KR20200096634A - 열원으로부터 열을 방산시키기 위한 디바이스, 및 상기 디바이스의 용도 - Google Patents

열원으로부터 열을 방산시키기 위한 디바이스, 및 상기 디바이스의 용도 Download PDF

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울리히 그로서
마티아스 크나우프
토마스 그림
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코베스트로 도이칠란트 아게
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Abstract

본 발명의 대상은 열원으로부터 열을 방산시키기 위한 디바이스이다. 상기 디바이스는 열 파이프, 열 입력 요소 및 열 출력 요소 (열 싱크라고도 불림)를 포함하며, 여기서 열 싱크는 1 내지 50 W/(m*K), 바람직하게는 2 내지 30 W/(m*K), 바람직하게는 4 내지 20 W/(m*K)의 평면내 열 전도도를 갖는 열 전도성 열가소성 조성물로 실질적으로 이루어진다. 여기서 열 파이프의 외경 대 벽 두께의 비는 바람직하게는 10:1 내지 4:1이다. 본 발명의 대상은 또한, 본 발명에 따른 디바이스를 포함하는 라이트이다.

Description

열원으로부터 열을 방산시키기 위한 디바이스, 및 상기 디바이스의 용도
본 발명은 열원으로부터 열을 방산시키기 위한 장치를 제공한다. 본 장치는 열 파이프, 열 커플링-인 요소 및 열 커플링-아웃 요소 (열 싱크라고도 불림)를 포함하며, 여기서 열 싱크는 1 내지 50 W/(m*K), 바람직하게는 2 내지 30 W/(m*K), 바람직하게는 4 내지 20 W/(m*K)의 평면내 열 전도도를 갖는 열 전도성 열가소성 조성물로 실질적으로 이루어진다. 열 파이프의 외경 대 벽 두께의 비는 여기서 바람직하게는 10:1 내지 4:1이다. 본 발명은 또한, 본 발명에 따른 장치를 포함하는 조명기구를 제공한다.
한 형태의 에너지가 다른 형태로 전환될 때마다 에너지 손실이 발생한다. 이와 같은 에너지 손실은 일반적으로 열의 방출을 통해 인지가능해진다. 이로 인해 기계, 전기 및 전자 및 기타 장치, 디바이스 및 기구 (이하, 총칭적으로 장치라 지칭됨)가 작동 중에 가열된다. 이러한 가열로 인해 또한 장치 또는 이들 장치의 일부 또는 이들 장치의 주변의 일부가 손상될 수 있으며, 이는 물론 바람직하지 않다.
이러한 손상을 피하거나 또는 적어도 감소시키기 위해, 기술의 역사 초반에 이미 열원으로부터 과잉의 열을 방산시킬 수 있는 디바이스가 제공된 바 있다. 가장 단순한 경우, 이는 흐르는 물 또는 공기 유동을 통한 냉각에 의해 수행될 수 있고, 이에 따라 물 또는 공기는 열 전도 매체로서의 기능을 한다. 특히 후자의 경우, 냉각은 흔하게는, 열이 방산될 수 있는 표면적이 크도록 통상 설계되고 열 전도도가 양호한 열 싱크로 알려진 것에 의해 보조 받는다.
명백하게, 장치 내 공간적 조건이 더 협소할수록 장치 또는 장치의 열원으로부터 열을 방산시키기가 더 어려워진다. 이는 특히 열원의 바로 근처의 공간적 조건이 매우 협소하고/거나 감열성 재료가 열원의 근처에 위치할 때 적용된다. 이러한 어려움은 한편으로는 장치의 소형화가 증가함에 따라 또한 다른 한편으로는 플라스틱의 사용이 증가함에 따라, 특히 열가소성 물질의 사용이 증가함에 따라 계속 현저히 증가하고 있다.
이와 같은 어려움을 극복하기 위한 하나의 해결책은 열 파이프를 사용하는 것이다. 이들은 원칙적으로 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 공지되어 있다.
열 파이프는 작업 매체의 증발 열을 이용함으로써 높은 열 플럭스 밀도를 가능케 하는 열 전달 수단이다 (즉, 작은 단면적 상에 다량의 열을 수송할 수 있음). 열 파이프는, 작업 매체로서 물을 사용하고, 제한된 온도 범위에서만 (예를 들어, 구리로 제조된 열 파이프의 경우에 0 내지 250℃의 범위) 사용될 수 있지만, 이 범위 내에서 금속보다 현저히 더 낮은 내열성을 갖는다. 따라서, 열 파이프의 거동은 등온 상태 변화와 매우 유사하다. 거의 일정한 온도가 열 파이프의 길이에 비해 우세하다. 그에 따라, 동일한 전달 용량에 있어서, 동일한 사용 조건 하에 통상의 열 전달 수단보다 상당히 더 경량의 설계가 가능하다. 열 파이프는 파이프 형태의 기밀 캡슐화된 부피를 포함하며, 여기서 각 경우에 한쪽 말단부는 열원을 대향하고 한쪽 말단부는 열 싱크를 대향한다. 파이프는 작업 매체, 예를 들어 물 또는 암모니아로 채워지며, 이 중 적은 일부는 액체 상태의 부피를 채우고, 비교적 많은 부분은 증기 상태의 부피를 채운다. 열이 도입될 때 작업 매체는, 구체적으로 열원을 대향하는 말단부에서 증발하기 시작한다. 그 결과, 증기 공간에서 압력이 액체 표면 위쪽으로 국소적으로 증가하며, 이는 열 파이프 내의 약간의 압력 구배로 이어진다. 이와 같이 발생된 증기는 온도가 더 낮은 위치로 (즉, 열 싱크를 대향하는 말단부로) 유동하며, 이 경우에 응축한다. 이 위치에서 응축 열이 방출됨으로써 온도가 상승한다. 이전에 흡수된 잠열이 주변으로 방출된다. 이제 액체 작업 매체가 모세관력을 통해 다시 열이 도입되는 위치로 복귀한다 (출처: Wikipedia).
열 파이프는 매우 얇게 설계될 수 있기 때문에, 공간적으로 협소한 조건에서 열원으로부터 열원의 열을 방산시키는 특성에 매우 적합하다. 예를 들면, US20040252502A1에는, LED의 폐열을 열 파이프를 통해 방산시키는 LED 반사기가 개시되어 있다. 반사기는 열 전도성 플라스틱을 함유하고, 이 경우에 동시에 열 커플링-인 요소로서의 기능을 하며, 여기서 열 파이프는 반사기로부터 열 파이프로의 개선된 열 전달을 보장하기 위해 열 전도성 플라스틱으로 인서트 성형된다. US20040252502A1에 개시된 디바이스는 예를 들어 차량 전방 헤드램프, 차량 후방 라이트, 방향 지시등, 또는 LED를 포함하는 기타 조명 장치에서 사용된다.
그러나, 인서트 성형 동안 발생하는 압력 하에 열 파이프는 빈번히 붕괴되거나, 파열되거나, 또는 달리 예를 들어 곳곳의 열 파이프가 찌그러져 그 위치에서 열 파이프의 내부 구조가 손상됨으로써 적어도 열의 효과적인 방산이 방해받을 정도로 손상되기 때문에, 플라스틱으로 열 파이프를 인서트 몰딩하는 것은 어려운 것으로 밝혀졌다. 이러한 손상은 일반적으로 열 파이프의 인서트-성형된 영역 내에 위치하기 때문에, 인서트 몰딩으로 인해 쉽게 가시화되지 않는다. 그 결과, 이러한 방식으로 손상된 인서트-성형된 열 파이프를 추가로 가공할 수 있고, 손상은 이후의 품질 제어 동안에만 인지될 수 있거나 또는 심지어 열 파이프를 갖는 전체 장치가 고장난 경우에만 인지될 수 있다. 그러나, 이 시점에서 시간 맞춰 손상을 복구하는 것은 복잡하고 비용이 많이 든다. 이와 같은 문제는, 매우 빈번히 사용되는 구리 케이싱을 갖는 열 파이프 및 또한 예를 들어 스테인레스 스틸 케이싱을 갖는 열 파이프 둘 다에서 발견되었다.
또한, 열 전도성 플라스틱 (1 내지 50 W/(m*K))의 평면내 열 전도도가 구리 (240 내지 401 W/(m*K), 순도에 좌우) 또는 알루미늄 (75 내지 236 W/(m*K), 순도에 좌우)과 같은 금속의 열 전도도에 비해 실질적으로 더 낮기 때문에 열 전도성 플라스틱을 열 커플링-인 요소의 구성요소로서 사용하는 것은 그리 효과적이지 않으며, 열원에 의해 배출된 열의 열 파이프로의 효과적인 전달이 보장될 수 없는 것으로 밝혀졌다. 이러한 경우, 열 전도성 플라스틱을 함유하는 열 커플링-인 요소의 표면적을 증가시키는 것 또한 거의 도움이 되지 않는다. 이는 열원에 의해 배출된 열의 더 나은 흡수를 초래하지만, 이로 인해 또한 반드시 열이 열 파이프에 정량적으로 공급되는 것은 아니다. 반대로, 열 커플링-인 요소의 증가된 표면적으로 인해 더 많은 열이 열원의 주변으로 배출되므로, 이 열은 열원을 대향하는 열 파이프의 말단부의 열 전달 표면에 도달하지 않아서 열 파이프를 통한 열의 효과적인 방산도 일어날 수 없다. 이는 또한 예로서, 예를 들어 조명 수단으로서의 LED로 인해 방산되어야 하는 고온의 폐열을 국소적으로 배출하는 열원이 있는 차량 전방 헤드램프에서 문제를 유발할 수 있다. 예를 들면, LED 자체 또는 LED 부근의 램프의 감열성 재료 또는 전기 구성요소가 예를 들어 손상될 수 있다. 물론, 이러한 문제들은 또한 다른 조명 수단, 예를 들어 할로겐 램프에서도 발생한다.
