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KR20220105805A - 열변색성 안료를 포함하는 마찰제 - Google Patents

열변색성 안료를 포함하는 마찰제 Download PDF

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KR20220105805A
KR20220105805A KR1020210008618A KR20210008618A KR20220105805A KR 20220105805 A KR20220105805 A KR 20220105805A KR 1020210008618 A KR1020210008618 A KR 1020210008618A KR 20210008618 A KR20210008618 A KR 20210008618A KR 20220105805 A KR20220105805 A KR 20220105805A
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capsule
friction
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pigment
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주식회사 엑티브온
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Abstract

본 발명은 변색안료를 포함하는 마찰제에 관한 것으로, 보다 상세하게는 잉크에 의해 형성되는 상 또는 필적을 마찰제로 마찰시켜 상 또는 필적을 변색시키는 경우, 발생하는 마찰열에 의해 마찰제에 포함된 변색안료가 변색하게 되고, 변색 정도를 통해 마찰제의 발열상태를 확인할 수 있어, 마찰제의 과도한 마찰횟수 및 과도한 마찰압력에 의해 발생하는 종이의 손상 및 마찰제의 손상을 최소화할 수 있는 변색안료를 포함하는 마찰제에 관한 것이다.

Description

열변색성 안료를 포함하는 마찰제{A friction body comprising thermochromic pigment}
본 발명은 변색안료를 포함하는 마찰제에 관한 것으로, 보다 상세하게는 잉크에 의해 형성되는 상 또는 필적을 마찰제로 마찰시켜 상 또는 필적을 변색시키는 경우, 발생하는 마찰열에 의해 마찰제에 포함된 변색안료가 변색하게 되고, 변색 정도를 통해 마찰제의 발열상태를 확인할 수 있어, 마찰제의 과도한 마찰횟수 및 과도한 마찰압력에 의해 발생하는 종이의 손상 및 마찰제의 손상을 최소화할 수 있는 변색안료를 포함하는 마찰제에 관한 것이다.
종이 위에 형성된 상 또는 필적을 변색시키는 수단으로서 다양한 마찰제가 사용되고 있다.
상기 마찰제를 종이 위에 형성된 상 또는 필적에 마찰함으로써 마찰열이 발생하고, 발생하는 마찰열에 의하여 상 또는 필적에 포함된 변색안료가 변색하게 되어, 마찰 전에 형성된 상 또는 필적의 색상을 다른 색상으로 변색시킬 수 있다.
상기 마찰체로는 지우개, 고무, 플라스틱 등이 있으나, 지우개는 지면 위를 마찰할 때 지우개 찌꺼기가 발생해서 주위를 오염시키는 동시에 지우개의 마모가 발생하는 단점이 있다.
또한 고무나 플라스틱은 마찰계수가 높아서 종이를 파손하거나 종이에 주름이 생기거나 종이의 표면이 거칠어지는 단점이 있다. 이로 인해 마찰한 부위에 재필기를 할 수 없거나 재필기해도 번짐이 발생하여 양호한 필적을 형성할 수 없다.
아울러 마찰제의 마찰계수가 작으면 높은 압력으로 마찰하거나 마찰횟수를 증가시켜야 하므로 종이를 손상시킬 수 있고, 번거로움이나 피로를 느껴서 사용하지 않게 되므로 상품성을 저하시킬 수 있다.
따라서 마찰제와 필적의 마찰 시 발생하는 마찰열의 발생효율이 우수하고, 마찰에 의해 발생하는 마찰제의 발열상태를 확인할 수 있어, 마찰제의 과도한 마찰횟수 및 과도한 마찰압력에 의해 발생하는 종이의 손상 및 마찰제의 손상을 최소화할 수 있는 마찰제에 대한 기술개발이 필요하다.
