KR101164774B1

KR101164774B1 - 실리콘 찰흙

Info

Publication number: KR101164774B1
Application number: KR1020120029324A
Authority: KR
Inventors: 최석호; 이상철
Original assignee: 이상철; 최석호
Priority date: 2012-03-22
Filing date: 2012-03-22
Publication date: 2012-07-12

Abstract

본 발명은 실리콘 찰흙에 관한 것으로, 구체적으로는 실리콘 베이스에 상온 경화방지제와 고온 경화제를 함께 포함시킨 실리콘 찰흙에 관한 것이다. 본 발명의 실리콘 찰흙은 상온 경화방지제를 포함하므로 상온에서는 경화되지 않으므로 여러 번 재사용이 가능하고, 고온 경화제를 포함하므로 제작물을 고온에서 경화시킬 경우에는 장기간 보존이 가능하다고 하는 장점이 있다.

Description

실리콘 찰흙{Silicone clay}

본 발명은 실리콘 찰흙에 관한 것으로, 구체적으로는 실리콘 베이스에 상온 경화방지제와 고온 경화제를 함께 포함시킨 실리콘 찰흙에 관한 것이다.

공작용으로 주요 사용되고 있는 고무 찰흙은 지나치게 단단하여 조형물 제작에 어려움이 있거나, 고무 찰흙이 부드러워 제작이 용이하더라도 상온에서 쉽게 굳어지기 때문에 재사용이 불가능하다는 단점이 있었다.

이러한 단점을 극복하기 위하여 상온에서 잘 굳지 않는 고무 찰흙이 개발된 바 있으나 (대한민국 등록특허 제10-1012314호), 이러한 찰흙은 상온에서 굳지 않아 재사용은 가능하지만 고무찰흙을 이용하여 완성된 조형물이 경화되지 않아 반영구적으로 보존할 수 없다는 단점이 있다.

한편, 단순 공작용 찰흙에 비하여 DIY (do-it-yourself)용 찰흙의 경우는 스스로의 필요에 따라 조형물을 만들거나 보수하는데 쓰이는 찰흙이기 때문에 상온에서는 경화되지 않는 것이 작업성 측면에서는 유리한 반면, 고온에서는 경화되어 장기적으로 보존 가능해야 할 필요가 있다.

본 발명은 재사용이 가능할 뿐만 아니라, 필요에 따라 장기 보존이 가능한 제작물을 제조할 수 있는 실리콘 찰흙을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는 실리콘 베이스에 상온 경화방지제와 고온 경화제를 첨가한 실리콘 찰흙을 제공한다.

본 발명의 실리콘 찰흙은 상온 경화방지제를 포함하므로 상온에서는 경화되지 않으므로 여러 번 재사용이 가능하고, 고온 경화제를 포함하므로 제작물을 고온에서 경화시킬 경우에는 장기간 보존이 가능하다고 하는 장점이 있다.

본 발명은 우선, 실리콘 베이스 100 중량부에 대하여 8-20 중량부의 상온 경화방지제 및 0.5-4.0 중량부의 고온 경화제를 포함하는 실리콘 찰흙을 제공한다.

상기 실리콘 베이스는 실리콘 중합체를 주성분으로 포함하는 것으로서, 실리콘 중합체로는 주로 폴리디메틸실록산을 사용할 수 있다.

또한, 상기 실리콘 베이스는 주성분인 실리콘 중합체에 기타 성분을 혼합하여 사용할 수 있는데, 예를 들어 폴리디메틸실록산, 실리카 및 실리콘 오일 등을 혼합하여 사용할 수 있다.

구체적으로, 상기 실리콘 베이스는 폴리디메틸실록산 : 실리카 : 실리콘 오일을 중량비로 60-85 : 15-40 : 0.5-15로 혼합하여 사용할 수 있다.

한편, 상기 상온 경화방지제는 메틸비닐 실리콘 검과 같은 실리콘 검을 포함하며, 예컨대 1,3,5,7-테트라비닐-1,3,5,7-테트라메틸 시클로테트라실록산을 사용할 수 있다.

상기 상온 경화방지제는 실리콘 검 및 실리콘 오일을 60-99 : 1-40의 중량비로 혼합하여 사용할 수 있다.

본 발명에 있어서, 고온 경화제는 190-210℃의 온도에서 실리콘 찰흙을 경화시킬 수 있는 것으로서, 백금 촉매와 경화지연제의 혼합물이다.

상기 경화지연제는 디메틸하이드로젠폴리실록산, 비닐-말단 폴리디메틸메틸비닐실록산, 트리알릴 이소시아누레이트 또는 이들의 조합일 수 있다.

