KR20030040773A - 광호변성 화합물과 수지의 혼합방법 및 이를 이용한광호변성 수지 성형물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 광호변성 화합물과 수지의 혼합방법에 있어서, 저급 알콜류 및 저급 아세테이트류를 포함하지 않는 혼합 유기용매 존재하에서, 광호변성화합물 1g∼ 2g과 500g 내지 1000g의 수지를 교반시키면서 60℃∼80℃에서 4∼8시간동안 침투시킨 다음, 건조시키는 광호변성 화합물과 수지의 혼합방법 및 및 이를 이용한 광호변성 수지 성형물에 관한 것이다.

본 발명의 방법은 광호변성 화합물의 용제로 사용되는 혼합 유기용매중에 저급 알콜류 및 저급 아세테이트류를 포함하지 않는 혼합 유기용매를 사용하고, 교반가열과정을 통해 광호변성 화합물을 수지속에 균일하게 침투시켜 균일한 분포와 동시에 고농축 색상을 표현할 수 있다.

또한 본 발명에 따른 광호변성 수지는 고농도의 광호변성 화합물을 수지속에 균일하게 침투시키면서 상기 성형물의 외관이 우수하고 단가면에서 소비자가 원하는 성형물을 제조할 수 있는 장점이 있다.

Description

광호변성 화합물과 수지의 혼합방법 및 이를 이용한 광호변성 수지 성형물{Method for Mixing Photochromic Compound and Resin, and Photochromic resin Forms Using the Same}

본 발명은 광호변성 화합물과 수지의 혼합방법 및 이를 이용한 광호변성 수지 성형물에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 광호변성 화합물이 온도에 안정하게 수지와 균일하게 혼합되어 고가인 광호변성 화합물을 소량 사용하여도 그 첨가효과를 얻을 수 있도록 광호변성 화합물을 수지와 혼합시키는 방법 및 이를 이용한 광호변성 수지 성형물에 관한 것이다.

일반적으로, "광호변성"이란 햇빛이나 자외선을 포함하는 인공 조명 등 자외선 광선하에서는 색이 변하고, 자외선 차단하에서나 어둠속에서는 무색 투명한 색으로 되돌아 오는 화합물에 의해 나타나는 가역적 광변색 현상을 이른다.

이러한 광호변성 물질은 자외선을 강하게 흡수하는 상태와 가시광선을 강하게 흡수하는 상태의 이중 바닥 상태로 존재함에 따라, 자외선 노출시에는 발색되었다가 자외선 차단시에는 무색 투명한 상태로 전환하는 가역적인 색변화를 일으킴으로써 자외선 유무에 따라 여러 가지 색깔을 제공하는 화합물로서, 그 종류로는 벤조피란계 화합물(대한민국 특허출원 제98-018556호), 나프토피란계 화합물(대한민국 공고특허 제99-0170432호), 스피록사진계 화합물, 스피로피란계 화합물(대한민국 특허출원 제90-701930호) 등이 있다.

지금까지, 이러한 광호변성 화합물은 주로 자동차나 건물 등의 유리에 사용하거나, 선글래스 또는 유리나 플라스틱 렌즈 등 안과용 유리 제조시 혼입시켜 사용하여 왔다. 예를 들어, 대한민국 공고특허 제94-07779호에서는 광호변성 안과용 렌즈 및 자동차 지붕 채광창과 같은 플라스틱 매트릭스중에 유기 광호변성 물질을 갖는 제품을 제공한다.

최근에는, 광호변성 화합물의 광 변색성에 촛점을 맞춘 화장품 또는 매니큐어(대한민국 특허출원 제99-06813호) 등의 미용 용품과 코팅제(대한민국 특허출원 제99-06814호 및 제99-048421호)에도 이들 화합물의 사용이 확대되고 있다.

한편, 지금까지는 이러한 광호변성 화합물을 사용하여 여러 가지 색상을 제공하는데 있어, 제품 제조시 원료 성분중에 광호변성 화합물을 혼입시켜 제조하는 방법을 사용하거나, 이들 화합물을 폴리머와 함께 용제에 용해시킨 후 코팅이나 필름을 형성시키는 방법에 의해 사용하여 왔다.

