KR100793942B1 - 수용성 아크릴계 친환경적 저온분해용 아크릴 에멀젼조성물의 제조방법 및 그 조성물 - Google Patents

수용성 아크릴계 친환경적 저온분해용 아크릴 에멀젼조성물의 제조방법 및 그 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 수용성 아크릴계 친환경적 저온분해용 아크릴 에멀젼 조성물의 제조방법 및 그 조성물에 관한 것으로, CRT(칼라음극선관) 브라운관의 R.G.B 삼색 형광막 위에 Filming을 형성하여 Alluminium 증착시 형광막 손상을 방지하는 역할을 하며, 화면의 선명도 결정에 결정적 역할을 해주는 특수한 기능성이 있는 디스플레이장치의 중요한 소재인 수용성 저온분해용 코팅 수지를 제공함에 그 목적이 있다. 이를 위해 구성되는 본 발명은 (a) 증류수와 음이온 계면활성제를 80∼90℃의 온도 조건하에서 혼합 반응시켜 반응준비물을 형성하는 단계; (b) 증류수, 음이온 계면활성제, 메타아크릴산 에스테르 단량체, 아크릴산 에스테르 단량체, 카르복실기를 갖는 에틸렌성 불포화 단량체 및 가교 가능한 단량체를 일정 조성비로 혼합하여 단량체 혼합물을 형성하는 단계; (c) 단계 (a)에서 형성된 반응준비물에 초기반응액으로써의 단량체 혼합물과 함께 초기반응개시물을 투입하여 초기반응물을 형성하는 단계; (d) 단계 (c)의 초기반응물을 형성하는 과정에서 초기반응물에 단량체 혼합물 및 반응개시물을 일시 또는 다단계로 적하하여 일정온도 조건하에서 중합반응시키는 단계; (e) 단계 (d)의 중합반응 과정에서 85∼95℃의 온도를 유지하는 가운데 30∼90분 동안 숙성시키는 단계; (f) 단계 (e)의 과정을 통해 숙성이 완료된 후 65∼75℃의 온도조건하에서 숙성 완료된 중합반응물의 전체 중량에 대하여 0.5∼0.7 중량%의 후처리제를 투입하여 전환률을 높이는 단계; 및 (g) 단계 (f)의 과정을 통해 중합반응물의 전환률을 높인 다음 40℃ 이하로 냉각시키는 단계를 포함하여 이 루어진다.
칼라음극선관, 브라운관, 아크릴 에멀젼, 단량체

Description

수용성 아크릴계 친환경적 저온분해용 아크릴 에멀젼 조성물의 제조방법 및 그 조성물{Acryl Emulsion Composite of making method and Acryl Emulsion Composite for low temperature analysis}
본 발명은 수용성 아크릴계 친환경적 저온분해용 아크릴 에멀젼(Acryl Emulsion)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 CRT(칼라음극선관) 브라운관의 R.G.B 삼색 형광막 위에 Filming을 형성하여 Alluminium 증착시 형광막 손상을 방지하는 역할을 하며, 화면의 선명도 결정에 결정적 역할을 해주는 특수한 기능성이 있는 디스플레이장치의 중요한 소재인 수용성 저온분해용 코팅 수지로써 나노 크기의 균일한 입자형태로 형성시켜 저온분해성, 접착성 및 평활성을 향상시킨 수용성 아크릴계 친환경적 저온분해용 아크릴 에멀젼(Acryl Emulsion) 조성물의 제조방법 및 그 조성물에 관한 것이다.
일반적으로 메타 및 n=메타아크릴산 에스테르 공증합체 에멀젼은 그 조성을 변경시킴으로써 저온분해성, 완전연소성 및 평활성과 균일한 입도분포의 균형을 변경시킬 수 있으므로 전자소재(특히, 칼라모니터-디스플레이분야)의 특수코팅이나 무연소재로서 이용할 수 있다.
전술한 바와 같은 경우 저온분해성, 완전연소성 및 평활성과 균일한 입도분포의 균형물성을 향상시키기 위해서 주 원료인 단량체의 선택, 부 원료인 유화제의 선택, 합성방법 및 합성완료 후의 물성분석, 현장적용 후 최종 브라운관 제조 완성 후의 효과분석, 브라운관의 수명, 리드타임 측정 등 독자적인 설계능력을 강화하는 것이 필수적이라 할 수 있다.
한편, 종래의 기술에 있어 대부분이 톨루엔, 크실렌 등과 같은 휘발성 유기용제를 주로 이용하여 합성된 Solvent 타입을 그대로 적용하고 있으나, 유기용제는 대기오염 및 인체에 해로운 문제점 등 최근 환경적인 문제가 크게 대두되면서 또한 생산비의 절감이라든가 브라운관 품질의 향상 측면에서 위의 친환경적인 수용성 제품의 적용문제가 시급히 대두되고 있는 실정이다.
본 발명을 전술한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 수용성이면서도 나노크기의 균일한 입자형태로 형성시켜 저온분해성, 접착성, 평활성을 높일 수 있는 수용성 아크릴계 친환경적 저온분해용 아크릴 에멀젼(Acryl Emulsion) 조성물의 제조방법 및 그 조성물을 제공함에 그 목적이 있다.
