KR100897899B1 - 액상 실리콘 러버의 발포 성형 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액상 실리콘 러버에 액체를 만나면 반응하여 CO₂ 가스를 방출하는 화합물을 첨가하는 것에 특징이 있는 액상 실리콘 러버의 발포 성형 방법에 관한 것으로, 균일하고 미세한 셀을 형성할 수 있고, 더욱이 밀폐된 금형 내에서도 소정의 형상으로 발포 성형이 가능한 특징이 있다.

발포, 성형, 액상, 실리콘, 금형

Description

액상 실리콘 러버의 발포 성형 방법{Method for production of foamed mold from liquid silicone rubber}

본 발명은 실리콘 발포 성형 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 액상 실리콘 러버의 발포 성형 방법에 관한 것이다.

실리콘(silicone)은 유기기를 함유한 규소(oranosilicone)와 산소 등이 실론산결합(si-o-si)으로 연결된 모양으로 된 폴리머를 의미한다. 이에 따라 분자구조상 무기적인 성질과 유기적인 성질을 동시에 갖는다. 즉, 분자 구조상 실론산결합(si-o-si)에 기인하는 무기적 특성 때문에 내열성, 화학적 안정성, 전기절연성, 내마모성, 광택성 등이 우수하며, 측쇄의 유기적 특성에 때문에 반응성, 용해성, 작업성이 우수하다.

실리콘(silicone)은 그 형태에 따라 포괄적으로 오일(oil), 러버(rubber), 레진(resin)의 3가지 기본형으로 구분되며 사용 목적에 따라서 변형 배합된 복합물로서 제품화되고 있다.

오일을 기본형으로 하는 실리콘 폴리머 제품으로는 디메칠실리콘오일, 메틸페닐실리콘오일, 환상폴리디메칠실록산, 변성실리콘오일 등이 있으며, 실리콘 배합 제품으로는 변합기유, 댐퍼유, 열매체유, 윤활유, 소포제, 윤활이형제, 발수제, EMC 첨가제 등이 있다.

러버를 기본형으로 하는 실리콘 폴리머 제품으로는 실리콘 러버가 있으며, 실리콘 러버 배합제품으로는, HCR(Heat Cure Rubber), LSR(Liquid Silicone Rubber; 액상 실리콘 러버), MMR(Mold Marking Rubber), RTV Sealant, GEL Elastomer, JCR(Juction Coating Resine) 등이 있다.

레진을 기본형으로 하는 실리콘 폴리머 제품으로는 중간체(intermediate Resine)가 있고, 그 실리콘 배합제품으로는 바니쉬(Varnish), 도료, 미카(Mica) 접착제, 코팅(Coating) 등이 있다.

한편, 실리콘은 그 경화되는 성질에 따라서 1액형 실리콘과 2액형 실리콘으로 구분할 수 있다. 1액형 실리콘은 경화원리가 독특하여 공기 중의 수분과 반응하여야 경화가 시작되는 특징이 있는데, 외부로 노출되면 표면에서부터 내부로 경화가 서서히 확산된다. 이러한 1액형 실리콘은 금형 등의 틀 내 공기가 차단된 상태에서는 발포 성형이 용이하지 않고, 개방된 상태에서 경화가 가능하므로 성형에 제약이 따르게 된다.

한편, 2액형 실리콘은 공기 중의 수분과 무관하게 경화되며, 별도의 경화제를 혼합함으로써 경화가 진행이 된다. 따라서 2액형 실리콘이 소정의 형상으로 발포 성형하여 성형품을 제조하는데 널리 사용되고 있다.

한편, 상기와 같은 종류 및 특성을 갖는 실리콘을 이용하여 소정의 형상으로 발포 성형함으로써, 그 내부에 셀(공간)을 형성할 수 있다. 이와 같이 성형 제품에 셀을 형성하면, 셀의 구조에 의해서 흡음성, 내압성, 단열성 등이 더욱 향상된다.

