KR100771380B1

KR100771380B1 - 저경도 및 저비중을 갖는 실리콘 발포체의 제조방법

Info

Publication number: KR100771380B1
Application number: KR1020060116344A
Authority: KR
Inventors: 박영금; 배호민; 송정호; 지원영; 임성욱
Original assignee: 주식회사 컴테크케미칼; 주식회사 에이치알에스
Priority date: 2006-11-23
Filing date: 2006-11-23
Publication date: 2007-10-30

Abstract

본 발명은 저경도 및 저비중을 갖는 실리콘 발포체의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 기재성분으로 폴리알킬 실록산, 실록산계 오일 및 SiO₂ 등이 주요 성분으로 함유된 실리콘 고무를 사용하되, 상기 실록산계 오일 및 SiO₂ 의 함량비가 상이한 이종의 실리콘 고무를 선택 사용하고, 여기에 가교제, 가공조제, 발포제 및 발포조제를 혼합한 발포체 조성물을 혼련, 소련, 시트화, 가압 성형과 상압 성형의 2단계 발포과정, 및 열처리하는 일련의 공정을 수행하여 실리콘 발포체를 제조하는 방법에 관한 것이다. 본 발명의 제조방법으로 제조된 실리콘 발포체는 종래와 동등 이상의 기계적 강도를 유지하면서 동시에 저경도 및 저비중을 나타내어 부드러운 촉감 및 가벼운 질감 발현이 가능하므로 산업용품, 생필품 및 의료용품 등의 다양한 분야에서 활용이 가능한 효과를 가지고 있다.

실리콘 고무, 저경도, 저비중, 실리콘 발포체,

Description

저경도 및 저비중을 갖는 실리콘 발포체의 제조방법{Preparation Method of Silicone Based Polymer Foams with Low Density and Low Hardness}

실리콘 발포체는 열 안정성, 온도 변화에 따른 기계적 안정성 및 에이징 안 정성 등이 우수하여 고온에서의 단열재, 가용성 밀봉제의 제조 및 발포체 형태의 감쇄 부재로서의 용도 등으로 다양하게 사용되고 있다.

이러한 실리콘 발포체를 제조하는 방법에 관하여 다양하게 제시되어 있는 바, 이를 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

일반적으로 종래에는 오르가노하이드로젠실록산(Organohydrogensiloxan)과 하이드록실레이티드 오르가노실록산(Hydroxylated Organosiloxan) 및 백금촉매를 사용하고, 실리콘에 결합된 수소원자 대 수산기 라디칼의 비를 조절하여 실리콘 발포체를 제조하였다[미합중국 특허 제4,026,842호, 제4,026,845호 및 영국 특허 제1,522,632호]. 그러나, 백금 촉매를 사용한 실리콘계 발포체는 탄성이 우수하기는 하나, 인장강도 등의 기계적 강도가 약하여 고품질용으로 사용하기에 부적합하다.

이러한 문제를 개선하기 위하여 비닐기를 도입[미합중국 특허 제 4,189,545호 및 제 4,418,157호]하여 인장강도가 우수한 발포체를 제조하여 여러 가지 분야에 적용하고 있는 바, 특히 난연씰(seal)의 용도로 많이 사용되고 있다. 일반적으로 난연씰로 사용되는 실리콘 발포체는 건물벽이나 케이블 관통부 등에 충진되어 주변 건축자재의 열팽창 및 수축 등에 유연하게 대응하여 균열을 일으키지 않으면서 최적의 기밀성을 유지하여야 하나, 도입된 비닐기의 함량이 증가할수록 경화 후 발포체의 탄성이 급격하게 저감되어 딱딱해지는 결함이 있다.

이외에도, 폴리오르가노실록산 및 실리콘 원자에 결합된 유기기에 불소원자가 결합된 폴리오르가노실록산, 보강성 충진제, 유기과산화물 및 유기발포제를 함 유한 실리콘 스폰지가 공지되어 있는 바[일본특개 평07-18110호], 이는 미세기공을 가지며, 내열성을 향상시키기 위한 목적으로 제시되었다.

