KR100724288B1

KR100724288B1 - 탈취 및 냄새제거 가능한 수지조성물

Info

Publication number: KR100724288B1
Application number: KR1020050134918A
Authority: KR
Inventors: 이미경; 홍종수; 임재곤; 유영성
Original assignee: 삼성토탈 주식회사
Priority date: 2005-12-30
Filing date: 2005-12-30
Publication date: 2007-06-04

Abstract

본 발명은 탈취 및 냄새 제거가 가능한 수지 조성물에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 상업화된 활성탄 혹은 산화 티탄/산화 아연의 혼합물을 처방함으로써 탈취 및 냄새 제거에 아주 효과적인 수지 조성물에 관한 것이다.

탈취, 냄새, 수지, 조성물, 활성탄

Description

탈취 및 냄새제거 가능한 수지조성물{DEODORIZING AND SMELL-REMOVABLE POLYMER COMPOSITION}

최근 일상 생활에서 및 산업 전반에서 다양한 종류의 냄새 문제가 이슈화되고 있다. 냄새를 유발하는 물질로는 암모니아, 아민, 황화수소, 티올 등이 대표적이며 이 가스들은 불쾌한 감정을 느끼게 할 뿐만 아니라 장기적으로 접촉할 시 인체에 유해한 영향을 끼칠 수 있어, 이에 대한 법적 규제 등이 강화되고 있다.

이를 해결하고자 많은 탈취제가 상업화되고 있으며, 현재까지는 실리카겔, 황산철과 결합된 L-아스코빅 산, 산화 티탄/산화 아연의 혼합물, 혹은 활성탄이 쓰이고 있다.

표면적이 상대적으로 큰 실리카겔의 경우, 습기가 있을 때는 암모니아를 흡수하기 쉽지만, 건조한 상태에서는 탈취 효과가 미미하여 주로 사용되지 않는다. 또한 황산철과 결합된 L-아스코빅 산은 특히 암모니아 및 아민 등의 탈취에 아주 유효하나, 황화수소 및 알데하이드의 탈취에는 거의 효과가 없다고 알려져 있다.

미국특허 제 5,023,286에 의하면 백색 탈취제인 산화 티탄/산화 아연의 혼합물(일본 특허 63-54935에 개시)에 의해 무기 필러의 냄새를 크게 제거할 수 있다고 설명하고 있다. 본 탈취제의 경우 상기에 언급된 다양한 가스의 흡수 및 탈취가 가능하지만, 가격이 비싸서 처방 함량의 한계를 지니고 있다.

한편 탈취제의 하나인 활성탄은 목재, 갈탄, 무연탄 및 야자 껍질 등을 원료로 제조되며, 미세 세공이 잘 발달되어 있다. 구멍지름은 0.1∼1만 ㎚ 정도, 부피는 1g 당 0.6∼0.8㎤이다. 수많은 구멍이 형성하는 내부 표면적은 모든 다공체(多孔體) 물질 중 가장 커서 1g당 500∼1500㎡에 이르는 것도 있으며, 이 수많은 구멍과 내부 표면에 산소, 수소, 질소, 황, 할로겐 등이 탄소와 결합하여 착화합물(錯化合物) 형성함으로써 흡착 능력을 발휘한다.

또한 흡착하려는 대상 혹은 물질에 따라 구멍 크기를 조정하여 색소처럼 큰 분자에는 큰 세공이, 가스처럼 작은 분자에는 작은 세공이 많은 활성탄을 사용할 수 있으며, 물리적·화학적으로 안정하고, 산·알칼리성에 강하며, 각종 유기용제에도 녹지 않는다는 장점이 있다.

활성탄에는 일반적으로 분말활성탄과 과립활성탄으로 나눌 수 있으며, 분말 활성탄은 액체상(液體相)을 대상으로 유지·고무·염료·설탕·글루탐산 제조에서 탈취·탈색·정제용으로 사용하며, 1회용으로 사용된다. 과립활성탄에는 2∼5㎜의 원통형·구형인 것과, 4∼100mesh의 파쇄탄로 나눠지며, 분말과 같은 용도로 쓰일 수 있으나, 이외에도 기체상(氣體相)에서 용제 회수 및 유독가스·분진 제거 등에 사용될 있다. 최근 정수·폐수처리·배기가스 중의 이산화황 제거 등 공해방지용 흡착 뒤 재생하여 사용하는 방법도 개발되었으며, 촉매운반체·분자체(가는 체) 등의 특수한 활성탄도 출시되었다.

