KR910001931B1 - 조형재료 조성물 및 그를 이용한 조형물의 제조 방법 - Google Patents

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내용 없음.

Description

조형재료 조성물 및 그를 이용한 조형물의 제조 방법

본 발명은 신규한 조형재료 조성물 및 그로부터 조형물을 제조하는 방법에 관한 것이다. 좀더 상세하게는 본 발명은 미세한 섬유상의 물질인 아세테이트 토우(Acetate Tow)와 용제인 아세톤을 주성분으로 하고 여기에 1종 이상의 고형재와 사염화에틸렌 및 물을 필요에 따라 하나 또는 둘이상 선택 조합 혼합하여 구성하는 것을 특징으로한 신규한 조형재료 조성물 및 그를 이용한 조성물의 제조방법에 관한 것이다.

종래 각종 조형재료를 이용하여 화분, 식기류, 생활용품, 타일등의 조형물을 만드는 방법은 많이 알려져 있다. 예를들면, 흙을 주재로하여 조형을 한후 특정온도로 구워내서 화분, 식기류 및 타일등의 토기를 만들거나, 각종 프라스틱 재료를 특정형상으로 용융 압출 또는 사출하여 고형시켜 화분, 생활용품 및 타일등을 만드는 것이 그것이다.

그러나 이들 종래의 조형재료로 제조된 조형물을 각각 그 나름의 장점을 갖기는 하나 그 단점도 적지않아 특정용도의 사용에는 한계가 있다. 예를들면, 흙을 주재로한 토기류는 사출기나 압출기등의 일정형상의 틀이 아니어도 손쉽게 조형이 가능한 잇점이 있는 반면 최종 조형물을 수득하기까지 고열처리를 하여야하는등 공정이 복잡하고 수율도 낮으며 수득된 최종물의 강도가 약해 잘깨어지고 흡수통기성이 적은 결점이 있으며, 프라스틱을 주재로한 성형물등은 사출, 성형이 손쉽고 그 수득제품의 강도가 높아 견고한 잇점은 있으나 특정장치에 의한 사출 성형방법에 의하지 않고는 특정하고도 다양한 형상을 갖는 조형물은 제작할 수 없고 흡수통기성이 전혀없는 결점이 있다.

따라서 가령 화초재배용 화분을 상기한 종래의 재료로 만들었을 경우 흙을 주재로한 토기류는 잘깨어지고 흡수 통기성이 적어 바닥에 구멍을 뚫어야 하였고, 프라스틱을 주재로한 성형품은 자연미가 없고 특히 흡수 통기성이 없어 이역시 바닥에 구멍을 일정하게 뚫어야 하였다. 밑에 구멍을 뚫지 않는다 하여도 자연스럽게 외부의 공기를 흡수할 수 있고 과다한 성분은 필요에 따라 외부로 방출할 수도 있는 이른바 숨쉬는 화분용기의 개발은 오늘날 고가의 란초등을 재배하는 전문적 재배인은 물론 화초재배 취미인에 이르기까지 모두의 꿈이 되고 있다.

따라서 본 발명은 상술한 종래의 조형물의 결점을 개선하기 위하여 안출된 것이다. 즉, 본 발명은 손쉽게 조형이 가능하며 그로부터 수득된 조형물은 자연스런 외관과 높은 강도를 갖고 특히 흡수통기성이 뛰어나게 되는 신규한 조형재료 조성물을 제공하려는 것이다.

또한, 본 발명은 그와같은 신규한 조형재료 조성물로부터 신규한 특성을 갖는 조형물을 효율적으로 제조할 수 있는 방법을 제공하려는 것이다. 이하에 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 미세섬유상 물질인 아세테이트 토우(Acetate Tow) 12 내지 60중량부(g)와 아세톤 100용적부(㏄)에 필요에 따라 20 내지 50용적부(㏄)의 물, 8 내지 12용적부(㏄)의 사염화에틸렌 및 15 내지 150중량부(g)의 고형재를 한가지 또는 두가지 이상으로 적절히 선택 첨가혼합하여 구성되는 신규한 조형재료 조성물에 관한 것이다(이하부터는 특별한 언급이 없는한 중량부는 g 기준 용적부는 ㏄ 기준으로 한다).

또한, 본 발명은 상술한 조형재료 조성물을 충분히 혼합한후, 이 반죽액을 일정용기의 틀속에 넣고 10 내지 30㎏/㎝²의 압력으로 3 내지 8분간 압축고정하여 고형물을 착탈한후 이를 60 내지 100℃의 물속에서 30 내지 60분간 건조시키고 이어서 그늘속에서 3일정도 건조시키는 것을 특징으로한 조형물의 제조방법에 관한 것이다.

