KR20080002860A - 소재 구성물 - Google Patents

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요나 모델
스테판 써레슨
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델타 오브 스웨덴 에이비
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Abstract

소재 구성물은 한편으로 미립자 소재 및 다른 한편으로 상기 소재의 미립자 상의 코팅으로서 제공된 결합제를 포함한다. 상기 결합제는 형상이 안정적인 보다 경질의 상(14) 및 결합제의 융점 (16) 아래의 온도에서 즉각적으로 변형 가능하고 가소성이 있는 부드러운 상(13)의 두 개 이상의 고체 상들(13,14)을 가진다. 상기 소재의 제조 방법은, 냉각 중에 니딩이 발생된 후에, 결합제에 포함된 두 개 이상의 성분들이 용해되어 혼합되는 단계들을 포함한다. 상기 소재 구성물은, 예컨대 놀이 재료, 교육 재료, 조각 또는 견본용, 조경 건축 재료로서 이용가능하다.

Description

소재 구성물{MATERIAL COMPOSITION}
본 발명은, 한편으로 미립자 또는 그래뉴레이트(granulate) 소재, 및 다른 한편으로 상기 소재의 미립자 또는 그레인(grains) 상의 코팅으로서 제공된 결합제를 포함하는 소재 구성물에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 미립자 또는 그래뉴레이트 소재, 및 실온에서 고체이며 각각의 융점을 넘는 온도로 가열되어 혼합되어 결합제에 포함되는 두 개 이상의 성분들을 가지는 결합제를 포함하는 소재 구성물의 제조 방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 소재 구성물의 이용에 관한 것이다.
마지막으로, 본 발명은 두 개 이상의 성분들을 포함하는, 소재 구성물 용 결합제에 관한 것이다.
한편으로 예술의 목적으로, 다른 한편으로 어린이의 놀이 또는 교육소재로서, 형상 또는 조각들을 제조하기 위한 다른 타입들의 모델링 점토들 및 그 유사품이 종래 기술에 오랫동안 알려져 있다. 점착성 있고 기름기 있는 이들 점토형 소재들의 고유한 문제들은, 많은 경우들에, 원하는 정도로 성형 가능한 소재로 되게 하도록 사전 처리를 필요로 한다는 것이다. 불행하게도, 이들 점토들은, 사용 기간 후에, 과도하게 부드러워져서 그 결과 그들의 형상을 잃음과 동시에 끈끈함이 증가 한다. 이러한 타입의 점토형 소재의 다른 고유의 결점은, 예컨대, 모델 철로의 조경 또는 수족관 등의 장식 등의 건축에 이용될 수 있도록 경화될 수 없다는 것이다.
약간 다른 타입의 소재가 최근에 젖은 모래에 비유될 수 있는 성형 특성들을 가진 모래 구성물의 형태로 발전되어 있다. 이러한 타입의 다수의 대표적인 소재들이 미국 특허 제5,711,795호 및 WO 98/41408호에 기재되어 있다. 이 소재들은 전통적인 모델링 점토와 같이 어떠한 실제의 점토 감촉을 갖지 않지만, 상기 구성물의 입상성(grainness)은 명백하며, 즉 상기 소재에 포함된 모래의 그래뉴레이트 구조는 분명하게 식별할 수 있다. 상기 모래 또는 모래형 소재에 포함된 그레인들은, 조각 등의 제조 시에 서로에 대해 압축될 때 그레인들을 함께 보유하도록 결합제의 층으로 코팅된다. 그레인들 사이의 공간은 결합제로 전체적으로 채워질 필요는 없으며, 그레인들이 서로 점착되어 있으면 충분하다. 다른 형상들로 작업하기 전에, 상기 소재는, 예컨대 미국 특허 제5,711,795호에 기재된 바와 같이, 아주 자유롭게 유동할 수 있다. 자유로이 유동하는 소재는, 예컨대 그로부터 조각물이 형성되기 전에, 부서지지 않는, 가소성 몸체를 형성하도록 함께 압축되어야 한다. 이는 큰 결점이다.
그 후의 구성물들의 결합제는 왁스 또는 예컨대 밀랍 등의 왁스형 소재이다. 불행하게도, 이 결합제는 다수의 결점들을 가진다. 하나의 결점은 온도 증가에 따라 점차 부드러워지는 경향을 보인다는 것이다. 이 경우, 또한 점착성도 있다. 온도의 이러한 증가는, 일반적으로 소재가 수작업될 때 발생하며, 소재가 끈적해져서 소재를 그의 본래의 형상으로 유지하기가 어렵게 됨을 의미한다. 온도가 과도하게 높게될 때, 예컨대 완성된 형상들 또는 조각들이 강한 스포트라이트에 의해 조명받는 경우, 그들이 항상 그들의 형상을 유지할 수 없고 함께 붕괴되거나 또는 가라앉는 경향을 보인다.
