KR101309994B1 - 폴리프로필렌 수지 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 폴리프로필렌 수지 조성물에 관한 것으로, 본 발명에 의한 폴리프로필렌 수지 조성물은 아이소택틱 폴리프로필렌 및 알파-올레핀-프로필렌 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택된 단독 또는 이들의 혼합물인 결정성 올레핀계 수지; 폴리프로필렌 수지 조성물에 대해 3 내지 30 중량부의 탈크; 및 폴리프로필렌 수지 조성물에 대해 5 내지 15 중량부의 폴리에틸렌을 포함한다.
본 발명에 의한 폴리프로필렌 수지 조성물은 우수한 기계적 물성을 유지하면서 내스크래치성 및 내충격성이 개선되어 자동차 내/외장 부품에 적용할 수 있다.

Description

폴리프로필렌 수지 조성물{POLYPROPYLENE RESIN COMPOSITION}
본 발명은 폴리프로필렌 수지 조성물에 관한 것으로, 구체적으로 자동차 내/외장 부품에 요구되는 기계적 물성을 유지하면서 내스크래치성 및 내충격성이 개선된 폴리프로필렌 수지 조성물에 관한 것이다.
일반적으로 폴리프로필렌 수지는 자동차 내/외장 부품에 이용되고 있다. 하지만, 상기 폴리프로필렌 수지로 제조된 자동차 내/외장 부품은 사용자의 손이나 핸드백, 차 열쇠 등에 의해서 표면이 쉽게 손상되는 문제점이 있으며, 이러한 표면 손상을 방지하기 위해서 폴리프로필렌 수지의 성형 공정에서 표면을 도장하거나 또는 폴리우레탄 등으로 표면을 감싸는 공정이 행하게 된다. 이러한 코팅, 도장 및 표면 감싸기 공정은 자동차 내/외장 부품의 제조 비용에 추가 비용을 발생시키고, 폴리프로필렌의 리사이클링을 어렵게 한다.
따라서, 상기 도장 및 표면 감싸기 공정 없이 내충격성 및 내스크래치성이 개선된 폴리프로필레 수지를 제공하기 위한 다양한 방법들이 제시되고 있다. 예를 들어, 스티렌 에틸렌-부틸렌 결정성 블록 코폴리머 및 폴리메틸메타크릴레이트 등을 이용하거나 폴리프로필렌에 변성 수지를 적용하고 가교시키는 방법 등이 제시되었다. 하지만, 상기 방법으로 제조된 폴리프로필렌은 내스크래치성을 개선되는 효과를 얻을 수 있으나 기계적 물성이 저하되고, 자동차 내/외장 부품에 적용시 냄새가 발생하는 문제점이 있다.
상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 내충격성 및 내스크래치성이 우수한 자동차 내/외장 부품용 폴리프로필렌 수지 조성물을 제공하는 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 양상은,
아이소택틱 폴리프로필렌 및 알파-올레핀-프로필렌 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택된 단독 또는 이들의 혼합물인 결정성 올레핀계 수지;
폴리프로필렌 수지 조성물에 대해 3 내지 30 중량부의 탈크; 및
폴리프로필렌 수지 조성물에 대해 5 내지 15 중량부의 폴리에틸렌을 포함하는 폴리프로필렌 수지 조성물에 관한 것이다.
상기 결정성 올레핀계 수지의 용융지수가 10 내지 80 (g/10min)(230 ℃)일 수 있다.
상기 알파-올레핀-프로필렌 공중합체가 프로필렌-에틸렌 공중합체, 프로필렌-부텐 공중합체, 프로필렌-헥센 공중합체 및 프로필렌-메틸-펜텐 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택된 단독 또는 이들의 혼합물일 수 있다.
상기 폴리에틸렌의 용융 지수가 0.1 내지 10 (g/10min)(190 ℃)일 수 있다.
상기 폴리프로필렌 수지 조성물이 자동차 내/외장 부품의 재료로 사용될 수 있다.
본 발명은 자동차 내/외장 부품에서 요구되는 기계적 물성을 유지하면서 내스크래치성 및 내충격성이 개선되고, 외부의 충격, 마찰 등에 의한 표면 손상을 억제할 수 있는 자동차용 내/외장 부품을 제공할 수 있다.
