KR20140001806A - 온도에 따라 변색되며 열경화가 가능한 공작용 저비중 실리콘 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 『온도에 따라 변색되며 열경화가 가능한 공작용 저비중 실리콘 조성물』에 관한 것으로; 그 목적은 투명도가 우수한 무기화합물을 주성분으로 하여 끈적임이 없고 공작물(모형물)을 만든 후에 대기중에 방치하여도 굳지 않아 재사용이 가능하며 열오븐기로 건조하면 공작물이 강화되면서 탄성이 부여되는 물론이며, 저비중 특성을 구비하여 부드럽고 가벼운 질감 발현이 가능하고 물에서도 뜰 수 있고 온도변화에 따라 자체 색상이 변화될 수 있도록 하는 것이다.
이를 위해 본 발명에 따른『온도에 따라 변색되며 열경화가 가능한 공작용 저비중 실리콘 조성물』에 의하면; 전체 실리콘 조성물 중량에 대하여 60 ~ 75%로 마련되며 실록산과 실리콘, 다이메틸, 메틸비닐, 비닐군-터미네이티드가 혼합되어 이루어진 젤상태의 실리콘베이스와; 전체 실리콘 조성물 중량에 대하여 15 ~ 25%로 마련되며 파우더 형태의 실리카계로 이루어져 경도를 조절하기 위한 가소도 조절제와; 전체 실리콘 조성물 중량에 대하여 1 ~ 5%로 마련되며 폴리다이메틸실록산계로 이루어져 고화를 방지하기 위한 오일형태의 고화방지제와; 전체 실리콘 조성물 중량에 대하여 1 ~ 3%로 마련되며 칼라를 연출하기 위한 색상안료와; 전체 실리콘 조성물 중량에 대하여 0.1 ~ 5%로 마련되며 열에 의해 경화가 진행되는 백금경화제와; 전체 실리콘 조성물 중량에 대하여 3~10%로 마련되며 저비중 실현을 위한 실리카계 중공필러와; 전체 실리콘 조성물 중량에 대하여 0.01 ~ 3%로 마련되며 온도변화에 따라 색상이 변하는 시온안료를; 혼합하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

온도에 따라 변색되며 열경화가 가능한 공작용 저비중 실리콘 조성물{A SILICONE COMPOSITION FOR HANDICRAFT}

본 발명은 끈적임이 없고 공작물을 만들어 방치하여도 굳지 않아 재사용이 가능한 공작용 실리콘 조성물에 관한 것으로; 더욱 상세하게는 중공필러를 통해 저비중 특성을 구비하여 부드럽고 가벼운 질감 발현이 가능하며 온도변화에 따라 자체 색상이 변화되어 호기심과 창작성을 보다 효과적으로 유발시킬 수 있는 『온도에 따라 변색되며 열경화가 가능한 공작용 저비중 실리콘 조성물』에 관한 것이다.

일반적으로 공지된 공작용 고무찰흙(일명 고무점토)은 어린이들이 손쉽게 공작놀이를 할 수 있도록 제작된 것으로, 유성 고무찰흙 또는 수성 고무찰흙 등으로 제조/판매되고 있다. 유성 고무찰흙은 조형물을 만든 후 보관시 모형 그대로 형태를 유지할 수 있으나, 고무찰흙이 단단하여 어린이들이 이를 사용하여 모형을 제작하기가 어려운 단점이 있다. 그리고 수성 고무찰흙은 반죽이 용이하여 어린이들이 놀이 용도로 사용하기가 편한 반면에, 수분의 함량의 많아 제작시 끈적임 현상이 심하고 건조되었을 때 수축 및 뒤틀림 현상이 발생되며 장기간 보관이 어려운 단점이 있다. 또한, 상기의 유성 고무찰흙과 수성 고무찰흙은 공작물을 제작한 후 방치하면 쉽게 굳어 재사용이 불가능한 단점이 있으며, 유성 고무찰흙이나 수성 고무찰흙으로 공작물을 제작한 후에 영구보관을 목적으로 오븐기를 이용하여 건조과정을 거치면 경화가 급속하게 진행되어 공작물에 균열이 발생되는 단점이 있다.

이러한 단점을 해결하기 위해 본 출원인은 무기화합물을 주성분으로 가소도를 적정하게 제작하여 끈적임이 없어 손에 달라붙지 않으며 공작물(모형)을 만들어 장시간 방치하여도 굳지 않아 재사용이 가능하며 열오븐기로 건조하게 되면 만들어진 공작물이 경화되면서 탄성이 부여되어 장난감으로도 적합한 "열경화가 가능한 공작용 고무찰흙"을 2011년 03월 30일자로 출원(출원번호 10-2011-0028550호)하였고, 2012년 09월 19일자로 등록(등록번호 제10-1185815)되어 그 권리를 확보하고 있다.

등록특허 제10-1185815호에 개시된 "열경화가 가능한 공작용 고무찰흙"은 전체 고무찰흙 중량에 대하여 60 ~ 80%로 마련되며 실록산과 실리콘,다이메틸, 메틸비닐, 비닐군-터미네이티드가 혼합되어 이루어진 젤상태의 실리콘베이스와; 전체 고무찰흙 중량에 대하여 15 ~ 35%로 마련되며 파우더 형태의 실리카계로 이루어져 경도 조절을 위한 가소도 조절제와; 전체 고무찰흙 중량에 대하여 1 ~ 5%로 마련되며 폴리다이메틸실록산계로 이루어져 고화를 방지하기 위한 오일 형태의 고화방지제와; 전체 고무찰흙 중량에 대하여 0.1 ~ 1%로 마련되며 세균번식을 방지하기 위한 항균제와; 전체 고무찰흙 중량에 대하여 0.65 ~ 5%로 마련되는 백금경화제가; 혼합되어 이루어진 것을 기술적 특징으로 하고 있다.

