KR102177700B1 - 무광용기 제조용 마스터 배치 조성물 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 무광용기 제조용 마스터 배치 조성물 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 폴리에틸렌테레프탈레이트 100 중량부, 안료 5 내지 20 중량부, 상용화제 5 내지 10 중량부 및 소광제 10 내지 30 중량부로 이루어지며,
폴리에틸렌테레프탈레이트 100 중량부, 안료 5 내지 20 중량부, 상용화제 5 내지 10 중량부 및 소광제 10 내지 30 중량부를 혼합하는 원료혼합단계, 상기 원료혼합단계를 통해 제조된 혼합물을 가열하고 교반하는 가열교반단계, 상기 가열교반단계를 통해 제조된 혼합물을 압출성형하고 냉각하는 압출냉각단계 및 상기 압출냉각단계를 통해 제조된 성형물을 절단하는 절단단계로 이루어진다.
상기의 과정을 통해 제조된 무광용기 제조용 마스터 배치 조성물은 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지와 우수한 혼합성을 나타내며, 물리적 후가공 없이도 폴리에틸렌테레프탈레이트로 제조된 용기의 광을 줄여 우수한 외관품질을 나타내도록 한다.
폴리에틸렌테레프탈레이트 100 중량부, 안료 5 내지 20 중량부, 상용화제 5 내지 10 중량부 및 소광제 10 내지 30 중량부를 혼합하는 원료혼합단계, 상기 원료혼합단계를 통해 제조된 혼합물을 가열하고 교반하는 가열교반단계, 상기 가열교반단계를 통해 제조된 혼합물을 압출성형하고 냉각하는 압출냉각단계 및 상기 압출냉각단계를 통해 제조된 성형물을 절단하는 절단단계로 이루어진다.
상기의 과정을 통해 제조된 무광용기 제조용 마스터 배치 조성물은 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지와 우수한 혼합성을 나타내며, 물리적 후가공 없이도 폴리에틸렌테레프탈레이트로 제조된 용기의 광을 줄여 우수한 외관품질을 나타내도록 한다.
Description
본 발명은 무광용기 제조용 마스터 배치 조성물 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지와 우수한 혼합성을 나타내며, 물리적 후가공 없이도 폴리에틸렌테레프탈레이트로 제조된 용기의 광을 줄여 우수한 외관품질을 나타내도록 하는 무광용기 제조용 마스터 배치 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 마스터배치(M/B, Master batch)란 화학섬유를 비롯한 석유화학관련 공상품의 제조시에 이들에 각종 필요한 기능성을 부여하기 위하여 첨가되는 난연제 등의 기능성 배합제를 고농도로 혼합하고 배합제의 쏠림현상을 방지하기 위하여 왁스형 분산제를 사용한 고농축 기능성 수지를 말한다.
종래에는 폴리에스터원사 등에 난연기능을 부여하기 위해서는 중합장치시설을 이용한 난연제와 폴리에스터 고분자 간의 결합방법으로 생산된 폴리에스터 난연칩을 원료로 하여 반영구적으로 난연기능을 갖는 폴리에스터 원사를 생산하는 방법이 주로 이용되고 있다.
한편, 일반적으로 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지(이하 PET)를 원료로 제작된 용기의 경우, 사출 성형 또는 사출 블로우 성형 후에 성형 제품의 표면에 PET고유의 광택이 발현된다. 용도에 따라 PET를 원료로 하는 성형제품에 소광 효과를 부여하여 화장품과 같은 고급의 내용물을 채우는 용기로 사용되는 경우가 있는데, 현재까지는 소광 효과를 내기 위하여 PET로 성형한 용기의 표면에 별도의 무광택 소재를 코팅하는 방식을 채용해 왔다. 이러한 경우, 별도의 코팅 공정과 고가의 코팅 원료가 필요하여 작업성이 떨어지고 원가 상승의 부담이 있다.
또한 사출성형 단계 또는 사출 블로우 성형 단계에서 광선의 난반사 및 흡수의 능력을 PET수지에 부여하기 위해 다른 계열, 특히 올레핀 계열의 수지를 혼용하는 방법도 소개되었으나 블로우 성형을 하게 되면 다시 광택이 발현될 수 있어 무광택 용기의 제조가 어려운 실정이었다.
종래에는 폴리에스터원사 등에 난연기능을 부여하기 위해서는 중합장치시설을 이용한 난연제와 폴리에스터 고분자 간의 결합방법으로 생산된 폴리에스터 난연칩을 원료로 하여 반영구적으로 난연기능을 갖는 폴리에스터 원사를 생산하는 방법이 주로 이용되고 있다.
