KR100484603B1 - 내백화성, 내충격성 및 투명성이 우수한 폴리프로필렌수지 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내백화성, 내충격성 및 투명성이 우수한 폴리프로필렌 수지 조성물에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는 0.5∼10중량%의 에틸렌을 함유하는 결정성 에틸렌-프로필렌 랜덤공중합체 65∼95중량%와 20∼70중량%의 에틸렌을 함유하는 탄성 에틸렌-프로필렌 공중합체 5∼35중량%를 포함하여 이루어진 내백화성, 내충격성 및 투명성이 우수한 폴리프로필렌 수지 조성물에 관한 것이다.

본 발명의 폴리프로필렌 수지 조성물은 내백화성 및 내충격성이 우수하고, 투명하여 가전 및 전기전자부품, 냉장 및 냉동용기, 투명 사출제품, 투명한 식품용기 등에 적합하다.

Description

내백화성, 내충격성 및 투명성이 우수한 폴리프로필렌 수지 조성물{POLYPROPYLENE RESIN COMPOSITIONS HAVING GOOD RESISTANCE TO WHITENING, IMPACT RESISTNACE AND TRANSPARENCY}

본 발명은 내백화성, 내충격성 및 투명성이 우수한 폴리프로필렌 수지 조성물에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 결정성 에틸렌-프로필렌 랜덤공중합체와 탄성 에틸렌-프로필렌 공중합체를 포함하여 이루어진 내백화성, 내충격성 및 투명성이 우수한 폴리프로필렌 수지 조성물에 관한 것이다.

폴리프로필렌 수지는 다른 폴리올레핀계 소재에 비하여 강성, 내약품성, 성형성이 뛰어나 자동차 내외장부품, 가전부품 등의 공업적 이용범위가 매우 넓은 소재이다. 그러나 호모 폴리프로필렌 수지는 얇은 필름의 경우에는 투명하나, 두께가 2mm 이상의 두꺼운 제품에서는 투명성이 충분하지 않아, 속이 들여다 보이는 투명한 용기 재질로는 부적합하기 때문에, 프로필렌에 에틸렌을 첨가하여 공중합하여 제조한 에틸렌-프로필렌 랜덤공중합체가 투명용 용기 재질로 널리 사용되고 있다.

그런데, 이 에틸렌-프로필렌 랜덤공중합체는 내충격성이 다소 약하기 때문에 사용 용도가 제한되어 가전제품 하우징, 물류박스 등 부피가 크고 무거운 제품에는 적용할 수 없고, 특히 식품을 보관하기 위해 필요한 냉장 또는 냉동용 등 내충격성이 요구되는 용도에는 적용이 어렵다.

이러한 폴리프로필렌의 충격특성을 향상시키기 위해서는 몇가지 방법이 있는데, 그중 하나가 EPM(에틸렌 프로필렌 공중합체) 혹은 EPDM(에틸렌 프로필렌 다이엔 공중합체)과 같은 고무성분의 물질을 폴리프로필렌에 용융혼합시키는 방법이 폭넓게 이용되어져 왔다. 그러나 이 방법은 폴리프로필렌과 EPM 혹은 EPDM과의 미세 분산의 한계가 있어 제품의 투명성이 급격히 저하하여 투명제품의 용도로는 사용할 수가 없으며, 또한 제품의 제조과정 또는 제품을 사용하는 동안에 발생할 수 있는 여러 가지 충격에 대해서 쉽게 백화가 발생하기 때문에 외관을 해쳐서 제품으로서의 가치가 떨어지는 단점이 발생한다.

투명성과 내백화 특성을 개선하기 위한 방법으로 대한민국 공개특허 제2002-033562호, 대한민국 공개특허 제2001-096295호처럼 폴리프로필렌 수지에 수소첨가된 비닐 방향족 탄화수소 화합물의 블록 공중합체, 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌(SEBS) 블록공중합체, 스티렌-에틸렌-프로필렌-스티렌(SEPS) 블록 공중합체 등을 포함한 수지 조성물이 제시되었는데, 이들 공개특허에서 제시한 조성물 등은 폴리프로필렌의 결정화도를 크게 저하시켜 용기로 성형할 수 있는 충분한 강성이 되지 않는 단점이 있다.

