KR100971924B1

KR100971924B1 - 실란트 복합재 및 이의 제조 방법

Info

Publication number: KR100971924B1
Application number: KR1020080008828A
Authority: KR
Inventors: 박상민; 이경호
Original assignee: 생고뱅코리아(주)
Priority date: 2008-01-29
Filing date: 2008-01-29
Publication date: 2010-07-22
Also published as: KR20090082945A

Abstract

원하는 구조물에 실링재로서 사용하기 위한 실란트 복합재 및 이의 제조 방법이 개시되어 있다. 실란트 복합재는 열가소성 수지 30 내지 70 중량부, 프탈산 에스테르계 가소제 20 내지 50 중량부, 바륨-아연계 안정제 0.1 내지 10 중량부, 충진재 0.1 내지 10 중량부, 아크릴계 가공조제 0.1 내지 10 중량부 및 착색제 0.1 내지 1.0 중량부를 포함하는 열가소성 수지 조성물에 발포제로서 수소화염화불화탄소(HCFC)를 사용하여 발포시켜 내부에 기체 상태의 발포제가 독립기포 구조를 형성하는 발포체와, 상기 발포체의 전면에 코팅된 실란트 및 상기 실란트에 부착된 이형지를 포함한다. 이와 같이, 수소화염화불화탄소(HCFC)를 발포제로 사용하여 독립기포 구조를 갖는 발포체를 제조함으로써, 원하는 연성 및 전성을 갖도록 밀도 조절이 용이하여 다양한 범위에 적용될 수 있으며, 외부에 도포된 부틸고무 실란트에 의해 치수안정성, 유연성 및 반발탄성 등의 실링재로서의 특성을 유지할 수 있다.

Description

실란트 복합재 및 이의 제조 방법{Sealant composites and method of manufacturing the same}

본 발명은 실란트 복합재 및 이의 제조 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 자동차, 전기, 전자, 건축 등의 구조물과 구조물 사이에 충전 및 실링되어 수밀, 기밀, 방음, 차음 및 보온 효과를 제공할 수 있는 실란트 복합재 및 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.

현재 차량 및 건축용에 사용되는 각종 구조물 사이의 간극을 충전하기 위해 실링재 또는 충진재가 사용된다. 상기 실링재는 상기 구조물 사이의 간극을 충전하여 수밀, 기밀, 방음, 차음, 내열, 단열 및 보온 효과를 얻을 수 있다.

상기 실링재는 실란트만으로 구성되며 원기둥 또는 모기둥 형상을 갖도록 형성되거나, 폴리에틸렌 발포체를 심재로 하여 그 표면에 실란트를 도포하여 제조될 수 있다.

그러나, 상기 실란트만으로 구성된 실링재의 경우, 고가이며 고중량인 단점을 갖는다. 그리고, 상기 실란트에 주로 사용되는 일반적으로 '부틸 고무'라고 불리는 이소부틸렌-이소프렌 고무(IIR)는 기밀성, 수밀성이 우수하나, 낮은 반발탄성 으로 인하여 상기 부틸 고무만으로는 현재 실링재에 요구되는 치수안정성, 유연성, 반발탄성 등의 기본적인 성능을 충족시키기 어렵다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 발포시킨 에틸렌 프로필렌 고무(EPDM)를 심재로 하고, 나일론사, 폴리에스터사 또는 아라미드사 등의 섬유사를 직조한 편직물을 적층한 후 그 표면에 실란트를 도포하여 상기 실링재를 제조할 수 있다. 상술한 바와 같이 발포시킨 에틸렌 프로필렌 고무(EPDM)를 이용하여 실링재를 제조하는 경우, 상기 치수안정성, 유연성, 반발탄성 등의 기본적인 성능은 충족될 수 있다. 그러나, 상기 에틸렌 프로필렌 고무(EPDM)는 높은 전성 및 연성을 가져 상기 섬유사를 직조한 편직물을 상기 EPDM에 적층한 다음 실란트를 도포해야 하므로 제조 공정이 번거로울 뿐만 아니라, 생산 시간이 길고, 추가되는 자재로 인한 제조 단가가 높아지는 문제점을 갖는다.

최근에는 미발포된 열가소성 수지를 사용하여 실링재를 제조하는 방법에 관한 기술이 한국공개특허 제2004-0081093호에 개시되어 있다. 이와 같이, 상기 한국공개특허 제2004-0081093호에 개시된 실링재는 미발포된 열가소성 수지를 사용하여 내부에 중공부를 갖는 원통형 또는 다각형의 미발포 튜브를 제조한 후 그 표면에 점착성을 갖는 실란트를 도포하여 제조한다.

상술한 바와 같이 제조된 중공형의 실링재는 셀의 크기에 따라 차이가 있으나, 외부의 압력에 의한 변형이 크게 발생할 수 있다. 즉, 상기 중공형의 실링재는 도 1에 도시된 바와 같이, 내부가 비어있어 특정 부분에 압축이 가해질 경우에 내부 반발작용이 없기 때문에 직접적인 힘을 받지 않는 부분까지 변형이 발생할 수 있으므로 실링재로서의 기능을 수행하는 데에 한계를 갖는다.

