KR100814986B1 - 투명성 및 내충격성이 우수한 폴리프로필렌 수지 조성물 - Google Patents

투명성 및 내충격성이 우수한 폴리프로필렌 수지 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 에틸렌 함량이 1~4중량%인 에틸렌-프로필렌 랜덤 공중합체, 및 에틸렌 함량이 5~30중량%인 에틸렌-프로필렌 랜덤 공중합체 또는 에틸렌 함량이 2~20중량%인 에틸렌-프로필렌 랜덤 공중합 부분과 에틸렌 함량이 30~70중량%인 에틸렌-프로필렌 블록 공중합 부분으로 이루어진 에틸렌-프로필렌 랜덤-블록 공중합체를 포함하는 수지 조성물에 관한 것이다. 본 발명에 의한 수지 조성물은 에틸렌계 고무를 사용하지 않고도, 우수한 투명성 및 내충격성을 나타내는 효과가 있다.
내충격성, 투명성, 에틸렌-프로필렌 랜덤 공중합체, 에틸렌-프로필렌 랜덤-블록 공중합체

Description

투명성 및 내충격성이 우수한 폴리프로필렌 수지 조성물{POLYPROPYLENE RESIN COMPOSITION WITH EXCELLENT TRANSPARENCY AND IMPACT RESISTANCE}
본 발명은 투명성 및 내충격성이 우수한 폴리프로필렌 수지 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 에틸렌 함량이 1~4중량%인 에틸렌-프로필렌 랜덤 공중합체, 및 에틸렌 함량이 5~30중량%인 에틸렌-프로필렌 랜덤 공중합체 또는 에틸렌 함량이 2~20중량%인 에틸렌-프로필렌 랜덤 공중합 부분과 에틸렌 함량이 30~70중량%인 에틸렌-프로필렌 블록 공중합 부분으로 이루어진 에틸렌-프로필렌 랜덤-블록 공중합체를 포함하는 수지 조성물에 관한 것이다.
폴리프로필렌 수지는 예컨대, 고밀도 폴리에틸렌과 비교하여 연화온도가 현저히 높고, 인장강도, 굽힘강도 및 강성 등이 우수하며, 또한 성형품의 투명성, 표면광택 및 성형수축율이 작기 때문에 각종 수지 제품에 널리 사용되고 있으나, 폴리에틸렌에 비해 충격강도가 매우 떨어지는 단점이 있다.
또한, 성형품의 투명성을 더욱 증가시키기 위하여, 폴리프로필렌 수지에 핵제를 첨가하거나, 공중합 기법을 이용하여 투명하게 제조하는 것이 가능하지만, 이로 인해 내충격 특성이 더욱 나빠지는 문제점이 있다. 특히, 저온 내충격성이 취약 하여 냉동 용기로 이용시 쉽게 깨지는 단점이 있다.
이와 같은 충격강도에 대한 취약점을 보완하기 위하여 폴리프로필렌 수지에 메탈로센 에틸렌계 고무를 블렌드하여 사용하지만, 고무의 가격이 비싸 경제성이 떨어지며, 어느 정도 이상의 고무함량에서는 투명성이 저하되는 문제점이 나타나므로 그 이용에 제한을 받고 있는 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 성형품의 투명성이 우수하면서 내충격성, 특히 저온 내충격성이 우수한 폴리프로필렌 수지 조성물을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 수지 조성물은 에틸렌 함량이 1~4중량%인 에틸렌-프로필렌 랜덤 공중합체 100중량부 및 에틸렌 함량이 5~30중량%인 에틸렌-프로필렌 랜덤 공중합체 또는 에틸렌 함량이 2~20중량%인 에틸렌-프로필렌 랜덤 공중합 부분과 에틸렌 함량이 30~70중량%인 에틸렌-프로필렌 블록 공중합 부분으로 이루어진 에틸렌-프로필렌 랜덤-블록 공중합체 3~60중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 에틸렌 함량이 1~4중량%인 에틸렌-프로필렌 랜덤 공중합체의 에틸렌 함량이 1중량% 미만이면 높은 결정화도로 인해 최종제품의 투명성을 확보하기 힘들며, 4중량%를 초과하는 경우에는 고분자의 내열성이 떨어져 식품용 용기의 응용에 제한을 받는다.
