KR0145633B1 - 고농도 흑색 폴리에스테르 마스터 배치 수지의 제조방법 - Google Patents

고농도 흑색 폴리에스테르 마스터 배치 수지의 제조방법

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Abstract

본 발명은 분산제와 염료 및 안료를 이용하여 염료 및 안료 마스터 배치를 만들고 이것을 폴리에스테르 수지와 혼련한 후 카본블랙을 첨가하여서 제조된 안료의 분산성이 우수하고, 작업성이 좋으며, 카본블랙의 적색 특성을 최소화시킬 수 있는 고농도의 흑색 폴리에스테르 마스터 배치 수지를 제조하는 방법을 제공하기 위한 것이다. 이 방법은 분산제에 염료 및 안료를 혼련시켜 염료 및 안료 마스터 배치를 제조하는 단계 ; 상기 마스터 배치를 폴리에스테르 수지와 혼합시키는 단계 ; 및 상기 혼합물을 압출시키면서 카본블랙을 첨가하는 단계로 이루어진다.

Description

고농도 흑색 폴리에스테르 마스터 배치 수지의 제조방법
본 발명은 고농도 흑색 폴리에스테르 마스터 배치 수지의 제조방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 분산체와 염료 및 안료를 이용하여 염료 및 안료 마스터 배치를 만들고 이것을 폴리에스테르 수지와 혼련한 후 카본블랙을 첨가하여서 제조된 안료의 분산성이 우수하고, 작업성이 좋으며, 카본블랙의 적색 특성을 최소화시킬 수 있는 고농도의 흑색 폴리에스테르 마스터 배치 수지를 제조하는 방법에 관한 것이다.
종래, 흑색 폴리에스테르 수지를 제조하는 방법으로서 폴리에스테르 섬유의 중합공정에 카본블랙 등의 안료를 에틸렌글리콜에 분산시켜서 첨가하는 방법이 일본특개소 43-13,475호에 소개되어 있으나, 안료가 분산되기 어렵고, 반응시에 카본블랙의 재응집이 발생하여 방사 연신시에 작업성이 떨어져 반응기를 오염시켜 다른 작업을 곤란하게 하는 문제를 일으키는 단점이 있다.
또한, 카본블랙을 이용하여 흑색의 폴리에스테르 수지를 만들 때에 적색 색조를 없애기 위한 방법이 일본특개소 49-87,792호에 기재되어 있으며, 구리 프탈로시아닌 그린 또는 구리 프탈로시아닌 블루의 배합 사용을 제안하고 있다. 하지만, 여전히 폴리에스테르 섬유는 적색 또는 황색의 색조를 나타내고 있는 등의 문제가 있었다.
그 이외에 폴리에스테르 수지와 그 안에서 분산되는 고농도의 안료 또는 염료로 구성된 색 농축액을 사용하기도 하였으나, 폴리에스테르 섬유(예를 들면, 필라멘트나 스테플 화이버 등) 제조시에 용융점도의 저하로 작업성이 현저히 떨어지는 문제가 있었다.
따라서, 본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해소시키기 위하여 예의 연구를 거듭한 결과 염료 및 안료를 분산제에 먼저 잘 혼합하여 염료 및 안료의 마스터 배치를 만들고, 이것을 폴리에스테르 수지와 잘 혼합한 후 카본블랙을 첨가하여서 제조된 흑색의 폴리에스테르 마스터 배치 수지를 이용하여 폴리에스테르 수지를 제조하게 되면 염료 및 안료의 분산성은 물론 작업성도 우수하고 카본블랙의 적색 특성이 최소화된다는 사실을 알게되어 본 발명에 이르게 되었다.
본 발명의 목적은 사용하는 염료 및 안료의 분산성은 물론 작업성도 우수하고 카본블랙의 적색 특성을 최소화시킬 수 있는 고농도의 흑색 폴리에스테르 마스터 배치 수지를 제조하는 방법을 제공하는데 있다.
이하에서 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