상기와 같은 조성물로 이루어진 열경화가 가능한 공작용 고무찰흙에서는 투명도가 우수한 무기화합물이 주성분이면서 오일형태의 고화방지제가 혼합되어 있기 때문에, 끈적임이 없어 손에 달라붙지 않으며 공작물(모형)을 만들어 장시간 방치하여도 굳지 않아 재사용이 가능한 장점이 있다. 또한, 무기화합물 주성분에 백금경화제가 추가되어 있어서 열오븐기로 건조하는 과정에서 경화됨과 동시에 탄성이 부여되어 장난감으로도 적합한 공작물을 만들 수 있다.

그러나 상기의 특허 제10-1185815호에 개시된 "열경화가 가능한 공작용 고무찰흙"에서는 열경화를 진행하지 않으면 장시간 방치하여도 굳지 않아 재사용이 가능한 장점은 있으나 그 비중이 상당하여 물에 가라앉으며 다양한 장소에서 갖고 놀 수 있는 것에 그 한계가 있다.

또한, 상기의 특허 제10-1185815호에 개시된 "열경화가 가능한 공작용 고무찰흙"에서는 추가되는 색상안료를 달리하여 다양한 칼라를 연출할 수는 있지만, 자체적으로는 색상을 달라지게 할 수 없다. 이에 따라 공작용 고무찰흙을 가지고 놀이는 하는 대부분의 유아나 어린이들에게 호기심과 창의/창작성을 유발시키는데 그 한계가 있다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로; 본 발명의 목적은 무기화합물을 주성분으로 하여 끈적임이 없고 공작물(모형물)을 만든 후에 대기중에 방치하여도 굳지 않아 재사용이 가능하며 열오븐기로 건조하면 경화되면서 공작물에 탄성이 부여되는 것은 물론이고, 중공필러를 통해 저비중 특성을 구비하여 부드럽고 가벼운 질감 발현이 가능하며 물에서도 뜰 수 있으며 온도변화에 따라 자체 색상 역시 변화되어 호기심과 창의/창작성을 보다 효과적으로 유발시킬 수 있는 『온도에 따라 변색되며 열경화가 가능한 공작용 저비중 실리콘 조성물』을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 무기화합물이 주성분인 실리콘 조성물에 소량의 항균제를 추가함으로써 세균번식을 방지할 수 있는 『온도에 따라 변색되며 열경화가 가능한 공작용 저비중 실리콘 조성물』을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 무기화합물이 주성분인 실리콘 조성물에 소량의 축광제를 추가함으로써 다양한 분위기 연출을 위한 야광 공작물을 만들 수 있는 『온도에 따라 변색되며 열경화가 가능한 공작용 저비중 실리콘 조성물』을 제공하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은; 공작용도로 반복 사용할 수 있는 무기화합물로 이루어지고 온도에 따라 변색되며 열경화가 가능한 공작용 저비중 실리콘 조성물에 있어서;

상기 공작용 저비중 실리콘 조성물이; 전체 실리콘 조성물 중량에 대하여 60 ~ 75%로 마련되며 실록산과 실리콘, 다이메틸, 메틸비닐, 비닐군-터미네이티드가 혼합되어 이루어진 젤상태의 실리콘베이스와; 전체 실리콘 조성물 중량에 대하여 15 ~ 25%로 마련되며 파우더 형태의 실리카계로 이루어져 경도를 조절하기 위한 가소도 조절제와; 전체 실리콘 조성물 중량에 대하여 1 ~ 5%로 마련되며 폴리다이메틸실록산계로 이루어져 고화를 방지하기 위한 오일형태의 고화방지제와; 전체 실리콘 조성물 중량에 대하여 1 ~ 3%로 마련되며 칼라를 연출하기 위한 색상안료와; 전체 실리콘 조성물 중량에 대하여 0.1 ~ 5%로 마련되며 열에 의해 경화가 진행되는 백금경화제와; 전체 실리콘 조성물 중량에 대하여 3 ~ 10%로 마련되며 저비중 실현을 위해 실리카계의 중공필러와; 전체 실리콘 조성물 중랑에 대하여 0.01 ~ 3%로 마련되며 온도변화에 따라 색상이 변하는 시온안료를; 혼합하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은; 공작용도로 반복 사용할 수 있는 무기화합물로 이루어지고 온도에 따라 변색되며 열경화가 가능한 공작용 저비중 실리콘 조성물에 있어서;

