KR20050028364A - 수지착색조성물 및 상기 수지착색조성물로 착색된 수지를이용한 성형물의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수지착색조성물 및 상기 수지 착색조성물로 착색된 수지를 이용한성형물에 관한 것으로 보다 구체적으로는 광호환성 화합물을 이용하여 이성질체에 의한 수지 화학반응을 통해 변색 효과를 부여한 수지착색조성물, 상기 수지착색조성물로 착색된 수지를 이용한 성형물의 제조방법에 관한 것이다.

본 발명의 수지착색조성물은 분산성이 우수하면서도 다양한 색상 구현이 자유로운 수지조성물을 제공할 수 있고, 상기 수지착색조성물로 착색된 수지를 이용한 성형물의 제조시, 상기 수지착색조성물을 이용하여 화학반응시켜 착색된 수지 소량을 일반 수지에 희석하여 사용하게 되므로 소량의 착색수지를 이용하여 다량의 성형물을 제조할 수 있을 뿐만 아니라 정밀한 제품의 생산이 가능하여 고부가가치 상품을 제조할 수 있는 효과가 있다.

Description

수지착색조성물 및 상기 수지착색조성물로 착색된 수지를 이용한 성형물의 제조방법{coloring composition for resin and method for manufacturing article by the resin}

본 발명은 수지착색조성물 및 상기 수지착색조성물로 착색된 수지를 이용한성형물에 관한 것으로 보다 구체적으로는 광호환성화합물을 이용하여 이성질체에 의한 수지 화학반응을 통해 변색 효과를 부여한 수지착색조성물, 상기 수지착색조성물로 착색된 수지를 이용한 성형물의 제조방법에 관한 것이다.

현재 국내외에서 각종 합성수지류의 착색에 대한 연구와 요구는 꾸준히 발전, 증대되어 가고 있으며 이에 필요한 착색제의 개발도 이와 병행하여 다방면으로 진행되고 있다. PET 및 폴리프로필렌, 나이론 등의 원착색을 위한 착색제로는 분말색소(Powder Pigment), M/B, 드라이(Dry) M/C등이 있는데, 분말 색소의 경우 일부 사용이 되는 곳도 있으나 안료입자(Particle)들 간의 자체 응집으로 인하여 방사공정 및 사출 공정시 거대 입자에 기인한 절사현상 및 색 얼룩의 문제 등이 발생하여 사용상 상당한 난점이 있다. 드라이 M/C의 경우는 분말 색소와 각종 첨가제(왁스류, 자외선 안정제, 산화방지제, 대전방지제 등과 각종 분산제 및 합성수지류)를 혼합기속에서 혼합하여 분쇄하거나 이 같은 일차 혼합물을 롤 밀(Roll Mill)가공 후 분쇄한 것으로 분말 색소에 비하여 방사공정 및 사출공정시 제품외관 및 작업성이 향상되는 경향이 있다. M/B는 드라이 M/C와 유사한 과정으로 생산된 일차 혼합물을 다시 합성수지류와 희석 혼합하여 압출혼련 가공기(이하 압출기)를 통하여 펠렛트화 한 것이다.

예를 들어 PET용 착색제의 경우, 현재까지 개발된 방법으로는 PET, 각종첨가제, 안료 등을 혼합기 속에서 안료농도, 약 15내지 55%로 일차 혼합 가공한 후, 이를 다시 PET와 희석 혼합하여 압출기에서 이차 혼합 및 펠렛트화하여 최종 M/B내 안료농도 약 8내지 25%로 생산하는 것이 일반적이며, 일차 혼합 및 이차혼합 공정에서 안료입자의 응집을 막고 분산성을 높이기 위해 합성수지를 분쇄하거나 합성수지용 용매를 사용하는 경우가 개발되기도 하였는데, 이러한 기술은 분산성이 떨어지므로 최종제품의 외관이 좋지 않으며 생산공정이 복잡하여 작업성이 떨어지는 단점이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 한국특허 제0145526호는 실, 필름 또는 기타 사출물의 주성분인 PET수지를 안료로 착색시키는데 사용하기 위한, 폴리에스테르 수지를 연화점보다 조금 높은 온도로 예비건조 및 용융한 다음 여기에 분말안료를 용융 혼합하여 안료농도가 30 내지 55%인 드라이마스터 칼라를 제조하는 방법 및 폴리에스테르 수지와 안료를 용융 혼합하는 혼합 공정을 거쳐서 생성된 일차 혼합물을 폴리에스테르 수지와 상용 가능한 수지에 혼합하여 안료 농도가 15 내지 28%인 마스터 벳취를 제조하는 방법을 제공하고 있으나, 상기 특허의 경우 분말안료를 상당량 사용하게 되므로 분산성이 떨어지는 문제점을 여전히 갖고 있을 뿐만 아니라 광학적 효과에 대한 고려는 전혀 없다.