본 발명은 폴리에스테르 마스터 배치 수지를 제조하는 방법에 있어서, 분자량이 15,000 이하인 폴리카프로락톤의 분산제에 다음 구조식(I)또는 (Ⅱ)의 안트라 퀴논계 염료를 상기 분산제에 대해 20 내지 80중량%를 사용하는 염료 및 안료를 혼련시켜 염료 및 안료 마스터 배치를 제조하는 단계, 상기 마스터 배치를 폴리에스테르 수지와 혼합시키는 단계, 및 상기 혼합물을 압출시키면서 카본 블랙을 첨가하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고농도의 혹색 폴리에스테르 마스터 배치 수지의 제조방법이다.
이와 같은 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 폴리에스테르 섬유 제조시에 사용되는 흑색의 폴리에스테르 마스터 배치 수지를 제조하기 위한 방법에 대한 것으로서, 폴리에스테르 수지, 카본블랙, 분산제, 염·안료 등을 사용하여 섬유용 흑색 폴리에스테르 마스터 배치 수지를 제조하게 된다.
본 발명의 특징은 염·안료를 분산제에 먼저 잘 혼합하여 염·안료 마스터 배치를 만들고 이것을 폴리에스테르 수지와 잘 혼합하여 압출기의 1차 투입기를 이용하여 압출할 때, 2차 투입구에 카본블랙을 첨가하여 흑색의 폴리에스테르 마스터 배치 수지를 제조한다는 점이다.
본 발명에 따른 흑색의 폴리에스테르 마스터 배치 수지의 제조는 제 1단계로 분산제에 염쇼 및 안료를 혼련시켜 염료 및 안료 마스터 배치를 제조한다.
본 발명에서 사용하는 분산제로는 폴리에스테르용 가소제류, 예를 들면 디옥틸 프탈레이트와 디이소 데실 아디페이트; 이소프로필 트리스테아릴티탄; 액체 파라핀; 액체 폴리부텐; 폴리에틸렌; 또는 지방족 폴리에스테르 수지, 예를 들면 폴리카프로락톤 등을 사용할 수 있으며, 바람직하기로는 폴리카프로락톤, 특히 바람직하기로는 분자량이 15,000 이하인 폴리카프로락톤이 좋다. 여기서, 만일 폴리카프로락톤의 분자량이 15,000 이상인 것을 사용할 경우에는 염료의 분산성이 좋지 않아 마스터 배치 칩을 사용하여 방사시 팩(Pack) 압이 상승하여 가공이 어렵고 사절 현상이 발생하게 된다.
본 발명에서 사용하는 안료로는 1-메틸 아미노-4-p-톨루이디노; 구리 프탈로시아닌 블루; 구리 프탈로시아닌 그린; 또는 안트라퀴논계, 예를 들면, 1-사이크로 헥사라미노 안트라퀴논와 1,4-p-툴루이디노 안트라 퀴논 등이 있으며, 염료로는 다음 구조식( I )로 표시되는 1,4-(p-아미노 아족시벤젠)-디아미노 안트라퀴논 또는 다음 구조식(Ⅱ)로 표시되는 1,4,5,8-(p-아미노아족시벤젠)-테트라아미노 안트라퀴논을 사용할 수 있다.
본 발명에서 안료 및 염료의 사용량은 분산제에 대해 20 내지 80중량%가 바람직하며, 만일 분산제의 양을 20중량% 미만으로 할 경우에는 마스터 배치 제조시에 많은 양의 분산제가 첨가되어 가공시에 표면에 불출되어 사절의 원인이 되며, 반대로 80중량%를 초과할 경우에는 염료의 분산이 좋지 않으며, 마스터 배치 제조시에 작업이 어렵게 된다.
본 발명에 따르면, 제 2단계로서 상기에서 제조된 염료 및 안료 마스터 배치를 폴리에스테르 수지와 혼합시킨다.
본 발명에서 사용하는 폴리에스테르 수지는 일반적으로 산성분으로 테레프탈산, 이소테레프탈산을 사용하며, 알코을 성분으로 에틸렌 글리콜, 부틸렌 글리롤, 1,2-사이클로 헥산디올을 사용하며, 에스테르 교환법이나 직접 중합법을 이용하여 만든 수지의 사용도 가능하며, 코폴리에스테르 수지의 사용도 가능하다.
상기 제 2단계에서 사용하는 안료 및 염료 마스터 배치의 사용량은 다음 단계에서 사용하는 카본블랙의 양에 대해 0.01 내지 5중량%이며, 만일 상기 마스터 배치의 사용량을 0.0%중량% 미만으로 할 경우에는 다음 단계에서 럼가되는 카본블랙의 분산성이 나빠지게 되며, 적색특성이 나타나게 되며, 반대로 5중량%를 초과하여 사용할 경우에는 섬유제조시에 점도가 떨어져서 작업성이 좋지 않게 된다.
