KR101443402B1 - 소재 조성물 및 그의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

놀이용 또는 모델링 목적의 소재 조성물은 미립자 물질(2) 및 상기 입자에 코팅으로 배치된 결합제(3)를 포함한다. 상기 결합제는 붕소 화합물, 특히 실리콘 오일에 의해 가교된 히드록시-말단 중합체를 포함한다. 상기 소재 조성물을 제조하기 위한 방법은 입자(2)를 혼합기에 넣는 단계; 히드록시-말단 중합체, 특히 실리콘 오일을 부가하여 입자의 표면 상에 박층으로 분포시키는 단계; 및 그 후에, 붕소 함유 가교제를 용액으로 부가하고 혼합하여 중합체의 가교가 생기고 점도를 증가시키는 단계를 포함한다.
소재 조성물, 실리콘 오일, 결합제, 히드록시-말단 중합체, 붕소 함유 가교제

Description

소재 조성물 및 그의 제조 방법{Material composition and method for its manufacture}
본 발명은 한편으로는 입자형 또는 그레인형 물질 및 다른 한편으로는 입자(particle) 또는 그레인(grain)에 코팅으로 배치된 결합제를 포함하며, 상기 결합제는 붕소 화합물에 의해 가교된 히드록시-말단 중합체를 포함하는 소재 조성물에 관한 것이다.
본 발명은 또한 다량의 입자 또는 그레인을 혼합기에 넣는 단계, 저 점도의 히드록시-말단 중합체를 포함하는 결합제에 포함된 적어도 1개의 제1 성분을 혼합기에 공급하는 단계, 및 붕소를 함유하는 가교제 형태의 제2 성분을 혼합기에 공급하는 단계를 포함하는, 소재 조성물을 제조하는 방법에 관한 것이다.
당해 기술 분야에는 다수의 모델 점토 또는 유사한 혼련가능한(kneadable) 물질이 예전부터 알려져 있고 또 예술적 목적을 위해 또 어린이 놀이용으로 적용되어 왔다. 이들 물질의 다수는 소망하는 가소성 및 성형성을 얻기 위하여 특정의 작업 및 부드러운 가열을 필요로 한다.
피규어(figures)를 몰드(mould)에서 제조하도록 성형가능한 또는 형성가능한(formable) 매트릭스를 사용할 수 있기 위해서는, 몰드가 제조되는 물질로부터 매트릭스가 용이하게 방출 또는 미끄러지는 것이 필요하다. 따라서 주변에 대한 매 트릭스 또는 조성물의 접착성능은 제한되어야 하며, 이는 또한 동시에 매트릭스가 덜 점착성으로 되고 취급을 용이하게 하는 효과를 갖는다.
점토 또는 조성물이 어린이에 의해 취급될 때, 특히 반복적으로 사용될 때 관련되는 다른 문제는, 취급된 조성물에 세균 및 기타 오염물이 생장할 수 있는 점으로, 이는 상기 조성물이 어린이 보호 시설과 같은 대규모 어린이 그룹에서 취급될 때 적절하지 않다. 동시에 모델링 점토 또는 조성물의 컨시스턴시는 액체, 예컨대 땀 또는 침 형태가 조성물에 흡수되면, 감소된다.
이 분야에 알려진 물질의 일례는 주로 밀가루, 물 및 소금으로 이루어진 소위 트릭 도우(trick dough)이다. 다른 첨가제를 포함하는 다른 유사한 물질은 상품명 Play-Doh®로 시판된다. 이들 물질은 사용하는 동안 물이 증발될 때 건조된다. 또한 이 물질은 플라스틱 또는 유사 물질의 깊은 몰드로부터 미끄러지거나 방출되지 않는다.
즉시 성형될 수 있는 관심을 두고 있는 구조를 얻기 위하여, 물질에 비교적 많은 비율의 입자가 포함되게 할 수 있고, 이것은 과립 구조를 가지며, 이것은 습윤 모래에 비견된다. 또한 혼련 가능한 물질의 전체 부피는 적어도 포함된 입자의 부피에 의해 동시에 증가된다.