상기 공작용 저비중 실리콘 조성물이; 전체 실리콘 조성물 중량에 대하여 60 ~ 75%로 마련되며 실록산과 실리콘, 다이메틸, 메틸비닐, 비닐군-터미네이티드가 혼합되어 이루어진 젤상태의 실리콘베이스와; 전체 실리콘 조성물 중량에 대하여 15 ~ 25%로 마련되며 파우더 형태의 실리카계로 이루어져 경도를 조절하기 위한 가소도 조절제와; 전체 실리콘 조성물 중량에 대하여 1 ~ 5%로 마련되며 폴리다이메틸실록산계로 이루어져 고화를 방지하기 위한 오일형태의 고화방지제와; 전체 실리콘 조성물 중량에 대하여 1 ~ 3%로 마련되며 칼라를 연출하기 위한 색상안료와; 전체 실리콘 조성물 중량에 대하여 0.1 ~ 5%로 마련되며 열에 의해 경화가 진행되는 백금경화제와; 전체 실리콘 조성물 중량에 대하여 0.3 ~ 5%로 마련되며 저비중 실현을 위해 아크릴계의 중공필러와; 전체 실리콘 조성물 중랑에 대하여 0.01 ~ 3%로 마련되며 온도변화에 따라 색상이 변하는 시온안료를; 혼합하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은; 상기 시온안료가 25 ~ 28℃를 기준으로 온도가 올라감에 따라 점차 투명으로 바뀌며 기준온도 이하로 내려가면 상기 시온안료의 자체 색상을 나타내는 가역성 시온안료인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은; 전체 실리콘 조성물 중량에 대하여 0.1 ~ 1%로 마련되며 세균번식을 방지하기 위한 항균제를; 더 혼합하여 온도에 따라 변색되며 열경화가 가능한 공작용 저비중 실리콘 조성물이 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은; 전체 실리콘 조성물 중량에 대하여 1 ~ 10%의 축광제를; 더 혼합하여 온도에 따라 변색되며 열경화가 가능한 공작용 저비중 실리콘 조성물이 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 혼합물로 이루어진 본 발명에 따른 『온도에 따라 변색되며 열경화가 가능한 공작용 저비중 실리콘 조성물』에 의하면; 무기화합물을 주성분으로 하여 끈적임이 없고 공작물(모형물)을 만든 후에 대기중에 방치하여도 굳지 않아 재사용이 가능한 것은 물론이며, 백금경화제가 첨가되어 열오븐기로 건조하는 과정에서 경화됨과 동시에 탄성이 부여되어 장난감으로 적합한 공작물을 만들 수 있는 작용효과가 있다. 또한, 만들어진 공작물은 중공필러를 통해 저비중 특성을 구비하여 부드럽고 가벼운 질감 발현이 가능하며 물에서도 뜰 수 있고, 온도변화에 따라 색상이 변화됨으로써 어린이나 유아들의 호기심과 창의성을 보다 효과적으로 유발시킬 수 있는 작용효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 『온도에 따라 변색되며 열경화가 가능한 공작용 저비중 실리콘 조성물』에 의하면; 무기화합물 주성분에 소량의 항균제가 혼합되어 있어서, 반복적인 사용에도 세균번식을 방지할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 『온도에 따라 변색되며 열경화가 가능한 공작용 저비중 실리콘 조성물』에 의하면; 무기화합물 주성분에 소량의 축광제가 혼합되어 있어서, 야광 기능이 있는 공작물을 만들 수 있는 이점이 있다.

이하에서는 본 발명에 따른 하나의 바람직한 실시 예들과 물성을 상세하게 설명하는데, 이것은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.

본 발명에 따른 "온도에 따라 변색되며 열경화가 가능한 공작용 저비중 실리콘 조성물"은 실리콘베이스, 가소도 조절제, 고화방지제, 색상안료, 백금경화제, 중공필러, 시온안료와 같은 필수조성물이 적정한 조성비로 혼합되어 이루어지며, 부가조성물인 항균제와 축광제가 추가적으로 혼합되어 세균번식을 억제할 수 있으며 야광기능을 부여할 수 있다.

실리콘베이스는 전체 실리콘 조성물에 대해 60 내지 75 중량부가 함유되며, 실록산과 실리콘(Siloxanes and silicones), 디메틸(Dimethly), 메틸비닐(methylvinyl) 및 비닐군-터미네이티드(vinyl group-terminated)로 이루어지는데, 상기의 성분으로 이루어진 실리콘베이스는 공작용 실리콘 조성물의 형상을 유지해 주는 역할을 한다. 이러한 실리콘베이스는 전체 실리콘 조성물 중량에 대해 60 내지 75 중량부로 함유되어야 성형을 용이하게 할 수 있고 형태를 유지할 수 있는데, 75 중량부를 초과하여 함유되면 공작물의 성형성은 향상되나 공작물을 만든 후에도 형상이 쉽게 변형될 수 있다. 본 발명의 실시 예에서는 실리콘베이스를 화학물질서비스요약번호(CAS No) 68083-18-1의 실록산과 실리콘(Siloxanes and silicones), 디메틸(Dimethly), 메틸비닐(methylvinyl) 및 비닐군-터미네이티드(vinyl group-terminated)를 혼합하여 이루어진 젤상태로 채택하였다.

상기 가소도 조절제는 전체 실리콘 조성물 중량에 대하여 15 내지 25 중량부가 함유되며, 파우더 형태의 실리카계로 이루어지는데, 실리콘 조성물에 함유되어 이의 가소도(경도)를 결정하는 역할을 한다. 이러한 가소도 조절제는 실리카의 입자가 5 내지 50,000 밀리마이크론(Millimicron)의 파우더 형태이며, 화학물질서비스요약번호(CAS No) 7631-86-9의 이산화실리콘(Silicone Dioxide)을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 실리카는 입자가 5 내지 20 밀리마이크론(Millimicron)인 건식실리카 및 입자가 20 내지 2,000 밀리마이크론(Millimicron)인 습식실리카, 입자가 2,000 내지 50,000 밀리마이크론(Millimicron)인 규조토로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상으로 이루어질 수도 있다. 상기 건식실리카(Fumed Silica)는 투명도가 아주 우수하여 여러 가지 색상을 맑게 표현할 수 있는 장점이 있으며, 습식실리카(Precipitated Silica)는 투명도가 매우 우수하지는 않지만 색상을 맑게 표현할 수 있다. 그리고 규조토(Diatomaceous Earth)는 자체 색상이 연한 회색 또는 베이지 색상을 띠기 때문에 맑은 색상을 내기에는 부적합하나, 어두운 색상을 표현하기에는 적합하다.