본 발명에 의하면, 제 3단계는 상기 안료 및 염료 마스터 배치와 폴리에스테르 수지와의 혼합물을 압출시키면서 카본블랙을 첨가하여 최종 생성물인 고농도의 흑색 폴리에스테르 마스터 배치 수지를 제조하는 단계로서, 본 발명에서는 압출기의 1차 투입기를 이용하여 상기 혼합물을 압출할 때, 2차 투입구에 카본블랙을 첨가하여서 실시한다.
여기서 사용되는 카본블랙으로는 10 내지 50 nm의 평균 입자직경을 가지며, 비표면적이 30 내지 150 ㎡/g인 채널 블랙(Channel Black) 또는 퍼니스 블랙(Furnace Black) 등이 바람직하며, 그 사용량은 제 2단계에서 사용되는 폴리에스테르 수지에 대하여 10 내지 40중량%가 좋다.
만일, 카본블랙의 입자직경이 10 nm 미만인 것을 사용할 경우에는 분산이 어렵고, 반대로 50 nm를 초과하는 것을 사용할 경우에는 혹색도를 얻기 어렵게 된다. 그리고, 비표면적인 30 ㎡/g 미만인 것을 사용할 경우에는 역시 흑색도를 얻기 어렵게 되고, 반대로 150 ㎡/g 을 초과하는 것을 사용할 경우에는 분산성이 나빠지게 된다. 더우기, 카본블랙의 사용량을 10중량% 미만으로 하거나 40중량%를 초과시킬 경우에는 가공시에 스트랜드(strand)의 절단이 생겨 작업성이 나빠지게 되므로 상기 범위내에서 사용하는 것이 가장 적합하다.
본 발명에서는 카본블랙으로 분말형(fluffy type)을 사용할 수 있으나 작업의 용이성을 위해 비드형(bead type)이 더욱 바람직하다.
상기와 같은 방법에 의해 제조된 본 발명에 따른 고농도 흑색 폴리에스테르 마스터 배치 수지는 도우프 염새된 폴리에스테르 섬유를 제조할 시에 카본블랙 등 안료의 분산성이 우수하여 작업성을 좋게 하며, 카본블랙의 적색 특성을 최소화시킬 수 있는 특징을 나타내게 된다.
이하 본 발명을 실시예에 의거하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같으며, 다음에 예시하는 실시예는 본 발명의 바람직한 구현예를 나타내기 위한 것으로 본 발명이 다음의 실시예에 국한하기 위한 것은 아니다.
[제조실시예 1]
미국 유니온 카바이드사제인 폴리카프로락톤 20 내지 80중량%와 상기 구조식( I )로 표시되는 1,4-(p-아미노아족시벤젠)-디아미노 안트라퀴논의 염료 80 내지 20중량%를 믹서기에서 잘 혼련하여 100 내지 250℃의 온도 범위에서 2축 압출기(독일 Worner Pfleiderer사)를 사용하여 압출하여 염료 마스터 배치( I )를 제조하였다.
[제조실시예 2]
미국 유니온 카바이드사제인 폴리카프로락톤 20 내지 80중량%와 상기 구조식(Ⅱ)로 표시되는 1,4,5,8-(p-아미노가족시벤젠)-테트라아미노 안트라퀴논의 염료 80 내지 20중량%를 믹서기에서 잘 혼련하여 100 내지 250℃의 온도 범위에서 2축 압출기(독일 Worner Pfleiderer사)를 사용하여 압출하여 염료 마스터 배치(Ⅱ)를 제조하였다.
[실시예 1]
상기 제조실시예 1에서 제조한 염료 마스터 배치(I)10g과 폴리에스테르 수지(삼양사제) 750g을 믹서기에 잘 섞고, 2축 압출기를 통해서 압출을 실시하였다. 이때 압출하면서 카본블랙(미국 CABOT사제) 250g을 슬라이드 공급기를 통해서 2차 투입구에 정량적으로 공급하여 흑색 마스터 배치 수지를 제조하였다. 이렇게 제조한 마스터 배치 수지와 이산화 티탄 0.3중량%를 함유한 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지와 1 : 7의 비율로 방사, 연신하여 2 데니아(denier)의 흑색실을 얻었으며, 색차계를 이용하여 흑색도를 측정하여 그 결과를 다음 표 1에 나타내었다.