동시에, 왁스는 저온에서 아주 단단하며, 원하는 성형성을 업도록, 상기 소재는 반드시 먼저 잠시 동안 처리 또는 작업 되어야 한다. 이는 피곤한 일이고 모래 재료가 어린이에 의해 사용되어 진다면 참을성을 필요로 하게 된다. 다른 단점은 왁스가 종종 미끌거리거나 또는 끈적이는 감촉을 주게 되고 옷 또는 주변에 얼룩의 위험이 줄어들 수 없게 된다.
따라서, 직접적인 사용을 위해 적당하게 부드러우며 그의 전체 수명 동안 거의 동일한 부드러움을 유지하지만, 얻어진 형상을 유지하도록 성공적으로 경화될 수 있는 소재 구성물을 실현하기 위한 기술이 필요해진다. 또한, 상기 소재는 어린이에 의해 취급되기에 적절해야 한다.
본 발명의 기본적인 목적은, 상기 소재 구성물이, 하나는 형상이 안정적인 경질의 상이고 다른 하나는 결합제의 융점 아래의 온도에서 즉각적으로 변형 가능하고 가소성(plastic)이 있는 부드러운 상으로 되는, 두 개 이상의 고체 상들을 가지는 것을 특징으로 하는 경우에 달성될 것이다.
제조 방법에 있어서, 본 발명의 목적은, 상기 결합제 구성물이 결합제의 융점 아래의 온도에서 가소성이 있고 즉각적으로 변형 가능한 고체의, 부드러운 상으로 형성되며, 냉각 중에 니딩되는(kneaded) 경우에 달성될 것이다.
본 발명에 따른 사용은 놀이 재료, 교육 재료, 조경 건축상의 도움, 조각, 박물관 내부 또는 수족관 내부 장식용 견본 또는 소재, 산업상 설계 또는 액체 봉입층(liquid-proof layer)의 재료로서, 모래 소재의 구성물이 원하는 형상으로 형성되는 경우, 청구항 1 내지 6항 중 한 항에 따른 소재의 구성물임을 특징으로 하고 있다.
최종으로, 본 발명에 따른 목적들은 결합제의 면에서, 결합제가 형상이 안정적인 보다 경질의 상 및 결합제의 융점 아래의 온도에서 즉각적으로 변형 가능하고 가소성이 있는 부드러운 상의 두 개 이상의 고체 상들을 가지는 것을 특징으로 하는 결합제에 의해 얻어질 것이다.
이제 본 발명은 첨부 도면들을 참조하여 이하에 상세하게 기술된다. 첨부 도면들에서 :
도1은 제조 과정을 나타내고 있는 블록도; 및
도2는 두 개의 다른 고체 상들에서 온도의 함수로서 소재의 경도를 나타낸 개략도이다.
일반적으로, 본 발명에 따른 소재 구성물은 하나 이상의 결합제(binder) 및 하나의 미립자 또는 그레뉼레이트 소재로 구성된다. 이러한 소재 구성물에서는, 일정한 입자의 느낌이 얻어지고 과도한 결합제량이 구성물에 첨가되지 않는 것이 중 요하다. 결합제량은 완성된 소재 구성물 중 1체적 % 및 15체적 % 사이의 량으로 존재하게 된다. 바람직하게, 결합제 농도는 2 및 10 체적 % 사이의 범위 내에 있는 것이다.
상기 소재에 포함되는 미립자 또는 그레뉼러(granular) 소재의 그레인(grain) 크기는, 구하고자 하는 취급 특성을 얻도록 그레인들 상에서 올바른 결합제량을 흡수하는 제어 장치의 일부이기 때문에, 중요하다. 그레인들이 너무 크면, 큰 그레인들 또는 미립자들이 멀고 너무 적은 지점들에서 서로 접촉하게 되기 때문에, 그들 표면 상에 흡수된 결합제 량이 그레인들을 함께 보유하여 모델들 및 형상들에 대한 제조 재료로서 작용시키기에 불충분하게 된다. 그레인들이 너무 작으면, 그들의 전체 표면적이 너무 크고 결합제가 그레인들을 다 커버할 수 없게 되어, 결과적으로 상기 소재 구성물의 니딩(kneading)시에 방출되는 커버 안된 그레인들의 결과로 완성된 구성물이 탁한 형상으로 되는 경향이 있다. 이를 보상하도록 결합제를 증가시키는 것이 가능하지만, 포함된 모래알의 일부가 전적으로 결합제 덩어리로 둘러싸이게 되고 그레뉼러(granular) 구조가 억눌리거나 사라지게 되므로, 이러한 증가는 종종 상기 소재가 바람직하지 않은 경도를 갖게 한다.
