KR102121208B1 - 고무발포체를 이용한 기밀 팽창테이프 및 이의 제조방법 - Google Patents

고무발포체를 이용한 기밀 팽창테이프 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 건축물의 틈새나, 창호 프레임과 콘크리트 벽 틈새를 밀폐하기 위한 팽창테이프에 관한 것이다.
기존 건축용 실링재는 주로 우레탄 폼이 사용되고 있으나 폼 시공 후 경화되는 시간이 24시간이 요구되어 작업시간이 증가하고, 폼 경화 후 틈사이로 삐져나온 부분을 컷팅하는 추가 공정이 요구된다. 시간경과에 따른 수축현상이 발생하여 틈이 발생하고 이로 인해 기밀성, 단열성이 크게 저하된다. 또한, 화재발생시 유독가스를 발생하여 인명피해를 증가 시키는 원인이 된다. 본 발명은 기존 사용되는 우레탄 폼의 단점을 해결하기 위한 고무발포 팽창테이프 제조 방법에 관한 것이다.
본 고무발포 팽창테이프는 합성고무를 Closed cell 구조로 발포시키고 셀 내부에 점착성분을 포함하도록 한 후 원형으로 말아서 압축 보관한다. 압축 보관된 제품은 압력 해제 시 셀 내부 점착 성분에 의해 천천히 팽창되는 특성을 가진다.

Description

고무발포체를 이용한 기밀 팽창테이프 및 이의 제조방법{AIRTIGHT EXPANSION TAPES USING RUBBER ROAM AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 건축물의 틈새나, 창호 프레임과 콘크리트 벽 틈새를 밀폐하기 위한 팽창테이프에 관한 것이다.
기존 건축용 실링재는 주로 우레탄 폼이 사용되고 있으나 폼 시공 후 경화되는 시간이 24시간이 요구되어 작업시간이 증가하고, 폼 경화 후 틈사이로 삐져나온 부분을 컷팅하는 추가 공정이 요구된다. 시간경과에 따른 수축현상이 발생하여 틈이 발생하고 이로 인해 기밀성, 단열성이 크게 저하된다. 또한, 화재발생시 유독가스를 발생하여 인명피해를 증가시키는 원인이 된다. 본 발명은 기존 사용되는 우레탄 폼의 단점을 해결하기 위한 고무발포 팽창테이프 제조 방법에 관한 것이다.
본 고무발포 팽창테이프는 합성고무를 Closed cell 구조로 발포시키고 셀 내부에 점착성분을 포함하도록 한 후 원형으로 말아서 압축 보관한다. 압축 보관된 제품은 압력 해제 시 셀 내부 점착 성분에 의해 천천히 팽창되는 특성을 가진다.
최근 정부는 건축물의 친환경 저에너지 건축물활성화를 추진하고 있으며 이에 따라 패시브하우스, 제로에너지빌딩 인증에서 건축물의 높은 수준의 기밀성능이 요구되고 있다.
건축물 기밀 성능에 가장 중요한 부분은 외기와 가장 큰 면적이 노출되는 창호와 벽체 사이의 틈새가 가장 중요하다. 이러한 틈새를 실링하기 위해 우레탄 폼이 가장 널리 사용되고 있으나 시간경과에 따른 수축으로 인해 장기간 기밀성을 유지하기 매우 어렵다. 이러한 단점을 보완하기 위해서 창호 틈새에 팽창형 테이프를 넣어 시공 후 자체적으로 팽창하여 틈새를 메우는 방법이 사용되고 있다.
종래의 팽창테이프는 오픈셀 구조의 우레탄 스폰지에 점착제를 함침시켜 점착제의 점착력으로 인해 압축 후 서서히 팽창되도록 생산된다. 그러나 스폰지 소재가 완전한 오픈셀 구조로 구성되어 있어 완벽한 기밀성을 기대하기 힘들며, 난연성이 취약하여 화재발생시 유독가스 발생 및 화염확산에 대한 문제점을 가지고 있다. 또한 우레탄 스폰지 제조 후 점착제를 함침하고 24시간 이상 건조, 점착 및 압축하는 과정으로 생산되며 공정이 복잡하고 생산 시간이 매우 길다는 단점이 있어 대량생산에 적합하지 못하다.
이러한 종래 우레탄 폼 및 팽창테이프의 문제점을 해결한 새로운 기밀용 실링재 개발이 요구된다.
기존 팽창테이프는 오픈 셀(Open Cell)구조의 우레탄 스폰지에 아크릴 점착제를 함침하여 셀 내부 점착성으로 인해 서서히 팽창하여 기밀을 이루도록 가공된다. 그러나 우레탄 스폰지의 오픈셀 구조는 완벽한 기밀을 기대하기 어려우며, 소재의 특성상 난연성 및 단열성이 취약한 단점이 있다. 또한, 생산 공정이 복잡하고 24시간 이상의 시간이 소요되어 가격경쟁력이 떨어지는 단점이 있다. 상기 문제점으로 인하여 기밀 팽창테이프가 널리 사용되지 못하고 있다.
