한없이 사용할 수 있다. 바람직하게, 상기 분산제는 변성 폴리에스테르 분산제를 포함할 수 있고, 예를 들면 Disperbyk-111(BYK社) 및 솔스퍼스 41000(루브리졸社) 등을 사용할 수 있다.
본 출원의 일 예에 따른 경화성 조성물은 분산제를 필러 성분 100 중량부 대비 0.1 중량부 이상, 0.2 중량부 이상, 0.3 중량부 이상, 0.4 중량부 이상, 0.5 중량부 이상 또는 0.6 중량부 이상이거나, 5 중량부 이하, 4.5 중량부 이하, 4 중량부 이하, 3.5 중량부 이하, 3 중량부 이하, 2.5 중량부 이하 또는 2 중량부 이하이거나, 또는 상기 상한 및 하한을 적절히 선택하여 형성된 범위 내로 포함할 수 있다. 상기 분산제의 함량 비율이 상기 범위를 만족하는 경우에는 경화성 조성물 내의 필러 성분이 과량으로 함유되어 있더라도 우수한 분산성을 확보할 수 있다.
본 출원의 일 예에 따른 경화성 조성물은 난연제 또는 난연 보조제 등을 추가로 포함할 수 있다. 난연제 또는 난연 보조제 등을 추가로 포함한 경화성 조성물은 경화함으로써 난연성 경화물을 형성할 수 있다. 난연제로는 특별한 제한 없이 공지의 다양한 난연제가 적용될 수 있으며, 예를 들면, 고상의 필러 형태의 난연제나 액상 난연제 등이 적용될 수 있다. 난연제로는, 예를 들면, 멜라민 시아누레이트(melamine cynaurate) 등과 같은 유기계 난연제나 수산화 마그네슘 등과 같은 무기계 난연제 등이 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 경화성 조성물에 포함되는 열전도성 필러 입자의 양이 많은 경우, 액상 타입의 난연 재료(TEP, Triethyl phosphate 또는 TCPP, tris(1,3-chloro-2-propyl)phosphate 등)를 사용할 수도 있다. 또한, 난연상승제의 작용을 할 수 있는 실란 커플링제가 추가될 수도 있다.
본 출원의 일 예에 따른 경화성 조성물은 난연제를 필러 성분 100 중량부 대비 0.5 중량부 이상, 1 중량부 이상, 1.5 중량부 이상, 2 중량부 이상, 2.5 중량부 이상 또는 3 중량부 이상이거나, 10 중량부 이하, 9 중량부 이하, 8 중량부 이하, 7 중량부 이하, 6 중량부 이하, 5 중량부 이하 또는 4 중량부 이하이거나, 또는 상기 상한 및 하한을 적절히 선택하여 형성된 범위 내로 포함할 수 있다. 상기 난연제의 함량 비율이 상기 범위를 만족하는 경우에는 우수한 열전도성을 확보하면서 우수한 난연 성능을 구현할 수 있다.
본 출원의 일 예에 따른 경화성 조성물은 반응 촉진제를 추가로 포함할 수 있다. 상기 반응 촉진제는 상기 경화성 조성물의 중합 반응을 촉진시키는 기능을 수행할 수 있다. 상기 반응 촉진제의 종류는 특별히 제한되는 것은 아니지만, 예를 들면 디메틸-피-톨루이딘(N,N-Dimethyl-p-toluidine; DMPT) 등을 사용할 수 있다.
본 출원의 일 예에 따른 경화성 조성물은 반응 촉진제를 필러 성분 100 중량부 대비 0.01 중량부 이상, 0.02 중량부 이상, 0.03 중량부 이상, 0.04 중량부 이상, 0.05 중량부 이상, 0.06 중량부 이상, 0.07 중량부 이상 또는 0.08 중량부 이상이거나, 1 중량부 이하, 0.75 중량부 이하, 0.5 중량부 이하 또는 0.1 중량부 이하이거나, 또는 상기 상한 및 하한을 적절히 선택하여 형성된 범위 내로 포함할 수 있다. 상기 반응 촉진제의 함량 비율이 상기 범위를 만족하는 경우에는 적절하게 중합 반응을 촉진시킬 수 있다.
본 출원의 일 예에 따른 경화성 조성물은 필요하다면 금속 촉매를 추가로 포함할 수 있다. 상기 금속 촉매로 알루미늄, 비스무트, 납, 수은, 주석, 아연 및 지르코늄으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 중심 금속 원소로 포함할 수 있다. 또한, 상기 금속 촉매는 상기 중심 금속 원소에 에스테르기, 에테르기 또는 카르복시기가 결합되어 있을 수 있다. 상기 금속 촉매는 예를 들면 디부틸틴 디라우레이트 또는 디메틸틴 디아세테이트 등이 있으나 이에 특별히 제한되는 것은 아니고, 당업계에서 일반적으로 사용할 수 있는 것이라면 제한없이 사용할 수 있다. 또한, 금속 촉매는 1종 또는 2종 이상을 사용할 수 있다.
본 출원의 일 예에 따른 경화성 조성물은 필요하다면 가교제를 추가로 포함할 수 있다. 상기 가교제는 경화성 조성물 내에 포함되는 구성과 가교 구조를 구현함으로써 적절한 접착력과 경도를 가지는 경화물을 형성할 수 있다.
상기 가교제는 예를 들면, 우레탄계 아크릴레이트 가교제, 지방족 이소시아네이트 가교제, 에폭시 가교제, 아지리딘 가교제 및 금속 킬레이트 가교제를 사용할 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 가교제는 1종 또는 2종 이상을 사용할 수 있다. 상기 우레탄계 아크릴레이트 가교제는 분자쇄 중에 다수의 우레탄 결합(-NHCOO-)을 갖고 있으며 분자 말단에 자외선에 반응할 수 있는 아크릴기를 가지고 있는 화합물로서, 상업적으로 PU330(미원상사), PU256(미원상사), PU610(미원상사) 및 PU340(미원상사) 등을 사용할 수 있다. 상기 지방족 이소시아네이트 가교제는 예를 들면, 이소보론 디이소시아네이트(isophorone diisocyanate) 또는 메틸렌 디사이클로헥실 디이소시아네이트(methylene dicyclohexyl diisocyanate) 또는 사이클로헥산 디이소시아네이트(cyclohexane diisocyanate) 등과 같은 이소시아네이트 화합물이나, 그의 다이머(dimer) 또는 트리머(trimer) 등과 같은 유도체를 사용할 수 있다. 상기 에폭시 가교제는 예를 들면, 에틸렌글리콜 디글리시딜에테르, 트리글리시딜에테르, 트리메틸올프로판 트리글리시딜에테르, N,N,N',N'-테트라글리시딜 에틸렌디아민 또는 글리세린 디글리시딜에테르 등을 사용할 수 있다. 상기 아지리딘 가교제는 예를 들면, N,N'-톨루엔-2,4-비스(1-아지리딘카르복사미드), N,N'-디페닐메탄-4,4'-비스(1-아지리딘카르복사미드), 트리에틸렌 멜라민, 비스이소프로탈로일-1-(2-메틸아지리딘) 또는 트리-1-아지리디닐포스핀옥사이드 등을 사용할 수 있다. 상기 금속 킬레이트 가교제는 예를 들면, 알루미늄, 철, 아연, 주석, 티탄, 안티몬, 마그네슘 및/또는 바나듐과 같은 다가 금속이 아세틸 아세톤 또는 아세토초산 에틸 등에 배위하고 있는 화합물인 금속 킬레이트 성분 등을 사용할 수 있다.
본 출원의 일 예에 따른 경화성 조성물은 필요하다면 퍼옥사이드(peroxide) 화합물을 추가로 포함할 수 있다. 상기 퍼옥사이드 화합물은 상기 경화성 조성물이 중합반응이 일어나도록 도움을 주는 물질일 수 있다.
상기 퍼옥사이드 화합물은 예를 들면, 메틸에틸 케톤 퍼옥사이드(methyl ethyl ketone peroxide, MEKP), 시클로헥사논퍼옥사이드, 3,3,5-트리메틸시클로헥사논퍼옥사이드, 메틸시클로헥사논퍼옥사이드, 메틸아세트아세테이트퍼옥사이드 및 아세틸아세톤퍼옥사이드 등과 같은 케톤 퍼옥사이드 화합물; tert-부틸하이드로퍼옥사이드, 쿠멘하이드로퍼옥사이드, 디이소프로필벤젠하이드로옥사이드, 파라멘탄하이 드로퍼옥사이드, 2,5-디메틸헥산-2,5-디하이드로퍼옥사이드, 및 1,1,3,3-테트라메틸부틸하이드로퍼옥사이드 등과 같은 하이드로 퍼옥사이드 화합물; 아세틸퍼옥사이드, 이소부틸퍼옥사이드, 옥타노일퍼옥사이드, 데카노일퍼옥사이드, 라우리노일퍼옥사이드, 3,3,5-트리메틸헥사노일퍼옥사이드, 숙신산퍼옥사이드, 벤조일퍼옥사이드, 2,4-디클로로 벤조일퍼옥사이드 및 메트-톨루오일퍼옥사이드 등과 같은 디아실퍼옥사이드 화합물; 벤조일 퍼옥사이드(benzoyl peroxide, BPO) 등과 같은 아실 퍼옥사이드 화합물;일 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 퍼옥사이드 화합물은 1종 또는 2종 이상을 사용할 수 있다.
