KR20160082093A - 실리콘 고무 스펀지용 조성물 및 실리콘 고무 스펀지 제조방법 - Google Patents

실리콘 고무 스펀지용 조성물 및 실리콘 고무 스펀지 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실리콘 고무 스펀지용 조성물은 양 말단이 하이드록시기로 캡핑되고, 분자당 하나 이상의 알케닐기를 포함하는 제1 폴리디오르가노실록산 및 분자당 2개 이상의 알케닐기를 포함하는 제2 폴리디오르가노실록산을 포함하는 폴리디오르가노실록산 100 중량부; 증점제 0.01~20 중량부; 유화제 0.5~10 중량부; 촉매 0.0001~2 중량부; 경화지연제 0.001~5 중량부; 물 20~120 중량부; 및 분자당 규소 결합 수소원자를 2개 이상 포함하는 폴리하이드로젠실록산 0.1~15 중량부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

실리콘 고무 스펀지용 조성물 및 실리콘 고무 스펀지 제조방법 {COMPOSITION FOR SILICONE RUBBER SPONGE AND MANUFACTURING METHOD FOR SILICONE RUBBER SPONGE}
본 발명은 실리콘 고무 스펀지용 조성물 및 실리콘 고무 스펀지 제조방법에 관한 것이다.
실리콘 고무 스펀지는 발포 실리콘 고무라고도 하며, 실록산 화합물에 열분해성 발포제를 포함하여 가열 및 가류하여 발포체를 형성한다. 이러한 실리콘 고무 스펀지는 소프트하고 경량성, 복원성, 유연성, 탄성 및 밀폐성이 우수한 장점이 있다. 또한, 유기 고무계 스펀지에 비하여 내열성, 내한성 및 내후성이 대단히 우수하여 광범위한 온도에서 사용이 가능하여, 내열재 및 단열재 등 여러 분야에 사용 가능하다.
상기 실리콘 고무 스펀지는 일반적으로 유기계 발포제, 각종 휘발성분 및 가스를 투입하여 제조하게 된다. 특히, 상기 유기계 발포제는 열분해성 아조 화합물(azo compound)가 주로 사용되며, 실리콘 고무 조성물 경화시, 실리콘 고무의 공간 사이로 발포제에 의한 질소가스의 방출이 동시에 이루어지면서 실리콘 고무 발포체를 형성한다.
이와 관련하여 대한민국 공개특허공보 제2014-0109794호에서는 알케닐기 함유 폴리디오르가노실록산, 규소 원자에 결합되는 수소 원자를 분자 중에 평균 2개 이상 갖는 폴리오르가노하이드로젠실록산, 아조비스이소부티로니트릴 및 1,1´-아조비스(1-아세톡시-1-페닐에탄) 등의 유기발포제, 실리카 분말 및 백금계 금속화합물 촉매를 포함하는 실리콘 고무 발포체용 조성물이 개시되고 있다.
그러나 유기계 발포제로 사용되는 아조이소부티로니트릴(AIBN)는 부반응 생성물로서 환경유해물질인 테트라메틸석시노니트릴(TMSN)을 발생시키는 등 발포효과가 열악하거나, 환경에 유해한 가스를 발생시키는 등의 문제점이 있기 때문에 규제대상이 되고 있으며, 이러한 방법으로 제조된 실리콘 고무 스펀지 성형체의 경우 복잡한 형상의 금형으로부터 성형이 어려운 단점이 있었다. 또한, 이러한 실리콘 고무 스펀지 조성물의 경우 금형의 오염이 발생하거나, 외관이 불량하거나, 수득되는 스펀지 제품의 기공이 불균일한 문제점을 가지고 있었다.
본 발명의 목적은 내후성, 난연성, 내화학성, 내유성 및 내열성이 우수한 실리콘 고무 스펀지용 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 인장강도, 탄성 및 압축 영구 뒤틀림 등의 기계적 강도가 우수한 실리콘 고무 스펀지용 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 저장성, 외관성, 성형성 및 가공성이 우수한 실리콘 고무 스펀지용 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 금형 오염을 방지하면서, 친환경성 및 생산성이 우수한 실리콘 고무 스펀지용 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 실리콘 고무 스펀지 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 성형불량을 방지하는 실리콘 고무 스펀지 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 하나의 관점은 실리콘 고무 스펀지용 조성물에 관한 것이다. 상기 실리콘 고무 조성물은 양 말단이 하이드록시기로 캡핑되고, 분자당 하나 이상의 알케닐기를 포함하는 제1 폴리디오르가노실록산 및 분자당 2개 이상의 알케닐기를 포함하는 제2 폴리디오르가노실록산을 포함하는 폴리디오르가노실록산 100 중량부; 증점제 0.01~20 중량부; 유화제 0.5~10 중량부; 촉매 0.0001~2 중량부; 경화지연제 0.001~5 중량부; 물 20~120 중량부; 및 분자당 규소 결합 수소원자를 2개 이상 포함하는 폴리하이드로젠실록산 0.1~15 중량부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
구체예에서 상기 제1 폴리디오르가노실록산의 점도는 100mPa·s 내지 120,000mPa·s(25℃ 측정기준)이며, 상기 제2 폴리디오르가노실록산의 점도는 500mPa·s 내지 2,500Pa·s(25℃ 측정기준)인 것을 특징으로 한다.
한 구체예에서 상기 증점제는 각각 유기계 증점제 및 무기계 증점제 중에서 하나 이상 포함하며, 상기 유기계 증점제는 폴리에틸렌옥사이드, 폴리아크릴산나트륨, 폴리비닐메틸에테르, 전분, 전분 유도체, 알긴산나트륨, 알긴산나트륨 유도체, 카르복시메틸셀룰로오스, 하이드록시에틸셀룰로오스, 에틸셀룰로오스 및 셀룰로오스 유도체 중에서 하나 이상 포함하고, 상기 무기계 증점제는 몬모릴로나이트, 헥토라이트, 사포나이트, 바이델라이트, 제올라이트, 마이카 및 펄라이트 중에서 하나 이상 포함할 수 있다.
한 구체예에서 상기 제1 폴리디오르가노실록산 및 제2 폴리디오르가노실록산은 1:0.1~1:2 중량비로 포함될 수 있다.
한 구체예에서 상기 촉매는 백금계 촉매, 팔라듐계 촉매 및 로듐계 촉매 중에서 하나 이상 포함할 수 있다.
한 구체예에서 상기 경화지연제는 2-메틸-3-부틴-2-올, 2-페닐-3-부틴-2-올, 3,5-디메틸-1-헥신-3-올, 1-에티닐사이클로헥산올, 1,5-헥사디인, 1,6-헵타디인, 3,5-디메틸-1-헥센-1-인, 3-에틸-3-부텐-1-인, 3-페닐-3-부텐-1-인, 1,3-디비닐테트라메틸디실록산, 1,3,5,7-테트라비닐테트라메틸사이클로테트라실록산, 1,3-디비닐-1,3-디페닐디메틸디실록산과, 메틸트리스(3-메틸-1-부틴-3-옥시)실란, 트리부틸아민, 테트타메틸에틸렌디아민, 벤조트리아졸, 트리페닐포스핀, 황-함유 화합물, 하이드로퍼옥시 화합물, 말레산 유도체-1-에티닐사이클로헥사놀 및 3-메틸-1-펜텐-3-올 중에서 하나 이상 포함할 수 있다.