한국등록특허 제10-1552715호(2015.09.11)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 잉크에 의해 형성되는 상 또는 필적을 마찰제로 마찰시켜 상 또는 필적을 변색시키는 경우, 발생하는 마찰열의 발생효율이 우수한, 변색안료를 포함하는 마찰제를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 발생하는 마찰열에 의해 마찰제에 포함된 변색안료가 변색하게 되고, 변색 정도를 통해 마찰제의 발열상태를 확인할 수 있어, 마찰제의 과도한 마찰횟수 및 과도한 마찰압력에 의해 발생하는 종이의 손상 및 마찰제의 손상을 최소화할 수 있는, 변색안료를 포함하는 마찰제를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은
왁스, 로이코 염료 및 현색제를 혼합하여 변색안료 혼합물을 제조하는 단계;
상기 변색안료 혼합물에 유화제를 첨가하고 유화시켜 캡슐 내부층을 형성시키는 단계;
상기 캡슐 내부층에 열경화성 수지를 첨가하고 교반하여 캡슐 외부층을 형성시키는 단계;
상기 캡슐 외부층을 경화시켜 캡슐을 제조하는 단계;
상기 캡슐을 냉각시켜 변색안료를 제조하는 단계; 및
상기 변색안료 및 고분자 수지를 혼합하여 마찰제를 제조하는 단계를 포함하는 마찰제의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 고분자 수지는 실리콘 수지인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 고분자 수지는 실리콘 수지 및 스티렌-부타디엔-스티렌 공중합체의 혼합물인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 마찰제를 제조하는 단계는 변색안료; 고분자 수지; 및 아크릴레이트기 함유 실란 커플링제 및 아크릴산 모노머의 공중합체를 혼합하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 변색안료 및 고분자 수지를 포함하는 마찰제를 제공한다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 변색안료는 왁스, 로이코 염료 및 현색제를 포함하는 변색안료 혼합물에 유화제를 첨가하고 유화시켜 제조된 캡슐 내부층; 및
상기 캡슐 내부층의 외부에 열경화성 수지가 경화되어 형성된 캡슐 외부층으로 이루어진 마이크로캡슐 형태인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 고분자 수지는 실리콘 수지인 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 상기 마찰제를 구비하는 필기구를 제공한다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 마찰제는 필기구의 전면, 후면 또는 측면에 구비되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 잉크에 의해 형성되는 상 또는 필적을 마찰제로 마찰시켜 상 또는 필적을 변색시키는 경우, 발생하는 마찰열의 발생효율이 우수한, 변색안료를 포함하는 마찰제를 제공할 수 있다.
또한 본 발명은 발생하는 마찰열에 의해 마찰제에 포함된 변색안료가 변색하게 되고, 변색 정도를 통해 마찰제의 발열상태를 확인할 수 있어, 마찰제의 과도한 마찰횟수 및 과도한 마찰압력에 의해 발생하는 종이의 손상 및 마찰제의 손상을 최소화할 수 있다.
이하 실시예를 바탕으로 본 발명을 상세히 설명한다. 본 발명에 사용된 용어, 실시예 등은 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고 통상의 기술자의 이해를 돕기 위하여 예시된 것에 불과할 뿐이며, 본 발명의 권리범위 등이 이에 한정되어 해석되어서는 안 된다.
본 발명에 사용되는 기술 용어 및 과학 용어는 다른 정의가 없다면 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 나타낸다.
본 발명은 왁스, 로이코 염료 및 현색제를 혼합하여 변색안료 혼합물을 제조하는 단계;
상기 변색안료 혼합물에 유화제를 첨가하고 유화시켜 캡슐 내부층을 형성시키는 단계;
상기 캡슐 내부층에 열경화성 수지를 첨가하고 교반하여 캡슐 외부층을 형성시키는 단계;
상기 캡슐 외부층을 경화시켜 캡슐을 제조하는 단계;
상기 캡슐을 냉각시켜 변색안료를 제조하는 단계; 및
상기 변색안료 및 고분자 수지를 혼합하여 마찰제를 제조하는 단계를 포함하는 마찰제의 제조방법에 관한 것이다.
상기 변색안료는 왁스, 로이코 염료 및 현색제를 내부층에 포함하는 마이크로캡슐 형태를 갖는다.
상기 마이크로캡슐 형태의 변색안료는 마이크로캡슐의 내부층에 존재하는 왁스의 상변화에 의해, 즉 왁스의 녹는점에서 녹고 굳는 작용에 의해, 색상이 사라졌다가(투명해짐) 다시 나타나는 현상을 통해 변색이 되는 특성을 가지는 안료이다.
