[논문]비실리콘 오일을 BASE로 한 접착력 강화 실리콘 실란트의 제조 개발

한길수; 정경한; 전용진

비실리콘 오일을 BASE로 한 접착력 강화 실리콘 실란트의 제조 개발
The Preparation of Non-Silicone Oil Based Adhesion Promoted Silicone Sealant 원문보기

한길수 (다우실란트산업(주)) , 정경한 (다우실란트산업(주)) , 전용진 (청운대학교)

본 연구개발에서는 실리콘 오일을 가소제로 사용하지 않고 파라핀 오일과 재생 오일을 사용하고, 부착 강화제를 사용하여 실리콘 실란트를 제조하였다. 기본적인 다목적 실리콘 실란트 Formulation에 가소제인 실리콘 오일을 파라핀계 오일로 교체하여 토출성을 높여 작업성을 증진시켰으며, 접착 증진제의 교체로 무기 피착제와 폴리머와의 접착에서 각종 플라스틱, 아크릴, 폴리카보네이트 등과의 접착이 되도록 하였다. 비실리콘 오일의 교체로 기본 물성과의 차이를 극복하는 것과 접착 증진제 선택과 비율 조정이 제품화의 주요 기술이었다.

We have prepared the silicone sealant using non silicone oil without silicone oil for solvent and using adhesion promotor against various substrate. We are replaced the silicone oil by the mineral oil and the normal adhesion promotor by mixed adhesion promotor at the multi purpose silicone sealant.

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문제 정의

비오염성을 최소화하기 위해서는 가소제를 사용하지 않아야함을 원칙으로 하나 본 제품의 개발은 표1과 같이 기존의 다목적 실리콘 실란트에서 가소제 부분만을 바꾸어 비오염성을 최소화하고 실란트의 물성을 유지하는 데 초점을 맞추었다. 즉 기존의 실리콘 오일을 비실리콘 오일로 대체하고 다른 원제료 부분은 기존대로 시험하였다.
최근 실리콘 실란트의 단가 하락 및 과다 경쟁으로 동일한 품질의 유지와 생산 원가의 절감 등의 문제가 화두 되어 오고 있어, 이에 기존 제품의 여러 구성 요소 중에서 물성에 큰 영향을 미치지 않는 가소제 부분에 초점을 두고 대체 물질이 가능할 것으로 사료되어 그간 사용되어온 실리콘 오일을 다른 가소제로 대체하여 생산 단가의 절감 및 품질의 유지를 하고자 한다.

제안 방법

가소제의 대체로 인해 실란트의 핵심중의 하나인 피착제와의 부착성이 달라질 수 있으므로 고객의 Needs에 의해 고품질 저가격을 실현하는 제품으로, 일반적인 재질과의 부착성을 증진시켜 기존의 부착성이 약한 PC (polycarbonate) 및 PVDF와의 부착성을 증진시킨 제품으로 개발하였다.
또한, 기존의 실리콘 오일을 사용할 시 문제가 되는 실리콘 오일의 Migration현상을 저감 시킬 수 있는 제품으로 방향을 잡고 실리콘 오일 대체 실란트의 개발을 하였다.
이중에서 접착 부여 효과를 최대한으로 하기 위해, N-(2-Aminoethyl)-3-Aminopropylmethyldimethoxysilane과 bis(trimethoxysilylpropyl)amine silane을 9:1의 비율로 사용하여 각종 Substrates에 접착이 가능하도록 하며, Peel Strength가 타사의 어느 제품과도 비교하여 우수한 접착력을 가지도록 하였다.
비오염성을 최소화하기 위해서는 가소제를 사용하지 않아야함을 원칙으로 하나 본 제품의 개발은 표1과 같이 기존의 다목적 실리콘 실란트에서 가소제 부분만을 바꾸어 비오염성을 최소화하고 실란트의 물성을 유지하는 데 초점을 맞추었다. 즉 기존의 실리콘 오일을 비실리콘 오일로 대체하고 다른 원제료 부분은 기존대로 시험하였다.
표3의 구성요소는 제품의 신율과 경도에 가장 큰 영향을 미치는 것들로 폴리머를 최대한 변경을 하지 않고 Fumed Silica의 비율을 변경하였다. 개발 전후의 실콘오일계 실란트와 비실리콘오일계 실란트의 물성을 표 4에 나타내었다.
하지만 기존의 제품 물성에 부합하고자, 표 3과 같이 실리콘 실란트의 구성요소 중 그 뼈대가 되는 폴리머와 오일, 실리카의 비율을 변경하여 기존 실란트의 물성에 최대한 가깝게 개발하였다.

대상 데이터

이상의 제품 외에 4개 군에 대해 제품 시험을 하였으나, 기본 실란트의 조건을 충족치 못하여 3개 군에 대해 진행을 하였다.
이와 같이 접착력 향상을 위해 선택한 제품은 N-(2-Aminoethyl)-3-Aminopropylmethyldimethoxysilane과 N-(2-Aminoethyl)-3-Aminopropyltrimethoxysilane, 3-Aminopropyltriethoxysilane, bis(trimethoxysilylpropyl)amine 등을 사용하였고 그의 특성은 표6와 같다.

성능/효과

본 과제는 당사의 주력 제품인 그린실 808에 적용 출시중이며, 고객으로부터 우수한 평과를 받고 있으며, 그 매출이 개발 전후와 비교하여 20%나 향상되었다.
실리콘 오일을 대체하여 실란트 생산 비용중 원자재 비용이 10%가량 절감하였으며, 접착력을 강화하여 다목적 실란트의 요구 분야를 넓혀 소비자의 요구를 충족 가능케 하였다.
이 중 가장 저가인 Paraffin Modified 오일로서 제품의 개발이 완료되었으며, 비오염성 테스트 결과 석재와 플라스틱에 관하여서 오염성이 줄어든 것을 사진 1과 같이 확인하였다.
파라핀 계열의 오일을 가소제로 사용하여 제품에서의 광택효과가 발생하였으며, 경화된 후의 물성이 조금 더 Hard해 지는 경향이 보였다. 이는 2006년 중소기업기술혁신개발 사업시 개발한 은나노 비오염성 실리콘 실란트의 개발과정에서 얻는 결과에 부합되는 효과가 발생하였다.

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