KR20100003310A

KR20100003310A - 발광체를 포함하는 실리콘 성형 부품

Info

Publication number: KR20100003310A
Application number: KR1020097025066A
Authority: KR
Inventors: 요헨 다우; 크리스토프 뮐러-리스; 크리스티안 오크스
Original assignee: 와커 헤미 아게
Priority date: 2007-06-01
Filing date: 2008-05-30
Publication date: 2010-01-07
Also published as: DE502008002564D1; EP2153111A1; US20100184129A1; JP2010529645A; CN101680639B; WO2008145718A1; CN101680639A; ATE498094T1; EP2153111B1; DE102007025749A1

Abstract

본 발명은, 실리콘 매트릭스에 임베딩된 복수 개의 발광체를 포함하는 몰딩 부품으로서, 상기 실리콘 매트릭스는 내측의 연질 실리콘 매트릭스 A로 구성되며, 경질인 하나 이상의 실리콘 매트릭스 B에 의해 둘러싸인 몰딩 부품에 관한 것이다. 상기 실리콘 매트릭스 B는 선택적으로 탑코트 C에 의해 코팅되어 있다.

발광성-실리콘 몰딩, 실리콘 매트릭스, 탑코트, 발광 다이오드, 실리콘 겔

Description

발광체를 포함하는 실리콘 성형 부품 {SILICON MOULDED PART COMPRISING LUMINOUS BODIES}

본 발명은 실리콘 매트릭스 내에 임베딩된(embedded) 복수의 발광체를 포함하는 발광성 실리콘 몰딩에 관한 것이다.

LED 발광체 또는 발광 다이오드로 지칭되는 발광체는 발광성 전자 부품이다. LED 기술은 발광체가 광범위한 전자기 스펙트럼에 걸쳐 활용될 수 있고, 각각의 LED 발광체가 좁은 스펙트럼 범위 내에서 매우 특이적으로 발광한다는 점에서 주목할 만한 것이다. 이 때문에 LED 발광체는 예를 들면 화학 반응 및 생물학적 공정의 개시와 같은 많은 응용 분야에서 주목되는 부품이다. 그 밖의 이점은 열 방출이 낮고, 광 수율(light yield)이 비교적 높으며, 수명이 비교적 길다는 점이다.

환경적 영향을 막기 위해, 각각의 발광 다이오드는 실리콘으로 캡슐화될 수 있으며: 특허 문헌 US 6,916,889 B2에는 가교결합 가능한 에폭시-작용성 실리콘을 이용한 LED의 캡슐화 방법이 개시되어 있다. 특허 문헌 WO 2006/055196 A1은 광중합성 실리콘에 의한 LED 발광체의 캡슐화 방법을 청구하고 있다. 특허 문헌 EP 1 684 363 A2에는 가교결합성 실리콘에 의한 LED의 캡슐화로서, 제1 단계는 가교결합된 실리콘 고무로 LED 칩을 캡슐화하고, 이어서 가교결합된 실리콘 수지로 된 제2 층을 적용하는 단계를 포함하는 방법이 기재되어 있다. 특허 문헌 DE 3019239 A1에는 2개의 층으로 개별 반도체 부품을 둘러싸는 것과, 상기 2개의 층 중 하나는 경질 폴리머로 구성되어 있는 것을 이용하는 방법이 기재되어 있다. 구체적으로는, 실리콘 또는 에폭시 수지로 된 제1의 연질층 및 실리콘, 에폭시 수지 또는 열가소성 수지로 된 제2의 경질층에 의한 외피(envelope)가 기재되어 있다. 특허 문헌 US 2005/0130336 A1에서는, 개별적 LED가 경질의 투명한 렌즈형 재료(lenticular material)로 캡슐화되고, 캡슐과 LED 사이에 형성된 캐비티는 니들에 의해 액체 실리콘과 같은 연질 재료로 채워진다. 동일한 방법이 특허 문헌 DE 19945675 A1에 기재되어 있는데, 여기서는 각각의 LED 칩이 광학적 에폭시 수지 렌즈에 의해 캡슐화되고, 캐비티는 액체 또는 젤라틴형 실리콘으로 채워진다. 특허 문헌 EP 1657758 A2에는 1종 이상의 LED를 캐리어에 도포하고, 각각의 LED에는 내측에 연질 렌즈 및 외측에 경질 렌즈를 장착하는 방법이 기재되어 있다. 캐리어 및 연질 렌즈와 경질 렌즈는 실리콘으로 형성될 수 있다.

개별 LED 칩을 캡슐화하는 방법의 단점은 수반되는 장치와 공정 기술 측면에서 매우 복잡하다는 점이다. 환경적 영향으로부터 효과적으로 보호되는 LED 칩이 얻어지지만, 전기적 도체(conductor)에 연결되고 컨택트(contact)를 구비한 복수 개의 LED 칩이 사용되는 경우에, 도체와 컨택트는 여전히 보호되지 않은 상태로 환경적 영향에 노출된다.

특허 문헌 DE 102005050947 A1에는, 복수 개의 LED 칩이 서로 연결되어, 실리콘과 같은 불활성 물질로 채워진 플라스틱 또는 유리 캐이싱에 임베딩되어 있는 발광 엘리먼트(luminous element)가 기재되어 있다. 특허 문헌 US 2003/0042844 A1에서는, 복수 개의 LED 칩이 트러프(trough)형 프레임으로 된 베이스 상에 배열되고, 상기 트러프는 에폭시 수지로 채워진다. 특허 문헌 DE 3827083 A1에는, 복수 개의 LED가 투명한 마운팅 보드 상에 장착되고, 몰드에 의해 실리콘 수지가 각각의 LED 상에 캐스팅되어 반사체를 형성하고, 상기 반사체는 최종적으로 반사성 물질로 코팅되는, 면적형 라디에이터(areal radiator)의 제조 방법이 개시되어 있다. 특허 문헌 DE 20 2006 001 561 U1에는, 케이블을 통해 연결된 복수 개의 발광 다이오드가 실리콘 파이프에 임베딩되어 있는 파이프 형상의 발광 밴드(band)가 개시되어 있다.

상기 문헌에 기재된 성형체의 단점은 특히 제조하기에 복잡한 점 및 예를 들면 LED로 채워진 트러프형 성형체 또는 유리 용기의 경우에, 성형체를 성형하는 데 있어서 유연성(flexibility)이 낮다는 점이다. 또 다른 단점은 발광체들간의 도전성 연결 엘리먼트 및 컨택트의 보호가 불충분하다는 점이다.

본 발명의 목적은, 발광체, 특히 LED를 기재로 하는 발광체를 다양한 응용 분야에서 이용할 수 있는 형태로 제공하는 것이다. 재료들의 성질은, 그러한 재료가 물리적, 화학적 또는 생물학적 여부를 불문하고 여러 가지 환경적 영향을 장기간 동안 효과적으로 견딜 수 있는 것이어야 한다. 또한, 상기 재료는 모든 형상과 치수가 간단한 공정에 의해 얻어질 수 있도록 선택되어야 한다. 본 발명의 목적은 또한 각각의 발광체뿐 아니라 발광체와 파워 공급원에 대한 컨택트들 사이의 전기적 커넥션을 효과적으로 보호하는 것이다. 본 발명의 목적은 또한 성형체 내의 산란 손실(scatter loss)을 최소화하는 것이다.

