KR102140491B1 - 섬유용 대전방지 마스터배치 조성물 및 이를 포함하는 대전방지 수지 조성물 - Google Patents

섬유용 대전방지 마스터배치 조성물 및 이를 포함하는 대전방지 수지 조성물 Download PDF

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Abstract

섬유용 대전방지 마스터배치 조성물 및 이를 포함하는 대전방지 수지 조성물이 개시된다. 상기 대전방지 마스터배치 조성물은 섬유용 고분자와 혼합하여 사용함으로써 섬유용 고분자에 대전방지 기능을 부여할 수 있으며, 특히 낮은 표면저항 값을 가지기 때문에 이를 포함하는 수지 조성물을 여러 산업분야에 폭넓게 적용하여 실용화할 수 있다.

Description

섬유용 대전방지 마스터배치 조성물 및 이를 포함하는 대전방지 수지 조성물{ANTISTATIC MASTER BATCH COMPOSITION FOR FIBER AND ANTISTATIC RESIN COMPOSITION CONTAINING THE SAME}
본 발명은 섬유용 대전방지 마스터배치 조성물 및 이를 포함하는 대전방지 수지 조성물에 관한 것이다.
섬유산업이 고기능화 되어가고 있는 추세에서, 방한, 향균, 열전도 등 다양한 성능을 부여하는 소재가 개발되어 오고 있다. 그러나, 정전기 방지 소재는 섬유의 제조 공정 특성 때문에 개발이 이루어지지 못하고 있는 것이 현실이다. 이에, 금속 섬유 또는 탄소 섬유를 이용한 혼방직조를 시도하고 있으나 고비용으로 인한 단점 때문에 기술 확산이 어려운 실정이다.
한편, 대전 방지 섬유는 먼지나 기타 이물질이 달라 붙는 것을 방지할 수 있기 때문에 전기, 전자, 반도체, 의료, 자동차 부직포, 의류 등 다양한 분야에서 개발이 필히 요구되는 소재이다.
이에, 본 발명자들은 상기 대전 방지 섬유에 대하여 연구하던 중 화학식 1 내지 3으로 표시되는 화합물의 혼합물을 첨가제로서 베이스 수지와 혼합하여 대전방지 마스터배치 조성물로서 사용할 경우, 우수한 대전방지 기능을 가지며, 이를 포함하는 수지 조성물이 현저히 낮은 표면저항 값을 가짐을 발견하여 본 발명을 완성하게 되었다.
이와 관련하여, 대한민국 등록특허 제10-1106087호는 대전방지 마스터배치의 제조방법 및 대전방지 열가소성 수지 조성물의 제조방법에 대하여 개시하고 있다.
본 발명은 전술한 문제를 해결하고자 안출된 것으로서, 본 발명의 일 실시예는 섬유용 대전방지 마스터배치 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명의 다른 일 실시예는 상기 섬유용 대전방지 마스터배치 조성물을 포함하는 대전방지 수지 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명의 또 다른 일 실시예는 상기 섬유용 대전방지 마스터배치 조성물의 제조방법을 제공한다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 한정되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 일 측면은,
베이스 수지; 및 첨가제;를 포함하고, 상기 베이스 수지는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET), 폴리아미드(polyamide, PA), 폴리프로필렌(polypropylene, PP), 폴리에틸렌(polyethylene) 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 물질을 포함하는 것이고, 상기 첨가제는 하기 화학식 1, 화학식 2 및 화학식 3으로 각각 표시되는 물질의 혼합물을 포함하는 것인 섬유용 대전방지 마스터배치 조성물을 제공한다.
[화학식 1]
Figure 112019082534769-pat00001
상기 화학식 1에서 R1은 직쇄 또는 분지쇄의 C1-C30 알킬, 직쇄 또는 분지쇄의 C2-C30 알케닐 또는 직쇄 또는 분지쇄의 C1-C30 알콕시이다.
[화학식 2]
Figure 112019082534769-pat00002
상기 화학식 2에서 R2는 직쇄 또는 분지쇄의 C1-C30 알킬, 직쇄 또는 분지쇄의 C2-C30 알케닐 또는 직쇄 또는 분지쇄의 C1-C30 알콕시이고, R3은 직쇄 또는 분지쇄의 C1-C10 알킬, 직쇄 또는 분지쇄의 C2-C10 알케닐 또는 직쇄 또는 분지쇄의 C1-C10 알콕시이다.
[화학식 3]
Figure 112019082534769-pat00003
상기 화학식 1에서 R1은 직쇄 또는 분지쇄의 C10-C20 알킬, 직쇄 또는 분지쇄의 C10-C20 알케닐 또는 직쇄 또는 분지쇄의 C10-C20 알콕시이고, 상기 화학식 2에서 R2는 직쇄 또는 분지쇄의 C10-C20 알킬, 직쇄 또는 분지쇄의 C10-C20 알케닐 또는 직쇄 또는 분지쇄의 C10-C20 알콕시이고, R3은 직쇄 또는 분지쇄의 C1-C6 알킬, 직쇄 또는 분지쇄의 C2-C6 알케닐 또는 직쇄 또는 분지쇄의 C1-C6 알콕시인 것일 수 있다.