본 발명은 기존 오픈셀 구조의 기밀 팽창테이프에 비하여, 기밀성, 난연성 및 단열성을 더욱 향상시키고, 내후성이 더욱 우수하고, 시간 경과에 따른 수축이 발생하지 않아 수명이 15년 이상으로 장기간 사용할 수 있는 기밀 팽창테이프용 고무발포체를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 닫힌셀 구조 내에 점착제를 함유하므로 서서히 팽창이 되어 기밀성이 더욱 우수하며, 난연성이 우수한 기밀 팽창테이프용 고무발포체를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 발포체 제조 후 점착제를 함침 하므로 기밀 팽창테이프 제조에 시간이 많이 소요되던 기존 공정을 해결하고자 하며, 원료 배합 시 실리콘계 점착제를 혼합 발포하여 종래 우레탄 스폰지 소재의 팽창테이프 함침 및 건조공정을 생략할 수 있는 기밀 팽창테이프용 고무발포체의 제조방법을 제공하고자 한다.
구체적으로, 고무발포체의 제조 시 발포 공정을 조절함으로써 닫힌셀 구조이면서, 동시에 닫힌셀 구조 내에 점착제를 함유하는 고무발포체를 제조함으로써 생산 공정을 간소화할 수 있는 새로운 제조방법을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 고무발포체를 이용한 기밀용 팽창테이프를 제공하는데 목적이 있다.
본 발명은 합성고무를 주원료로 사용하여 닫힌 셀(Closed Cell) 구조로 발포된 고무발포체에 관한 것으로, 상기 닫힌 셀 구조에 감압성 점착제를 함유함으로써, 기밀성, 단열성 및 난연성을 더욱 향상시킨 기밀 팽창테이프용 고무발포체에 관한 것이다.
구체적으로 본 발명의 일 양태는 감압성 점착제를 닫힌 셀 구조에 함유하는 고무발포체이며, 원래 두께의 20% 두께로 압착된 상태에서 원래의 두께로 돌아오는데 걸리는 시간이 1분 이상 소요되는 것인 기밀 팽창테이프용 고무발포체이다.
본 발명의 또 다른 양태는 상기 일 양태의 고무발포체를 이용한 10 내지 500 mm 두께의 기밀 팽창테이프이다.
본 발명의 또 다른 양태는 a) 합성고무 및 발포제를 포함하는 제 1 마스터배치 조성물에, 가교제, 촉진제, 감압성 점착제 및 발포조제를 혼합하여 제 2 마스터배치 조성물을 제조하고 숙성시키는 단계;
b) 상기 숙성된 제 2 마스터배치 조성물을 진공압출기에 투입하여 압출물을 제조하는 단계,
c) 상기 압출된 압출물을 발포시켜 고무발포체를 제조하는 단계, 및
d) 상기 발포된 고무발포체를 압착시킨 후 권취하는 단계;
를 포함하는 고무발포체를 이용한 기밀 팽창테이프의 제조방법이다.
본 발명에 따른 고무발포체를 이용한 기밀 팽창테이프는 닫힌 셀 구조이므로 종래의 폴리우레탄 폼 소재의 팽창테이프에 비하여, 기밀성, 단열성이 우수하고, 셀 크기가 작아 단열성 및 내투습성이 더욱 우수한 효과가 있다.
또한, 종래 폴리우레탄 폼 소재의 팽창테이프는 수축이 발생하고, 화염에 취약한 단점이 있는데 대해, 본 발명에 따른 고무발포체는 수축에 강하고, 장기간 보관 후 사용하는 경우에도 서서히 팽창되는 효과가 유지되어 시공성 및 기밀성이 우수한 효과가 있으며, 난연성이 우수하므로 건축내외장재로 사용하기에 적합한 효과가 있다.
또한 본 발명은 기존 폴리우레탄 팽창테이프의 함침 및 건조 공정이 생략 가능하고 연속 생산이 가능하여 연속공정이 가능하고, 생산성이 향상되며, 가격 경쟁력을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 양태에 따른 고무발포체의 닫힌 셀 구조를 나타낸 사진이다.
도 2는 본 발명의 일 양태에 따른 고무발포체를 이용한 기밀 팽창테이프를 벽과 창틀 사이 틈새에 기밀시공을 한 사진이다.
이하 첨부된 도면들을 포함한 구체예 또는 실시예를 통해 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 다만 하기 구체예 또는 실시예는 본 발명을 상세히 설명하기 위한 하나의 참조일 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 여러 형태로 구현될 수 있다.
또한 달리 정의되지 않는 한, 모든 기술적 용어 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 당업자 중 하나에 의해 일반적으로 이해되는 의미와 동일한 의미를 갖는다. 본 발명에서 설명에 사용되는 용어는 단지 특정 구체예를 효과적으로 기술하기 위함이고 본 발명을 제한하는 것으로 의도되지 않는다.
또한 명세서 및 첨부된 특허청구범위에서 사용되는 단수 형태는 문맥에서 특별한 지시가 없는 한 복수 형태도 포함하는 것으로 의도할 수 있다.
본 발명의 일 양태는 감압성 점착제를 닫힌 셀 구조에 함유하는 고무발포체이며, 원래 두께의 20% 두께로 압착된 상태에서 원래의 두께로 돌아오는데 걸리는 시간이 1분 이상 소요되는 것인 기밀 팽창테이프용 고무발포체이다.
일 양태로, 상기 기밀 팽창테이프용 고무발포체는 산소지수가 30% 이상이고, 열전도율이 0.040 W/ml이하인 것일 수 있다.
일 양태로, 상기 기밀 팽창테이프용 고무발포체는 합성고무 및 발포제를 포함하는 제 1 마스터배치 조성물에, 가교제, 촉진제, 감압성 점착제 및 발포조제를 혼합한 제 2 마스터배치 조성물을 혼련, 압출 및 발포하여 제조된 것일 수 있다.
