KR20100023019A - 기능성 수지 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기능성 수지 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 구체적으로는 수지 및, 수지 100중량부를 기준으로, 기능성 혼합물 1 내지 300중량부를 함유하는 기능성 수지 조성물에 있어서, 상기 기능성 혼합물은 수지 100중량부를 기준으로 금속성분 0.0001~5중량부, 천기토 0.1~30중량부, 토르말린 0.3~60중량부, 대나무숯 0.2~40중량부, 맥반석 0.2~40중량부, 바나듐 0.2~40중량부, 게르마늄 0.2~40중량부, 육정석 0.2~40 중량부 및 대나무목초액 0.5~80중량부를 포함하여 원적외선 방사, 음이온 발생, 항균, 탈취기능을 발현시키는 기능성 수지 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

Description

기능성 수지 조성물{FUNCTIONAL RESIN COMPOUND}

본 발명은 기능성 수지 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 구체적으로 천연 물질을 사용하여 원적외선 방사, 음이온 발생, 항균, 탈취 기능을 발현시키는 기능성 수지 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

플라스틱은 우리 생활 또는 산업 전반에 이용되지 않는 곳이 없을 정도로 널리 사용되며, 다양한 기능을 지닐 수 있으며, 용도에 맞도록 성형이 가능하여 그 유용성이 상당하여 개발이 지속되고 있다. 이러한 플라스틱은 인간의 활동과 밀접한 연관이 있으므로 플라스틱에서 발생되는 인체에 유해한 병원균 또는 곰팡이의 서식을 방지할 필요가 있으며, 이러한 플라스틱이 인간의 산업활동을 통해서 자연계에 생성, 방출된 화학물질로서 생물체에 흡수되면서 정상적으로 생성, 분비되지 않는 환경호르몬을 발생시키는 원인 중의 하나가 되었다. 이러한 인체에 유해한 요소를 제거하기 위해 고분자의 성형 가공시 사용하는 첨가제로 식품첨가용으로 그 사용이 인정된 첨가제 등을 사용하여 왔다.

이에, 대한민국 특허발명 제152315호에 있어서, 은, 구리, 주석, 비소 이온 중 1 성분을 함유하고, 지르코늄과 나트륨을 주성분으로 포함하는 무기 세라믹계 금속이온 담지체를 합성수지에 첨가 사용하는 것을 특징으로 하는 항균성 수지의 제조방법이 제안된 바 있다. 또한, 대한민국 특허발명 제684286호에 있어서, 이산화티타늄 및 산화아연으로 이루어지는 담체; 및 상기 담체에 담지된 은 및 산화마그네슘;을 포함된 기능성 마스터배치가 제안된 바 있다. 그러나, 상기 원료에 있어서는 무기물 및 금속 이온의 정제 및 제조 공정이 번거롭고, 금속염의 반응성으로 인해 정색반응이 일어나거나 변색이 일어나는 등의 단점이 있다.

또한, 대한민국 특허공개 제2000-5592호에 있어서, 천연 플라보노이드 또는 천연 페놀 및 폴리페놀이 함유된 안정제를 0.01 내지 10 중량% 포함하는 것을 특징으로 하는 성형품 제조용 고분자 조성물이 제안된 바 있다. 그러나, 상기 고분자 조성물에 천연 물질이 안정제로 첨가되어 항균성의 효과가 작고, 열안정성이 낮아 높은 온도에서 분해 위험성이 있다.

그 밖에 일본 공개특허공보 제2006-225532호에 있어서, 항균제로서 대나무류 추출물과 프라폰타이트형 광물을 포함하는 열가소성 수지 조성물이 제안된 바 있다. 그러나 상기 천연물질로 인해 발휘되는 항균성의 개선이 크게 이루어지지 않았다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명의 목적은 천연물질을 사용하여 원적외선 방사, 음이온 발생, 항균, 탈취 기능을 발현시키고 안정성이 높은 기능성 수지 조성물 및 이의 제조방법을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 수지 및 수지 100중량부를 기준으로 기능성 혼합물 1 내지 300중량부를 함유하는 기능성 수지 조성물에 있어서, 상기 기능성 혼합물은 수지 100중량부를 기준으로 금속성분 0.0001~5중량부, 천기토 0.1~30중량부, 토르말린 0.3~60중량부, 대나무숯 0.2~40중량부, 맥반석 0.2~40중량부, 바나듐 0.2~40중량부, 게르마늄 0.2~40중량부, 육정석 0.2~40 중량부 및 대나무목초액 0.5~80중량부를 포함하는 기능성 수지 조성물을 제공한다.

