KR101372137B1 - 발포 비드용 폴리프로필렌 수지 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 발포 비드용 폴리프로필렌 수지 조성물에 관한 것으로, 본 발명에 의한 발포 비드용 폴리프로필렌 수지 조성물은 에틸렌 코모노머의 함량이 상이한 2종 이상의 에틸렌-프로필렌 랜덤 중합부분을 함유하는 에틸렌-프로필렌 이중 랜덤 공중합체, 또는 에틸렌 코모노머의 함량이 상이한 2종 이상의 에틸렌-프로필렌 랜덤 공중합체를 포함하는 발포 비드용 폴리프로필렌 수지 조성물이다. 본 발명에 의한 발포 비드용 폴리프로필렌 수지 조성물은 셀 균일도 및 성형 가공시 비드 간의 융착성이 우수한 발포 비드를 저렴한 비용으로 제공할 수 있다.

Description

발포 비드용 폴리프로필렌 수지 조성물{Polypropylene Resin Composition for Expandable Bead}
본 발명은 발포 비드용 폴리프로필렌 수지 조성물에 관한 것으로, 구체적으로, 우수한 셀 균일성 및 융착성을 가지는 발포 비드를 제공할 수 있는 발포 비드용 폴리프로필렌 수지 조성물에 관한 것이다.
폴리프로필렌 발포체는 발포 비드 및 발포 성형체 등이 있으며, 상기 폴리프로필렌 자체가 가지고 있는 우수한 내열성, 기계적 강도 및 가공성으로 인하여 자동차, 전기 전자 포장재 및 건축자재 등의 충격성이 요구되는 다양한 분야에 이용되고 있다.
일반적으로 상기 폴리프로필렌 발포체는 각종 첨가제 또는 핵제 등이 포함된 폴리올레핀 미니 펠렛을 물을 포함하고 있는 오토 크레이브(autoclave)속에 넣고 고온 고압 하에서 발포제(blowing agent, 이산화탄소, 질소, 부탄, 등)를 넣은 후 급격히 감압시키는 방법(이하, 배치식으로 기재한다.)으로 제조된다. 이러한 배치식 제조 방법은 일본의 JSP, KANEKA, 그리고 독일 BASF가 이용하고 있다. 그러나, 상기 제조방법은 생산성이 낮고 운송비 비중이 높아 폴리프로필렌 발포체의 가격이 통상의 폴리스타일렌 발포체 보다 높은 약점을 가지고 있다. 이러한 생산성에 대한 약점을 극복하고자 여러 가지 압출식 물리 발포 기술에 대한 개발이 지속적으로 전개되고 있다. 그러나, 상기 압출식 물리 발포의 경우 개방 셀 (open cell) 형성으로 인하여 배치식 대비 충분한 물성을 가진 발포 비드가 개발되지 못하고 있다. 그 이유는 발포제가 충분히 수지 내에서 미세하게 분포되지 못하거나, 감압시 수지의 용융 장력이 충분하지 않으며, 성형시 발포 비드 간의 융착(fuse-bond)성 등이 우수하지 못하기 때문이다. 상기 문제점을 극복하기 위해서 급감압시 수지의 용융장력을 높이기 위한 방법으로 곁사슬을 갖는 폴리 올레핀을 이용하는 방법 등이나, 성형시 발포 비드 간에 융착성을 개선하기 위해 수지 첨가제, 가공 공정 및 기기 장치 등을 변경하는 방법이 제시 되었다. 하지만, 상기 방법에 의한 발포상 비드는 융착성의 개선이 충분하지 않아 복잡한 비드 성형체를 제도하는데 기술적 난제가 있다.
상기의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 셀 균일도 및 성형시 비드 간에 융착성이 우수한 발포 비드를 제조할 수 있는 폴리프로필렌 수지 조성물을 제공하기 위한 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하나의 양상은,
에틸렌 코모노머의 함량이 상이한 2종 이상의 에틸렌-프로필렌 랜덤 중합부분을 함유하는 에틸렌-프로필렌 이중 랜덤 공중합체를 포함하고,
상기 에틸렌-프로필렌 이중 랜덤 공중합체의 용융지수가 0.1 내지 20 g/10min인 발포 비드용 폴리프로필렌 수지 조성물에 관한 것이다.