왁스의 상변화는 마이크로캡슐화된 변색안료의 내부에서 이루어진다. 왁스의 녹는점 이상으로 온도가 올라가면 마이크로캡슐 내부는 용융되어서 색상이 없어지게 되고, 반대로 응고점 아래로 온도가 떨어지면 응고되어 색상이 다시 나타나는 가역적 변색특성을 가진다. 이는 전자를 내놓는 성질이 있는 무색의 로이코 염료(leuco dye)와 전자를 받는 물질인 현색제가 왁스의 용융 시 발색작용을 멈추고, 왁스의 응고에 의해 다시 발색작용이 나타나기 때문이다.
즉, 변색안료는 함유하는 왁스의 상변화 온도에 따라 변색온도가 다르게 나타나는데, 다양한 왁스의 변색온도는 하기 표 1과 같다.
왁스 녹는점(℃) 변색온도(℃)
소색온도 발색온도
Dodecanol 24.0 20.0 → 26.0 22.0 → 16.0
1-Tetradecanol 38.0 30.0 → 40.0 36.0 → 28.0
Cetyl alcohol 49.3 44.0 → 52.0 47.0 → 38.0
Stearyl alcohol 59.4∼59.8 54.0 → 61.0 57.0 → 48.0
Arachidyl alcohol 64.0 60.0 → 66.0 62.0 → 54.0
Behenyl Alcohol 70.0 66.0 → 71.0 67.0 → 60.0
본 발명에서, 상기 변색안료는 마찰제 내부에 포함되며, 마찰제와 필적의 마찰 시 발생하는 마찰열에 의해 마찰제에 포함된 변색안료가 변색하게 되고, 변색 정도를 통해 마찰제의 발열상태를 확인할 수 있어, 마찰제의 과도한 마찰횟수 및 과도한 마찰압력에 의해 발생하는 종이의 손상 및 마찰제의 손상을 최소화할 수 있다.
즉, 마찰제와 필적의 마찰에 의해 마찰제의 온도가 상승하면 마찰제에 포함된 변색안료의 색상이 변하게 되고, 이러한 색상의 변화를 육안으로 확인하여 마찰횟수 및 마찰압력을 조절할 수 있어, 종이의 손상 및 마찰제의 손상을 줄일 수 있다.
또한 지워야 하는 필적에 마찰제를 바로 마찰시키지 않고, 마찰제를 외부의 대상물에 마찰시켜 마찰제에 포함된 변색안료의 색상변화를 확인한 후에 지워야 하는 필적에 마찰시킴으로써, 종이의 손상을 최소화하면서 간편하게 필적을 변색시킬 수 있다.
따라서 마찰제 내부에 포함된 변색안료는 마찰열에 의해 소색한 후, 상온 이상의 온도에서 다시 원래 색상으로 발색되는 것이 바람직하다.
이를 위해 본 발명은 1-Tetradecanol, Cetyl alcohol, Stearyl alcohol, Arachidyl alcohol, Behenyl Alcohol 등의 왁스를 하나 이상 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명은 녹는점이 상이한 2종 이상의 왁스를 사용하는 것이 바람직하며, 이를 통해 더 넓은 온도범위에서 마찰제의 발열상태를 확인할 수 있다. 예를 들면 녹는점이 49.3℃인 세틸 알코올 및 녹는점이 64℃인 아라키딜 알코올을 사용함으로써, 마찰열의 발생에 따른 마찰제의 발열온도를 보다 정확하게 확인할 수 있다.