본 발명에서 사용되는 아세테이트는 셀룰로즈의 초산 에스테르로부터 제조되는 섬유의 통칭으로 반합성 섬유라고도 하는 흡수수분의 건조성이 뛰어난 성질을 갖는 섬유로서 아세테이트 토우는 필라멘트상의 아세테이트를 미세길이로 절단하여 면상(綿狀)으로 한 것이다.

본 발명에서 사용되는 아세톤은 무색의 휘발성 및 이연성(易燃性)의 액체로써 물과 잘 혼화하고 유기물질, 특히 아세테이트 섬유를 쉽게 용해시키는 성질을 갖는 물질이다. 본 발명의 조성물을 조제함에 있어 아세톤에 아세테이트 토우를 용해하는 단계는 아세톤이 강력한 휘발성, 발화성, 폭발성을 갖기 때문에 가급 외기와의 접촉공간이 좁은 용기속에서 행하며 가능한 빨리 소정량의 아세테이트 토우를 투입하고 잘 교반한다.

아세톤 100용적부에 아세테이트 토우를 12중량부 이하로 적용할경우 용해는 빠르나 차후 수득되는 조형물의 강도가 부족하게되고, 반면에 60중량부 이상을 적용할 경우 아세톤에 전량용해가 어렵게되어 작업시간이 오래걸리고 수득되는 최종 조형물의 형태가 불안정할 수 있다. 따라서 아세테이트 토우는 12 내지 60중량부 범위내에서 최종적으로 수득코자하는 조형물의 강도와 외관등을 감안하여 적절히 선택한다.

본 발명에서 선택적으로 첨가투입하는 물 성분은 아세톤과의 높은 친화력을 갖는 성질을 이용하려는 것으로써, 아세톤에 잘 용해되는 아세테이트 성분이 이물을 아세톤과 함께 투입하고 교반함에 따라 물과 아세톤의 강한 친화력으로 인하여 아세톤에 용해되는 것을 억제하는 효과를 갖게되며 이때 발생하는 기포 및 그 자체의 수포에 의해 아세테이트 용융분은 수많은 기공을 형성하여 볼륨감을 갖게 된다.

물의 첨가량을 20용적부 이하로 할경우 물이 아세톤에 완전 흡수되어 기포 발생효과는 미미하게되고, 50용적부 이상으로 할경우는 지나친 아세톤과의 친화효과로 인하여 아세테이트가 용해되지 않게 된다. 따라서 물의 첨가량은 20 내지 50용적부의 범위내에서 수득하고자 하는 조형물의 볼륨 특성에 따라 임의 선택한다.

본 발명에서 선택적으로 첨가 투입하는 사염화에틸렌은 아세테이트를 용해시키지는 않으나 아세톤과의 친화성은 있는 물질로서, 상술한 물의 첨가시와는 달리 아세테이트 용해성분에 기포를 발생치 않는 특징이 있다.

따라서 기포에 의하지 않고 단지 사염화에틸렌 자체의 용액 방울에 의해 아세테이트 용융분에 기공을 형성하기 때문에 알맞은 볼륨감에 정교성을 요하는 조형물의 제조시에 적합하다. 사염화에틸렌의 첨가량을 8용적부 이하로 하면 수득되는 조형물은 볼륨감이 극히 적게되고 12용적부 이상으로 첨가하면 볼륨감은 좋아지나 알맞은 조성물 반죽을 얻는데 시간이 많이 걸린다. 따라서 사염화에틸렌은 8 내지 12용적부의 범위내에서 함께 첨가될 경우의 물의량을 감안하고 수득코자하는 조형물의 특징을 살펴 선택해야 한다.

본 발명에서 선택적으로 첨가 투입하는 고형재는 아세테이트 성분과 더불어 수득하고자 하는 성형물의 골격을 형성하게되고 조형물의 강도 및 흡수력들을 결정하는 요소로 작용한다. 여기에서 고형재란 조형물의 몸체를 형성하는 주소재이기 때문에 구축하고자 하는 조형물의 형상, 모양, 색채, 외관 및 견고성, 흡수 통기성등의 제반 성질과 관련하여 다양하게 선택 사용될 수 있어 특별히 제한되지는 않으나 바람직하기로는 톱밥가루, 짚가루, 겨가루, 종이, 돌가루, 모래가루 등이다.