본 발명의 목적은 각각의 그레인 또는 미립자를 디스플레이하는 것이기 때문에, 가능하다면, 결합제를 완전하게 덮는 층, 그레인의 크기 및 밀도는, 적어도 레시피가 중량 %로 계산되는 한, 매우 중요하게 된다. 이러한 이유로, 중량 및 체적 % 양자가 아래의 표에 주어진다.
일정 미립자 크기에서의 미립자의 밀도가 예컨대 모래에서와 같이 높은 경 우, 200-350cm2/g의 중량 유닛 당 표면을 가지며; 상기 밀도가, 세라믹 경량 미립자들에서와 같이, 중간이라면, 대응하는 값은 약 1,000cm2/g로 되고; 가벼운 미립자(폴리머 경량 미립자)에서는, 60,000cm2/g의 정도의 량으로 된다. 실제 시험에서는 어려움없이 표면 코팅 미립자에 대해 본 발명에 따른 적절한 결합제 구성물로 적어도 1,000까지의 표면-중량 비를 가지도록 할 수 있으며, 상기 표면-중량 비가 60,000cm2/g의 정도의 량인 경우 이를 얻는 것은 불가능한 것으로 밝혀졌다.
대응하게, 미립자들의 일정 밀도에서의 미립자 크기도, 작은 미립자들이 중량에 비해 더 큰 표면을 갖기 때문에, 효과를 가진다. 따라서, 이 효과는 밀도의 효과에 중복되어야 한다. 미립자 소재로서의 모래에서, 0.02 내지 0.5mm 사이의 평균 입자 크기가 취급되며, 바람직하게는 0.05 및 0.15mm 사이인 것이 증명되어 있다.
미립자 소재로서 사용될 수 있는 재료는 모래 또는 다른 모래형 소재들 뿐만 아니라, 상기 소재에 보다 낮은 중량을 얻을 수 있도록 중공형으로 된 글라스, 세라믹, 플라스틱 미소 구체, 플라잉 애쉬, 폴리머의 그레인 또는 볼들, 또는 대리석 가루 등으로 될 수 있다. 또한, 모래 또는 모래형 소재들의 여러 가지 다른 타입의 혼합물들도 사용될 수 있다. 또한, 상기 소재는 제조 과정 중에 겪게 되는, 적어도 60-120℃의 온도에 견디어야 한다.
상기 소재 구성물은, 많은 경우, 성인들도 그 소재들을 크게 즐기기는 하지 만 어린이들에 의해 취급되도록 하고 있다. 그 결과, 상기 소재 구성물은, 정상 취급의 경우 및 소량을 삼키거나 또는 소재 구성물을 취급한 후 어린이가 핥는 경우 모두에, 비독성이어야 한다. 또한, 상기 소재 구성물은, 사용 중 및 사용 후에, 상기 소재 구성물로 작업한 사람들 또는 그 주위가 그러한 사용으로 인해 불쾌하거나 또는 혐오감을 주지 않도록, 꽤 좋은 냄새를 가져야 한다.
상기 소재 구성물은 상기 소재를 함께 모아서 간단하게 형상들 및/또는 조각물을 형성하도록 균형잡힌 점착성을 가져야 한다. 또한, 일반적으로 실온 약 20℃에서 취급되므로 그 온도에서 적절한 부드러움을 가져야 한다. 그 부드러움은 어린이들이 제한적인 강도로 파지(grip)하더라도 상기 소재가 어린이들에 의해 사용될 수 있도록 되어야 한다. 또한, 상기 소재는 끈기를 필요로 하는 어떠한 예비 작업 또는 니딩없이 즉각 사용될 수 있어야 한다. 통상적으로 사용자의 손의 온도 때문에 상기 소재가 더 따뜻해지므로, 사용 기간 후에 소재 특성 변화가 없어야 한다. 또한, 상기 소재를 작업하기 위해 필요한 제한된 힘으로 어떠한 전문 공구없이 제조되는 형상들 및 조각물들을 미세하게 조각할 수 있게 제공되어야 한다. 종래의 기술에서, 때때로 완성된 조각물의 붕괴 또는 수축을 야기할 수 있는 특징으로서, 긴 시간의 사용 중에 온도의 약간의 증가에도 현저하게 연화되지 않도록 상기 소재의 부드러움이 일정하게 되어야 한다. 최종으로, 상기 소재는 또한 미끈미끈하거나 또는 끈적이지 않아야 한다. 상기 소재는 의복 또는 카페트 또는 다른 표면들 등의 재료 상에 찌꺼기를 퇴적하지 않아야 한다. 이로써 상기 소재가 사용되는 탁아소 및 학교 등의 장소들의 청소를 편리하게 한다.