상기 에틸렌 함량이 5~30중량%인 에틸렌-프로필렌 랜덤 공중합체의 에틸렌 함량이 5중량% 미만이면 공중합체의 결정화도가 필요 이상으로 높아져 생성된 조성물의 강성이 높아지는 반면, 강직한 특성으로 내충격 특성을 저하시켜 최종 제품의 내충격 특성을 확보하기 어렵고, 30중량%를 초과하는 경우에는 투명성 및 내충격 특성은 증가하지만, 수지의 가격이 비싸져 경제성이 떨어지며, 고온에서 사용시 제품에 변형이 일어날 수 있어 최종 제품의 사용 용도에 제한을 받는 문제점이 있다.
상기 에틸렌-프로필렌 랜덤-블록 공중합체 중의 에틸렌-프로필렌 랜덤 공중합 부분의 에틸렌 함량은 2~20중량%인데, 상기 함량이 2중량% 미만이면 공중합체의 결정화도가 필요 이상으로 높아져서 생성되는 조성물의 투명성 및 내충격특성을 저하시키게 되고, 20중량%를 초과하는 경우에는 내열성이 요구되는 분야의 응용에 제한을 받는 문제점이 있다. 또한, 에틸렌-프로필렌 블록 공중합 부분의 에틸렌 함량은 30~70중량%인데, 상기 함량이 30중량% 미만이면 공중합체의 탄성이 감소하여 내충격성이 저하되며, 70중량%를 초과하는 경우에는 강도 등의 기계적 물성 및 투명성이 저하되어 바람직하지 않다.
상기 에틸렌-프로필렌 랜덤-블록 공중합체는 에틸렌 함량이 2~20중량%인 에틸렌-프로필렌 랜덤 공중합 부분 65~95중량%와 에틸렌 함량이 30~70중량%인 에틸렌-프로필렌 블록 공중합 부분 5~35중량%로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 에틸렌-프로필렌 랜덤 공중합 부분이 65중량% 미만이거나 상기 에틸렌-프로필렌 블록 공중합 부분이 35중량%를 초과하면 내충격특성은 향상되나 투명도가 떨어지고, 상기 에틸렌-프로필렌 랜덤 공중합 부분이 95중량%를 초과하거나 상기 에틸렌-프로필렌 블록 공중합 부분이 5중량% 미만이면 내충격 특성이 저하되므로 바람직하지 않다.
상기 에틸렌-프로필렌 랜덤-블록 공중합체는 절대점도가 0.5~4.0dl/g인 것이 바람직하다. 절대점도가 0.5dl/g 미만인 경우에는 조성물의 가공 및 성형 직후에는 분산성이 양호하나, 에틸렌-프로필렌 랜덤 공중합 부분의 결정화가 진행됨에 따라서 블록 공중합 부분이 제품 표면으로 스며 나오는 현상이 발생하여 투명성이 저하되고, 제품의 외관을 크게 해치게 된다. 한편, 절대점도가 4.0dl/g을 초과하는 경우에는 조성물의 성형시 탄성 공중합체 성분의 분산성이 저하되어 투명성이 감소된다.
상기 에틸렌-프로필렌 랜덤-블록 공중합체는, 중합 반응 장치에 에틸렌과 프로필렌을 동시에 투입함으로써 에틸렌 함량이 2~20중량% 이상인 에틸렌-프로필렌 랜덤 공중합 부분을 먼저 형성시키고, 이어지는 일련의 반응에서, 상기 형성된 에틸렌-프로필렌 랜덤 공중합 부분에 에틸렌 함량이 30~70중량%인 에틸렌-프로필렌 블록 공중합 부분을 추가적으로 더 형성시킴으로써, 최종적으로 에틸렌-프로필렌 랜덤-블록 공중합체가 제조된다.
본 발명의 수지 조성물에 있어서, 상기 각 수지의 용융지수는 230℃, 2.16kg 하중하에서 0.5~100g/10분인 것이 바람직하며, 상기 용융지수가 0.5g/10분 미만이거나, 100g/10분을 초과하는 경우에는 가공성이 저하되어 최종 제품 성형에 제한을 받게 된다.