이하, 본 발명자들은 종래 실리콘 발포체의 기계적 강도 및 성형성 등의 한계를 개선하기 위하여 연구 노력하였다. 그 결과, 폴리알킬 실록산, 실록산계 오일 및 SiO₂ 등이 주요 성분으로 함유된 것을 사용하며, 특히 상기 실록산계 오일 및 SiO₂의 함량비가 상이한 이종의 실리콘 고무를 선택 사용하고, 상기 실리콘 고무가 함유된 조성물을 혼련, 소련, 시트화, 가압 성형과 상압 성형의 2단계 발포과정 및 열처리 하는 일련의 공정을 수행하는 방법으로 제조된 실리콘 발포체는 저경도 및 저비중을 나타내어 부드러운 촉감 및 가벼운 질감 발현이 가능하다는 것을 알게 되어 본 발명을 완성하게 되었다.

따라서, 본 발명은 특정의 실리콘 고무와, 2단계 발포 및 열처리 공정으로 저비중 및 저경도를 갖는 실리콘 발포체를 제조하는 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명은 폴리알킬 실록산 100 중량부, 실록산계 오일 0.1 ∼ 1.5 중량부 및 SiO₂ 25 ∼ 35 중량부가 함유된 실리콘 고무 60 ∼ 70 중량%와, 폴리알킬 실록산 100 중량부, 실록산계 오일 2.5 ∼ 4.0 중량부 및 SiO₂ 40 ∼ 50 중량부가 함유된 실리콘 고무 30 ∼ 40 중량%가 혼합된 실리콘계 기재고무 100 중량부, 가교제 0.7 ∼ 1.2 중량부, 가공조제 1 ∼ 3 중량부, 발포제 3 ∼ 4 중량부 및 발포조제 0.7 ∼ 1.2 중량부를 혼련하여 혼련물을 제조하는 1 단계 ; 상기 혼련물을 소련 및 시트화한 후, 가압 성형으로 발포하는 2 단계 ; 상기 2단계 발포된 발포체를 상압 성형으로 발포하는 3 단계 ; 및 상기 3단계 발포된 발포체를 열처리하는 4단계를 포함하여 이루어진 실리콘 발포체의 제조방법에 그 특징이 있다.

이하, 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 실리콘 발포체의 기재고무 성분으로 특정의 실리콘 고무를 사용하고, 이를 2단계 발포과정 및 열처리하는 일련의 공정으로 저경도 및 저비중을 갖는 실리콘 발포체를 제조하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로 '실리콘 고무'는 규소고무라고 일컫는 것으로, 상온에서 약간의 유동성을 띠는 무색 또는 희미한 황색의 탄성고체이다. 반면에 '실리콘 수지'는 규소수지라고 일컫는 것으로, 규소와 산소가 번갈아 있는 실록산 결합의 형태로 된 규소 뼈대를 가지며, 규소에 메틸기, 페닐기, 히드록시기 등이 첨가된 열가소성 합성수지이다. 즉, 종래 실리콘 발포체에 널리 사용되던 실리콘 수지는 본 발명의 실리콘 고무와는 전혀 다른 성분이다.

상기 실리콘 고무는 고온 및 저온 등의 온도에 대한 안정성, 내후성, 난연성, 전기절연성, 가스투과성 및 작업성 등이 우수하여 다양한 분야에서 널리 사용 되고 있으나, 기계적 강도, 내마모성 및 산/알칼리 안정성 등에 한계가 있다. 따라서, 상기 실리콘 고무를 종래의 상압 가교법에 의해 발포체를 제조하는 경우에는 비중이 높아지고, 경도가 상승되며 특히 불균일한 기포(cell) 구조를 갖게 되어 기계적 강도가 떨어지는 문제가 필수적으로 수반된다. 이에 본 발명은 가압 성형과 상압 성형의 2단계 발포를 수행하고, 이를 열처리하는 일련의 과정으로 발포를 수행하여 상기 실리콘 고무 사용으로 인한 문제점을 개선하였다.

결론적으로, 본 발명은 종래 실리콘계 발포체에 사용되던 실리콘 수지 대신에 특정의 실리콘 고무를 선택 사용하고, 상기 실리콘 고무 사용으로 인한 문제를 2단계 발포 및 열처리하는 일련의 공정을 수행하여 개선한 데 기술구성상에 특징이 있다.

본 발명에 따른 실리콘 발포체의 제조방법을 보다 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 실리콘계 기재고무, 가교제, 가공조제, 발포제 및 발포조제를 혼련하여 혼련물을 수행한다.