다음 표 1에 나타낸 물성치의 측정에서 팩(Pack)압은 플라스티-코더(Plasti-Corder:독일 Brabender사)의 필트라 테스터(Filtra Tester: 팩압 측정기)에서 400메쉬의 휠터를 이용하여 초기압력과 1kg이 통과할 시의 압력차이(△P)를 측정한 것이며, 흑색의 L값은 방사 연신한 실을 환편기를 이용하여 환편을 실시한 후 색차계를 이용하여 측정한 값으로 혹색의 L값이 낮을수록 흑색도가 우수한 것이며, 분산상태는 제조한 마스터 배치를 카본농도가 2중량%로 되게 희석하여 슬라이드 글라스 위에서 가열 용융시켜 얇은 모양의 시료를 제작하여 광학 현미경으로 관찰하였으며, 30μm 이상 크기의 카본블랙이 없으면 양호, 5개 이하면 보통, 5개 이상이면 불량으로 평가하였다.
[실시예 2]
염료 마스터 배치(11) 10g을 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 마스터 배치 수지를 제조하였으며, 물성치 측정결과는 다음 표 1에 나타내었다.
[비교실시예 1]
상기 실시예 1에서 염료 마스터 배치 대신에 구리 프탈로시아닌 블루 2.5g을 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 마스터 배치 수지를 제조하였으며, 물성치 측정결과는 다음 표 1에 나타내었다.
[비교실시예 2]
상기 실시예 1에서 염료 마스터 배치 대신에 1-사이크로 핵사라미노 안트라퀴논 5g을 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 마스터 배치 수지를 제조하였으며, 물성치 측정결과는 다음 표 1에 나타내었다.
[비교실시예 3]
상기 실시예 1에서 염료 마스터 배치( I )의 첨가량을 25g을 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 마스터 배치 수지를 제조하였으며, 물성치 측정결과는 다음 표 1에 나타내었다.
[비교실시예 4]
상기 실시예 1 에서 염료 마스터 배치( I )를 첨가하지 않는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 마스터 배치 수지를 제조하였으며, 물성치 측정결과는 다음 표 1에 나타내었다.

Claims (3)

  1. 폴리에스테르 마스터 배치 수지를 제조하는 방법에 있어서, 분자량이 15,000 이하인 폴리카프로락톤의 분산제에 다음 구조식(Ⅰ) 또는 (Ⅱ)의 안드라 퀴논계 염료를 산기 분산제에 대해 20 내지 80중량%를 사용하는 염료 및 안료를 혼련시켜 염료 및 안료 마스터 배치를 제조하는 단계, 상기 마스터 배치를 폴리에스테르 수지와 혼랍시키는 단계, 및 상기 혼합물을 압출시키면서 카본 블랙을 첨가하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고농도의 흑색 폴리에스테르 마스터 배치 수지의 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 염료 및 안료 마스터 배치는 카본블랙에 대해 0.01 내지 5중량%로 사용하여서 되는 것을 특징으로 하는 고농도의 흑색 폴리에스테르 마스터 배치 수지의 제조방법.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 카본블랙은 폴리에스테르 수지에 대해 10 내지 40중량%를 사용하여서 되는 것을 특징으로 하는 고농도의 흑색 폴리에스테르 마스터 배치 수지의 제조방법.
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