일 양태로, 상기 제 1 마스터배치 조성물은 윤활제, 난연제 및 충전제를 더 포함하는 것일 수 있다.
일 양태로, 상기 감압성 점착제는 실리콘계 점착제인 것일 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태는 상기 일 양태에 따른 고무발포체를 이용한 기밀 팽창테이프이다.
일 양태로, 상기 기밀 팽창테이프의 두께는 10 내지 500 mm인 것일 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태는 a) 합성고무 및 발포제를 포함하는 제 1 마스터배치 조성물에, 가교제, 촉진제, 감압성 점착제 및 발포조제를 혼합하여 제 2 마스터배치 조성물을 제조하고 숙성시키는 단계;
b) 상기 숙성된 제 2 마스터배치 조성물을 진공압출기에 투입하여 압출물을 제조하는 단계,
c) 상기 압출된 압출물을 발포시켜 고무발포체를 제조하는 단계, 및
d) 상기 발포된 고무발포체를 압착시킨 후 권취하는 단계;
를 포함하는 고무발포체를 이용한 기밀 팽창테이프의 제조방법이다.
일 양태로, 상기 d)단계의 발포는 발포조제의 발포 온도에서 가열하는 1차 발포단계, 상기 1차 발포단계에 비하여 높은 온도로 가열하는 가류단계 및 발포제의 발포 온도에서 가열하는 2차 발포단계를 포함하는 것일 수 있다.
일 양태로, 상기 1차 발포단계는 70 ~ 85 ℃로 가열하고,
상기 가류단계는 90 ~ 100 ℃로 가열하고,
상기 2차 발포단계는 130 ~ 180 ℃로 가열하는 것일 수 있다.
일 양태로, 상기 2차 발포단계 후, 발포숙성단계를 더 포함하는 것일 수 있다.
일 양태로, 상기 제 1 마스터배치 조성물은 윤활제, 난연제 및 충전제를 더 포함하는 것일 수 있다.
이하는 본 발명의 각 구성에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.
본 발명의 일 양태에서, 상기 기밀 팽창테이프용 고무발포체는 합성고무 및 발포제를 포함하는 제 1 마스터배치 조성물에, 가교제, 촉진제, 감압성 점착제 및 발포조제를 혼합한 제 2 마스터배치 조성물을 혼련, 압출 및 발포하여 제조된 것일 수 있다.
본 발명의 일 양태에서, 상기 합성고무는 아크릴로니트릴-부타디엔-러버(NBR), 이소부틸렌 이소프렌고무, 에틸렌-프로필렌-디엔 공중합체(EPDM) 등 통상의 합성고무라면 제한되지 않고 사용될 수 있으나, 건축물의 내외장재로 사용하기 위한 내구성 및 내후성의 관점에서 에틸렌 프로필렌 디엔 모노머(EPDM) 합성고무를 사용하는 것이 좋다. 더욱 구체적으로, 에틸렌 함량이 55 ~ 65 중량%이고, 5-에틸렌노보넨(ENB) 함량이 8 ~ 20 중량%, 무니점도(Mooney Viscosity(ML1+4@125℃))가 25~30, 중량평균분자량이 50000~60000인 에틸렌 프로필렌 디엔 모노머(EPDM) 합성고무를 사용하는 것이 바람직하다. EPDM은 탄성과 내후성이 우수하여 장기간 우수한 팽창력 및 기밀성을 유지할 수 있다. 합성고무의 점도가 상기 수치보다 낮을 경우 고무발포체의 셀이 커지고 셀 벽이 약해져 복원력이 저하될 수 있다.
본 발명의 일 양태에서, 상기 발포제는 아조디카본아마이드(Azodicarbonamide, ADCA), 아조디이소부틸로니트릴(ABBN), 디니트로소펜타메틸테트라아민(DNPT), 파라톨루엔설포닐하이드라지드(TSH) 및 옥시비스벤젠설포닐하이드라지드(OBSH) 등으로부터 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물을 사용할 수 있다. 더욱 좋게는 1차 발포온도에서 급격하게 발포되어 오픈셀이 많이 형성되는 것을 방지하고, 2차 발포 온도에서 닫힌 셀 구조의 기공이 형성되도록 하기 위하여 발포온도가 130 ℃이상, 더욱 구체적으로 130 ~ 180 ℃인 발포제를 사용하는 것이 좋다. 더욱 구체적으로 분해온도 90 ~ 110℃, 가스 발생온도 170 ~ 180℃이고, 발포온도는 130 ~ 180℃인 아조계 발포제를 사용하는 것이 바람직하다. 더욱 좋게는 발포제로 아조디카본아마이드(Azodicarbonamide, ADCA)를 사용하는 것일 수 있다. 그 함량은 합성고무 100 중량부에 대하여, 15 ~ 25 중량부를 사용하는 것일 수 있다. 상기 범위에서 팽창테이프에 적합한 발포배율을 얻을 수 있으며, 15 중량부 미만의 경우 저발포 되어 밀도가 높고 탄성이 저하될 수 있으며, 25 중량부를 초과하는 경우는 가스 발생량이 증가하여 단열재의 셀이 커지고 셀벽이 약해지며 복원력, 내투습성 및 단열성이 저하될 수 있다.
