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KR-102959426-B1 - 열전도성 충전제를 함유하는 조성물

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Abstract

본 발명은 적어도 5 W/m·K의 열전도도(ASTM D7984에 따라 측정) 및 적어도 10 Ω·m의 부피 저항률(ASTM D257에 따라 측정)을 갖고 충전제 패키지의 총부피를 기준으로 적어도 50 부피%의 양으로 존재하는 열전도성, 전기절연성 충전제 입자를 포함하는 열전도성 충전제 패키지를 포함하는 조성물에 관한 것이다. 본 발명은 또한 적어도 0.5 W/m·K의 열전도도(ASTM D7984에 따라 측정)를 포함하는 코팅, 및 기재에 관한 것으로, 해당 기재의 적어도 일부분은 이러한 코팅으로 코팅된다.

Inventors

  • 마 리앙
  • 폴럼 주니어 마빈 엠
  • 먼로 칼룸 에이치
  • 프렌치 마리아 에스
  • 콘디 앨리슨 지
  • 메짜노티 파비앙
  • 레옹 조시앙
  • 리 홍

Assignees

  • 피피지 인더스트리즈 오하이오 인코포레이티드

Dates

Publication Date
20260506
Application Date
20210120
Priority Date
20200415

Claims (20)

  1. 조성물로서, 폴리아이소뷰틸렌을 포함하는 열가소성 중합체; 및 5 W/m·K 내지 3,000 W/m·K의 열전도도(ASTM D7984에 따라 측정) 및 적어도 10 Ω·m의 부피 저항률(ASTM D257에 따라 측정)을 갖고 충전제 패키지의 총부피를 기준으로 50 부피% 내지 100 부피%의 양으로 존재하는 열전도성, 전기절연성 충전제 입자를 포함하는 열전도성 충전제 패키지 를 포함하되; 상기 열전도성, 전기절연성 충전제 입자의 적어도 일부분은 열안정성 충전제 입자를 포함하고, 상기 조성물은 20 ㎜의 직경 및 1 o 의 각도를 갖는 원추 플레이트를 이용하여 35℃에서 유동계에 의해 측정될 때 10 s -1 의 전단 속도에서 25 ㎩·s 내지 400 ㎩·s의 점성도를 갖는, 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 열안정성 충전제 입자는 상기 열전도성, 전기절연성 충전제 입자의 총부피를 기준으로 90 부피% 내지 100 부피%의 양으로 존재하는, 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 상기 열전도성, 전기절연성 충전제 입자는 열불안정성 충전제 입자를 더 포함하는, 조성물.
  4. 제3항에 있어서, 상기 열불안정성 충전제 입자는 상기 열전도성, 전기절연성 충전제 입자의 총부피를 기준으로 10 부피% 이하의 양으로 존재하는, 조성물.
  5. 조성물로서, 폴리아이소뷰틸렌을 포함하는 열가소성 중합체; 및 5 W/m·K 내지 3,000 W/m·K 의 열전도도(ASTM D7984에 따라 측정) 및 적어도 10 Ω·m의 부피 저항률(ASTM D257에 따라 측정)을 갖고 충전제 패키지의 총부피를 기준으로 적어도 50 부피% 내지 100 부피%의 양으로 존재하는 열전도성, 전기절연성 충전제 입자를 포함하는 열전도성 충전제 패키지 를 포함하되; 상기 열전도성, 전기절연성 충전제 입자의 적어도 일부분은 열불안정성 충전제 입자를 포함하고, 상기 조성물은 20 ㎜의 직경 및 1 o 의 각도를 갖는 원추 플레이트를 이용하여 35℃에서 유동계에 의해 측정될 때 10 s -1 의 전단 속도에서 25 ㎩·s 내지 400 ㎩·s의 점성도를 갖는, 조성물.
  6. 제5항에 있어서, 상기 열불안정성 충전제 입자는 상기 열전도성, 전기절연성 충전제 입자의 총부피를 기준으로 90 부피% 내지 100 부피%의 양으로 존재하는, 조성물.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조성물은 0.5 W/m·K 내지 4.0 W/m·K의 열전도도(ASTM D7984에 따라 측정) 및 0.03 ㎃/㎟ 내지 0.5 ㎃/㎟의 누설전류(IEC 60243에 따라 측정)를 갖는, 조성물.
  10. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열가소성 중합체는 상기 조성물의 총부피를 기준으로 1 부피% 내지 70 부피%의 양으로 존재하는, 조성물.
  11. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열가소성 중합체는 탄성중합체 물질을 포함하는, 조성물.
  12. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열가소성 중합체는 상기 조성물의 총부피를 기준으로 3 부피% 미만의 양의 실리콘을 포함하는, 조성물.
  13. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 충전제 패키지는 상기 조성물의 총부피를 기준으로 30 부피% 내지 99 부피%의 양으로 존재하는, 조성물.
  14. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 충전제 패키지는 5 W/m·K 내지 3,000 W/m·K의 열전도도(ASTM 7984에 따라 측정) 및 1 Ω·m 미만의 부피 저항률(ASTM D257에 따라 측정)을 갖고 상기 충전제 패키지의 총부피를 기준으로 0.1 부피% 내지 50 부피%의 양으로 존재하는 열전도성, 전기전도성 충전제 입자를 더 포함하는, 조성물.
  15. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 충전제 패키지는 5 W/m·K 미만의 열전도도(ASTM 7984에 따라 측정) 및 적어도 1 Ω·m의 부피 저항률(ASTM D257에 따라 측정)을 갖고 상기 충전제 패키지의 총부피를 기준으로 0.1 부피% 내지 10 부피%의 양으로 존재하는 비-열전도성, 전기절연성 충전제 입자를 더 포함하는, 조성물.
  16. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조성물은 20 ㎜의 직경 및 1˚의 각도를 갖는 원추 플레이트를 이용하여 80℃에서 유동계에 의해 측정될 때 10 s -1 의 전단 속도에서 1 ㎩·s 내지 700 ㎩·s의 점성도를 갖는, 조성물.
  17. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조성물은 상기 조성물의 총부피를 기준으로 40 부피% 내지 100 부피%의 총고형물 함량을 포함하는, 조성물.
  18. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조성물은 분산제를 더 포함하는, 조성물.
  19. 제18항에 있어서, 상기 분산제는 상기 조성물의 총부피를 기준으로 0.01 부피% 내지 2 부피%의 양으로 존재하는, 조성물.
  20. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 첨가제를 더 포함하는, 조성물.

