KR100558808B1 - 만족스러운외관을갖는엘라스토머개질된폴리올레핀물질의외부자동차구성부품 - Google Patents

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Abstract

약 50% 이하의 헤이즈 수준을 갖는 엘라스토머 개질된 폴리올레핀 수지 매트릭스 및 이에 균일하게 분포된 특수효과 안료를 포함하는 만족스러운 외관을 갖는 외부 자동차 구성부품.

Description

만족스러운 외관을 갖는 엘라스토머 개질된 폴리올레핀 물질의 외부 자동차 구성부품
발명의 분야
본 발명은 엘라스토머로 개질된 폴리올레핀을 포함하고, 약 50% 이하의 헤이즈가 측정되고 알루미늄 플레이크 안료 또는 진주광택성 안료, 및 바람직하게는 투명 안료와 같은 특수효과 안료를 함유하는 물질에 관한 것이다. 좀더 상세히 말해서, 본 발명의 바람직한 양태는 자동차 외부를 색채 매칭시키기 위해서 선택된 안료를 갖는 물질로 제조된 외부 자동차 구성부품 및 이러한 부품의 재활용에 관한 것이다.
발명의 배경
자동차 업계는 예를 들면, 차량을 제조하기 위해서 한번 사용된 상당량의 스틸을 중합체 수지로 제조된 경량 부품으로 대체함으로써 차량의 연료 효율을 증가시키기 위해서 수십년 동안 연구하여 왔다. 동시에, 업계는 천연자원의 소비를 감소시키기 위해 차량 구성부품의 재활용 방향으로 나아가고 있다. 현대의 열가소성 수지는 구조적인 구성부품에 대한 양호한 인장강도 또는 범퍼에 대한 양호한 충격 강도와 같은 개선된 물리적 성질을 지니고 있으며 재활용될 수 있다.
만족스러운 기능성은 다른 공지된 열가소성 재료로 달성될 수 있지만, 개선된 외관을 갖는 열가소성 물질이 여전히 필요하다. 특정 적용에 적합하도록 맞춘 물리적인 성질을 유지하면서, 차량의 페인팅된 외부의 외관과 매칭되도록 착색될 수 있는 열가소성 물질이 자동차 시장에서 특히 필요하다. 페인트의 외관을 매칭시키는 과정은 예를 들면, 금속 및 기타 특수-효과 코팅을 포함하는 광범위한 자동차 색채 팔레트의 견지에서 어려웠었다. 또한, 차량의 피니시가 평활성, 광택성 및 상의 진하기에 있어서 최고 품질이 되기를 기대한다.
과거에, 외부 자동차 플라스틱 부품은 보통 차체의 코팅과 매칭을 이루도록 페인팅되거나 필름으로 적층되었다. 플라스틱 부품의 페인팅은 다수의 이유로 문제가 있다. 첫째, 부품은 불규칙하게 조형되어 균일한 두께의 매끈한 막을 모든 목적하는 표면에 적용시키는 것이 종종 어렵다. 둘째, 자동차 조립 공장내 조정된 방출의 주범 중 하나가 다양한 층의 피니시 물질이 적용되는 페인트 숍이다. 또한 페인트 숍은, 자동차 공장이 다수의 개별적인 층을 적용할 필요로 인하여 다양한 층을 경화하기 위한 둘 이상의 요구되는 오븐, 및 분무 페인팅 작업으로부터 발생하는 대용적의 폐공기의 방출을 감소시키기에 필요한 방출 조절 장비를 구비하여 건설될 경우 가장 비용이 많이 드는 영역 중의 하나이다. 따라서, 별도의 페인팅 과정을 설비하는 데에는 코팅 라인 및 오븐을 위해 더 많은 제조 바닥 면적을 요한다. 셋째, 페인팅 과정은 탄성 부품 및 제품 생산 비용 및 시간을 증가시킨다. 네째, 제품의 페인트 층은 사용하는 동안 보기 흉한 박리와 기타 표층박리 문제 및 탄성 제품에 비하여 코팅의 불충분한 가요성으로 인한 저온 균열을 겪을 수 있다. 마지막으로, 부품의 변형을 피할 필요로 인하여 코팅의 열경화에 이용될 수 있는 제한된 온도 때문에 도포된 코팅의 양호한 성질을 개발하기가 종종 어렵다.
외부 부품을 위한 다수의 개량 플라스틱 또는 차량의 외부 부품을 페인팅할 필요를 제거하기 위한 방법이 제안되어 왔다. 특정 외부 부품은 착색된 폴리비닐 클로라이드 물질로부터 형성할 수 있다. 특정 부품만이 이러한 물질로 달성될 수 있는 성질로 인하여 폴리비닐 클로라이드로부터 제조될 수 있다. 한정판 스포츠 카 중의 하나인 DeLorean은 비페인팅 금속 스킨으로 생산되었다. 그러나, 천연 금속 외부를 사용하는 것은 사용될 수 있는 색채를 제한한다.
Duvdevani 등의 미국 특허 제4,268,552호는 중화된 설폰화 엘라스토머와 폴리올레핀의 블렌드로 된 엘라스토머-풍부 내부 코어 및 폴리올레핀으로 된 외부 쉘 또는 스킨을 사출성형함으로써 형성되는 전방 및 후방 패시아에 대해 기재하고 있다. Duvdevani 참고문헌은 패시아가 목적하는 피니시를 달성하도록 페인팅되어야 한다고 교시하고 있다.