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위해 구성되는 본 발명은 다음과 같다. 즉, 본 발명에 따른 수용성 아크릴계 친환경적 저온분해용 아크릴 에멀젼(Acryl Emulsion) 조성물의 제조방법은 CRT(칼라음극선관) 브라운관의 R.G.B 삼색 형광막 위에 Filming을 형성하여 Alluminium 증착시 형광막 손상 방지 기능을 하는 수용성 아크릴계 친환경적 저온분해용 아크릴 에멀젼(Acryl Emulsion)의 조성물의 제조방법에 있어서, (a) 증류수 95∼99 중량%와 음이온 계면활성제 1∼5 중량%를 80∼90℃의 온도 조건하에서 혼합 반응시켜 반응준비물을 형성하는 단계; (b) 증류수 40∼45 중량%, 음이온 계면활성제 1∼6 중량%, 메타아크릴산 에스테르 단량체 48∼53 중량%, 아크릴산 에스테르 단량체 4∼9 중량%, 카르복실기를 갖는 에틸렌성 불포화 단량체 1∼6 중량% 및 가교 가능한 단량체 1∼6 중량%의 조성비로 상온에서 혼합하여 단량체 혼합물을 형성하는 단계; (c) 단계 (a)에서 형성된 반응준비물 83∼88 중량%, 초기반응액으로써의 단량체 혼합물 10∼15 중량%, 반응개시제 3∼6 중량%와 증류수 94∼97 중량%로 조성된 초기반응개시물 2∼7 중량%를 투입하여 초기반응물을 형성하는 단계; (d) 단계 (c)의 과정에서 형성된 초기반응물 43∼47 중량%, 단량체 혼합물 48∼52 중량%, 반응개시제 2∼5 중량%와 증류수 95∼98 중량%로 조성된 반응개시물 5∼9 중량%를 일시 또는 다단계로 적하하여 2∼4 시간동안 일정온도 조건하에서 중합반응시키는 단계; (e) 단계 (d)의 중합반응 과정에서 85∼95℃의 온도를 유지하는 가운데 30∼90분 동안 숙성시키는 단계; (f) 단계 (e)의 과정을 통해 숙성이 완료된 후 65∼75℃의 온도조건하에서 숙성 완료된 중합반응물의 전체 중량에 대하여 0.5∼0.7 중량%의 후처리제를 투입하여 전환률을 높이는 단계; 및 (g) 단계 (f)의 과정을 통해 중합반응물의 전환률을 높인 다음 40℃ 이하로 냉각시키는 단계를 포함하여 이루어진다.
전술한 바와 같은 구성에서 단계 (d) 과정의 중합반응시 반응기 내부의 온도 는 90∼95℃로 유지함이 적당하다.
전술한 단계 (d) 과정에서 단량체 혼합물을 다단계로 투입하는 과정은, (d-1) 중합반응개시 이후 5∼15분 동안은 단량체 혼합물을 분당 0.2∼0.3 ℓ(리터)의 투입속도로 연속적으로 정속투입하는 단계; (d-2) 단계 (d-1) 과정 후 15∼25분 동안은 단량체 혼합물을 분당 0.2∼0.4 ℓ(리터)의 투입속도로 연속적으로 정속투입하는 단계; (d-3) 단계 (d-2) 과정 후 25∼35분 동안은 단량체 혼합물을 분당 0.4∼0.5 ℓ(리터)의 투입속도로 연속적으로 정속투입하는 단계; 및 (d-4) 단계 (d-4) 과정 후 3∼4 시간 동안은 단량체 혼합물을 분당 0.2∼0.4 ℓ(리터)의 투입속도로 연속적으로 정속투입하는 단계로 이루어질 수 있다.
그리고, 전술한 단계 (d) 과정에서 반응개시물을 투입하는 과정은 단계 (d-1), (d-2), (d-3) 및 (d-4)의 과정에서 분당 0.01∼0.05 ℓ(리터)의 투입속도로 연속적으로 투입할 수 있다.
한편, 전술한 바와 같은 본 발명의 구성에서 메타아크릴산 에스테르 단량체로는 에틸메타아크릴레이트, 프로필메타아크릴레이트, 부틸메타아크릴레이트, n-부틸메타아크릴레이트, 헥실메타아크릴레이트, 2-에틸헥실메타아크릴레이트, 옥틸메타아크릴레이트, 노닐메타아크릴레이트, 데실메타아크릴레이트 및 스테아릴메타아크릴레이트 중 선택된 1종 또는 2종 이상이 혼합 적용될 수 있다.
전술한 바와 같은 본 발명의 구성에서 아크릴산 에스테르 단량체로는 2-에틸헥실아크릴레이트가 적용될 수 있다.
전술한 구성의 카르복실기를 갖는 에틸렌성 불포화 단량체로는 메타아크릴 산, 아크릴산, 이타콘산, 푸마르산 및 말레산 중 선택된 1종 또는 2종 이상으로 이루어질 수 있다.
그리고, 가교 가능한 단량체로는 6개 이하의 관응기를 갖는 소 관능성 단량체, 글리시딜 메타크릴레이트 및 2-하이드록시에틸메타크릴레이트 중 선택된 1종 또는 2종 이상으로 이루어질수 있다.
전술한 계면활성제는 음이온성 계면활성제로 Sodium dialkyl Sulfsuccinate계 계면활성제(Surface active agent)로 이루어질 수 있다.
전술한 바와 같은 본 발명의 반응개시제로는 암모늄퍼설페이트, 포타슘퍼설페이트 중 선택된 1종 또는 2종이 혼합 적용될 수 있다.
