KR20010102079A

KR20010102079A - 전도성 가요성 조성물 및 그의 제조 방법

Info

Publication number: KR20010102079A
Application number: KR1020017010195A
Authority: KR
Inventors: 로버트 에이. 쉴리프스테인; 모하마드 에스. 아부엘하와; 브루스 씨. 지메르만
Original assignee: 추후제출; 피큐 홀딩, 인코포레이티드
Priority date: 1999-02-12
Filing date: 2000-02-09
Publication date: 2001-11-15
Anticipated expiration: 2020-02-09
Also published as: US6533963B1; AU4166700A; DE60028737T2; JP2002541616A; DE60028737D1; WO2000047660A3; KR100751630B1; EP1163292A2; EP1163292B1; WO2000047660A2; ATE329961T1

Abstract

탄성 매트릭스 물질 및 이에 분산된 미립자 충전제 물질을 포함하고, 이때 미립자 충전제 물질은 전도성 물질로 코팅된 섬유 입자 및 전도성 물질로 코팅된 타원형 입자를 포함하며, 분산은 섬유-함유 미립자 충전제 및 장구-함유 미립자 충전제가 실질적으로 산재되어 있고, 미립자 충전제는 전도성 물질 코팅된 입자가 전도성 관계이고 조성물이 향상된 가요성을 가질 정도의 양으로 존재하고, 전도성 물질은 조성물이 감소된 저항률을 가지기에 충분한 양으로 존재한다. 본 발명은 또한 상기 충전제를 가요성 매트릭스의 전구체에 배합하여 충전제를 매트릭스 물질 전체에 걸쳐 분산시키고, 이 전구체를 경화하여 매트릭스를 형성함을 포함하는, 이들 조성물을 제조하는 방법을 포함한다.

Description

전도성 가요성 조성물 및 그의 제조 방법{Electrically Conductive Flexible Composition, Methods of Making Same}

산업 기술 및 일반적인 생활 수준이 계속 진보함에 따라, 전자기 에너지의 사용이 증가하고, 이러한 에너지를 발생하기 위한 원료의 수가 부수적으로 늘었다. 전자기 복사선의 환경으로의 누출은 심각한 문제가 되기 시작하였다.

예를 들어, 소정의 분명한 경로, 예컨대 도파로 용도에서 전자기 에너지의 채널링(channeling)을 요하는 기술은 점점 현대 통신 및 다른 기술의 중요한 구성요소가 되고 있다. 이러한 도파로 용도는 선택된 기술의 효과적인 이행을 위한 전자기 복사선의 양적 제한을 요한다. 전자기 복사선의 누출은 목적하는 결과의 성취를 실질적으로 방해할 수 있다.

또한, 전자기 복사선의 누출은 본질적으로 생활 형태 및 동일 환경을 점유하는 다른 설비에 손상을 주고 있다. 인체에 불리한 영향을 주는 것 이외에, 누출된 복사선은 또한 집적 회로 및 전자 설비에 일정하지 않은 거동을 초래하고(초래하거나) 손상을 줄 수 있다. 예를 들어, 다양한 사무실 설비중 전자 컴퓨터로부터 방사되는 전자기파는 텔레비젼 세트 및 오디오 설비의 성능을 방해할 수 있다.

오랫동안 다양한 전도성 물질은 전자기파를 흡수하거나 반사하는데 사용되어 전자기 복사선을 봉쇄하거나 그로부터 다른 시스템 또는 설비를 차폐할 수 있다고 알려져 있다. 그 예는 전자기파를 흡수하거나 반사할 수 있는 금속, 및 이러한 금속이 침착된 플라스틱이다.

그러나, 우수한 전도성을 보증하기에 충분히 많은 양으로 금속 전도성 충전제를 혼입하는 조성물은 다른 어려움이 있을 수 있다. 비용 및 비중은 둘다 바람직한 것보다 높아지는 경향이 있다. 전도성을 확보하는데 필요한 충전제의 양은 또한 조성물의 가요성 및 조성물이 제조되는 전구 물질의 성형성(예컨대, 조성물이 형성되는 페이스트의 성형성과 같은 유동성)에 영향을 줄 수 있다. 금속 입자를 비금속 코어 또는 전도성 물질에 의해 코팅된 기재를 포함하는 입자로 대체하는 것이 공지되어 있다. 이 방편은 비용 및 비중을 낮추지만, 문제가 없는 것은 아니다. 이는 전도성 충전제의 가요성 매트릭스 물질로의 혼입에 영향을 주는 근본적으로 문제가 되는 분열의 지속 때문이다. 즉, 전도성 충전제가 가요성 및 성형성을 보존하는 소량으로 첨가될 경우 전도 효과는 바람직하지 못하게 줄어들지만, 충전제가 고 전도성을 위하여 다량으로 첨가될 경우에는 가요성 및 성형성(예컨대,기계적 강도, 성형성)이 손상된다.

예로써, 중합체 물질을 전도성으로 만드는 시도는 균일한 성공을 거두지 못했다. 전도성 섬유가 혼입된 성형 중합체가 시도되었으나, 허용가능한 전도성을 얻기 위하여 임의의 다른 바람직한 중합체 특성(예: 가요성 및(또는) 성형성에 관한 것)을 현저하게 감소시킬 정도의 섬유가 첨가되어야 한다. 은 또는 다른 금속 박편 및 금속-코팅된 유리 구도 또한 중합체에 첨가되었지만, 전도성을 얻기 위하여 매우 많은 첨가량이 필요하며, 이는 대부분의 용도에 있어서 비용이 과중해지고 모든 특성의 바람직한 획득을 방해할 수 있다.

전술한 내용의 더 구체적인 예는 다음과 같다.

- 미국 특허 제3,140,342호에는 고주파수 차폐능을 갖는 전도성 플라스틱 제품을 제조하는데 사용되는 방법이 기술되어 있다. 금속 입자는 압축성 수지의 비경화 상과 혼합된 다음, 대부분이 경화된다. 입자간 접촉은 경화 제품을 통해 다수의 전도성 경로를 제공하며, 결과적으로 고전도성으로 된다. 그러나, 전도성 플라스틱의 가격은 오히려 높은데, 그 이유는 특히 은과 같은 비싼 금속이 사용되는 경우, 그 안의 고농도의 금속 때문이다. 게다가, 높은 금속 농도로 인해, 플라스틱의 다수의 바람직한 물성이 크게 감소된다. 따라서, 최종 제품은 원하는 만큼 큰 인장강도를 가질 수 없고, 그의 압축성도 다수의 상호연결 금속 입자에 의해 상당히 줄어든다.

- 미국 특허 제3,194,860호에는 전도성 금속 분말이 첨가된 플라스틱 엘라스토머의 시이트로부터 편평한 가스켓이 다이-절단되는 금속-충전된 전도성 플라스틱가스켓의 제조 방법이 기술되어 있다. 분말 입자는 고체 귀금속 입자 또는 비귀금속 입자(예: 은 또는 금과 같은 귀금속이 코팅된 철 또는 구리)일 수 있다. 은 또는 금으로 코팅된 비귀금속 가스켓을 사용하면 덜 비싼 전도성 플라스틱을 제공하지만, 플라스틱을 전도성으로 만드는데 종종 필요한 다량의 첨가량은 압축성 및 인장강도와 같은 플라스틱의 다른 바람직한 물성을 감소시킨다.

- 미국 특허 제4,500,447호; 미국 특허 제4,557,859호; 미국 특허 제4,642,202호; 미국 특허 제4,765,930호; 미국 특허 제4,822,089호 및 미국 특허 제5,430,085호에는 탄소가 전도성 물질인 전도성 조성물이 기술되어 있다. 이들 참조문헌에 언급된 탄소는 전도성 실리콘 고무에 통상적으로 사용되거나 또는 다른 금속을 포함하는 시스템의 일부로서 통상적으로 사용되는 카본 블랙일 수 있다. 금속은 구, 소판 또는 단결정으로서 Al, Zn, Fe, Ni, Sn, Pb 및 Ag일 수 있다. 탄소는 코팅되지 않거나 전기증착에 의해 금속으로 코팅된 섬유 또는 필라멘트로서 사용될 수 있다. 그러나, 낮은 체적 저항률을 갖는 매우 전도성인 조성물은 이러한 기법으로 쉽게 얻어지지 않는다. 그러나, 허용가능한 전도성을 얻기 위하여 탄소 섬유를 갖는 중합체를 첨가할 때, 중합체 가요성 및 전구체 성형성과 같은 다른 바람직한 품질을 현저하게 감소시킬 정도의 탄소 섬유가 첨가되어야 한다. 게다가, 탄소와 금속(예: 은) 사이의 큰 저항률 차이 때문에, 탄소 섬유가 첨가된 중합체는 EMI 차폐에 필요한 저항률을 제공할 수 없다. 유사하게, 전도성 금속으로 코팅된 탄소 섬유가 사용되는 경우 생성된 전도성은 균일하지 않고 연속적이지 않다. 이는 부분적으로 탄소 섬유에 대한 금속의 불량한 접착에 의해 초래된다.

- 미국 특허 제5,214,091호에는 은 코팅된 유리 비드가 기술되어 있는데, 이는 고체 귀금속 입자보다 낮은 비용으로 허용가능한 전도성을 얻으면서 동시에 탄소의 사용과 관련된 단점을 피하기 위해 개질된 전도성 무기 충전제의 예이다. 그러나, 원하는 전도성을 제공하기 위하여, 과도하게 다량의 전도성 무기 충전제를 첨가하는 것이 필요하다.

- 미국 특허 제5,672,292호에는 팽창가능하고 수축가능한 매트릭스를 형성하기 위한 팽윤 상태의 겔 입자의 용도가 기술되어 있다. 이들 매트릭스로부터 제조된 전도성 복합물 제품은 "점멸" 전기 스위치로서 사용될 수 있다. 이 참조문헌에 개시된 매트릭스는 규칙적 또는 불규칙적 형태, 예를 들어 비드, 섬유 또는 박편 형태의 전도성 충전제 입자를 함유한다. 둘 이상의 전도성 충전제 입자의 혼합물이 기술되어 있다. 충전제 입자의 예로는 구리 분말, 은 코팅된 니켈 박편, 은 코팅된 유리 버블, 고체 유리 비드, 운모 박편 및 탄소 분말이 있다. 생성된 겔-매트릭스 복합물은 높은 전기 저항률을 가지며, 외부 제어되는 몇몇 열역학 변수, 예를 들어 온도, pH, 이온 강도 및 용매 조성물중 하나의 작은 변화에 응하여 상당한 변화를 겪는다. 이 특허의 교시내용은 본 발명을 교시하기에는 부적절한데, 그 이유는 이 특허에 의해 개시된 겔-매트릭스 복합물은 가스켓에 또는 전자기 복사를 차폐하는 것으로서 유용하지 않을 것이고, 무기 충전제의 첨가는 부적당한 충전제 분산으로 인해 전도성의 국소 변화를 초래하는 경향이 있고, 이러한 무기 충전제를 다량 첨가하는 것은 또한 중합체 조성물의 가요성 및 성형성을 손상시켜 중합체 조성물을 성형하기 어렵게 만든다.