또한, US20040252502A1에는, 열원으로부터 제거된 열이 어떻게 이용될 수 있는지가 개시되어 있지 않다.
따라서, 본 발명의 목적은 종래 기술의 단점을 극복하는 장치를 제공하는 것이다.
따라서, 특히 본 발명의 목적은, 열원으로부터 폐열을 신뢰성 있게 그리고 효과적으로 방산시키는, 열원으로부터 열을 방산시키기 위한 열 파이프를 포함하는 장치를 제공하는 것이다.
열 파이프는 붕괴되거나, 파열되거나, 또는 달리 단지 열의 효과적인 방산이 방해받을 정도로 손상되지 않고 플라스틱으로 인서트 성형되기에 적합하도록 의도된다. 예를 들어, 인서트 성형 후 열 파이프의 열 방산 용량은 인서트 성형되지 않은 열 파이프 (즉, 인서트 성형 전의 열 파이프)의 열 방산 용량의 적어도 80%, 바람직하게는 적어도 90%, 특히 바람직하게는 적어도 95%, 특별히 적어도 98%이어야 한다.
장치는 또한, 열원에 의해 배출된 열의 열 파이프로의 효과적인 전달을 보장하는 열 커플링-인 요소를 가져야 한다.
장치는 또한, 열 전도성 플라스틱을 함유하는 열 커플링-인 요소를 가져야 한다
바람직하게는 장치는 또한, 열원으로부터 방산된 열을 또 다른 위치에서 생산적으로 사용하기에 적합해야 한다.
상기 목적은, 열 파이프, 열 커플링-인 요소, 및 열 커플링-아웃 요소를 갖는 장치에 의해 달성되며, 여기서 열 커플링-아웃 요소는 적어도 50 중량% 정도까지 열 전도성 열가소성 조성물로 이루어지고, 열 파이프, 특히, 열 커플링-아웃 요소와 대향하는 열 파이프의 말단부는 열 커플링-아웃 요소의 열 전도성 열가소성 조성물로 인서트 성형되었다. 여기서 열 파이프의 외경 대 벽 두께의 비는 바람직하게는 10:1 내지 4:1이다.
바람직하게는 열 커플링-아웃 요소는 적어도 65 중량% 정도까지, 바람직하게는 적어도 80 중량% 정도까지, 특히 바람직하게는 적어도 95 중량% 정도까지 열 전도성 열가소성 조성물로 이루어진다.
열 싱크에는 기능성 요소, 예를 들어 체결 요소 또는 하우징이 부가적으로 부착될 수 있다. 이와 같은 기능성 요소는 또한 열가소성 조성물일 수 있으며, 사출 성형되었을 수도 있다. 본 발명의 맥락 내에서 기능성 요소의 열가소성 조성물이 열 전도성 열가소성 조성물일 필요는 없지만, 그러할 수 있다. 본 발명의 맥락 내에서 상기 기능성 요소는 또한 열 싱크의 구성요소인 것으로 간주되지 않는다.
바람직하게는 상기 열 전도성 열가소성 조성물은 1 내지 50 W/(m*K), 바람직하게는 2 내지 30 W/(m*K), 바람직하게는 4 내지 20 W/(m*K)의 평면내 열 전도도를 갖는다. 본 발명과 관련해서 평면내 열 전도도가 언급되는 경우, 이는 23℃에서 ASTM E 1461-01에 따라 결정된 열 전도도를 의미한다. 참고로 열 파이프의 외경 대 벽 두께의 비는 10:1 내지 4:1, 바람직하게는 8:1 내지 4:1, 특히 바람직하게는 7:1 내지 5:1이다.
열 파이프의 바람직한 작업 매체는 물, 임의로 첨가제가 있는 물이다.
기록된 비들의 범위에서는, 첫째로 열 커플링-아웃 요소의 열 전도성 열가소성 조성물로 인서트 성형 동안 열 파이프가 붕괴되거나, 파열되거나, 또는 달리 손상되는 것이 방지되고, 둘째로 열을 효과적으로 방산시키는 용량이 감소되지 않는다. 예를 들어, 인서트 성형 후 열 파이프의 열 방산 용량은 인서트 성형 전 열 파이프의 열 방산 용량의 적어도 80%, 바람직하게는 적어도 90%, 특히 바람직하게는 적어도 95%, 특별히 적어도 98%이다.
본 발명의 바람직한 실시양태에서, 열 방산 시스템은, 조명기구, 바람직하게는 램프, 특히 바람직하게는 차량 전방 헤드램프 또는 차량 테일램프 (이하, 총칭적으로 차량 램프라 지칭됨)의 구성요소로서 설계된다.
상기 경우에, 열 커플링-아웃 요소는 바람직하게는, 차량 램프, 특히 차량 전방 헤드램프 또는 차량 테일램프의 하우징의 일부로서 설계된다. 이들 램프에서 LED를 사용하는 경우, 구체적으로 이들 램프의 렌즈가 LED의 폐열에 의해 거의 가온되지 않는 문제가 있다. 작동 시 LED는 상기에서 이미 기재된 바와 같이 효과적으로 방산되어야 하는 고온의 폐열을 국소적으로 발생시키지만, 첫째로, 소정 광 수율에 있어서 예를 들어 할로겐 조명 수단에 비해 LED에 의해 배출된 열 에너지의 총량이 실질적으로 더 낮고, 둘째로, 형성된 열이 렌즈의 방향에서 열적 복사의 형태가 아니며 후면에서 거의 배타적으로 배출된다. 추운 날씨에서 램프의 렌즈가 김이 서리거나 또는 얼음으로 뒤덮이는 경우, 통상의 차량 램프에서는 LED로부터의 폐열이 램프 렌즈에서 김 서림 또는 성에를 없애기에 충분하지 않다. 이로 인해 그러한 램프로부터 배출된 광의 양이 도로 교통에서의 안전 관여에 더 이상 충분하지 않을 수 있다.
본 발명에 따르면, 열 커플링-아웃 요소는 상기 경우에, 차량 램프 렌즈 상의 안쪽 또는 바깥쪽에, 바람직하게는 안쪽에, 특히 바람직하게는 바닥에서 안쪽에 위치하고 그를 특히 대류에 의해서 뿐만 아니라 열 전도 및 열적 복사에 의해서 가열하는 열 싱크로서 설계될 수 있다.
열 싱크는 바람직하게는 표면적을 증가시키도록 구조화된 표면적을 갖는 몸체로서 설계된다. 예를 들면, 이는 예를 들어 디스크와 같이 본질적으로 편평한 몸체로서, 또는 예를 들어 냉각 핀과 같은 평면상 돌출부를 갖는 몸체로서 설계될 수 있으나; 증가된 표면적을 갖는 다른 형태들이 또한 본 발명에 따라 가능하다.
본 발명에 따른 별볍으로서, 열 싱크는 또한 입방형, 실린더형, 구체, 원뿔형, 또는 열 싱크의 목적에 기여하는 임의의 다른 형태로서 설계될 수 있다.
이러한 방식으로, LED가 구비된 차량 램프의 경우에도, 특별히 LED만이 구비된 차량 램프에서, 추운 날씨에 라이트의 스위치를 켜는 경우에 짧은 시간 후에 차량 램프 렌즈에서 김 서림 또는 성에가 제거되도록 할 수 있다.
여기서 LED (발광 다이오드; 복수의 LED)를 언급하는 경우, 이는 전기적 특성이 다이오드, 및 레이저 다이오드 (즉, 레이저 복사를 발생시키는 반도체 구성요소)에 상응하는 발광 반도체 구성요소를 의미한다.
따라서, 본 발명은 하기를 제공한다:
열 파이프, 열 커플링-인 요소 및 열 커플링-아웃 요소 (열 싱크)를 갖는, 열원용 열 방산 시스템으로서, 여기서 열 커플링-아웃 요소는 적어도 65 중량% 정도까지, 특히 바람직하게는 적어도 80 중량% 정도까지, 매우 특히 바람직하게는 적어도 95 중량% 정도까지, 1 내지 50 W/(m*K), 바람직하게는 2 내지 30 W/(m*K), 바람직하게는 4 내지 20 W/(m*K)의 평면내 열 전도도를 갖는 열 전도성 열가소성 조성물로 이루어지는 것인 열 방산 시스템. 여기서 열 파이프의 외경 대 벽 두께의 비는 바람직하게는 10:1 내지 4:1이다.
열 파이프의 외경 대 벽 두께의 비는 바람직하게는 8:1 내지 4:1, 특히 바람직하게는 7:1 내지 5:1이다.
열 방산 시스템의 열 파이프는 바람직하게는 열 커플링-아웃 요소의 열 전도성 열가소성 조성물로 인서트 성형된다.
바람직하게는 인서트 성형 후 열 파이프의 열 방산 용량은 인서트 성형되지 않은 열 파이프의 열 방산 용량의 적어도 80%, 바람직하게는 적어도 90%, 특히 바람직하게는 적어도 95%, 특별히 적어도 98%이다.
열 전도성 열가소성 조성물은 바람직하게는 폴리카르보네이트를 함유하는 조성물이다.
바람직하게는 열원은 조명 수단, 바람직하게는 LED이다.
열 방산 시스템은 바람직하게는, 조명기구, 특히 바람직하게는 램프, 매우 특히 바람직하게는 차량 램프, 특별히 특히 바람직하게는 차량 전방 헤드램프 또는 차량 테일램프의 구성요소이다.
이는 바람직하게는 차량 램프의 하우징의 구성요소이다.
별법으로서, 열 커플링-아웃 요소는 바람직하게는, 차량 램프 렌즈 상의 안쪽에 위치하고 그를 가열하는 열 싱크로서 설계된다.
본 발명은 또한 하기를 제공한다:
본 발명에 따른 열 방산 시스템을 포함하는 조명기구.
상기 조명기구는 바람직하게는 램프, 특히 바람직하게는 차량 램프이다.
