KR100241276B1 - 폴리프로필렌계 수지 조성물 및 그의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 폴리프로필렌(PP)을 매트릭스로 사용하고 충격보강재로서 폴리올레핀계 고무를 사용하는 차량의 범퍼커버용 수지 조성물 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 폴리프로필렌, 폴리올레핀계 고무, 충전제에 더하여 과산화물(peroxide) 및 공가교제(co-agent)를 포함하는 본 발명의 조성물은 강성 및 충격강도가 우수하여 자동차의 범퍼커버용 재료로 유용하게 이용될 수 있다.

Description

폴리프로필렌 수지 조성물 및 그의 제조방법
본 발명은 폴리프로필렌, 고무, 충전제 등을 포함하는 폴리프로필렌계 수지 조성물 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 매트릭스로 사용되는 고결정성 폴리프로필렌(high crystallinity polypropylene; HCPP), 충격보강재인 폴리프로필렌계 고무, 무기충전제인 탈크 이외에 과산화물 및 공가교제를 더 포함하는, 강성 및 충격강도가 우수한 자동차의 범퍼커버용 조성물 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
현재 자동차 범퍼커버용 재료로서 가장 많이 사용되고 있는 수지는 에틸렌-프로필렌(EPR) 또는 에틸렌-프로필렌-디엔 고무(DPEM)로 개질시킨 폴리프로필렌계 수지 조성물이다. 이들 수지는 비중이 낮고 가격에 비하여 기계적 강도 및 내충격성이 동시에 조화를 이루고 있으며, 리싸이클성 또한 다른 원료수지에 비하여 우수하므로 향후에도 그 사용량이 계속 증가할 것으로 기대되고 있다.
또한 최근 자동차 분야에서 폴리프로필렌에 고무 및 탈크(talc)를 블렌딩하여 굴곡탄성율 및 내열성은 높고 반대로 수축률 및 선팽창계수는 낮은 폴리프로필렌계 수지 조성물을 범퍼커버용 재료로 채택하는 것이 증가하는 추세에 있다. 이들 수지는 기존의 열가소성 폴리올레핀(thermoplastic polyolefin, TPO)에 비하여 고강성이기 때문에 성형물의 두께를 얇게 할 수 있어 경량화 및 원가절감에도 기여할 수 있다고 한다.
본 발명자들은 종래의 자동차 범퍼커버용 재료보다 우수한 물성을 가지는 폴리프로필렌계 수지 조성물을 개발하기 위하여 연구를 계속한 결과, 일반 폴리프로필렌 대신에 고결정성 폴리프로필렌을 사용하여 강성 및 경도 등을 향상시키고, 충격 보강재인 폴리프로필렌계 고무를 사용하여 내충격성을 보완하고, 과산화물과 공가교제를 미량 첨가하여 구조적으로 안정한 폴리프로필렌계 수지 조성물을 제조하여 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 목적은 강성, 충격강도 및 탄성률이 우수한 자동차 범퍼커버용 폴리프로필렌계 수지 조성물 및 그의 제조방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 고결정성 폴리프로필렌을 매트릭스로 하고 폴리프로필렌계 고무, 충전제, 과산화물 및 공가교제를 포함하는 폴리프로필렌계 수지 조성물 및 그의 제조방법을 제공한다.
이하, 본 발명을 상세히 설명하다.
본 발명의 조성물을 구성하는 성분은 매트릭스로 사용되는 프로필렌을 주성분으로 하는 고결정성 폴리프로필렌, 충격보강재인 폴리올레핀계 고무, 구조적으로 안정한 수지 조성물이 될 수 있도록 첨가하는 과산화물 및 공가교제, 그리고 충전제이다.
