KR100578390B1 - 가공성과 투명성이 우수한 폴리프로필렌 수지 조성물 - Google Patents

가공성과 투명성이 우수한 폴리프로필렌 수지 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 에틸렌 함량이 2∼5몰%인 프로필렌-에틸렌 랜덤 공중합체 수지 100중량부에 대하여 퍼록사이드 0.01∼0.04중량부, 솔비톨계 핵제 0.1∼0.3중량부를 포함하고 있으며, 퍼록사이드의 분해반응으로 용융지수가 높아지면서 가공성이 향상되는 동시에 투명성이 향상되며, 또한 솔비톨계 핵제를 사용하여 더욱 우수한 투명성을 갖게 되는 폴리프로필렌 수지 조성물에 관한 것이다.

Description

가공성과 투명성이 우수한 폴리프로필렌 수지 조성물{POLYPROPYLENE RESIN COMPOSITION WITH GOOD PROCESSIBILITY AND TRANSPARENCY}
본 발명은 가공성과 투명성이 우수한 폴리프로필렌 수지 조성물에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 폴리프로필렌계 수지로서 프로필렌-에틸렌 랜덤공중합체 수지와 퍼록사이드, 솔비톨계 핵제를 포함하며, 가공성이 향상되는 동시에 우수한 투명성을 갖는 폴리프로필렌 수지 조성물에 관한 것이다.
폴리올레핀계 수지중 폴리에틸렌보다는 폴리프로필렌이 강성, 경성, 인장강도 및 내열성이 뛰어나기 때문에 일반적으로 투명용 사출제품으로 많이 사용된다. 이중에서 프로필렌으로만 단독 중합된 폴리프로필렌은 아이소택티서티(isotacticity)가 기본적으로 높기 때문에 투명성을 향상시키는데 한계가 있다. 이러한 낮은 투명성을 높이기 위해 프로필렌을 중합시킬 때 일정량의 에틸렌을 부가적으로 첨가하여 공중합시킨 프로필렌-에틸렌 랜덤공중합체가 개발되었다. 이러한 프로필렌-에틸렌 랜덤공중합체를 수지 제조 반응기에서 좋은 가공성을 가지는 적당한 용융지수의 파우더로 합성하고, 합성된 수지에 벤질리덴 솔비톨계 핵제, 스테아린산 칼슘과 산화안정제를 첨가 혼련하여 수지 조성물을 제조하는 데, 이와 관련된 국내 특허로는 제 87-009914호가 있다.
그러나 상기와 같이 제조된 종래의 투명 사출용 수지 조성물은 투명성 향상을 위한 핵제 첨가량이 많아지게 되고 핵제의 투명성 향상 능력도 한계에 도달하게 된다. 또한 이미 생산공정중에서 합성되는 수지는 일반적으로 분자량이 높기 때문에 가공성을 좋게 하기 위해 높은 용융지수의 수지를 생산하려면 경제성이나 공정 면에서 어려움이 많다.
본 발명의 목적은 상기와 같은 문제를 개선하여 프로필렌-에틸렌 랜덤공중합체 수지에 퍼록사이드, 솔비톨계 핵제를 가함으로써 우수한 가공성과 특히 뛰어난 투명성을 가진 폴리프로필렌 수지 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 폴리프로필렌 수지 조성물은 에틸렌 함량이 2∼5몰%인 프로필렌-에틸렌 랜덤공중합체 수지 100중량부에 대하여 퍼록사이드 0.01∼0.04중량부, 솔비톨계 핵제 0.1∼0.3중량부를 포함하고 있다
본 발명에서는 프로필렌-에틸렌 랜덤공중합체 수지로서, 공중합 단량체인 에틸렌이 2∼5몰% 함유되어 있으며 용융지수가 4∼10g/min인 프로필렌-에틸렌 랜덤공중합체 수지를 사용한다.
본 발명에서 사용되는 퍼록사이드로는 예를 들어, 비스(터셔리-부틸페록시이소-프로필)벤젠(bis(tert-butylperoxyiso-propyl)benzene) 또는 다이큐밀퍼록사이드를 사용하는데, 프로필렌-에틸렌 랜덤공중합체 수지 100중량부에 대하여 0.01∼0.04중량부를 첨가하는 것이 바람직하다. 0.01중량부 미만이거나 0.04중량부를 초과하는 경우에는 가공성이 떨어진다.
