KR101487547B1

KR101487547B1 - 실리콘 겔 시트의 제조 방법

Info

Publication number: KR101487547B1
Application number: KR20080037230A
Authority: KR
Inventors: 타쿠지 오하라
Original assignee: 가부시키가이샤 산쓰이쇼코
Priority date: 2007-04-23
Filing date: 2008-04-22
Publication date: 2015-01-29
Also published as: TW200904630A; JP2008291232A; CN101301790A; TWI439367B; KR20080095202A; JP5210700B2

Abstract

오르가노 폴리실록산을 주성분으로 하는 부가 반응 경화 타입의 실리콘 겔 재료와 오르가노 폴리실록산을 주성분으로 하는 부가 반응 경화 타입의 실리콘 고무 재료를 배합하여 배합 원료로 하고, 코팅 장치에 의해 배합 원료를 시트 형상의 기재 상에 도포하여, JIS K2207에 규정된 침입도(針入度)가 20~200인 실리콘 겔 시트를 형성한다. 이에 의해, 시트 전체의 강도를 높일 수 있는 동시에, 겔 특유의 탄성력을 유지한 얇은 두께의 실리콘 겔 시트를 간단하고 쉽게, 또한 저렴하게 형성할 수 있다.

Description

실리콘 겔 시트의 제조 방법{MANUFACTURING METHOD OF SILICON GEL SHEET}

본 발명은 충격 흡수성, 내열성, 내후성이 뛰어난 실리콘 겔 재료를 이용하여 얇은 두께의 시트 형상으로 형성한 씰(seal)재, 완충재 등에 사용되는 실리콘 겔 시트의 제조 방법에 관한 것이다.

실리콘 겔 재료는 충격 흡수성, 내열성, 내후성이 뛰어나기 때문에 여러 가지 형상으로 가공되어 PC, 게임기, 휴대 전화 등의 전자 기기나 자동차나 로보트 등에 탑재되는 전자 부품 등에 완충재, 씰재, 절연재 등으로서 적합하게 사용되고 있다. 또, 실리콘 겔 재료 특유의 흡착 성능을 살려 반복 첩부가 가능하고, 박리가 용이하며, 또한 피첩부면에 풀이 남지 않는 특성을 가지는 소재로서, 광고 매체의 소재로도 적합하게 사용되고 있다. 그러나, 이러한 실리콘 겔 재료는 겔 재료 특유의 점착성을 가지는 동시에 기계적 강도가 약하기 때문에, 겔 재료의 가공성 및 겔 재료를 이용한 가공 제품의 달라붙는 성질 등의 점에서 제품의 취급이 어렵다는 문제를 가지고 있다. 그 때문에 적당한 강도를 가지는 시트 형상의 실리콘 겔 시트에 대하여 가공성, 달라붙는 성질 등이 양호하며 간단하고 쉬운 제조 방법이 요망되고 있다.

이러한 실리콘 겔 재료의 문제에 대하여, 예를 들면 일본국 특허공개공보 특개평 2-196453호에는 실리콘 고무 시트 상에 실리콘 겔 재료를 도포하여 일체 성형하는 방법에 관하여 기재되어 있다. 그러나, 이 성형 방법에 따르면, 실리콘 고무 시트를 성형하는 공정과, 그 위에 실리콘 겔 재료를 도포하는 공정의 2 공정이 필요하기 때문에, 제조가 복잡해져 제조 시간도 길어진다. 그 때문에 실리콘 겔 시트의 제조 비용이 고가가 된다는 문제가 있다.