본 발명은, 실리콘 매트릭스에 임베딩된 복수 개의 발광체를 포함하는 몰딩으로서, 상기 실리콘 매트릭스는 내측의 연질 실리콘 매트릭스 A로부터 형성되고, 실리콘 매트릭스 A는 보다 경질인 하나 이상의 실리콘 매트릭스 B에 의해 둘러싸여 있으며, 상기 실리콘 매트릭스 B는 선택적으로 탑코트(topcoat) C에 의해 코팅되어 있는, 몰딩을 제공한다.

상기 발광성-실리콘 몰딩의 형상은 원하는 바에 따라, 특정한 용도에 적합하도록 결정된다. 상기 몰딩은 파이프, 튜브, 리본, 시트 또는 매트의 형태로 존재할 수 있다. 복수 개의 발광체, 특히 복수 개의 LED를 구비한 파이프 또는 리본이 바람직하며, 특히 바람직한 실시예에서 이들 발광체는 주위 공간을 완전히 균일하게 조명할 수 있도록, 서로(예를 들면, 비틀린 방식으로) 어긋나게 배열된다.

적합한 발광체는 백열 필라멘트 램프, 할로겐 램프, 저압 방전 램프(low-pressure discharge lamp), 고압 방전 램프, 형광 루미네어(luminaire), 네온 루미네어, 및 인젝션 루미네슨스 램프(injection luminescence lamp)와 같은 임의의 얻고자 하는 복사-방출 컴포넌트(radiation-emitting component)이며, 바람직하게는 LED로 알려져 있는 유기 또는 무기 반도체의 복사-방출 반도체 컴포넌트이다. LED는 통상 실리콘과 같은 플라스틱에 의해 캡슐화되거나 캡슐화되지 않은 다이오드일 수 있다.

적합한 LED 발광체는 적외선 영역, 가시광 영역 또는 UV 영역에서 발광하는 것들이다. 그 선택은 목적으로 하는 용도에 의존한다. 상기 매트릭스에 임베딩된 LED 발광체는 동일한 파장에서 발광할 수 있다. 그러나, 서로 다른 발광 특성을 가진 LED 발광체들을 조합할 수도 있다.

일반적으로, 복수 개의 발광체, 특히 LED는 직렬 및/또는 병렬로 서로 도전 상태로 연결된다. 이렇게 배열된 발광 구조는 센서 및 측정/컨트롤 장치에 연결될 수 있다. 발광체의 수 및 그 배열 구조체는 용도에 의존한다. LED 발광체는 연속적으로 또는 펄스 방식으로 조작될 수 있다.

발광체들간의 도전성 커넥션을 포함한 발광체의 배열 구조, 및 바람직하게는 발광체 배열 구조의 컨택트들은 내측 실리콘 매트릭스 A에 완전히 임베딩되고, 내측 실리콘 매트릭스 A는 외측 실리콘 매트릭스 B에 의해 둘러싸인다. 상기 몰딩은, 발광체와 실리콘 매트릭스 A 사이, 또는 실리콘 매트릭스 A와 실리콘 매트릭스 B 사이에 공기나 물과 같은 추가적 매체가 존재하지 않는 것을 특징으로 한다.

구성 성분, 즉 실리콘 매트릭스 A 및 실리콘 매트릭스 B의 형태로 되어 있는 실리콘 매트릭스는 매우 투명하며, 290∼1200nm의 파장 범위에서 ＞50%의 투광도(transmission)를 가진다. 바람직하게는 300∼800nm의 파장 범위에서 ＞80%의 투광도를 가진다. 특히 바람직하게는 380∼750nm의 파장 범위에서 ＞90%의 투광도를 가진다

실리콘 매트릭스 A는 발광체용으로 최적화되고, 전자 부품에 대한 보호 기능(충격 흡수) 이외에도 광 수율(굴절률 매칭)을 최적화해야 하고, 열 제거가 용이해야 한다. 또한, 발광체는, 발광체의 전체 작동 시간에 걸쳐 실리콘 매트릭스에 의해 영구적으로 밀봉된 상태로 유지되어야 하며, 광 산란 효과를 확산시키게 되는 공기와 물이 내포될 여지를 방지하는 것이 중요하다.

내측 실리콘 매트릭스 A는 10 이하의 Shore A 경도(DIN 53 505/ISO 868)를 가진 연질 재료이거나, 액체 실리콘 오일인 경우에는, 1∼100×10⁶ mPaㆍs의 평균 점도(23℃, 1013mbar에서)를 가진다. 상기 Shore A 경도는 바람직하게는 5 미만이고, 또는 상기 평균 점도(23℃, 1013mbar에서)는 10∼10×10⁶ mPaㆍs이다.

내측 실리콘 매트릭스 A용으로 적합한 재료는 실리콘 오일이며, 일반적으로는 사슬 길이가 n>2인 R₃SiO[-SiR₂O]_n-SiR₃ 구조의 디알킬폴리실록산이다. 상기 알킬 라디칼 R은 동일하거나 상이할 수 있고, 일반적으로는 1∼4개의 탄소 원자를 가지며, 선택적으로는 치환될 수 있다. 알킬 라디칼 R의 일부는 다른 라디칼, 바람직하게는 선택적으로 치환되어 있는 아릴 라디칼, 또는 분지형 실리콘 오일의 경우에는 트리알킬실록시기로 대체될 수도 있다. 그 예로는 메틸실리콘 오일 (CH₃)₃SiO[-Si(CH₃)₂O]_n-Si(CH₃)₃, 메틸페닐실리콘 오일 (CH₃)₃SiO[-Si(CH₃)₂O]_n'-[-Si(C₆H₅)₂O]_n"-Si(CH₃)₃ 또는 (CH₃)₃SiO[-Si(CH₃)₂O]_n'-[-Si(CH₃)(C₆H₅)O]_n'-Si(CH₃)₃(여기서, 각각의 경우에 n'+n">2임), 분지형 메틸실리콘 오일 (CH₃)₃SiO[-Si(CH₃)(OSi(CH₃)₃)O]_n-Si(CH₃)₃, 분지형 메틸페닐실리콘 오일 (CH₃)₃SiO[-Si(C₆H₅)(OSi(CH₃)₃)O]_n-Si(CH₃)₃를 들 수 있다. 아릴기를 도입하고, 아릴기에 대한 알킬기의 비를 조절함으로써, 당업자는 실리콘 매트릭스의 굴절률을 공지된 방식으로 발광체에 맞출 수 있다. 또한, 바람직하게는 말단기가 작용화되어 있는 ("캡핑되지 않은(uncapped)") 폴리디메틸실록산 오일을 사용할 수도 있다. 그러한 실리콘 오일은 상업적으로 입수가능하며, 공지된 방법으로 제조할 수 있다. 상업적으로 입수가능한 실리콘 오일의 예는 Wacker Chemie AG 제품인 Wacker 실리콘 오일이다.