상기 에틸렌 코모노머의 함량이 0.5 내지 10 중량%일 수 있다.
상기 에틸렌-프로필렌 이중 랜덤 공중합체에서 가장 높은 에틸렌 코모노머 함량을 가진 에틸렌-프로필렌 랜덤 중합부분 및 가장 낮은 에틸렌 코모노머 함량을 가진 에틸렌-프로필렌 랜덤 중합부분이 6:4 내지 9:1의 중합비로 포함될 수 있다.
본 발명의 다른 양상은,
에틸렌 코모노머의 함량이 상이한 2종 이상의 에틸렌-프로필렌 랜덤 공중합체의 블렌드 수지를 포함하고,
상기 블렌드 수지의 용융지수가 0.1 내지 20 g/10min인 발포 비드용 폴리프로필렌 수지 조성물에 관한 것이다.
상기 에틸렌 코모노머의 함량이 0.5 내지 10 중량%일 수 있다.
상기 블렌드 수지에서 가장 높은 에틸렌 코모노머 함량을 가진 에틸렌-프로필렌 랜덤 공중합체 및 가장 낮은 에틸렌 코모노머 함량을 가진 에틸렌-프로필렌 랜덤 공중합체가 6:4 내지 9:1의 혼합비로 포함될 수 있다.
본 발명의 또 다른 양상은,
상기 폴리프로필렌 수지 조성물에 발포제를 첨가하여 제조되는 폴리프로필렌 발포 비드에 관한 것이다.
상기 발포제가 발포 비드용 폴리프로필렌 수지 조성물 100중량부에 대해 1 내지 40 중량부로 포함될 수 있다.
본 발명에 의한 발포 비드용 폴리프로필렌 수지 조성물은 셀 균일성 및 비드 간의 융착성이 우수한 발포 비드를 제공할 수 있다.
본 발명에 의한 발포 비드용 폴리프로필렌 수지 조성물은 다양한 비드 발포 장비를 이용하여 융착성 및 셀 균일도가 우수한 폴리프로필렌 발포 비드를 제공할 수 있으며, 특히, 연속 압출식 비드 발포 장비를 이용할 경우에는 보다 경제적인 비용으로 발포 비드를 제공할 수 있다.
이하, 당업자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명은 발포 비드용 폴리프로필렌 수지 조성물을 제공한다.
상기 발포 비드용 폴리프로필렌 수지 조성물은 발포 비드용 폴리프로필렌 수지를 포함한다.
상기 발포 비드용 폴리프로필렌 수지는 에틸렌 코모노머의 함량이 상이한 2종 이상의 에틸렌-프로필렌 랜덤 중합부분을 함유하는 에틸렌-프로필렌 이중 랜덤(dual random)공중합체일 수 있다.
상기 에틸렌-프로필렌 이중 랜덤(dual random)공중합체는 동일 사슬 내 에틸렌 코모노머 함량이 상이한 에틸렌-프로필렌 랜덤 중합부분이 포함되어 있어 성형 단계에서 발포 비드의 융착성을 개선시킬 수 있다. 상기 발포 비드는 에틸렌 코모노머의 함량에 따라 상기 발포 비드의 융착성에 영향을 주는 저온 용융점 및 기계적 물성 등에 영향을 주는 고온의 용융점을 동시에 가지고 있다. 이러한 용융점은 비드의 셀 균일도를 향상시키고, 비드의 성형시 균일한 융착 특성을 제공할 수 있고, 상기 용융점의 열량을 조절한다면 상기 발포 비드의 성형 단계에서 비드 간의 융착성 및 상기 비드를 이용한 최종 성형물의 물성을 개선시 킬 수 있다.