따라서, 종래에는 RTV 및 LSR로 대변되는 액상의 실리콘에 소위 미세한 셀 형성용 가루를 혼합하여 경화시킴으로써, 경화된 폴리실리콘 내부에 셀이 형성되도록 하였다. 그런데, 셀 형성용 가루를 혼합하여 발포 형성하면, 셀 간 통기성이 없고, 셀의 밀도가 균일하지 않게 형성되어, 흡음성이 떨어지고, 단열성과 가스 투과성 등이 저하되는 단점이 있다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위해서 종래에는 액상의 실리콘에 발포제와 경화제를 첨가한 발포 성형방법이 다양하게 시도되었으나, 셀이 조밀하면서도 통기성을 갖는 미세한 구조로 성형되는 것이 쉽지 않으며, 앞서 설명한 바와 같이, 금형과 같은 성형틀 내에서 소정의 형상으로 발포 성형하는 경우에는 공기의 차단으로 인하여 정상적으로 발포 성형이 이루어지지 않는 문제점이 있다.

이에 본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 창안된 것으로서, 금형 내에서도 발포 성형이 가능하며, 조밀하면서도 통기성을 갖는 셀 구조를 갖도록 발포 성형할 수 있는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 액상 실리콘 러버에 액체를 만나면 반응하여 CO₂ 가스를 방출하는 화합물을 첨가하는 것을 특징으로 하는 액상 실리콘 러버의 발포 방법을 제공한다.

종래의 액상 실리콘 발포 성형방법은 셀이 조밀하면서도 통기성을 갖는 미세한 구조로 성형되지 않으며, 특히 금형과 같은 성형틀 내에서 소정의 형상으로 발포 성형하는 경우에 공기의 차단으로 인하여 정상적으로 발포 성형이 이루어지지 않은 문제가 있었는데, 본 발명은 미세 균일한 발포 성형 및 공기가 차단된 금형 내에서도 발포 성형이 가능한 특징이 있다.

이와 같이 균일한 미세 발포 성형은 액상 실리콘 러버에 액체를 만나면 반응하여 CO₂ 가스를 방출하는 화합물을 첨가함으로써 달성된다. 액체와 접촉하면 반응하여 CO₂ 가스를 방출하는 화합물의 일 예로는 탄산수소나트륨, 중탄산수소나트륨 및 탄산칼슘이 있다. 이들 화합물은 탄산기를 함유하고 있어 액체와 접촉하면 CO₂를 방출한다. 이때, 액상 실리콘 러버에 액체를 만나면 반응하여 CO₂ 가스를 방출하는 화합물은 액상실리콘 100 중량 대비 0.5~5.0 중량만큼 첨가하는 것이 좋은데, 이 범위를 벗어나는 경우 기공 형성량이 너무 작거나, 너무 커 발포 성형품으로서 제품성이 떨어지기 때문이다.

한편, 본 발명의 액상 실리콘 러버의 발포 방법은 산성제를 추가로 포함하는 것이 좋은데, 산성제가 첨가됨으로써 가스가 발생되는 시간을 조절할 수 있기 때문이다. 이때, 산성제는 액체 실리콘에 혼합되어 산성을 나타내는 것이라면 분말상 또는 액상에 국한되지 않고 어느 것을 사용하여도 무방하나, 바람직하게는 액상의 산성제를 첨가하는 것이 좋다. 액상으로 제조된 산성제는 pH를 미리 알고 있어 실리콘에 혼합시 pH의 변화로 인한 시행착오를 줄일 수 있기 때문이다. 이때, 액상의 산성제로는 대표적으로 초산수용액, 황산수용액 및 과산화수소수 중 선택되는 어느 하나를 사용할 수 있다. 이때 바람직하게 액상의 산성제는 5~10%(v/v)의 산성제가 용해되어 있는 액상 산성제를 액상 실리콘 100 중량 대비 0.1~1.0 중량만큼 첨가하는 것이 좋은데, 상기 첨가량에 의해 가스의 발생에 적절한 시간을 유도할 수 있기 때문이다.

한편, 본 발명의 액상 실리콘 러버의 발포 방법은 분산제를 추가로 포함하는 것이 좋은데, 분산제가 첨가됨으로써 발포를 균일하게 형성시킬 수 있기 때문이다. 분산제로는 화학업계에서 통상적으로 사용되는 것이라면 특정의 것에 국한되지 않고 어느 것을 사용하여도 무방하다.