포함된 입자의 결과로 작업성, 합리적으로 낮은 접착성 및 소망하는 과립 구조에 관하여 적어도 상술한 기준을 만족시키는 종래 기술의 물질의 일례는 본 출원인이 출원한 SE 0500663-0호이다. 그러나 이 물질은 내수성인 경질 피규어를 제조하기 위하여 오븐에서 베이킹될 수 있는 점에서 특수한 특성을 갖는다. 연질 물질 이 필요하면, 경질 피규어를 가열한 다음, 실온에서 연질로 되도록 냉각하는 동안 조성물을 혼련시켜야 한다. 후술한 작업은 상당량의 시간과 노력을 요하므로, 특정 환경에서, 예컨대 인력이 부족할 수 있는 어린이 보호 시설에서 결점일 수 있다. 물질의 결합제의 특정 접착은 몰드 및 장치에 포함되는 정상 플라스틱에 대하여 생기며, 이는 결점으로 간주될 수 있다.
다른 종래 기술의 물질은 미국특허 5,607,993호에 기재되며, 소위 "바운스(bounce) 점토"를 개시한다. 작업에서, 상기 물질은 뚜렷한 미립자 구조가 결여되며, 피규어 성형에 즉시 이용될 수 없고, 그의 탄력 특성이 인정되는 용도에 사용되고 있다. 바운싱 점토는 바운싱 점토에 대하여 저 밀도를 부여하는 측면에서 충전제로서 작용하는 적은 비율의 입자를 함유한다. 이들 입자는 극히 적으며 실리콘 물질에 의해 완전히 둘러싸이며 또 이들의 과립 구조는 조성물의 취급시 인지될 수 없다. "바운싱 점토"는 많은 다양한 변이에서 유용하며, 화학적 조성물 뿐만 아니라 물질의 특성에 대한 이들의 효과는 잘 공지되어 있다.
문제 구조
따라서, 조성물이 신속하게 성형될 수 있고 형성될 수 있고, 그 주변에 접착하는 낮은 수준의 접착력과 매력적이고 즐거운 구조와 조합되지만, 종래 기술에 이미 존재하는 물질과는 상이한 놀이용 및 교육용 조성물을 실현하는 것이 요청되고 있다.
해결
본 발명의 기본을 이루는 목적은 도입에 의해 친밀하게된 소재 조성물이 입자형 또는 그레인형 물질의 농도가 최종 조성물의 약 90-98부피%인 것을 특징으로 하면 달성될 것이다.
소재 조성물을 제조하는 방법에 관하여, 본 발명의 목적은 결합제에 포함된 첫 성분이 입자 또는 그레인의 표면 상에 박층으로 분포되어 있고 또 용해된 형태의 가교제가 제1 성분의 박층을 가교하기 위한 혼합기에 공급되면 달성될 것이다.
다른 이점은 본 발명이 청구항 2 내지 6 및 8 내지11에 기재된 1 이상의 특징을 고려한다면 달성될 수 있을 것이다.
바람직한 구체예의 기재
도 1은 본 발명에 따른 소량의 소재 조성물(1)의 확대도를 도시한다. 소재 조성물(1)은 결합제(3)층에 의해 둘러싸인 다량의 입자(2)로부터 형성된다. 결합제 층 및 입자 사이의 크기 관계는, 분명히 말하면, 비교되지 않는다. 결합제(3)에 의해 둘러쌓인 입자(2)는 서로 접착되지만, 많은 위치에서 소형 공기 포켓(4)을 남긴다. 따라서, 결합제(3)는 균질하고, 완전히 온전한 덩어리를 구성하지 않는다. 생성한 소재 조성물(1)은, 입자가 전체 부피의 비교적 많은 비율을 흡수하므로, 약간 과립 구조이고 또 형상을 이루고 취급하기에 간단하고 쉽다.
입자 또는 그레인(2)은 소재 조성물(1)의 주요 분획을 구성한다. 전형적으로, 입자의 비율은 완성된 조성물의 80 내지 99.5 부피 % 사이에 존재한다. 바람직하게는, 입자의 비율은 약 90 내지 98 부피 %이다. 소재 조성물(1) 중의 입자의 많은 비율은 균일 물질에 대하여 비용 절약을 의미하며, 적어도 입자(2)는 과도하게 비싸지 않다. 조성물 중의 입자(2)의 많은 비율은 결합제(3)가 입자(2)의 표면에 대하여 양호하거나 아주 양호한 접착력을 나타낼 필요가 있다.