또한, 상기 중공형의 실링재는 최외각층의 1차 실링재에 의한 누수, 기밀 실패를 보완할 수 있는 2차 실링재로서의 역할을 수행하기에 구조적으로 수밀성을 갖기 어려우며, 원통형에 비하여 굽힘에 대한 변형 정도가 심하기 때문에 적용부의 각도, 형상 등에 대한 제약이 따르는 문제점이 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 일 목적은 열가소성 수지 및 부틸고무 실란트를 이용하여 제조 공정이 단순하면서도, 밀도 조절이 용이하여 원하는 연성 및 전성을 갖출 수 있는 실란트 복합재를 제공하는 데 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 실란트 또는 중공형 실링재/실란트 또는 실링재/편직물/실란트 구조물의 단점을 개선하며 밀도 조절이 용이하여 다양한 범위에 적용할 수 있는 우수한 실란트 복합재를 제조하는 방법을 제공하는데 있다.

상술한 일 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 실란트 복합재는, 열가소성 수지 조성물에 발포제로서 수소화염화불화탄소(HCFC)를 사용하여 발포시켜 내부에 기체 상태의 발포제가 독립기포 구조를 형성하는 발포체와, 상기 발포체의 전면에 코팅된 실란트 및 상기 실란트에 부착된 이형지를 포함한다.

이때, 상기 발포체는 0.10g/cm³까지의 저밀도에서도 상기 독립기포 구조를 형성할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 열가소성 수지 조성물에는 폴리염화비닐 수지, 에틸렌 초산비닐 수지, 폴리초산비닐 수지, 폴리에틸렌 수지, 에틸렌 프로필렌 고무, 폴리프로필 수지, 폴리스티렌 수지, 폴리프로필렌 수지, 폴리아미드 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리우레탄 수지 등의 열가소성 수지를 사용할 수 있 다.

이때, 상기 열가소성 수지 조성물은 열가소성 수지 30 내지 70 중량부, 프탈산 에스테르계 가소제 20 내지 50 중량부, 바륨-아연계 안정제 0.1 내지 10 중량부, 충진재 0.1 내지 10 중량부, 아크릴계 가공조제 0.1 내지 10 중량부 및 착색제 0.1 내지 1.0 중량부를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 실란트로는 부틸고무 실란트 또는 양면 점착테이프가 사용되며, 상기 이형지는 상기 실란트 복합재를 원하는 구조물에 부착시키기 위해 사용하기 전에 제거된다.

상술한 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 실란트 복합재의 제조 방법은, 폴리염화비닐 중합체 30 내지 70 중량부, 프탈산 에스테르계 가소제 20 내지 50 중량부, 바륨-아연계 안정제 0.1 내지 10 중량부, 충진재 0.1 내지 10 중량부, 아크릴계 가공조제 0.1 내지 10 중량부 및 착색제 0.1 내지 1.0 중량부를 혼합시킨 혼합물 원료를 마련한다. 상기 혼합물 원료에 발포제인 수소화염화불화탄소(HCFC)를 주입한다. 상기 혼합물 원료와 발포제를 고온 가열된 상태로 혼합시켜 발포체를 형성한다. 상기 발포체의 표면에 부틸고무 실란트를 도포한다. 상기 부틸고무 실란트 상에 이형지를 부착한다.

또한, 상기 발포체는 내부에 기체 상태의 발포제가 독립기포 구조를 형성하며, 0.10g/cm³까지의 저밀도에서도 상기 독립기포 구조를 형성할 수 있다.

본 발명에 따르면, 상기 실란트 복합재는 발포제로서 HCFC를 사용하여 발포 시킨 독립기포 구조의 발포체와, 상기 발포체의 전면에 도포되는 실란트와, 이형지로 구성됨으로써, 기존의 실란트만으로 형성되는 실링재에 비해 저 반발탄성 등의 문제가 개선될 수 있고, 실링재/편직물/실란트 구조물 구조의 실링재에 비해 제조 방법이 간단하며, 중공형의 실링재에 비해 수밀에 적용가능하고, 굽힘에 대한 변형을 감소시킬 수 있다. 또한, 발포제로서 수소화염화불화탄소(HCFC)를 사용하여 독립기포 구조를 갖는 발포체를 형성시킴으로써, 이로부터 제조되는 실란트 복합재는 실링재에 적합한 연, 전성 특성을 갖도록 조절이 용이하여 용도 및 형상을 다양화할 수 있다.

상기와 같은 본 발명의 실란트 복합재 및 이의 제조 방법에 따르면, 실란트 복합재는 열가소성 수지 조성물을 발포제로서 수소화염화불화탄소(HCFC)를 사용하여 발포시킴으로써, 원하는 연성 및 전성을 갖도록 밀도를 조절하는 것이 용이할 수 있어, 다양한 부위에 적용시킬 수 있다. 상기 실란트 복합재는 독립기포 구조를 가져 기존의 중공형의 실링재에 비해 수밀이 요구되는 부위에 단독으로 적용시킬 수 있으며, 굽힘에 의한 변형을 크게 줄일 수 있다.