기체상의 탈취 용도로 과립활성탄을 적용하는 경우, 황화수소, 벤젠, 티올 등의 탈취에 아주 효과적이지만, 암모니아와 아민 등에는 그 효과가 비교적 덜하다. 하지만 처방 함량을 증가시키거나 상기의 산화 티탄/산화 아연의 혼합물을 혼용하는 경우에도 전반적인 탈취효과를 높일 수 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술들의 문제점을 해결하고자 한 것으로서, 본 발명의 목적은, 탈취 및 냄새 제거의 목적으로 상업화된 활성탄 혹은 산화 티탄/산화 아연의 혼합물을 처방함으로써 탈취에 아주 효과적이면서 상업 적용 가능한 수지 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명자는 산화 티탄/산화 아연의 혼합물은 다양한 가스의 흡수 및 탈취가 가능하지만, 가격이 비싸서 처방 함량의 한계를 지니고 있는 데 반해, 상대적으로 저가의 과립활성탄을 적용하는 경우 유의 수준의 효과를 얻을 수 있을 뿐 아니라 활성탄의 처방 함량을 증가시키거나 산화 티탄/산화 아연의 혼합물을 혼용하는 경우에 전반적인 탈취효과를 높일 수 있다는 것을 알게 되어 본 발명을 완성하게 되었다.

본 발명에 의하면 용융흐름지수가 0.3∼100g/10분인 열가소성 수지가 전체의 15∼99.6중량%, 무기필러 0.1∼50중량%, 천연고무, 합성고무, 열가소성 엘라스토머 중 어느 하나인 엘라스토머 0.1∼20중량%, 활성탄 0.1∼10중량%, 산화 티탄 및 산화 아연의 혼합물 0.05∼2중량% 및 산화방지제, 활제, 내후성 안정제 중 어느 하나 이상인 첨가제 0.1∼3중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 탈취 및 냄새 제거 가능한 열가소성 수지 조성물이 제공된다.

상기 열가소성 수지는 폴리프로필렌, 폴리에틸렌을 포함하는 폴리올레핀계 수지인 것을 특징으로 한다.

상기 무기필러는 탈크, BaSO₄, CaCO₃, 유리섬유 중 어느 하나 이상인 것을 특징으로 한다.

상기 활성탄은 비표면적 900㎡/g 이상, 충진 밀도 0.4~0.6 g/㎖의 과립활성탄인 것을 특징으로 한다.

상기 활성탄은 0.1∼5% 포함되는 것을 특징으로 한다.

상기 산화 티탄 및 산화 아연의 혼합물은 TZ-100인 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.

본 발명에 따르면, (용융흐름지수가 0.3∼100g/10분인 열가소성 수지가 전체의 15∼99.6중량%, 무기필러 0.1∼50중량%, 천연고무, 합성고무, 열가소성 엘라스 토머 중 어느 하나인 엘라스토머 0.1∼20중량%, 활성탄 0.1∼10중량%, 산화 티탄 및 산화 아연의 혼합물 0.05∼2중량% 및 산화방지제, 활제, 내후성 안정제 중 어느 하나 이상인 첨가제 0.1∼3중량%를 포함하여 이루어지는 탈취 및 냄새 제거 가능한 열가소성 수지 조성물이 제공된다.

상기의 열가소성 수지로는 폴리프로필렌, 폴리에틸렌을 포함하는 폴리올레핀계 수지로서 0.3∼100g/10분의 용융흐름지수를 갖는 재료가 30∼99중량% 사용된다.

상기 무기 필러로는 탈크, BaSO₄, CaCO₃, 유리섬유 중 어느 하나 이상이 0.1∼50중량%로 사용한다.

상기 엘라스토머로는 천연고무, 합성고무, 열가소성 엘라스토머 중 어느 하나를 0.1∼20중량%로 사용한다. 상기 무기필러와 엘라스토머는 각각 강성 및 내충격 개선을 위해 사용가능하나, 상한치를 초과하여 사용하면 본 발명에서 제시하는 탈취제의 효과가 나타나지 않을 수 있다. 또한 무기필러와 엘라스토머가 냄새의 주 원인으로 작용하므로, 본 발명에서는 특히, 두 요소를 포함한 조성물의 탈취 및 냄세 제거에 관한 발명을 다루고자 한다.

또한 상기의 활성탄은 제조원료에 상관없으나, 일반적으로 야자 껍질로부터 제조된 것이 쓰이며, 비표면적 900㎡/g 이상이며, 충진 밀도 0.4∼0.6 g/㎖의 과립활성탄이 바람직하다. 또한 활성탄의 처방량은 전체의 0.1∼10중량%로 처방 가능하 며, 더욱 바람직하게는 0.1∼5%를 사용할 수 있다.