한편, 일반적으로 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지(이하 PET)를 원료로 제작된 용기의 경우, 사출 성형 또는 사출 블로우 성형 후에 성형 제품의 표면에 PET고유의 광택이 발현된다. 용도에 따라 PET를 원료로 하는 성형제품에 소광 효과를 부여하여 화장품과 같은 고급의 내용물을 채우는 용기로 사용되는 경우가 있는데, 현재까지는 소광 효과를 내기 위하여 PET로 성형한 용기의 표면에 별도의 무광택 소재를 코팅하는 방식을 채용해 왔다. 이러한 경우, 별도의 코팅 공정과 고가의 코팅 원료가 필요하여 작업성이 떨어지고 원가 상승의 부담이 있다.
또한 사출성형 단계 또는 사출 블로우 성형 단계에서 광선의 난반사 및 흡수의 능력을 PET수지에 부여하기 위해 다른 계열, 특히 올레핀 계열의 수지를 혼용하는 방법도 소개되었으나 블로우 성형을 하게 되면 다시 광택이 발현될 수 있어 무광택 용기의 제조가 어려운 실정이었다.
본 발명의 목적은 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지와 우수한 혼합성을 나타내며, 물리적 후가공 없이도 폴리에틸렌테레프탈레이트로 제조된 용기의 광을 줄여 우수한 외관품질을 나타내도록 하는 무광용기 제조용 마스터 배치 조성물 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 폴리에틸렌테레프탈레이트 100 중량부, 안료 5 내지 20 중량부, 상용화제 5 내지 10 중량부 및 소광제 10 내지 30 중량부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 무광용기 제조용 마스터 배치 조성물을 제공함에 의해 달성된다.
본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 상용화제는 아민계 상용화제로 이루어지며, 상기 아민계 상용화제는 모노에탄올아민과 다가 유기산을 1:1의 중량부로 반응시켜 제조된 것으로 한다.
본 발명의 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 소광제는 이산화규소, 탈크, 탄산칼슘, 산화마그네슘, 산화알루미늄, 산화아연, 제올라이트로, 폴리메틸메타아크릴레이트 분말, 멜라민 분말, 알루미노실리케이트, 황산바륨, 마이카 및 카올리나이트로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것으로 한다.
본 발명의 더욱 바람직한 특징에 따르면, 상기 안료는 알루미늄, 규소, 티타늄, 지르코늄, 주석 및 세륨으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상을 유기화합물로 표면처리하여 제조되며, 상기 유기화합물은 실란 및 실록산으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것으로 한다.
또한, 본 발명의 목적은 폴리에틸렌테레프탈레이트 100 중량부, 안료 5 내지 20 중량부, 상용화제 5 내지 10 중량부 및 소광제 10 내지 30 중량부를 혼합하는 원료혼합단계, 상기 원료혼합단계를 통해 제조된 혼합물을 가열하고 교반하는 가열교반단계, 상기 가열교반단계를 통해 제조된 혼합물을 압출성형하고 냉각하는 압출냉각단계 및 상기 압출냉각단계를 통해 제조된 성형물을 절단하는 절단단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 무광용기 제조용 마스터 배치 조성물의 제조방법을 제공함에 의해서도 달성될 수 있다.
본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 상용화제는 아민계 상용화제로 이루어지며, 상기 아민계 상용화제는 모노에탄올아민과 다가 유기산을 1:1의 중량부로 반응시켜 제조된 것으로 한다.
본 발명의 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 소광제는 이산화규소, 탈크, 탄산칼슘, 산화마그네슘, 산화알루미늄, 산화아연, 제올라이트로, 폴리메틸메타아크릴레이트 분말, 멜라민 분말, 알루미노실리케이트, 황산바륨, 마이카 및 카올리나이트로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것으로 한다.
본 발명의 더욱 바람직한 특징에 따르면, 상기 안료는 알루미늄, 규소, 티타늄, 지르코늄, 주석 및 세륨으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상을 유기화합물로 표면처리하여 제조되며, 상기 유기화합물은 실란 및 실록산으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것으로 한다.
본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 가열교반단계는 270 내지 290℃의 온도로 이루어지는 것으로 한다.
본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 상용화제는 아민계 상용화제로 이루어지며, 상기 아민계 상용화제는 모노에탄올아민과 다가 유기산을 1:1의 중량부로 반응시켜 제조된 것으로 한다.
본 발명의 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 소광제는 이산화규소, 탈크, 탄산칼슘, 산화마그네슘, 산화알루미늄, 산화아연, 제올라이트로, 폴리메틸메타아크릴레이트 분말, 멜라민 분말, 알루미노실리케이트, 황산바륨, 마이카 및 카올리나이트로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것으로 한다.