본 출원의 일 예에 따른 경화성 조성물은 필요하다면 점도의 조절, 예를 들면 점도를 높이거나 혹은 낮추기 위해 또는 전단력에 따른 점도 조절을 위하여 점도 조절제, 예를 들면, 요변성 부여제, 희석제, 표면 처리제 또는 커플링제 등을 추가로 포함할 수 있다. 요변성 부여제는 경화성 조성물의 전단력에 따른 점도를 조절할 수 있다. 사용할 수 있는 요변성 부여제로는, 퓸드 실리카 등이 예시될 수 있다. 희석제는 통상 경화성 조성물의 점도를 낮추기 위해 사용되는 것으로 상기와 같은 작용을 나타낼 수 있는 것이라면 업계에서 공지된 다양한 종류의 것을 제한 없이 사용할 수 있다. 표면 처리제는 경화성 조성물의 경화물에 도입되어 있는 필러 성분의 표면 처리를 위한 것이고, 상기와 같은 작용을 나타낼 수 있는 것이라면 업계에서 공지된 다양한 종류의 것을 제한 없이 사용할 수 있다. 커플링제의 경우는, 예를 들면, 열전도성 필러 입자(예를 들면, 알루미나 등)의 분산성을 개선하기 위해 사용될 수 있고, 상기와 같은 작용을 나타낼 수 있는 것이라면 업계에서 공지된 다양한 종류의 것을 제한 없이 사용할 수 있다.
본 출원의 일 예에 따른 경화성 조성물은 상기 열거한 각 구성요소를 혼합하여 형성할 수 있다. 또한, 상기 경화성 조성물은 필요한 성분이 모두 포함될 수 있다면 혼합 순서에 대해서는 특별히 제한되는 것은 아니다.
본 출원의 일 예에 따른 경화성 조성물은 합성된 중합체 성분이 포함된 수지 성분에 필러 성분 등 다른 구성요소를 첨가하고 혼합함으로써 제조될 수 있다. 상기 중합체 성분이 포함된 수지 성분은 가열 경화 방식을 통해 고형분이 약 50 내지 70% 정도 이내일 때 중합을 중단시켜 제조된 중합체 시럽(syrup)일 수 있다. 또한, 상기 경화성 조성물은 상기 제조된 중합체 시럽에 단량체 성분을 추가하여 희석한 후, 필러 성분 등 다른 구성요소를 첨가하고 혼합함으로써 제조될 수 있다.
본 출원의 일 예에 따른 장치는 발열성 소자 및 냉각 부위를 포함하고, 상기 발열성 소자 및 냉각 부위의 사이에 상기 양자를 열적 접촉시키고 있는 본 출원의 일 예에 따른 경화성 조성물 또는 상기 경화성 조성물의 경화물을 포함한 것일 수 있다.
본 출원의 일 예에 따른 장치는 예를 들면 다리미, 세탁기, 건조기, 의류 관리기, 전기 면도기, 전자레인지, 전기오븐, 전기밥솥, 냉장고, 식기세척기, 에어컨, 선풍기, 가습기, 공기청정기, 휴대폰, 무전기, 텔레비전, 라디오, 컴퓨터, 노트북 등 다양한 전기 제품 및 전자 제품 또는 이차 전지 등의 배터리 등이 있고, 상기 경화성 조성물의 경화물은 상기 장치에서 발생되는 열을 방열시킬 수 있다. 특히, 배터리 셀이 모여 하나의 배터리 모듈을 형성하고, 여러 개의 배터리 모듈이 모여 하나의 배터리 팩을 형성하여 제조하는 전지 자동차 배터리에서, 배터리 모듈을 연결하는 소재로 본 출원의 경화성 조성물이 사용될 수 있다. 배터리 모듈을 연결하는 소재로 본 출원의 경화성 조성물이 사용되는 경우, 배터리 셀에서 발생하는 열을 방열하고, 외부 충격과 진동으로부터 배터리 셀을 고정시키는 역할을 할 수 있다.
본 출원의 경화성 조성물의 경화물은 발열성 소자에서 발생되는 열을 냉각 부위로 전달할 수 있다. 즉, 상기 경화성 조성물의 경화물은 상기 발열성 소자에서 발생되는 열을 방열할 수 있다.
상기 경화성 조성물의 경화물은 발열성 소자 및 냉각 부위 사이에 위치하여 이들을 열적 접촉시킬 수 있다. 열적 접촉이란, 상기 경화성 조성물의 경화물이 발열성 소자 및 냉각 부위와 물리적으로 직접 접촉하여 상기 발열성 소자에서 발생된 열을 상기 냉각 부위로 방열하거나, 상기 경화성 조성물의 경화물이 발열성 소자 및/또는 냉각 부위와 직접 접촉하지 않더라도(즉, 경화성 조성물의 경화물과 발열성 소자 및/또는 냉각 부위 사이에 별도 층이 존재) 상기 발열성 소자에서 발생된 열을 상기 냉각 부위로 방열하도록 하는 것을 의미한다.
본 출원은 배터리 모듈을 제공할 수 있다. 본 출원의 일 예에 따른 배터리 모듈은 내부 공간을 형성하는 하부판과 측벽을 가지는 모듈 케이스; 상기 모듈 케이스의 내부 공간에 존재하는 복수의 배터리셀; 및 상기 모듈 케이스의 내부 공간에 존재하는 수지층을 포함하고, 상기 수지층은 상기 복수의 배터리셀과 접촉하고 있고, 또한 상기 모듈 케이스의 하부판 또는 측벽과 접촉하고 있을 수 있다. 여기서, 상기 수지층은 본 출원의 일 예에 따른 경화성 조성물 또는 상기 경화성 조성물의 경화물을 포함할 수 있다.
본 출원의 배터리 모듈은 모듈 케이스 및 배터리셀을 포함한다. 배터리셀은 상기 모듈 케이스 내에 수납되어 있을 수 있다. 배터리셀은 모듈 케이스 내에 하나 이상 존재할 수 있으며, 복수의 배터리셀이 모듈 케이스 내에 수납되어 있을 수 있다. 모듈 케이스 내에 수납되는 배터리셀의 수는 용도 등에 따라 조절되는 것으로 특별히 제한되지 않는다. 모듈 케이스에 수납되어 있는 배터리셀들은 서로 전기적으로 연결되어 있을 수 있다.
모듈 케이스는, 배터리셀이 수납될 수 있는 내부 공간을 형성하는 측벽과 하부판을 적어도 포함할 수 있다. 모듈 케이스는, 상기 내부 공간을 밀폐하는 상부판을 추가로 포함할 수 있다. 상기 측벽, 하부판 그리고 상부판은 서로 일체형으로 형성되어 있거나, 혹은 각각 분리된 측벽, 하부판 및/또는 상부판이 조립되어 상기 모듈 케이스가 형성되어 있을 수 있다. 이러한 모듈 케이스의 형태 및 크기는 특별히 제한되지 않으며, 용도, 상기 내부 공간에 수납되는 배터리셀의 형태 및 개수 등에 따라 적절하게 선택될 수 있다.
도 1은, 예시적인 모듈 케이스(10)를 보여주는 도면이고, 하나의 하부판(10a)과 4개의 측벽(10b)을 포함하는 상자 형태의 케이스(10)의 예시이다. 모듈 케이스(10)는 내부 공간을 밀폐하는 상부판(10c)을 추가로 포함할 수 있다.
도 2는, 배터리셀(20)이 수납되어 있는 도 1의 모듈 케이스(10)를 상부에서 관찰한 모식도이다.
모듈 케이스의 상기 하부판, 측벽 및/또는 상부판(이하, 하부판 등으로 호칭할 수 있다.)에는 홀이 형성되어 있을 수 있다. 이러한 홀은 후술하는 수지층과 접촉하고 있는 하부판 등에 형성되어 있을 수 있고, 후술하는 바와 같이 상기 수지층과 80% 이상의 접촉 면적으로 접촉하고 있는 하부판 등에 형성될 수 있다. 상기 홀은 후술하는 바와 같이 수지층을 주입 공정에 의해 형성하는 경우에 상기 수지층의 형성 재료(수지 조성물)를 주입하는 주입홀일 수 있다. 이 때 상기 홀의 형태, 개수 및 위치는 상기 수지층의 형성 재료의 주입 효율을 고려하여 조정될 수 있다. 하나의 예시에서 상기 홀은 적어도 상기 하부판에 형성되어 있을 수 있다.
하나의 예시에서 상기 홀은 상기 측벽, 하부판 또는 상부판의 전체 길이의 약 1/4 내지 3/4 지점 또는 약 3/8 내지 7/8 지점 또는 대략 중간부에 형성되어 있을 수 있다. 이 지점에 형성된 주입홀을 통해 수지 조성물을 주입함으로써 수지층을 넓은 접촉 면족을 가지도록 주입할 수 있다. 상기의 1/4, 3/4, 3/8 또는 7/8 지점은, 예를 들면, 도 3에 나타난 바와 같이, 하부판 등의 어느 하나의 말단면(E)을 기준으로 측정한 전체 길이(L) 대비 상기 홀의 형성 위치까지의 거리(A)의 비율이다. 또한, 상기에서 길이(L) 및 거리(A)가 형성되는 말단(E)은, 상기 길이(L)와 거리(A)를 동일한 말단(E)으로부터 측정하는 한 임의의 말단(E)일 수 있다. 도 3에서 주입홀(50a)은 하부판(10a)의 대략 중간부에 위치하는 형태이다.
주입홀의 크기 및 형상은 특별히 제한되지 않고, 후술하는 수지층 재료의 주입 효율을 고려하여 형성할 수 있다. 예를 들면, 상기 홀은, 원형, 타원형, 삼각형이나 사각형 등의 다각형 또는 무정형일 수 있다. 주입홀의 개수 및 그 간격도 크게 제한되는 것은 아니며, 전술한 바와 같이 수지층이 하부판 등과 넓은 접촉 면적을 가질 수 있도록 조절될 수 있다.
