KR101391577B1 - 발포용 폴리프로필렌 수지 조성물 - Google Patents

발포용 폴리프로필렌 수지 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명에서는 (a) 에틸렌 함량이 상이한 2종 이상의 프로필렌-에틸렌 랜덤 공중합체부가 한 분자 내에 존재하며, 상기 한 분자 내에 전체 에틸렌이 3~24몰%로 함유된 프로필렌-에틸렌 듀얼 랜덤 공중합체 97.5 ~ 98.3 중량부; (b) 저밀도 폴리에틸렌 0.5 ~ 1.5 중량부; (c) 자외선 안정제 0.1 ~ 0.5 중량부; 및 (d) 실리카 분말 0.1 ~ 0.5 중량부를 포함하며, 상기 프로필렌-에틸렌 듀얼 랜덤 공중합체는 (i)에틸렌이 1~4 몰%로 함유된 제1프로필렌-에틸렌 랜덤 공중합체부; 및 (ⅱ)에틸렌이 2~20 몰%로 함유된 제2프로필렌-에틸렌 랜덤 공중합체부를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌 수지 조성물을 제공한다.
본 발명에서는 한 분자 내에 상이하게 조절된 에틸렌 함량부를 포함하는 프로필렌-에틸렌 듀얼 랜덤 공중합체를 사용함으로써, 강성 및 성형성이 매우 우수한 제품을 제공할 수 있다.

Description

발포용 폴리프로필렌 수지 조성물{EXPANDED POLYPROPYLENE COMPOSITION}
본 발명은 한 개의 고분자 사슬 내에 서로 다른 이종의 에틸렌 함량부가 함유된 발포용 폴리프로필렌 수지에 대한 것으로, 보다 상세하게는 서로 다른 에틸렌 함량부를 포함하여, 낮은 에틸렌 함량부에 따른 높은 강성과 높은 에틸렌 함량부에 따른 열에 대한 융착속도가 동시에 개선되어 제품의 생산 사이클 시간을 감소하여 생산속도가 개선된 폴리프로필렌 수지에 대한 것이다.
일반적으로 발포제품에 사용되는 플라스틱에는 폴리우레탄, 폴리올레핀, PVC 및 ABS 수지 등이 있지만, 가장 많이 사용되는 제품은 폴리스티렌 계열이다. 이러한 폴리스티렌 제품은 탄성율이 높고 단열성이 우수하며 고배율 발포 성형을 통해 경량화된 발포성형을 할 수 있어서 식품 용기 등에 많이 적용되고 있다. 그러나 최근 폴리스티렌 제품을 이용한 식품용기에서 환경 호르몬이 발생하는 문제로 인해 점차적으로 식품 용기가 종이용기로 대체되어 가고 있다.
전술한 문제점을 해결하기 위해, 폴리프로필렌 수지를 발포하여 식품 포장용기 및 건축용으로 많이 이용하고 있다. 폴리프로필렌의 경우 인체에 유해한 물질이 없어 식품 포장용 필름 포장재로 가장 널리 이용되고 있다. 발포된 식품 포장용기 또한 점차적으로 시장이 증대할 것으로 예상된다.
하지만 폴리프로필렌 제품의 내열성 및 단열성을 개선하기 위해서는 내열성이 높은 제품을 이용해야 하는데, 이러한 제품은 발포 이후, 포장용기로의 압착과정에 많은 에너지가 소요될 뿐만 아니라 발포된 구조의 변화를 수반하게 된다. 반대로 제품의 생산성을 개선하기 위해 내열성이 낮은 제품을 사용할 경우에는 결정을 이루는 시간이 많이 소요되어 포장용기로의 압착과정에 장시간이 소요되는 한계점을 가지고 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위한 방법으로, 다양한 기술이 제시되고 있다. 대한민국 특허공개 제2005-57757호는 폴리프로필렌의 발포 특성을 개선하기 위해 긴 가지가 도입되어 용융 강도가 높은 폴리프로필렌 수지에 대한 것이다. 이 경우 발포된 셀의 안정성이 우수하고 긴 가지가 도입된 폴리프로필렌 수지는 높은 내열성을 갖는 반면, 제품의 강성 및 성형성은 우수하지 못하다는 한계가 있었다.
