KR100471542B1 - 폴리프로필렌수지조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폴리프로필렌 수지 45∼95중량％, 무기충전제로서 탈크 2∼45중량％, 안료로서 티타늄다이옥사이드 3∼20중량％ 및 카본블랙 0.001∼0.01중량％로 이루어진 것을 특징으로 하는 차광특성이 향상된 폴리프로필렌 수지 조성물에 관한 것이다.

Description

폴리프로필렌 수지 조성물

본 발명은 차광성이 향상된 폴리프로필렌 수지조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 폴리프로필렌 수지에 무기충전제를 첨가하고 두 종류의 안료를 혼합 사용하여 제조하므로써, 외관이 우수하고 성형가공성이 뛰어나며 치수안정성이 좋으며 특히 차광특성이 향상된 폴리프로필렌 수지조성물에 관한 것이다.

일반적으로 폴리프로필렌 수지 조성물은 사출 성형품의 재료로 널리 사용되고 있으며, 내열특성, 굴곡강도, 인장강도 등의 기계적 특성 등을 향상시키는 목적으로 무기충전제, 강화제 등을 첨가한 조성물을 개발하여 적용중이나, 종래의 폴리프로필렌 수지조성물은 램프(LAMP) 또는 광원이 부착되는 조립부품에서 제품 후방면으로 빛이 투과 또는 새나감에 의한 사출성형품의 차광성에 문제점이 있었다.

이에 본 발명자들은 사출성형 가공후 차광특성이 향상된 폴리프로필렌 수지조성물의 개발을 위해 노력한 결과, 무기충전제와 두종류의 안료를 혼합 첨가함에 따라 사출성형후 성형품내 빛을 산란시키고 선택적으로 흡수하여 빛의 투과 또는 새나감을 저지하는 차광특성이 개선됨을 알게 되어 본 발명을 완성하였다.

따라서 본 발명의 목적은 사출성형 가공성이 좋고 가공후 외관이 우수하며 치수안정성이 좋고 기계적 물성이 양호하며, 특히 차광특성이 향상된 폴리프로필렌 수지조성물을 제공하는 것이다.

이하, 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 폴리프로필렌 수지 조성물은 전체 중량에 대해 폴리프로필렌수지 45∼80중량％, 무기충전제로서 탈크 10∼45중량％ 안료로서 티타늄다이옥사이드 3∼20중량％, 카본블랙 0.002∼0.01중량％로 이루어진 것을 특징으로 한다.

폴리프로필렌 수지 조성물 전체 중량에 대하여, 탈크 함유량이 10중량％ 미만이면 내열성, 인장강도 및 굴곡강도와 같은 기계적 물성 및 열충격성, 치수안정성 등이 얻어지지 않고, 45중량％를 넘으면 압출 가공성이 저하되고 사출성형시 흐름 자국이 발생하여 외관특성이 저하된다. 티타늄다이옥사이드 함유량이 3중량％미만이면 차광효과를 기대하기 어렵고, 20중량％를 넘으면 압출가공시 미세입자인 안료의 뭉침에 의해 가공성이 저하된다. 또한 카본블랙 함유량이 0.002중량％ 미만이면 빛의 흡수효과가 미흡하고 0.01중량％를 넘으면 빛의 반사효과가 떨어진다.

본 발명의 수지조성물은 폴리프로필렌 수지 조성물내의 무기충전제 및 안료에 의해서 사출성형품에 조사되는 빛을 산란시키고 선택적으로 흡수하여 빛의 투과를 저지시켜 빛이 조사되는 사출성형품 후방면에서 빛이 새나감을 저지시켜 사출성형품의 차광특성을 향상시키는 특징을 갖는다.

본 발명에서 사용되는 폴리프로필렌 수지로는 용융지수 1∼70g/10분(ASTMD1238, 230℃)인 결정성을 갖는 호모 폴리프로필렌 또는 프로필렌과 25몰％ 이하인 에틸렌의 블록 공중합체 또는 랜덤 공중합체 또는 이들의 혼합물이 적당하며, 용융지수가 1g/10분 이하의 경우 사출성형 가공성이 저하되고, 70g/10분 이상의 경우 충격강도가 급격히 저하되며, 폴리프로필렌내 에틸렌 함량이 25몰％이상의 경우 강성의 저하가 예측된다.

본 발명에서 사용되는 무기충전제인 탈크는 페인트 화합물 또는 제지 조성물에 사용되는 성분으로서 [3MgO 4SiO₂ H₂O]의 화학조성을 갖고 순도 95％이상, 모아 경도 4∼5, 융점 1200℃이상, 애스팩트 비(aspect ratio) 2∼50이며, 판상형의 입자모양을 갖고 평균 입자크기는 3∼50 마이크로미터(㎛)인 것이 적당하다.