내측 실리콘 매트릭스 A용으로는 실리콘 겔(silicone gel)도 적합하다. 실리콘 겔은 촉매의 존재 하에서 실온에서 가교결합되는 주입가능한(pourable) 두 가지 성분으로부터 제조된다. 그 성분 중 하나는 일반적으로 R₃SiO[-SiR₂O]_n-SiR₃ 구조(여기서, n≥0)를 가지며 일반적으로는 알킬 라디칼에 1∼4개의 탄소 원자를 가진 디알킬폴리실록산으로 구성되고, 상기 알킬 라디칼 중 일부 또는 전부는 페닐 라디칼과 같은 아릴 라디칼로 대체될 수 있고, 일단 또는 양단에 있는 말단 R 라디칼 중 하나는 비닐기와 같은 중합가능한 기로 대체된다. 상기 실록산 사슬의 R 라디칼 중 일부는 말단기의 R 라디칼과 함께 중합가능한 기로 대체될 수도 있다. CH₂=CH₂-R₂SiO[-SiR₂O]_n-SiR₂-CH₂=CH₂ 구조의 비닐 말단-캡핑된 폴리디메틸실록산을 사용하는 것이 바람직하다.

제2 성분은 Si-H 말단형 가교결합제를 포함한다. 전형적으로 사용되는 폴리알킬하이드로실록산은, 디알킬폴리실록산과 일반식 R'₃SiO[-SiR₂O]_n-[SiHRO]_m-SiR'₃로 표시되는 폴리알킬하이드로실록산으로부터 형성되는 코폴리머이고, 식에서 m≥0, n≥0이고, 적어도 2개의 SiH 기는 반드시 존재해야 하고, R'은 H 또는 R로 정의될 수 있다. 따라서, 펜던트(pendant) 또는 말단 SiH 기를 가진 가교결합제가 존재하는 한편, 말단 SiH 기만을 가진 R'=H인 실록산을 사슬 연장용으로 사용할 수도 있다. 존재하는 가교결합 촉매는 소량의 유기백금(organoplatinum) 화합물이다. 상기 성분들을 혼합함으로써 가교결합 반응이 촉발되어 겔이 형성된다.

이 가교결합 반응은 열의 작용 및/또는 전자기 조사(radiation), 바람직하게는 UV 조사에 의해 가속화될 수 있다. UV LED 자체는 겔의 가교결합 반응을 유도할 수 있다. 실리콘 겔은 특별히 연질인 재료이며, 보다 바람직하게는 Shore 00 경도가 50 미만(CIN 53 505/ISO 868)인 것, 보다 바람직하게는 DIN ISO 2137에 따른 투과값(penetration value)이 10 mm/10(쿼터-콘(quarter-cone) 9.38g 및 작용 시간 5초인 조건에서)인 것이다. 적합한 실리콘 겔은 상업적으로 입수가능하며, 예로는 뮌헨 소재 Wacker Chemie AG 제품인 상품명 WACKER SilGel^®을 들 수 있다.

내측 실리콘 매트릭스 A용으로는, 전술한 실리콘 오일 및 실리콘 겔이 바람직하다.

실리콘 매트릭스 A의 정확한 조성은 사용하는 LED의 발광 특성에 의존하며, 사용되는 실리콘 재료는 적절한 파장 범위에서 최적의 투명도를 제공하는 것들이다. 여기서 중요한 것은, 내측 실리콘 매트릭스 A와 발광체 사이에 영구적 컨택이 존재하는 것이며, 이는 층분리(delamination) 현상이 조금이라도 있으면 그와 관련하여 광 수율이 유의적으로 감소되므로 바람직하지 않기 때문이다. 이러한 이유에서, 내측 실리콘 매트릭스 A용으로 바람직한 재료는 자체-접착성 시스템 또는 표면 접착성(surface tack)이 높은 재료이다. 실리콘 매트릭스 A용 재료는 또한 첨가제의 첨가에 의해 최적화될 수 있다. 그 예로는 광 파장 매칭을 위한 루미네슨트 첨가제, 굴절률을 변동시키고, 광 수율을 최적화하며(예를 들면, 발광체에 의해 외측으로 방출되는 광을 균질하게 산란시키는 반사성 입자를 이용하여), 열 제거를 최적화하기 위한, 금속 또는 금속 산화물 입자 또는 그와 유사한 미립자를 들 수 있다. 기계적 및 유동학적 성질을 조절하기 위해, 선택적으로는 실리콘 엘라스토머 매트릭스, 예를 들면 MT, MQ 또는 DT 단위로 구성되는 실리콘 수지 입자를 강화시키는 미분된 실리카 또는 충전재를 소량 사용할 수도 있다. 내측 실리콘 매트릭스 A의 층 두께는 특정 용도에 따라 결정되며, 일반적으로는 0.5∼50mm이고, 바람직하게는 1∼20mm이다.

외측 실리콘 매트릭스 B는 필요한 투명도를 유지하면서도, 특히 기계적 강도, 및 화학적, 생물학적, 및 물리적 저항에 관하여, 대응하는 용도에 맞추어 최적화된다.

외측 실리콘 매트릭스 B는 전술한 실리콘 오일과 실리콘 겔과는 별도로, 외측 실리콘 매트릭스 B의 Shore A 경도가 10보다 큰 것 이외에는 내측 실리콘 매트릭스 A와 동일한 실리콘 형태로 구성될 수 있고, 내측 실리콘 매트릭스 A가 마찬가지로 표준 조건(23/50 DIN 50014)에서 고체인 실리콘 형태로 구성되는 경우에, 내측 실리콘 매트릭스 A와 외측 실리콘 매트릭스 B 각각의 Shore A 경도의 차는 5 이상, 바람직하게는 10 이상, 특별하게는 20 이상이다.

실리콘 매트릭스 B용으로 바람직한 실리콘, 및 전술한 조건 하에서 선택적으로 실리콘 매트릭스 A용으로도 사용할 수 있는 실리콘(비교적 낮은 Shore A 경도)은 축합 반응이나 부가 반응, 또는 자유 라디칼 메커니즘에 의해 가교결합되는 가교결합 실리콘 고무이다. 상기 가교결합 반응은, 적절한 촉매에 의해, 또는 자유 라디칼 방식으로, 과산화물에 의해, 또는 조사, 특히 UV 조사에 의해, 양이온 방식으로, 또는 열 방식으로 개시될 수 있다. 가교결합 실리콘 고무를 형성시키는 시스템은, 바람직하게는 1-성분 또는 2-성분 시스템으로서 상업적으로 입수가능하지만, 다중 성분 시스템으로서도 상업적으로 입수가능하다.

