KR100836604B1 - Plastic master batch and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 본 발명 합성수지 마스터 배치 제조방법의 바람직한 실시예에 따른 순서도이다.1 is a flow chart according to a preferred embodiment of the synthetic resin master batch manufacturing method of the present invention.
본 발명은 합성수지 마스터 배치 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 항균성을 가지는 합성수지 마스터 배치 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a synthetic resin master batch and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a synthetic resin master batch having an antimicrobial property and a method for manufacturing the same.
최근, 입경이 수 내지 수십 나노미터 크기의 은 입자인 은 나노 입자를 이용하여 산업 전반에서 그 은 나노 입자가 가지는 항균성을 여러 제품에 응용하고자 하는 노력이 있었다.Recently, efforts have been made to apply antimicrobial properties of silver nanoparticles to various products throughout the industry by using silver nanoparticles having a particle diameter of several to several tens of nanometers.
그러나 은 나노 입자를 단순히 적용하기에는 은 나노 입자의 산화에 의한 항균력의 저하 등이 발생할 수 있으며, 은 나노 입자의 분산이 고르게 일어나지 않고 일부에서 은 나노 입자간의 뭉침 현상이 발생할 수 있어, 그 적용이 용이하지 않다.However, simply applying the silver nanoparticles may cause a decrease in the antimicrobial activity due to oxidation of the silver nanoparticles, and the dispersion of the silver nanoparticles may not occur evenly, and in some cases, aggregation of the silver nanoparticles may occur, which makes the application easy. Not.
종래 합성수지에 은 나노 입자를 적용하여 항균성을 부여하는 방법들이 제안되었으나, 상기 설명한 은 나노 입자의 고른 분산이 어렵고, 제조 과정에서 은 나노 입자가 산화되어 색상이 변화되는 등의 문제점이 발생하였다.Conventionally, methods for providing antimicrobial properties by applying silver nanoparticles to synthetic resins have been proposed, but it is difficult to evenly disperse the silver nanoparticles described above, and the silver nanoparticles are oxidized in the manufacturing process, causing problems such as color change.
즉, 종래에는 합성수지를 이용하여 섬유, 용기 등 다양한 제품에 항균성을 부여하기 위하여 합성수지의 마스터 배치(master batch)에 은 나노 입자를 섞어 용융시켜 그 섬유, 용기 등의 합성수지 제품에 항균성을 부여하였으나, 열처리에 따른 은 나노 입자의 산화에 의해 투명한 합성수지 제품을 변색시킬 수 있으며, 그 은 나노 입자의 산화에 따른 항균성의 저하가 나타나게 된다.That is, in the past, in order to give antimicrobial properties to various products such as fibers and containers using synthetic resins, silver nanoparticles were mixed and melted in a master batch of synthetic resins to impart antimicrobial properties to synthetic resin products such as fibers and containers. The oxidation of the silver nanoparticles due to the heat treatment can discolor the transparent synthetic resin product, the antimicrobial deterioration caused by the oxidation of the silver nanoparticles will appear.
또한, 종래의 방법으로는 은 나노 입자의 균일한 분포를 얻지 못해 은 나노 입자가 밀집한 부분에서는 항균성을 나타내나 은 나노 입자가 분포되지 않은 부분에서는 항균성을 나타낼 수 없다.In addition, according to the conventional method, since a uniform distribution of silver nanoparticles is not obtained, antimicrobial activity is exhibited at a portion where silver nanoparticles are concentrated, but antimicrobial activity is not exhibited at a portion where silver nanoparticles are not distributed.
이와 같은 은 나노 입자의 부분 밀집에 의해 상기 마스터 배치를 이용하여 합성수지 섬유를 제조하는 과정에서 섬유의 단선이 발생할 수 있으며, 제조된 섬유의 적당한 인장강도를 얻을 수 없는 문제점이 발생하게 된다.Partial densification of such silver nanoparticles may cause disconnection of fibers in the process of manufacturing synthetic resin fibers using the master batch, and may cause problems in that appropriate tensile strength of the manufactured fibers may not be obtained.