또한, 상기 수지는 본 발명에 있어서 크게 제한되지는 않지만, 예를들면 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 선형저밀도 폴리에틸렌(LLDPE), 폴리프로필렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리카보네이트, 나일론, 폴리우레탄, 일반 폴리스티렌(GPPS), 고강도폴리스티렌(HIPS), 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS), 스티렌-아크릴로니트릴(SAN), 폴리비닐클로라이드(PVC) 및 이들의 공중합체 등을 들 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 금속성분으로 은, 금, 백금, 구리, 이산화티타늄 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 기능성 수지 조성물을 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 기능성 혼합물에 상기 대나무목초액의 항균 상승제로 모노글리세리드 또는 유기산이 더 첨가되는 기능성 수지 조성물을 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 항균 상승제가 상기 대나무목초액 100중량부를 기준으로 0.0001 내지 30중량부 더 첨가되는 기능성 수지 조성물을 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 기능성 수지 조성물에 안료, 향료 또는 이들의 혼합물이 5더 첨가되는 기능성 수지 조성물을 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 기능성 수지 조성물에 산화방지제, 자외선흡수제, 광안정제, 금속불활성제, 윤활제 및 이들의 혼합물에서 선택되는 첨가제가 첨가되는 기능성 수지 조성물을 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 안료, 향료 또는 첨가제가 수지 100중량부를 기준으로 0.01 내지 40중량부 더 첨가되는 기능성 수지 조성물을 제공한다.

또한, 본 발명은 기능성 수지 조성물의 제조방법에 있어서, 금속성분과 대나무숯을 혼합한 후 왁스와 혼합하여 전처리혼합물을 제조하는 전처리단계; 상기 전처리단계와 별도로 천기토, 토르말린, 맥반석, 바나듐, 게르마늄, 육정석 및 대나무목초액을 혼합하는 1차 혼합물을 제조하는 1차 혼합단계; 상기 1차 혼합물의 교반 중에 상기 전처리혼합물을 투입한 후, 왁스 및 첨가제와 혼합하여 기능성 혼합물을 제조하는 2차 혼합단계; 상기 기능성 혼합물을 50 내지 100 ℃에서 건조하는 건조단계; 상기 건조된 기능성 혼합물과 수지를 압출, 냉각 후 절단하여 기능성 수지 조성물이 제조되는 펠렛형성단계를 포함하는 기능성 수지 조성물의 제조방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 1차 혼합단계에서, 상기 1차 혼합물 외에 항균 상승제, 안료 또는 향료 등이 더 첨가되는 기능성 수지 조성물의 제조방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 상기의 어느 한 기능성 수지 조성물 또는 상기의 방법으로 제조된 기능성 수지 조성물이 포함되어 이루어지는 물품을 제공한다.

이하 본 발명에 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다. 우선, 도면들 중, 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 동일한 참조부호를 나타내고 있음에 유의하여야 한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.

본 명세서에서 사용되는 정도의 용어 “약”, “실질적으로” 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본 발명의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다.

본 발명의 기능성 수지 조성물은 수지에 기능성 혼합물을 포함하되, 상기 기능성 혼합물은 음이온 및 원적외선을 발생 물질, 항균, 탈취 물질 및 제전성 물질을 포함하며, 천연에서 얻어지는 혼합물이다. 구체적으로, 상기 기능성 혼합물은 수지 100중량부를 기준으로 금속성분 0.0001~5중량부, 천기토 0.1~30중량부, 토르말린 0.3~60중량부, 대나무숯 0.2~40중량부, 맥반석 0.2~40중량부, 바나듐 0.2~40중량부, 게르마늄 0.2~40중량부, 육정석 0.2~40 중량부, 및 대나무목초액 0.5~80중량부를 포함한다.