바람직한 구체예로서 입자 또는 그레인(2)의 평균 입자 크기는 0.01 내지 1.0 mm, 바람직하게는 0.05 내지 0.5 mm, 더욱 바람직하게는 0.07 내지 0.15 mm 범위이다. 실제 실험에서, 이 입자 크기는 입자 또는 그레인(2)의 전체 표면적이 완전히 결합제(3)에 의해 덮힐 수 있도록 하기 위해 적합한 것으로 판명되었고, 이것없이는 완전히 균일한 전체를 형성하여 소재 조성물(1)의 과립 구조를 약간 억제하거나 부식시킨다. 포함된 입자(2) 중의 전형적인 물질은 상술한 평균 입자 크기를 갖는 모래이다. 그러나, 수많은 다른 미립자 물질, 예컨대 분쇄된 대리석, 중합체 그레인 또는 볼, 세노스피어(cenosphere) (플라잉 애쉬로부터 얻음), 플라스틱, 세라믹 또는 유리의 미세구 뿐만 아니라 이들 물질의 혼합물을 들 수 있다. 그러나, 기본적 기준은 입자 크기가 상술한 결합체층(3)을 얻기에 적합한 것이다.
바람직한 구체예에 적용된 입자는 실리콘을 함유하는 천연 모래로 구성되며, 상품명 GA 39로 시판되고 있다. 다른 이용가능한 입자는 SL150 으로서, 석탄 연소시 플라잉 애쉬와 함께 생성되는 소위 세로스피어로 구성된다. 이들은 백색 또는 회색이며 속이 비어 있다.
실제 실험에 사용된 다른 미립자 물질은 Mikroperl AF으로서, 완전히 구형이고, 고체의 유리구로 구성된다. 바람직한 크기는 75 내지 150 ㎛ 이다. 이들은 투명하고, 완성된 소재 조성물에 중요하고 매력적인 심미적 효과를 얻도록 이용될 수 있다. 본 발명에 따라 바람직하게 이용되는 결합제(3)는 이러한 입자에 대하여 극히 양호한 접착력을 나타내며, 이 이유로 표면 수식 또는 프라이머가 필요하지 않다.
상이한 입자의 시험시, 완전히 구형인 입자는 조성물의 도우 특성을 증가시키는 것으로 밝혀져 있으며, 이는 결합제가 더 건조하게 제조되어 가소제 필요성이 감소됨을 의미한다.
운모 입자와 같은 순수하게 심미적 효과를 내는 입자가 부가될 수 있다. 가능하게는, 표면 변성은 결합제(3)가 그 위에 접착되기 위해 필요할 수 있다.
종래 기술과 현저히 상이한 결합제(3)는 입자(2) 상에 상술한 층들을 0.1 내지 10 ㎛, 바람직하게는 0.5 내지 5 ㎛, 더욱 바람직하게는 1 내지 2 ㎛ 크기의 층 두께로 형성할 수 있다. 이 층 두께는 입자(2) 사이에 접착을 허용하기에 충분하지만, 코팅된 입자(2) 사이의 틈새가 결합제(3)에 의해 완전히 채워질 우려가 있어 그리 훌륭한 것은 아니며, 소재 조성물(1)의 과립 구조는 상실된다. 입자(2)가 결합제(3)에 의해 최종적으로 덮여지면, 상술한 바와 같이, 입자(2) 상에 고도로 잔류하는 화학적 또는 물리적 특성을 가져야 한다. 그렇지 않으면, 입자의 표면 처리가 필요할 수 있다.