열 전도성 열가소성 조성물은 예로서 WO 2015/135958 A1에 기재된 것들로부터 선택될 수 있다. 이들 조성물은 하기를 함유하며:
A) 폴리카르보네이트 20.0 중량% 내지 80.49 중량%,
B) DIN 51938에 따라 체 분석에 의해 결정 시 D(0.5)가 < 1.2 mm인 팽창 흑연 15.0 중량% 내지 60.0 중량%,
C) 화학식 (V)의 적어도 1종의 인 화합물 4.5 중량% 내지 10 중량%:
Figure pct00001
여기서
R1, R2, R3 및 R4는 서로 독립적으로, 각 경우에 임의로 할로겐화되고 각 경우에 분지화 또는 비분지화된 C1- 내지 C8-알킬, 및/또는 각 경우에 분지형 또는 비분지형 알킬, 바람직하게는 C1- 내지 C4-알킬 및/또는 할로겐, 바람직하게는 염소 및/또는 브로민에 의해 임의로 치환된 C5- 내지 C6-시클로알킬, C6- 내지 C20-아릴 또는 C7- 내지 C12-아르알킬이고,
n은 독립적으로 0 또는 1이고,
q는 0 내지 30의 정수이고,
X는 6 내지 30개의 탄소 원자를 갖는 모노- 또는 폴리시클릭 방향족 라디칼, 또는 2 내지 30개의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 지방족 라디칼이며, 이들 각각은 치환 또는 비치환될 수 있고, 가교 또는 비가교될 수 있음;
D) ASTM D1238 (190℃ 및 2.16 kg에서)에 따라 결정 시 바람직하게는 적어도 2.5 g/10 min의 용융 유동 지수를 갖는 적어도 1종의 에틸렌/알킬 (메트)아크릴레이트 공중합체 0.01 중량% 내지 5.0 중량%,
E) 임의로, 열 안정화제, 성분 C 이외의 난연제, 대전방지제, 착색제, 안료, 이형제, UV 흡수제, IR 흡수제 및/또는, 백악, 석영 분말, 이산화티타늄, 실리케이트, 알루미노실리케이트, 산화알루미늄, 실리카, 수산화마그네슘 및/또는 수산화알루미늄의 군으로부터 선택된 충전제의 군으로부터 선택된 적어도 1종의 추가의 중합체 첨가제,
여기서 성분 A 내지 E의 합계는 100 중량%이다.
본 발명에 따른 열가소성 조성물은 바람직하게는 ≥ 9 W/(m*K)의 최소 (평면내) 열 전도도, ≥ 100℃의 열 변형 내성, 및 ≥ 10 cm3/10 min의 용융 부피-유속 (330℃ 및 2.16 kg 하중에서)을 갖는다. 본 발명에 따른 특히 바람직한 열가소성 조성물은 ≥ 110℃의 열 변형 내성을 갖는다.
본 발명에 따른 열가소성 조성물은 또한, ≤ 0.14%의 종방향 수축률 및 ≤ 6500 N/mm2의 탄성 모듈러스를 특징으로 하며, 그 결과 열가소성 조성물은 과도하게 경질 거동을 보이지 않으면서, 바깥쪽으로부터 공급된 탄성 변형에 대해 충분한 내성을 갖는다.
성분 A
폴리카르보네이트가 성분 A로서 사용된다.
"폴리카르보네이트"는 본 발명에 따라 호모폴리카르보네이트 및 코폴리카르보네이트 둘 다, 및 폴리에스테르 카르보네이트를 의미하는 것으로 이해된다.
열가소성 방향족 폴리에스테르 카르보네이트를 비롯한 열가소성 폴리카르보네이트는 평균 분자량 Mw (CH2Cl2 100 ml당 0.5 g의 농도로 CH2Cl2 중에서 25℃에서 상대 점도를 측정함으로써 결정 시)가 20000 g/mol 내지 32000 g/mol, 바람직하게는 23000 g/mol 내지 31000 g/mol, 특히 24000 g/mol 내지 31000 g/mol이다.
본 발명에 따라 사용되는 폴리카르보네이트 내 카르보네이트 기의 최대 80 mol%, 바람직하게는 20 mol% 내지 50 mol%의 분율은 방향족 디카르복실산 에스테르 기로 대체될 수 있다. 분자 쇄내서 탄산으로부터 유래된 산 라디칼 뿐만 아니라 방향족 디카르복실산으로부터 유래된 산 라디칼이 혼입된 이러한 유형의 폴리카르보네이트가 방향족 폴리에스테르 카르보네이트로서 지칭된다. 본 발명의 맥락에서, 이들은 열가소성 방향족 폴리카르보네이트의 총괄적 용어에 포괄된다.
폴리카르보네이트는 디페놀, 탄산 유도체, 임의로 쇄 종결제 및 임의로 분지화제로부터 공지된 방식으로 제조되며, 폴리에스테르 카르보네이트는 탄산 유도체의 일부를 방향족 디카르복실산 또는 디카르복실산의 유도체로, 구체적으로는, 방향족 폴리카르보네이트에서 대체하고자 하는 카르보네이트 구조 단위에 따른 방향족 디카르복실산 에스테르 구조 단위로 대체함으로써 제조된다.
폴리카르보네이트의 제조에 적합한 디히드록시아릴 화합물은 화학식 (2)의 것들이다:
Figure pct00002
여기서
Z는 6 내지 30개의 탄소 원자를 갖는 방향족 라디칼이며, 이는 1개 이상의 방향족 고리를 함유할 수 있고, 치환될 수 있고, 가교 요소로서 지방족 또는 지환족 라디칼 또는 알킬아릴 또는 헤테로원자를 함유할 수 있다.
화학식 (2)에서의 Z가 화학식 (3)의 라디칼인 것이 바람직하다:
Figure pct00003
여기서
R6 및 R7은 서로 독립적으로 H, C1- 내지 C18-알킬, C1- 내지 C18-알콕시, 할로겐 예컨대 Cl 또는 Br, 또는 각각의 경우에 임의로 치환된 아릴- 또는 아르알킬, 바람직하게는 H 또는 C1- 내지 C12-알킬, 특히 바람직하게는 H 또는 C1- 내지 C8-알킬, 매우 특히 바람직하게는 H 또는 메틸이고,
X는 단일 결합, -SO2-, -CO-, -O-, -S-, C1- 내지 C6-알킬렌, C2- 내지 C5-알킬리덴 또는 C5- 내지 C6-시클로알킬리덴이며, 이는 C1- 내지 C6-알킬, 바람직하게는 메틸 또는 에틸에 의해 치환될 수 있으며, 또는 그밖에 헤테로원자를 함유하는 추가의 방향족 고리에 임의로 융합될 수 있는 C6- 내지 C12-아릴렌이다.
바람직하게는, X는 단일 결합, C1- 내지 C5-알킬렌, C2- 내지 C5-알킬리덴, C5- 내지 C6-시클로알킬리덴, -O-, -SO-, -CO-, -S-, -SO2-, 또는 화학식 (3a) 또는 (3b)의 라디칼이다:
Figure pct00004
여기서
R8 및 R9는 각각의 X1에 대해 개별적으로 선택될 수 있고, 서로 독립적으로 수소 또는 C1 내지 C6-알킬, 바람직하게는 수소, 메틸 또는 에틸이고,
X1은 탄소이고,
n은 4 내지 7의 정수, 바람직하게는 4 또는 5이며,
단, 적어도 1개의 X1 원자 상에서, R8 및 R9는 둘 다 알킬이다.
디히드록시아릴 화합물 (디페놀)의 예는 디히드록시벤젠, 디히드록시디페닐, 비스(히드록시페닐)알칸, 비스(히드록시페닐)시클로알칸, 비스(히드록시페닐)아릴, 비스(히드록시페닐) 에테르, 비스(히드록시페닐) 케톤, 비스(히드록시페닐) 술파이드, 비스(히드록시페닐) 술폰, 비스(히드록시페닐) 술폭시드, 1,1'-비스(히드록시페닐)디이소프로필벤젠 및 그의 고리-알킬화 및 고리-할로겐화 화합물이다.
본 발명에 따라 사용되는 폴리카르보네이트의 제조에 적합한 디페놀은 예를 들어 히드로퀴논, 레조르시놀, 디히드록시디페닐, 비스(히드록시페닐)알칸, 비스(히드록시페닐)시클로알칸, 비스(히드록시페닐) 술파이드, 비스(히드록시페닐) 에테르, 비스(히드록시페닐) 케톤, 비스(히드록시페닐) 술폰, 비스(히드록시페닐) 술폭시드, α,α'-비스(히드록시페닐)디이소프로필벤젠 및 그의 알킬화, 고리-알킬화 및 고리-할로겐화 화합물이다.
바람직한 디페놀은 4,4'-디히드록시디페닐, 2,2-비스(4-히드록시페닐)-1-페닐프로판, 1,1-비스(4-히드록시페닐)페닐에탄, 2,2-비스(4-히드록시페닐)프로판, 2,4-비스(4-히드록시페닐)-2-메틸부탄, 1,3-비스[2-(4-히드록시페닐)-2-프로필]벤젠 (비스페놀 M), 2,2-비스(3-메틸-4-히드록시페닐)프로판, 비스(3,5-디메틸-4-히드록시페닐)메탄, 2,2-비스(3,5-디메틸-4-히드록시페닐)프로판, 비스(3,5-디메틸-4-히드록시페닐) 술폰, 2,4-비스(3,5-디메틸-4-히드록시페닐)-2-메틸부탄, 1,3-비스[2-(3,5-디메틸-4-히드록시페닐)-2-프로필]벤젠 및 1,1-비스(4-히드록시페닐)-3,3,5-트리메틸시클로헥산 (비스페놀 TMC)이다.
특히 바람직한 디페놀은 4,4'-디히드록시디페닐, 1,1-비스(4-히드록시페닐)페닐에탄, 2,2-비스(4-히드록시페닐)프로판, 2,2-비스(3,5-디메틸-4-히드록시페닐)프로판, 1,1-비스(4-히드록시페닐)시클로헥산 및 1,1-비스(4-히드록시페닐)-3,3,5-트리메틸시클로헥산 (비스페놀 TMC)이다.