상기의 산화 티탄 및 산화 아연의 혼합물은 특히 일본 특허 63-54935에 개시된 것으로 티탄 인더스트리사(Titan industries Co.,Ltd)의 TZ-100를 사용하는 것이 바람직하며, 전체의 0.05∼2중량%로 사용하는 것이 좋다.

본 발명의 탈취 및 냄새 제거 가능한 열가소성 수지 조성물은, 바람직하게는, 기타첨가제를 냄새에 영향을 주지 않는 범위 내에서 더 포함할 수 있다. 상기 기타첨가제로는, 1차 및 2차 산화방지제, 활제, 슬립제, 스테아릭산 칼슘, 가소제, 열안정제, 광안정제, 동해방지제, 내후성 안정제 중 어느 하나 이상이 처방될 수 있으며, 전체의 0.1∼3중량%가 바람직하다.

본 발명의 탈취 및 냄새 제거 가능한 열가소성 수지 조성물은, 바람직하게는, 상기한 바와 같은 함량비의 열가소성 수지, 무기 필러, 엘라스토머, 활성탄 혹은 산화 티탄/산화 아연의 혼합물 및 첨가제를 교반-혼합장치에 투입하고, 이를 교반-혼합시킨 다음, 200∼250℃의 온도에서 이축 압출기로 용융 및 혼련하여 스트랜드 커팅(strand cutting)함으로써, 펠렛 형태로 제조할 수 있다.

이하에서 본 발명을 실시예 및 비교예를 통하여 보다 상세하게 설명하고자 하나, 이는 본 발명을 예시하기 위한 것에 지나지 않으며, 따라서, 본 발명의 보호 범위가 이들 실시예 및 비교예들에 의해 제한되는 것은 아니다.

[실시예 1]

하기 표 1에 표기한 바와 같이, 실시예 1은 폴리프로필렌 고결정성 수지(BI750,삼성토탈, MI 30g/10min)를 68.5중량% 사용, 무기 필러인 탈크 20중량%, 엘라스토머인 에틸렌-옥텐 모노머 10중량%, Carbon black 1.0%와 탈취제로서 산화 티탄/산화 아연의 혼합물인 TZ-100 0.3중량%를 교반-혼합장치에 투입하고, 이를 1분 내지 30분 동안 교반-혼합시킨 다음, 200∼250℃의 온도에서 이축 압출기로 용융 및 혼련하여 스트랜드 커팅(strand cutting)함으로써, 펠렛 형태로 제조하였다. 냄새평가를 위해 두께 2mm 시편(100*100mm)을 사출 성형하여 40*70mm로 컷팅하여 테스트 시편으로 사용하였다.

물성평가는 하기의 냄새 평가 규격(Dry condition, Wet condition)에 따라 탈취 정도를 판정하였으며, 등급은 1에서 6급으로 분류하였다. 여기서 1급은 자극적이고 강렬한 냄새, 2급은 강한 냄새, 3급은 약하지만 쉽게 감지할 수 있는 냄새, 4급은 냄새가 감지되나 미미한 냄새, 5급은 거의 감지할 수 없는 냄새, 6급은 냄새 없음을 의미한다.

[냄새평가 규격: Dry condition]

4L 유리 데시게이터를 에탄올로 세척 후, 60℃로 1시간 예비가열 후 냉방하 여 식힌다. 준비된 시편을 용기 안에 넣은 후, 80℃로 2시간 aging 후, 상온에서 1시간 방치한다. 데시게이터 입구를 3∼4cm 정도 열어 냄새평가 패널에 의해 2번씩 평가한다. 이 때 냄새평가 패널은 3인 이상 필요하다.

[냄새평가 규격: Wet condition]

4L 유리 데시게이터를 에탄올로 세척 후, 60℃로 1시간 예비가열 후 냉방하여 식힌다. 준비된 시편에 시험편 10%중량의 증류수를 균일하게 도포한 후, 데시게이터에 시편을 넣고 밀폐하여 상온에서 1시간 방치한다. 데시게이터 입구를 3~4cm 정도 열어 냄새평가 패녈에 의해 2번씩 평가한다. 이 때 냄새평가 패널은 3인 이상 필요하다.

실시예 1의 냄새평가 결과는 4.5등급으로서 높은 탈취 효과를 보였다.

[실시예 2 및 3]

실시예 2는 실시예 1과 유사한 조성으로서, 탈취제로서 산화 티탄/산화 아연의 혼합물인 TZ-100 0.3중량% 대신, P-활성탄을 0.5중량% 처방하여 유사한 결과를 얻었다. 또한 실시예 3에서 P-활성탄을 0.5중량% 외에 산화 티탄/산화 아연의 혼합물을 0.1중량%을 추가함으로써 냄새 개선 효과를 얻을 수 있었다.