상기 고화방지제는 전체 실리콘 조성물 중량에 대하여 1 내지 5 중량부가 함유되며, 폴리디메틸실록산계로 이루어지며, 상기 실리콘 조성물에 함유되어 이의 고화를 방지하는 역할을 한다. 이러한 고화방지제는 투명한 오일(oil)의 형태이며, 화학물질서비스요약번호(CAS No) 63148-62-9의 폴리디메틸실록산(Polydimethylsiloxane)를 사용하는 것이 바람직하다. 상기의 성분으로 이루어진 고화방지제는 시간이 지남에 따라 실리콘 조성물이 경화되어 고화되는 것을 지연시키면서 실리콘 조성물을 유연하게 하는 윤활제의 역할을 한다. 또한, 폴리디메틸실록산으로 이루어진 고화방지제는 여성용 화장품 등에 폭넓게 사용되며, 실리콘 조성물의 고화를 방지할 뿐만 아니라, 실리콘 조성물의 표면에 윤기와 밝기를 밝게 하는 역할을 한다.

또한, 상기 색상안료는 전체 실리콘 조성물 중량에 대하여 1 ~ 3 중량부로 함유되며, 투명도가 우수한 실리콘 조성물에 색상(칼라)를 부여하는 역할을 한다. 상기의 실리콘 조성물에서 실리콘베이스, 가소도조절제, 고화방지제만을 혼합하여 반죽하면 이것은 유백색을 띠며, 여기에 레드, 그린, 옐로우, 블루 등과 같은 색을 띠는 분말형태의 색상안료를 혼합하면 다양한 색상의 공작용 저비중 실리콘 조성물을 만들 수 있다.

또한, 상기 백금경화제(일명, 열 경화제)는 전체 실리콘 조성물 중량에 대하여 0.1 ~ 5 중량부로 함유된다. 이러한 백금경화제는 실리콘 조성물을 통해 만들어진 공작물(또는 성형품)을 오븐기로 건조하는 과정에서 공작물이 경화됨과 동시에 탄성을 부여하는 역할을 한다. 백금경화제(열 경화제) 함량이 0.1% 미만으로 함유되면, 공작물이 잘 굳지 않아 제조된 후에도 외력에 의해 변형이 발생 될 수 있기 때문에 장기간 보관이 어렵다. 반면에, 백금경화제 함량이 5% 이상으로 과다하게 함유되면 경화시간이 지나치게 짧아 공작물을 제조하는 과정에서도 굳어질 수 있다.

이러한 백금경화제는 전체 실리콘 조성물 중량에 대하여 0.05 내지 1.5 중량부의 백금촉매와, 전체 실리콘 조성물 중량에 대하여 0.05 내지 3.5 중량부의 가교결합제(架橋結合; cross-link)로 이루어지는데; 백금촉매는 아래와 같은 구조식으로 이루어지는 것을 사용하는 것이 바람직하며, 비닐그룹이 말단에 치환된 오가노비닐폴리실록산과, 실리콘 원소에 수소원소가 직접 결합되어 있는 오가노하이드로겐폴리실록산을 경화시키게 된다.

<백금 촉매 구조식>

본 발명에서 백금경화제를 이루는 백금촉매는 Siloxanesandsilicones, di-Me, Mevinyl, vinylgroup-terminated에 Platinate(2-), hexachloro-,(OC-6-11)-dihydrogenreaction productswith2, 4, 6, 8-terraethenyl-2, 4 , 6 ,8-tetramethylcyclotetrasiloxane 등이 혼합되어 이루어진 것이다. 그리고 본 발명에서 백금경화제를 이루는 가교결합제는 Siloxanesandsilicones,di-Me,Mevinyl,vinylgroup-terminated와, Siloxanes and silicones,di-Me,mMe hydrogen와, Dichlorodimethylsilane reaction products with silica와, 1,3,5-Triazine-2,4,6(1H,3H,5H)trione,1,3,5-tri-2-propenyl-와, 1-Ethynylcyclohexanol 등이 혼합되어 이루어진 것이다.

또한, 상기 중공필러는 전체 실리콘 조성물 중량에 대하여 실리카계 중공필러 3 내지 10 중량부로 이루어지며, 실리콘 조성물에 함유되어 이의 비중을 낮추는 역할을 한다. 이러한 중공필러는 실리카계 이외에 아크릴계로도 구성할 수 있는데, 저비중 실현을 하면서 가소도 조절제와 함께 실리콘 조성물의 가소도를 결정하는 역할을 한다. 본 발명의 첫 번째 실시 예에서는 중공필러를 3M사의 제품명 GLASS BUBBLE로 적용하였으며, 이것은 수분에 대한 저항력이 강하고 화학적으로 매우 안정된 소다 라임 보로실리케이트 유리고 만들어진 고강도, 저비중의 첨가제이다. 상기와 같은 3M사의 중공필러 주요 특징은 실리콘 조성물의 비중을 감소시키고 무게 줄일 수 있으며, 표면이 부드러운 장점이 있다. 본 발명의 실시 예에서 실리카계 중공필러를 전체 실리콘 조성물 중량에 대해 3%정도 혼합하면 비중을 0.95 정도로 감소시킬 수 있고, 10%정도 혼합하면 비중을 0.8 정도까지 감소시킬 수 있다.

