KR20030076108A - 왁스몰드 코팅용 실리콘의 내부에 함유된 기포 제거 공정 - Google Patents

Abstract

본 발명은 실리콘내 함유된 기포를 제거하기 위한 진공탈포방법에 관한 것으로, 구체적으로 원하는 형태로 제작된 왁스 몰드에 실리콘 코팅 후, 이어서 폴리머를 침지 코팅(dip-coating)하여 제작되는 폴리머 형상물의 제작시, 상기 실리콘 내 함유된 기포를 완전히 제거하기 위하여 실리콘과 희석제를 혼합 후 일정 압력 하에 감압시켜 기포를 제거함으로써, 액상 실리콘 코팅시 발생하는 기포를 짧은 시간에 제거하여 침지용 왁스 몰드의 제조시간을 단축시킬 수 있으며, 균일하고 미려한 코팅표면을 생성시킬 수 있어 실리콘 표면에 침지법으로 제조된 의료용 폴리머 형상물의 두께가 일정하며, 이로 인해 기계적 내구성이 우수하여 인공심장용 폴리우레탄 혈액주머니, 심실보조장치에 사용되는 폴리우레탄 혈액주머니등의 제조에 사용할 수 있다.

Description

왁스몰드 코팅용 실리콘의 내부에 함유된 기포 제거 공정{Degassing Process of Silicone for Wax Mold Coating}

본 발명은 실리콘내 함유된 기포를 제거하기 위한 진공탈포방법에 관한 것으로, 구체적으로 원하는 형태로 제작된 왁스 몰드에 실리콘 코팅 후, 이어서 폴리머를 침지 코팅(dip-coating)하여 제작되는 폴리머 형상물의 제작시, 상기 실리콘 내 함유된 기포를 완전히 제거하기 위하여 실리콘과 희석제를 혼합 후 일정 압력 하에 감압시켜 기포를 제거하는 방법에 관한 것이다.

실리콘은 유기기를 함유한 규소(organosilicone)와 산소 등이 실록산 결합(Si-O-Si)으로 연결된 것으로, 낮은 표면 장력, 비이온성 및 비극성, 소수성 및 발수성, 내열성, 저온안정성 및 난연성의 특징이 있는 것으로 알려져 있다. 또한 그 형태에 있어서도 실리콘의 구조에 따라 오일형(oil type), 고무형(rubber type) 및 레진형(resin type)으로 나뉘며 각각의 형태에 따라 그 이용분야를 달리한다.

실리콘의 여러 형태 중 액상 실리콘 고무(cure liquid silicone rubber)는 유기고무에 비해 무기 재료적 특징도 겸하고 있으며 전자, 자동차, 항공, 건축, 토목 뿐만 아니라 의학분야에 응용되고 있다. 특히 의학 분야에서는 실리콘의 낮은 표면 장력으로 인하여 생체재료로 이용되고 있다. 상기 액상 실리콘 고무는 경화반응에 따라 축합형 액상 실리콘 고무(condensation cure liquid silicone rubber) 및 부가형 액상 실리콘 고무(addition liquid silicone rubber)로 나뉠 수 있다.

그중 축합형 액상 실리콘 고무는 실온에서 경화되기 때문에 RTV(roomtemperature vulcanizing)이라고 부르고 있으며, 실온 가류형 액상 실리콘 이라고도 한다. 상기 축합형 액상 실리콘 고무는 공기에 방치하여 일정시간 경과 후 수분에 의해 경화되는 1액형 실리콘 고무; 및 액상 실리콘 고무 및 경화제(가교반응촉매)를 첨가하여 균일하게 혼합 후 방치하여 경화되는 2액형 실리콘 고무로 나뉜다. 1액형 실리콘 고무는 단일성분의 사용으로 그 이용방법이 간편하고, 경화시 발열 또는 흡열반응이 없어 주위 환경에 열 스트레스를 주지 않는 반면에 공기와 접촉하는 부분이 먼저 경화되므로 표면에서 경화가 진행되고 경화속도 또한 경화시 주위의 온도 및 습도와 같은 외부환경에 영향을 받는다. 이에 비하여 2액형 실리콘 고무는 실리콘 고무 및 경화제의 2성분계로 사용직전 혼합하여 자체 수분 및 공기 중의 수분에 의해 경화가 진행되며, 경화제의 종류나 양을 변화시킨 것에 의해 경화속도를 조절할 수 있어 내외부가 경화되는 속도가 거의 균일하다. 또한 온도를 높여주면 경화반응이 더욱 촉진된다.