전술항 구성에서 후처리제로는 롱가르트 2∼6 중량%, 증류수 92∼96 중량% 및 t-부틸하이드록시페록사이드 2∼6 중량%의 조성비로 이루어질 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 수용성 아크릴계 친환경적 저온분해용 아크릴 에멀젼(Acryl Emulsion) 조성물은 앞서 기술한 바와 같은 제조방법을 통해 제조된다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 수용성 아크릴계 친환경적 저온분해용 아크릴 에멀젼(Acryl Emulsion) 조성물의 제조방법 및 그 조성물에 대하여 상세하게 설명하기로 한다.
먼저, 본 발명에 따른 수용성 아크릴계 친환경적 저온분해용 아크릴 에멀젼(Acryl Emulsion) 조성물은 단량체 혼합물, 계면활성제, 증류수를 주성분으로 하여 중합반응을 거쳐 생성된다. 이때, 단량체 혼합물은 탄소수가 2 내지 8개인 알킬기를 갖는 메타아크릴산 에스테르 단량체, 아크릴산 에스테르단량체, 카르복실기 를 갖는 에틸렌성 불포화 단량체 및 가교 가능한 단량체를 포함한다.
본 발명에 따른 수용성 아크릴계 친환경적 저온분해용 아크릴 에멀젼(Acryl Emulsion) 조성물은 메타아크릴산 에스테르 단량체, 아크릴산 에스테르 단량체, 카르복실기를 갖는 에틸렌성 불포화 단량체 및 가교 가능한 단량체를 일정 조성비로 혼합한 정체 중량 중 일정량의 단량체 혼합물을 증류수와 계면활성제로 혼합 조성된 반응준비물에 투입하는 한편 반응개시제와 증류수로 혼합 조성된 초기반응개시물 투입하여 초기반응물을 형성하고, 형성된 초기반응물에 나머지의 단량체 혼합물과 그리고 일정량의 반응개시제와 증류수로 혼합 조성된 반응개시물을 투입하여 중합반응을 유도하며, 중합반응을 유도하는 과정 중 일정 온도조건하에서 숙성시킨 후 일정 온도조건하에서 후처리제를 투입하여 중합반응을 완료한 다음 냉각을 통해 제조된다.
전술한 바와 같은 구성에서 반응준비물은 증류수 95∼99 중량%와 음이온 계면활성제 1∼5 중량%를 80∼90℃의 온도 조건하에서 혼합 반응시켜 형성한다. 그리고, 단량체 혼합물은 증류수 40∼45 중량%, 음이온 계면활성제 1∼6 중량%, 메타아크릴산 에스테르 단량체 48∼53 중량%, 아크릴산 에스테르 단량체 4∼9 중량%, 카르복실기를 갖는 에틸렌성 불포화 단량체 1∼6 중량% 및 가교 가능한 단량체 1∼6 중량%의 조성비로 상온에서 혼합하여 이루어진다.
본 발명에 따른 수용성 아크릴계 친환경적 저온분해용 아크릴 에멀젼(Acryl Emulsion) 조성물의 제조과정을 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다. 먼저, 본 발명에 따른 기술은 (a) 반응준비물을 형성하는 단계, (b) 단량체 혼합물을 형성하 는 단계, (c) 초기반응물을 형성하는 단계, (d) 중합반응을 유도하는 단계, (e) 숙성시키는 단계, (f) 후처리제의 투입을 통해 전환률을 높이는 단계 및 (g) 냉각시켜 제품을 완성하는 단계를 통해 수용성 아크릴계 친환경적 저온분해용 아크릴 에멀젼(Acryl Emulsion) 조성물을 제조한다.
전술한 바와 같은 수용성 아크릴계 친환경적 저온분해용 아크릴 에멀젼(Acryl Emulsion) 조성물의 제조과정을 설명하면 먼저, 단계 (a)의 과정은 반응준비물을 형성하는 과정으로, 이 과정에서는 증류수와 음이온 계면활성제를 일정 조성비로 혼합 반응시켜 반응준비물을 형성한다.
전술한 바와 같은 반응준비물의 형성과정은 반응탱크를 통해서 이루어지되 반응준비물의 조성은 증류수 95∼99 중량%와 음이온 계면활성제 1∼5 중량%의 조성비로 이루어진다. 이때, 반응준비물의 조성 과정에서 증류수 95∼99 중량%와 음이온 계면활성제 1∼5 중량%의 조성비로 이루어지는 반응준비물은 80∼90℃의 온도 조건하에서 혼합 반응되어 조성된다.
단계 (b)의 과정은 단량체 혼합물을 형성하는 과정으로, 이 단계 (b)의 과정에서는 증류수, 음이온 계면활성제, 메타아크릴산 에스테르 단량체, 아크릴산 에스테르 단량체, 카르복실기를 갖는 에틸렌성 불포화 단량체 및 가교 가능한 단량체를 일정 조성비로 상온에서 혼합하여 단량체 혼합물을 조성한다.
전술한 바와 같은 단계 (b)의 단량체 혼합물을 조성하는 과정에서 단량체 혼합물의 조성은 증류수 40∼45 중량%, 음이온 계면활성제 1∼6 중량%, 메타아크릴산 에스테르 단량체 48∼53 중량%, 아크릴산 에스테르 단량체 4∼9 중량%, 카르복실기를 갖는 에틸렌성 불포화 단량체 1∼6 중량% 및 가교 가능한 단량체 1∼6 중량%의 조성비로 혼합 조성된다. 이때, 단량체 혼합물의 조성과정은 유화탱크를 통해 이루어진다.