따라서 이와 같은 문제점을 해결하여 외관의 미관이 정밀하고 섬세하게 형성될 뿐만 아니라 광학적 효과를 가질 수 있는 수지착색조성물 및 상기 수지착색조성물로 착색된 수지를 이용한 성형물의 제조방법에 대한 당업계의 요구가 다수 존재했다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 빛의 양에 따라 색깔이 변하는 광학적 효과를 가지므로 다양한 칼라 연출이 가능한 광학적 효과를 갖는 수지착색조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 광호환성화합물을 이용하므로 소량만으로도 다양한 칼라 연출이 가능하여 분산성이 우수한 수지를 제공할 수 있는 수지착색조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 용액화 후 원료를 수지와 화학 반응시켜 제조하므로 색상 구현이 자유롭고 착색된 수지 소량만을 이용하여 다량의 성형물을 제조할 수 있으며, 정밀한 제품의 생산에 이용될 수 있는 성형물의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 용매조성물 80내지 120중량부 당 광호환성 화합물 0.05-0.5중량부를 배합하는 것을 특징으로 하는 수지착색조성물을 제공한다.

상기 용매조성물은 메틸렌 클로라이드 5내지 10중량부, 이소프로필알콜 30-40중량부, 계면활성제 5-10중량부, 및 물 40-50중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 용매조성물은 메틸렌 클로라이드 5내지 10중량부, 메틸에틸케톤 45-55중량부, 및 톨루엔 45-55중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 용매조성물은 메틸에틸케톤 5-10중량부, 이소프로필아세테이트 35-45중량부, 및 물 40-50중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 용매조성물은 클로로 포름 5-10중량부, 메틸에틸케톤 35-45중량부, 및 이소프로필 알콜 40-50중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 용매조성물은 클로르 포름 5-10중량부, 에틸 아세테이트 35-45중량부, 및 이소프로필 케톤 40-50중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 수지착색조성물은 산화 방지제 0.001-0.02중량부 및 광안정제 0.0015- 0.03중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명은 수지착색조성물 100중량부 당 수지조성물 50-150 중량부를 배합하는 배합단계; 상기 배합단계를 거친 배합물을 3-5시간 동안 화학 반응시키는 1차 반응단계; 상기 1차 반응단계를 거친 배합물을 80-100℃서 건조시키는 1차 건조단계; 상기 1차 건조단계를 거친 배합물을 2-4시간 동안 화학 반응시키는 2차 반응단계; 상기 2차 반응단계를 거친 배합물을 80-100℃에서 건조시키는 2차 건조단계; 상기 2차 건조단계를 거친 배합물을 가공하는 성형단계를 포함하는 성형물 제조방법을 제공한다.

상기 성형물 제조방법은 2차 건조단계를 거친 배합물 10중량부 당 수지조성물 150-300중량부를 배합하여 희석시키는 수지희석단계를 더 포함할 수 있다.

상기 1차 반응단계 및 2차 반응단계는 80-100℃ 및 2기압이상의 압력에서 수행되는 것을 특징으로 한다.

상기 1차 건조단계를 거친 배합물을 2차 반응단계를 거치게 하기 전에 5-20분간 냉각시키는 냉각단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.

본 발명은 일반적인 안료대신 광호환성화합물을 이용하여 광학적 효과를 가지는 동시에 다양한 칼라를 구현할 수 있는 수지착색조성물에 대해 개시하는데, 본 발명의 수지착색조성물은 용매조성물 80내지 120중량부 당 광호환성 화합물 0.05-0.5중량부를 배합하는 것을 특징으로 한다.

