KR100379257B1 - 광호변성 수지 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 광호변성 수지에 관한 것으로서, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에스테르, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리아세테이트, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체, 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체, 셀룰로오스-아세테이트 공중합체, 폴리아크릴레이트 및 나일론으로 이루어진 군에서 선택되는 수지의 펠렛에 광호변성 색소가 침투되어 있어서, 일광 또는 형광등 빛에 반응하여 가역적으로 변색가능한 것을 특징으로 하는 광호변성 수지를 제공한다.

Description

광호변성 수지 및 그 제조방법{Photochromic resin and producing method of the same}
본 발명은 광호변성 수지 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 일광 중의 일광 또는 형광등의 빛에 반응하여 변색되며, 이러한 빛이 없어지면 본래의 색으로 되돌아가는 특성을 가진 수지 및 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.
시시각각 변화하는 시대의 흐름에 따라 소비자의 기호도 매우 다양한 것이 현실이다. 이에 본 발명자는 일반적으로 널리 사용되고 있는 플라스틱 제품이 일광이나 형광등과 같은 빛이 존재하는 경우에는 색을 나타내지만 그러한 빛이 없어지면 본래의 색으로 되돌아 가도록 하는 방법을 연구하게 되었다.
이러한 방법의 일환으로, 광호변성 색소를 수지를 성형하는 과정에서톨루엔/에틸아세테이트/알코올 용매에 색소가 용해된 색소 용액을 부가하여 성형해 보았으나 고온의 성형과정에서 다량의 용매가 휘발하여 최종 성형 제품의 품질이 저하되는 문제가 있었다.
이에, 본 발명자는 다양한 수지 펠렛의 내부에 색소를 침투시킬 수 있는 방법을 강구하게 되었으며, 수많은 실험결과 이러한 침투 현상은 수지를 어떠한 용제에 용해시킬 것인가, 그리고 수지 펠렛을 침적시킬 용매가 무엇인가에 따라 색소가 펠렛에 단순히 코팅될 수도 있고, 원하는 바대로 침투될 수 있다는 것을 발견하게 었다. 색소가 펠렛의 외부에 코팅되는 경우는 보관 및 성형 과정에서 색소가 탈리되는 문제가 있어 원하는 결과를 얻을 수 없었다.
따라서, 본 발명은 광호변성 색소가 수지 펠렛의 내부에 침투되어 색소의 탈락 염려가 없으면서 간단한 공정으로 제조할 수 있는 광호변성 수지를 제공하고자 한다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 상기 광호변성 수지를 효율적으로 제조할 수 있는 방법을 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 광호변성 수지 표면의 전자현미경 사진(×400)이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 광호변성 수지 중심부 단면의 전자현미경 사진(×400)이다.
본 발명은 상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에스테르, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리아세테이트, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체, 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체, 셀룰로오스-아세테이트 공중합체, 폴리아크릴레이트 및 나일론으로 이루어진 군에서 선택되는 수지의 펠렛에 광호변성 색소가 침투되어 있어서, 일광 또는 형광등 빛에 반응하여 가역적으로 변색가능한 것을 특징으로 하는 광호변성 수지를 제공한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 광호변성 색소는 스피로피란계 화합물인 것이 바람직하다.
본 발명의 일실시예에 의하면 실리콘 오일 또는 세라믹을 더 함유하게 되면 내구성이 증대되어 바람직하다.
본 발명은 또한, 상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위하여,
a) 광호변성 색소를 색소 용제에 용해시키는 단계;
b) 상기 a) 단계에서 준비된 용제에 침투 용매를 부가하는 단계; 및
c) 상기 b) 단계에서 준비된 침투 용매에 수지 펠렛을 침적시켜 광호변성 색소가 수지 펠렛 내로 침투되도록 하는 단계;를 포함하는 상기 광호변성 수지의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 a) 단계에서 사용된 색소 용제는 크실렌인 것이 바람직하다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 침투 용매는 싸이클로헥사논, 부틸 아세테이트, 부틸셀로솔브, 아세톤, 노르말 부탄, 디메틸퓨란, 메틸에틸케톤 및 에틸아세테이트로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 용매일 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 c) 단계는 용매의 온도가 30 내지 70℃인 조건에서, 5 내지 24시간 동안 실시될 수 있다.
본 발명은 또한 상기 광호변성 수지를 이용하여 압출 또는 사출 성형된 성형물을 제공한다.
본 발명에 의한 광호변성 수지를 이용하여 제조할 수 있는 성형물의 종류는 상기 열거한 수지를 이용하여 제조할 수 있는 것이라면 어느 것이나 가능하지만, 그중에서도 특히, 일광 또는 형광등 빛에 의한 가역적인 변색의 효과가 제품 소비자들에게 매력적일 수 있는 투명 제품이 선호될 것이다. 구체적으로 예를 들면, 화장품 또는 음료수 등의 용기, 악세사리, 안경테, 안경 렌즈, 볼펜과 같은 문구제품, 헬멧, 핸드폰 케이스 등이 있다.
광호변성 색소는 가역적인 포토트로피(phototropy) 또는 포토크로미즘(photochromism)을 나타내는 색소를 의미하는 것으로서, 광반응에 의해 무색으로부터 유색으로 유색으로부터 무색으로 변하는 화합물을 지칭한다.
이러한 화합물은 용액 또는 고체 상태에서 특정 파장의 광을 조사하면 화학구조가 변화하며 이에 따라 흡수 스펙트럼도 변화하지만, 다른 파장의 광을 조사하거나 어두운 곳에 방치하면 처음 상태로 되돌아 가는 특성을 지니고 있다.
광호변성 색소의 구체적인 예를 들면, 무기화합물로는 할로겐화은, Hg3S2I2등이 있고, 유기화합물로는 많은 종류가 알려져 있으나, 반응양식에 따라 이중결합의 이성화에 의한 것(아조벤젠 및 티오인디고), 수소이동에 의한 호변이성에 기초한 것(살리실리덴 아닐린), 페리 환상반응에 의한 것(푸르기드), 환상 부가반응을 일으키는 것(안트라센), 결합의 이온개열을 나타내는 것(트리페닐메탄, 스피로피란) 등이 있다.
그 중에서 대표적으로 스피로피란계 화합물의 광반응을 반응식으로 나타내면 하기 반응식 1과 같다.
이하에서 본 발명의 이해를 돕기 위하여 구체적인 실시예를 들어 설명하고자 한다. 다만, 하기 실시예는 단지 예시적인 것에 불과하기 때문에 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
<실시예>
광호변성 색소로서 스피로피란계 화합물(영국 KROMA Corp. 제품) 2g 및 TINUVIN P(일본 시바가이기 제품) 1g을 크실렌 150ml에 용해시킨 후 여기에 에틸 아세테이트 100ml를 부가하였다.
선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE) 펠렛(SK 케미칼 제품, FUE19M 500g을 70℃로 유지되는 상기 혼합용매에 24시간 동안 침지시켰다.
침지 완료 후 수지 펠렘을 상기 용매로부터 제거하여 펠렛의 표면 및 단면을 전자 현미경으로 400배 확대하여 관찰하였다.
도 1 및 도 2로부터, 색소가 펠렛의 내부까지 균일하게 침투되어 있는 것을확인할 수 있다.
본 발명에 의하면, 간단한 제조공정으로 색소의 탈리 염려가 없는 광호변성 수지를 제조할 수 있어 소비자의 기대에 부응하는 우수한 품질의 광호변성 플라스틱 성형 제품을 제공할 수 있다.

