KR100541496B1 - 내스크래치성이 향상된 폴리프로필렌 수지 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내스크래치성이 향상된 폴리프로필렌 수지 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 폴리프로필렌 수지, 무기필러, 첨가제 및 고분자량의 실리콘 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌 수지 조성물에 관한 것이다. 본 발명에 의한 폴리프로필렌 수지 조성물은 고분자량의 실리콘 수지를 포함함으로써 우수한 내스크래치성을 나타내고, 페인트 도장 공정이 제거되어 생산성 향상 및 원가 절감의 효과를 갖는다.

폴리프로필렌 수지 조성물, 내스크래치성

Description

내스크래치성이 향상된 폴리프로필렌 수지 조성물{scratch-resistance improved polypropylene resin composition}

본 발명은 인스트루먼트 판넬의 코어재에 사용되는 내스크래치성이 향상된 폴리프로필렌 수지 조성물에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 폴리프로필렌 수지, 무기필러, 첨가제 및 실리콘 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌 수지 조성물에 관한 것이다.

일반적으로 폴리프로필렌 수지 조성물은 가격대비 작업성 및 물성이 우수하여 사출 성형품의 재료로 널리 사용되고 있고, 내열특성, 굴곡강도, 인장강도 및 치수 안정성 등의 특성을 향상시킬 목적으로 무기필러나 기타 강화제 등을 첨가한 조성물이 개발되고 있는 중이다. 특히 가격이 저렴하고 재생성이 우수한 탈크를 첨가한 폴리프로필렌 복합소재를 많이 사용하는데, 공지된 바와 같이 탈크 함량이 늘어날수록 굴곡강성 및 내열성은 향상되지만 외관이 거칠어지고 표면경도 및 내스크래치성은 나빠지는 특성이 있고, 이 때문에 탈크가 충진된 폴리프로필렌 수지를 적용한 자동차 내장재나 인테리어 생활용품 등 외관을 중요시하는 제품에서는 별도의 도장공정을 통하여 내스크래치성을 향상시켜야 하므로 비용이 증가하는 문제점이 있다. 따라서 이런 문제점을 해결하기 위하여 여러가지 방법이 제안되고 있다. 예를 들어 아미노계 실란 커플링제가 처리된 무기 필러 및 에폭사이드 관능기를 갖는 α,β-불포화산의 에스테르로 변성시킨 에틸렌- α- 올레핀 공중합체 고무를 이용하여 폴리프로필렌 매트릭스/고무 성분/무기충진제간의 결합력을 향상시키는 것을 주제로 한 특허(한국특허 공개 제 97-3307호), 에폭사이드 관능기를 갖는 α,β-불포화산의 에스테르로 변성시킨 에틸렌- α-올레핀 공중합체 고무, 그리고 불포화 카본산 또는 그 유도체로 변성된 폴리올레핀을 이용하여 폴리프로필렌 매트릭스/고무 성분간의 결합력을 향상시킴으로써 내긁힘성 및 내충격 강도를 보완하는 것을 주제로 한 특허(한국특허 공개 제 90-641호)등이 있으나, 이들의 경우 고무 성분이 첨가됨에 따라 굴곡강성이 저하됨과 동시에 수지의 흐름성이 급격히 저하되는 문제점이 있다. 유리섬유 혹은 박편상의 마이카를 사용하여 내긁힘성을 향상시키는 특허(일본 특개소 제53-118055호)가 있으나, 유리섬유 및 박편상의 마이카를 사용하는 경우 수지의 흐름성 저하와 성형품의 표면외관이 불량하다는 문제점이 있다. 매트릭스로 사용되는 폴리프로필렌 수지의 에틸렌 함유량을 특정범위로 한정하여 내긁힘성을 개선한 방법(일본 특개소 56-88447호)이 있으나 폴리프로필렌의 에틸렌 함유량을 제한하는 경우는 충격을 흡수하는 역할을 하는 에틸렌의 함량이 감소함에 따라 충격강도가 떨어지는 단점이 있다. 또한, 폴리프로필렌, 무기필러, 첨가제등으로 이루어지는 수지 조성물에 내스크래치성 향상을 목적으로 저분자량의 슬립제를 첨가하였으나, 이 경우에도 내스크래치성에 일시적인 변화가 있었으나, 영구적인 내스크래치성 향상을 가져온 것은 아니었다.

