KR20040043299A

KR20040043299A - 광호환성 화합물을 이용한 수지착색 방법

Info

Publication number: KR20040043299A
Application number: KR1020020071526A
Authority: KR
Inventors: 이춘호
Original assignee: 이춘호
Priority date: 2002-11-18
Filing date: 2002-11-18
Publication date: 2004-05-24

Abstract

본 발명은 광호환성 화합물을 이용한 수지착색 방법에 관한 것으로, 압출가공된 마스터 벳치(Pellet)의 폴리프로필렌(PP)이나 폴리에틸렌(PE)을 혼합유기용매에 광호환성 화합물이 혼합된 조성물에 일정시간 동안 투입함으로서 피착색수지에 광호환성 화합물의 균질한 침투를 가능케함으로 다양한 색상변화를 통한 수지 성형물의 용도확장과 품질의 고급화를 구현하는 것인데, 이를 위하여 본 발명은 노르말헥산 10∼30중량%, 트리클로로에탄 10∼15중량%, 메틸이소부틸케톤 15∼20 중량%, 톨루엔 30∼40중량%, 메틸크로라이드 5중량%, 키실렌 20∼30중량%로 구성된 혼합유기용매에 용해될 수 있도록 광호환성 화합물 2∼3중량%를 제공하는 제 1단계; 상기 제 1단계를 거친 조성물 70∼100중량%를 30∼40/min간 1차 화학반응시킨 후 계면활성제가 포함된 중합물을 제공하는 제 2단계; 상기 제 2단계를 거친 중합용액에 광안정제 0.02중량%, 산화방지제 0.03중량%를 넣고 600rpm으로 1∼2/min간 용해시킨 후 피착색수지로 폴리프로필렌(PP)과 폴리에틸렌(PE)수지를 투입하여 기압 2.0∼2.7, 온도 70∼100℃에서 10∼20/min 동안 2차 화학반응시키는 제 3단계; 및 상기 제 3단계 후 인출된 수지를 70∼90℃에서 30∼90/min간 건조시키는 제 4단계가 순차적으로 마련됨을 그 기술적 사상의 특징으로 삼고 있다.

Description

광호환성 화합물을 이용한 수지착색 방법{Resin Colouring Method Using Photochromic Powder}

본 발명은 광호환성 화합물을 이용한 수지착색 방법에 관한 것이다.

특히, 압출가공된 마스터 벳치(Pellet)의 폴리프로필렌(PP)이나 폴리에틸렌 (PE)을 혼합유기용매에 광호환성 화합물이 혼합된 조성물에 일정시간 동안 투입함으로서 피착색수지에 광호환성 화합물의 균질한 침투를 가능케함으로 다양한 색상변화를 통한 수지 성형물의 용도확장과 품질의 고급화를 구현하기 위한 개선된 기능의 수지착색 방법에 관한 것이다.

이른바, 폴리올레핀 계열로 그 상용성이 우수한 폴리프로필렌과 폴리에틸렌 수지는 매우 다양한 용도로 우리 생활 전반에 밀접되어 있으며, 특히 균일하면서도 다양한 색상으로 착색된 펠릿상태의 수지는 압출 내지 사출 성형을 통해 더욱 다양한 기능을 유지할 수 있다.

본 발명에 적용되는 광호환성은 자외선(햇빛)이 조사되면 유색에서 무색 또는 무색에서 유색으로 변화되는 성질을 갖는다.

즉, 광호환성 물질은 각각 강하게 자외선을 흡수하는 상태와 가시광선을 흡수하는 이중의 상태로 존재함으로 자외선 노출시 발색되었다가 자외선 차단시 무색의 투명으로 전환되는 색상의 가역반응을 일으킴으로 자외선의 유무에 따라 여러 가지 색상의 발색을 가능케 한다.

이와 같은 광호환성 물질의 대표적인 종류로는 벤조 피란계 화합물, 나프토 피란계 화합물, 스피록사진계 화합물 및 스피로피란계 화합물 등이 제안되어 있다.

