KR20140135559A - 이종재질을 이용한 실리콘폼 제조방법 - Google Patents

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KR20140135559A
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silicon
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Abstract

이종재질을 이용한 실리콘폼 제조방법이 개시되어 있다. 본 발명은, 폴리우레탄 폼의 일측면을 토치를 이용하여 부분적으로 녹여서 표면을 접착성 있게 만드는 단계; 접착성이 생긴 폴리우레탄 폼의 일측면에 부직포를 접착시키는 단계; 상기 폴리우레탄 폼과 부직포의 복합 폼이 용이하게 접합될 수 있도록 가압롤러로 가압시키는 단계; 폴리우레탄 폼과 부직포의 이종재질을 갖는 통기성 복합 폼을 제조하는 단계; 상기 이종재질의 복합 폼을 실리콘용액에 함침시키는 단계; 복합폼에 함침되는 실리콘용액의 양을 조절하기 위하여 압착롤러로 가압하는 단계; 및 복합폼을 건조기를 통과시키면서 열품건조시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

이종재질을 이용한 실리콘폼 제조방법{METHOD FOR PRODUCING SILICON FOAM USING DIFFERENT MATERIALS}
본 발명은 이종재질을 이용한 실리콘폼 제조방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 부직포와 폴리우레탄 폼의 이종재질 복합폼을 실리콘 용액에 함침하여 통기성 실리콘 폼을 제조함으로써, 통기성, 내열성, 내한성, 내구성, 발수성, 인장강도 및 인열강도와 같은 물성을 우수하게 한 이종재질을 이용한 실리콘폼 제조방법에 관한 것이다.
주지한 바와 같은, 실리콘 고무(silicone rubber)는 규소고무라고도 불리는 합성고무의 일종으로, 일반적인 합성고무의 주사슬이 탄소－탄소결합인 것에 대하여 주사슬이 규소－산소결합으로 구성된 것을 말한다.
대표적인 것은 규소원자에 결합해 있는 유기기(有機基) R가 메틸기로 된 것이다. 디메틸디클로로실란을 원료로 해서 가수분해·축합등의 반응을 거쳐 생성시킨 고리 모양의 디메틸실록산을 염기 또는 산을 촉매로 고리 열림 중합을 일으킴으로써 디메틸실리콘 고무가 생성된다. 실리콘 고무의 가황(加黃)에는 일반적으로 유기 과산화물을 사용한다. 가공할 때에 미립분말 실리카(이산화규소)를 보강성 충전제로서 첨가하는데, 이로써 가황물의 물리적 성질이 두드러지게 향상된다.
실리콘 고무의 최대 특징은 내열성, 내한성이 매우 뛰어나기 때문에 광범위한 온도에서 사용할 수 있다는 점이다. 또 내수성, 내오존성, 내코로나성, 내후성, 전기절연성이 뛰어나기 때문에 내열전선피복, 내열오일실, O-링(패킹의 일종), 각종 롤등 공업용품으로서 널리 사용되고 있다.
또한, 생체에 대한 독성이 약하기 때문에 의약품용 병마개, 각종 의료용 고무관, 정수기용 호스, 식품 제조용 컨베이어 벨트와 롤, 커피포트와 자(jar)류의 패킹등 광범위하게 사용되고 있다.
그러나 이와같은 실리콘 고무의 성형품은 비교적 고가일 뿐 아니라 성형품의 내부 셀구조를 살펴보면, 밀폐형상을 유지함으로써 내열성을 갖추면서 통기성을 필요로 하는 분야에는 적용되기 어려운 문제점이 있었다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 대한민국 공개특허 제10-2010-0103494호(2010.09.27)호의 "통기성 구조를 구비한 실리콘 폼의 제조방법"에 따르면, 통기성 물질의 일측면을 실리콘용액으로 추가 코팅을 하여 그 일측면의 실리콘 용액 밀도를 고밀도처리를 하고, 그러한 처리를 위하여 일측면을 쉐이빙하는 공정을 개시하고 있다.