Papendick 등의 미국 특허 제5,037,680호는 차량 외부용으로 적합한 색채로 채색된 열가소성 폴리올레핀의 외부 자동차 구성부품에 대해 기재하고 있다. 이어서 구성부품에 원하는 광택, 광채, 내-표면손상성, 및 내구성을 달성하기 위해서 투명한 코팅의 외부층이 제공되어야 한다. 또한, 자동차 피니시 시장을 지배하는 금속 착색제의 경우에, 플레이크 안료를 투명 코팅층에 포함시켜야 하고 폴리올레핀 조성물에는 사용될 수 없다. 플레이크 안료와 유색 안료의 이러한 분리는 플레이크 안료 및 유색 안료 모두가 페인트의 동일층에서 혼합되고 페인트의 투명층으로 오버코팅되는 페인팅된 외부 바디의 외관과 매칭시킴을 어렵게 할 수 있다. 또한, Papendick 참고문헌의 투명 코팅된 구성부품은 통상적인 방법으로 페인팅된 부품에서 수반되는 것처럼 표층박리, 색채 쉬프트 및 외관 변화를 수반하는 표층박리 또는 스크래칭의 동일한 문제점을 지니기 쉽다.
Rohrbacher의 미국 특허 제5,055,346호는 가요성 열성형 중합체 물질 상에 아크릴 열가소성 페인트 층의 적층물을 형성하는 과정을 기재하고 있다. 적층물 및 경질 합성 수지 기질을 목적하는 형상으로 분리 성형한다. 마지막으로, 형성된 적층물을 경질 기질에 접착시킨다.
Kobayashi 등의 미국 특허 제5,574,087호는 아이소스타틱 프로필렌 단독중합체 또는 프로필렌 블록 공중합체 중의 하나와 에틸렌-프로필렌 공중합체의 혼합물로부터 가스 사출성형에 의해서 성형되는 성형 보호 스트립에 대해 기재하고 있다. 착색성 조성물은 기재되어 있지 않다.
Terada 등의 미국 특허 제5,574,087호는 폴리프로필렌, 바나듐 화합물-촉매 에틸렌-프로필렌 공중합체 고무, 티타늄 화합물-촉매 에틸렌-프로필렌 공중합체 고무 및 폴리에틸렌의 블렌드로부터 대형 외부 자동차 외부 부품을 형성함을 기재하고 있다. 형성된 부품은 페인팅되어야 한다.
Gbitz 등의 미국 특허 제5,208,081호에는 고무성 폴리프로필렌-상용성 공중합체와 배합된 아이소스타틱 폴리프로필렌 또는 프로필렌과 에틸렌 공중합체를 포함하는 성형 조성물이 기재되어 있다.
마지막으로, Chrysler Corporation은 최근에 색채를 지닌채로 성형된 아크릴로니트릴-스티렌-아크릴레이트 열가소성 수지로 제조된 바디패널을 갖는 컨셉트 카인 Plymouth Pronto를 일반에 전시하였다. 이 차는 순수 바닐라 색조 (즉, 비금속성)이다. 피니시가 매끈하고 광택성인 페인팅된 차량과 달리, 컨셉트카는 텍스춰된 매트 피니시를 갖는다.
따라서, 자동차의 외부에 사용되고 나중에 제거되고 추가의 사용을 위해서 재활용될 수 있는 제품을 구비하는 것이 바람직하다. 가공되어 형성될 수 있고, 색채가 제품에 만족스러운 외관을 부여하고 바람직하게는 페인팅하지 않으면서 인접 표면과 색채 매칭할 수 있는, 착색 제품으로 성형 가공될 수 있는 물질을 제공함이 더욱 바람직할 것이다.
본 출원인은 비착색인 경우 광투과 및/또는 헤이즈에 의해 측정하여 높은 투명도 및/또는 선명도를 갖는 엘라스토머 개질된 폴리올레핀 물질을 페인트 질 외관을 띤 목적하는 색채의 제품 및 부품을 생산하기 위해서 특수효과 안료로 착색할 수 있음을 발견하였다. 특히, 하나의 양태에서 본 발명 블렌드 조성물을 차체의 외부 색채와 매칭시키는 자동차 부품으로 착색할 수 있고 형성할 수 있다. 블렌드 조성물을 바람직한 물리적 성질, 예를 들면 적용된 하중하에서의 변형 용이성으로 측정되는 범퍼 패시아에 적합한 우수한 가요성을 제공하도록 제형할 수 있다.
제 2 바람직한 양태에서, 엘라스토머 개질된 폴리올레핀 물질은 차체 측면 클래딩에 필요한 강도 및 인성을 부여하도록 제형된다.
발명의 요약
본 발명은 적어도 하나의 폴리올레핀 물질 및 적어도 하나의 열가소성 엘라스토머 또는 고무 및 특수효과 안료를 포함하는 낮은 헤이즈 또는 투명한 조성물의 매트릭스를 제공한다. 낮은 헤이즈란 ASTM D 1003에 의해 측정하여, 조성물의 60-mil 플라크의 헤이즈가 약 50% 이하임을 의미한다. 투명한 물질이란 ASTM D 1003에 의해 측정하여, 60-mil 플라크에 대해서 적어도 약 80%의 투과율을 갖는 물질을 의미한다. 본 발명은 상술된 투명한 엘라스토머 블렌드 및 적어도 하나의 투명 안료를 포함하는 착색된 조성물을 추가로 제공한다.
다른 양태에서, 본 발명은 구성부품을 형성하고, 이를 자동차의 외부에 고정하고 구성부품을 제거하고 구성부품을 목적하는 형상으로 연마하고 용융 형성함으로써 자동차 구성부품을 재활용하는 방법을 제공한다.
본 발명은 본 발명에 따른 조성물의 층과 재활용 구성부품과 같은 제 2 중합체 조성물의 층을 공-압출하는 방법, 및 이러한 방법으로 형성된 복합재 제품을 추가로 제공한다.
바람직한 양태의 설명
본 발명의 물질은 적어도 하나의 특수효과 안료가 균일하게 분포된 매트릭스로 열성형된 낮은 헤이즈 또는 투명한 열가소성의 엘라스토머 개질된 폴리올레핀 수지를 포함한다. 물질은 바디 측면 클래딩 또는 몰딩 또는 범퍼 패시아와 같은 자동차 구성부품으로 형성할 수 있다.