예를 들어, 대한민국 특허출원 제2001-1402호에서는 수지 20 내지 30중량%, 캠퍼 1 내지 3중량%, 디부틸 프탈레이트 4 내지 6중량%, 에틸 아세테이트 4 내지 6중량%, 톨루엔 12 내지 18중량%, 부틸 아세테이트 12 내지 18중량%, 이소프로필 알코올 4 내지 6중량%, 셀룰로즈아세테이트 부티레이트 10 내지 12중량%, 폴리에틸렌 왁스 0.1 내지 0.3 중량%, 메틸 이소부틸 케톤 8 내지 12중량%, 메틸 이소에틸 케톤 10 내지 15중량% 및 광호변성 화합물 0.5 내지 2중량%를 포함하는 광호변성 장신구 악세서리 코팅/인쇄제 조성물을 개시하고 있고,

대한민국 공개특허 제2001-84405호에서는 스피로피란계 광호변성 화합물을 톨루엔/알코올 혼합용매에 용해시킨 용액을 수지 그래뉼에 20∼50℃에서 0.05∼48시간동안 침투시킨 후, 160∼300℃로 가열하여, 성형시키는 광호변성 수지 성형물의 제조방법을 개시하고 있다.

또한, 대한민국 특허출원 제2001-29435호에서는 메틸에틸케톤 30∼50중량부, 톨루엔 10∼20중량부, 크실렌 10∼20중량부, 에틸아세테이트 5∼10중량부, 이소프로필알콜 5∼10중량부, 향료 0.001∼5중량부 및 광호변성 화합물 0.1∼20중량부를 혼합한 후, 50 내지 100중량부의 수지를 부가하여 1 내지 24시간 침지시키고, 균일하게 교반한 후, 용매를 건조시키고, 1차 분쇄한 다음, 가열 후 급속 냉각시키는 광호변성 수지 성형물의 마스터 배치 제조방법을 개시하고 있다.

그러나, 이러한 방법에 의해 제공되는 피막층은 쉽게 박리되거나, 광호변성 화합물 입자가 탈리되는 등의 문제점 때문에, 광호변성 화합물의 뛰어난 변색 특징에도 불구하고, 이들 화합물을 보다 우수하고 매끄러운 균일 피막층 형성이 요구되는 기타 광범위한 분야에서 다양하게 사용할 수 없는 등 용도에 많은 제한이 있어왔다.

아울러, 상기 방법에 의해 제공된 수지 성형물은 내구성이 떨어질 뿐만 아니라, 광호변성 화합물이 수지에 균일하게 침투하지 못하는 단점이 있었다.

이에 본 발명에서는 상술한 문제점을 해결하기 위하여 광범위한 연구를 수행한 결과, 광호변성 화합물의 용제로 사용되는 혼합 유기용매중에 저급 알콜류 및 저급 아세테이트류가 상기 광호변성 화합물의 분자구조를 파괴시켜 내구성에 문제를 유발함을 확인하였고, 아울러, 광호변성 수지 성형물의 혼합 온도를 상온으로 유지시에는 제조공정의 속도가 떨어지고 색상의 농도도 짙게 침투할 수 없음을 알 수 있었다. 또한 사출성형물의 표면에 물결 무늬가 나타남으로써 광호변성 화합물이 균일하게 침투되지 못함을 확인할 수 있었고, 본 발명에 이에 기초하여 완성되었다.

따라서, 본 발명의 목적은 광호변성 수지 성형물의 내구성이 우수하고, 광호변성 화합물을 수지에 균일하게 침투시킬 수 있는 광호변성 화합물과 수지의 혼합방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 상기 방법으로부터 얻은 광호변성 수지 성형물을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 광호변성 화합물과 수지의 혼합방법은 광호변성 화합물과 수지의 혼합방법에 있어서, 저급 알콜류 및 저급 아세테이트류를 포함하지 않는 혼합 유기용매 존재하에서, 광호변성화합물 1g∼2g과 500g 내지1000g의 수지를 교반시키면서 60℃∼80℃에서 4∼8시간동안 침투시킨 다음, 건조시키는 것으로 구성된다.

본 발명의 다른 목적을 달성하기 위한 상기 광호변성 수지 성형물은 상기 방법으로부터 얻어져 라이타, 볼펜, CD케이스, 파일케이스, 선글래스, 고글, 화장품 용기, 모자창, 음료용기, 단추, 인조손톱, 자동차용품 또는 오토바이용품 등으로 제조된다.