전술한 단계 (b)의 단량체 혼합물을 조성하는 과정에서 계면활성제는 음이온성 계면활성제로 Sodium dialkyl Sulfsuccinate계 계면활성제(Surface active agent)로 이루어질 수 있다. 이때, 음이온 계면활성제는 아크릴계 단량체 혼합물을 증류수에 유화시키기 위한 것으로, 이러한 계면활성제는 음이온성으로 1종류 이상의 계면활성제를 함께 첨가하는 것이 적당하다.
그리고, 단계 (b)의 단량체 혼합물을 조성하는 과정에서 메타아크릴산 에스테르 단량체로는 에틸메타아크릴레이트, 프로필메타아크릴레이트, 부틸메타아크릴레이트, n-부틸메타아크릴레이트, 헥실메타아크릴레이트, 2-에틸헥실메타아크릴레이트, 옥틸메타아크릴레이트, 노닐메타아크릴레이트, 데실메타아크릴레이트 및 스테아릴메타아크릴레이트 중 선택된 1종 또는 2종 이상이 혼합 적용될 수 있다. 이때, 본 발명에서는 메타아크릴산 에스테르 단량체로 n-부틸메타아크릴레이트와 스테아릴메타아크릴레이트를 1:1의 비율로 혼합하여 적용하였다.
전술한 바와 같은 메타아크릴산 에스테르 단량체는 중합체의 유리전이온도, 잔탄율 및 각각의 제반특성을 고려하여 선택되고, 최종 중합체의 유리전이온도가 +12℃이상 되도록 선택되는 것이 바람직하다.
전술한 바와 같은 단계 (b)의 단량체 혼합물을 조성하는 과정에서 아크릴산 에스테르 단량체로는 2-에틸헥실아크릴레이트가 적용될 수 있다.
그리고, 카르복실기를 갖는 에틸렌성 불포화 단량체는 메타아크릴산 에스테르 단량체와 아크릴산 에스테르 단량체와 공중합할 수 있는 것으로 각각의 단량체들을 가교시킬 수 있는 역할을 담당하는 단량체에 해당한다. 이러한 카르복실기를 갖는 에틸렌성 불포화 단량체로는 메타아크릴산, 아크릴산, 이타콘산, 푸마르산 및 말레산 중 선택된 1종 또는 2종 이상으로 이루어질 수 있다.
아울러, 가교 가능한 단량체로는 저온분해 유지력을 높일 수 있도록 6개 이하의 관응기를 갖는 소 관능성 단량체, 글리시딜 메타크릴레이트 및 2-하이드록시에틸메타크릴레이트 중 선택된 1종 또는 2종 이상으로 이루어질 수 있다.
전술한 바와 같은 가교 가능한 단량체는 과잉 투입할 경우 가교밀도를 증가시켜 평활성 및 연소성을 저하시키기 때문에 이 기능을 저하시키지 않는 정도의 적정량을 첨가하는 것이 적당하다. 이때, 전술한 가교 가능한 단량체는 저온분해 유지력을 보다 높일 수 있게 기여하는 2-하이드록시에틸 메타크릴레이트를 적용하는 것이 바람직하다.
단계 (c)의 과정은 초기반응물을 형성하는 과정으로, 이 단계 (c)의 과정에서는 반응탱크에서 조성된 반응준비물과 초기반응액으로써의 단량체 혼합물 및 초기반응개시물을 혼합하여 초기반응물을 형성하게 된다. 이러한 초기반응물의 형성 과정은 반응탱크 내의 반응준비물에 초기반응액으로써의 단량체 혼합물과 초기반응개시물을 일정 비율로 투입하여 초기반응물을 형성하게 된다.
한편, 전술한 바와 같은 단계 (c)의 초기반응물을 형성하는 과정에서 초기반응물의 조성은 단계 (a) 과정에서 조성된 반응준비물 83∼88 중량%와 단계 (b) 과 정에서 조성된 초기반응액으로써의 단량체 혼합물 10∼15 중량% 및 초기반응개시물 2∼7 중량%의 조성비로 이루어진다. 이때, 초기반응개시물은 반응개시제 3∼6 중량%와 증류수 94∼97 중량%로 조성된다.
전술한 단계 (c)의 초기반응물을 형성하는 과정에서 초기반응개시물을 구성하는 반응개시제로는 암모늄퍼설페이트, 포타슘퍼설페이트 중 선택된 1종 또는 2종이 혼합 적용될 수 있다.
단계 (d)의 과정은 중합반응을 유도하는 과정으로, 이 단계 (d)의 과정에서는 단계 (c) 과정에서 조성되는 반응탱크 내의 초기반응물에 단계 (b)의 과정에서 조성된 단량체 혼합물과 반응개시물을 일시 또는 다단계로 적하하여 중합반응을 유도한다.
전술한 단계 (d)의 중합반응을 유도하는 과정에서의 초기반응물, 단량체 혼합물 및 반응개시물의 조성비는 초기반응물 43∼47 중량%, 단량체 혼합물 48∼52 중량% 및 반응개시물 5∼9 중량%로 조성된다. 이때, 반응개시물은 반응개시제 2∼5 중량%와 증류수 95∼98 중량%로 조성된다.
한편, 전술한 바와 같이 반응탱크 내의 초기반응물에 단량체 혼합물과 반응개시물을 일시 또는 다단계로 적하하여 중합반응을 유도하는 과정에서 반응탱크 내부의 온도 조건은 90∼95℃로 2∼4 시간동안 유지하는 가운데 중합반응을 유도한다.