축합-가교결합형 실리콘 고무 시스템은,

a) 축합가능한 말단기를 가진 오르가노폴리실록산,

b) 선택적으로, 분자 1개당 3개 이상의 가수분해 가능한 기가 실리콘에 결합되어 있는 오르가노실리콘 화합물, 및

c) 축합 촉매

를 함유한다.

축합 반응에 의해 가교결합되는 적합한 가교결합형 실리콘 고무는, RTV-1 실리콘 고무로 알려져 있는 실온 가교결합형 1-성분 시스템이다. RTV-1 실리콘 고무는 촉매의 존재 하에서 실온에서의 축합에 의해 가교결합되는, 축합가능한 말단기를 가진 오르가노폴리실록산이다. 가장 통상적으로 사용되는 것은 R₃SiO[-SiR₂O]_n-SiR₃ 구조를 가지며 사슬 길이가 n＞2인 디알킬폴리실록산이다. 알킬 라디칼 R은 동일하거나 상이할 수 있고, 일반적으로는 1∼4개의 탄소 원자를 가지며, 선택적으로 치환될 수 있다. 알킬 라디칼 R 중 일부는, 다른 라디칼, 바람직하게는 선택적으로 치환될 수 있는 아릴 라디칼로 대체될 수도 있고, 그 경우에 알킬기(아릴기) R 중 일부는 축합 가교결합이 가능한 기, 예를 들면 알코올, 아세테이트, 아민 또는 옥심 라디칼로 교환된다. 상기 가교결합 반응은 적합한 촉매, 예를 들면 주석이나 티타늄 촉매에 의해 촉매화된다. 적합한 RTV-1 실리콘 고무는 Wacker Chemie AG 제품인 ELASTOSIL^® A, E 또는 N 시리즈 중 적절한 형태의 것으로 상업적으로 입수가능하다.

축합 반응에 의해 가교결합되는 적합한 가교결합된 실리콘 고무는, RTV-2 실리콘 고무로 알려져 있는 실온 가교결합형 2-성분 시스템이다. RTV-2 실리콘 고무는 규산 에스테르(silicic ester)의 존재 하에서 하이드록실기에 의해 다중치환된 오르가노폴리실록산의 축합 가교결합에 의해 얻어진다. 사용되는 가교결합제는 알콕시, 옥심, 아민 또는 아세테이트기를 가진 알킬 실란일 수도 있고, 이것들은 적합한 축합 촉매, 예를 들면 주석 또는 티타늄 촉매의 존재 하에서 하이드록실 말단형 폴리디알킬실록산과 가교결합한다. 적합한 축합-가교결합형 RTV-2 실리콘 고무는 Wacker Chemie AG 제품인 ELASTOSIL^® RT 시리즈 중 적절한 형태의 것으로 상업적으로 입수가능하다.

RTV-1 및 RTV-2 실리콘 고무에 존재하는 폴리디알킬실록산의 예는, 식 (OH)R₂SiO[-SiR₂O]_n-SiR₂(OH)로 표시되며 사슬 길이가 n＞2인 것이고, 여기서 알킬 라디칼 R은 동일하거나 상이할 수 있고, 일반적으로는 1∼4개의 탄소 원자를 함유하고, 선택적으로 치환될 수 있다. 알킬 라디칼 R의 일부는 다른 라디칼, 바람직하게는 선택적으로 치환되어 있는 아릴 라디칼에 의해 대체될 수도 있다. 상기 폴리디알킬실록산은 바람직하게는, 실온에서 규산 에스테르 또는 알킬실란/주석(티타늄) 촉매 시스템과 가교결합하는 말단 OH 기를 함유한다.

가수분해 가능한 기를 가지며 RTV-1 및 RTV-2 실리콘 고무에 존재하는 알킬실란의 예는, 식 R_aSi(OX)_4-a(여기서 a=1∼3(바람직하게는 1), X는 R"(알콕시 가교결합제), C(O)R"(아세테이트 가교결합제), N=CR"₂(옥심 가교결합제) 또는 NR"₂(아민 가교결합제)로 정의되고, R"은 1∼6개의 탄소 원자를 가진 1가의 탄화수소 라디칼이다.

부가-가교결합형 실리콘 고무 시스템은,

a) 지방족 탄소-탄소 다중 결합을 가진 라디칼을 함유하는 오르가노실리콘 화합물,

b) 선택적으로, Si-결합된 수소 원자를 가진 오르가노실리콘 화합물,

또는 a)와 b) 대신에,

c) 지방족 탄소-탄소 다중 결합 및 Si-결합된 수소 원자를 가진 라디칼을 함유하는 오르가노실리콘 화합물,

d) 지방족 다중 결합에 대한 Si-결합된 수소의 부가 반응을 촉진시키는 촉매, 및

e) 선택적으로, 실온에서 지방족 다중 결합에 대한 Si-결합된 수소의 부가 반응을 지연시키는 반응제

를 함유한다.

부가 반응에 의해 가교결합되는 적합한 가교결합된 실리콘 고무는, 부가-가교결합형 RTV-2 실리콘 고무로 알려져 있는 실온 가교결합형 2-성분 시스템이다. 부가-가교결합형 RTV-2 실리콘 고무는, 폴리에틸렌형 불포화기, 바람직하게는 비닐기에 의해 치환된 오르가노폴리실록산과, Si-H 기에 의해 다중치환된 오르가노폴리실록산을 백금 촉매의 존재 하에서 가교결합함으로써, Pt 촉매에 의해 촉매 반응에 의해 얻어진다.

바람직하게는, 상기 성분 중 하나는 일반적으로 R₃SiO[-SiR₂O]_n-SiR₃ 구조(여기서, n≥0)를 가지며 일반적으로는 알킬 라디칼에 1∼4개의 탄소 원자를 가진 디알킬폴리실록산으로 구성되고, 상기 알킬 라디칼 중 일부 또는 전부는 페닐 라디칼과 같은 아릴 라디칼로 대체될 수 있고, 일단 또는 양단에 있는 말단 R 라디칼 중 하나는 비닐기와 같은 중합가능한 기로 대체된다. 상기 실록산 사슬의 R 라디칼 중 일부는 말단기의 R 라디칼과 함께 중합가능한 기로 대체될 수도 있다. CH₂=CH₂-R₂SiO[-SiR₂O]_n-SiR₂-CH₂=CH₂ 구조의 비닐 말단-캡핑된 폴리디메틸실록산을 사용하는 것이 바람직하다.

제2-성분은 Si-H-작용성 가교결합제를 포함한다. 전형적으로 사용되는 폴리알킬하이드로실록산은, 디알킬폴리실록산과 일반식 R'₃SiO[-SiR₂O]_n-[SiHRO]_m-SiR'₃로 표시되는 폴리알킬하이드로실록산으로부터 형성되는 코폴리머이고, 식에서 m≥0, n≥0이고, 적어도 2개의 SiH 기는 반드시 존재해야 하고, R'은 H 또는 R로 정의될 수 있다. 따라서, 펜던트 또는 말단 SiH 기를 가진 가교결합제가 존재하는 한편, 말단 SiH 기만을 가진 R'=H인 실록산을 사슬 연장용으로 사용할 수도 있다.