상기와 같은 문제점을 감안한 본 발명은 합성수지 마스터 배치와 은 나노 입자를 혼합하되, 그 은 나노 입자가 균일한 정도로 분포하는 합성수지 마스터 배치 및 그 제조방법을 제공함에 목적이 있다.In view of the above problems, the present invention is intended to provide a synthetic resin master batch and a method for producing the same, while mixing the synthetic resin master batch and the silver nanoparticles, the silver nanoparticles are uniformly distributed.
또한, 본 발명은 합성수지 마스터 배치에 은 나노 입자를 혼합하되, 합성수지 제품의 제조과정에서 은 나노 입자가 산화되는 것을 방지할 수 있는 합성수지 마스터 배치 및 그 제조방법을 제공함에 다른 목적이 있다.Another object of the present invention is to provide a synthetic resin master batch and a method of manufacturing the same, wherein the silver nanoparticles are mixed with the synthetic resin master batch, and the silver nanoparticles can be prevented from being oxidized during the production of the synthetic resin product.
아울러 본 발명은 은 나노 입자를 함유하는 합성수지 마스터 배치를 칩상 또는 분말상으로 제공함으로써, 보다 다양한 응용 분야에 용이하게 적용할 수 있는 합성수지 마스터 배치 및 그 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.In addition, the present invention is to provide a synthetic resin master batch containing silver nanoparticles in the form of chips or powder, to provide a synthetic resin master batch that can be easily applied to a variety of applications and its manufacturing method.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 a) 원료 합성수지를 용매에 가열분위기에서 용융시키는 단계와, b) 상기 a) 단계의 용매와 동일 용매에 은 나노 입자를 첨가하고, 분산제를 첨가한 상태로 분산시키는 단계와, c) 상기 a) 단계의 결과물 용액과 상기 b) 단계의 결과물 용액을 혼합하는 단계와, d) 상기 c) 단계의 결과물을 메탄올 수용액에 혼합 후 필터링하여 은 나노 입자가 고르게 분포하는 습체상의 원료 합성수지를 획득하는 단계와, e) 상기 d) 단계의 결과물인 은 나노 입자가 고르게 분포하는 습체상의 원료 합성수지를 세정 및 건조하여 분말상의 마스터 배치를 제조하는 단계를 포함한다.The present invention for achieving the above object is a) a step of melting the raw material synthetic resin in a solvent in a heating atmosphere, b) a state in which the silver nanoparticles are added to the same solvent as the solvent of step a), and a dispersant is added C) mixing the resultant solution of step a) and the resultant solution of step b), and d) mixing the resultant solution of step c) with an aqueous methanol solution and filtering the silver nanoparticles evenly. Obtaining a distributed wet material raw resin and e) washing and drying the wet raw material synthetic resin in which the silver nanoparticles as a result of step d) are evenly distributed to prepare a powdery master batch.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예들을 상세하게 설명하기로 한다. 그러나 이하의 실시예들은 이 기술 분야에서 통상적인 지식을 가진 자에게 본 발명이 충분히 이해되도록 제공되는 것으로서 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 기술되는 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the following embodiments are provided to those skilled in the art to fully understand the present invention and can be modified in various forms, the scope of the present invention is limited by the embodiments described below It doesn't happen. Like numbers refer to like elements in the figures.
도 1은 본 발명 합성수지 마스터 배치 제조방법의 바람직한 실시예에 따른 제조공정 순서도이다.1 is a manufacturing process flow chart according to a preferred embodiment of the present invention synthetic resin batch production method.