- 미국 특허 제4,816,184호에는 전자기파 차폐 효과를 갖는 제품으로 성형하기 위하여 사용되는 열가소성 수지 펠렛이 개시되어 있다. 펠렛은 펠렛의 한쪽 말단으로부터 다른쪽 말단으로 연장되는 금속으로 코팅된 유리 섬유의 코어를 갖는다. 코어는 그 안에 분산된 다른 전도성 분말, 박편 또는 짧은 충전제를 갖는 열가소성 수지에 의해 싸여 있다. 그러나, 유용한 전도성을 얻기 위하여, 다량의 첨가가 필요하다. 게다가, 충전제는 중합체 매트릭스내에 정렬되어 생성된 조성물에 강성을 초래하고 부수적으로 가요성에 감소를 초래하는 경향이 있다.

특히 중요한 것은 실리콘계 매트릭스 시스템을 갖는 전도성 조성물로서, 이는 그의 우수한 엘라스토머 특성 때문에 중요하지만, 다음과 같이 가요성을 감소시키지 않고 바람직하게 높은 전도성이도록 만드는데는 성공적이지 못했다.

- 미국 특허 제4,777,205호는 은-코팅된 운모 입자 및 카본 블랙, 백금 촉매, 및 백금-촉매 저해제를 함유하는 유기폴리실록산 조성물에 관한 것이고, 또한 반-보강 또는 비-보강 비전도성 충전제는 유리 비드, 버블 또는 섬유를 포함한다. 운모는 EMI 차폐에 유용한 가스켓에 필요한 저항률의 수준을 제공할 수 없는 물질임을 주의한다.

- 미국 특허 제4,357,266호에는 미분된 미립자 또는 금속 규소의 피브릴을 혼입하는 디유기폴리실록산과 같은 전기 절연성 중합체 물질이 개시되어 있다. 이 참조문헌에 기술된 매트릭스는 성형된 고무 제품이 굽힘 또는 진동 응력에 적용될 때 일관능성 또는 이관능성 규소를 혼입하여 저항률을 유지한다.

- 미국 특허 제5,227,093호는 혼입 이전에 지방산 에스테르로 처리된 은 또는 은-코팅된 입자를 함유하는 유기실록산 조성물(백금 촉매로 경화됨)에 관한 것이다.

- 미국 특허 제4,836,955호에는 가스켓으로서 사용하기 위한 은-도금된 구리 입자를 함유하는 실리콘 결합제 시스템(제1 성분으로서 실리콘 수지의 비닐 검 타입 및 제2 성분으로서 액체 실리콘 수지를 가짐)이 개시되어 있는데, 이러한 배합물은 입자가 매트릭스내로 혼입되기 전에 장기간 열처리에 적용되는 경우 개선된 전도성 안정성을 나타낸다. 그러나, 은-코팅된 구리 입자는 조밀한 충전제를 제공한다. 은 코팅된 유리 충전제에 필적하는 저항률을 얻기 위해서는, 실질적으로 더 많은 구리 입자가 필요하다. 그 결과, 가스켓의 가요성 및 성형성이 손상된다. 게다가, 은-코팅된 구리 입자는 매우 비싸다.

- 미국 특허 제5,075,038호에는 은-도금된 구리 분말을 함유하는 실록산 실리콘 감압성 접착제, 실록산 중합체와 경화제(아미노실란 또는 아미노실라잔)의 혼합물 및 귀금속의 외면을 갖는 전도성 입자를 포함하는 전도성 원료, 촉매 및 전도성 물질과 함께 Si-결합된 수소 원자를 갖는 비닐-함유 유기폴리실록산 및 유기폴리실록산, 은 박편이 첨가된 중합체 조성물(예컨대, 에폭시 수지, 실리콘, 플루오로실리콘, 폴리우레탄 또는 장쇄 탄화수소), 및 백금 촉매 및 일정량의 방향족-함유 라디칼 또는 에틸렌계 불포화 탄화수소 라디칼(예컨대, 말단 차단기로서 일반적으로 사용되는 것외에 비닐 라디칼)뿐만 아니라 은 입자 또는 은-코팅된 구리, 고체 유리, 속빈 유리, 운모 박편, 니켈 과립 및 구, 짧은 유리 및 세라믹 섬유를 포함하는 실리콘 중합체를 사용하여 형성된 실리콘 조성물과 같은 다수의 상이한 실시양태가 기술되어 있다.

- 또한, 미국 특허 제5,229,037호에는 은, 니켈 등으로 코팅되거나 도금된 귀금속 분말 또는 무기 물질(예를 들어, 유리, 운모, 알루미나, 탄소 등)을 함유하는 매우 전도성인 실리콘 고무 조성물; 미세 분말 또는 경화된 실리콘 고무(또는 선택적으로 카본 블랙)와 혼합된, 금속 전도성-부여제와 절연성 실리콘 고무 조성물을 배합함으로써 얻어진 실리콘 고무 조성물; 및 디유기폴리실록산, 경화된 실리콘 엘라스토머의 구 입자, 미분 형태의 금속 전도성-부여제 및 경화제, 및 (임의로) 액체 유기실리콘 화합물을 포함하는 전도성 조성물과 같은 다시스템이 기술되어 있다.

전술한 개시내용들은 실리콘 고무 물질을 첨가하는 시도를 기술한다. 일반적으로, 이들 물질은 우수한 고온 및 저온 저항성 및 내후성뿐만 아니라 우수한 전기 절연 특성을 가지므로, 이들은 다양한 용도에 광범위하게 사용된다. 10^-4내지 10⁶Ω·㎝의 체적 저항률을 갖는 전도성 실리콘 고무는 절연성 실리콘 고무 전구체를 상당량의 전도성-부여제와 배합하고, 경화하여 실리콘 고무를 형성함으로써 제조되었다. 전형적으로, EMI 차폐를 위한 가스켓 또는 조성물은 10^-3내지 10^-2Ω·㎝의 체적 저항률을 갖는다. 그러나, 이러한 고무는 본질적으로 자체로 적절히 가요성이고, 전형적으로 적절히 성형성인 전구체 물질로부터 만들어지지만, 최종 생성물에 높은 전도성을 부여하기에 필요한 첨가 수준에서, 이들 특성은 허용할 수 없을 정도로 감소될 수 있다.

요약하자면, 도파로 조립체, 내후성 R. F. 봉입체 등에 유용한 가요성 가스켓 또는 밀폐를 형성하려 할 때 또는 전자 설비의 사용 증가로 인한 환경에서 높은 수준의 전자기 복사선으로부터 민감한 전자 장치를 보호하기 위한 비교적 경량의 차폐물을 형성하려고 할 때 성형성 및 가요성이 중요하다. 예를 들어, 도파로 용도로 돌아가서, 사용되는 물질은 도파로 구조의 유효 부품으로서 작용하기 위하여 도파로에서 높은 전도성 및 전자기 에너지에 대한 불투과성을 나타내야 한다. 유사하게, 환경에서 순환하는 외부 전자기 에너지로부터 민감한 전자 기기를 차폐하기 위하여, 고주파 차폐물로서 사용되는 물질은 매우 전도성이고 관련 주파수에서 전자기 복사에 불투과성이어야 한다. 가요성을 제외하고, (예를 들어) 이러한 물질로 형성된 전도성 제품이 조작할 수 있는 요소와 접촉되게 구성되고(구성되거나) 유지되어 도파로 경로에 전자기 에너지 제한 또는 차폐된 구성요소로부터의 에너지 배제의 필요한 대역을 제공하는 전술한 각 용도에서 전구체-성형성의 특성도 또한 중요하다. (이러한 특성들은 또한 예를 들어 한쌍의 매팅 부품 사이에 가요성 전자기 가스켓에 의해 제공된 액체 또는 기밀성 밀폐를 얻는데 중요함이 이해될 것이다.) 지금까지 제조된 이러한 물질에서, 한편으로는 가요성과 다른 한편으로는 전도성 사이에 균형이 있다는 것은 불리하게도 본질적이다. 더 많은 전도성 충전제가 매트릭스 물질에 첨가됨에 따라, 물질의 전도성은 증가하지만 가요성은 감소한다. 게다가, 충분한 전도성을 얻기 위해 필요하다고 생각되는 다량의 충전제 첨가는 또한 물질의 가공 융통성, 예를 들어 사출성형 방법과의 양립성을 제한한다. 전술한 문제를 해결하기 위하여 다양한 시도가 이루어졌으나, 만족스러운 결과는없었다.

전술한 바와 같이 우수한 전도성 및 우수한 가요성(또는 전구체의 경우에는 우수한 성형성)을 둘다 나타내는 물질은 해당 기술은 실질적으로 진보시킬 것이다.

발명의 목적

본 발명의 하나의 목적은 전술한 어려움을 극복하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 전도성이면서 우수한 가요성을 갖는 물질을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 우수한 성형성을 가지며 그로부터 전도성 가요성 물질을 생성하는 전구체 물질을 제공하는 것이다.

본 발명의 추가의 목적은 전술한 조성물 및 전구체 물질을 제조하고 사용하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 가스켓, 성형품, 사출성형품 등을 포함하는, 상기 조성물로부터 형성된 제품을 제조하는 것이다.

본 발명의 다양한 다른 목적, 이점 및 특징은 하기의 설명으로부터 쉽게 알 수 있을 것이다.

발명의 요약

하나의 양상으로, 본 발명은 탄성 매트릭스 물질 및 그 안에 분산된 미립자 충전제 물질을 포함하는 전도성 조성물로서, 상기 미립자 충전제는 전도성 물질로 코팅된 세로로 긴(elongate) 코어 또는 기재를 갖는 다수의 입자 및 전도성 물질로 코팅된 타원형(spheroidal) 코어 또는 기재를 갖는 다수의 입자를 포함한다. 매트릭스 물질내 미립자 충전제 물질의 분산은 세로로 긴 입자 및 타원형 입자가 서로 실질적으로 산재할 정도이고, 미립자 충전제의 총량 및 세로로 긴 입자와 타원형 입자의 상대적인 양은 전도성 물질이 코팅된 입자가 전자기 관계에 있고 그 조성물이 기능적으로 가요성일 정도이다.

다른 양상으로, 본 발명은 고화된 가요성 전도성 조성물을 형성하기 위한 전도성 페이스트로서, 이 페이스트는 탄성 매트릭스 물질로 성형가능한 전구체 물질 및 이 전구체 물질에 분산된 미립자 충전제 물질을 포함하며, 미립자 충전제 물질은 전도성 물질로 코팅된 세로로 긴 코어 또는 기재를 갖는 다수의 입자 및 전도성 물질로 코팅된 코어 또는 기재를 갖는 다수의 타원형 입자를 포함하고, 세로로 긴 입자 및 타원형 입자는 서로 실질적으로 산재되어 있고, 미립자 충전제의 전체량 및 전도성 세로로 긴 입자와 전도성 타원형 입자의 상대적인 양은, 전구체 물질이 매트릭스로 형성될 때 전도성 물질이 코팅된 입자가 전도성 관계이고 조성물이 기능적으로 가요성일 정도이다.

추가의 양상으로, 본 발명은 전도성 물질로 코팅된 세로로 긴 코어 또는 기재를 주성분으로 하는 제1 부분의 입자 및 전도성 물질로 코팅된 타원형 코어 또는 기재를 주성분으로 하는 제2 부분의 입자를 포함하는 다수의 전도성 입자로서, 두 부분의 입자는 서로 실질적으로 산재되어 있고, 세로로 긴 입자 및 타원형 입자의 상대적인 양은, 입자가 그 입자 및 조성물에 전도성을 제공하기에 유효한 양의 실질적으로 비전도성인 가요성 매트릭스 물질을 주성분으로 하는 조성물에 도입될 때 조성물이 기능적 가요성을 나타낼 정도이다.