전술한 바와 같이 반응탱크 내의 초기반응물에 단량체 혼합물과 반응개시물을 일시 또는 다단계로 적하하여 중합반응을 유도하는 과정에서 단량체 혼합물을 다단계로 투입하는 과정은 본 발명에서는 4단계의 과정으로 이루어진다.
즉, 중합반응을 유도하는 과정에서 단량체 혼합물을 다단계로 투입하는 과정은 (d-1) 중합반응개시 이후 5∼15분 동안은 단량체 혼합물을 분당 0.2∼0.3 ℓ(리터)의 투입속도로 연속적으로 정속투입하는 단계, (d-2) 단계 (d-1) 과정 후 15∼25분 동안은 단량체 혼합물을 분당 0.2∼0.4 ℓ(리터)의 투입속도로 연속적으로 정속투입하는 단계, (d-3) 단계 (d-2) 과정 후 25∼35분 동안은 단량체 혼합물을 분당 0.4∼0.5 ℓ(리터)의 투입속도로 연속적으로 정속투입하는 단계 및 (d-4) 단계 (d-4) 과정 후 3∼4 시간 동안은 단량체 혼합물을 분당 0.2∼0.4 ℓ(리터)의 투입속도로 연속적으로 정속투입하는 단계로 이루어진다.
그리거, 전술한 바와 같은 단계 (d)의 중합반응을 유도하는 과정에서 반응개시물을 투입하는 과정은 전술한 단량체 혼합물을 다단계로 투입하는 과정에서와 같이 4단계로 이루어지되 단량체 혼합물을 다단계로 투입하는 과정의 단계 (d-1), (d-2), (d-3) 및 (d-4)의 과정에서 분당 0.01∼0.05 ℓ(리터)의 투입속도로 연속적으로 투입한다.
단계 (e)의 과정은 단계 (d) 과정의 중합반응 과정에서 중합반응물을 숙성시키는 단계로, 이 단계 (d) 과정은 단계 (d) 과정의 중합반응 과정에서의 중합반응물을 85∼95℃의 온도를 유지하는 가운데 30∼90분 동안 숙성시키게 된다. 본 발명에서는 90℃의 온도 조건으로 유지하면서 1시간 정도 숙성시켰다.
단계 (f)의 과정은 후처리제를 투입하여 중합반응물의 전환률을 향상시키는 단계로, 이 단계 (f)의 과정에서는 단계 (e)의 과정을 통해 숙성이 완료된 중합반 응물을 일정 온도조건하에서 후처리제를 투입하여 중합반응물의 전환률을 높이게 된다.
한편, 전술한 바와 같이 중합반응물의 전환률을 높이기 위해 (e)의 과정을 통해 숙성이 완료된 중합반응물에 투입하는 후처리제는 숙성 완료된 중합반응물의 전체 중량에 대하여 0.5∼0.7 중량%을 투입하고, 후처리제의 투입조건은 65∼75℃의 온도조건하에서 투입한다. 물론, 후처리제의 투입 또한 반응탱크에서 이루어진다.
그리고, 전술한 단계 (f)의 과정에서 숙성 완료된 중합반응물에 투입하는 후처리제로는 롱가르트, 증류수 및 t-부틸하이드록시페록사이드로 이루어지되 그 조성은 롱가르트 2∼6 중량%, 증류수 92∼96 중량% 및 t-부틸하이드록시페록사이드 2∼6 중량%의 조성비로 이루어진다.
단계 (g)의 과정은 중합반응이 완료된 중합반응물을 냉각시켜 조성물(수용성 아크릴계 친환경적 저온분해용 아크릴 에멀젼 조성물)을 완성하는 단계로, 이 단계 (g)의 과정에서는 단계 (f)의 과정을 통해 중합반응물의 전환률을 높인 다음 40℃ 이하로 냉각시켜 수용성 아크릴계 친환경적 저온분해용 아크릴 에멀젼 조성물을 완성하게 된다.
전술한 바와 같은 (a) 반응준비물을 형성하는 단계, (b) 단량체 혼합물을 형성하는 단계, (c) 초기반응물을 형성하는 단계, (d) 중합반응을 유도하는 단계, (e) 숙성시키는 단계, (f) 후처리제의 투입을 통해 전환률을 높이는 단계 및 (g) 냉각시켜 제품을 완성하는 단계와 같은 일련의 과정을 통해 수용성 아크릴계 친환 경적 저온분해용 아크릴 에멀젼(Acryl Emulsion) 조성물을 제조한 후에는 제품을 포장하여 출하한다.
한편, 전술한 바와 같은 구성을 통해 제조된 본 발명에 따른 수용성 아크릴계 에멀젼 조성물은 수용성이면서도 기존의 Solvent 타입에 비해 저온에서의 열분해력이 우수하고, 잔탄율이 적어 CRT(칼라음극선관) 브라운관의 R.G.B 삼색 형광막 filming액으로 적용시 우수한 품질의 브라운관을 제조할 수 있다.
이하에서는 전술한 바와 같은 수용성 아크릴계 친환경적 저온분해용 아크릴 에멀젼 조성물의 바람직한 제조과정에 따른 실시 예를 설명한다.
[실시 예 1]
먼저, 교반기, 냉각기, 온도계, 적하깔대기, 질소주입장치가 장착된 6구 분리형 반응탱크에 증류수 98 중량%와 음이온 계면활성제 2 중량%의 조성비로 투입하여 88℃의 온도 조건으로 승온을 통해 반응준비물을 조성하였다.