순도 95％이하의 제품은 Fe₂O₃, Al₂O₃ 등의 불순물에 의한 외관 불량 및 물성저하의 문제점이 있으며, 애스팩트 비가 2미만인 제품은 강성 저하의 문제점이 있고 50이상일 경우 외관 불량 및 충격물성 저하의 문제점이 있으며, 평균 입자 크기 3마이크로미터 미만일 경우 압출 가공시 입자 뭉침에 의해 생산성이 떨어지고 50마이크로미터 이상일 경우 외관 불량 및 충격물성 저하의 문제점이 있다.

본 발명에서 사용되는 안료는 티타늄다이옥사이드와 카본블랙으로 빛의 파장에 따라 선택적 흡수, 산란, 반사의 역할을 하여 페인트, 제지, 잉크 물질에 착색제로 사용되는 성분이다.

티타늄다이옥사이드는 TiO₂의 화학조성을 갖고, 2.5이상의 굴절율, 5∼8의 모아경도, 융점 1800℃이상이고 테트라고날의 결정구조이며, 입자 크기 0.01∼1.0마이크로미터(㎛)를 갖는 것이 적당하다. 티타늄다이옥사이드의 입자크기가 0.01 마이크로미터 미만일 경우 빛의 산란효과가 저하되며 1.0 마이크로미터 이상일 경우 분산성이 떨어진다.

카본블랙은 특별한 제한은 없으나 본래의 성질에 의해 가시광선(380∼760나노미터)에서 강한 흡수성을 갖고 1.0마이크로미터(㎛)이하의 입자 크기를 갖는 것이 바람직하다. 카본블랙은 1.0마이크로미터 이하의 입자크기에서 약한 산란성을 가지며 높은 자외선 흡수성에 의한 자외선 안정제의 역할을 한다.

한편 본 발명의 수지조성물에는 수지 조성물내 첨가되는 무기충전제 및 안료의 분산 또는 촉매 잔사 중화의 목적으로 분산제를 첨가할 수도 있는데, 분산제로는 예컨대 칼슘 스테아레이트(calcium stearate), 아연 스테아레이트(zinc stearate), 마그네슘 스테아레이트(magnesium stearate), 하이드로탈사이트(hydrotalcite), 폴리옥시에틸렌스테아릴에스테르(polyoxyethylene stearyl ester) 중 선택된 1종 또는 2종이상의 혼합 사용이 가능하다.

또한 본 발명의 조성물에는 각종 첨가제, 보강재, 충진제, 예를들면 내열안정제, 내후안정제, 대전방지제, 활제, 슬립제(SLIP제), 핵제, 난연제, 규회석, 탄산칼슘, 마이카, 카올린, 클레이, 황산바륨, 황산칼슘 등을 본 발명의 목적에 어긋나지 않는 범위에서 첨가하는 것이 가능하다.

본 발명의 조성물의 제조방법에 대하여서는 특별한 제한이 없고, 종래 폴리프로필렌 수지조성물의 제조에 사용되고 있는 방법을 이용하는 것이 가능하고, 또 폴리프로필렌 수지, 탈크, 안료를 혼합하는 순서는 원하는대로 자유롭게 선택하는 것이 가능하다. 예를들면, 소정량의 폴리프로필렌 수지, 탈크, 안료와 필요에 맞게 사용되는 각종 첨가성분을 니더롤, 밤바리 믹서 등의 혼련기와 1축 또는 2축 압출기 등에 한 번에 투입하여 혼련하는 것에 의하여 제조가 가능하다.

이하, 본 발명을 실시예를 통하여 더욱 구체적으로 설명하나, 본 발명이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

실시예 1∼9, 비교에 1∼5

실시예 및 비교예에 있어서 약호는 다음의 내용을 의미한다.

1) 폴리프로필렌(A)

A-1 : 용융지수 20g/10min(230℃), 에틸렌 단위함량 0.5mol％이하

2) 무기충전제(B)

B-1 : 탈크(평균입자크기 10㎛, 판상형, 애스팩트 비 5:1)

3) 안료(C)

C-1 : 백색안료 티타늄다이옥사이드(TiO₂)

COLUMBIAN RAVAN 1170(평균입자크기 0.021㎛, 굴절율 2.7, 모아경도 6)

C-2 : 카본블랙(Carbon Black)

Dupon R103(평균입자크기 0.23㎛)

실시예(표1) 및 비교예(표2) 모두 믹서 혼련(신화공업 SSM-75)를 사용하여 2000RPM, 5분간 혼합한후, 압출 성형기로는 이께가이 PCM30을 사용하여 스크류 회전수 240RPM, 1차 호퍼 피딩속도 30RPM으로 하였으며, 압출기의 온도 분포는 1차 호퍼에서 부터 다이 순으로 100/140/170/190/200/200/200/200℃로 설정하여 펠렛을 제조하였다.

표 1

표 2

또, 상기 실시예 및 비교예에 대한 특성은 다음과 같이 하여 평가하였다.