상기 에틸렌-프로필렌 이중 랜덤 공중합체는 에틸렌 코모노머의 함량이 0.5 내지 10 중량%인 에틸렌-프로필렌 랜덤 중합부분을 2종 이상 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 에틸렌-프로필렌 이중 랜덤 공중합체는 에틸렌 코모노머의 함량이 상기 에틸렌-프로필렌 랜덤 중합부분에 대해 0.5 내지 5 중량%인 에틸렌-프로필렌 랜덤 중합부분을 적어도 하나 포함하고, 에틸렌 코모노머의 함량이 상기 에틸렌-프로필렌 랜덤 중합부분에 대해 5 내지 10 중량%인 에틸렌-프로필렌 랜덤 중합부분을 적어도 하나 포함할 수 있다.
상기 에틸렌 코모노머의 함량이 0.5 중량% 미만이면 발포 비드 간의 융착성 개선효과를 얻을 수 없고, 10 중량%를 초과하면 상기 폴리프로필렌 수지 조성물의 저온 용융점의 열량이 감소되어 상기 비드의 기계적 물성이 저하되어 비드의 발포 구조가 유지되기 어려울 수 있다.
상기 에틸렌-프로필렌 이중 랜덤 공중합체에서 가장 높은 에틸렌 코모노머의 함량을 가지는 에틸렌-프로필렌 랜덤 중합부분은 상기 에틸렌-프로필렌 이중 랜덤 공중합체 100중량부에 대해 60 내지 90 중량부로 포함될 수 있다. 상기 가장 높은 에틸렌 코모노머의 함량을 가지는 에틸렌-프로필렌 랜덤 중합부분이 60 중량부 미만으로 포함되면, 상기 폴리프로필렌 수지 조성물의 저온 용융점의 열량이 줄어 들어 발포 비드의 융착성을 개선시킬 수 없고, 90 중량부를 초과하면, 고온 용융점의 열량이 감소되어 발포 비드의 기계적 특성 등이 저하될 수 있다. 맞습니다.
이외 낮은 에틸렌 코모노머의 함량을 가지는 에틸렌-프로필렌 랜덤 중합부분은 상기 에틸렌-프로필렌 이중 랜덤 공중합체 100 중량부에 대해 10 내지 40 중량부로 포함될 수 있고, 상기 낮은 에틸렌 코모노머의 함량을 가지는 에틸렌-프로필렌 랜덤 중합부분이 상기 범위를 벗어나면 발포 비드의 융착성 개선이 미미해질 수 있다.
상기 에틸렌-프로필렌 이중 랜덤 공중합체에서 상기 가장 높은 에틸렌 코모노머의 함량을 가지는 에틸렌-프로필렌 랜덤 중합부분 및 나머지 상이한 에틸렌 코모노머의 함량을 가지는 에틸렌-프로필렌 랜덤 중합부분은 6:4 내지 9:1의 중합비(몰수)로 포함될 수 있다. 예를 들어, 2종의 에틸렌-프로필렌 랜덤 중합부분으로 이루어진 에틸렌-프로필렌 랜덤 공중합체에서 가장 높은 에틸렌 코모노머의 함량을 가지는 에틸렌-프로필렌 랜덤 중합부분 및 가장 낮은 에틸렌 코모노머의 함량을 가지는 에틸렌-프로필렌 랜덤 중합부분은 6:4 내지 9:1의 중합비(몰수)로 포함될 수 있다.
상기 발포 비드용 폴리프로필렌 수지는 에틸렌 코모노머의 함량이 상이한 2종 이상의 에틸렌-프로필렌 랜덤 공중합체의 블렌드 수지일 수 있다.
상기 블렌드 수지는 에틸렌 코모노머의 함량이 상이한 2종 이상의 에틸렌-프로필렌 랜덤 공중합체를 용융 블렌드하여 제조된 수지이며, 상기 수지 조성물의 성형 단계에서 발포 비드의 융착성을 개선시킬 수 있다. 상기 발포 비드는 에틸렌 코모노머의 함량에 따라 상기 발포 비드의 융착성에 영향을 주는 저온 용융점 및 기계적 물성 등에 영향을 주는 고온의 용융점을 동시에 가지고 있다. 이러한 용융점은 비드의 셀 균일도가 높으면 비드의 성형시 균일한 융착 특성을 제공할 수 있고, 상기 용융점의 열량을 조절한다면 상기 발포 비드의 성형 단계에서 비드 간의 융착성 및 상기 비드를 이용한 최종 성형물의 물성을 개선시킬 수 있다.