도 1은 2개의 코팅된 입자(13, 14)를 도시하며, 이들은 서로 분리되는 공정에 있다. 결합제(3)의 얇은 스트랜드(15)를 제외하고는, 입자(13, 14)는 결합제(3)에 의해 둘러싸이며, 즉 결합제 엔빌로프(envelop)는 실질적으로 온전하게 존재한다. 도 1 중의 2개의 다른 입자(16, 17) 사이에서, 결합제의 스트랜드(18)는 연장되어 끊어져 있다. 스트랜드(18)는 이동하여 2개의 입자(16, 17) 상의 엔빌로프로 되돌아갈 것이다. 결합제의 점도에 따라 다른 스트랜드가 더 길게 될수록, 소재 조성물이 더욱 고무와 유사하게 되며, 분리될 입자는 더 작아질 것이다. 그 결과, 소재 조성물(1)은 쓰레기를 덜 유발할 것이다.
완성된 소재 조성물의 점착성에 대하여 상당히 큰 영향을 갖는 결합제(3)에서 다른 중요한 특성은, 주변에 대한 접착력이 낮아야 하는 것이지만, 입자에 대해서는 예외적이다. 이러한 수단에 의해, 상기 소재 조성물(1)이 취급될 때, 결합제잔류물이 손, 의류, 금형, 작업 표면 등에 잔류하지 않을 것이다. 소재 조성물(1)이 통합성을 유지하고 과도하게 무르지 않기 위하여, 결합제(3)은 양호한 내부 접착력 수준을 나타내고 또 충분하게 연질이며 또 유연성이어서 용이하게 취급되고, 부서러기를 생성하지 않도록 접착력을 유지하는 것이 중요하다.
히드록시-말단 중합체로부터 제조된 결합제(3)를 포함하는 완성된 소재 조성물(1)은 일련의 유리한 특성을 나타낸다. 이것은 실리콘 및 실리콘 고무를 제외하고는 그의 주변에서 생길 수 있는 대부분의 다른 표면에 대하여 낮은 접착력을 나타내며, 그럼에도불구하고 정상적인 주변, 예컨대 가정 환경 또는 어린이 보호 시설에서는 아주 희귀하다. 이것은 상기 소재 조성물(1)이 사용될 때 탁자나 손에 접착되거나 더럽혀지지 않음을 의미한다.
한편, 물질에 대한 내부 접착력은 양호하며, 이는 그의 내부 통합성 및 그의 부서지지 않는 특성에 기여한다. 소재 조성물(1)의 미립자 구조는 취급하기 편하게 하고 또 결합제만으로 구성된 조성물 또는 매트릭스에서 가능하지 않았던 피규어의 작업 및 형성 또는 성형을 허용한다. 특히, 소재 조성물(1)은 몰드가 깊더라도 피규어 성형에 이용되는 몰드로부터 신속하게 방출 또는 미끄러진다.
바람직한 구체예로서, 2개의 주요 성분은 히드록시-말단 중합체 및 가교제로 구성되며, 그 결과 중합체 사슬이 상호연결되어, 포함된 성분보다 고점도인 결합제(3)를 얻는다.
히드록시-말단 중합체는 그의 말단에 OH기가 제공된 중합체이다. 바람직하게는 H+ 이온을 함유하는 가교제는 가수분해하, 즉 물의 분리하에서 반응한다. 표 1에 제시된 실제 실험에서, 다수의 상이한 히드록시-말단 중합체가 적용되었다. CDS 750은 점도 750 cP의 히드록시-말단 실리콘 오일이다. H48V750은 동일 물질의 다른 공급자의 상품명이다. CDS 100 및 H48V100은 각각 점도가 100 cP인 히드록시-말단 실리콘 오일이다. 포함된 중합체 사슬은 더 짧고 또 형성된 스트랜드 또는 쓰레드(15, 18)는 CS 750 및 H48V750과 비교하여 파단 전에 더 짧다. CDS100 및 H48V100의 다수의 특성은 본 명세서에서 고려한 실제 적용을 고려할 때 CDS750 및 H48V750에 비하여 더 우수한 것으로 생각될 수 있지만, 1가지 결점은 CDS 100/H48V100은 더욱 값이 비싸다는 것이다.
