KR100542503B1

KR100542503B1 - 반응성 실리콘을 이용한 액상 실리콘 고무의 접착방법

Info

Publication number: KR100542503B1
Application number: KR1020030024092A
Authority: KR
Inventors: 오창우
Original assignee: 동양실리콘(주)
Priority date: 2003-04-16
Filing date: 2003-04-16
Publication date: 2006-01-11
Also published as: KR20040090156A

Abstract

본 발명은 반응성 실리콘을 이용한 액상 실리콘 고무의 접착방법에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 피착체를 먼저 반응성 실리콘 용액으로 처리한 후, 비접착성의 액상 실리콘 고무(liquid silicone rubber; LSR)를 단시간에 경화 및 접착시켜 경제적이고 연속적인 공정을 통해서 반응성 실리콘을 이용하여 액상 실리콘 고무를 접착하는 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 접착성이 약한 섬유, 인조가죽, 금속 등의 피착체에 경제적이고 연속적인 공정을 통해서 실리콘 고무를 접착시켜 접착력이 양호한 무봉제 실리콘 라벨, 신발에 사용되는 인조가죽의 LSR 라벨접착, 필름 타입의 핸드 폰 키 패드의 LSR 충진접착 등의 다양한 용도로 사용할 수 있는 액상 실리콘 고무의 접착방법이 제공된다.

반응성 실리콘, 액상 실리콘 고무, 접착, 섬유, 인조가죽, 금속

Description

반응성 실리콘을 이용한 액상 실리콘 고무의 접착방법{Method for adhering liquid silicone rubber using reactive silicone}

도 1a는 본 발명에 따른 반응성 실리콘과 피착체 표면의 화학반응 기작을 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 1b는 본 발명에 따른 반응성 실리콘과 피착체 표면의 화학반응 후의 상태를 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 2a는 본 발명에 따른 피착체 표면에서의 반응성 실리콘과 액상 실리콘 고무와의 화학반응 기작을 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 2b는 본 발명에 따른 피착체 표면에서의 반응성 실리콘과 액상 실리콘 고무와의 화학반응 후의 상태를 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 3은 본 발명에 따른 히드록실화 반응 메카니즘을 나타낸 도면이다.

본 발명은 반응성 실리콘을 이용한 액상 실리콘 고무의 접착방법에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 접착성이 없거나 약한 피착체에 반응성 실리콘을 이용하여 경제적이고 연속적인 공정을 통해서 실리콘 고무를 접착하는 방법에 관한 것이다.

액상 실리콘 고무(liquid silicone rubber: LSR)는 부가형 액상 실리콘 고무로서 기존에 개발된 축합형 실리콘 실란트와 비교하여 피착체에 대한 접착성이 현저하게 약한 것으로 알려져 있다. LSR은 경화후 실리콘 고무구조가 비극성으로 되어 있어 접착성이 없기 때문에, 일반적으로는 이러한 성질을 이용하여 이형성이 용이한 실리콘 고무 몰드 등으로 사용되고 있다.

한편, LSR에 접착성을 부여하기 위하여 접착 향상제를 첨가하여 사용하는 제품도 개발되어 있으나, 접착향상제를 사용할 경우 LSR의 점도가 급격히 상승하여 유동성을 요하는 제품에는 사용하기 어려운 단점이 있다. 또한, 이러한 경우에도 완벽한 접착력을 발휘하기 위해서는 고온하에 장시간 방치해야만 하기 때문에 연속작업으로 대량생산을 요하는 경우에는 적용이 쉽지 않은 실정이다.

이에 본 발명에서는 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 다양한 연구를 거듭한 결과, 피착체를 먼저 반응성 실리콘으로 처리한 후, 비접착성 LSR을 단시간에 경화 및 접착시켜 경제적이고 연속적인 공정을 통해서 접착성이 없거나 또는 약한 피착체에 실리콘 고무를 접착시킬 수 있는 방법을 발견하였고, 본 발명은 이에 기초하여 완성되었다.

따라서, 본 발명의 목적은 접착성이 없거나 약한 피착체에 비접착성 LSR을 경제적이고 연속적인 공정을 통해서 접착시킬 수 있는 방법을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반응성 실리콘을 이용한 액상 실리콘 고무의 접착방법은 피착체에 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 반응성 실리콘 용액을 도포하는 단계; 상기 반응성 실리콘 용액이 도포된 피착체를 100∼150℃의 온도에서 3∼10분 동안 가열하여 경화시키는 단계; 상기 반응성 실리콘이 경화된 피착체에 부가형 타입의 액상 실리콘 고무를 도포하는 단계; 및 상기 액상 실리콘 고무가 도포된 피착체를 100∼150℃의 온도에서 1∼5분 동안 가열하여 경화 및 접착시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다:

(화학식 1)

상기 식에서, a 및 b는 서로 다르게 0∼60의 정수이고, a>b이다.