본 발명의 조성물을 구성하는 수지의 주성분은 고결정성 폴리프로필렌으로서 전체 수지 조성중 50~90 중량부가 포함된다. 본 발명의 수지 조성물을 제조할 때 고결정성 폴리프로필렌이 매트릭스로 사용되는데, 고결정성 폴리프로필렌은 일반 폴리프로필렌에 비하여 입체규칙성이 우수하여 결정화도가 높기 때문에 강성, 경도, 내열성 및 내약품성 등이 우수하다. 따라서 고결정성 폴리프로필렌을 이용하면 일반 폴리프로필렌을 사용하는 것보다 고강성의 수지 조성물을 제조할 수 있다.
상기의 고결정성 폴리프로필렌은 고결정성 폴리프로필렌 단독으로 사용될 수도 있고 용융지수(MI)가 다른 2종 이상의 고결정성 폴리프로필렌과 일반 폴리프로필렌의 혼합물이 사용될 수도 있다. 또한 본 발명에서 사용되는 고결정성 폴리프로필렌은 프로필렌을 주성분으로 하는 열가소성 수지로서, 폴리프로필렌만을 포함하는 수지일 수도 있고 에틸렌을 포함하는 블록 공중합체일 수도 있다. 에틸렌을 포함하는 블록 공중합체일 경우, 폴리프로필렌 공중합체 내의 에틸렌 함량은 2~20 중량부가 바람직하다.
본 발명의 조성물을 구성하는 성분중 충격보강재인 고무로는 에틸렌-프로필렌 고무(EPR) 또는 에틸렌-프로필렌-디엔 고무(EPDM)와 같은 폴리프로필렌계 고무가 사용될 수 있으며, 전체 수지 조성물의 10~40 중량부로 포함된다. 이때 EPR 또는 EPDM 내의 에틸렌 함량은 45~85 중량부인 것이 바람직하다.
본 발명의 조성물을 구성하는 성분중 과산화물로는 1,3-bis(이소부틸퍼옥시-이소프로필)벤젠 [1,3-bis(isobutylperoxy-isopropyl)benzene; IPIB ] 또는 디큐밀 퍼옥사이드(dicumyl oxide) 등이 사용될 수 있으며, 전체 수지 조성물 중 0.001~0.5 중량부로 포함된다.
본 발명의 조성물을 구성하는 성분중 공가교제로는 펜타에리트리톨트리아크릴레이트(pentaerythritoltriacrylate), 트리메틸로프로판트리아크릴레이트(tri-methylopropanetriacrylate), 트리알릴이소시아뉴레이트(triallylisocyanurate) 또는 p-벤조퀴논(p-benzoquinone) 등이 사용될 수 있으며, 전체 수지 조성물 중 0.01~3 중량부로 포함된다.
상기 과산화물과 공가교제는 폴리프로필렌과 폴리올레핀계 고무 단독성분 및 상호간의 화학적인 반응을 유도하여 구조적으로 안정한 폴리프로필렌계 수지 조성물을 제조하여 고탄성율을 유지할 수 있도록 하는 역할을 하는 첨가제이다.
또한 본 발명의 조성물에는 무기충전제로서 탈크가 5~20 중량부 포함된다.
본 발명의 폴리프로필렌계 수지 조성물은 폴리프로필렌, 고무 및 충전제를 적절한 함량비가 되도록 배합한 후, 적당량의 과산화물 및 공가교제를 첨가하고 슈퍼 믹서(Super Mixer)로 충분히 혼합한 다음, 이 혼합물을 이축압출기(co-rotating twin screw extruder)를 사용하여 용융 압출 가공하여 제조된다.
상기와 같이 제조된 수지 조성물은 고강성 재료이므로 성형시 두께를 줄임으로서 성형물을 경량화할 수 있어 생산원가를 절감할 수 있으며, 흡습성이 낮고 가공시 열안정성이 높은 올레핀계 수지들로만 구성되어 리싸이클링시에 물성이 거의 감소되지 않으므로 리싸이클링이 용이한 재료이다.