상기 블렌드 수지는 에틸렌 코모노머의 함량이 0.5 내지 10 중량%인 에틸렌-프로필렌 랜덤 공중합체를 2종 이상 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 폴리프로필렌 수지 조성물은 에틸렌 코모노머의 함량이 상기 에틸렌-프로필렌 랜덤 공중합체에 대해 0.5 내지 5 중량%인 에틸렌-프로필렌 랜덤 공중합체를 적어도 하나 포함하고, 에틸렌 코모노머의 함량이 상기 에틸렌-프로필렌 랜덤 공중합체에 대해 5 내지 10 중량%인 에틸렌-프로필렌 랜덤 공중합체를 적어도 하나 포함할 수 있다.
상기 에틸렌 코모노머의 함량이 0.5 중량% 미만이면 발포 비드 간의 융착성의 개선을 얻을 수 없고, 10 중량%를 초과하면 상기 폴리프로필렌 수지 조성물의 저온 용융점의 열량이 크게 감소되어 상기 비드의 기계적 물성이 저하되어 비드의 발포 구조가 유지되기 어려울 수 있다.
상기 가장 높은 에틸렌 코모노머의 함량을 가지는 에틸렌-프로필렌 랜덤 공중합체는 상기 블렌드 수지 100중량부에 대해 60 내지 90 중량부로 포함될 수 있다. 상기 가장 높은 에틸렌 코모노머의 함량을 가지는 에틸렌-프로필렌 랜덤 공중합체가 60 중량부 미만으로 포함되면, 상기 폴리프로필렌 수지 조성물의 저온 용융점의 열량이 줄어 들어 발포 비드의 융착성을 개선시킬 수 없고, 90 중량부를 초과하면, 고온 용융점의 열량이 감소되어 발포 비드의 기계적 특성 등이 저하될 수 있다.
또한, 이외 낮은 에틸렌 코모노머의 함량을 가지는 에틸렌-프로필렌 랜덤 공중합체는 상기 블렌드 수지 100중량부에 대해 10 내지 40 중량부로 포함될 수 있고, 상기 낮은 에틸렌 코모노머의 함량을 가지는 에틸렌-프로필렌 랜덤 공중합체가 상기 범위를 벗어나면 발포 비드의 융착성 개선이 미미해질 수 있다.
상기 블렌드 수지는 상기 가장 높은 에틸렌 코모노머의 함량을 가지는 에틸렌-프로필렌 랜덤 공중합체 및 이외 낮은 에틸렌 코모노머의 함량을 가지는 에틸렌-프로필렌 랜덤 공중합체가 6:4 내지 9:1(w/w)의 혼합비로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 2종의 에틸렌-프로필렌 랜덤 공중합체로 이루어진 에틸렌-프로필렌 랜덤 공중합체에서 가장 높은 에틸렌 코모노머의 함량을 가지는 에틸렌-프로필렌 랜덤 공중합체 및 가장 낮은 에틸렌 코모노머의 함량을 가지는 에틸렌-프로필렌 랜덤 공중합체는 6:4 내지 9:1의 혼합비(w/w)로 포함될 수 있다.
상기 발포 비드용 폴리프로필렌 수지의 용융지수(melt flow index, ASTM D 1238)가 0.1 내지 20 g/10min 일 수 있고, 바람직하게는 1 내지 10 g/10min 일 수 있다. 상기 폴리프로필렌 수지의 용융지수가 0.1 g/10min 미만인 경우에는 상기 발포 비드용 폴리프로필렌 조성물의 용융 장력이 높아 발포 비드의 발포 셀들의 성장이 어렵고, 20 g/10min을 초과하는 경우에는 용융 장력이 너무 낮아 발포 비드의 셀 사이즈가 불균일 해질 수 있다.