여기서 광호환성 화합물은 가역적인 포토트로피(phototropy) 또는 포토크로미즘(photochromism) 을 나타내는 화합물을 의미하는 것으로서, 광 반응에 의해 무색으로부터 유색으로 유색으로부터 무색으로 변하는 화합물을 지칭한다. 이러한 화합물은 용액 또는 고체 상태에서 특정 파장의 광을 조사하면 화학구조가 변화하며 이에 따라 흡수 스펙트럼도 변화하지만, 다른 파장의 광을 조사하거나 어두운 곳에 방치하면 처음 상태로 되돌아가는 특성을 지니고 있다. 광호환성 화합물의 구체적인 예를 들면, 무기화합물로는 할로겐화은 등이 있고, 유기화합물로는 많은 종류가 알려져 있으나, 반응양식에 따라 이중결합의 이성화에 의한 것(아조벤젠 및 티오인디고), 수소이동에 의한 호환성에 기초한 것(살리실리덴 아닐린), 페리 환상반응에 의한 것(푸르기드), 환상 부가반응을 일으키는 것(안트라센), 결합의 이온계열을 나타내는 것(트리페닐메탄, 스피로피란) 등이 있다. 그 중에서 대표적으로 스피로피란계 화합물의 광반응을 반응식으로 나타내면 하기 반응식 1과 같다.

반응식 1

본 발명의 수지착색조성물에 포함되는 광호환성 화합물로는 상술한 모든 종류의 화합물을 사용할 수 있으나, 특히 스피로피란계 화합물, 스피로옥사진계 화합물 및 나프토피란계 화합물을 사용하는 것이 바람직하다. 이와 같은 광호환성 화합물은 당업계에서 중성용매에 사용할 수 있는 중성으로 가공되거나 수성용매에 사용할 수 있도록 수성상태로 가공되거나 자연 그대로인 파우더형태(유성임)로 제공되는데, 본 발명에서는 파우더 형태를 사용하는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명의 수지착색조성물에 사용되는 용매조성물은 메틸렌 클로라이드 5내지 10중량부, 이소프로필알콜 30-40중량부, 계면활성제 5-10중량부, 및 물 40-50중량부를 포함하거나, 또는 메틸렌 클로라이드 5내지 10중량부, 메틸에틸케톤 45-55중량부, 및 톨루엔 45-55중량부를 포함하는 것이 바람직하다.

또한 상기 용매조성물은 메틸에틸케톤 5-10중량부, 이소프로필아세테이트 35-45중량부, 및 물 40-50중량부를 포함하거나, 클로로 포름 5-10중량부, 메틸에틸케톤 35-45중량부, 및 이소프로필 알콜 40-50중량부를 포함하는 것이 바람직하다.

또한 상기 용매조성물은 클로르 포름 5-10중량부, 에틸 아세테이트 35-45중량부, 및 이소프로필 케톤 40-50중량부를 포함할 수도 있다.

상기와 같은 용매조성물의 구성성분 및 각 구성성분의 배합비는 광호환성화합물의 변색반응을 효과적으로 유도하고, 수지조성물의 착색에 가장 용이하도록 실험적으로 선택된 것이다.

본 발명의 수지착색조성물은 배합되는 수지조성물의 물성을 향상시키기 위해 산화 방지제 0.001-0.02중량부 및 광안정제 0.0015-0.03중량부를 더 포함하는 것이 바람직하다.

이와 같은 조성의 수지착색조성물을 이용하여 수지조성물을 착색시킨 후 상기 착색수지조성물을 이용하여 성형물을 제조하게 되므로 종래의 마스터 배치 제조방법과 같이 원료를 직접혼합 하는 방식과는 달리, 착색 수지 소량만을 이용하여 다량의 성형물을 제조, 생산할 수 있을 뿐만 아니라 정밀생산 예를 들어 20마이크론 두께의 필름이나 60데니어 이하의 방사제품 또한 생산이 가능하게 된다.