대한민국 특허공개 제2008-0053286호는 높은 내열성과 유연성이 좋은 조합을 보이는 연질의 독립기포형 폴리올레핀 발포체에 관한 것이다. 강성이 우수한 호모 폴리프로필렌과 메탈로센 촉매를 이용한 다양한 제품을 블렌드하여 제품의 특성을 갖는 것으로, 기존 제품보다 내열성 및 유연성이 우수하지만 블렌드 제품의 한계로 발포된 셀의 균일성이 우수하지 못하다는 단점을 갖는다.
대한민국 특허공개 제2010-016148호는 폴리프로필렌계 수지 발포 입자의 특징인 압축 물성, 내열성 등의 우수한 성질을 손상시키지 않고, 낮은 가열 온도에서의 형내 성형에 의해 동등한 성질을 갖는 폴리프로필렌계 수지 발포 입자를 제공하는 것이다. 이 경우 유연성은 매우 우수하지만 내열성은 기존 랜덤 발포제품보다 약한 단점을 갖는다.
아울러, 용융지수가 매우 낮은 폴리프로필렌에 폴리에틸렌을 물리적으로 블렌드하는 방법이 있다. 그러나 이와 같이 폴리프로필렌에 폴리에틸렌을 블렌드하는 경우 제품의 균일성에서 문제가 발생하여 균일한 발포체를 형성하기가 어려운 단점이 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 하나의 폴리프로필렌 고분자 사슬 내에 에틸렌 함량이 서로 상이하게 조절된 이종(異種)의 프로필렌-에틸렌 듀얼 랜덤 공중합체를 사용하여, 강성, 내열성 및 성형성이 우수한 폴리프로필렌 수지 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 (a) 에틸렌 함량이 상이한 2종 이상의 프로필렌-에틸렌 랜덤 공중합체부가 한 분자 내에 포함되며, 상기 한 분자 내에 전체 에틸렌이 3~24 몰%로 함유된 프로필렌-에틸렌 듀얼 랜덤 공중합체 97.5 ~ 98.3 중량부; (b) 저밀도 폴리에틸렌 0.5 ~ 1.5 중량부; (c) 자외선 안정제 0.1 ~ 0.5 중량부; 및 (d) 실리카 분말 0.1 ~ 0.5 중량부를 포함하며, 상기 프로필렌-에틸렌 듀얼 랜덤 공중합체는 (i)에틸렌이 1~4 몰%로 함유된 제1프로필렌-에틸렌 랜덤 공중합체부; 및 (ⅱ)에틸렌이 2~20 몰%로 함유된 제2프로필렌-에틸렌 랜덤 공중합체부를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌 수지 조성물을 제공한다.
여기서, 상기 프로필렌-에틸렌 듀얼 랜덤 공중합체 (a)는 230℃, 2.16 Kg에서 측정된 용융지수가 3 내지 10 g/10분 범위인 것이 바람직하다.
본 발명에 일례에 따르면, 상기 제1프로필렌-에틸렌 랜덤 공중합체부(i)와 제2프로필렌-에틸렌 랜덤 공중합체부(ⅱ)는 폴리프로필렌 단독 중합체부에 혼재(混在)되어 있는 것이 바람직하다.
또한, 상기 저밀도 폴리에틸렌은 190℃, 2.16 Kg에서 측정된 용융지수가 3 내지 10 g/10분 범위이며, 밀도가 0.915 g/㎖ 이하인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 폴리프로필렌 수지 조성물은 발포용 수지 조성물인 것이 바람직하다.
본 발명에서는 한 분자 내에 상이한 에틸렌 함량부를 포함하는 프로필렌-에틸렌 듀얼 랜덤 공중합체를 사용하여 강성 및 성형성이 매우 우수한 제품을 제공할 수 있다.
또한 저밀도 폴리에틸렌 및 실리카 제품을 포함함으로써, 제품의 균일한 셀 구조를 갖는 발포용 폴리프로필렌 수지 조성물을 제공할 수 있다. 따라서 본 발명의 폴리프로필렌 수지 조성물을 이용한 제품은 단순 포장재 시장 뿐만 아니라 용도에 따라 자동차용 및 건축용 신규 시장에 확대 적용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 순환형 반응기(100)에 구비되는 2개의 반응 투입구(110, 120)를 통해 에틸렌 함량이 상이하게 조절되는 폴리프로필렌 수지 제품의 제조과정을 개략적으로 나타내는 구조도이다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
종래 서로 다른 에틸렌 함량을 갖는 제품을 각각 혼합하고 발포하여, 강성 및 성형성이 우수한 제품을 제조하고자 하는 경우, 두 제품 간의 혼련이 불균일하여 발포된 셀의 크기와 발포비율이 일정하지 않는 문제가 발생하며, 열융착시 혼합 배율에 따라 융착 후 성형품의 형태 변화가 심하게 된다.