한편, 유화탱크를 통해 증류수 42 중량%, 계면활성제(Surface active agent) 1.1 중량%, 메타아크릴산 에스테르 단량체 48.9 중량%, 아크릴산 에스테르 단량체 4.2 중량%, 카르복실기를 갖는 에틸렌성 불포화 단량체 1.9 중량% 및 가교 가능한 단량체 1.9 중량%의 조성비로 혼합 조성하여 단량체 혼합물 즉, 유화처리용액을 조성하였다.
전술한 바와 같은 유화처리용액을 조성하는 과정에서 계면활성제는 Sodium dialkyl Sulfsuccinate계 음이온성 계면활성제를 적용하였고, 메타아크릴산 에스테르 단량체로는 n-부틸메타아크릴레이트 또는 스테아릴메타아크릴레이트, 아크릴산 에스테르 단량체로는 2-에틸헥실아크릴레이트가 적용되었으며, 카르복실기를 갖는 에틸렌성 불포화 단량체로는 메타아크릴산, 가교 가능한 단량체로는 2-하이드록시에틸메타크릴레이트를 적용하였다.
전술한 바와 같이 단량체 혼합물(유화처리용액을) 조성한 후에는 초기반응액으로써 단량체 혼합물의 일부를 취하여 반응탱크 내부에 투입하고, 이어서 반응개시제 4.7 중량%와 증류수 95.3 중량%의 조성비로 이루어진 일정량의 초기반응개시물을 반응탱크 내부에 투입하여 초기반응물을 형성하였다. 이때, 반응탱크 내의 초기반응물을 구성하는 반응준비물과 단량체 혼합물 및 초기반응개시물의 조성은 반응준비물 85.3 중량%, 단량체 혼합물 12.3 중량% 및 초기반응개시물 2.4 중량%의 조성비로 혼합하여 40∼60rpm으로 교반을 통해 용해시켜 초기반응액을 조성하였다.
전술한 바와 같은 실험에 의하면 점착제 형성과정에서 초기반응액을 적용하지 않는 경우에는 최종 생성된 점착제 조성물의 입자 크기가 350나토미터 정도였으나, 초기반응액을 적용한 경우에는 수십나노미터 이하로 줄어들었다.
다음으로, 반응준비물에 단량체 혼합물과 초기반응개시물이 적절하게 용해된 다음에는 5분 정도 유지시킨 후, 반응탱크 내의 초기반응물에 일정량의 단량체 혼합물과 반응개시물을 일시에 투입하여 중합반응을 유도하였다. 이때, 일정량의 단량체 혼합물은 3시간 동안 90∼95℃의 온도 조건하에서 반응개시물과 함께 반응탱크 내의 초기반응물에 적하된다.
전술한 바와 같은 실험에서 반응탱크 내의 초기반응물과 일정량의 단량체 혼합물 및 반응개시물의 조성은 초기반응물 44.9 중량%에 단량체 혼합물 49.6 중량% 와 반응개시물 5.5 중량%의 조성비로 혼합 조성된다. 이때, 반응개시물은 반응개시제 2.9 중량%와 증류수 97.1 중량%로 조성된다.
한편, 전술한 바와 같은 단량체 혼합물(유화처리액)과 반응개시물의 투입 종료 이후에는 약 90℃의 온도 조건으로 온도를 유지하는 가운데 1시간 동안 숙성시킨 후, 온도 70℃의 조건하에서 후처리제제를 미량 투입하여 미반응 단량체가 발생하지 않도록 하여 전환율을 높였다. 이때, 후처리제로는 롱가르트 3.1 중량%, t-부틸하이드록시폐록사이드 3.1 중량% 및 증류수 93.8 중량%의 조성비로 조성하여 중합반응물 전체 중량의 0.64 중량%를 투입하였다.
다음으로, 전술한 바와 같이 롱가르트 3.1 중량%, t-부틸하이드록시폐록사이드 3.1 중량% 및 증류수 93.8 중량%의 조성비로 조성된 후처리제를 중합반응물 전체 중량의 0.64 중량%를 투입한 다음에는 40℃ 이하로 냉각하여 반응을 종료하였다.
[실시 예 2]
실시 예 2 역시 실시 예 1 의 실험 예와 같은 과정을 통해 수용성 아크릴계 친환경적 저온분해용 아크릴 에멀젼 조성물을 제조하는 것은 마찬가지이나, 다만 중합반응시 단량체 혼합물(유화처리액)과 반응개시물의 투입량을 일시에 투입하지 않고 점진적으로 증가시키면서 다단계로 분할투입하는 것이 다르다.
먼저, 단량체 혼합물(유화처리액)에 대해서는 1단계로 중합반응개시 이후 10분 동안은 유화처리액을 분당 0.2∼0.3 ℓ(리터)의 투입속도로 연속적으로 정속투입하였고, 2단계로서 20분 동안은 분당 0.2∼0.4 ℓ(리터)의 투입속도로 연속적 으로 정속투입하였고, 3단계로서 30분 동안은 분당 0.4∼0.5 ℓ(리터)의 투입속도로 정속투입하였다. 이후, 4단계로서 2시간 동안은 분당 0.5∼0.9 ℓ(리터)의 투입속도로 정속투입하였다.
그리고, 반응개시물은 1∼4단계 동안 분당 0.01∼0.05 ℓ(리터)의 투입속도로 점진적으로 증가시키면서 연속적으로 투입하였다.
전술한 바와 같이 반응개시물 및 단량체 혼합물(유화처리액)을 한꺼번에 투입하지 않고 다단계로 분할 투입하게 되면 생성입자의 크기가 균일성이 향상됨을 실험을 통해 확인하였다.