Description

열전도성 충전제를 함유하는 조성물 관련 출원에 대한 상호참조 본 출원은 미국 가출원 제63/010,448호(출원일: 2020년 4월 15일, 발명의 명칭: "Compositions Containing Thermally Conductive Fillers") 및 PCT 출원 제PCT/US2020/042099호(출원일: 2020년 7월 15일, 발명의 명칭: "Compositions Containing Thermally Conductive Fillers")의 유익을 주장하며, 이들 각각은 전문이 본 명세서에 참조에 의해 원용된다. 기술분야 본 발명은 열전도성 충전제 성분을 함유하는 조성물, 예를 들어, 실런트 조성물(sealant composition), 접착제 조성물, 3D-인쇄 가능 조성물, 및 코팅 조성물에 관한 것이다. 다양한 기재(substrate)를 처리하기 위해 또는 2종 이상의 기재 물질을 함께 접착시키기 위해 매우 다양한 적용분야에서 실런트 및 접착제를 포함하는 코팅 조성물이 이용된다. 본 발명은 열가소성 중합체; 및 적어도 5 W/m·K의 열전도도(ASTM D7984에 따라 측정) 및 적어도 10 Ω·m의 부피 저항률(ASTM D257에 따라 측정)을 갖고 충전제 패키지의 총부피를 기준으로 적어도 50 부피%의 양으로 존재하는 열전도성, 전기절연성 충전제 입자를 포함하는 열전도성 충전제 패키지를 포함하는 조성물에 관한 것이다. 본 발명은 또한 열가소성 중합체; 및 적어도 5 W/m·K의 열전도도(ASTM D7984에 따라 측정) 및 적어도 10 Ω·m의 부피 저항률(ASTM D257에 따라 측정)을 갖고 충전제 패키지의 총부피를 기준으로 적어도 50 부피%의 양으로 존재하는 열전도성, 전기절연성 충전제 입자를 포함하는 열전도성 충전제 패키지를 포함하는 조성물에 관한 것으로; 여기서 열전도성, 전기절연성 충전제 입자의 적어도 일부분은 열안정성 충전제 입자를 포함한다. 본 발명은 또한 열가소성 중합체; 및 적어도 5 W/m·K의 열전도도(ASTM D7984에 따라 측정) 및 적어도 10 Ω·m의 부피 저항률(ASTM D257에 따라 측정)을 갖고 충전제 패키지의 총부피를 기준으로 적어도 50 부피%의 양으로 존재하는 열전도성, 전기절연성 충전제 입자를 포함하는 열전도성 충전제 패키지를 포함하는 조성물에 관한 것으로; 여기서 열전도성, 전기절연성 충전제 입자의 적어도 일부분은 열불안정성 충전제 입자를 포함한다. 본 발명은 또한 기재의 표면의 적어도 일부분을 본 발명의 조성물과 접촉시키는 단계를 포함하는, 기재를 처리하는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 기재의 표면 상에 형성된 코팅에 관한 것으로, 여기서 코팅은, 적어도 부분적으로 경화된 상태에서, 적어도 0.5 W/m·K의 열전도도(ASTM D7984에 따라 측정)를 갖고, 0.5 ㎃/㎟ 미만의 누설전류(IEC 60243에 따라 측정)를 갖고, 적어도 90초의 시간 동안 1000℃에 노출된 베어 기재(bare substrate)의 표면 온도보다 상기 시간 동안 1000℃에 기재의 표면 상의 코팅의 노출 후에 적어도 100℃ 더 낮은 기재의 온도를 유지하고, 그리고/또는 500초 동안 1000℃에 상기 기재의 노출 시 연기를 내뿜지 않는다. 본 발명은 또한 배터리 셀; 및 본 발명의 조성물로 배터리 셀의 표면 상에 형성된 코팅을 포함하는 배터리 조립체에 관한 것이다. 본 발명은 또한 본 발명의 조성물로 형성된 층으로 적어도 부분적으로 코팅된 표면을 포함하는 기재에 관한 것이다. 