본 발명의 일 양태에서, 상기 제 1 마스터배치 조성물은 윤활제, 난연제 및 충전제를 더 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 양 양태에서, 상기 윤활제는 각종 원료의 배합을 용이하게 하며 사용되는 것으로, 통상적으로 해당 분야에서 사용되는 것이라면 제한되지 않고 사용될 수 있다. 보다 바람직하게는 화이트오일, 칼슘 스테아레이트, 아연 스테아레이트, 마그네슘 스테아레이트, 알루미늄 스테아레이트, 글리세린 스테아레이트, 부틸스테아레이트, 고체 파라핀, 액체 파라핀, 왁스 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물을 사용할 수 있다. 그 함량은 합성고무 100 중량부에 대하여, 30 ~ 35 중량부를 사용하는 것일 수 있다. 상기 범위에서 원료간 배합이 원활하게 이루어지고, 배합시간 증가, 발열 및 챔버 압력이 상승하는 것을 방지할 수 있어서 바람직하다. 기준 함량 이상을 사용 시 점도가 낮아지며 고무발포체의 복원력이 저하되는 문제점이 발생할 수 있다.
본 발명의 일 양 양태에서, 상기 난연제는 고무발포체의 산소지수 30% 이상을 확보하기 위해 사용하는 것으로 통상적으로 해당분야에서 사용되는 난연제라면 제한되지 않고 사용될 수 있다. 구체적으로 예를 들면, MgOH3, SB2O3 및 AlOH3 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 더욱 구체적으로 MgOH3를 사용하는 것일 수 있으며, 그 함량은 합성고무 100 중량부에 대하여, 30 ~ 40중량부를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 범위에서 고무발포체의 난연성을 최대로 향상시킬 수 있으며, 과량 사용하는 경우는 난연성 향상에 영향이 없으며 가격 상승의 원인이 된다.
본 발명의 일 양 양태에서, 상기 충전제는 보강성 충전제 및 무기충전제를 사용하는 것일 수 있다.
상기 보강성 충전제는 발포체의 탄성 및 인장강도를 상승시키기 위하여 사용되는 것으로 카본블랙을 사용할 수 있다. 상기 보강성 충전제는 합성고무 100 중량부에 대하여, 5 ~ 10중량부를 사용하는 것이 바람직하다. 10 중량부를 초과하여 사용하는 경우는 고무발포체의 고유 탄성 및 복원력이 저하될 수 있다.
상기 무기충전제는 원가절감을 위해 사용되며 통상적으로 사용되는 무기충전제라면 제한되지 않고 사용될 수 있다. 더욱 좋게는 탈황된 EPDM 재활용 파우더 및 탈크를 혼합하여 사용할 수 있으며, 그 함량은 합성고무 100 중량부에 대하여, 50 ~ 60중량부를 사용하는 것이 바람직하다. 60 중량부를 초과하여 사용하는 경우 단열재 물성 및 성능저하의 원인이 될 수 있다.
본 발명의 일 양태에서, 상기와 같이 제 1 마스터배치를 먼저 제조한 후, 제 2 마스터배치를 제조하는 이유는 합성고무와 발포제 및 필요에 따라 윤활제, 발포제, 충전제 등의 혼합 시 발포 온도 이하의 온도에서 비교적 고온으로, 구체적으로 100 ~ 120 ℃로 혼합하여 고르게 혼합 및 분산이 되도록 하기 위함이다.
본 발명의 일 양태에서, 상기 제 2 마스터배치는 상기 제 1 마스터배치에 가교제, 촉진제, 감압성 점착제 및 발포조제를 혼합하여 제조되며, 발포조제의 발포온도 이하, 구체적으로 50 ~ 70 ℃로 혼합하여 균일하게 혼합하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 양태에서, 상기 가교제는 합성고무와 황 결합을 통해 고무를 원하는 형상으로 유지시키는 역할을 하고 고무발포체에 적합한 셀의 강도 및 탄성력을 부여하기 위하여 사용된다. 그 함량은 합성고무 100 중량부에 대하여, 1 ~ 2중량부를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 범위에서 목적으로 하는 황 결합을 달성하기에 충분하나 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일 양태에서, 상기 촉진제는 가황촉진제로서, 가교를 하기 위한 가교컨트롤 역할을 하여 고무발포체의 스킨형성에 도움을 주는 것으로, 통상적으로 해당 분야에서 사용되는 가황촉진제라면 제한되지 않고 사용될 수 있으며, 구체적으로 예를 들면 티우람(Thiurams)계, 티오우레아(Thiourea)계, 티오카바네이트(Thiocarbanate)계, 티아졸(Thiazole)계, 술펜아미드(Sulfenamaide)계, 구아니딘(Guanidine)계, 헥사메틸렌테트라아민 등을 사용할 수 있다. 더욱 구체적으로 예를 들면, 아연 벤젠설피네이트(Zinc benzenesulfinate), 2-머켑토 벤조티아졸(2-mercapto benzothiazole), 테트라메틸 티우람 디설파이드(tetramethyl thiuram disulide), 디펜타 메틸렌 티우람 테트라설파이트(dipenta methylene thiuram tertrasulfide), BZ(Zinc di-n-butyl-dithiocarbamate), EZ(Zinc diethydithiocarbamate) 등이 사용될 수 있다. 