또 하나의 양상으로, 본 발명은 제품으로서, 탄성 매트릭스 물질 및 매트릭스 물질에 분산된 미립자 충전제 물질을 포함하는 전도성 조성물을 포함하는 성형 요소이고, 미립자 충전제 물질은 전도성 물질로 코팅된 세로로 긴 코어 또는 기재를 갖는 다수의 입자 및 전도성 물질로 코팅된 타원형 코어 또는 기재를 갖는 다수의 입자를 포함하며, 전도성 세로로 긴 입자 및 전도성 타원형 입자는 서로 실질적으로 산재되어 있고, 미립자 충전제의 전체량 및 세로로 긴 입자와 타원형 입자의 상대적인 양은 이들이 전도성 관계에 있고 조성물이 기능적 가요성을 나타낼 정도이다.

또 다른 양상으로, 본 발명은 가요성 매트릭스 물질의 전구체에 전도성 물질로 코팅된 코어 또는 기재를 갖는 다수의 세로로 긴 입자 및 전도성 물질로 코팅된 코어 또는 기재를 갖는 다수의 타원형 입자를 포함하는 미립자 충전제 물질을, 세로로 긴 입자 및 타원형 입자가 서로 실질적으로 전구체에 산재되도록 배합함을 포함하고; 그 후 전구체를 경화하여 매트릭스를 형성하는, 전체 미립자 충전제의 양 및 전도성 세로로 긴 입자와 전도성 타원형 입자의 상대적인 양이 경화후의 조성물내 전도성 물질 코팅된 입자가 전도성 관계이고 조성물이 기능적으로 가요성일 정도인 전도성 조성물을 제조하는 방법이다.

또 하나의 양상으로, 본 발명은 가요성 매트릭스 물질로 성형가능한 전구체 물질에, 전도성 물질로 코팅된 코어 또는 기재를 갖는 다수의 세로로 긴 입자 및 전도성 물질로 코팅된 코어 또는 기재를 갖는 다수의 타원형 입자를 포함하는 미립자 충전제 물질을, 세로로 긴 입자 및 타원형 입자가 서로 실질적으로 전구체내에산재되도록 배합함을 포함하는, 고화된 가요성 전도성 조성물을 형성하기 위한 전도성 페이스트를 제조하는 방법이다. 미립자 충전제의 전체량, 및 세로로 긴 입자 및 타원형 입자의 상대적인 양은, 전구체 입자가 매트릭스로 성형될 때 조성물내의 전도성 물질 코팅된 입자가 전도성 관계에 있고 조성물이 기능적 가요성을 나타낼 정도이다.

본 발명은 차폐, 전도성 부품, 정전기 소산 요소, 및 우수한 전도성 및 가요성이 필요하거나 유리한 기타 제품을 제공하기에 유용하다.

본 발명에 따른 실시는 상당한 이점이 있다. 상당한 양의 미립자 전도성 충전제의 혼입을 통해 우수한 전도성이 얻어진다. 또한, 대개 하나 이상의 비교적 비싸지 않은 물질, 전형적으로는 실질적으로 전체가 또는 일반적으로(그러나 필수적은 아닌) 전술한 물질(들)보다 더 비싼 전도성 물질로 유효 부분이 덮여진 코어 또는 기재로서 작용하는 물질로 이루어진 전도성 충전제 물질의 사용을 통해 경제성이 얻어진다. 이러한 식으로, 더 비싼 물질의 양은 전도성 충전제가 완전히(또는 거의) 하나 이상의 비교적 비싼 전도성 물질로 이루어진 실시양태에 비하여 감소될 수 있다. 마찬가지로, 본 발명의 미립자 전도성 충전제는 그의 비중이 고체 금속 충전제보다 상대적으로 낮도록 조성될 수 있으며, 그 유리한 결과는 본 발명의 충전제가 첨가된 조성물의 비중도 또한 낮아진다는 것이다. 또한, 상기 언급된 이점을 확보하기 위한 상당량의 미립자 전도성 충전제의 양에도 불구하고, 본 발명은 또한 매트릭스 물질의 가요성, 및 충전제가 분산된 전구체 페이스트의 고유의 성형성을 유효한 정도로 유지하는 방법을 제공한다.

따라서, 본 발명내에서 실시함으로써 선행 문단에 논의된 모든 경합하는 문제가 해결될 수 있다.

본 발명은 가요성인 전도성 조성물, 그 조성물을 생성하기 위한, 쉽게 성형가능한 물질 및 그 조성물의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 전도성 조성물로 형성된 제품, 예컨대 성형품 및 사출성형 제품(예: 가스켓(gasket))에 관한 것이다.

본 발명이 관계되는 기술 수준을 더 충분히 기술하기 위하여 몇몇 공개문헌이 언급되고 본원에 참조로 인용된다.

먼저, 본 발명에 사용된 매트릭스 물질은 적당하게 가요성이 요구되는 용도에 사용되는 것 또는 달리 엘라스토머 특징을 나타내는 것임을 알 것이다. 이러한 물질로는 플루오로실리콘, EPDM(에틸렌 프로필렌 디엔 단량체) 및 열가소성 폴리우레탄과 같은 고무가 있다. 특히 중요한 것은 실리콘계 매트릭스 시스템인데, 이는 그의 엘라스토머 특성때문에 중요하다. 실리콘계 물질은 높은 가요성을 필요로 하는 용도에 적합한 성형된 전도체의 생성을 가능하게 한다. 매트릭스의 성형에 따라, 이들은 전도성 가스켓, 차폐물, 전도성 접착제 등과 같은 제품을 형성하는데 사용될 수 있다.

매트릭스는 경화성 전구체 물질로부터 형성된다. 이 물질은 전형적으로, 촉매작용, 열, 자외선 조사 등과 같은 조건에 적용되면 고화된 가요성 물질로 변환될 수 있는 물질 또는 물질들(예컨대, 시스템)이다. 그 자체로, 본 발명을 실시하는데 유용한 매트릭스로 성형하기 위한 전구체 물질의 선택 및 가공은 당업계에 공지되어 있다. 예로써, 일반적으로 상기 "배경기술"에 논의된 개시내용을 참조한다. 본원의 교시내용을 숙지한 숙련자라면, 과도한 실험 또는 추가의 발명 없이도 전구체 물질의 이러한 지식을 본 발명의 실시에 적합화할 수 있을 것이다.

상기 언급된 특히 흥미있는 폴리실록산 매트릭스 물질은 전구체 경화성 실록산 시스템으로부터 형성되고, 전형적으로 전도성 충전제 물질이 분산되어 전도성을부여할 수 있는 비전도성 중합체 물질을 포함한다. "폴리실록산"이란 용어는 중합체 물질의 주요 성분을 가리키지만, 다른 물질의 존재를 제외하지는 않는다. 따라서, 폴리실록산 매트릭스는 물질 전체에 걸쳐 각각 반복되는, 전형적으로는 하나 이상의 유기 라디칼에 의해 치환되는 다수의 상이한 실록산 단위와 함께, 경화제, 촉매 또는 하나 이상의 촉매-저해제와 같은 기타 성분, 및 경화성 전구체 시스템의 가공성 또는 이러한 시스템으로부터 제조된 경화된 물질의 하나 이상의 특성을 개선시키는 성분을 함유한다. 이 마지막 부류의 추가 성분의 비제한적인 예로는 보강 충전제(예: 미분 실리카), 비-보강 충전체, 충전제 처리제, 접착 촉진제, 난연제, 열안정제, 안료 및 염료가 있다. 중합도에 따라, 경화성 시스템에 사용되는 전구체 실록산 성분의 점도는 유동성 액체의 점도 내지 비교적 점성인 겔 또는 수지의 점도일 수 있지만, 본 발명의 임의의 우수한 실시양태에서 전구체는 사출성형 공정 등에서 사용될 수 있도록 충분한 성형성을 갖는 것이 중요하다. 선택된 실록산 성분은 경화된 매트릭스에서 추구되는 물성외에 바람직한 공정 및 경화 조건에 좌우될 것이다. 지금까지 지적한 바와 같이, 실록산 성분으로부터의 성형을 포함한 폴리실록산 매트릭스 기술은, 자체 공지되어 있고, 숙련자라면 바람직한 물성에 따라 적합한 매트릭스 물질을 선택하고, 과도한 실험 또는 추가의 발명 없이도 매트릭스 물질을 제조하기 위한 전구체 실록산 성분을 선택할 수 있을 것이다.

본 발명의 또 다른 우수한 실시양태로, 플루오로실리콘이 사용된다. 이는 실리콘과 플루오로탄소 양자의 이점을 제공한다(실리콘은 선행 문단에 논의되어 있고; 화합물의 플루오르화는 종종 이들의 열안정성을 향상시킴). 실록산의 경우,플루오르화는 일반적으로 알킬 쇄 치환체의 감마 위치에서 시작된다(실리콘의 양전기 성질 때문에, 알파 및 베타 위치에서의 플루오르화로 인해 불량한 열안정성이 생길 수 있음). 따라서, 상업적인 플루오로실리콘은 종종 트리플루오로프로필-치환된 메틸 물질이다.

본 발명에서 유용한 실리콘계 매트릭스 물질의 예는 미국 특허 제4,822,523호에 기술된 엘라스토머성 열가소성 폴리블록 유기폴리실록산 공중합체(염화백금 유도체에 의해 촉진되는 반응에서 형성됨); 미국 특허 제4,777,205호 및 미국 특허 제5,227,093호에 기술된 유기폴리실록산; 미국 특허 제4,836,955호에 기술된, 제1 성분으로서 비닐 검 유형의 실리콘 수지 및 제2 성분으로서 액체 실리콘 수지를 갖는 실리콘 결합제 시스템; 미국 특허 제,5,075,038호에 기술된, 실록산 실리콘 감압성 접착제, 실록산 중합체와 경화제(아미노실란 또는 아미노실라잔)와 실록산 중합체의 혼합물을 포함하는 전도성 원료, Si-결합된 수소 원자를 갖는 비닐-함유 유기폴리실록산 및 유기폴리실록산, 중합체 조성물(예컨대, 에폭시 수지, 실리콘, 플루오로실리콘, 폴리우레탄 또는 장쇄 탄화수소), 및 백금 촉매 및 일정량의 방향족-함유 라디칼 또는 에틸렌계 불포화 탄화수소 라디칼(예컨대, 말단 차단제로서 일반적으로 사용되는 것 외에, 비닐 라디칼)을 포함하는 실리콘 중합체를 사용하여 형성된 실리콘 조성물이다.