본 발명은 또한 본 발명의 조성물을 압출시키는 단계를 포함하는, 물품을 형성하는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 적어도 부분적으로 경화된 상태에서, 적어도 0.5 W/m·K의 열전도도(ASTM D7984에 따라 측정)를 갖고, 0.5 ㎃/㎟ 미만의 누설전류(IEC 60243에 따라 측정)를 갖고, 적어도 90초의 시간 동안 1000℃에 노출된 베어 기재의 표면 온도보다 상기 시간 동안 1000℃에 기재의 표면 상의 코팅의 노출 후에 적어도 100℃ 더 낮은 기재의 온도를 유지하고, 그리고/또는 500초 동안 1000℃에 기재의 노출 시 연기를 내뿜지 않는 코팅을 제조하기 위한, 본 발명의 조성물의 용도에 관한 것이다. 본 발명은 또한 기재에 열 보호 및 화재 예방을 제공하기 위한, 본 발명의 조성물로 형성된 코팅의 용도에 관한 것이다. 도 1 및 도 2는 배터리 팩에 사용된 열전도성 부재를 예시하는 개략 사시도이다. 도 3은 실시예의 화재 예방 시험에 사용된 셋업을 도시하는 개략도이다. 도 4는 베어(미코팅) 기재와 비교해서 실시예 3 및 4의 조성물로 형성된 코팅을 갖는 기재의 화재 성능을 예시하는 그래프이다. 본 상세한 설명의 목적을 위해, 명백하게 대조적으로 구체화된 경우를 제외하고, 본 발명은 대안의 변형 및 단계 순서를 추정할 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 게다가, 임의의 작업예 또는 달리 표시되는 경우 이외에, 예를 들어, 본 명세서 및 청구범위에서 사용되는 성분의 양을 표현하는 모든 숫자는 모든 예에서 용어 "약"으로 수식되는 것으로 이해되어야 한다. 따라서, 달리 대조적으로 표시되지 않는 한, 다음의 명세서 및 첨부하는 청구범위에 제시된 수치적 파라미터는 본 발명에 의해 얻게 될 목적하는 특성에 따라 다를 수 있는 근삿값이다. 최소한으로, 그리고 청구범위의 범주에 대한 균등론의 적용을 제한하기 위한 시도로서가 아니고, 각각의 수치 파라미터는 적어도 보고된 유효한 자릿수의 수에 비추어 그리고 보통의 반올림 기법을 적용하는 것에 의해 해석되어야 한다. 본 발명의 넓은 범주를 제시하는 수치 범위 및 파라미터는 근삿값임에도 불구하고, 구체적 예에 제시되는 수치값은 가능한 정확하게 보고된다. 그러나, 임의의 수치값은 본래 이들의 각각의 검사 측정에서 발견되는 표준 변형으로부터 필연적으로 초래되는 특정 오차를 포함한다. 또한, 본 명세서에 열거된 임의의 수치 범위는 이에 포함되는 모든 하위 범위를 포함하는 것으로 의도된다는 것이 이해되어야 한다. 예를 들어, "1 내지 10"의 범위는 열거된 최소값 1 내지 열거된 최대값 10의 모든 하위 범위(1과 10을 포함)를 포함하고, 즉, 최소값이 1 이상이며, 최대값은 10 이하인 것으로 의도된다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "포함하는(including)", "함유하는(containing)" 등의 용어는 본 출원과 관련하여 "포함하는(comprising)"과 동의어인 것으로 이해되며, 따라서, 제약을 두지 않고, 추가적인 설명되지 않거나 또는 열거되지 않은 구성요소, 물질, 성분 또는 방법 단계의 존재를 제외하지 않는다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "로 이루어진"은 본 출원과 관련하여 임의의 특정되지 않은 구성요소, 성분 또는 방법 단계를 제외하는 것으로 이해된다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "로 본질적으로 이루어진"은 본 출원과 관련하여 구체화된 구성요소, 물질, 성분 또는 방법 단계 및 기재되어 있는 것의 "기본적이고 신규한 특징(들)에 실질적으로 영향을 미치지 않는 것"을 포함하는 것으로 이해된다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 개방형 용어는 "본질적으로 이루어진" 및 "로 이루어진"과 같은 폐쇄형 용어를 포함한다. 