본 발명에 의한 발포 비드용 폴리프로필렌 수지 조성물의 용융점은 저온 및 고온 용융점을 동시에 가지고 있으며, 상기 용융점은 시차 주사 열량 측정기(DSC, Differential Scanning Calorimetry)를 이용하여 측정된 흡열 피크를 이용하여 확인할 수 있다. 상기 흡열 피크는 2 이상의 흡열 피크를 나타낼 수 있고, 저온 흡열 피크 및 고온 흡열 피크가 동시에 나타난다. 예를 들어, 상기 저온 흡열피크는 140~150 ℃ 및 상기 고온 흡열피크는 150~160 ℃ 등에서 나타날 수 있다. 상기 저온 흡열피크는 상기 폴리프로필렌 수지에서 에틸렌 코모노머의 함량이 높은 부분에 의해 발생되고, 상기 고온 흡열피크는 상기 폴리프로필렌 수지에서 에틸렌 코모노머의 함량이 낮은 부분에 의해 발생된다. 상기 저온 흡열피크는 고압 수증기를 이용하는 발포 비드의 성형 단계에서 비드 간의 융착 특성을 결정짓는 인자이고, 상기 고온 흡열피크는 비드 성형물의 기계적인 강도 및 물리적 특성을 결정 짓는 인자이다. 따라서, 상기 흡열피크가 하나만 나타나면 비드의 융착성 및 기계적 물성의 개선을 얻을 수 없고, 상기 저온 및 고온 흡열피크의 열량 비율을 조절하여 비드의 융착성 및 기계적 물성을 개선시 킬 수 있다. 예를 들어, 150~160 ℃의 피크는 0.5 내지 5 중량%인 에틸렌-프로필렌 랜덤 공중합체에서 나타나는 온도 범위이며 140~150℃의 피크는 5 내지 10중량%인 공중합체에서 나타나는 온도 범위이므로 상기 온도 범위들을 벗어날 경우 각 온도범위 해당하는 역할을 발휘하는데 어려움이 있다.
본 발명의 발포 비드용 폴리프로필렌 수지 조성물은 첨가제를 더 포함할 수 있다.
상기 첨가제는 상기 폴리프로필렌 수지 조성물 및 발포 비드의 기계적 물성 등을 향상시킬 수 있다.
상기 첨가제는 압출 과정에서 상기 폴리프로필렌 수지 조성물의 발포 특성을 향상시키는 셀균일 증감제, 발포제 함침 유도제 등일 수 있다.
상기 첨가제는 상기 폴리프로필렌 수지 조성물의 물성을 향상시키는 수지 산화방지제, 자외선 흡수제, 난연제, 슬립제, 대전방지제, 염료, 분산제, 항균제, 무기 필러 등일 수 있다.
예를 들어, 상기 무기 필러는 실리카, 탈크, 유리섬유, 운모, 규석회, 탄산칼슘, 황화바륨에서 선택한 1종 이상일 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다.
상기 첨가제는 각각 상기 폴리프로필렌 수지 조성물 100 중량부에 대해 0.001 내지 10 중량부로 포함될 수 있으며, 바람직하게는 0.01 내지 3 중량부일 수 있다. 상기 첨가제가 0.001 미만 또는 10 중량부를 초과하여 포함되면 상기 폴리프로필렌 수지 조성물의 물성 향상 및 성형시 발포 비드 간의 융착성의 개선을 얻을 수 없다.
본 발명은 상기 폴리프로필렌 수지 조성물에 의한 폴리프로필렌 발포 비드를 제공한다.
상기 폴리프로필렌 발포 비드는 당업계에서 공지된 비드 발포 장비로 제조될 수 있다. 구체적으로 예를 들면, 상기 발포 비드용 폴리프로필렌 수지 조성물에 발포제를 첨가하고, 오토크레이브를 이용하는 배치식 비드 발포 장비 또는 연속 압출식 비드 발포 장비 등을 이용하여 제조될 수 있다.