한 구체예에서 상기 실리콘 고무 스펀지용 조성물은 상기 폴리디오르가노실록산 100 중량부에 대하여 충전재 1~60 중량부를 더 포함하며, 상기 충전재는 실리카, 카본블랙, 산화티탄, 탄산칼슘, 산화철, 탄산마그네슘, 황산 바륨, 유산 마그네슘, 산화아연, 산화알루미늄, 수산화알루미늄 및 수산화마그네슘 중에서 하나 이상 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 관점은 실리콘 고무 스펀지의 제조방법에 관한 것이다. 상기 제조방법은 전술한 실리콘 고무 스펀지용 조성물을 금형내 캐비티에 주입하고 성형하여 중간성형체를 제조하는 단계; 및 상기 중간성형체의 수분을 제거하는 단계;를 포함한다.
한 구체예에서 상기 실리콘 고무 스펀지용 조성물은 폴리디오르가노실록산 100 중량부, 증점제 0.01~19.9 중량부, 유화제 0.4~9.9 중량부, 촉매 0.0001~2 중량부, 경화지연제 0.001~5 중량부 및 물 5~179.5 중량부를 포함하는 제1제;와, 폴리하이드로젠실록산 0.1~15 중량부, 증점제 0.01~5 중량부, 유화제 0.01~1 중량부 및 물 0.5~2 중량부를 포함하는 제2제;를 혼합하여 제조될 수 있다.
한 구체예에서 상기 성형은 압출 성형, 사출 성형 및 압축 성형 중 하나 이상의 방법으로 이루어지며, 상기 압출 성형, 사출성형 및 압축성형은 상기 실리콘 고무 스펀지 조성물을 80℃~100℃에서 가압하여 가황 및 경화하여 이루어질 수 있다.
한 구체예에서 상기 성형시 캐비티 내부에서 발생하는 가스를 배출하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실리콘 고무 스펀지용 조성물은 내후성, 난연성, 내화학성, 내유성 및 내열성이 우수하고, 인장강도, 탄성 및 압축 영구 뒤틀림 등의 기계적 강도가 우수하며, 저장성, 외관성이 우수하고, 금형의 오염을 방지하면서, 유기계 발포제를 미포함하여 친환경성이 우수하며, 성형성 및 가공성이 우수하여 압축 및 사출 성형이 가능하고, 복잡한 형상의 제품 생산이 가능하며, 생산성이 우수하고, 스펀지 제조시 성형불량을 방지할 수 있다.
본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.
그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 발명을 설명하는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 발명의 하나의 관점은 스펀지 고무 스펀지용 조성물에 관한 것이다. 상기 실리콘 고무 조성물은 폴리디오르가노실록산; 증점제; 유화제; 촉매; 경화지연제; 물; 및 폴리하이드로젠실록산을 포함한다. 좀 더 구체적으로, 양 말단이 하이드록시기로 캡핑되고, 분자당 하나 이상의 알케닐기를 포함하는 제1 폴리디오르가노실록산 및 분자당 2개 이상의 알케닐기를 포함하는 제2 폴리디오르가노실록산을 포함하는 폴리디오르가노실록산 100 중량부; 증점제 0.01~20 중량부; 유화제 0.5~10 중량부; 촉매 0.0001~2 중량부; 경화지연제 0.001~5 중량부; 물 20~120 중량부; 및 분자당 규소 결합 수소원자를 2개 이상 포함하는 폴리하이드로젠실록산 0.1~15 중량부;를 포함한다.
이하, 상기 스펀지 고무 스펀지용 조성물의 구성 요소들을 보다 상세히 설명하도록 한다.
폴리디오르가노실록산
상기 폴리디오르가노실록산(Polydiorganosiloxane)은 상기 실리콘 고무 스펀지용 조성물의 주제(主劑)로 작용한다.
본 발명에서, 상기 폴리디오르가노실록산은 서로 상이한 두 개 이상의 폴리디오르가노실록산을 포함한다. 구체예에서 상기 폴리디오르가노실록산은, 양 말단이 하이드록시기로 캡핑되고, 분자당 하나 이상의 알케닐기를 포함하는 제1 폴리디오르가노실록산 및 분자당 2개 이상의 알케닐기를 포함하는 제2 폴리디오르가노실록산을 포함한다.
구체예에서 상기 알케닐기는 탄소수 2 내지 20개 일 수 있다. 예를 들면 탄소수 2 내지 10개일 수 있다. 다른 예를 들면, 탄소수 2개의 비닐기일 수 있다.
한 구체예에서 상기 제1 폴리디오르가노실록산은 하기 화학식 1의 구조를 포함할 수 있다:
[화학식 1]
Figure pat00001
상기 화학식 1에서 R1, R2 및 R3는 각각 독립적으로 선형 또는 분지형의 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 탄소수 1 내지 10의 아미노알킬기, 탄소수 1 내지 10의 히드록시알킬기, 탄소수 1 내지 20의 할로알킬기, 탄소수 3 내지 15의 시클로알킬기, 탄소수 6 내지 12의 아릴기, 탄소수 7 내지 20의 아랄킬기, 및 탄소수 2 내지 20의 알케닐기 중에서 선택되며, 상기 a는 1 내지 500의 정수이다).
구체예에서 상기 선형 또는 분지형의 탄소수 1 내지 10의 알킬기로는 메틸, 에틸, 노말프로필, 이소프로필, 노말부틸, 이소부틸, 터셔리부틸, 노말펜틸, 이소펜틸, 네오펜틸, 헥실, 헵틸, 옥틸, 노닐, 및 데실 등이 있다.
구체예에서 상기 탄소수 1 내지 10의 아미노알킬기로는 메틸아미노기, 디메틸아미노기, 에틸아미노기, 디에틸아미노기, 디프로필아미노기, 및 디부틸아미노기 등이 있다.
구체예에서 상기 탄소수 1 내지 10의 히드록시알킬기로는 히드록시메틸, 히드록시에틸 및 히드록시프로필 등이 있다.
구체예에서 상기 탄소수 1 내지 20의 할로알킬기로는 트리플루오로프로필, 헵타플루오로펜틸, 헵타플루오로이소펜틸, 트리데카플루오로옥틸 및 헵타데카플루오로데실과 같은 플루오르알킬기; 및 클로로메틸, 클로로에틸 및 클로로프로필 등의 클로로알킬기 등이 있다.
구체예에서 상기 탄소수 3 내지 15의 시클로알킬기로는 시클로프로필, 시클로부틸, 시클로펜틸, 시클로헥실, 시클로헵틸, 시클로옥틸, 시클로노닐, 시클로데실, 시클로운데실, 시클로도데실, 부틸시클로프로필, 메틸시클로펜틸, 디메틸시클로헥실, 에틸디메틸시클로헵틸 및 디메틸시클로옥틸 등이 있다.
구체예에서 상기 탄소수 6 내지 12의 아릴기로는 페닐기, 톨릴기, 크실릴기 및 나프틸기 등이 있다.
구체예에서 상기 탄소수 7 내지 20의 아랄킬기로는 메틸페닐기, 에틸페닐기, 메틸나프틸기 및 디메틸나프틸기 등이 있다.
구체예에서 상기 탄소수 2 내지 20의 알케닐기로는 비닐기, 프로피닐기, 부티닐기, 펜티닐기, 헥시닐기, 옥티닐기, 데시닐기, 헥사데시닐기, 및 옥타데시닐기 등이 있다.