또, 예를 들면 일본국 특허공개공보 특개평 9-207275호에는 박리성이 있는 기재에 1분자 중에 규소 결합 수소 원자 및/또는 알케닐기를 적어도 3개 가지는 오르가노 실록산을 박막 형상으로 도포하고, 그 기재 위에 부가 반응 경화형 실리콘 조성물을 시트 형상으로 경화시켜 표면에만 실리콘 고무층을 형성하고, 속은 실리콘 겔인 채로 있다는 특징을 가지는 시트를 형성하는 방법이 기재되어 있다. 그러나, 이 방법에 의해 성형된 실리콘 겔 시트는 그 표면이 실리콘 고무 형상이고, 속이 겔 형상으로 되어 있기 때문에, 이 실리콘 겔 시트를 소정의 형성으로 타발(打拔)하거나 재단(裁斷) 가공할 때에 그 절단면으로부터 겔 형상의 실리콘이 비어져 나온다는 문제가 있다.

또한, 예를 들면 일본국 특허공개공보 특개 2000-26733호에는 실리콘 겔 시트를 성형할 때에 배합 원료에 충전제를 투입하여 원료를 도포한 후, 정치하여 충전제의 침강 효과에 의해 한쪽 표면층에 충전제를 국재(局在)시키는 방법이 기재되어 있다. 그러나, 이 성형 방법에 따르면 충전제를 시트 표면에 침전시키기 위해 방치 시간이 필요해지고, 그 때문에 성형 시간이 길어져 제조 비용이 고가가 된다 는 문제가 있다.

또, 예를 들면 일본국 특허공개공보 특개 2005-161780호에는 실리콘 겔 시트를 형성한 후, 그 표면에 자외선 등의 활성선 조사의 의해 가교하여 표면층 등을 경화시키는 방법에 관하여 기재되어 있다. 그러나, 이 성형 방법에 따르면, 실리콘 겔 시트를 성형하는 공정과, 그 위에 자외선을 조사하는 공정의 2 공정이 필요해지기 때문에, 제조가 복잡해져 제조 시간이 길어진다. 또, 자외선을 조사하기 위한 조사 장치도 필요해진다. 그 때문에, 실리콘 겔 시트의 제조 비용이 고가가 된다는 문제가 있다.

본 발명은 상기 문제를 해결하고자 하는 것으로, 표면만을 고무화하여 표면 강도를 강하게 하는 것이 아니라, 제품 전체의 기계적 강도를 높이는 동시에 겔 특유의 탄성력을 유지하여, 타발이나 재단 가공을 행함으로써 얻어지는 제품의 단면으로부터 실리콘 겔이 비어져 나오지 않는 얇은 두께의 실리콘 겔 시트를 간단하고 쉬운 방법으로 저렴하게 제조할 수 있는 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 구성상 특징은 오르가노 폴리실록산을 주성분으로 하는 부가 반응 경화 타입의 실리콘 겔 재료와 오르가노 폴리실록산을 주성분으로 하는 부가 반응 경화 타입의 실리콘 고무 재료를 배합하여 배합 원료로 하고, 코팅 장치에 의해 배합 원료를 시트 형상의 기재 상에 도포하여, JIS K2207에 규정된 침입도(針入度)가 20~200인 실리콘 겔 시트를 형성하는 것에 있다. 또한, 실리콘 겔 재료에 대하여는 0.1~99.9중량부, 실리콘 고무 재료에 대하여는 0.1~99.9중량부의 범위에서 양자 합하여 100중량부로 하면 되지만, 바람직하게는 실리콘 겔 재료에 대하여는 50~99중량부, 실리콘 고무 재료에 대하여는 1~50중량부의 범위이며, 더욱 바람직하게는 실리콘 겔 재료에 대하여는 70~99중량부, 실리콘 고무 재료에 대하여는 1~30중량부의 범위이다.

본 발명에 따르면, 실리콘 겔 시트의 표면만을 고무화하여 표면 강도를 강하 게 하는 것이 아니라, 겔 특유의 탄성력을 유지하면서 제품의 기계적 강도를 높일 수 있는 것이기 때문에, 실리콘 겔 시트의 타발이나 재단 가공을 행할 때에 그 절단면으로부터 실리콘 겔이 비어져 나오는 일이 없다. 아울러, 본 발명에 있어서는 JIS K2207에 규정된 침입도가 20~200인 겔 특유의 탄성력을 유지한 얇은 두께의 실리콘 겔 시트를 저렴하게 형성할 수 있다.