상기 및 다른 적합한 디페놀은 예로서 US 2 999 835 A, 3 148 172 A, 2 991 273 A, 3 271 367 A, 4 982 014 A 및 2 999 846 A, 독일 공보 명세서 1 570 703 A, 2 063 050 A, 2 036 052 A, 2 211 956 A 및 3 832 396 A, 프랑스 특허 명세서 1 561 518 A1, 연구논문 ["H. Schnell, Chemistry and Physics of Polycarbonates, Interscience Publishers, New York 1964, p. 28 ff.; p. 102 ff."] 및 ["D.G. Legrand, J.T. Bendler, Handbook of Polycarbonate Science and Technology, Marcel Dekker New York 2000, p. 72 ff.]에 기재되어 있다.
호모폴리카르보네이트의 경우에는 단지 1종의 디페놀이 사용되고, 코폴리카르보네이트의 경우에는 2종 이상의 디페놀이 사용된다. 사용되는 디페놀은, 합성에 첨가되는 모든 다른 화학물질 및 보조제와 마찬가지로, 그 자체의 합성, 취급 및 저장으로부터 유래하는 불순물로 오염될 수 있다. 그러나, 가능한 가장 순수한 원료를 사용하여 작업하는 것이 바람직하다.
분자량 조절을 위해 필요한 일관능성 쇄 종결제, 예를 들어 페놀 또는 알킬 페놀, 특히 페놀, p-tert-부틸페놀, 이소옥틸페놀, 쿠밀페놀, 그의 클로로탄산 에스테르, 또는 모노카르복실산의 아실 클로라이드, 또는 이들 쇄 종결제의 혼합물을 비스페녹시드(들)와의 반응에 공급하거나 또는 합성에서 임의의 요망되는 시점에 첨가하되, 포스겐 또는 클로로탄산 말단기가 반응 혼합물 중에 여전히 존재하거나, 또는 쇄 종결제로서의 아실 클로라이드 및 클로로탄산 에스테르의 경우에는 형성 중합체의 충분한 페놀 말단기를 이용가능한 것을 조건으로 한다. 그러나, 쇄 종결제(들)는 포스겐화 후에, 포스겐이 더 이상 존재하지 않지만 촉매가 아직 계량 투입되지 않은 위치 또는 시점에 첨가하거나, 또는 촉매에 앞서 또는 촉매와 함께 또는 병행하여 계량 투입하는 것이 바람직하다.
사용되는 임의의 분지화제 또는 분지화제 혼합물은 유사한 방식으로 합성에 첨가되나, 전형적으로 쇄 종결제에 앞서 첨가된다. 전형적으로 사용되는 화합물은 트리스페놀, 쿼터페놀, 또는 트리- 또는 테트라카르복실산의 아실 클로라이드, 또는 폴리페놀 또는 아실 클로라이드의 혼합물이다.
분지화제로서 사용될 수 있으며 3개 또는 3개 초과의 페놀계 히드록실 기를 갖는 화합물들 중 일부의 예는 플로로글루시놀, 4,6-디메틸-2,4,6-트리(4-히드록시페닐)헵트-2-엔, 4,6-디메틸-2,4,6-트리(4-히드록시페닐)헵탄, 1,3,5-트리스(4-히드록시페닐)벤젠, 1,1,1-트리(4-히드록시페닐)에탄, 트리스(4-히드록시페닐)페닐메탄, 2,2-비스[4,4-비스(4-히드록시페닐)시클로헥실]프로판, 2,4-비스(4-히드록시페닐이소프로필)페놀, 테트라(4-히드록시페닐)메탄이다.
다른 삼관능성 화합물 중 일부는 2,4-디히드록시벤조산, 트리메스산, 시아누르산 클로라이드 및 3,3-비스(3-메틸-4-히드록시페닐)-2-옥소-2,3-디히드로인돌이다.
바람직한 분지화제는 3,3-비스(3-메틸-4-히드록시페닐)-2-옥소-2,3-디히드로인돌 및 1,1,1-트리(4-히드록시페닐)에탄이다.
사용되는 임의의 분지화제의 양은 또한 각 경우에 사용된 디페놀의 몰을 기준으로 0.05 mol% 내지 2 mol%이다.
분지화제는 초기에 수성 알칼리 상 중의 쇄 종결제 및 디페놀과 함께 충전될 수 있거나, 또는 포스겐화 전 유기 용매 중에 용해시켜 첨가될 수 있다.
폴리카르보네이트의 제조를 위한 모든 이들 조치는 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 익숙하다.
폴리에스테르 카르보네이트의 제조에 적합한 방향족 디카르복실산은, 예를 들어, 오르토프탈산, 테레프탈산, 이소프탈산, tert-부틸이소프탈산, 3,3'-디페닐디카르복실산, 4,4'-디페닐디카르복실산, 4,4-벤조페논디카르복실산, 3,4'-벤조페논디카르복실산, 4,4'-디페닐 에테르 디카르복실산, 4,4'-디페닐 술폰 디카르복실산, 2,2-비스(4-카르복시페닐)프로판, 트리메틸-3-페닐인단-4,5'-디카르복실산이다.
방향족 디카르복실산 중에서, 테레프탈산 및/또는 이소프탈산을 사용하는 것이 특히 바람직하다.
디카르복실산의 유도체는 디카르보닐 할라이드 및 디알킬 디카르복실레이트, 특별히 디카르보닐 디클로라이드 및 디메틸 디카르복실레이트이다.
카르보네이트 기는 본질적으로 화학량론적으로 및 정량적으로 방향족 디카르복실산 에스테르 기로 대체되며, 따라서 공반응물의 몰비는 또한 최종 폴리에스테르 카르보네이트에서 반영된다. 방향족 디카르복실산 에스테르 기는 랜덤으로 또는 블록으로 혼입될 수 있다.
폴리에스테르 카르보네이트를 비롯하여 본 발명에 따라 사용되는 폴리카르보네이트의 바람직한 제조 방식은 공지된 계면 공정 및 공지된 용융 에스테르교환 공정이다 (예를 들어, WO 2004/063249 A1, WO 2001/05866 A1, WO 2000/105867, US 5,340,905 A, US 5,097,002 A, US-A 5,717,057 A 참조).
전자의 경우에서는 사용된 산 유도체가 바람직하게는 포스겐 및 임의로 디카르보닐 디클로라이드이고, 후자의 경우에서는 바람직하게는 디페닐 카르보네이트 및 임의로 디카르복실산 디에스테르이다. 폴리카르보네이트 제조 또는 폴리에스테르 카르보네이트 제조를 위한 촉매, 용매, 후처리, 반응 조건 등은 충분히 잘 기재되어 있으며, 양쪽 경우에 공지되어 있다.
폴리카르보네이트, 폴리에스테르 카르보네이트 및 폴리에스테르는 공지된 방식으로 후처리될 수 있고, 예를 들어 압출 또는 사출 성형에 의해 임의의 요망되는 성형체로 가공될 수 있다.
성분 B
팽창 흑연이 성분 B로서 사용된다.
팽창 흑연에서, 흑연의 개별 기저면들은 특수 처리에 의해 이격되어 있으며, 이는 흑연의 부피를 바람직하게는 200 내지 400배만큼 증가시킨다. 팽창 흑연의 제조는 특히 문헌 US 1,137,373 A, US 1,191,383 A 및 US 3,404,061 A에 기재되어 있다.
흑연은 섬유, 막대, 구체, 중공 구체, 판상의 형태로, 분말 형태로 (각 경우에 응집 또는 집합된 형태로), 바람직하게는 판상 형태로 조성물 중에 사용된다.
본 발명에서, 판상 형태의 구조물은 편평한 기하구조를 갖는 입자를 의미하는 것으로 이해된다. 따라서, 입자의 높이는 전형적으로 입자의 폭 또는 길이에 비해 확실히 더 작다. 이러한 2차원 입자들은 또한 구조물로 집합 또는 응집될 수 있다.
판상 형태의 1차 입자의 높이는 500 nm 미만, 바람직하게는 200 nm 미만, 특히 바람직하게는 100 nm 미만이다. 이들 1차 입자의 작은 크기로 인해, 입자의 형상이 굴곡형, 곡면형, 파형이거나, 또는 일부 다른 방식으로 변형될 수 있다.
입자의 길이 치수는 표준 방법, 예를 들어 전자 현미경에 의해 결정될 수 있다.
흑연은, 열가소성 조성물의 양호한 열 전도도를 얻는 동시에 높은 가공 관용도를 보장하도록 15.0 중량% 내지 60.0 중량%, 바람직하게는 20.0 중량% 내지 45.0 중량%, 특히 바람직하게는 20.0 중량% 내지 35.0 중량%, 매우 특히 바람직하게는 30.0 중량% 내지 35 중량%의 양으로 본 발명에 따른 열가소성 조성물 중에 사용된다.
ASTM D3037에 따라 질소 흡착에 의해 BET 표면적으로서 결정 시 비교적 높은 비표면적을 갖는 흑연을 사용하는 것이 본 발명에 따라 바람직하다. 열가소성 조성물에서 ≥ 5 ㎡/g, 특히 바람직하게는 ≥ 10 ㎡/g, 매우 특히 바람직하게는 ≥ 18 ㎡/g의 BET 표면적을 갖는 흑연을 사용하는 것이 바람직하다.
DIN 51938에 따라 체 분석에 의해 결정 시 흑연의 D(0.5)는 < 1.2 mm이다.
바람직하게는, 흑연은 적어도 1 mm, 바람직하게는 적어도 1.2 mm, 보다 바람직하게는 적어도 1.4 mm, 보다 더 바람직하게는 적어도 1.5 mm의 D(0.9)를 특징으로 하는 입자 크기 분포를 갖는다.