본 발명과 관련하여 선행기술로 존재하는 폴리프로필렌(PP)과 폴리에스텔 (PET)수지의 착색방법을 살펴보면 1996. 01. 24. 설정등록된 국내 특허등록 제94726호 및 1998. 05. 10. 설정등록된 국내 특허등록 제145526호가 선 제안된 바 있다.

상기 각 방법의 기술적 특징을 살펴보면, 먼저 특허등록 제94726호는 PP수지용 착색제를 제조하는 방법에 있어서, PE용 왁스, PP용 왁스 또는 양자를 혼합한 왁스를 먼저 용융한 후에 안료를 혼합하여 안료농도가 30 내지 70%인 혼합물을 제조하거나 이 혼합물을 건조분쇄하여 드라이 칼라를 제조하거나 또는 안료와 왁스를 용융혼합하는 혼합공정을 거쳐 생성된 1차 혼합물을 PE수지, PP수지 또는 양자 모두를 사용하여 2차 생성물로 안료농도가 15 내지 45%인 마스터 벳치를 제조하는 방법을 특정하고 있으며, 특허등록 제145526호는 실, 필름 또는 기타 사출물의 주성분인 PET수지를 안료로 착색시키는데 사용하기 위한 폴리에스테르 수지를 연화점 보다 조금 높은 온도로 예비건조 및 용융한 다음 여기에 분말안료를 용융혼합하여 안료농도가 30 내지 55%인 드라이마스터 칼라를 제조하거나 또는 폴리에스테르 수지와 안료를 용융혼합하는 혼합공정을 거쳐 생성된 1차 혼합물을 폴리에스테르 수지와 상용가능한 수지에 혼합하여 안료농도가 15 내지 28%인 마스터벳치를 제조하는 방법을 특정하고 있다.

그러나, 이와 같은 종래의 제조방법에 따르면, 수지와 안료의 용융혼합방식을 채택함으로서, 각종 오염물이나 인체에 유독한 배출물이 생성되어 비환경친화적임과 동시에 공정이 길어져 결국 제조단가가 높아지는 원인으로 작용하여 결코 경제적이지 못하였고, 작업성 또한 매우 낮았다.

이와 같은 원인을 극복하기 위한 방안으로 상기의 문제점을 적절히 해소할 수 있는 수성식 수지의 착색방법이 제안되어야 할 필요가 여기에 있다.

따라서, 본 발명은 피착색용 수지에 저급알코올 및 저급아세테이트를 포함하지 않는 혼합 유기용매에 광호환성 화합물을 용해시킨 후 해당 수지를 소정시간 침투 착색시킴으로 광호환성 수지를 제공하는 것으로 별도의 오염물을 발생치 않거나 재활용이 가능한 환경친화적인 특성을 구현하는 수지의 착색방법을 제공함에 본 발명의 안출된 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적으로는 공정의 단축과 우수한 착색성(색번짐이나 얼룩 현상이 없는)과 내구성 및 자외선 차단(자외선 안정성)을 통해 품질의 고급화를 도모함과 동시에 제작 및 소비자의 기호충족과 만족감을 구현하는 수지의 착색방법을 제공함에도 있다.

상기의 목적 달성을 위해 본 발명은 노르말헥산 10∼30중량%, 트리클로로에탄 10∼15중량%, 메틸이소부틸케톤 15∼20중량%, 톨루엔 30∼40중량%, 메틸크로라이드 5중량%, 키실렌 20∼30중량%로 구성된 혼합유기용매에 용해될 수 있도록 광호환성 화합물 2∼3중량%를 제공하는 제 1단계;

상기 제 1단계를 거친 조성물 70∼100중량%를 30∼40/min간 1차 화학반응시킨 후 계면활성제가 포함된 중합물을 제공하는 제 2단계;

상기 제 2단계를 거친 중합용액에 광안정제 0.02중량%, 산화방지제 0.03중량%를 넣고 600rpm으로 1∼2/min간 용해시킨 후 피착색수지를 투입하여 기압 2.0∼2.7, 온도 70∼100℃에서 10∼20/min 동안 2차 화학반응시키는 제 3단계; 및

상기 제 3단계 후 인출된 수지를 70∼90℃에서 30∼90/min간 건조시키는 제 4단계가 순차적으로 마련됨을 특징으로 한다.