도 1을 참조하면, 본 발명 합성수지 마스터 배치 제조방법의 바람직한 실시예는, 실리콘 산화물로 표면이 코팅된 은 나노 입자(입경이 수 내지 수십 나노미터인 은 입자)를 제조하는 단계(S111)와, 상기 은 나노 입자를 용매에 분산시키되, 분산제로서 유기물 첨가제를 첨가하여 은 나노 입자 용액을 제조하는 단계(S112)와, 상기 은 나노 입자 용액의 제조와는 별도로 합성수지 마스터 배치의 원료 합성수지를 용매에 분산시켜 합성수지 용액을 제조하는 단계(S121)와, 상기 은 나노 입자 용액과 합성수지 용액을 혼합하는 단계(S131)와, 상기 은 나노 입자 용액과 합성수지 용액을 물과 50wt% 혼합된 메탄올에 넣어 상분리하고, 필터를 통해 상기 은 나노 입자가 고르게 분산된 합성수지를 획득하는 단계(S132)와, 상기 획득된 은 나노 입자가 분산된 합성수지를 세정하고, 건조하여 분말상의 항균성이 부여된 합성수지 마스터 배치를 획득하는 단계(S133)와, 상기 분말상 합성수지 마스터 배치를 용융 및 방사하고, 그 방사된 마스터 배치를 소정의 길이로 절단하여 칩상의 합성 수지 마스터 배치를 제조하는 단계(S134)를 포함한다.Referring to Figure 1, a preferred embodiment of the synthetic resin master batch manufacturing method of the present invention, the step of preparing a silver nanoparticles (silver particles having a particle diameter of several tens of nanometers) coated with silicon oxide (S111), Dispersing the silver nanoparticles in a solvent, adding an organic additive as a dispersant to prepare a silver nanoparticle solution (S112), and separately from preparing the silver nanoparticle solution, dispersing the raw material synthetic resin in a synthetic master batch in a solvent Preparing a synthetic resin solution (S121), mixing the silver nanoparticle solution and the synthetic resin solution (S131), and separating the silver nanoparticle solution and the synthetic resin solution into 50 wt% methanol mixed with water and separating the phases, Obtaining a synthetic resin in which the silver nanoparticles are uniformly dispersed through a filter (S132), and cleaning the synthetic resin in which the obtained silver nanoparticles are dispersed. Obtaining a synthetic resin master batch to which the powdery antimicrobial property is given by drying (S133), melting and spinning the powdery synthetic resin master batch, cutting the spun master batch into a predetermined length, and then cutting the synthetic resin master on a chip. Manufacturing a batch (S134).
이하, 상기와 같이 구성된 본 발명의 바람직한 실시예에 따르는 구체적인 제조 예를 통해 본 발명을 보다 구체적이고 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail and concretely through specific production examples according to the preferred embodiment of the present invention configured as described above.
<제조예 1><Manufacture example 1>
아래에서 상세히 설명할 제조예 1은 합성수지 마스터 배치가 PET, ABS, PBT, PC 또는 PS인 경우이며, 다른 합성수지 마스터 배치의 제조는 이후의 제조예 2에서 상세히 설명한다.Preparation Example 1, which will be described in detail below, is a case where the synthetic resin master batch is PET, ABS, PBT, PC, or PS, and the preparation of another synthetic resin master batch will be described in detail in Preparation Example 2 below.
먼저, 도 1의 S111단계와 같이 표면이 실리콘 산화물로 코팅된 은 나노 입자를 제조하기 위하여, 은을 산에 녹여 얻어진 은 이온에 용매 및 첨가제를 혼합하여 은 이온의 입경을 수nm 상태로 제어한다.First, in order to manufacture silver nanoparticles coated with silicon oxide on the surface as shown in step S111 of FIG. 1, a solvent and an additive are mixed with silver ions obtained by dissolving silver in an acid to control the particle diameter of the silver ions to several nm state. .
상기 은 이온의 입경은 1~20nm이며, 이때의 용매는 알코올, 글리콜계 용매에 물을 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다.The particle diameter of the said silver ion is 1-20 nm, At this time, it is preferable that the solvent mixes water with alcohol and a glycol solvent.
상기 첨가제로는 암모니아수, β-Alanine 및 트리에탄올아민으로 이루어진 군에서 선택된 것이 바람직하며, 이들 첨가제는 은 착이온을 형성시켜, 은 이온의 급속한 환원현상으로 인한 순간적인 입자의 성장현상을 방지하는 역할을 한다.The additive is preferably selected from the group consisting of ammonia water, β-Alanine and triethanolamine, and these additives form silver complex ions, and serve to prevent instantaneous growth of particles due to rapid reduction of silver ions. do.
그 다음, 하기의 화학식 1의 실리콘 화합물 또는 그 유도체를 첨가하여 얻어진 실리콘 산화물로 금속표면을 코팅한다.Then, the metal surface is coated with a silicon oxide obtained by adding a silicon compound of formula (1) or a derivative thereof.