상기 화학식 1에서 R1은 직쇄 또는 분지쇄의 C10-C20 알케닐이고, 상기 화학식 2에서 R2는 직쇄 또는 분지쇄의 C10-C20 알킬이고, R3은 직쇄 또는 분지쇄의 C1-C6 알킬인 것일 수 있다.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물 100 중량부에 대하여 상기 화학식 2로 표시되는 화합물의 함량은 50 중량부 내지 150 중량부이고, 상기 화학식 3으로 표시되는 화합물의 함량은 1 중량부 내지 10 중량부인 것일 수 있다.
상기 베이스 수지 100 중량부에 대하여 상기 첨가제의 함량은 1 중량부 내지 30 중량부인 것일 수 있다.
상기 베이스 수지는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET)이고, 상기 폴리에틸렌 테레프탈레이트 100 중량부 대비 상기 첨가제의 함량은 3 중량부 내지 12 중량부인 것일 수 있다.
상기 베이스 수지는 폴리아미드(polyamide, PA)이고, 상기 폴리아미드 100 중량부 대비 상기 첨가제의 함량은 5 중량부 내지 25 중량부인 것일 수 있다.
상기 베이스 수지는 폴리프로필렌(polypropylene, PP)이고, 상기 폴리프로필렌 100 중량부 대비 상기 첨가제의 함량은 4 중량부 내지 9 중량부인 것일 수 있다.
상기 베이스 수지는 폴리에틸렌(polyethylene)이고, 상기 폴리에틸렌 100 중량부 대비 상기 첨가제의 함량은 2 중량부 내지 6 중량부인 것일 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 일 측면은,
상기 섬유용 대전방지 마스터배치 조성물 및 고분자 수지를 포함하는 대전방지 수지 조성물을 제공한다.
상기 섬유용 대전방지 마스터배치 조성물의 함량은 상기 고분자 수지 100 중량부 대비 10 중량부 내지 50 중량부인 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 대전방지 마스터배치 조성물은 섬유용 고분자와 혼합하여 사용함으로써 섬유용 고분자에 대전방지 기능을 부여할 수 있으며, 특히 낮은 표면저항 값을 가지기 때문에 이를 포함하는 수지 조성물을 여러 산업분야에 폭넓게 적용하여 실용화할 수 있다.
또한, 상기 대전방지 마스터배치 조성물은 대전방지 효과가 있어 정전기 발생을 억제할 수 있기 때문에 일반 성형품 등에 제조 시 상기 조성물을 사용하게 되면 제품 불량을 현저히 줄일 수 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 의해 본 발명이 한정되지 않으며 본 발명은 후술할 청구범위의 의해 정의될 뿐이다.
덧붙여, 본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 발명의 명세서 전체에서 어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
본원의 제 1 측면은,
베이스 수지; 및 첨가제;를 포함하고, 상기 베이스 수지는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET), 폴리아미드(polyamide, PA), 폴리프로필렌(polypropylene, PP), 폴리에틸렌(polyethylene) 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 물질을 포함하는 것이고, 상기 첨가제는 하기 화학식 1, 화학식 2 및 화학식 3으로 각각 표시되는 물질의 혼합물을 포함하는 것인 섬유용 대전방지 마스터배치 조성물을 제공한다.
[화학식 1]
Figure 112019082534769-pat00004
상기 화학식 1에서 R1은 직쇄 또는 분지쇄의 C1-C30 알킬, 직쇄 또는 분지쇄의 C2-C30 알케닐 또는 직쇄 또는 분지쇄의 C1-C30 알콕시이다.
[화학식 2]
Figure 112019082534769-pat00005
상기 화학식 2에서 R2는 직쇄 또는 분지쇄의 C1-C30 알킬, 직쇄 또는 분지쇄의 C2-C30 알케닐 또는 직쇄 또는 분지쇄의 C1-C30 알콕시이고, R3은 직쇄 또는 분지쇄의 C1-C10 알킬, 직쇄 또는 분지쇄의 C2-C10 알케닐 또는 직쇄 또는 분지쇄의 C1-C10 알콕시이다.
[화학식 3]
Figure 112019082534769-pat00006
이하, 본원의 제 1 측면에 따른 섬유용 대전방지 마스터배치 조성물을 상세히 설명한다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 마스터배치는 기본 플라스틱 원료와 투입하고자 하는 첨가제를 고농도로 농축하여 분산시켜 놓은 펠렛(pellet) 형태의 원료를 의미하는 것일 수 있다. 즉, 플라스틱 원료와 상기 마스터배치를 혼합하여 가공 성형함으로써 원하는 기능을 가진 플라스틱 제품을 제조할 수 있는 것일 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 바람직하게 상기 화학식 1에서 R1은 직쇄 또는 분지쇄의 C10-C20 알킬, 직쇄 또는 분지쇄의 C10-C20 알케닐 또는 직쇄 또는 분지쇄의 C10-C20 알콕시이고, 상기 화학식 2에서 R2는 직쇄 또는 분지쇄의 C10-C20 알킬, 직쇄 또는 분지쇄의 C10-C20 알케닐 또는 직쇄 또는 분지쇄의 C10-C20 알콕시이고, R3은 직쇄 또는 분지쇄의 C1-C6 알킬, 직쇄 또는 분지쇄의 C2-C6 알케닐 또는 직쇄 또는 분지쇄의 C1-C6 알콕시인 것일 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 더욱 바람직하게 상기 화학식 1에서 R1은 직쇄 또는 분지쇄의 C10-C20 알케닐이고, 상기 화학식 2에서 R2는 직쇄 또는 분지쇄의 C10-C20 알킬이고, R3은 직쇄 또는 분지쇄의 C1-C6 알킬인 것일 수 있다.