한편, 대한민국 공개특허 제2001-006497호와 같이 올레핀 공중합체와 단독중합체 및 에틸렌-프로필렌 공중합체의 용융 유속비 및 고유 점도비를 조절하는 방법이 제시되었는데, 이 방법으로 얻어진 조성물은 투명성 개선이 충분치 않아 사출제품과 같이 두께가 두꺼운 제품에 대해서는 충분한 투명성을 가지지 못하고 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 내백화성, 내충격성 및 투명성이 우수하여 투명 사출용기 등에 적용할 수 있는 폴리프로필렌 수지 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명의 폴리프로필렌 수지 조성물은 (a) 0.5∼10중량%의 에틸렌을 함유하는 결정성 에틸렌-프로필렌 랜덤공중합체 65∼95중량%와 (b) 20∼70중량%의 에틸렌을 함유하는 탄성 에틸렌-프로필렌 공중합체 5∼35중량%를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 사용되는 결정성 에틸렌-프로필렌 랜덤공중합체(a)는 중합 반응장치에서 에틸렌과 프로필렌을 동시에 투입하여 제조한 랜덤공중합체로서, 이의 제조는 당분야에 공지이다. 이 결정성 에틸렌-프로필렌 랜덤공중합체중의 에틸렌 성분의 함량은 0.5∼10중량%가 바람직하다. 랜덤공중합체 중의 에틸렌 성분의 함량이 0.5중량% 미만이면 공중합체의 결정화도가 필요 이상으로 높아져서 생성된 조성물의 투명성을 저하시키게 되며, 10중량%를 넘게 되면 결정화도가 급격히 저하되고 강성이 저하되어, 내열성이 떨어져서 일상 생활에서 사용하는 용기의 재질로는 부적합하게 된다. 본 발명의 수지 조성물에서 결정성 에틸렌-프로필렌 랜덤 공중합체 성분(a)의 함량이 95중량%를 초과하는 경우에는 내충격성이 급격히 저하되고, 65중량% 미만인 경우에는 조성물의 결정화도가 크게 저하되기 때문에 강성과 내열성이 부족하여 제품의 상품성이 떨어진다. 본 발명에서의 상기 결정성 에틸렌-프로필렌 랜덤공중합체 성분의 역할은, 제조물의 기계적 강성을 유지하는 동시에 적절한 정도의 내열성을 부여하며, 성분 (b)와의 적절한 광학적, 열역학적 상용성을 가져 투명성을 유지하는 것이다.

본 발명에서 사용되는 탄성 에틸렌-프로필렌 공중합체(b)는 에틸렌-프로필렌 랜덤공중합체(a)를 제조한 후 이어지는 일련의 반응장치에서 제조되는데, 이의 제조는 당분야에 공지이다. 이 탄성 에틸렌-프로필렌 공중합체(b) 중의 에틸렌 함량은 20∼70중량%인 것이 바람직하다. 에틸렌 함량이 20중량% 미만이거나 70중량%를 넘는 경우에는 중합체의 탄성이 감소하여 내충격성이 저하된다. 또한, 탄성 에틸렌-프로필렌 공중합체(b)의 절대 점도는 0.5∼1.5dl/g인 것이 바람직하다. 절대 점도가 1.5dl/g보다 큰 경우에는 조성물의 성형시 탄성 공중합체 성분의 분산성이 저하되어 투명성이 감소한다. 절대점도가 0.5dl/g 미만인 경우에는 폴리프로필렌 수지 조성물의 가공시 성형직후에는 분산성이 양호하나, 에틸렌-프로필렌 랜덤공중합체의 결정화도가 진행됨에 따라 제품 표면으로 기어나오는 현상이 발생하여 투명성이 저하되고 제품의 외관을 크게 해치게 된다. 본 발명에서의 상기 탄성 에틸렌-프로필렌 공중합체의 역할은, 폴리프로필렌 수지 조성물에 내충격 특성을 부여하는 것이다. 또한 성분 (a)와의 적절한 정도의 광학적, 열역학적 상용성을 가지고 있어 조성물 제조시 마이크로미터 이하의 미세 분산이 가능하여 투명성과 내백화 특성을 동시에 부여하는 특징을 가지고 있다.

본 발명의 수지 조성물에는, 특성을 크게 해치지 않는 범위내에서 통상적으로 사용되는 산화방지제, 중화제, 분산제, 내후제, 대전방지제, UV 안정제, 슬립제, 안티블록킹제, 안료, 탈크, 핵제 등의 첨가제를 첨가하여 사용할 수 있다. 특히 알루미늄 히드록시 디-터셔리-부틸 벤조에이트와 같은 알루미늄계 핵제, 소듐 2,2'-메틸렌비스(4,6-디-터셔리-부틸페닐)포스페이트와 같은 나트륨계 핵제, 벤질리덴 솔비톨, 메틸벤질리덴 솔비톨, 에틸벤질리덴 솔비톨, 또는 3,4-디메틸벤질리덴 솔비톨 등의 솔비톨계 핵제의 처방으로 투명성을 보다 개선할 수 있다.

본 발명은 하기의 실시예에 의하여 보다 구체적으로 이해될 수 있으며, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 예에 지나지 않는 것으로 본 발명의 보호범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.

실시예 및 비교예

하기 표 1에 실시예와 비교예의 조성물의 조성을 나타내었다.