한편 부가형 액상 실리콘 고무는 하이드로씰화 반응에 의한 가교에 의하것으로 1성분형과 다성분형으로 분류된다. 이중, 1성분형은 실온 부근에서 반응속도를 극단적으로 느리게 한 것으로, 가열과 반응억제제로 반응속도를 제어할 수 있기 때문에 공업용으로 여러가지 분야에서 사용되고 있다. 부가형 액상 실리콘 고무는 본질적으로 접착성은 없지만 프라이머나 접착향상제의 개발에 의해 접착 형태로 개량해가는 경향이 크다. 상기 부가용 액상 실리콘 고무는 비닐기를 함유하는 폴리실록산과 Si-H 결합을 갖는 폴리실록산을 부가반응 시킴에 따라 실록산 사슬을 가교시키는 방식을 이용한다. 이때 촉매제로 백금화합물이 이용되며, 경화반응에서는 부생물의 발생이 일어나지 않는다. 부가용 액상 실리콘 고무는 수분이 필요없고 오히려 과도한 수분은 발포에 악영향을 끼칠 뿐이다. 이때 경화속도는 온도의존성이 크고 온도를 올릴수록 단시간에 경화되고, 또한 백금촉매의 종류나 양을 변화시키거나 지연재를 사용하여 경화속도를 변화시킬 수 있다. 부가형 액상 실리콘 고무 중에는 약간의 가열에 의해서 경화가 진행되는 저온 가류형이 있는데 LTV (Low Temperature Vulcanizing)라 불리며, 경화온도는 100-200 이다.

상기 부가형 액상 실리콘 고무는 전자제품의 절연 및 보호를 위한 폿 팅 (potting); 코팅 및 접착 씰링용 (coating and adhesive sealing); 형뜨기용 (molding); 광섬유 코팅용(fiber coating ); 반도체의 접합부를 보호하기 위한 정션 코팅용(junction coating); 및 사출성형을 위한 LIM 용 (liquid injection molding, 액상 사출 형)등 여러분야로 사용되고 있다.

상기 형뜨기용으로는 유동성과 탈포성, 이형성이 요구되며 기계적 강도까지 요구되므로 충전제나 폴리머의 설계에는 여러 가지 기술이 응용되고 있다. 통상적으로 실온경화를 이용하지만, 속도를 빠르게 하기 위해서 가열경화를 이용할 때도 있다.

한편 실리콘은 상술한 바와 같이 낮은 표면 장력, 접착성 및 소수성 등 뿐만 아니라 생체 적합성에 의해 의료분야에 이용이 가능하며, 예를 들면 인공심장 및 심실보조장치 등의 혈액과 접촉하는 부품의 제조에 이용가능하다. 상기 제품은 3차원 구조를 나타냄에 따라 몰드를 제조 후 폴리머를 코팅하여 제품을 생산하는 방식을 따른다.

종래 침지법을 이용하여 3차원 구조를 가진 폴리머 제품을 생산하기 위해서는 (도 1참조)

캐드 등을 이용하여 원하는 형태의 3차원 구조를 제작한 후 이를 이용하여 기본 몰드를 제작하고;

상기 기본 몰드를 형틀에 고정한 다음 폴리머, 일예로 형뜨기용 실리콘을 부어 형틀 내부에서 완전히 굳은 후 얻어진 형뜨기용 실리콘 몰드를 기본 몰드로부터 이탈하고;

상기 형뜨기용 실리콘 몰드에 용융된 왁스를 부어 굳힌 후 이탈하여 기본몰드와 동일한 형상을 가지는 실리콘 코팅용 왁스 몰드를 제작하고;

상기 실리콘 코팅용 왁스 몰드 표면에 실리콘을 고루 수작업으로 도포한 후 표면에 있는 기포 제거후 건조하여 침지용 왁스몰드를 완성하고;

실리콘이 코팅된 침지용 왁스 몰드를 다시 폴리머용액에 여러 차례 침지코팅 후 건조하고 왁스를 제거하여 원하는 3차원 구조를 가진 폴리머 제품을 얻는다 (도 1참조).