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있다. 그 함량은 합성고무 100 중량부에 대하여, 2 ~ 5중량부를 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 양태에서, 상기 감압성 점착제는 셀 내부의 최소한의 점착성을 유지하게 하여 고무발포체 압축 후 팽창 시 그 속도를 조절하는 역할을 한다. 구체적으로 예를 들면, 아크릴계 점착제, 실리콘계 점착제 등 통상의 감압성 점착제라면 제한되는 것은 아니나, 실리콘계 점착제를 사용하는 것이 합성고무, 특히 EPDM 합성고무와의 상용성이 우수하므로 바람직하며, 고무발포체 제조 후 장기간 보관 후에도 점착력이 그대로 유지될 수 있어서 더욱 바람직하다. 그 함량은 합성고무 100 중량부에 대하여, 5 ~ 15중량부를 사용하는 것이 바람직하다. 15중량부 초과 사용 시 점착성이 너무 강하여 팽창이 이루어지지 않고, 5 중량부 미만으로 사용하여 점착성이 너무 약할 경우 팽창속도가 너무 빨라 시공성이 나빠지기 때문에 20~30분 경과 시 완전 팽창할 수 있도록 점성을 조절하는 것이 바람직하다. 즉, 시공 후 서서히 팽창이 되면서 기밀을 형성하는 것일 수 있으며, 20 ~ 30 분은 시공시 편의성을 위하여 제공되는 시간으로, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 양태에서, 상기 고무발포체는 원래 두께의 20% 두께로 압착된 상태에서 원래의 두께로 되돌아오는데 걸리는 시간이 1분 이상, 더욱 구체적으로 10분 이상, 더욱 구체적으로 20분 이상인 것일 수 있다. 더욱 좋게는 20분 이상인 것이 작업성이 좋고, 우수한 기밀을 달성할 수 있어서 바람직하나 이에 제한되는 것은 아니다. 따라서 상기 팽창되어 원래의 두께로 되돌아오는데 걸리는 시간을 고려하여 상기 감압성 점착제의 함량을 조절할 수 있다.
본 발명의 일 양태에서, 상기 실리콘계 점착제는 실리콘 레진으로, 예를 들어 디메틸실록산을 주된 구성 단위로서 갖는 오르가노폴리실록산인 것일 수 있다. 오르가노폴리실록산에는 필요에 따라, 수산기 그 밖의 관능기가 도입되어 있어도 된다. 상기 실리콘 레진은 특별히 한정되지 않고, 예를 들어 M 단위(R3SiO1 /2), Q 단위(SiO2), T 단위(RSiO3 /2) 및 D 단위(R2SiO)로부터 선택되는 적어도 1종의 단위를 갖는 오르가노폴리실록산이다. 각 단위에 있어서의 R은 서로 독립적으로, 1가의 탄화수소기 또는 수산기이다. 당해 공중합체에는, 필요에 따라 관능기가 도입되어 있어도 되고, 도입되어 있는 관능기는 가교 반응을 일으키는 것이어도 된다. 실리콘 레진은 M 단위와 Q 단위에 의해 구성되는, 소위 MQ 레진이 바람직하다.
상기 MQ 레진은 물유리와 클로로실란을 합성한 것으로, MQ 레진 구조는 일반 실리콘의 선형 구조와 다르게 사다리 구로로 되어 있어 셀 내부에서 빠져나오지 않고 자체의 점착성으로 팽창시간을 지연시켜주는 역할을 한다.
본 발명의 일 양태에서, 실리콘 레진이 MQ 레진인 경우, 당해 레진에 있어서의 M 단위의 함유율과 Q 단위의 함유율과의 몰비는, 예를 들어 M 단위:Q 단위로 나타내어 0.3:1 내지 1.5:1이고, 0.5:1 내지 1.3:1인 것일 수 있다.
본 발명의 일 양태에서, 상기 발포조제는 발포제의 분해온도를 조정하여 가류 이전에 선발포를 진행시켜 미세한 가스가 고무 표면으로 빠져나가게 하며 이는 고무발포체의 미세한 셀 내부 구멍을 형성하게 하여 고무발포체의 압축 및 팽창이 가능하게 한다. 1차 발포온도, 구체적으로 70 ~ 85 ℃에서 발포가 가능한 발포조제라면 제한되지 않고 사용될 수 있으며, 구체적으로 우레아 유도체(urea derivative) 등이 사용될 수 있으며, 상업화된 예를 들면, 동진세미켐사의 UNICELL 시리즈 등을 사용할 수 있다. 그 함량은 합성고무 100 중량부에 대하여, 2 ~ 5중량부를 사용하는 것이 바람직하다. 발포조제를 사용하지 않을 경우 고무발포체는 완전한 닫힌 셀(Closed Cell)로 구성되어 기밀 팽창테이프의 가장 중요한 압축 및 팽창이 불가능하다. 닫힌 셀과 오픈 셀의 비율은 7:3 ~ 6:4 비율로 이루어지는 것이 바람직하다.
다음으로 본 발명의 고무발포체를 이용한 기밀 팽창테이프의 제조방법을 구체적으로 설명한다.
본 발명의 일 양태에 따른 고무발포체를 이용한 기밀 팽창테이프의 제조방법은 a) 합성고무 및 발포제를 포함하는 제 1 마스터배치 조성물에, 가교제, 촉진제, 감압성 점착제 및 발포조제를 혼합하여 제 2 마스터배치 조성물을 제조하고 숙성시키는 단계;
b) 상기 숙성된 제 2 마스터배치 조성물을 진공압출기에 투입하여 압출물을 제조하는 단계,
c) 상기 압출된 압출물을 발포시켜 고무발포체를 제조하는 단계, 및
d) 상기 발포된 고무발포체를 압착시킨 후 권취하는 단계;
를 포함한다.