본 발명에 있어서, 배합 원료에 촉매를 더 첨가할 수 있다. 촉매는 경화 촉진 작용이 있는 것으로, 예를 들면 백금 촉매, 과산화물계 촉매, 아연계 촉매 등이 있다. 이에 의해, 실리콘 겔 시트의 경화 속도를 높일 수 있어 그 제조 비용을 저감할 수 있다.

본 발명에 있어서, 기재의 도포면에 미리 프라이머를 도포하여 둘 수 있다. 이에 의해, 실리콘 겔 시트를 기재에 일체로 형성할 수 있어 그 강도가 확보된다.

본 발명에 있어서, 기재의 도포면에 미리 플라즈마 처리를 해 둘 수 있다. 이에 의해, 실리콘 겔 시트를 기재에 일체로 형성할 수 있어 그 강도가 확보된다.

또 본 발명에 있어서, 기재를 실리콘 겔 시트가 용이하게 박리할 수 있는 재질로 할 수 있다. 이러한 기재로는 미리 이형 처리를 실시한 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름 (PET 필름), 폴리프로필렌 필름 등이 있다. 이형 처리에 사용하는 재료는 주로 실리콘계의 이형제가 있다. 이에 의해, 실리콘 겔 시트를 기재로부터 박리해 단체(單體)로 하여 형성할 수 있다.

또 본 발명에 있어서, 실리콘 겔 시트의 실리콘재 측에 보호 시트를 첩합(貼合)하여 권취(卷取)하도록 할 수 있다. 이에 의해, 실리콘 겔 시트의 취급이 용이 해진다.

또 본 발명에 있어서, 배합 원료에 충전제를 더 첨가할 수 있다. 충전제로는, 예를 들면 수산화알루미늄, 산화철, 탄산칼슘, 세라믹, 유리 섬유, 탄소 섬유, 탄소 재료 등의 무기질 충전제 및 이들 충전제를 오르가노 알콕시실란 화합물, 오르가노 클로로실란 화합물, 오르가노 실라잔 화합물, 저분자량 실록산 화합물 등의 유기 규소계 화합물로 표면 처리한 것 등을 들 수 있다. 이와 같이 충전제를 첨가함으로써, 실리콘 겔 시트의 열전도율, 전기 저항값 등을 제어할 수 있게 된다. 또한, 본 발명에 있어서는 배합 원료에 충전제를 처방할 때에 충전제의 침강 효과에 의해 한쪽 표면에 충전제를 국재시킴으로써 실리콘 겔 시트의 표면 강도를 확보하는 것은 아니므로, 짧은 성형 시간으로 제품의 균일성이 좋은 시트가 형성된다.

본 발명에 따르면, 오르가노 폴리실록산을 주성분으로 하는 부가 반응 경화 타입의 실리콘 겔 재료와 오르가노 폴리실록산을 주성분으로 하는 부가 반응 경화 타입의 실리콘 고무 재료를 소정 비율로 배합하고, 코팅 장치에 의해 배합 원료를 시트 형상의 기재 상에 도포하여 경화시킴으로써, 시트 전체의 강도를 높일 수 있는 동시에 겔 특유의 탄성력을 유지한 얇은 두께의 실리콘 겔 시트를 간단하고 쉽게, 또한 저렴하게 형성할 수 있다.

이하, 본 발명의 실시 형태에 관하여 설명한다. 실리콘 겔 시트의 원료는 오르가노 폴리실록산을 주성분으로 하는 부가 반응 경화 타입의 실리콘 겔 재료 0.1~99.9중량부와, 오르가노 폴리실록산을 주성분으로 하는 부가 반응 경화 타입의 실리콘 고무 재료 0.1~99.9중량부를 배합하여 100중량부로 하고, 아울러 필요에 따라 이것에 경화 촉진 작용이 있는 촉매를 첨가하여 배합 원료로 한 것이다.