이에 비해, 본 발명에서는 발포용 폴리프로필렌 수지 조성물의 구성 성분으로, 한 분자 내에 2종 이상의 상이한 에틸렌 함량부를 포함하는 프로필렌-에틸렌 듀얼(二元) 랜덤 공중합체를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 프로필렌-에틸렌 듀얼 랜덤 공중합체는, 상대적으로 낮은 에틸렌 함량을 갖는 프로필렌-에틸렌 랜덤 공중합체부와 상대적으로 높은 에틸렌 함량을 갖는 프로필렌-에틸렌 랜덤 공중합체부를 포함한다. 이때 상대적으로 낮은 에틸렌 함량을 갖는 랜덤 공중합체부에 의해 강성 효과가 향상되고, 상대적으로 높은 에틸렌 함량을 갖는 랜덤 공중합체부에 의해 열에 대한 융착속도가 개선된다. 따라서 강성 및 성형성이 매우 우수한 제품을 제공할 수 있다.
실제로, 본 발명에 따른 폴리프로필렌 수지는 서로 다른 에틸렌 함량부가 하나의 분자 내에 있기 때문에, 제품의 불균일성이 매우 개선되며 동일 에틸렌 함량의 폴리프로필렌 수지보다 생산성은 30% 이상 향상되며, 발포체의 강도 또한 10% 이상 향상되는 효과를 나타낸다.
또한 저밀도 폴리에틸렌과 실리카 제품을 이용하여 균일한 셀 구조를 갖는 제품을 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 발포용 폴리프로필렌 수지 조성물은 하기와 같은 성분과 조성으로 구성될 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니다.
(a) 프로필렌-에틸렌 듀얼 랜덤 공중합체
본 발명에 따라 폴리프로필렌 수지 조성물을 구성하는 첫번째 구성성분은, 프로필렌-에틸렌 듀얼 랜덤 공중합체로서, 에틸렌 함량이 상이한 2종 이상의 프로필렌-에틸렌 랜덤 공중합체부가 한 분자 내에 포함되며, 상기 한 분자 내에 전체 에틸렌이 3~24 몰%로 함유된 것을 사용할 수 있다.
이때 상기 프로필렌-에틸렌 듀얼 랜덤 공중합체에서, 에틸렌 함량이 3 몰% 미만이면 수지의 용융온도가 높고 강성이 높아 발포제품의 성형 불균일 문제를 초래할 수 있으며, 24 몰%을 초과하면 용융온도는 낮지만 셀 구조의 터짐 현상이 발생하고, 성형 후 뒤틀어지는 등의 수축 불균일 문제가 발생할 수 있다.
본 발명에서 사용되는 프로필렌-에틸렌 듀얼 랜덤 공중합체(a)는 230℃, 2.16 Kg에서 측정된 용융지수가 3 내지 10 g/10분 범위일 수 있다. 용융지수가 전술한 범위에 해당되는 경우, 압출 가공이 용이하며 발포 성능이 향상된다.
본 발명에 따라 에틸렌 함량이 상이한 2종 이상의 프로필렌-에틸렌 듀얼 랜덤 공중합체(a)는 (i)에틸렌이 1~4 몰%로 함유된 제1프로필렌-에틸렌 랜덤 공중합체부 및 (ⅱ)에틸렌이 2~20 몰%로 함유된 제2프로필렌-에틸렌 랜덤 공중합체부를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다. 이때, 상기 제1프로필렌-에틸렌 랜덤 공중합체부(i)와 제2프로필렌-에틸렌 랜덤 공중합체부(ⅱ)는 폴리프로필렌 단독 중합체부에 혼재(混在)되어 있는 것일 수 있다.
본 발명에서, 한 개의 고분자 사슬 내에 서로 다른 이종의 에틸렌 함량부를 포함하는 프로필렌-에틸렌 듀얼 랜덤 공중합체는 하기 화학식 1과 같이 표시될 수 있다.