마찬가지로 바람직하게는, 흑연은 적어도 400 μm, 바람직하게는 적어도 600 μm, 보다 바람직하게는 적어도 750 μm, 보다 더 바람직하게는 적어도 850 μm의 D(0.5)를 특징으로 하는 입자 크기 분포를 갖는다.
흑연은 바람직하게는 적어도 100 μm, 바람직하게는 적어도 150 μm, 보다 바람직하게는 적어도 200 μm, 보다 더 바람직하게는 적어도 250 μm의 D(0.1)을 특징으로 하는 입자 크기 분포를 갖는다.
파라미터 D(0.1), D(0.5) 및 D(0.9)는 DIN 51938에 따라 체 분석에 의해 결정된다.
사용된 흑연은 크실렌으로 결정 시 2.0 g/cm3 내지 2.4 g/cm3, 바람직하게는 2.1 g/cm3 내지 2.3 g/cm3, 보다 바람직하게는 2.2 g/cm3 내지 2.27 g/cm3 범위의 밀도를 갖는다.
본 발명에 따라 사용된 흑연의 탄소 함량은 800℃에서 20시간 동안 DIN 51903에 따라 결정 시 바람직하게는 ≥ 90%, 보다 바람직하게는 ≥ 95%, 보다 더 바람직하게는 ≥ 98%이다.
본 발명에 따라 사용된 흑연의 잔여 수분 함량은 110℃에서 8시간 동안 DIN 38414에 따라 결정 시 바람직하게는 ≤ 5%, 보다 바람직하게는 ≤ 3%, 보다 더 바람직하게는 ≤ 2%이다.
본 발명에 따라 사용된 흑연의 열 전도도는, 가공 전, 기저면에 대해 평행하게는 250 내지 400 W/(m*K)이고, 기저면에 대해 수직으로는 6 내지 8 W/(m*K)이다.
본 발명에 따라 사용된 흑연의 전기 저항률은, 가공 전, 기저면에 대해 평행하게는 약 0.001 Ω*cm이고, 기저면에 대해 수직으로는 0.1 Ω*cm 미만이다.
흑연의 벌크 밀도는 DIN 51705에 따라 결정 시 전형적으로 50 g/l 내지 250 g/l, 바람직하게는 65 g/l 내지 220 g/l, 보다 바람직하게는 100 g/l 내지 200 g/l이다.
열가소성 조성물에서 200 ppm 미만의 황 함량을 갖는 흑연을 사용하는 것이 바람직하다.
부가적으로, 열가소성 조성물에서 100 ppm 미만의 침출가능한 염소 이온 함량을 갖는 흑연을 사용하는 것이 바람직하다.
마찬가지로, 열가소성 조성물에서 50 ppm 미만의 질산염 및 아질산염의 함량을 갖는 흑연을 사용하는 것이 바람직하다.
모든 이들 제한적 값들 (즉, 황, 염소 이온, 질산염 및 아질산염 함량에 대한 것)을 갖는 흑연을 사용하는 것이 특히 바람직하다.
상업적으로 입수가능한 흑연은 특히 에코피트(Ecophit)® GFG 5, 에코피트® GFG 50, 에코피트® GFG 200, 에코피트® GFG 350, 에코피트® GFG 500, 에코피트® GFG 900, 에코피트® GFG 1200 (에스지엘 카본 게엠베하(SGL Carbon GmbH)), 팀렉스(TIMREX)® BNB90, 팀렉스® KS5-44, 팀렉스® KS6, 팀렉스® KS150, 팀렉스® SFG44, 팀렉스® SFG150, 팀렉스® C-THERM™ 001 및 팀렉스® C-THERM™ 011 (팀칼 리미티드(TIMCAL Ltd.)), SC 20 O, SC 4000 O/SM 및 SC 8000 O/SM (그라핏 크로프뮐 아게(Graphit Kropfmuehl AG)), 메카노-콘드(Mechano-Cond) 1, 메카노-루베(Mechano-Lube) 2 및 메카노-루베 4G (하.체. 카본 게엠베하(H.C. Carbon GmbH)), 노르드-민(Nord-Min) 251 및 노르드-민 560T (노르드만 라스만 게엠베하(Nordmann Rassmann GmbH), 및 애즈베리(ASBURY) A99, 애즈베리 230U 및 애즈베리 3806 (애즈베리 카본즈(ASBURY Carbons))이다.
성분 C
본 발명의 맥락에서 성분 C는 단량체 및 올리고머 인산 및 포스폰산 에스테르의 군으로부터 선택되며, 또한 성분 C로서 이들 중 하나의 군 또는 다양한 군으로부터 선택된 복수의 성분의 혼합물을 사용하는 것이 가능하다.
본 발명에 따라 사용된 단량체 및 올리고머 인산 및 포스폰산 에스테르는 화학식 (V)의 인 화합물이다:
Figure pct00005
여기서
R1, R2, R3 및 R4는 서로 독립적으로, 각 경우에 임의로 할로겐화되고 각 경우에 분지화 또는 비분지화된 C1- 내지 C8-알킬, 및/또는 각 경우에 분지형 또는 비분지형 알킬 및/또는 할로겐, 바람직하게는 염소 및/또는 브로민에 의해 임의로 치환된 C5- 내지 C6-시클로알킬, C6- 내지 C20-아릴 또는 C7- 내지 C12-아르알킬이고,
n은 독립적으로 0 또는 1이고,
q는 0 내지 30의 정수이고,
X는 6 내지 30개의 탄소 원자를 갖는 모노- 또는 폴리시클릭 방향족 라디칼, 또는 2 내지 30개의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 지방족 라디칼이며, 이들 각각은 치환 또는 비치환될 수 있고, 가교 또는 비가교될 수 있다.
바람직하게는, R1, R2, R3 및 R4는 서로 독립적으로, 분지형 또는 비분지형 C1- 내지 C4-알킬, 페닐, 나프틸, 또는 C1- 내지 C4-알킬-치환된 페닐이다. 방향족 R1, R2, R3 및/또는 R4 기의 경우, 이들은 또한 할로겐 및/또는 알킬 기, 바람직하게는 염소, 브로민 및/또는 C1- 내지 C4-알킬 (분지형 또는 비분지형)에 의해 치환될 수 있다. 특히 바람직하게는 아릴 라디칼은 크레실, 페닐, 크실레닐, 프로필페닐 또는 부틸페닐, 및 그의 상응하는 브로민화 및 염소화 유도체이다.
화학식 (V)에서의 X는 바람직하게는 디페놀로부터 유래된다.
화학식 (V)에서의 n은 바람직하게는 1이다.
q는 바람직하게는 0 내지 20, 특히 바람직하게는 0 내지 10이고, 혼합물의 경우 평균 값이 0.8 내지 5.0, 바람직하게는 1.0 내지 3.0, 보다 바람직하게는 1.05 내지 2.00, 특별히 바람직하게는 1.08 내지 1.60을 나타낸다.
화학식 V의 인 화합물은 바람직하게는 화학식 I의 화합물이다:
Figure pct00006
여기서
R1, R2, R3 및 R4는 서로 독립적으로 선형 또는 분지형 C1- 내지 C8-알킬, 및/또는 임의로 선형 또는 분지형 알킬-치환된 C5- 내지 C6-시클로알킬, C6- 내지 C10-아릴 또는 C7- 내지 C12-아르알킬이고,
n은 독립적으로 0 또는 1이고,
q는 독립적으로 0, 1, 2, 3 또는 4이고,
N은 1 내지 30의 수이고,
R5 및 R6은 서로 독립적으로 선형 또는 분지형 C1- 내지 C4-알킬, 바람직하게는 메틸이고,
Y는 선형 또는 분지형 C1- 내지 C7-알킬리덴, 선형 또는 분지형 C1- 내지 C7-알킬렌, C5- 내지 C12-시클로알킬렌, C5- 내지 C12-시클로알킬리덴, -O-, -S-, -SO-, SO2 또는 -CO-이다.
화학식 V 내의 X는 특히 바람직하게는 하기이거나:
Figure pct00007
또는 그의 염소화 및/또는 브로민화 유도체이다. X (인접한 산소 원자와 함께)는 바람직하게는 히드로퀴논, 비스페놀 A 또는 디페닐페놀로부터 유래된다. X가 레조르시놀로부터 유래된 것이 또한 바람직하다. X는 특히 바람직하게는 비스페놀 A로부터 유래된다.
화학식 (V)의 인 화합물은 특히 트리부틸 포스페이트, 트리페닐 포스페이트, 트리크레실 포스페이트, 디페닐 크레실 포스페이트, 디페닐 옥틸 포스페이트, 디페닐 2-에틸크레실 포스페이트, 트리(이소프로필페닐) 포스페이트, 레조르시놀-가교된 올리고포스페이트, 및 비스페놀 A-가교된 올리고포스페이트이다. 비스페놀 A로부터 유래된 화학식 (V)의 올리고머 인산 에스테르를 사용하는 것이 특별히 바람직하다.
성분 C는 가장 바람직하게는 화학식 (Va)의 비스페놀 A-기재 올리고포스페이트이다.
Figure pct00008
또한, q가 1.0 내지 1.2인 화학식 (Va)와 유사한 올리고포스페이트가 특히 바람직하다.
성분 C에 따른 인 화합물은 공지되어 있거나 (예를 들어, EP 0 363 608 A1, EP 0 640 655 A2 참조), 또는 공지된 방법에 의해 유사한 방식으로 제조될 수 있다 (예를 들어, Ullmanns Enzyklopaedie der technischen Chemie [Ullmann's Encyclopaedia of Industrial Chemistry], Vol. 18, pp. 301 ff. 1979; Houben-Weyl, Methoden der organischen Chemie [Methods of Organic Chemistry], Vol. 12/1, p. 43; Beilstein Vol. 6, p. 177).