상기 화학식 중 R은 수소, 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 탄소수 6내지 24의 아릴기, 탄소수 1 내지 20의 알킬화 하이드록시기, 탄소수 1 내지 20의 알콕시기, 탄소수 1 내지 20의 알켄기, 비닐기, 아크릴기 및 아미노기로 이루어진 군에서 선택되고, n은 1 내지 1000의 정수이다.In the above formula, R is hydrogen, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 24 carbon atoms, an alkylated hydroxy group having 1 to 20 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms, an alkene group having 1 to 20 carbon atoms, a vinyl group , Acrylic group and amino group, n is an integer of 1 to 1000.
즉, 상기 은 이온을 포함하는 용매에 결과물에 상기 화학식 1의 실리콘 화합물 또는 그 유도체를 첨가하면 실리콘 화합물 또는 그 유도체는 가수분해 된다.That is, when the silicon compound of Formula 1 or a derivative thereof is added to the resultant in a solvent containing silver ions, the silicon compound or its derivative is hydrolyzed.
이때, 가수분해가 이루어지는 온도, pH, 상기 용매, 첨가제의 조건에 의하여 구상의 수 옴스트롱(Å)크기의 실리콘 산화물이 형성된다. At this time, spherical water ohm-strong silicon oxide is formed by the hydrolysis temperature, pH, the solvent and the conditions of the additive.
상기 가수분해시의 pH는 pH4 내지 pH14로 조절하고, 그 온도는 -70℃ 내지 100℃로 조절한다. The pH at the time of hydrolysis is adjusted to pH 4 to pH 14, the temperature is adjusted to -70 ℃ to 100 ℃.
그 다음, 환원제를 첨가하여 금속화합물을 환원함으로써, 실리콘 산화물로 표면이 코팅된 은 나노 입자를 획득한다.Then, the metal compound is reduced by adding a reducing agent, thereby obtaining silver nanoparticles coated with a silicon oxide.
이때 실리콘 산화물로 표면이 코팅된 은 나노 입자는 습체 상태이다.In this case, the silver nanoparticles coated with silicon oxide are in a wet state.
금속화합물이 금속으로 환원될 때 용매의 선택, pH, 온도 등에 의해 결정되는 환원속도를 변경함으로써, 그 환원된 금속의 입경이나 형상의 제어가 가능하다.When the metal compound is reduced to the metal, by changing the reduction rate determined by solvent selection, pH, temperature, and the like, it is possible to control the particle size and shape of the reduced metal.
그 다음, 상기 습체 상태의 실리콘 산화물로 표면이 코팅된 은을 동결건조하여 순수한 실리콘 산화물로 표면이 코팅된 은 나노 입자를 얻을 수 있다.Then, silver nanoparticles coated with the surface of pure silicon oxide may be obtained by lyophilizing silver coated with the silicon oxide in the wet state.
이와 같이 획득된 실리콘 산화물로 표면이 코팅된 은 나노 입자는 실리콘 화합물 또는 실리콘 화합물 유도체를 전구체로 사용하여 최소한의 두께로 실리콘 산화물이 은 나노 입자의 표면에 흡착되도록 하여, 은 나노 입자가 산화되지 않도록 안정화시키며, 은 나노 입자의 성질이 발현될 수 있도록 한다. The silver nanoparticles coated with the silicon oxide obtained as described above use a silicon compound or a silicon compound derivative as a precursor so that the silicon oxide is adsorbed onto the surface of the silver nanoparticles with a minimum thickness so that the silver nanoparticles are not oxidized. It stabilizes and allows the properties of the silver nanoparticles to be expressed.
그 다음, 상기 S112단계와 같이 상기 은 나노 입자를 용매에 분산시키되, 분산제로서 유기물 첨가제를 첨가하여 은 나노 입자 용액을 제조한다.Next, the silver nanoparticles are dispersed in a solvent as in step S112, and an organic additive is added as a dispersant to prepare a silver nanoparticle solution.
이때, 상기 실리콘 산화물로 표면이 코팅된 은 나노 입자를 분산시키는 용매는 NMP(N-Methyl Pyrolidone)을 사용한다. 상기 NMP와 상기 실리콘 산화물로 표면이 코팅된 은 나노 입자의 혼합 중량비는 은 나노 입자 1 내지 40wt%를 상기 NMP 99 내지 60wt%에 첨가한다.In this case, NMP (N-Methyl Pyrolidone) is used as a solvent for dispersing the silver nanoparticles coated with the silicon oxide. The mixing weight ratio of the NMP and the silver nanoparticles coated with the silicon oxide adds 1 to 40 wt% of the silver nanoparticles to 99 to 60 wt% of the NMP.