한편 본 발명에서 사용하는 수지조성물은 적당한 온도를 가열하면 유연하게되어 밖에서 힘을 가할 때 용이하게 변형되므로 이 상태로 성형 가공한 다음 냉각하면 그 후 밖에서 힘을 주지 않아도 그대로 그 형태로 안정하게 유지하는 열경화성(요소계, 멜라민계, 페놀계, 불포화 에스테르계, 에폭시계, 레졸시놀리계등)수지 및 적당한 온도로 가열해도 연화되지 않으며 원형으로 돌아오지 않는 열가소성(초산비닐계, 아크릴계, 폴리아미드계, 염화비닐계, 폴리에틸렌계등)수지조성물을 모두 포함한다.

보다 구체적으로 본 발명에 따른 성형물 제조방법을 살펴보면, 상술한 조성의 수지착색조성물 100중량부 당 수지조성물 50-150 중량부를 배합하여, 3-5시간 동안 80-100℃ 및 2기압이상의 압력에서 1차로 화학 반응시킨 후, 80-100℃에서 1차로 건조시킨다. 건조 후 다시 2-4시간 동안 80-100℃ 및 2기압이상의 압력에서 2차로 화학 반응시킨 후, 80-100℃에서 2차로 건조시킨다. 이 때 2차로 화학 반응을 시키기 전에 5-20분 동안 냉각단계를 거칠 수도 있다.

이와 같이 수지착색조성물과 수지조성물을 배합한 후 1차 및 2차 화학 반응시켜 착색수지조성물을 얻을 수 있다. 상기 착색수지조성물을 바로 가공하여 성형물을 제조할 수도 있고, 경우에 따라서는 상기 착색수지조성물을 일반적인 수지조성물로 희석한 후 성형물을 제조할 수도 있다. 이 때 상기 착색수지조성물 10중량부 당 일반 수지조성물 150-300중량부를 배합하여 희석시키는 것이 바람직하다.

상기 성형물 가공시 사출성형, 압출성형 등을 포함하는 수지조성물의 공지된 모든 성형방법을 사용할 수 있으므로 본 발명에서는 착색수지조성물을 가공하여 성형물을 제조하는 가공방법에 대해 구체적으로 기술하지 않는다.

실시예1

메틸렌 클로라이드 8중량부, 이소프로필알콜 35중량부, 계면활성제 7중량부, 및 물 45중량부를 포함하는 용매조성물 95중량부에 광호환성 화합물 0.2중량부, 산화방지제 0.01중량부, 광안정제 0.004중량부를 배합하여 수지착색조성물1을 제조하였다.

실시예2

메틸렌 클로라이드 5중량부, 메틸에틸케톤 50중량부, 및 톨루엔 50중량부를 포함하는 용매조성물을 사용한 것을 제외하면 실시예1과 동일한 방법으로 수지착색조성물2를 제조하였다.

실시예3

메틸에틸케톤 10중량부, 이소프로필아세테이트 40중량부, 및 물 45중량부를 포함하는 용매조성물을 사용한 것을 제외하면 실시예1과 동일한 방법으로 수지착색조성물3를 제조하였다.

실시예4

클로로 포름 5중량부, 메틸에틸케톤 40중량부, 및 이소프로필 알콜 50중량부를 포함하는 용매조성물을 사용한 것을 제외하면 실시예1과 동일한 방법으로 수지착색조성물4를 제조하였다.

실시예5

클로르포름 10중량부, 에틸 아세테이트 40중량부, 및 이소프로필 케톤 45중량부를 포함하는 용매조성물을 사용한 것을 제외하면 실시예1과 동일한 방법으로 수지착색조성물5를 제조하였다.

실시예6

실시예1 내지 실시예5에서 얻어진 수지착색조성물 1내지 5를 각각 PP 수지 와 1:1의 중량비로 배합하여, 4시간 동안 90℃ 및 2기압의 압력에서 1차로 화학 반응시킨 후, 100℃에서 1차로 건조시킨다. 건조 후 다시 4시간 동안 80℃ 및 3기압의 압력에서 2차로 화학 반응시킨 후, 80℃에서 2차로 건조시켜 착색수지조성물 1내지 5를 얻었다. 상기 착색수지조성물 1내지 5를 원하는 형상으로 가공하여 성형물 1내지 5를 얻었다.