일반적으로, 상기 소재 구성물에 포함되는 결합제는 한편으로 적어도 폴리머로 구성되고, 다른 한편으로는 합성 고무 등의 점착부여제 및 가소제 또는 점착부여제를 포함하는 소위 고융점 재료로 구성된다. 또한, 결합제는 20 및 30℃ 정도의 하나의 동일 온도에서, 부드럽고, 변형 가능하며 점착성 있는 상태 및 상당히 경화되고, 즉각적으로 변형 가능하지 않고 비점착성인 두 가지의 다른 상태들을 가지도록 되는 특성을 소유하고 있다. 다른 상태들이 형성되는 방법은 상세하게 후술된다. 구성물에 관계없이 상기한 특성들을 가진 모든 결합제들이 본 발명에 따라 사용될 수 있음을 이해하기 바란다.
용융된 상태에서의 결합제 혼합물이 매우 간단하게 냉각되도록 허용되는 경우, 경질의 상태 또는 상이 형성될 것이다. 한편, 냉각 중에, 결합제 혼합물이 교반 또는 니드되는 경우, 부드러운 상태 또는 상이 형성된다. 이 놀라운 결과 뒤에 정확하게 무슨 메카니즘이 있는 지는 알려지지 않았지만, 하나의 가설은 기계적 과정이 폴리머의 결정화를 방해하여 안정한(경질의) 결정 구조 대신에, 개별 결정들이 다소간에 비정질 합성 고무 또는 일부 다른 점착성의 비정질 재료에 의해 완전하게 둘러싸이는 미세한 결정성 구조가 형성되게 된다는 것이다. 상기 비정질 특성이 우세하며 상기 소재 구성물은 부드럽고 성형 가능하게 된다.
상기한 비독성, 냄새, 점착성 및 부드러움에 관한 특성들은 상기 소재 구성물에 포함된 결합제 상의 더 강한 부분에 의존하게 된다. 이 요건들을 만족하는, 종래 기술의 결합제보다 더 강한 정도의, 결합제는, 바람직한 실시 예에서, 폴리머 및 합성 고무의 혼합물, 소위 고융점 재료이다. 폴리머가 에틸렌 비닐 아세테이 트 폴리머(EVA)이고 합성 고무가 폴리이소부틸렌이면 특히 바람직하다. 두 개의 재료들의 부드러움 및 점착성은 그들이 적절한 비율로 혼합될 때, 통상 합성 고무가 결합제 구성물의 20 내지 35 중량% 사이로 구성되며, 최종 제품은 대략 방금 제시된 바와 같지만, 다음 방법이 적용되는 조건으로 되도록 한다. 결합제의 베이스로서 점착성이 없는 비교적 경질의 폴리머들이 일반적으로 잘 기능하게 된다.
폴리머의 합성 고무의 모든 혼합물이 그의 특성들을 향상시키지만, 특히 원하는 부드러움에 있어서 그러하다. 합성 고무의 혼합물에 의해, 상기한 두 개의 경질의 상들, 하나의 부드러움 및 하나의 경질의 고형 상을 얻을 가능성이 있다. 이들 상들은 동일 온도에 존재할 수 있다. 부드러운 상은 즉각 변형 가능한 가소성인 반면에, 경질의 상은 형상적으로 안정하다. 합성 고무의 농도는 약 20 내지 35% 정도로 매우 높지만, 결합제의 베이스로서 폴리머가 고려되는 주어진 결합제 구성물의 50%를 초과하지 않아야 한다. 하나의 특정의 바람직한 실시예에서, 32.4% 오파놀® 및 67.6% EVA 폴리머가 사용되었다. 혼합물들의 다른 예들은, 중량% 및 체적% 모두로, 표에 기재될 것이다.
결합제의 제조를 위한 바람직한 방법이 블록 다이어그램의 형태로 도1에 도시되어 있다. 단계 1에서, 기본 구성 요소, 즉 경질 상태에서, 결정성 재료로 간주될 수 있는 폴리머가 용해된다. 융점은 60 내지 120℃ 사이의 범위이다. 단계 2에서, 용해된 폴리머는, 이미 실온에서, 고점도(비정질)를 가진다 하더라도 유체로서 간주되는, 고융점 소재 또는 합성 고무와 혼합된다. 이는 때로 상기 소재가 콜드 유체인 것으로 설명한다. 상기 두 가지의 포함된 성분들의 혼합은 폴리머의 융점으 로 가열함과 동시에 발생된다, 즉 단계 1 및 2가 동시에 실행된다. 다른 용기에서는, 완성된 소재에 포함된 모래 또는 미립자 재료가, 단계 3에서, 폴리머 및 합성 고무의 혼합된 융점과 동일한 온도로 가열된다.
단계 4에서, 폴리머 및 합성 고무의 혼합물이, 가열이 오프됨과 동시에, 즉 냉각 중에, 교반, 니딩 또는 기계적으로 처리된다.