본원의 일 실시예에 따른 상기 화학식 1 및 2로 표시되는 화합물의 바람직한 예시에 대하여 하기 화학식 4 및 5에 각각 나타내었다.
[화학식 4]
Figure 112019082534769-pat00007
[화학식 5]
Figure 112019082534769-pat00008
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물 및 화학식 2로 표시되는 화합물은 서로 혼합됨으로써 외부의 정전기 발생 시 발생된 정전기의 에너지에 의해 상기 화학식 1의 화합물로부터 화학식 2의 화합물로 프로톤(proton, H+)이 전달되면서 결합되어 하나의 분자를 형성하는 것일 수 있다. 즉, 상기 프로톤 전달을 통하여 전하가 한 곳에 밀집되는 정전기 현상을 방지하여 대전방지 기능을 가지게 되는 것일 수 있다. 한편, 상기 화학식 3은 추가적으로 전하(전자 또는 이온)의 흐름을 향상시키는 기능을 갖는 것일 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 베이스 수지는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET), 폴리아미드(polyamide, PA), 폴리프로필렌(polypropylene, PP), 폴리에틸렌(polyethylene) 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 물질을 포함하는 것일 수 있다. 이때, 상기 폴리아미드는 폴리아미드 6 또는 폴리아미드 66일 수 있으며, 바람직하게는 폴리아미드 6인 것일 수 있다. 또한, 상기 폴리에틸렌은 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 또는 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE)일 수 있으며, 바람직하게는 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)인 것일 수 있다.
본원의 일 구현예예 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물 100 중량부에 대하여 상기 화학식 2로 표시되는 화합물의 함량은 50 중량부 내지 150 중량부일 수 있고, 바람직하게는 80 중량부 내지 120 중량부인 것일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 100 중량부인 것일 수 있다. 또한, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물 100 중량부에 대하여 상기 화학식 3으로 표시되는 화합물의 함량은 1 중량부 내지 10 중량부일 수 있고, 바람직하게는 2 중량부 내지 6 중량부인 것일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 4 중량부인 것일 수 있다. 상기 화학식 2로 표시되는 화합물의 함량이 상기 범위를 벗어날 경우 상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 함량과 큰 차이가 발생하기 때문에 상기한 바와 같이 화학식 1로 표시되는 화합물 및 화학식 2로 표시되는 화합물 간에 프로톤 전달에 의한 결합이 원활히 이루어지지 않아 대전방지 기능이 저하되는 것일 수 있다. 또한, 화학식 3으로 표시되는 화합물의 함량이 상기 범위 미만일 경우 함량이 너무 적어 전하의 흐름을 향상시키는 기능이 저하될 수 있으며, 상기 범위 초과일 경우 더 이상의 성능 향상을 기대할 수 없기 때문에 비경제적인 것일 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 베이스 수지 100 중량부에 대하여 상기 첨가제의 함량은 1 중량부 내지 30 중량부인 것일 수 있다. 이때, 상기 베이스 수지가 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET)인 경우 상기 폴리에틸렌 테레프탈레이트 100 중량부 대비 상기 첨가제의 함량은 3 중량부 내지 12 중량부인 것일 수 있다. 또한, 상기 베이스 수지가 폴리아미드(polyamide, PA)인 경우 상기 폴리아미드 100 중량부 대비 상기 첨가제의 함량은 5 중량부 내지 25 중량부인 것일 수 있다. 더불어, 상기 베이스 수지가 폴리프로필렌(polypropylene, PP)인 경우 상기 폴리프로필렌 100 중량부 대비 상기 첨가제의 함량은 4 중량부 내지 9 중량부인 것일 수 있다. 마지막으로, 상기 베이스 수지가 폴리에틸렌(polyethylene)인 경우 상기 폴리에틸렌 100 중량부 대비 상기 첨가제의 함량은 2 중량부 내지 6 중량부인 것일 수 있다. 즉, 상기 베이스 수지의 종류에 대하여 상기 첨가제가 적절한 비율로 혼합되는 것일 수 있으며, 상기 베이스 수지 각각의 종류에 적합한 비율로 첨가제가 혼합되지 않을 경우 이를 포함하는 마스터배치 조성물의 대전방지 기능이 저하되는 것일 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 첨가제는 불소계 계면활성제 및 하기 화학식 6으로 표시되는 이온성 염을 더 포함하는 것일 수 있다.
