KR100512586B1

KR100512586B1 - 광호환성 수지착색 조성물과 이를 이용한 수지 착색방법

Info

Publication number: KR100512586B1
Application number: KR10-2003-0000730A
Authority: KR
Inventors: 김선희
Original assignee: (주) 유브이테크
Priority date: 2003-01-07
Filing date: 2003-01-07
Publication date: 2005-09-05
Also published as: KR20040063343A

Abstract

본 발명은 광호환성 수지착색 조성물과 이를 이용한 수지 착색방법에 관한 것으로서, 폴리프로필렌(PP)이나 폴리에틸렌(PE)을 혼합유기용매와 광호환성 화합물이 혼합된 중합물에 물을 혼합시켜 수성 및 중성으로 형성된 조성물울 일정시간 동안 투입함으로서 피착색수지에 광호환성 화합물의 균질한 침투를 가능케함으로 다양한 색상변화를 통해 용도확장과 품질의 고급화 된 수지 성형물을 제공키 위한 것인데, 이를 위하여 본 발명은 디메틸포름아미드(Dimththyl from amide)10~20 중량%, 아세토니트릴(acetonitrile) 5~10중량%, 벤젠(benzen) 5~10중량%, 크로로포름 (chlorofom) 5~10중량%, 아세톤 30~40중량%, 포르말린 5~10중량%, 가성소다 5~10중량%로 이루어진 혼합 유기 용매에 스피로피란계열(YELLOW, ORANGE, RED), 스피로옥산계열(BLUE, VIOLET)의 유성분말로 이루어진 광호환성 화합물과 광(자외선)안정제 및 산화방지제가 적절히 용해될 수 있도록 이를 교반하는 제 1단계; 제 1단계를 거쳐 교반된 혼합물 70∼100중량%에 폴리에틸렌글리콜(polye thylene glycol), 아민염, 제4급암모늄염, 글리세린, 폴리옥시에틸렌, 알킬에테르, 알킬벤젠술포산염, 알킬황산에테르염, a-술포산염중 적어도 어느 하나이거나 이들이 혼합된 계면활성제를 중합하는 제 2단계; 및 제 2단계를 거친 중합물이 중성 내지 수성화될 수 있도록 소정의 물이 혼합되는 제 3단계가 순차적으로 마련되어 조성물을 형성시키고, 상기 조성물을 이용하여 적정온도 및 기압으로 단시간 내에 폴리프로필렌(PP)수지에 착색시켜 선명한 색상의 폴리프로필렌(PP)수지를 형성하여 원단 및 원사로 방사시킨 것을 그 기술적 사상의 특징으로 한다.

Description

광호환성 수지착색 조성물과 이를 이용한 수지 착색방법{Resin-colored compound with light-interchange ability and method for coloring resin by using it}

본 발명은 광호환성 화합물을 이용한 수지착색 방법에 관한 것으로서, 특히 상기 광호환성 화합물을 유기용매에 혼합시킨 중합물을 물과 혼합시켜서 수성 및 중성화 된 조성물을 형성시킨 다음 상기 조성물을 폴리프로필렌(PP) 수지에 용이하게 착색될 수 있게 화학 반응시키고, 상기 조성물이 착색된 폴리프로필렌(PP)수지를 원단이나 원사로 방사할 수 있도록 한 광호환성 수지 착색 조성물과 이를 이용한 수지 착색방법에 관한 것이다.

일반적으로 본 발명에 적용되는 광호환성 화합물은 자외선(햇빛)이 조사되면 유색에서 무색 또는 무색에서 유색으로 변화되는 성질을 갖는다.

즉, 광호환성 물질은 각각 강하게 자외선을 흡수하는 상태와 가시광선을 흡수하는 이중의 상태로 존재함으로 자외선 노출시 발색되었다가 자외선 차단시 무색의 투명으로 전환되는 색상의 가역반응을 일으킴으로 자외선의 유무에 따라 여러 가지 색상의 발색을 가능케 한다.

이와 같은 광호환성 물질의 대표적인 종류로는 벤조 피란계 화합물, 나프토 피란계 화합물, 스피록사진계 화합물 및 스피로피란계 화합물 등이 제안되어 있다.

본 발명과 관련하여 선행기술로 존재하는 폴리프로필렌(PP)과 폴리에스텔 (PET)수지의 착색방법을 살펴보면 1996. 01. 24. 설정등록된 국내 특허등록 제94726호 및 1998. 05. 10. 설정등록된 국내 특허등록 제145526호가 선 제안된 바 있다.