또한, 상기 시온안료(5)는 전체 실리콘 조성물 중량에 대하여 0.01 ~ 3 중량부로 혼합되며, 이것은 온도변화에 따라 색상이 변하는 분말형태로 이루어져 있다. 시온안료는 기본적으로 기준온도 이상으로 온도가 올라가면 투명하여 졌다가 다시 온도가 내려가면 원래의 색깔로 되돌아 가느냐 않느냐에 따라 가역성과 비가역성으로 구분된다. 가역성 시온안료는 원래의 색으로 되돌아와 반복 사용이 가능하며, 비가역성 시온안료는 원래의 색상으로 되돌아 가지 않는 1회성이다. 가역성 시온안료를 좀 더 상술하면, 기준온도가 20℃ 인 흑색 안료, 즉 20℃ 이상에서 투명으로 변하는 안료인 경우; 실온이 10℃인 환경에서는 흑색으로 보이다가 20℃가 넘어가면 점차 투명으로 바뀌며, 주변온도가 30℃인 겨우 실온에서는 투명하다가 20℃ 이하로 떨어지면 다시 색상이 나타난다.

이러한 시온안료는 아래 변색개념도로 보인 바와 같이, 기본적으로 마이크로캡슐(Microcapsule) 물질로 이루어져 있으며, 켑슐안에는 전자 공여체(Electro donor)와 전자 수용체(Electro acceptor)를 구성물질로 되어 온도 하강시 이 물질들이 결합하여 색상을 나타내고 열을 가하면 분리되어 투명하게 된다.

<시온안료 변색 개념도>

본 발명의 실시 예에서 시온안료는 다른 조성물과 혼합이 용이하게 이루어지도록 분말형태로 만들어진 것을 채택하였으며, 25 ~ 28℃를 기준으로 하여 온도가 올라감에 따라 점차 투명으로 바뀌며 기준온도 이하로 내려가면 시온안료의 자체 색상을 나타내는 가역성 시온안료로 구성하였다. 변색 기준온도가 25 ~ 28℃인 시온안료를 채택한 것은 본 발명에 따른 "공작용 저비중 실리콘 조성물"을 어린이나 유아가 보편적으로 상온에서 가지고 놀다가 작은 온도차이에서도 그 색상이 변화되는 것을 육안으로 용이하게 확인할 수 있도록 하기 위함이다. 또한, 이러한 시온안료는 자체 색상을 띠면서 실리콘 조성물에 기본적으로 혼합되는 색상안료 칼라와 섞임으로써, 보다 다양한 칼라를 갖는 실리콘 조성물을 만들 수 있다.{본 발명의 실시 예에서는 시온안료를 분말형태의 것을 적용하였으나, 이에 국한하지 않고 액체 형태의 시온 슬러리(Thermochromic-Slurry)를 적용할 수 있음은 물론이다}

한편, 추가적으로 혼합될 수 있는 상기 항균제는 전체 실리콘 조성물 중량에 대하여 0.1 내지 1 중량부가 함유되며, 실리콘 조성물에서 세균이 증식하는 것을 방지하는 역할을 한다. 이러한 항균제는 실리콘 조성물에 항균성을 부여할 수 있는 것이면 액상형이나 파우더 형 등 어떠한 것이든 사용 가능하며, 이러한 항균제를 함유한 실리콘 조성물은 제조가 완료된 후에 세균의 증식이 억제되어 실리콘 조성물을 장난감으로 가지고 노는 사용자가 세균으로부터 감염되는 것을 차단하는 역할을 한다.

또한, 추가적으로 혼합될 수 있는 상기 축광제는 전체 실리콘 조성물 중량에 대하여 1 ~ 10 중량부로 함유되는데, 입자가 3 내지 10,000 밀리마이크론인 알루미늄계 축광제를 혼합하면 스스로 빛 에너지를 축적하였다가 어두울 때 빛을 발산하는 저비중 실리콘 조성물을 만들 수 있다. 본 발명의 실시 예에서는 축광제로 알루미늄 계열을 채택하였으나, 이외에도 다양한 종류의 축광제를 선택하여 적용할 수 있음은 물론이다.

다음에는 상기와 같은 조성물이 적용된 본 발명에 따른 "온도에 따라 변색되며 열경화가 가능한 공작용 저비중 실리콘 조성물"의 제조공정을 설명한다.

먼저, 본 발명에 따른 공작용 저비중 실리콘 조성물의 제조공정은 실리콘베이스, 가소도조절제, 고화방지제를 반죽하여 1차 혼합하는 반죽공정과, 이 반죽공정 이후에 색상안료, 백금경화제, 중공필러, 시온안료를 추가하여 믹싱하는 믹싱공정으로 구분된다.

반죽공정은 반죽리더기를 이용하여 전체 실리콘 조성물 중량에 대하여 60 ~ 75%의 실리콘베이스와, 전체 실리콘 조성물 중량에 대하여 15 ~ 25%의 가소도 조절제와, 전체 실리콘 조성물 중량에 대하여 1 ~ 5%의 고화방지제를 반죽하는 공정이다. 이러한 반죽공정이 지나면 실리콘베이스, 가소도 조절제, 고화방지제가 고르게 혼합되어 반죽(DOUGH) 형태의 실리콘 조성물이 완성된다.