[화학식 6]
(n-C4H9)3(CH3)N+(SO2CF3)2N-
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 불소계 계면활성제는 퍼플로로 부탄 설포네이트기 계면 활성제를 포함하는 것일 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 이온성 염을 대체하여 또는 상기 이온성 염에 부가하여 2-히드록시에틸암모늄 비스(트리플루오로메틸설포닐)이미드, 옥틸디메틸-2-히드록시에틸암모늄 트리플루오로메탄설포네이트, 트리에틸암모늄 비스(퍼플루오로에탄설포닐)이미드, 1,3-에틸메틸이미다졸륨 노나플루오로부탄설포네이트, 1,3-에틸메틸이미다졸륨 비스(트리플루오로메탄설포닐)이미드, 1,3-에틸메틸이미다졸륨 트리플루오로메탄설포네이트 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 물질이 사용될 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 이온성 염은 중합체 또는 기타 절연성 재료에 대전방지 특성을 부여하는 첨가제(내부 대전방지제) 또는 국소 처리제(외부 대전방지제)로서 사용될 수 있으며, 상기 이온성 염은 다른 절연성 기재(예를 들어, 중합체 필름 또는 마스터배치 등) 내에 축적될 수 있는 정전 전하를 소산시키는 효과를 가지는 것일 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 대전방지 마스터배치 조성물은 무정형 실리카를 더 포함하는 것일 수 있으며, 산화 방지제 또는 커플링제를 더 포함하는 것일 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 대전방지 마스터배치 조성물은 상기 베이스 수지와 첨가제를 혼련 시, 내후성 개선을 위해 자외선 안정제를 더 포함하는 것일 수 있다. 이때, 상기 자외선 안정제의 함량은 상기 베이스 수지 100 중량부 대비 0.01 중량부 내지 1 중량부일 수 있으며, 0.01 중량부 미만일 경우 내후성이 저하될 수 있고, 1 중량부 초과일 경우 더 이상의 내후성 개선 효과가 나타나지 않을 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 자외선 안정제는 2-(2H-벤조트리아졸-2-일)-4,6-디-터트-펜틸페놀{2-(2HBenzotriazol-2-yl)-4,6-di-tert-pentylphenol}, 3-(2H-벤조트리아졸-2-일)-4-히드록시페네틸-알콜{3-2HBenzotriazol-2-yl)-4-hydroxyphenethyl-alcohol}, 2-(2H-벤조트리아졸-2-일)-4- (1,1,3,3-테트라메틸부틸)페놀{2-(2H-Benzotriazol-2-yl)-4-(1,1,3,3-tetramethylbutyl)phenol}, 2, 4-디-터트-부틸-6-(5-클로로벤조트리아졸-2-일)페놀{2,4-di-tert-butyl-6-(5-chlorobenzotriazol-2-yl)phenol}, 2-(2H-벤조트리아졸-2-일)-4-(터트-부틸)-6-(세크-부틸)페놀{2-(2Hbenzotriazol-2-yl)-4-(tert-butyl)-6-(sec-butyl)phenol}, 3-(3-(2H-벤조트리아졸-2-일)-5-t-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트{3-(3-(2H-benzotriazole-2-yl)-5-t-butyl-4-hydroxyphenyl)propionate}, 2-벤조트리아졸-2-일-4,6-디-터트-부틸페놀{2- benzotriazol-2-yl-4,6-di-tert-butylphenol} 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 물질을 포함하는 것일 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 대전방지 마스터배치 조성물은 하기 화학식 7의 폴리에틸렌글리콜계 화합물을 더 포함하는 것일 수 있다.
[화학식 7]
R9O(CH2CH2)nOR9
상기 화학식 7에서 R9는 수소 또는 메틸기이고, n은 11 내지 110의 정수이다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 폴리에틸렌글리콜계 화합물은 보조분산제로서의 역할을 하는 것일 수 있으며, 평균 분자량이 500 내지 5,000일 수 있고, 함량은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물 100 중량부 대비 10 중량부 대비 20 중량부인 것일 수 있다.
본원의 제 2 측면은,
상기 본원의 제 1 측면의 섬유용 대전방지 마스터배치 조성물 및 고분자 수지를 포함하는 대전방지 수지 조성물을 제공한다.
본원의 제 1 측면과 중복되는 부분들에 대해서는 상세한 설명을 생략하였으나, 본원의 제 1 측면에 대해 설명한 내용은 제 2 측면에서 그 설명이 생략되었더라도 동일하게 적용될 수 있다.
이하, 본원의 제 2 측면에 따른 상기 대전방지 수지 조성물을 상세히 설명한다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 본원의 제 1 측면에 따른 섬유용 대전방지 마스터배치 조성물은 고분자 수지와 혼합하여 대전방지 기능을 가진 수지 조성물을 제조하는데 사용되는 것일 수 있다. 즉, 상기 섬유용 대전방지 마스터배치 조성물은 수지 조성물에 첨가제와 같은 용도로 사용되는 것이며, 실제 산업 상에서 사용되는 물질은 상기 수지 조성물인 것일 수 있다. 이때, 상기 고분자 수지는 상기 대전방지 마스터배치 조성물에 포함된 베이스 수지와 동일한 것일 수 있다. 또한, 상기 대전방지 수지 조성물은 상기 마스터배치 조성물을 포함함으로써 우수한 대전방지 기능을 가지고 있어 여러 산업분야에서 폭넓게 적용 가능하다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 대전방지 마스터배치 조성물의 함량은 상기 고분자 수지 100 중량부 대비 10 중량부 내지 50 중량부인 것일 수 있으며, 바람직하게 15 중량부 내지 35 중량부인 것일 수 있고, 더욱 바람직하게는 20 중량부 내지 30 중량부인 것일 수 있다.