기재로는 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름, 폴리프로필렌 필름, 종이, 천 등의 플렉시블한 얇은 두께의 시트 형상의 재료가 이용되고, 통상은 롤에 휘감겨진 것이 이용된다. 기재에는 코팅 장치에 의해 프라이머가 도포된다. 프라이머로는 실리콘계의 접착제가 이용된다. 프라이머가 도포된 기재에 실리콘 겔 재료, 실리콘 고무 재료 및 촉매를 배합한 상기 배합 원료가 코팅 장치에 의해 연속적으로 도포된다. 제품의 두께는 실용상 1~5000㎛인 것이 바람직하다. 또한, 코팅 장치로는 콤마 코터, 리버스 코터, 닥터나이프 코터, 에어나이프 코터, 바 코터, 다이 코터 등이 이용된다.

또한, 기재에 프라이머를 도포하는 대신에 기재에 미리 플라즈마 처리를 실시해 두어도 되고, 이에 의해서도 실리콘 겔 시트를 기재에 일체로 형성할 수 있다.

코팅 장치에 의해 기재 상에 배합 원료를 도포한 후, 100~300℃에서 5분 정도 가열하여 경화시킴으로써 실리콘 겔 시트가 형성된다. 가열 온도의 범위로는 더욱 바람직하게는 120~250℃이다. 단, 경화 시간은 길어지지만, 배합 원료를 가열하는 것이 아니라 자연 방치함으로써도 경화시키는 것이 가능하다. 이와 같이 형성된 실리콘 겔 시트의 실리콘재 측의 표면에 보호 시트를 첩합함으로써 실리콘 겔 시트가 보호되어 그 취급이 간단하고 쉬워지게 된다. 보호 시트의 재료로는 기재의 재 질과 마찬가지로 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름, 폴리프로필렌 필름, 종이, 천 등의 플렉시블한 얇은 두께의 시트 형상의 재료이다.

이상과 같이, 본 실시 형태에 있어서는 오르가노 폴리실록산을 주성분으로 하는 부가 반응 경화 타입의 실리콘 겔 재료와 오르가노 폴리실록산을 주성분으로 하는 부가 반응 경화 타입의 실리콘 고무 재료와 촉매를 소정 비율로 배합하고, 코팅 장치에 의해 시트 형상의 기재 상에 도포하여 가열함으로써, 간단하고 쉽게 또한 단시간에 JIS K2207에 규정된 침입도가 20~200인 얇은 두께의 실리콘 겔 시트를 저렴하게 형성할 수 있다. 그 결과, 본 실시 형태에 있어서는 실리콘 겔 시트의 표면만을 고무화하여 표면 강도를 강하게 하는 것이 아니라, 시트 전체의 기계적 강도가 높아지는 동시에, 겔 특유의 탄성력을 유지한 것으로 되어, 타발이나 재단 가공을 행함으로써 얻어지는 제품의 단면으로부터 실리콘 겔이 비어져 나오는 일이 없다. 또, 배합 원료에 충전제를 첨가하지 않으므로 성형 시간이 짧아져 제품의 균일성이 좋은 시트가 형성된다. 아울러, 본 실시 형태의 제조 방법에서는 자외선 조사와 같은 특별한 장치도 필요없어 제조 공정이 간단하고 쉽게 구성되기 때문에 제조 비용이 더욱 저렴하게 된다.