본 발명에서 퍼록사이드를 첨가하는 이유는 에틸렌 함량이 2∼5몰%이며 분자량이 큰 프로필렌-에틸렌 랜덤공중합체의 가공성이 좋지 않은 단점을 보완하고 투명성을 향상시키기 위함이다. 즉, 퍼록사이드를 이용하여 조절 사슬 분해반응(controlled chain scission)을 일으켜 고분자량의 긴 사슬을 분해시켜 흐름성을 향상시키므로써 가공성을 향상시키고, 이를 결정화면에서 보게 되면 핵제역할을 하던 고분자량이 분해되어 결정화 속도가 작아지므로 투명성도 향상시키게 된다.
프로필렌만으로 중합된 폴리프로필렌과 비교할때, 프로필렌-에틸렌 공중합체는 원하는 용융지수를 얻으려면 더 많은 양의 퍼록사이드를 첨가해야 한다. 이는 프로필렌 단독으로 있을 때는 퍼록사이드가 사슬분해반응만 일으키지만 에틸렌이 공중합되었을 경우에는 가지반응(branching)과 교차 결합반응(crosslinking)을 일으켜서 용융지수의 증가정도가 작아지게 되기 때문이다.
본 발명에서 사용되는 핵제는 투명성 향상을 위해 종래에 사용하던 벤질리덴 솔비톨계 핵제(DBS)를 사용해도 되지만 투명성과 안정성이 뛰어난 것으로 알려져 있는 3,4-다이메틸벤질리덴 솔비톨계 핵제(DMDBS)를 사용하는 것이 바람직하며, 프로필렌-에틸렌 랜덤공중합체 수지 100중량부에 대하여 0.1∼0.3중량부를 첨가되는 것이 바람직하다. 첨가되는 핵제의 함량이 0.1중량부 미만인 경우에는 투명성이 떨어지고, 0.3중량부를 초과하는 경우에는 핵제 함량 증가에 따른 투명성 향상 효과 가 미비하다.
본 발명은 하기 실시예 및 비교예에 의하여 보다 구체적으로 이해될 수 있고, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것에 지나지 않으며 본 발명의 보호범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.
측정방법
용융지수 : ASTM D1238, 230℃, 2.16kg
헤이즈 : ASTM D1003A
실시예 1
하기 표 1에 나타낸 조성에 따라 수지 100중량부에 대하여 퍼록사이드 0.01중량부, 핵제 0.2중량부, 기타 첨가제 0.2중량부(중화제 0.1중량부, 산화방지제 1. 0.05중량부, 산화방지제 2. 0.05중량부)를 첨가 혼련하여 이께가이 이축압출기로 210℃에서 압출시킨 후에 직경 2mm 정도의 펠렛으로 제조하였다. 제조된 펠렛의 가공성을 측정하기 위하여 용융지수를 측정하였고, 투명성을 측정하기 위하여 사출기를 이용하여 2mm 시이트 시편을 만들었다. 사용된 사출기는 삼성 클뢰크너 FM140TON이며, 사출조건은 노즐온도 200℃이고, 금형온도 60℃로 고정하고 사출압력은 50∼120바의 범위에서 실시되었다. 표 2에 용융지수(가공성)와 헤이즈 값(투명성)을 나타내었다.
실시예 2 내지 4
실시예 1과 동일한 수지를 사용하고, 표 1과 같이 퍼록사이드 함량을 변화시켜 실시예 1과 동일한 방법으로 시편제작후 가공성과 투명성을 평가하였다. 결과는 표 2와 같다.
실시예 5 내지 6
실시예 1과 동일한 수지를 사용하고, 표 1과 같이 퍼록사이드, 핵제 종류를 변화시켜 실험하여 실시예 1과 동일한 방법으로 시편제작후 가공성과 투명성을 평가하였다. 결과는 표 2와 같다.
실시예 7 내지 8
실시예 1과 에틸렌 함량이 다른 랜덤공중합체 수지를 실시예 1과 같은 첨가량으로 실험하여 실시예 1과 동일한 방법으로 시편제작후 가공성과 투명성을 평가하였다. 결과는 표 2와 같다.
비교예 1 내지 4
수지와 핵제, 퍼록사이드 조성을 표 1과 같이 변화시키며 실시예 1과 동일한 방법으로 시편제작후 가공성과 투명성을 평가하였다. 결과는 표 2와 같다.
(단위 : 수지 100중량부에 대한 중량부)
수지 퍼록사이드 핵제 기타첨가제
종류 종류 종류
실시예 1 수지 4 P 1 0.01 핵제 1 0.2 0.2
실시예 2 수지 4 P 1 0.02 핵제 1 0.2 0.2
실시예 3 수지 4 P 1 0.03 핵제 1 0.2 0.2
실시예 4 수지 4 P 1 0.04 핵제 1 0.2 0.2
실시예 5 수지 4 P 1 0.02 핵제 2 0.2 0.2