상기 주입홀이 형성되어 있는 하부판 등의 말단에는 관찰홀(예를 들면, 도면 3의 50b)이 형성될 수 있다. 이러한 관찰홀은, 예를 들어, 상기 주입홀을 통해 수지층 재료를 주입할 때에, 주입된 재료가 해당 측벽, 하부판 또는 상부판의 말단까지 잘 주입되는 것인지를 관찰하기 위한 것일 수 있다. 상기 관찰홀의 위치, 형태, 크기 및 개수는 상기 주입되는 재료가 적절하게 주입되었는지를 확인할 수 있도록 형성되는 한 제한되지 않는다.
모듈 케이스는 열전도성 케이스일 수 있다. 용어 열전도성 케이스는, 케이스 전체의 열전도도가 10 W/mk 이상이거나, 혹은 적어도 상기와 같은 열전도도를 가지는 부위가 포함되어 있는 케이스를 의미한다. 예를 들면, 전술한 측벽, 하부판 및 상부판 중 적어도 하나는 상기 기술한 열전도도를 가질 수 있다. 다른 예시에서 상기 측벽, 하부판 및 상부판 중 적어도 하나가 상기 열전도도를 가지는 부위를 포함할 수 있다. 상기에서 열전도도는, 다른 예시에서 20 W/mk 이상, 30 W/mk 이상, 40 W/mk 이상, 50 W/mk 이상, 60 W/mk 이상, 70 W/mk 이상, 80 W/mk 이상, 90 W/mk 이상, 100 W/mk 이상, 110 W/mk 이상, 120 W/mk 이상, 130 W/mk 이상, 140 W/mk 이상, 150 W/mk 이상, 160 W/mk 이상, 170 W/mk 이상, 180 W/mk 이상, 190 W/mk 이상 또는 195 W/mk 이상일 수 있다. 상기 열전도도는 그 수치가 높을수록 모듈의 방열 특성 등의 측면에서 유리하므로, 그 상한은 특별히 제한되지 않는다. 일 예시에서 상기 열전도도는 약 1,000 W/mK 이하, 900 W/mk 이하, 800 W/mk 이하, 700 W/mk 이하, 600 W/mk 이하, 500 W/mk 이하, 400 W/mk 이하, 300 W/mk 또는 250 W/mK 이하일 수 있지만 이에 제한되는 것은 아니다. 상기와 같은 열전도도를 나타내는 재료의 종류는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면, 알루미늄, 금, 순은, 텅스텐, 구리, 니켈 또는 백금 등의 금속 소재 등이 있다. 모듈 케이스는 전체가 상기와 같은 열전도성 재료로 이루어지거나, 적어도 일부의 부위가 상기 열전도성 재료로 이루어진 부위일 수 있다. 이에 따라 상기 모듈 케이스는 상기 언급된 범위의 열전도도를 가지거나, 혹은 상기 언급된 열전도도를 가지는 부위를 적어도 포함할 수 있다.
모듈 케이스에서 상기 범위의 열전도도를 가지는 부위는 후술하는 수지층 및/또는 절연층과 접촉하는 부위일 수 있다. 또한, 상기 열전도도를 가지는 부위는, 냉각수와 같은 냉각 매체와 접하는 부위일 수 있다. 이러한 구조에 의하면 배터리셀로부터 발생한 열을 효과적으로 외부로 방출할 수 있는 구조가 구현될 수 있다.
모듈 케이스 내에 수납되는 배터리셀의 종류도 특별히 제한되지 않으며, 공지의 다양한 배터리셀이 모두 적용될 수 있다. 하나의 예시에서 상기 배터리셀은 파우치형일 수 있다. 도 4를 참조하여 설명하면, 파우치형 배터리셀(100)는 통상적으로 전극 조립체, 전해질 및 파우치 외장재를 포함할 수 있다.
도 4는, 예시적인 파우치형셀의 구성을 개략적으로 나타내는 분리 사시도이고, 도 5는 도 4의 구성의 결합 사시도이다.
파우치형셀(100)에 포함되는 전극 조립체(110)는, 하나 이상의 양극판 및 하나 이상의 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 배치된 형태일 수 있다. 전극 조립체(110)는, 하나의 양극판과 하나의 음극판이 세퍼레이터와 함께 권취된 권취형이거나, 다수의 양극판과 다수의 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 교대로 적층된 스택형 등으로 구분될 수 있다.
파우치 외장재(120)는, 예를 들면, 외부 절연층, 금속층 및 내부 접착층을 구비하는 형태로 구성될 수 있다. 이러한 외장재(120)는, 전극 조립체(110)와 전해액 등 내부 요소를 보호하고, 전극 조립체(110)와 전해액에 의한 전기 화학적 성질에 대한 보완 및 방열성 등을 감안하여 알루미늄 등의 금속 박막을 포함할 수 있다. 이러한 금속 박막은, 전극 조립체(110) 및 전해액 등의 요소나 전지(100) 외부의 다른 요소와의 전기적 절연성을 확보하기 위해, 절연 물질로 형성된 절연층 사이에 개재될 수 있다.
하나의 예시에서 외장재(120)는, 상부 파우치(121)와 하부 파우치(122)를 포함할 수 있고, 상부 파우치(121)와 하부 파우치(122) 중 적어도 하나에는 오목한 형태의 내부 공간(I)이 형성될 수 있다. 이러한 파우치의 내부 공간(I)에는 전극 조립체(110)가 수납될 수 있다. 상부 파우치(121)와 하부 파우치(122)의 외주면에는 실링부(S)가 구비되고, 이러한 실링부(S)가 서로 접착되어, 전극 조립체(110)가 수용된 내부 공간이 밀폐될 수 있다.
전극 조립체(110)의 각 전극판에는 전극 탭이 구비되며, 하나 이상의 전극 탭이 전극 리드와 연결될 수 있다. 전극 리드는 상부 파우치(121)와 하부 파우치(122)의 실링부(S) 사이에 개재되어 외장재(120)의 외부로 노출됨으로써, 이차 전지(100)의 전극 단자로서 기능할 수 있다.
파우치형 셀의 형태는 하나의 예시이며, 본 출원에서 적용되는 배터리셀이 상기와 같은 종류에 제한되는 것은 아니다. 본 출원에서는 공지된 다양한 형태의 파우치형셀 또는 기타 다른 형태의 전지가 모두 배터리셀로서 적용될 수 있다.
본 출원의 배터리 모듈은, 수지층을 포함할 수 있다. 본 출원에서 용어 수지층은, 수지 성분을 포함하는 층이고, 하나의 예시에서 상기 수지층은, 접착제층일 수도 있다. 하나의 예시에서 상기 배터리 모듈은, 상기 케이스 및 배터리셀을 포함하고, 상기 케이스의 측벽, 하부판 또는 상부판 중 어느 하나와 접촉하고 있을 수 있다. 여기서, 상기 수지층은 본 출원의 일 예에 따른 경화성 조성물 또는 상기 경화성 조성물의 경화물을 포함할 수 있다.
이 때 상기 수지층과 접촉하고 있는 측벽, 하부판 또는 상부판은 전술한 열전도성의 측벽, 하부판 또는 상부판일 수 있다. 한편, 상기에서 접촉은, 열적 접촉을 의미하는 것으로, 상기 접촉에는 상기 수지층이 상기 하부판 등과 직접 접촉하고 있거나, 혹은 상기 수지층과 상기 하부판 등의 사이에 다른 요소, 예를 들면, 후술하는 절연층 등이 존재하지만, 그 다른 요소가 상기 수지층으로부터 상기 하부판 등으로의 열의 전달을 방해하고 있지 않은 상태를 의미할 수 있다. 상기에서 열의 전달을 방해하지 않는다는 것은, 상기 수지층과 상기 하부판 등의 사이에 다른 요소(ex. 절연층 또는 후술하는 가이딩부)가 존재하는 경우에도, 그 다른 요소와 상기 수지층의 전체 열전도도가 약 2 W/mK 이상, 2.5 W/mK 이상, 3 W/mK 이상, 3.5 W/mK 이상 또는 4 W/mK 이상이 되거나, 혹은 상기 수지층 및 그와 접촉하고 있는 하부판 등의 전체 열전도도가 상기 다른 요소가 있는 경우에도 상기 범위 내에 포함되는 경우를 의미한다. 상기 열적 접촉의 열전도도는 50 W/mK 이하, 45 W/mk 이하, 40 W/mk 이하, 35 W/mk 이하, 30 W/mk 이하, 25 W/mk 이하, 20 W/mk 이하, 15 W/mk 이하, 10W/mK 이하, 5 W/mK 이하, 4.5 W/mK 이하 또는 약 4.0 W/mK 이하일 수 있다. 이러한 열적 접촉은, 상기 다른 요소가 존재하는 경우에, 그 다른 요소의 열전도도 및/또는 두께를 제어하여 달성할 수 있다.
수지층은, 상기 하부판 등과 접촉하고 있고, 또한 상기 배터리셀과도 접촉하고 있을 수 있다. 상기 배터리셀과 수지층의 접촉도 전술한 열적 접촉이다. 본 출원에서는 상기와 같은 구조의 채용을 통해 일반적인 배터리 모듈 또는 그러한 모듈의 집합체인 배터리팩의 구성 시에 기존에 요구되던 다양한 체결 부품이나 모듈의 냉각 장비 등을 대폭적으로 감소시키면서도, 방열 특성을 확보하면서, 단위 부피 당 보다 많은 배터리셀이 수납되는 모듈을 구현할 수 있다. 이에 따라서, 본 출원에서는 보다 소형이고, 가벼우면서도 고출력의 배터리 모듈을 제공할 수 있다.