본 발명의 목적은, 폴리프로필렌, 무기필러, 첨가제로 이루어지는 수지 조성물에 내스크래치성 향상을 목적으로 고분자량의 실리콘 수지를 첨가하여 영구적인 내스크래치성 향상을 나타내는 수지 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명은 수지 조성물 전체 중량에 대하여 (A)폴리프로필렌 수지 53.0 ~ 93.4 중량%, (B)무기필러 5.0 ~ 40.0 중량%, (C)첨가제 0.1 ~ 2.0 중량% 및 (D)고분자량의 실리콘 수지 1.5 ~ 5.0 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 수지 조성물을 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 폴리프로필렌 수지가 프로필렌 단일중합체 또는 에틸렌-프로필렌 삼원공중합체인것을 특징으로 하는 수지 조성물을 제공한다.

본 발명은 상기 무기필러가 탈크, 카올린, 유리섬유 및 칼슘카보네이트 중에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 수지 조성물을 제공한다.

본 발명은 상기 첨가제가 산화방지제, 중화제, 내후안정제 및 핵제 중에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 수지 조성물을 제공한다.

본 발명은 상기 고분자량의 실리콘 수지가 수평균 분자량이 500,000 ~ 1,000,000인 것을 특징으로 하는 수지 조성물을 제공한다.

본 발명에서 사용되는 폴리프로필렌 수지는 용융지수(melt index) 3 ~ 100g/10분인 프로필렌 단일중합체 또는 에틸렌-프로필렌 삼원공중합체가 바람직하 며, 용융지수가 3미만인 경우는 성형가공성이 저하되고, 100를 초과하는 경우에는 충격강도가 현저히 저하된다.

본 발명에서 사용되는 고분자량의 실리콘 수지는 1.5 ~ 5.0 중량% 첨가되는 것이 바람직하며, 고분자량의 실리콘 수지가 1.5중량% 미만 첨가되는 경우에는 내스크래치성이 향상되는 효과가 약하고 5.0중량% 초과하여 첨가되는 경우에는 제조원가가 상승되는 문제점이 있다.

상기 고분자량의 실리콘 수지의 수평균 분자량의 범위는 500,000 ~ 1,000,000 가 바람직하고, 상기 수평균 분자량의 범위가 500,000 이하이면 표면에 이행된 실리콘 분자의 유동성이 열세하여지고, 1,000,000 이상이면, 분자량이 너무 커서 기재수지인 폴리프로필렌내 분산성이 떨어지는 문제점이 있다.

본 발명에서 사용되는 무기필러는 평균 입경이 1 ~ 20 ㎛ 범위의 탈크, 카올린, 칼슘카보네이트 등을 사용하며, 이러한 무기 필러는 전체 수지조성물 중에 5.0 ~ 40.0 중량% 범위로 함유되는데 그 함량이 5.0 중량% 미만이면 강성 및 치수안정성이 저하하고, 40.0 중량%를 초과하면 충격강도가 저하되고 밀도가 높아지는 문제점이 있다.

본 발명에서 사용되는 첨가제는 통상적인 것으로, 예를 들면 산화방지제, 중화제, 내후안정제, 핵제 등으로부터 선택된 1종 이상의 것이 사용된다. 여기서 산화방지제로는 페놀계 산화방지제, 포스파이트계 산화방지제, 티오디프로피오네이트 시너지스트 등이 사용될 수 있고, 중화제로는 칼슘 스테아레이트, 산화아연 등이 사용될 수 있으며, 이들 또는 다른 첨가제들은 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자 에 의해서 용이하게 사용될 수 있다.

이하, 실시예에 의하여 본 발명을 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 이들에 의하여 한정되는 것은 아니다.

실시예

1.폴리프로필렌 수지의 제조

하기의 표 1 및 표 2에 나타낸 조성비에 따라 실시예 및 비교예 모두 각 원료를 믹서 혼련을 사용하여 혼합 한 후, 트윈스크류 압출기로 용융혼련하여 각 조성물을 펠렛상으로 제조하고, 사출기를 이용하여 테스트 시편을 제조한 후 다음 규정의 방법에 따라 평가를 실시하였다.

2.물성의 시험

(1) 표면경도

표면경도는 ASTM D2240에 규정한 방법에 따라 쇼어 경도계를 사용하여 초기 압착 상태에서의 경도를 측정하였다. 그 결과는 하기의 표 1 및 표 2에 기재하였다.