존재하는 가교결합 촉매는 소량의 유기백금 화합물이다.

적합한 RTV 실리콘 고무는 상업적으로 입수가능하며, 예를 들면 Wacker Chemie AG 제품인 ELASTOSIL^® RT 또는 ELASTOSIL^® LR(LST 실리콘 고무) 또는 SEMICOSIL^® 시리즈 중 적절한 형태의 것이다.

자유 라디칼 메커니즘 또는 부가 반응에 의해 가교결합되는 적합한 실리콘 고무는 온도를 상승시키면 가교결합되는(HTV) 고체 실리콘 고무이다.

부가-가교결합형 HTV 실리콘 고무는, 폴리에틸렌형 불포화기, 바람직하게는 비닐기에 의해 치환된 오르가노폴리실록산과, Si-H 기에 의해 다중치환된 오르가노폴리실록산을 백금 촉매의 존재 하에서 가교결합함으로써 얻어진다.

바람직하게는, 과산화물 방식으로 가교결합하거나 부가-가교결합하는 HTV 실리콘 고무의 성분 중 하나는, R₃SiO[-SiR₂O]_n-SiR₃ 구조(여기서, n≥0)를 가지며 일반적으로는 알킬 라디칼에 1∼4개의 탄소 원자를 가진 디알킬폴리실록산으로 구성되고, 상기 알킬 라디칼 중 일부 또는 전부는 페닐 라디칼과 같은 아릴 라디칼로 대체될 수 있고, 일단 또는 양단에 있는 말단 R 라디칼 중 하나는 비닐기와 같은 중합가능한 기로 대체된다. 그러나, 펜던트 또는 펜던트 및 말단 비닐기를 가진 폴리머를 사용할 수도 있다. CH₂=CH₂-R₂SiO[-SiR₂O]_n-SiR₂-CH₂=CH₂ 구조의 비닐 말단-캡핑된 폴리디메틸실록산, 및 전술한 구조를 가지며 펜던트 비닐기를 가지는 비닐 말단-캡핑된 폴리디메틸실록산을 사용하는 것이 바람직하다. 부가-가교결합형 HTV 실리콘 고무의 경우에, 제2-성분은 디알킬폴리실록산과 일반식 R'₃SiO[-SiR₂O]_n-[SiHRO]_m-SiR'₃로 표시되는 폴리알킬하이드로실록산으로부터 형성되는 코폴리머이고, 식에서 m≥0, n≥0이고, 적어도 2개의 SiH 기는 반드시 존재해야 하고, R'은 H 또는 R로 정의될 수 있다. 따라서, 펜던트 또는 말단 SiH 기를 가진 가교결합제가 존재하는 한편, 말단 SiH 기만을 가진 R'=H인 실록산을 사슬 연장용으로 사용할 수도 있다. 사용되는 가교결합 촉매는 백금 촉매이다.

HTV 실리콘 고무는 또한 1-성분 시스템으로서 처리될 수도 있는데, 그 경우에 가교결합 반응은, 가교결합 촉매로서, 아실, 알킬 또는 아릴 퍼옥사이드와 같은 과산화물의 존재 하에서 온도를 상승시킴으로써 유도된다. 과산화물-가교결합 HTV 실리콘 고무는, 에틸렌형 불포화기, 바람직하게는 비닐기에 의해 선택적으로 다중치환된 오르가노폴리실록산을 가교결합시킴으로써 얻어진다. 적합한 HTV 실리콘 고무는 상업적으로 입수가능하며, 예를 들면 Wacker Chemie AG 제품인 ELASTOSIL^® R 또는 ELASTOSIL^® R plus 형태이다.

그 외에도 최근에 상업적으로 입수가능한 것은 전술한 부가 반응을 통하여, 열적 및/또는 광화학적으로 활성화함으로써 가교결합 반응을 촉매화하는 특정한 백금 착체 또는 백금/억제제 시스템에 의해 가교결합되는 특정한 HTV 및 RTV-1 실리콘 고무이다. 그러한 시스템은, 예를 들면, Wacker Chemie AG 제품인 ELASTOSIL^® R 형태, ELASTOSIL^® RT 형태 및 Semicosil 형태로서 입수가능하다.

적합한 재료는 또한 실리콘 혼성 폴리머(hybrid polymer)이다. 실리콘 혼성 폴리머는, 일반적으로 전술한 규격의 폴리디알킬실록산을 기재로 하는, 폴리우레탄, 폴리우레아 또는 폴리비닐 에스테르와 같은 오르가노폴리머 블록, 및 실리콘 블록의 코폴리머 또는 그래프트 코폴리머이다. 예를 들면, 열가소성 실리콘 혼성 폴리머가 특허 문헌 EP 1412416 B1 및 EP 1489129 B1에 기재되어 있고, 이와 관련하여 개시된 내용은 또한 본 출원의 대상에 포함된다. 그러한 실리콘 혼성 폴리머는 열가소성 실리콘 엘라스토머(TPSE)로 지칭되며, 예를 들면 Wacker Chemie AG 제품인 GENIOMER^® 형태로 상업적으로 입수가능하다.

실리콘 수지는 외측 실리콘 매트릭스 B용으로도 마찬가지로 적합한 재료이다. 일반적으로, 실리콘 수지는 고도로 가교된 오르가노실리콘 네트웍을 형성하는, 일반식 R_b(RO)_cSiO_(4-b-c)/2로 표시되는 단위를 함유하며, 식에서 b는 0, 1, 2 또는 3이고, c는 0, 1, 2 또는 3이고, b+c≤3이고, R은 앞에 기재된 바와 같다. 적합한 실리콘 수지는, 예를 들면 Wacker Chemie AG 제품인 SILRES^® 형태로 상업적으로 입수가능하다.

외측 실리콘 매트릭스 B용으로 바람직한 재료는 전술한 RTV-2 실리콘 고무, HTV 실리콘 고무 및 실리콘 혼성 폴리머이다.

외측 실리콘 매트릭스 B의 성질은 첨가제를 이용한 개질(modification)에 의해, 예를 들면 살조제(algicide), 살균제(bactericide) 또는 곰팡이 방지제(fungicide)와 같은 살생물제(boicide)를 이용하여 최적화될 수 있다. 충전재를 첨가하면 경도를 조절할 수 있지만, 충전재를 선택할 때에는 투명도가 제한되지 않도록 해야 하며, 이러한 이유에서 실리콘 수지 입자 또는 나노입자를 기재로 하는 충전재가 바람직하다.

내측 실리콘 매트릭스 A는 하나 이상의 외측 실리콘 매트릭스 B에 의해 둘러싸일 수 있다. 외측 실리콘 매트릭스 B의 층 두께는 형성되는 외측 실리콘 매트릭스 B의 수와, 발광성-실리콘 몰딩의 용도에 의존하며, 일반적으로는 0.1∼50mm이다.