또한, 상기 분산제인 유기물 첨가제는 PVP(Poly Vinyl pyrolidone)를 사용하며, 특히 분자량이 10,000 내지 1,150,000인 것을 사용한다. 이때의 PVP는 상기 NMP에 첨가된 은 나노 입자의 중량에 대하여 1 내지 10wt%를 첨가한다.In addition, the organic additive as the dispersant uses polyvinyl pyrolidone (PVP), and in particular, a molecular weight of 10,000 to 1,150,000 is used. PVP at this time is added 1 to 10wt% based on the weight of the silver nanoparticles added to the NMP.
상기 분산제인 PVP는 무기물인 실리콘 산화물로 표면이 코팅된 은 나노 입자가 유기물인 NMP 내에서 고르게 확산될 수 있도록 하는 것이며, 은 나노 입자가 서로 뭉쳐 덩어리가 되는 것을 방지한다.The dispersant PVP is to allow the silver nanoparticles coated on the surface of the inorganic silicon oxide to diffuse evenly in the organic NMP, and prevent the silver nanoparticles from agglomerating together.
이와 같이 상기 실리콘 산화물이 표면에 코팅된 은 나노 입자를 NMP에 넣어 고르게 분산시킴과 아울러 상기 PVP를 첨가한 상태로 분산기를 이용하여 고르게 분산시켜 은 나노 입자 용액을 준비한다.As described above, silver nanoparticles coated on the surface of the silicon oxide are uniformly dispersed in NMP, and the silver nanoparticle solution is prepared by uniformly dispersing using a disperser while adding the PVP.
상기와 같은 은 나노 입자 용액의 준비와는 별도로 합성수지 마스터 배치의 주 원료인 합성수지 용액을 준비한다. Apart from the preparation of the silver nanoparticle solution as described above, a synthetic resin solution which is a main raw material of the synthetic resin master batch is prepared.
즉, S121단계와 같이 원료 합성수지인 PET, ABS, PBT, PC 또는 PS를 150 내지 170℃의 온도로 가열하는 조건에서 용매인 NMP에 혼합한다. 이때 상기 원료 합성수지와 NMP의 양은 각각 25 내지 40wt%와 75 내지 60wt%가 되도록 한다.That is, as in step S121, PET, ABS, PBT, PC or PS, which is a raw material synthetic resin, is mixed with NMP, which is a solvent, under conditions of heating to a temperature of 150 to 170 ° C. At this time, the amount of the raw material synthetic resin and NMP is 25 to 40wt% and 75 to 60wt%, respectively.
이와 같이 원료 합성수지를 상기 실리콘 산화물이 표면에 코팅된 은 나노 입자가 분산되는 용매인 NMP와 동일한 용매에 용해시켜, 합성수지 용액을 준비한다.Thus, the raw material synthetic resin is dissolved in the same solvent as NMP, which is a solvent in which silver nanoparticles coated with the silicon oxide are dispersed, thereby preparing a synthetic resin solution.
그 다음, S131단계와 같이 상기 준비된 은 나노 입자 용액과 합성수지 용액 을 혼합한다. 이때 각 용액의 혼합비는 최종 제조될 합성수지 마스터 배치 중 은 나노 입자의 함유량에 따라 결정되어야 하며, 본 발명은 합성수지 마스터 배치에 고르게 은 나노 입자가 분포하게 되므로, 기존에 비해 보다 적은 량의 은 나노 입자를 사용하고도 높은 항균성을 나타낼 수 있다.Then, the prepared silver nanoparticle solution and the synthetic resin solution is mixed as in step S131. At this time, the mixing ratio of each solution should be determined according to the content of the silver nanoparticles in the final synthetic resin master batch, and the present invention is evenly distributed silver nanoparticles in the synthetic resin master batch, a smaller amount of silver nanoparticles than the conventional High antibacterial properties can be exhibited.
적당한 함유량은 전체 마스터 배치에 대하여 은 나노 입자의 중량이 0.01 내지 1wt%가 되도록 한다.The appropriate content is such that the weight of the silver nanoparticles is 0.01 to 1 wt% with respect to the entire master batch.