가열된 미립자 재료 또는 모래는 단계 4 이전, 또는 그 단계 4 , 즉 니드 단계에서 첨가된다. 한편 결합제가 부드러운 고체 상으로 되고, 이와동시에 원칙적으로 입자의 전부 또는 대부분이 결합제로 코팅되어 결합제-코팅된 그레인들 사이에 일정한 간격으로 이격되도록 소재가 니드될때, 바람직한 특성을 갖는 모래 소재, 즉 원하는 결과가 얻어진다. 이와 같이 생성되어 실온에 도달될 때, 부드러운 상의 결합제를 가진 모래 소재가 얻어질 것이다, 즉 결합제가 고체 형태이지만 부드럽고 손으로 작업하게 될 수 있다. 또한, 점착성이 있게 된다. 바람직하게, 상기 소재는 종래의 기술의 경우에서와 같이 자유로이 움직이는 것이라기보다는 합성물이다.
상기 소재 구성물은 실온(약 20℃) 및 저장 온도(약 10℃) 및 고온(hand temperature,약 35℃)에서 부드럽다. 따라서, 상기 소재 혼합물은 온도에 꽤 둔감하며 넓은 온도 범위 내에서 그의 우수한 작업 특성을 유지한다. 단계 6에서 얻어진 모래 재료의 부드러움은 단계 4에서 실행된 과정 또는 작업을 얼마나 강하게 연장하는가에 달려있음을 확인할 수 있다. 또한, 상기 소재 구성물의 부드러움 및 점착성은 상기 처리가 계속되는 온도의 하락을 증가시킨다. 그러나, 상기 소재 구성 물의 내부 마찰로 인한 과도한 처리는 이러한 온도 감소를 방해하거나, 또는 심지어 온도를 증가시킬 수 있다.
상기 부드러움 및 경도는 각각, 예컨대 소정 기간에 걸쳐 소정의 힘으로 상기 소재에 대해 압축된 금속 콘(cone)으로 시험함에 의해 평가된다. 상기 소재를 부드럽게 할수록 상기 콘 이후의 함몰부가 깊게 된다. 다른 측정 방법도 가능하다.
또한, 실제의 실험에서 상기 소재 구성물에 사용된 결합제의 비율이 높을수록 더욱 경도가 높았고 그 반대도 마찬가지이다.
그 후 단계 6에서 얻어진 상기 소재는 단계 7에서 어떠한 선 작업 또는 추가 가열 없이 직접 조각물 또는 형상들로 작업 될 수 있다. 이러한 형상 또는 조각물이 안전하게 되도록 형성될 때, 단계 8에서 융점 이상으로 가열함에 의해 조각물을 경화시킬수 있다. 이러한 가열은 통상의 가정의 오븐에서 실행되거나, 또는 보다 큰 조각물 또는 조경물에서 필요한 바와 같이, 고온 공기 건(air gun)의 도움을 받을 수 있다. 이러한 경우에, 결합제는 용해되지만, 결합제의 점도가 높기 때문에, 용해 상태에서도 조각물의 형상 및 형태는 적어도, 그 시점에서, 임의의 기계적인 작용이 가해지지 않는, 조건에서 유지될 것이다. 이는 낮은 밀도의 미립자들이 사용되는 경우, 중력의 효과들이 감소되기 때문에, 더욱 두드러지게 되는 큰 장점이다.
그 후, 단계 9에서 조각물이 냉각되도록 방치된다. 이 단계에서 기계적 과정이 발생되지 않고 열이 소산(dissipated)되기 때문에, 결합제는 그의 고체의, 경질의 상(phase)을 취하게 된다. 동시에, 결합제의 브릿지들(bridges)이 미립자들 사 이에 형성되고, 또한 상기 브릿지들에서, 결합제가 그의 경질의 상으로 존재한다. 따라서, 단계 10에서 영구적인 경질의 형상이 얻어지게 된다. 상기 형상은 경질일 뿐만 아니라, 방수성이 있다. 따라서, 이 방식으로 제조되는 조각물 또는 조경물들은 수족관 장식으로 사용할 수 있다.
또한, 이 단계에서 형상의 표면 만이 결합제의 융점에 도달되는 경우 쉘 구조를 얻을 수 있다. 이러한 경우, 형상의 하부는 영향받지 않고 남게 된다면, 형상의 내부는 여전히 부드럽고 따라서 중공으로 될 수 있다. 동일하게 적용되어 그의 상부 측에 부조(relief,浮彫) 구조물이 형성되어 경화되는 경우, 예컨대 조경 구조물에서, 그 후에 상부의 경화된 층이 기재로부터 들어올려 진다. 이 경우, 상기 구조물의 하부면의 부드러운 미경화된 소재가 기재 상에 남게 된다.
경화된 구조물을 유지하려는 의도가 없는 경우, 단계 11에서 결합제의 융점으로 가열하고 이어서 단계 12에서 니딩 또는 다른 기계적 처리를 행함에 의해 구조물을 재생하여 이용할 수 있다. 이 경우, 상기 소재는 재생되며, 실온으로 냉각될 때, 단계 6과 같은 그의 원래의 형상으로 된다. 그 후, 상기 소재를 다시한번 새로운 조각물로 작업할 수 있다.