도 6 및 7은, 상기 배터리 모듈의 예시적인 단면도이고, 예를 들면, 상기 모듈은, 6 및 7과 같이 측벽(10b)과 하부판(10a)을 포함하는 케이스(10); 상기 케이스의 내부에 수납되어 있는 복수의 배터리셀(20) 및 상기 배터리셀(20)과 케이스(10) 모두와 접촉(열적 접촉)하고 있는 수지층(30)을 포함하는 형태일 수 있다.
상기 구조에서 상기 수지층(30)과 접촉하고 있는 하부판 등은 전술한 것과 같이 열전도성의 하부판 등일 수 있다.
상기 수지층과 하부판 등의 접촉 면적은, 상기 하부판 등의 전체 면적 대비 약 70% 이상, 약 75% 이상, 약 80% 이상, 약 85% 이상, 약 90% 이상 또는 약 95% 이상일 수 있다. 상기 접촉 면적의 상한은 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면, 100% 이하 또는 약 100% 미만일 수 있다. 상기 접촉 면적은, 하부판 등이 열전도성 부위를 포함하는 경우에는 상기 열전도성 부위에 대한 접촉 면적, 즉 상기 열전도성 부위 전체 면적 대비 비율일 수 있다.
전술한 바와 같이, 상기 열전도성 부위 또는 열전도성 하부판 등은 냉각수와 같은 냉각 매체와 접하는 부위일 수 있다. 즉, 도 6에 모식적으로 나타난 바와 같이, 상기와 같은 구조에 의해 열(H)이 하부판 등으로 쉽게 배출될 수 있고, 이러한 하부판 등을 냉각 매체(CW)와 접촉시킴으로서, 보다 간소화된 구조에서도 열의 방출이 쉽게 이루어지도록 할 수 있다.
수지층(30)은, 도면 6과 같이, 상대적으로 얇은 층의 형태이거나, 혹은 도면 7과 같이 케이스(10)의 내부 공간을 충전하고 있을 수 있다. 상기의 경우, 상기 배터리셀(20)은 수지층 내에 삽입되어 있는 상태로 존재할 수 있다. 도면 6과 같은 구조인 경우에 수지층의 두께는 예를 들면, 약 100 ㎛ 내지 5 mm의 범위 내 또는 약 200㎛ 내지 5 mm의 범위 내일 수 있다. 본 출원의 구조에서는 상기 수지층이 얇으면, 방열 특성에서 유리하고, 두꺼우면 후술하는 절연 특성에서 유리하기 때문에, 이러한 점을 고려하여 적정 두께를 설정할 수 있다. 상기 두께는, 수지층의 가장 얇은 부위의 두께, 가장 두꺼운 부위의 두께 또는 평균 두께일 수 있다.
도 6 또는 7에 나타난 바와 같이, 상기 모듈 케이스(10)의 내부의 적어도 일면, 예를 들면, 수지층(30)과 접촉하는 면(10a)에는 수납되는 배터리셀(20)을 가이드할 수 있는 가이딩부(10d)가 존재할 수도 있다. 이 때 가이딩부(10d)의 형상은 특별히 제한되지 않고, 적용되는 배터리셀의 형태 등을 고려하여 적정한 형상이 채용될 수 있으며, 상기 가이딩부(10d)는, 상기 하부판 등과 일체로 형성되어 있는 것이거나, 혹은 별도로 부착된 것일 수 있다. 상기 가이딩부(10d)는 전술한 열적 접촉을 고려하여 열전도성 소재, 예를 들면, 알루미늄, 금, 순은, 텅스텐, 구리, 니켈 또는 백금 등의 금속 소재를 사용하여 형성할 수 있다. 또한, 도면에는 도시되어 있지 않으나, 수납되는 배터리셀(20)의 사이에는 간지 또는 접착제층이 존재할 수도 있다. 상기에서 간지는 배터리셀의 충방전 시에 버퍼 역할을 할 수 있다.
상기 수지층 또는 그 수지층이 적용된 배터리 모듈은, 전술한 본 출원의 경화성 조성물 및 상기 경화성 조성물의 경화물에 대한 물성에 따른 특성을 가질 수 있다. 특히, 상기 배터리 모듈의 수지층은 본 출원의 경화성 조성물 및 상기 경화성 조성물의 경화물에 대한 물성과 동일할 수 있다.
하나의 예시에서 상기 배터리 모듈은 상기 모듈 케이스와 상기 배터리셀의 사이 또는 상기 수지층과 상기 모듈 케이스의 사이에 절연층을 추가로 포함할 수 있다. 도 8은, 수지층(30)과 케이스의 하부판(10c)상에 형성된 가이딩부(10d)와의 사이에 절연층(40)이 형성되어 있는 경우의 예시이다. 절연층을 추가함으로써 사용 과정에서 발생할 수 있는 충격에 의한 셀과 케이스의 접촉에 따른 전기적 단락 현상이나 화재 발생 등의 문제를 방지할 수 있다. 상기 절연층은 높은 절연성과 열전도성을 가지는 절연 시트를 사용하여 형성하거나, 혹은 절연성을 나타내는 물질의 도포 내지는 주입에 의해 형성할 수 있다. 예를 들면, 후술하는 배터리 모듈의 제조 방법에서 수지 조성물의 주입 전에 절연층을 형성하는 과정이 수행될 수 있다. 절연층의 형성에는 소위 TIM(Thermal Interface Material) 등이 적용될 수도 있다. 다른 방식에서 절연층은 접착성 물질로 형성할 수 있으며, 예를 들면, 열전도성 필러 등의 필러의 함량이 적거나 없는 수지층을 사용하여 절연층을 형성할 수도 있다. 절연층의 형성에 사용될 수 있는 수지 성분으로는, 아크릴 수지, PVC(poly(vinyl chloride)), PE(polyethylene) 등의 올레핀 수지, 에폭시 수지, 실리콘이나, EPDM 러버((ethylene propylene diene monomer rubber) 등의 러버 성분 등이 예시될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 절연층은, ASTM D149에 준거하여 측정한 절연파괴전압이 약 5 kV/mm 이상, 약 10 kV/mm 이상, 약 15 kV/mm 이상, 20 kV/mm 이상, 25 kV/mm 이상 또는 30 kV/mm 이상일 수 있다. 상기 절연파괴전압은 그 수치가 높을수록 우수한 절연성을 보이는 것으로 특별히 제한되는 것은 아니다. 예를 들면, 상기 절연층의 절연파괴전압은 약 100 kV/mm 이하, 90 kV/mm 이하, 80 kV/mm 이하, 70 kV/mm 이하 또는 60 kV/mm 이하일 수 있다. 상기 절연층의 두께는 그 절연층의 절연성이나 열전도성 등을 고려하여 적정 범위로 설정할 수 있으며, 예를 들면, 약 5㎛ 이상, 약 10㎛ 이상, 20㎛ 이상, 30㎛ 이상, 40㎛ 이상, 50㎛ 이상, 60㎛ 이상, 70㎛ 이상, 80㎛ 이상 또는 90㎛ 이상 이상 정도일 수 있다. 또한, 두께의 상한도 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면, 약 1 mm 이하, 약 200㎛ 이하, 190㎛ 이하, 180㎛ 이하, 170㎛ 이하, 160㎛ 이하 또는 150㎛ 이하일 수 있다.
본 출원은 또한 배터리 모듈, 예를 들면, 상기 언급된 배터리 모듈의 제조 방법에 대한 것이다.
본 출원의 제조 방법은, 전술한 모듈 케이스 내 수지 조성물을 주입하는 단계; 상기 모듈 케이스 내에 배터리셀을 수납하는 단계 및 상기 수지 조성물을 경화시켜 상기 수지층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 수지 조성물은 상기 배터리 모듈의 수지층을 형성하는 조성물을 의미하고, 본 출원의 일 예에 따른 경화성 조성물일 수 있다.
모듈 케이스 내부에 수지 조성물을 주입하는 단계와 모듈 케이스 내에 배터리셀을 수납하는 단계의 순서는 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 모듈 케이스 내에 수지 조성물을 먼저 주입하고, 그 상태에서 배터리셀을 수납하거나, 혹은 배터리셀을 먼저 모듈 케이스 내부에 수납한 후에 수지 조성물을 주입할 수 있다.
모듈 케이스 내에 수지 조성물을 주입하는 방식은 특별히 제한되지 않으며, 공지의 방식이 적용될 수 있다. 예를 들면, 모듈 케이스의 개구부에 수지 조성물을 부어서 수지 조성물을 주입하거나, 모듈 케이스에 형성되어 있는 전술한 주입구에 의해 수지 조성물을 주사(injection)하는 방식, 배터리셀과 배터리 모듈 양자에 수지 조성물을 도포하는 방식 등이 적용될 수 있다. 적절한 고정을 위해 상기 주입 공정은 배터리 모듈 또는 배터리셀을 일정하게 진동시키면서 수행될 수도 있다.
수지 조성물이 주입된 모듈 케이스 또는 상기 조성물이 주입되기 전의 모듈 케이스에 배터리셀을 수납하는 방식은 특별히 제한되지 않는다.