상기 로이코 염료는 2-아닐리노-6-디부틸아미노-3-메틸플루오란 (2-Anilino-6-dibutylamino-3-methylfluoran),
3,3-비스(4-디메틸-아미노페닐)-6-데메틸아미노프탈리드
(3,3-Bis(4-dimethyl-aminophenyl)-6-demethylaminophtalide),
3-(4-디에틸아미노-2-에톡시페닐)-3-(1-에틸-2-메틸인돌-3-일)-4-아자프탈리드
(3-(4-Diethylamino-2-ethoxyphenyl)-3-(1-ethyl-2-methylindol-3-yl)-4-azaphthalide),
6'-(디에틸아미노)-1',2'-벤조플루오란 (6'-(Diethylamino)-1',2'-benzofluoran), 3,3-비스(1-n-부틸-2-메틸인돌-3-일)프탈리드
(3,3-Bis(1-n-butyl-2-methylindol-3-yl)phthalide),
1,3-디메틸-6-디에틸아미노플루오란 (1,3-Dimethyl-6-Diethylaminofluoran), 2-N,N-디벤질아미노-6-디에틸아미노플루오란 (2-N,N-Dibenzylamino-6-
diethylaminofluran),
N,N-디메틸-4-[2-[2-(옥틸옥시)페닐]-6-페닐-4-피리디닐]-벤젠아민 (N,N-dimethyl-4-[2-[2-(octyloxy)phenyl]-6-phenyl-4-pyridinyl]-Bezenamine) 등이 있다.
상기 현색제는 bisphenol A, Bisphenol AF, Bisphenol E, 4,4’-(α-Methylbenzylidene)bisphenol, 4-Hydroxy-4'-Isopropoxy-diphenyl sulfone, Bis-(3-Allyl-4-Hydroxyphenyl)-sulfone 등이 있다.
상기 왁스, 로이코 염료 및 현색제를 혼합하여 변색안료 혼합물을 제조할 수 있다. 이때 왁스, 로이코 염료 및 현색제를 혼합한 후, 왁스의 융점 이상으로, 구체적으로는 약 100℃ 이상으로 온도를 올려 왁스를 녹임으로써 혼합물을 형성할 수 있다.
상기 마이크로캡슐 형태의 변색안료는 왁스, 로이코 염료 및 현색제의 혼합물이 유화된 형태로 캡슐 내부층을 형성하고, 마이크로캡슐 외부가 열경화성 수지로 형성된 캡슐 외부층을 갖는 변색안료일 수 있다.
상기 변색안료 혼합물은 왁스 100중량부에 대해 로이코 염료 5~15중량부 및 현색제 10~30중량부를 포함하는 것이 바람직하며, 상기 수치범위에서 마찰열의 발생효율 및 마찰제의 변색특성이 극대화될 수 있다.
상기 변색안료 혼합물에 유화제를 첨가하고 유화시켜 캡슐 내부층을 형성시킬 수 있다.
상기 유화제는 수용성 고분자 물질이 사용될 수 있으며, 보다 구체적으로는 음이온성 계면활성제인 수용성 고분자 물질이 사용될 수 있다.
예를 들어, 상기 수용성 고분자 물질은 폴리스티렌 술폰산(polystyrene sulfonic acid), 스티렌 말레인 무수물(styrene maleic anhydride) 등을 사용할 수 있으며, 유화제의 중량평균분자량은 100,000~1,000,000g/mol 인 것이 점도 및 유화특성의 측면에서 바람직하다.
상기 유화제는 유화제 수용액의 형태로 사용되는 것이 바람직하며, 이때 유화제 수용액에 포함된 유화제의 함량은 1~10중량%인 것이 바람직하다.
상기 유화제 수용액의 함량은 상기 왁스 100중량부에 대해 10~400중량부인 것이 바람직하다.
상기 캡슐 내부층에 열경화성 수지를 첨가하고 교반하여 캡슐 외부층을 형성시킨 후, 상기 캡슐 외부층을 경화시켜 캡슐을 제조할 수 있다.
상기 마이크로캡슐 외부층은 열경화성 수지로 형성됨으로써 변색안료의 내구성, 내열성 및 내용매성을 향상시킬 수 있으며, 이로 인해 외부에서 인가되는 온도, 압력, 용매 등에 의해 내부층을 보호할 수 있다. 만약 상기 마이크로캡슐 외부층이 열가소성 수지로 형성될 경우, 외부에서 인가되는 온도, 압력, 용매 등에 의하여 내부층이 변형되거나 손상되어 변색특성이 저하될 수 있다.
상기 열경화성 수지는 멜라민, 우레아, 페놀, 벤조구아나민, 아세토 구아나민, 우레탄, 에폭시, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리스티렌 등이 사용될 수 있다.