본 발명의 폴리올레핀 성분은 바람직하게는 지방족 폴리올레핀을 포함한다. 다수의 적용에서, 본 조성물로부터 형성된 제품은 우수한 옥외 내후성을 지녀야 한다. 예를 들면, 본 조성물로부터 형성된 자동차 부품은 외부 페인트에 대해 수행할 경우, 가속 시험(예를 들면, 제논 램프 노출에 의한) 또는 플로리다 또는 아리조나의 특정 장소에서 필드 시험을 위한 특정 기준에 도달해야 한다. 지방족 폴리올레핀이 바람직하게는 블렌드 조성물 및 이로부터 형성된 제품의 내후성을 증가시키기 위해서 사용된다.
폴리올레핀 성분은 에틸렌, 프로필렌, 1-부텐, 2-부텐, 1-펜텐, 1-헥센, 1-옥텐, 부타디엔, 이소프렌, 디사이클로펜타디엔, 1,4-헥사디엔, 사이클로옥타디엔, 디사이클로옥타디엔, 메틸렌노보넨, 5-에틸리덴-2-노보넨, 5-비닐-2-노보넨, 5-메틸렌-2-노보넨, 5-메틸-1,4-헥사디엔, 7-메틸-1,6-옥타디엔 등의 단독중합체 또는 공중합체를 포함할 수 있다. 이들 중에서, 에틸렌, 프로필렌 및 1-부텐 단독중합체, 및 공중합체가 바람직하다. 폴리올레핀 단독중합체 또는 공중합체는 정화되고 응집된 메탈로센-촉매된 중합체를 포함할 수 있다.
메탈로센-촉매화 폴리올레핀이 본 발명의 한 양태에서 바람직하다. 메탈로센-촉매화 폴리올레핀은 협소한 분자량 분포를 갖는 매우 균일한 중합체로서 특징화될 수 있다. 메탈로센-촉매된 폴리올레핀은 매우 낮은 밀도 및 우수한 광학성을 지닐 수 있다. 특히, 폴리에틸렌 단독중합체 또는 부텐, 헥센, 옥텐, 또는 기타 올레핀과 에틸렌의 공중합체의 메탈로센-촉매화 선형 저밀도 폴리에틸렌 물질은 매우 높은 다트 충격 및 명도를 특징으로 한다. 이러한 물질은 가소제를 필요로하지 않고 높은 투명도를 나타낸다. 신디오탁틱 폴리프로필렌(s-PP)을 통상적인 중합 온도 및 압력에서 메탈로센 촉매를 이용하여 높은 수율로 생산할 수 있다. s-PP는 낮은 밀도 및 높은 투명도를 지니며 본 발명의 조성물에 사용하기에 맞도록 맞춘다. 메탈로센-촉매화 아이소스타틱 폴리프로필렌은 지글러-나타 촉매로 생성된 아이소스탁틱 폴리프로필렌보다 더욱 연성의 투명한 물질이다.
하나의 바람직한 양태에서, 폴리올레핀 물질은 낮은 헤이즈 또는 투명한 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 또는 폴리부텐을 포함한다. 폴리부텐은 실온에서 액체 또는 고체일 수 있고 바람직하게는 고체이다. 블록 공중합체와 폴리부텐이 투명한 엘라스토머 블렌드를 생성하기 위해서 배분된다.
열가소성 엘라스토머 또는 고무는 EPM 또는 특별한, 청정하고 투명하거나 낮은 헤이즈 등급의 EPDM 고무와 같은 올레핀 엘라스토머 또는 블록 공중합체 엘라스토머, 특히 폴리올레핀과 방향족 비닐 블록을 지닌 블록 공중합체 엘라스토머를 포함할 수 있다. A-B-A 트리블록 공중합체가 바람직한 열가소성 엘라스토머 또는 고무 중에 속한다. 이러한 트리블록 공중합체는 익히 공지되어 있고 다수의 다양한 용도를 지녔다. 이러한 트리블록 엘라스토머에서, 중간 블록은 고무 물질이고 경질 엔드블록은 중합체가 실온에서 탄성 행태를 유지하면서 열가소성 물질로서 가공될 수 있게 하는 열 가역성의 물리적인 가교결합제로서 작용한다. 열가소성 엘라스토머는 열경화 고무보다 나은 다수의 장점을 제공한다. 열가소성 엘라스토머는 열경화 물질과 달리 용융물로서 가공될 수 있고 단순한 재용융 및 재성형에 의해서 재활용될 수 있다. A 블록으로서 폴리에틸렌 또는 다른 폴리비닐 방향족 탄화수소를, B 블록으로서 엘라스토머를 갖는 A-B-A 블록 공중합체가 이러한 열가소성 엘라스토머 물질의 가장 다용도인 것들 중에 속한다.
기타 엘라스토머를 사용할 경우, 열가소성 엘라스토머는 가요성이고 적용된 하중 하에서 쉽게 변형된다. 폴리올레핀 물질을 개질시키기 위해서 사용되는 열가소성 엘라스토머의 양은 본 발명 물질로부터 형성될 제품에 얼마나 많은 가요성이 요구되는지로 좌우된다. 도어 포스트 또는 도어 패널과 같이 구조적 강도를 제공하기 위해서 사용되는 기타 구성부품의 제조에 요구되는 것보다 더 많은 양의 열가소성 엘라스토머가 예를 들면, 바디 측면 몰딩, 클래딩, 로커 몰딩, 범퍼 패시아, 벨트선 밀봉, 바람막이 유리 가스켓, 백라이트 가스켓 및 밀봉 시스템 제조에 사용될 수 있다. 밀봉제 및 기타 성분에 있어서, 적절히 기능하기 위해서는 탄성이 필수적이다.
본 발명은 광범위의 엘라스토머 함량을 지닐 수 있다. 범퍼와 같이 진정한 탄성이 중요한 제품에 있어서, 엘라스토머는 조성물의 30 중량% 이하, 바람직하게는 약 15 중량%를 구성할 수 있다.