본원의 제 3 측면은,
하기 화학식 1, 화학식 2 및 화학식 3으로 각각 표시되는 물질을 혼합하여 교반시키는 단계;
상기 교반된 물질을 응고시키는 단계;
상기 응고된 물질을 분체하여 파우더 형태로 제조하는 단계; 및
상기 제조된 파우더 및 베이스 수지를 압출기에 투입하여 압출시키는 단계;
를 포함하는 섬유용 대전방지 마스터배치 조성물의 제조방법을 제공한다.
[화학식 1]
Figure 112019082534769-pat00009
상기 화학식 1에서 R1은 직쇄 또는 분지쇄의 C1-C30 알킬, 직쇄 또는 분지쇄의 C2-C30 알케닐 또는 직쇄 또는 분지쇄의 C1-C30 알콕시이다.
[화학식 2]
Figure 112019082534769-pat00010
상기 화학식 2에서 R2는 직쇄 또는 분지쇄의 C1-C30 알킬, 직쇄 또는 분지쇄의 C2-C30 알케닐 또는 직쇄 또는 분지쇄의 C1-C30 알콕시이고, R3은 직쇄 또는 분지쇄의 C1-C10 알킬, 직쇄 또는 분지쇄의 C2-C10 알케닐 또는 직쇄 또는 분지쇄의 C1-C10 알콕시이다.
[화학식 3]
Figure 112019082534769-pat00011
본원의 제 1 측면 및 제 2 측면과 중복되는 부분들에 대해서는 상세한 설명을 생략하였으나, 본원의 제 1 측면 및 제 2 측면에 대해 설명한 내용은 제 3 측면에서 그 설명이 생략되었더라도 동일하게 적용될 수 있다.
이하, 본원의 제 3 측면에 따른 상기 섬유용 대전방지 수지 조성물의 제조방법을 단계별로 상세히 설명한다.
우선, 본원의 일 구현예에 있어서, 상기 섬유용 대전방지 마스터배치 조성물의 제조방법은 상기 화학식 1, 화학식 2 및 화학식 3으로 각각 표시되는 물질을 혼합하여 교반시키는 단계;를 포함한다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 화학식 1 및 2로 표시되는 물질은 상온에서 고체 상태인 것일 수 있으며, 상기 화학식 3으로 표시되는 물질은 상온에서 액체 상태인 것일 수 있다. 한편, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물 100 중량부에 대하여 상기 화학식 2로 표시되는 화합물의 혼합 함량은 50 중량부 내지 150 중량부일 수 있고, 바람직하게는 80 중량부 내지 120 중량부인 것일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 100 중량부인 것일 수 있다. 또한, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물 100 중량부에 대하여 상기 화학식 3으로 표시되는 화합물의 혼합 함량은 1 중량부 내지 10 중량부일 수 있고, 바람직하게는 2 중량부 내지 6 중량부인 것일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 4 중량부인 것일 수 있다. 상기 화학식 2로 표시되는 화합물의 함량이 상기 범위를 벗어날 경우 상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 함량과 큰 차이가 발생하기 때문에 본원의 제 1 측면에서 기술한 바와 같이 화학식 1로 표시되는 화합물 및 화학식 2로 표시되는 화합물 간에 프로톤 전달에 의한 결합이 원활히 이루어지지 않아 대전방지 기능이 저하되는 것일 수 있다. 또한, 화학식 3으로 표시되는 화합물의 함량이 상기 범위 미만일 경우 함량이 너무 적어 전하의 흐름을 향상시키는 기능이 저하될 수 있으며, 상기 범위 초과일 경우 더 이상의 성능 향상을 기대할 수 없기 때문에 비경제적인 것일 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 교반은 50℃ 내지 100℃의 온도에서 5 분 내지 15 분 동안 수행되는 것일 수 있다. 또한, 상기 교반은 교반기를 통하여 수행되는 것일 수 있으며, 이때 상기 교반기의 교반 속도는 100 rpm 내지 300 rpm인 것일 수 있다.
다음으로, 본원의 일 구현예에 있어서, 상기 섬유용 대전방지 마스터배치 조성물의 제조방법은 상기 교반된 물질을 응고시키는 단계;를 포함한다.
본원의 일 구현에예 있어서, 상기 교반된 물질은 액체 상태인 것일 수 있으며, 따라서, 상기 액체 상태의 물질을 냉각시켜 응고시키는 것일 수 있다. 이때, 상기 응고시키는 방법은 크게 제한이 없으며, 예를 들어 냉각기를 이용하여 응고시키는 것일 수 있다.
다음으로, 본원의 일 구현예에 있어서, 상기 섬유용 대전방지 마스터배치 조성물의 제조방법은 상기 응고된 물질을 분체하여 파우더 형태로 제조하는 단계;를 포함한다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 파우더 형태로 제조된 물질의 입도 크기는 평균 50 mesh 내지 100 mesh인 것일 수 있으며, 상기 응고된 물질을 분체하는 방법은 일반적인 분체 방법을 사용하는 것일 수 있다.