톱밥가루, 짚가루, 겨가루, 종이등의 식물성 재료 고형재는 그 자체 흡수성이 강하여 수많은 기공을 갖는 아세테이트 용융 고형 구조물과 더불어 조형물 전체로써 뛰어난 흡수통기성을 갖게 되고 외관과 형상도 부드럽게 된다. 반면 돌가루, 모래가루 등의 광물성 재료 고형재는 그 자체의 중량감과 감성으로 인하여 이를 이용한 조형물이 무게감과 견고성을 갖게 된다.

고형재의 첨가량을 15중량부 이하로 할 경우는 조형물의 외관에 자연미가 없고 제조비가 비싸지게 되고, 150중량부 이상으로 할경우는 용융 아세테이트 성분에 의한 조형 구조물 형성이 어렵고 강도가 떨어지게 된다. 따라서 고형재의 선택 및 첨가량은 목표로하는 조형물의 특질에 따라 적절히 선택하고 15 내지 150중량부 범위내에서 조정하여야 한다.

본 발명의 조형재로 조성물에서 아세테이트 토우와 아세톤은 필수성분이며 여기에 첨가성분으로 물, 사염화에틸렌 및 고형재를 한가지씩 또는 두가지 이상 선택하여 조합하는 것이다. 첨가 성분의 선택기준은 최종 목적으로 하는 조형물의 외관, 형상, 강도, 흡수통기성 및 나아가 용도에 따라 적절히 선택조합 한다.

본 발명 조형재료 조성물을 준비하는 방법을 설명하면, 먼저 상술한 바와같이 최종 조형물의 용도와 요구 특성에 따라 첨가성분들을 결정하고 외기와의 접촉면적이 작은 용기내에 100용적부의 아세톤을 넣고 첨가성분중 액상의 물질인 물 20 내지 50용적부 및/또는 사염화에틸렌 8 내지 12용적부를 첨가하여 잘 섞은후 여기에 아세테이트 토우 12 내지 60중량부를 서서히 넣어주면서 잘 교반한다. 아세테이트 성분의 용융 내지 혼화 상태가 만족스러운 상태에 이르르면 준비를 끝내나, 만약 고형재를 첨가하고자 할경우 이단계에서 15 내지 150중량부의 선택된 고형재를 일시에 투입하고 충분히 교반하여 줌으로써 반죽 형태의 조성물의 준비를 완료한다. 준비한 조성물은 밀폐용기에 보관하여 차후 조형물 제조에 사용하여도 좋으나 가급적 준비완료 즉시 사용함이 바람직하다.

본 발명은 또한 상술한 조형재료 조성물로부터 목적하는 조형물을 효율적으로 제조하는 방법에 관한 것이다. 즉, 본 발명의 방법은 상술한 바와같이 준비한 반죽상의 조성물을 목적하는 형태의 조형물로 조형해 낼 수 있는 일정 형상의 조형틀속에 넣고 10 내지 30㎏/㎝²의 압력하에서 3 내지 8분간 압축고정하여 고형물을 착탈한후 이를 60 내지 100℃의 물속에서 30 내지 60분간 방치시키고 이어서 그늘속에서 3일정도 건조시키는 것을 특징으로 한다.

조형틀이란 만들고자하는 조형물의 형상에 따라 당연 달라지는 것으로써 조성물의 반죽액을 넣고 10 내지 30㎏/㎝²의 압력으로 압축고정시 견딜수 있어야 한다.

압력이 이보다 낮으면 아세톤등의 용액성분의 탈출이 늦고 기공형성이 과대해 질수 있고, 반대로 이보다 높으면 조형물의 충진성이 높아지고 용액이탈이 빨라질 수는 있으나 기공형성이 미흡하여 조형물의 볼륨감이 떨어지게 된다. 조형틀내에서 조성물을 압력을 가하여 고정시키는 시간은 3 내지 8분이 적당하나 이보다 짧을경우 조형물내 기공의 과다현상 및 조형구성이 불안전할 수 있으며 이보다 길경우는 기공의 지나친 감소현상 및 코스트의 증가 때문에 바람직하지 않다.

조형틀에서 착탈한 준고형상의 조형물은 즉각 60 내지 100℃의 물속에 안치시키고 30 내지 60분간 조형물 내 발산 용액성분들을 서서히 방출시킨다. 상기 온도범위의 물이 특히 용액의 점진적 방출효과에 적합하나 이보다 낮을경우 방출속도가 미흡하게되고 이보다 높을경우 방출속도가 과도하게 커져서 조형물의 형태안정이 바람직하지 못하게 된다.

