KR101638066B1 - 안경테용 조성물 및 이를 이용하여 제조되는 안경테 - Google Patents

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KR101638066B1
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배유환
최경만
이지은
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오채영
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김성혜
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Abstract

본 발명은 안경테용 조성물 및 이를 이용하여 제조되는 안경테에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 폴리에스터 수지를 기재로 사용하고 여기에 표면처리된 실리카를 첨가함으로써 도장성을 개선하되, 이에 대한 사출성을 개선시키기 위하여 상기 폴리에스터 수지에 폴리카보네이트와 같은 고융점 수지를 더 블렌드하는 것을 특징으로 하는, 안경테용 조성물 및 이를 이용하여 제조되는 안경테에 관한 것이다.

Description

안경테용 조성물 및 이를 이용하여 제조되는 안경테{COMPOSITION FOR EYEGLASS FRAME AND EYEGLASS FRAME USING THE SAME}
본 발명은 폴리에스터 수지를 기재로 사용하고 여기에 표면처리된 실리카를 첨가함으로써 도장성을 개선하되, 이에 대한 사출성을 개선시키기 위하여 상기 폴리에스터 수지에 폴리카보네이트와 같은 고융점 수지를 더 블렌드하여 이루어지는, 안경테용 조성물 및 이를 이용하여 제조되는 안경테에 관한 것이다.
일반적으로 안경은 시력교정의 기능을 넘어 사용자 자신을 세련되고 아름답게 장식하는 하나의 장신구와 같은 기능을 가지게 되었다. 따라서 기능성에 촛점이 맞추어지는 안경렌즈와는 달리 그 안경렌즈가 장착될 안경테는 색상이나 문양 또는 형상이 미려해야만 소비자들이 선택하게 된다.
한편, 상기와 같은 안경테는 보통 금속 또는 합성수지 또는 금속과 합성수지를 적절히 결합시킨 콤비타입으로 대별할 수 있는데, 최근에는 무게가 가볍고, 다양한 변형과 디자인에 유리한 합성수지 소재의 안경테가 주류를 이룬다고 할 수 있다.
좀 더 구체적으로 상기와 같은 안경테는 특허문헌 1 및 2에서와 같이 주로 내열성 및 탄성 복원력이 우수한 폴리아미드계 수지를 사출성형하여 제조되며, 폴리아미드 수지로써 TR-90(폴리아미드 12, 스위스 EMS사 제품)이 수십년 동안 가장 널리 이용되고 있다.
하지만, 상기와 같이 폴리아미드계 수지로 이루어진 안경테는 안경테에 문양을 형성시키기 위한 표면 도장성이 매우 미비하여 다양한 색상이나 문양을 나타내는데 매우 제한적인 문제점이 있으며, 또한 제품 자체가 고가인 문제점이 있었다.
특허문헌 1 : 대한민국 공개특허공보 제10-2010-0074615호 "이종소재 안경테의 제조방법과 그 제조방법에 의한 안경테" 특허문헌 2 : 대한민국 공개실용신안공보 제20-2010-0009301호 "폴리아미드소재의 안경테"
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 폴리에스터 수지를 기재로 사용하고 여기에 표면처리된 실리카를 첨가함으로써, 도장성을 개선할 수 있도록 함을 과제로 한다.
한편, 상기와 같이 표면처리된 실리카가 첨가된 복합 폴리에스터 수지의 경우 절삭가공이 아닌 다이렉트 안경테 금형으로 사출 성형 시, 사출속도와 압력의 증가로 인해 사출기에 과부하를 발생시키며 또한 안경테와 다리 연결 부위에 수축문제(sink-mark)가 발생하여 완제품의 불량률을 향상시키는 원인이 될 수 있는데, 이를 개선하기 위하여 폴리카보네이트와 같은 고융점 수지를 블렌드 함으로써, 사출성을 개선할 수 있도록 함을 다른 과제로 한다.
본 발명은 안경테용 조성물에 있어서, 폴리에스터 수지를 기재로 하고, 여기에 표면처리된 실리카를 첨가하여 이루어지는 것을 특징으로 하는, 안경테용 조성물 및 이를 이용하여 제조되는 안경테를 과제의 해결 수단으로 한다.
여기서, 상기 기재는 폴리에스터 수지에 폴리카보네이트 수지가 더 블렌드되어 이루어지는 것이 바람직하다.
이때, 상기 표면처리된 실리카는 폴리에스터 수지 100 중량부에 대하여, 0.5 ~ 3 중량부가 첨가되는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 기재는 폴리에스터 수지 30 ~ 90 중량% 및 폴리카보네이트 수지 10 ~ 70 중량%가 블렌드되어 이루어지는 것이 바람직하다.