하나의 바람직한 양태에서, 열가소성 엘라스토머 또는 고무는 A-B-A 블록 공중합체이다. 블록 공중합체는 바람직하게는 폴리비닐 방향족 탄화수소인 A 블록과 폴리(에틸렌-부틸렌)인 B 블록을 갖는다. S-EB-S 열가소성 엘라스토머가 특히 바람직하다.
폴리스티렌-폴리(에틸렌-부틸렌)-폴리스티렌 블록 공중합체가 익히 공지되어 있고, 예를 들면, 모두 본원에 참고문헌으로 인용되는 미국 특허 제4,323,534호, 제4,355,425호, 및 제4,880,878호에 기재되어 있다. 스티렌-폴리(에틸렌-부틸렌)-스티렌 블록 공중합체는 예를 들면, Shell Chemical Company(텍사스 휴스톤)로부터 상표명 KRATON G하에 시판된다.
A-B-A 블록 공중합체를 낮은 헤이즈 또는 투명한 폴리올레핀 수지와 블렌딩할 수 있다. 이러한 폴리올레핀 중의 하나가 액체 폴리부텐이다. 엘라스토머 또는 고무 성분과 폴리올레핀 성분의 비는 목적하는 최후의 성질에 따라서 결정된다. 블렌드는 약 92 중량% 이하의 폴리올레핀 물질 및 약 90 중량% 이하의 엘라스토머 또는 고무를 함유할 수 있다. 바람직하게는, 블렌드는 약 1 중량% 내지 약 70 중량% 폴리올레핀 단독중합체 또는 공중합체, 또는 이들의 혼합물을 함유하고, 약 6 중량% 내지 약 35 중량% 폴리올레핀 물질을 함유하는 물질이 특히 바람직하다. 액체 폴리부텐을 사용할 경우, 블록 공중합체 및 폴리올레핀을 바람직하게 선택하고 블렌드가 적어도 50의 Shore A 경도를 갖도록 배분한다.
열가소성 엘라스토머와 폴리올레핀 물질의 블렌드 또는 그래프트 공중합체에서, 블렌드 또는 그래프트의 중합체 간의 굴절율 차는 조성물이 투명하게 되도록 하기 위해서 가능한한 적은 것이 바람직하다. 또한, 두 물질은 블렌드가 요구되는 헤이즈 또는 투명도 특성을 갖도록 선택되어야 한다.
A-B-A 블록 공중합체 및 폴리올레핀 외에, 본 발명의 조성물은 또한 아크릴 고무와 같은 기타 낮은 헤이즈 또는 투명한 중합체를 포함할 수 있다. 기타 중합체를 블렌드에 첨가할 경우, 이들은 바람직하게는 약 6 중량% 내지 약 10 중량%의 양으로 첨가된다.
본 발명의 조성물은 가소제, UV 흡수제, 간섭된 아민 광 안정제, 산화방지제, 접착 촉진제, 발포제 및 이들 첨가제의 혼합물을 포함하여 당분야에 공지된 다양한 첨가제를 추가로 포함할 수 있다.
가소제는 본 발명 물질의 50 중량% 이하, 바람직하게는 약 0.1 중량% 내지 약 50 중량%, 특히 바람직하게는 약 1 중량% 내지 약 10 중량%의 양으로 첨가할 수 있다. 본 발명 물질에 유리하게 첨가되는 가소제는 특별한 예로 디부틸 말리에이트, 디메틸 이소프탈레이트, 디-(2-에틸헥실) 프탈레이트, 디부틸 아디페이트, 디이소노닐 아디페이트, 디이소옥틸 아디페이트, 폴리프로필렌 아디페이트, 디-n-헥실 아젤레이트, 디노닐 아잘레이트, 디부틸 세바케이트 등을 포함하는, 디알킬 말리에이트, 디알킬 이소프탈레이트, 디알킬 프탈레이트, 디알킬 아디페이트, 디알킬 아잘레이트, 및 디알킬 세바케이트와 같은 2산의 디알킬 에스테르; 트리카프릴 시트레이트와 같은 3산의 트리알킬 에스테르; n-부틸 스테아레이트 및 옥틸 탈레이트와 같은 지방산의 에스테르; 혼합된 에스테르 및 이들의 혼합물을 포함하지만 이로써 제한되지는 않는다.
UV 흡수제, 간섭된 아민 광안정제 및 산화방지제는 보통 낮은 수준으로, 예를 들면 조성물의 약 0.025 중량% 내지 약 5 중량%로 사용된다. UV 흡수제의 예는 BASF Corp. (뉴져지 마운틴 올리브), CYTEC Industries (뉴져지 웨스트 패터슨), Ciba-Geigy Corp. (뉴욕 호돈) 및 Witco Corp. (커네티컷 그리니치)을 포함하여 다수의 공급처로부터 시판되는 벤조페논 및 벤조트리아졸을 포함한다. 간섭된 아민 광안정제 또한 예를 들면 CYTEC 및 Ciba-Geigy로부터 시판된다. 산화방지제는 알킬화된 페놀과 비스페놀, 알킬리덴 폴리페놀 및 기타 페놀 유도체; 유기 포스파이트 및 포스페이트; 하이드로퀴논 및 이의 유도체; 및 산화방지제로서 유용한 것으로 알려진 다양한 기타 화합물을 포함한다.
접착 촉진제는 사용시 10 중량% 이하, 바람직하게는 약 1 중량% 내지 약 10 중량%의 양으로 첨가할 수 있다. 접착 촉진제는 바람직하게는 본 발명의 조성물이 복합재 제품을 제조하기 위해서 사용될 경우 첨가된다. 발포 제품을 생산하기 위해서는 발포제가 조성물에 첨가된다. 발포제는 4 중량% 이하, 바람직하게는 약 0.25 중량% 내지 약 4 중량%의 양으로 첨가할 수 있다.
