KR100895944B1 - 실리콘 실란트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 실리콘 실란트에 관한 것으로, 충전제로 글라스 버블을 사용하여 실리콘 실란트 조성물의 저비중과 상기 실리콘 실란트의 경화 후 열차단 효과를 향상시키는 실리콘 실란트에 관한 것이다.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 글라스 버블을 사용하여 글라스 버블이 사용되지 않은 통상의 실리콘 실란트와 비교할 때 동일 무게에서 접착력이 동일하지만, 비중이 개선되고 용적률을 높이면서 접착 작업시 흐름성을 원활히하며 열차단 효과를 향상시킬 수 있어 유리, 창호, 샷시 및 건축자재 등의 실링과 산업용 자재류에 양호한 접착성을 갖는 효과가 있다.

글라스 버블, 실리콘 실란트

Description

실리콘 실란트{Silicon sealant}

본 발명은 실리콘 실란트에 관한 것으로, 충전제로 글라스 버블을 사용하여 실리콘 실란트 조성물의 저비중과 상기 실리콘 실란트의 경화 후 열차단 효과를 향상시키는 실리콘 실란트에 관한 것이다.

실리콘 실란트란 폴리 실록산(POLYSILOXANE)을 주성분으로 한 실링제로서 일액형과 2액형으로 구분되며,경화과정에서 수분과 반응시 방출되는 경화부산물의 성분에 따라 초산형(ACETOXY TYPE), 아세톤형(ACETONE TYPE), 알코올형(ALCOHOL TYPE), 옥심형(Oxim TYPE)으로 나누어지게 된다. 상온 경화형의 실리콘 실란트 고무 조성물은 종래에 접착의 용도로 다양한 분야에서 쓰여왔다. 일액형 상온 경화형의 실리콘 실란트는 공기와의 접촉이 되지 않으면 점도가 높은 오일 혼합물의 형태로 존재하고, 공기 중에 노출되었을 때에 공기 중의 수분에 의해 경화가 진행되어 고무상의 형태로 경화되는 실링,접착 및 폿팅재이다. 분자의 양말단에 하이드록사이드기로 끝맺음된 폴리다이메틸실록산 오일에 경화제인 다관능실란화합물(가수분해가 가능한 아세톡시, 알콜,아세톤,옥심기등)을 사용하여 공기 중의 수분과 만났을 때에 실란에 결합된 작용기가 반응물로 빠져나오고, 반응물이 존재했던 부분이 가교점이 되어 이것이 반응오일 말단의 하이드록사이드 작용기와 연속적으로 축합되어 고무탄성체가 된다.

상기 일액형 실온 경화형 실리콘 조성물은 접착성이 좋아 건축 토목 공업, 전기 전자 공업, 자동차 공업 등의 분야에서 실링제 등으로 사용되고 있다. 하지만, 상기 일액형 실온 경화형 실리콘 조성물은 실리콘 폴리머 사이의 분자 결합력이 약하기 때문에 여러 가지 보강용충전제를 첨가하고 경화시킨다. 또한, 충전제를 이용하지 않으면 경화물은 강도가 낮아지는 문제가 있다.

이를 해결하기 위해 실링제로서의 기계 특성을 향상시키기 위해 여러 가지 충전제를 배합하고 있지만, 조성물의 비중이 현저하게 상승하는 문제가 발생한다.

따라서, 상기 조성물의 고비중화를 방지하고 저비중의 실리콘 조성물을 제공하기 위해 미소한 중공상의 무기질 충전제를 충전하여 조성물의 비중을 낮추는 방안이 제안되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 더욱 상세하게는 글라스 버블을 혼합하여 실리콘 실란트 조성물을 제조하여 동일 무게에서 용적률을 높이고 작업시 흐름성을 원활히하고, 본 발명의 경화 후 열차단 효과를 향상시키는 저비중의 실리콘 실란트를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실리콘 실란트는 반응성 실리콘 오일 30~50 중량부, 비반응성 실리콘 오일 10~20 중량부, 탄화수소계 가소제 10~20 중량부, 경화제 3~5 중량부, 충전제 36~75 중량부 그리고 안료 및 첨가제 1~3 중량부를 포함하고, 상기 충전제는 실리카 4~15 중량부, 탄산칼슘 30~50 중량부 및 글라스 버블 2~10 중량부를 포함한다.