상기 수지로는 공업적으로 사용되는 모든 고분자 수지들이 제한 없이 사용될 수 있으며, 구체적인 예로 열가소성 수지에서 올레핀(Olefin)계로서 폴리에틸렌, 고밀도 폴리에틸렌(High Density Polyethylene;HDPE), 저밀도 폴리에틸렌(Low Density Polyethylene;LDPE), 선형저밀도 폴리에틸렌(Linear Low Density Polyethylene;LLDPE), 폴리프로필렌(Polyprpylene;PP), 폴리프로필렌옥사이드(Polyprpylene Oxide;PPO); 에스테르(Ester)계로서 폴리에스테르(Polyester), 폴리에틸렌테레프탈레이트(Polyethylene terephthalate;PET), 폴리카보네이트(Polycarbonate;PC), 폴리부틸렌테레프탈레이트(Polybutylene terephthalate;PBT); 아미드(Amide)계로서 나일론(Nylon), 폴리우레탄(Polyurethane;PU), 폴리아크릴(Polyacryl); 스티렌(Styrene)계로서 일반 폴리스티렌(General Purpose Polystyrene;GPPS), 고강도폴리스티렌(Hihg Impact Polystyrene;HIPS), 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(Acrylonitrile-Butadiene Styrene;ABS), 스티렌-아크릴로니트릴(Styrene-AcryloNitrile;SAN); 비닐(Vinyl)계로서 폴리비닐클로라이드(Polyvinyl Chloride;PVC) 등이 있으며, 열경화성 수지로 페놀(Phenol), 우레아(Urea), 멜라민(Melamine), 불포화폴리에스테르(Unsaturated Polyester) 등을 들 수 있다.

본 발명의 기능성 수지 조성물은 수지 100중량부를 기준으로 기능성 혼합물 1 내지 300중량부가 함유됨이 바람직하다. 상기 기능성 혼합물이 1중량부 미만인 경우, 기능성 혼합물의 효과가 낮아지게 되며, 300중량부를 초과하면, 수지 조성물의 압출 조건을 제어하기 어렵게 된다.

상기 금속성분은 백금, 금, 은, 구리, 이산화티타늄 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있는데, 이러한 금속성분의 크기는 통상 300nm 이하의 것을 사용하는 것으로 족하나 금속성분의 안정성과 상용성 그리고 항균및 살균력, 냄새제거능력을 향상시키기 위할 때에는 200nm 이하의 나노입자를 나노금속입자형태의 분말상태 또는 각각 콜로이드 상태로 혼합사용한다. 상기 금속은 단일로도 효과가 발현되며, 다른 성분들과 반응성을 증가시키는 촉매작용으로 항균, 살균, 탈취 기능이 신속하게, 그리고 지속적으로 유지되도록 한다. 상기 금속성분은 수지 100중량부를 기준으로 0.0001 내지 5중량부로 함유될 수 있다. 상기 금속성분이 0.0001중량부 미만인 경우, 항균, 탈취 기능이 신속하게 발휘되기 어려우며, 5중량부를 초과하면, 이온 등의 반응성이 너무 많아 정색반응을 일으키게 되어 수지 조성물에 적용 시에 변색이 현저하게 일어날 우려가 있기 때문에 함유량이 상기와 같이 제한된다.

상기 대나무숯은 대나무를 탄화 및 정련하여 제조한 것으로, 대나무의 항균성과 숯의 다공성으로 인해 탈취작용이 우수하고, 탄화 및 정련 과정에서 원적외선 방사 또는 내열 효과를 지니게 되나, 단독으로 사용 시의 효과는 작기 때문에 상기 나노성분과 병행사용 시 상승효과를 나타낼 수 있다. 본 발명에서는 대나무숯 자체를 사용하거나 대한민국 특허발명 제315942호에 제시된 방법으로 입자상으로 제조한 분말 형태로 사용할 수 있다. 상기 대나무숯은 수지 100중량부를 기준으로 0.2 내지 40중량부로 함유될 수 있다. 상기 대나무숯이 0.2 중량부 미만인 경우, 충분한 탈취성을 얻기 어려우며, 40중량부를 초과하면, 기능성 수지 조성물 제조 시 착색이나 성형성에 문제를 일으킬 수 있다.

상기 원적외선 방사 및 음이온 발생 물질은 대부분 자연에서 얻어진 다공질 물질이기 때문에 다공흡착방법에 의해 악취를 제거하는 효과가 뛰어나며, 이에 따라 본 발명의 상기 물질들은 원적외선을 방출하는 기능뿐만 아니라 악취를 제거하는 기능도 갖는다.

상기 천기토는 복합알칼리 미네랄 광물로서 약석으로 사용되었던 자연석으로써, 45종 이상의 미네랄 원소를 함유하고 있어 각종 미네랄 용출, pH 조정, 용존산소증가 등 수질 개선의 효과가 뛰어날 뿐만 아니라 93%가 넘는 고효율의 원적외선을 방사한다. 지금까지 천기토는 뛰어난 탈취효과로 인해 황토를 대신하여 건축자재로 많이 활용되었다. 또한, 다공성의 구조를 갖고 있어 기능성 혼합물들을 오랫동안 흡착할 수 있어 천기토 자체의 효과 외에 원적외선 방사성의 지속력을 강화시키는 역할을 수행한다. 따라서, 상기 천기토는 수지 100중량부를 기준으로 0.1 내지 30중량부, 더욱 바람직하게는 0.2 내지 20중량부로 함유될 수 있다. 상기 천기토가 0.1중량부미만인 경우, 천기토의 흡착 성능이 발현되지 못하고, 30중량부를 초과하면, 수지와의 혼화성이 떨어져 압출 작업성이 저하된다.

