KR920003919B1 - 형상기억성 투명체 및 그 성형법 - Google Patents

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Abstract

내용 없음.

Description

형상기억성 투명체 및 그 성형법
본 발명은, 형상기억 기능을 가진 플라스틱 투명체 및 그 성형방법에 관한 것이다.
종래, 투명도가 높은 플라스틱은 각종의 용기나 렌즈등 여러 가지의 형상으로 성형되어서 사용되고 있다. 이들의 제품은, 금형을 사용해서 압축성형, 사출성형, 압출성형 등의 성형법에 의해 1개의 형상이 부여되고, 그 형상 그대로 사용된다. 그 형상과, 이것을 또 변형시킨 제2의 형상을 구분해서 쓰거나, 당초의 형상으로 복귀시켜서 사용할 수 있는 투명체는 아직 알려져 있지 않다.
본 발명은, 기본이되는 형상을 기억하는 동시에, 제2의 형상도 취할 수 있는 형상기억기능을 가진 투명체 및 그 성형방법을 제공할려고 하는 것이다.
본 발명은, 투명체의 사용온도보다 높은 온도로 유리전이점을 가진 형상기억성 투명중합체를 형성하고, 기본형상을 기억시킨 투명체를 유리전이점보다 높은 온도로 가열하고, 형틀이나 형상유지수단을 사용하여 선호하는 형상으로 변형유지한 후, 유리전이점보다 낮은 온도까지 냉각해서 상기 형상을 고정화하여, 제2의 형상의 투명체를 꺼내고, 그후, 기본형상을 필요로 할 때에는, 유리전이점보다 높은 온도로 가열해서 기억을 회복시킬 수 있는 혀상기억성 투명체 및 그 성형방법이다.
일반적으로, 형상기억중합체란, 당초의 성형형상을 기억할 수 있고, 그후, 중합체의 유리전이점보다 높고, 성형온도보다 낮은 온도에서 변형을 가하고, 그형상을 유지한 상태에서 유리전이점보다 낮은 온도까지 냉각하므로서, 변형상을 고정화할 수 있고, 또, 유리전이점보다 높은 온도로 가열할때에는 원래의 성형형상으로 복귀시킬 수 있는 중합체이며, 간단한 온도조작에 의해 변형형상과 성형형상을 구분해서 쓸수 있는 것이다.
본 발명은, 이러산 중합체중에서 투명도가 높고, 온도조작 또는 변형조작이 용이한 중합체를 사용해서 작성한 투명체로서, 기본형상을 기억시키는 동시에, 제2의 형상을 간단히 부여할 수 있으므로, 이 2개의 형상의 투명체의 구분해서 쓰는 것을 유효하게 이용하므로서, 각종의 용도에 적용할 수 있다. 구체적으로는, 실시예에 표시한 시계의 창재료, 자재정규(自在定規 : 자의 일종)금붕어항아리외에도, 예를들면, 판형상, 봉형상, 원통형상, 구형상 등의 기본형상의 투명체와, 그 일부는 선호하는 형상으로 변형시킨 투명체를 적당히 조합시키므로서 각종 실내장식을 작성할 수도 있고, 실내장식 작성용의 소재로서 제공할 수도 있다.
본 발명의 투명체에 사용가능한 중합체는, 투명하고 투명체의 사용온도보다 높은 온도로 유리전이점을 가지고, 형상기억기능을 갖춘 투명한 중합체로서, 사용온도에 있어서 일정한 경도를 가지고, 변형온도에서 용이하게 변형가능한 유연성을 가지고, 또한 기본형상과 제2의 형상과의 이행을 용이하게 하는 유리전이점을 구비한 것이라면, 그 종류를 가리지 않는다. 그 투명체의 사용목적에 따라서, 원료의 종류나 배합비, 합성조건 등을 선택하므로서, 투명체의 물성을 어느정도 조정할수도 있다. 또,투명체의 성형에는, 종래의 플라스틱성형법, 예를들면, 압축성형법, 사출성형법, 압출성형법, 불어넣기 성형(Blow molding)법등이 적합하다.
본 발명의 투명체에 사용할 수 있는 구체적인 형상기억성 중합체로서는, 우레탄계 중합체, 스틸렌-부타디엔계 중합체, 경정성디엔계 중합체, 노르보르난계 중합체 등을 들 수 있다.
그중에서도, 2관능의 디이소시아네이트 2관능의 폴리올 및 활성수소기를 함유하는 2관능의 사슬연장제를 몰비로 2.00~1.10 : 1.00~0.10, 바람직하게는, 1.80~1.20 : 1.00 : 0.80~0.20으로 배합하고, 프레폴리머법에 의해 합성한 폴리우레탄으로서, 중합체의 말단에는 [NCO]와 [OH]를 거의 등량함유하고, 50~60℃의 범위의 유리전이점 및 3~50중량%의 결정화도를 가진 형상기억 중합발포체가 바람직하다.
이 중합체는, 말단에 잉여의 [NCO]를 실질적으로 함유하지 않으므로, 강직한 가교를 형성하는 앨러페네이트 결합을 피할 수 있어, 가공성의 자유도를 가진 가소성사슬형상 중합체를 얻을 수 있다. 또 알맞는 정도의 결정화도를 부여하므로서, 이 사슬형상 중합체에 대해서 필요로 해게되는 탄성율을 부여할 수 있다.
여기서, 결정화도는 3~50중량%의 범위에 있는 것이 바람직하다. 결정화도를 3중량%이상으로 하면 유리전이점이상의 온도에서 고무탄성이 작아지고, 결정화도를 50중량%이상으로 하면 유리전이점이상의 온도에서 고무탄성이 높아져서, 유리전이점 전후 ±10℃의 온도에서의 탄성율의 비가 작아진다.
이 중합체에 사용가능한 원료를 다음에 예시하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