상기 코팅용 왁스 몰드 제조 후 최종 폴리머를 여러 차례 침지코팅하기 전에 실리콘 코팅을 하게 되는 데, 이는 왁스몰드 자체는 최종 폴리머 용액의 퍼짐성이 낮아 코팅이 효과적으로 되지 않으나 실리콘은 비교적 양호하게 폴리머 용액이 퍼지는 장점과, 실리콘에 폴리머 코팅시 폴리머의 극성 및 비극성 용매에 용해하지 않으며 비교적 양호하게 이탈할 수 있기 특성이 있기 때문이다.

왁스 몰드 표면에 실리콘을 코팅함으로써 이후 폴리머 용액에 침지할 때 폴리머 용액의 젖음성(wettability)이 향상되어 침지에 의한 코팅을 수행하여도 원하는 품질 수준을 가진 제품을 얻을 수 있다. 그러나, 코팅된 실리콘은 경화되기 전 시간이 지남에 따라 기포가 생성되는데, 이는 가교반응의 부산물로 생기거나, 점도를 일정하게 하기 위하여 섞는 신너나 가교반응용 촉매를 혼합할 때 내부에 섞여 들어가는 경우가 있다. 상기 생성된 기포는 실리콘 고무의 코팅층 내부에 존재하는 경우도 있지만 경화가 완전히 진행되지 않은 코팅된 액상실리콘의 표면에 떠오르게 되어 표면기포를 형성한 상태로 굳어 최종 단계에서 만들어지는 제품의 품질을 저하시키게 된다. 즉, 실리콘 고무가 코팅된, 침지용 왁스 몰드의 표면에 기포형태가 남아 있는 경우, 표면이 미려하지 않으므로 경화가 일정수준 이상 진행되어 표면의 형상이나 특성에 영향을 미치지 않게 될 때까지 기포를 제거하여야 한다.도 2에 나타낸 바와 같이, 지금까지는 작업자가 일일이 작은 기포까지 뾰족한 침으로 제거하였다. 또한 수작업으로 미세한 기포까지 제거하는 시간이 길어짐에 따라 작업자의 눈의 피로가 가중되어 충분한 휴식이 필요하므로 작업자 1인이 하루에 3개 이상의 몰드코팅을 하기가 어려워 생산성이 아주 낮으며, 시력에 나쁜 영향이 줄 가능성도 있다. 또한 실리콘 원액을 신너와 혼합하고 코팅용 왁스 몰드에 코팅하여 완전건조에 걸리는 시간에 있어서도 약 12시간 정도 소요되어 하루 근무시간은 8시간이므로 통상적으로 24시간 정도 걸리게 되는 문제점이 남아 있었다.

게다가, 코팅된 실리콘의 표면이 균일하지 않은 경우 고분자 용액 코팅 두께가 불균일하게 되고, 이러한 불균일 코팅은 최종 제품의 불량품 발생으로 직결되는 바, 실리콘 고무 코팅 층의 품질은 최종 제품의 품질과 직결되면서도 작업자의 숙련도에 의존되는 상태이다.

이에 본 발명자들은 제작시간을 단축시키고 얻어진 제품의 품질을 향상시키고자 노력한 결과, 코팅용 왁스 몰드에 실리콘을 코팅시 상기 실리콘내 함유된 기포를 완전히 제거함으로써 작업시간이 획기적으로 단축될 뿐 만 아니라 작업자의 피로가 거의 없으며 자동화까지 가능한 수준의 공정을 개발하여 최종 제품의 품질 수준을 상향안정 시킬 수 있음을 확인하여 본 발명을 완성하였다.

본 발명의 목적은 폴리머 형상물의 제작시 사용되는 침지형 몰드의 표면에 실리콘을 코팅시 기포 발생을 최소화하여 공정시간을 단축하고 인력의 투입을 줄여서 생산성을 향상시키는 방법을 제공하는데 있다.