상기 실리콘 고무는 폴리알킬 실록산, 실록산계 오일 및 SiO₂ 등이 주요 성분으로 함유된 것을 사용하며, 특히 상기 실록산계 오일 및 SiO₂ 의 함량비가 상이한 것을 선택 사용한다. 상기 폴리알킬 실록산은 당 분야에서 일반적으로 사용되는 것을 특별히 한정하지는 않으나, 구체적으로 탄소수 1 ∼ 6의 알킬기를 갖는 폴리알킬 실록산을 사용할 수 있다.

실리콘 고무의 성분 중 실록산계 오일과 SiO₂는 본 발명에서 수행되는 1차 발포시에 가교제 및 발포제 등의 분산성을 증가시켜 발포력을 향상시키고, 안정적으로 발포가 수행될 수 있도록 하며, 제조된 발포체의 탄성력을 저하시키는 역할을 수행하게 된다. 즉, 상기 실리콘 고무에 함유된 실록산계 오일 및 SiO₂는 발포체의 물성에 중요한 인자로 작용하고 있는 바, 본 발명은 상기 성분 함량이 특정범위를 유지하고 있는 것을 선택 사용하며, 또한 이들이 비가 서로 다른 이종의 실리콘 고무를 선택 사용하는 것에 특징이 있다.

즉, 본 발명은 폴리알킬 실록산 100 중량부에 대하여 실록산계 오일 0.1 ∼ 1.5 중량부와 SiO₂ 25 ∼ 35 중량부 함유된 실리콘 고무와 실록산계 오일 2.5 ∼ 4.0 중량부와 SiO₂ 40 ∼ 50 중량부 함유된 실리콘 고무를 혼합 사용한다. 구체적으로 폴리알킬 실록산 100 중량부에 대하여 실록산계 오일 0.1 ∼ 1.5 중량부와 SiO₂ 25 ∼ 35 중량부 함유된 실리콘 고무를 예를 들면 HR-1931(T) 제품(해룡실리콘사), KE931-U(Shin Etsu Silicone사) 및 B6630(다우코닝사) 등이 사용될 수 있다. 이는 전체 실리콘계 기재고무에 대하여 60 ∼ 70 중량% 범위로 사용하며, 상기 사용량이 60 중량% 미만이면 발포가 용이하지 못하여 경도 및 비중이 높아지고, 70 중량%를 초과하는 경우에는 가교 및 발포가 어려워 성형에 문제가 발생하므로 상기 범위를 유지하는 것이 바람직하다.

또한, 폴리알킬 실록산 100 중량부에 대하여 실록산계 오일 2.5 ∼ 4.0 중량 부와 SiO₂ 40 ∼ 50 중량부 함유된 실리콘 고무를 예를 들면 HR-1951(U) 제품(해룡실리콘사), KE951-U(Shin Etsu Silicone) 및 B6650(다우코닝사) 등이 사용될 수 있다. 이는 전체 실리콘계 기재고무에 대하여 30 ∼ 40 중량% 범위로 사용된다.

발포체의 원활한 발포를 위하여 사용되는 가교제는 당 분야에서 일반적으로 사용되는 것으로 특별히 한정하지는 않으나, 구체적으로 퍼옥사이드계 및 실란계 가교제 등이 사용될 수 있으며, 보다 바람직하기로는 퍼옥사이드계 가교제를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 퍼옥사이드계 가교제는 예를 들면 NOF사의 Percumyl D 제품 등의 디쿠밀 퍼옥사이드(Dicumyl Proxide, DCP), Akzo사의 Lucidol S 제품 등의 디벤조일 퍼옥사이드(Dibenzoyl Proxide, BPO) 및 Akzo사의 Perkadox 14 제품 등의 디(tert-부틸퍼옥시 이소프로필)벤젠(Di(tert-butylperoxy isopropyl)benzene) 등이 사용될 수 있다.

이러한 가교제는 실리콘 고무 100 중량부에 대하여 0.7 ∼ 1.2 중량부 사용하는 바, 상기 사용량이 0.7 중량부 미만이면 가압 성형 시 발포체 형성이 어렵고 생산성이 저하되며, 1.2 중량부를 초과하는 경우에는 가교도가 증가하여 가압 성형 시 제품의 경도 및 비중이 현저히 증가되는 문제가 있다.

발포체의 가공성과 발포체 내부의 균등한 열전도 및 가교반응 속도의 안정화를 위하여 사용되는 가공조제는 일반적으로 사용되는 것으로 특별히 한정하지는 않으나, 금속산화물계가 사용될 수 있으며, 이러한 금속산화물계 가공조제는 구체적으로 산화아연 등이 사용될 수 있다.