먼저, 2관능의 이소시아네이트의 예로서는, 일반식으로 OCN-R-NCO로 표기할 수 있으며, R은 벤젠고리를 1,2개 가진것과 전혀 가지고 있지 않는 것이 있으나, 모두 사용가능하며, 구체적으로는, 2,4-톨루엔디이소시아네이트, 4,4'-디페닐메탄디이소시아네이트, 카르보디이미드 변성의 4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트, 헥사메틸렌 디이소시아네이트 등을 들 수 있다.
2관능의 폴리올의 예로서는, 일반식으로 OH-R'-OH로 표기할 수 있으며, R'에는 벤젠고리를 1,2개 가진것과 전혀 가지고 있지 않는 것, 또는 상기 2관능의 폴리올에 2관능의 카르복시산 또는 고리형상 에테르를 반응시킨 생성물등, 모두 사용가능하며, 구체적으로는, 폴리프로필렌글리콜, 1,4-부탄글리콜아디페이트, 폴리테트라메틸렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜, 비스페놀-A+프로필렌옥시드 등을 들 수 있다.
활성수소기를 함유한 2관능의 사슬연장제의 예로서는, 일반식으로 OH-T"-OH로 표기할 수 있으며, R"에는 (CH2)n기, 벤젠고리를 1,2개 가진 기(基)등, 모두 사용가능하며, 구체적으로는, 에틸렌글리콜, 1.4-부탄글리콜, 비스(2-히드록시에틸)히드로퀴논, 비스페놀-A+에틸렌옥시드, 비스페놀-A+프로필렌옥시드 등을 들 수 있다.
이들 원료로부터 합성한 폴리우레탄 탄성중합체는, 일반식으로 다음과 같이 표기할 수 있다.
HOR"OCONH(RNHCOOR" OCONH')n RNHCOOR" OCONH-(RNHCOOR' OCONH)m RNHCOOR" OH
m=1~16, n=0~16
이들 형상기억성 폴리우레탄의 제조예를 이하에 표시한다. 이소시아네이트성분과 폴리올성분을 제 1 표에 기재한 바와 같이 배합하여, 무촉매로 반응시켜서 프레폴리머를 합성하고, 사슬연장제를 제 1 표의 배합으로 첨가해서, 가열하므로서 큐어링을 실시하여, 형상기억 폴리우레탄을 얻었다. 이 폴리우레탄의 기본적 물성은 제 1 표와 같다.
표중의 Tg는, 유리전이점(℃)를 표시하고, E/E'는,(유리전이점보다, 10℃ 낮은 온도에 있어서의 인장탄성율)/(유리전이점보다 10℃ 높은 온도에 있어서의 인장탄성율)을 표시한다. 또, 결정화도(중량%)는, X선 회절법에 의해, 측정하였다.
[표 1]
Figure kpo00001
[표 1] (계속)
Figure kpo00002
본체에 일체적으로 장착된 자명종시계의 원형창틀에 투명판형상체를 장착시켰다. 창은 직경이 10cm이고 2mm의 홈을 가지고 있다. 투명체는, 제 1 표의 샘플 No.40의 배합에 의해 프레폴리머법으로 합성한 중합체(Tg=48℃)를 사용하고, 두께 3mm의 판형상체를 압출성형으로 성형하였다. 이 판형상체로부터, 직경 10.4mm 원판을 잘라내어 창재료로 하였다. 이 창재료의 주위를 꽉 죄는 틀형상의 치구에 장착하여, 약70℃로 가열한 다음이 치구를 꽉 죄어서, 직경이 10cm보다 약간 작게되도록 변형시키고, 그후, 실온까지 방냉하므로서, 이 변형형상을 고정화하였다. 이어서, 이 창재료를 자명종시계의 틀에 끼운 뒤, 약 60℃로 가열하면 7~8초에서 당초의 평판형상을 회복해서 창틀에 빈틈없이 꼭 장착되었다. 이 창재료의 굴절율은 1.48이고, 실온에 있어서의 탄성율은 약 10000kgf/cm2였다.
제 1 표의 샘플 No. 39의 원료배합에 의해 프레폴리머법으로 합성한 중합체(Tg=40℃)를 사용해서 5mm×5mm의 4각 기둥을 압출성형법에 의해서 만들어, 길이 30cm로 절단해서 정규(자)를 얻었다.
이 정규는, 성형시의 직선형상을 기억하고 있으며, 그대로 직선정규로서 사용할 수 있다.
자재정규로서 사용할때에는, 약 50℃이상으로 가열하여, 필요로하는 형상으로 변형한후 가스봄배에 수용한 냉각가스를 내뿜어서 실온까지 냉각하여, 이 형상을 고정하였다.
종래의 자재정규는, 변형형상을 유지하는 것이 곤란하였으나, 이 정규는 변형형상으로 고정화해서, 그 형상으로 반복하여 사용할 수 있었다.
사용후는 드라이어로 다시 약 50℃이상으로 가열하여, 기억을 되돌려서 직선형상으로 해서, 직선정규로서 사용할 수 있었다.
제 1 표의 샘플 No.38의 원료배합에 의해 프레폴리머법에 의해서 합성한 중합체(Tg=35℃)를 사용하여, 두께 2,5mm이고 직경 30cm의 구형의 금붕어항아리를 불어넣기(Blow molding)성형법으로 만들었다.
이 금붕어항아리를 약 50℃의 탕속에 넣어, 양쪽으로보터 힘을 가해서 납짝하게 하여, 실온까지 냉각하여 이 형상을 고정화하였다. 이 형상은, 장소를 차지하지 않으므로 수납보관이나 운반에 매우 편리하였다.
사용시에는, 약 50℃보다 높은 온도의 탕속에 넣어서, 구형의 기억을 회복시켜서 금봉어항아리로서 사용할 수 있었다. 또, 금붕어항아리를 냉각하기전에, 금붕어의 측면의 조개껍데기를 압압해서 실온까지 냉각하므로서, 구형의 기본형상에 조개껍데기 모양을 붙인 금붕어항아리를 얻을 수 있었다.
본 발명은, 상기의 구성을 채용하므로서, 투명체에 대해서 기본이되는 형상을 기억시키고, 또한, 간단한 가열변형조작에 의해 제2의 형상을 부여할 수 있고, 필요에 따라서, 기억을 회복시켜서 기본 기억으로 되돌릴 수도 있다.