그 다음, S132단계와 같이 물과 메탄올이 각각 50wt%로 혼합된 용액에 상기 S131단계의 혼합용액을 넣어 상분리를 한다. 상기 물과 메탄올은 섞이지 않으며, 또한 상기 원료 합성수지와 실리콘 산화물로 표면이 코팅된 은 나노 입자는 물에 용해되지 않기 때문에 그 물과 메탄올의 혼합용액 내에서 기타의 첨가물과 상분리가 가능하게 된다.Then, in step S132, put the mixed solution of step S131 into a solution mixed with water and methanol at 50 wt%, respectively, to perform phase separation. The water and methanol are not mixed, and since the silver nanoparticles coated with the raw synthetic resin and silicon oxide are not dissolved in water, phase separation with other additives is possible in the mixed solution of water and methanol.
그 다음, 상기 용액을 필터로 걸러 상기 실리콘 산화물로 표면이 코팅된 은 나노 입자가 고르게 분산된 원료 합성수지를 획득한다. 이때의 원료 합성수지는 습체 상태이며, S133단계와 같이 세정하고 건조시켜 실리콘 산화물로 표면이 코팅된 은 나노 입자가 고르게 분포하는 분말상의 합성수지 마스터 배치를 획득하게 된다.Then, the solution is filtered to obtain a raw synthetic resin in which silver nanoparticles coated with the silicon oxide are evenly dispersed. At this time, the raw material synthetic resin is in a wet state, and is washed and dried as in step S133 to obtain a powdery synthetic resin master batch in which silver nanoparticles coated with silicon oxide are evenly distributed.
이러한 분말상의 합성수지 마스터 배치는 그 상태로 용융시켜 특정한 형태의 합성수지 제품으로 가공이 가능하며, 이때 가공온도는 그 원료 합성수지의 종류에 따라 결정된다. 또한, 상기 분말상의 마스터 배치의 장점은 다른 결정화된 합성수지 마스터 배치와 고체상으로 혼합하거나, 용융상태의 합성수지 마스터 배치에 혼합 사용하기가 용이한 장점이 있다.Such a powdery synthetic master batch can be melted in such a state and processed into a specific type of synthetic resin product, wherein the processing temperature is determined according to the type of raw material synthetic resin. In addition, the advantage of the powdery master batch has the advantage that it is easy to use mixed with the other crystallized synthetic resin masterbatch in the solid phase, or mixed in the synthetic resin masterbatch in the molten state.
이와 같이 용융 가열을 하는 경우에도 상기 분말상의 합성수지 마스터 배치에 고른 분포로 포함된 실리콘 산화물이 표면에 코팅된 은 나노 입자는 그 실리콘 산화물 코팅에 의해 안정화되어 산화되지 않기 때문에 변색되거나, 항균성이 저하되는 것을 방지할 수 있게 된다.Even in the case of melting heating, silver nanoparticles coated on the surface of the silicon oxide contained in the evenly distributed distribution of the synthetic resin masterbatch are discolored or deteriorated because they are not oxidized and stabilized by the silicon oxide coating. Can be prevented.
상기 분말상의 합성수지 마스터 배치는 칩상으로도 가공하여 사용이 가능하다. 이는 S134단계와 같이 상기 분말상 합성수지 마스터 배치를 용융 및 소정 두께로의 방사를 행하고, 그 방사된 마스터 배치를 소정의 길이로 절단하여 칩상의 합성 수지 마스터 배치를 제조하는 것이다.The powdered synthetic resin masterbatch can also be processed into chips. This is to melt and spin the powdery synthetic resin master batch to a predetermined thickness as in step S134, and cut the spun master batch to a predetermined length to produce a chip-like synthetic resin master batch.
상기와 같이 제조된 칩상의 합성수지 마스터 배치 또한 실리콘 산화물로 표면이 코팅된 은 나노 입자가 균일하게 분포하는 것이며, 이를 응용한 합성수지 제품을 제조하는 경우에 변색, 항균성 저하가 발생하지 않고, 은 나노 입자의 뭉침을 방지하여 합성수지 섬유를 제조하는 과정에서 단사의 발생이 방지됨과 아울러 합성수지 제품의 전체에서 고른 항균성을 나타낼 수 있으며, 은 나노 입자의 첨가량이 상대적으로 더 적은 경우에도 높은 항균성을 나타낼 수 있다.The synthetic resin masterbatch on the chip prepared as described above is also uniformly distributed silver nanoparticles coated with silicon oxide, and when producing a synthetic resin product applied to this, discoloration, antimicrobial deterioration does not occur, silver nanoparticles By preventing the aggregation of the synthetic resin fibers in the process of producing a single yarn is prevented and can exhibit even antimicrobial evenly throughout the synthetic resin product, even if the addition amount of the silver nanoparticles can exhibit a high antimicrobial.