상기 경화지연제는 디메틸하이드로젠폴리실록산 : 비닐-말단 폴리디메틸메틸비닐실록산 : 트리알릴 이소시아누레이트를 중량비로 30-60 : 30-60 : 1-10으로 혼합하여 사용할 수 있다.

상기 백금 촉매 대 경화지연제의 혼합비는 중량비로 1 : 1.5-5인 것이 바람직하다.

본 발명의 실리콘 찰흙은 실리콘 베이스 100 중량부에 대하여 0.2-1.0 중량부의 항균제를 추가로 포함할 수 있으며, 이때 항균제는 천연 항균제 또는 나노실버 등을 사용할 수 있다.

본 발명의 실리콘 찰흙은 실리콘 베이스 100 중량부에 대하여 1-10 중량부의 안료 또는 1-10 중량부의 축광제 등을 추가로 포함할 수 있다.

한편, 본 발명의 실리콘 찰흙은 필요에 따라 적절한 용도로, 예를 들면 DIY용 또는 공작용 등으로 주로 사용될 수 있고, 산업용 용도로도 사용될 수 있으나, 용도가 특별히 한정되어 있는 것은 아니다.

또한, 본 발명은 실리콘 베이스 100 중량부와 상온 경화방지제 8-20 중량부를 혼합하여 반죽함으로써 1차 반죽물을 제조하는 단계; 및

상기 1차 반죽물과 고온 경화제를 혼합하여 반죽함으로써 2차 반죽물을 제조하는 단계를 포함하는 상기 실리콘 찰흙의 제조 방법을 제공한다.

상기 2차 반죽물을 제조하는 단계에서 항균제를 추가로 혼합하여 반죽할 수 있으며, 제조된 2차 반죽물에 실리콘 베이스 100 중량부에 대하여 1-10 중량부의 안료, 1-10 중량부의 축광제 및 이들의 조합을 혼합하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.

이하, 본 발명을 실시예에 의해 구체적으로 나타낸다. 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.

우선, 하기 실시예 및 비교예에서 사용한 실리콘 찰흙의 원료 성분은 다음과 같다.

1) EX30 (실리콘 베이스)

폴리디메틸실록산 (CAS No.: 68083-18-1) 중량비: 65-75

퓸드 실리카 (CAS No.: 7631-86-9) 중량비: 20-30

실리콘 오일 [디메틸폴리실록산 (비닐 말단)] (CAS No.: 63148-62-9) 중량비: 1-10

2) EX40 (실리콘 베이스)

폴리디메틸실록산 (CAS No.: 68083-18-1) 중량비: 70-80

퓸드 실리카 (CAS No.: 7631-86-9) 중량비: 25-35

3) Gum (상온 경화방지제)

메틸 비닐실록산 (1,3,5,7-테트라비닐-1,3,5,7-테트라메틸 시클로테트라실록산) (CAS No.: 27342-69-4) 중량비: 60-99

실리콘 오일 [디메틸폴리실록산 (비닐 말단)] (CAS No.: 63148-62-9) 중량비: 1-40

4) 고온 경화제에 사용되는 경화지연제

디메틸하이드로젠폴리실록산 (CAS No.: 68037-59-2) 중량비: 30-60

비닐-말단 폴리디메틸메틸비닐실록산 (CAS No.: 68083-18-1) 중량비: 30-60

트리알릴 이소시아누레이트 (CAS No.: 1025-15-6) 중량비: 1-10

또한, 실리콘 찰흙은 실리콘 베이스와 상온 경화방지제를 혼합하여 반죽함으로써 1차 반죽물을 제조한 후, 1차 반죽물과 고온 경화제를 혼합하여 다시 반죽함으로써 제조하였다. 1차 반죽물과 고온 경화제를 혼합하여 반죽할 때 항균제를 추가로 혼합하여 반죽할 수 있으며, 제조된 찰흙에 안료나 축광제 등의 성분을 혼합할 수 있으나, 이들 성분은 제품의 효과에 영향을 미치는 것은 아니므로 하기 실시예에서는 첨가하지 않았다.

비교예 1~10

하기 표 1의 조성으로 비교예 1~10의 실리콘 찰흙을 제조하고, 제조된 찰흙으로 조형물을 제작하였다.

상온 경화 시험을 하기 위하여 제작된 조형물을 50℃에서 24시간 동안 방치하여 경화되는지 여부를 관찰하고, 그 결과를 표 1에 나타내었다.일반적으로 상온이라 함은 20~25℃를 나타내지만 본 실험에서는 상온보다 높은 온도인 50℃ 온도에서 경화 여부를 시험하여 이것을 상온 경화 시험 결과로 하였다.