Figure 112012051834648-pat00001
상기 식에서,
n : 제1 프로필렌 에틸렌 랜덤 공중합체부의 반복 횟수로서, 함량에 따라 반복 횟수 범위는 100 ~ 500 이다.
m : 제2 프로필렌 에틸렌 랜덤 공중합체부의 반복 횟수로서, 함량에 따라 반복 횟수 범위는 200 ~ 2000 이다.
x : 한 분자내 제1 프로필렌 에틸렌 램덤 공중합체부와 제2 프로필렌 에틸렌 랜덤 공중합체부의 반복 횟수
R′, R″ : 알킬기의 프로필렌 단독중합체부
상기 화학식 1의 프로필렌-에틸렌 듀얼 랜덤 공중합체는, 도 1에 도시된 바와 같이 원형의 순환형 반응기(100)에 구비되는 2개의 반응투입구(110, 120)에 각각 에틸렌과 프로필렌을 동시에 투입하되, 이들의 함량, 분자량 또는 이들 모두를 조절함으로써 에틸렌 함량이 각각 상이한 프로필렌-에틸렌 랜덤 공중합체가 제조될 수 있다.
일례로, 폴리프로필렌 제조공정 중 제1 반응투입구에 에틸렌을 투입하면 폴리프로필렌 단독중합부(예, R′, R″)에 반복단위가 n인 n 블록(예, 제1 프로필렌-에틸렌 랜덤 공중합체부)이 결합된 형태가 제조되며, 이후 제2 반응투입구에 함량이 상이하게 조절된 에틸렌을 투입하면, 상기 형성된 R′-n 블록에 더불어 반복단위가 m인 m 블록(예, 제2 프로필렌-에틸렌 랜덤 공중합체부)이 추가 결합된 형태가 제조되므로, 이와 같이 에틸렌 함량이 서로 상이한 m 블록과 n 블록이 복수 개 포함되는 듀얼 랜덤 공중합체가 형성될 수 있다.
이에 비해, 서로 다른 에틸렌 함량을 갖는 제품을 혼합하는 경우(비교예 1 참조), 하기 화학식 2에 도시된 바와 같이 서로 다른 분자가 단순히 혼합된 형태를 갖게 된다.
Figure 112012051834648-pat00002
한편, 본 발명에서는 프로필렌-에틸렌 듀얼 랜덤 공중합체의 구조를 화학식 1을 이용하여 예시적으로 설명하고 있으나, 이때 프로필렌-에틸렌 듀얼 랜덤 공중합체를 구성하는 폴리프로필렌 단독중합부(예, R′, R″), n 블록, m 블록의 개수나 배치 순서를 용도에 따라 자유롭게 선택하여 구성하는 것도 본 발명의 범주에 속한다.
상기 프로필렌-에틸렌 랜덤 공중합체는 평균 입경이 5 mm 이하, 바람직하게는 2 mm 이하의 파우더 형태인 것을 사용할 수 있다. 또한, 상기 프로필렌-에틸렌 랜덤 공중합체는 가용분의 함량이 2~8 중량%인 것이 바람직하다.
본 발명에서, 상기 프로필렌-에틸렌 듀얼 랜덤 공중합체(a)는 폴리프로필렌 수지 조성물 100 중량부를 기준으로 하여 97.5 ~ 98.3 중량부 범위로 사용될 수 있다. 상기 프로필렌-에틸렌 듀얼 랜덤 공중합체의 함량이 97.5 중량부 미만이면 수지 조성물을 사용하는 제품에서, 강성(stiffness), 충격 강도 등의 기계적 물성이 변경되거나 또는 저하되는 문제가 발생될 수 있으며, 98.3 중량부를 초과하면 열에 대한 융착온도를 낮추지 못하는 문제가 발생될 수 있다.
(b) 저밀도 폴리에틸렌
본 발명에 따라 폴리프로필렌 수지 조성물을 구성하는 두번째 성분은, 저밀도 폴리에틸렌이다.
이러한 저밀도 폴리에틸렌은 본 발명의 폴리프로필렌 수지 조성물을 사용하여 제조된 발포제품의 셀 구조를 안정화하여 제품의 균일한 강성 및 압축강도를 갖도록 해주는 역할을 한다.
상기 저밀도 폴리에틸렌은 메탈로센 촉매를 사용하여 중합된 것으로서, 밀도가 0.915 g/㎖ 이하인 것이 바람직하다. 또한 평균 입경이 5mm 이하인 것을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 2.5 mm 이하의 파우더 형태일 수 있다. 상기 저밀도 폴리에틸렌은 190℃, 2.16 Kg에서 용융 지수가 30 g/10 min 이하인 것일 수 있다.