전술한 바와 같은 실시 예 1 및 실시 예 2 의 과정을 통해 조성된 수용성 에멀젼 점착제는 아크릴 에멀젼의 전환율이 99.8%이상, 유리전이온도 +12.6℃로 아래의 표 2와 같이 우수한 결과를 나타냈다.
No. 구분 비고
1 Solid Content(%) 30±1
2 Viscosity(BF rvt #1. 10rpm) 100 이하
3 PH 7-8
4 열분해 개시온도(℃) 200-220
5 열분해 완료온도(℃) 95% 이상 370
6 완전분해온도(℃) 1% 미만 450
7 잔탄율(450℃ 이하) 1% 미만
8 Particle Size(nm) 120 이하
9 휘도(Red, Green, Blue)
10 AL 부풀음 없음
전술한 표 1 에서의 입자크기는 ASTM D5296에 의해 제시된 방법에 의해 실험한 결과이다. 이때, 번호 1, 2, 3 또한 KS 규격에 의해 실험한 결과이고, 번호 4, 5, 6, 7은 TGA기기에 의한 측정 결과이며, 번호 9, 10은 위 에멀젼 조성물을 이용하여 실제 칼라 브라운관을 생산한 후 쌤플링하여 측정한 결과이다.
또한, 전술한 바와 같은 본 발명에 따른 에멀젼 조성물은 종래 기술에 따른 칼라 브라운관의 형광막 형성시 중간막 공정에서 형성되는 에멀젼 막을 별도의 열분해 공정없이 제거할 수 있는 에멀젼 조성물로 제공되는 것이며, 이러한 에멀젼 조성물 적용함으로써 중간막을 종래보다 얇게 형성하여 가스 배출을 위한 열분해 공정시 가스 방출량을 손쉽게 제거하고, 알루미늄 부풀음을 방지할 수 있는 특성이 있다.
또한, 전술한 바와 같은 본 발명에 따른 에멀젼 조성물을 적용함으로써 Baking 로(爐) 없이도 열분해가 가능함은 물론, 본 발명에 따른 에멀젼 조성물은 열분해 공정 시간이 단축되는 칼라 브라운관의 형광막 형성에 적용될 수 있다.
본 발명은 전술한 실시 예에 국한되지 않고 본 발명의 기술사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수가 있다.
이상에서와 같이 본 발명에 따르면 기존의 Solvent 타입에 비해 저온에서의 열분해력이 우수하여 별도의 열분해공정을 위한 Backing을 거치지 않고, 저온에서 소각될 수 있는 저온 분해성 특성이 있다.
또한, 본 발명에 따른 기술은 불연소 가스방출에 따른 AL 부풀음의 발생을 방지하고, 열분해력 저하에 따른 잔류가스 누적에 의한 수명단축을 방지하며, 용제휘발에 의한 열악한 작업환경을 개선할 수 있는 친환경적인 수용성타입을 제공한다.
아울러, 본 발명에 따른 조성물을 적용하여 최종제품인 CRT 브라운관을 생산함에 있어 인체에 무해하고, 인화성이 없으며, 친환경적인 측면 및 생산비 절감효과와 더불어, 무엇보다도 종래에 문제점으로 지적된 알루미늄 부풀음 현상이 제거되며, 취도상승과 브라운관의 얼룩상태가 종래와 비교하여 현저하게 상승됨에 따라 칼라의 선명도가 양호해지고 수명이 연장되는 우수한 품질의 브라운관을 제조할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 아크릴 에멀져 조성물을 저온분해용 합성수지로서 저온에서 열분해가 가능하며, 연소시 연기가 발생하지 않는 우연 코팅소재로 위 기술을 이용하여 각종 건축자재나 섬유 제지등 산업자제 코팅 분야에 응용할 경우 화재시 발생하는 연기발생에 의한 폐혜 등을 현저하게 줄일 수 있을 것으로 기대된다.