또한, 기존의 실링재/편직물/실란트 구조물 구조의 실링재에 비해 제조 방법이 간단하고 원가절감 효과를 가질 수 있다. 또한, 일측에 점착성의 테이프를 부착하거나, 외부를 부틸고무 실란트로 고팅시켜, 부틸고무 실란트를 단독으로 사용하는 경우에 비해 치수안정성, 유연성의 저하 및 저 반발탄성 문제를 보완해줄 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예들에 따른 실란트 복합재 및 이의 제조 방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하지만, 본 발명이 하기의 실시예들에 제한되는 것은 아니며, 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양한 다른 형태로 구현할 수 있을 것이다.

특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 기재된 경우, 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 또 다른 구성 요소가 존재할 수도 있다고 이해될 것이다. 반면, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 경우에는, 중간에 또 다른 구성 요소가 존재하지 않는 것으로 이해될 것이다. 구성 요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 예를 들면, "~사이에"와 "직접~ 사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석될 수 있다.

본 출원에서 사용되는 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가 지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지는 않는다.

첨부된 도면에 있어서, 각 구성 요소들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. 각 구성 요소들이 "제1" 및/또는 "제2"로 언급되는 경우, 이러한 구성 요소들을 한정하기 위한 것이 아니라 단지 각 구성 요소들을 구분하기 위한 것이다. 따라서 "제1" 및/또는 "제2"는 각 구성 요소들에 대하여 각기 선택적으로 또는 교환적으로 사용될 수 있다.

실란트 복합재

본 발명의 실시예들에 따른 실란트 복합재는 열가소성 수지 조성물에 발포제로서 수소염화불화탄소(hydrochlorofluorocarbons : 이하 'HCFC'라 한다)를 사용하여 발포시켜 내부에 기체 상태의 발포제가 독립기포 구조를 형성하는 발포체와, 상기 발포체의 전면에 코팅된 실란트 및 상기 실란트에 부착된 이형지를 포함한다.

상기 실란트 복합재 중 실링재로서 사용되는 발포체는 여러 가지 형상을 갖는다. 도 1a 내지 도 1g는 본 발명의 실시예들에 따른 실란트 복합재 내 발포체(10)들을 설명하기 위한 단면도들이다. 도 2a 내지 도 2h는 본 발명의 실시예들에 따른 실란트 복합재들을 설명하기 위한 단면도들이다.

먼저, 도 1a 내지 도 1g를 참조하면, 상기 발포체(10)는 열가소성 수지 조성물과 발포제가 혼합되어 형성되며, 원통형, 모통형 또는 다각형의 다양한 형상을 단면을 갖는다. 일 예로서, 발포체(10)는 열가소성 수지 조성물에 발포제로서 HCFC를 주입하여 가열용융시켜 형성할 수 있다. 예를 들면, 상기 발포제로서 HCFC-22를 사용할 수 있다. 상기 가열용융된 혼합물은 압출기를 통과하면서 다양한 형상으로 완성된다. 다른 예로서, 발포체(10)는 열가소성 수지 조성물에 발포제로서 가스상의 물(H₂O)을 주입하여 형성할 수 있다.

상기 발포제인 HCFC를 사용하여 형성된 발포체(10)는 내부에 기체 상태의 발포제를 함유하는 셀들을 가지며, 상기 셀들은 서로 인접한 상태를 유지하도록 형성된다. 즉, 발포체(10)는 독립기포 구조를 갖도록 형성된다. 발포체(10) 내에 형성된 셀들의 형성에 따라 원하는 연성 및 전성을 갖도록 밀도를 조절할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 발포체(10)는 약 0.10cm³정도의 저밀도에서도 독립기포 구조를 갖도록 형성할 수 있다. 그러므로, 수밀이 요구되는 부위에 단독으로 적용시킬 수 있으며, 다양한 부위에 적용시킬 수 있다.

또한, 발포체(10)는 셀의 크기에 따라 차이가 있으나, 기존의 중공형의 실링 재에 비해 굽힘에 의한 변형을 크게 줄일 수 있다. 즉, 상기 원통형, 모통형 또는 다각형의 발포체(10)는 압축을 받을 때 외부의 힘을 직접 받는 부위에 변형이 생길 수 있으나, 그 주변은 내부의 독립기포구조에 의한 반발탄성으로 변형에 저항하여 소량의 변형만이 발생된다. 따라서, 발포체(10)는 점착성을 갖도록 외부에 도포하는 실란트 및 이형지를 사용하지 않고 단독으로도 실링재로서 사용될 수 있다.

여기서, 발포체(10)의 주요 성분인 열가소성 수지 조성물에는 폴리염화비닐 수지, 에틸렌 초산비닐 수지, 폴리초산비닐 수지, 폴리에틸렌 수지, 에틸렌 프로필렌 고무, 폴리프로필 수지, 폴리스티렌 수지, 폴리프로필렌 수지, 폴리아미드 수지, 폴리카보네이트 수지 또는 폴리우레탄 수지 등을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 열가소성 수지 조성물은 열가소성 수지 중 폴리염화비닐 중합체 30 내지 70 중량부, 프탈산 에스테르계 가소제 20 내지 50 중량부, 바륨-아연계 안정제 0.1 내지 10 중량부, 충진재 0.1 내지 10 중량부, 아크릴계 가공조제 0.1 내지 10 중량부 및 착색제 0.1 내지 1.0 중량부가 혼합되어 형성될 수 있다.