이때, 상기 광호환성 화합물은 벤조 피란계 화합물, 나프토 피란계 화합물, 스피록사진계 화합물 및 스피로피란계 화합물에서 어느 하나가 선택됨을 특징으로 한다.

이하에서 설명되는 본 발명의 수지착색 방법과 관련된 가장 바람직한 실시예를 통해 그 양호한 재현성을 확인할 수 있다.

본 발명에 의한 착색방법은 저급알코올 및 저급아세테이트를 포함하지 않는 혼합 유기용매에 광호환성 화합물을 용해시킨 조성물을 마련하고, 이에 해당 수지를 소정시간 침투 착색시킴으로 수지와 안료의 용융혼합방식을 개선하여 우수한 색상으로 다양한 용도를 갖는 고품질의 수지가 제공된다는 것이다.

먼저, 제 1단계로 본 발명의 유기용매 조성물을 마련하되, 노르말헥산10∼30중량%, 트리클로로에탄 10∼15중량%, 메틸이소부틸케톤 15∼20중량%, 톨루엔 30∼40중량%, 메틸크로라이드 5중량%, 키실렌 20∼30중량%의 혼합물을 제공한다.

제 2단계로, 상기 혼합된 유기용매에 혼입되어 용해될 수 있도록 광호환성 화합물 2∼3중량%를 제공하는데, 이때 광호환성 화합물은 벤조 피란계 화합물과, 나프토 피란계 화합물과, 스피록사진계 화합물 및 스피로피란계 화합물에서 어느 하나를 적절히 선택하거나 혹은 이들의 혼합물이 선택될 수 있다.

제 3단계로, 상기의 공정을 거친 중합용액에 광(자외선)안정제 0.02중량%, 산화방지제 0.03중량%를 넣고 600rpm의 회전속도로 1∼2/min간 용해시킨 후 착색을 필요로 하는 수지를 투입하여 기압 2.0∼2.7과, 온도 70∼100℃에서 10∼20/min 동안 2차 화학반응시키는데, 이때 상기 수지로 가장 바람직하게 제시될 수 있는 것은 폴리프로필렌(PP)이나 폴리에틸렌(PE)이 될 것이며, 이와 함께 ABS, PVC, K REGIN, 아크릴 수지도 적용될 수 있음이 물론이다.

이후, 최종적으로 마련되는 제 4단계를 통해 2차 화학반응되어 인출된 수지를 70∼90℃의 건조대에서 30∼90/min간 건조시킴으로 비로소 균질하게 착색처리 된 완성된 광호환성 수지가 제공될 수 있다.

이때, 본 발명에 적용되는 상기 유기용매의 혼합 량은 H₂O양에 따라 다소 달라질 수 있을 것이다.

노르말헥산+트리클로로에탄+메틸이소부틸케톤+톨루엔+메틸크로라이드+키실렌

+

광호환성+광안정제+산화방지제

↓H₂O와 화학반응

{건조(70∼90℃)}

[실시예]

방법	실시예 1	비교예 1	비교예 2
파우더	3g	3g	3g
용매	메틸크로라이드 5g메틸에틸케톤 15g톨루엔 10g키실렌 20g노르말헥산 10gH₂O 40g	메틸크로라이드 5g메틸에틸케톤 15g톨루엔 10g	메틸에틸케톤 15g톨루엔 10g
기압	2.0∼2.7	1.2	1.2
온도	90∼120℃ 20∼30/min70∼80℃ 2∼4/hour	90∼120℃ 20∼30/min70∼80℃ 2∼4/hour	90∼120℃ 7∼10시간70∼80℃ 9∼11시간
수지(PP,PE등)	1000g	1000g	1000g

실시예 1과 비교예 1 및 2를 대응 분석한 결과,

실시예 1에 따르면, 대비되는 다른 예와는 달리 유해한 유기용제의 사용을 상대적으로 감소할 수 있었고, 유기용제 100g 사용시보다 현저히 낮은 단가의 확보가 가능하며, 단시간의 화학반응을 통해 수지의 물성에 미치는 영향을 최소화하고동시에 고압에 의한 고농축의 용제침투가 가능함을 확인할 수 있었다.