Claims (12)

  1. CRT(칼라음극선관) 브라운관의 R.G.B 삼색 형광막 위에 Filming을 형성하여 Alluminium 증착시 형광막 손상 방지 기능을 하는 수용성 아크릴계 친환경적 저온분해용 아크릴 에멀젼(Acryl Emulsion)의 조성물의 제조방법에 있어서,
    (a) 증류수 95∼99 중량%와 음이온 계면활성제 1∼5 중량%를 80∼90℃의 온도 조건하에서 혼합 반응시켜 반응준비물을 형성하는 단계;
    (b) 증류수 40∼45 중량%, 음이온 계면활성제 1∼6 중량%, 메타아크릴산 에스테르 단량체 48∼53 중량%, 아크릴산 에스테르 단량체 4∼9 중량%, 카르복실기를 갖는 에틸렌성 불포화 단량체 1∼6 중량% 및 가교 가능한 단량체 1∼6 중량%의 조성비로 상온에서 혼합하여 단량체 혼합물을 형성하는 단계;
    (c) 단계 (a)에서 형성된 반응준비물 83∼88 중량%, 초기반응액으로써의 단량체 혼합물 10∼15 중량%, 반응개시제 3∼6 중량%와 증류수 94∼97 중량%로 혼합 조성된 초기반응개시물 2∼7 중량%를 투입하여 초기반응물을 형성하는 단계;
    (d) 단계 (c)의 과정에서 형성된 초기반응물 43∼47 중량%, 단량체 혼합물 48∼52 중량%, 반응개시제 2∼5 중량%와 증류수 95∼98 중량%로 조성된 반응개시물 5∼9 중량%를 일시 또는 다단계로 적하하여 2∼4 시간동안 일정온도 조건하에서 중합반응시키는 단계;
    (e) 단계 (d)의 중합반응 과정에서 85∼95℃의 온도를 유지하는 가운데 30∼90분 동안 숙성시키는 단계;
    (f) 단계 (e)의 과정을 통해 숙성이 완료된 후 65∼75℃의 온도조건하에서 숙성 완료된 중합반응물의 전체 중량에 대하여 0.5∼0.7 중량%의 후처리제를 투입하여 전환률을 높이는 단계; 및
    (g) 단계 (f)의 과정을 통해 중합반응물의 전환률을 높인 다음 40℃ 이하로 냉각시키는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 수용성 아크릴계 친환경적 저온분해용 아크릴 에멀젼(Acryl Emulsion) 조성물의 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 단계 (d) 과정의 중합반응시 반응기 내부의 온도는 90∼95℃로 유지하는 것을 특징으로 하는 수용성 아크릴계 친환경적 저온분해용 아크릴 에멀젼(Acryl Emulsion) 조성물의 제조방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 단계 (d) 과정에서 단량체 혼합물을 다단계로 투입하는 과정은,
    (d-1) 중합반응개시 이후 5∼15분 동안은 단량체 혼합물을 분당 0.2∼0.3 ℓ(리터)의 투입속도로 연속적으로 정속투입하는 단계;
    (d-2) 단계 (d-1) 과정 후 15∼25분 동안은 단량체 혼합물을 분당 0.2∼0.4 ℓ(리터)의 투입속도로 연속적으로 정속투입하는 단계;
    (d-3) 단계 (d-2) 과정 후 25∼35분 동안은 단량체 혼합물을 분당 0.4∼0.5 ℓ(리터)의 투입속도로 연속적으로 정속투입하는 단계; 및
    (d-4) 단계 (d-4) 과정 후 3∼4 시간 동안은 단량체 혼합물을 분당 0.2∼0.4 ℓ(리터)의 투입속도로 연속적으로 정속투입하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 수용성 아크릴계 친환경적 저온분해용 아크릴 에멀젼(Acryl Emulsion) 조성물의 제조방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 단계 (d) 과정에서 반응개시물을 투입하는 과정은 상기 단계 (d-1), (d-2), (d-3) 및 (d-4)의 과정에서 분당 0.01∼0.05 ℓ(리터)의 투입속도로 연속적으로 투입하는 것을 특징으로 하는 수용성 아크릴계 친환경적 저온분해용 아크릴 에멀젼(Acryl Emulsion) 조성물의 제조방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 메타아크릴산 에스테르 단량체로는 에틸메타아크릴레이트, 프로필메타아크릴레이트, 부틸메타아크릴레이트, n-부틸메타아크릴레이트, 헥실메타아크릴레이트, 2-에틸헥실메타아크릴레이트, 옥틸메타아크릴레이트, 노닐메타아크릴레이트, 데실메타아크릴레이트 및 스테아릴메타아크릴레이트 중 선택된 1종 또는 2종 이상이 혼합 적용된 것을 특징으로 하는 수용성 아크릴계 친환경적 저온분해용 아크릴 에멀젼(Acryl Emulsion) 조성물의 제조방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 아크릴산 에스테르 단량체로는 2-에틸헥실아크릴레이트가 적용된 것을 특징으로 하는 수용성 아크릴계 친환경적 저온분해용 아크릴 에멀젼(Acryl Emulsion) 조성물의 제조방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 카르복실기를 갖는 에틸렌성 불포화 단량체로는 메타아크릴산, 아크릴산, 이타콘산, 푸마르산 및 말레산 중 선택된 1종 또는 2종 이상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 수용성 아크릴계 친환경적 저온분해용 아크릴 에멀젼(Acryl Emulsion) 조성물의 제조방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 가교 가능한 단량체로는 6개 이하의 관응기를 갖는 소 관능성 단량체, 글리시딜 메타크릴레이트 및 2-하이드록시에틸메타크릴레이트 중 선택된 1종 또는 2종 이상으로 이루어진 것을 수용성 아크릴계 친환경적 저온분해용 아크릴 에멀젼(Acryl Emulsion) 조성물의 제조방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 계면활성제는 음이온성 계면활성제로 Sodium dialkyl Sulfsuccinate계 계면활성제(Surface active agent)인 것을 특징으로 하는 수용성 아크릴계 친환경적 저온분해용 아크릴 에멀젼(Acryl Emulsion) 조성물의 제조방법.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 반응개시제로는 암모늄퍼설페이트, 포타슘퍼설페이트 중 선택된 1종 또는 2종이 혼합 적용된 것을 특징으로 하는 수용성 아크릴계 친환경적 저온분해용 아크릴 에멀젼(Acryl Emulsion) 조성물의 제조방법.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 후처리제로는 롱가르트 2∼6 중량%, 증류수 92∼96 중량% 및 t-부틸하이드록시페록사이드 2∼6 중량%의 조성비로 이루어진 것을 특징으로 하는 수용성 아크릴계 친환경적 저온분해용 아크릴 에멀젼(Acryl Emulsion) 조성물의 제조방법.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항의 제조방법을 통해 제조되는 것을 특징으로 하는 수용성 아크릴계 친환경적 저온분해용 아크릴 에멀젼(Acryl Emulsion) 조성물.
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