히드록시-말단 중합체가 사용되더라도, 히드록시-말단 실리콘 오일은 주요한 이점을 제공하는 것으로 밝혀졌다. 한편, 결합제(3)는 극히 양호한 내부 접착력을 갖도록 얻을 수 있고, 또 한편, 실리콘 및 실리콘 고무에 대하여 아주 양호한 접착력을 나타낼 수 있어, 입자(2)의 표면 처리에 유리하게 이용될 수 있다.
절대적으로 필수적인 것은 아니지만 결합제에 유리하게 사용되는 다른 성분은 히드록시-함유 중합체이다. 히드록시-말단 중합체처럼, 이것은 가교제와 반응할 수 있는 OH기를 함유하지만, 이들 기는 분자의 말단에 위치하지 않는다. 실제 실험에 사용된 이러한 중합체는 수소화된 리신 오일로서, Luvotix HT란 상품명으로 시판되고 있다. 이 중합체는 12번째 탄소 원자 상에 1개의 OH 기를 갖는 지방산이다. 그의 바람직한 특성의 일부는 부가된 안료와 결합하며, 구조적으로 안정하고 또 아주 경제적이라는 것이다. 히드록시-말단 중합체인 CDS 750와 조합되면, 결점이 감소되거나 완전히 제거되는 동시에 CDS 100의 긍정적인 특성을 얻을 수 있다.
표 1에 제시된 실제 실험에서, 붕산 H3BO3 를 가교제로 사용하였다. 이러한 경우, 붕소 원자가 3개 원자 또는 원자 그룹에 결합되는 능력을 주의해야 한다. 다른 붕소 화합물, 예컨대 붕산 무수물, B2O3뿐만 아니라 상응하는 특성을 보유하는 다른 화합물질도 가교제로서 작용할 수 있다.
따라서, 가교될 수 있는 대부분의 중합체는, 가교제가 적합하면, 결합제(3)에 적용될 수 있다.
결합제(3)의 화학 조성으로 인하여, 어느 정도 오랫동안 사용할 때 흡수성이며, 이 이유로 제조된 피규어는 아쿠아륨과 같은 물에 위치하기에 적합하지 않다. 그러나, 소재 조성물(1)은 가열시 물을 제거하며, 물이 수증기 또는 스팀 형태로 떨어지면, 가열 작업의 살균 효과도 강화된다. 결합제(3)에서 가수분해 때문에, 가열시 물이 제거된다. 따라서, 소재 조성물은 원칙적으로 물을 갖지 않는다.
소재 조성물(1)의 컨시스턴시는 온도에 의존하지만 제한된 정도이며, 이는 소재 조성물(1)이 피규어 형성 또는 성형에 사용될 수 있기 전에는 연화 또는 가열이 필요하지 않음을 의미한다. 소재 조성물(1)은 사용되지 않은 채 장기간 방치되면 경화되지 않는데, 이는 물이 증발되지 않기 때문이다.
앞서 언급한 바와 같이, 소재 조성물(1)은 표준 가정 오븐에서 약 120℃까지 가열될 수 있다. 이러한 경우, 소재 조성물의 컨시스턴시에 영향을 줄 수 있는 흡수된 수분은, 적어도 다량의 조성물에서 제거된다. 동시에, 가열은 소재 조성물을 사용하는 동안 전해졌을 수 있는 세균과 기타 오염물을 파괴한다. 소재 조성물이 어린이 그룹에서 퍼질 우려가 있는 다양한 오염물에 의해 영향을 받을 수 있는 대형 어린이 그룹에서 흔히 사용되는 것을 고려할때 이것은 특히 중요하다. 그러나, 단순히 가열 공정에 의해서 소재 조성물이 다시 사용될 수 있으므로 비용 문제가 해결된다.
SE 05000663-0호에 기재된 소재 조성물과는 달리, 본 발명에 따른 소재 조성물은, 가열 공정 후, 작업하지 않은 채 방치하면 경화되지 않는다. 이것은 다량의 소재 조성물을 가열할 때 특히 이로운데, 예컨대 어린이 보호 시설에서의 경우, 가열된 소재 조성물이 냉각되는 동안 조성물을 혼련하는데 인원을 이용할 시간이 없기 때문이다.