한 구체예에서 상기 제2 폴리디오르가노실록산은 하기 화학식 2의 구조를 포함할 수 있다:
[화학식 2]
Figure pat00002
상기 화학식 2에서 R4, R5 및 R6은 각각 독립적으로 선형 또는 분지형의 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 탄소수 1 내지 10의 아미노알킬기, 탄소수 1 내지 10의 히드록시알킬기, 탄소수 1 내지 20의 할로알킬기, 탄소수 3 내지 15의 시클로알킬기, 탄소수 6 내지 12의 아릴기, 탄소수 7 내지 20의 아랄킬기, 및 탄소수 2 내지 20의 알케닐기 중에서 선택되고, 상기 X는 탄소수 2 내지 20의 알케닐기 중에서 선택되고, 상기 b는 1 내지 3의 정수이고, 상기 c는 1 내지 500의 정수이다).
구체예에서 상기 선형 또는 분지형의 탄소수 1 내지 10의 알킬기로는 메틸, 에틸, 노말프로필, 이소프로필, 노말부틸, 이소부틸, 터셔리부틸, 노말펜틸, 이소펜틸, 네오펜틸, 헥실, 헵틸, 옥틸, 노닐, 및 데실 등이 있다.
구체예에서 상기 탄소수 1 내지 10의 아미노알킬기로는 메틸아미노기, 디메틸아미노기, 에틸아미노기, 디에틸아미노기, 디프로필아미노기, 및 디부틸아미노기 등이 있다.
구체예에서 상기 탄소수 1 내지 10의 히드록시알킬기로는 히드록시메틸, 히드록시에틸 및 히드록시프로필 등이 있다.
구체예에서 상기 탄소수 1 내지 20의 할로알킬기로는 트리플루오로프로필, 헵타플루오로펜틸, 헵타플루오로이소펜틸, 트리데카플루오로옥틸 및 헵타데카플루오로데실과 같은 플루오르알킬기; 및 클로로메틸, 클로로에틸 및 클로로프로필 등의 클로로알킬기 등이 있다.
구체예에서 상기 탄소수 3 내지 15의 시클로알킬기로는 시클로프로필, 시클로부틸, 시클로펜틸, 시클로헥실, 시클로헵틸, 시클로옥틸, 시클로노닐, 시클로데실, 시클로운데실, 시클로도데실, 부틸시클로프로필, 메틸시클로펜틸, 디메틸시클로헥실, 에틸디메틸시클로헵틸 및 디메틸시클로옥틸 등이 있다.
구체예에서 상기 탄소수 6 내지 12의 아릴기로는 페닐기, 톨릴기, 크실릴기 및 나프틸기 등이 있다.
구체예에서 상기 탄소수 7 내지 20의 아랄킬기로는 메틸페닐기, 에틸페닐기, 메틸나프틸기 및 디메틸나프틸기 등이 있다.
구체예에서 상기 탄소수 2 내지 20의 알케닐기로는 비닐기, 프로피닐기, 부티닐기, 펜티닐기, 헥시닐기, 옥티닐기, 데시닐기, 헥사데시닐기, 및 옥타데시닐기 등이 있다.
상기 제1 및 제2 폴리디오르가노실록산은 각각 직쇄상 또는 측쇄를 포함하는 직쇄상 구조를 모두 포함할 수 있다. 상기와 같은 폴리디오르가노실록산을 혼합하여 사용시, 본 발명의 스펀지의 수축률 조절이 용이하고, 물리적 성질이 우수할 수 있다.
구체예에서 상기 제1 폴리디오르가노실록산의 점도는 100mPa·s 내지 120,000mPa·s(25℃ 측정기준)일 수 있다. 또한, 상기 제2 폴리디오르가노실록산의 점도는 500mPa·s 내지 2,500mPa·s(25℃ 측정기준)일 수 있다. 상기 범위에서 상기 실리콘 고무 스펀지용 조성물의 성형성, 혼합성이 우수하고, 다공성 구조의 형성 및 가교가 용이하게 이루어지며, 물리적 성질이 우수할 수 있다.
구체예에서 상기 제1 및 제2 폴리디오르가노실록산의 알케닐기 함량은 각각 0.01 중량% 내지 5 중량%일 수 있다. 상기 범위에서 가교 및 경화성질이 우수하며, 조성물의 경도 및 물리적 성질이 우수할 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 및 제2 폴리디오르가노실록산의 알케닐기 함량은 0.05 중량% 내지 3.5 중량%일 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 및 제2 폴리디오르가노실록산의 알케닐기 함량은 0.1 중량% 내지 0.5 중량% 일 수 있다.
상기 제1 폴리디오르가노실록산의 중량평균분자량(Mw)은 각각 50,000 g/mol 내지 100,000 g/mol일 수 있다. 상기 범위에서 본 발명의 기계적 성질 및 가공성이 우수할 수 있다. 예를 들면 65,000 g/mol 내지 75,000 g/mol일 수 있다.
상기 제2 폴리디오르가노실록산의 중량평균분자량(Mw)은 각각 15,000 g/mol 내지 40,000 g/mol일 수 있다. 상기 범위에서 본 발명의 기계적 성질 및 가공성이 우수할 수 있다. 예를 들면 20,000 g/mol 내지 30,000 g/mol일 수 있다.
상기 제1 폴리디오르가노실록산 및 제2 폴리디오르가노실록산은 1:0.1~1:2 중량비로 포함될 수 있다. 상기 범위로 포함시 수축률이 개선되고, 경화성질이 우수하며, 조성물의 경도 및 물리적 성질이 우수할 수 있다. 예를 들면, 1:0.3~1:1.2의 중량비로 포함될 수 있다. 예를 들면 1:0.4~1의 중량비로 포함될 수 있다.
증점제
상기 증점제는 상기 실리콘 고무 스펀지용 조성물의 점도 조절 및 분산 안정성 확보를 목적으로 포함된다. 상기 증점제는 유기계 증점제 및 무기계 증점제 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 유기계 증점제는 폴리에틸렌옥사이드, 폴리아크릴산나트륨, 폴리비닐메틸에테르, 전분, 전분 유도체, 알긴산나트륨, 알긴산나트륨 유도체, 카르복시메틸셀룰로오스, 하이드록시에틸셀룰로오스, 에틸셀룰로오스 및 셀룰로오스 유도체 중에서 하나 이상 포함할 수 있다.
상기 무기계 증점제는 몬모릴로나이트, 헥토라이트, 사포나이트, 바이델라이트, 제올라이트, 마이카 및 펄라이트 중에서 하나 이상 포함할 수 있다. 상기 무기계 증점제 성분들은, 천연 또는 합성형태를 모두 사용할 수 있다.
또한, 상기 유기계 증점제는, 후술하는 물에 분산된 형태로 사용할 수 있다.
구체예에서 상기 증점제는 상기 폴리디오르가노실록산 100 중량부에 대해 0.01 중량부 내지 20 중량부 포함될 수 있다. 상기 범위에서 스펀지용 고무 조성물의 물리적 성질을 저해하지 않으면서 점도 조절 및 조성물의 분산 안정성이 우수할 수 있다. 상기 증점제를 0.01 중량부 미만으로 포함시 본 발명의 스펀지 성형시 다공질상을 이루기 어려우며, 20 중량부를 초과하여 포함시 상기 스펀지의 물리적 성질이 저하될 수 있다. 예를 들면 0.05 중량부 내지 15 중량부 포함될 수 있다. 다른 예를 들면 0.05 중량부 내지 10 중량부 포함될 수 있다.