Claims (2)

  1. 2관능의 디이소시아네이트, 2관능의 폴링올 및 활성수소기를 함유하는 2관능의 사슬연장제를 원료로하고, 몰비로, 디이소시아네이트, 폴리올 : 사슬연장제=2.00∼1.10 : 1.00 : 1.00∼0.10과 배합해서 프레폴리머법에 의해 중합한 폴리우레탄 중합체로서, 중합체의 말단에는 [NCO]와 [OH]를 등량함유하고, -50∼60℃범위의 유리전이점 및 3∼50중량%의 결정화도를 가진 형상기억성 폴리머로 이루어지는 투명체의 사용온도 보다 높은 온도로 유리전이점을 가진 형상기억성 투명중합체를 성형해서 기본형상을 기억시킨 투명체이며, 유리전이점보다 높은 온도에서 이 투명체에 외력을 가해서 변형시켜, 그 형상을 유리하여 유리전이점보다 낮은 온도까지 냉각하므로서 고정화된 제2의 형상과, 또, 유리전이점보다 높은 온도로 가열하므로서, 기억을 회복시킨 기본형상을 가진 형상기억성 투명체.
  2. 청구범의 제 1 항 기재의 기본형상을 기억하는 투명체를 유리전이점보다 높은 온도로 가열하고, 형틀이나 형상유지수단을 사용해서 선호하는 형상으로 변형유지한후, 유리전이점보다 낮은 온도까지 냉각해서 상기 형상을 고정화하여, 제2의 형상의 투명체를 꺼내고, 그후, 기본형상을 필요로할때에 유리전이점보다 높은 온도로 가열해서 기억을 회복시키는 것을 특징으로 하는 형상기억성 투명체의 성형방법.
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