다양한 특성을 어느 정도 개선하기 위하여 다양한 첨가제를 결합제(3)에 부가할 수 있다. 가소제는 결합제내에 포함된 중합체 사슬 사이에서 윤활제로서 작용하여 소재 조성물에 도우 컨시스턴시를 부여한다. 실제 실험에서, 스테아르산 및 올레산이 가소제로서 사용되었다. 또한 올레산은 실온에서 액체 형태이어서, 냉각된 소재 조성물(1)에 상기 산의 부가가 가능하다.
필요한 경우 반고체상의 고 점성 파라핀인 바셀린을 점착 감소제로서 사용할 수 있다. 텐시드 및 글리콜이 상기 목적을 위해 사용될 수 있다.
다양한 안료가 소재 조성물(1)의 색상을 변형하기 위하여 부가될 수 있다. 표 1에 제시된 실제 실험에서, 안료 입자는 왁스상 결합제(Microlene)에 예비분산된 수많은 경우에서 사용된다.
소재 조성물(1)은 미립자 또는 과립 형태로 고비율의 물질을 포함하기 때문에, 입자(2)가 고점도를 나타내는 결합제(3)에 혼련되는 방법을 이용하기가 불가능하다고 말할 수는 없어도 어려울 수 있음을 의미한다. 고점도의 결합제(3)으로부터 출발하여 입자를 결합제로 혼련하는 것을 실시하려는 의도에는 입자(2)의 균질 코팅을 달성하기가 어려울 수 있다. 대신에, 소재 조성물(1)을 실현하는 신규 방법을 발명하고 도 2에 개략적으로 도시한다.
이 방법은 결합제(3)에 의해 코팅될 입자(2)가 표준의 단순한 혼합기에 위치하는 단계 5로부터 시작한다. 결합제(3) 내의 2개의 주요 성분의 제1개인 히드록시-말단 중합체, 바람직하게는 히드록시-말단 실리콘 오일은 단계 6에서 혼합기 중의 입자(2)에 부가된다. 동시에, 색 안료, 가소제 및 점착 감소제와 같은 최종 생성물을 향상시키는 기타 임의의 첨가제를 조성물에 부가할 수 있다. 그러나, 이러한 물질은 기능적 소재 조성물(1)을 얻는데 반드시 필요한 것은 아님을 주의한다.
혼합기는 개시하고 또 혼합은 다음 단계 7에서 실시되며, 히드록시-말단 중합체 및 가능한 기타 임의 첨가제가 균질하게 입자(2) 위에 박층으로 분포된다. 동시에, 열을 공급하며 온도는 약 120℃로 증가하며, 이것은 조성물 중의 물이 증발 제거될 수 있음을 의미한다. 그러나, 이에 대한 전제 조건은, 공기 교환이 충분한 것이다. 반면에, 혼합기(바람직한 구체예로서)가 밀폐된 유형이면, 물은 혼합기에 증기 형태로 잔존하며, 시간 경과에 따라 균형이 생겨, 소재 조성물(1) 중에서 물의 비율이 유지되고, 밀폐 공기는 스팀으로 포화된다.
바람직한 구체예로서 바람직하게는 붕산인 가교제는 물에 용해되며, 단계 8에서 여전히 밀폐된 혼합기에 부가된다. 붕산은 소재 조성물(1) 중의 제2의 주요 성분이며, 이는 히드록시-말단 중합체에 대하여 가교제로서 작용하고 또 완성된 점성 결합제(3)를 형성하기 위하여 반응하기 때문이다. 그러나, 붕산은 반응이 생기기 전에 조성물에 균일하게 분포되기 때문에, 생성한 결합제(3)는 입자(2)상에 균일하게 분포될 것이다. 따라서, 혼합기는 단계 8에서 부가되는 붕산이 혼합기에 균일하게 분포되는 동안 밀폐된다. 이러한 경우, 물에서 붕산의 용해도는 온도에 따라 증가하며, 이는 혼합기에 분포하는 동안 수용액으로 존재하는 것을 의미한다.
붕산 형태의 가교제와 히드록시-말단 중합체 사이의 반응은 가수분해이며, 이는 물이 반응 생성물로서 떠나감을 의미한다. 붕산에 포함된 수소 이온과 히드록시-말단 중합체 중의 OH기에 의해 물 분자가 형성된다.