상기 열경화성 수지의 함량은 왁스 100중량부에 대하여 10~100중량부인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 30~50중량부인 것이 좋다. 열경화성 수지의 함량이 100중량부를 초과하면 변색안료의 색상이 흐려지고 초기 중합과정에서 마이크로캡슐까지 엉김현상이 나타날 수 있으며, 10중량부 미만이면 마이크로캡슐의 내열성과 내용매성이 저하된다.
상기 캡슐 외부층은 5∼10중량%의 유기산 수용액을 추가로 포함할 수 있으며, 상기 유기산 수용액은 캡슐 외부층의 내구성 및 내열성을 향상시킬 수 있다. 상기 유기산으로는 구연산, 아세트산, 주석산 등이 사용될 수 있으며, 상기 유기산 수용액의 함량은 왁스 100중량부에 대하여 1~10중량부인 것이 바람직하다.
상기 열경화성 수지는 70℃ 이상에서 1시간 이상 교반하면서 경화시켜 캡슐 외부층을 형성할 수 있다.
상기 캡슐을 냉각시켜 변색안료를 제조하며, 이때 상기 캡슐을 상온까지 천천히 냉각시켜 캡슐끼리 서로 엉기지 않게 숙성시키는 것이 바람직하다.
또한 상기 변색안료는 아크릴레이트기 함유 실란 커플링제 및 아크릴산 모노머의 공중합체로 표면처리될 수 있다.
상기 변색안료의 표면에 코팅되는 공중합체는 고분자 수지와의 결합력을 향상시켜 마찰제의 변색특성 및 마찰열의 발생효율을 향상시킬 수 있다.
상기 아크릴레이트기 함유 실란 커플링제로는 3-메타크릴록시프로필메틸디메톡시실란, 3-메타크릴록시프로필트리메톡시실란, 3-메타크릴록시프로필메틸디에톡시실란, 3-메타크릴록시프로필트리에톡시실란, 3-아크릴록시프로필트리메톡시실란, 메타크릴록시메틸트리에톡시실란, 메타크릴록시메틸트리메톡시실란 등이 있다.
상기 아크릴산 모노머는 아크릴산, 메타크릴산, 카르복실 에틸아크릴레이트, 카르복실 에틸메타크릴레이트, 카르복실 펜틸아크릴레이트, 카르복실 펜틸메타크릴레이트, 이타콘산, 말레인산, 푸마르산, 메틸 아크릴산, 에틸 아크릴산, 부틸 아크릴산, 2-에틸 헥실 아크릴산, 데실아크릴산, 메틸 메타크릴산, 에틸 메타크릴산, 부틸 메타크릴산, 2-에틸 헥실 메타크릴산, 데실메타크릴산 등이 있다.
상기 아크릴레이트기 함유 실란 커플링제 및 아크릴산 모노머의 중량비는 10~30:70~90인 것이 바람직하며, 중량비가 10:90 미만이면 고분자 수지와의 결합력이 저하되고, 30:70을 초과하면 변색특성이 저하된다.
상기 아크릴레이트기 함유 실란 커플링제 및 아크릴산 모노머의 공중합체는 변색안료 100중량부에 대하여 1~10중량부인 것이 바람직하며, 공중합체의 함량이 1중량부 미만인 경우 결합력 향상이 미미하고, 10중량부를 초과하는 경우 변색특성이 저하된다.
상기 변색안료 및 고분자 수지를 혼합하여 사출 또는 압출에 의하여 마찰제를 제조할 수 있다.
상기 고분자 수지는 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리카보네이트, 폴리에스테르, 폴리아세탈, 아크릴 수지, 폴리아미드, 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체(SAN), 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체(ABS), 폴리스티렌, 폴리스티렌-폴리올레핀 공중합체, 폴리우레탄, 1,2-폴리부타디엔계, 폴리염화비닐계, 불소계 수지, 에틸렌-프로필렌 고무(EPR), 에틸렌-프로필렌-디엔 고무(EPDM),부타디엔-아크릴로니트릴 공중합체, 실리콘 수지, 스티렌-부타디엔 고무(SBR), 스티렌-부타디엔-스티렌(SBS) 공중합체, 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌(SEBS) 공중합체 등이 사용될 수 있으며, 실리콘 수지가 사용되는 것이 바람직하다.