계속하여 믹싱공정은 롤러믹싱기를 이용하여 전체 실리콘 조성물 중량에 대하여 1 ~ 3%의 색상안료와, 전체 실리콘 조성물 중량에 대하여 0.1 ~ 5%의 백금경화제와, 전체 실리콘 조성물 중량에 대하여 3 ~ 10%의 실리카계 중공필러와, 전체 실리콘 조성물 중량에 대하여 0.01 ~ 3%의 시온안료를 반죽형태의 실리콘 조성물에 추가적으로 혼합하는 공정이다. 이러한 믹싱공정을 거치면; 본 발명에 따른 온도에 따라 변색되며 열경화가 가능한 공작용 저비중 실리콘 조성물이 최종적으로 완성된다.

이러한 공작용 저비중 실리콘 조성물은 다양한 칼라 구현을 위해 색상이 다른 색상안료 및 시온안료를 적용할 수 있으며, 공작용 고무찰흙의 제조 시 가장 중요한 것은 각 조성물의 배합비율이기 때문에 각 조성물을 별도로 준비한 후 이들을 혼합하는 것이 바람직하다.

한편, 공작용 저비중 실리콘 조성물 제조 시 믹싱공정에서 소정량의 항균제를 추가하면 세균번식을 방지할 수 있으며, 소정량의 축광제를 추가하면 야간에 빛을 발하여 다양한 분위기 연출이 가능한 야광 공작물을 제작할 수 있다. 또한, 사용자가 직접 색상이 다른 공작용 저비중 실리콘 조성물을 일부 떼어내 이들을 혼합 반죽하면, 또다른 색상을 갖는 실리콘 조성물 반죽을 자유롭게 만들 수 있다.

이하에서는, 상기와 같은 조성물을 이용한 본 발명에 따른 "온도에 따라 변색되며 열경화가 가능한 공작용 저비중 실리콘 조성물"의 조성비에 따른 물성을 실시예를 들어 설명한다.

<실시예 1>

실리콘베이스 65 중량부, 가소도 조절제 17 중량부, 고화방지제 3 중량부, 색상안료 1 중량부, 백금경화제 3 중량부, 실리카계 중공필러 10 중량부, 시온안료 1 중량부를 혼합하고 반죽하여 공작용 실리콘 조성물을 제조하였다.

<비교예 1>

실리콘베이스 75 중량부, 가소도 조절제 13 중량부, 고화방지제 3 중량부, 색상안료 1 중량부, 백금경화제 3 중량부, 실리카계 중공필러 4 중량부, 시온안료 1 중량부를 혼합하고 반죽하여 공작용 실리콘 조성물을 제조하였다.

<비교예 2>

실리콘베이스 33 중량부, 가소도 조절제 57 중량부, 고화방지제 3 중량부, 색상안료 1 중량부, 백금경화제 3 중량부, 실리카계 중공필러 2 중량부, 시온안료 1 중량부를 혼합하고 반죽하여 공작용 실리콘 조성물을 제조하였다.

상기의 실시예 1 및 비교예 1 내지 2를 통해 제조된 공작용 실리콘 조성물의 가소도 경시변화(단위:Units)를 측정하여 아래 표 1에 나타내었다.

단, 시험기준으로 사용되는 가소도계는 2개의 평행선반 사이에 시료를 넣고 정해진 하중을 가하여 시간과 두께변화를 다이얼표시기(Dial Indicator)로 읽어 가소도를 구하는 것으로;

① 규격 : ASTMD-926

② 형식 : 윌리암스식(Williams Type)

③ 표준사양 : 가압하중:5Kg, 가압면적:직경 60mm,

다이얼게이지: Stroke 15mm 이상 1/100mm, 본체 중량: 약 10kg

④시료 준비 : 시료 두께 10mm, 원통직경 16mm

⑤시험방법 : a. 다이얼표시기를 영점에 맞춘다.

b. 시험기 환경온도가 안정될 때까지 기다린다.

c. 두 평행선반 사이에 빠르게 시료를 넣는다.

d. 측정하고자 하는 시간이 지난 후에 게이지를 읽는다.

<표 1>

위의 <표 1>에 나타낸 것처럼 실시예 1을 통해 제조된 공작용 실리콘 조성물은 상온에서 오랜시간 방치하여도 전혀 굳지 않았으며, 가소도가 적정하여 제품으로 공작물을 성형하여도 제품 모형이 잘 일그러지지 않아 공작물의 성형을 용이하여 장기간 보관이 가능하였다.

그러나 비교예 1을 통해 제조된 공작용 실리콘 조성물은 상온에서 오랜 시간 방치되도 전혀 굳지 않았으며, 가소도가 너무 낮아 공작물을 성형해도 공작물의 모형이 일그러지며, 비교예 2를 통해 제조된 공작용 실리콘 조성물은 제품이 만들어지지 않고 부서지기 때문에 공작물의 제조가 불가능하였다.

상기 실시예 1을 통해 제조된 공작용 실리콘 조성물과 타사제품의 가소도 경시변화(단위:Units)를 측정하여 아래 표 2에 나타내었다.