동일한 구조 및 상이한 쇄 길이의 혼합물을 사용하는 것이 바람직하며, 여기서 적시된 q 값은 평균 q 값이다. 평균 q 값은, 아세토니트릴과 물(50:50)의 혼합물 중 40℃에서 고압 액체 크로마토그래피 (HPLC)에 의해 인 화합물 혼합물의 조성 (분자량 분포)을 결정하고, 그를 사용하여 q의 평균 값을 계산함으로써 결정된다.
본 발명에 따른 조성물은 성분 C를 4.5 중량% 내지 10 중량%, 바람직하게는 6.0 중량% 내지 10.0 중량%, 특히 바람직하게는 6.0 중량% 내지 9.0 중량% 함유한다.
대안적으로, 본 발명에 따른 특히 바람직한 조성물은 성분 C를 5.0 중량% 내지 7.0 중량% 함유한다.
성분 D
본 발명의 맥락 내에서 성분 D는 화학식 (VI)의 에틸렌/알킬 (메트)아크릴레이트 공중합체이다:
Figure pct00009
여기서
R1은 메틸 또는 수소이고,
R2는 수소 또는 C1- 내지 C12-알킬 라디칼, 바람직하게는 메틸, 에틸, 프로필, 이소프로필, 부틸, sec-부틸, tert-부틸, 이소부틸, 헥실, 이소아밀 또는 tert-아밀이고,
x 및 y는 각각 독립적인 중합도 (정수)이고,
n은 ≥ 1의 정수이다.
중합도 x 및 y의 비는 바람직하게는 x:y = 1:300 내지 90:10의 범위이다.
에틸렌/알킬 (메트)아크릴레이트 공중합체는 랜덤, 블록 또는 멀티블록 공중합체, 또는 이들 구조물의 혼합물일 수 있다. 하나의 바람직한 실시양태에서, 분지형 및 비분지형 에틸렌/알킬 (메트)아크릴레이트 공중합체, 특히 바람직하게는 선형 에틸렌/알킬 (메트)아크릴레이트 공중합체가 사용된다.
에틸렌/알킬 (메트)아크릴레이트 공중합체의 용융 유동 지수 (MFR) (190℃에서 2.16 kg의 하중으로 측정 시, ASTM D1238)는 바람직하게는 2.5 - 40.0 g/(10 min)의 범위, 특히 바람직하게는 3.0 - 10.0 g/(10 min)의 범위, 매우 특히 바람직하게는 3.0 - 8.0 g/(10 min)의 범위이다.
본 발명에 따른 조성물에서 엘발로이(Elvaloy)® 1820 AC (듀폰(DuPont))를 사용하는 것이 바람직하다. 이는 ASTM D1238에 따라 190℃ 및 2.16 kg에서 결정 시 8 g/(10 min)의 용융 유동 지수 및 20%의 메틸 아크릴레이트 함량을 갖는 에틸렌/메틸 아크릴레이트 공중합체이다.
본 발명에 따른 조성물은 성분 D를 0.01 중량% 내지 5 중량%, 바람직하게는 2 중량% 내지 4.5 중량%, 매우 특히 바람직하게는 3 중량% 내지 4 중량% 함유한다.
성분 E
언급된 열가소성 물질에 통상적인 첨가제, 예컨대, 성분 C 이외의 난연제, 충전제, 열 안정화제, 대전방지제, 착색제 및 안료, 이형제, UV 흡수제 및 IR 흡수제가 또한 통상적인 양으로 폴리카르보네이트 조성물에 첨가될 수 있다.
본 발명에 따른 조성물은 바람직하게는, 성분 C 이외의 어떠한 추가의 난연제도 함유하지 않는다. 바람직하게는 본 발명에 따른 조성물은 또한, PTFE (폴리테트라플루오로에틸렌)와 같은 플루오린-함유 적하방지제를 함유하지 않는다.
추가의 첨가제의 양은 바람직하게는 전체 조성물을 기준으로 최대 5 중량%, 특히 바람직하게는 0.01 중량% 내지 3 중량%이다.
적합한 첨가제는 예를 들어 문헌 ["Additives for Plastics Handbook, John Murphy, Elsevier, Oxford 1999"] 및 ["Plastics Additives Handbook, Hans Zweifel, Hanser, Munich 2001"]에 기재되어 있다.
적합한 산화방지제/열 안정화제는 예를 들어, 하기이다:
알킬화 모노페놀, 알킬티오메틸페놀, 히드로퀴논 및 알킬화 히드로퀴논, 토코페롤, 히드록실화 티오디페닐 에테르, 알킬리덴비스페놀, O-, N- 및 S-벤질 화합물, 히드록시벤질화 말로네이트, 방향족 히드록시벤질 화합물, 트리아진 화합물, 아실아미노페놀, β-(3,5-디-tert-부틸-4-히드록시페닐)프로피온산의 에스테르, β-(5-tert-부틸-4-히드록시-3-메틸페닐)프로피온산의 에스테르, β-(3,5-디시클로헥실-4-히드록시페닐)프로피온산의 에스테르, 3,5-디-tert-부틸-4-히드록시페닐아세트산의 에스테르, β-(3,5-디-tert-부틸-4-히드록시페닐)프로피온산의 아미드, 적합한 티오 상승작용제, 2차 산화방지제, 포스파이트 및 포스포나이트, 벤조푸라논 및 인돌리논.
유기 포스파이트, 예컨대 트리페닐포스핀, 트리톨릴포스핀 또는 2,4,6-트리-t-부틸페닐 2-부틸-2-에틸프로판-1,3-디일 포스파이트, 포스포네이트 및 포스판 (통상, 유기 라디칼들이 임의로 치환된 방향족 라디칼로 전적으로 또는 부분적으로 이루어진 것들)이 바람직하다.
매우 특히 적합한 첨가제는 이르가녹스(IRGANOX)® 1076 (옥타데실 3,5-디-tert-부틸-4-히드록시히드로신나메이트, CAS No. 2082-79-3) 및 트리페닐포스핀 (TPP)이다.
적합한 이형제는, 예를 들어, 1가 내지 6가 알콜, 특히 글리세롤, 펜타에리트리톨 또는 게르베(Guerbet) 알콜의 에스테르 또는 부분 에스테르이다.
1가 알콜은 예를 들어 스테아릴 알콜, 팔미틸 알콜 및 게르베 알콜이다. 2가 알콜의 예는 글리콜이고; 3가 알콜의 예는 글리세롤이고; 4가 알콜의 예는 펜타에리트리톨 및 메소에리트리톨이고; 5가 알콜의 예는 아라비톨, 리비톨 및 크실리톨이고; 6가 알콜의 예는 만니톨, 글루시톨 (소르비톨) 및 둘시톨이다.
에스테르는 바람직하게는 모노에스테르, 디에스테르, 트리에스테르, 테트라에스테르, 펜타에스테르 및 헥사에스테르 또는 이들의 혼합물, 특히, 포화 지방족 C10 내지 C36 모노카르복실산 및 임의로 히드록시모노카르복실산과 바람직하게는 포화 지방족 C14 내지 C32 모노카르복실산 및 임의로 히드록시모노카르복실산의 통계적 혼합물이다.
상업적으로 입수가능한 지방산 에스테르, 특히 펜타에리트리톨 및 글리세롤의 지방산 에스테르는 < 60%의 상이한 부분 에스테르를 제조의 결과로서 함유할 수 있다.
10 내지 36개의 탄소 원자를 갖는 포화 지방족 모노카르복실산의 예는 카프르산, 라우르산, 미리스트산, 팔미트산, 스테아르산, 히드록시스테아르산, 아라키드산, 베헨산, 리그노세르산, 세로트산 및 몬탄산이다.
적합한 IR 흡수제는 예를 들어 EP 1 559 743 A1, EP 1 865 027 A1, DE 10022037 A1, DE 10006208 A1, 및 이탈리아 특허 출원 RM2010A000225, RM2010A000227 및 RM2010A000228에 개시되어 있다. 인용된 문헌에서 언급된 IR 흡수제 중에는, 보라이드 및 텅스테이트를 기재로 하는 것들, 특히 세슘 텅스테이트 또는 아연-도핑된 세슘 텅스테이트, 및 ITO- 및 ATO-기재 흡수제, 및 이들의 조합이 바람직하다.
벤조트리아졸 부류로부터의 적합한 UV 흡수제는 예를 들어 티누빈(Tinuvin)® 171 (2-[2-히드록시-3-도데실-5-메틸벤질)페닐]-2H-벤조트리아졸 (CAS No. 125304-04-3)), 티누빈® 234 (2-[2-히드록시-3,5-디(1,1-디메틸벤질)페닐]-2H-벤조트리아졸 (CAS No. 70321-86-7)), 티누빈® 328 (2-[2-히드록시-3,5-디-tert-아밀페닐]-2H-벤조트리아졸 (CAS No. 25973-55-1))이다.
옥살아닐리드 부류로부터의 적합한 UV 흡수제는 예를 들어 산두보르(Sanduvor)® 3206 (N-(2-에톡시페닐)에탄디아미드 (CAS No. 82493-14-9)) (클라리안트(Clariant)) 또는 N-(2-에톡시페닐)-N'-(4-도데실페닐)옥사미드 (CAS No. 79102-63-9)이다.
히드록시벤조페논 부류로부터의 적합한 UV 흡수제는 예를 들어 키마소르브(Chimasorb)® 81 (2-벤조일-5-옥틸옥시페놀 (CAS No. 1843-05-6)) (바스프 에스이(BASF SE)), 2,4-디히드록시벤조페논 (CAS No. 131-56-6), 2-히드록시-4-(n-옥틸옥시)벤조페논 (CAS No. 1843-05-6), 2-히드록시-4-도데실옥시벤조페논 (CAS No. 2985-59-3)이다.
트리아진 부류로부터의 적합한 UV 흡수제는 예를 들어 2-[2-히드록시-4-[3-(2-에틸헥실-1-옥시)-2-히드록시프로필옥시]페닐]-4,6-비스(2,4-디메틸페닐)-1,3,5-트리아진 (CAS No. 137658-79-8) (티누빈® 405 (바스프 에스이)라고도 공지됨), 및 2,4-디페닐-6-[2-히드록시-4-(헥실옥시)페닐]-1,3,5-트리아진 (CAS No. 147315-50-2) (티누빈® 1577 (바스프 에스이)로서 입수가능함)이다.