[실시예 4 내지 7]

실시예 4∼7에서는 무기 필러인 탈크 30∼40중량%까지 증량하여 평가하였으며, 실시예 3의 결과와 마찬가지로 P-활성탄과 산화 티탄/산화 아연의 혼합물을 동시 처방하는 경우 뚜렷한 냄새 결과를 얻었으며, 실시예 6으로부터 활성탄이 일정 함량 처방된 경우 산화 티탄/산화 아연 없이도 충분한 개선 효과를 얻을 수 있었다.

[비교예 1 내지 3]

하기 표 1에 표기한 바와 같이, 실시예 1과 유사한 조성으로서, 탈취제가 사용되지 않거나 0.01중량% 미만의 활성탄 혹은 산화 티탄/산화 아연의 혼합물이 처방되는 경우, 매우 낮은 냄새 등급을 보임을 알 수 있다.

[비교예 4 내지 7]

비교예 4∼7은 실시예 4∼7과 같이 무기 필러인 탈크 함량을 30∼40중량%까지 증량하여 평가한 것으로, 0.05중량% 미만의 활성탄 혹은 0.01중량% 미만의 산화 티탄/산화 아연의 혼합물이 처방되는 경우, 매우 낮은 냄새 등급을 보임을 알 수 있다.

(원료의 투입량 단위: 중량%)

* EOM: 에틸렌-옥텐 모노머

* P-활성탄: 비표면적 900㎡/g, 충진 밀도 0.45 g/㎖, Mesh size 4 × 8 Dia=4mm의 과립활성탄

* TZ-100: white deodorizer, Titan industries Co.,Ltd

이상에서 설명된 바와 같이, 본 발명에 따르면, 상업화된 활성탄 혹은 산화 티탄 및 산화 아연의 혼합물을 처방함으로 탈취 및 냄새 제거에 아주 효과적이면서 상업 적용 가능한 수지 조성물을 얻을 수 있다.

또한 산화 티탄/산화 아연의 혼합물은 다양한 가스의 흡수 및 탈취가 가능하지만, 가격이 비싸서 처방 함량의 한계를 지니고 있는 데 반해, 상대적으로 저가의 과립활성탄을 적용하는 경우 유의 수준의 효과를 얻을 수 있을 뿐 아니라 활성탄의 처방 함량을 증가시키거나 산화 티탄/산화 아연의 혼합물을 혼용하는 경우에 전반적인 탈취효과를 높일 수 있다.

또한 활성탄은 블랙 칼라의 수지 조성물에만 적용 가능하다는 단점이 있어, 상업 적용의 한계가 있었으나, 최근 냄새 규제의 범위가 확대됨에 따라 주로 블랙 칼라를 사용하는 자동차 공조부품 및 난연 부품에도 원가 부담을 크게 높이지 않으면서 적용 가능할 것으로 보인다.

Claims

용융흐름지수가 0.3∼100g/10분인 열가소성 수지가 전체의 15∼99중량%,

무기필러 0.1∼50중량%,

천연고무, 합성고무, 열가소성 엘라스토머 중 어느 하나인 엘라스토머 0.1∼20중량%,

활성탄 0.1∼10중량%,

산화 티탄 및 산화 아연의 혼합물 0.05∼2중량% 및

산화방지제, 활제, 내후성 안정제 중 어느 하나 이상인 첨가제 0.1∼3중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 탈취 및 냄새 제거 가능한 열가소성 수지 조성물.
제1항에 있어서, 상기 열가소성 수지는 폴리프로필렌, 폴리에틸렌을 포함하는 폴리올레핀계 수지인 것을 특징으로 하는 탈취 및 냄새 제거 가능한 열가소성 수지 조성물.
제1항에 있어서, 상기 무기필러는 탈크, BaSO₄, CaCO₃, 유리섬유 중 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 탈취 및 냄새 제거 가능한 열가소성 수지 조성물.
제1항에 있어서, 상기 활성탄은 비표면적 900㎡/g 이상, 충진 밀도 0.4∼0.6 g/㎖의 과립활성탄인 것을 특징으로 하는 탈취 및 냄새 제거 가능한 열가소성 수지 조성물.
제1항에 있어서, 상기 활성탄은 0.1∼10% 포함되는 것을 특징으로 하는 탈취 및 냄새 제거 가능한 열가소성 수지 조성물.
제1항에 있어서, 상기 산화 티탄 및 산화 아연의 혼합물은 TZ-100인 것을 특징으로 하는 탈취 및 냄새 제거 가능한 열가소성 수지 조성물.