실시예7

실시예6에서 얻어진 착색수지조성물 1내지 5와 PP 수지를 1: 20의 중량비로 배합하여 희석시킨 후, 상기 희석된 수지조성물을 원하는 형상으로 가공하여 성형물 6내지 7를 얻었다.

실험예

실시예6에서 얻어진 착색수지조성물 1내지 5를 가공하여 얻어진 성형물 1내지5의 색상의 고른분포, 선명도, 외관의 미려성을 종래의 마스터 뱃치 제조방법으로 얻어진 성형물과 비교하여 본 결과 매우 우수함을 알 수 있었다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 수지착색조성물 및 상기 수지착색조성물을 이용하여 착색된 수지를 이용한 성형물의 제조방법은 다음과 같은 효과를 갖는다.

먼저, 본 발명에 따른 수지착색조성물은 빛의 양에 따라 색깔이 변하는 광학적 효과를 가지므로 상기 수지착색조성물로 착색된 수지는 다양한 칼라 연출이 가능한 광학적 효과를 갖는다.

또한 본 발명에 따른 수지착색조성물은 다양한 칼라 연출이 가능하고 분산성이 우수한 수지를 제공한다.

또한 본 발명에 따른 성형물의 제조방법은 용액화 후 원료를 화학 반응시켜 제조하므로 색상 구현이 자유롭고, 화학반응 시킨 착색수지 소량을 일반적인 수지에 희석하여 다량의 성형물을 제조할 수 있고, 다양한 칼라의 성형물 및 정밀한 제품의 생산에 이용될 수 있는 우수한 효과를 가진다.

Claims (11)

1. 용매조성물 80내지 120중량부 당 광호환성 화합물 0.05-0.5중량부를 배합하는 것을 특징으로 하는 수지착색조성물.
2. 제1항에서, 상기 용매조성물은 메틸렌 클로라이드 5내지 10중량부, 이소프로필알콜 30-40중량부, 계면활성제 5-10중량부, 및 물 40-50중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 수지착색조성물.
3. 제1항에서, 상기 용매조성물은 메틸렌 클로라이드 5내지 10중량부, 메틸에틸케톤 45-55중량부, 및 톨루엔 45-55중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 수지착색조성물.
4. 제1항에서, 상기 용매조성물은 메틸에틸케톤 5-10중량부, 이소프로필아세테이트 35-45중량부, 및 물 40-50중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 수지착색조성물.
5. 제1항에서, 상기 용매조성물은 클로로 포름 5-10중량부, 메틸에틸케톤 35-45중량부, 및 이소프로필 알콜 40-50중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 수지착색조성물.
6. 제1항에서, 상기 용매조성물은 클로르 포름 5-10중량부, 에틸 아세테이트 35-45중량부, 및 이소프로필 케톤 40-50중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 수지착색조성물.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에서, 상기 수지착색조성물은 산화 방지제 0.001-0.02중량부 및 광안정제 0.0015-0.03중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수지착색조성물.
8. 수지착색조성물 100중량부 당 수지조성물 50-150 중량부를 배합하는 배합단계;

   상기 배합단계를 거친 배합물을 3-5시간 동안 화학 반응시키는 1차 반응단계;

   상기 1차 반응단계를 거친 배합물을 80-100℃에서 건조시키는 1차 건조단계;

   상기 1차 건조단계를 거친 배합물을 2-4시간 동안 화학 반응시키는 2차 반응단계;

   상기 2차 반응단계를 거친 배합물을 80-100℃에서 건조시키는 2차 건조단계;

   상기 2차 건조단계를 거친 배합물을 가공하는 성형단계를 포함하는 성형물 제조방법.
9. 제8항에서, 상기 2차 건조단계를 거친 배합물 10중량부 당 수지조성물 150-300중량부를 배합하여 희석시키는 수지희석단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 성형물 제조방법.
10. 제8항에서, 상기 1차 반응단계 및 2차 반응단계는 80-100℃ 및 2기압이상의 압력에서 수행되는 것을 특징으로 하는 성형물 제조방법.
11. 제8항에서, 상기 1차 건조단계를 거친 배합물을 2차 반응단계를 거치게 하기 전에 5-20분간 냉각시키는 냉각단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 성형물 제조방법.