한편, 상기 표면처리된 실리카는, 실리카를 실란계 커플링제로 표면처리하여 이루어지되 상기 실란계 커플링제는 비닐트리에톡시실란, 비닐트리(2-메톡시에톡시)실란 의 비닐실란이나 또는 3-메타크릴록시프로필트리메톡시실란, N-페닐-3-아미노프로필트리메톡시실란, 3-메트랍토프필트리메톡시실란, 비스(트리에톡시실리프로필)테트라설페인, 티오시아나토프로필트리에톡시실란 중에서 1종 또는 그 이상을 선택하여 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명은 코팅 및 도장성, 사출성, 투명성, 탄성 및 색소의 착색 특성이 우수하며, 또한 사출 불량 감소 및 다양한 연마를 통해 고급제품의 제조가 가능한 효과가 있으며, 좀 더 구체적으로 환경 호르몬 유발 물질인 비스페놀A(BPA) 등 인체에 유해한 가소제를 첨가하지 않아 친환경적이고, 유리와 같은 투명성 및 선명도를 가지며, 채색 및 코팅이 용이하여 다양한 색상의 구현이 가능하고, 내화학성, 탄성 및 복원력, 가공 및 성형성, 내충격성, 무독성, 내열성 및 안정성 등이 우수하고, 고온 고압 세척에도 형태의 변화가 없으며, 가벼우면서도 착용감이 우수한 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 실시예 및 비교예의 도장성 평가 결과를 나타낸 실물사진
도 2는 본 발명에 따른 안경테용 조성물의 사출성형 후 절삭가공하여 제조되는 안경테의 실물사진
도 3은 본 발명에 따른 안경테용 조성물을 다이렉트 사출성형하여 제조되는 안경테의 실물사진
도 4는 본 발명에 따른 안경테용 조성물을 사출성형하여 제조되는 안경테의 연마 종류에 따른 외관을 나타낸 실물사진
도 5는 본 발명에 따른 실시예 및 비교예의 투명도 평가 결과를 나타낸 실물사진
상기의 효과를 달성하기 위한 본 발명은 안경테용 조성물 및 이를 이용하여 제조되는 안경테에 관한 것으로서, 본 발명의 기술적 구성을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.
이하 본 발명에 따른 안경테용 조성물 및 이를 이용하여 제조되는 안경테를 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 안경테용 조성물은 투명 플라스틱 용기 등으로 사용되는 폴리에스터 수지를 기재로 하고, 상기 폴리에스터 수지 100 중량부에 대하여 표면처리된 실리카 0.5 ~ 3 중량부를 첨가하여 이루어진다.
상기와 같이 폴리에스터 수지에 표면처리된 실리카가 첨가될 경우, 도 1에 도시된 바와 같이 도장성이 우수해지며, 이를 도 2에 도시된 바와 같이 입체적 시트로 사출하여 절삭 가공하고 각종 색상이나 문양을 도장하여 제조할 경우, 다양한 디자인의 적용 및 다양한 색상의 구현이 가능하게 되며 이는 소량 다품종의 제품에 적합하게 된다.
한편, 상기 폴리에스터 수지는 폴리에스터 수지 단독으로 사용될 수도 있으며, 또는 코폴리에스터 수지를 적용할 수도 있는데, 코폴리에스터 수지의 경우, 폴리에스터 수지에 이소프탈산(IPA), 테레프탈산(TPA), 싸이클로헥산디메탄올(CHDM), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 에틸렌글리콜(EG) 등의 폴리머가 혼합된 공지된 코폴리에스터 수지를 적용할 수 있다.
시판되는 폴리에스터/코폴리에스터계 수지는 이스트만 케미칼의 이스타, 프로 비스타, 트라이탄, 보스틱 핀들리의 Vitel, 도요의 바이론, 에보닉의 Dynapol, SKC의 Skybon, 헨켈의 Petaflex등이 있다.