상기 표 1에 나타낸 바와 같이, Pt 촉매와 경화지연제가 1:1의 중량비로 사용된 비교예의 경우에는 제작된 조형물이 상온에서 경화되어 찰흙의 재사용이 불가능하였다.

실시예 1~8

하기 표 2와 같이 다른 원료의 함량은 동일하게 하고 Pt 촉매와 경화지연제의 비율을 달리한 조성으로 실시예 1~8의 실리콘 찰흙을 제조하고, 제조된 찰흙으로 조형물을 제작하였다.

제작된 조형물을 50℃에서 24시간 동안 방치하여 경화되는지 여부를 관찰하고, 그 결과를 비교예 1 및 2와 비교하여 표 2에 나타내었다.

상기 표 2에 나타낸 바와 같이, Pt 촉매와 경화지연제가 1:1의 중량비로 사용된 비교예 1 및 2의 경우에는 상온에서 조형물이 경화된 반면, 다른 원료의 사용량은 동일하게 하고, Pt 촉매와 경화지연제의 비율을 1:1.5 ~ 1:4로 한 실시예의 경우에는 상온에서 전혀 경화되지 않거나 거의 경화되지 않아 재사용이 가능하였다. 50℃ 온도에서 전혀 또는 거의 경화되지 않았으므로 본 발명 실시예의 찰흙은 실제 상온인 20~25℃ 온도에서는 전혀 경화되지 않을 것임을 알 수 있다.

실시예 9~12 및 비교예 11~15

하기 표 3과 같이 Pt 촉매와 경화지연제의 비율을 1:4로 고정하고, 실리콘 베이스와 상온 경화방지제의 비율을 달리하여 실시예 9~12 및 비교예11~15의 실리콘 찰흙을 제조하고, 제조된 찰흙으로 조형물을 제작하였다.

제작된 조형물을 50℃에서 24시간 동안 방치하여 경화되는지 여부를 관찰하고, 그 결과를 표 3에 나타내었다.

상기 표 3에서 나타낸 바와 같이, Pt 촉매와 경화지연제가 1:4의 중량비로 고정되었을 경우, 실리콘 베이스 100 중량부에 대한 상온 경화방지제의 중량비가 8.70~19.05인 경우에는 제작된 조형물이 상온에서 거의 경화되지도 않고 물러지지도 않는 반면에, 상온 경화방지제가 실시예의 범위를 벗어난 비교예의 경우는 상온에서 경화되거나, 경화되지 않더라도 너무 물러져서 제작된 조형물이 무너지는 현상이 발생하였다.

상기 표 2 및 표 3의 상온 경화 시험은 50℃에서 24시간 동안 방치하였을 경우의 결과인데, 본 발명자는 별도로 실시예의 찰흙을 실제 상온 (20-25℃)에서 3개월 동안 방치하는 경화 시험을 시행하였다. 그 결과 본 실시예의 찰흙은 20-25℃에서 3개월이 경과하여도 거의 또는 전혀 경화되지 않았다.

고온 경화 시험

상기 실시예 및 비교예에서 찰흙 제조, 조형물 제작 및 상온 경화 시험을 수행하였으며, 그런 다음, 실시예 및 비교예의 찰흙으로 제작한 조형물을 이용하여 고온 경화 시험을 수행하였다.

실시예 4의 실리콘 찰흙을 이용하여 두께 3 mm, 5 mm 및 10 mm 의 조형물을 제조하여, 각각에 대해 180℃, 190℃ 및 200℃의 오븐에서 경화시켜 고온 경화시험을 수행하여 그 결과를 표 4에 나타내었다.

경화 온도(℃)	경화시간(분)	조형물 두께
경화 온도(℃)	경화시간(분)	3 mm	5 mm	10 mm
180℃	3	×	×	×
	5	○	×	×
	7	○	○	×
	9	○	○	×
	11	○	○	○
190℃	3	○	×	×
	5	○	○	×
	7	○	○	○
	9	○	○	○
	11	◎	◎	◎
200℃	3	○	×	×
	5	○	○	×
	7	○	○	○
	9	◎	◎	◎
	11	◎	◎	◎
×: 경화되지 않음. ○: 경화됨. ◎: 경화가 매우 잘 됨.

상기 표 4에 나타낸 바와 같이 조형물의 두께 및 온도에 따라 경화 정도에 차이가 있으나, 대체로 200℃에서 10분 전후로 경화할 경우 경화가 매우 잘 이루어진다는 점을 알 수 있었다.