상기 토르말린은 통상 전기석이라 불리우며, 경도가 7.25, 비중이 3.05인 육각정계로서 보석으로 많이 사용되고 있다. 그 중 보석으로서 가치가 없는 불투명한 토르말린이 주로 공업용으로 사용된다. 토르말린은 극성결정체로서 영구적으로 0.06mA의 미세전류가 흐르고, 압전성이 있어 정전기 방지 기능을 지닌다. 상기 토르말린은 수지 100중량부를 기준으로 0.3 내지 60중량부, 더욱 바람직하게는 0.5 내지 30중량부를 함유한다. 상기 토르말린이 0.3중량부 미만인 경우, 전기적인 성능이 미약하여 원적외선의 지속적인 발현이 어려우며, 60중량부를 초과하면, 초과된 만큼의 성능 향상 효과가 없어 원료의 낭비가 초래된다.

상기 맥반석은 맥반석 내의 일산화규소 라디칼에 의해 세균들을 흡착하고, 주위의 냄새 입자를 흡착하여 항균, 흡취성이 우수하다. 또한, 미세한 구멍에 공기와 수분을 유지하여 보온성 및 단열성을 지니게 된다. 상기의 맥반석은 수지 100중량부를 기준으로 0.2 내지 40중량부, 더욱 바람직하게는 0.2 내지 20중량부로 함유될 수 있다. 상기 맥반석이 0.2중량부 미만인 경우, 맥반석의 효과 발현이 미미하고, 40중량부를 초과하면, 수지와의 혼화성이 저하되어 분산이 어렵게 된다.

상기 바나듐 또한 원적외선 방사 효과가 있는 물질로서, 다른 원적외선 물질과 함께 상기 세라믹 파우더에 음이온의 발생량을 증가시키기 위하여 함유될 수 있다. 상기 바나듐은 수지 100중량부를 기준으로 0.2 내지 40중량부, 더욱 바람직하게는 0.2 내지 20중량부로 함유될 수 있다. 상기 바나듐이 0.2중량부 미만인 경우, 음이온 발생 효과가 저하되며, 40중량부를 초과하면, 수지와의 분산성이 저하된다.

상기 게르마늄은 반도체적 성질로 인해 원적외선 방사 및 음이온 발생의 시너지 효과를 발생시키게 된다. 상기 게르마늄은 수지 100중량부를 기준으로 0.2 내지 40중량부, 더욱 바람직하게는 0.2 내지 20중량부로 함유될 수 있다. 상기 게르마늄이 0.2중량부 미만인 경우, 원적외선 방사 효과가 저하되며, 40중량부를 초과하면, 초과된 만큼의 효과가 없어 원료의 낭비가 초래된다.

상기 육정석 또한 원적외선 방사 및 음이온 발생의 시너지 효과를 나타내도록 하며, 미약의 전류 발생으로 전자파 방지 기능이 있다. 상기 육정석은 수지 100중량부를 기준으로 0.2 내지 40중량부, 더욱 바람직하게는 0.2 내지 20중량부로 함유됨이 바람직하다. 상기 육정석이 0.2중량부 미만인 경우, 전자파 방지 효과가 미미하며, 40중량부를 초과하면, 초과되는 양만큼의 전자파 방지 상승효과가 나타나지 않아 원료의 낭비가 초래된다.

본 발명의 기능성 수지 조성물에 함유되는 상기의 물질들은 나노금속을 제외하고, 0.1 내지 100 ㎛임이 바람직하며, 파쇄장치를 통해 미크론 단위를 갖도록 파쇄한 후 스크린을 통과시켜 얻어진다. 상기 조성물 입자는 작을수록 유리하고, 상기 범위의 입자 범위에서 분산이 원활하게 이루어져 각 물질의 고유특성을 발휘하게 된다.