(1) 차광성 평가

: 일본 니콘(Nikon)사 모델명 OPTIPHOT2-POL 편광현미경(Polarizing Microscope)을 사용하여 광원세기 12눈금으로 고정시키고 광원 반대편에서 빛의 새어남을 관찰하였으며, 차광판정은 빛이 새지 않음(O), 빛이 새어나옴(X) 2개로 구분하였다.

실시예 및 비교예 모두 이께가이 PCM-30 2축혼련압출기에 한번 투입하여 혼련하여 폴리프로필렌 수지조성물을 제조 후, 조성물내 수분 흡습에 의한 판정 오류를 고려하여 80℃오븐에서 2시간 동안 건조하였다. 이 조성물을 삼성클뢰크너 FCM-110(형체력=110톤) 사출기를 사용하여 사출온도는 피딩 호퍼부에서 노즐 순으로 30/200/200/200/200℃, 금형온도는 60℃, 사출압력은 60∼100bar로 사출성형하여 두께가 다른 시험시편을 제작하였다. 측정한 결과는 표3에 나타낸 바와 같다.

표 3. 실시예와 비교예의 실험 데이타 비교

1) 비교예1은 전체중량에 대해 폴리프로필렌 단독 조성물에 대한 것으로 사출시편 두께 1∼4㎜ 모두 빛이 새어나와 차광특성 발현이 되질 않았다.

2) 비교예2는 실시예2∼3과 비교하면, 동일함량의 B성분에 대해 C성분이 첨가되지 않는 비교예에서는 시편 두께 1∼4㎜ 모두 빛이 새어나와 차광특성 발현이 되지 않았다.

3) 비교예3∼4는 실시예3,6,8과 비교하면, 유사함량의 C-1성분에 대해 B성분과 C-2성분이 첨가되지 않은 예로 일반적인 사출성형품 두께인 1∼3mm 시편에서 차광특성이 발현되지 않았다.

4) 비교예5는 전체중량에 대해 A,B,C성분 모두 첨가된 조성물에 대한 차광성 평가 결과이다. C성분의 첨가량이 미흡하여 실시예7과 비교하면, 비교예5에 B성분이 5중량％ 더 첨가되었어도 실시예가 차광특성이 우수한 것으로 나타났다.

본 발명에 의하면 종래의 기술에 의한 것보다 동일한 빛의 세기에 대해 차광 특성을 발현시켜 제품두께를 1/2∼1/4로 줄일 수 있어 제품 경량화 및 경제성 향상 효과를 얻을 수 있다.

상기와 같은 본 발명은 수지 조성물내에 무기충전제인 탈크와 두 종류의 안료로서 티타늄다이옥사이드와 카본블랙을 혼합 사용함으로써 빛의 투과를 저지하여, 램프, 광원이 부착되는 성형품의 후방면으로 빛이 새어남을 방지시켜 종래의 기술대비 차광특성이 뛰어나게 개선되었으며, 우수한 외관 특성, 성형 가공성, 치수안정성 및 기계적 물성을 나타내는 것으로 자동차부품, 전기전자 및 산업자재 부품에 적합하다. 특히 자동차 램프 조립품, 인스트루먼트 판넬 계기판 하우징(리드 클러스터)부품으로 사출성형되는 수지 조성물에 매우 유용하다.

Claims (5)

1. 폴리프로필렌 수지 45∼80중량％, 무기충전제로서 탈크 10∼45중량％, 안료로서 티타늄다이옥사이드 3∼20중량％ 및 카본블랙 0.002∼0.01중량％로 이루어진 것을 특징으로 하는 차광성 폴리프로필렌 수지 조성물.
2. 제1항에 있어서, 폴리프로필렌 수지는 용융지수 1∼70g/10분 인 결정성을 갖는 호모 폴리프로필렌 또는 프로필렌과 25몰％ 이하인 에틸렌의 블록 공중합체 또는 랜덤 공중합체 또는 이들의 혼합물임을 특징으로 하는 폴리프로필렌 수지 조성물.
3. 제1항에 있어서, 탈크는 [3MgO 4SiO₂ H₂O]의 화학 조성을 갖고 순도 95％ 이상이며, 모아 경도 4∼5이며, 융점 1200℃이상이고, 애스팩트비가 2∼50이며 판상형의 입자모양을 갖고 평균 입자 크기는 3∼50마이크로미터인 것임을 특징으로 하는 폴리프로필렌 수지 조성물.
4. 제1항에 있어서, 티타늄다이옥사이드는 2.5이상의 굴절율, 5∼8의 모아 경도, 융점 1800℃이상이고, 입자크기 0.01∼1.0 마이크로미터인 것임을 특징으로 하는 폴리프로필렌 수지 조성물.
5. 제 1 항에 있어서, 카본블랙은 입자크기 1.0마이크로미터이하인 것임을 특징으로 하는 폴리프로필렌 수지 조성물.