도 2a 내지 도 2h를 참조하면, 발포체(10)의 일측면 또는 전면에 실란트(20)가 도포된다. 실란트(20)는 점착성의 부틸고무 실란트 또는 양면 점착 테이프를 사용하여 형성할 수 있다. 상기 양면 점착 테이프는, 도 2a 내지 도 2d에 도시된 바와 같이, 발포체(10)의 일측면에 점착성을 가진 일면이 부착시켜 사용할 수 있다.

상기 부틸고무 실란트는, 도 2e 내지 도 2h에 도시된 바와 같이, 발포체(10)의 전면에 도포되도록 형성할 수 있다.

실란트(20) 상에는 이형지(30)가 부착된다. 이형지(30)는 실란트(20)의 점착성을 차단시키기 위해 실란트(20)에 부착되며, 실링시키기 위한 구조물 상에서 실란트(20)의 점착성을 노출시키기 위해 제거된다.

상기 설명한 바와 같이 구성된 실란트 복합재(40)는 내부에 기체 상태의 발포제를 함유하여 독립기포 구조를 갖는 발포체(10)를 포함하고 있기 때문에 수밀성을 가지며, 기존의 열린기포 구조를 갖는 실링재에 비하여 압축력, 복원력이 우수한 특성을 가질 수 있다. 따라서, 상기 독립기포 구조의 발포체를 단독으로 사용하여도 수밀성이 요구되는 실링재로서 사용될 수 있으나, 점착력을 갖는 부틸고무 실란트 또는 양면점착 테이프를 부착시킴으로써, 실링하고자 하는 구조물의 형태나 각도에 상관없이 용이하게 결합시킬 수 있다.

실란트 복합재의 제조 방법

이하, 본 발명의 실란트 복합재의 제조 방법에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 이때, 상기 실란트 복합재는 압출기를 사용하여 형성할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 실란트 복합재의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 흐름도이다. 도 4는 본 발명의 실란트 복합재 중 발포체를 제조하기 위한 일반적인 압출기의 예이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 발포체를 제조하기 위한 압출기(100)는 원료가 공급되는 원료공급부(110)와, 발포제가 주입되는 발포제 주입구(120)와, 상기 원료공급부(110) 및 발포제 주입구(120)가 연결되어 내부에 원료 및 발포제를 혼합할 수 있는 스크류(132)가 장착된 실린더형 원료혼합부(130)와, 실린더형 원료혼합 부(130)의 내부에 다수개의 고리형으로 구비된 가열기(140) 및 원하는 형상의 발포체를 형성시키는 금형부(150)를 포함하여 형성된다.

우선, 폴리염화비닐 중합체 30 내지 70 중량부, 프탈산 에스테르계 가소제 20 내지 50 중량부, 바륨-아연계 안정제 0.1 내지 10 중량부, 충진재 0.1 내지 10 중량부, 아크릴계 가공조제 0.1 내지 10 중량부 및 착색제 0.1 내지 1.0 중량부를 혼합시켜 혼합물 원료를 마련한다 (S10).

상기 혼합물 원료를 압출기(100)의 원료공급부(110)를 통해 실린더형 원료혼합부(130) 내부로 투입한다. 상기 혼합물 원료는 실린더형 원료혼합부(130)의 내부에 구비된 가열기(140)를 통해 고온에서 용융된다.

이어서, 상기 혼합물 원료에 발포제 주입구(120)를 통해 발포제인 수소화염화불화탄소(HCFC)를 주입한다(S20). 상기 HCFC는 오존층 파괴물질인 프레온 가스의 대체물질이며, 대류권에서 분해되기 쉽고 염화불화탄소(CFC)의 10% 정도의 염소 성분을 가진 물질이다. 상기 HCFC는 발포체 내부에 독립기포 구조의 셀들을 형성시킬 수 있다. 상기 HCFC의 구체적인 예로는 HCFC-22를 들 수 있다. 상기 HCFC-22는 불연성이므로, 부탄(n-butane), 펜탄(n-pentane), HCFC-142b, HCFC-143a 등의 가연성 물리적 발포제에 필요한 안정장치를 별도로 설치할 필요가 없는 장점이 있다. 상기 HCFC-22를 발포제로 사용할 경우, 비등점이 낮고, 증기압이 크기 때문에 발포체가 형성되어 상온으로 냉각될 때 셀이 붕괴되지 않고 형상이 유지될 수 있다. 또한, 고분자 용융물에 대한 용해도가 커서 약 0.10 g/cm³ 정도의 저밀도에서도 셀 형상을 유지할 수 있는 발포체를 제조할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 발포제로는 물(H₂O)을 가스상태로 사용할 수 있다. 상기 물(H₂O)을 발포제로 사용하여도 독립기포 구조를 일부 형성되기는 하나 셀 벽이 붕괴된 개방된 셀 구조가 많이 나타난다. 반면에, HCFC는 기체상태에서의 증기압이 크기 때문에 물(H₂O)보다 독립기포 구조를 형성하는데 유리하다.

이때, 상기 발포제는 실린더형 원료혼합부(130)의 중간에 연결되어 있는 발포제 주입구(120)를 통하여 제공된다. 실린더형 원료혼합부(130) 내에서, 상기 혼합물 원료와 상기 HCFC는 스크류(132)에 의해 혼합되며, 실린더형 원료혼합부(130)의 내부에 설치된 가열기(140)에 의해 고온 가열된다. 그 결과, 형성된 혼합물은 내부에 가스 상의 HCFC들이 독립기포 구조의 셀들을 포함하는 발포체로 형성된다 (S30).