상기 대나무목초액은 대나무 추출물로서 항균성 및 탈취성 뿐만 아니라 탄화 과정에서 부여된 원적외선 방사성을 나타내는 물질로서, 대나무진액이라고도 하며, 수분을 제외하고 가장 많이 포함된 성분은 초산으로, 유기물 함유량 중 50 내지 60%를 차지하며, 당도는 7-13, pH 2.7-3.3인 산성 물질이다. 상기 대나무목초액이 배합된 제품은 초산의 항균, 탈취 작용으로, 실내공기 중의 수분을 흡수하여 알카리성으로 변화시켜 배출하는 기능이 포함되어 항균, 탈취성이 증진되게 된다. 이러한 대나무목초액은 천연 대나무를 가열하여 고온 하에서 열분해한 것을 중합반응으로 응용하여 탄화하는 과정에서 발생하는 연기를 포집 가스 냉각원리에 의하여 기체와 액체로 분리 추출한 액체로서 숙성과정을 거쳐 정제 분리시킨 물질로 액 그대로 사용하거나 분말로 사용 할 수 있다.

상기 대나무목초액 분말은 상기와 같이 얻어진 대나무목초액의 동결건조를 통해 분말화 한 후, -20℃에서 사용 전까지 보관하게 되고, 500㎎/㎖의 농도로 녹여 0.22㎛의 포어(pore)크기를 갖는 멤브레인 필터로 여과시켜 -20℃에서 보관하고 있다가 사용할 수 있다.

상기와 같이 얻어진 대나무목초액은 수지 100중량부를 기준으로 0.5 내지 80중량부로 포함될 수 있다. 상기 대나무목초액이 0.5 중량부 미만인 경우, 균 제거 및 탈취 능력이 저하되며, 80중량부를 초과하면, 상승 효과 없이 원료의 낭비를 초래하게 된다.

상기 기능성 화합물 외에 항균성의 향상을 위한 항균 상승제로 글리세린과 (C₁-C₂₀)인 지방산의 모노에스테르인 모노글리세리드가 사용될 수 있으며, 상기 지방산은 (C₈-C₁₂)인 것이 더욱 바람직하다. 그 밖에 초산, 프로피온산, 구연산 등의 유기산, 대한민국 특허공개 제2006-0126456에 제시된 증진제가 항균 상승제로 사용할 수 있다. 상기 항균 상승제는 상기 대나무목초액 100중량부를 기준으로 0.0001 중량부 내지 30중량부로 첨가됨이 바람직하다.

또한, 사용자의 요구에 따라 안료, 향료 등의 천연 추출물이 액상 또는 분말 형태로 첨가될 수 있다. 또한, 후술할 첨가제의 화합물이나 마스터배치를 제조하여 첨가해도 된다. 상기 향료는 과일향, 꽃향, 식물향, 허브향, 향수향, 커피향, 초코렛향 등 여러 가지의 향기성분 분말들로서 과일향(레몬, 사과, 바나나, 오렌지, 체리, 석류, 망고, 딸기, 포도 등), 꽃향( 아카시아, 장미, 백합, 라일락, 후레지아, 밤꽃 등), 식물향(박하, 자스민, 쑥, 솔, 후라보노, 전나무향 등), 허브향(제국충, 라벤다, 유칼리, 탠지, 타임, 페니로얄, 로즈마리, 산토리나, 레몬그라스, 페퍼민트, 바질, 시트로넬라, 에리켐페인 등), 커피향, 초코렛향, 인삼향 등이 있으며, 이에 한정되지 않는다. 특히 상기 허브향은 살충효과를 나타내어 수지 조성물의 기능성을 광범위하게 할 수 있다.

본 발명의 기능성 수지 조성물에는 수지에 통상적으로 사용되는 산화방지제, 윤활제, 자외선안정제, 금속불활성제, 광안정제, 상용화제 등의 첨가제가 첨가될 수 있다.

상기 안료, 향료 또는 각 첨가제는 상기 수지 100중량부를 기준으로 0.01 내지 40중량부인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 0.01 내지 20중량부이다.

상기 산화방지제는 페놀계 산화방지제 또는 포스페이트계 산화방지제를 사용할 수 있으며, 구체적으로는 스테아릴-β-(3,5-디-t-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트 등을 사용할 수 있다.

상기 자외선 안정제로는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적으로 사용되는 자외선 안정제가 사용될 수 있으며, 구체적으로는 2-(2‘-히드록시-3’,5’-디-t-부틸페닐)-5-클로로 벤조트리아졸 (2-(2'-hydroxy-3',5'-di-t-butylphenyl)-5-chloro benzotriazole)을 사용할 수 있다.

상기 윤활제로는 에틸렌 비스 스테아르아미드(N,N'-Etylene Bis Stearamide;EBS) 산화 폴리에틸렌 왁스(Polyethyelen Oxide wax), 칼슘 스테아레이트(Calcium stearate), 마그네슘 스테아레이트(Magnesium stearate), 또는 이들의 조합이 사용될 수 있다.