또한, 실시예 1로 착색된 색상은 매우 선명하였고 동시에 물을 이용한 온도의 조절이 가능함은 물론 100%에 가까운 건조효과를 얻을 수 있었다.

반면, 피착색수지의 빠른 침투로 파우더의 잔해가 남겨진다는 문제점은 개선의 여지로 남겨졌다.

한편, 비교예 1은 비교예 2에 비해 다소 시간이 단축되는 것이나, 색상이 약하고, 침투시간이 실시예 1에 비해 길다는 단점과 함께 유기용제의 사용으로 인체에 좋지 못한 영향을 주고 있다.

이와 함께, 고농도 사용으로 파우더의 잔해가 잔존하며, 유기용제 건조시 100%의 완전 건조가 되지 못한다는 문제점을 포함하고 있다.

또한, 비교예 2는 비교예 1에 비해 다소 선명한 색상의 결과를 얻을 수 있었으나, 발암물질이 함유된 유기용제가 사용되어 인체에 유해하고, 비교예 1에서와 같이 침투시간이 실시예 1에 비해 길며, 파우더의 잔해가 잔존함과 동시에 유기용제 건조시 100%의 건조가 곤란하였다.

따라서, 본 발명과 같은 수성식 수지착색 방법에 따르면 인체에 무해한 유기용제의 사용으로 환경친화적인 특성을 구현함과 동시에 보다 저렴한 제작단가와 공정의 단축으로 경제성을 도모할 수 있으며, 단시간의 화학반응은 수지의 물성에 영향을 주지 않으며, 고압에 의한 고농축 용제의 침투와 온도조절의 용이성으로 작업상의 편익을 구현할 수 있고 또한 우수한 착색성과 발현성 및 자외선의 차단을 통해서는 품질의 고급화를 갖는 수지가 제공될 수 있어 이러한 펠릿상태의 수지를 필요에 따라 적절히 압출 또는 사출 등의 방법을 통해 각종 용도의 성형물을 생산하여 소비자의 기호충족과 만족감을 구현하여 차별화된 경제력의 확보가 가능하다는 실시상의 가치를 갖는다.

한편, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되지 않으며, 청구범위의 요지를 벗어남이 없는 당 발명의 기술분야에서 다양한 변형적 실시예가 제시될 수 있음은 극히 자명하다.

Claims

노르말헥산 10∼30중량%, 트리클로로에탄 10∼15중량%, 메틸이소부틸케톤 15∼20중량%, 톨루엔 30∼40중량%, 메틸크로라이드 5중량%, 키실렌 20∼30중량%로 구성된 혼합유기용매에 용해될 수 있도록 광호환성 화합물 2∼3중량%를 제공하는 제 1단계;

상기 제 1단계를 거친 조성물 70∼100중량%를 30∼40/min간 1차 화학반응시킨 후 계면활성제가 포함된 중합물을 제공하는 제 2단계;

상기 제 2단계를 거친 중합용액에 광안정제 0.02중량%, 산화방지제 0.03중량%를 넣고 600rpm으로 1∼2/min간 용해시킨 후 피착색수지로 폴리프로필렌 (PP)과 폴리에틸렌(PE)수지를 투입하여 기압 2.0∼2.7, 온도 70∼100℃에서 10∼20/min 동안 2차 화학반응시키는 제 3단계; 및

상기 제 3단계 후 인출된 수지를 70∼90℃에서 30∼90/min간 건조시키는 제 4단계가 순차적으로 마련됨을 특징으로 하는 광호환성 화합물을 이용한 수지착색 방법.
제 1항에 있어서,

상기 광호환성 화합물은 벤조 피란계 화합물, 나프토 피란계 화합물, 스피록사진계 화합물 및 스피로피란계 화합물에서 어느 하나가 선택됨을 특징으로 하는 광호환성 화합물을 이용한 수지착색 방법.