또한 본 발명은 상기 고분자 수지로 실리콘 수지 및 스티렌-부타디엔-스티렌 공중합체의 혼합물을 사용할 수 있다. 이때 실리콘 수지 및 스티렌-부타디엔-스티렌 공중합체의 중량비는 70~90:10~30 인 것이 바람직하다.
또한 본 발명은 상기 고분자 수지로 실리콘 수지, 스티렌-부타디엔-스티렌 공중합체 및 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 공중합체의 혼합물을 사용할 수 있다. 이때 실리콘 수지, 스티렌-부타디엔-스티렌 공중합체 및 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 공중합체의 중량비는 100:10~30:5~15 인 것이 바람직하다.
상기 변색안료의 함량은 고분자 수지 100중량부에 대하여 0.1~15중량부 사용되는 것이 바람직하다. 상기 함량이 0.1중량부 미만이면 변색특성이 저하되고, 15중량부를 초과하면 가공성 및 분산성이 저하된다.
또한 상기 마찰제를 제조하는 단계는 변색안료; 고분자 수지; 및 아크릴레이트기 함유 실란 커플링제 및 아크릴산 모노머의 공중합체를 혼합하여 사용할 수 있다. 상기 공중합체는 마찰열의 발생효율을 향상시켜 마찰제의 변색특성을 개선할 수 있다.
상기 아크릴레이트기 함유 실란 커플링제로는 3-메타크릴록시프로필메틸디메톡시실란, 3-메타크릴록시프로필트리메톡시실란, 3-메타크릴록시프로필메틸디에톡시실란, 3-메타크릴록시프로필트리에톡시실란, 3-아크릴록시프로필트리메톡시실란, 메타크릴록시메틸트리에톡시실란, 메타크릴록시메틸트리메톡시실란 등이 있다.
상기 아크릴산 모노머는 아크릴산, 메타크릴산, 카르복실 에틸아크릴레이트, 카르복실 에틸메타크릴레이트, 카르복실 펜틸아크릴레이트, 카르복실 펜틸메타크릴레이트, 이타콘산, 말레인산, 푸마르산, 메틸 아크릴산, 에틸 아크릴산, 부틸 아크릴산, 2-에틸 헥실 아크릴산, 데실아크릴산, 메틸 메타크릴산, 에틸 메타크릴산, 부틸 메타크릴산, 2-에틸 헥실 메타크릴산, 데실메타크릴산 등이 있다.
상기 아크릴레이트기 함유 실란 커플링제 및 아크릴산 모노머의 중량비는 10~30:70~90인 것이 바람직하다.
상기 아크릴레이트기 함유 실란 커플링제 및 아크릴산 모노머의 공중합체는 고분자 수지 100중량부에 대하여 1~10중량부인 것이 바람직하며, 공중합체의 함량이 1중량부 미만인 경우 변색특성의 향상이 미미하고, 10중량부를 초과하는 경우 내구성이 저하된다.
또한 상기 마찰제를 제조하는 단계는 카르복실기를 포함하는 불포화 단량체 및 에폭시기를 포함하는 불포화 단량체의 공중합체를 추가로 포함할 수 있다.
상기 공중합체는 마찰열의 발생효율을 향상시켜 마찰제의 변색특성을 개선할 수 있다.
상기 카르복실기를 포함하는 불포화 단량체는 카르복실기를 포함하는 비닐방향족 단량체; 카르복실기를 포함하는 아크릴레이트계 단량체(아크릴산, 메타크릴산, 카르복실 에틸아크릴레이트, 카르복실 에틸메타크릴레이트, 카르복실 펜틸아크릴레이트, 카르복실 펜틸메타크릴레이트, 이타콘산, 말레인산, 푸마르산 등); 카르복실기를 포함하는 비닐시아나이드계 단량체; 카르복실기를 포함하는 비닐할로겐계 단량체 등이 사용될 수 있다.