본 발명의 더욱 바람직한 특징에 따르면, 상기 안료는 알루미늄, 규소, 티타늄, 지르코늄, 주석 및 세륨으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상을 유기화합물로 표면처리하여 제조되며, 상기 유기화합물은 실란 및 실록산으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것으로 한다.
또한, 본 발명의 목적은 폴리에틸렌테레프탈레이트 100 중량부, 안료 5 내지 20 중량부, 상용화제 5 내지 10 중량부 및 소광제 10 내지 30 중량부를 혼합하는 원료혼합단계, 상기 원료혼합단계를 통해 제조된 혼합물을 가열하고 교반하는 가열교반단계, 상기 가열교반단계를 통해 제조된 혼합물을 압출성형하고 냉각하는 압출냉각단계 및 상기 압출냉각단계를 통해 제조된 성형물을 절단하는 절단단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 무광용기 제조용 마스터 배치 조성물의 제조방법을 제공함에 의해서도 달성될 수 있다.
본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 상용화제는 아민계 상용화제로 이루어지며, 상기 아민계 상용화제는 모노에탄올아민과 다가 유기산을 1:1의 중량부로 반응시켜 제조된 것으로 한다.
본 발명의 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 소광제는 이산화규소, 탈크, 탄산칼슘, 산화마그네슘, 산화알루미늄, 산화아연, 제올라이트로, 폴리메틸메타아크릴레이트 분말, 멜라민 분말, 알루미노실리케이트, 황산바륨, 마이카 및 카올리나이트로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것으로 한다.
본 발명의 더욱 바람직한 특징에 따르면, 상기 안료는 알루미늄, 규소, 티타늄, 지르코늄, 주석 및 세륨으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상을 유기화합물로 표면처리하여 제조되며, 상기 유기화합물은 실란 및 실록산으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것으로 한다.
본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 가열교반단계는 270 내지 290℃의 온도로 이루어지는 것으로 한다.
본 발명에 따른 무광용기 제조용 마스터 배치 조성물 및 그 제조방법은 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지와 우수한 혼합성을 나타내며, 물리적 후가공 없이도 폴리에틸렌테레프탈레이트로 제조된 용기의 광을 줄여 우수한 외관품질을 나타내는 무광용기를 제공할 수 있는 마스터배치를 제공하는 탁월한 효과를 나타낸다.
도 1은 본 발명에 따른 무광용기 제조용 마스터 배치 조성물의 제조방법을 나타낸 순서도이다.
도 2는 본 발명의 실시예 1 및 비교예 1을 통해 제조된 물병의 와관을 촬영하여 나타낸 사진이다.
도 2는 본 발명의 실시예 1 및 비교예 1을 통해 제조된 물병의 와관을 촬영하여 나타낸 사진이다.
이하에는, 본 발명의 바람직한 실시예와 각 성분의 물성을 상세하게 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.
본 발명에 따른 무광용기 제조용 마스터 배치 조성물은 폴리에틸렌테레프탈레이트 100 중량부, 안료 5 내지 20 중량부, 상용화제 5 내지 10 중량부 및 소광제 10 내지 30 중량부로 이루어진다.
상기 폴리에틸렌테레프탈레이트는 본 발명에 따른 마스터배치 조성물이 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지와 혼합되었을때, 고른 분산성능을 나타낼 수 있도록 하는 역할을 하며, 본 발명에 따른 마스터배치 조성물을 구성하는 안료, 상용화제 및 소광제를 결속시키는 역할을 한다.
상기 안료는 5 내지 20 중량부가 함유되며, 본 발명에 따른 마스터배치 조성물이 포함되어 차후에 진행될 무광용기에 색을 결정할 뿐만 아니라, 무광용기의 소광성능을 더욱 향상시키는 역할을 하는데, 안료의 성분은 특별히 한정되지 않고, 폴리에틸렌테레프탈레이트에 색상을 부여할 수 있는 것이면 특별히 한정되지 않고 어떠한 것이든 사용가능하나, 소광특성의 부여를 위해 알루미늄, 규소, 티타늄, 지르코늄, 주석 및 세륨으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상을 유기화합물로 표면처리하여 제조되는 것이 바람직하며 상기 유기화합물은 실란 및 실록산으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 상기 안료는 평균입자크기가 2 내지 200㎛를 나타내며, 교반기(agitator) 비드 밀, 펜듈럼 밀(pendulum mill), 또는 롤러 밀(roller mill) 등을 사용하여 분말화될 수 있으며, 표면이 실린 및 실록산으로 처리되면 폴리에틸렌테레프탈레이트 성분과 혼합되는 과정에서 별도의 분산제를 사용하지 않고도 우수한 분산성을 나타내게 된다.