이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 좀 더 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

전술한 바와 같이, 본 발명에서는 반응성 실리콘을 이용하여 접착력이 없거나 약한 피착체에 연속적이고 경제적인 공정을 통해서 액상 실리콘 고무를 접착시키는 방법이 제공된다.

본 발명의 반응성 실리콘을 이용한 액상 실리콘 고무의 접착방법은 피착체에 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 반응성 실리콘 용액을 도포하는 단계 및 상기 반응성 실리콘 용액이 도포된 피착체를 100∼150℃의 온도에서 3∼10분 동안 가열하여 경화시키는 단계를 포함한다:

(화학식 1)

본 발명에서 사용가능한 피착체는 섬유, 인조가죽 및 금속 등이 포함된다.

한편, 상기 반응성 실리콘 용액은 특별히 한정되지 않고 그 용도 및 적용 피착체에 따라서 당해분야에 공지된 방법에 따라 다양한 형태로 제조될 수 있다.

예를 들어, 방향족 화합물인 톨루엔, 자일렌 등과 탄화수소 화합물인 n-헥산 등을 용제로 사용하여 실리콘 수소화물(hydride)을 용해시킨 성분 A와 백금 경화제를 성분 B로 하여 적정량을 혼합하여 피착체에 도포한 후, 고온에서 경화시키면 피착체에 수소화물이 반응된 제품을 얻을 수 있다.

한편, 용제로 유기화합물인 톨루엔, 자일렌, n-헥산 등을 사용하여 섬유에 적용할 경우에는 섬유를 손상시킬 우려가 있기 때문에, 이러한 경우에는 물을 용제로 사용하는 시스템을 적용할 수 있다. 일반적으로 폴리실록산이 물과 상용성이 없듯이 실리콘 수소화물도 물과는 상용성이 없다. 따라서, 물을 용제로 사용할 경우에는 통상의 계면활성제를 사용하여 수소화물을 물에 유화시키는 방법이 사용되며, 폴리실록산을 유화시키는 방법은 일반적으로 널리 사용되고 있는 방법이다. 이와 같이, 수소화물을 용해시킨 성분 A에 금속화합물 촉매로서 금속염(Zn, Sn)을 물에 용해시킨 성분 B를 적당량 혼합하여 고온에서 적당한 시간으로 경화시키면 섬유와 같은 피착체에 수소화물이 반응된 제품을 얻을 수 있다.

이때, 상기 경화온도는 100∼150℃인 것이 좋고, 상기 경화온도가 100℃ 미만이면 수분의 증발이 느려 경화시간이 길어질 수 있으며, 150℃를 초과하면 섬유의 손상을 유발할 수 있다.

한편, 상기 반응성 실리콘과 피착체와의 화학적 반응 메카니즘은 도 1a∼1b에 나타낸 바와 같다.

본 발명에서 사용되는 반응성 실리콘의 기본적인 화합물은 상기 화학식 1로 표시되는 반응성이 높은 실리콘 수소화물로서 a>b일수록 반응성이 커진다.

도 1a∼1b를 참조하면, 상기 실리콘 수소화물은 피착체 표면에 있는 히드록시기와 고온에서 백금 착화합물(complex) 또는 아연, 주석 등의 금속 화합물 촉매와 화학적 반응을 하여 1차적으로 피착체에 부착된다.

이때, 수소화물의 3차원적 나선형 구조 및 입체 장애(steric hinderance)에 의해서 수소화물의 Si-H와 피착체의 표면에 있는 히드록시기와는 100% 반응이 일어나지 않고, 수소화물의 수소 중 일부는 피착체와 반응하고 일부는 미반응상태로 남는다.

본 발명의 반응성 실리콘을 이용한 액상 실리콘 고무의 접착방법은 또한 상기 반응성 실리콘이 경화된 피착체에 부가형 타입의 액상 실리콘 고무를 도포하는 단계 및 상기 액상 실리콘 고무가 도포된 피착체를 100∼150℃의 온도에서 1∼5분 동안 가열하여 경화 및 접착시키는 단계를 포함한다.

한편, 상기 반응성 실리콘과 부가형 타입의 액상 실리콘 고무(liquid silicone rubber: LSR)와의 화학적 반응 메카니즘은 도 2a∼2b 및 도 3에 나타낸 바와 같다.