유화제
상기 유화제는 상기 실리콘 고무 스펀지용 조성물의 혼합성 및 저장 안정성을 향상시키는 목적으로 포함된다. 상기 유화제는, 비이온계, 양이온계, 음이온계 및 양쪽성이온계 유화제 중에서 하나 이상 포함할 수 있다.
상기 비이온계 유화제는 글리세린 지방산 에스테르, 폴리글리세린 지방산 에스테르, 소르비탄 지방산 에스테르, 수크로즈 지방산 에스테르, 폴리에틸렌글리콜 지방산 에스테르, 폴리프로필렌글리콜 지방산 에스테르, 폴리옥시에틸렌글리세린 지방산 에스테르, 폴리옥시에틸렌소르비탄 지방산 에스테르, 폴리옥시에틸렌과 폴리옥시프로필렌의 블록 공중합체, 폴리옥시에틸렌알콕시에테르, 폴리옥시에틸렌알콕시페닐에테르 및 폴리옥시에틸렌 지방산 아미드 중에서 하나 이상 포함할 수 있다.
상기 양이온계 유화제는 지방족 아민염, 제4급 암모늄염, 및 알킬피리디늄염 중에서 하나 이상 포함할 수 있다.
상기 음이온계 유화제는 고급 지방산염, 고급 알코올 황산 에스테르염, 알킬벤젠설폰산염, 알킬나프탈렌 설폰산염, 폴리에틸렌글리콜황산에스테르염 중에서 하나 이상 포함할 수 있다.
상기 양쪽성이온계 유화제는 카복시베타인형 또는 글리신형 중에서 하나 이상 포함할 수 있다.
구체예에서 하이드로실릴화 반응에 대한 영향이 적은 비이온계 유화제를 사용할 수 있다.
이들의 유화제는 단독으로 사용하거나, 서로 상이한 두 종류 이상을 혼합해서 사용할 수 있다. 구체예에서 상기 유화제의 HLB값(hydrophilic lipophilic balance, 두 종류 이상 병용할 때는, 그 중량 평균 HLB값)이 1~10 일 수 있다. 상기 범위에서 상기 실리콘 고무 스펀지용 조성물의 분산안정성이 우수할 수 있다. 예를 들면, 상기 HLB 값은 1.5~6 일 수 있다.
상기 유화제는 상기 폴리디오르가노실록산 100 중량부에 대해 0.5 중량부 내지 10 중량부 포함될 수 있다. 상기 범위에서 실리콘 고무 스펀지용 조성물의 혼합성 및 저장 안정성이 우수할 수 있다. 상기 유화제를 0.5 중량부 미만으로 포함시 본 발명의 혼합성 및 저장 안정성이 저하되어 스펀지 성형이 어려우며, 10 중량부를 초과하여 포함시 상기 스펀지 기공 형성이 불균일 하게 되고, 물리적 성질이 저하될 수 있다. 예를 들면 1 중량부 내지 5 중량부 포함될 수 있다. 다른 예를 들면 2 중량부 내지 4 중량부 포함될 수 있다.
촉매
상기 촉매는 본 발명에서 지방족 불포화 결합과 규소 원자에 결합된 수소 원자의 반응에 의한 경화반응(또는 하이드로 실릴화 반응)을 촉진시키는 목적으로 포함된다.
상기 촉매로는 통상적인 것을 사용할 수 있다. 예를 들면, 백금족 촉매를 사용할 수 있다. 예를 들면, 백금계 촉매, 팔라듐계 촉매 및 로듐계 촉매 중에서 하나 이상을 사용할 수 있다.
구체예에서 상기 상기 백금계 촉매는 백금 성분을 열가소성 수지 내부로 분산시켜 사용할 수 있다. 이때, 상기 백금계 촉매 전체 중량 기준으로 백금 원자를 0.01 중량% 이상 포함할 수 있다. 구체예에서 상기 백금계 촉매는 평균입자크기가 0.01㎛ 내지 500㎛의 미립자 상인 것을 사용할 수 있다. 한편, 본 명세서에서 상기 “크기”는 “최대길이”를 의미한다.
상기 열가소성 수지는 연화점이 40℃ 내지 200℃인 열가소성 수지로 이루어질 수 있다. 구체예에서 상기 열가소성 수지는 화학식 C6H5SiO3/2, CH3SiO3/2, 및 (C6H5)2SiO2/2 등으로 표시되는 실록산 단위가 주성분인 것을 사용할 수 있다.
구체예에서 상기 백금계 촉매는 미분말 백금, 백금 블랙, 클로로백금산, 알코올-변성 클로로백금산, 클로로백금산-올레핀 착물, 클로로백금산-알케닐실록산 착물, 및 클로로백금산-디비닐테트라메틸디실록산 착물 중에서 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 촉매는 상기 폴리디오르가노실록산 100 중량부에 대하여 0.0001 중량부 내지 1 중량부 포함된다. 상기 범위에서 본 발명의 경화반응 속도 조절이 용이하다. 상기 촉매가 0.0001 중량부 미만으로 포함되는 경우 경화반응이 용이하게 진행되지 않으며, 1 중량부를 초과하여 포함되는 경우 본 발명의 스폰지의 기공 크기가 불규칙적으로 형성되며, 기계적 강도가 저하되고 내열성이 저하될 수 있다. 예를 들면, 0.0001 중량부 내지 0.5 중량부 포함될 수 있다. 다른 예를 들면 0.001 중량부 내지 0.5 중량부 포함될 수 있다.
경화지연제
상기 경화지연제는 본 발명의 실리콘 고무 스펀지용 조성물의 경화속도 및 제조시간을 조절하여 스펀지의 기공크기 및 기공도를 조절하는 목적으로 포함될 수 있다.
구체예에서 상기 경화지연제로는 말단에 탄소-탄소 이중결합 또는 탄소-탄소 삼중결합을 갖는 화합물을 사용할 수 있다. 예를 들면, 2-메틸-3-부틴-2-올, 페닐부틴올, 3-메틸-1부틴-3-올, 3,5-디메틸-1-헥신-3-올, 3,5-디메틸-1-헥신-3-올, 1-에티닐사이클로헥산올, 1,5-헥사디인, 1,6-헵타디인, 3,5-디메틸-1-헥센-1-인, 3-에틸-3-부텐-1-인, 3-페닐-3-부텐-1-인, 1,3-디비닐테트라메틸디실록산, 1,3,5,7-테트라비닐테트라메틸사이클로테트라실록산, 1,3-디비닐-1,3-디페닐디메틸디실록산과, 메틸트리스(3-메틸-1-부틴-3-옥시)실란, 트리부틸아민, 테트타메틸에틸렌디아민, 벤조트리아졸, 트리페닐포스핀, 황-함유 화합물, 하이드로퍼옥시 화합물, 말레산 유도체-1-에티닐사이클로헥사놀 및 3-메틸-1-펜텐-3-올 중에서 하나 이상을 포함할 수 있다. 예를 들면 1-에티닐사이클로헥산올, 3-메틸-1부틴-3-올, 3,5-디메틸-1-헥신-3-올 및 페닐부틴올 등 탄소-탄소 삼중결합을 갖는 화합물을 사용할 수 있다.