본 발명의 일 양태에서 상기 a)단계는 원료를 고르게 혼합하기 위한 단계로, 원료 혼합 시 니더기를 사용하여 수행하는 것이 바람직하며, 챔버온도는 140 ~ 160℃에서 10 ~ 15분간 믹싱을 하는 것이 바람직하다. 상기 온도 및 시간 범위에서 혼화성이 향상되며, 이를 초과할 경우 조성물의 점도가 급격히 저하되어 단열재의 물성이 저하되거나 원료의 온도상승으로 인해 스코치가 발생하여 잡티의 원인이 될 수 있다.
또한, 제 1 마스터배치 조성물에 황, 가황촉진제, 감압성 점착제, 발포조제를 첨가하여 제 2 마스터배치로 제조한 후 숙성시키는 것일 수 있다.
제 2 마스터배치(FMB)의 혼합은 니더기와, 오픈밀을 사용하여 수행하는 것이 바람직하며, 니더기 챔버 온도는 50 ~ 70℃에서 2 ~ 3분간 배합하는 것이 바람직하다. 챔버 온도가 70℃ 초과일 경우 투입된 실리콘 점착제에 의해 원료가 설비에 들러붙게 되고, 발포조제의 첨가로 인한 발포터널 가열 전 발포가스가 발생한다. 50℃ 미만일 경우 제 1 마스터배치와 황, 가황촉진제간 분산이 원활하지 못하여 최종제품의 물성이 저하될 수 있다. 본 발명은 상기 제 2 마스터배치(FMB)로 제조함으로써, 오픈밀을 이용하여 숙성 시 보관이 용이하고 압출기에 투입이 용이한 폭 10 ~ 20cm 크기의 긴 리본 형태로 혼련 및 가공한다.
상기 숙성은 2차 마스터배치를 온도 20 ~ 30 ℃, 더욱 구체적으로 24 ~ 26℃ 습도 50 ~ 60%의 항온항습 시설에서 1시간 이상 수행하는 것이 바람직하다. 상기 숙성단계를 통해 열과 압력에 따른 피로도를 해소할 수 있어서 바람직하다.
본 발명의 일 양태에서 상기 b)단계는 압출기에 투입하는 단계로, 원하는 크기 및 형상으로 압출할 수 있다. 압출기의 헤드 온도는 60 ~ 70℃인 것이 바람직하며, 60℃미만인 경우는 압출이 원활하지 않고, 70℃ 초과인 경우는 압출된 조성물의 온도가 상승하여 점도가 저하되고 압출된 조성물의 표면이 매끄럽지 못하다.
다음으로, 상기 c)단계는 압출물을 발포하는 공정으로, 기밀용 팽창테이프 제조를 위한 발포공정은 일반 고무발포체 생산 방법과 차이점이 있다.
즉, 일반적인 고무발포체의 발포과정은 가류단계, 예비발포단계, 발포단계, 발포숙성단계로 이루어지고, 상기 가류단계에서 가류되며, 상기 예비발포단계에서는 가류단계에서 미처 가류되지 못한 원료가 추가로 가류되고, 가류된 원료의 일부는 발포되기 시작한다. 그리고 상기 발포단계에서 압출물이 발포되며, 발포숙성단계에서 미발포된 부분이 발포된다.
그러나, 본 발명의 발포과정은 발포조제의 발포 온도에서 가열하는 1차 발포단계, 상기 1차 발포단계에 비하여 높은 온도로 가열하는 가류단계 및 발포제의 발포 온도에서 가열하는 2차 발포단계를 포함하는데 특징이 있다.
더욱 구체적으로, 1차 발포단계에서 미세 가스 발생을 통한 최소한의 Open Cell을 형성하고, 가류단계, 2차 발포단계, 발포숙성단계로 이루어진다. 본 발명의 발포공정의 핵심은 2단계에 거처 발포를 진행하는 것이며, 1차 발포는 가류단계 이전에 진행하며 발포조제를 사용하여 70 ~ 85℃ 범위에서 1차 발포를 하고, 전체 발포비율 중 1차의 발포비율은 30~40% 범위로 한다. 1차 발포에서 미세한 가스가 발생하며 고무 표면으로 가스가 빠져나가 미세한 Open cell이 생성된다. 가류단계에서는 표면 스킨층을 형성하고 탄성을 부여하며, 2차 발포에서 Closed cell 구조의 기공층이 형성된다. 발포숙성단계에서 고무발포체의 발포 안정화를 시켜 치수(발포두께)를 안정화 시킨다. 보다 구체적으로 70 ~ 85℃로 가열하는 1차 발포단계; 90 ~ 100℃로 가열하는 가류단계; 130 ~ 180℃로 가열하는 2차 발포단계; 및 150 ~ 160℃로 온도를 낮추는 발포숙성단계로 이루어질 수 있다.