화합물 2-[2-히드록시-4-[(옥틸옥시카르보닐)에틸리덴옥시]페닐]-4,6-디(4-페닐)페닐-1,3,5-트리아진은 CAS No. 204848-45-3이고, 바스프 에스이로부터 명칭 티누빈® 479로 입수가능하다.
화합물 2-[2-히드록시-4-[(2-에틸헥실)옥시]페닐]-4,6-디(4-페닐)페닐-1,3,5-트리아진은 CAS No. 204583-39-1이고, 바스프 에스이로부터 명칭 CGX-UVA006 또는 티누빈® 1600으로 입수가능하다.
UV 흡수제는 일반적으로 전체 조성물을 기준으로 0.01 중량% 내지 5 중량%, 바람직하게는 0.01 중량% 내지 2 중량%, 특히 바람직하게는 0.01 중량% 내지 0.05 중량%의 양으로 사용된다.
폴리카르보네이트 조성물에 유기 및 무기 충전제를 통상적인 양으로 첨가하는 것이 가능하다. 원칙적으로 이 목적을 위해 유용한 재료는, 모든 미분쇄된 유기 및 무기 재료를 포함한다. 이들은 예를 들어 미립자, 박편상 또는 섬유상 특징을 가질 수 있다. 이들의 예는 백악, 석영 분말, 이산화티타늄, 실리케이트/알루미노실리케이트, 예컨대 활석, 규회석, 운모/점토 층상 미네랄, 몬모릴로나이트, 특히 또한 이온 교환에 의해 개질된 친유기성 형태의 것, 카올린, 제올라이트, 질석, 및 산화알루미늄, 실리카, 수산화마그네슘 및 수산화알루미늄을 포함한다. 상이한 무기 재료의 혼합물을 사용하는 것이 또한 가능하다.
바람직한 무기 충전제는 주기율표의 주족 1 내지 5족 및 전이족 1 내지 8족, 바람직하게는 주족 2 내지 5족, 특히 바람직하게는 주족 3 내지 5족, 또는 전이족 4 내지 8족의 1종 이상의 금속으로 구성되고 원소 산소, 황, 붕소, 인, 탄소, 질소, 수소 및/또는 규소를 포함하는 초미세 분할된 (나노스케일) 무기 화합물이다.
바람직한 화합물은, 예를 들어, 산화물, 수산화물, 물-함유/염기성 산화물, 황산염, 아황산염, 황화물, 탄산염, 탄화물, 질산염, 아질산염, 질화물, 붕산염, 규산염, 인산염 및 수소화물이다.
사용된 착색제 또는 안료는 예를 들어 유기 또는 무기 안료 또는 유기 염료 등일 수 있다.
본 발명의 맥락에서 착색제 또는 안료는 황-함유 안료, 예컨대 카드뮴 레드 또는 카드뮴 옐로우, 시안화철-기재 안료 예컨대 프러시안 블루, 산화물 안료 예컨대 이산화티타늄, 산화아연, 적색 산화철, 흑색 산화철, 산화크로뮴, 티타늄 옐로우, 아연/철-기재 브라운, 티타늄/코발트-기재 그린, 코발트 블루, 구리/크로뮴-기재 블랙 및 구리/철-기재 블랙 또는 크로뮴-기재 안료 예컨대 크로뮴 옐로우, 프탈로시아닌-유래 염료 예컨대 구리 프탈로시아닌 블루 또는 구리 프탈로시아닌 그린, 융합 폴리시클릭 염료 및 안료 예컨대 아조-기재 (예를 들어, 니켈 아조 옐로우), 황 인디고 염료, 페리논-기재, 페릴렌-기재, 퀴나크리돈-유래, 디옥사진-기재, 이소인돌리논-기재 및 퀴노프탈론-유래 유도체, 안트라퀴논-기재 헤테로시클릭 시스템이다.
시판품의 구체적 예는 예를 들어 마크롤렉스(MACROLEX)® 블루 RR, 마크롤렉스® 바이올렛 3R, 마크롤렉스® 바이올렛 B (란세스 아게(Lanxess AG, 독일)), 수미플라스트(Sumiplast)® 바이올렛 RR, 수미플라스트® 바이올렛 B, 수미플라스트® 블루 OR (스미토모 케미칼 캄파니 리미티드(Sumitomo Chemical Co., Ltd.)), 디아레신(Diaresin)® 바이올렛 D, 디아레신® 블루 G, 디아레신® 블루 N (미츠비시 케미칼 코포레이션(Mitsubishi Chemical Corporation)), 헬리오겐(Heliogen)® 블루 또는 헬리오겐® 그린 (바스프 아게(BASF AG, 독일))이다.
이들 중에는, 시아닌 유도체, 퀴놀린 유도체, 안트라퀴논 유도체, 프탈로시아닌 유도체가 바람직하다.
본 발명에 따른 바람직한 조성물은 하기를 함유하며:
A) 폴리카르보네이트 20.0 중량% 내지 77.0 중량%,
B) DIN 51938에 따라 체 분석에 의해 결정 시 D(0.5)가 < 1.2 mm인 팽창 흑연 15.0 중량% 내지 60.0 중량%,
C) 하기 화학식의 적어도 1종의 인 화합물 5.0 중량% 내지 7.0 중량%:
Figure pct00010
여기서 q는 1.0 내지 1.2이고, 바람직하게는 1.1임,
D) 적어도 1종의 에틸렌/알킬 (메트)아크릴레이트 공중합체 3.0 중량% 내지 4.0 중량%,
E) 임의로, 열 안정화제, 성분 C 이외의 난연제, 대전방지제, 착색제, 안료, 이형제, UV 흡수제, IR 흡수제 및/또는, 백악, 석영 분말, 이산화티타늄, 실리케이트, 알루미노실리케이트, 산화알루미늄, 실리카, 수산화마그네슘 및/또는 수산화알루미늄의 군으로부터 선택된 충전제의 군으로부터 선택된 적어도 1종의 추가의 중합체 첨가제,
여기서 성분 A) 내지 E)의 합계는 100 중량%이다.
특히 바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 조성물은 하기를 함유하며:
A) 폴리카르보네이트 52.0 중량% 내지 72.0 중량%, 바람직하게는 52.0 중량% 내지 71.0 중량%,
B) DIN 51938에 따라 체 분석에 의해 결정 시 D(0.5)가 < 1.2 mm인 팽창 흑연 20.0 중량% 내지 35.0 중량%,
C) 하기 화학식의 적어도 1종의 인 화합물 5.0 중량% 내지 10.0 중량%, 바람직하게는 5.0 중량% 내지 7.0 중량%:
Figure pct00011
D) 적어도 1종의 에틸렌/알킬 (메트)아크릴레이트 공중합체 2.0 중량% 내지 4.0 중량%, 바람직하게는 3.0 중량% 내지 4.0 중량%,
E) 임의로, 열 안정화제, 성분 (C) 이외의 난연제, 대전방지제, 착색제, 안료, 이형제, UV 흡수제, IR 흡수제 및/또는, 백악, 석영 분말, 이산화티타늄, 실리케이트, 알루미노실리케이트, 산화알루미늄, 실리카, 수산화마그네슘 및/또는 수산화알루미늄의 군으로부터 선택된 충전제의 군으로부터 선택된 적어도 1종의 추가의 중합체 첨가제,
여기서 성분 A) 내지 E)의 합계는 100 중량%이다.
본 실시양태에서, 성분 D의 용융 유동 지수는 ASTM D1238 (190℃ 및 2.16 kg에서)에 따라 결정 시 특히 바람직하게는 적어도 2.5 g/10 min이다.
본 발명에 따른 추가의 특히 바람직한 조성물은 하기를 함유하며:
A) 폴리카르보네이트 52.0 중량% 내지 60.0 중량%,
B) DIN 51938에 따라 체 분석에 의해 결정 시 D(0.5)가 < 1.2 mm인 팽창 흑연 30.0 중량% 내지 35.0 중량%,
C) 하기 화학식의 적어도 1종의 인 화합물 5.0 중량% 내지 10.0 중량%, 바람직하게는 5.0 중량% 내지 7.0 중량%:
Figure pct00012
여기서 q는 1.0 내지 1.2이고, 바람직하게는 1.1임,
D) 적어도 1종의 에틸렌/알킬 (메트)아크릴레이트 공중합체 3.0 중량% 내지 4.0 중량%,
E) 임의로, 열 안정화제, 성분 (C) 이외의 난연제, 대전방지제, 착색제, 안료, 이형제, UV 흡수제, IR 흡수제 및/또는, 백악, 석영 분말, 이산화티타늄, 실리케이트, 알루미노실리케이트, 산화알루미늄, 실리카, 수산화마그네슘 및/또는 수산화알루미늄의 군으로부터 선택된 충전제의 군으로부터 선택된 적어도 1종의 추가의 중합체 첨가제,
여기서 성분 A) 내지 E)의 합계는 100 중량%이고, 여기서 조성물은 플루오린-함유 적하방지제를 함유하지 않는다.
상기한 성분들을 포함하는 본 발명에 따른 중합체 조성물은 혼입이라는 친숙한 방법에 의해, 개별 구성성분들의 조합, 혼합 및 균질화에 의해 생성되며, 균질화는 특히 바람직하게는 전단력의 적용에 의해 용융 상태로 실시된다. 임의로, 용융 균질화 전에 분말 사전혼합물을 사용하여 조합 및 혼합을 시행한다.
본 발명에 따른 첨가제와 펠릿 또는 펠릿 및 분말의 사전혼합물을 사용하는 것이 또한 가능하다.