실시예 1

1단계 : 결정성 에틸렌-프로필렌 랜덤공중합체(a)의 제조

반응장치에 프로필렌과 에틸렌을 동시에 주입하여 반응을 시키되, 생성된 공중합체내의 프로필렌과 에틸렌의 함량 비율이 프로필렌 97중량%일때 에틸렌 3중량% 비율이 되도록 공중합을 하여 랜덤공중합체(a)를 제조하였다.

2단계 : 탄성 에틸렌-프로필렌 공중합체(b)의 제조 및 조성물의 제조

상기 1단계 중합이 이루어진후 이어지는 일련의 반응장치에서 반응을 시키되, 2단계에서 생성되는 탄성 에틸렌-프로필렌 공중합체내의 프로필렌과 에틸렌 함량 비율이 프로필렌 75중량%일때 에틸렌 25중량%가 되고, 동시에 탄성 공중합체의 절대 점도가 0.88dl/g 이 되도록 탄성공중합체(b)를 제조한 후, (a), (b)가 혼련된 조성물을 얻었다. 1, 2단계를 마친 조성물 내에 성분(a)와 성분(b)의 함량의 비율이 성분(a)가 90중량%일때 성분(b)가 10중량%가 되도록 각 단계의 중합량을 조절하여 조성물을 얻었다.

3단계 : 펠렛 제조 및 시험 시편 제조

앞의 단계에서 얻어진 조성물에, 산화방지제 0.2중량부와 3,4-디메틸벤질리덴 솔비톨 0.2중량부를 혼련하여 2축 압출기에서 압출가공하여 펠렛으로 제조한 후, 삼성클뢰크너 110톤 사출기에서 ASTM 규격에 맞는 사출 시편을 제조하여 물성을 평가하였다.

실시예 2, 3 및 비교예 1, 2

표 1에 제시한 것과 같이 성분 (a)와 (b)의 조성 및 함량비를 바꾸는 것 이외에는 실시예 1에 준하여 조성물을 제조하여, 실시예 1과 동일한 방법으로 시편을 제조하여 평가하였다.

비교예 3

표 1에 제시한 것과 같이 성분 (a)만을 가지고 제조한 것 외에는 실시예 1에 준하여 조성물을 제조하여, 실시예 1과 동일한 방법으로 시편을 제조하여 평가하였다.

표 1에 나타난 시험물성별 시험조건은 다음과 같다.

1) 절대점도

135℃ 데카린용매에서 측정한 고유 점도이다.

2) 용융지수

ASTM D1238에 의거, 230℃에서 2.16Kg 하중으로 측정하였다.

3) 아이조드 충격강도

ASTM D256에 의거하여 상온에서 측정하였다.

4) 투명성

ASTM D1004에 의거하여 흐림도(haze) 값을 측정하였다. 시편은 2mm두께의 사출 시편으로 측정하였다.

5) 백화 발생 정도(인장 백화)

ASTM D638방법에 의거하여 시편을 인장시키며, 50%신율이 되었을 때 시편에 생긴 백화 여부를 측정하였다.

5) 백화 발생 정도(충격 백화)

삼성종합화학 자체 방법으로 측정하였으며, 수지 조성물을 삼성클뢰크너 FCM-110(형체력=110톤)으로 사출기를 이용하여 100 mm ×100mm ×2 mm 시편을 제작한 후, 500g의 추(지름 25mm)를 10cm 높이에서 떨어뜨려 충격을 준 후에, 낙하 지점의 백화가 발생한 것을 백화 발생 부위의 지름을 측정하여 기록하였다.

상기 표 1에 나타난 바와 같이, 실시예 1과 비교예 1을 비교해 보면, 성분(a)에 에틸렌이 포함되지 않은 비교예 1에 비하여 실시예 1이 투명성이 월등하고, 백화가 개선되었음을 알 수 있다.

실시예 2와 비교예 2를 비교해 보면, 절대 점도가 1.5dl/g보다 큰 비교예 2에 비해서 절대점도가 0.91dl/g인 실시예 2가 투명성이 우수하고 백화도 발생하지 않은 것을 알 수 있다.

실시예 3과 비교예 3을 비교해 보면, 성분(b)가 포함되지 않은 비교예 3에 비해서 실시예 3이 충격강도가 월등히 개선되었음을 알 수 있다.

이상에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명에 의하여 제조된 폴리프로필렌 수지 조성물은 투명성이 우수하면서 내충격성 및 내백화 특성이 개선되는 효과를 갖는다.

Claims (2)

1. 0.5∼10중량%의 에틸렌을 함유하는 결정성 에틸렌-프로필렌 랜덤공중합체 65∼95중량%와 20∼70중량%의 에틸렌을 함유하는 탄성 에틸렌-프로필렌 공중합체 5∼35중량%를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌 수지 조성물.
2. 제 1항에 있어서, 탄성 에틸렌-프로필렌 공중합체의 절대 점도가 0.5∼1.5dl/g인 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌 수지 조성물.