다음과 같은 다수 시스템이 본 발명의 매트릭스에 또한 유용하다: 고전도성의 실리콘 고무; 절연성 실리콘 고무 조성물을 경화된 실리콘 고무(또는 선택적으로 카본 블랙)의 미세 분말과 함께 배합하여 부속 부분으로 얻은 실리콘 고무 조성물; 및 디유기폴리실록산, 경화된 실리콘 엘라스토머의 타원형 입자 및 경화제 뿐만 아니라, (임의로) 액체 유기실리콘 화합물을 포함하는 조성물(이들 모두 미국 특허 제5,229,037호에 기술되어 있음). 본 발명의 매트릭스에 또한 유용한 것은 미국 특허 제5,344,593호에 기술된, 임의로 다른 중합체 성분 및 경화제로서 작용하는 히드로실릴 기-함유 폴리디메틸실록산을 함유하는 비닐 기-말단 폴리디메틸실록산; 미국 특허 제5,384,075호에 개시된, 분자내에 둘 이상의 알케닐 기를 갖는 유기폴리실록산, 분자내에 둘 이상의 실리콘-결합된 수소 원자를 갖는 유기수소-폴리실록산, 백금 기 금속 촉매, 하나 이상의 실리콘-결합된 수소 원자 및 하나 이상의 실리콘-결합된 에폭시 기-함유 유기 기 또는 알콕시 기를 갖는 유기실리콘 화합물을 포함하는 시스템; 미국 특허 제5,498,644호에 개시된, 예를 들어 백금 촉매를 갖는 비닐메틸실록산을 메틸수소실록산, 테플론 분말, 및 저해된 백금 촉매를 함유하는 열경화성 실리콘 고무 시스템과 혼합하여 생성된 실리콘 엘라스토머; 및 미국 특허 제5,091,114호에 개시된, 엘라스토머의 분산상(예컨대, 폴리디유기실록산을 기본으로 하는) 및 물의 연속상을 갖는 유화액으로부터 물을 제거하여 생성된 조성물이다.

본 발명의 임의의 우수한 실시양태로, 본 발명의 전도성 조성물은 또한 통상의 실리카 분말, 콜로이드상 실리카, 에어로겔 실리카, 알루미나 등과 같은 무기 충전제를 함유한다. 이러한 충전제 물질은 전형적으로 보강 작용을 가지며, 표면적이 50㎡/g 이상이고(이거나) 열분해 생성 이산화규소를 함유한다. 이러한 물질의 포함은 경화되지 않은 혼합물에 충분한 틱소트로피, 더 높은 점도 및 전도성 입자의 개선된 분산액 안정성을 제공하고, 또한 경화된 조성물에 증가된 강도를 제공할 수 있다. 또한, 본 발명의 몇몇 추가의 실시양태로, 반-보강성 또는 비-보강성충전제, 즉 표면적이 50㎡/g 미만인 충전제를 포함하는 것이 유리할 수 있다. 반강화성 또는 비강화성 충전제의 예는 금속 산화물, 금속 질화물, 유리 비드, 버블 또는 섬유, 금속 박편, 분말 및 섬유(예: 구리, 니켈 및 알루미늄 코르크), 유기 수지, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리클로로트리플루오로에틸렌, 폴리비닐클로라이드, 벤토나이트, 규조토, 분쇄 석영, 운모 및 이들의 혼합물이다. 이들 충전제 물질은, 예를 들어 트리알킬알콕시실란(예: 트리메틸에톡시실란)으로 처리하여 표면을 유기실록시 기로 코팅할 수 있다.

본 발명의 전도성 조성물에 혼입될 수 있는 다른 첨가제로는 안료, 압축성형 첨가제, 산화억제제, 가소제, 접착 촉진제, 베이스 안정제 및 실리콘 고무 업계에 첨가제로서 일반적으로 사용되는 기타 물질이 있다. 또한, 본 발명의 전도성 조성물은 산화세륨과 같은 내열성 개선제, 난연제 및 비-관용성 유기폴리실록산을 함유하여 경화된 조성물의 열충격 저항성, 가요성 등을 향상시킬 수 있다.

선행 개시내용과 일치하여, 경화 기술은 자체 공지되어 있다. 따라서, 경화는 종종 전구체 물질에, 예를 들어 경화 촉진제로서 작용하는, 부가 반응에 적합한 촉매 성분을 혼입함에 의해 이행된다. 이러한 촉매는 또한 자체 공지되어 있고, 본원의 교시내용을 숙지한 숙련자라면 추가 발명의 과도한 실험 없이도 원하는 경화를 이루기에 적당한 촉매를 선택할 수 있을 것이다. 예를 들어, 촉매는 본 발명의 조성물에 사용된 매트릭스 전구체에 적합한 경화 촉매일 수 있다. 본 발명에서, 이동성 금속 촉매 및 유기 퍼옥사이드 촉매가 그중 바람직하다. 유용한 귀금속 촉매로는 압출의 경우 백금 및 팔라듐이 있고; 유용한 유기 퍼옥사이드 촉매로는 디쿠밀퍼옥사이드, 디벤조일 퍼옥사이드 및 MEK(메틸 에틸 케톤) 퍼옥사이드가 있다.

경화 촉매를 첨가하는 방법은 중요하지 않다. 촉매는 보관 안정성, 균등한 촉매 분포의 방지 등을 위해 미리 실록산 성분(들)과 혼합될 수 있다. 촉매는 종종 실온에서 반응 혼합물에 혼입되지만, 촉매는 경우에 따라 승온에서 첨가될 수 있다. 촉매의 양은 본 발명의 교시내용을 숙지한 숙련자에 의해 추가 발명의 연습 없이 결정될 수 있다. 이 양은 전형적으로 바람직한 실제 경화 속도, 작업 시간 등을 기본으로 한다.

본 발명의 중심 특징은 전도성 세로로 긴 입자 및 전도성 타원형 입자와 함께 미립자 충전제 입자를 사용하는 것이다. 적합한 양으로 포함되는 각각의 상이한 입자 모양은 본 발명에 의해 제공되는 이점의 구현에 중요하다. 한편으로는, 세로로 긴 모양은 적당히 분포된 경우 그의 사용에 의해 조성물(및 전구체 입자)내의 비교적 단단한 충전제 입자의 체적이 감소될 것이라는 점에서 매우 유리하다. 불행하게도, 세로로 긴 모양을 사용하면, 정렬의 위험이 있고 따라서 바람직한 가요성 및 성형성을 감소시키는 경향이 있는 강성의 위험이 있다. 다른 한편으로는, 타원형 입자의 혼입은 지향성 정렬의 발생을 최소화하지만, 개개의 타원형 입자 사이의 전도는 성질상 실질적으로 점에서 점으로 이루어지며, 세로로 긴 입자의 경우보다는 전도성을 성취하기 위해 더 많은 양의 단단한 충전제 물질의 존재를 필요로한다. 이는 필요한 전도성 금속의 양을 증가시킬 뿐만 아니라, 성형성 및 가요성을 떨어뜨리는 경향이 있는 매트릭스 물질의 양을 감소시킨다. 이 문제는 본 발명에 의해 해결된다. 전도성 타원형 입자와 함께 세로로 긴 입자의 혼입은 세로로 긴 입자의 유리한 탈배향을 일으켜 성형성 및 가요성을 촉진하는 것으로 생각된다. 즉, 중합체 매트릭스에 단독으로 혼입된 세로로 긴 입자는 단일 축을 따라 배향하는 경향이 있지만, 타원형 입자의 존재하에 중합체 매트릭스에 혼입되는 세로로 긴 입자는 불규칙하게 분산되는 경향이 있거나, 또는 복합물 물질이 유해한 정도로 경직되지 않도록 적어도 충분히 덜 배향된다. 따라서, 성형성 및 가요성은 비교적 높은 수준으로 유지된다. 그러나, 이는 비교적 저비용의, 매우 전도성인 조성물 및 이러한 조성물이 생성될 수 있는 전구체 물질이 성취되면서 이루어진다.

세로로 긴 입자와 함께 타원형 입자를 사용하는 것은 또한 오로지 세로로 긴 입자만을 사용하는 조성물에 비하여 우수한 치수 균일성 및 안정성을 갖는 조성물을 생성한다. 예를 들어, 본 발명에 따라 세로로 긴 입자 배향의 물리적 효과가 중요하다. 단일 축을 따라 배향된 세로로 긴 입자는 선택적으로 그 축을 따라 강성을 초래한다. 세로로 긴 입자의 탈배향은 임의의 한 축에 따른 가중 강화를 방지하고, 대신에 세로로 긴 입자의 경직 효과를 해체하여 매트릭스 전체에 걸쳐 균일하게 분포시키고, 이는 가요성에 기여한다. 이러한 탈배향은 또한 더 균일한 전도성 및 저항률을 가져온다.

상기 언급된 특성은 전도성 타원형 입자 및 전도성 세로로 긴 입자의 혼합물의 적합한 매트릭스내의 분산을 통해 성취된다. 본 발명의 설명을 위하여, 세로로긴 입자 및 타원형 입자가 "서로 실질적으로 산재되어 있다"라는 것은 세로로 긴 입자가 타원형 입자 사이에 또는 그 반대로 다소 고르게 분포되어 있음을 뜻한다. 이 상태는 입자가 매트릭스 물질 또는 그의 전구체의 부재하에 함께 혼합될 때뿐만 아니라, 입자가 그 물질 또는 전구체 물질에 함유되어 있을 때 본 발명에 따라 일어난다. 이러한 산재를 성취함으로써, 본 발명의 이점이 구현될 수 있다. 물론, 국소 변이가 있을 수 있는데, 미립자 충전제 물질은 특징없이 집중되거나 희박하지만, 이들 부위는 본 발명의 실시에 의해 제공되는 우수한 특성이 손실되지 않을 정도의 크기 및 수로 제한되어야 한다.

본원에 사용되는 "입자" 또는 "미립자"란 용어는 작은, 구별되는 양의 물질을 가리키며; 이들 입자는 타원형이거나 세로로 길지만, 이들은 전적으로 대칭일 필요는 없고, 사실 전체적인 세로로 긴 형태 및 타원형 형태가 각각 보존되는 한, 여러 상이한 위치에서 모양이 불규칙할 수 있다. 전형적으로, 입자는 적합한 충전제 입자의 코어 또는 기재를 포함하고, 그 위에 적합하게 전도성인 물질이 침착되어 있다. 전도성 입자의 모양은 이러한 코어 또는 기재의 형태에 의해 결정된다. 따라서, 세로로 긴 입자는 폭 또는 두께보다 긴 길이의 코어 또는 기재를 포함한다. 세로로 긴 코어 또는 기재는 막대 또는 섬유의 형태인 것이 바람직하다. 마찬가지로, 전도성 타원형 입자는 적당한 충전제 물질로 만들어진 타원형 코어 또는 기재 및 외부에 전도성 물질의 침착물을 포함한다. 타원형 코어 또는 기재는 구형이거나 실질적으로 구형인 것, 예를 들어 구형 또는 실질적으로 구형인 비드가 바람직하다.