또한, 적합한 용매 중에서 혼합물 성분들의 용액으로부터 생성된 사전혼합물을 사용하는 것이 또한 가능하며, 이 경우 임의로 용액 상태에서 균질화를 수행한 다음, 용매를 제거한다.
이러한 경우 특히, 본 발명에 따른 조성물의 성분들 및 상기한 첨가제들은 공지된 공정에 의해 또는 마스터배치로서 도입될 수 있다.
첨가제의 도입을 위해 마스터배치를 사용하는 것이 특별히 바람직하며, 이러한 경우에 특히 각 중합체 매트릭스에 기반한 마스터배치가 사용된다.
이와 관련하여, 조성물은 조합, 혼합, 균질화된 다음, 표준 장치, 예컨대 스크류 압출기 (예를 들어, 트윈-스크류 압출기 (TSE)), 혼련기 또는 브라벤더(Brabender) 또는 밴버리(Banbury) 밀에서 압출된다. 압출물은 압출 후 냉각 및 분쇄될 수 있다. 또한, 개별 성분들을 사전혼합한 다음, 나머지 출발 재료들을 개별적으로 및/또는 마찬가지로 혼합물로 첨가하는 것이 가능하다.
마찬가지로 본 발명에 사용가능한 다른 열 전도성 열가소성 조성물은 예를 들어 WO2012/174574A2, WO2017/005735A1, WO2017/005738A1 및 WO2017005736A1에 개시되어 있으며, 본 발명에 따르고 WO2017/005735A1에 개시된 열 전도성 열가소성 조성물이 특히 적합하다. 특히, WO2017/005735A1에 개시된 디글리세롤 에스테르가 본 발명에 따른 열 전도성 열가소성 조성물과 관련된 유동 개선제로서 특히 적합하다.
유동 개시제로서 사용되는 디글리세롤 에스테르는 카르복실산과 디글리세롤의 에스테르이다. 여기서 다양한 카르복실산를 기재로 하는 에스테르가 적합하다. 에스테르는 또한 디글리세롤의 상이한 이성질체를 기재로 할 수 있다. 디글리세롤의 모노에스테르 뿐만 아니라 폴리에스테르를 사용하는 것이 가능하다. 순수한 화합물이 아닌 혼합물을 사용하는 것이 또한 가능하다.
본 발명에 따라 사용되는 디글리세롤 에스테르의 기초를 형성하는 디글리세롤의 이성질체는 다음과 같다:
Figure pct00013
본 발명에 따라 사용되는 디글리세롤 에스테르에 있어서, 이들 화학식의 모노- 또는 폴리에스테르화된 이성질체를 사용하는 것이 가능하다. 유동 보조제로서 사용가능한 혼합물은 디글리세롤 반응물, 및 그로부터 유래된 에스테르 최종 생성물, 예를 들어 분자량이 348 g/mol (모노라우릴 에스테르) 또는 530 g/mol (디라우릴 에스테르)인 것으로 구성된다.
본 발명에 따른 조성물 중에 존재하는 디글리세롤 에스테르는 바람직하게는, 6 내지 30개의 탄소 원자의 쇄 길이를 갖는 포화 또는 불포화 모노카르복실산으로부터 유래된다. 적합한 모노카르복실산의 예는 카프릴산 (C7H15COOH, 옥탄산), 카프르산 (C9H19COOH, 데칸산), 라우르산 (C11H23COOH, 도데칸산), 미리스트산 (C13H27COOH, 테트라데칸산), 팔미트산 (C15H31COOH, 헥사데칸산), 마르가르산 (C16H33COOH, 헵타데칸산), 스테아르산 (C17H35COOH, 옥타데칸산), 아라키드산 (C19H39COOH, 에이코산산), 베헨산 (C21H43COOH, 도코산산), 리그노세르산 (C23H47COOH, 테트라코산산), 팔미톨레산 (C15H29COOH, (9Z)-헥사데카-9-엔산), 페트로셀린산 (C17H33COOH, (6Z)-옥타데카-6-엔산), 엘라이드산 (C17H33COOH, (9E)-옥타데카-9-엔산), 리놀레산 (C17H31COOH, (9Z,12Z)-옥타데카-9,12-디엔산), 알파- 또는 감마-리놀렌산 (C17H29COOH, (9Z,12Z,15Z)-옥타데카-9,12,15-트리엔산 및 (6Z,9Z,12Z)-옥타데카-6,9,12-트리엔산), 아라키돈산 (C19H31COOH, (5Z,8Z,11Z,14Z)-에이코사-5,8,11,14-테트라엔산), 팀노돈산 (C19H29COOH, (5Z,8Z,11Z,14Z,17Z)-에이코사-5,8,11,14,17-펜타엔산) 및 세르본산 (C21H31COOH, (4Z,7Z,10Z,13Z,16Z,19Z)-도코사-4,7,10,13,16,19-헥사엔산)이다. 라우르산, 팔미트산 및/또는 스테아르산이 특히 바람직하다.
디글리세롤 에스테르로서 화학식 (I)의 적어도 1종의 에스테르가 존재하는 것이 특히 바람직하다:
Figure pct00014
여기서 R = COCnH2n+1 및/또는 R = COR'이며,
이때 n은 정수이고, R'은 분지형 알킬 라디칼 또는 분지형 또는 비분지형 알케닐 라디칼이고, CnH2n+1은 지방족 포화 선형 알킬 라디칼임.
여기서 n은 바람직하게는 6-24의 정수이므로, CnH2n+1의 예는 n-헥실, n-헵틸, n-옥틸, n-노닐, n-데실, n-도데실, n-트리데실, n-테트라데실, n-헥사데실 또는 n-옥타데실이다. 보다 바람직하게는 n = 8 내지 18이고, 특히 바람직하게는 10 내지 16이고, 매우 특히 바람직하게는 12 (분자량이 348 g/mol인 디글리세롤 모노라우레이트 이성질체, 혼합물 중의 주요 생성물로서 특히 바람직함)이다. 본 발명에 따라 바람직하게는, 디글리세롤의 다른 이성질체 중에 또한 상기한 에스테르 모이어티가 존재한다.
따라서, 다양한 디글리세롤 에스테르의 혼합물이 또한 존재할 수 있다.
바람직하게는 사용되는 디글리세롤 에스테르는 HLB 값이 적어도 6, 특히 바람직하게는 6 내지 12이며, HLB 값은 그리핀(Griffin) 방법에 의해 하기와 같이 계산된 "친수성-친지성 밸런스"로서 정의된다:
HLB = 20 x (1 - M친지성/M)
여기서 M친지성은 디글리세롤 에스테르의 친지성 분획물의 몰질량이고, M은 디글리세롤 에스테르의 몰질량이다.
예로서 상이한 재료로부터 제조되고 상이한 외경 및 벽 두께를 갖는 다양한 열 파이프를 사용하는 표 1은, 본 발명을 이들 실시예로 제한하도록 의도하지 않으면서, 열 파이프의 외경 대 벽 두께의 비가 열 파이프에 대해 인서트 성형 동안 발생하는 부하를 견디도록 결정됨을 나타낸다. 각 경우에, 사출 성형 동안 600 bar의 유지 압력과 함께 약 1000 bar의 사출 압력이 가해진다.
표 1
Figure pct00015
본 발명의 바람직한 구성은 이어지는 도면에 의해 예시되며, 이로 인해 본 발명이 상기 구성으로 제한되지 않는다.
도 1은 여기서 열원을 위한 본 발명에 따른 열 방산 시스템을 나타내며; 하기 명칭이 사용된다:
1 열원,
2 열 커플링-인 요소,
3 열 파이프,
4 열 싱크.

Claims (11)

  1. 열원용 열 방산 시스템으로서, 여기서 열 방산 시스템은 열 파이프, 열 커플링-인 요소, 열 커플링-아웃 요소 (열 싱크)를 가지며, 여기서 열 커플링-아웃 요소는 적어도 50 중량% 정도까지, 바람직하게는 65 중량% 정도까지, 특히 바람직하게는 적어도 80 중량% 정도까지, 매우 특히 바람직하게는 적어도 95 중량% 정도까지, 1 내지 50 W/(m*K), 바람직하게는 2 내지 30 W/(m*K), 바람직하게는 4 내지 20 W/(m*K)의 평면내 열 전도도를 갖는 열 전도성 열가소성 조성물로 이루어지는 것인 열 방산 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 열 파이프의 외경 대 벽 두께의 비가 10:1 내지 4:1, 바람직하게는 8:1 내지 4:1, 특히 바람직하게는 7:1 내지 5:1인 열 방산 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 열 파이프가 열 커플링-아웃 요소의 열 전도성 열가소성 조성물로 인서트 성형된 것인 열 방산 시스템.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 인서트 성형 후 열 파이프의 열 방산 용량이 인서트 성형되지 않은 열 파이프의 열 방산 용량의 적어도 80%, 바람직하게는 적어도 90%, 특히 바람직하게는 적어도 95%, 특별히 적어도 98%인 열 방산 시스템.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 열 전도성 열가소성 조성물이 폴리카르보네이트를 함유하는 조성물인 열 방산 시스템.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 열원이 조명 수단, 바람직하게는 LED인 열 방산 시스템.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 열 방산 시스템이 조명기구의, 바람직하게는 램프의, 특히 바람직하게는 차량 램프의, 매우 특히 바람직하게는 차량 전방 헤드램프 또는 차량 테일램프의 구성요소인 열 방산 시스템.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 열 방산 시스템이 차량 램프의 하우징의 구성요소인 열 방산 시스템.
  9. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 열 커플링-아웃 요소가, 차량 램프 렌즈 상의 안쪽 또는 바깥쪽에, 바람직하게는 안쪽에, 특히 바람직하게는 바닥에서 안쪽에 위치한 열 싱크로서 설계된 것인 열 방산 시스템.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 청구된 바와 같은 열 방산 시스템을 포함하는 조명기구.
  11. 제10항에 있어서, 램프, 바람직하게는 차량 램프로서 설계된 조명기구.
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