본 발명은 자동차 내/외장 부품의 제조 공정을 간소화하여 저렴한 비용으로 자동차 내/외장 부품을 제공할 수 있다.
이하, 당업자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명의 폴리프로필렌 수지 조성물은 결정성 올레핀계 수지를 포함한다. 상기 결정성 올레핀계 수지는 폴리프로필렌 수지 조성물 전체의 유동성을 향상시키고, 강성, 굴곡 탄성율 등과 같은 기본적인 기계적 물성을 유지시킨다.
상기 결정성 올리핀계 수지의 용융지수는 10 내지 80 g/10min(ASTM D1238, 230 ℃)일 수 있으며, 바람직하게는 20 내지 60 g/10min 일 수 있다. 용융지수가 10 g/10min 미만인 경우에는 유동성이 저하되어 사출성형에 어려움이 있고, 80 g/10min 을 초과하는 경우에는 기계적 물성이 저하될 수 있다.
상기 결정성 올레핀계 수지는 상기 폴리프로필렌 수지 조성물에 대해 30 중량부 이상으로 포함될 수 있으며, 바람직하게는 30 내지 95 중량부, 더 바람직하게는 40 내지 92 중량부일 수 있다.
상기 결정성 올레핀계 수지는 아이소택틱 폴리프로필렌 및 알파-올레핀-프로필렌 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택된 단독 또는 이들의 혼합물일 수 있다.
상기 알파-올레핀-프로필렌 공중합체는 프로필렌-에틸렌 공중합체, 프로필렌-부텐 공중합체, 프로필렌-헥센 공중합체 및 프로필렌-메틸-펜텐 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택된 단독 또는 이들의 혼합물일 수 있으며, 바람직하게는 프로필렌-에틸렌 공중합체를 사용할 수 있다.
상기 공중합체의 형태에는 제한이 없으며, 구체적으로 예를 들면, 블록 공중합체, 교대 공중합체 또는 랜덤 공중합체 등일 수 있다.
본 발명의 폴리프로필렌 수지 조성물은 폴리에틸렌을 포함한다. 상기 폴리에틸렌은 상기 폴리프로필렌 수지 조성물에서 충진재로 이용되고, 상기 폴리프로필렌 수지 조성물의 내충격성 및 내스크래치성을 향상시킨다.
상기 폴리에틸렌은 상기 폴리프로필렌 수지 조성물에 대하여 5 내지 15 중량부로 포함될 수 있다. 상기 폴리에틸렌이 5 중량부 미만으로 포함되면 상기 폴리프로필렌 수지의 성형물에서 내스크래치성 및 내충격성의 개선 효과를 얻을 수 없고, 15 중량부를 초과하면 상기 폴리에틸렌의 함량이 증가되어 상기 폴리에틸렌들간의 뭉침이 발생하거나 또는 상기 폴리프로필렌 수지 조성물 내에서 분산성이 감소될 수 있다. 또한, 상기 폴리프로필렌의 분산성이 감소되면 상기 결정성 올레핀계 수지와 층분리 현상이 발생하여 상기 폴리프로필렌 수지의 기계적 물성 및 내스크래치성이 저하될 수 있다.
상기 폴리에틸렌의 용융지수는 0.1 내지 10 g/10min(ASTM D1238, 190 ℃)일 수 있으며, 바람직하게는 0.1 내지 5 g/10min 일 수 있다. 용융지수가 0.1 g/10min 미만인 경우에는 상기 올레핀계 수지와 혼합이 어려울 수 있고, 10 g/10min 을 초과하는 경우에는 내충격성 및 내스크래치성 등의 개선 효과가 미미할 수 있다.
본 발명의 폴리프로필렌 수지 조성물은 탈크를 포함한다.
상기 탈크는 폴리 프로필렌 수지 조성물의 내충격성 및 내스크래치성을 향상시킬 수 있다.
상기 탈크는 폴리프로필렌 수지 조성물에 대하여 3 내지 30 중량부로 포함될 수 있다. 상기 탈크가 3 중량부 미만으로 포함되면 내스크래치성 및 내충격성의 개선 효과를 얻을 수 없고, 30 중량부를 초과하여 첨가되면 폴리프로필렌 수지 조성물의 비중이 높아져 최종 제품의 중량이 커지는 문제가 있으며, 내스크래치성이 크게 저하될 수 있다.