다음으로, d)단계는 발포된 고무발포체를 압축 후 권취하는 단계로 발포되어 팽창된 상태의 고무발포체 기밀용 팽창테이프를 압축 후 테이프 형태로 권취하여 완제품을 만드는 공정이다. 완제품 제조 시 이송, 보관 등이 용이하도록 압축하여 권취하는 것일 수 있으며, 더욱 구체적으로 예를 들면 원래 두께의 50% 이하의 두께, 더욱 구체적으로 원래 두께의 20% 이하 두께로 압착하여 권취하는 것일 수 있다. 이와 같이 압착하여 권취된 후, 시공하고자 하는 틈새에 부착시킨 후 서서히 팽창이 시작되며, 원래의 두께로 돌아오는데까지 적어도 1분 이상, 더욱 바람직하게는 20분 이상의 시간이 소요되며 서서히 팽창되면서 완벽하게 기밀을 형성한다.
본 발명의 제조방법은 연속적으로 제조가 가능하며, 함침 및 건조 등의 공정을 생략할 수 있어서 시간 및 비용이 절감되는 효과가 있다.
본 발명에 따른 기밀 팽창테이프용 고무발포체는 산소지수가 30% 이상이고, 열전도율이 0.040 W/ml이하인 물성을 만족할 수 있다. 또한, 닫힌 셀 내부에 감압성 점착제를 함유하므로 기밀성 및 단열성이 매우 우수하고, 수축이 적게 발생하므로 장기간 사용할 수 있는 효과가 있다. 구체적으로 도 1에 도시한 바와 같이, 닫힌 셀 구조를 가지며, 그 내부에는 감압성 점착제가 함유되는 특징이 있다. 또한, 도 2에 도시된 바와 같이 완벽한 기밀을 형성하는 것일 수 있다.
이하 실시예 및 비교예를 바탕으로 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 다만 하기 실시예 및 비교예는 본 발명을 더욱 상세히 설명하기 위한 하나의 예시일 뿐, 본 발명이 하기 실시예 및 비교예에 의해 제한되는 것은 아니다.
이하 제품의 성능은 다음의 방법으로 측정하였다.
1)난연성(산소지수(%)) : KS M ISO 4589-2에 따라 측정
2)단열성(열전도율(W/mK)) : KS M 6962에 따라 측정
[실시예 1]
1) 제 1 마스터배치의 제조
합성고무로 EPDM(금호폴리켐, KEP330) 100 중량부에 대하여, 보강성 충전제로 카본블랙(동양화학, N550) 10 중량부, 윤활제(미창, White Oil) 30 중량부, 발포제(금양, Azodicarbonamide) 20 중량부, 충전제는 탈크(루제낙, MVT) 50 중량부, 난연제로 수산화마그네슘(LKAB, UC1251) 40 중량부를 니더기에 넣고, 챔버온도 120℃에서 8분간 배합하였다.
2) 제 2 마스터배치의 제조
상기 제 1 마스터배치에 황(미원상사, S) 1 중량부, 가황촉진제(우신화학, MBT, 티아졸계) 2 중량부, 실리콘계 점착제(HRS사, MQ Resin, M 단위인 (CH3)3SiO1 / 2 단위 44몰％ 및 Q 단위인 SiO2 단위 56몰％를 포함하는 MQ 레진, 중량 평균 분자량 5500) 10 중량부, 발포조제(동진세미켐, Unicell-P2) 3 중량부를 첨가하여 니더기에 넣고, 70℃에서 3분간 믹싱 후 오픈밀을 이용하여 5분간 추가로 원료를 고르게 분산시키고 폭 15cm 크기로 Batch out 하였다.
배합된 원료의 피로도를 낮추기 위하여 항온항습 시설(25℃ 습도60%)에서 1시간동안 숙성하였다.
3) 압출
상기 제 2차 마스터배치를 압출기(Cylinder:Ø150 Press Gage:500bar, 150kW, 진공 구간 30cm)에 넣고, 헤드온도 50℃에서 10분간 용융혼련하고 시트 형태로 압출압력 150bar, 압출기 진공구간 20bar 조건에서 시트 형상으로 압출하였다.
4) 발포
압출된 조성물은 70m 길이의 연속된 Hot Air Tunnel을 통하여 1차 발포, 가류, 2차 발포, 발포숙성 단계로 가열이 되며, 보다 구체적으로 1차 발포계는 80℃, 가류단계는 100℃, 2차 발포단계는 130에서 180℃까지 상승하고, 발포숙성단계는 150℃에서 가열하여 30mm 두께의 시트상의 고무발포체를 얻었다.
5) 압축 및 권취
발포된 고무발포체는 압착 롤을 이용하여 30mm에서, 6mm 두께로 압착시키고 압착된 상태에서 권취시킨 후 압력이 유지되도록 외부 포장을 실시하였다.
제조된 기밀용 팽창테이프의 성능을 측정하여 하기 표 2에 나타내었다.
또한, 이와 같이 제조된 고무발포체를 이용한 기밀 팽창테이프는 장기간 보관하는 경우에도 점착성이 유지되어 원래의 두께로 돌아오는데 걸리는 시간이 충분히 유지되는 것을 확인하였다. 특히, 아크릴계 점착제를 사용하는 경우에 비하여 상기 실시예 1과 같이 실리콘계 점착제를 사용함으로써 장기간, 구체적으로 1년 이상 보관을 하여도 원래의 두께로 돌아오는데 걸리는 시간이 충분히 유지됨을 확인하였다. 아크릴계 점착제를 사용하는 경우 장기간 보관 시 원래의 두께로 돌아오는데 걸리는 시간이 충분히 유지되지 않고 30초 미만으로 빨리 팽창이 되어 시공성이 좋지 않음을 확인하였다.