이러한 가공조제는 실리콘 고무 100 중량부에 대하여 1 ∼ 3 중량부 사용하는 바, 상기 사용량이 1 중량부 미만이면 발포시간이 길어지고 균일한 발포체를 형성하지 못하고 3 중량부를 초과하는 경우에는 발포체의 발포율을 조절하기 어려운문제가 있다.

발포체의 발포를 위해 사용되는 발포제는 당 분야에서 일반적으로 사용되는 것으로 무독성, 자기소화성 및 고온발포성이 우수하고 발포 시 가스 배출량이 많은 것으로 특별히 한정하지는 않으나, 실리콘 고무와의 상용성을 고려하여 아조디카르본아마이드(Azodicarbonamide, ADCA)계, 옥시비스벤젠 설포닐 하이드라지드(Oxybisbenzene Sulfonyl Hydrazide, OBSH)계, P-톨루엔 설포닐 세미 카르브아지드(P-toluene Sulfonyl Semi Carbazide, PTSS)계 및 N,N'-디니트로소 펜타메틸렌 테트라아민(N,N'-Dinitroso Pentamethylene Tetramine, DPT)계 등을 사용할 수 있으며, 바람직하기로는 DPT계를 사용하는 것이 좋다. 구체적으로 본 발명은 금양사의 Cellcom-A 제품을 사용한다.

이러한 발포제는 실리콘 고무 100 중량부에 대하여 3 ∼ 4 중량부 사용하는 바, 상기 사용량이 3 중량부 미만이면 발포배율이 감소하고 가압 성형 시간이 길어 경도 및 비중에 영향을 미치게 되며, 4 중량부를 초과하는 경우에는 가교 발포속도가 균형을 이루지 못해 발포체 형성 및 제품화가 어려운 문제가 있다.

고발포 배율과 반 오픈셀 구조를 위하여 사용되는 발포조제는 당 분야에서 일반적으로 사용되는 것으로 특별히 한정하지는 않으나, 표면 처리된 우레아 분말을 사용하며, 본 발명은 금양사의 Cellex-A 제품을 사용한다.

이러한 발포조제는 실리콘 고무 100 중량부에 대하여 0.7 ∼ 1.2 중량부 범위로 사용하는 바, 상기 사용량이 0.7 중량부 미만이면 발포가 원활하게 일어나지 않기 때문에 반 오픈셀이 형성되지 않고 비중이 높아지며, 1.2 중량부를 초과하는 경우에는 생산성 및 발포체 외관 형성에 영향을 미치는 문제가 있다.

이외에도 발포체 제조 시 사용되는 통상적인 성분을 필요에 따라 사용할 수 있는 바, 구체적으로 안료, 충진제 및 성형조제 등을 사용할 수 있다. 이들 성분은 발명의 목적을 벗어나지 않는 범위 내에서 사용되는 혼련기 구체적으로, 니더(Kneader), 반바리 믹서(Banbury Mixer), 인터 믹서(Inter Mixer), 배치 믹서(Batch Mixer), 가압식 믹서 및 인텐시브 믹서(Intensive Mixer) 등을 사용할 수 있다. 이러한 혼련은 60 ∼ 90 ℃에서 10 ∼ 15 분간 수행되는 바, 상기 온도가 60 ℃ 미만이면 물리적 혼합이 수행되지 않고, 90 ℃를 초과하는 경우에는 조기 발포 및 생산 가교시간 조정이 어렵게 되어 균일성을 지닌 제품 제조에 문제가 있다.

다음으로 혼련물을 소련 및 시트화한 후, 가압 성형한다.

상기 소련은 당 분야에서 통상적으로 사용되는 롤러(Roller) 및 카렌더(Carender)을 이용하여 수행되는 바, 60 ∼ 80 ℃ 온도 범위에서, 10 ∼ 30분 동안 수행될 수 있으며, 이러한 소련을 3 ∼ 5회 반복 수행한다. 이때, 소련온도가 60 ℃ 미만이면 가공 시 롤(Roll) 표면에 실리콘 고무가 점착되어 롤 재사용이 어렵게 되고, 80 ℃를 초과하게 되면 발포조제 및 발포제가 분해되어 조기 발포가 일어나고, 롤에 감겨서 탈착이 되지 않는 문제점이 있을 수 있다.