이하 본 발명을 좀 더 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 혼합방법은 저급 알콜류 및 저급 아세테이트류를 포함하지 않는 혼합 유기용매 존재하에서, 광호변성화합물과 수지를 적정 온도 및 시간동안 침투시키고 건조시킨다.

본 발명에 따르면, 광호변성 화합물의 용제로 사용되는 혼합 유기용매중에 저급 알콜류, 예를 들어, 이소프로필알콜, 및 저급 아세테이트류, 예를 들어, 에틸아세테이트, 부틸 아세테이트 등이 상기 광호변성 화합물의 분자구조를 파괴시켜 광호변성 수지 성형물의 색상 내구성을 저하시키는바, 본 발명에서는 상기 혼합 유기용매에 이들을 사용을 배제시켰다.

본 발명에 있어서, 상기 광호변성화합물 1g∼2g을 용해시키기 위한 바람직한 혼합 유기용매는 메틸에틸케톤 100g∼600g, 톨루엔 100g∼700g, 크실렌 100g∼200g 및 메틸렌 클로라이드 400g∼700g으로 이루어진 군으로부터 둘이상 선택된 용매를포함한다.

특히, 본 발명에서는 혼합 유기용매로 메틸렌 클로라이드를 400g∼700g 사용할 수 있는데, 상기 메틸렌 클로라이드는 기존에 광호변성 화합물의 용매로 사용된바가 없다.

상기 메틸렌 클로라이드의 사용량이 400g미만이면 색의 과포화 현상으로 수지표면에 착색되는 경향이 있고, 700g을 초과하면 수지 침투시 색의 농도가 낮고 균일하게 침투하기 어려운 경향이 있다.

본 발명에 적합한 광호변성 화합물은 나프토피란계 화합물이 바람직하고, 적합한 수지는 폴리프로필렌 또는 폴리에틸렌이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 광호변성 화합물과 수지의 혼합비는 통상적으로 광호변성 화합물 1g∼ 2g과 수지 500g 내지 1000g이다. 아울러, 상기 성분외에 광안정제, 산화방지제, 향료 및/또는 염료 등을 필요에 따라 소량 첨가할 수 있다.

본 발명에 따르면, 저급 알콜류 및 저급 아세테이트류를 포함하지 않는 혼합 유기용매 존재하에서, 상기 광호변성 화합물과 수지를 60℃∼80℃에서 4∼8시간동안 침투시키고 건조시킨다.

종래에 광호변성 화합물과 수지의 혼합온도는 상온에서 주로 수행하였으나, 혼합공정 속도가 떨어지고 색상의 농도가 짙게 침투할 수 없을 뿐만 아니라, 사출 성형물의 표면에 물결무늬와 같은 흠집이 나타나는 바, 본 발명에서는 60℃∼80℃에서 4∼8시간동안 침투시키고 건조시켰다.

이때, 상기 온도가 60℃미만이면 광호변성 화합물의 용해도가 떨어져 색상표현이 어렵고, 80℃를 초과하면 수지의 용융현상으로 수지속에 상기 화합물의 침투가 어려우며, 침투시간이 4시간미만이면 색상의 농도가 낮고 색의 균일 침투가 어렵고, 8시간을 초과하면 수지 표면의 용융현상으로 균일한 색상 침투가 어려운 경향이 있다.

이와 같이, 본 발명에서는 혼합 유기용매와 광호변성 화합물을 액화시켜 수지속에 균일하게 혼합후 60℃∼80℃의 온도에서 가열시켜 광호변성 화합물을 수지에 균일하게 침투시킬 수 있으면서 수지의 색상 내열성과 색상 내구성을 유지시킬 수 있으므로 우수한 성형물을 제조할 수 있다.

즉, 상기 방법으로부터 얻어진 광호변성 수지를 160℃∼220℃에서 성형하여 성형물을 얻을 수 있다.

상기 성형물은 라이타, 볼펜, CD케이스, 파일케이스, 선글래스, 고글, 화장품 용기, 모자창, 음료용기, 단추, 인조손톱, 자동차용품 또는 오토바이 용품 등으로 사용하는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.

이하 실시예를 통하여 본 발명을 좀 더 구체적으로 설명하지만, 하기 실시예에 본 발명의 범주가 한정되는 것은 아니다.