구체예에서 상기 경화지연제는 상기 폴리디오르가노실록산 100 중량부에 대하여 0.001 중량부 내지 5 중량부 포함될 수 있다. 상기 범위에서 본 발명의 물성을 저해하지 않으면서 경화속도 조절 효과가 우수할 수 있다. 예를 들면 0.01 중량부 내지 3 중량부 포함될 수 있다. 다른 예를 들면 0.01 중량부 내지 1 중량부 포함될 수 있다.
폴리하이드로젠실록산
상기 폴리하이드로젠실록산은 본 발명에서 가황(가교)을 목적으로 포함되며, 하기 화학식 3의 구조를 포함할 수 있다:
[화학식 3]
Figure pat00003
(상기 화학식 3에서, R7은 선형 또는 분지형의 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 탄소수 1 내지 10의 아미노알킬기, 탄소수 1 내지 10의 히드록시알킬기, 탄소수 1 내지 20의 할로알킬기, 탄소수 3 내지 15의 시클로알킬기, 탄소수 6 내지 12의 아릴기, 탄소수 7 내지 20의 아랄킬기, 및 탄소수 2 내지 20의 알케닐기 중에서 선택되며, 상기 d는 1 내지 2.2의 양수이며, 상기 e는 0.02 내지 1의 양수이다).
구체예에서 상기 선형 또는 분지형의 탄소수 1 내지 10의 알킬기로는 메틸, 에틸, 노말프로필, 이소프로필, 노말부틸, 이소부틸, 터셔리부틸, 노말펜틸, 이소펜틸, 네오펜틸, 헥실, 헵틸, 옥틸, 노닐, 및 데실 등이 있다.
구체예에서 상기 탄소수 1 내지 10의 아미노알킬기로는 메틸아미노기, 디메틸아미노기, 에틸아미노기, 디에틸아미노기, 디프로필아미노기, 및 디부틸아미노기 등이 있다.
구체예에서 상기 탄소수 1 내지 10의 히드록시알킬기로는 히드록시메틸, 히드록시에틸 및 히드록시프로필 등이 있다.
구체예에서 상기 탄소수 1 내지 20의 할로알킬기로는 트리플루오로프로필, 헵타플루오로펜틸, 헵타플루오로이소펜틸, 트리데카플루오로옥틸 및 헵타데카플루오로데실과 같은 플루오르알킬기; 및 클로로메틸, 클로로에틸 및 클로로프로필 등의 클로로알킬기 등이 있다.
구체예에서 상기 탄소수 3 내지 15의 시클로알킬기로는 시클로프로필, 시클로부틸, 시클로펜틸, 시클로헥실, 시클로헵틸, 시클로옥틸, 시클로노닐, 시클로데실, 시클로운데실, 시클로도데실, 부틸시클로프로필, 메틸시클로펜틸, 디메틸시클로헥실, 에틸디메틸시클로헵틸 및 디메틸시클로옥틸 등이 있다.
구체예에서 상기 탄소수 6 내지 12의 아릴기로는 페닐기, 톨릴기, 크실릴기 및 나프틸기 등이 있다.
구체예에서 상기 탄소수 7 내지 20의 아랄킬기로는 메틸페닐기, 에틸페닐기, 메틸나프틸기 및 디메틸나프틸기 등이 있다.
구체예에서 상기 탄소수 2 내지 20의 알케닐기로는 비닐기, 프로피닐기, 부티닐기, 펜티닐기, 헥시닐기, 옥티닐기, 데시닐기, 헥사데시닐기, 및 옥타데시닐기 등이 있다.
상기 폴리하이드로젠실록산은 분자당 규소 결합 수소원자를 2개 이상 포함한다. 예를 들면, 상기 폴리하이드로젠실록산 양말단 또는 측쇄에 규소 결합 수소원자를 2개 이상 포함하는 구조일 수 있다.
상기 폴리하이드로젠실록산은 직쇄상, 환상 또는 분지상 형태일 수 있다. 예를 들면, 직쇄상 형태일 수 있다.
구체예에서 상기 폴리하이드로젠실록산은 0.1 중량% 내지 5 중량%의 규소 결합 수소기를 가질 수 있다. 상기 범위로 포함시 가황이 용이하게 이루어지며, 스펀지의 경도 및 기계적 강도가 적절하게 형성될 수 있다.
또한, 상기 폴리하이드로젠실록산은 25℃에서 측정된 동점도가 10~5,000 ㎟/s일 수 있다. 상기 범위에서 혼합성 및 저장안정성이 우수할 수 있다. 본 발명의 동점도는, 오스트발드(Ostwald) 점도계에 의해 25℃에서 측정한 값이다.
구체예에서 상기 폴리하이드로젠실록산은 말단이 트리메틸실록시 그룹으로 블로킹된 폴리메틸하이드로젠실록산, 양 말단이 트리메틸실록시 그룹으로 블로킹된 디메틸실록산 및 메틸하이드로젠실록산과의 공중합체, 양 말단이 디메틸하이드로젠실록시 그룹으로 블로킹된 디메틸실록산 및 메틸하이드로젠실록산과의 공중합체 및 테트라메틸테트라하이드로젠사이클로테트라실록산 중에서 하나 이상 포함할 수 있다.
구체예에서 상기 폴리하이드로젠실록산은 말단이 트리메틸실록시 그룹으로 블로킹된 폴리메틸하이드로젠실록산, 양 말단이 트리메틸실록시 그룹으로 블로킹된 디메틸실록산 및 메틸하이드로젠실록산과의 공중합체, 양 말단이 디메틸하이드로젠실록시 그룹으로 블로킹된 디메틸실록산 및 메틸하이드로젠실록산과의 공중합체 및 테트라메틸테트라하이드로젠사이클로테트라실록산 중에서 하나 이상 포함할 수 있다.
구체예에서 상기 폴리하이드로젠실록산은 상기 폴리디오르가노실록산 100 중량부에 대하여 0.1 중량부 내지 15 중량부 포함된다. 상기 범위에서 본 발명의 복원성, 기계적 강도 및 물리적 성질이 우수할 수 있다. 상기 폴리하이드로젠실록산이 0.1 중량부 미만으로 포함되는 경우 본 발명의 가황반응이 용이하게 이루어지지 않아 기계적 강도가 저하되며, 15 중량부를 초과하여 포함되는 경우 본 발명의 기계적 강도가 저하된다. 예를 들면 0.5 중량부 내지 10 중량부 포함될 수 있다. 다른 예를 들면 1 중량부 내지 5 중량부 포함될 수 있다.
물
상기 물은 본 발명의 실리콘 고무 스펀지용 조성물의 분산성, 성형성 및 혼합성을 제공하면서, 기공을 형성시켜 스펀지 상태로 제조하는 발포제의 역할을 목적으로 포함된다. 상기 물은 이는 통상의 수돗물, 이온교환수 또는 증류수 등일 수 있다. 예를 들면, 이온교환수를 사용할 수 있다.
구체예에서 상기 물은 상기 폴리디오르가노실록산 100 중량부에 대하여 20 중량부 내지 130 중량부 포함될 수 있다. 상기 범위에서 본 발명의 분산성, 성형성 및 혼합성이 우수할 수 있다. 상기 물이 20 중량부 미만으로 포함되는 경우 상기 실리콘 고무 스펀지용 조성물의 분산성, 성형성 및 기계적 강도가 저하되며, 130 중량부를 초과하여 포함되는 경우 본 발명의 기계적 강도가 저하된다. 예를 들면 40 중량부 내지 100 중량부 포함될 수 있다. 다른 예를 들면 50 중량부 내지 95 중량부 포함될 수 있다.