[실시예 2 및 3]
하기 표 1에서 보는 바와 같이 발포조제 또는 실리콘 점착제를 사용하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 제조하였다.
제조된 기밀용 팽창테이프의 성능을 측정하여 하기 표 2에 나타내었다.
원료명 실시예1
(중량부)		 실시예2
(중량부)		 실시예3
(중량부)
제
1
마스터배치		 합성고무 100 100 100
보강성충전제 10 10 10
윤활제 30 30 30
발포제 20 20 20
충전제 50 50 50
난연제 40 40 40
제
2
마스터배치		 황 1 1 1
가황촉진제 2 2 2
실리콘 점착제 10 10 -
발포조제 3 - 3
구 분 실시예1 실시예2 실시예3
산소지수(%) 30 30 30
열전도율
(W/mk)		 0.038 0.037 0.038
셀 구조 Closed Cell 기반 미세 Open Cell 분포(도 1) Closed Cell Closed Cell 기반 미세 Open Cell 분포
압축 유무 압축가능 압축불가 압축가능
압축 후
팽창 시간		 20분 경과 후 완전 팽창 팽창 불가 30초 경과 후 완전 팽창
상기 표 2에서 압축 후 팽상시간은 원래 두께의 20% 두께로 압착된 상태에서 원래의 두께로 돌아오는데 걸리는 시간을 측정한 것이다.
상기 표 2 에서 보이는 바와 같이 본 발명의 팽창테이프는 단열성 및 산소지수가 우수하고 Closed Cell 구조로 기밀과 내투습성이 우수하다. 또한 내후성이 우수한 EPDM 합성고무를 사용하여 장기간 성능저하 없이 사용할 수 있으며 수축 발생이 거의 없다. 또한, 틈새에 압축된 상태의 팽창테이프를 시공 하고 20분 경과 시 완전히 팽창되기 때문에 작업성이 우수하다. 팽창시간이 20분 미만일 경우 시공시간이 촉박하여 작업성이 저하될 수 있다.
발포조제를 사용하지 않은 실시예 2의 경우 완전한 Closed Cell 구조로 발포되어 압축이 불가능하여 팽창테이프를 제조할 수 없으며, 실리콘 점착제를 미 사용한 실시예 3의 경우 팽창시간이 너무 짧아 팽창테이프 시공이 불가능하였다.
이상과 같이 본 발명에서는 특정된 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

Claims (11)

  1. 고무발포체의 닫힌셀 내부에 감압성 실리콘계 점착제를 함유하며,
    원래 두께의 20% 두께로 압착된 상태에서 원래의 두께로 돌아오는데 걸리는 시간이 1분 이상 소요되는 것인 기밀 팽창테이프용 고무발포체.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 기밀 팽창테이프용 고무발포체는 산소지수가 30% 이상이고, 열전도율이 0.040 W/ml이하인 것인 기밀 팽창테이프용 고무발포체.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 기밀 팽창테이프용 고무발포체는 합성고무 및 발포제를 포함하는 제 1 마스터배치 조성물에, 가교제, 촉진제, 감압성 실리콘계 점착제 및 발포조제를 혼합한 제 2 마스터배치 조성물을 혼련, 압출 및 발포하여 제조된 것인 기밀 팽창테이프용 고무발포체.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 제 1 마스터배치 조성물은 윤활제, 난연제 및 충전제를 더 포함하는 것인 기밀 팽창테이프용 고무발포체.
  5. 삭제
  6. 제 1항 내지 제 4항에서 선택되는 어느 한 항의 고무발포체를 이용한 기밀 팽창테이프.
  7. a) 합성고무 및 발포제를 포함하는 제 1 마스터배치 조성물에, 가교제, 촉진제, 감압성 점착제 및 발포조제를 혼합하여 제 2 마스터배치 조성물을 제조하고 숙성시키는 단계;
    b) 상기 숙성된 제 2 마스터배치 조성물을 진공압출기에 투입하여 압출물을 제조하는 단계,
    c) 상기 압출된 압출물을 발포시켜, 닫힌셀 내부에 감압성 실리콘계 점착제를 함유하는 고무발포체를 제조하는 단계, 및
    d) 상기 발포된 고무발포체를 압착시킨 후 권취하는 단계;
    를 포함하는 고무발포체를 이용한 기밀 팽창테이프의 제조방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 d)단계의 발포는 발포조제의 발포 온도에서 가열하는 1차 발포단계, 상기 1차 발포단계에 비하여 높은 온도로 가열하는 가류단계 및 발포제의 발포 온도에서 가열하는 2차 발포단계를 포함하는 것인 고무발포체를 이용한 기밀 팽창테이프의 제조방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 1차 발포단계는 70 ~ 85 ℃로 가열하고,
    상기 가류단계는 90 ~ 100 ℃로 가열하고,
    상기 2차 발포단계는 130 ~ 180 ℃로 가열하는 것인 고무발포체를 이용한 기밀 팽창테이프의 제조방법.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 2차 발포단계 후, 발포숙성단계를 더 포함하는 것인 고무발포체를 이용한 기밀 팽창테이프의 제조방법.
  11. 제 7항에 있어서,
    상기 제 1 마스터배치 조성물은 윤활제, 난연제 및 충전제를 더 포함하는 것인 고무발포체를 이용한 기밀 팽창테이프의 제조방법.
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