이때, 상기 안료의 함량이 5 중량부 미만이면 마스터배치가 적용된 폴리에틸렌테레프탈레이트에서 생상발형이 제대로 이루어지지 않고, 상기 안료의 함량이 20 중량부를 초과하게 되면 마스터배치에 함유된 안료성분이 제대로 분산되지 못하고 뭉치는 현상이 발생할 수 있어 고른색상을 부여할 수 없게 된다.
상기 상용화제는 5 내지 10 중량부가 함유되며, 상기 폴리에틸렌테레프탈레이트와 상기 안료 및 소광제가 고르게 혼합될 수 있도록 하여 균질한 물성을 나타내는 마스터배치가 제공될 수 있도록 하는 역할을 한다.
이때, 상기 상용화제는 아민계 상용화제를 사용하는 것이 바람직하며, 모노에탄올아민과 다가 유기산을 1:1의 중량부로 반응시켜 제조된 것을 사용하는 것이 더욱 바람직하며, 더욱 상세하게는 모노에탄올아민과 다가 유기산(푸마르산 등)을 1:1 비율로 노말 헥산에 녹여 5시간 동안 리플럭스하여 1차 반응을 종료하였으며, 이때 촉매로는 PTSA(파라톨루엔설폰산)를 사용하는 것이 바람직하다. 반응기의 온도가 상온이 될때까지 냉각한 후 분리 깔때기에 용액을 옮기고 촉매 제거를 위해 물을 투입하고, 층분리가 일어나도록 반응액을 정치한 후, 층분리가 완전히 일어나면 물층을 제거하고 유기층을 건조하기 위해 Na2SO4를 투입한 후 2시간 동안 정치시키고, 필터링을 하여 Na2SO4를 제거하고 감압증류를 통해 노말헥산을 제거한 후에 페놀계 레진을 투입하고 140℃에서 2시간 동안 반응하는 과정을 통해 제조할 수 있다.
상기 상용화제의 함량이 5 중량부 미만이면 상기의 효과가 미미하며, 상기 상용화제의 함량이 10 중량부를 초과하게 되면 마스터배치의 물성이나 효과가 저하될 수 있다.
상기 소광제는 10 내지 30 중량부가 함유되며, 본 발명에 따른 마스터 배치 조성물에 소광특성을 부여하여, 마스터배치 조성물이 적용된 용기가 소광효과를 나타낼 수 있도록 하는 역할을 한다.
이때, 상기 소광제는 이산화규소, 탈크, 탄산칼슘, 산화마그네슘, 산화알루미늄, 산화아연, 제올라이트로, 폴리메틸메타아크릴레이트 분말, 멜라민 분말, 알루미노실리케이트, 황산바륨, 마이카 및 카올리나이트로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 소광제의 함량이 10 중량부 미만이면 상기의 효과가 미미하며, 상기 소광제의 함량이 30 중량부를 초과하게 되면 상기의 효과는 크게 향상되지 않으면서 마스터배치 조성물의 점도가 지니치게 증가하여 폴리에틸렌테레프탈레이트와의 혼합성이 저하될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 무광용기 제조용 마스터 배치 조성물의 제조방법은 폴리에틸렌테레프탈레이트 100 중량부, 안료 5 내지 20 중량부, 상용화제 5 내지 10 중량부 및 소광제 10 내지 30 중량부를 혼합하는 원료혼합단계(S101), 상기 원료혼합단계(S101)를 통해 제조된 혼합물을 가열하고 교반하는 가열교반단계(S103), 상기 가열교반단계(S103)를 통해 제조된 혼합물을 압출성형하고 냉각하는 압출냉각단계(S105) 및 상기 압출냉각단계(S105)를 통해 제조된 성형물을 절단하는 절단단계(S107)로 이루어진다.
상기 원료혼합단계(S101)는 폴리에틸렌테레프탈레이트 100 중량부, 안료 5 내지 20 중량부, 상용화제 5 내지 10 중량부 및 소광제 10 내지 30 중량부를 혼합하여 본 발명에 따른 마스터배치 조성물의 원료를 제조하는 단계다.
상기 원료혼합단계(S101)는 상기의 폴리에틸렌테레프탈레이트 100 중량부, 안료 5 내지 20 중량부, 상용화제 5 내지 10 중량부 및 소광제 10 내지 30 중량부를 교반기가 구비된 혼합장치에 투입하고 100 내지 200rpm의 속도로 5 내지 15분 동안 교반하는 과정으로 이루어지는 것이 바람직하다.
이때, 상기 폴리에틸렌테레프탈레이트, 안료, 상용화제 및 소광제의 구체적인 성분이나 함량에 따른 임계적 의의는 상기 무광용기 제조용 마스터 배치 조성물에 기재된 내용과 동일하므로, 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.