상기 오토크레이브를 이용하는 배치식 비드 발포 장비는 상기 발포 비드용 폴리프로필렌 수지 조성물 등이 첨가된 오토크레이브 속에 고온 고압하에서 발포제를 넣고, 감압시켜 발포 비드를 제조하는 방법이다. 상기 배치식 발포 장비는 자체적으로 저온 용융 피크 형성이 가능하나 본 발명에 의한 발포 비드용 폴리프로필렌 수지 조성물로 비드를 제조할 경우에 저온 용융 피크의 열량을 더욱 증가시킬 수 있어 우수한 융착 특성을 가지는 발포 비드를 제조할 수 있다.
상기 연속 압출식 비드 발포 장비는 압출기에 상기 발포 비드용 폴리프로필렌 수지 조성물 및 발포제 등을 주입하여 온도 및 압력 등이 적절한 조건하에서 압출하는 방식이다.
상기 연속 압출식 비드 발포 장비는 저온 용융점 피크의 열량을 급격히 높여 상기 발포 비드의 스팀 성형시 비드 간의 융착 특성을 개선시킬 수 있고, 상기 비드를 이용한 복잡한 성형물의 제조 및 성형물의 물성을 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 연속 압출식 비드 발포 장비는 상기 배치식 비드 발포 장비에 비해 발포 비드를 보다 저렴한 비용으로 제조할 수 있어 발포 비드의 제조에서 유리하다.
상기 발포제가 초임계 상태를 갖는 고온 및 고압 하에 상기 폴리프로필렌 수지 조성물과 혼합되어 분산되고, 급속한 압력 강하를 통해 열역학적 불안정화를 유발하여 기포 핵의 생성 및 성장 과정을 거쳐 최종적으로 다수의 기포를 갖는 발포 비드를 생성시킬 수 있다.
상기 발포제는 상기 폴리프로필렌 수지 조성물 100 중량부에 대해 1 내지40 중량부로 포함될 수 있고, 더욱 바람직하게는 5 내지 20 중량부로 포함될 수 있다. 상기 발포제의 함량은 발포제의 종류 및 목표　발포 배율에 의해 결정될 수 있으며, 이에 한정하는 것은 아니다.
상기 발포제는 프로판, 부탄, 이소부탄, 펜탄, 헥산 및 헵탄과 같은 지방족 탄화수소류; 시클로부탄, 시클로펜탄 및 시클로헥산과 같은 지환족 탄화수소류; 및 클로로 디플루오로 메탄, 디클로 메탄, 디클로 플루오로 메탄, 트리클로로 플루오로 메탄, 클로로 에탄, 디클로로 트리플루오로 에탄 및 퍼플루오로 시클로 부탄과 같은 할로겐화 탄화수소류로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 유기가스, 이산화탄소, 질소 및 공기와 같은 가스로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.
이하 본 발명을 하기의 실시예 및 비교예에 의하여 보다 구체적으로 설명한다. 하기의 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 예에 지나지 않으며, 본 발명의 보호범위를 제한하는 것은 아니다.
[ 실시예 1 내지 3] 폴리프로필렌 발포 비드 제조
표 1에 따른 폴리프로필렌 수지 100 중량부에 대해 1차 (SONGNOX 1010), 2차 산화방지제(명칭:SONGNOX 1680) 및 할로겐 캡쳐(명칭:칼슘 스테아레이트, SAK-CS-POF)각각 0.3 중량부, 그밖에 발포 핵제(명칭:HTP ultra 5L), 셀조절제(명칭:Pretex-70), 안료(명칭:카본 블랙) 및 기타 첨가제 각각 0.01~0.3 중량부를 혼입한 후 2축 압출기를 통해 용융 혼합하여 펠렛화　하였다.　