상기 메탈로센 촉매는 당 업계에 알려진 통상의 것을 제한 없이 사용할 수 있다. 사용 가능한 메탈로센 촉매의 비제한적인 예로는 티타노센, 바나도센, 니켈로센, 탄탈로센, 하프노센, 지르코노센, 몰리브데노센 등이 있다. 메탈로센 촉매를 사용하여 중합된 폴리에틸렌은 종래 방법, 예를 들면 지글러 나타 촉매에 의해 중합된 것보다 좁은 분자량 분포를 가지게 되어 저분자량 폴리머의 점착성에 의한 블로킹이 적고, 저온 열접착성이 우수하게 될 수 있다.
본 발명에 따른 저밀도 폴리에틸렌은 폴리프로필렌 수지 조성물 100 중량부를 기준으로 하여 0.5~1.5 중량부로 사용될 수 있다. 상기 폴리에틸렌의 함량이 0.5 중량부 미만이면 폴리프로필렌 수지 조성물을 사용한 제품에 있어서 롤 마크(roll mark)가 발생될 수 있으며, 1.5 중량부를 초과하면 폴리에틸렌의 상분리가 일어나 투명성이 저하될 수 있다.
(c) 자외선 안정제
본 발명에 따라 폴리프로필렌 수지 조성물을 구성하는 세번째 성분은, 자외선 안정제이다.
이러한 자외선 안정제는 자외선을 흡수하지 않고 방해하여 내부에서 소진시키면서, 자외선에 의한 수지의 분자사슬이 끊어지는 것을 방지하는 역할을 하는 것으로서, 벤젠고리를 포함하지 않는 제품일 수 있다.
상기 자외선 안정제는 당 업계에 알려진 통상적인 성분을 제한 없이 사용할 수 있다. 사용 가능한 자외선 안정제의 비제한적인 예로는, Dimethyl succinate polymer with 4-hydroxy-2,2,6,6-tetramethyl-1-piperidine-ethanol 제품과 Bis(2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidinyl) sebacate 제품과 Poly[[6-[(1,1,3,3-tetramethylbutyl)amino]-1,3,5-triazine-2,4-diyl] [2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidinyl]imino]-1,6-hexanediyl[(2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidinyl)imino]] 등이 있다. 이때 이들을 단독으로 사용하거나, 또는 2종 이상 혼용할 수 있다.
상기 자외선 안정제는 폴리프로필렌 수지 조성물 100 중량부를 기준으로 하여 0.1~0.5 중량부로 사용될 수 있다. 상기 자외선 안정제의 함량이 0.1 중량부 미만이면 자외선에 대한 안정제 성능 발현이 되지 않는 문제점이 발생될 수 있으며, 0.5 중량부를 초과하면 추가적인 자외선에 대한 성능 개선이 되지 않는 문제점이 발생할 수 있다.
(d) 실리카 분말
본 발명에 따라 폴리프로필렌 수지 조성물을 구성하는 네번째 성분은, 실리카 분말이다.
실리카 분말은 고분자 물질의 핵 형성에 유리한 역할을 하도록 도와주는 역할을 하며, 이로 인해 발포 성형시, 셀 구조의 균일화에 도움을 주는 기능을 한다.
상기 실리카는 당 업계에 알려진 통상적인 실리카를 제한없이 사용할 수 있으며, 일례로 다공성 흰색 비결정형의 실리카로서, 입자 크기가 4.0~4.8 ㎛ 이고, 기공의 부피는 0.6~0.8 ㎖/g이며, SiO2의 함량이 99% 이상인 것이 바람직하다. 또한, 160℃ 건조시, 수분의 함유량이 2% 미만의 값을 갖는 실리카를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 실리카 분말은 폴리프로필렌 수지 조성물 100 중량부를 기준으로 하여 0.1 ~ 0.5 중량부로 사용될 수 있다. 상기 실리카 분말의 함량이 0.1 중량부 미만이면 발포된 셀의 균일도가 저하되는 문제점이 발생될 수 있으며, 0.5 중량부를 초과하면 첨가된 실리카 입자끼리 분산 불량으로 뭉쳐서 발포된 셀이 터지는 문제점이 발생할 수 있다.