상기 가열교반단계(S103)는 상기 원료혼합단계(S101)를 통해 제조된 혼합물을 가열하고 교반하는 단계로, 상기 원료혼합단계(S101)를 통해 제조된 혼합물을 가열기와 교반기가 구비된 혼합장치에 투입하고, 270 내지 290℃의 온도와 100 내지 200rpm의 속도로 10 내지 30분 동안 교반하는 과정으로 이루어진다.
상기의 가열온도범위에서는 상기 원료혼합단계(S101)를 통해 혼합된 폴리에틸렌테레프탈레이트가 용융되어 상기 안료, 상용화제 및 소광제 등과 고르게 혼합된다.
상기 압출냉각단계(S105)는 상기 가열교반단계(S103)를 통해 제조된 혼합물을 압출성형하고 냉각하는 단계로, 상기 가열교반단계(S103)를 통해 제조된 혼합물을 압출기에 투입하고 직경이 1 내지 3 밀리미터를 나타내는 원통형으로 압출한 후에, 냉각수 등에 함침하는 과정을 통해 냉각하는 과정으로 이루어진다.
이때, 상기 압출냉각단계(S105)를 통해 압출되는 압출물의 직경은 특별히 한정되지 않지만, 통상적으로 폴리에틸렌테레프텔레이트 펠릿의 직경과 유사한 크기를 나타내도록 압출하는 것이 마스터배치 조성물과 폴리에틸렌테레프텔레이트 펠릿이 고르게 혼합되도록 하는 측면에서 바람직하다.
상기 절단단계(S107)는 상기 압출냉각단계(S105)를 통해 제조된 성형물을 절단하는 단계로, 상기 압출냉각단계(S105)를 통해 제조된 설형물이 냉각된 후에 커팅기 등을 이용하여 길이가 0.3 내지 0.5 밀리미터를 나타내도록 커팅하는 과정으로 이루어진다.
이때, 상기 절단단계(S107)를 통해 절단되는 압출물의 길이는 특별히 한정되지 않지만, 통상적으로 폴리에틸렌테레프텔레이트 펠릿의 길이와 유사한 크기를 나타내도록 절단하는 것이 마스터배치 조성물과 폴리에틸렌테레프텔레이트 펠릿이 고르게 혼합되도록 하는 측면에서 바람직하다.
이하에서는, 무광용기 제조용 마스터 배치 조성물의 제조방법 및 그 제조방법을 통해 제조된 무광용기 제조용 마스터 배치 조성물의 물성을 실시예를 들어 설명하기로 한다.
<제조예 1>
폴리에틸렌테레프탈레이트 100 중량부, 안료(실란으로 코팅된 카본블랙) 10 중량부, 상용화제(모노에탄올아민과 다가 유기산을 1:1의 중량부로 반응) 8 중량부 및 소광제(이산화규소) 20 중량부를 혼합장치에 투입하고 150rpm의 속도로 10분 동안 교반한 후에, 혼합장치의 온도를 280℃로 승온한 상태에서 20분 동안 교반하고, 교반이 완료된 혼합물을 압출기에 투입하고 직경이 2 밀리미터를 나타내도록 압출한 후에 냉각하고, 냉각된 압출물을 4 밀리미터의 길이로 절단하여 무광용기 제조용 마스터 배치 조성물을 제조하였다.
<제조예 2>
상기 제조예 1과 동일하게 진행하되, 소광제를 혼합하지 않고, 마스터 배치 조성물을 제조하였다.
<실시예 1>
폴리에틸렌테레프탈레이트 100 중량부 및 상기 제조예 1을 통해 제조된 마스터배치 조성물 10 중량부를 사출기에 투입하고 사출성형하여 물병을 제조하였다.
<비교예 1>
폴리에틸렌테레프탈레이트 100 중량부 및 상기 제조예 2를 통해 제조된 마스터배치 조성물 10 중량부를 사출기에 투입하고 사출성형하여 물병을 제조하였다.
상기 실시예 1 및 비교예 1을 통해 제조된 물병의 외관을 촬영하여 아래 도 2에 나타내었다.
아래 도 2에 나타낸 것처럼, 본 발명의 실시예 1을 통해 제조된 물병은 비교예 1을 통해 제조된 물병에 비해 우수한 소광효과를 나타내는 것을 알 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 무광용기 제조용 마스터 배치 조성물 및 그 제조방법은 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지와 우수한 혼합성을 나타내며, 폴리에틸렌테레프탈레이트로 제조된 용기의 광을 줄여 우수한 외관품질을 나타내는 무광용기를 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 무광용기 제조용 마스터 배치 조성물은 폴리에틸렌테레프탈레이트 100 중량부, 안료 5 내지 20 중량부, 상용화제 5 내지 10 중량부 및 소광제 10 내지 30 중량부로 이루어진다.