구체적으로 본 발명의 목적은 원하는 형태로 제작된 왁스 몰드에 실리콘 코팅 후, 이어서 폴리머를 침지 코팅(dip-coating)하여 제작되는 폴리머 형상물의 제작 시, 상기 실리콘이 경화되기 전 실리콘 내부에 함유된 기포를 완전히 제거하기 위하여 실리콘과 희석제를 혼합 후 일정 압력 하에 감압시켜 기포를 제거하는 진공탈포방법을 제공한다.

또한 본 발명의 또 다른 목적은 상기 진공탈포방법을 인공심장용 폴리우레탄 혈액주머니, 심실보조장치 혈액주머니 및 혈액과 접촉하는 폴리우레탄 내구성 의료용품의 제작 시 이용하는 용도를 제공한다.

도 1은 폴리머 제품을 만들기 3차원 캐드에서 폴리머 침지공정까지의 전체 공정에 대하여 나타낸 순서도이다.

도 2는 종래 코팅용 왁스 몰드에 실리콘을 코팅한 후 기포를 제거하는 방법을 나타낸 순서도이다.

도 3은 종래 수작업으로 침지용 왁스 몰드 표면의 기포를 제거하는 것을 보여주는 사진이다.

도 4는 본 발명의 실리콘 내 함유된 기포를 제거하기 위한 진공탈포 공정을 나타낸 순서도이다.

도 5는 본 발명의 실시 예에 사용된 왁스 몰드의 규격을 디멘젼을 도식화한 것이다.

도 6은 실리콘을 코팅하기 전의 코팅용 왁스 몰드를 나타낸 사진이다.

도 7은 실리콘이 코팅된 침지용 왁스 몰드를 나타낸 사진이다.

*도면의 주요부호에 대한 설명*

10 : 왁스 몰드20 : 회전봉

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은

원하는 형태로 제작된 왁스 몰드에 실리콘 코팅 후, 이어서 폴리머를 침지 코팅(dip-coating)하여 제작되는 폴리머 형상물의 제작시, 상기 실리콘 내 함유된 기포를 완전히 제거하기 위하여

실리콘과 희석제를 혼합 후 일정 압력 하에 감압시켜 기포를 제거하는 진공탈포방법을 제공한다.

이하 본 발명을 더욱 상세히 설명한다 (도 4참조).

구체적으로 본 발명은 폴리머 형상물 제작시 코팅에 사용되는 실리콘의 기포를 완전히 제거함으로써 종래 수작업으로 수행되던 기포제거 작업의 삭제가 가능하고 제작 단계를 단축시킴과 동시에 최종 제품의 표면 특성을 향상시킬 수 있다.

본 발명에서 실리콘 내 기포를 제거하기 위한 진공탈포방법은 실리콘 및 희석제(thinner)를 혼합 후 절대 압력이 760 mmHg 이하로 유지되는 4∼60 ℃의 챔버내에 1분∼1시간 동안 방치시켜 이루어진다.

이러한 1기압 이하의 압력에서는 액상으로 존재하는 실리콘 내의 기포가 팽창하면서 부력이 발생하여 실리콘 용액의 상부로 떠오르게 되고, 그 후 기포가 터지면서 쉽게 제거된다. 이때 가해주는 압력이 낮을수록, 액체의 점도가 낮을수록 이러한 기포제거 속도가 증가하는 경향을 나타낸다. 일반적으로 점도가 낮으면 기포가 쉽게 스스로 표면으로 떠올라 제거되므로 큰 문제가 되지 않으나 점도가 높은 상태에서는 기포의 이동이 용이하지 않으므로 1기압에서 부력에 의해 떠오르게 하려면 많은 시간이 소요되며 실리콘의 경화시간 이전에 완료되지 않을 수도 있다.

혼합되는 실리콘 및 희석제의 비는 코팅 공정에 적절한 점성을 얻을 수 있도로 1:1∼4:1 (중량비)이 되도록 한다. 상기 사용되는 희석제는 통상적으로 실리콘에 사용되는 용매로서, 일예로 실리콘 전용 신너, 점도가 낮은 실리콘 등을 포함한다.

이때 진공 탈포시 진공 용기내부 압력이 상기 범위를 벗어나게 되면 실리콘 내 함유된 기포가 효과적으로 제거되지 않아 실리콘이 경화되는 시간 이전에 기포가 제거되지 않을 가능성이 발생하며 최종 제품의 표면 물성이 저하된다.