상기한　수지 펠렛을 20 kg/h로 25 mm 텐덤형 압출기에 공급하고 제1단 압출기에서 220 ℃로 가소화한 후, 상기 수지 100중량부에 대하여 부탄 7 중량부를 주입한 다음, 기어펌프 (gear pump)를 통해 제2단 압출기로 공급하였다. 40 mm 제2단 압출기의 온도를 180 ℃로 냉각시킨 후 스테틱(static) 믹서 (mixer) 및 원형 단면 다이의 온도를 130 ℃까지 냉각시켜 압력을 상승시키고 공기중으로 압출되어 나온 스트렌드(strand)는 압력 급감에 의해 즉시 팽창되었고, 이어서 100 ℃ 이하 온도를 갖는 수조 안에서 언더워터 컷팅(underwater cutting)을 통해 발포 비드를 얻었다.
[ 비교예 1 내지 3]
표 1에 나타낸 폴리프로필렌 수지에서 차이가 있을 뿐 실시예 1과 동일한 방법으로 발포 비드를 제조하였다.
[ 실험예 ]
실시예 및 비교예에 의한 수지 조성물의 밀도, 발포 비드의 밀도, 용융지수, 셀 균일도 및 용융점은 하기에 제시한 물성 측정 방법에 따라 측정하여 표 1에 제시하였다.
물성 측정 방법
1)용융지수(Melt index)
용융지수는 ASTM D 1238 조건에 따라 230℃, 2.16kg의 조건에서 측정하였다.
2)밀도: 밀도 구배 컬럼(density gradient column) 법을 이용하여 발포 전의 수지 밀도, 비드의 겉보기 밀도, 미발포된 비드의 밀도를 상온(25℃)에서 측정하였다.
상기 비드의 밀도 및 미발포된 비드의 밀도를 나누어서 발포 비드에 대한 발포 배율을 계산하였다.
3)셀균일도: 비드를 액체 질소 하에 절단한 후 주사전자 현미경(SEM)을 이용하여 발포 셀 구조를 관찰하였다.
4)용융점
용융점은 비드 샘플 3~5mg을 시차 주사 열량 측정 장치(제조사: TA Instruments)를 이용하여 실온에서 210 ℃까지 10 ℃/분으로 승온시켜 얻은 흡열 곡선피크로 측정하였다.
Figure 112011101598774-pat00001
(단위: 중량부)
○: 팽창비드 셀균일도 우수함, X: 팽창비드 셀 불균일함
(A)랜덤 폴리프로필렌 수지
A-1: 에틸렌 7 중량% EP 랜덤 중합 부분 및 에틸렌 2 중량% EP 랜덤 중합 부분의 중합비 7:3(몰수)
A-2: 에틸렌 8 중량% EP 랜덤 중합 부분 및 에틸렌 2 중량% EP 랜덤 중합 부분의 중합비 7:3(몰수)
A-3: 에틸렌 8 중량% EP 랜덤 중합 부분 및 에틸렌 1 중량% EP 랜덤 중합 부분의 중합비 7:3(몰수)
A-4: 에틸렌 2.5 중량% EP 랜덤 중합체
A-5: 에틸렌 2.5 중량% EP 랜덤 중합체
(B)블렌드 수지
에틸렌 6 중량% EP 랜덤 중합체 및 에틸렌1 중량% EP 랜덤 중합체의 혼합비 70 : 30(중량%)
(C)발포제
(제품명) 부탄 가스 (BOC가스 코리아)
표 1에서 나타낸 바와 같이, 본 발명의 폴리프로필렌 수지 조성물에 의한 발포 비드는 저온 및 고온의 용융점을 나타내고 있어 상기 비드 간에 융착성이 우수하고, 우수한 셀 균일도를 가진다.
비교예 1은 두 개의 용융점을 나타내지만, 용융지수가 20 g/10분을 초과하여 셀 균일도가 실시예 1에 비해 현저하게 낮으며, 비교예 2는 에틸렌-프로필렌 랜덤 공중합체가 단일로 구성된 것으로, 하나의 용융점을 나타내고 있어 발포 비드의 융착성의 개선을 얻을 수 없고, 또한 셀 균일도가 낮은 것을 확인할 수 있다.