본 출원에서, 달리 구체적으로 언급되지 않는 한, 단수의 사용은 복수를 포함하고, 복수는 단수를 포함한다. 예를 들어, 본 명세서에서 "하나의" 열가소성 중합체 또는 "하나의" 충전제 물질이 언급된다고 해도, 이들 성분의 조합물(즉, 복수)이 사용될 수 있다. 추가로, 본 출원에서, "및/또는"이 특정 예에서 분명하게 사용될 수는 있지만, 구체적으로 달리 언급되지 않는 한, "또는"의 사용은 "및/또는"을 의미한다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이 용어 "~상에", "~에", "~상에 도포된", "~에 도포된", "~상에 형성된", "~상에 침착된(deposited)", "~에 침착된" 등은 기재 표면 상에 형성되거나, 오버레이되거나, 침착되거나, 또는 제공되지만, 반드시 기재 표면과 접촉되지는 않음을 의미한다. 예를 들어, 기재 표면"에 도포된" 조성물은 조성물과 기재 표면 사이에 위치된 동일 또는 상이한 조성물의 하나 이상의 다른 개재 코팅층 또는 필름의 존재를 제외하지는 않는다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "코팅 조성물"은 기재 표면의 적어도 일부분 상에 필름, 층 등을 생성할 수 있는 조성물, 예컨대, 혼합물 또는 분산물을 지칭한다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "실런트 조성물"은 수분 및 온도 구배와 같은 대기 조건, 및 수분 및 온도와 같은 미립자 물질에 저항하고, 물질, 예컨대, 미립자, 물, 연료 및/또는 기타 액체 및 기체의 전달을 적어도 부분적으로 차단하는 능력을 갖는 코팅 조성물, 예컨대, 혼합물 또는 분산물을 지칭한다. 본 명세서에 사용되는 바와 같은 "갭 충전제 조성물"은 공기로 충전된 갭을 갖는 것에 비해 열 전달 효율을 증가시키기 위해 열 전달 표면 사이의 갭을 충전하는 코팅 조성물, 예를 들어, 혼합물 또는 분산물을 지칭한다. 본 명세서에 사용되는 바와 같은 "접착제 조성물"은 압력이 조성물에 적용될 때 기재와 결합을 형성하는 코팅 조성물, 예를 들어, 혼합물 또는 분산물을 지칭한다. 일단 도포되면, 조성물은 유동에 저항한다. 접촉 시 초기 결합 강도는 ASTM D-3121에 따라 점착성으로서 측정될 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "열가소성"은 가열 시 연화되고 냉각 시 고형화될 수 있으며 작용을 위해 조성물의 다른 성분과 반응할 필요는 없지만 배합 성분으로서 존재하는, 즉, 열경화성 물질을 형성하지 않는 성분을 지칭한다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "열가소성 탄성중합체"는 응력이 해제될 때 대략의 본래 길이로 복귀되는 능력에 의해 실온에서, 예컨대, 23℃에서 본래 길이의 적어도 2배까지 반복적으로 신장될 수 있는 중합체 부류를 지칭한다. 또한, 이들 중합체는 가열될 때 연화 또는 용융될 수 있고, 냉각될 때 경화될 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "1성분" 또는 "1K"는 성분 모두가 사전혼합되고 저장될 수 있으며 주위 조건 또는 약