본원에 사용된 용어 "투명"이란 ASTM법 D1003에 의해서 측정하여, 60-mil 플라크에 대해 적어도 80%의 투과를 갖는 물질을 의미한다. 바람직하게는, 블렌드는 60-mil 플라크에 대해 적어도 90%의 투과를 갖는다.
이와는 달리, 또는 추가로, 블렌드는 ASTM법 D1003에 의해서 측정하여, 60-mil 플라크에 대해 50% 이하의 헤이즈를 갖는다. 바람직하게는, 헤이즈는 약 30% 이하이다. 본 발명 조성물의 60-mil 플라크의 헤이즈가 약 10% 이하, 특히 약 5% 이하의 헤이즈를 갖는 것이 특히 바람직하고, 일반적으로 조성물은 바람직하게는 가능한한 최저 헤이즈를 갖는다. 하지만, 더욱 얇은 제품이 두꺼운 제품보다 측정된 더 높은 헤이즈 값에서 양호한 외관을 지닐 수 있다. 낮은 헤이즈 또는 높은 투명도는 착색된 조성물에서 색채 및 광택의 진하기, 및 특수효과 색채의 금속성 및 진주광택성 광도 및 청정도를 제공한다. 본 발명의 착색 조성물로부터 형성된 자동차 제품은 차량의 인접한 페인팅면과 유사하거나 매우 바람직한 금속성 색채에 있어서도 외부 페인팅면을 대체할 수 있다.
상술된 바와 같이, 실질적으로 투명한 각종 안료 및 착색제를 본 발명의 조성물에 첨가하는 것이 특히 바람직하다. 본 발명의 중합체 블렌드의 높은 투명도 및 낮은 헤이즈로 인하여, 중합체 블렌드로부터 형성된 착색된 조성물은 코팅과 밀접하게 매칭하는 색채 및 높은 광택의 진하기를 지닌다. 특히, 이러한 조성물은 제형자가 차체상의 코팅과 밀접하게 매칭하기 위해서 필수적인 금속성 및 진주광택성 효과를 생성하도록 한다.
안료를 약 10 중량% 이하, 바람직하게는 약 4 중량% 내지 약 6 중량%의 양으로 첨가할 수 있다. 충분한 안료를 목적하는 색채 및 불투명도를 달성하기 위해서 첨가한다. 안료를 바람직하게는 본 발명 블렌드로 도입하기 전에 저분자량 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌 물질과 같은 적합한 담체에 먼저 분산시킨다. 안료 로딩은 10% 이상일 수 있지만, 숙련된 기술자는 중합체 블렌드의 물리적 성질이 높은 안료 로딩에 의해 악영향을 받게되는 지점이 존재함을 숙지할 것이다.
당분야에 공지된 다수의 안료가 있고, 특히 이들 중의 어떤 것이라도 사용할 수 있다. 사용된 안료는 무기 또는 유기 안료일 수 있다. 특히, 플레이크 안료를 포함하는 특수효과 안료를 금속성 외관과 같은 특수효과를 달성하기 위해서 단독으로 또는 유색 안료와 배합하여 사용할 수 있다. 무기 안료는 예를 들면, 금속 옥사이드 및 크로메이트를 포함한다. 유리하게 사용할 수 있는 안료의 특별한 예는 티타늄 옥사이드, 카본 블랙, 황토, 시에나토, 엄버, 헤마타이트, 리모나이트, 적철 옥사이드, 투명 적철 옥사이드, 흑철 옥사이드, 갈철 옥사이드, 크로뮴 옥사이드 그린, 스트론튬 크로메이트, 제 2 철 페로시아나이드 (프러시안 블루), 울트라마린 블루 및 납 크로메이트이다. 유용한 유기 안료의 특별한 예는 금속화 및 비금속화 아조 레드, 퀴나크리돈 레드 및 바이올릿, 앤트라퀴논 레드, 페릴렌 레드, 구리 프탈로시아닌 블루 및 그린, 오탈로시아닌 블랙, 이소인돌리논 오랜지 및 옐로우, 카바졸 바이올릿, 모노아릴라이드 및 디아릴라이드 옐로우, 벤즈이미다졸론 옐로우 및 오랜지, 톨릴 오랜지, 나프톨 오랜지 등이다. 무기 및 유기 안료는 BASF Corporation (뉴져지 마운틴 올리브), Cabot Corporation (매사츄세츠 빌베리카), Ciba-Geigy Corp. (델라웨어 뉴포트), Colombian Chemicals, Co. (조지아 아틀란타), Cookson Pigments, Inc. (뉴져지 뉴워크), Degussa Corp. (뉴져지 릿지필드 파크), Sandoz Chemicals Corp. (노스 캐롤라이나 샬로트) 및 Mineral Pigments Corp. (메릴랜드 벨츠빌)를 포함하는 다수의 공급처로부터 시판된다.
특수효과 플레이크 안료의 예는 알루미늄, 운모, 금 청동 (구리-아연 합금), 구리, 니켈, 황동, 마그네슘, 아연 및 이들의 합금을 포함하지만 이로써 제한되지 않는 금속 플레이크 및 진주광택성 안료이다. 플레이크 안료는 보통 미세, 중간, 굵은 등급으로 사용가능하다. 알루미늄 및 진주광택성 운모가 특히 바람직하다. 시판 알루미늄 플레이크 안료는 Silberline (펜실베니아 타마쿠아), EM Industries (뉴욕 호돈), Aluminum Company of America (펜실베니아 피츠버그), Obron Atlantic Corp. (오하이오 페인스빌), Reynolds Metals Company (버지니아 리치몬드) 및 Toyo Aluminum KK (일본 오사카 히가시쿠)를 포함하여 다수의 공급처로부터 입수가능하다. 운모는 The Mearl Corporation (뉴욕주 뉴욕) 및 EM Industries (뉴욕주 호돈)으로부터 시판된다.