상기 에폭시기를 포함하는 불포화 단량체는 에폭시기를 포함하는 비닐방향족 단량체(p-글리시딜스티렌 등); 에폭시기를 포함하는 아크릴레이트계 단량체(글리시딜아크릴레이트, 글리시딜메타크릴레이트, 4-히드록시부틸아크릴레이트 글리시딜에테르, 4-히드록시부틸메타크릴레이트 글리시딜에테르, 3,4-에폭시시클로헥실메틸아크릴레이트, 3,4-에폭시시클로헥실메틸메타크릴레이트 등); 에폭시기를 포함하는 비닐시아나이드계 단량체; 에폭시기를 포함하는 비닐할로겐계 단량체 등이 사용될 수 있다.
상기 카르복실기를 포함하는 불포화 단량체 및 에폭시기를 포함하는 불포화 단량체의 중량비는 70~90:10~30인 것이 바람직하다.
상기 카르복실기를 포함하는 불포화 단량체 및 에폭시기를 포함하는 불포화 단량체의 공중합체의 함량은 고분자 수지 100중량부에 대하여 1~10중량부인 것이 바람직하며, 공중합체의 함량이 1중량부 미만인 경우 변색특성의 향상이 미미하고, 10중량부를 초과하는 경우 내구성이 저하된다.
또한 본 발명은 상기 변색안료 및 고분자 수지를 포함하는 마찰제에 관한 것이다.
상기 변색안료는 왁스, 로이코 염료 및 현색제를 포함하는 변색안료 혼합물에 유화제를 첨가하고 유화시켜 제조된 캡슐 내부층; 및
상기 캡슐 내부층의 외부에 열경화성 수지가 경화되어 형성된 캡슐 외부층으로 이루어진 마이크로캡슐 형태일 수 있다.
본 발명은 마찰제 내부에 변색안료를 포함함으로써, 잉크에 의해 형성되는 상 또는 필적을 마찰제로 마찰시켜 상 또는 필적을 변색시키는 경우, 발생하는 마찰열에 의해 마찰제에 포함된 변색안료가 변색하게 되고, 변색 정도를 통해 마찰제의 발열상태를 확인할 수 있어, 마찰제의 마찰횟수 및 마찰압력을 조절할 수 있으므로, 마찰제의 과도한 마찰횟수 및 과도한 마찰압력에 의해 발생하는 종이의 손상 및 마찰제의 손상을 최소화할 수 있다.
또한 본 발명은 상기 마찰제를 구비하는 필기구에 관한 것이다.
상기 마찰제는 필기구의 전면, 후면 또는 측면에 구비될 수 있으며, 상기 필기구로는 연필, 색연필, 볼펜, 만년필, 마킹펜 등이 있다.
이하 실시예를 통해 본 발명을 상세히 설명한다. 하기 실시예는 본 발명의 실시를 위하여 예시된 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.
(실시예 1) 유화제 수용액의 제조
물에 스티렌 말레인 무수물(Styrene maleic anhydride)을 첨가하여 4중량%의 유화제 수용액을 제조하였다.
90℃에서 10시간 교반한 후 40℃에서 GF/A 필터(Whatman)로 여과하여 유화제 수용액을 수득하였다.
(실시예 2) 변색안료(Blue)의 제조
Stearyl alcohol 350g과 Cetyl alcohol 150g, Blue-63(Yamamoto chemicals, INC) 30g 및 Bisphenol A 60g을 혼합한 후 130℃까지 온도를 올려 변색안료 혼합물을 제조하였다.
상기 변색안료 혼합물을 실시예 1에서 제조한 유화제 수용액 1,000g에 투입하여 70℃에서 6,000rpm으로 5분간 유화시켜 캡슐 내부층을 형성하였다.
상기 캡슐 내부층에 40중량%의 멜라민 축합물 400g을 투입하여 85℃에서 4 시간 동안 반응시켰다.
6중량%의 구연산 40g을 투입하여 4시간 더 반응시킨 후 상온에서 교반하면서 서서히 냉각시켜 변색안료를 제조하였다.
(실시예 3) 변색안료(Red)의 제조
Blue-63 대신에, Red-8(Yamamoto chemicals, INC)을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 변색안료를 제조하였다.
(실시예 4) 변색안료(Yellow)의 제조
Blue-63 대신에, N,N-Dimethyl-4-[2-(2-octyloxy)phenyl]-6-phenylpyridin-4-yl]aniline을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 변색안료를 제조하였다.