세로로 긴 입자는 임의의 적합한 충전제 물질이고, 전형적으로 무기 물질의 섬유이다. 유사하게는, 타원형 입자는 임의의 적합한 충전제 물질이고, 이들은 전형적으로 무기 물질의 비드이다. 각 전도성 입자의 코어 또는 물질은 적합하게는 무기 비금속 물질이다. 이는 본 발명의 목적의 달성과 일치하는 특성 및 물리적 특징을 나타내는 광범위한 물질일 수 있다. 이와 관련하여, "비금속" 특성 및 물리적 특징이 나타남이 이해될 것이다. 적합한 물질은 전형적으로 비전도성 특성을 나타낸다. 따라서, 이들 물질은 전형적으로 유리, 세라믹 물질 및 천연 미네랄 물질이다. 다음은 전술한 물질의 예이다: 산화물(예: 보크사이트, 코런덤, 일메나이트, 브루카이트, 아나타제, 루틸 및 마그네타이트) 및 수산화물(예: 브루사이트), 황화물(예: 갈레나, 피라이트, 칼코피라이트 및 스팔레라이트); 할라이드(예: 염화 나트륨, 실바이트 및 플루오라이트); 탄산염(예: 칼사이트, 마그네사이트 및 시데라이트), 질산염(예: 질산 나트륨) 및 보레이트(예: 보락스 및 케르나이트); 황산염, 크로메이트 및 몰리브데이트(예: 셀레스타이트, 언히드라이트 및 깁섬); 및 인산염(예: 비비아나이트, 아파타이트 및 피로모르파이트), 아르세네이트(예: 에리트라이트) 및 바나데이트(예: 바바나디나이트)이다. 적합한 물질의 추가의 예는 편리하게는 다음과 같은 부류로 분류된다: 실리카 기, 펠드스파 기, 펠드스파르토이드 기, 제올라이트 기를 포함한 텍토실리케이트; 카올리나이트, 활석 및 베르미큘라이트, 및 운모 기를 포함한 필로실리케이트(예: 무스코바이트, 플로고바이트 및 비오타이트); 암피볼 기(예: 쿠밍토나이트 시리즈), 히퍼스텐 시리즈(예: 스포듀멘)를 포함한 피록센 기, 및 피록세노이드 기를 포함한 이소실라케이트; 베릴 및토우어말린을 포함한 시클로실리케이트; 소로실리케이트 기, 예를 들어 이도크레이즈; 올리빈 시리즈(예: 마그네슘 철 실리케이트) 및 윌레마이트를 포함한 네오실리케이트; 알루미늄 실리케이트 기; 가르네트 기; 및 인데테르미네이트 구조의 실리케이트(예: 프레나이트, 크리소콜라 및 듀모르티어라이트). 합성은 물론 천연의 무기 비금속 물질이 본 발명의 실시에 적합함이 이해될 것이다.

세로로 긴 코어 또는 기재는 전형적으로 섬유이다. 그의 가공은 타원형화에 자주 따르는 더 엄격한 조건이 없이 종종 이행될 수 있다. 반면에, 타원형 코어 또는 기재는 전형적으로 비드이다. 물질을 타원형화하기 위하여, 종종 매우 고온으로 가열하는 것이 필요하고, 이러한 온도에서 전술한 물질중 일부, 예를 들어 수산화물, 황화물, 할로겐화물, 탄산염, 질산염 및 황산염중 일부는 산화물로 변환될 수 있다. 따라서, 이들 물질의 장구화는 한다면 신중히 수행하여야 한다.

전도성 입자 코어 또는 기재가 유리인 실시양태에서, 당업계에 공지된 석회 유리, 소다 석회 실리케이트 유리 조성물을 사용하는 것이 전형적이다. 그러나, 코어 또는 기재는 또한 내열성, 저 알칼리 함량 등과 같은 특별한 특성을 요하는 용도에 있어서 적합하게는 티탄 유리 또는 다른 보다 고내열성의 유리로 만들어질 수 있다.

일반적으로, 입자 코어 또는 치환체로서 사용하기 위해 선택된 무기 비금속 물질은, 본 발명의 전구체 물질이 그로부터 전도체를 만드는데 적용되는 가공 조건하에, 입자가 연화되지 않거나 모양이 상당히 변형되지 않는 것일 것이다.

무기 비금속 물질의 입자는 임의의 적합한 방식으로 생성된다. 예로서, 적당한 섬유를 생성하기에 적합한 방법은 방사구를 통한 압출이다. 추가의 예를 들자면, 유리 비드를 생성하기에 적합한 방법은 분쇄 유리 입자를 수직 배치된 드래프트 튜브로 도입하는 것이다. 드래프트 튜브는 그의 저부 말단 근처에 열원, 일반적으로 일련의 버너에 의해 생기는 잘 분포된 기체 화염을 갖는다. 연소 기체가 생기면, 이들은 팽창 챔버로 들어가 이들과 함께 연화되기 시작한 유리 입자를 운반하여, 표면 장력에 의해 입자들은 구 형태로 형상화된다. 그 다음, 비드를 냉각하고 수집한다. 다양한 비드-생성 시스템은, 예를 들어 우드(Thomas K. Wood)에게 1956년 10월 18일자로 허여된 미국 특허 제3,279,905호, 이르젠스버흐(Ib Von Irgensbergh)에게 1975년 4월 15일자로 허여된 미국 특허 제3,887,914호, 세르보(Thomas A. Cerbo)에게 1975년 4월 15일자로 허여된 미국 특허 제3,887,918호, 이르젠스버흐에게 1975년 9월 23일자로 허여된 미국 특허 제3,907,537호 및 우드 등에게 1977년 9월 6일자로 허여된 미국 특허 제4,046,548호에 상세하게 논의되어 있다.

무기 비금속 입자의 코팅은 적합하게는 당업계에 공지된 다수의 수단에 의해 행해진다. 예를 들어, 은-코팅은 무전해 도금 등과 같은 건식 또는 습식 방법에 의한 유동화에 의해 적용된다. 예를 들어, 라스콜라(LaScola)에게 허여된 미국 특허 제4,777,205호, 프러돔므(Prud'Home)에게 허여된 미국 특허 제4,822,523호, 에라이흐(Ehrreich)에게 허여된 미국 특허 제4,836,955호, 콜(Cole) 등에게 허여된 미구 특허 제5,075,038호 및 콜 등에게 허여된 미국 특허 제5,227,093호, 다나카(Tanaka) 등에게 허여된 미국 특허 제5,229,037호 및 브랜즈(Raymond G.Brandes) 등에게 허여된 미국 특허 제3,635,824호를 참조한다.

상기 지적한 바와 같이, 각 유형의 미립자 충전제는 유효량의 전도성 물질의 층이 그 위에 침착됨으로써 전도성으로 된다. 전도성 물질은 임의의 적합한 전도성 물질이고, 예를 들어 금속, 금속 합금 또는 다른 금속-함유 물질일 수 있다. 따라서, 전도성 물질은 바람직하게는 귀금속 또는 다른 전도성 금속, 둘 이상의 이들 금속의 합금, 또는 전도성 화합물, 하나 이상의 이러한 금속을 함유하는 중합체 또는 다른 물질이다. 금, 은, 백금, 팔라듐과 같은 귀금속 뿐만 아니라, 니켈, 철, 구리, 아연, 크롬, 코발트 및 알루미늄과 같은 다른 전도성 금속이 특히 바람직하다.

전술한 내용에 따르면, 전도성 타원형 입자는 바람직하게는 모양이 실질적으로 타원형인 전도성 금속-코팅된 유리 비드, 특히 은-코팅된 유리 비드이다. 전형적으로, 전도성 물질의 외층을 포함한 타원형 입자는 평균 직경 약 10미크론 내지 100미크론의 크기를 갖는다. 평균 직경이 30미크론 내지 70미크론인 이러한 입자가 특히 바람직하다.

타원형 입자는 일반적으로 전도성 금속 8중량% 내지 24중량%, 바람직하게는 12중량% 내지 20중량%로 코팅된다.

유사하게, 본 발명에 유용한 전도성 금속-코팅된 세로로 긴 입자는 바람직하게는 전도성 금속-코팅된 유리 섬유이다. 전형적으로, 전도성 물질의 외층을 포함한 세로로 긴 입자는 직경이 1미크론 내지 50미크론, 바람직하게는 10미크론 내지 20미크론, 가장 바람직하게는 16미크론이다. 세로로 긴 입자는 길이가 1/64인치내지 1/16 인치이고, 1/32인치가 바람직하다. 특히 바람직한 세로로 긴 입자는 직경이 16미크론이고 길이가 1/32인치이다. 평균하여, 세로로 긴 입자의 종횡비는 40:1 내지 320:1이고, 80:1보다 큰 종횡비가 바람직하다.

세로로 긴 입자는 임의의 공지된 수단에 의해 전도성 물질, 바람직하게는 전술한 금속으로 코팅되거나 도금될 수 있다. 세로로 긴 입자의 금속 코팅량은 15중량% 내지 30중량%, 바람직하게는 20중량% 내지 27중량%이다. 임의의 매우 바람직한 실시양태로, 세로로 긴 입자는 은-코팅된 유리 섬유로서, 이때 은은 15중량% 내지 30중량%, 가장 바람직하게는 20중량% 내지 27중량%의 양으로 존재한다.

미립자 충전제의 전술한 성분은 상기 논의된 특성들이 확보되도록 (a) 총량으로 및 (b) 상대적인 양으로 사용된다. 더 구체적으로, 충전제의 양은 바람직한 우수한 전도성이 구현될 수 있는 정도이다. 전형적으로, 전도성 물질은 조성물의 저항률이 20mΩ·㎝ 이하이기에 충분한 양으로 존재한다. 이는 대개 주로 금속인 충전제보다 덜 비싸고 덜 조밀한 무기 물질인 전도성 충전제를 사용하여 이행하는 것이 중요하다. 동시에, 각각 전도성 타원형 입자 및 전도성 세로로 긴 입자의 상대적인 양은 이들을 함유하는 조성물이 적절히 가요성일 정도이다.

이해하겠지만, 전도성 조성물이 전도성 미립자 충전제가 첨가되지 않은 물질의 가요성에 비하여, 원하는 용도에서 성공적으로 기능하기에 필요한 정도로 가요성을 보존할 때 본 발명의 전체 효능의 엄격한 수치적 척도를 제공하는 것은 비현실적이다. 허용가능한 것은 용도 등에 따라 변할 것이다. 그럼에도 불구하고, 전도성 조성물이 실제로 적합하기 위하여 필수적인 최소 정도의 가요성을 나타내야할 것임이 분명하다. 본 발명은 이러한 최소 정도의 가요성의 달성을 가능하게 한다. 그 양은 사용 환경에 따라 변하고, 하나의 일반적인 수 변수로서 표현될 수 없기 때문에, 적어도 필수적인 최소량으로 가요성을 나타내는 조건은 본원에서 "효과적으로 가요성"인 것으로 불릴 것이다. 당업자라면 적어도 실험적으로 임의의 특정 세트의 환경하에 필요한 최소 가요성을 식별할 수 있을 것이고(과도한 실험 또는 추가의 발명 없이), 따라서 "효과적으로 가요성"이라는 용어를 쉽게 이해할 것이다. 더 구체적으로, 미립자 충전제의 양은 우수한 전도성(저항성에 의해 간접적으로 측정됨)을 구현하기에 충분하지만, 매트릭스 물질 단독인 경우에 비하여 가요성을 거의 감소시키지 않는다(듀로미터 경도계에 의해, 또는 물리적 및 구조적 보존성의 다른 척도에 의해 간접적으로 측정됨). 전도성 충전제는 바람직한 용도에 적당한 임의의 총량으로 포함될 수 있다. 당업자는 일단 본원의 교시내용을 숙지하면 일상적인 방식으로서 혁신, 발명 등을 필요로 하지 않고도 이러한 양을 결정할 수 있다.

전도성의 세로로 긴 입자 및 타원형 입자의 블렌드가 본 발명의 조성물의 충전제 물질로서 사용될 때, 예상외로, 전도성 세로로 긴 입자 및 전도성 타원형 입자는 전도성 물질 코팅된 입자가 전도성 관계에 있으면서 매트릭스의 필요한 정도의 가요성이 여전히 유지되도록 특정한 상대적인 양으로 존재하여야 하는 것으로 밝혀졌다. 세로로 긴(예를 들어, 섬유계) 입자 대 타원형(예를 들어, 비드계) 입자의 비는 조성물을 처리하여 원하는 가요성을 확보하도록 선택된다. 전도성 세로로 긴 입자와 전도성 타원형 입자 사이의 관계는 2:1 내지 4;1, 바람직하게는 3:1로 변하는 중량비로서 표현될 수 있다.