한편, 상기 표면처리된 실리카는 건식법을 이용하여 개질시키며, 구체적으로는 실리카를 고속교반기(슈퍼믹스)에 투입하여 1000rpm으로 고정하고, 나노실리카 및 마이크로 실리카를 단독 또는 혼용한 실리카 100 중량부에 대하여 선택된 실란계 커플링제를 2.5 ~ 7.5 중량부를 투입하여 제조하였다(여기서, 실란계 커플링제의 사용량이 2.5 중량부 미만이 될 경우에는 실리카의 균일한 분산이 어려운 문제가 발생할 우려가 있고, 7.5 중량부를 초과할 경우에는 니이어 작업시 컴파운드가 스코치가 발생할 우려가 있다). 아울러, 실란계 커플링제는 비닐트리에톡시실란, 비닐트리(2-메톡시에톡시)실란 등의 비닐실란이나 또는 3-메타크릴록시프로필트리메톡시실란, N-페닐-3-아미노프로필트리메톡시실란, 3-메트랍토프필트리메톡시실란, 비스(트리에톡시실리프로필)테트라설페인, 티오시아나토프로필트리에톡시실란 중에서 1종 또는 그 이상을 선택하여 사용하는 것이 바람직하다.
아울러, 상기와 같이 제조되는 표면처리된 실리카는 상술한 바와 같이 0.5 ~ 3 중량부가 첨가되는데, 표면처리된 실리카의 함량이 0.5 중량부 미만일 경우 그 성능의 충분한 발현이 어려우며, 3 중량부를 초과할 경우 실리카의 고유 특성상 경도 및 딱딱함이 증가되어 충격강도 특성이 현저히 감소되며, 안경테로 요구되는 탄성 및 복원력이 저하되어 안경테용 조성물로 사용이 어려워질 우려가 있다.
한편, 상기와 같이 폴리에스터 수지에 표면처리된 실리카를 첨가한 복합 폴리에스터 수지의 경우, 절삭가공이 아닌 다이렉트 안경테 금형으로 사출하여 안경테 제품을 제조하게 되면, 사출조건의 조절이 어려운 문제점 발생한다. 즉 안경테가 얇은 3D 형태를 가짐에 따라 일부 두꺼운 부분에서의 열수축(sink-mark)이 발생되며, 이를 해결하고자 하는 사출 조건의 확립이 어렵다. 더욱이 상기와 같이 사출 성형 조건이 비교적 열악하여 사출기에 무리가 되어 장비의 사용년수를 저감하는 단점을 지니며, 제품의 두께 차이에 의한 수축현상이 발생되어 완제품 제조가 어려워 불량률을 높이는 문제점이 발생하게 된다.
따라서, 이를 해결하기 위하여 폴리에스터 수지에 폴리카보네이트 수지를 더 블렌드하여 기재를 이루되, 구체적으로 폴리에스터 수지 30 ~ 90 중량% 및 폴리카보네이트 수지 10 ~ 70 중량%를 블렌드한다.
한편, 폴리카보네이트와 같은 고융점 수지가 아닌 일반적인 수지를 블렌드 할 경우, 상용성 부족 등으로 인해 투명도가 저해되어 백탁이 생기며, 경도가 저하되는 문제점이 발생할 수 있는데 상기와 같이 고융점 수지인 폴리카보네이트를 블렌드할 경우, 수축이 현저히 저하되며, 투명한 외관을 지니는 제품이 제조된다(기존에 사용되는 제품과 동일 조건하에서 제품의 제조가 가능하며, 장비에 무리가 가지 않음).
만약, 폴리카보네이트와 같은 고융점 수지를 100% 사용하는 경우엔 경도만 너무 높아지고, 탄성은 저하되기 때문에 사출성형시 취출시에 부러지는 문제점이 발생되어 제품 제조가 어렵게 되며, 상기와 같이 폴리에스터 수지에 폴리카보네이트 수지를 일정량 블렌드 할 경우 사출특성도 개선되며 안경테로써 요구되는 탄성 및 복원력을 가지면서도 80D 정도의 고경도 특성을 유지할 수 있기 때문에 도 3에 도시된 바와 같이, 사출 안경테 제품으로써의 충분한 기능을 지닌다. 아울러 도 4에 도시된 바와 같이, 다양한 연마를 통해 고급제품의 제조가 가능하게 되는 것이다.
구체적으로 본 발명에서 사용되는 기재는 폴리에스터 수지 30 ~ 90 중량% 및 폴리카보네이트 수지 10 ~ 70 중량%를 블렌드하는데, 폴리에스터 수지가 90 중량%를 초과하고 폴리카보네이트 수지가 10 중량% 미만으로 블렌드 될 경우, 그 사출성능 등을 개선하기 위한 효과가 미비하며, 폴리에스터 수지가 30 중량% 미만이고 폴리카보네이트 수지가 70 중량%를 초과하여 블렌드 될 경우, 딱딱함의 증대로 인한 취출시에 부러짐 등의 사출성형성이 오히려 저하되어 사용이 어렵게 될 우려가 있다.