진공탈포시 챔버내 온도상승에 의해 실리콘이 경화반응을 일으키지 않도록 하기 위해서 상기 온도 및 시간을 벗어나지 않도록 한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 실리콘 및 신너를 일정비로 혼합 후 0.1 atm의 데시케이터 내에서 30분간 상기 실리콘 혼합을 방치하여 진공탈포를 수행한 후, 코팅용 왁스 몰드에 코팅하고 표면상태를 확인한 결과 표면에 기포에 의한 흔적(tint)을 전혀 관찰할 수 없었으며, 건조시간 등이 단축되어 전체 공정에 소요되는 시간이 단축됨을 확인하였다.

본 발명의 진공탈포방법을 이용한 폴리머 형상물의 제작방법을 간단히 서술하자면 (도 1∼도 6참조);

캐드 등을 이용하여 원하는 형태의 3차원 구조 (도 3참조)를 제작한 후 이를 이용하여 기본 몰드를 제작하고;

상기 기본 몰드를 형틀에 고정한 다음 형뜨기용 폴리머, 일예로 형뜨기용 실리콘을 부어 형틀 내부에서 완전히 굳은 후 얻어진 형뜨기용 실리콘 몰드를 기본 몰드로부터 이탈하고;

상기 형뜨기용 실리콘 몰드에 용융된 왁스를 부어 굳힌후 이탈하여 실리콘 코팅용 왁스 몰드를 제작하고 (도 1, 도 4참조);

상기 실리콘 코팅용 왁스 몰드 표면에 실리콘을 고루 수작업으로 도포한 후 경화시키고;

실리콘이 코팅된 침지용 왁스 몰드 (도 7참조)를 폴리머 용액에 침지시켜 표면에 폴리머를 코팅 후 왁스를 제거하여 원하는 3차원 구조를 가진 폴리머 제품을 얻는다.

상기 마지막 단계에서 코팅되는 폴리머는 제작하고자 하는 목적에 따라 달라지며 이 또한 코팅의 용이성을 고려하여 적절한 점도를 갖도록 유기용매에 용해하며, 코팅되는 두께를 조절하기 위하여 여러 번 침지 단계를 반복 수행할 수 있다.

따라서 본 발명의 진공탈포방법에 의하여 감압하의 분위기에서 실리콘 내부의 기포가 효율적으로 제거되므로 코팅용 왁스 몰드에 코팅한 후 기포를 수작업으로 제거하는 단계의 생략이 가능해졌다. 이로 인하여 실온보다 높은 온도에서 유지하여 건조 또는 가교반응의 진행을 촉진시켜 건조시간을 단축시킬 수 있게 되었다. 더불어, 기포제거 수작업 공정이 없어지므로 공정 자동화로 폴리머 코팅된 몰드를 대량으로 생산할 수 있다.

이러한 본 발명의 진공탈포방법은 다양한 폴리머 형상물의 제작에 이용될 수 있으며 균일하고 미려한 코팅 표면을 생성시킬 수 있어 실리콘 표면에 침지법으로 제조된 의료용 폴리머 형상물의 두께가 일정하며, 이로 인해 기계적 내구성이 우수하여 인공심장용 폴리우레탄 혈액주머니, 심실보조장치에 사용되는 폴리우레탄 혈액주머니등에 사용할 수 있다. 이외에도 실리콘 코팅단계를 포함하는 그 어떤 제작 방법에서도 본 발명의 실리콘 진공탈포방법이 적용 가능하다.

고분자 실리콘 코팅층을 형성할 경우 코팅하지 않은 왁스 몰드를 폴리머 용액에 침지할 때보다 폴리머 용액의 젖음성이 우수하여 침지에 의한 코팅이 가능하다. 또한 코팅된 실리콘의 표면이 균일하지 않은 경우 고분자 용액 코팅 두께가 불균일하게 되고, 이러한 불균일 코팅은 최종 제품의 불량품 발생으로 직결된다. 본 발명의 바람직한 실시 예에 따르면, 코팅용 왁스 몰드에 본 발명에 의해 진공탈포된 실리콘을 도포한 결과, 표면 품질이 종래의 그것에 비하여 편차가 매우 적게 나타나 우수성을 입증할 수 있었다.