충전재
본 발명의 실리콘 고무 스펀지용 조성물은 충전재를 더 포함할 수 있다. 상기 충전재는 상기 실리콘 고무 스펀지용 조성물의 기계적 강도 향상 및 유동성 조절을 위해 포함될 수 있다.
상기 충전재는 실리카, 카본블랙, 산화티탄(TiO2), 탄산칼슘, 산화철, 탄산마그네슘, 황산 바륨, 유산 마그네슘, 산화아연, 산화알루미늄, 수산화알루미늄 및 수산화마그네슘 중에서 하나 이상 포함할 수 있다.
상기 실리카는, 무정형 또는 결정형을 사용할 수 있으며, 건식 실리카(fumed silica) 및 습식 실리카(precipitated silica) 중에서 하나 이상 포함할 수 있다. 좀 더 구체적으로 소수성 건식 실리카, 소수성 습식 실리카, 친수성 건식 실리카, 친수성 습식 실리카 및 에어로실 중에서 하나 이상을 사용할 수 있다.
상기 실리카는 비표면적(BET 법)이 50 ㎡/g 내지 500 ㎡/g인 것을 사용할 수 있다. 상기 비표면적에서 본 발명의 기계적 물성이 우수할 수 있다. 예를 들면, 100 ㎡/g 내지 300 ㎡/g인 것을 사용할 수 있다.
구체예에서 상기 실리카는 실란(silane)계 표면처리제 및 실라잔(silazane)계 표면처리제 중에서 하나 이상으로 표면처리된 것을 사용할 수 있다. 구체예에서 상기 실란계 표면처리제로는 메틸트리메톡시실란, 디메틸디메톡시실란, 페닐트리메톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 디메틸디에톡시실란, 페닐트리에톡시실란, 헥실트리메톡시실란, 헥실트리에톡시실란, 데실트리메톡시실란, 트리플루오로프로필트리메톡시실란, 헥사메틸디실록산, 트리메틸메톡시실란, 에틸트리메톡시실란, 트리메틸에톡시실란 및 디메틸디에톡시실란 중에서 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 실라잔(silazane)계 표면처리제로는 디비닐테트라메틸디실라잔, 옥타메틸사이클로테트라실라잔 및 헥사메틸디실라잔 중에서 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 표면처리제로 표면처리시 본 발명의 외관 및 투명성을 유지하면서 상기 실리카가 공기 중의 수분과 반응하여 수소결합을 형성되어 가소도 상승을 억제할 수 있다.
상기 산화티탄은 건식 산화티탄을 사용할 수 있다.
구체예에서 상기 충진재는 실리카, 카본블랙 및 수산화알루미늄을 1:0.1~2:0.5~2 중량비로 포함할 수 있다. 상기 범위로 포함시 본 발명의 경도, 기계적 강도 및 내열성 상승 효과가 우수할 수 있다.
구체예에서 상기 충진재의 평균크기는 10nm 내지 100㎛일 수 있다. 상기 평균크기에서 분산성 및 혼합성이 우수하고, 본 발명의 기계적 강도 및 내열성을 용이하게 확보할 수 있다. 예를 들면, 50nm 내지 20㎛ 일 수 있다.
상기 충전재는 상기 폴리디오르가노실록산 100 중량부에 대하여 1~60 중량부 포함될 수 있다. 상기 범위에서 본 발명의 유동성 조절이 용이하고, 기계적 강도 및 물리적 성질이 우수할 수 있다. 예를 들면 5~55 중량부 포함될 수 있다. 다른 예를 들면 8~40 중량부 포함될 수 있다.
구체예에서 상기 실리콘 고무 스펀지용 조성물은 일액형 또는 2액형으로 사용할 수 있다. 예를 들면, 양 말단이 하이드록시기로 캡핑되고, 분자당 하나 이상의 알케닐기를 포함하는 제1 폴리디오르가노실록산 및 분자당 2개 이상의 알케닐기를 포함하는 제2 폴리디오르가노실록산을 포함하는 폴리디오르가노실록산, 증점제, 유화제, 촉매, 경화지연제 및 물을 포함하는 제1제; 및 분자당 규소 결합 수소원자를 2개 이상 포함하는 분자당 규소 결합 수소원자를 2개 이상 포함하는 폴리하이드로젠실록산, 증점제, 유화제 및 물을 포함하는 제2제로 사용할 수 있다.
구체예에서 상기 제1제는 폴리디오르가노실록산 100 중량부, 증점제 0.01~19.9 중량부, 유화제 0.4~9.9 중량부, 촉매 0.0001~2 중량부, 경화지연제 0.001~5 중량부 및 물 5~179.5 중량부를 포함할 수 있다.
상기 제2제는 폴리하이드로젠실록산 0.1~15 중량부, 증점제 0.01~5 중량부, 유화제 0.01~1 중량부 및 물 0.5~2 중량부를 포함할 수 있다. 상기 범위의 2액형 조성물로 포함시, 공정효율이 향상되고, 제조과정에서 금형 내부에서 교반이 용이하여 성형성이 향상되고, 상기 조성물의 성형 전에 하이드로실릴화 반응이 발생하는 것을 방지하여 보관성 및 저장성이 우수하여, 저온 저장시 장기간 보관 가능할 수 있다.
구체예에서 상기 제1제는 충진재를 전술한 함량으로 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 관점은 상기 실리콘 고무 스펀지용 조성물을 이용한 실리콘 고무 스펀지 제조방법에 관한 것이다. 상기 실리콘 고무 스펀지 제조방법은 중간성형체 제조단계; 및 수분제거단계;를 포함한다. 좀 더 구체적으로, 전술한 실리콘 고무 스펀지용 조성물을 금형내 캐비티에 주입하고 성형하여 중간성형체를 제조하는 단계; 및 상기 중간성형체의 수분을 제거하는 단계;를 포함한다.
이하, 상기 실리콘 고무 스펀지 제조방법을 단계별로 상세히 설명하도록 한다.
중간성형체 제조단계
상기 단계는 전술한 실리콘 고무 스펀지용 조성물을 금형내 캐비티에 주입하고 성형하여 중간성형체를 제조하는 단계이다.
구체예에서 상기 실리콘 고무 스펀지용 조성물은 양 말단이 하이드록시기로 캡핑되고, 분자당 하나 이상의 알케닐기를 포함하는 제1 폴리디오르가노실록산 및 분자당 2개 이상의 알케닐기를 포함하는 제2 폴리디오르가노실록산을 포함하는 폴리디오르가노실록산 100 중량부; 증점제 0.01~20 중량부; 유화제 0.5~10 중량부; 촉매 0.0001~2 중량부; 경화지연제 0.001~5 중량부; 물 20~120 중량부; 및 분자당 규소 결합 수소원자를 2개 이상 포함하는 폴리하이드로젠실록산 0.1~15 중량부;를 포함할 수 있다. 상기 구성 성분은 전술한 것과 동일하므로 상세한 설명은 생략하도록 한다.
상기 실리콘 고무 스펀지 제조시, 상기 조성물을 일액형으로 사용하거나 전술한 성분 및 함량으로 2액형으로 나누어 사용할 수 있다. 상기 조성물들은 혼합장치를 이용하여 사용전에 균일하게 혼합되어 사용된다. 상기 혼잡장치로는 호모믹서, 호모 디스펜서, 패들믹서 및 플레네터리 믹서 등을 사용할 수 있다.