본 발명에 의한 발포 비드용 폴리프로필렌 수지 조성물은 에틸렌 코모노머 함량에 따라 저온 용융점 및 고온 용융점을 조절하여 발포 비드의 기계적 물성 및 상기 비드의 성형시 비드 간의 융착성 및 셀 균일도를 향상시킬 수 있다.
본 발명에 의한 발포 비드용 폴리프로필렌 수지 조성물은 다양한 발포 장비를 이용하여 융착성이 우수한 발포 비드를 제조할 수 있고, 특히, 압출식 비드 발포식 장비를 이용할 경우에 보다 경제적인 비용으로 융착성이 우수한 발포 비드를 제공할 수 있다.
따라서, 본 발명에 의한 발포 비드용 폴리프로필렌 수지 조성물은 셀 균일도 및 융착성이 우수한 발포 비드를 저렴한 비용으로 제공할 수 있다.

Claims (8)

  1. 에틸렌 코모노머의 함량이 상이한 2종 이상의 에틸렌-프로필렌 랜덤 중합부분으로 이루어진 에틸렌-프로필렌 이중 랜덤 공중합체를 포함하고,
    상기 에틸렌-프로필렌 이중 랜덤 공중합체의 용융지수가 0.1 내지 20 g/10min(230℃, 2.16kg)이며,
    상기 에틸렌-프로필렌 이중 랜덤 공중합체는 에틸렌 코모노머의 함량이 상기 에틸렌-프로필렌 랜덤 중합부분에 대해 0.5~5중량%인 에틸렌-프로필렌 랜덤 중합부분을 적어도 하나 포함하고, 에틸렌 코모노머의 함량이 상기 에틸렌-프로필렌 랜덤 중합부분에 대해 5~10중량%인 에틸렌-프로필렌 랜덤 중합부분을 적어도 하나 이상포함하는 것을 특징으로 하는 발포 비드용 폴리프로필렌 수지 조성물.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 에틸렌-프로필렌 이중 랜덤 공중합체가 가장 높은 에틸렌 코모노머 함량을 가진 에틸렌-프로필렌 랜덤 중합부분 및 가장 낮은 에틸렌 코모노머 함량을 가진 에틸렌-프로필렌 랜덤 중합부분에 대해 6:4 내지 9:1의 중합비(몰수)로 이루어진 것을 특징으로 하는 발포 비드용 폴리프로필렌 수지 조성물.
  4. 에틸렌 코모노머의 함량이 상이한 2종 이상의 에틸렌-프로필렌 랜덤 공중합체의 블렌드 수지를 포함하고,
    상기 블렌드 수지의 용융지수가 0.1 내지 20 g/10min(230℃, 2.16kg)이며,
    상기 에틸렌-프로필렌 랜덤 공중합체는 에틸렌 코모노머의 함량이 0.5~5중량%인 에틸렌-프로필렌 랜덤 중합부분을 적어도 하나 포함하고, 에틸렌 코모노머의 함량이 상기 에틸렌-프로필렌 랜덤 중합부분에 대해 5~10중량%인 에틸렌-프로필렌 랜덤 중합부분을 적어도 하나 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 발포 비드용 폴리프로필렌 수지 조성물.
  5. 삭제
  6. 제4항에 있어서,
    상기 블렌드 수지가 가장 높은 에틸렌 코모노머 함량을 가진 에틸렌-프로필렌 랜덤 공중합체 및 가장 낮은 에틸렌 코모노머 함량을 가진 에틸렌-프로필렌 랜덤 공중합체에 대해 6:4 내지 9:1의 혼합비(w/w)로 이루어진 것을 특징으로 하는 발포 비드용 폴리프로필렌 수지 조성물.
  7. 제1항, 제3항, 제4항 및 제6항 중 어느 한 항의 발포 비드용 폴리프로필렌 수지 조성물에 발포제를 첨가하여 제조되는 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌 발포 비드.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 발포제가 상기 폴리프로필렌 수지 조성물 100 중량부에 대해 1 내지 40 중량부로 포함되는 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌 발포 비드.
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