Claims (10)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. a) 광호변성 색소를 크실렌에 용해시키는 단계;
    b) 상기 a) 단계에서 준비된 광호변성 색소의 크실렌 용액에 침투 용매로서 싸이클로헥사논, 부틸 아세테이트, 부틸셀로솔브, 아세톤, 노르말 부탄, 디메틸퓨란, 메틸에틸케톤 및 에틸아세테이트로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 용매에 부가하는 단계; 및
    c) 상기 b) 단계에서 준비된 침투 용매에 수지 펠렛을 침적시켜 광호변성 색소가 수지 펠렛 내로 침투되도록 하는 단계;를 포함하는 광호변성 수지를 제조하는 방법.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제 4항에 있어서, 상기 c) 단계는 용매의 온도가 30 내지 70℃인 조건에서, 5 내지 24시간 동안 실시되는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제4항의 방법으로 제조된 광호변성 수지를 이용하여 압출 또는 사출 성형된 성형물.
  9. 제 4항에 있어서, 상기 수지는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에스테르, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리아세테이트, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체, 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체, 셀룰로오스-아세테이트 공중합체, 폴리아크릴레이트 및 나일론으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 4항에 있어서, 상기 광호변성 색소는 스피로피란계 화합물인 것을 특징으로 하는 방법.
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