이하 실시예에 의하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 단, 이들 실시예는 본 발명을 예시하는 것일뿐 본 발명이 이들 실시예로 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1]
폴리프로필렌 : EPR : 탈크의 함량비가 70 : 17 : 13이 되도록 배합하고, 여기에 과산화물로서 1,3-bis(이소부틸퍼옥시-이소프로필)벤젠 (IPIB)을 0.01 중량부, 공가교제로 트리메틸로프로판트리아크릴레이트를 0.1 중량부가 되도록 계량하여 첨가시킨 후 슈퍼 믹서(Super Mixer)로 충분히 혼합하였다.
이 혼합물을 동방향 L/D가 40인 이축압출기(co-rotating twin screw extruder)를 사용하여 210~230℃, 250rpm에서 용융압출한 후, 수조(water bath)에 통과시켜 냉각시켜 펠레타이징(pelletizing)한 다음 사출성형하여 기본 물성을 측정하였다. 그 결과는 하기 표 1에 나타내었다.
[실시예 2]
폴리프로필렌 : EPR : 탈크의 함량비가 70 : 17 : 13이 되도록 배합하고, 여기에 과산화물로서 1,3-bis(이소부틸퍼옥시-이소프로필)벤젠 (IPIB)을 0.01 중량부, 공가교제로 트리메틸로프로판트리아크릴레이트를 0.2 중량부가 되도록 계량하여 첨가시킨 후 슈퍼 믹서로 충분히 혼합하였다.
이 혼합물을 동방향 L/D가 40인 이축압출기를 사용하여 210~230℃, 250rpm에서 용융압출한 후, 수조에 통과시켜 냉각시켜 펠레타이징한 다음 사출성형하여 기본 물성을 측정하였다. 그 결과는 하기 표 1에 나타내었다.
[실시예 3]
폴리프로필렌 : EPR : 탈크의 함량비가 70 : 17 : 13이 되도록 배합하고, 여기에 과산화물로서 1,3-bis(이소부틸퍼옥시-이소프로필)벤젠 (IPIB)을 0.01 중량부, 공가교제로 트리메틸로프로판트리아크릴레이트를 0.3 중량부가 되도록 계량하여 첨가시킨 후 슈퍼 믹서로 충분히 혼합하였다.
이 혼합물을 동방향 L/D가 40인 이축압출기를 사용하여 210~230℃, 250rpm에서 용융압출한 후, 수조에 통과시켜 냉각시켜 펠레타이징한 다음 사출성형하여 기본 물성을 측정하였다. 그 결과는 하기 표 1에 나타내었다.
[실시예 4]
폴리프로필렌 : EPR : 탈크의 함량비가 70 : 17 : 13이 되도록 배합하고, 여기에 과산화물로서 1,3-bis(이소부틸퍼옥시-이소프로필)벤젠 (IPIB)을 0.01 중량부, 공가교제로 트리메틸로프로판트리아크릴레이트를 0.5 중량부가 되도록 계량하여 첨가시킨 후 슈퍼 믹서로 충분히 혼합하였다.
이 혼합물을 동방향 L/D가 40인 이축압출기를 사용하여 210~230℃, 250rpm에서 용융압출한 후, 수조에 통과시켜 냉각시켜 펠레타이징한 다음 사출성형하여 기본 물성을 측정하였다. 그 결과는 하기 표 1에 나타내었다.
[비교예 1]
폴리프로필렌 100 : EPR : 탈크의 함량비가 70 : 17 : 13이 되도록 배합하고, 여기에 과산화물로서 1,3-bis(이소부틸퍼옥시-이소프로필)벤젠 (IPIB)을 0.01 중량부, 공가교제로 트리메틸로프로판트리아크릴레이트를 0.1 중량부가 되도록 계량하여 첨가시킨 후 슈퍼 믹서로 충분히 혼합하였다.
이 혼합물을 동방향 L/D가 40인 이축압출기를 사용하여 210~230℃, 250rpm에서 용융압출한 후, 수조에 통과시켜 냉각시켜 펠레타이징한 다음 사출성형하여 기본 물성을 측정하였다. 그 결과는 하기 표 1에 나타내었다.