발광성-실리콘 몰딩에는 선택적으로 또한 탑코트 C가 형성될 수 있는데, 이것은 실리콘 매트릭스 B 또는 최외곽의 실리콘 매트릭스 B에 적용된다. 탑코트는 스크래치 내성 및/또는 토양 반발성 및/또는 정전기 방지성을 향상시키는 역할을 한다. 탑코트 C로서는 전술한 실리콘 수지를 사용하는 것이 바람직하다.

실리콘의 개요, 및 실리콘의 화학적 성질, 형성 및 성능에 대한 보다 상세한 사항은, 예를 들면, Winnacker/Kuechler, "Chemische Technik: Prozesse und Produkte, Band 5: Organische Zwischenverbindungen, Polymere", pages 1095-1213, Wiley-VCH Weinheim (2005)에서 찾아 볼 수 있다.

내측 실리콘 매트릭스 A는, 발광성-실리콘 몰딩의 형상에 따라, 예를 들면, 충전(filling), 폿팅(potting) 또는 이송 성형(transfer molding)에 의해 제조될 수 있다. 외측 실리콘 매트릭스 B는, 발광성-실리콘 몰딩의 형상에 따라, 예를 들면, 폿팅, 압출, 캐스트 성형, 압축 성형 또는 사출 성형에 의해 제조될 수 있다. 탑코트를 구비한 선택적 코팅은, 예를 들면, 딥핑(dipping), 주입(pouring), 페인팅 또는 분무와 같은 코팅에 의해 수행될 수 있다.

파이프 형상의 몰딩을 제조하기 위해서는, 그 공정은, 예를 들면, 감압 하에 기포가 없는 상태에서 실리콘 매트릭스 A로서 실리콘 겔을 가진 LED 사슬이 장착된 실리콘 고무 파이프(실리콘 매트릭스 B)를 채운 다음, 이것을 가교결합시키고, 이어서 얻어진 LED-실리콘 매트릭스 파이프를 RTV 실리콘 고무로 밀봉하는 공정일 수 있다. 파이프 형상의 발광성-실리콘 몰딩을 제조하는 공정에서, 실리콘 매트릭스 A로서 실리콘 겔 대신에 실리콘 오일을 도입할 수도 있다. 나머지 단계는 실리콘 겔을 사용한 공정과 동일하게 실행된다. 파이프 형상의 몰딩을 제조하기 위한 또 다른 방법은, 실리콘 매트릭스 A로서 실리콘 겔, 및 실리콘 매트릭스 B로서 HTV 실리콘 고무를 압출 공정에 의해 처리하는 방법이다.

평탄한 발광성-실리콘 몰딩을 제조하기 위해서는, 실리콘 매트릭스 B로서 HTV 실리콘 고무를 압축 성형 또는 이송 성형에 의해 처리하여 하프-셸(half-shell)을 얻는다. 이 하프-셸에서, 상업적 LED 사슬 또는 LED가 장착된 상업적 플라스틱 봉이 임의의 원하는 배열로 적층된다. 계속해서, 상기 LED가 실리카 겔에 의해 완전히 봉입되도록 실리카 겔이 주입되어, 실리콘 매트릭스 A가 형성된다. 실리카 겔은 가교결합되고 탈기되며, 하프-셸과 동일한 재료로 만들어진 커버 시트에 의해 몰딩은 종료된다.

또 다른 대안적 공정은, 압축 또는 이송 성형에 의해 HTV 실리콘의 시트를 제조한 다음, 이 시트의 에지(edge)에 견고한 RTV 실리콘 고무를 설치하고, 이어서 하프-셸 형상을 얻기 위해 이것을 가교결합하여 고체 랜드(land)를 형성하는 공정이다.

평탄한 부품을 제조하기 위한 또 다른 대안은, 사출 성형 공정에 의해 작업하고, 하프-셸 또는 시트를 제조하기 위해서 LSR 실리콘 고무를 사용하는 방법이다.

실리콘 혼성 폴리머를 사용하는 경우에, 발광체 사슬을 압출기에 투입하고, 실리콘 혼성 폴리머를 압출하여 상기 사슬을 밀봉하는 몰딩을 형성할 수 있고, 그와 동시에 사슬과 실리콘 혼성 몰딩 사이의 중간 공간은 실리콘 오일로 채울 수 있다.

본 발명의 발광성-실리콘 몰딩은 그 용도가 다양한 것을 특징으로 한다. 일반적으로, 여러 가지 응용 분야에 임의의 광 단위(light unit)를 보호된 상태로 도입할 수 있다.

LED-실리콘 몰딩의 제조에 있어서, 유의적 이점은 사전에 실리콘으로 LED를 캡슐화하지 않고, 캡슐화되지 않은 LED를 발광체로서 처리할 수 있다는 점이다.

세 가지 주된 사용 분야는, 장식(decoration) 및 안전을 목적으로 하는 단순한 조명, 화학적 또는 생물학적 반응의 개시, 및 곤란한 조건에서의 마킹(marking)이다.

장식을 목적으로 하는 용도로는, 얼음 조명(illuminated ice), 카펫 내에 직조된 LED-실리콘 몰딩, 수족관, 사우나 또는 수영장/욕조 내의 조명, 조명된 장식 조인트 및 조명되는 장신구의 임의의 형태를 생각할 수 있다. 생명과 건강의 보호를 위한 용도는 구명재킷, 계단 모서리, 스포츠 장비 내부 및 표면, 자동차 내부일 수 있다.

화학적 반응 및/또는 생물학적 반응은, 예를 들면, 자외선, 가시광 또는 적외선 영역에서 특정한 파장의 광에 의해 촉발될 수 있다. 실리콘 매트릭스 내에 적합한 LED 발광체가 임베딩되어 있으면, 예를 들어 온실 또는 어두운 공간에서 식물이나 과실의 성장 반응을 촉발시킬 수 있고, 피부과학적 UV 조끼 또는 커버에 의해, 또는 반응성 혼합물의 단순한 가열에 의해 식물 및 미생물을 죽이는 것을 촉발시킬 수 있다. 실리콘 본체의 불활성도(inertness)가 높기 때문에 이러한 기능이 산성, 염기성, 소금 함유 상태, 기계적 응력 상태 및 멸균된 배지에서 실행될 수 있다.

가이드 원리(guide principle) 방식의 마킹은 선박과 항구 등대를 비롯하여, 수중, 이동식 임시 활주로(airstrip) 경계, 정유 공장의 파이프, 튜브 또는 케이블의 표시, 낚시 기구로서, 및 간판에 구현될 수 있다.

본 발명의 발광성-실리콘 몰딩은 바람직하게는 습한 조건 하에서, 또는 직접 액체 내에서 사용된다. 특히 바람직한 것은, UV LED가 장착된 발광성-실리콘 몰딩으로서, 채소 재료에 조사하거나 물을 소독하기 위해 수성 매체 내에서 사용된다.