이에 본 발명을 하기 실시예에 의하여 더욱 상세하게 설명한다.

그러나 하기 실시예는 본 발명의 예시일 뿐 본 발명이 이에 한정되지는 않는다.

실시예 1∼5 : 침지용 왁스 몰드의 제작

입체구조의 침지용 왁스 몰드를 제작하기 위하여 하기와 같이 실시하였으며, 이때 각 공정의 조건 및 소요되는 시간은 하기 표 1에 나타낸 바와 같다.

단계 1 : 기본 몰드의 제작

캐드를 이용하여도 4의 항아리 형태의 삼차원 이미지를 제작한 후 이를 이용하여 기본 몰드를 제작하였다.

단계 2 : 형뜨기용 실리콘 몰드의 제작

상기 단계에서 제작된 기본 몰드를 형틀에 고정한 다음 2액형 실리콘인 신에츠 KE1402 실리콘고무 500g 및 첨가제(신에츠 실리콘 경화제) 50g을 섞은 실리콘 고무 용액을 부어 하루 동안 유지하여 실리콘이 완전히 굳도록 하였다. 완전히 굳은 것을 확인한 후, 기본 몰드로부터 실리콘 몰드를 이탈시켰다. 이 때 후공정에서 사용하기 편리한 방향을 설정하여 실리콘을 잘라 기본 몰드가 잘 빠져 나올 수 있도록 하였다.

단계 3 : 코팅용 왁스 몰드의 제작

상기 단계에서 제작된 형뜨기용 실리콘 몰드 내 기본 몰드가 빠져나간 공간에 용융된 왁스를 부어 24시간 동안 상온에서 방치하여 굳힌 다음 왁스를 이탈하여 코팅용 왁스 몰드를 제작하였다. 이와 같은 방법으로 캐드에서 생성된 삼차원 이미지와 똑같은 형태의 코팅용 왁스 몰드를 제작하였다 (도 6참조).

회전판을 예열시켜 왁스 덩어리를 녹여서 회전봉 (20)(도 5참조)에 붙여 제작한 코팅용 왁스 몰드를 고정시켰다. 다음의 실리콘 코팅 단계에 사용하기 위하여 몰드 표면을 70% 에틸 알콜으로 깨끗이 세척한 후 60 ℃의 건조기에서 2시간 동안 건조하였다.

단계 4 : 실리콘 용액의 진공탈포

코팅용 왁스 몰드에 코팅되는 실리콘내 기포를 제거하기 위하여 표 1에 나타낸 바의 조성으로 1액형 실리콘 고무인 RTV-KE441WT (신에츠) 희석제로 신너를 충분히 혼합하였다. 얻어진 실리콘 용액을 0.1∼0.5 atm의 진공 데시케이터에 넣은 후 30 분간 유지하여 실리콘 내 함유된 기포를 완전히 제거하였다.

이때 기포의 제거정도는 육안으로 확인하였다.

단계 5 : 침지용 왁스 몰드의 제작

상기 단계에서 진공탈포된 실리콘 용액을 단계 3에서 제작된 코팅용 왁스 몰드 표면에 스페츄라(spatula)을 이용하여 수작업으로 코팅하였다. 실리콘 고무의 코팅 두께의 균일성을 확인한 후 회전기로 회전시키면서 건조시켰다.

비교예 1 : 침지용 왁스 몰드의 제작

코팅용 왁스 몰드에 종래의 실리콘 코팅시 사용되던 수작업으로 실시예 1과 동일한 형상의 폴리머 형상물을 제작하기 위하여 하기와 같이 실시하였으며, 이때 각 공정의 조건 및 소요되는 시간은 하기 표 1에 나타낸 바와 같다.

단계 1∼단계 3 : 코팅용 왁스 몰드의 제작

실시예 1에 기재된 단계 1∼단계 3의 방법과 동일하게 수행하여 코팅용 왁스 몰드를 제작하였다.

단계 4 : 코팅용 왁스 몰드에 실리콘 용액의 코팅

코팅용 왁스 몰드 1개당 신에츠 실리콘 고무 RTV-KE1402 (신에츠) 20 g 및 희석제 (신너) 6 g을 충분히 섞은 후, 경화제 KE1402 (신에츠) 2 g을 넣고 골고루 혼합하였다.