[비교예 2]
고결정성 폴리프로필렌 : EPR : 탈크의 함량비가 70 : 17 : 13이 되도록 배합하고, 여기에 과산화물로서 1,3-bis(이소부틸퍼옥시-이소프로필)벤젠 (IPIB)을 0.01 중량부, 공가교제로 트리메틸로프로판트리아크릴레이트를 0.1 중량부가 되도록 계량하여 첨가시킨 후 슈퍼 믹서로 충분히 혼합하였다.
이 혼합물을 동방향 L/D가 40인 이축압출기를 사용하여 210~230℃, 250rpm에서 용융압출한 후, 수조에 통과시켜 냉각시켜 펠레타이징한 다음 사출성형하여 기본 물성을 측정하였다. 그 결과는 하기 표 1에 나타내었다.
Figure kpo00001
상기 표 1에서 볼 수 있듯이, 본 발명의 수지 조성물은 비교예의 수지 조성물에 비하여 강도뿐 아니라 산율, 굴곡탄성율이 모두 우수한 수지 조성물임을 알 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 폴리프로필렌을 매트릭스로 사용하고 충격보강재로서 폴리프로필렌계 고무, 충전제, 과산화물 및 공가교제를 포함하는 본 발명의 조성물은 강성 및 충격강도가 우수하고, 구조적으로 안정하여 고탄성율을 유지할 수있으며, 고강성 재료이므로 성형시 두께를 줄일 수 있어 성형물의 경량화를 가능하게 하며, 올레핀계 수지로만 구성되어 리싸이클링이 용이한 재료이므로 자동차의 범퍼커버용 재료로 유용하게 이용될 수 있다.

Claims (5)

  1. 고결정성 폴리프로필렌(high crystallinity polypropylene) 단독, 용융지수가 다른 2종 이상의 고결정성 폴리프로필렌 혼합물 또는 고결정성 폴리프로필렌과 일반 폴리프로필렌의 혼합물인 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌 50~90 중량부, 폴리프로필렌계 고무 10~40 중량부, 충전제 5~20 중량부, 1,3-비스(이소부틸퍼옥시-이소프로필)벤젠 [1,3-bis(isobutyl peroxy-is opropyl)benzene] 또는 디큐밀 퍼옥사이드(dicumyl oxide)인 것을 특징으로 하는 과산화물(peroxide) 0.001~0.5 중량부 및 펜타에리트리톨트리아크릴레이트(penta-erythritoltriacrylate), 트리메틸로프로판트리아크릴레이트(trimethylopropane-triacrylate), 트리알릴이소시아뉴레이트(triallylisocya nurate) 또는 p-벤조퀴논(p-benzoquinone)인 것을 특징으로 하는 공가교제(co-agent) 0.01~3 중량부를 포함하는 자동차 범퍼커버용 폴리프로필렌계 수지 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 고결정성 폴리프로필렌은 프로필렌을 주성분으로 하는 열가소성 수지로서 폴리프로필렌 단독 또는 폴리프로필렌 내에 에틸렌을 2~20 중량부 포함하는 블록 공중합체인 것을 특징으로 하는 자동차 범퍼커버용 폴리프로필렌계 수지 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 폴리프로필렌계 고무는 에틸렌-프로필렌 고무(EPR) 또는 에틸렌-프로필렌-디엔 고무(EPDM)인 것을 특징으로 하는 자동차 범퍼커버용 폴리프로필렌계 수지 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 충전제는 탈크(talc)인 것을 특징으로 하는 자동차 범퍼커버용 폴리프로필렌계 수지 조성물.
  5. 제1항의 폴리프로필렌, 폴리올레핀계 고무 및 충전제를 배합한 후, 과산화물 및 공가교제를 첨가하고 슈퍼 믹서(Super Mixer)로 충분히 혼합한 다음, 이 혼합물을 이축압출기(co-rotating twin screw extruder)를 사용하여 용융 압출 가공하여 차량용 범퍼커버용 폴리프로필렌계 수지 조성물을 제조하는 방법.
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