배터리셀의 수납은 목적하는 배치 등을 감안하여 배터리셀을 모듈 케이스 내의 적합한 위치에 배치함으로써 수행될 수 있다. 또한, 카트리지 구조체가 존재하는 경우, 상기 카트리지 구조체의 적정 위치에 배터리셀을 위치시키거나, 배터리셀이 위치된 카트리지 구조체를 모듈 케이스 내에 삽입하여 상기 단계를 수행할 수 있다.
배터리셀을 수납한 후에 배터리셀간의 접착 또는 배터리셀과 모듈 케이스간의 접착은 주입된 수지 조성물을 경화시켜서 형성할 수 있다. 수지 조성물을 경화시키는 방식은 특별히 제한되지 않으나, 본 출원의 일 예에 따른 경화성 조성물의 경화 방식을 따를 수 있다.
본 출원은 또한, 배터리팩, 예를 들면, 전술한 배터리 모듈을 2개 이상 포함하는 배터리팩에 대한 것이다. 배터리팩에서 상기 배터리 모듈들은 서로 전기적으로 연결되어 있을 수 있다. 2개 이상의 배터리 모듈을 전기적으로 연결하여 배터리팩을 구성하는 방식은 특별히 제한되지 않고, 공지의 방식이 모두 적용될 수 있다.
본 출원은 또한 상기 배터리 모듈 또는 상기 배터리팩을 포함하는 장치에 대한 것이다. 상기 장치의 예로는 전기 자동차와 같은 자동차를 들 수 있으나, 이에 제한되지 않고, 2차 전지를 출력으로 요구하는 모든 용도가 포함될 수 있다. 예를 들어, 상기 배터리 모듈 또는 배터리팩을 사용하여 상기 자동차를 구성하는 방식은 특별히 제한되지 않고, 일반적인 방식이 적용될 수 있다.
본 출원은 종래의 문제점을 개선한 것으로 종래에 비해 상대적으로 낮은 온도에서 속경화가 가능한 경화성 조성물을 제공할 수 있다.
또한, 본 출원은 방열 효과가 우수하고, 적절한 접착 성능을 가지며, 우수한 경도를 가지는 경화물을 형성할 수 있는 경화성 조성물을 제공할 수 있다.
또한, 본 출원은 상기 경화성 조성물을 적용한 배터리 팩과 상기 배터리 팩이 포함된 장치를 제공할 수 있다.
도 1은, 본 출원에서 적용될 수 있는 예시적인 모듈 케이스를 나타내는 도면이다.
도 2는, 모듈 케이스 내에 배터리셀이 수납되어 있는 형태를 보여주는 도면이다.
도 3은, 주입홀과 관찰홀이 형성된 예시적인 하부판의 도면이다.
도 4 및 5는, 배터리셀로 사용될 수 있는 예시적인 배터리 파우치를 보여주는 도면이다.
도 6 내지 8은, 예시적인 배터리 모듈의 구조를 보여주는 도면이다.
이하, 실시예 및 비교예를 통해 본 발명을 설명하나, 본 발명의 범위가 하기 제시된 내용으로 인해 한정되는 것은 아니다.
실시예 1.
기계식 교반기가 장착된 플라스크에 2-에틸헥실 아크릴레이트(2-ethylhexyl acrylate, 2-EHA), 이소보르닐 아크릴레이트(isobornyl acrylate, IBoA) 및 2-히드록시에틸 메타크릴레이트(2-hydroxyethyl methacrylate, 2-HEMA)를 60:25:15(2-EHA:IBoA:2-HEMA)의 중량 비율로 첨가하였다. 상기 플라스크에 첨가된 화합물들의 총 중량 대비 0.03 중량% 정도의 2,2-아조비스이소부티로니트릴(2,2-Azobisisobutyronitrile, AIBN)을 상기 플라스크에 추가로 첨가한 후 상압 조건에서 약 80℃로 승온시킨 후, 80℃로 유지한 상태에서 약 4시간동안 교반하여 부분 중합 시켜서 아크릴 중합체 성분(AP)이 포함된 부분 중합 반응물(R1) 수득하였다(고형분: 약 61중량%). 이 때, 제조된 상기 아크릴 중합체 성분(AP)은 중량평균분자량(Mw)이 약 62,500 g/mol이고, 다분산지수(PDI)가 약 1.42 정도였다.
상기 부분 중합 반응물(R1)에 2-히드록시에틸 아크릴레이트(2-hydroxyethyl acrylate, 2-HEA)를 넣어 희석시켜 희석물(Di)을 제조하였다. 이 때, 상기 2-히드록시에틸 아크릴레이트(2-HEA)는 상기 반응물(R1)의 100 중량부 대비 약 40 중량부가 되도록 첨가되었다.
이후, 상기 제조된 희석물(Di), 필러 성분(F), 분산제(D), 가소제(P), 난연제(N), 광 개시제(IU), 열 개시제(IH), 증감제(Se) 및 촉진제(Ac)를 14:158.7:1:1:5:0.38:0.25:0.13:0.13(Di:F:D:P:N:IU:IR:Se:Ac)의 중량 비율로 페이스트 믹서(paste mixer)에 첨가하고 교반하여 25℃ 및 60 rpm에서 측정한 점도가 약 150,000 내지 200,000 cPs 정도의 경화성 조성물을 제조하였다.
여기서, 필러 성분(F)은 입자평균크기가 70 ㎛인 구형 알루미나(F11), 입자평균크기가 50 ㎛인 판상형 알루미나(F12) 및 입자평균크기가 8 ㎛인 수산화 알루미늄(F13)을 4:2:4(F11:F12:F13)의 중량 비율로 혼합한 것을 사용하였다.
또한, 상기 광 개시제(IU)는 양이온 개시제(IP) 및 라디칼 개시제(IR)를 1:0.52(IP:IR)의 중량 비율로 혼합한 것을 사용하였다. 상기 양이온 개시제(IP)는BASF社에서 상업적으로 입수할 수 있는 Irgacure-250(I-250)을 사용하였고, 상기 라디칼 개시제(IR)는 BASF社에서 상업적으로 입수할 수 있는 Irgacure-819(I-819)를 사용하였다. 구체적으로, 상기 I-250은 (4-메틸페닐)[4-(2-메틸프로필)페닐]요오드늄 헥사플루오로 포스페이트이고, 상기 I-819은 디페닐(2,4,6-트리메틸벤조일)-포스핀 옥사이드이다.
상기 열 개시제(IH)는 2,2-아조비스이소부티로니트릴(2,2-Azobisisobutyronitrile, AIBN)을 사용하였다. 사용된 열 개시제는 10 시간 반감기 온도(용매: 톨루엔)가 약 65 ℃ 정도였다.
상기 분산제(D)는 BYK社에서 상업적으로 입수할 수 있는 변성 폴리에스테르 분산제인 Disperbyk-111 제품을 사용하였다. 상기 가소제(P)는 애경화학 社에서 상업적으로 입수할 수 있는 디이소노닐 아디페이트(DINA)를 사용하였다. 상기 난연제(N)는 캠피아社에서 상업적으로 입수할 수 있는 인계 난연제인 FR-119L 제품을 사용하였다. 상기 증감제(Se)는 2,4-디에틸-9H-티오크산-9-톤(2,4-Diethyl-9H-thioxanthen-9-one, DETX)을 사용하였다. 상기 촉진제(Ac)는 N,N-디메틸-p-톨루이딘(dimethyl-p-toluidine, DMPT)을 사용하였다.
실시예 2.
기계식 교반기가 장착된 플라스크에 2-에틸헥실 아크릴레이트(2-ethylhexyl acrylate, 2-EHA), 에톡시디에틸렌 글리콜아크릴레이트(ethoxyethylene glycolacrylate, EOEOEA) 및 2-히드록시에틸 메타크릴레이트(2-hydroxyethyl methacrylate, 2-HEMA)를 60:25:15(2-EHA:EOEOEA:2-HEMA)의 중량 비율로 첨가하였다. 상기 플라스크에 첨가된 화합물들의 총 중량 대비 0.03 중량% 정도의 2,2-아조비스이소부티로니트릴(2,2-Azobisisobutyronitrile, AIBN)을 상기 플라스크에 추가로 첨가한 후 상압 조건에서 약 80℃로 승온시킨 후, 80℃로 유지한 상태에서 약 4시간동안 교반하여 부분 중합 시켜서 아크릴 중합체 성분(AP)이 포함된 부분 중합 반응물(R1) 수득하였다(고형분: 약 65 중량%). 이 때, 제조된 상기 아크릴 중합체 성분(AP)은 중량평균분자량(Mw)이 약 60,500 g/mol이고, 다분산지수(PDI)가 약 1.32 정도였다.
상기 부분 중합 반응물(R1)에 2-히드록시에틸 아크릴레이트(2-hydroxyethyl acrylate, 2-HEA)를 넣어 희석시켜 희석물(Di)을 제조하였다. 이 때, 상기 2-히드록시에틸 아크릴레이트(2-HEA)는 상기 반응물(R1)의 100 중량부 대비 약 40 중량부가 되도록 첨가되었다.
이후, 상기 제조된 희석물(Di), 필러 성분(F), 분산제(D), 가소제(P), 난연제(N), 광 개시제(IU), 열 개시제(IH), 증감제(Se) 및 촉진제(Ac)를 14:158.7:1:1:5:0.38:0.25:0.13:0.13(Di:F:D:P:N:IU:IR:Se:Ac)의 중량 비율로 페이스트 믹서(paste mixer)에 첨가하고 교반하여 25℃ 및 60 rpm에서 측정한 점도가 약 150,000 내지 200,000 cPs 정도의 경화성 조성물을 제조하였다. 여기서, 상기 필러 성분(F), 분산제(D), 가소제(P), 난연제(N), 광 개시제(IU), 열 개시제(IH), 증감제(Se) 및 촉진제(Ac)는 상기 실시예 1과 동일한 것이 사용되었다.