<제조예 2><Manufacture example 2>
상기 제조예 1은 원료 합성수지로 PET, ABS, PBT, PC 또는 PS를 사용한 경우이고, 나일론, PE 또는 PP를 원료 합성수지로 사용하는 경우의 제조예를 보다 상세히 설명한다.The preparation example 1 is a case in which PET, ABS, PBT, PC or PS is used as the raw material synthetic resin, and the preparation example in the case of using nylon, PE or PP as the raw material synthetic resin will be described in more detail.
먼저, 실리콘 산화물로 표면이 코팅된 은 나노 입자의 제조 과정은 상기 제조예 1과 동일하기 때문에 그 상세한 설명을 생략하며, 제조된 실리콘 산화물로 표면이 코팅된 은 나노 입자를 용매에 용해시키고, 분산제인 유기물 첨가제를 첨가한 후 분산시켜 은 나노 입자 용액을 준비한다.First, since the manufacturing process of the silver nanoparticles coated with the silicon oxide is the same as in Preparation Example 1, a detailed description thereof is omitted, dissolving the silver nanoparticles coated with the prepared silicon oxide in a solvent, dispersant Phosphorus organic additive is added and then dispersed to prepare a silver nanoparticle solution.
이때 용매는 포름산(Formic acid) 또는 1,2,3,4 테트라클로로에탄을 사용하며, 분산제로서 분자량 10,000 내지 1,150,000인 PVP를 사용한다. 이때 은 나노 입자와 용매의 중량비는 상기 제조예 1의 중량비와 동일하며, 그 PVP의 첨가량도 상기 은 나노 입자의 중량에 대하여 1 내지 10wt% 첨가하는 것으로 동일하다.At this time, the solvent is formic acid (formic acid) or 1,2,3,4 tetrachloroethane is used as a dispersant, PVP having a molecular weight of 10,000 to 1,150,000. At this time, the weight ratio of the silver nanoparticles and the solvent is the same as the weight ratio of Preparation Example 1, the addition amount of the PVP is also the same as adding 1 to 10wt% with respect to the weight of the silver nanoparticles.
상기 용매의 선택은 상기 원료 합성수지의 종류에 따라 선택될 수 있으며, 그 용매와 상기 은 나노 입자 용액을 제조하는 용매를 동일한 것으로 사용한다.The solvent may be selected according to the type of the raw material synthetic resin, and the solvent and the solvent for preparing the silver nanoparticle solution are used as the same.
그 다음, 원료 합성수지인 나일론, PE, PP를 상기 용매인 포름산에 150 내지 170℃의 온도로 가열하는 분위기에서 용해시켜 합성수지 용액을 준비한다. Next, the synthetic resin solution is prepared by dissolving nylon, PE, and PP which are raw material synthetic resins in an atmosphere heated at a temperature of 150 to 170 ° C. in the solvent.
이때 원료 합성수지와 용매의 혼합비는 각각 25 내지 40wt%, 75 내지 60wt%이다. At this time, the mixing ratio of the raw material synthetic resin and the solvent is 25 to 40wt%, 75 to 60wt%, respectively.
그 다음, 상기 합성수지 용액과 은 나노 입자 용액을 혼합하고, 이를 물과 메탄이 50%wt%로 혼합된 용액에 첨가하여 상분리를 한다. 이때 상기 물과 메탄의 혼합용액의 양은 상기 합성수지 용액과 은 나노 입자 용액의 혼합용액의 중량에 비해 5 내지 20배 더 큰 중량으로 한다.Next, the synthetic resin solution and the silver nanoparticle solution are mixed, and this is added to a solution in which water and methane are mixed at 50% wt% to perform phase separation. At this time, the amount of the mixed solution of water and methane is 5 to 20 times greater than the weight of the mixed solution of the synthetic resin solution and silver nanoparticles solution.