한편, 상기 폴리카보네이트 수지는 폴리카보네이트 수지 단독으로 사용될 수도 있으며, 폴리카보네이트 수지에 비결정성 폴리에스테르, 폴리에틸렌테레프탈레이트 등이 혼합된 공지된 폴리카보네이트 복합 블렌드물을 적용할 수도 있다.
이하 본 발명을 실시예에 의거하여 더욱 상세히 설명하겠는바 본 발명이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
1. 도장성 평가
도장성 평가를 위해 폴리에스터 수지와 표면처리된 실리카를 첨가한 복합 폴리에스터 수지로 이루어진 안경테 시트(절삭가공 전)와 TR-90(폴리아미드 12, 스위스 EMS사 제품)으로 이루어진 안경테 시트(절삭가공 전)를 아래와 같은 실시예 1, 2 및 비교예 1의 방법으로 제조한 후, 이에 대한 도장성 평가를 ASTM D 4541에 따른 크로스 컷팅(cross-cutting)법을 통해 평가하였으며, 그 결과는 도 1에 나타내었다(평가 그레이드는 0 ~ 5B로 구분하고 수치가 클수록 도장특성이 우수함).
(실시예 1)
폴리에스터 수지 100 중량부에 대하여, 표면처리된 실리카 0.5 중량부를 첨가한 후 아래 [표 1]과 같은 사출 조건으로 사출하여 절삭가공 전의 안경테 시트를 제조하였다.
(실시예 2)
폴리에스터 수지 100 중량부에 대하여, 표면처리된 실리카 3 중량부를 첨가한 후 아래 [표 1]과 같은 사출 조건으로 사출하여 절삭가공 전의 안경테 시트를 제조하였다.
구분 금형명 TR 프레임용 재료명 실시예 1, 2
사출 보압1 사출5 사출4 사출3 사출2 사출1
쿠션mm 보압3 보압2 40% 0 0 0 75 75 속도
Hi 0.0 4.0 8.0 11 Kgf2 0 0 0 142 145 압력
9.2 0.3 0.5 2 sec <- 15.00 <- 15.00 15.00 시간
Lo 0.0 0 0 0 Rp 0.0 0.0 2.0 5.0 10.0 위치
사출대 현사출위치
<< >>
 전진 후진 35.5
 mm
 가스사출스타트 0m
속도 20 15%
압력 25 25 Kgf2 250 250 250 225 0 45
시간 ==== 2 sec NZ H1 H2 H3 H4 H5
계량 석백1 계량1 계량2 계량3 석백2 냉각시간
99rpm
 속도 0 35 35 35 25% t 20
압력 0 55 55 55 35 Kgf2 계량감시 시간

위치 0 25 35 65 0m t 99
배압 0 20 20 15 Kgf2
(비교예 1)
TR-90(폴리아미드 12, 스위스 EMS사 제품) 100 중량부를 아래 [표 2]와 같은 사출 조건으로 사출하여 절삭가공 전의 안경테 시트를 제조하였다.
구분 금형명 TR 프레임용 재료명 비교예 1
사출 보압1 사출5 사출4 사출3 사출2 사출1
쿠션mm 보압3 보압2 24% 0 0 0 22 22 속도
Hi 10 45 8 Kgf2 0 0 0 115 120 압력
9.2 0.1 0.5 30 sec <- 9.00 <- 9 9 시간
Lo 0 0 0 Rp 3 6 위치
사출대 현사출위치
<< >>
 전진 후진 36.0
 mm
 가스사출스타트 0m
속도 20 15%
압력 25 25 Kgf2 260 260 255 250 0 20
시간 ==== 1 sec NZ H1 H2 H3 H4 H5
계량 석백1 계량1 계량2 계량3 석백2 냉각시간
98rpm
 속도 0 30 30 30 40% t 20
압력 0 100 100 100 60 Kgf2 계량감시 시간

위치 0 20 25 35 0m t 99
배압 0 15 15 15 Kgf2
도장성에 대한 평가 결과, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1 및 2의 경우, 도장성 그레이드가 5B로써 비교예 1의 1B에 비하여 도장특성이 매우 우수함을 알 수 있다.
2. 다이렉트 사출에 따른 투명성 및 물성 평가
다이렉트 사출에 따른 투명성 및 물성 평가를 위해 상기 실시예 2에 따른 조성물을 다이렉트 사출성형한 안경테(비교예 2)와 폴리카보네이트를 블렌드하여 다이렉트 사출성형한 안경테(실시예 3 ~ 6)를 아래와 같은 방법으로 제조한 후, 이에 대한 투명도 및 물성을 평가하였으며, 그 결과는 [표 3] 및 도 5에 나타내었다.