다음으로, 본원의 일 구현예에 있어서, 상기 섬유용 대전방지 마스터배치 조성물의 제조방법은 상기 제조된 파우더 및 베이스 수지를 압출기에 투입하여 압출시키는 단계;를 포함한다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 파우더 및 베이스 수지를 압출기에 투입하여 압출시킴으로써 펠렛 형태의 섬유용 대전방지 마스터배치가 제조되는 것일 수 있다. 이때, 상기 베이스 수지는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET), 폴리아미드(polyamide, PA), 폴리프로필렌(polypropylene, PP), 폴리에틸렌(polyethylene) 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 물질을 포함하는 것일 수 있다. 이때, 상기 폴리아미드는 폴리아미드 6 또는 폴리아미드 66일 수 있으며, 바람직하게는 폴리아미드 6인 것일 수 있다. 또한, 상기 폴리에틸렌은 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 또는 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE)일 수 있으며, 바람직하게는 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)인 것일 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 베이스 수지 100 중량부에 대하여 상기 투입되는 파우더의 함량은 1 중량부 내지 30 중량부인 것일 수 있다. 이때, 상기 베이스 수지가 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET)인 경우 상기 폴리에틸렌 테레프탈레이트 100 중량부 대비 상기 파우더의 함량은 3 중량부 내지 12 중량부인 것일 수 있다. 또한, 상기 베이스 수지가 폴리아미드(polyamide, PA)인 경우 상기 폴리아미드 100 중량부 대비 상기 파우더의 함량은 5 중량부 내지 25 중량부인 것일 수 있다. 더불어, 상기 베이스 수지가 폴리프로필렌(polypropylene, PP)인 경우 상기 폴리프로필렌 100 중량부 대비 상기 파우더의 함량은 4 중량부 내지 9 중량부인 것일 수 있다. 마지막으로, 상기 베이스 수지가 폴리에틸렌(polyethylene)인 경우 상기 폴리에틸렌 100 중량부 대비 상기 파우더의 함량은 2 중량부 내지 6 중량부인 것일 수 있다. 즉, 상기 베이스 수지의 종류에 대하여 상기 파우더가 적절한 비율로 투입되는 것일 수 있으며, 상기 베이스 수지 각각의 종류에 적합한 비율로 파우더가 투입되지 않을 경우 제조되는 마스터배치 조성물의 대전방지 기능이 저하되는 것일 수 있다.
다음으로, 본원의 일 구현예에 있어서, 상기 제조된 섬유용 마스터배치 조성물을 고분자 수지와 혼합하면 대전방지 수지 조성물이 제조되는 것일 수 있다. 즉, 상기 섬유용 대전방지 마스터배치 조성물은 수지 조성물에 첨가제와 같은 용도로 사용되는 것이며, 실제 산업 상에서 사용되는 물질은 상기 수지 조성물인 것일 수 있다. 이때, 상기 고분자 수지는 상기 대전방지 마스터배치 조성물에 포함된 베이스 수지와 동일한 것일 수 있다. 또한, 상기 대전방지 수지 조성물은 상기 마스터배치 조성물을 포함함으로써 우수한 대전방지 기능을 가지고 있어 여러 산업분야에서 폭넓게 적용 가능하다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 대전방지 마스터배치 조성물의 함량은 상기 고분자 수지 100 중량부 대비 10 중량부 내지 50 중량부인 것일 수 있으며, 바람직하게 15 중량부 내지 35 중량부인 것일 수 있고, 더욱 바람직하게는 20 중량부 내지 30 중량부인 것일 수 있다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
<실시예 1> 섬유용 대전방지 마스터배치 조성물을 포함하는 대전방지 수지 조성물의 제조(폴리에틸렌 테레프탈레이트 이용)
1. 섬유용 대전방지 마스터배치 조성물의 제조
제1화합물(9-Octadecenoic acid (Z)-, monoester with 1,2,3-propanetriol ester with boric acid (H3BO3)) 및 제2화합물(N-[3-(dimethylamino)propyl]stearamide)을 동일 몰수가 되도록 하여 혼합하고, 제3화합물(Lithium Bis(trifluoromethanesulfonyl)imide)을 추가로 혼합하였다. 이때, 상기 제1화합물 및 제2화합물의 혼합 중량%는 98 중량%이었으며, 상기 제3화합물의 중량%는 2 중량%이었다. 그 후, 상기 혼합물을 sus 재질의 교반기에 투입 후, 100 rpm 내지 300 rpm의 교반속도, 60℃ 내지 80℃의 온도에서 10 분간 교반하였다. 상기 교반된 혼합물을 틀에 부은 후, 냉각기(칠러)를 이용하여 응고시켰다. 상기 응고된 물질을 mixer에서 분체하여 파우더(powder) 형태로 제조하였으며, 이때 상기 파우더의 입도 크기는 평균 50 내지 100 mesh이었다. 그 후에, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 수지를 이축 압출기의 main feeder에 투입하고, 상기 분체된 파우더를 3 내지 10 wt%로 계량하여 side feeder에 투입하였다. 이를, 멜트 블렌딩하여 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 포함하는 펠렛 형태의 섬유용 대전방지 마스터배치 조성물을 제조하였다.
2. 대전방지 수지 조성물의 제조
상기 1에서 제조한 대전방지 마스터배치 조성물을 폴리에틸렌 테레프탈레이트와 중량비율 3:7로 혼합하여 대전방지 수지 조성물을 제조하였다.