단계 5 : 침지용 왁스 몰드의 제작

상기 단계에서 얻어진 실리콘 용액 표면에 생긴 큰 기포를 제거 후 코팅용 왁스 몰드 표면에 스패츄라를 이용하여 골고루 도포하였다. 이때 기포가 실리콘 고무에 부분적으로 뭉치지 않게 회전시키면서도 2에 나타낸 바와 같이 뽀족한 핀셋을 사용하여 수작업으로 기포 제거 작업을 수행하였다. 기포를 완전히 제거한후, 실리콘 고무의 코팅 두께가 일정하게 되면 회전기로 회전시키면서 건조시켰다. 건조하는 도중에 발생하는 기포와 표면에 달라붙는 먼지를 계속 관찰하여 수작업으로 제거하였다. 이때 코팅용 왁스 몰드 1개당 약 1시간 30 분정도 소요되었다.

	실리콘(중량%)	희석제(중량%)	경화제a(중량%)
실시예 1	1액형 (KE-441WT)	80	20	0
실시예 2	1액형 (KE-441WT)	70	30	0
실시예 3	1액형 (KE-441WT)	60	40	0
실시예 4	1액형 (KE-441WT)	50	50	0
실시예 5	2액형 (KE-1402)	70	30	10
비교예 1	2액형 (KE-1402)	70	30	10
a: 실리콘+희석제에 대한 중량%

실험예 1 : 실리콘 용액의 탈포 조건에 따른 작업시간 측정

상기 실시예 및 비교예의 입체 폴리머 형상물 제작시 실리콘 용액의 조성 및 코팅 방법에 따른 전체 소요시간을 측정하였으며, 이러한 결과를 하기 표 2에 나타내었다. 이때 측정은 초시계를 이용하여 측정하였다.

	진공탈포시간(A)	몰드에 도포하는 시간(B)	도포 후 기포 제거 시간(C)	건조중 기포제거 시간(D)	완전건조시간(E)	수작업시간(B+C+D)	전체소요시간(A+B+C+D+E)
실시예 1	30분	2분	7분	0	3시간	9분	3시간 39분
실시예 2	30분	2분 30초	7분 30초	0	3시간 20분	10분	4시간
실시예 3	30분	3분	7분	0	3시간 25분	10분	4시간 5분
실시예 4	30분	2분 30초	4분 30초	0	3시간 50분	8분	4시간 28분
실시예 5	1시간 30분	4분	14분	0	7시간	18분	8시간 48분
비교예 1	0	3분	50분	1시간 30분	10시간	143분	12시간 23분

상기 표 2에 따르면, 본 발명의 진공탈포공정에 의해 1액형의 실리콘을 사용한 경우 전체 공정 소요시간이 3∼8시간으로 종래 수작업으로 수행하던 것과 비교하여 그 시간이 매우 단축됨을 알 수 있었다. 특히 종래의 방식에 의하여 제작한 경우 도포 후 기포 제거시간(C) 및 건조중 기포제거시간(D)이 크게 증가하며 2액형의 실리콘을 사용함에 따라 완전건조시간(E)이 증가함을 확인할 수 있었다. 또한 수작업에 의한 시간이 (B+C+D)이 무려 143분으로 본 발명자가 작업시 눈에서 극심한 피로를 느껴 작업을 효율적을 수행하기가 어려웠다.

이에 비하여 본 발명에 의한 실시예에 다르면 실리콘을 진공탈포함에 따라 진공 도포 후 기포 제거시간(C) 및 건조중 기포제거시간(D)이 크게 단축되었고, 1액형 실리콘을 사용한 경우가 2액형의 그것을 사용한 경우에 비하여 완전건조시간을 약 4시간 가량 단축할 수 있음을 확인할 수 있었다. 특히 본 발명에 의해 진공탈포를 수행하게 되면 종래 건조중 기포제거 공정을 제거할 수 있으므로 미세먼지가 없는 건조기에 넣어 먼지의 부착을 줄일 수 있으며, 실온보다 높은 온도에서 경화가 촉진되는 실리콘을 사용할 경우, 경화시간을 더욱 단축시킬 수 있다.