특정한 파장의 발광성-실리콘 몰딩, 특히 LED-실리콘 몰딩이 바이오매스의 제조, 특히 조류(algae)의 성장을 위해 생물반응기(bioreactor) 내에 도입되면, 명암 구역(light and dark zones)을 얻기 위한 광의 침투 깊이 및 광의 펄싱(pulsing)을 통해 조류의 성장을 상당히 증강시킬 수 있다. 또한, UV LED-실리콘 몰딩은, 예를 들면 의료 장치, 유화 시스템, 튜브 및 파이프에서, 물이 채워지는 용기를 소독하는 데 사용될 수 있다. 태양 전지와 함께, 이동식 식수 처리 플랜트를 제공할 수 있다.

발광성-실리콘 몰딩은, 실리콘이 매우 다양한 외부 영향에 대해 내성을 가지기 때문에, 보편적으로 사용될 수 있는 발광체(radiative body)를 제공한다. 내측 실리콘 매트릭스 A와 적어도 하나의 외측 실리콘 매트릭스 B를 기재로 하는 모듈형 구조의 큰 이점은 광 수율 및 내성에 관하여 몰딩을 최적화할 수 있게 된다는 점이다. 내층은 광 수율, 열 제거 및 충격 흡수를 위해 최적화되지만, 외측 실리콘 매트릭스 B는 필요한 투명도의 유지와 관련되는 기계적 강도, 화학적 및 생물학적, 물리적(토양 반발성, 스크래치 내성) 내성을 위해 최적화된다. 이것은, 필요한 첨가제들간에 일어나는 상호작용 때문에 1층 구조로는 이 품질로 얻을 수 없는데, 발광체에 근접한 실리콘 성분에 있어서 요구되는 프로파일(profile)은 둘러싸는 매체에 접촉되어 있는 실리콘 성분에 대해 요구되는 프로파일과는 매우 상이하기 때문이다.

실시예 1:

Shore A 경도가 50이고, 외경이 12mm, 벽 두께가 2mm인 고투명도 부가-가교 결합형 고체 실리콘 고무(ELASTOSIL^® R plus 4305/50, Wacker Chemie AG 제품)로부터 압출에 의해 제조된 약 1m 길이의 실리콘 파이프를 진공 챔버 내에 수직으로 매달고, 파이프의 하단부를 실리콘 스토퍼(stopper)로 밀봉했다. 이어서, 12V의 전압에서 120°의 각도로, 바람직한 파장이 400nm이고 각각의 경우에 휘도가 100mcd인 광을 방출하는 LED(LED1.de, Dessau 제품) 60개를 구비한 1m 길이의 LED 모듈 봉을 상기 실리콘 파이프에 조심스럽게 삽입했는데, 사전에 LED 모듈에 설치된 접속 케이블과 플러그가 파이프의 상단부로부터 돌출되도록 했다. 이어서, 이 장치를 감압 하에 약 1000mPaㆍs(23℃, 1013mbar)의 혼합 점도를 가진 실온 가황(vulcanizing)성 부가-가교결합형 실리콘 엘라스토머 혼합물(WACKER SilGel^® 612 A/B)로 폿팅(potting)하고, 24시간 이내에 가교결합시켜, 투과값(DIN ISO 2137)이 약 300mm/10인 실리콘 겔을 얻었다. 이를 위해, 실리콘 폿팅 재료의 2-성분을 먼저 1:1의 비율로 혼합했다. 나중에 가황물(vulcanizate) 내에서 기포 형성 문제를 초래할 수 있는 흡수되어 있는 공기를 제거하기 위해, 얻어진 혼합물을 실리콘 파이프/LED 봉 장치와 함께, 50mbar 미만의 진공 하에 진공 챔버에서 배기시켰다. 탈기된 실리콘 폿팅 재료를 조심스럽게 감압 하에서 LED 봉을 수용한 실리콘 파이프 내에 도입하고, 감압 하에 실온에서 24시간 동안 가황시켰다. 그 후, LED 봉을 수용하고 실리콘 겔 중에 캡슐화된 실리콘 파이프를 진공 챔버에서 꺼냈다. 마지막으로, 앞에서 언급한 실리콘 스토퍼를 제거하고, 실리콘 파이프의 양단부를 견고한 자체 접착성 실리콘 고무(Semicosil^® 989/1K, Wacker Chemie AG 제품)로 밀봉하 고, 130℃에서 가교결합하여 Shore A 경도가 55인 투명 내지 불투명한 가황물을 얻었다.

실시예 2:

아래와 같은 차이점 이외에는 실시예 1과 동일한 공정을 수행했다:

사용된 외측 매트릭스 재료 B는 Shore A 경도가 40인 실리콘 파이프(ELASTOSIL^® R plus 4305/40, Wacker Chemie AG 제품)였다.

사용된 내측 매트릭스 재료 A는 디메틸실록시 및 트리메틸실록시 단위로 구성되고 점도가 100,000mPaㆍs(23℃, 1013mbar)인 실리콘 오일(WACKER^® AK 100 000 실리콘 오일)이었다. 실리콘 오일은, 기포의 혼입을 방지하기 위해서, 표면 아래의 캐뉼러(cannula)를 통해 밑에서 위쪽으로 도입되었다. 이어서, 50mbar 미만의 압력으로 10분간 실리콘 오일이 채워진 파이프를 배기시킴으로써, 혼입되어 있을 수 있는 일체의 공기를 제거했다.

1-성분 열 경화성 실리콘 고무 대신에 견고한 자체-접착성 RTV-1 실리콘 고무(ELASTOSIL^® E47, Wacker Chemie AG 제품)로 실리콘 파이프의 양단부를 밀봉하고, 주위 습도를 통해 실온에서 가교결합시켜 Shore A 경도가 35인 투명 내지 불투명한 가황물을 얻었다.

실시예 3:

고체 실리콘 고무로 구성된 실리콘 파이프 대신에, 열가소성 실리콘 엘라스토머로부터 압출에 의해 제조된, Shore A 경도 50인 파이프를 사용한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 공정을 수행했다. 우레아기를 함유하고 상기 목적으로 사용되는 고투명도의 열가소성 기본 재료는, 92중량%의 실록산 함량, 약 120,000g/mol의 중량평균 분자량 Mw, 약 125℃의 연화점, 170℃에서 약 100,000Pas의 용융 점도를 가지며, Wacker Chemie AG로부터 상품명 GENIOMER^® 140으로 입수가능하다. 또한, 파이프 단부는 실리카 겔에 의한 폿팅 후, 1-성분 열경화성 실리콘으로 밀봉되지 않고, 주위 습도를 통해 실온에서 가교결합되는 견고한 자체-접착성 RTV-1 실리콘 고무로 밀봉되어, Shore A 경도가 35인 투명 내지 불투명한 가황물이 형성된다(ELASTOSIL^® E 47, Wacker Chemie AG).

실시예 4:

내측 실리콘 매트릭스 A로서 사용된 실리콘 겔 대신에, 1000mPaㆍs의 점도(23℃, 1013mbar)를 가진, 디메틸실록시 및 트리메틸실록시 단위로 구성되는 실리콘 오일(WACKER^® AK 1000 실리콘 오일)을 사용한 것 이외에는, 실시예 3과 동일한 공정을 수행했다.