상기 금속불활성제로는 N, N′－비스[3-(3,5-디-ｔｅｒｔ-부틸-4-히드록시페닐)프로피오닐]히드라진(N,N'-bis[3-(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxy phenyl)propionyl] hidrazine) 등을 들 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 기능성 수지 조성물의 제조공정도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 기능성 수지 조성물은 전처리단계 S100, 1차 혼합단계 S200, 2차 혼합단계 S300, 건조단계 S400, 펠렛형성단계 S600이 포함될 수 있다.

우선, 전처리단계 S100에서, 분산이 어려운 금속성분과 대나무숯을 분쇄 혼합하고, 수지 분산제인 왁스와 함께 혼합하여 분산이 용이하도록 한 후 전처리혼합물을 제조한다.

한편, 상기 전처리단계와 별도로 분말화된 천기토, 토르말린, 맥반석, 바나듐, 게르마늄, 육정석 및 대나무목초액을 믹서기에서 혼합하여 1차 혼합물을 제조하여 1차 혼합단계 S200을 진행시킨다. 상기 1차 혼합단계에서, 항균성의 향상을 위해 상기 1차 혼합물 외에 항균 상승제, 안료 또는 향료 등이 첨가되어 혼합이 진행될 수 있다.

상기 1차 혼합물의 교반을 지속하여 교반 중에 상기 전처리혼합물을 서서히 첨가하면서 혼합하고, 수지 및 왁스를 투입하여 기능성 혼합물과 수지가 혼합되는 기능성 혼합물이 생성되는 2차 혼합단계 S300을 진행시킨다. 상기 2차 혼합단계에서 수지에 사용되는 첨가제가 첨가될 수 있다.

이후, 상기 기능성 혼합물의 수분제거를 위해 50 내지 100 ℃에서 건조되는 건조단계 S400을 진행시킨다. 상기 건조온도가 50 ℃ 미만인 경우, 조성물의 수분이 완전히 제거되지 않아 기능성이 저하될 우려가 있고, 100 ℃를 초과하면, 기능성 혼합물의 기능에 영향을 주어 저하될 우려가 있다.

상기 건조된 기능성 혼합물을 분산은 사용자가 요청되는 수지에 적용되는 용융온도로 설정하여 통상의 방법으로 압출, 냉각 후 절단하여 펠렛형성단계 S500를 거쳐 기능성 수지 조성물이 제조된다. 상기 냉각된 수지혼합물의 수분이 완전히 제거되지 않으면 다시 압출되는 과정이 되풀이 될 수도 있다.

상기 제조된 기능성 수지 조성물을 그대로 사용하거나, 마스터 배치로 사용하여 사용자가 요청되는 용도에 적용시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 기능성 수지 조성물은 광물 및 금속 성분이 포함되어 250 ℃ 이상의 고온에서 가공 시 효과 발현이 그대로 나타나 열적으로도 안정적이다.

상기 기능성 수지 조성물을 마스터 배치로 사용 시, 사용되는 수지 100 중량부를 기준으로 5 내지 30중량부가 포함되도록 사용됨이 바람직하다. 상기 기능성 수지 조성물이 5 중량부 미만인 경우, 기능성 발현이 미미하고, 30 중량부를 초과하면, 초과된 양만큼의 상승효과가 나타나지 않는다.

따라서, 본 발명의 기능성 수지 조성물은 수지를 사용하는 도료나 플라스틱 성형물, 필름, 시트, 등 일상생활에 사용되는 거의 모든 제품에 적용될 수 있으며, 구체적으로, 자동차 실내외, 생활가전, 벽지, 장판, 건축자재에 폭넓게 적용가능하다.

상술한 바와 같이 본 발명의 기능성 수지 조성물은 천연물질을 사용하여 원적외선 방사, 음이온 발생, 항균, 탈취 기능을 발현시키는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 기능성 수지 조성물에 항균 상승제, 다른 기능의 부여를 위한 천연 추출물, 향기부여를 위한 향료 등을 첨가하여 광범위한 기능성 발현이 가능하고, 별도의 처리 없이 공정 중에 투입하여 기능이 발현되므로 제조공정의 단축 효과가 있다.

또한, 본 발명의 기능성 수지 조성물은 가공 온도를 높여도 용해되지 않고 성능이 그대로 발현되는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 기능성 수지 조성물은 천연 물질로 조성되므로 어떤 수지에 적용해도 안정적으로 제공되며 부작용이 나타나지 않는 효과가 있다.