상기 폴리에틸렌테레프탈레이트는 본 발명에 따른 마스터배치 조성물이 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지와 혼합되었을때, 고른 분산성능을 나타낼 수 있도록 하는 역할을 하며, 본 발명에 따른 마스터배치 조성물을 구성하는 안료, 상용화제 및 소광제를 결속시키는 역할을 한다.
상기 안료는 5 내지 20 중량부가 함유되며, 본 발명에 따른 마스터배치 조성물이 포함되어 차후에 진행될 무광용기에 색을 결정할 뿐만 아니라, 무광용기의 소광성능을 더욱 향상시키는 역할을 하는데, 안료의 성분은 특별히 한정되지 않고, 폴리에틸렌테레프탈레이트에 색상을 부여할 수 있는 것이면 특별히 한정되지 않고 어떠한 것이든 사용가능하나, 소광특성의 부여를 위해 알루미늄, 규소, 티타늄, 지르코늄, 주석 및 세륨으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상을 유기화합물로 표면처리하여 제조되는 것이 바람직하며 상기 유기화합물은 실란 및 실록산으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 상기 안료는 평균입자크기가 2 내지 200㎛를 나타내며, 교반기(agitator) 비드 밀, 펜듈럼 밀(pendulum mill), 또는 롤러 밀(roller mill) 등을 사용하여 분말화될 수 있으며, 표면이 실린 및 실록산으로 처리되면 폴리에틸렌테레프탈레이트 성분과 혼합되는 과정에서 별도의 분산제를 사용하지 않고도 우수한 분산성을 나타내게 된다.
이때, 상기 안료의 함량이 5 중량부 미만이면 마스터배치가 적용된 폴리에틸렌테레프탈레이트에서 생상발형이 제대로 이루어지지 않고, 상기 안료의 함량이 20 중량부를 초과하게 되면 마스터배치에 함유된 안료성분이 제대로 분산되지 못하고 뭉치는 현상이 발생할 수 있어 고른색상을 부여할 수 없게 된다.
상기 상용화제는 5 내지 10 중량부가 함유되며, 상기 폴리에틸렌테레프탈레이트와 상기 안료 및 소광제가 고르게 혼합될 수 있도록 하여 균질한 물성을 나타내는 마스터배치가 제공될 수 있도록 하는 역할을 한다.
이때, 상기 상용화제는 아민계 상용화제를 사용하는 것이 바람직하며, 모노에탄올아민과 다가 유기산을 1:1의 중량부로 반응시켜 제조된 것을 사용하는 것이 더욱 바람직하며, 더욱 상세하게는 모노에탄올아민과 다가 유기산(푸마르산 등)을 1:1 비율로 노말 헥산에 녹여 5시간 동안 리플럭스하여 1차 반응을 종료하였으며, 이때 촉매로는 PTSA(파라톨루엔설폰산)를 사용하는 것이 바람직하다. 반응기의 온도가 상온이 될때까지 냉각한 후 분리 깔때기에 용액을 옮기고 촉매 제거를 위해 물을 투입하고, 층분리가 일어나도록 반응액을 정치한 후, 층분리가 완전히 일어나면 물층을 제거하고 유기층을 건조하기 위해 Na2SO4를 투입한 후 2시간 동안 정치시키고, 필터링을 하여 Na2SO4를 제거하고 감압증류를 통해 노말헥산을 제거한 후에 페놀계 레진을 투입하고 140℃에서 2시간 동안 반응하는 과정을 통해 제조할 수 있다.
상기 상용화제의 함량이 5 중량부 미만이면 상기의 효과가 미미하며, 상기 상용화제의 함량이 10 중량부를 초과하게 되면 마스터배치의 물성이나 효과가 저하될 수 있다.
상기 소광제는 10 내지 30 중량부가 함유되며, 본 발명에 따른 마스터 배치 조성물에 소광특성을 부여하여, 마스터배치 조성물이 적용된 용기가 소광효과를 나타낼 수 있도록 하는 역할을 한다.