(실시예 3)
폴리에스터 수지 90 중량% 및 폴리카보네이트 수지 10 중량%로 이루어진 기재 100 중량부에 대하여, 표면처리된 실리카 3 중량부를 첨가한 후 295℃의 이축압출기를 이용하여 압출 후 80℃에서 2시간 건조시키고 사출온도를 295 ~ 300℃로 다이렉트 사출하여 안경테를 제조하였다.
(실시예 4)
폴리에스터 수지 70 중량% 및 폴리카보네이트 수지 30 중량%로 이루어진 기재 100 중량부에 대하여, 표면처리된 실리카 3 중량부를 첨가한 후 295℃의 이축압출기를 이용하여 압출 후 80℃에서 2시간 건조시키고 사출온도를 295 ~ 300℃로 다이렉트 사출하여 안경테를 제조하였다.
(실시예 5)
폴리에스터 수지 50 중량% 및 폴리카보네이트 수지 50 중량%로 이루어진 기재 100 중량부에 대하여, 표면처리된 실리카 3 중량부를 첨가한 후 295℃의 이축압출기를 이용하여 압출 후 80℃에서 2시간 건조시키고 사출온도를 295 ~ 300℃로 다이렉트 사출하여 안경테를 제조하였다.
(실시예 6)
폴리에스터 수지 30 중량% 및 폴리카보네이트 수지 70 중량%로 이루어진 기재 100 중량부에 대하여, 표면처리된 실리카 3 중량부를 첨가한 후 295℃의 이축압출기를 이용하여 압출 후 80℃에서 2시간 건조시키고 사출온도를 295 ~ 300℃로 다이렉트 사출하여 안경테를 제조하였다.
(비교예 2)
폴리에스터 수지 100 중량부에 대하여, 표면처리된 실리카 3 중량부를 첨가한 후 295℃의 이축압출기를 이용하여 압출 후 80℃에서 2시간 건조시키고 사출온도를 295 ~ 300℃로 다이렉트 사출하여 안경테를 제조하였다.
구분 비교예2 실시예3 실시예4 실시예5 실시예6
경도 D type 78 79 80 81 82
비중 g/cc 1.17 1.18 1.19 1.18 1.19
인장강도 kg/cm2 527 557 576 609 643
굽힘강도 kg/cm2 566 662 678 714 762
굴곡탄성율 kg/cm2 8900 10900 11930 10000 11040
충격강도
(Izod)
kg.cm/cm
 24.5 20.25 12.5 11.5 12
충격강도
(Charpy)		 58 NB
(Not-brak)		 NB NB NB
경도 : ASTM D2240
비중 : ASTM D792
인장강도 : ASTM D638
굽힘강도 : ASTM D790
굴곡탄성율 : ASTM D790
충격강도 : 아이조드(Izod) 법, 샤르피(Charpy)법
다이렉트 사출에 따른 투명성 및 물성 평가에 대한 결과, [표 3] 및 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 3 ~ 6의 경우, 투명성 및 선명도를 가지면서도, 비교예 2에 비하여 탄성 등의 기계적 물성이 우수함을 알 수 있다.
상술한 바와 같은, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 안경테용 조성물 및 이를 이용하여 제조되는 안경테를 상기한 설명 및 도면에 따라 설명하였지만 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다는 것을 이 분야의 통상적인 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.

Claims (6)

  1. 안경테용 조성물에 있어서,
    폴리에스터 수지 30 ~ 90 중량% 및 폴리카보네이트 수지 10 ~ 70 중량%가 블렌드되어 이루어지는 기재 100 중량부에 대하여, 표면처리된 실리카 0.5 ~ 3 중량부가 첨가되어 이루어지되,
    상기 표면처리된 실리카는, 실리카를 실란계 커플링제로 표면처리하여 이루어지며, 상기 실란계 커플링제는 비닐트리에톡시실란, 비닐트리(2-메톡시에톡시)실란 의 비닐실란이나 또는 3-메타크릴록시프로필트리메톡시실란, N-페닐-3-아미노프로필트리메톡시실란, 3-메트랍토프필트리메톡시실란, 비스(트리에톡시실리프로필)테트라설페인, 티오시아나토프로필트리에톡시실란 중에서 1종 또는 그 이상을 선택하여 사용하는 것을 특징으로 하는, 안경테용 조성물.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1항에 따른 안경테용 조성물로 제조되는 안경테.
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