이후에, 시트화 작업을 수행하는 바, 상기 시트화는 금형 크기대로 수행하며, 롤 소련 작업과 병행될 수도 있다. 이때, 시트를 겹침에 있어서 에어(Air)빼기를 위하여 압착 롤에서 다시 한번 가지런하게 배열하게 된다. 상기 시트의 크기는 금형크기의 60 ∼ 80% 크기로 제작하는데, 상기 크기가 60% 미만이면 성형 시 가장자리 쪽으로 압을 많이 받게 되어 균일한 제품화가 어렵고, 금형에 투입 시 불편하게 되고, 80%를 초과하는 경우에는 잔존하고 있는 에어가 빠지지 않아 제품성형에 영향을 미치고 금형 투입시도 어렵게 된다.

상기와 같이 혼련, 소련, 시트화 단계를 거친 후 발포단계를 수행하는 바, 본 발명의 발포는 가압 성형과 상압 성형의 2단계로 수행된다.

상기 가압 성형은 125 ∼ 140 ℃ 온도 및 100 ∼ 155 kg/cm²압력하에서 25 ∼ 40 분 동안 수행된다. 상기 온도가 125 ℃ 미만이면 가압성형 시 발포와 가교가 원활하게 일어나지 않고, 140 ℃를 초과하면 제품이 과가교로 인하여 찢어지고 성형에 문제가 있으며, 발포 시간이 25분 미만이면 미가교로 발포가 원활하게 이루어지지 않아 제품의 경도 및 비중이 높아지는 문제가 발생하고 40분을 초과하면 과가교로 인하여 찢어지고 성형에 문제점이 생긴다. 또한, 상기 압력이 100 kg/cm²미만이면 높은 발포압으로 인하여 고무조성물이 금형 외부로 유출되어 양부족 및 성형이 되지 않고, 155 kg/cm²초과하는 경우에는 발포 및 탈형시 제품의 가교도가 높아져 찢어지는 문제가 있다. 즉, 상기와 같은 발포 조건을 충분히 부합시키지 않을 경우에는 성형성에 문제가 발생하게 되므로 바람직한 외관의 형성 이 어려워진다.

이러한 가압 성형으로 발포배율은 160 ∼ 180 % 범위를 유지하게 된다.

상기 상압 성형은 145 ∼ 160 ℃에서 20 ∼ 30 분 동안 수행된다. 상기 온도가 145 ℃ 미만이면 발포 후 수축이 일어나 제품화가 어렵고, 160 ℃를 초과하면 제품이 과 가교로 인하여 찢어지고 성형에 문제가 있으며, 발포시간이 20분 미만이면 발포 후 수축이 일어나 제품화가 어렵고, 30분을 초과하면 과 가교로 인하여 찢어지고 성형에 문제가 발생하므로 상기 범위를 유지하는 것이 바람직하다.

이러한 상압 성형으로 발포배율은 170 ∼ 190 % 범위를 유지하게 된다.

다음으로 상기에서 상압 성형 후에 상기 3단계 발포된 발포체를 열처리하는 바, 상기 열처리는 잔유물 및 촉매 등의 불순물을 제거하기 위하여 수행되는 것으로 150 ∼ 200 ℃에서, 180 ∼ 240 분 동안 수행된다.

상기 온도가 150 ℃ 미만이면 잔유물 및 촉매 등 불순물의 제거가 용이하지 않고 시간의 소요가 증대되어 생산성이 저하되고 170 ℃를 초과하는 경우에는 제품의 변색 및 수축이 되는 문제가 발생하며, 상기 시간이 180 분 미만이면 잔유물 및 촉매 등 불순물의 제거가 용이하지 않고 240 분을 초과하는 경우에는 제품의 변색 및 수축이 되는 문제가 발생한다.

상기와 같은 조성성분을 이용하여 일련의 제조방법으로 제조된 본 발명의 실리콘 발포체는 발포율이 170 ∼ 185%, 경도가 20 이하(Asker C Type) 구체적으로 10 ∼ 20 범위이고, 비중이 0.15 ∼ 0.22 범위인 저경도 및 저비중을 나타내어 기존의 통상적인 실리콘 발포체 보다 가볍고 부드럽고 질감이 우수해지며, 기계적 강 도가 종전보다 현저하게 우수해지는 효과를 얻을 수 있으므로 산업용품, 의료용품 등에 적용할 경우 바람직하다.