또한, 수지를 사용하는 도료나 플라스틱 성형물, 필름, 시트 등 일상생활에 사용되는 거의 모든 제품에 폭넓게 적용 가능한 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 기능성 수지 조성물의 제조공정도이다.

하기의 실시예를 통하여 좀 더 상세하게 설명하고자 한다.

실시예 1

나노은분말(엔티베이스사, NP-S150) 0.100kg과 80㎛의 대나무숯 10kg을 분쇄 혼합한 후, 폴리에틸렌 왁스 1kg으로 분산시켜 전처리혼합물이 제조되는 전처리단계를 진행시킨다. 상기 전처리단계와 별도로 50㎛의 천기토 8kg, 20㎛의 토르말린 22kg, 10㎛의 맥반석 10kg, 20 ㎛의 바나듐 10kg, 10 ㎛의 게르마늄 10kg, 10㎛의 육정석 10kg 및 대나무목초액 37kg, 커피향료((주)보락향료) 10kg을 혼합하여 1차 혼합물이 제조되는 1차 혼합단계를 진행시킨다. 상기 1차 혼합물을 회전시킨 상태에서 상기 전처리혼합물을 넣고 혼합 후, 폴리에틸렌 왁스 12kg, 윤활제로 에틸렌 비스 스테아르아미드(EBS) 2.5kg 및 칼슘 스테아레이트 2.5kg을 투입하여 2차 혼합단계를 진행시켜 기능성 혼합물을 제조한다. 상기 제조된 기능성 혼합물을 70 ℃에서 처리하여 건조단계를 진행시키고, 압출기 호퍼에 상기 건조된 기능성 혼합물과 저밀도 폴리에틸렌(LDPE) 100kg을 혼합하여 160 ℃에서 용융압출을 거쳐 40 ℃에서 냉각, 절단후 195kg(수율86%)의 기능성 수지 조성물 마스터배치를 얻었다.

실시예 2

상기 전처리단계에서, 상기 나노은분말 대신 질산은 수용액(은함량 20%, 평균입도 10nm) 0.074kg을 사용한 것을 제외하고 상기 실시예 1과 동일하게 제조하여 193kg(수율85%)의 기능성 수지 조성물 마스터배치를 얻었다.

실시예 3

상기 전처리단계에서, 상기 대나무숯 10kg 대신, 대나무숯 4kg을 함유토록 한 것을 제외하고 상기 실시예 1과 동일하게 제조하여 187kg(수율 85kg)의 마스터배치를 얻었다.

실시예 4

상기 1차 혼합단계에서, 상기 50㎛의 천기토 8kg, 20㎛의 토르말린 22kg, 10㎛의 맥반석 10kg, 20 ㎛의 바나듐 10kg, 10㎛의 게르마늄 10kg, 10㎛의 육정석 10kg 대신, 천기토 3kg, 토르말린 9kg, 맥반석 4kg, 바나듐 4kg, 게르마늄 4kg, 육정석 4kg을 함유토록 한 것을 제외하고 상기 실시예 1과 동일하게 제조하여 158kg(수율 85%)의 마스터배치를 얻었다.

실시예 5

상기 2차 혼합단계에서, 상기 커피향료 대신 유칼리 허브향료((주)보락향료)를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 제조하여 191kg(수율 84%)의 마스터배치를 얻었다.

실시예 6

상기 2차 혼합단계에서, 상기 기능성 화합물에 항균 상승제로 모노글리세리드 0.3kg을 첨가하는 것을 제외하고 상기 실시예 1과 동일하게 제조하여 197kg(수율 87%)의 마스터배치를 얻었다.

실시예 7

상기 수지로 저밀도 폴리에틸렌 대신 폴리프로필렌을, 분산제로 폴리프로필렌 분산제를 사용하여 240 ℃에서 용융압출을 진행시킨 것을 제외하고 상기 실시예 1과 동일하게 제조하여 190kg(수율 84%)의 마스터배치를 얻었다.

* 시험방법

1. 음이온 개수

- Alpha Lab, Inc. 의 Air Ion Counter를 이용하여 측정하였다.

2. 원적외선 방사율

- 40℃에서 FT-IR 스펙트로메터를 이용하여 블랙바디(black body) 대비측정결과이다.

3. 항균률

- ATCC 6538 법에 따라 측정하였다.

4. 탈취율

- KICM-FIR-1004에 따라 측정하였다.