실시예 3.
기계식 교반기가 장착된 플라스크에 2-에틸헥실 아크릴레이트(2-ethylhexyl acrylate, 2-EHA), 2-히드록시에틸 아크릴레이트(2-hydroxyethyl acrylate, 2-HEA) 및 2-히드록시에틸 메타크릴레이트(2-hydroxyethyl methacrylate, 2-HEMA)를 60:25:15(2-EHA:2-HEA:2-HEMA)의 중량 비율로 첨가하였다. 상기 플라스크에 첨가된 화합물들의 총 중량 대비 0.03 중량% 정도의 2,2-아조비스이소부티로니트릴(2,2-Azobisisobutyronitrile, AIBN)을 상기 플라스크에 추가로 첨가한 후 상압 조건에서 약 80℃로 승온시킨 후, 80℃로 유지한 상태에서 약 4시간동안 교반하여 부분 중합 시켜서 아크릴 중합체 성분(AP)이 포함된 부분 중합 반응물(R1) 수득하였다(고형분: 약 63 중량%). 이 때, 제조된 상기 아크릴 중합체 성분(AP)은 중량평균분자량(Mw)이 약 71,500 g/mol이고, 다분산지수(PDI)가 약 1.54 정도였다.
상기 부분 중합 반응물(R1)에 2-히드록시에틸 아크릴레이트(2-hydroxyethyl acrylate, 2-HEA)를 넣어 희석시켜 희석물(Di)을 제조하였다. 이 때, 상기 2-히드록시에틸 아크릴레이트(2-HEA)는 상기 반응물(R1)의 100 중량부 대비 약 40 중량부가 되도록 첨가되었다.
이후, 상기 제조된 희석물(Di), 필러 성분(F), 분산제(D), 가소제(P), 난연제(N), 광 개시제(IU), 열 개시제(IH), 증감제(Se) 및 촉진제(Ac)를 14:158.7:1:1:5:0.38:0.25:0.13:0.13(Di:F:D:P:N:IU:IR:Se:Ac)의 중량 비율로 페이스트 믹서(paste mixer)에 첨가하고 교반하여 25℃ 및 60 rpm에서 측정한 점도가 약 150,000 내지 200,000 cPs 정도의 경화성 조성물을 제조하였다. 여기서, 상기 필러 성분(F), 분산제(D), 가소제(P), 난연제(N), 광 개시제(IU), 열 개시제(IH), 증감제(Se) 및 촉진제(Ac)는 상기 실시예 1과 동일한 것이 사용되었다.
실시예 4.
기계식 교반기가 장착된 플라스크에 2-에틸헥실 아크릴레이트(2-ethylhexyl acrylate, 2-EHA), 아크릴 아미드(acrylamide, AAM) 및 2-히드록시에틸 메타크릴레이트(2-hydroxyethyl methacrylate, 2-HEMA)를 60:25:15(2-EHA:AAM:2-HEMA)의 중량 비율로 첨가하였다. 상기 플라스크에 첨가된 화합물들의 총 중량 대비 0.03 중량% 정도의 2,2-아조비스이소부티로니트릴(2,2-Azobisisobutyronitrile, AIBN)을 상기 플라스크에 추가로 첨가한 후 상압 조건에서 약 80℃로 승온시킨 후, 80℃로 유지한 상태에서 약 4시간동안 교반하여 부분 중합 시켜서 아크릴 중합체 성분(AP)이 포함된 부분 중합 반응물(R1) 수득하였다(고형분: 약 63 중량%). 이 때, 제조된 상기 아크릴 중합체 성분(AP)은 중량평균분자량(Mw)이 약 75,200 g/mol이고, 다분산지수(PDI)가 약 1.21 정도였다.
상기 부분 중합 반응물(R1)에 2-히드록시에틸 아크릴레이트(2-hydroxyethyl acrylate, 2-HEA)를 넣어 희석시켜 희석물(Di)을 제조하였다. 이 때, 상기 2-히드록시에틸 아크릴레이트(2-HEA)는 상기 반응물(R1)의 100 중량부 대비 약 40 중량부가 되도록 첨가되었다.
이후, 상기 제조된 희석물(Di), 필러 성분(F), 분산제(D), 가소제(P), 난연제(N), 광 개시제(IU), 열 개시제(IH), 증감제(Se) 및 촉진제(Ac)를 14:158.7:1:1:5:0.38:0.25:0.13:0.13(Di:F:D:P:N:IU:IR:Se:Ac)의 중량 비율로 페이스트 믹서(paste mixer)에 첨가하고 교반하여 25℃ 및 60 rpm에서 측정한 점도가 약 150,000 내지 200,000 cPs 정도의 경화성 조성물을 제조하였다. 여기서, 상기 필러 성분(F), 분산제(D), 가소제(P), 난연제(N), 광 개시제(IU), 열 개시제(IH), 증감제(Se) 및 촉진제(Ac)는 상기 실시예 1과 동일한 것이 사용되었다.
실시예 5.
기계식 교반기가 장착된 플라스크에 2-에틸헥실 아크릴레이트(2-ethylhexyl acrylate, 2-EHA), 아크릴산(acrylic acid, AA) 및 2-히드록시에틸 메타크릴레이트(2-hydroxyethyl methacrylate, 2-HEMA)를 60:25:15(2-EHA:AA:2-HEMA)의 중량 비율로 첨가하였다. 상기 플라스크에 첨가된 화합물들의 총 중량 대비 0.03 중량% 정도의 2,2-아조비스이소부티로니트릴(2,2-Azobisisobutyronitrile, AIBN)을 상기 플라스크에 추가로 첨가한 후 상압 조건에서 약 80℃로 승온시킨 후, 80℃로 유지한 상태에서 약 4시간동안 교반하여 부분 중합 시켜서 아크릴 중합체 성분(AP)이 포함된 부분 중합 반응물(R1) 수득하였다(고형분: 약 69 중량%). 이 때, 제조된 상기 아크릴 중합체 성분(AP)은 중량평균분자량(Mw)이 약 69,000 g/mol이고, 다분산지수(PDI)가 약 1.85 정도였다.
상기 부분 중합 반응물(R1)에 2-히드록시에틸 아크릴레이트(2-hydroxyethyl acrylate, 2-HEA)를 넣어 희석시켜 희석물(Di)을 제조하였다. 이 때, 상기 2-히드록시에틸 아크릴레이트(2-HEA)는 상기 반응물(R1)의 100 중량부 대비 약 40 중량부가 되도록 첨가되었다.
이후, 상기 제조된 희석물(Di), 필러 성분(F), 분산제(D), 가소제(P), 난연제(N), 광 개시제(IU), 열 개시제(IH), 증감제(Se) 및 촉진제(Ac)를 14:158.7:1:1:5:0.38:0.25:0.13:0.13(Di:F:D:P:N:IU:IR:Se:Ac)의 중량 비율로 페이스트 믹서(paste mixer)에 첨가하고 교반하여 25℃ 및 60 rpm에서 측정한 점도가 약 150,000 내지 200,000 cPs 정도의 경화성 조성물을 제조하였다. 여기서, 상기 필러 성분(F), 분산제(D), 가소제(P), 난연제(N), 광 개시제(IU), 열 개시제(IH), 증감제(Se) 및 촉진제(Ac)는 상기 실시예 1과 동일한 것이 사용되었다.
비교예 1.
기계식 교반기가 장착된 플라스크에 2-에틸헥실 아크릴레이트(2-ethylhexyl acrylate, 2-EHA), 이소보르닐 아크릴레이트(isobornyl acrylate, IBoA) 및 2-히드록시에틸 메타크릴레이트(2-hydroxyethyl methacrylate, 2-HEMA)를 60:25:15(2-EHA:IBoA:2-HEMA)의 중량 비율로 첨가하였다. 상기 플라스크에 첨가된 화합물들의 총 중량 대비 0.03 중량% 정도의 2,2-아조비스이소부티로니트릴(2,2-Azobisisobutyronitrile, AIBN)을 상기 플라스크에 추가로 첨가한 후 상압 조건에서 약 80℃로 승온시킨 후, 80℃로 유지한 상태에서 약 4시간동안 교반하여 부분 중합 시켜서 아크릴 중합체 성분(AP)이 포함된 부분 중합 반응물(R1) 수득하였다(고형분: 약 61 중량%). 이 때, 제조된 상기 아크릴 중합체 성분(AP)은 중량평균분자량(Mw)이 약 65,500 g/mol이고, 다분산지수(PDI)가 약 1.51 정도였다.
상기 부분 중합 반응물(R1)에 2-히드록시에틸 아크릴레이트(2-hydroxyethyl acrylate, 2-HEA)를 넣어 희석시켜 희석물(Di)을 제조하였다. 이 때, 상기 2-히드록시에틸 아크릴레이트(2-HEA)는 상기 반응물(R1)의 100 중량부 대비 약 40 중량부가 되도록 첨가되었다.
이후, 상기 제조된 희석물(Di), 필러 성분(F), 분산제(D), 가소제(P), 난연제(N), 광 개시제(IU), 열 개시제(IH), 증감제(Se) 및 촉진제(Ac)를 14:21.64:1:1:5:0.38:0.25:0.13:0.13(Di:F:D:P:N:IU:IR:Se:Ac)의 중량 비율로 페이스트 믹서(paste mixer)에 첨가하고 교반하여 25℃ 및 60 rpm에서 측정한 점도가 약 70,000 cPs 정도의 경화성 조성물을 제조하였다. 여기서, 상기 필러 성분(F), 분산제(D), 가소제(P), 난연제(N), 광 개시제(IU), 열 개시제(IH), 증감제(Se) 및 촉진제(Ac)는 상기 실시예 1과 동일한 것이 사용되었다.