<표 2>

위의 <표 2>에서 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 공작용 실리콘 조성물의 경우 측정에 약간의 오차는 있겠지만, 오랜 시간 상온에 방치하여도 가소도의 큰 변화가 없어 언제든지 공작이 가능한 반면에, A사 제품의 경우는 시간이 지날수록 가소도가 향상되어 1일 이상 경과하면 표면에 균열이 발생하여 공작이 불가능하며, B사 제품의 경우는 시간이 경과함에 따라 가소도가 증가하여, 1일 이상이 경과하면 표면이 스펀지처럼 굳어 공작이 불가능하고, C사 제품의 경우는 처음부터 가소도가 높아 유아나 어린이가 공작물을 만들기에는 매우 부적합하였다.

또한, 본 발명에 따른 실리콘 조성물에 필수적으로 혼합되는 실리카계 중공필러의 함량비 조절을 통해 실리콘 조성물의 비중을 0.8 ~ 0.9 정도로 감소시켜 보다 부드럽고 가벼운 질감 발현이 가능하며 물에서도 뜰 수 있는 제품을 만들어 다양한 환경에서 공작용도로 활용할 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 실시 예로 중공필러를 아크릴계로 적용할 수 있음은 물론이다. 본 발명의 다른 실시 예에 따른 공작용 저비중 실리콘 조성물을; 전체 실리콘 조성물 중량에 대하여 60 ~ 75%로 마련되며 실록산과 실리콘, 다이메틸, 메틸비닐, 비닐군-터미네이티드가 혼합되어 이루어진 젤 상태의 실리콘베이스와; 전체 실리콘 조성물 중량에 대하여 15 ~ 25%로 마련되며 파우더 형태의 실리카계로 이루어져 경도를 조절하기 위한 가소도 조절제와; 전체 실리콘 조성물 중량에 대하여 1 ~ 5%로 마련되며 폴리다이메틸실록산계로 이루어져 고화를 방지하기 위한 오일형태의 고화방지제와; 전체 실리콘 조성물 중량에 대하여 1 ~ 3%로 마련되며 칼라를 연출하기 위한 색상안료와; 전체 실리콘 조성물 중량에 대하여 0.1 ~ 5%로 마련되며 열에 의해 경화가 진행되는 백금경화제와; 전체 실리콘 조성물 중량에 대하여 0.3 ~ 5%로 마련되며 저비중 실현을 위해 아크릴계의 중공필러와; 전체 실리콘 조성물 중량에 대하여 0.01 ~ 3%로 마련되며 온도변화에 따라 색상이 변하는 시온안료를; 혼합하여 구성할 수 있다.

상기 아크릴계의 중공필러는 전체 실리콘 조성물 중량에 대하여 0.3 내지 5 중량부로 이루어지며, 실리콘 조성물에 함유되어 이의 비중을 감소시키는 역할을 한다. 본 발명에 따른 다른 실시 예에서 아크릴계 중공필러를 전체 실리콘 조성물 중량에 대해 0.3%정도 혼합하면 비중을 0.8 정도로 감소시킬 수 있고, 5%정도 혼합하면 비중을 0.45 정도까지 감소시킬 수 있다.

상기와 같은 본 발명의 다른 실시 예에서 앞서 기술한 바와 같이, 실리콘 조성물의 필수 구성요소 이외에 추가적으로 항균제와 축광제가 혼합되어 세균번식을 억제할 수 있으며 다양한 칼라와 야광기능을 부여할 수 있음은 물론이다.

한편, 본 발명에 따른 "온도에 따라 변색되며 열경화가 가능한 공작용 저비중 실리콘 조성물"에 필수적으로 혼합되는 색상안료와 시온안료의 함량비 조절을 통해 온도변화에 따라 자체 색상이 변화되는 실리콘 조성물 반죽을 만들 수 있다.

본 발명에 따른 실시 예를 통해 제조된 본 발명에 따른 "공작용 저비중 실리콘 조성물"의 색상변화를 아래 표 3에 사진으로 나타내었다.

<표 3>

즉, 상기의 <표 3>에서 보인 바와 같이, 노란색의 색상안료가 혼합된 본 발명에 따른 실리콘 조성물이 상온(18℃)에서는 진한 노란색을 띠다가 40℃에서는 시온안료 칼라가 투명으로 되어 전체적으로는 흰색에 가까운 엷은 노란색으로 변하며, 주황색의 색상안료가 혼합된 본 발명에 따른 실리콘 조성물이 상온(18℃)에서는 진한 주황색을 띠다가 40℃에서는 엷은 주황색으로 변하며, 보라색의 색상안료가 혼합된 본 발명에 따른 실리콘 조성물이 상온(18℃)에서는 진한 보라색을 띠다가 40℃에서는 엷은 하늘색으로 변하는 것임을 알 수 있다. 이에 따라 본 발명에 따른 실리콘 조성물을 이용하여 공작물을 만들면, 온도에 따라 공작물의 색상이 다양하게 변해 어린이나 유아들에게 호기심과 창의/창작성을 보다 효과적으로 유발시킬 수 있다.

또한, 만들어진 공작물을 열오븐기를 이용하여 200℃ 정도의 온도에서 10분동안 가열하면 경화되면서 탄성이 부여됨으로써, 형태 보존이 가능하다. 그리고 본 발명에 따른 공작용 저비중 실리콘 조성물에 앞서 기술한 바와 같이,부가적으로 항균제와 축광제가 혼합되면, 세균번식을 억제할 수 있으며 야광기능을 부여할 수 있음은 물론이다.

이러한 본 발명에 따른 공작용 저비중 실리콘 조성물은 산업용도는 물론이며 어린이용 완구 또는 놀이블록과 같은 제품 성형에 다양하게 적용할 수 있다.