상기 각 방법의 기술적 특징을 살펴보면, 먼저 특허등록 제94726호는 PP수지용 착색제를 제조하는 방법에 있어서, PE용 왁스, PP용 왁스 또는 양자를 혼합한 왁스를 먼저 용융한 후에 안료를 혼합하여 안료농도가 30 내지 70%인 혼합물을 제조하거나 이 혼합물을 건조분쇄하여 드라이 칼라를 제조하거나 또는 안료와 왁스를 용융혼합하는 혼합공정을 거쳐 생성된 1차 혼합물을 PE수지, PP수지 또는 양자 모두를 사용하여 2차 생성물로 안료농도가 15 내지 45%인 마스터 벳치를 제조하는 방법을 특정하고 있으며, 특허등록 제145526호는 실, 필름 또는 기타 사출물의 주성분인 PET수지를 안료로 착색시키는데 사용하기 위한 폴리에스테르 수지를 연화점 보다 조금 높은 온도로 예비건조 및 용융한 다음 여기에 분말안료를 용융혼합하여 안료농도가 30 내지 55%인 드라이마스터 칼라를 제조하거나 또는 폴리에스테르 수지와 안료를 용융혼합하는 혼합공정을 거쳐 생성된 1차 혼합물을 폴리에스테르 수지와 상용가능한 수지에 혼합하여 안료농도가 15 내지 28%인 마스터벳치를 제조하는 방법을 특정하고 있다.

그러나, 이와 같은 종래의 제조방법에 따르면, 수지와 안료의 용융혼합방식을 채택함으로서, 각종 오염물이나 인체에 유독한 배출물이 생성되어 비환경친화적임과 동시에 공정이 길어져 결국 제조단가가 높아지는 원인으로 작용하여 결코 경제적이지 못하였고, 작업성 또한 매우 낮았다.

이와 같은 원인을 극복하기 위한 방안으로 상기의 문제점을 적절히 해소할 수 있는 수성식 수지의 착색방법이 제안되어야 할 필요가 요구되었다.

따라서, 상기와 같은 제안에 따라 본 발명은 광호환성 화합물을 유기용매에 용해시켜 중합물을 형성하고, 상기 중합물에 물을 첨가하여 수성 또는 중성화시킨 다음 폴리프로필렌 수지와 화학반응이 일어나도록 혼합하고, 상기 화학반응되어 착색된 조성물을 제공하여 별도의 오염물을 발생치 않게하며 재활용이 가능한 환경친화적인 특성을 구현할 수 있는 광호환성 수지착색 조성물의 제조방법을 제공함에 본 발명의 안출된 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적으로는 공정의 단축과 우수한 착색성(색번짐이나 얼룩 현상이 없는)과 내구성 및 자외선 차단(자외선 안정성)을 통해 품질의 고급화를 도모함과 동시에 제작 및 소비자의 기호충족과 만족감을 구현하는 광호환성 수지착색조성물의 제조방법을 제공함에도 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은 디메틸포름아미드(Dimththyl from amide)10~20 중량%, 아세토니트릴(acetonitrile) 5~10중량%, 벤젠(benzen) 5~10중량%, 크로로포름(chlorofom) 5~10중량%, 아세톤 30~40중량%, 포르말린 5~10중량%, 가성소다 5~10중량%로 이루어진 혼합 유기 용매에 스피로피란계열(YELLOW, ORANGE, RED), 스피로옥산계열(BLUE, VIOLET)의 유성분말로 이루어진 광호환성 화합물과 광(자외선)안정제 및 산화방지제가 적절히 용해될 수 있도록 이를 교반하는 제 1단계; 제 1단계를 거쳐 교반된 혼합물 70∼100중량%에 폴리에틸렌글리콜(polye thylene glycol), 아민염, 제4급암모늄염, 글리세린, 폴리옥시에틸렌, 알킬에테르, 알킬벤젠술포산염, 알킬황산에테르염, a-술포산염중 적어도 어느 하나이거나 이들이 혼합된 계면활성제를 중합하는 제 2단계; 및 제 2단계를 거친 중합물이 중성 내지 수성화될 수 있도록 소정의 물이 혼합되는 제 3단계가 순차적으로 마련됨을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기의 조성물 용액에 소정의 수지를 투입하여 광호환성 수지의 착색을 가능케하는데, 상기 조성물 용액 1000∼1500㎖에 폴리프로필렌(PP)수지 1㎏의 혼합비율을 유지하되, 초음파 및 마이크로파로 열을 가하여 70∼110℃의 온도에서 0.8∼5hPa으로 30∼120/min 화학반응시킨 후 건조대에서 열을 가하거나 드라이 아이스로 -70∼150℃온도에서 10∼180/min의 건조과정을 통해 광호환성 원단이나 원사의 방사가 이루어질 수 있음을 본 발명의 또 다른 특징으로 한다.