그러나, 이러한 기술은 일측면을 고밀도처리하고 타측면을 그보다 낮은 저밀도처리를 해야 하기 때문에 공정이 복잡하고 실리콘용액의 사용량도 많이 소모되는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 실리콘용액의 함침을 위해 일면을 쉐이빙할 필요가 없고 실리콘 용액의 함침 횟수를 줄여줌으로써, 공정을 단순화하고 제조단가도 크게 줄일 수 있도록 한 이종재질을 이용한 실리콘폼 제조방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 인열강도, 내열성 및 통기성을 크게 향상시킬 수 있도록 한 이종재질을 이용한 실리콘폼 제조방법을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예에 따른 이종재질을 이용한 실리콘폼 제조방법은,
폴리우레탄 폼의 일측면을 토치를 이용하여 부분적으로 녹여서 표면을 접착성 있게 만드는 단계; 접착성이 생긴 폴리우레탄 폼의 일측면에 부직포를 접착시키는 단계; 상기 폴리우레탄 폼과 부직포의 복합 폼이 용이하게 접합될 수 있도록 가압롤러로 가압시키는 단계; 폴리우레탄 폼과 부직포의 이종재질을 갖는 통기성 복합 폼을 제조하는 단계; 상기 이종재질의 복합 폼을 실리콘용액에 함침시키는 단계; 복합폼에 함침되는 실리콘용액의 양을 조절하기 위하여 압착롤러로 가압하는 단계; 및 복합폼을 건조기를 통과시키면서 열품건조시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 이종재질을 이용한 실리콘폼 제조방법은,
폴리우레탄 폼의 일측면에 접착제를 도포하는 단계; 접착제가 도포된 폴리우레탄 폼의 일측면에 부직포를 접착시키는 단계; 상기 폴리우레탄 폼과 부직포의 복합 폼이 용이하게 접합될 수 있도록 가압롤러로 가압시키는 단계; 폴리우레탄 폼과 부직포의 이종재질을 갖는 통기성 복합 폼을 제조하는 단계; 상기 이종재질의 복합 폼을 실리콘용액에 함침시키는 단계; 복합폼에 함침되는 실리콘용액의 양을 조절하기 위하여 압착롤러로 가압하는 단계; 및 복합폼을 건조기를 통과시키면서 열품건조시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 실리콘 용액의 제조는 실록산 60∼90중량%와, 유기용매 10∼40중량%를 혼합하여 5∼30분동안 교반하여 실록산과 유기용매가 균일하게 교반되도록 제조하는 것을 특징으로 한다.
실리콘용액의 점도를 조절하기 위해서 유기용매를 추가로 첨가하여 점도를 조절하는 것을 특징으로 한다.
상기 접착제로는 아크릴, 실리콘 또는 폴리우레탄으로부터 선택된 어느 하나를 사용하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 이종재질 구조를 가진 통기성 실리콘 폼은 통기성이 우수하고 발포 셀(cell)이 안정하고 탄성이 좋으며, 실리콘 용액을 복합 소재(부직포+폴리우레탄 폼)에 함침시킴으로써 통기성, 내열성, 내한성, 내구성, 발수성, 인장강도, 인열강도 외 부직포와 폴리우레탄이 갖지 못한 물리적 물성을 가질 수 있는 장점이 있다.
본 발명에 따르면, 실리콘용액의 함침을 위해 일면을 쉐이빙할 필요가 없고 실리콘 용액의 함침 횟수를 줄여줌으로써, 공정을 단순화하고 제조단가도 크게 줄일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 이종재질을 이용한 실리콘폼 제조 공정 중에서 복합폼을 제조하는 공정을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 도 1에서 제조된 복합폼으로 실리콘폼을 제조하는 공정을 개략적으로 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 이종재질을 이용한 실리콘폼 제조방법에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 이종재질을 이용한 실리콘 폼 제조방법은 크게 이종재질 제조공정과, 이종재질에 실리콘용액을 함침하는 공정으로 구분된다.
이종재질의 제조공정은 폴리에스테르 부직포와 폴리우레탄 재질로 된 복합구조의 실리콘 폼을 제조하는 것이다.
이와 같이, 이종 재질로 된 복합구조의 실리콘 폼을 제조하는 것은, 폴리우레탄 폼과 부직포가 갖는 단점을 상호간에 보완해 줌으로써, 물성이 우수한 통기성 실리콘 폼을 제조하기 위한 것이다.