필요하다면, 상기 조각물은 그를 뜯어고치기를 원하는 곳에서 조각물의 국부적인 기계적 처리가 이어지며 단계 11에서의 가열로 재작업 될 수 있다. 또한, 단계 11에서의 가열은 부분적이다. 새로운 가열의 결과로, 상기 소재의 결합제는 용해되어 실온에서 그의 경질의 상으로 복귀되기 전에, 더욱 형상에 대해 작업할 수 있게 된다. 그 후, 다시한번 조각물을 그의 고체의 경질의 상으로 냉각시킬 수 있 다. 이는, 무한한 횟수의 의미가 아닌, 부정(indeterminate,不定)적으로 실행될 수 있다.
다른 실시예들의 설명
상기한 예에서는 폴리머 및 합성 고무의 혼합물에 대해 설명되었다. 결합제의 베이스인, 폴리머가 미정질(microcrystalline) 왁스로 대체되는 경우에도 실온에서, 각각 경질 및 부드러운 상을 갖는 대응하는 소재 특성들을 얻을 수 있다. 합성 고무의 첨가는 전체 구성물 중 그의 비율에 따라 어느 정도 개정될 수 있다. 구성물들을 작업하는 다수의 예들이 이하의 표에 주어진다.
표에서, 다른 타입들의 합성 고무들 및 폴리머들 또는 왁스의 구성물의 예들이 주어진다. 사용된 미립자들은 다른 타입으로 될 수 있다.
에스코렌은 에틸렌 및 비닐 아세테이트 코폴리머이고, 그의 두 개의 다른 변화들이 표에 포함된다.
루박스 EVA 1은 에틸렌 코폴리머 왁스이고, 반면에 루박스 A는 에틸렌 호모폴리머 왁스이다.
표에 제공된 합성 고무들은 폴리이소부텐인 오파놀, 이소부텐인 히비스 2000, 폴리이소부틸렌인 비스타넥스, 및 폴리이소부틸렌인 디나파크의 몇몇의 변형들이다.
사용된 미립자들은 E-구체, 중공 세라믹 구체, 또는 소위 세노스피어 및 규산염 모래 또는 천연 모래인 실리카 모래이다. E-구체는 모래 보다 낮은 밀도를 가지며, 질량 유닛당 그들의 표면적이 동일 미립자 크기보다 큰 것임을 의미한다. 이 는 결합제의 중량 % 농도가, 무거운 것보다 가벼운 미립자들에서 더 커야함을 의미한다.
또한, 그의 부드러운 상의 소재 구성물로부터 제조된 조각물들의 표면의 경화를 위해 다른 방법을 적용할 수 있다. 이러한 경우에, 완성된 조각물의 표면에 폴리머가 도포 또는 분무되어 분산된다. 그 후, 조각물이 어떠한 다른 기계적 작용을 받지 않게 된다. 도포된 폴리머들은 소재 구성물에 포함된 코팅된 그레인들 사이의 공간의 소재 구성물로 침투하게 된다. 이러한 침투를 용이하게 하도록, 분산 폴리머에 텐시드(tenside)가 첨가되어 표면 장력을 파괴한다. 또한, 유화제가 첨가될 수 있다. 분산 폴리머로 그의 표면층에 흠뻑 적셔지는, 조각물이 임의의 다른 니드에 작용되지 않기 때문에, 상기 분산된 캐리어가 증발될 때 폴리머들이 경질의 상으로 설정된다. 상기 경질의 면은 센티미터 두께로 될 수 있다. 이러한 수단에 의해, 상기한 바와 같이, 조각물의 표면층만이 가열되는 경우 얻어지는 것과 대응하는 쉘 구조가 실현된다. 폴리머 분산을 이용하여 경화된 조각물을 재생할 필요가 있다면, 도1에 관련하여 단계 11에서 설명된 바와 같이 가열에 이어서 단계 12에 따른 니딩에 의해, 단계 6에서와 같은, 부드러운 재료가 얻어지게 할 것이다. 그러나, 재생된 소재의 폴리머의 농도는 어느 정도 증가하게 된다.
바람직한 실시예에서, 용해된 폴리머가 합성 고무와 혼합된 직후에, 즉 구성물의 온도가 아직 폴리머의 용해점에 근접해 있는 동안에 상기 니딩이 시작된다. 그러나, 기계적 처리를 행하지 않고 합성물을 부분적으로 냉각시킬 수 있고 그 후 모든 미립자들이 분리되어 니딩된 결합제의 표면층으로 코팅되는 시간까지 결합제 및 미립자 재료 또는 모래의 구성물의 니딩을 시작할 수 있다.