이때, 상기 발포체는 금형부(die)(150)에 통과시켜 여러 가지 형상을 갖도록 형성시킬 수 있다. 예를 들면, 상기 발포체는 원통형, 모통형 또는 다각형의 단면을 갖도록 형성될 수 있다. 상기와 같이 형성된 발포체는 단독으로도 실링재로서 사용될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 발포체는 컨베이어(도시되지 않음)를 통과하면서 냉각시키며, 권취기(도시되지 않음)를 이용하여 생산된 발포체를 감아주는 권취(winding) 공정을 수행하여 독립적으로 사용할 수 있다.

이어서, 상기 발포체의 표면에 부틸 고무 실란트를 코팅한다(S40).

상기 저밀도 독립기포 구조의 발포체 상에 부틸고무 실란트를 코팅하기 위하여 중공형의 금형부(die)를 갖는 고무 압출기를 이용할 수 있다. 도 5는 본 발명의 실란트 복합재 중 발포체에 부틸고무 실란트를 코팅하기 위한 중공형 금형부를 갖는 고무 압출기를 설명하기 위한 단면도이다.

도 5를 참조하면, 상기 발포체에 부틸고무 실란트를 코팅하기 위한 고무 압출기(200)는 부틸고무 실란트가 투입되는 부틸 혼합물 투입구(210)와, 부틸고무 실란트를 이송시킬 수 있는 스크류(222) 및 스크류 드라이드 모터(224)가 장착된 혼합물 이송부(220)와, 혼합물 이송부(220)와 연결되어 가장자리 부근에 삽입된 발포제의 표면으로 부틸고무 실란트를 코팅시킬 수 있는 이중관 구조의 중공형 금형부(230)와, 중공형 금형부(230)의 내측 관(232)에 연결되어 내측 관(232)에 발포제를 삽입시키며 생산된 발포체를 자동 장력 조절이 되는 언코일러(uncoiler)에 장착시킨 발포제 제공부(240)를 포함하여 형성된다.

상기 부틸 고무 실란트는 부틸 혼합물 투입구(210)에 투입되고, 혼합물 이송부(220)로 이송시키며, 발포제 제공부(240)로부터 제공된 발포제는 중공형 금형부(230)의 내부 관(232)의 가장자리 부분의 개구부로 삽입된다. 상기 중공형 금형부(230)는 내측 관(232) 및 외측 관(234)의 이중관 구조로 형성된다. 내측 관(232) 및 외측 관(234)의 사이로는 용융된 부틸 고무 실란트가 압출된다. 중공형 금형부(230)의 가장자리 단부에서는 상기 부틸고무 실란트가 발포체와 만나 압출되어, 삽입된 발포체 표면에 코팅될 수 있다. 그 결과, 부틸 고무 실란트 코팅된 발포체가 완성된다. 상기 부틸고무 실란트는 용량 및 압력을 조절함으로써 상기 발포체 상에 일정 두께로 도포될 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 발포체의 표면에 부틸고무 실란트를 코팅하는 대신에, 점착기를 사용하여 상기 발포체의 일측면에 양면점착 테이프를 부착시킬 수 있다. 상기와 같은 양면점착 테이프를 이용하는 경우, 상기 발포체를 특정 구조물에 용이하게 위치고정 시킬 수 있다.

이어서, 압출된 제품의 상기 부틸고무 실란트 상에 이형지를 합지한 후 (S50), 컨베이너를 통과하면서 가사온도까지 냉각시켜 실란트 복합재를 취득할 수 있다. 상기 이형지는 상기 부틸고무 실란트의 점착성을 차단하기 위해 부착되며, 실링재로서 사용하기 전에 제거할 수 있다. 이에 따라, 상기 저밀도 독립기포 구조의 발포체와 부틸고무 실란트 및 이형지로 이루어지는 실란트 복합재가 완성된다. 이어서, 상기 실란트 복합재는 권취기(도시되지 않음)를 이용하여 권취될 수 있다.

상기와 같이 HCFC를 발포제로 사용하여 독립기포 구조를 갖는 발포체를 제조함으로써, 원하는 연성 및 전성을 갖도록 밀도 조절이 용이하여 다양한 범위에 적용될 수 있으며, 외부에 도포된 부틸고무 실란트를 포함하는 실란트 복합재의 제조에 의해 치수안정성, 유연성 및 반발탄성 등의 실링재로서의 특성을 유지할 수 있다.

이상에서 설명한 실란트 복합재 및 실란트 복합재의 제조 방법을 실시예에 의거하여 더욱 구체적으로 설명하기로 한다. 그러나 하기 실시예에 의해 본 발명은 한정되지 않고, 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있다.

저밀도의 실란트 복합재 내 발포체의 제조

발포체 혼합물 원료 및 저밀도의 발포체를 형성시키기 위한 발포제를 압출기에 투입하여 발포체를 제조하였다.