상기 에틸렌 함량이 5~30중량%인 에틸렌-프로필렌 랜덤 공중합체 또는 에틸 렌-프로필렌 랜덤-블록 공중합체의 함량은 에틸렌 함량이 1~4중량%인 에틸렌-프로필렌 랜덤 공중합체 100중량부에 대하여 3~60중량부이다.
상기 에틸렌 함량이 5~30중량%인 에틸렌-프로필렌 랜덤 공중합체 또는 에틸렌-프로필렌 랜덤-블록 공중합체 함량이 3중량부 미만이면, 상기 공중합체를 포함하므로써 기대되는 효과를 얻을 수 없고, 60중량부를 초과하면, 투명성과 내충격성은 향상되지만 강도 등의 기계적 물성이 저하되어 최종 제품으로의 적용에 제한을 받게 된다.
본 발명의 수지 조성물에는 투명성을 더욱 향상시키기 위하여, 핵제를 더 포함할 수 있다.
상기 핵제는 벤질리덴 솔비톨, 메틸벤질리덴 솔비톨, 에틸벤질리덴 솔비톨 및 3,4-디메틸벤질리덴 솔비톨과 같은 솔비톨계 핵제; 알루미늄 히드록시-디-t-부틸벤조에이트와 같은 알루미늄계 핵제; 및 소듐 2,2'-메틸렌비스(4,6-디-t-부틸페닐)포스페이트와 같은 나트륨계 핵제로 구성되는 군으로부터 1종 이상 선택되는 것이 바람직하다.
상기 핵제의 함량은 본 발명의 수지 조성물 100중량부에 대하여 0.01~1.0중량부인 것이 바람직하다. 상기 핵제의 함량이 0.01중량부 미만이면 투명도가 만족스럽지 않게 되고, 1.0중량부를 초과하면 내충격 특성이 저하하게 된다.
본 발명의 수지 조성물에는 산화방지제 및 촉매중화제를 더 포함할 수 있다.
상기 산화방지제의 예로는, 테트라키스(메틸렌(3,5-디-t-부틸-4-히드록시)히드로실릴네이트) 및 1,3,5-트리메틸-트리스(3,5-디-t-부틸-4-히드록시벤젠)과 같은 페놀계 산화방지제 및 트리스(2,4-디-t-부틸페놀)포스파이트와 같은 포스파이트계 산화방지제를 들 수 있으며, 1종 이상을 선택하여 사용할 수 있다.
상기 산화방지제의 함량은 본 발명의 수지 조성물 100중량부에 대하여 0.01~0.5중량부인 것이 바람직하다.
상기 촉매중화제는 중합체 합성시 사용된 촉매가 중합체 내에 잔류하여 촉매잔류물로 남을 경우에 상기 촉매 잔류물을 중화시키기 위하여 첨가하는 것으로서, 본 발명의 수지 조성물 100중량부에 대하여 0.01~0.5중량부를 사용하는 것이 바람직하며, 수지 조성물에서 일반적으로 사용되는 촉매중화제를 사용할 수 있다. 바람직한 촉매중화제로는 칼슘스테아레이트 또는 합성 히드로탈사이트를 들 수 있다.
본 발명의 수지 조성물에는 당분야에서 통상적으로 사용되는 각종의 첨가제, 예를 들어 슬립방지제 또는 블록킹 방지제 등이 더 포함될 수 있다.
본 발명의 수지 조성물은 압출, 블로잉, 필름 성형, 사출 및 진공 성형 등 다양한 방법으로 성형될 수 있다.
이하 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하지만, 본 발명의 범위가 실시예에 한정되는 것은 아니다.
[ 실시예 ]
1. 수지 조성물의 제조
다음 표 1에 기재된 성분과 함량으로 원료 성분들을 각각 혼합한 후, 이를 2축 압출기를 통하여 용융 혼합하여 펠렛(pellet)화함으로써, 실시예 1 및 실시예 2와 비교예의 수지 조성물들을 제조하였다. 제조된 펠렛을 사용하여 용융지수를 측 정하고, 그 결과를 표 2에 나타내었다.
2. 시트의 제조
상기 1에서 얻어진 수지 조성물들을 이용하여 캘린더링 장비를 사용하여 2.0mm 시트를 제조하였다. 시트의 흐림도를 측정하여 결과를 표 2에 나타내었다.