실시예 1

500ℓ 헨첼 혼합기에 메틸에틸케톤 300g, 톨루엔 400g, 광호변성 화합물(일본, 프리즘사, Photochromic) 2g과 염료(Blue Sky) 300g을 혼합 후, 폴리프로필렌1000g, 광안정제(일본 세이카플렌 100) 0.05g과 산화방지제(일본, 사놀 LS76) 0.03g을 다시 혼합후 500rpm에 1분정도 믹싱후 약 70℃에서 약 5시간동안 침투시켰다.

침투시킨 수지를 건조대에서 약 3시간동안 건조시켜 용제를 제거하고, 건조된 수지를 분쇄한 다음, 사출기에 넣고 약 200℃에서 사출성형하여 성형물을 제조하였다.

상기 성형물을 자외선에 노출시 농도를 직접 육안으로 식별할 수 있어 색상의 농도 및 색상의 내구성을 측정하였고, 그 결과를 하기 표 1에 기재하였다.

실시예 2

상기 실시예 1에서 염료를 레드(RED)로, 용제를 크실렌 150g 및 MC(메틸렌 클크로라이드) 550g으로, 수지를 폴리에틸렌으로 대체 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실시하였고, 상기 성형물의 색상의 농도 및 색상 내구성을 측정하여 그 결과를 하기 표 1에 기재하였다.

비교예 1

실시예 1에서 혼합 유기용매를 메틸에틸케톤 40g, 톨루엔 15g, 크실렌 15g, 에틸아세테이트 10g, 이소프로필알콜 5g을 사용하고, 침투온도를 상온(약 25℃)에서 실시한 것을 제외하고는 동일하게 실시하였다.

상기 성형물을 자외선에 노출시 농도를 직접 육안으로 식별할 수 있어 색상의 농도 및 색상 내구성을 측정하였고, 그 결과를 하기 표 1에 기재하였다.

비교예 2

상기 비교예 1에서 공중합 수지를 폴리에틸렌을 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실시하였고, 상기 성형물의 색상 내구성 및 색상의 농도를 측정하여 그 결과를 하기 표 1에 기재하였다.

물성	실시예 1	실시예 2	비교예 1	비교예 2
항복 인장강도(kg/㎠)	300	310	280	290
색상의 농도	짙다	아주 짙다	엷다	보통
색상 내구성	변화없음	변화없음	색상소멸	색상소멸

상기 표 1에서 색상 내구성은 성형물을 1시간 간격으로 자외선에 300회 노출후, 색상의 변화를 시각적으로 판단하였다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 방법은 광호변성 화합물의 용제로 사용되는 혼합 유기용매중에 저급 알콜류 및 저급 아세테이트류를 포함하지 않는 혼합 유기용매를 사용하고, 교반가열과정을 통해 광호변성 화합물을 수지속에 균일하게 침투시켜 균일한 분포와 동시에 고농축 색상을 표현할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 광호변성 수지는 고농도의 광호변성 화합물을 수지속에 균일하게 침투시키면서 상기 성형물의 외관이 우수하고 단가면에서 소비자가 원하는 성형물을 제조할 수 있는 장점이 있다.

Claims (6)

1. 광호변성 화합물과 수지의 혼합방법에 있어서,

   저급 알콜류 및 저급 아세테이트류를 포함하지 않는 혼합 유기용매 존재하에서, 광호변성화합물 1g∼2g과 500g 내지 1000g의 수지를 교반시키면서 60℃∼80℃에서 4∼8시간동안 침투시킨 다음, 건조시키는 것을 특징으로 하는 광호변성 화합물과 수지의 혼합방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 혼합 유기용매가 메틸에틸케톤 100g∼600g, 톨루엔 100g∼700g, 크실렌 100g∼200g 및 메틸렌 클로라이드 400g∼700g으로 이루어진 군으로부터 둘이상 선택된 것을 특징으로 하는 광호변성 화합물과 수지의 혼합방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 광호변성 화합물이 나프토피란계 화합물인 것을 특징으로 하는 광호변성 화합물과 수지의 혼합방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 수지가 폴리프로필렌 또는 폴리에틸렌인 것을 특징으로 하는 광호변성 화합물과 수지의 혼합방법.
5. 제1항 내지 제4항중 어느 한 항의 방법으로부터 얻어진 광호변성 수지 성형물.
6. 제5항에 있어서, 상기 성형물이 라이타, 볼펜, CD케이스, 파일케이스, 선글래스, 고글, 화장품 용기, 모자창, 음료용기, 단추, 인조손톱, 자동차용품 또는 오토바이용품인 것을 특징으로 하는 성형물.