물속에서의 처리시간은 30 내지 60분의 범위내에서 목적하는 조형물의 대상에 따라 선택한다. 목적하는 조형물의 몸체 용적이 크거나 아세테이트 및 고형재의 투입량에 비해 아세톤 및 사염화에틸렌의 투입용적이 상대적으로 클경우에는 물속에서의 처리시간은 길게 하여줌이 필요하다. 그러나 어떤 경우든 60분 이상의 처리는 그 효과상 의미가 적다. 바람직하기로는 상술한 시간 범위내에서 고형성분이 어느정도의 형태안정성을 얻은 시점에서 수중방치 처리를 끝내는 것이다.

본 발명의 방법에 있어서 최종처리 단계인 그늘속에서의 3일정도의 건조처리는 고형물내에 잔존하는 용액 성분들을 최종적으로 방출시켜 조형물로 안정시키는 과정으로 매끄럽고 안정적인 외관과 조형구조를 얻기위해 과격한 햇빛보다는 그늘속에서 서서히 건조시키는 것이다. 따라서 그 처리시간은 특별히 한정될 수는 없으나 3일내의 시간이 요한다.

이상에서 기술한 본 발명의 효과는 종래의 조형재료와는 전혀 색다른 것으로써 이로부터 수득한 조형물은 그 자체 몸체에 수많은 미세기공을 형성하여 흡수통기성을 갖는 신비한 기능을 갖을 뿐만 아니라 강도가 크고 그 외관이 미려하고 자연스러우며, 어떤형태의 조형물도 기계적 또는 수공적으로 자유자제로 손쉽게 조형해 낼수 있는 특징이 있다.

이하에 간략히 실시예를 들어 설명코자 한다.

[실시예 1-8]

아세테이트 토우 50g, 아세톤 100㏄, 물 40㏄, 사염화에틸렌 10㏄ 및 고형재로서 돌가루 140g을 준비하고 하기표의 조성비와 같이 각각의 조형재료 조성물 반죽액을 준비한 다음, 두께 1㎝의 판모양을 갖는 조형틀속에 이들 반죽액을 넣고 20㎏/㎝²의 압력하에서 5분간 압축고정하여 고형물을 착탈한후 80℃의 물속에서 50분간 방치하고 다시 그늘속에서 3일간 건조시켜 판상의 각각의 조형물을 수득하였다.

이들 샘플에 대하여 통상의 방법에 따라 인장강도와 흡수력을 측정하여 그 결과를 하기에 나타내었다.

[표 1]

비고 : A/C : 아세톤

A/T : 아세테이트 토우

TCE : 사염화에틸렌

Claims (5)

1. 미세 섬유상 물질인 아세테이트 토우 12 내지 60중량부(g)와 아세톤 100용적부(㏄)에, 필요에 따라 20 내지 50용적부(㏄)의 물, 8 내지 12용적부(㏄)의 사염화에틸렌 및 15 내지 150중량부(g)의 고형재를 한가지 또는 두가지 이상으로 적절히 선택 첨가혼합하여 구성되는 것을 특징으로한 조형재료 조성물
2. 제1항에 있어서, 첨가되는 고형재가 톱밥가루, 짚가루, 겨가루, 종이, 돌가루 또는 모래인 것을 특징으로 하는 조형재료 조성물.
3. 미세 섬유상 물질인 아세테이트 토우 12 내지 60중량부(g)와 아세톤 100용적부(㏄)에, 필요에 따라 20 내지 50용적부(㏄)의 물, 8 내지 12용적부(㏄)의 사염화에틸렌 및 15 내지 150중량부(g)의 고형재를 한가지 또는 두가지 이상으로 적절히 선택첨가하여 충분히 혼합한후, 이 반죽액을 일정형상의 조형틀속에 넣고 10 내지 30㎏/㎝²의 압력으로 3 내지 8분간 압축고정하여 고형물을 착탈한후, 이를 60 내지 100℃의 물 속에서 30 내지 60분간 방치시키고 이어서 그늘속에서 3일정도 건조시키는 것을 특징으로한 조형물의 제조방법.
4. 제3항에 있어서, 첨가되는 고형재가 톱밥가루, 짚가루, 겨가루, 종이, 돌가루 또는 모래인 것을 특징으로한 조형물의 제조방법.
5. 제3항에 있어서, 제조되는 조형물이 각종모양의 화분, 건축용 합판, 흡수성 바닥타일, 창문틀인 것을 특징으로한 제조방법.