KR20120021998A - 직물 또는 의류의 무늬 형성용 실리콘 고무 조성물 - Google Patents

직물 또는 의류의 무늬 형성용 실리콘 고무 조성물 Download PDF

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KR20120021998A
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Abstract

본 발명은 직물 또는 의류의 무늬(패턴) 형성용 실리콘 고무 조성물에 관한 것으로, 직물 또는 의류에 적용하더라도 형성된 무늬(패턴)의 형상이 변형되지 않는 실리콘 고무 조성물에 관한 것이다.

Description

직물 또는 의류의 무늬 형성용 실리콘 고무 조성물{Silicone rubber composition for forming a pattern on fabric or cloth}
본 발명은 직물 또는 의류의 무늬(패턴) 형성용 실리콘 고무 조성물에 관한 것으로, 직물 또는 의류에 적용하더라도 형성된 무늬(패턴)의 형상이 변형되지 않는 실리콘 고무 조성물에 관한 것이다.
직물 또는 의류에 무늬(패턴)를 형성하고자 할 때, 기존에는 주재료로써 PVC나 PU를 사용하여 직물 또는 의류의 표면을 코팅해 왔으나, 이들 재료는 코팅 막 자체가 너무 얇게 형성되어 직물 또는 의류에 실제로 적용하는 데 있어서 어려움이 뒤따랐으며, 환경적으로도 유해한 면이 많아 실제 사용은 그리 많이 이루어지지 않았다. 그러나, 실리콘 수지를 주재료로 사용하여 직물 또는 의류의 표면에 패턴을 형성할 때, 실리콘 수지 코팅 막의 두께를 자유자재로 얇게 하거나 두껍게 할 수 있으며, 게다가 환경적으로도 문제를 야기하지 않으므로, 이의 사용이 점차로 증대하고 있는 추세이다.
실리콘 수지를 주재료로 사용하는 코팅 막은 일정한 형상을 유지해야 하고, 열에 의해 경화될 때, 적절한 점도를 가져야 한다. 코팅 작업 동안에 점도가 일정 범위 내에서 유지되어야 하는데, 그렇지 않는 경우에는 직물 또는 의류에 코팅한 후에 이들의 표면으로부터 박리시 코팅물의 무늬가 작아지고 그 형상이 붕괴되는 문제가 발생한다. 또한, 가열공정 이후에 실리콘 수지 코팅 막의 무늬가 최초에 디자인했던 바와는 상이한 형태로 경화되어 직물 또는 의류의 상품성을 저하시킬 수도 있다.
경화형 실리콘 수지(고무) 조성물은 2액형의 다성분으로 이루어진다. 실리콘 수지 코팅 막은 실리콘 수지 조성물을 기재(基材)(예: 직물, 종이, 의류 등)의 표면에 실크 스크린 프린팅이 이루어진 후에 150℃ 이상의 온도에서 수 분 동안 가열함으로써 경화되어 형성된다. 이때, 실리콘 고무 조성물의 점도가 너무 낮으면, 기재의 표면에 실리콘 수지 코팅 막이 형성된 후에 코팅 막의 형상(무늬)이 붕괴되는 현상이 나타나고, 반면에, 실리콘 고무 조성물의 점도가 너무 높으면, 실리콘 수지 코팅 막의 형상이 완만한 형태를 갖추지 못하는 문제가 발생한다.
본 발명은 실크 스크린 프린팅에 적합한 실리콘 고무 조성물을 개발한 예의 연구한 결과로서 적절한 증점제를 주재료인 실리콘 수지의 양을 기준으로 하여 특정 양의 범위에서 설정하여 사용함으로써, 위에서 언급한 문제점이 나타나지 않는, 직물 또는 의류의 무늬(패턴) 형성용 실리콘 고무 조성물을 제공하기 위한 것이다.
본 발명에 따르면,
분자의 양쪽 말단이 비닐로 차단되고 25℃에서의 점도가 50,000 내지 100,000mPa?s인 실리콘 중합체(A-1)와 분자의 한쪽 말단 또는 측쇄가 비닐로 차단되고 25℃에서의 점도가 10,000 내지 50,000mPa?s인 실리콘 중합체(A-2)를 포함하는 실리콘 고무 성분(A),
실란 화합물로 표면 처리된 실리카 성분(B),
양쪽 말단이 메틸로 차단된 실리콘 오일 성분(C),
증점제로서 에틸렌 옥사이드 및 프로필렌 옥사이드 단위를 가지는 틱소트로픽제 성분(D), 및