소재 조성물(1)에서 붕산의 균일한 분포가 달성되면, 단계 9에서 탈기와 동시에, 혼련 작업을 위한 슬로우 혼합기로 전달된다. 이 경우, 스팀과 열은 혼합기가 개방되기 때문에 떠나가며, 냉각이 생긴다. 스팀이 떠나고 온도가 떨어짐에 따라서, 붕산은 방출되고 또 히드록시-말단 중합체와의 반응이 점점 가수분해와 함께 소재 조성물에서 균일하게 생긴다. 이러한 경우, 점도는 서서히 증가할 것이고 또 결합제(3)의 0.1 내지 10 ㎛ 크기의 균일한 층이 입자(2)상에 생긴다. 동시에, 혼련 공정의 결과로서, 결합제(3)는 과도하게 압출되지 않을 것이지만, 소망하는 공기 포켓(4)은 코팅된 입자(2) 사이에 생길 것이다.
조성물 또는 매트릭스가 충분히 냉각되면, 팩킹되고 분포되며 또 나중 단계(단계 10)에서 팩킹이 풀리면 즉시 사용될 수 있다. 상기 조성물의 사용은 전형적으로 놀이 및/또는 치료 형태로 실시된다.
앞서 언급한 바와 같이, 소재 조성물(1)은 사용되는 동안 침이나 땀과 같은 소량의 액체를 흡수한다. 이러한 경우, 소재 조성물의 컨시스턴시가 영향을 받을 것이므로 느슨하게 되어 특정 경우에는 부정적으로 될 수 있다. 이러한 결함을 치유하고 또 소재 조성물에 침투한 가능한 세균 또는 오염물을 파괴하기 위하여, 사용기간 후 단계 11에서 가열될 수 있다. 가열 작업은 오염물의 파괴를 초래함과 동시에 소재 조성물에 흡수된 물이 수증기 또는 스팀 형태로 떠나가게 한다. 소재 조성물이 오랫동안 가열되어 약 120℃의 온도가 전체 조성물 매트릭스를 통하여 달성되면, 소재 조성물은 부가적 단계 12에서 냉각되며, 열은 제거된다. 냉각 과정 동안 조성물의 가공은 필요하지 않지만, 대신 실온에 도달하면, 조성물은 다시 단계 10에 따라 재사용될 수 있다.
본 발명은 이하에서 첨부한 도면을 참조하여 더욱 자세하게 기재된다.
도 1은 본 발명에 따른 결합제 입자로 구성된 소량의 소재 조성물의 확대도 이다.
도 2는 본 발명에 따른 소재 조성물의 세정을 비롯한 제조 및 사용에 관련된 블록 다이아그램이다.
다른 구체예의 설명
바람직한 구체예에 따른 실제 적용에서, 모래는 미립자 기재로서 작용하는 물질이다. 이것은 현미경 규모로 볼 때 완전히 매끈하지 않은 표면 구조에 기인한 것으로 보인다. 가교제와 반응하는 히드록시-말단 중합체 내의 결합제(3)는 결합제(3)의 제한된 접착력에도 불구하고 상기 구조에 아주 잘 접착된다. 예컨대 세라믹 물질과 같은 더 매끈한 표면 구조의 입자(2)가 이용되면, 포함된 입자 또는 그레인(2)은 표면 변성되어야 한다. 이것은 약 0.02 ㎛에 달하는 도입되는 실리콘 고무 고무 코팅과 함께 실시되기에 적합하다. 이 표면 변성은 소망하는 특성을 갖는 소재 조성물(1)을 실현하기 위해 부가된 결합제의 필요성을 감소시키는 이점을 갖는다.
표면 변성은 산소(공기)와 접촉시 경화되는 아미닌-함유 저분자량의 실리콘 오일인 Wacker fluid L655를 사용하여 상이한 유형의 입자 상에 실제 실험으로 실시되었다. 표면 변성은, 경화가 시작되기 전에, 처리될 모든 입자 상에 박층으로 소망하는 분포를 달성하기 위하여 수성 상을 통하여 공급된다.