(2) 내스크래치성 측정

사파이어 침 스크래치 테스트를 수행하였다. 그 값이 3B 이상일 때 자동차 내장재 적용에 적합하다는 판정을 하였다.

(3) 외관의 측정

300 ×90 ×3mm 사출시편을 제작하여 흐름자국 및 휨 등을 육안으로 판정하였다. 그 결과는 하기의 표 1 및 표 2에 기재하였다.

(4) 인장강도의 측정

인장강도는 JIS K6301의 1호형에 규정한 방법에 따라 MTS사의 1톤(1 ton) 만능시험기를 사용하여 측정하였다. 결과는 하기의 표 1 및 표 2에 기재하였다.

(5) 굴곡탄성율의 측정

굴곡탄성율은 ASTM D785에 규정한 방법에 따라 측정하였으며 그 결과는 하기의 표 1 및 표 2에 나타내었다.

(6) 아이조드 충격강도의 측정

아이조드 충격강도는 ASTM D256에 규정한 방법에 따라 측정하였으며 그결과는 하기의 표 1 및 표 2에 나타내었다.

(7) 밀도의 측정

밀도의 측정은 ASTM 규정한 방법에 따라 측정하였으며 그 결과는 하기의 표 1 및 표 2에 나타내었다.

구분	실시예
	1	2	3
폴리프로필렌수지 무기필러 첨가제 고분자량 실리콘 수지	77.5 Kg 20.0 Kg 0.5 Kg 2.0 Kg	57.5 Kg 40.0 Kg 0.3 Kg 2.0 Kg	75.0 Kg 20.0 Kg 0.3 Kg 4.7 Kg
표면경도(R-scale)	65	63	65
내스크래치성	3B	3B	2.5B
외관	우수	우수	우수
인장강도(Kg/cm2)	230	220	230
굴곡탄성율(Kg/cm2)	24000	38000	24000
상온아이조드 충격강도(Kgㆍ/cm cm)	15	9	15
밀도	1.04	1.2	1.04

구분	비교예
	1	2	3
폴리프로필렌수지 무기필러 첨가제 고분자량 실리콘 수지	96.5 Kg 1.00 Kg 0.5 Kg 2.0 Kg	47.5 Kg 50.0 Kg 0.3 Kg 2.0 Kg	79.2 Kg 20.0 Kg 0.3 Kg 0.5 Kg
표면경도(R-scale)	70	63	65
내스크래치성	3B	3B	5B
외관	불량(휨변형)	불량(흐름자국)	우수
인장강도(Kg/cm2)	230	220	230
굴곡탄성율(Kg/cm2)	12000	42000	24000
상온아이조드 충격강도(Kgㆍ/cm cm)	19	5	15
밀도	0.91	1.26	1.04

상기 표 1과 표 2에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명의 실시예는 비교예에 비하여 내스크래치성, 외관, 기계적물성, 밀도 특성이 우수함을 알 수 있다.

이상에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명에 의하여 제조된 폴리프로필렌 수지 조성물은 폴리프로필렌, 무기필러, 첨가제로 이루어지는 조성물에 고분자량의 실리콘 수지를 첨가함으로써 우수한 내스크래치성을 나타내는 효과를 갖는다. 또한, 이로 인한 페인트 도장 공정이 제거되므로 생상성 향상 및 원가 절감의 효과를 갖는다.

Claims (5)

1. 수지 조성물 전체 중량에 대하여 (A)폴리프로필렌 수지 53.0 ~ 93.4 중량%, (B)무기필러 5.0 ~ 40.0 중량%, (C)첨가제 0.1 ~ 2.0 중량% 및 (D)고분자량의 실리콘 수지 1.5 ~ 5.0 중량%를 포함하고, 상기 (D)고분자량의 실리콘 수지는 수평균 분자량이 500,000 ~ 1,000,000인 것을 특징으로 하는 내스크래치성이 향상된 수지 조성물.
2. 제1항에 있어서, 상기 폴리프로필렌 수지는 프로필렌 단일중합체 또는 에틸렌-프로필렌 삼원공중합체인 것을 특징으로 하는 내스크래치성이 향상된 수지 조성물.
3. 제1항에 있어서, 상기 무기필러는 탈크, 카올린 및 칼슘카보네이트 중에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 내스크래치성이 향상된 수지 조성물.
4. 제1항에 있어서, 상기 첨가제는 산화방지제, 중화제, 내후안정제 및 핵제중에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 내스크래치성이 향상된 수지 조성물.
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