경화 촉매 성분(E)을 포함하는,
직물 또는 의류의 스크린 인쇄 또는 고무 패드 인쇄용 실리콘 고무 조성물이 제공된다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 본 발명의 실리콘 고무 조성물을 사용하여 형성된 무늬를 그 표면상에 갖는 것을 특징으로 하는 직물 또는 의류가 제공된다.
본 발명의 실리콘 고무 조성물은 작업성과 프린팅 성능이 우수하여 각종 직물이나 의류에 대해 적용 가능하며, 틱소트로프제를 함께 사용하여 여러 분야에 적용 가능하다.
본 발명에 따르는 실리콘 고무 조성물은 다음의 성분(A) 내지 성분(E)를 포함한다:
성분(A)
성분(A)는 분자의 양쪽 말단이 비닐로 차단되고 25℃에서의 점도가 50,000 내지 100,000mPa?s인 실리콘 중합체(A-1)와 분자의 한쪽 말단 또는 측쇄가 비닐로 차단되고 25℃에서의 점도가 10,000 내지 50,000mPa?s인 실리콘 중합체(A-2)를 포함하는 실리콘 고무 성분이다.
실리콘 고무 성분(A)에 있어서, 양쪽 말단이 비닐로 차단된 실리콘 중합체 성분(A-1)만을 사용하는 경우, 생성되는 실리콘 고무 조성물은 점도가 높아져서 기계적 물성이 저하된다. 이러한 단점을 보완하기 위하여, 분자의 한쪽 말단 또는 측쇄가 비닐로 차단된 실리콘 중합체 성분(A-2)를 성분(A-1)와 함께 사용한다. 이때, 성분(A-1):성분(A-2)의 배합 비율은 중량비로 90:10 내지 50:50의 범위가 바람직하고, 80:20 내지 70:30의 범위가 보다 바람직하며, 75:25 내지 60:40의 범위가 가장 바람직하다. 이들 실리콘 중합체 성분들의 배합비가 상기한 범위를 벗어나면 생성되는 실리콘 고무 조성물의 점도가 적절치 않게 되고, 그 결과 기계적 물성이 저하되는 문제점이 있을 수 있다.
예시적인 실리콘 중합체 성분(A-1)는 다음 화학식 1로 나타낼 수 있다.
Figure pat00001
위의 화학식 1에서,
R1와 R2는 비닐이고 R3는 메틸 이다.
한편, 예시적인 실리콘 중합체 성분(A-2)는 다음 화학식 2로 나타낼 수 있다.
Figure pat00002
위의 화학식 2에서,
R1과 R2 중 어느 하나는 비닐이고 다른 하나는 메틸이며, R3는 비닐이다.
상기 화학식 1 및 2에서, m 및 n 은 모두 양의 정수로서, m + n은 2 내지 700이 바람직하고, 2 내지 650이 보다 바람직하며, 3 내지 600이 특히 바람직하다. 다만, 실리콘 중합체 성분(A-1)의 25℃에서의 점도는 50,000 내지 100,000mPa?s이고, 실리콘 중합체 성분(A-2)의 25℃에서의 점도는 10,000 내지 50,000mPa?s이다. 이들 실리콘 중합체 성분들의 점도가 상기한 범위를 벗어나면 생성되는 실리콘 고무 조성물의 점도가 적절치 않게 되고, 그 결과 기계적 물성이 저하되는 문제점이 있다.
성분(B)
성분(B)는 실란 화합물로 표면 처리된 실리카 성분이다.
성분 (B)를 위한 실리카의 예로는 흄드 실리카(fumed silica)를 들 수 있다. 흄드 실리카로는 그 비표면적이 바람직하게는 10 내지 250㎡/g이며, 더 바람직하게는 50 내지 240㎡/g, 더욱 더 바람직하게는 70 내지 230㎡/g인 것이 사용된다. 흄드 실리카의 비표면적이 10 ㎡/g 미만이거나 250㎡/g을 초과하면, 생성되는 실리콘 고무 조성물의 기계적 물성이 저하되는 문제점이 있을 수 있다.
표면 처리용 실란 화합물의 예로는, 디메틸디클로로실란, 헥사메틸실록산, 폴리디메틸실록산, 헥사메틸디실라잔, 옥타메틸사이클로테트라실라잔, 메타크릴실란, 헥사데실실란, 옥틸실란, 디비닐테트라메틸디실라잔 등을 들 수 있다. 비처리된 실리카를 상기한 바와 같은 실란 화합물로 처리할 경우 1종의 실라잔 보다는 2~3종의 실라잔을 함께 사용하는 것이 보다 바람직하다.