실시예 5:

실시예 1에 기재된 폿팅 재료 대신에, 가교결합되면 연질 실리콘 오일을 형성하는 UV-활성화형 실리콘 폿팅 재료(Semicosil^® 912 UV, Wacker Chemie AG 제품)를 내측 실리콘 매트릭스 A용으로 사용한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 공정을 수행했다. 2-성분 재료는, 2-성분이 9:1의 비율로 혼합된 후, 1000mPaㆍs(23℃, 1013mbar)의 혼합 점도를 가졌고, 겔과 유사한 유연성 및 약 70mm/10(9.38 쿼터콘)의 투과값(DIN ISO 2137)을 가진 가황물을 제공했다. 실시예 1과는 대조적으로, 상기 UV-활성화형 실리콘 폿팅 재료는 Hoehnle UVA 큐브에서 5초간 노출시키고(조사 강도: 140mW/㎠), 계속해서 UV 조사하지 않고 실온에서 방치시킴으로써 가황되었다. 5분 후, 상기 재료는 가교결합되어 실리콘 겔이 형성되었다.

실시예 6:

Shore A 경도가 50이고, 캐스트 몰딩에 의해 제조된 실리콘 엘라스토머(주입가능한, 실온 가황형 2-성분 혼합물(ELASTOSIL^® LR 7661 A/B, Wacker Chemie AG 제품)로서, 두 성분을 9:1의 비율로 혼합한 후, 약 18,000mPaㆍs의 혼합 점도를 가졌고, 165℃에서 5분 이내에 가교결합되어 투명한 가황물을 형성하는 혼합물을 사용했음)로 구성된 투명한 하프-셸(외부 치수: 1000×500×20mm, 벽 두께: 10mm, 리세스(recess)의 깊이: 10mm)을, 리세스가 위쪽을 향하도록 하여 진공 챔버 내에 평탄하게 놓았다. 계속해서, 각각의 길이가 50cm이고 서로 병렬로 연결된, 실시예 1에 기재된 형태의 LED 모듈 4개를, LED 모듈에 제공된 플러그와 함께 접속 케이블이 하프-셸을 벗어나서 놓여지도록, 하프-셸의 리세스 내에 서로 등간격으로 나란히 위치시켰다. 이 장치를, 실시예 1에 기재되고, 가교결합에 의해 겔을 형성하는 2-성분 실리콘(WACKER SilGel^® 612 A/B)을 사용하여 전술한 바와 같은 방법으로 폿팅했다. 이 공정에서, 하프-셸이 폿팅 재료로 완전히 채워지고 LED 봉은 폿팅 재료로 완전히 둘러싸이도록 해야 한다. 감압 하에 실온에서 캡슐화 재료의 가황이 완 결되었을 때, 하프-셸을 진공 챔버로부터 꺼냈다. 이어서, 하프-셸의 상측 에지를, 주위 습도를 통해 실온에서 가교결합하여 Shore A 경도가 35인 투명 내지 불투명한 가황물을 형성하는, 견고한 자체-접착성 RTV-1 실리콘 고무(ELASTOSIL^® E 47, Wacker Chemie AG)로 페인팅했다. 그 후, 치수가 1000×500×20mm이고 하프-셸과 동일한 실리콘 엘라스토머로 구성된 투명한 시트를 플러쉬(flush) 상에 올려 놓았다. 내포된 공기를 측면으로부터 제거하고, 실온에서 24시간 동안 가황처리를 행했다.

Claims

실리콘 매트릭스에 임베딩된 복수 개의 발광체를 포함하는 발광성-실리콘 몰딩(illuminant-silicone molding)으로서,

상기 실리콘 매트릭스는 내측의 연질 실리콘 매트릭스 A로부터 형성되며, 상기 실리콘 매트릭스 A는 보다 경질인 하나 이상의 실리콘 매트릭스 B에 의해 둘러싸인 발광성-실리콘 몰딩.
제1항에 있어서,

존재하는 상기 발광체가 LED 발광체인 것을 특징으로 하는 발광성-실리콘 몰딩.
제1항 또는 제2항에 있어서,

서로 도전가능하게 연결된 복수 개의 발광체가 직렬 및/또는 병렬로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 발광성-실리콘 몰딩.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 발광체가 동일한 파장에서 광을 방출하는 것을 특징으로 하는 발광성-실리콘 몰딩.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

발광 특성이 상이한 발광체들이 서로 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 발광성-실리콘 몰딩.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 내측 실리콘 매트릭스 A가 10 이하의 Shore A 경도, 또는 1∼100×10⁶mPaㆍs의 점도(23℃, 1013mbar에서)를 가지는 것을 특징으로 하는 발광성-실리콘 몰딩.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 외측 실리콘 매트릭스 B의 Shore A 경도가 10보다 크고, 상기 내측 실리콘 매트릭스 A가 마찬가지로 표준 조건에서 고체인 실리콘 형태로 구성되어 있는 경우에, 상기 내측 실리콘 매트릭스 A의 경도와 상기 외측 실리콘 매트릭스 B의 경도 사이의 차이가 5 이상인 것을 특징으로 하는 발광성-실리콘 몰딩.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 내측 실리콘 매트릭스 A용으로 실리콘 오일 또는 실리콘 겔이 사용되는 것을 특징으로 하는 발광성-실리콘 몰딩.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 외측 실리콘 매트릭스 B용으로, RTV-2 실리콘 고무, HTV 실리콘 고무, 또는 실리콘 혼성 폴리머(hybrid polymer)가 사용되는 것을 특징으로 하는 발광성-실리콘 몰딩.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 발광성-실리콘 몰딩이 탑코트(topcoat)를 구비하는 것을 특징으로 하는 발광성-실리콘 몰딩.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,

파이프, 튜브, 리본, 시트 또는 매트(mat)의 형태로 존재하는 것을 특징으로 하는 발광성-실리콘 몰딩.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 실리콘 매트릭스 A 내의 상기 발광체는 주위 공간을 완전히 균일하게 조명하도록 서로 어긋나게 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 발광성-실리콘 몰딩.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 기재된 발광성-실리콘 몰딩의 제조 방법으로서,

내측의 연질 실리콘 매트릭스 A를 보다 경질인 하나 이상의 실리콘 재료 B로 둘러싸는 것을 특징으로 하는, 발광성-실리콘 몰딩의 제조 방법.
조명에 사용되는, 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 기재된 발광성-실리콘 몰딩의 용도.
화학적 반응 또는 생물학적 반응을 개시하는 데에 사용되는, 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 기재된 발광성-실리콘 몰딩의 용도.
물의 소독에 사용되는, 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 기재된 발광성-실리콘 몰딩의 용도.
바이오매스(biomass)의 제조, 특히 조류(algae)를 성장시키는 데에 사용되는, 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 기재된 발광성-실리콘 몰딩의 용도.
태양 전지와 함께, 이동식 식수 처리 플랜트를 제공하는 데에 사용되는, 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 기재된 발광성-실리콘 몰딩의 용도.