실시예 1

열가소성 수지인 폴리염화비닐 중합체 67 중량부에 프탈산 에스테르계 가소제인 디이소노닐 프탈레이트(diisononyl phtalate)(DINP, LG화학(주)) 27 중량부, 바륨-아연계 안정제인 (Ba-Zn organic acid salts)(LOX-55D, 한국대협(주)) 2.8 중량부, 충진재인 탄산칼슘(OM-5, OMYA Korea) 2.4 중량부, 아크릴계 가공조제인 메틸메타크릴레이트-아크릴에스테르(Methylmethacrylate-Acrylester copolymer)(PA-20, Kaneka) 0.6 중량부 및 착색제인 카본 블랙(MA-100, Mitsubishi) 0.2 중량부를 적하하면서 교반하여 발포체 원료를 혼합하였다. 이때, 혼합된 원료의 온도가 약 100℃가 되도록 설정하였다. 이어서, 상기 혼합된 발포체 원료를 압출기(HSE65-32, 한국EM(주))의 실린더형 원료혼합부에 투입하였다. 이어서, 발포제로서 HCFC-22(Korfron-22, 울산화학(주))를 약 16ml/분 동안 압출기에 투입하였다. 이때, 압출기의 내부 압력은 80 내지 100atm으로 유지시켰다. 이어서, 상기 혼합된 발포체 원료 및 발포제를 실린더형 원료혼합부에서 혼합하여 발포시킨 다음 금형부를 통과하여 발포체를 형성하였다. 이때, 상기 발포체 내 발포제의 중량은 전체 발포체 중량의 약 2 중량%가 되도록 제조되었다.

실시예 2~7

실시예 2~7은 실시예 1과 실질적으로 동일한 방법으로 발포체를 제조하되, 실시예 2는 실시예 1과는 달리 발포제의 중량이 전체 발포체 중량의 약 4 중량%가 되도록 제조되었으며, 실시예 3은 상기 발포제의 중량이 약 6 중량%가 되도록 제조되었으며, 실시예 4는 상기 발포제의 중량이 약 8 중량%가 되도록 제조되었으며, 실시예 5는 상기 발포제의 중량이 약 10 중량%가 되도록 제조되었으며, 상기 실시예 6은 상기 발포제의 중량이 약 12 중량%가 되도록 제조되었으며, 상기 실시예 7은 실시예 1과는 달리 발포제의 중량이 전체 발포체 중량의 약 5 중량%가 되도록 제조되었다.

비교예 1

비교예 1은 실시예 1과 실질적으로 동일한 방법으로 발포체를 제조하되, 실시예 1과는 달리 발포제로서 물(H₂O)을 가스 상태로 사용하여 발포체를 제조하였다.

비교예 2~7

비교예 2~7은 상기 비교예 1과 실질적으로 동일한 방법으로 발포체를 제조하였으나, 비교예 2~7은 비교예1과 실질적으로 동일한 방법으로 발포체를 제조하되, 비교예 2는 비교예 1과는 달리 발포제의 중량이 전체 발포체 중량의 약 4 중량%가 되도록 제조되었으며, 비교예 3은 상기 발포제의 중량이 약 6 중량%가 되도록 제조되었으며, 비교예 4는 상기 발포제의 중량이 약 8 중량%가 되도록 제조되었으며, 비교예 5는 상기 발포제의 중량이 약 10 중량%가 되도록 제조되었으며, 상기 비교예 6은 상기 발포제의 중량이 약 12 중량%가 되도록 제조되었으며, 상기 비교예 7은 상기 발포제의 중량이 약 3 중량%가 되도록 제조되었다.

실란트 복합재의 발포체 특성 평가

상기 실시예 1~6에 의해 제조된 발포체 및 비교예 1~6에 의해 제조된 발포체 특성 평가를 위한 물성을 측정하고, 외관을 관측하였다. 여기서, 상기 발포체의 표면에 부틸 고무 실란트를 코팅하고 상기 코팅된 전면에 이형지를 부착하면 실란트 복합재를 수득할 수 있다. 그러나, 일단 부틸 고무 실란트를 코팅하면 발포체의 특성 실험을 위한 분리가 어려우므로 발포체만으로 물성 시험을 수행하였다. 우선, 상기 발포체 내 발포제의 함량에 따른 발포체의 밀도를 측정하고, 외관을 평가하였다. 상기 발포제의 함량 변화에 따른 밀도 측정 결과는 하기 표 1에 개시되어 있다. 여기서, 밀도는 ASTM D297의 수치환법(hydrostatic method)을 사용하여 측정하였다.

하기 표 1의 외관 평가 결과에서, "○"는 양호하면서 내부에 닫힌 셀(closed cell) 구조가 형성되는 경우를 나타내며, "△"는 양호하지만, 내부에 개방된 셀(open cell) 구조가 형성되는 경우를 나타내며, "X"는 불량한 경우를 나타낸다.

[표 1] 실시예 1~6 및 비교예 1~6으로 제조된 실란트 복합재의 발포체 밀도 및 외관

상기 표 1에 기재된 상기 실시예 1~6 및 비교예 1~6에 대한 밀도 및 외관 측정 결과를 살펴보면, 발포체 내 발포제의 함량이 증가함에 따라 밀도가 감소되지만, 상기 실시예 1의 HCFC-22를 발포제로 사용하는 실란트 복합제에서는 발포제의 함량이 증가되어도 닫힌 셀 구조를 유지하여 밀도의 급격한 감소를 막을 수 있어 외관이 양호한 독립기포 구조의 발포체를 형성함을 알 수 있었다.