이때, 상기 소광제는 이산화규소, 탈크, 탄산칼슘, 산화마그네슘, 산화알루미늄, 산화아연, 제올라이트로, 폴리메틸메타아크릴레이트 분말, 멜라민 분말, 알루미노실리케이트, 황산바륨, 마이카 및 카올리나이트로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 소광제의 함량이 10 중량부 미만이면 상기의 효과가 미미하며, 상기 소광제의 함량이 30 중량부를 초과하게 되면 상기의 효과는 크게 향상되지 않으면서 마스터배치 조성물의 점도가 지니치게 증가하여 폴리에틸렌테레프탈레이트와의 혼합성이 저하될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 무광용기 제조용 마스터 배치 조성물의 제조방법은 폴리에틸렌테레프탈레이트 100 중량부, 안료 5 내지 20 중량부, 상용화제 5 내지 10 중량부 및 소광제 10 내지 30 중량부를 혼합하는 원료혼합단계(S101), 상기 원료혼합단계(S101)를 통해 제조된 혼합물을 가열하고 교반하는 가열교반단계(S103), 상기 가열교반단계(S103)를 통해 제조된 혼합물을 압출성형하고 냉각하는 압출냉각단계(S105) 및 상기 압출냉각단계(S105)를 통해 제조된 성형물을 절단하는 절단단계(S107)로 이루어진다.
상기 원료혼합단계(S101)는 폴리에틸렌테레프탈레이트 100 중량부, 안료 5 내지 20 중량부, 상용화제 5 내지 10 중량부 및 소광제 10 내지 30 중량부를 혼합하여 본 발명에 따른 마스터배치 조성물의 원료를 제조하는 단계다.
상기 원료혼합단계(S101)는 상기의 폴리에틸렌테레프탈레이트 100 중량부, 안료 5 내지 20 중량부, 상용화제 5 내지 10 중량부 및 소광제 10 내지 30 중량부를 교반기가 구비된 혼합장치에 투입하고 100 내지 200rpm의 속도로 5 내지 15분 동안 교반하는 과정으로 이루어지는 것이 바람직하다.
이때, 상기 폴리에틸렌테레프탈레이트, 안료, 상용화제 및 소광제의 구체적인 성분이나 함량에 따른 임계적 의의는 상기 무광용기 제조용 마스터 배치 조성물에 기재된 내용과 동일하므로, 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.
상기 가열교반단계(S103)는 상기 원료혼합단계(S101)를 통해 제조된 혼합물을 가열하고 교반하는 단계로, 상기 원료혼합단계(S101)를 통해 제조된 혼합물을 가열기와 교반기가 구비된 혼합장치에 투입하고, 270 내지 290℃의 온도와 100 내지 200rpm의 속도로 10 내지 30분 동안 교반하는 과정으로 이루어진다.
상기의 가열온도범위에서는 상기 원료혼합단계(S101)를 통해 혼합된 폴리에틸렌테레프탈레이트가 용융되어 상기 안료, 상용화제 및 소광제 등과 고르게 혼합된다.
상기 압출냉각단계(S105)는 상기 가열교반단계(S103)를 통해 제조된 혼합물을 압출성형하고 냉각하는 단계로, 상기 가열교반단계(S103)를 통해 제조된 혼합물을 압출기에 투입하고 직경이 1 내지 3 밀리미터를 나타내는 원통형으로 압출한 후에, 냉각수 등에 함침하는 과정을 통해 냉각하는 과정으로 이루어진다.
이때, 상기 압출냉각단계(S105)를 통해 압출되는 압출물의 직경은 특별히 한정되지 않지만, 통상적으로 폴리에틸렌테레프텔레이트 펠릿의 직경과 유사한 크기를 나타내도록 압출하는 것이 마스터배치 조성물과 폴리에틸렌테레프텔레이트 펠릿이 고르게 혼합되도록 하는 측면에서 바람직하다.
상기 절단단계(S107)는 상기 압출냉각단계(S105)를 통해 제조된 성형물을 절단하는 단계로, 상기 압출냉각단계(S105)를 통해 제조된 설형물이 냉각된 후에 커팅기 등을 이용하여 길이가 0.3 내지 0.5 밀리미터를 나타내도록 커팅하는 과정으로 이루어진다.
이때, 상기 절단단계(S107)를 통해 절단되는 압출물의 길이는 특별히 한정되지 않지만, 통상적으로 폴리에틸렌테레프텔레이트 펠릿의 길이와 유사한 크기를 나타내도록 절단하는 것이 마스터배치 조성물과 폴리에틸렌테레프텔레이트 펠릿이 고르게 혼합되도록 하는 측면에서 바람직하다.
이하에서는, 무광용기 제조용 마스터 배치 조성물의 제조방법 및 그 제조방법을 통해 제조된 무광용기 제조용 마스터 배치 조성물의 물성을 실시예를 들어 설명하기로 한다.