비교예 2.
상기 실시예 1에서 제조된 반응물(R1)에 2-히드록시에틸 아크릴레이트(2-hydroxyethyl acrylate, 2-HEA)를 넣어 희석시켜 희석물(Di)을 제조하였다. 이 때, 상기 2-히드록시에틸 아크릴레이트(2-HEA)는 상기 반응물(R1)의 100 중량부 대비 약 40 중량부가 되도록 첨가되었다.
이후, 상기 제조된 희석물(Di), 필러 성분(F), 분산제(D), 가소제(P), 난연제(N), 광 개시제(IU), 증감제(Se) 및 촉진제(Ac)를 14:158.7:1:1:5:0.38:0.13:0.13(Di:F:D:P:N:IU:Se:Ac)의 중량 비율로 페이스트 믹서(paste mixer)에 첨가하고 교반하여 조성물을 제조하였다. 여기서, 상기 필러 성분(F), 분산제(D), 가소제(P), 난연제(N), 증감제(Se) 및 촉진제(Ac)는 상기 실시예 1과 동일한 것이 사용되었다. 또한, 상기 광 개시제(IU)는 양이온 개시제(IP)만 적용하였고, 상기 양이온 개시제(IP)로는 BASF社에서 상업적으로 입수할 수 있는 Irgacure-250(I-250)을 사용하였다. 상기 I-250은 (4-메틸페닐)[4-(2-메틸프로필)페닐]요오드늄 헥사플루오로 포스페이트이다.
비교예 3.
상기 실시예 1에서 제조된 반응물(R1)에 2-히드록시에틸 아크릴레이트(2-hydroxyethyl acrylate, 2-HEA)를 넣어 희석시켜 희석물(Di)을 제조하였다. 이 때, 상기 2-히드록시에틸 아크릴레이트(2-HEA)는 상기 반응물(R1)의 100 중량부 대비 약 40 중량부가 되도록 첨가되었다.
이후, 상기 제조된 희석물(Di), 필러 성분(F), 분산제(D), 가소제(P), 난연제(N), 광 개시제(IU), 증감제(Se) 및 촉진제(Ac)를 14:158.7:1:1:5:0.38:0.13:0.13(Di:F:D:P:N:IU:Se:Ac)의 중량 비율로 페이스트 믹서(paste mixer)에 첨가하고 교반하여 조성물을 제조하였다. 여기서, 상기 필러 성분(F), 분산제(D), 가소제(P), 난연제(N), 증감제(Se) 및 촉진제(Ac)는 상기 실시예 1과 동일한 것이 사용되었다. 또한, 상기 광 개시제(IU)는 라디칼 개시제(IR)만 적용하였고, 상기 라디칼 개시제(IR)로는 BASF社에서 상업적으로 입수할 수 있는 Irgacure-819(I-819)를 사용하였다. 상기 I-819은 디페닐(2,4,6-트리메틸벤조일)-포스핀 옥사이드이다.
비교예 4.
상기 실시예 1에서 제조된 반응물(R1)에 2-히드록시에틸 아크릴레이트(2-hydroxyethyl acrylate, 2-HEA)를 넣어 희석시켜 희석물(Di)을 제조하였다. 이 때, 상기 2-히드록시에틸 아크릴레이트(2-HEA)는 상기 반응물(R1)의 100 중량부 대비 약 40 중량부가 되도록 첨가되었다.
이후, 상기 제조된 희석물(Di), 필러 성분(F), 분산제(D), 가소제(P), 난연제(N), 열 개시제(IH), 증감제(Se) 및 촉진제(Ac)를 14:158.7:1:1:5:0.25:0.13:0.13(Di:F:D:P:N:IH:Se:Ac)의 중량 비율로 페이스트 믹서(paste mixer)에 첨가하고 교반하여 조성물을 제조하였다. 여기서, 상기 필러 성분(F), 분산제(D), 가소제(P), 난연제(N), 증감제(Se) 및 촉진제(Ac)는 상기 실시예 1과 동일한 것이 사용되었다. 또한, 상기 열 개시제(IH)는 2,2-아조비스이소부티로니트릴(2,2-Azobisisobutyronitrile, AIBN)을 사용하였다. 사용된 열 개시제는 10 시간 반감기 온도(용매: 톨루엔)가 약 65 ℃ 정도였다.
본 명세서에서 제시되는 물성은 구체적으로 하기의 방식으로 측정 또는 평가될 수 있다. 또한, 하기 물성에 대한 데이터는 하기의 방식으로 측정 또는 평가된 것이다.
<물성 측정 방법>
1. 쇼어(Shore) A 경도
경화성 조성물을 유리면 상에 두께가 약 2 mm가 되도록 도포한 후, UV 경화기(Black light, 1.5 J/cm2)로 상기 도포된 경화성 조성물에 자외선을 약 3분정도 조사한 후 약 50 ℃에서 30분간 방치하여 경화물을 형성하였다.
상기 경화물의 표면의 경도를 경도 측정기를 이용하여 ASTM D2240 규격에 따라 쇼어(Shore) A 경도를 25℃에서 측정하였다. 구체적으로, 평평한 상태의 상기 경화물 표면을 상기 경도 측정기(제조사: TQC Sheen 社, 제품명: LD0550)의 쇼어 A 경도를 측정할 수 있는 인덴터로 찌르고, 찌른 힘을 유지하였을 때 상기 경도 측정기에 나타나는 경도 값을 측정하였다.
2. 접착력
유리판 상에 가로 약 5cm 및 세로 약 10cm 및 두께 약 2 mm 정도가 되도록 경화성 조성물을 도포한 후, 그 위에 가로 1 cm, 세로 20 cm 및 두께 150 ㎛ 정도의 PET(poly(ethylene terephthalate)) 계면을 가진 알루미늄 파우치를 부착하였다. 상기 알루미늄 파우치는 배터리 셀 제작 시 사용하는 것으로, 상기 PET 계면과 상기 도포된 경화성 조성물이 접촉하도록 부착하였다. 그 후, UV 경화기(Black light, 1.5 J/cm2)로 상기 도포된 경화성 조성물에 자외선을 약 3분정도 조사한 후 약 50 ℃에서 30분간 방치하여 경화시킨 다음 물성 시험기(제조사: stable micro systems社, Taxture analyzer)로 약 0.3 mm/s의 박리 속도 및 180도의 박리 각도로 25℃에서 상기 알루미늄 파우치를 박리하면서 접착력을 측정하였다.
3. 열전도도
열전도도는 핫 디스크(Hot disk) 방식을 이용하여 측정하였다. 구체적으로, 열전도도는 경화성 조성물을 지름 2 cm 및 두께가 2 mm인 디스크(disk)형 몰드에 담고 UV 경화기(Black light, 1.5 J/cm2)로 상기 경화성 조성물에 자외선을 약 3분정도 조사한 후 약 50 ℃에서 30분간 방치하여 디스크(disk) 형태의 경화물을 형성한 다음, 상기 경화물의 두께 방향을 따라서 ISO 22007-2 규격에 따라 열분석 장치(thermal constant analyzer)로 측정하였다.
4. 유리전이온도
유리전이온도(Tg)는 ISO 1135762에 따라 시차 주사 열량측정기(Differential Sacnning Calorimetery; DSC)를 이용하여 측정하였다. 구체적으로, 시차 주사 열량측정기로 시료의 온도를 서서히 일정한 속도로 상승시키면서, 상기 시료의 온도와 공급되는 열 흐름(heat flow)의 관계에 관한 그래프를 얻고, 그래프의 기울기가 급격하게 변하는 부분에서 변하기 전과 후의 그래프에 연장선을 이은 후 두 연장선을 연결할 때 그래프와 만나는 부분을 통해 유리전이온도를 구할 수 있다. 여기서, 상기 시료는 반응물(R1)이다.
5. 입자평균입경
필러 성분에 포함되는 각 필러의 입자평균입경은, 필러의 D50 입경이고, 이는 ISO-13320 규격에 준거하여 Marvern사의 MASTERSIZER3000 장비로 측정한 입경이다. 측정 시 용매로는 증류수를 사용하였다. 용매 내 분산된 필러들에 의해 입사된 레이저가 산란되게 되고, 상기 산란되는 레이저의 강도와 방향성의 값은 필러의 크기에 따라서 달라지게 되며, 이를 Mie 이론을 이용하여 분석함으로써 D50 입경을 구할 수 있다. 상기 분석을 통해 분산된 필러와 동일한 부피를 가진 구의 직경으로의 환산을 통해 분포도를 구하고, 그를 통해 분포도의 중간값인 D50값을 구하여 입경을 평가할 수 있다.
6. 중량평균분자량 및 다분산지수(PDI)
중량평균분자량(Mw)은 GPC(Gel permeation chromatography)를 사용하여 측정하였다. 구체적으로, 중량평균분자량(Mw)은 20 mL 바이알(vial)에 분석 대상 시료를 넣고, 약 20 mg/mL의 농도가 되도록 THF(tetrahydrofuran) 용제로 희석한 후, Calibration용 표준 시료와 분석 시료를 syringe filter(pore size: 0.2 μm)를 통해 여과시키고 측정하였다. 분석 프로그램으로는 Agilent technologies社의 ChemStation을 사용하였고, 시료의 elution time을 calibration curve와 비교하여 중량평균분자량(Mw)을 구할 수 있다. 수평균분자량(Mn) 역시 상기 중량평균분자량(Mw)과 동일한 방식으로 구할 수 있고, 다분산지수(PDI)는 측정된 중량평균분자량(Mw)을 수평균분자량(Mn)으로 나눈 값으로 구할 수 있다.