5. 유해물질제한지침(RoHS;Restriction of the use of certain Hazardous Substances)측정

1) 납(Pb)-ISO 6101-2:1997(ICP)

2) 카드뮴(Cd)-BS EN 1122:2001(Method B,ICP)

3) 수은(Hg)-US EPA Method 3052:1996(ICP)

4) 6가크롬(Cr(VI)-DIN 53314:1996(준용, UV/Vis)

5) PBB, PBDE-US EPA 8270D(GC/MS)

상기 물질의 검출 시험결과를 표 2에 나타내었다.

구분	단위	실시예 1	실시예 2	실시예 3	실시예 4	실시예 5	실시예 6	실시예 7
음이온 개수	개/㎖	2,000	2,000	2,000	1,500	2,000	2,000	1,800
원적외선방사율	%	0.904	0.901	0.900	0.831	0.910	0.955	0.901
항균율	%	98	96	97	97	98	99	97
120분후탈취율	%	90	89	81	85	95	99	90

상기 표 1의 결과로, 본 발명의 실시예에 따른 기능성 수지 조성물은 음이온 발생, 원적외선 방사, 항균, 탈취성이 발휘됨을 확인하였다.

* PBBs:Polybrominated biphenyls,PBDEs:Polybrominated diphenyl ethers.

* 검출한계(PBBs, PBDEs): 1mg/kg

* PBBs 중 Hepta-BB와 Nona-BB는 정량분석용 표준물질이 없는 관계로 정성분석으로 진행하였다.

* 검출한계: Pb(5mg/kg), Cd, Hg(1mg/kg), Cr(VI)(2mg/kg)

상기 표 2는 EU 전기전자제품 규제대상 제한지침(RoHS in EEE;Derective 2002/95/EC on the Restriction of the use of Hazardous in Electrical and Electronic Equipment[OJ L37, 2003])에서 규제대상 유해물질로 납, 수은, 카드뮴, 6가크롬, PBB, PBDE에 관하여 측정하였으며, 2005/618/EC에 따라 균질재료(homogeneous materials) 내 유해물질 최대 허용농도를 카드뮴 0.01%(100mg/kg), 나머지 물질 각 0.1%(1,000mg/kg)으로 제한하였다.

따라서, 상기 표 2의 결과로 보아, 상기 규제 물질은 모두 허용농도 내에 포함되므로 본 발명의 실시예에 따른 기능성 수지 조성물은 환경적으로도 무해하여 안정한 물질임을 확인하였다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.

Claims (8)

1. 수지 및, 수지 100중량부에 대하여, 1 내지 300중량부의 기능성 혼합물을 함유하는 기능성 수지 조성물로서, 상기 기능성 혼합물은 수지 100중량부에 대하여 금속성분 0.0001~5중량부, 천기토 0.1~30중량부, 토르말린 0.3~60중량부, 대나무숯 0.2~40중량부, 맥반석 0.2~40중량부, 바나듐 0.2~40중량부, 게르마늄 0.2~40중량부, 육정석 0.2~40 중량부 및 대나무목초액 0.5~80중량부를 포함하는 기능성 수지 조성물.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 수지는 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 선형저밀도 폴리에틸렌(LLDPE), 폴리프로필렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리카보네이트, 나일론, 폴리우레탄, 일반 폴리스티렌(GPPS), 고강도폴리스티렌(HIPS), 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS), 스티렌-아크릴로니트릴(SAN), 폴리비닐클로라이드(PVC) 및 이들의 공중합체로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 기능성 수지 조성물.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 금속성분은 은, 금, 백금, 구리, 이산화티타늄 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 기능성 수지 조성물.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 기능성 혼합물에 상기 대나무목초액의 항균 상승제로 모노글리세리드 또는 유기산이 더 첨가되는 것을 특징으로 하는 기능성 수지 조성물.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 항균 상승제는 상기 대나무목초액 100중량부를 기준으로 0.0001 내지 30중량부 더 첨가되는 것을 특징으로 하는 기능성 수지 조성물.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 기능성 수지 조성물에 안료, 향료 또는 이들의 혼합물이 더 첨가되는 것을 특징으로 하는 기능성 수지 조성물.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 기능성 수지 조성물에 첨가제가 더 첨가되되, 상기 첨가제는 산화방지제, 자외선흡수제, 광안정제, 금속불활성제, 윤활제 및 이들의 혼합물에서 선택되는 것을 특징으로 하는 기능성 수지 조성물.
8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
   상기 안료, 향료 또는 첨가제는 수지 100중량부를 기준으로 0.01 내지 40중량부 더 첨가되는 것을 특징으로 하는 기능성 수지 조성물.
   

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