이하에서 설명되는 실시예 및 비교예에 의해 보다 바람직하게 본 발명이 구현될 수 있을 것이다.

먼저, 1단계로 혼합 유기 용매를 마련하여 광호환성 화합물과 광(자외선)안정제 및 산화방지제를 용해시키되, 상기 혼합 유기 용매는 디메틸포름아미드 (Dimththyl from amide)10~20 중량%, 아세토니트릴(acetonitrile) 5~10중량%, 벤젠 (benzen) 5~10중량%, 크로로포름(chlo rofom) 5~10중량%, 아세톤 30~40중량%, 포르말린 5~10중량%, 가성소다 5~10중량%로 형성되며 이때, 형성된 혼합 유기 용매에 광호환성 화합물인 스피로피란계열 (YELLOW, ORANGE, RED), 스피로옥산계열(BLUE, VIOLET)의 유성분말을 적절히 용해시키면 된다.

2단계로 혼합 유기 용매와 광호환성 화합물이 교반된 혼합물을 계면활성제와 중합시키는 것으로서, 상기 계면활성제는 폴리에틸렌글리콜(polye thylene glycol ), 아민염, 제4급암모늄염, 글리세린, 폴리옥시에틸렌, 알킬에테르, 알킬벤젠술포산염, 알킬황산에테르염, a-술포산염중 적어도 어느 하나이거나 이들이 혼합된 것이며 상기 혼합물 70∼100중량%에 중합시키면 된다.

이때, 본 발명에 적용되는 상기 유기용매의 혼합량은 H₂O양에 따라 다소 달라지게 된다.

이어서, 3단계로 상기와 같이 중합된 중합물이 중성 내지 수성화 될 수 있도록 소정의 물을 혼합하므로서 광호환성 수지착색 조성물이 형성되는 것이다.

한편, 상기와 같이 형성된 조성물 용액 1000∼1500㎖에 폴리프로필렌(PP)수지 1㎏의 혼합비율을 유지하되, 초음파 및 마이크로파로 열을 가하여 70∼110℃의 온도에서 0.8∼5hPa으로 30∼120/min 화학반응시킨 후 건조대에서 열을 가하거나 드라이 아이스로 -70∼150℃온도에서 10∼180/min의 건조과정을 통해 광호환성 원단이나 원사를 방사시킬 수 있는 것이다.

또한, 상기 조성물 용액과 PET, PE, PVC수지 등을 각각 혼합하여 초음파 및 마이크로파로 열을 가하여 70∼110℃의 온도에서 0.8∼5hPa으로 30∼120/min 화학반응시킨 후 건조대에서 열을 가하거나 드라이 아이스로 -70∼150℃온도에서 10∼180/min의 건조과정을 통해 광호환성 원단이나 원사를 방사시킬 수도 있는 것이다.

그리고, 상기 조성물과 폴리프로필렌(PP)수지를 화학반응시킨 후 상기 건조온도에서 건조과정을 통해 광호환성 마스터 벳치(Pellet)를 압출.가공시켜 자동차 부품이나 생산용 기기 및 산업 전반에 걸친 다양한 형태로 성형하여 사용할 수가 있는 것이다.

〔폴리프로필렌(PP)수지 또는 PET수지, PE수지, PVC수지 등〕

+

(유기 용매) + (광호환성 화합물+광안정제+산화방지제) + (계면 활성제)

↓ H₂O와 화학반응

(건조온도 -70∼150℃, 10∼180/min)

↓

광호환성 원단 및 원사

〔실시예〕

방법	실시예 1	비교예 1	비교예 2
파우더	3g	3g	3g
용매	디메틸포름아미드 10g아세토니트릴 5g벤젠 10g크로로포름 5g아세톤 20g포르말린 5g가성소다 5gH₂O 40g	디메틸포름아미드 30g아세토니트릴 15g벤젠 55g	디메틸포름아미드 70g아세토니트릴 30g
기압	0.8 ∼ 5	1.2	1.2
온도	70∼110℃ 30∼120/min-70∼150℃ 2∼4/hour	70∼110℃ 30∼120/min-70∼150℃ 2∼4/hour	70∼110℃ 7∼10/hour-70∼150℃9∼11/hour
수지(PP,PE등)	1000g	1000g	1000g

실시예 1과 비교예 1 및 2를 대응 분석한 결과를 살펴보면, 상기 비교예 1과 2는 유기용제 만으로 형성된 조성물을 폴리프로피렌(PP)수지에 침투.착색시키는 것으로서, 착색이 용이하지 못하여 장시간 소요됨은 물론 상기 유기용제에서는 유해한 발암물질 등이 검출되어 인체에 매우 유해하고, 건조시 100%의 건조효과를 얻을 수 없었다.