이는 상기 물과 메탄의 혼합용액이 중량비로 상기 합성수지 용액과 은 나노 입자 용액의 합의 중량에 대해 5배 미만이면 상분리가 원활하지 않고, 20배를 초과하는 경우 이후의 건조 과정 등에 시간이 많이 걸리기 때문이다.This is because when the mixed solution of water and methane is less than 5 times the weight of the sum of the synthetic resin solution and the silver nanoparticle solution by weight ratio, phase separation is not smooth, and when it exceeds 20 times, it takes a long time for the subsequent drying process. to be.
이와 같이 상분리한 원료 합성수지와 상기 실리콘 산화물로 표면이 코팅된 은 나노 입자는 필터링되어 그 원료 합성수지 내에 상기 실리콘 산화물로 표면이 코팅된 은 나노 입자가 균일하게 분포하는 습체를 얻을 수 있으며, 이는 세정, 건조 과정을 거쳐 분말상의 합성수지 마스터 배치가 된다.The silver nanoparticles coated on the surface of the raw material synthetic resin and the silicon oxide phase-separated as described above are filtered to obtain a wet body in which the silver nanoparticles coated on the surface of the silicon oxide are uniformly distributed in the raw material synthetic resin. The drying process leads to a powdery synthetic masterbatch.
이와 같은 분말상의 합성수지 마스터 배치는 상기 제조예 1에서 설명한 바와 같이 다양하게 응용할 수 있으며, 필요에 따라 칩상으로 가공이 가능하게 된다.Such a powdery synthetic masterbatch can be applied in various ways as described in Preparation Example 1, and can be processed into chips as necessary.
이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시 예들을 들어 도시하고 설명하였 으나, 본 발명은 상기한 실시 예들에 한정되지 않으며 본 발명의 개념을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능하다.Although the present invention has been shown and described with reference to certain preferred embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments, and the general knowledge in the technical field to which the present invention belongs without departing from the concept of the present invention. Various changes and modifications are possible by the person having it.
상기한 바와 같이 본 발명은 은 나노 입자를 원료 합성수지 용액과 동일한 용매에 첨가함과 아울러 분산제로 분산시켜 은 나노 입자 용액을 제조하고, 그 합성수지 용액과 은 나노 입자 용액을 혼합한 후 분산시켜 그 원료 합성수지 내에 은 나노 입자를 균일하게 분포시키고, 이를 상분리, 세정, 건조하여 은 나노 입자가 균일한 정도로 분포하는 합성수지 마스터 배치를 제조함으로써, 그 마스터 배치를 이용하여 합성수지 제품을 제조하는 과정에서 보다 균일한 항균성을 나타내는 제품을 제조할 수 있는 효과가 있으며, 합성섬유를 제조하는 과정에서 단사의 발생을 방지할 수 있으며, 보다 적은 양의 은 나노 입자를 사용하고도 높은 항균성을 나타낼 수 있는 효과가 있다.As described above, in the present invention, silver nanoparticles are added to the same solvent as the raw material synthetic resin solution and dispersed with a dispersant to prepare a silver nanoparticle solution, the synthetic resin solution and the silver nanoparticle solution are mixed and dispersed to prepare the raw material. By uniformly distributing the silver nanoparticles in the synthetic resin, and phase-separating, washing, and drying to prepare a synthetic resin master batch in which the silver nanoparticles are distributed to a uniform degree, a more uniform in the process of manufacturing a synthetic resin product using the master batch There is an effect that can produce a product that exhibits antimicrobial properties, it is possible to prevent the occurrence of single yarns in the process of manufacturing synthetic fibers, there is an effect that can exhibit a high antimicrobial even using a smaller amount of silver nanoparticles.
또한, 본 발명은 은 나노 입자의 표면을 실리콘 산화물로 코팅한 상태로 사용하기 때문에 마스터 배치의 용융을 통한 합성수지 제품의 제조시에 은 나노 입자가 산화되는 것을 방지하여, 변색이 발생하는 것을 방지하고, 항균력이 저하되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.In addition, since the present invention uses the surface of the silver nanoparticles coated with silicon oxide, the silver nanoparticles are prevented from being oxidized during manufacture of the synthetic resin product through melting of the master batch, thereby preventing discoloration from occurring. There is an effect that can prevent the antibacterial activity is lowered.
Claims (8)
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