한편, 본 발명은 상기 본 발명의 액상 실리콘 러버 발포 방법에 의해 발포 성형된 액상 실리콘 러버를 제공한다.

이상 상기에서 설명한 바와 같이 본 발명은 종래의 액상의 실리콘 발포 성형방법에 비해 조밀하면서도 통기성을 갖는 미세한 구조의 셀을 성형할 수 있으며, 특히 금형과 같은 성형틀 내에서 외부 공기의 유입 없이 소정 형상으로 발포 성형이 가능한 효과가 발휘된다.

이하, 본 발명의 내용을 하기 실시예를 통해 더욱 상세히 설명하지만, 본 발명의 권리범위가 하기 실시예에만 한정되는 것은 아니고, 그와 등가의 기술적 사상의 변형까지를 포함한다.

실시예 1: 본 발명의 방법에 의한 액상 실리콘 러버의 발포 성형

액상 실리콘 러버 1000g에 탄산수소나트륨 8g을 첨가하여 혼합하였다. 그 후, 6%(v/v)의 초산수용액 2g을 첨가하였다. 이를 통관 형상의 금형틀에 삽입한 후, 100~150℃의 온도로 3시간 정도 가열하여 발포 성형하였다.

이상의 방법으로 발포 성형된 제품의 단면 형상은 도 1과 같았다.

도 1에서 보는 바와 같이 기공이 미세하고, 균일하게 분포되어 있음을 확인할 수 있었다. 또한, 기공들 간에 서로 막힘이 없이 연결되어 통기성이 확보된 것을 확인할 수 있었다.

비교예 1: 종래 방법인 미세입자를 넣어 액상 실리콘 러버의 발포 성형

액상 실리콘 러버 1000g에 셀 형성을 위한 미세입자로 실리카겔 8g을 첨가하여 혼합하였다. 혼합 후, 100~150℃의 온도로 3시간 정도 가열하여 발포 성형하였다.

이상의 방법으로 발포 성형된 제품의 단면 형상은 도 2와 같았다.

도 2에서 보는 바와 같이 기공의 크기가 제각각이고, 그 분포도 균일하지 못함을 확인할 수 있었다. 또한, 기공들 간에 서로 차단된 구조로서, 기공들 간의 통기성이 확보되지 못함을 확인할 수 있었다.

비교예 2: 미세입자를 넣어 성형틀에서 액상 실리콘 러버의 발포 성형

액상 실리콘 러버 1000g에 셀 형성을 위한 미세입자로 실리카겔 8g을 첨가하여 혼합하였다. 혼합 후, 혼합액을 공기가 들어갈 수 없는 통관 형상의 금형틀에 삽입한 후, 100~150℃의 온도로 3시간 정도 가열하여 발포 성형하였다.

이상의 방법으로 발포 성형된 제품은 도 3에 도시된 바와 같이, 육안으로 관찰 가능한 기공이 형성되지 않았다.

도 1은 본 발명의 방법에 의해 발포 성형한 액상 실리콘 러버의 단면을 보여준다.

도 2는 종래의 방법(비교예 1)에 의해 발포 성형한 액상 실리콘 러버의 단면을 보여준다.

도 3은 종래의 방법(비교예 1)에 의해 발포 성형한 액상 실리콘 러버의 단면을 보여준다.

Claims (7)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
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5. 액상 실리콘 러버에 발포제를 첨가한 후, 금형틀에 삽입하고, 가열함으로써 액상 실리콘 러버를 발포 성형하는 방법에 있어서,

   탄산수소나트륨, 중탄산수소나트륨 및 탄산칼슘 중 선택되는 어느 하나를 액상 실리콘 러버 100 중량 대비 0.5~5.0 중량비로 액상 실리콘 러버에 발포제로 첨가하고,

   5~10%(v/v)의 초산수용액, 5~10%(v/v)의 황산수용액 및 5~10%(v/v)의 과산화수소수 중 선택되는 어느 하나를 액상 실리콘 100 중량 대비 0.1~1.0 중량비로 액상 실리콘 러버에 추가로 첨가하는 것을 특징으로 하는 액상 실리콘 러버의 발포 성형 방법
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