<실시예 2> 섬유용 대전방지 마스터배치 조성물을 포함하는 대전방지 수지 조성물의 제조(폴리아미드 6 이용)
상기 실시예 1에서 폴리에틸렌 테레프탈레이트 대신 폴리아미드 6(PA 6)을 사용하고, 이축 압출기의 side feeder에 투입되는 파우더를 5 내지 20 wt%로 계량하여 투입한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 대전방지 수지 조성물을 제조하였다.
<실시예 3> 섬유용 대전방지 마스터배치 조성물을 포함하는 대전방지 수지 조성물의 제조(폴리프로필렌 이용)
상기 실시예 1에서 폴리에틸렌 테레프탈레이트 대신 폴리프로필렌(PP)을 사용하고, 이축 압출기의 side feeder에 투입되는 파우더를 4 내지 8 wt%로 계량하여 투입한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 대전방지 수지 조성물을 제조하였다.
<실시예 4> 필름용 대전방지 마스터배치 조성물을 포함하는 대전방지 수지 조성물의 제조(저밀도 폴리에틸렌 이용)
상기 실시예 1에서 폴리에틸렌 테레프탈레이트 대신 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)을 사용하고, 이축 압출기의 side feeder에 투입되는 파우더를 2 내지 5 wt%로 계량하여 투입한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 대전방지 수지 조성물을 제조하였다.
<비교예 1> 대전방지 마스터배치 조성물을 포함하지 않는 수지 조성물의 제조(폴리에틸렌 테레프탈레이트 이용)
시중에 판매되고 있는 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 구매하여 준비하였다.
<비교예 2> 대전방지 마스터배치 조성물을 포함하지 않는 수지 조성물의 제조(폴리아미드 6 이용)
시중에 판매되고 있는 폴리아미드 6을 구매하여 준비하였다.
<비교예 3> 대전방지 마스터배치 조성물을 포함하지 않는 수지 조성물의 제조(폴리프로필렌 이용)
시중에 판매되고 있는 폴리프로필렌을 구매하여 준비하였다.
<비교예 4> 대전방지 마스터배치 조성물을 포함하지 않는 수지 조성물의 제조(저밀도 폴리에틸렌 이용)
시중에 판매되고 있는 저밀도 폴리에틸렌을 구매하여 준비하였다.
<실험예 1> 대전방지 수지 조성물의 표면저항 측정
상기 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 4에서 제조한 대전방지 수지 조성물을 각 수지별로 20 중량부를 투입, 컴파운드 하고, 100 mm x 100 mm x 2 mm 시편을 사출 성형 후, 표면저항을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.
[표 1]
Figure 112019082534769-pat00012
상기 표 1에서 나타낸 바와 같이 실시예 1 내지 4의 수지 조성물은 약 1.0E+9의 표면저항을 나타냄을 확인할 수 있었으며, 반면, 비교예 1 내지 4의 수지 조성물은 약 1.0E+15 초과의 표면저항을 나타냄을 확인할 수 있었다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 섬유용 대전방지 마스터배치 조성물을 포함하는 수지 조성물의 경우 매우 작은 표면저항을 나타내어 대전방지 기능이 우수함을 확인할 수 있었다.
<실험예 2> 실시예 1 내지 4의 수지 조성물과 비교예 1 내지 4의 수지 조성물 물성 평가
상기 실시예 1에서 제조한 섬유용 대전방지 수지 조성물 및 비교예 1의 수지 조성물의 물성을 평가하여 하기 표 2에 나타내었으며, 상기 실시예 2에서 제조한 섬유용 대전방지 수지 조성물 및 비교예 2의 수지 조성물의 물성을 평가하여 하기 표 3에 나타내었다. 또한, 상기 실시예 3에서 제조한 섬유용 대전방지 수지 조성물 및 비교예 3의 수지 조성물의 물성을 평가하여 하기 표 4에 나타내었으며, 상기 실시예 4에서 제조한 섬유용 대전방지 수지 조성물 및 비교예 4의 수지 조성물의 물성을 평가하여 하기 표 5에 나타내었다.
[표 2]
Figure 112019082534769-pat00013
[표 3]
Figure 112019082534769-pat00014
[표 4]
Figure 112019082534769-pat00015
[표 5]
Figure 112019082534769-pat00016
상기 표 2 내지 표 5에 나타낸 바와 같이 본 발명의 실시예 1 내지 4에서 제조한 섬유용 대전방지 마스터배치 조성물을 포함하는 수지 조성물은 마스터배치 조성물을 포함하지 않는 비교예 1 내지 4와 각각 물성값에서 큰 차이가 없는 것을 확인할 수 있었다. 따라서, 본 발명의 실시예에서 제조한 섬유용 대전방지 마스터배치 조성물을 포함하는 수지 조성물은 기존 수지 대비 물성에서 큰 차이를 보이지 않으면서 대전방지 기능이 향상된 효과가 있음을 확인할 수 있었다.

Claims (12)

  1. 베이스 수지; 및 첨가제;를 포함하고,
    상기 베이스 수지는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET), 폴리아미드(polyamide, PA), 폴리프로필렌(polypropylene, PP), 폴리에틸렌(polyethylene) 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 물질을 포함하는 것이고,
    상기 첨가제는 하기 화학식 1, 화학식 2 및 화학식 3으로 각각 표시되는 물질의 혼합물을 포함하는 것인 섬유용 대전방지 마스터배치 조성물:
    [화학식 1]
    Figure 112019082534769-pat00017

    (상기 화학식 1에서 R1은 직쇄 또는 분지쇄의 C1-C30 알킬, 직쇄 또는 분지쇄의 C2-C30 알케닐 또는 직쇄 또는 분지쇄의 C1-C30 알콕시이다.)