표면 변성을 위해 적용될 수 있는 다른 물질은 2- 또는 3성분 실리콘 고무 또는 유기할로실란이며, 예컨대 디메틸 디클로로실란, (CH3)2SiCl2 이다.
본 발명의 다른 변성 방법은 붕산이 제조 방법의 단계 8에서 반드시 용해될 필요가 없는 것이다. 대신에, 붕산은 더욱 일시적인 에탄올에 용해되며 단계 9에서 가교제와 히드록시-말단 중합체 사이에 더욱 신속한 반응을 초래한다. 그러나, 에탄올의 사용은 화재의 우려를 내포하므로 환경적 측면에서 바람직하지 않다.
바람직한 구체예에 기재된 것과 비교하여 반대 순서로 가교제(붕산) 및 히드록시-말단 중합체가 입자에 부가될 수 있다. 그럼에도 불구하고, 주요 원리는 물질이 입자 상에 균일하게 분포되는 동안 이들이 저점성 상태로 있다는 것이다. 본 방법에 의해 행해질 변성은 히드록시-말단 중합체의 부가후에, 즉 주요 성분이 부가되고 입자(2) 상에 균일하게 분포된 후에야 가열을 실시하는 것이다.
마지막으로, 상응하는 점도와 접착 특성을 갖는 다른 결합제(3)가 본 발명에 이용될 수 있고 또 상기 제조 방법은 그러한 경우에, 실질적으로 동일하다. 실제 실험에서 시험된 바와 같은 그러한 결합제(3) 상에서 완전한 정보를 위하여, 표 1을 참조한다. 본 발명은 첨부한 청구범위를 벗어남 없이 또한 변형될 수 있다.
Figure 112009011544109-pct00001
Figure 112009011544109-pct00002
Figure 112009011544109-pct00003
Figure 112009011544109-pct00004
Figure 112009011544109-pct00005

Claims (11)

  1. 입자 또는 그레인(2)에 코팅으로 배치된 결합제(3)를 포함하며, 상기 결합제는 붕소 화합물에 의해 가교된 히드록시-말단 중합체를 포함하며, 상기 입자 또는 그레인(2)의 농도는 완성된 조성물의 90-98 부피%인 것을 특징으로 하는, 소재 조성물.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 히드록시-말단 중합체가 실리콘 오일인 것을 특징으로 하는 소재 조성물.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 입자 또는 그레인이 결합제(3)의 코팅 하에서 표면 변성제에 의해 코팅된 것을 특징으로 하는 소재 조성물.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 표면 변성제가 고체 실리콘층을 실현하는 것을 특징으로 하는 소재 조성물.
  5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 입자 또는 그레인의 평균 입자 크기가 0.05 내지 0.5 mm인 것을 특징으로 하는 소재 조성물.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 입자 또는 그레인의 평균 입자 크기가 0.07 내지 0.15 mm인 것을 특징으로 하는 소재 조성물.
  7. 다량의 입자 또는 그레인(2)을 혼합기에 넣는 단계; 저 점도의 히드록시-말단 중합체를 포함하는 결합제(3)에 포함된 제1 성분을 혼합기에 공급하는 단계; 및 붕소를 함유하는 가교제 형태의 제2 성분을 혼합기에 공급하는 단계를 포함하며, 결합제에 포함된 제1 성분은 입자 또는 그레인의 표면 상에 박층으로 분포되며; 또 그 후 용해된 형태의 가교제는 제1 성분의 박층을 가교시키기 위하여 혼합기에 공급되는 것을 특징으로 하는, 소재 조성물을 제조하는 방법.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 조성물의 온도가 상승되는 단계를 특징으로 하는 방법.
  9. 제 7항 또는 제 8항에 있어서, 상기 입자(2)는 결합제(3)에 대한 이들의 접착력을 향상시키기 위하여 처음으로 표면 변성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 7항 또는 제 8항에 있어서, 혼련 및 공기 제거는 상기 제2 성분이 공급된 후에 실시되는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 7항 또는 제 8항에 있어서, 상기 제1 성분은 히드록시-말단 실리콘 오일인 것을 특징으로 하는 방법.
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