또한, 본 실시 형태에 있어서는 배합 원료를 기재에 접착시켜 일체로 한 실리콘 겔 시트로 하고 있으나, 이것으로 한정되지 않고 실리콘 겔 시트를 기재로부터 박리하여 단체로 하는 것도 가능하다. 예를 들면, 사용되는 주변 부위에 있어서 표리 양면으로부터 형상으로 추종시키고 싶은 경우에는 실리콘 겔 시트 단체로 사용된다. 이 경우, 기재로서 미리 이형 처리를 실시한 폴리에틸렌테레프탈레이트 필 름, 폴리프로필렌 필름 등의 기재, 불소 수지 필름, 불소 가공을 실시한 종이 등을 이용하여 실리콘 겔 시트가 형성된다.

또한, 본 실시 형태에 있어서는 배합 원료에 충전제가 포함되어 있지 않으나, 필요에 따라 수소화 알루미늄, 산화철, 탄산칼슘, 세라믹, 유리 섬유, 탄소 섬유, 탄소 재료 등의 무기질 충전제, 및 이들 충전제를 오르가노 알콕시실란 화합물, 오르가노 클로로실란 화합물, 오르가노 실라잔 화합물, 저분자량 실록산 화합물 등의 유기 규소 화합물로 표면 처리한 것을 첨가할 수 있다. 이와 같이, 충전제를 첨가함으로써 실리콘 겔 시트의 열전도율, 전기 저항값 등을 콘트롤할 수 있게 된다. 또, 배합 원료에 충전제를 처방했을 때에 충전제의 침강 효과에 의해 한쪽 표면에 충전제를 국재시킴으로써 실리콘 겔 시트의 표면 강도를 확보할 수 있는 것은 아니므로, 짧은 성형 시간으로 제품의 균일성이 좋은 시트가 형성된다.

또, 본 실시 형태에 있어서는 배합 원료에 촉매가 포함되어 있으나, 필요에 따라 이것을 생략할 수 있다. 또, 촉매 대신에 배합 원료에 충전제를 첨가할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에 있어서는 실리콘 겔 시트의 실리콘재 측의 표면에 보호 시트를 첩합하여 실리콘 겔 시트를 보호하고 있으나, 필요에 따라 이것을 생략할 수도 있다.

다음에, 실시예에 관해 설명한다.

도 1은 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름 (기재) 상에 접착된 실리콘 겔 시트를 형성하는 공정을 개략적으로 나타낸 것이다. 실리콘 겔 재료로서 CY52-276 (도 오레·다우코닝 주식회사제) 94중량부와, 실리콘 고무 재료로서 LR6200 (주식회사 아사히카세이 워커실리콘사제) 6중량부와, 백금 촉매 0.5중량부를 혼합하여 배합 원료를 조정한다. 이 배합 원료(11)를 코팅 장치(12)에 공급한다. 롤(13)에 감겨져 연속적으로 공급되는 미리 프라이머가 도포된 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름(14) (두께 50㎛)이 코팅 장치(11)에 공급되고, 필름(14) 표면에 배합 원료(11)가 도포되어 전체 두께가 300㎛로 된다. 배합 원료(11)가 도포된 필름(14)은 150℃의 건조로(15)를 5분간 통과함으로써 경화한다. 이에 의해, 한쪽 면은 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름과 일체화하고, 반대면은 표면 강도를 유지하면서 겔 특유의 쿠션성을 갖는 실리콘 겔 시트(16)가 얻어진다. 아울러, 실리콘 겔 시트의 실리콘재 측에 보호 시트인 보호 필름(17)을 첩합한 상태(18)로 연속적으로 롤(19)에 권취된다.

다음에, 본 발명의 실리콘 겔 시트에 대하여 인장 강도 및 침입도를 측정한 결과를 설명한다. 시험품으로는 상기 실시예의 시험품에 더하여 실리콘 겔 재료(도오레·다우코닝 주식회사제 CY52-276)를 하기 표 1에 나타내는 바와 같이 98, 90, 70, 50중량부와, 실리콘 고무 재료(주식회사 아사히카세이 워커실리콘사제 LR7665)를 2, 10, 30, 50중량부로 한 시험품 1~5의 5종류로 했다. 또, 참고품 1, 2로서 CY52-276을 100, 0중량부와, LR7665를 0, 100중량부의 2종류를 준비했다. 인장 강도 측정 시험편의 형상은 JIS K6251 덤벨 3호에 기초하는 것이고, 침입도 측정용 시험편의 형상은 50Φ×30㎜이다.