<제조예 1>
폴리에틸렌테레프탈레이트 100 중량부, 안료(실란으로 코팅된 카본블랙) 10 중량부, 상용화제(모노에탄올아민과 다가 유기산을 1:1의 중량부로 반응) 8 중량부 및 소광제(이산화규소) 20 중량부를 혼합장치에 투입하고 150rpm의 속도로 10분 동안 교반한 후에, 혼합장치의 온도를 280℃로 승온한 상태에서 20분 동안 교반하고, 교반이 완료된 혼합물을 압출기에 투입하고 직경이 2 밀리미터를 나타내도록 압출한 후에 냉각하고, 냉각된 압출물을 4 밀리미터의 길이로 절단하여 무광용기 제조용 마스터 배치 조성물을 제조하였다.
<제조예 2>
상기 제조예 1과 동일하게 진행하되, 소광제를 혼합하지 않고, 마스터 배치 조성물을 제조하였다.
<실시예 1>
폴리에틸렌테레프탈레이트 100 중량부 및 상기 제조예 1을 통해 제조된 마스터배치 조성물 10 중량부를 사출기에 투입하고 사출성형하여 물병을 제조하였다.
<비교예 1>
폴리에틸렌테레프탈레이트 100 중량부 및 상기 제조예 2를 통해 제조된 마스터배치 조성물 10 중량부를 사출기에 투입하고 사출성형하여 물병을 제조하였다.
상기 실시예 1 및 비교예 1을 통해 제조된 물병의 외관을 촬영하여 아래 도 2에 나타내었다.
아래 도 2에 나타낸 것처럼, 본 발명의 실시예 1을 통해 제조된 물병은 비교예 1을 통해 제조된 물병에 비해 우수한 소광효과를 나타내는 것을 알 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 무광용기 제조용 마스터 배치 조성물 및 그 제조방법은 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지와 우수한 혼합성을 나타내며, 폴리에틸렌테레프탈레이트로 제조된 용기의 광을 줄여 우수한 외관품질을 나타내는 무광용기를 제공할 수 있다.
S101 ; 원료혼합단계
S103 ; 가열교반단계
S105 ; 압출냉각단계
S107 ; 절단단계
S103 ; 가열교반단계
S105 ; 압출냉각단계
S107 ; 절단단계
Claims (9)
- 폴리에틸렌테레프탈레이트 100 중량부, 안료 5 내지 20 중량부, 상용화제 5 내지 10 중량부 및 소광제 10 내지 30 중량부로 이루어지며,
상기 소광제는 산화마그네슘, 산화알루미늄, 산화아연, 제올라이트로, 폴리메틸메타아크릴레이트 분말, 멜라민 분말, 알루미노실리케이트, 황산바륨, 마이카 및 카올리나이트로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지고,
상기 안료는 유기화합물로 표면처리되며,
상기 유기화합물은 실란 및 실록산으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 무광용기 제조용 마스터 배치 조성물.
- 청구항 1에 있어서,
상기 상용화제는 아민계 상용화제로 이루어지며,
상기 아민계 상용화제는 모노에탄올아민과 다가 유기산을 1:1의 중량부로 반응시켜 제조된 것을 특징으로 하는 무광용기 제조용 마스터 배치 조성물.
- 삭제
- 삭제
- 폴리에틸렌테레프탈레이트 100 중량부, 안료 5 내지 20 중량부, 상용화제 5 내지 10 중량부 및 소광제 10 내지 30 중량부를 혼합하는 원료혼합단계;
상기 원료혼합단계를 통해 제조된 혼합물을 가열하고 교반하는 가열교반단계;
상기 가열교반단계를 통해 제조된 혼합물을 압출성형하고 냉각하는 압출냉각단계; 및
상기 압출냉각단계를 통해 제조된 성형물을 절단하는 절단단계;로 이루어지며,
상기 소광제는 산화마그네슘, 산화알루미늄, 산화아연, 제올라이트로, 폴리메틸메타아크릴레이트 분말, 멜라민 분말, 알루미노실리케이트, 황산바륨, 마이카 및 카올리나이트로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지고,
상기 안료는 알루미늄, 규소, 티타늄, 지르코늄, 주석 및 세륨으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상을 유기화합물로 표면처리하여 제조되며,
상기 유기화합물은 실란 및 실록산으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 무광용기 제조용 마스터 배치 조성물의 제조방법.
- 청구항 5에 있어서,
상기 상용화제는 아민계 상용화제로 이루어지며,
상기 아민계 상용화제는 모노에탄올아민과 다가 유기산을 1:1의 중량부로 반응시켜 제조된 것을 특징으로 하는 무광용기 제조용 마스터 배치 조성물의 제조방법.
- 삭제
- 삭제
- 청구항 5에 있어서,
상기 가열교반단계는 270 내지 290℃의 온도로 이루어지는 것을 특징으로 하는 무광용기 제조용 마스터 배치 조성물의 제조방법.
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