또 다른 방법은 결합제 구성물과 혼합된 미립자들이 냉각되어 미립자들이 분리되고 결합제의 층(stratum)이 그들의 표면에서 경화되어 세팅되게 된다. 그 후, 코팅된 미립자들이 계속해서 실온으로 냉각되는 중에 니딩된다. 더 길게 니딩이 실행되면, 결합제에서 얻어지는 경질의 상 및 부드러운 상 사이의 차이가 커지게 된다.
본 발명은 이하의 특허청구의 범위에서 벗어나지 않고 더욱 변경될 수 있다. 표
폴리머/왁스 합성고무 미립자
레시피 1 에스코렌 MV02514 오파놀B10N E-구체 SLG 전체 중량(그램) 전체 체적(cc)
도즈(g) 4760 2040 130000 136800
중량 % 3.5% 1.5% 95.0% 100.0%
밀도/벌크 밀도(g/cm3) 0.93 0.92 0.40 컴팩트 밀도 0.45g/cc
체적(cm3) 5118 2217 325000 332336
체적 % 1.5% 0.7% 97.8% 100.0%
레시피 2 에스코렌 MV30013 오파놀B12N E-구체 SLG 전체 중량(그램) 전체 체적(cc)
도즈(g) 5100 1700 61000 67800
중량 % 7.5% 2.5% 90.0% 100.0%
밀도/벌크 밀도(g/cm3) 0.93 0.92 0.40 컴팩트 밀도 0.45g/cc
체적(cm3) 5484 1848 152500 159832
체적 % 3.4% 1.2% 95.4% 100.0%
레시피 3 루박스EVA1 히비스2000 E-구체 SLG 전체 중량(그램) 전체 체적(cc)
도즈(g) 5400 1360 38500 45300
중량 % 12.0% 3.0% 85.0% 100.0%
밀도/벌크 밀도(g/cm3) 0.93 0.92 0.40 컴팩트 밀도 0.45g/cc
체적(cm3) 5849 1478 96250 103578
체적 % 5.6% 1.4% 92.9% 100.0%
레시피 4 에스코렌 MV02514 비스타넥스LM-MS E-구체 SL150 전체 중량(그램) 전체 체적(cc)
도즈(g) 4760 2040 130000 136800
중량 % 3.5% 1.5% 95.0% 100.0%
밀도/벌크 밀도(g/cm3) 0.93 0.92 0.40 컴팩트 밀도 0.45g/cc
체적(cm3) 5118 2217 325000 332336
체적 % 1.5% 0.7% 97.8% 100.0%
레시피 5 에스코렌 MV30013 오파놀B10N E-구체 SL150 전체 중량(그램) 전체 체적(cc)
도즈(g) 5100 1700 61000 67800
중량 % 7.5% 2.5% 90.0% 100.0%
밀도/벌크 밀도(g/cm3) 0.93 0.92 0.40 컴팩트 밀도 0.45g/cc
체적(cm3) 5484 1848 152500 159832
체적 % 3.4% 1.2% 95.4% 100.0%
폴리머/왁스 합성고무 미립자
레시피 6 루박스EVA1 히비스2000 E-구체 SL150 전체 중량(그램) 전체 체적(cc)
도즈(g) 5440 1360 38500 45300
중량 % 12.0% 3.0% 85.0% 100.0%
밀도/벌크 밀도(g/cm3) 0.93 0.92 0.40 컴팩트 밀도 0.45g/cc
체적(cm3) 5849 1478 96250 103578
체적 % 5.6% 1.4% 92.9% 100.0%
레시피 7 에스코렌 MV02514 다이나팍 폴리-4250 실리카 샌드 GA39 전체 중량(그램) 전체 체적(cc)
도즈(g) 4760 2040 330000 336800
중량 % 1.4% 0.6% 98.0% 100.0%
밀도/벌크 밀도(g/cm3) 0.93 0.92 1.50 컴팩트 밀도 1.50g/cc
체적(cm3) 5118 2217 220000 227336
체적 % 2.3% 1.0% 96.8% 100.0%
레시피 8 폴리에틸렌 왁스 PE520 오파놀B10N 실리카 샌드 GA39 전체 중량(그램) 전체 체적(cc)
도즈(g) 5100 1700 165000 171800
중량 % 3.0% 1.0% 96.0% 100.0%
밀도/벌크 밀도(g/cm3) 0.93 0.92 1.50 컴팩트 밀도 1.50g/cc
체적(cm3) 5484 1848 110000 117332
체적 % 4.7% 1.6% 93.8% 100.0%
레시피 9 루박스EVA1 오파놀B15N 실리카 샌드 GA39 전체 중량(그램) 전체 체적(cc)
도즈(g) 5440 1360 106000 112800
중량 % 4.8% 1.2% 94.0% 100.0%
밀도/벌크 밀도(g/cm3) 0.93 0.92 1.50 컴팩트 밀도 1.50g/cc
체적(cm3) 5849 1478 70667 77994
체적 % 7.5% 1.9% 90.6% 100.0%
레시피 1-6은 가벼운 미립자 소재에 관련된 것이고, 레시피 7-9는 샌드 등의 무거운 미립자 소재에 관련된 것이다.