3. 시편의 제조
상기 1에서 얻어진 수지 조성물들을 이용하여 ASTM 시편을 제조하였다. 노치 아이조드 충격강도를 측정하여 결과를 표 2에 나타내었다.
4. 용기의 제조
상기 1에서 얻어진 수지 조성물들을 이용하여 밀폐 용기를 제조하였다. 밀폐 용기의 충격테스트 결과를 표 2에 나타내었다.
<각 물성의 측정법>
1) 용융지수: ASTM D1238에 의거하여 230℃, 2.16kg하중하에서 측정하였다.
2) 흐림도: ASTM D1003에 의거하여 측정하였다.
3) 충격강도: ASTM D256에 의거하여 측정하였다.
4) 충격테스트: 0℃에서 보관 후, 1m 높이에서 낙하시의 깨짐의 정도를 측정하였다. 시편들이 >90% 안 깨질 경우 우수, 70~90% 안깨질 경우 보통, >70% 깨질 경우 나쁨으로 표시하였다.
단위(중량%) 실시예 1 실시예 2 비교예
EL-PL 랜덤 1 1) 75 75 75
EL-PL 랜덤 2 2) 25 - -
EL-PL 랜덤-블록 3) - 25 -
Met-EL 고무 4) - - 25
1) EL-PL 랜덤 1: 에틸렌-프로필렌 랜덤 공중합체(RS401, 에틸렌 3중량%, 삼성토탈(주))
2) EL-PL 랜덤 2: 에틸렌-프로필렌 랜덤 공중합체(RF280, 에틸렌 9중량%, 삼성토탈(주))
3) EL-PL 랜덤-블록: 에틸렌-프로필렌 랜덤-블록 공중합체(CS300, 전체 에틸렌 12.0중량%(에틸렌-프로필렌 랜덤 공중합 부분 중의 에틸렌 함량 4.5중량%, 에틸렌-프로필렌 블록 공중합 부분 중의 에틸렌 함량 45중량%), 에틸렌-프로필렌 랜덤 공중합 부분 80중량%, 에틸렌-프로필렌 블록 공중합 부분 20중량%, 삼성토탈(주))
4) Met-EL: 메탈로센계 촉매로 제조된 에틸렌 공중합체(미쓰이사 제품)
실시예 1 실시예 2 비교예
용융지수(g/10분) 5.0 5.0 5.0
흐림도(%) 31 34 40
충격강도(23℃) 31 38 26
충격강도(0℃) 19 23 15
충격테스트 우수 우수 보통
상기 표 2에서 알 수 있는 바와 같이, 실시예 1 및 실시예 2의 수지 조성물로 제조된 제품의 경우 투명성 및 내충격 특성이 동일 중량비의 에틸렌계 고무를 사용한 수지와 비교하였을 때, 보다 우수함을 알 수 있다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 수지 조성물은 에틸렌계 고무를 사용하지 않고도, 우수한 투명성 및 내충격성을 나타내는 효과가 있다.

Claims (6)

  1. 에틸렌 함량이 1~4중량%인 에틸렌-프로필렌 랜덤 공중합체 100중량부 및 에틸렌 함량이 2~20중량%인 에틸렌-프로필렌 랜덤 공중합 부분 65~95중량%와 에틸렌 함량이 30~70중량%인 에틸렌-프로필렌 블록 공중합 부분 5~35중량%로 이루어진 에틸렌-프로필렌 랜덤-블록 공중합체 3~60중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 수지 조성물.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 에틸렌-프로필렌 랜덤-블록 공중합체는 절대점도가 0.5~4.0dl/g인 것을 특징으로 하는 수지 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 상기 수지 조성물 100중량부에 대하여 핵제 0.01~1.0중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수지 조성물.
  5. 제4항에 있어서, 상기 핵제는 솔비톨계 핵제, 알루미늄계 핵제 및 나트륨계 핵제로 구성되는 군으로부터 1종 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 수지 조성물.
  6. 제1항에 있어서, 상기 수지 조성물 100중량부에 대하여 산화방지제 0.01~0.5중량부 및 촉매중화제 0.01~0.5중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수지 조성물.
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KR101398743B1 (ko) 2012-09-21 2014-05-27 삼성토탈 주식회사 폴리프로필렌 수지 조성물 및 이의 제조방법

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