상기 탈크는 레이저 회절 산란법에 의해 측정한 중량 평균 직경이 0.1 내지 15 ㎛ 일 수 있으며, 바람직하게는 5 내지 15 ㎛ 일 수 있다. 입자 크기가 0.1 ㎛ 미만의 탈크를 사용하는 경우 상기 폴리프로필렌 수지 조성물의 생산원가가 높아져서 바람직하지 않으며, 15 ㎛ 를 초과하면 강성이 저하될 수 있다.
본 발명의 폴리프로필렌 조성물은 본 발명의 목적을 해치지 않는 범위 내에서 추가적으로 각종 첨가제, 보강재 등을 더 포함할 수 있다. 상기 첨가되는 성분의 함량은 본 발명의 목적을 해치지 않는 범위 내에서 당업자가 적절히 조절 가능하다.
　
이하, 실시예와 비교예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 이는 본 발명의 설명을 위한 것일 뿐 이로 인해 본 발명의 범위가 제한되지 않는다.
　
< 실시예 1 내지 7>
하기 표 1의 조성으로 혼련 압출기에 각 성분을 일괄 투입하여 200 ℃에서　혼련하여 펠렛 형태로 본 발명의 폴리프로필렌 수지 조성물을 제조하였다. 하기 표 1의 단위는 중량부이다.
성분 실시예
1		 실시예
2		 실시예
3		 실시예
4		 실시예
5		 실시예
6		 실시예
7
PP-11) 52 37 22 45 30 15 10
PP-22) 40 50 60 40 50 60 50
탈크3 ) 3 3 3 10 10 10 30
폴리에틸렌4 ) 5 10 15 5 10 15 10
합계 100 100 100 100 100 100 100
1)PP-1: 용융지수 15~30 g/10min (230 ℃)인 프로필렌-에틸렌 공중합체, 에틸렌 단위 함량 5~20 mol%
2)PP-2: 용융지수 30~50 g/10min (230 ℃)인 프로필렌-에틸렌 공중합체, 에틸렌 단위 함량 5~20 mol%
3)탈크: 평균 입경 10 ㎛
4)폴리에틸렌: 용융지수 0.1~5 g/10min (190 ℃)인 에틸렌 중합체
< 비교예 1 내지 3>
표 2의 조성으로 상기 실시예와 동일한 방법으로 펠렛 형태로 폴리프로필렌 수지 조성물을 제조하였다. 하기 표 2의 단위는 중량부이다.
성분 비교예
1		 비교예
2		 비교예
3
PP-11) 30 40 30
PP-22) 50 20 20
탈크3 ) 17 20 40
폴리에틸렌4 ) 3 20 10
계 100 100 100
1)PP-1: 용융지수 15~30 g/10min (230 ℃)인 프로필렌-에틸렌 공중합체, 에틸렌 단위 함량 5~20 mol%
2)PP-2: 용융지수 30~50 g/10min (230 ℃)인 프로필렌-에틸렌 공중합체, 에틸렌 단위 함량 5~20 mol%
3)탈크: 평균 입경 10 ㎛
4)폴리에틸렌: 용융지수 0.1~5 g/10min (190 ℃)인 에틸렌 중합체
< 실험예 > 물성 평가
상기 실시예 및 비교예에서 제조된 폴리프로필렌 수지 조성물을 수분 흡습에 의한 물성의 약화를 고려하여 80 ℃ 오븐에서 2 시간 동안 건조하였다. 이 조성물을 일반 사출기(형체력 140톤 수준)를 사용하여 물성 시편 및 스크래치 평가를 위해 표면 엠보싱 처리된 평판 샘플을 사출 성형하였다.
사출 성형시 사출 온도는 피딩 호퍼부에서 노즐순으로 30/200/200/200/200℃이며, 금형온도는 60 ℃, 사출압력은 60 내지 100 bar로 하였으며, 물성 시편은 ASTM 1 호 기준에 따라 제작하였다.
각 실시예 및 비교예의 프로필렌 조성물의 물성 측정은 하기 표 3 과 같은 방법으로 하였으며, 그 결과는 하기 표 4 및 표 5 에 나타내었다.