한편, 상기 실시예 1은 비교예 1과 2에 비해 인체에 유해한 유기용제의 사용을 감소시켰으며 화학반응이 단시간에 이루어지므로 수지의 물성에 대한 영향력을 최소화하였고, 고압으로 고농축의 용제를 용이하게 침투시킬 수 있는 것이다.

또한, 실시예 1에서 착색된 폴리프로필렌(PP)수지는 비교예 1과 2에 비해 색상이 선명함은 물론 유기용제에 물을 혼합시켜 수성 및 중성화 된 조성물을 사용하므로서 온도 조절이 가능하며 건조시에도 100％에 가까운 건조효과를 얻을 수 있는 것이다.

따라서, 본 발명과 같은 수성식 수지착색 방법에 따르면 인체에 무해한 유기용제의 사용으로 환경친화적인 특성을 구현함과 동시에 보다 저렴한 제조단가와 공정의 단축으로 경제성을 도모할 수 있으며, 단시간의 화학반응은 수지의 물성에 영향을 주지 않으며, 고압에 의한 고농축 용제의 침투와 온도조절의 용이성으로 작업상의 편익을 구현할 수 있고 또한 우수한 착색성과 발현성 및 자외선의 차단을 통해서는 품질의 고급화를 갖는 수지가 제공될 수 있어 이러한 펠릿상태의 수지를 필요에 따라 적절히 압출 또는 사출 등의 방법을 통해 각종 용도의 성형물을 생산하여 소비자의 기호충족과 만족감을 구현하여 차별화된 경제력의 확보가 가능하다는 실시상의 가치를 갖는다.

한편, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되지 않으며, 청구범위의 요지를 벗어남이 없는 당 발명의 기술분야에서 다양한 변형적 실시예가 제시될 수도 있다.

Claims

디메틸포름아미드(Dimththyl from amide)10~20 중량%, 아세토니트릴 (acetonitrile) 5~10중량%, 벤젠(benzen) 5~10중량%, 크로로포름(chlorofom) 5~10중량%, 아세톤 30~40중량%, 포르말린 5~10중량%, 가성소다 5~10중량%로 이루어진 혼합 유기 용매 100중량부에 대해 스피로피란계열(YELLOW, ORANGE, RED) 또는 스피로옥산계열(BLUE, VIOLET)의 유성분말로 이루어진 광호환성 화합물 3중량부를 교반하는 제 1단계;

제 1단계를 거쳐 교반된 혼합물 70∼100중량%에 폴리에틸렌글리콜(polye thylene glycol), 아민염, 제4급암모늄염, 글리세린, 폴리옥시에틸렌, 알킬에테르, 알킬벤젠술포산염, 알킬황산에테르염, a-술포산염중 적어도 어느 하나이거나 이들이 혼합된 계면활성제를 중합하는 제 2단계; 및

제 2단계를 거친 중합물이 중성 내지 수성화될 수 있도록 물이 혼합되는 제 3단계가 순차적으로 진행되어 마련됨을 특징으로 하는 광호환성 수지착색 조성물.
제1항의 광호환성 수지착색 조성물 1000∼1500㎖에 폴리프로필렌(PP)수지 1㎏의 혼합비율을 유지하되, 초음파 및 마이크로파로 열을 가하여 70∼110℃의 온도에서 0.8∼5hPa으로 30∼120 분 동안 화학반응시킨 후 건조대에서 열을 가하거나 드라이 아이스로 -70∼150℃온도에서 10∼180분 동안 건조과정을 거친 후 광호환성 원단이나 원사의 방사가 이루어지는 것을 특징으로 하는 광호환성 수지착색 조성물을 이용한 수지 착색방법.
제 2항에 있어서, 상기 조성물과 폴리프로필렌(PP)수지를 화학반응시킨 후 상기 건조온도에서 건조과정을 거친 후 광호환성 마스터 벳치(Pellet)를 압출.가공시킬 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 광호환성 수지착색 조성물을 이용한 수지 착색방법.