이하 본 발명을 실시예에 의거하여 구체적으로 설명하겠는바, 본 발명이 다음 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.

실시예 1 ∼ 3

다음 표 1에 나타낸 성분 및 함량으로 이루어진 조성물을 니더(Kneader)에서 70 ℃ 온도 범위에서 11분간 혼련한 후 롤러에서 70 ℃에서 4회 반복하여 소련을 수행하였다. 이후에, 시트화하여 압착롤에서 에어빼기 후 134 ℃의 온도범위와 150 kg/㎠의 압력범위의 가압 발포조건에서 약 30분 동안 발포시키는 가압 성형하고, 150 ℃의 온도범위에서 약 25 분 동안 발포시키는 상압 성형을 수행한 다음 160 ℃의 온도범위에서 200 분 동안 열처리 과정을 수행하여 실리콘 발포를 제조하였다.

이때, 상기 가압 성형으로 발포배율은 170 %이고, 상압 성형으로 발포배율은 185 %를 나타내었다.

비교예 1

상기 실시예 3과 동일하게 실시하되, 다음 표 1에 나타낸 바와 같이 2단계 상압성형 및 열처리 과정을 수행하지 않고 실리콘 발포체를 제조하였다.

비교예 2

상기 실시예 3과 동일하게 실시하되, 다음 표 1에 나타낸 성분과 함량, 특히 조성을 달리하여 실리콘 발포체를 제조하였다.

비교예 3

상기 실시예 3과 동일하게 실시하되, 다음 표 1에 나타낸 성분과 함량, 특히 실리콘고무를 달리하여 실리콘 발포체를 제조하였다.

비교예 4 ∼ 6

상기 실시예 2와 동일하게 실시하되, 다음 표 1에 나타낸 성분과 함량으로 반응을 수행하여 실리콘 발포체를 제조하였다.

비교예 7 ∼ 11

상기 실시예 2와 동일하게 실시하되, 다음 표 1에 나타낸 성형 조건으로 반응을 수행하여 실리콘 발포체를 제조하였다.

구 분 (중량부)		실시예			비교예
구 분 (중량부)		1	2	3	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
실리콘 고무수지 (중량%)	A¹⁾	70	65	60	60	55	60	65	65	65	65	65	65	65	65
	B²⁾	30	35	40	40	45	-	35	35	35	35	35	35	35	35
	C³⁾	-	-	-	-	-	40	-	-	-	-	-	-	-	-
가공조제⁶⁾		2	2	2	2	2	2	2	2	2	2	2	2	2	2
발포조제⁷⁾		1	1	1	1	1	1	1	1	1.6	1	1	1	1	1
발포제⁸⁾		3	3	3	3	3	3	3	5	3	3	3	3	3	3
가교제⁹⁾		1	1	1	1	1	1	1.5	1	1	1	1	1	1	1
성형조건
1단계 가압성형	온도 (℃)	134	134	134	134	134	134	134	134	134	145	134	134	134	134
1단계 가압성형	시간 (분)	30	30	30	30	30	30	30	30	30	30	30	45	35	30
2단계 상압성형	온도 (℃)	150	150	150	-	150	150	150	150	150	150	170	150	150	150
2단계 상압성형	시간 (분)	25	25	25	-	25	25	25	25	25	25	25	25	35	25
3단계 열처리	온도 (℃)	160	160	160	-	160	160	160	160	160	160	160	160	160	210
3단계 열처리	시간 (분)	200	200	200	-	200	200	200	200	200	200	200	200	200	200
1) 실리콘 고무 A: HR-1931(T), 해룡실리콘(폴리디메틸실록산 100 중량부, 폴리디메틸 실록산 오일 0.8 중량부, SiO₂ 30 중량부) 2) 실리콘 고무 B: HR-1931(T), 해룡실리콘(폴리디메틸실록산 100 중량부, 폴리디메틸 실록산 오일 3.2 중량부, SiO₂ 45 중량부) 3) 실리콘 고무 C: HR-1981(T), 해룡실리콘(폴리디메틸실록산 100 중량부 폴리디메틸 실록산 오일 8.5 중량부, SiO₂ 67 중량부) 6) 가공조제: 산화아연, ZnO(1호), 길천 7) 발포조제: 표면처리된 우레아분말, Cellex-A, 금양 8) 발포제: N,N'-디니트로소 펜타메틸렌 테트라아민, 125 ∼ 135 ℃, Cellcom-A, 금양 9) 가교제 A: 디쿠밀 퍼옥사이드(DCP), 순도 99%, 시노펙

실험예 1

상기 실시예 1 ∼ 3 및 비교예 1 ∼ 11에서 제조된 실리콘 발포체를 다음과 같은 방법으로 해당 물성을 측정하였으며, 그 결과는 다음 표 2에 나타내었다.