인장 강도의 시험 방법은 JIS K6251에 준거하고, 침입도의 시험 방법은 JIS K2207에 준거하는 방법으로 실시되었다. 시험 결과를 하기 표 1에 나타낸다.

	시험품					참고품
	1	2	3	4	5	1	2
배합 비율 실리콘겔/실리콘고무	98/2	94/6	90/10	70/30	50/50	100/0	0/100
인장 강도(MPa)	0.0043	0.0079	0.25	0.42	0.60	0.0023	4.1
침입도	197	117	81	41	28	310	16

표 1에 나타내는 바와 같이, 시험품 1~5는 JIS K2207에 규정된 침입도가 20~200으로 겔 특유의 적정한 탄성력을 유지하고, 인장 강도가 0.0030~0.60MPa라는 적정한 기계적 강도를 가지고 있는 것이 명백하게 되었다. 이와는 대조적으로, 실리콘 겔 재료뿐인 참고품 1은 시험품에 비해 인장 강도가 낮고, 실리콘 고무 재료뿐인 참고품 2는 시험품에 비해 침입도가 낮고 탄성력이 부족한 결과였다.

본 발명은 오르가노 폴리실록산을 주성분으로 하는 부가 반응 경화 타입의 실리콘 겔 재료와 오르가노 폴리실록산을 주성분으로 하는 부가 반응 경화 타입의 실리콘 고무 재료를 소정 비율로 배합하여 코팅 장치에 의해 시트 형상의 기재 상에 도포하여 경화시킴으로써, 시트 전체의 기계적 강도를 높일 수 있는 동시에, 겔 특유의 탄성력을 유지한 얇은 두께의 실리콘 겔 시트를 간단하고 쉽게 또한 저렴하게 형성할 수 있으므로 유용하다.

도 1은 본 발명의 일 실시예인 실리콘 겔 시트의 제조 공정을 개략적으로 나타내는 설명도이다.

Claims

오르가노 폴리실록산을 포함하는 부가 반응 경화 타입의 실리콘 겔 재료와 오르가노 폴리실록산을 포함하는 부가 반응 경화 타입의 실리콘 고무 재료를, 경화 촉진 작용이 있는 촉매와 배합하여 배합 원료로 하고, 코팅 장치에 의해 상기 배합 원료를 시트 형상의 기재 상에 도포하여, 상기 기재 상에 도포된 상기 배합 원료를 100~300℃에서 5분 정도 가열하여 경화시킴으로써, JIS K2207에 규정된 침입도(針入度)가 20~200인 얇은 실리콘 겔 시트를 형성하는 것을 특징으로 하는 실리콘 겔 시트의 제조 방법.
삭제
청구항 1에 있어서,

상기 기재의 도포면에 미리 프라이머를 도포해 두는 것을 특징으로 하는 실리콘 겔 시트의 제조 방법.
청구항 1에 있어서,

상기 기재의 도포면에 미리 플라즈마 처리를 실시해 두는 것을 특징으로 하는 실리콘 겔 시트의 제조 방법.
청구항 1에 있어서,

상기 기재를 상기 실리콘 겔 시트가 용이하게 박리할 수 있는 재질로 하는 것을 특징으로 하는 실리콘 겔 시트의 제조 방법.
청구항 1에 있어서,

상기 실리콘 겔 시트의 실리콘재 측에 보호 시트를 첩합(貼合)하여 권취(卷取)하도록 하는 것을 특징으로 하는 실리콘 겔 시트의 제조 방법.
청구항 1에 있어서,

상기 배합 원료에 충전제를 더 첨가하는 것을 특징으로 하는 실리콘 겔 시트의 제조 방법.