Claims

실리콘 베이스 100 중량부에 대하여 8-20 중량부의 상온 경화방지제 및 0.5-4.0 중량부의 고온 경화제를 포함하는 것을 특징으로 하는 실리콘 찰흙.
청구항 1에 있어서,
상기 실리콘 베이스는 실리콘 중합체를 포함하는 것을 특징으로 하는 실리콘 찰흙.
청구항 2에 있어서,
상기 실리콘 중합체는 폴리디메틸실록산인 것을 특징으로 하는 실리콘 찰흙.
청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
상기 실리콘 베이스는 폴리디메틸실록산, 실리카, 실리콘 오일 및 이들의 조합으로부터 선택되는 것을 포함하는 실리콘 찰흙.
청구항 4에 있어서,
상기 실리콘 베이스는 폴리디메틸실록산, 실리카 및 실리콘 오일을 포함하며, 폴리디메틸실록산 : 실리카 : 실리콘 오일의 혼합비는 중량비로 60-85 : 15-40 : 0.5-15인 것을 특징으로 하는 실리콘 찰흙.
청구항 1에 있어서,
상기 상온 경화방지제는 실리콘 검을 포함하는 것을 특징으로 하는 실리콘 찰흙.
청구항 6에 있어서,
상기 실리콘 검은 메틸비닐 실리콘 검인 것을 특징으로 하는 실리콘 찰흙.
청구항 7에 있어서,
상기 실리콘 검은 1,3,5,7-테트라비닐-1,3,5,7-테트라메틸 시클로테트라실록산인 것을 특징으로 하는 실리콘 찰흙.
청구항 6에 있어서,
상기 상온 경화방지제는 실리콘 검 및 실리콘 오일을 60-99 : 1-40의 중량비로 포함하는 것을 특징으로 하는 실리콘 찰흙.
청구항 1에 있어서,
상기 고온 경화제는 190-210℃의 온도에서 실리콘 찰흙을 경화시키는 것으로서, 백금 촉매와 경화지연제의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 실리콘 찰흙.
청구항 10에 있어서,
상기 경화지연제는 디메틸하이드로젠폴리실록산, 비닐-말단 폴리디메틸메틸비닐실록산, 트리알릴 이소시아누레이트 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 실리콘 찰흙.
청구항 10에 있어서,
상기 경화지연제는 디메틸하이드로젠폴리실록산, 비닐-말단 폴리디메틸메틸비닐실록산 및 트리알릴 이소시아누레이트를 포함하고, 디메틸하이드로젠폴리실록산 : 비닐-말단 폴리디메틸메틸비닐실록산 : 트리알릴 이소시아누레이트의 혼합비는 중량비로 30-60 : 30-60 : 1-10인 것을 특징으로 하는 실리콘 찰흙.
청구항 10에 있어서,
상기 백금 촉매 대 경화지연제의 혼합비는 중량비로 1 : 1.5-5인 것을 특징으로 하는 실리콘 찰흙.
청구항 1에 있어서,
실리콘 베이스 100 중량부에 대하여 0.2-1.0 중량부의 항균제를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 실리콘 찰흙.
청구항 14에 있어서,
상기 항균제는 천연 항균제, 나노실버 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 실리콘 찰흙.
청구항 1에 있어서,
실리콘 베이스 100 중량부에 대하여 1-10 중량부의 안료, 1-10 중량부의 축광제 및 이들의 조합을 추가로 포함하는 실리콘 찰흙.
청구항 1에 있어서,
상기 실리콘 찰흙은 DIY (do-it-yourself)용 또는 공작용으로 사용되는 것을 특징으로 하는 실리콘 찰흙.
실리콘 베이스 100 중량부와 상온 경화방지제 8-20 중량부를 혼합하여 반죽함으로써 1차 반죽물을 제조하는 단계; 및
상기 1차 반죽물과 고온 경화제를 혼합하여 반죽함으로써 2차 반죽물을 제조하는 단계를 포함하는 청구항 1의 실리콘 찰흙의 제조 방법.
청구항 18에 있어서,
상기 2차 반죽물을 제조하는 단계는 항균제를 추가로 혼합하여 반죽하는 단계인 것을 특징으로 하는 실리콘 찰흙의 제조 방법.
청구항 18 또는 청구항 19에 있어서,
상기 제조된 2차 반죽물에 실리콘 베이스 100 중량부에 대하여 1-10 중량부의 안료, 1-10 중량부의 축광제 및 이들의 조합을 혼합하는 단계를 추가로 포함하는 실리콘 찰흙의 제조 방법.