본 발명의 조성물의 총 전도성 첨가량도 또한 매우 중요하다. 물질의 충전제로서 타원형 입자만을 함유하는 전도성 조성물은 우수한(낮은 값의) 저항률을 제공한다. 그러나, 높은 듀로미터 경도계 값에 의해 반영된 매트릭스의 가요성은 낮고 다수의 용도에 바람직하지 않다. 게다가, 충전제 물질로서 타원형 입자만을 갖는 경우 우수한 저항률을 얻기 위하여, 매우 높은 전체 전도성 첨가량이 필요하다. 예를 들어, 전도성 물질로서 타원형 입자만을 사용하는, 69중량% 미만의 총 전도성 첨가량은 적절한 전도성을 부여하지 않는다. 그러나, 놀랍게도 전도성 관계의 세로로 긴 입자와 타원형 입자의 블렌드가 사용될 때, 비드 전도성 충전제 물질에 오직 타원형 미립자가 사용되는 경우에 필요한 것으로 생각되는 것보다 낮은 총 전도성 첨가량이 사용될 경우 우수한 저항률 값이 얻어질 수 있는 것으로 밝혀졌다. 본 발명의 조성물을 위한 총 전도성 첨가량은 40중량% 내지 69중량%, 바람직하게는 50중량% 내지 60중량%, 더 바람직하게는 50중량% 내지 55중량%로 변할 수 있다. 전술한 내용은 비용 경제성 및 낮은 비중의 결과를 가져 올 수 있음이 이해될 것이다.

본 발명의 목적은 우수한 전도성 및 우수한 가요성을 포함한 그밖의 특성중에서도 우수한 특성을 나타내는 조성물을 제공하는 것이다. 전도성은 저항률에 의하여 측정될 수 있으며, 낮은 저항률은 높은 전도성을 나타내고, 반대의 경우도 또한 같다. 가요성은 듀로미터 경도로서 측정될 수 있고, 낮은 듀로미터 값은 더 가요성이고 덜 단단한 복합물에 상응한다.

본 발명에 따른 전도성 조성물은 전형적으로 "D" 규모로 50 내지 70의 평균 듀로미터 경도에서 10mΩ·㎝ 내지 200mΩ·㎝ 미만의 우수한 초기 저항률을 나타낸다. 임의의 우수한 실시양태에서, 전도성 조성물은 20mΩ·㎝ 이하의 저항률 및 "D" 규모로 70 이하의 평균 듀로미터 경도를 갖는다. 다른 우수한 조성물은 본 발명의 조성물에 필적하는 저항률을 제공하기에 충분한 타원형 입자만을 함유하는 가요성 매트릭스 물질보다 8% 내지 30% 낮은 평균 듀로미터 경도에서 유사한 저항률을 나타낸다.

본 발명의 추가의 중요한 이점은 전구체 입자가 유리한 유동학적 특성을 갖는다는 것이다. 따라서, 이는 전도성 조성물의 형태를 원하는 모양으로 만드는데 필요한 것으로서 형성될 수 있기에 충분한 유동성 또는 다른 변형성을 나타낸다. 전구체 물질은 전형적으로 페이스트 형태이지만, 또한 임의의 실시양태에서는 액체일 수 있다.

전구체 물질이 성형성이든지, 또는 대신에 너무 점성이든지, 단단하든지 또는 달리 비항복성이든지에 대한 엄격한 수치적 척도를 제공하는 것은 실제적이지 않다. 이해하겠지만, 허용가능한 것은 용도에 따라서 변할 것이다. 그러나, 당업자는 특정 전구체 물질이 적합한 성형성을 나타내든지 아니든지간에 임의의 특정 세트의 조건을 알 것임이 분명하다. 본 발명의 실시는 이러한 성형성의 달성을 가능하게 한다. 표면의 간단함을 위하여, 전구체 물질이 바람직하게 형성될 수 있기에 충분한 성형성을 나타내는 조건을 본원에서 "효과적으로 성형성"인 것으로서 부를 것이다. 당업자는 적어도 실험적으로 임의의 특정 세트의 조건하에 필요한 최소 성형성을 식별할 수 있을 것이고(과도한 실험 또는 추가의 발명), 따라서 "효과적으로 성형성"이라는 용어를 쉽게 이해할 것이다.

하기의 실시예는 본 발명에 대한 추가의 이해를 제공하지만, 어떤 식으로든 그의 유효한 범주를 제한하려는 것은 아니다. 달리 기술하거나 문맥으로부터 분명하지 않는 한, 물성은 실온에서 측정하였다.

재료 및 방법

이후 기술되는 임의의 실시예는 본 발명을 설명하며, 따라서 전도성 타원형 입자 및 전도성 세로로 긴 입자 양자의 사용을 포함한다. 그밖의 실시예는 전도성 타원형 입자 및 전도성 세로로 긴 입자중 하나(둘 모두는 아님)가 사용된 대조용 실시양태를 설명한다.

하기 모든 실시예에 있어서 초기 저항률 및 경도와 같은 물성을 본 발명의 전도성 조성물로부터 만들어진 가스켓으로부터 절단한 스트립에 대하여 측정하였다.

은이 덮여진 유리 비드의 몇몇 상이한 등급을 실시예 실시양태에서 전도성 타원형 입자로서 사용하였다. 이들은 등급 번호 S-3000-S2, S-3000-S4, S-3000-S5 및 S-2530-S4이었고, 이들은 모두 포터스 인더스트리즈 인코포레이티드(Petters Indeustries, Inc.)로부터 시중에서 입수가능하다. S-3000 시리즈 입자는 평균 직경이 30μ인 유리 비드를 포함하며, S-2530 시리즈 입자는 평균 직경이 66μ인 유리 비드를 포함한다. 유리 비드의 은 코팅량은 등급 S-3000-S2, S-3000-S4 및 S-3000-S5에 대하여 각각 8중량%, 16중량% 및 20중량%이었다. S-2530-S4의 은 중량% 함량은 16중량%이었다.

은-코팅된 유리 섬유를 실시예 실시양태에서 전도성 세로로 긴 입자로서 사용하였다. 사용된 코팅된 섬유는 화이버텍(Fibertec) T-3082, T-3032 및 T-3016 입자이었고, 이들 모두 포터스 인더스트리즈 인코포레이티드로부터 시중에서 입수가능하다. T-3082 및 T-3032 코팅된 섬유는 직경이 16μ이고, T-3016 입자는 직경이 10μ이다. T-3016 코팅된 섬유는 길이가 1/16인치이고, T-3082 코팅된 섬유는 길이가 1/32인치이다. T-3032의 겉보기 밀도는 T-3082와 상이하였다. 섬유의 종회비는 약 50:1 내지 약 160:1이었다.

시험된 가스켓은 제네랄 일렉트릭 캄파니(General Electric Co.)로부터 입수가능한 SE-6370 및 SE-6350 실리콘 고무의 샘플을 전술한 바와 같이 은 코팅된 유리 섬유 및(또는) 은 코팅된 비드와 혼합함으로써 제조하였다. 경화성 유기 퍼옥사이드 촉매, 즉 디쿠밀 퍼옥사이드, 디벤조일 퍼옥사이드 또는 MEK 퍼옥사이드를 실온에서 반응 혼합물에 혼입하였지만, 경우에 따라 촉매도 또한 승온에서 첨가될 수 있었다. 촉매의 양은 추가 발명의 연습 없이도 당업자에 의해 결정될 수 있고, 전형적으로는 바람직한 실제 경화 속도, 작업수명 등을 기본으로 한다. 실리콘 검 고무와 혼화성인 유기 퍼옥사이드 촉매는 실리콘 검 고무의 총량을 기준으로 조성물의 전체 중량의 약 0.5 내지 1중량%의 양으로 사용되었다.

혼합은 브라벤더(Brabender, 등록상표) 플라스티코더(Plasticorder) 혼련기를 사용하여 이행되었고, 전도성 미립자 충전제의 양은 전도성 조성물내 총 전도성첨가량의 목표 중량%를 제공하도록 선택되었다. 실리콘 검 고무에 전도성 물질을 첨가하는 방식은 필수적이지 않다. (본 발명을 설명하는 실시예에서, 먼저 은이 덮여진 유리 비드를 첨가한 후 은이 덮여진 유리 섬유를 첨가하며, 반대의 첨가 순서도 효과가 있을 수 있다.) 그 다음, 실리콘 검 고무, 전도성 충전제 입자 및 유기 촉매의 생성된 경화성 혼합물을 가스켓 주형에 넣고, 약 30분동안 20,000lbs의 압력 및 350℉에서 가압한 다음, 냉각시켰다. 길이 7인치, 폭 7인치 및 두께 약 0.08인치의 가스켓이 생성되었다. 그 후, 가스켓을 약 200℃의 오븐에 약 1시간 내지 약 4시간동안 넣어 후경화, 즉 휘발성 물질을 제거하였다. 초기 저항률 및 경도와 같은 물성을 측정함에 있어서 시험편으로서 사용하기 위하여 각각의 가스켓으로부터 각각 길이 4인치, 폭 0.5인치 및 두께 약 0.08인치의 4 또는 5개의 스트립을 절단하였다. 더 구체적으로, 각 스트립의 4 또는 5군데에서 왈할라(Walhalla) 모델 4100 OTC 전기저항계로 각 가스켓으로부터의 스트립의 표면 저항을 측정하고, 이들 값 및 측정된 두께로부터 각 가스켓의 평균 초기 체적 저항률을 계산하였다. 각 샘플의 경도는 가드너 사이언티픽(Gardner Scientific)의 듀로미터를 사용하여 측정하였다.

실시예 1 내지 18

"재료 및 방법" 의 부분에서 전술한 바와 같이 가스켓을 제조하였다. 각각의 실시예에 있어서 다음의 데이터를 기록하였다: 실리콘 검 고무의 초기 경도, 조성물의 총 전도성 첨가량, 전도성 조성물내 비드 및(또는) 섬유의 중량%, 비드 및(또는) 섬유의 은 코팅의 중량%, 전도성 조성물의 초기 저항률(mΩ·㎝) 및 듀로미터 규모 A 및 D에서 측정한 그의 경도.

하기 표 1은 시험된 실시양태의 가공 변수 및 시험 결과를 요약한 것이다.