구체적으로, 비교예 1에서와 같이 가스상의 물(H₂O)을 발포제로 사용하는 경우, 약 6 중량% 이상으로 발포체의 함량이 증가하면서 밀도가 급격히 낮아져 개방된 셀 구조를 형성시키는 것을 알 수 있었다. 상기와 같이 개방된 셀 구조를 갖는 발포체는 방수, 단열 등에 불리할 수 있다. 그러나, 본 발명의 실시예 1에 따른 HCFC-22를 발포제로 사용하는 발포체는 약 0.10g/cm³의 저밀도까지 외관 불량없이 독립기포 구조의 발포체를 얻는 것으로 나타났다.

도 6은 실시예 7에 따른 발포제를 사용한 발포체의 단면의 주사전자현미경(SEM)을 이용하여 촬영한 사진이며, 도 7은 비교예 7에 따른 발포제를 사용한 발포체의 단면의 주사전자현미경(SEM)을 이용하여 촬영한 사진이다.

도 6 및 7을 참조하면, 실시예 7에 따른 발포제(HCFC-22)를 사용한 발포체 내 기포 사이즈는 비교예 7에 따른 발포제(H₂O)를 사용한 발포체 내 기포 사이즈에 비해 작은 것을 알 수 있었다. 구체적으로, 상기 실시예 7에서의 발포체의 내부의 기포 사이즈는 직경이 약 0.29 내지 3.38mm로 고르게 분포되어 0.3mm 이하의 작은 기포 사이즈도 존재하며, 닫힌 셀 구조를 갖는 것을 확인할 수 있었다. 반면에, 상기 비교예 7에서의 발포체의 내부의 기포 사이즈는 직경이 약 0.47 내지 4.25mm로 크며, 기포들의 형태가 구분되기 어렵고 열린 셀 구조를 갖는 것을 확인할 수 있었다.

또한, 실시예 7 및 비교예 7에 의해 제조된 발포체 성능 평가를 위하여 밀도 및 하기 4가지 특성을 측정하였다. 상기 발포체 성능 평가의 결과는 하기 표 2에 개시되어 있다. (하기 표 2에서의 특성값은 동일한 실험을 5회 반복 수행한 데이타들의 평균이다.)

(1) 수분 흡수율 : 시료를 일정시간 동안 침수한 후, 침수 전과의 무게 차이를 비율로 나타낸 값을 말한다. 실험 방법은 시료를 약 100mm로 절단한 후 두 장의 SUS판 사이에 놓은후 직경의 30%가 되도록 클램프를 사용하여 압축하였다. 이어서, 압축된 시료를 수두(Head of water) 약 50mm가 되도록 침수하고 약 22시간 동안 방치한 다음 시료를 꺼내서 표면에 묻은 물을 제거시키고 무게 변화를 측정하였다. 이때, 발포체의 수분 흡수율은 아래의 식(1)을 이용하여 계산하였다.

(2) 인장강도 : 시료가 파단되기 전까지 인장시키는 과정 중에서 시료에 가해진 최대 하중을 단위면적으로 나눈 값을 말하며, 인장시험기를 이용하여 약 50mm/분의 속도로 인장시키면서 측정하였다.

(3) 연신율 : 시료가 파단되기 전까지 인장시켰을 때, 재료가 파괴되기 전까지 늘어난 비율을 말하며, 인장시험기를 이용하여 약 50mm/분의 속도로 인장시키면서 측정하였다.

(4) 압축력 : 시료를 일정비율만큼 압축시키기 위하여 필요한 힘을 단위길이로 나눈 갑을 말하며, 압축시험기를 이용하여 시료의 초기 직경의 30%가 될 때까지 약 50mm/분의 속도로 압축하여 측정하였다.

[표 2] 실시예 7 및 비교예 7로 제조된 발포체의 물성

상기 표 2를 참조하면, 상기 실시예 7 및 비교예 7에 대한 발포체의 성능 평가 결과에서 알 수 있듯이, 수득된 발포체는 발포제로 가스상의 물(H₂O)을 사용한 발포체와 동일한 밀도 조건에서도 수분 흡수율이 매우 적어 내부의 기포가 매우 작고 치밀하게 형성되어 있는 것으로 나타났다. 또한, 본 발명의 상기 실시예 1에서 제조된 발포체는 주어진 4가지 항목 모두에서 기존의 물(H₂O)을 사용한 발포체보다 동등하거나 우수한 발포체 성능을 갖는 것으로 나타났다. 따라서, 본 발명에 따른 HCFC를 발포제로 이용하는 발포체는 저밀도의 독립기포 구조를 가지며, 향상된 발포체 특성을 갖는 것을 알 수 있었다. 따라서, 발포제로 HCFC를 사용한 경우의 실란트 복합재가 기존의 물(H₂O)을 적용한 경우의 실란트 복합재에 비해 밀도 조절이 용이하며, 낮은 밀도에서도 독립기포 구조를 유지할 수 있다.

상기와 같이 HCFC를 발포제로 사용하여 독립기포 구조를 갖는 발포체를 제조함으로써, 원하는 연성 및 전성을 갖도록 밀도 조절이 용이하여 다양한 범위에 적 용될 수 있으며, 외부에 부틸고무 실란트를 도포하는 실란트 복합재의 제조시 치수안정성, 유연성 및 반발탄성 등의 실링재로서의 특성을 유지할 수 있다.