폴리우레탄 폼은 그 자체로서는 인열강도, 내열성, 내한성 및 통기성이 열악하여 실리콘 용액에 함침하여 실리콘 폼을 제조할 경우에 제품으로서 사용하기에는 부적합하다. 반면에, 폴리우레탄 폼은 표면이 거칠지 않아서 실리콘용액에 함침한 후에 표면을 매끄럽게 하는 쉐이빙(shaving) 작업을 할 필요가 없다.
또한, 폴리에스테르 부직포는 인열강도, 내열성 및 통기성은 우수하나, 셀이 오픈셀(open cell) 구조이기 때문에, 실리콘 용액에 함침하여 사용할 때에 여러번 함침하여야 한다. 특히, 부직포는 표면이 거칠어서 실리콘용액에 함침하고 경화시킨 후에 쉐이빙(shaving) 작업을 거치고, 다시 한번 실리콘용액을 함침해야하는 단점이 있는 것이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 이종재질의 제조공정은 폴리우레탄 폼(1)의 일측면을 토치(8)를 이용하여 부분적으로 녹여서 표면을 접착성 있게 만드는 공정을 포함한다.
상기 토치(8)로 가열하는 온도는 600∼700℃인 것이 바람직한데, 만약에 600℃보다 낮으면 접착성이 떨어지는 문제점이 있고, 700℃보다 높으면 너무 많이 가열되어 제품으로서 사용하기가 어렵게 된다.
이후에, 접착성이 생긴 폴리우레탄 폼(1)의 일측면에 부직포(2)를 접착시킨다.
상기 폴리우레탄 폼(1)과 부직포(2)의 복합 폼은 접합이 잘 될 수 있도록 가압롤러(3)로 가압시킨다.
이러한 공정을 통해서 폴리우레탄 폼과 부직포의 이종재질을 갖는 통기성 복합 폼(10)을 제조할 수 있는 것이다
본 발명에 따른 이종재질의 제조공정에 있어서, 폴리우레탄 폼(1)을 토치로 가열하여 접착성을 갖도록 하는 공정 대신에 접착제를 도포하는 공정을 이용할 수도 있다. 즉, 상기 폴리우레탄 폼(1)의 일측면에 접착제를 도포한 후에 그 일측면에 폴리에스테르 폼을 접합시키는 것이다.
이때, 접착제로는 아크릴, 실리콘 또는 폴리우레탄 등이 사용될 수 있으며, 접착제의 두께는 10∼100㎛인 것이 바람직하다. 만약에, 10㎛보다 작으면 접착력이 떨어져서 접착이 용이하지 않고, 100㎛보다 크면 통기성이 좋지 않은 문제점이 발생한다.
상기와 같은 공정을 통해서 제조된 이종재질의 복합 폼(10)을 실리콘용액에 함침시킨다. 실리콘용액을 함침시키는 공정은 액체상태의 실리콘 용액을 복합 폼의 표면 및 내부로 침투시키는 것이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 복합폼(10)의 상부쪽에 위치한 탱크(4)로부터 실리콘용액을 복합폼(10)에 도포할 수 있고, 상기 복합폼(10)의 하부쪽에서는 롤러(5)를 통해 실리콘용액을 복합폼(10)에 도포할 수 있는 것이다.
실리콘 용액의 제조는 실록산 60∼90중량%와, 유기용매 10∼40중량%를 혼합하여 5∼30분동안 교반하여 실록산과 유기용매가 균일하게 교반되도록 제조한다. 또한, 실리콘용액의 점도를 조절하기 위해서 유기용매를 추가로 첨가하여 점도를 조절할 수 있으며, 25℃에서 실리콘용액의 점도는 2,000∼800,000cps로 조절하여 사용할 수 있다.
복합폼(10)을 실리콘 용액에 5초∼1분동안 함침시켜서 실리콘용액이 복합폼(10)에 충분히 침투되도록 하는 것이 바람직하다.
또한, 복합폼(10)에 함침되는 실리콘용액의 양을 조절하기 위하여 압착롤러로 가압할 수도 있다.