시험항목 단위 실험 방법
1 유동성 g/10min ASTM D-1238
2 밀도 g/㎤ ASTM D-792
3 인장강도(항복점) kg/㎠ ASTM D-638
4 굴곡탄성율 kg/㎠ ASTM D-790
5 Rockwell 경도 R-Scale ASTM D-785
6 IZOD 충격강도 상온 kg·㎝/㎝ ASTM D-256
7 외관 내스크래치성 평가 상, 중, 하 표면 백화 육안 평가 (패널 평가)
시험항목 실시예
1		 실시예
2		 실시예
3		 실시예
4		 실시예
5		 실시예
6		 실시예
7
유동성 25.8 24.3 21.7 24.5 23.1 22.5 15.6
밀도 0.91 0.92 0.91 0.97 0.97 0.96 1.11
인장강도
(항복점)		 269 240 217 260 243 215 236
굴곡탄성율 15,100 14,100 12,300 18,500 16.100 14,200 24,400
Rockwell 경도 87 75 64 85 76 62 67
Izod충격강도
(상온)		 8.6 21 34 9.7 22 35 23
외관 상상 상상 상상 상 상 상 중상
시험항목 비교예
1		 비교예
2		 비교예
3
유동성 23.9 16.5 16.3
밀도 1.03 1.03 1.17
인장강도
(항복점)		 271 190 235
굴곡탄성율 22,800 16,500 28,200
Rockwell 경도 87 48 64
Izod충격강도
(상온)		 6.1 49 27
외관 하 중하 하
상기 표 4 및 표 5에 나타난 바와 같이, 실시예 1 내지 3에서 폴리프로필렌 수지 조성물에 폴리에틸렌 및 탈크가 포함될 경우에, 상기 수지 조성물의 표면 경도 및 내스크래치성이 향상되는 것을 확인할 수 있다. 또한, 실시예 4 내지 6은 폴리에틸렌의 함량이 증가할수록 상기 폴리에틸렌 수지 조성물의 내스크래치성 및 내충격성이 우수한 상태로 유지되는 것을 확인할 수 있다.
비교예 1에서 폴리에틸렌이 5 중량부 미만으로 함유될 경우에, 상기 폴리에틸렌 수지 조성물의 내스크래치성 향상 효과가 미미해 지는 것을 확인할 수 있다. 비교예 2에서 폴리에틸렌의 함량이 15 중량부에서 초과될 경우에, 상기 폴리에틸렌의 분산성이 낮아지고, 수지 조성물 내에서 층분리 현상이 발생하여 표면 경도 및 내스크래치성이 저하되는 것을 확인할 수 있다. 비교예 3에서 탈크가 30 중량부에서 초과될 경우에, 내스크래치성이 낮아지는 것을 확인할 수 있다.
본 발명에 의한 폴리프로필렌 수지 조성물은 자동차 내/외장 부품에서 요구되는 기계적 물성을 유지하면서 우수한 내충격성 및 내스크래치성을 제공할 수 있다.
본 발명에 의한 폴리프로필렌 수지 조성물은 코팅, 도장 및 감싸기 등의 후 공정을 거치지 않고 내스크래치성이 우수한 자동자 내/외장 부품을 제공할 수 있어, 상기 부품의 제조 공정을 간소화 시키고, 제조 비용을 낮출 수 있다.

Claims (6)

  1. 아이소택틱 폴리프로필렌 및 알파-올레핀-프로필렌 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택된 단독 또는 이들의 혼합물인 결정성 올레핀계 수지;
    폴리프로필렌 수지 조성물에 대해 3 내지 10 중량부의 탈크; 및
    폴리프로필렌 수지 조성물에 대해 5 내지 15 중량부의 폴리에틸렌을 포함하고, 상기 폴리에틸렌의 용융 지수가 0.1 내지 5 (g/10min)(190 ℃, ASTM D1238)인 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌 수지 조성물.
  2. 　제1항에 있어서,
    상기 결정성 올레핀계 수지의 용융지수가 10 내지 80 (g/10min)(230 ℃, ASTM D1238) 인 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌 수지 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 알파-올레핀-프로필렌 공중합체는 프로필렌-에틸렌 공중합체, 프로필렌-부텐 공중합체, 프로필렌-헥센 공중합체 및 프로필렌-메틸-펜텐 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택된 단독 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌 수지 조성물.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 탈크의 직경이 0.1 내지 15 ㎛인 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌 수지 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 폴리프로필렌 수지 조성물이 자동차 내/외장 부품의 재료로 사용되는 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌 수지 조성물.
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