상기 반응성 실리콘 오일의 분자식은 HO(Me₂SiO)_aH 이고 여기서 상기 a는 800에서 1,500 사이의 정수이고, 상기 비반응성 실리콘 오일의 분자식은 Me₃SiO(Me₂SiO)_bSiMe₃ 이고 여기서 상기 b는 50 에서 800 사이의 정수이고, 상기 탄화수소계 가소제의 분자식이 C_nH_{2n +2} 이고 여기서 상기 n은 12 에서 22 사이의 정수인 하이드로트리티드 라이트 파라피닉이고, 상기 경화제는 메틸트리스 실란 또는 비닐트리스 실란인 것을 특징으로 한다.

상기 글라스 버블은 SiO₂ 70~80 중량%, Na₂O 3~8 중량%, CaO 8~15중량%, B₂O₃ 2~7 중량%를 포함하고, 평균 입경은 30~125 ㎛ 이고, 밀도는 0.125~0.6 g/cc 이고, 압착강도는 250~30000 psi 인 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 글라스 버블을 사용하여 글라스 버블이 사용되지 않은 통상의 실리콘 실란트와 비교할 때 동일 무게에서 접착력이 동일하지만, 비중이 개선되고 용적률을 높이면서 접착 작업시 흐름성을 원활히하며 열차단 효과를 향상시킬 수 있어 유리, 창호, 샷시 및 건축자재 등의 실링과 산업용 자재류에 양호한 접착성을 갖는 효과가 있다.

또한, 글라스 버블은 구(球)의 형태를 띄고 있기 때문에 충전제로서의 이상적인 조건이라 할 수 있는 가장 낮은 표면적을 가져 충전률을 향상시키고 이로 인해 실질적인 고형분이 증가 되어 휘발성 유기화합물 및 수축률의 감소 효과를 얻을 수 있다. 그리고 부정형의 충전제와 달리 구형을 띄고 있는 글라스 버블은 제조시 점성을 낮추는 특성이 있어 작업성이 양호한 효과가 있다.

또한, 동일한 부피에서 일반적인 미네럴 실리카와 글라스 버블의 무게를 비교해 보았을 때 글라스 버블의 무게가 가벼워 글라스 버블의 용적률이 월등히 높아 실리콘 실란트 제조시 비용이 절감되는 효과가 있다.

나아가, 건축 자재 등에 실링 후 일반 건축용 실링재에 비해 25% 정도의 열차단 효과 발생하는 효과가 있다.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 실시예에 따른 실리콘 실란트는 반응성 실리콘 오일 30~50 중량부, 비반응성 실리콘 오일 10~20 중량부, 탄화수소계 가소제 10~20 중량부, 경화제 3~5 중량부, 충전제 36~75 중량부 그리고 안료 및 첨가제 1~3 중량부를 포함하고,

상기 충전제는 실리카 4~15 중량부, 탄산칼슘 30~50 중량부 및 글라스 버블 2~10 중량부를 포함한다.

본 발명의 실리콘 실란트는 글라스 버블을 사용하여 글라스 버블이 사용되지 않은 통상의 실리콘 실란트와 동일 무게에서 용적률을 높이면서 접착 작업시 흐름성을 원활히하며 열차단 효과를 향상시킬 수 있다.

본 발명에 통상 1액형 실링재에 사용되는 반응성 실리콘 오일이라면 어떠한 것도 무방하지만, 본 발명의 상기 반응성 실리콘 오일은 디하이드록시 디메틸 폴리실록산으로 분자식이 HO(Me₂SiO)_aH 으로 나타난다. 여기서 상기 a는 800 에서 1,500 사이의 정수이고 n이 1,200일 경우가 가장 적합하고, 점도는 10,000CS~100,000CS 범위로 하는 것이 바람직하다. 반응성 실리콘 오일의 분자량 및 점도의 상기 범위 외에서는 실리콘 실란트 경화 시 크랙이 발생할 우려가 있고, 경화 후에 인장 응력 및 경도가 낮아지게 된다.

본 발명의 상기 비반응성 실리콘 오일은 디메틸 폴리실록산으로 분자식이 Me₃SiO(Me₂SiO)_bSiMe₃ 로 나타난다. 여기서 상기 b는 50 에서 800 사이의 정수이고 상기 b가 80일 경우가 가장 적합하고, 점도는 50~10,000CS 범위로 하는 것이 바람직하다. 분자량이 3,500(50CS) 미만인 것을 사용하면 실란트 실리콘을 피착재에 도포시 비반응성 폴리실록산이 용출될 수 있으며, 분자량이 50,000(10,000CS)을 초과하는 것을 사용하면 조성물 제조시 조성물의 점도가 상승하여 교반에 어려움이 뒤따르게 된다.