상기 성형은 압출 성형, 사출 성형 및 압축 성형 중 하나 이상의 방법을 이용하여 실시될 수 있다. 구체예에서 상기 압출 성형, 사출성형 및 압축성형은 상기 실리콘 고무 스펀지 조성물을 80℃~100℃에서 가압하여 가황 및 경화하여 이루어질 수 있다. 상기 조건에서 스펀지 기공이 균일하게 형성되며, 물리적 성질이 우수한 스펀지를 제조할 수 있다.
한 구체예에서, 상기 성형시 가열에 의해 캐비티 내부에서 발생하는 가스를 배출할 수 있다. 구체예에서 금형에 구비된 가스 배출 벤트 등을 통하여 외부로 가스를 배출할 수 있다. 상기 가스 배출시 스펀지 기공이 균일하게 형성되며, 물리적 성질이 우수한 스펀지를 제조할 수 있다.
수분제거단계
상기 단계는 상기 중간성형체에 포함된 수분을 제거하는 단계이다. 구체예에서 100℃~200℃에서 30분~2시간 동안 상기 중간성형체에 포함된 수분을 제거할 수 있다. 상기 조건으로 수분 제거시 기공이 균일하게 형성되며, 물리적 성질이 우수한 스펀지를 제조할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되지는 않는다. 여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.
상기 실시예 및 비교예에서 사용된 성분의 구체적인 사양은 하기와 같다.
(A) 폴리디오르가노실록산
(A1) 제1 폴리디오르가노실록산: 점도 7,500mPa·s(25℃ 측정기준)의 디메틸실록산과 메틸비닐실록산의 공중합체를 사용하였다(비닐기 함량: 0.069 중량%). (A2) 제2 폴리디오르가노실록산: 점도 1,000mPa·s(25℃ 측정기준)의 폴리메틸비닐실록산을 사용하였다(비닐기 함량: 0.3 중량%).
(B) 증점제
(B1) 유기계 증점제로 폴리에틸렌옥사이드를 사용하였다. (B2) 유기계 증점제로 폴리 아크릴산 나트륨을 사용하였다.
(C) 유화제
(C1) 비이온계 유화제로 HLB 4.3인 소르비탄 지방산 에스테르를 사용하였다(Hinon LS-80, Oh sung Chemical Co., Ltd). (C2) 비이온계 유화제로 HLB 10.6인 폴리에틸렌 글리콜 에스테르를 사용하였다(Hipeg 600DO, Oh sung Chemical Co., Ltd).
(D) 백금계 촉매로 H2PtCl6를 사용하였다(Pt 함유량 0.5wt%, CAT PL-56 Shin-Etsu Chemical Corporation).
(E) 경화지연제로 BASF 사의 1-에티닐-1-사이클로헥사놀을 사용하였다.
(F) 물: 이온 교환수를 사용하였다.
(G) 폴리하이드로젠실록산: 분자 양 말단이 트리메틸실록시 그룹으로 캡핑된 동점도 200㎟/s의 디메틸실록산과 메틸하이드로젠실록산의 공중합체를 사용하였다(규소 결합된 수소원자 함량: 1.4wt%).
(H1) 비표면적(BET 법)이 200 ㎡/g인 친수성 건식 실리카(fumed silica)인 Evonik 사의 Aerosil 200을 사용하였다.
(H2) 평균크기 10㎛인 카본블랙을 사용하였다.
(H3) 평균크기가 10㎛인 수산화알루미늄을 사용하였다.
실시예 1
상기 (A) 내지 (H) 성분에 대하여, 하기 표 1과 같은 성분 및 함량으로 A part 및 B part의 2액형 조성물 형태로 준비하였다.
상기 표 1에 따른 A part 성분과 B part 성분을 혼합하여 에멀젼(emulsion) 형태의 혼합물을 제조한 다음, 금형에 주입하고 프레스를 사용하여 90℃에서 3분 동안 가황 및 경화한 다음, 압출하여 함수 상태의 중간성형체를 제조하였다. 상기 경화시, 금형에 설치된 벤트를 통해 가스를 배출하였다. 상기 제조된 중간성형체를 오븐(dry oven)에서 150℃에서 1 시간 동안 건조하여 상기 중간성형체에 포함된 수분을 제거하여 실리콘 고무 스펀지 시편을 제조하였다.
실시예 2
상기 표 1에 따른 A part 및 B part의 각 성분을 교반한 혼합물을 금형에 주입하여 90℃에서 3분 동안 가황 및 경화한 다음, 사출하여 함수 상태의 중간성형체를 제조하였다. 상기 경화시, 금형에 설치된 벤트를 통해 가스를 배출하였다. 상기 제조된 중간성형체를 오븐(dry oven)에서 150℃에서 1 시간 동안 건조하여 상기 중간성형체에 포함된 수분을 제거하여 실리콘 고무 스펀지 시편을 제조하였다.
실시예 3~4
상기 표 1에 따른 A part 및 B part를 적용한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실리콘 고무 스펀지 시편을 제조하였다.
비교예 1
상기 표 1에 따른 A part 및 B part를 적용한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실리콘 고무 스펀지 시편을 제조하였다.
비교예 2
상기 표 1에 따른 A part 및 B part를 적용한 것을 제외하고, 상기 실시예 2와 동일한 방법으로 실리콘 고무 스펀지 시편을 제조하였다.
비교예 3~6
상기 표 1에 따른 A part 및 B part를 적용한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실리콘 고무 스펀지 시편을 제조하였다.
Figure pat00004
시험예
(1) 저장 안정성: A part 및 B part의 2액형으로 제조된 상기 실시예 1~4 및 비교예 1~6의 실리콘 고무 스펀지에 대하여, 25℃ 및 5℃에서 각각 1 주일 동안 상기 A part 및 B part를 각각 방치시킨 후 이를 육안으로 관찰하였다. 혼합물이 균일 상태를 유지하고 있는 것과 물상이 분리되는 것에 대해 평가하여 하기 표 2에 나타내었다. 상기 조성물이 균일성을 유지하는 경우 “안정”으로 평가하고, 물상의 분리가 관찰되는 경우 “분리”로 평가하였다.
(2) 밀도: 실시예 1~4 및 비교예 1~6의 실리콘 고무 스펀지 시편에 대하여, KS M ISO 845에 준하여 밀도를 측정하여 하기 표 2에 나타내었다.
(3) 경도 (Asker C): 실시예 1~4 및 비교예 1~6의 실리콘 고무 스펀지 시편에 대하여, KS M 6518 기준에 의거하여 타입 C 경도 시험기로 경도를 측정하여 하기 표 2에 나타내었다. 이때 시험편의 두께는 13mm의 경도 측정용 시험편을 사용하였다.
(4) 인장강도(kgf/㎟) 및 신율(%): 실시예 1~4 및 비교예 1~6의 실리콘 고무 스펀지 시편에 대하여, KS M 6518 기준에 의거하여 인장강도 및 신율을 측정하여 하기 표 2에 나타내었다. 이때 시험편의 두께는 6mm로 사용하였다.
(5) 기공상태: 실시예 1~4 및 비교예 1~6으로 제조된 KS M 6518에 의한 경도 측정용 시험편의 단면을 육안으로 관찰하여, 단면 전체의 기공 상태가 균일한 것을 “균일”, 일부 과대 기공이 관찰되는 것을 “불균일”, 단면에 과대기공 및 균열이 관찰되는 경우를 “파열”로서 평가하여 하기 표 2에 나타내었다.