(1) 외관 : 육안 판별

(2) 경도 : ASTM D2240에 의해 측정

(3) 비중 : ASTM S297에 의해 측정

(4) 인열강도 : ASTM D624에 의해 측정

(5) 발포배율 : 발포체의 발포배율은 금형바닥의 대각선 길이(L)에 발포체 바닥의 대각선 길이(m)의 비로 계산하였다. 이때, 발포율(%)은 m/L × 100으로 나타내었다.

구분	실시예			비교예
구분	1	2	3	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
외관	양호	양호	양호	양호	양호	불량¹⁾	불량²⁾	불량³⁾	불량⁴⁾	불량⁵⁾	양호	불량⁶⁾	불량⁷⁾	불량⁸⁾
경도	10	15	20	57	32	-	-	-	-	-	45	-	-	-
비중	0.15	0.19	0.22	0.74	0.30	-	-	-	-	-	0.52	-	-	-
인열강도(N/mm)	5.2	6.2	7.5	13.3	8.5	-	-	-	-	-	11.8	-	-	-
발포배율	178	174	171	120	160	-	-	-	-	-	140	-	-	-
1) ∼ 7) 정상적인 발포체 제조가 불가(셀 파열) 8) 표면 불량(변색 및 표면 균열)

상기 표 2에 나타난 바와 같이, 본 발명에 의하여 제조된 실시예 1 ∼ 3의 실리콘 발포체는 비교예 1 ∼ 11과 비교하여 동등이상의 외관, 기계적 물성과 발포율 등은 유지하면서 동시에 저경도 구체적으로 10 ∼ 20 범위와, 저비중 구체적으로 0.15 ∼ 0.22 범위를 유지한다는 것을 확인할 수 있었다.

실험예 2

3 ∼ 4 개월령의 수컷 토끼(New Zealand White Rabbit, 구입처 샘타코, 체중 2.0 ∼ 3.0 kg) 를 입수 후 약 1 주일간 동물실에서 순화시킨 후 건강한 토끼 6 마리를 사용하여 실험을 수행하였다. 실험이 수행된 환경 조건은 20 ± 2 ℃, 상대습도 50 ± 10 %, 환기횟수 10 ∼ 12 회/hr, 조명 12 시간, 조도 200 ∼ 300 Lux로 설정하였으며, 실험동물용 토끼사료((주)퓨리나 코리아)와 자외선 살균 처리된 음용수를 자유섭취 시켰다.

상기 토끼의 배부에 약 2.5 × 2.5 ㎝ 정도의 크기로 척추를 중심으로 좌우 각각 2개소를 설정하며, 상부의 찰과 부위 1개소와 비찰과 부위 1개소는 시험물질(상기 실시예 1 에 의하여 제조된 발포체)을 도포하는 처치구획으로, 하부의 2개소는 무처치 대조구획(멸균 거즈)으로 정하여 시험하였다. 시험동물의 처치부위를 24시간 전에 제모하여 시험물질 및 멸균 거즈를 적용하고 비자극성 테이프로 잘 고정하여 24 시간동안 노출시켰으며, 시험물질 적용 후 미온수를 이용하여 적용 부위를 세정하고 다음의 항목을 관찰하였다.

1) 일반증상관찰

시험물질 적용 후 72 시간까지 일반증상의 변화, 중독증상 및 사망동물의 유무를 관찰하였다. 그 결과, 모든 동물에 있어서 어떠한 일반증상도 관찰되지 않았으며, 사망동물도 관찰되지 않았다.

2) 체중측정

시험물질 적용직전, 적용 후 24 시간 및 72 시간째에 개체별 체중을 측정하였다. 그 결과, 모든 동물에서 시험기간 중 정상적인 체중증가가 인정되었다.