Exp.	초기 고무 경도	총전도성 첨가량 %	비드%	비드의 Ag중량%	섬유%	섬유의Ag중량%	초기저항률mΩ·㎝	듀로미터 A 규모	듀로미터 D 규모	듀로미터 D2 규모
1	70	71	71.0	16	-	-	18.2	98	85	41.0
2	70	55	-	-	55.0	27	199.2	93	77	33.5
3	50	71	71.0	16	-	-	8.3	95	78	33.6
4	50	55	-	-	55.00	27	36.1	88	69	25.8
5	50	55	13.75	16	41.25	27	23.0	87	68	25.9
6	50	60	-	-	60.00	27	45.7	90	72	27.9
7	50	60	15.0	20	45.00	27	17.1	89	70	27.8
8	50	55	-	-	55.00	44	저항성^**	84	64	25.0
9	50	60	-	-	60.00	44	저항성^**	89	68	26.4
10	50	50	-	-	50.00	30	14.1	88	66	23.8
11	50	50	12.5	20	37.50	30	13.7	87	66	23.4
12	50	45	-	-	45.00	30	51.6	-	-	-
13	50	50	12.5	16	37.50	30	203.6	-	-	-
14	50	55	-	-	55.00	20	24.5	88	70	-
15	50	55	-	-	55.00	8	338.0	89	71	-
16	50	55	13.75	16	41.25	20	17.3	88	69	-
17	50	55	13.75^*	16	41.25	30	14.2	88	69	-
18	50	55	13.75	8	41.25	20	28.3	-	67	-
^타원형 입자의 직경은 66μ이었음^*10¹²mΩ·㎝보다 큼

실시예 5, 7, 11, 13 및 16 내지 18은 전도성 충전제 물질이 전도성 물질로서 둘다 은으로 코팅된 세로로 긴 입자와 타원형 입자의 혼합물인 본 발명의 전도성 조성물의 물리적 특징을 나타낸다. 이들 실시예에서, 전도성 세로로 긴 입자는 포터스 인더스트리즈 인코포레이티드에 의해 화이버텍 T-3082로서 제공된 직경 16μ 및 길이 1/32인치의 은-코팅된 유리 섬유였다. 섬유의 전도성 코팅은 은 약 20중량% 내지 약 30중량%이었다. 유사하게, 전도성 타원형 입자는 평균 직경 30μ를 갖는 은-코팅된 유리 비드였고, 은 코팅량은 약 8중량% 내지 약 20중량%이었으며,단 실시예 17은 충전제의 은-코팅된 비드의 직경이 66μ이었다. 실시예 16에서 시험된 샘플과 비교하면, 더 큰 직경의 비드를 사용할 때 초기 저항률은 개선되었다(감소되었다).

반면에, 실시예 1 내지 4, 6, 8 내지 10, 12, 14 및 15는 전도성 세로로 긴 입자와 전도성 타원형 입자의 혼합물이 아니라, 대신에 오로지 전도성 타원형 입자 또는 전도성 세로로 긴 입자만을 사용하여 제조된 가스켓으로 수행된 다양한 대조용 실시양태의 물리적 특징을 나타낸다. 더 구체적으로, 실시예 1 및 3은 평균 직경 30μ의 전도성 은-코팅된 비드(포터스 인더스트리즈 인코포레이티드로부터 시중에서 입수가능함)만을 갖는 가스켓에 관한 것이다. 은 코팅량은 16중량%이었고, 매트릭스 물질은 초기 경도가 각각 70 및 50인 GE 코포레이션의 실리콘 검 고무이었다. 나머지 대조용 실시양태는 오로지 전도성 세로로 긴 입자, 즉 포터스 인더스트리즈 인코포레이티드로부터 시중에서 입수가능한 은-코팅된 유리 섬유를 함유하는 가스켓이었다. 섬유의 직경은 16μ이고 길이는 약 1/32인치이며, 종횡비는 60:1이었다. 이들 섬유의 코팅제의 은 함량은 약 8중량% 내지 약 44중량%이었다.

실시예 19 내지 26

유사한 시험을 대조용 실시양태에 대하여 수행하였고, 또한 전도성 충전제 물질이 실시예 1 내지 18에서 전도성 충전제 물질로서 사용된 것보다 종횡비가 큰 전도성 세로로 긴 입자를 함유한 본 발명에 따른 실시양태에 대하여 수행하였다. 더 구체적으로, 실시예 21 내지 24는 직경 10μ 및 길이 1/16인치이고 입자의 24중량%가 코팅된, 포터스 인더스트리즈 인코포레이티드에 의해 제공된 화이버텍 T-3016과 같은 전도성 세로로 긴 입자의 사용에 관한 것이다. 하기 표 2는 실시예 19 내지 26의 가스켓에 대하여 얻어진 초기 저항률 및 경도 값을 요약하고 있으며, 이러한 가스켓은 각각 하기 표 2에 나타낸 종횡비를 갖는다.

Exp.	초기 고무 경도	총전도성 첨가량 %	비드%	비드의 Ag중량%	섬유%	섬유의Ag중량%	초기저항률mΩ·㎝	듀로미터 A 규모	듀로미터 D 규모	듀로미터 D2 규모
19	50	55	-	-	55.0	24.0	10.9	73	91	30.6
20	50	50	-	-	50.0	24.0	12.0	-	-	-
21	50	50	25.0	16	25.0	24.0	10.8	72	90	28.3
22	50	50	12.5	16	37.5	24.0	14.8	70	89	26.7
23	50	55	13.75	16	41.25	24.0	15.8	72	92	29.0
24	50	55	27.5	16	27.5	24.0	35.9	-	-	-
25	50	50		-	50.0^*	23.0	92.6	69	87	-
26	50	60		-	60.0^*	23.0	13.0	76	92	-
^*세로로 긴 입자의 직경은 16μ이고 길이는 1/32인치이었다.

실시예 19, 20, 25 및 26은 전술한 대조용 실시양태에 관한 것이다. 대조예 19 및 20에서, 샘플은 전도성 충전제 물질이 전도성 세로로 긴 입자 및 전도성 타원형 입자의 혼합물을 구성하지 않는다는 것을 제외하고는 상기 "재료 및 방법" 제하의 부분에 따라 제조된 가스켓으로부터 얻었다. 더 구체적으로, 실시예 19 및 20에서 시험한 가스켓은 전도성 충전제 물질로서 총 전도성 첨가량이 각각 50% 및 55%인 은 코팅된 섬유만을 포함한 전도성 조성물로 만들어졌다. 또한, 대조용 실시양태 25 및 26에서, 전도성 충전제 물질은 약간 더 큰 직경의 세로로 긴 입자, 즉 포터스 인더스트리즈 인코포레이티드로부터 화이버텍 T-3032로부터 시중에서 입수가능한 은-코팅된 섬유만으로 이루어졌다.

상기 표 1 및 표 2로부터 쉽게 알 수 있듯이, 세로로 긴 입자 대 타원형 입자의 비가 3:1일 때, 총 전도성 첨가량이 약 55중량% 내지 약 60중량%인 경우 특히 초기 저항률이 개선되었다(감소되었다). 또한, 50 듀로미터 실리콘 고무도 또한 부드러워지고, 따라서 더 가요성이 되었다. 이는 실시예 5 및 6에 의해 지지된다.

지금까지 사용된 용어 및 표현은 설명하기 위해 사용된 것이지, 제한하기 위함이 아니며, 이러한 용어 및 표현의 사용에서 제시되고 기술된 특징의 임의의 등가물 또는 그의 일부를 제외시키려는 것은 아니다. 따라서 본 발명자가 본 발명의 바람직한 실시양태인 것을 기술하였지만, 당업자라면 본 발명의 참 요지를 벗어나지 않고 추가의 변화 및 변경을 행할 수 있으며, 이러한 모든 변화 및 변경은 첨부되는 하기 청구의 범위의 범주내에 포함될 것이다.