Claims (17)

  1. 한편으로 미립자 또는 그래뉴레이트 소재 및 다른 한편으로 상기 소재의 미립자 또는 그레인 상의 코팅으로서 제공된 결합제를 포함하는 소재 구성물에 있어서, 상기 결합제는 형상이 안정적인 보다 경질의 상(14) 및 결합제의 융점 (16) 아래의 온도에서 즉각적으로 변형 가능하고 가소성이 있는 부드러운 상(13)의 두 개 이상의 고체 상들(13,14)을 가지는 것을 특징으로 하는 소재 구성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 결합제의 부드러운 상(13)은 그의 융점(16)에서 냉각 중에 결합제의 니딩 후에 얻어지는 것을 특징으로 하는 소재 구성물.
  3. 제1항 또는 2항에 있어서, 상기 결합제의 경질의 상(14)은 결합제가 기계적으로 영향받지 않는 동안의 냉각 후에 얻어지는 것을 특징으로 하는 소재 구성물.
  4. 제1항 내지 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 결합제가 합성 고무인 제1 성분을 가지는 것을 특징으로 하는 소재 구성물.
  5. 제4항에 있어서, 상기 결합제의 제2 성분은 폴리머 또는 왁스인 것을 특징으로 하는 소재 구성물.
  6. 제1항 내지 5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 미립자 또는 그래뉴레이트 소재의 그레인들은 0.02 내지 0.5mm, 바람직하게는 0.05 내지 0.150mm의 그레인 또는 미립자 크기를 가지는 것을 특징으로 하는 소재 구성물.
  7. 미립자 또는 그래뉴레이트 소재 및 실온에서 고체이며 각각의 융점을 넘는 온도로 가열되어(1) 혼합(12)되어 결합제에 포함되는 두 개 이상의 성분들을 가지는 결합제를 포함하는 소재 구성물의 제조 방법에 있어서, 상기 결합제 구성물은 그 구성물에서 얻어지는(6) 가소성이 있고 즉각적으로 변형 가능한 고체의, 부드러운 상(13)의, 냉각 중에 니딩되는(4) 것을 특징으로 하는 소재 구성물의 제조 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 미립자 또는 그래뉴레이트 소재는 냉각하는 중에 결합제에 혼합되는(5) 것을 특징으로 하는 소재 구성물의 제조 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 미립자 또는 그래뉴레이트 소재는, 그의 유체 상에서 결합제에 혼합되는(5) 것을 특징으로 하는 소재 구성물의 제조 방법.
  10. 놀이 재료, 교육 재료, 조경 건축상의 도움, 조각, 박물관 내부 또는 수족관 내부 장식용 견본 또는 소재, 산업상 설계 또는 액체 봉입층(liquid-sealing layer)의 재료로서, 소재 구성물이 원하는 형상으로 형성되는(7), 청구항 1 내지 6 항 중 한 항에 청구된 바와 같은 소재 구성물의 이용.
  11. 제10항에 있어서, 샌드 소재 구성물이 그의 원하는 형태로 주어지고, 온도 상승(8) 및 계속되는 냉각(9)에 의해 적어도 표면층에서 경화되는 것을 특징으로 하는 소재 구성물의 이용.
  12. 제10항 또는 11항에 있어서, 상기 소재 구성물은 그 형상의 표면 상에 고정제를 인가함에 의해, 그의 원하는 형태로, 경화되는 것을 특징으로 하는 소재 구성물의 이용.
  13. 적어도 두 개의 성분들을 포함하는, 소재 구성물의 결합제에 있어서,상기 결합제는 형상이 안정적인 보다 경질의 상(14) 및 결합제의 융점 (16) 아래의 온도에서 즉각적으로 변형 가능하고 가소성이 있는 부드러운 상(13)의 두 개 이상의 고체 상들(13,14)을 가지는 것을 특징으로 하는 결합제.
  14. 제13항에 있어서, 상기 부드러운 상(13)은 그의 융점(16)에서 냉각 중에 결합제의 니딩 후에 얻어지는 것을 특징으로 하는 결합제.
  15. 제13항 또는 14항에 있어서, 상기 경질의 상(14)은 결합제가 기계적으로 영향받지 않는 동안의 냉각 후에 얻어지는 것을 특징으로 하는 결합제.
  16. 제13항 내지 15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 성분이 합성 고무인 것을 특징으로 하는 결합제.
  17. 제16항에 있어서, 상기 제2 성분은 폴리머 또는 왁스인 것을 특징으로 하는 결합제.
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