<GPC 측정 조건>
기기: Agilent technologies社의 1200 series
컬럼: Agilent technologies社의 TL Mix. A & B 사용
용제: THF
컬럼온도: 40℃
샘플 농도: 20 mg/mL, 10 ㎕ 주입
표준 시료로 MP: 364000, 91450, 17970, 4910, 1300 사용
측정한 시험 데이터의 결과는 하기 표 1에 정리하였다.
구분 쇼어(Shore) A 경도 접착력(gf/10mm) 열전도도(W/mK) 유리전이온도(℃)
실시예 1 95 430 3.120 -22.2
실시예 2 91 390 3.100 -48.7
실시예 3 92 210 3.090 -32.0
실시예 4 90 235 3.010 -13.3
실시예 5 90 205 3.130 -20.8
비교예 1 25 120 1.540 -22.2
비교예 2 경화되지 않음 -22.2
비교예 3 경화되지 않음 -22.2
비교예 4 경화되지 않음 -22.2
상기 표 1을 참조하면, 실시예 1 내지 5는 광 개시제와 열 개시제를 적절히 조합하고, 상기 광 개시제로 양이온 개시제 및 라디칼 개시제를 동시에 적용함으로써, 비교적 저온에서도 빠르게 경화하여(속경화) 우수한 경화 특성을 가지는 후막을 형성할 수 있다.
또한, 상기 표 1을 참조하면, 실시예 1 내지 5는 적절한 유리전이온도를 가지는 아크릴 중합체 성분이 포함된 아크릴 성분을 포함함으로써 목적하는 수준의 접착력과 경도를 확보하고 있음을 알 수 있다.
또한, 상기 표 1을 참조하면, 실시예 1 내지 5는 아크릴 성분과 필러 성분의 함량 비율을 적절히 제어함으로써 우수한 수준의 열전도도를 확보하고, 비교적 저온에서도 빠르게 경화하여(속경화) 우수한 경화 특성을 확보하며, 동시에 목적하는 수준의 우수한 접착력을 확보하고 있음을 알 수 있다.
반면에, 상기 표 1을 참조하면, 비교예 1은 아크릴 성분의 함량 비율이 높아 경화가 불완전하였다. 이에 의해 비교적 낮은 경도를 가지고, 접착력이 실시예에 비해 낮아졌으며, 아크릴 성분과 필러 성분의 함량 비율이 적절히 제어되지 않아 우수한 수준의 열전도도를 확보하지 못함을 알 수 있다.
또한, 상기 표 1을 참조하면, 광 개시제와 열 개시제를 적절히 조합하지 않은 비교예 2 내지 4는 실시예와 동일한 조건에서 경화 반응을 유도시켰으나 경화가 완료되지 않았다. 구체적으로, 실시예와 동일한 조건이란 상기 물성 측정 방법에 기재된 바와 같이 UV(Ultra violet) 광선을 조사한 후 약 50 ℃에서 30분간 방치시키는 조건을 의미한다.
상기 표 1에는 나타나 있지 않지만, 비교예 4에 따라 제조된 조성물을 UV 광선을 조사하지 않은 채 약 50 ℃에서 30분간 방치시켰으나 경화가 완료되지 않았다.
상기 표 1에는 나타나 있지 않지만, 비교예 4에 따라 제조된 조성물을 UV 광선을 조사하지 않은 채 약 50 ℃에서 60분간 방치하였더니 비로소 경화가 완료되었다. 상기 경화물에 대해서, 상기 물성 측정 방법에서의 접착력 측정 방식을 참조하여 측정한 접착력은 약 180 gf/10mm였다. 또한, 상기 경화물에 대해서, 상기 물성 측정 방법에서의 열전도도 측정 방식을 참조하여 측정한 열전도도는 약 3.050 W/mK였다.
비교예 4의 경우 경화가 완료되는데 까지 다소 시간이 필요한 것을 알 수 있다. 즉, 본 출원의 개시제 조합 방식을 적용하지 않는 경우에는 비교적 저온에서 빠르게 경화하여(속경화) 우수한 경화 특성을 확보하기 어렵다는 점을 알 수 있다.
10: 모듈 케이스
10a: 하부판
10b: 측벽
10c: 상부판
10d: 가이딩부
20: 배터리셀
30: 수지층
50a: 주입홀
50b: 관찰홀
40: 절연층
100: 파우치형셀
110: 전극 조립체
120: 외장재
121: 상부 파부치
122: 하부 파우치
S: 실링부

Claims (20)

  1. 수지 성분 및 열 개시제를 포함하고,
    상기 열 개시제는 10시간 반감기 온도가 60 ℃ 이상이며,
    50℃에서 50분 이하로 유지되어 70 이상의 쇼어 A 경도를 나타내는 경화성 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 수지 성분은 경화성 관능기를 가지는 화합물에서 유래된 단위를 함유하는 중합체 성분을 포함하는 경화성 조성물.
  3. 제2항에 있어서, 경화성 관능기는 알케닐기, 알키닐기, (메타)아크릴레이트기, 카르복실기, 아미드기, 아미노기, 에폭시기, 이소시아네이트기, 시아노기, 산무수물기, 머캅토기, 실란올기, 알콕시실란기, 히드록시기 및 옥사졸린기로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 관능기를 포함하는 경화성 조성물.
  4. 제2항에 있어서, 중합체 성분은 아크릴 중합체 성분을 포함하고,
    상기 아크릴 중합체 성분은 알킬기를 함유하는 (메타)아크릴레이트 유래 단위 및 히드록시기를 함유하는 (메타)아크릴레이트 유래 단위를 포함하는 경화성 조성물.
  5. 제4항에 있어서, 아크릴 중합체 성분은 중량평균분자량이 성분은 중량평균분자량(Mw)이 30,000 내지 200,000 g/mol의 범위 내이고, 다분산지수(PDI)가 1 내지 4의 범위 내인 경화성 조성물.
  6. 제2항에 있어서, 수지 성분은 경화성 관능기를 가지는 화합물을 포함하는 단량체 성분을 포함하고,
    상기 단량체 성분은 아크릴 단량체 성분을 포함하며,
    상기 아크릴 단량체 성분은 알킬기를 함유하는 (메타)아크릴레이트 및 히드록시기를 함유하는 (메타)아크릴레이트를 포함하는 경화성 조성물.
  7. 제1항에 있어서, 수지 성분은 -50 ℃ 내지 0 ℃의 범위 내의 유리전이온도(Tg)를 가지는 경화성 조성물.
  8. 제1항에 있어서, 필러 성분을 추가로 포함하고,
    열전도도가 2 W/mK 이상인 경화물을 형성하는 경화성 조성물.
  9. 제8항에 있어서, 필러 성분을 전체 중량 대비 60 중량% 내지 98 중량%의 범위 내로 포함하는 경화성 조성물.
  10. 제1항에 있어서, 광 개시제를 추가로 포함하는 경화성 조성물.
  11. 제10항에 있어서, 열 개시제(IH)와 광 개시제(IU)의 중량 비율(IH/IU)은 0.01 내지 5의 범위 내인 경화성 조성물.
  12. 제10항에 있어서, 광 개시제는 라디칼 개시제 및 양이온 개시제를 포함하는 경화성 조성물.
  13. 제12항에 있어서, 라디칼 개시제(IR)와 양이온 개시제(IP)의 중량 비율(IR/IP)은 0.01 내지 2의 범위 내인 경화성 조성물.
  14. 라디칼 경화성 성분 및 양이온 개시제를 포함하고,
    양이온 경화성 성분이 전체 중량 대비 1 중량% 이하이며,
    쇼어 A 경도가 70 이상인 경화물을 형성하는 경화성 조성물.
  15. 제14항에 있어서, 라디칼 경화성 성분은 아크릴 중합체 성분 및 아크릴 단량체 성분을 포함하고,
    상기 아크릴 중합체 성분은 알킬기를 함유하는 (메타)아크릴레이트 유래 단위 및 히드록시기를 함유하는 (메타)아크릴레이트 유래 단위를 포함하며,
    상기 아크릴 단량체 성분은 알킬기를 함유하는 (메타)아크릴레이트 및 히드록시기를 함유하는 (메타)아크릴레이트를 포함하는 경화성 조성물.
  16. 제14항에 있어서, 광 개시제로서 라디칼 개시제를 추가로 포함하는 경화성 조성물.
  17. 제14항에 있어서, 열 개시제를 추가로 포함하는 경화성 조성물.
  18. 내부 공간을 형성하는 하부판과 측벽을 가지는 모듈 케이스; 상기 모듈 케이스의 내부 공간에 존재하는 복수의 배터리셀; 및 상기 모듈 케이스의 내부 공간에 존재하는 수지층을 포함하고,
    상기 수지층은 상기 복수의 배터리셀과 접촉하고 있고, 또한 상기 모듈 케이스의 하부판 또는 측벽과 접촉하고 있으며,
    상기 수지층은 제1항의 경화성 조성물 또는 제13항의 경화성 조성물의 경화물을 포함하는 배터리 모듈.
  19. 제18항의 배터리 모듈을 2개 이상 포함하고,
    상기 적어도 2개 이상의 배터리 모듈은 서로 전기적으로 연결되어 있는 배터리팩.
  20. 제18항의 배터리 모듈 또는 제19항의 배터리팩을 포함하는 장치.
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