도 2a∼2b 및 도 3을 참조하면, 상술한 바와 같이 반응성 실리콘이 도포된 피착체의 표면에 비접착성 유동성 LSR을 도포하여 경화시키면 2차로 화학반응이 일어난다. 즉, 상기 반응성 실리콘에 남아 있는 Si-H와 LSR의 주원료에 있는 비닐기(CH₂=CH-)와 히드록실화(hydroxylation) 반응이 일어나게 되어 LSR과 반응성 실리콘이 결합된다. 이는 화학결합으로서 일반적으로 일어날 수 있는 수소결합, 반데르발스력 보다 강력한 접착력을 발휘하게 된다.

이때, 상기 경화온도는 100∼150℃인 것이 좋고, 상기 경화온도가 100℃ 미만이면 경화 시간이 길어져 연속 공정이 힘들고, 150℃를 초과하면 피착제가 열에 의해 손상될 가능성이 있다.

전술한 바와 같이, 피접착체에 반응성 실리콘을 적용한 후, LSR을 적용하여 경화시키는 방법을 사용하는 경우, 접착력이 양호한 무봉제 실리콘 라벨, 신발에 사용되는 인조가죽의 LSR 라벨접착, 필름 타입의 핸드 폰 키 패드의 LSR 충진접착 등의 다양한 용도로 사용할 수 있다.

이하, 실시예를 통해 본 발명을 좀 더 구체적으로 설명하지만 이에 본 발명의 범주가 한정되는 것은 아니다.

(실시예 1)

a) 반응성 실리콘(Polydimethylhydrogensiloxane, GETOS, TSF484) 55중량%와 비반응성 실리콘(Polydimethylsiloxane, GETOS, TSF451-100) 35중량% 및 계면활성제(Ethoxylated alkyl phenol, 한농화학, NP20) 10중량%를 포함하는 조성물 A 25g을 물 80중량% 및 금속화합물 촉매(Zinc Acetate,동양제철화학) 20중량%를 포함하는 조성물 B 5g과 혼합한 반응성 실리콘 용액을 폴리에스테르(100 데니어)에 도포한 후, 120℃의 온도에서 약 5분간 경화시켰다.

b) 상기 a)에서 얻은 섬유에 비접착성 LSR(동양실리콘, DSE2040) 7g을 도포한 후, 150℃의 온도에서 3분 동안 경화시켜 LSR이 접착된 섬유를 얻었다. 이로부터 얻은 섬유로부터 시편(2.5×8㎝)을 만들고 이의 접착력을 필(Peel) 접착력 시험 방법을 통해서 측정한 결과 접착력이 16(kg_f)이었다.

(비교예 1)

상기 실시예 1에서 a)단계(반응성 실리콘 용액 처리단계)를 거치지 않고 b)단계만을 수행하여 LSR이 접착된 섬유를 얻은 후, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 섬유 시편의 접착력을 실시한 결과 접착력이 2(kg_f)이었다.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 접착성이 약한 섬유, 인조가죽, 금속 등의 피착체에 반응성 실리콘을 사용하여 액상 실리콘 고무를 접착시켜 접착력이 양호한 무봉제 실리콘 라벨, 신발에 사용되는 인조가죽의 LSR 라벨접착, 및 필름 타입의 핸드 폰 키 패드의 LSR 충진접착 등의 다양한 분야에 적용하여 실리콘 접착물을 경제적이고 연속적인 공정을 통해서 제공할 수 있다.

Claims

피착체에 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 반응성 실리콘 용액을 도포하는 단계;

상기 반응성 실리콘 용액이 도포된 피착체를 100∼150℃의 온도에서 3∼10분 동안 가열하여 경화시키는 단계;

상기 반응성 실리콘이 경화된 피착체에 부가형 타입의 액상 실리콘 고무를 도포하는 단계; 및

상기 액상 실리콘 고무가 도포된 피착체를 100∼150℃의 온도에서 1∼5분 동안 가열하여 경화 및 접착시키는 단계;

를 포함하는 것을 특징으로 하는 반응성 실리콘을 이용한 액상 실리콘 고무의 접착방법:

(화학식 1)

상기 식에서, a 및 b는 서로 다르게 0∼60의 정수이고, a>b이다.
제1항에 있어서, 상기 반응성 실리콘 용액은 유기용매 및 백금 촉매를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 반응성 실리콘 용액은 물, 계면활성제, 및 아연 또는 주석 촉매를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 피착체는 섬유, 인조가죽 또는 금속인 것을 특징으로 하는 방법.