성분 (B)의 사용량은, 성분(A) 100중량부를 기준으로 하여, 1 내지 10중량부인 것이 바람직한데, 그 사용량이 지나치게 적으면 사용효과를 충분히 얻지 못할 수 있고, 지나치게 많으면 생성되는 실리콘 고무 조성물의 기계적 물성이 저하되는 문제점이 있을 수 있다.
성분(C)
성분(C)는 양쪽 말단이 메틸로 차단된 실리콘 오일 성분(C)이다. 성분(C)의 점도는 25℃에서 바람직하게는 10 내지 1,000㎡?s이고, 더 바람직하게는 10 내지 800㎡?s이며, 보다 더 바람직하게는 10 내지 600㎡?s이다. 성분 (C)의 사용량은, 성분(A) 100중량부를 기준으로 하여, 5 내지 30중량부인 것이 바람직하다. 성분 (C)의 점도 및 사용량이 상기한 범위를 지나치게 벗어나면 생성되는 실리콘 고무 조성물의 기계적 물성이 저하되는 문제점이 있을 수 있다.
성분(D)
성분(D)는 증점제로서 에틸렌 옥사이드 및 프로필렌 옥사이드 단위를 가지는 틱소트로픽제 성분이다. 성분(D) 중의 에틸렌 옥사이드 1 단위당 프로필렌 옥사이드 단위 구성비는 바람직하게는 0.1 내지 5이고, 더 바람직하게는 0.15 내지 4이며, 보다 더 바람직하게는 0.25 내지 2이다. 예시적인 틱소트로프제 성분(D)으로는 다음 화학식 3의 화합물을 들 수 있다.
Figure pat00003
위의 화학식 3에서,
R4 및 R5는 모두 비닐이거나,
R4 및 R5 중 하나는 비닐이고, 다른 하나는 메틸이며,
x 및 y 는 모두 양의 정수로서, x + y는 2 내지 20이 바람직하다.
성분 (D)의 사용량은, 성분(A) 100중량부를 기준으로 하여, 0.01 내지 5중량부가 바람직하고, 0.05 내지 3중량부가 더 바람직하며, 0.08 내지 2중량부가 보다 더 바람직하다. 성분 (D)의 사용량이 상기한 범위를 지나치게 벗어나면 생성되는 실리콘 고무 조성물의 기계적 물성이 저하되는 문제점이 있을 수 있다.
성분(E)
성분(E)는 경화 촉매 성분으로, 백금, 로듐 등을 기본으로 하는 금속성 촉매가 바람직하게 사용된다. 사용되는 촉매의 순도에 따라 사용량이 적절히 선택될 수 있으며, 통상적으로 성분(A) 100중량부를 기준으로 하여, 0.001 내지 0.15중량부가 사용된다. 성분 (E)의 사용량이 상기한 범위를 지나치게 벗어나면 생성되는 실리콘 고무 조성물의 기계적 물성이 저하되는 문제점이 있을 수 있다.
이하에서 실시예를 통해 본 발명을 보다 상세하게 설명하나, 이들 실시예로써 본 발명이 제한되는 것은 아니다.
실시예 1
하기 표 1에 나타낸 대로, 양쪽 말단이 비닐로 차단된 점도 100,000mPa?s(25℃)의 KCC 실리콘 고무 중합체 (A-1 성분) 100중량부 및 한쪽 말단 또는 측쇄가 비닐로 차단된 점도 40,000 mPa?s(25℃)의 KCC 실리콘 고무 중합체 (A-2 성분) 50중량부를 균일하게 배합하고, 실라잔으로 표면 처리된 실리카(B 성분) 10중량부를 당해 배합물에 균일하게 분산시킨 다음, KCC 실리콘 오일 (점도: 100 mPa?s, 25℃)(C 성분) 25중량부를 혼합하고, 여기에 백금계 경화 촉매(E 성분) 0.19중량부를 배합한 다음 틱소트로픽제 성분(에틸렌 옥사이드와 프로필렌 옥사이드의 단위 구성비 8:2)(D 성분) 0.1 중량부를 투입한 후 혼합하여 탈포시켰다. 이어서, 하기 방법에 따라 경도, 인장강도, 인열강도, 신율, 흐름성 및 틱소트로프성을 측정하고, 그 결과를 표 2 내지 표 3에 나타내었다.
<실리콘 고무 조성물의 물리적 물성 측정방법>
실리콘 고무 조성물을 배합하고, 두께 2mm의 크롬 몰드에 부어 넣은 다음, 이를 170℃에서 10분 동안 경화시켰다. 몰드 속에서 성형된 시편을 ASTM D-2240에 따라 쇼어 A의 듀로미터를 이용하여 경도를 측정하고, UTM을 이용하여 인장강도, 신율 및 인렬강도를 측정하였다.