Claims (8)

1. 공작용도로 반복 사용할 수 있는 무기화합물로 이루어지고 온도에 따라 변색되며 열경화가 가능한 공작용 저비중 실리콘 조성물에 있어서;
   상기 공작용 저비중 실리콘 조성물은;
   전체 실리콘 조성물 중량에 대하여 60 ~ 75%로 마련되며 실록산과 실리콘, 다이메틸, 메틸비닐, 비닐군-터미네이티드가 혼합되어 이루어진 젤상태의 실리콘베이스와;
   전체 실리콘 조성물 중량에 대하여 15 ~ 25%로 마련되며 파우더 형태의 실리카계로 이루어져 경도를 조절하기 위한 가소도 조절제와;
   전체 실리콘 조성물 중량에 대하여 1 ~ 5%로 마련되며 폴리다이메틸실록산계로 이루어져 고화를 방지하기 위한 오일형태의 고화방지제와;
   전체 실리콘 조성물 중량에 대하여 1 ~ 3%로 마련되며 칼라를 연출하기 위한 색상안료와;
   전체 실리콘 조성물 중량에 대하여 0.1 ~ 5%로 마련되며 열에 의해 경화가 진행되는 백금경화제와;
   전체 실리콘 조성물 중량에 대하여 3 ~ 10%로 마련되며 저비중 실현을 위해 실리카계의 중공필러와;
   전체 실리콘 조성물 중랑에 대하여 0.01 ~ 3%로 마련되며 온도변화에 따라 색상이 변하는 시온안료를; 혼합하여 이루어진 것을 특징으로 하는 온도에 따라 변색되며 열경화가 가능한 공작용 저비중 실리콘 조성물.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 시온안료는 25 ~ 28℃를 기준으로 온도가 올라감에 따라 점차 투명으로 바뀌며 기준온도 이하로 내려가면 상기 시온안료의 자체 색상을 나타내는 가역성 시온안료인 것을 특징으로 하는 온도에 따라 변색되며 열경화가 가능한 공작용 저비중 실리콘 조성물.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 공작용 저비중 실리콘 조성물은;
   전체 실리콘 조성물 중량에 대하여 0.1 ~ 1%로 마련되며 세균번식을 방지하기 위한 항균제를; 더 혼합하여 이루어진 것을 특징으로 하는 온도에 따라 변색되며 열경화가 가능한 공작용 저비중 실리콘 조성물.
4. 제 1항에 있어서,
   상기 공작용 저비중 실리콘 조성물은;
   전체 실리콘 조성물 중량에 대하여 1 ~ 10%의 축광제를; 더 혼합하여 이루어진 것을 특징으로 하는 온도에 따라 변색되며 열경화가 가능한 공작용 저비중 실리콘 조성물.
5. 공작용도로 반복 사용할 수 있는 무기화합물로 이루어지고 온도에 따라 변색되는 공작용 저비중 실리콘 조성물에 있어서;
   상기 공작용 저비중 실리콘 조성물은;
   전체 실리콘 조성물 중량에 대하여 60 ~ 75%로 마련되며 실록산과 실리콘, 다이메틸, 메틸비닐, 비닐군-터미네이티드가 혼합되어 이루어진 젤상태의 실리콘베이스와;
   전체 실리콘 조성물 중량에 대하여 15 ~ 25%로 마련되며 파우더 형태의 실리카계로 이루어져 경도를 조절하기 위한 가소도 조절제와;
   전체 실리콘 조성물 중량에 대하여 1 ~ 5%로 마련되며 폴리다이메틸실록산계로 이루어져 고화를 방지하기 위한 오일형태의 고화방지제와;
   전체 실리콘 조성물 중량에 대하여 1 ~ 3%로 마련되며 칼라를 연출하기 위한 색상안료와;
   전체 실리콘 조성물 중량에 대하여 0.1 ~ 5%로 마련되며 열에 의해 경화가 진행되는 백금경화제와;
   전체 실리콘 조성물 중량에 대하여 0.3 ~ 5%로 마련되며 저비중 실현을 위해 아크릴계의 중공필러와;
   전체 실리콘 조성물 중랑에 대하여 0.01 ~ 3%로 마련되며 온도변화에 따라 색상이 변하는 시온안료를; 혼합하여 이루어진 것을 특징으로 하는 온도에 따라 변색되며 열경화가 가능한 공작용 저비중 실리콘 조성물.
6. 제 5항에 있어서,
   상기 시온안료는 25 ~ 28℃를 기준으로 온도가 올라감에 따라 점차 투명으로 바뀌며 기준온도 이하로 내려가면 상기 시온안료의 자체 색상을 나타내는 가역성 시온안료인 것을 특징으로 하는 온도에 따라 변색되며 열경화가 가능한 공작용 저비중 실리콘 조성물.
7. 제 5항에 있어서,
   상기 공작용 저비중 실리콘 조성물은;
   전체 실리콘 조성물 중량에 대하여 0.1 ~ 1%로 마련되며 세균번식을 방지하기 위한 항균제를; 더 혼합하여 이루어진 것을 특징으로 하는 온도에 따라 변색되며 열경화가 가능한 공작용 저비중 실리콘 조성물.
8. 제 5항에 있어서,
   상기 공작용 저비중 실리콘 조성물은;
   전체 실리콘 조성물 중량에 대하여 1 ~ 10%의 축광제를; 더 혼합하여 이루어진 것을 특징으로 하는 온도에 따라 변색되며 열경화가 가능한 공작용 저비중 실리콘 조성물.