반응성 실리콘 오일이 30~50 중량부로 시행함이 바람직하나 벗어나는 경우 충분한 가교를 얻을 수 없어 목적으로 하는 고무탄성을 갖는 경화물이 되지 않는다. 50 중량부를 초과하면 미반응 오일의 경화된 실리콘 실란트가 열을 받았을 때 스며나와 주위를 오염시키는 문제가 있다. 반응성 실리콘 오일 및 비반응성 실리콘 오일의 상기 함량이 범위를 벗어나면 인장, 신율 등의 기계적 물성이 떨어지는 문제가 있다.

본 발명의 상기 탄화수소계 가소제는 분자식이 C_nH_{2n +2} 이고 여기서 상기 n은 12 에서 22 사이의 정수인 하이드로트리티드 라이트 파라피닉(hydrotreated light paraffinic)인 것을 특징으로 한다.

가소제가 반응성 실리콘 오일 30~50 중량부에 대하여 10 중량부 이상, 20 중량부 이하로 하는 것이 바람직하다. 10 중량부 미만이면 경화시 충분한 수축율을 얻지 못하고 , 20 중량부를 초과하면 경화된 실리콘실란트가 열을 받았을 때 가소제가 스며나와 주위를 오염시키는 문제가 있다.

본 발명의 상기 경화제는 메틸트리스 실란 또는 비닐트리스 실란 중에서 선택된 1종 또는 2종을 혼합한 것을 특징으로 한다.

경화제가 반응성 실리콘 오일 30~50 중량부에 대하여 3 중량부 미만이면 경화 불량이 되고, 5 중량부를 초과하면 물성이 현저하게 달라진다.

본 발명의 조성물에는 필요에 따라 각종 충전제를 배합할 수 있다. 상기 충전제로서는 미분말 실리카, 실리카 에어로겔, 침강 실리카, 규조토, 산화철, 산화아연, 산화티탄, 산화알루미늄 등의 금속 산화물질, 탄산칼슘, 탄산마그네슘, 탄산아연 등의 금속 탄산염, 카본 블랙, 미분 운모, 용융 실리카 분말 등의 합성 수지 분말이 예시된다.

본 발명의 실리콘 실란트의 제조시 사용되는 충전제는 반응성 실리콘 오일 30~50 중량부에 대하여 실리카(SiO₂) 4~15 중량부, 탄산칼슘(CaCO₃) 30~50 중량부 및 글라스 버블(glass bubble) 2~10 중량부를 포함한다. 본 발명의 실리콘 실란트에 함유되는 상기 충전제의 함유량은 반응성 실리콘 오일 30~50 중량부에 대하여 36 중량부 미만이면 점도가 낮아지고, 77 중량부를 초과하면 점도는 높아지지만 작업성이 악화 될 수 있다.

본 발명의 상기 글라스 버블은 SiO₂ 70~80 중량%, Na₂O 3~8 중량%, CaO 8~15중량%, B₂O₃ 2~7 중량%를 사용하여야 실리콘 실란트의 저비중과 열차단 효과를 향상할 수 있고, 전체 실리콘 실란트 조성물에서 글라스 버블의 함유량은 반응성 실리콘 오일 30~50 중량부에 대하여 2~10 중량부를 사용한다. 만약 2중량부 미만이면 함유한 효과가 거의 없고, 10중량부를 초과하는 경우는 실란트를 피착제의 표면에 도포할 때 실란트의 표면에 요철이 생기므로 바람직하지 않다.

이때 글라스 버블의 평균 입경은 30~125 ㎛ 이고, 밀도는 0.125~0.6 g/cc 이고, 압착강도는 250~30000 psi 인 것을 특징으로 한다. 글라스 버블은 다수의 미세한 기공이 형성된 구상으로 하여 실리콘 실란트의 제조시 혼련성을 증가시키는 것이 바람직하나 기공의 혼련시 손상되지 않도록 한다.

본 발명의 글라스 버블의 물성은 평균 입경이 30~125㎛으로 하는 것이 바람직하다. 평균 입경이 30㎛ 미만으로 하는 것은 본 발명의 저비중의 효과가 작아지고, 125㎛를 초과하는 경우는 글라스 버블의 기계적 강도의 저하가 현저해져 바람직하지 않다.

상기 글라스 버블의 밀도는 0.125~0.6g/cc로 하는 것이 바람직하다. 0.125g/cc 미만에서는 실리콘실란트 제조시 기계적 강도가 낮아질 수 있고 0.6g/cc 초과시에는 저비중의 효과가 저하된다.