(6) 평균 기공크기(㎛): 실시예 1~4 및 비교예 1~6으로 제조된 KS M 6518에 의한 경도 측정용 시험편을 칼날로 절단하고, 절단 표면의 중심부를 전자 주사 현미경에서 관찰하여, 0.04㎟의 면적에서 측정된 200 개 내지 300 개의 기공크기를 평균하여 기공크기를 계산하여 하기 표 2에 나타내었다. 평균 직경의 측정 과정에서 최대 직경 또한 측정하여 함께 하기 표 2에 나타내었다.
(7) 수축률(%): 실시예 1~4 및 비교예 1~6에 대하여 길이 80mm, 폭 160mm, 두께 13mm의 금형에서 각각 성형하여 수득한 시험편의 길이를 측정하고 측정 값을 하기 식 1에 따라 계산하여 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
[식 1]
수축률(%)= [{80-측정치(mm)}/80] x 100
(8) 금형오염: 실시예 1~4 및 비교예 1~6으로 제조된 경도 측정용 시험편의 성형에 사용된 금형을 냉각시킨 후, 캐비티 표면을 손으로 터치하여 침착물의 유무를 평가하였다. 성형 전과 변화가 없는 경우 “양호”, 오염물이 확인되는 경우 “오염”으로 평가하여 하기 표 2에 나타내었다.
Figure pat00005
상기 표 2의 결과를 참조하면, 본 발명에 따른 실시예 1~4의 실리콘 고무 스펀지용 조성물의 경우 2액형으로 보관시 저장안정성이 우수하였으며, 인장강도, 신율 등의 물성이 우수하고, 균일한 기공상태를 갖는 다공성 스펀지 형태로 제조되었으며, 수축률이 낮고 이형성이 우수하여 금형오염을 방지할 수 있음을 알 수 있었다. 반면, 본 발명의 실리콘 고무 스펀지용 조성물 성분을 미포함하거나, 함량 범위를 벗어난 비교예 1~6 조성물의 경우, 저장시 분리현상이 발생하였으며, 실시예 1~4에 비해 물성이 저하되었고, 금형오염이 발생하였으며, 기공상태가 불균일하고 수축률이 증가됨을 알 수 있었다.

Claims (11)

  1. 양 말단이 하이드록시기로 캡핑되고, 분자당 하나 이상의 알케닐기를 포함하는 제1 폴리디오르가노실록산 및 분자당 2개 이상의 알케닐기를 포함하는 제2 폴리디오르가노실록산을 포함하는 폴리디오르가노실록산 100 중량부;
    증점제 0.01~20 중량부;
    유화제 0.5~10 중량부;
    촉매 0.0001~2 중량부;
    경화지연제 0.001~5 중량부;
    물 20~120 중량부; 및
    분자당 규소 결합 수소원자를 2개 이상 포함하는 폴리하이드로젠실록산 0.1~15 중량부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 실리콘 고무 스펀지용 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 폴리디오르가노실록산의 점도는 100mPa·s 내지 120,000mPa·s(25℃ 측정기준)이며,
    상기 제2 폴리디오르가노실록산의 점도는 500mPa·s 내지 2,500mPa·s(25℃ 측정기준)인 것을 특징으로 하는 실리콘 고무 스펀지용 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 상기 증점제는 각각 유기계 증점제 및 무기계 증점제 중에서 하나 이상 포함하며,
    상기 유기계 증점제는 폴리에틸렌옥사이드, 폴리아크릴산나트륨, 폴리비닐메틸에테르, 전분, 전분 유도체, 알긴산나트륨, 알긴산나트륨 유도체, 카르복시메틸셀룰로오스, 하이드록시에틸셀룰로오스, 에틸셀룰로오스 및 셀룰로오스 유도체 중에서 하나 이상 포함하고,
    상기 무기계 증점제는 몬모릴로나이트, 헥토라이트, 사포나이트, 바이델라이트, 제올라이트, 마이카 및 펄라이트 중에서 하나 이상 포함하는 실리콘 고무 스펀지용 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1 폴리디오르가노실록산 및 제2 폴리디오르가노실록산은 1:0.1~1:2 중량비로 포함되는 것을 특징으로 하는 실리콘 고무 스펀지용 조성물.
  5. 제1항에 있어서, 상기 촉매는 백금계 촉매, 팔라듐계 촉매 및 로듐계 촉매 중에서 하나 이상 포함하는 실리콘 고무 스펀지용 조성물.
  6. 제1항에 있어서, 상기 경화지연제는 2-메틸-3-부틴-2-올, 2-페닐-3-부틴-2-올, 3,5-디메틸-1-헥신-3-올, 1-에티닐사이클로헥산올, 1,5-헥사디인, 1,6-헵타디인, 3,5-디메틸-1-헥센-1-인, 3-에틸-3-부텐-1-인, 3-페닐-3-부텐-1-인, 1,3-디비닐테트라메틸디실록산, 1,3,5,7-테트라비닐테트라메틸사이클로테트라실록산, 1,3-디비닐-1,3-디페닐디메틸디실록산과, 메틸트리스(3-메틸-1-부틴-3-옥시)실란, 트리부틸아민, 테트타메틸에틸렌디아민, 벤조트리아졸, 트리페닐포스핀, 황-함유 화합물, 하이드로퍼옥시 화합물, 말레산 유도체-1-에티닐사이클로헥사놀 및 3-메틸-1-펜텐-3-올 중에서 하나 이상 포함하는 실리콘 고무 스펀지용 조성물.
  7. 제1항에 있어서, 상기 실리콘 고무 스펀지용 조성물은 상기 폴리디오르가노실록산 100 중량부에 대하여 충전재 1~60 중량부를 더 포함하며,
    상기 충전재는 실리카, 카본블랙, 산화티탄, 탄산칼슘, 산화철, 탄산마그네슘, 황산 바륨, 유산 마그네슘, 산화아연, 산화알루미늄, 수산화알루미늄 및 수산화마그네슘 중에서 하나 이상 포함하는 실리콘 고무 스펀지용 조성물.
  8. 제1항 내지 제7항중 어느 한 항의 실리콘 고무 스펀지용 조성물을 금형내 캐비티에 주입하고 성형하여 중간성형체를 제조하는 단계; 및
    상기 중간성형체의 수분을 제거하는 단계;를 포함하는 실리콘 고무 스펀지 제조방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 실리콘 고무 스펀지용 조성물은 폴리디오르가노실록산 100 중량부, 증점제 0.01~19.9 중량부, 유화제 0.4~9.9 중량부, 촉매 0.0001~2 중량부, 경화지연제 0.001~5 중량부 및 물 5~179.5 중량부를 포함하는 제1제;와,
    폴리하이드로젠실록산 0.1~15 중량부, 증점제 0.01~5 중량부, 유화제 0.01~1 중량부 및 물 0.5~2 중량부를 포함하는 제2제;를 혼합하여 제조되는 것인 실리콘 고무 스펀지 제조방법.
  10. 제8항에 있어서, 상기 성형은 압출 성형, 사출 성형 및 압축 성형 중 하나 이상의 방법으로 이루어지며,
    상기 압출 성형, 사출성형 및 압축성형은 상기 실리콘 고무 스펀지 조성물을 80℃~100℃에서 가압하여 가황 및 경화하여 이루어지는 실리콘 고무 스펀지 제조방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 성형시 캐비티 내부에서 발생하는 가스를 배출하는 것을 특징으로 하는 실리콘 고무 스펀지 제조방법.
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