특수효과 플레이크 안료, 및 실질적으로 투명한 유색 안료를 사용할 경우, 이들은 본 발명의 중합체 조성물과 블렌딩하기 전에 개별적으로 또는 함께 표면 처리, 개질 또는 예비분산될 수 있다. 일부의 경우에, 플레이크 안료는 단순히 압출도중 용융된 조성물 중으로 교반될 수 있다. 안료를 예비분산시킬 경우, 이들은 당분야에 공지된 방법에 따라 농후 안료로서 제조할 수 있다. 안료 및 중합체의 양은 사용된 안료에 따라 변하고 안료 농축물의 분산액 특성 또는 성질을 최적화하기 위해서 당분야의 전문가에 의해서 용이하게 결정된다. 플레이크 안료는 플레이크의 벤딩 또는 파손을 피하는 방법으로 가공되어야 한다. 상술된 유색 안료와 같은 기타 안료는 바람직하게는 예비분산시키거나 예비처리한다. 안료 분산 과정 도중, 분말 안료내 안료 응집물이 분쇄되고 안료는 최소 안료 로딩으로 최적 발색 허용을 위해 예정된 미세한 크기로 연마될 수 있다. 플레이크 안료를 배제한, 분산된 안료의 평균 입자 크기는 바람직하게는 약 1 ㎛ 이하, 특히 바람직하게는 약 0.2 ㎛ 이하이다. 또한, 최적의 발색을 달성하기 위해서 안료를 분산 매질 또는 본 발명의 조성물에 의해서 습윤화함이 중요하다. 제조된 안료 페이스트 또는 농축물을 블렌딩 단계도중 본 발명의 조성물로 도입한다. 특히 투명한 안료를 포함하여 특수효과 안료 및/또는 유색 안료는 엘라스토머 개질된 폴리올레핀 수지 매트릭스에 균일하게 분포된다. "균일하게 분포된"이란 육안으로 관찰시 제품이 제품의 의도되는 용도에 적합한 적당히 균일한 색채 및/또는 금속성 외관을 지니는 것으로 보임을 의미한다.
염료가 안료 대신에 또는 추가로 사용될 수 있다. 적합한 염료의 예에는 아조 염료, 아조 금속 착물, 앤트라퀴논 염료, 및 나프타진이 포함된다.
상술된 모든 물질이 블렌딩 단계 동안 함께 블렌딩될 수 있고, 이어서 블렌딩된 조성물은 목적하는 제품으로 열성형될 수 있다. 블렌딩 단계는 당분야에서 통상적으로 사용되는 방법을 사용하여 여느 편리한 온도에서 수행할 수 있다. 블렌딩은 당분야에 공지된 방법 및 Banbury 혼합기, 연사기, 단축 또는 이축 압출기 등과 같은 장치를 사용하여 수행할 수 있다. 또한 블렌딩이 최종 제품을 형성하기 위해서 사용되는 장치에서, 예를 들면, 트윈 스크루 압출기의 챔버에서, 전체 또는 부분적으로 일어남이 가능하다.
열가소성 물질의 다양한 공지된 형성 방법을 본 발명의 조성물로부터 제품을 형성하기 위해서 사용할 수 있다. 적합한 과정의 예에는 압축 성형, 압출, 열성형 및 사출성형이 포함되지만 이에 제한되지 않는다. 본 조성물은 사용된 성형 또는 형성 장비에 적합한 용융 유동을 지니도록 제형된다. 예를 들면, ISO 1133에 따라서 측정된 바와 같이 약 0.4 내지 약 35 g/10분의 광범위한 용융 유동값이 가능하다.
본 발명의 조성물의 외부층 및 다른 열가소성 물질로부터의 내부 기질층을 지닌 부품을 공압출시킴이 또한 가능하다. 공압출된 부품의 경우에, 조성물은 하나 이상의 접착 촉진제를 추가로 포함할 수 있다. 바람직한 과정에서, 본 발명 조성물로부터 형성된 외부 스킨을 착색하고 바디 측면 몰딩 상에 적층한다. 적층 과정은 하나 이상의 방법으로 성취할 수 있다. 하나의 바람직한 양태에서, 외부 스킨은 본 발명의 조성물을 압출기로 도입하고 후속적으로 외부 스킨 및 기질을 공-압출에 의한 압출 과정 동안 기질 상으로, 특히 바디 측면 몰딩 상으로 적층된다. 다른 바람직한 양태에서, 외부 스킨 및 기질이 개별적으로 압출되고 예를 들면, 접착 촉진제 층 또는 접착제를 필름과 기질 사이에 샌드위칭시키고 이어서 층을 결합시키기 위해서 압력과 열을 가함으로써 통상적인 방법에 따라서 적층물이 형성된다.
다양한 제품을 본 발명의 방법에 의해서 형성할 수 있다. 특히 바람직한 양태에서, 본 방법이 자동차 외부 바디 부품 및 몰딩, 예를 들면, 밀봉물, 트림 스트립, 바디 측면 몰딩, 클래딩, 패시아, 스포일러, 에어 댐, 도어 핸들, 거울 하우징 등을 포함하는 연마작용 부품을 형성하기 위해서 사용된다. 본 발명의 조성물로부터 전체 또는 부분적인 바디 패널, 도어 및 전방 및 후방 데크 리드를 형성하는 것이 특히 바람직하다. 본 조성물로부터 윈도우 프레이밍, 실링, 실 플레이트, 및 트림을 형성함이 또한 바람직하다. 본 중합체 조성물의 낮은 헤이즈 및/또는 높은 투명도 또는 명도로 인하여, 착색된 조성물은 자동차 피니시에 널리 사용되는 밝은 금속성 효과 및 스파클링 색채를 생성하기 위해서 알루미늄 및 진주광택성 안료와 같은 선택된 특수효과 안료와 배합할 수 있는, 지극히 매력적인 진하기의 상을 갖는 높은 광택 피니시를 제공한다.