3) 적용부위관찰

시험물질 도포종료 후 적용부위의 패치를 제거하여 24 및 72 시간째에 홍반과 가피형성 및 부종 등의 자극성 유무를 관찰하였다. 그 결과, 시험물질 처치 후 24 시간 및 72 시간째에 홍반과 가피 및 부종이 관찰되지 않았다. Draize의 P.I.I.(Primary Irritation Index)의 산출에 의한 1차 피부 자극성은 '0(zero)'으로 평가되었다.

정도 (P.I.I.)¹⁾	자극구분
0.0 ∼ 0.5	비자극성(None Irritating)
0.6 ∼ 2.0	약한 자극성(Mildly Irritating)
2.0 ∼ 5.0	중등도 자극성(Moderately Irritating)
5.1 ∼ 8.0	강한 자극성(Severely Irritating)
1) 일차자극지수(Primary Irritation Index, Sum of Means/4)

상기 표 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 의하여 제조된 실리콘 발포체는 피부에 대하여 자극을 끼치지 않는 비자극성 물질임을 확인할 수 있다. 이러한 결과로부터, 본 발명의 발포체는 다양한 의료용품과 다양한 헬쓰케어 용품을 구성하는 소재로 적용 가능함을 확인할 수 있다.

상기에서 상술한 바와 같이, 본 발명에 특정의 실리콘 고무를 주 기재성분으로 사용하고, 이를 가압 성형, 상압 성형 및 열처리 하는 일련의 방법으로 제조된 실리콘 발포체는 종래와 동등 이상의 기계적 강도를 유지하면서 동시에 저경도 및 저비중을 나타내어 부드러운 질감 발현이 가능하여 산업용, 의료용 등의 다양한 분 야에 적용이 기대된다.

Claims

폴리알킬 실록산 100 중량부, 실록산계 오일 0.1 ∼ 1.5 중량부 및 SiO₂ 25 ∼ 35 중량부가 함유된 실리콘 고무 60 ∼ 70 중량%와, 폴리알킬 실록산 100 중량부, 실록산계 오일 2.5 ∼ 4.0 중량부 및 SiO₂ 40 ∼ 50 중량부가 함유된 실리콘 고무 30 ∼ 40 중량%가 혼합된 실리콘계 기재고무 100 중량부,

가교제 0.7 ∼ 1.2 중량부, 가공조제 1 ∼ 3 중량부, 발포제 3 ∼ 4 중량부 및 발포조제 0.7 ∼ 1.2 중량부를 혼련하여 혼련물을 제조하는 1 단계 ;

상기 혼련물을 소련 및 시트화한 후, 가압 성형으로 발포하는 2 단계 ;

상기 2단계 발포된 발포체를 상압 성형으로 발포하는 3 단계 ; 및

상기 3단계 발포된 발포체를 열처리하는 4단계

를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 실리콘 발포체의 제조방법.
제 1 항에 있어서, 상기 실리콘 발포체는 경도가 10 ∼ 20 이고, 비중이 0.15 ∼ 0.22 범위인 것을 특징으로 하는 실리콘 발포체의 제조방법.
제 1 항에 있어서, 상기 혼련은 60 ∼ 90 ℃에서 수행되는 것을 특징으로 하 는 실리콘 발포체의 제조방법.
제 1 항에 있어서, 상기 소련은 60 ∼ 80 ℃ 온도에서, 10 ∼ 30 분 동안, 3 ∼ 5 회 수행되는 것을 특징으로 하는 실리콘 발포체의 제조방법.
제 1 항에 있어서, 상기 가압 성형은 125 ∼ 140 ℃ 온도 및 100 ∼ 155 kg/cm²압력하에서 25 ∼ 40 분 동안 수행되는 것을 특징으로 하는 실리콘 발포체의 제조방법.
제 1 항에 있어서, 상기 가압 성형은 160 ∼ 180 %의 발포배율을 형성하는 것을 특징으로 하는 실리콘 발포체의 제조방법.
제 1 항에 있어서, 상기 상압 성형은 145 ∼ 160 ℃ 온도에서 20 ∼ 30 분 동안 수행되는 것을 특징으로 하는 실리콘 발포체의 제조방법.
제 1 항에 있어서, 상기 상압 성형은 170 ∼ 190 % 발포배율을 형성하는 것을 특징으로 하는 실리콘 발포체의 제조방법.
제 1 항에 있어서, 상기 열처리는 150 ∼ 200 ℃ 온도에서, 180 ∼ 240 분 동안 수행되는 것을 특징으로 하는 실리콘 발포체의 제조방법.