(실시예 5~7) 마찰제의 제조
상기 실시예 2 내지 4에서 제조된 변색안료 분말 30g 및 실리콘 수지 1,000g을 혼합한 후 금형에 투입하여 통상의 사출방법으로 마찰제를 제조하였다.
(실시예 8)
3-메타크릴록시프로필트리메톡시실란 20중량% 및 메타크릴산 80중량%를 공중합하여 공중합체를 제조하였다.
변색안료 분말 30g, 상기 공중합체 30g 및 실리콘 수지 1,000g을 사용한 것을 제외하고는 실시예 5와 동일한 방법으로 마찰제를 제조하였다.
(비교예 1)
실리콘 수지를 금형에 투입하여 통상의 사출방법으로 마찰제를 제조하였다.
(마찰제의 색상변화)
필기용지 위에 형성된 열변색성 필적을 상기 실시예 및 비교예에서 제조된 마찰제로 마찰한 경우, 마찰제의 색상변화를 측정하였다.
(내열성)
상기 실시예 및 비교예에서 제조된 마찰제를 60℃ 열탕기에 1시간 디핑하여 외관을 확인하여 탁월, 우수, 보통, 불량으로 표기하였다.
변색온도(℃) 내열성
소색온도 발색온도
실시예5 44.0 → 52.0 47.0 → 38.0 우수
실시예6 44.0 → 52.0 47.0 → 38.0 우수
실시예7 44.0 → 52.0 47.0 → 38.0 우수
실시예 8 44.0 → 52.0 47.0 → 38.0 탁월
비교예 1 - - 불량
상기 표 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 5 내지 8은 잉크에 의해 형성되는 필적을 마찰제로 마찰시키는 경우, 발생하는 마찰열에 의해 마찰제에 포함된 변색안료가 변색하게 되고, 변색 정도를 통해 마찰제의 발열상태를 확인할 수 있다. 또한 마찰제가 변색안료를 포함함으로써 마찰제의 내열성이 향상됨을 알 수 있다.
반면 비교예 1의 경우에는 마찰에 의한 마찰열의 상승 및 마찰제의 발열상태를 육안으로 확인할 수 없으며, 마찰제의 내열성이 열등함을 알 수 있다.

Claims (7)

  1. 왁스, 로이코 염료 및 현색제를 혼합하여 변색안료 혼합물을 제조하는 단계;
    상기 변색안료 혼합물에 유화제를 첨가하고 유화시켜 캡슐 내부층을 형성시키는 단계;
    상기 캡슐 내부층에 열경화성 수지를 첨가하고 교반하여 캡슐 외부층을 형성시키는 단계;
    상기 캡슐 외부층을 경화시켜 캡슐을 제조하는 단계;
    상기 캡슐을 냉각시켜 변색안료를 제조하는 단계; 및
    상기 변색안료 및 고분자 수지를 혼합하여 마찰제를 제조하는 단계를 포함하는 마찰제의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 고분자 수지는 실리콘 수지인 것을 특징으로 하는 마찰제의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 고분자 수지는 실리콘 수지 및 스티렌-부타디엔-스티렌 공중합체의 혼합물인 것을 특징으로 하는 마찰제의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 마찰제를 제조하는 단계는 변색안료; 고분자 수지; 및 아크릴레이트기 함유 실란 커플링제 및 아크릴산 모노머의 공중합체를 혼합하는 것을 특징으로 하는 마찰제의 제조방법.
  5. 변색안료 및 고분자 수지를 포함하는 마찰제에 있어서,
    상기 변색안료는
    왁스, 로이코 염료 및 현색제를 포함하는 변색안료 혼합물에 유화제를 첨가하고 유화시켜 제조된 캡슐 내부층; 및
    상기 캡슐 내부층의 외부에 열경화성 수지가 경화되어 형성된 캡슐 외부층으로 이루어진 마이크로캡슐 형태인 것을 특징으로 하는 마찰제.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 고분자 수지는 실리콘 수지인 것을 특징으로 하는 마찰제.
  7. 제5항의 마찰제를 구비하는 필기구에 있어서,
    상기 마찰제는 필기구의 전면, 후면 또는 측면에 구비되는 것을 특징으로 하는 필기구.

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