실시예 6 수지 4 P 2 0.02 핵제 1 0.2 0.2
실시예 7 수지 2 P 1 0.02 핵제 1 0.2 0.2
실시예 8 수지 3 P 1 0.02 핵제 1 0.2 0.2
비교예 1 수지 1 P 1 0.02 핵제 1 0.2 0.2
비교예 2 수지 4 - - 핵제 1 0.2 0.2
비교예 3 수지 4 - - - - 0.2
비교예 4 수지 4 - - 핵제 1 0.3 0.2
※ 표 1에 있어서,
(1) 수지
수지 1 : 호모폴리프로필렌, 용융지수 7∼9g/min
수지 2 : 프로필렌-에틸렌 랜덤공중합체, 용융지수 7∼9g/min,
에틸렌함량 2.6몰%
수지 3 : 프로필렌-에틸렌 랜덤공중합체, 용융지수 7∼9g/min,
에틸렌함량 4몰%
수지 4 : 프로필렌-에틸렌 랜덤공중합체, 용융지수 7∼9g/min,
에틸렌함량 4.5몰%
(2) 퍼록사이드
P 1 : 비스(터셔리-부틸페록시이소-프로필)벤젠
P 2 : 다이큐밀 퍼록사이드
(3) 핵제
핵제 1 : 3,4-다이메틸벤질리덴 솔비톨(DMDBS)
핵제 2 : 벤질리덴 솔비톨(DBS)
(4) 기타 첨가제
산화방지제 1 : 이가녹스-1010
산화방지제 2 : 이가포스-168
중화제 : 스테아린산 칼슘
구분 헤이즈(%) 용융지수(g/min)
실시예 1 35 16
실시예 2 31 22
실시예 3 28 34
실시예 4 28 40
실시예 5 32 24
실시예 6 31 23
실시예 7 36 26
실시예 8 35 23
비교예 1 48 31
비교예 2 40 8
비교예 3 69 8
비교예 4 36 8
* 헤이즈는 수치가 낮을수록 투명성이 좋음을 나타낸다.
상기 표 2에 나타난 바와 같이, 실시예 1∼4에서 핵제양을 0.2중량부로 고정시키고, 퍼록사이드 함량을 0.01에서 0.04중량부까지 변화시켜가면서 퍼록사이드를 첨가하지 않은 비교예 4와 비교할때 투명성과 가공성이 좋아지는 것을 볼 수 있다. 특히 용융지수를 10에서 40까지 원하는 범위로 조절이 가능함을 알 수 있다.
그리고, 실시예 5∼6과 비교예 1의 경우와 같이 퍼록사이드 함량을 동일하게 하고 프로필렌-에틸렌 랜덤공중합체 수지와 호모폴리프로필렌 수지를 사용한 경우를 비교하면 프로필렌-에틸렌 랜덤공중합체 수지를 첨가한 경우 투명성이 더 우수함을 알 수 있다.
비교예 2∼4에서와 같이 퍼록사이드를 첨가하지 않은 상태에서 핵제양을 0에서 0.3중량부까지 변화시켰을때 가공성이 떨어지고, 0.3중량부가 되면 투명성 향상 정도가 매우 작아짐을 볼 수 있다.
이상에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명에 의해서 제조된 투명성과 가공성이 우수한 폴리프로필렌 수지 조성물은 기존의 투명용 폴리프로필렌 수지 조성물보다 투명성이 뛰어나며 가공성을 사용자에 맞게 용이하게 조절할 수 있어 다양한 투명 사출제품에 응용될 수 있다.

Claims (4)

  1. 에틸렌 함량이 2∼5몰%이며, 용융지수가 4∼10g/min인 프로필렌-에틸렌 랜덤공중합체 100중량부, 퍼록사이드 0.01∼0.04중량부 및 솔비톨계 핵제 0.1∼0.3중량부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌 수지 조성물.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서, 상기 퍼록사이드는 비스(터셔리-부틸페록시이소-프로필)벤젠인 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌 수지 조성물.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 솔비톨계 핵제는 3,4-다이메틸벤질리덴 솔비톨인 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌 수지 조성물.
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