상기 글라스 버블의 압착강도는 250~30000 psi로 하는 것이 바람직하다. 250psi 미만인 경우에는 본 발명의 실리콘 실란트 조성물에서 쉽게 글라스 버블이 파괴될 수 있고,

또한, 안료, 염료, 노화 방지제, 산화 방지제, 대전 방지제, 산화 안티몬 등의 안료 및 첨가제를 임의로 첨가할 수 있다. 상기 첨가제로 분자식이 (OCH₃)SiC₃H₆NHC₂H₄NH₂ 인 접착조제를 사용할 수 있다.

본 발명의 조성물은 밀봉하에서는 안정하지만, 공기 중에 노출되었을 때에는 그 습기에 의해서 빠르게 경화하여 각종 기재에 잘 접착하기 때문에 실링제, 코팅제, 폿팅제, 접착제 등으로서 각종 용도로 넓게 사용할 수가 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하고자 한다.

여기에서 본 발명과 종래 방법에 의해 각각 실리콘 조성물을 제조하고, 시험을 통해 제조 실리콘 조성물의 물성을 알아보기로 한다.

<실시예1>

디하이드록시 디메틸 폴리실록산[HO(Me₂SiO)_aH 에서 a가 1,200 인것] 35g, 디메틸 폴리실록산[Me₃SiO(Me₂SiO)_bSiMe₃에서 b가 80 인것] 10g, 하이드로트로티드 라이트 파라피닉[C_nH_{2n +2} 에서 n이 12~22 인것] 10g과 메틸트리스 실란 또는 비닐트리스 실란 4g과 , 글라스 버블 4g, 실리카 4g를 혼합하고 여기에 탄산칼슘 53g 및 N-β(아미노에틸)г-아미노프로필트리메톡시실란 0.9g를 진공 분위기 하에서 혼합하여 실리콘 실란트를 제조한다.

<실시예2 내지 실시예5>

하기의 [표1]과 같은 조성하에서 상기 실시예1과 같은 방법으로 실리콘 실란트를 제조하였다.

<비교예>

하기의 [표1]과 같이 글라스 버블 만을 제외하고 나머지 조성물은 실시예 1 내지 5와 유사하게 하여 상기 실시예1 내지 실시예5와 같은 방법으로 실리콘 실란트를 제조하였다.

상기 [표1]의 실시예들 및 비교예에서 제조된 실란트 조성물의 물성 검사를 실시하였으며 그 결과는 하기 [표2]와 같았다.

구체적으로 기존제품에 비해 접착력은 0.9 내지 1.10MPa로 유사하면서 점도가 개선되었고, 비중이 낮아지고, 열전도율 면에서 종래의 실리콘 실란트보다 열차단 효과가 향상되었음을 알 수 있었다.

본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 당해 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 첨부된 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형가능함은 물론이다.

Claims (9)

1. 반응성 실리콘 오일 30~50 중량부, 비반응성 실리콘 오일 10~20 중량부, 탄화수소계 가소제 10~20 중량부, 경화제 3~5 중량부, 충전제 36~75 중량부 그리고 안료 및 첨가제 1~3 중량부를 포함하고,

   상기 충전제는 실리카 4~15 중량부, 탄산칼슘 30~50 중량부 및 글라스 버블 2~10 중량부를 포함하고,

   상기 반응성 실리콘 오일의 분자식은 HO(Me₂SiO)_aH 이고 여기서 상기 a는 800 에서 1,500 사이의 정수인 것을 특징으로 하는 실리콘 실란트.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,

   상기 비반응성 실리콘 오일의 분자식은 Me₃SiO(Me₂SiO)_bSiMe₃ 이고 여기서 상기 b는 50 에서 800 사이의 정수인 것을 특징으로 하는 실리콘 실란트.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 탄화수소계 가소제의 분자식이 C_nH_{2n +2} 이고 여기서 상기 n은 12 에서 22 사이의 정수인 하이드로트리티드라이트 파라피닉인 것을 특징으로 하는 실리콘 실 란트.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 경화제는 메틸트리스 실란 또는 비닐트리스 실란인 것을 특징으로 하는 실리콘 실란트.
6. 제 1항에 있어서,

   상기 글라스 버블은 SiO₂ 70~80 중량%, Na₂O 3~8 중량%, CaO 8~15중량%, B₂O₃ 2~7 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 실리콘 실란트.
7. 제 6항에 있어서,

   상기 글라스 버블의 평균 입경은 30~125 ㎛ 인 것을 특징으로 하는 실리콘 실란트.
8. 제 6항에 있어서,

   상기 글라스 버블의 밀도는 0.125~0.6 g/cc 인 것을 특징으로 하는 실리콘 실란트.
9. 제 6항에 있어서,

   상기 글라스 버블의 압착강도는 250~30000 psi 인 것을 특징으로 하는 실리콘 실란트.