    [화학식 2]
    Figure 112019082534769-pat00018

    (상기 화학식 2에서 R2는 직쇄 또는 분지쇄의 C1-C30 알킬, 직쇄 또는 분지쇄의 C2-C30 알케닐 또는 직쇄 또는 분지쇄의 C1-C30 알콕시이고, R3은 직쇄 또는 분지쇄의 C1-C10 알킬, 직쇄 또는 분지쇄의 C2-C10 알케닐 또는 직쇄 또는 분지쇄의 C1-C10 알콕시이다.)
    [화학식 3]
    Figure 112019082534769-pat00019
    .
  2. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 1에서 R1은 직쇄 또는 분지쇄의 C10-C20 알킬, 직쇄 또는 분지쇄의 C10-C20 알케닐 또는 직쇄 또는 분지쇄의 C10-C20 알콕시이고,
    상기 화학식 2에서 R2는 직쇄 또는 분지쇄의 C10-C20 알킬, 직쇄 또는 분지쇄의 C10-C20 알케닐 또는 직쇄 또는 분지쇄의 C10-C20 알콕시이고, R3은 직쇄 또는 분지쇄의 C1-C6 알킬, 직쇄 또는 분지쇄의 C2-C6 알케닐 또는 직쇄 또는 분지쇄의 C1-C6 알콕시인 것인 섬유용 대전방지 마스터배치 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 1에서 R1은 직쇄 또는 분지쇄의 C10-C20 알케닐이고,
    상기 화학식 2에서 R2는 직쇄 또는 분지쇄의 C10-C20 알킬이고, R3은 직쇄 또는 분지쇄의 C1-C6 알킬인 것인 섬유용 대전방지 마스터배치 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 1로 표시되는 화합물 100 중량부에 대하여 상기 화학식 2로 표시되는 화합물의 함량은 50 중량부 내지 150 중량부이고, 상기 화학식 3으로 표시되는 화합물의 함량은 1 중량부 내지 10 중량부인 것인 섬유용 대전방지 마스터배치 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 베이스 수지 100 중량부에 대하여 상기 첨가제의 함량은 1 중량부 내지 30 중량부인 것인 섬유용 대전방지 마스터배치 조성물.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 베이스 수지는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET)이고,
    상기 폴리에틸렌 테레프탈레이트 100 중량부 대비 상기 첨가제의 함량은 3 중량부 내지 12 중량부인 것인 섬유용 대전방지 마스터배치 조성물.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 베이스 수지는 폴리아미드(polyamide, PA)이고,
    상기 폴리아미드 100 중량부 대비 상기 첨가제의 함량은 5 중량부 내지 25 중량부인 것인 섬유용 대전방지 마스터배치 조성물.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 베이스 수지는 폴리프로필렌(polypropylene, PP)이고,
    상기 폴리프로필렌 100 중량부 대비 상기 첨가제의 함량은 4 중량부 내지 9 중량부인 것인 섬유용 대전방지 마스터배치 조성물.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 베이스 수지는 폴리에틸렌(polyethylene)이고,
    상기 폴리에틸렌 100 중량부 대비 상기 첨가제의 함량은 2 중량부 내지 6 중량부인 것인 섬유용 대전방지 마스터배치 조성물.
  10. 제1항의 섬유용 대전방지 마스터배치 조성물 및 고분자 수지를 포함하는 대전방지 수지 조성물.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 섬유용 대전방지 마스터배치 조성물의 함량은 상기 고분자 수지 100 중량부 대비 10 중량부 내지 50 중량부인 것인 대전방지 수지 조성물.
  12. 하기 화학식 1, 화학식 2 및 화학식 3으로 각각 표시되는 물질을 혼합하여 교반시키는 단계;
    상기 교반된 물질을 응고시키는 단계;
    상기 응고된 물질을 분쇄하여 파우더 형태로 제조하는 단계; 및
    상기 제조된 파우더 및 베이스 수지를 압출기에 투입하여 압출시키는 단계;
    를 포함하는 섬유용 대전방지 마스터배치 조성물의 제조방법:
    [화학식 1]
    Figure 112019082534769-pat00020

    (상기 화학식 1에서 R1은 직쇄 또는 분지쇄의 C1-C30 알킬, 직쇄 또는 분지쇄의 C2-C30 알케닐 또는 직쇄 또는 분지쇄의 C1-C30 알콕시이다.)
    [화학식 2]
    Figure 112019082534769-pat00021

    (상기 화학식 2에서 R2는 직쇄 또는 분지쇄의 C1-C30 알킬, 직쇄 또는 분지쇄의 C2-C30 알케닐 또는 직쇄 또는 분지쇄의 C1-C30 알콕시이고, R3은 직쇄 또는 분지쇄의 C1-C10 알킬, 직쇄 또는 분지쇄의 C2-C10 알케닐 또는 직쇄 또는 분지쇄의 C1-C10 알콕시이다.)
    [화학식 3]
    Figure 112019082534769-pat00022
    .
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