Claims

탄성 매트릭스 물질 및 이 매트릭스 물질에 분산된 미립자 충전제 물질을 포함하고, 상기 미립자 충전제 물질은 전도성 물질로 코팅된 세로로 긴(elongate) 코어 또는 기재를 갖는 다수의 입자 및 전도성 물질로 코팅된 타원형(spheroidal) 코어 또는 기재를 갖는 다수의 입자를 포함하고, 상기 세로로 긴 입자 및 상기 타원형 입자는 서로 실질적으로 산재되어 있고, 조성물내의 상기 미립자 충전제 물질의 총량 및 세로로 긴 입자와 타원형 입자의 상대적인 양은 전도성 입자가 전도성 관계에 있고 조성물이 기능적으로 가요성일 정도로 존재하는 전도성 조성물.
제1항에 있어서, 저항률이 20mΩ·㎝ 이하이고, 평균 듀로미터(Durometer) 경도가 "D" 규모로 70 이하인 조성물.
제1항에 있어서, 평균 듀로미터 경도가, 조성물에 필적하는 저항률을 제공하기에 충분한 타원형 입자를 함유하는 상기 가요성 매트릭스 물질보다 8 내지 30% 낮은 조성물.
제1항에 있어서, 상기 매트릭스 물질이 고무를 포함하는 조성물.
제4항에 있어서, 상기 고무가 실리콘 고무인 조성물.
제5항에 있어서, 상기 고무가 50 듀로미터 실리콘 검 고무인 조성물.
제5항에 있어서, 상기 실리콘 고무가 유기 퍼옥사이드 촉매를 함유하는 조성물.
제1항에 있어서, 전도성 충전제 물질 40 내지 70중량%를 포함하는 조성물.
제1항에 있어서, 전도성 충전제 물질 50 내지 60중량%를 포함하는 조성물.
제1항에 있어서, 전도성 충전제 물질 50 내지 55중량%를 포함하는 조성물.
제1항에 있어서, 상기 세로로 긴 입자 대 상기 타원형 입자의 중량비가 2:1 내지 4:1인 조성물.
제1항에 있어서, 상기 세로로 긴 입자 대 상기 타원형 입자의 중량비가 1:1 내지 3:1이고, 세로로 긴 입자의 종횡비가 40:1인 조성물.
제1항에 있어서, 상기 세로로 긴 입자 대 상기 타원형 입자의 중량비가 3:1인 조성물.
제1항에 있어서, 상기 세로로 긴 입자의 길이가 1/64 내지 1/16인치이고 직경이 1 내지 50미크론인 조성물.
제1항에 있어서, 상기 세로로 긴 입자의 길이가 1/32인치이고 직경이 16미크론인 조성물.
제1항에 있어서, 상기 세로로 긴 입자의 평균 종횡비가 40:1 내지 320:1이고, 저항률이 200mΩ·㎝ 미만이고, 평균 듀로미터 경도가 70 미만("D" 규모)인 조성물.
제1항에 있어서, 상기 세로로 긴 입자의 평균 종횡비가 40:1 내지 320:1이고, 저항률이 36mΩ·㎝ 미만이고, 평균 듀로미터 경도가 90 미만("D" 규모)인 조성물.
제1항에 있어서, 상기 세로로 긴 입자가 전도성 물질로 코팅된 유리 섬유를 포함하는 조성물.
제1항에 있어서, 상기 세로로 긴 입자가 전도성 금속으로 도금된 조성물.
제1항에 있어서, 상기 세로로 긴 입자가 Ag, Au, Pt, Pd 및 Cu로 이루어진 군에서 선택된 금속으로 코팅된 조성물.
제1항에 있어서, 상기 세로로 긴 입자가 은 15 내지 30중량%로 도금된 조성물.
제2항에 있어서, 상기 세로로 긴 입자가 은 20 내지 27중량%로 도금된 조성물.
제1항에 있어서, 상기 타원형 입자가 평균 직경 10 내지 100미크론의 비드를 포함하는 조성물.
제23항에 있어서, 상기 타원형 입자가 평균 직경 30 내지 75미크론의 비드를 포함하는 조성물.
제24항에 있어서, 상기 타원형 입자가 평균 직경 60 내지 70미크론의 비드를 포함하는 조성물.
제1항에 있어서, 상기 타원형 입자가 전도성 층으로 코팅된 유리 코어 타원형 입자를 포함하는 조성물.
제26항에 있어서, 상기 전도성 층이 은을 포함하는 조성물.
제1항에 있어서, 상기 타원형 입자가 전도성 금속으로 도금된 조성물.
제1항에 있어서, 상기 타원형 입자가 Ag, Au, Pt, Pd 및 Cu로 이루어진 군에서 선택된 금속으로 도금된 조성물.
제1항에 있어서, 상기 타원형 입자가 전도성 금속 8 내지 24중량%로 도금된 조성물.
제30항에 있어서, 상기 타원형 입자가 은 12 내지 20중량%로 도금된 조성물.
탄성 매트릭스 물질로 성형가능한 전구체 물질 및 이 전구체 물질내에 분산된 미립자 충전제 물질을 포함하고, 상기 미립자 충전제 물질이 전도성 물질로 코팅된 코어 또는 기재를 갖는 다수의 세로로 긴 입자 및 전도성 물질로 코팅된 코어 또는 기재를 갖는 다수의 타원형 입자를 포함하고, 상기 세로로 긴 입자와 상기 타원형 입자가 서로 실질적으로 산재되어 있으며, 조성물내의 상기 미립자 충전제 물질의 총량 및 세로로 긴 입자와 타원형 입자의 상대적인 양은, 전구체 물질이 매트릭스로 성형될 때, 전구성 입자가 전도성 관계에 있고 조성물이 기능적으로 가요성일 정도로 존재하는 고화된 가요성 전도성 조성물을 형성하기 위한 전도성 페이스트.
제32항에 있어서, 상기 전구체 물질이 경화시 고무를 포함하는 매트릭스 물질이 형성되는 것인 페이스트.
제32항에 있어서, 유기 퍼옥사이드 촉매를 추가로 포함하는 페이스트.
제32항에 있어서, 상기 전도성 충전제가 조성물의 형성 후 조성물의 40 내지 70중량%를 구성할 정도의 양으로 존재하는 페이스트.
제1항에 있어서, 상기 세로로 긴 입자 대 상기 타원형 입자의 중량비가 2:1 내지 4:1인 페이스트.
제36항에 있어서, 상기 세로로 긴 입자 대 상기 타원형 입자의 중량비가 1:1 내지 3:1인 페이스트.
제32항에 있어서, 상기 세로로 긴 입자가 전도성 물질로 코팅된 유리 섬유를 포함하는 페이스트.
제32항에 있어서, 상기 코팅된 타원형 입자의 평균 직경이 10 내지 100미크론인 페이스트.
제39항에 있어서, 상기 코팅된 타원형 입자가 전도성 물질로 코팅된 유리 비드를 포함하는 조성물.
전도성 물질로 코팅된 세로로 긴 코어 또는 기재를 주성분으로 하는 제1 유형의 입자 및 전도성 물질로 코팅된 타원형 코어 또는 기재를 주성분으로 하는 제2 유형의 입자를 포함하고, 두 유형의 입자가 서로 실질적으로 산재되어 있고, 세로로 긴 입자와 타원형 입자의 상대적인 양은, 입자가 상기 입자 및 조성물에 전도성을 제공하기에 유효한 양의 실질적으로 비전도성인 가요성 매트릭스 물질을 주성분으로 하는 조성물에 혼입될 때, 조성물이 또한 기능적으로 가요성일 정도로 존재하는, 다수의 전도성 입자.
제41항에 있어서, 상기 세로로 긴 입자 대 상기 타원형 입자의 중량비가 2:1 내지 4:1인 다수의 입자.
제41항에 있어서, 상기 세로로 긴 입자 대 상기 타원형 입자의 중량비가 1:1 내지 3:1인 다수의 입자.
제41항에 있어서, 상기 세로로 긴 입자의 길이가 1/64 내지 1/16인치이고 직경이 1 내지 50미크론인 다수의 입자.
제41항에 있어서, 상기 세로로 긴 입자의 길이가 1/32인치이고 직경이 16미크론인 다수의 입자.
제41항에 있어서, 상기 세로로 긴 입자의 평균 종횡비가 40:1 내지 320:1인 다수의 입자.
제41항에 있어서, 상기 세로로 긴 입자가 전도성 물질로 코팅된 유리 섬유를 포함하는 다수의 입자.
제41항에 있어서, 상기 세로로 긴 입자가 전도성 금속으로 도금된 섬유를 포함하는 다수의 입자.
제41항에 있어서, 상기 세로로 긴 입자가 Ag, Au, Pt, Pd 및 Cu로 이루어진 군에서 선택된 금속으로 도금된 섬유를 포함하는 다수의 입자.
제41항에 있어서, 상기 세로로 긴 입자가 은 15 내지 30중량%로 도금된 섬유를 포함하는 다수의 입자.
제50항에 있어서, 상기 세로로 긴 입자가 은 20 내지 27중량%로 도금된 섬유를 포함하는 다수의 입자.
제41항에 있어서, 상기 타원형 입자의 직경이 평균 10 내지 100미크론인 다수의 입자.
제52항에 있어서, 상기 타원형 입자의 직경이 평균 30 내지 75미크론인 다수의 입자.
제53항에 있어서, 상기 타원형 입자의 직경이 평균 60 내지 70미크론인 다수의 입자.
제41항에 있어서, 상기 타원형 입자가 전도성 층으로 코팅된 유리 비드를 포함하는 다수의 입자.
제55항에 있어서, 상기 전도성 층이 은을 포함하는 다수의 입자.
제41항에 있어서, 상기 타원형 입자가 전도성 금속으로 도금된 비드를 포함하는 다수의 입자.
제57항에 있어서, 상기 코팅된 비드가 Ag, Au, Pt, Pd 및 Cu로 이루어진 군에서 선택된 금속으로 도금된 다수의 입자.
제57항에 있어서, 상기 코팅된 비드가 전도성 금속 8 내지 24중량%로 도금된 다수의 입자.
제57항에 있어서, 상기 코팅된 비드가 은 12 내지 20중량%로 도금된 다수의 입자.
탄성 매트릭스 물질 및 이 매트릭스 물질에 분산된 미립자 충전제 물질을 포함하고, 상기 미립자 충전제 물질은 전도성 물질로 코팅된 코어 또는 기재를 갖는 다수의 세로로 긴 입자 및 전도성 물질로 코팅된 코어 또는 기재를 갖는 다수의 타원형 입자를 포함하고, 상기 세로로 긴 입자 및 상기 타원형 입자는 서로 실질적으로 산재되어 있으며, 조성물내의 상기 미립자 충전제 물질의 총량 및 상기 세로로 긴 입자와 상기 타원형 입자의 상대적인 양은, 전도성 입자가 전도성 관계에 있고 조성물이 기능적으로 가요성일 정도로 존재하는 전도성 조성물을 포함하는 성형된 요소를 포함하는 제품.
제61항에 있어서, 상기 조성물의 저항률이 200mΩ·㎝ 미만이고, 평균 듀로미터 경도가 70 미만("D" 규모)인 제품.
제61항에 있어서, 상기 매트릭스 물질이 고무를 포함하는 제품.
제61항에 있어서, 상기 고무가 실리콘 고무인 제품.
제61항에 있어서, 상기 조성물이 전도성 충전제 물질 40 내지 70중량%를 포함하는 제품.
제61항에 있어서, 상기 세로로 긴 입자 대 상기 타원형 입자의 중량비가 2:1 내지 4:1인 제품.
제61항에 있어서, 상기 세로로 긴 입자의 평균 종횡비가 40:1 내지 320:1이고, 조성물의 저항률이 200mΩ·㎝ 미만이고, 평균 듀로미터 경도가 70 미만("D" 규모)인 제품.
제61항에 있어서, 상기 세로로 긴 입자가 전도성 물질로 코팅된 유리 섬유를 포함하는 제품.
제61항에 있어서, 상기 세로로 긴 입자가 전도성 금속으로 도금된 섬유를 포함하는 제품.
제61항에 있어서, 상기 타원형 입자의 직경이 평균 10 내지 100미크론인 제품.
제61항에 있어서, 상기 타원형 입자가 전도성 층으로 코팅된 유리 비드를 포함하는 조성물.
제61항에 있어서, 사출성형에 의해 형성된 제품.
제61항에 있어서, 성형된 가스켓인 제품.
가요성 매트릭스 물질의 전구체에 전도성 물질로 코팅된 코어 또는 기재를 갖는 다수의 세로로 긴 입자 및 전도성 물질로 코팅된 코어 또는 기재를 갖는 다수의 타원형 입자를 포함하는 미립자 충전제 물질을, 세로로 긴 입자 및 타원형 입자가 서로 실질적으로 전구체에 산재되도록 배합하고; 전구체를 경화하여 상기 가요성 매트릭스를 형성하는 것을 포함하는, 상기 미립자 충전제의 총량 및 상기 전도성 세로로 긴 입자와 상기 전도성 타원형 입자의 상대적인 양이 경화후의 전도성 조성물내 전도성 입자가 전도성 관계에 있고 조성물이 기능적으로 가요성일 정도로 존재하는 전도성 조성물을 제조하는 방법.
제74항에 있어서, 상기 전구체 물질이 고무 매트릭스 물질의 전구체인 방법.
제75항에 있어서, 상기 전구체 물질이 실리콘 고무의 전구체인 방법.
제74항에 있어서, 상기 전구체가 유기퍼옥사이드 촉매로 경화되는 방법.
제74항에 있어서, 상기 전도성 충전제 물질은, 충전제 물질이 전도성 조성물의 40 내지 70중량%를 구성하는 양으로 혼입되는 방법.
제74항에 있어서, 상기 전구체에 배합되는 상기 전도성 세로로 긴 입자 대 상기 전도성 타원형 입자의 중량비가 2:1 내지 4:1인 방법.
제74항에 있어서, 상기 전구체에 배합되는 상기 전도성 세로로 긴 입자 대 상기 전도성 타원형 입자의 중량비가 1:1 내지 3:1인 방법.
제74항에 있어서, 상기 세로로 긴 입자의 평균 종횡비가 40:1 내지 320:1인 방법.
제74항에 있어서, 상기 세로로 긴 입자가 전도성 물질로 코팅된 유리 섬유를포함하는 방법.
제74항에 있어서, 상기 타원형 입자의 평균 직경이 10 내지 100미크론인 방법.
제74항에 있어서, 상기 타원형 입자가 전도성 입자로 코팅된 유리 비드를 포함하는 방법.
가요성 매트릭스 물질로 성형가능한 전구체 물질에, 전도성 물질로 코팅된 코어 또는 기재를 갖는 다수의 세로로 긴 입자 및 전도성 물질로 코팅된 코어 또는 기재를 갖는 다수의 타원형 입자를 포함하는 미립자 충전제 물질을, 세로로 긴 입자 및 타원형 입자가 서로 실질적으로 전구체에 산재되도록 배합하는 것을 포함하는, 조성물내 전체 미립자 충전제의 양 및 전도성 세로로 긴 입자와 전도성 타원형 입자의 상대적인 양은, 전구체 물질이 매트릭스로 성형될 때, 조성물내 전도성 물질 코팅된 입자가 전도성 관계에 있고 조성물이 기능적으로 가요성일 정도로 존재하는 고화된 가요성 전도성 조성물을 형성하기 위한 전도성 페이스트를 제조하는 방법.
제85항에 있어서, 상기 미립자 충전제 물질이 고무 매트릭스 물질의 전구체에 배합되는 방법.