외부 바디 색채를 위한 자동차 적용에 추가로, 본 조성물은 미등, 전조등 및 회전신호 커버를 포함하여 렌즈와 같은 기타 외부 또는 내부 자동차 부품 또는 제품, 내부 도어 패널, 내부 윈도우 프레이밍, 실링, 및 트림, 실 패널, 그린하우스 덱, 기구 패널 커버 및 내부 도어 핸들을 형성하기 위해서 사용할 수 있다. 냉장고 및 냉동고를 포함하는 기구를 위한 기구벽 패널 (내부 및 외부 모두); 기구, 장치 또는 기타 제품을 위한 핸들; 냉장고, 냉동고 또는 기타 제품을 위한 트레이; 및 저장 박스 또는 선반을 포함하는 비-자동차 용도 또한 고려된다.
본 조성물의 상대적으로 낮은 밀도는 이들을 강도, 충격 또는 기타 성질이 제품의 중량을 최소화하면서 달성되어야 하는 적용에 있어 특히 바람직하게 한다. 물질의 중량은 추가된 중량이 연료 마일리지를 감소시키기 때문에 자동차를 생산함에 있어 오랫동안 고려되어 왔다. 본 조성물 및 물질은 과거에 다양한 자동차 적용을 위해 사용되었던 PVC보다 약 30%까지 더 가벼운 장점이 있다.
기타 성질에 관하여, 본 엘라스토머 개질된 폴리올레핀 조성물은 ISO 178에 따라서 약 100 내지 약 700 MPa 범위의 굴곡률 값, ISO 180/A에 따라서 0℃ 이상에서 15 KJ/m2 내지 비파괴이고, 및 -40℃에서 약 1.5 내지 40 KJ/m2인 충격 강도 및 130℃에서 25분 후 물질의 실질적으로 해로운 변화를 나타내지 않는 내열성을 달성하기 위해서 제형될 수 있다.
본 발명에 따라 형성된 자동차 외부 구성부품은 페인팅된 표면이 구성부품에 인접하도록 자동차에 고정될 수 있다. 구성부품의 외관은 바람직하게는 차량의 페인팅된 표면과 실질적으로 색채 매칭시킨다. 특히, 외부 자동차 구성부품은 바디 측면 클래딩 또는 범퍼 패시아일 수 있다.
본 발명에 따라서 제조된 자동차 구성부품은 폴리올레핀 수지 매트릭스와 기타 열가소성 물질, 전형적으로 자동차 적용에서 사용되는 것들과의 상용성으로 인하여 재활용 과정에 특히 적합하다. 본 발명 구성부품을 재활용시킬 때, 전형적으로 구성부품을 차량으로부터 제거하고 물질을 새로운 형상으로 형성하기 전에 입상 물질로 분해시킨다. 구성부품을 공지된 방법을 사용하여 입상 물질로 분쇄할 수 있다. 상술된 바와 같이, 본 발명의 폴리올레핀 수지 매트릭스는 기타 열가소성 물질과 상용성이고 재순환 과정 도중 이러한 물질과 블렌딩될 수 있다.
본 발명이 하기의 제한되지 않는 실시예에 의해서 설명된다. 모든 부는 달리 주지되지 않을 경우 중량부이다.
실시예
실시예 1
은 금속 물질의 제조
하기의 물질을 Banbury 혼합기로 무게를 단다: 67.71 중량부 Quantum PP 7352 (일리노이 시카고의 Quantum Chemical Corp.로부터 시판되는 폴리프로필렌 공중합체); 16.93 중량부 Exxon AchieveTM 3825 (Exxon으로부터 입수되는 메탈로센-촉매화 폴리프로필렌); 6.77 중량부 KratonTM 1652 (텍사스 휴스톤의 Shell Chemical Company로부터 입수되는 열가소성 엘라스토머); 6.77 중량부 디옥틸 아디페이트; 1.02 중량부 CynasorvTM UV 5411 (뉴져지 웨스트 패터슨의 CYTEC Industries로부터 입수); 0.34 중량부 CynasorbTM UV 3581 (뉴져지 웨스트 패터슨의 CYTEC Industries로부터 입수); 0.7 중량부 Antioxidant 2777 (뉴져지 웨스트 패터슨의 CYTEC Industries로부터 입수); 0.195 중량부 MyverolTM 1806 (테네시 킹스포트의 Eastman Chemical Co.로부터 입수되는 이형제); 및 0.195 중량부 MyverolTM 1892 (테네시 킹스포트의 Eastman Chemical Co.로부터 입수되는 대전방지제). 성분을 매트릭스를 형성하기 위해서 높은 전단에서 약 3분 동안 혼합한다.
뱃치의 강하 온도가 약 290℉에 도달할 때, 뱃치가 트윈-스크루 압출기로 하강된다. 알루미늄 플레이크 안료(펜실베니아 타마쿠아의 Silberline로부터 시판) 및 백운모 플레이크(EM Industries)를 100부의 매트릭스당 2부 알루미늄 및 2부 운모의 비로 압출기의 선단으로 계량한다. 혼합물을 압출하고 수중 펠릿기를 사용하여 수중에서 펠릿화한다. 펠릿은 압출 또는 열을 사용하여 자동차 구성부품 또는 기타 제품으로의 통상적인 형성 과정에 적합하다.
실시예 2
은 동결 범퍼 패시아의 제조
하기의 물질을 Banbury 혼합기로 무게를 단다: 71.0 중량부 Accpro TM 9433 (Amoco로부터 입수); 15.0 중량부 Kraton 1652, 11.0 중량부의 디옥틸 아디페이트; 1.5 중량부의 CynasorbTM UV 5411; 0.4 중량부의 CynasorbTM UV 3851; 0.1 중량부의 Antioxidant 2777; 0.5 중량부의 Myverol 1806 및 0.5 중량부의 Myverol 1892. 성분을 매트릭스를 형성하기 위해서 높은 전단에서 약 3분 동안 혼합한다.