측정한 인장강도 값(단위: Kgf/㎝2)에 있어서, 25 이하는 C 등급으로, 25 내지 26은 B 등급으로, 26 이상은 A 등급으로 정하는 한편, 인렬강도 값(단위: Kgf/㎝)에 있어서는, 13 이하는 C 등급으로, 13 내지 14는 B 등급으로, 14 이상은 A 등급으로 정하였다. 한편, 신율 값(단위: %)에 있어서, 600 이상은 A 등급으로, 500 내지 600은 B 등급으로, 400 내지 500은 C 등급으로, 400 이하는 D 등급으로 정하였다.
<실리콘 고무 조성물의 작업성 측정방법>
약 10°의 경사도 정도로 기울어진 두께 약 2mm의 유리판에 실리콘 고무 조성물 5g 정도를 붓고 실리콘 고무 조성물의 5분 동안의 흐름성을 측정하였다. 흐름성 측정 결과, 3mm 미만으로 흐르는 경우는 흐름성이 나빠 실크스크린이 어려우므로 C 등급으로 정하였고, 4mm를 초과하여 흐르는 경우는 도막의 두께가 얇아지는 단점이 있어 B 등급으로 정하였으며, 3 내지 4mm 흐르는 경우는 최적범위로서 A 등급으로 정하였다.
<실리콘 고무 조성물의 틱소토로픽성 측정방법>
실리콘 고무 조성물을 점도계를 통해 전단속도를 10분의 1로 각각 측정하여 그 비가 1.2에서 1.5 이면 A 등급, 1.5이상이면 B 등급, 1.2이하이면 C 등급으로 정하였다.
실시예 2
하기 표 1에 나타낸 대로, 양쪽 말단이 비닐로 차단된 점도 100,000mPa?s(25℃)의 KCC 실리콘 고무 중합체 (A-1 성분) 100 중량부, 한쪽 말단 또는 측쇄가 비닐로 차단된 점도 30,000 mPa?s(25℃)의 KCC 실리콘 중합체(A-2 성분) 40 중량부를 균일하게 배합하고, 실라잔으로 표면 처리된 실리카(B 성분) 10중량부를 당해 배합물에 균일하게 분산시킨 다음, KCC 실리콘 오일 (점도: 100 mPa?s, 25℃)(C 성분) 20 중량부를 혼합하고, 여기에 백금계 경화 촉매(E 성분) 0.17중량부를 배합한 다음 틱소트로픽제 (에틸렌 옥사이드와 프로필렌 옥사이드의 단위 구성비 7:3)(D 성분) 0.1 중량부를 투입 후 혼합하여 탈포시켰다. 이어서, 상기 방법에 따라 경도, 인장강도, 인열강도, 신율, 흐름성 및 틱소트로프성을 측정하고, 그 결과를 표 2 내지 표 3에 나타내었다.
실시예 3
하기 표 1에 나타낸 대로, 양쪽 말단이 비닐로 차단된 점도 100,000mPa?s(25℃)의 KCC 실리콘 고무 중합체 (A-1 성분) 100 중량부, 한쪽 말단 또는 측쇄가 비닐로 차단된 점도 10,000 mPa?s(25℃)의 KCC 실리콘 중합체(A-2 성분) 30 중량부를 균일하게 배합하고, 실라잔으로 표면 처리된 실리카(B 성분) 10중량부를 당해 배합물에 균일하게 분산시킨 다음, KCC 실리콘 오일 (점도: 100 mPa?s, 25℃)(C 성분) 15 중량부를 혼합하고, 여기에 백금계 경화 촉매(E 성분) 0.16중량부를 배합한 다음 틱소트로픽제 (에틸렌 옥사이드와 프로필렌 옥사이드의 단위 구성비 6:4)(D 성분) 0.1 중량부를 투입 후 혼합하여 탈포시켰다. 이어서, 상기 방법에 따라 경도, 인장강도, 인열강도, 신율, 흐름성 및 틱소트로프성을 측정하고, 그 결과를 표 2 내지 표 3에 나타내었다.
비교예 1~2
상용품으로서 점도가 약 40,000 및 70,000 mPa?s 정도인 신에츠(SE-series)와 동양실리콘(SG2006)의 비닐 실리콘 고무 제품을 각각 비교예 1 및 2로 하였다. 상기 방법에 따라 경도, 인장강도, 인열강도, 신율, 흐름성 및 틱소트로프성을 측정하고, 그 결과를 표 2 내지 표 3에 나타내었다.
Figure pat00004
Figure pat00005
Figure pat00006
상기 표 2와 3에 나타낸 결과에서 알 수 있는 바와 같이, 실시예 조성물이 비교예보다 경도, 인장, 인열, 신율 등이 더 높고 특히 흐름성과 틱소트로프성에 있어 비교예보다 우수한 물성을 나타내었다.