최종적으로 통기성 실리콘 폼을 제조하기 위하여 복합폼을 건조기(7)를 통과시키면서 열풍건조시킬 수 있다. 이때, 열풍건조시간은 5∼30분 정도이고, 온도는 100∼200℃ 정도이나, 침지된 실리콘 용액의 양에 따라 조절할 수 있다.
<실시예>
폴리우레탄폼의 일측면을 토치를 이용하여 650℃의 온도로 가열하여 표면이 접착성을 갖도록 한 후에, 그 일측면에 폴리에스테르 부직포를 접착하여 이종재질의 복합 폼을 제조한다. 또한, 디메틸폴리실록산 70중량%, 자일렌 25중량% 및 토리말릴 5중량%를 혼합하여 실리콘 용액을 제조한다. 상기 제조한 실리콘용액 10ℓ에 상기 복합폼을 침지하여 1분동안 함침시킨다. 실리콘용액이 함침된 복합폼을 가압롤러에 공급한 후 열풍건조시켜 최종적인 실리콘 폼을 제조한다.
<비교예>
부직포를 실리콘용액에 2회 침지하여 1분동안 함침시킨다. 실리콘용액이 함침된 부직포를 가압롤러에 공급한 후 열풍건조시켜 최종적인 실리콘 폼을 제조한다.
상기 실시예와 비교예를 통해 제조된 실리콘 폼의 인장강도와 신율을 표 1에 기재하였다.
구분 실시예 비교예
인장강도(Kgf/㎠) 5.5∼5.8 3.7∼3.9
신율(%) 450∼480 340∼360
상기 표 1에 나타난 바와 같이, 본 발명은 기존 제품에 비하여 인장강도 및 신율이 우수하다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당기술분야의 숙련된 당업자는 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
1: 폴리우레탄 폼 2: 부직포
3: 가압롤러 8: 토치

Claims (5)

  1. 폴리우레탄 폼의 일측면을 토치를 이용하여 부분적으로 녹여서 표면을 접착성 있게 만드는 단계;
    접착성이 생긴 폴리우레탄 폼의 일측면에 부직포를 접착시키는 단계;
    상기 폴리우레탄 폼과 부직포의 복합 폼이 용이하게 접합될 수 있도록 가압롤러로 가압시키는 단계;
    폴리우레탄 폼과 부직포의 이종재질을 갖는 통기성 복합 폼을 제조하는 단계;
    상기 이종재질의 복합 폼을 실리콘용액에 함침시키는 단계;
    복합폼에 함침되는 실리콘용액의 양을 조절하기 위하여 압착롤러로 가압하는 단계; 및
    복합폼을 건조기를 통과시키면서 열품건조시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이종재질을 이용한 실리콘폼 제조방법.
  2. 폴리우레탄 폼의 일측면에 접착제를 도포하는 단계;
    접착제가 도포된 폴리우레탄 폼의 일측면에 부직포를 접착시키는 단계;
    상기 폴리우레탄 폼과 부직포의 복합 폼이 용이하게 접합될 수 있도록 가압롤러로 가압시키는 단계;
    폴리우레탄 폼과 부직포의 이종재질을 갖는 통기성 복합 폼을 제조하는 단계;
    상기 이종재질의 복합 폼을 실리콘용액에 함침시키는 단계;
    복합폼에 함침되는 실리콘용액의 양을 조절하기 위하여 압착롤러로 가압하는 단계; 및
    복합폼을 건조기를 통과시키면서 열품건조시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이종재질을 이용한 실리콘폼 제조방법.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 실리콘 용액의 제조는 실록산 60∼90중량%와, 유기용매 10∼40중량%를 혼합하여 5∼30분동안 교반하여 실록산과 유기용매가 균일하게 교반되도록 제조하는 것을 특징으로 하는 이종재질을 이용한 실리콘폼 제조방법.
  4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    실리콘용액의 점도를 조절하기 위해서 유기용매를 추가로 첨가하여 점도를 조절하는 것을 특징으로 하는 이종재질을 이용한 실리콘폼 제조방법.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 접착제로는 아크릴, 실리콘 또는 폴리우레탄으로부터 선택된 어느 하나를 사용하는 것을 특징으로 하는 이종재질을 이용한 실리콘폼 제조방법.
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