하기 제형의 농후 안료를 2-롤 제분기 중에서 형성한다. 각각의 안료에 대해서, 표시된 중량부의 Engage(DuPont-Dow Elastomers Co.로부터 입수)를 용융시키고, 이어서 안료를 첨가하고, 물질을 균질이 될 때까지 혼합하고, 마지막으로 혼합물을 수중 펠릿기를 사용하여 펠릿화한다. 중간-플레이크 은 농축물을 중간 플레이크 알루미늄 안료(Silberline) 23 중량부 및 77 중량부 Engage로부터 제조한다. 백색 진주광택성 농축물을 32 중량부 White Pearl 151 운모 플레이크 (EM Industries로부터 입수) 및 68 중량부 Engage로부터 제조한다. 미세-플레이크 은 농축물을 미세 플레이크 알루미늄 안료(Silberline으로부터 입수) 23 중량부 및 Engage 77 중량부로부터 제조한다. 황갈색 진주광택성 농축물을 32 중량부 Russet Pearl 449X 운모 플레이크(Mearl로부터 입수) 및 68 중량부 Engage로부터 제조한다. 백색 농축물을 70 중량부 R960 티타늄 디옥사이드(DuPont로부터 입수) 및 30 중량부 Engage로부터 제조한다.
범퍼 패시아를 제조하기 위해서, 100 중량부의 매트릭스 및 하기 양의 농후 안료를 건조 혼합한다: 5 중량부의 중간-플레이크 은 농축물, 4 중량부의 백색 진주광택성 농축물, 1 중량부의 미세-플레이크 은 농축물, 0.15 중량부 백색 농축물 및 0.08 중량부 황갈색 진주광택성 농축물. 건조 혼합물을 트윈-스크루 압출기에 공급하고 범퍼 패시아의 형상으로 압출한다.

Claims (18)

  1. 약 50% 이하의 헤이즈 수준을 갖는 엘라스토머 개질된 폴리올레핀 수지 매트릭스를 포함하고 이에 균일하게 분포된 특수효과 안료를 갖고, 이 특수효과 안료는 금속 플레이크 안료, 진주광택성 안료, 및 이들의 혼합물로 구성되는 그룹에서 선택되며, 만족스러운 외관을 지니는 외부 자동차 구성부품.
  2. 제 1 항에 있어서, 매트릭스가 지방족 폴리올레핀 수지와 열가소성 엘라스토머의 블렌드를 포함하는 외부 자동차 구성부품.
  3. 제 2 항에 있어서, 매트릭스가 이에 균일하게 분포된 실질적으로 투명한 안료를 추가로 포함하는 외부 자동차 구성부품.
  4. 제 1 항에 있어서, 구성부품이 이에 인접한 페인팅면을 갖는 자동차로 고정되고 구성부품의 외관이 페인팅면과 실질적으로 색채 매칭시키는 외부 자동차 구성부품.
  5. 제 1 항에 있어서, 매트릭스가 구성부품의 외부 표면을 형성하는 외부 자동차 구성부품.
  6. 제 1 항에 있어서, 폴리올레핀 수지가 폴리프로필렌을 포함하는 외부 자동차 구성부품.
  7. 제 1 항에 있어서, 특수효과 안료가 금속성 플레이크 안료인 외부 자동차 구성부품.
  8. 제 1 항에 있어서, 특수효과 안료가 진주광택성 안료인 외부 자동차 구성부품.
  9. 제 1 항에 있어서, 구성부품이 바디 측면 클래딩인 외부 자동차 구성부품.
  10. 제 1 항에 있어서, 구성부품이 범퍼 패시아인 외부 자동차 구성부품.
  11. (a) 약 50% 이하의 헤이즈 수준을 갖는 매트릭스를 제조하기 위해서 실질적으로 투명한 폴리올레핀 수지와 실질적으로 투명한 열가소성 엘라스토머를 블렌딩하고;
    (b) 매트릭스에 금속 플레이크 안료, 진주광택성 안료, 및 이들의 혼합물로 구성되는 그룹에서 선택되는 특수효과 안료를 균일하게 분포시키며;
    (c) 매트릭스에 실질적으로 투명한 안료를 균일하게 분포시키며;
    (d) 매트릭스를 선택된 형상의 구성부품으로 열성형한 다음;
    (e) 구성부품을 실질적으로 색채를 매칭시키기 위해서 선택된 색채와 안료를 갖는 차량의 외부 표면에 고정하는 단계를 포함하는, 자동차용 구성부품을 제공하는 방법.
  12. 제 11 항에 있어서, 매트릭스가 지방족 폴리올레핀 수지와 열가소성 엘라스토머의 블렌드를 포함하는 본 발명의 방법.
  13. 제 12 항에 있어서, 폴리올레핀 수지가 폴리프로필렌인 본 발명의 방법.
  14. 제 13 항에 있어서, 특수효과 안료가 금속성 플레이크 안료인 본 발명의 방법.
  15. 제 13 항에 있어서, 특수효과 안료가 진주광택성 안료인 본 발명의 방법.
  16. 제 11 항에 있어서, 구성부품이 바디 측면 클래딩인 방법.
  17. 제 11 항에 있어서, 구성부품이 범퍼 패시아인 방법.
  18. (a) 약 50% 이하의 헤이즈 수준을 갖고, 금속 플레이크 안료, 진주광택성 안료, 및 이들의 혼합물로 구성되는 그룹에서 선택되는 균일하게 분포된 특수효과 안료를 갖는, 실질적으로 투명한 폴리올레핀 수지와 실질적으로 투명한 열가소성 엘라스토머의 매트릭스를 포함하는 자동차 구성부품을 자동차의 외부 표면에 고정하고;
    (b) 구성부품을 자동차의 외부 표면으로부터 제거하며;
    (c) 입상 물질을 형성하기 위해서 구성부품을 분해한 다음;
    (d) 입상 물질을 목적하는 형상으로 형성하는 단계를 포함하는, 자동차 구성부품을 재활용하는 방법.
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