상술한 본 발명의 실란트 복합재 및 실란트 복합재의 제조 방법은 실란트 복합재의 발포체 제조시 HCFC를 발포제로 사용하여 발포시킴으로써, 원하는 연성 및 전성을 갖도록 밀도를 조절하는 것이 용이하고, 독립기포 구조를 가져 기존의 중공형의 실링재에 비해 수밀이 요구되는 부위에 단독으로 적용시킬 수 있으며, 굽힘에 의한 변형을 크게 줄일 수 있다. 또한, 일측에 점착성의 테이프를 부착하거나, 외부를 부틸고무 실란트로 코팅시킴으로써, 부틸고무 실란트를 단독으로 사용하는 경우에 비해 치수안정성, 유연성 저하 문제 및 저반발탄성 문제를 보완시킬 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

도 1a 내지 도 1g는 본 발명의 실시예들에 따른 실란트 복합재 내 발포체들을 설명하기 위한 단면도들이다.

도 2a 내지 도 2h는 본 발명의 실시예들에 따른 실란트 복합재들을 설명하기 위한 단면도들이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 실란트 복합재의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 흐름도이다.

도 4는 본 발명의 실란트 복합재 중 발포체를 제조하기 위한 일반적인 압출기의 예이다.

도 5는 본 발명의 실란트 복합재 중 발포체에 부틸고무 실란트를 코팅하기 위한 중공형 금형부를 갖는 고무 압출기를 설명하기 위한 단면도이다.

도 6은 실시예 7에 따른 발포제를 사용한 발포체의 단면의 주사전자현미경(SEM)을 이용하여 촬영한 사진이다.

도 7은 비교예 7에 따른 발포제를 사용한 발포체의 단면의 주사전자현미경(SEM)을 이용하여 촬영한 사진이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 발포체 20 : 실란트

30 : 이형지 40 : 실란트 복합재

100 : 압출기 110 : 원료공급부

120 : 발포제 주입구 130 : 원료혼합부

132 : 스크류 140 : 가열기

150 : 금형부 200 : 고무 압출기

210 : 부틸 혼합물 투입구 220 : 혼합물 이송부

230 : 중공형 금형부 240 : 발포제 제공부

Claims

열가소성 수지 30 내지 70 중량부, 프탈산 에스테르계 가소제 20 내지 50 중량부, 바륨-아연계 안정제 0.1 내지 10 중량부, 충진재 0.1 내지 10 중량부, 아크릴계 가공조제 0.1 내지 10 중량부 및 착색제 0.1 내지 1.0 중량부를 포함하는 열가소성 수지 조성물에 발포제로서 수소화염화불화탄소(HCFC)를 사용하여 발포시켜 내부에 기체 상태의 발포제가 독립기포 구조를 형성하는 발포체;

상기 발포체의 전면에 코팅된 실란트; 및

상기 실란트에 부착된 이형지를 포함하는 실란트 복합재.
제1항에 있어서, 상기 발포체는 0.10g/cm³까지의 저밀도에서도 상기 독립기포 구조를 형성하는 것을 특징으로 하는 실란트 복합재.
제1항에 있어서, 상기 발포체는 원통형, 모통형 또는 다각형의 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 실란트 복합재.
제1항에 있어서, 상기 열가소성 수지 조성물은 폴리염화비닐 수지, 에틸렌 초산비닐 수지, 폴리초산비닐 수지, 폴리에틸렌 수지, 에틸렌 프로필렌 고무, 폴리프로필 수지, 폴리스티렌 수지, 폴리프로필렌 수지, 폴리아미드 수지, 폴리카보네이트 수지 및 폴리우레탄 수지로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 열가소성 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 실란트 복합재.
삭제
제1항에 있어서, 상기 실란트로는 부틸고무 실란트 또는 양면 점착테이프가 사용되며, 상기 이형지는 상기 실란트 복합재를 원하는 구조물에 부착시키기 위해 사용하기 전에 제거되는 것을 특징으로 하는 실란트 복합재.
폴리염화비닐 중합체 30 내지 70 중량부, 프탈산 에스테르계 가소제 20 내지 50 중량부, 바륨-아연계 안정제 0.1 내지 10 중량부, 충진재 0.1 내지 10 중량부, 아크릴계 가공조제 0.1 내지 10 중량부 및 착색제 0.1 내지 1.0 중량부를 혼합시킨 혼합물 원료를 마련하는 단계;

상기 혼합물 원료에 발포제인 수소화염화불화탄소(HCFC)를 주입하는 단계;

상기 혼합물 원료와 발포제를 고온 가열된 상태로 혼합시켜 발포체를 형성하는 단계;

상기 발포체의 표면에 부틸고무 실란트를 도포하는 단계; 및

상기 부틸고무 실란트 상에 이형지를 부착하는 단계를 포함하는 실란트 복합재의 제조 방법.
제7항에 있어서, 상기 발포체는 내부에 기체 상태의 발포제가 독립기포 구조를 형성하며, 0.10g/cm³까지의 저밀도에서도 상기 독립기포 구조를 형성하는 것을 특징으로 하는 실란트 복합재의 제조 방법.