실험예 2 : 표면특성 측정

상기 실시예 1∼5 및 비교예 1에서 침지용 왁스의 표면을 육안으로 관찰하였고, 면적당 기포의 개수를 측정하였으며 이를 하기 표 3에 나타낸 바와 같다.

	몰드에 도포 후 표면상태	도포 기포제거후 표면상태	건조 기포제거 후 표면상태	수작업시간
실시예 1	Ｏa	◎	-b	9분
실시예 2	Ｏ	◎	-	10분
실시예 3	Ｏ	◎	-	10분
실시예 4	Ｏ	◎	-	8분
실시예 5	Ｏ	◎	-	18분
비교예 1	×	△	◎	143분
1) a: ◎ : 기포가 전혀 없슴; 표면상태 우수Ｏ : 전체 몰드 표면적당 기포 1∼2개 ; 표면상태 양호△ : 전체 몰드 표면적당 기포 3∼5개 ; 표면상태 불량Ⅹ : 전체 몰드 표면적당 기포 5개 이상 ;표면상태 매우 불량2) b: 작업을 수행하지 않음.

상기 표 3에 따르면, 본 발명에 따른 진공탈포과정을 수행한 경우 몰드에 도포 직후에도 표면상태가 양호하였으며 간단한 수작업으로 기포를 제거하여 표면상태가 우수한 침지용 왁스 몰드를 제작할 수 있었다. 이에 비하여 비교예의 경우 몽드에 도포 직후 표면상태가 매우 불량하였으며 두 단계에 걸친 기포제거작업을 수행한 이후에서야 바람직한 표면상태를 얻을 수 있었다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 실리콘의 진공탈포에 의하여 실리콘 용액에 존재하거나 생성될 수 있는 기포를 비교적 짧은 시간에 제거할 수 있었다. 또한 본 발명은 기포의 제거 시 종래에 사용한 수작업으로 기포를 제거하는 공정이 불필요해짐에 따라 기포제거에 필요한 작업인력을 줄일 수 있고 최종 실리콘 코팅된 침지용 왁스 몰드의 제작시간이 단되어 생산성을 극대화 시킬 수 있다. 이외에도, 본 발명은 실리콘 이외의 다른 종류의 몰드 코팅용 폴리머 용액에 적용할 수 있으며 실리콘 용액도 1액형과 2액형 모두 적용할 수 있다.

따라서, 본 발명은 실리콘이나 폴리머를 코팅하는 침지용 왁스 몰드를 사용하여 생산되는 폴리머 제품들, 예를 들면 인공심장용 폴리우레탄 혈액주머니, 심실보조장치에 사용되는 폴리우레탄 혈액주머니, 그리고 기타 의료용 및 공업용 폴리머 제품으로서 코팅 공정이 필요한 침지용 몰드의 코팅공정 개선에 적용될 수 있다.

Claims (8)

1. 원하는 형태로 제작된 몰드에 실리콘 코팅 후, 이어서 실리콘을 코팅하여 제작되는 폴리머 형상물의 제작 시, 상기 실리콘 내 함유된 기포를 완전히 제거하기 위하여;

   실리콘과 희석제를 혼합 후 감압시켜 기포를 제거하는 진공탈포방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 진공탈포는 압력 760 mmHg 이하, 온도 4∼60 ℃의 범위 내에서 1분∼1 시간 동안 수행하는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제 1항에 있어서, 상기 실리콘 및 희석제는 1:1∼4:1 (중량비)로 혼합되어 사용하는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제 1항 또는 제 3항에 있어서, 상기 실리콘은 1액형 또는 2액형인 것을 특징으로 하는 방법.
5. 제 1항 또는 제 3항에 있어서, 상기 희석제는 신너 및 이종 실리콘으로 이루어진 그룹 중에서 선택된 단독 또는 2종이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 방법.
6. 제 4항 또는 제 5항에 있어서, 실리콘의 건조 또는 가교시간을 단축시키기위하여 상온보다 높은 온도를 적용하는 방법.
7. 제 1항의 진공탈포방법을 폴리머 형상물 제작시 실리콘 코팅 단계에 적용하는 방법.
8. 제 7항에 있어서, 상기 폴리머 형상물이 인공심장용 폴리우레탄 혈액주머니, 심실보조장치에 사용되는 폴리우레탄 혈액주머니인 것을 특징으로 하는 방법.