Claims (6)

  1. 분자의 양쪽 말단이 비닐로 차단되고 25℃에서의 점도가 50,000 내지 100,000mPa?s인 실리콘 중합체(A-1)와 분자의 한쪽 말단 또는 측쇄가 비닐로 차단되고 25℃에서의 점도가 10,000 내지 50,000mPa?s인 실리콘 중합체(A-2)를 포함하는 실리콘 고무 성분(A),
    실란 화합물로 표면 처리된 실리카 성분(B),
    양쪽 말단이 메틸로 차단된 실리콘 오일 성분(C),
    증점제로서 에틸렌 옥사이드 및 프로필렌 옥사이드 단위를 가지는 틱소트로픽제 성분(D), 및
    경화 촉매 성분(E)을 포함하는,
    직물 또는 의류의 스크린 인쇄 또는 고무 패드 인쇄용 실리콘 고무 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 실리콘 중합체(A-1)이 다음 화학식 1로 나타내어지고, 실리콘 중합체(A-2)가 다음 화학식 2로 나타내어지는 것을 특징으로 하는 실리콘 고무 조성물:
    [화학식 1]
    Figure pat00007

    위의 화학식 1에서,
    R1과 R2는 비닐이고, R3는 메틸이며,
    m 및 n 은 모두 양의 정수로서, m + n은 2 내지 700이고;
    [화학식 2]
    Figure pat00008

    위의 화학식 2에서,
    R1과 R2 중 어느 하나는 비닐이고 다른 하나는 메틸이며, R3는 비닐이며,
    m 및 n 은 모두 양의 정수로서, m + n은 2 내지 700이다.
  3. 제1항에 있어서, 실리카 성분(B)가 디메틸디클로로실란, 헥사메틸실록산, 폴리디메틸실록산, 헥사메틸디실라잔, 옥타메틸사이클로테트라실라잔, 메타크릴실란, 헥사데실실란, 옥틸실란, 디비닐테트라메틸디실라잔 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 실란 화합물로 표면 처리된 것임을 특징으로 하는 실리콘 고무 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 틱소트로픽제 성분(D) 중의 에틸렌 옥사이드 1 단위당 프로필렌 옥사이드 단위 구성비가 0.1 내지 5인 것을 특징으로 하는 실리콘 고무 조성물.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 실리콘 고무 조성물을 사용하여 형성된 무늬를 그 표면상에 갖는 것을 특징으로 하는 직물.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 실리콘 고무 조성물을 사용하여 형성된 무늬를 그 표면상에 갖는 것을 특징으로 하는 의류.
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