본 발명의 폴리프로필렌 수지 조성물은 기타 첨가제로서 당 업계에 알려진 통상의 첨가제, 예를 들면 산화방지제, 중화제, 대전방지제, 내열 안정제, 슬립제, 중화제 등을 1종 이상 더 포함할 수 있다. 이때 이들 첨가제들의 함량은 각각 본 발명의 폴리프로필렌 수지 조성물 내에 0.01~1 중량부 범위로 사용될 수 있으나, 이에 특별히 제한되는 것은 아니다.
상기 산화방지제는 폴리프로필렌 수지 조성물을 사용하여 필름을 제조할 때 열, 산소 등에 의해 수지 분자가 끊어지는 현상을 방지시킬 수 있는 것이고, 상기 중화제는 중합에 사용되는 촉매의 잔사(금속 성분)에 의해 발생될 수 있는 산(구체적으로는 HCl)을 중화시킬 수 있는 것이다. 또한 상기 대전 방지제는 폴리프로필렌 수지 조성물을 사용하여 제조된 필름의 정전기 발생을 감소시킬 수 있는 것이다.
본 발명에 따른 폴리프로필렌 수지 조성물의 제조 방법은 특별히 한정되지 않고, 당 업계에 알려진 통상의 방법에 따라 제조할 수 있다.
상기 제조방법의 바람직한 일 실시예를 들면, 상기 조성물을 헨셀믹서에 투입하여 충분히 믹싱한 후, 압출기 성형온도 160~230℃에서 성형하고, L/D가 25인 40mm 동방향 이축 압출기를 이용하여 폴리프로필렌 수지 조성물을 제조할 수 있다. 상기와 같이 제조된 수지 조성물 100kg과 물 220kg을 교반기를 부착한 오토클레이브 반응기에 넣고 분산제를 넣고 발포제로 탄산 가스 10kg을 투입하고 135℃에서 반응기의 압력은 2.8 MPa에서 교반하여 반응한다. 이와 같이 반응된 발포입자를 가지고 가로 210mm, 세로 2700mm, 두께 100mm의 평판 금형에 충전하고 수증기를 이용하여 용융압착을 실시함으로써 최종 제품을 제조할 수 있다.
본 발명에 따른 발포체는 상기 수지 조성물을 이용하여 당 업계에 통상적인 방법에 따라 제조된다.
이하, 본 발명을 실시예를 통하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
< 실시예 1>
(a) 에틸렌 함량이 각각 1.0 몰% 및 20.0 몰% 인 프로필렌-에틸렌 듀얼 랜덤 공중합체부들이 혼재된 용융지수 7g/10min의 프로필렌-에틸렌 듀얼 랜덤공중합체 98 중량부, (b) 용융지수가 30이고 입경이 2.5mm이며, 메탈로센 촉매를 사용하여 중합된 저밀도 폴리에틸렌 1.0 중량부, (c) 자외선 안정제 0.5 중량부, 및 (d) 다공성 실리카 0.5 중량부를 포함하는 폴리프로필렌 수지 조성물을 제조한 후, 상기 수지 조성물을 이용하여 발포체를 형성하였다.
< 실시예 2>
(a) 에틸렌 함량이 각각 3.0 몰% 및 12.0 몰% 인 프로필렌-에틸렌 듀얼 랜덤 공중합체부들이 혼재된 용융지수 3g/10min의 프로필렌-에틸렌 듀얼 랜덤공중합체 98.0 중량부, (b) 용융지수가 30이고 입경이 2.5mm이며, 메탈로센 촉매를 사용하여 중합된 저밀도 폴리에틸렌 1.5 중량부, (c) 자외선 안정제 0.4 중량부, 및 (d) 다공성 실리카 0.1 중량부를 포함하는 폴리프로필렌 수지 조성물을 제조한 후, 상기 수지 조성물을 이용하여 발포체를 형성하였다.
< 실시예 3>
(a) 에틸렌 함량이 각각 4.0몰% 및 5.0몰% 인 프로필렌-에틸렌 듀얼 랜덤 공중합체부들이 혼재된 용융지수 10g/10min의 프로필렌-에틸렌 듀얼 랜덤공중합체 98 중량부, (b) 용융지수가 30이고 입경이 2.5mm이며, 메탈로센 촉매를 사용하여 중합된 저밀도 폴리에틸렌 1.0 중량부, (c) 자외선 안정제 0.5 중량부, 및 (d) 다공성 실리카 0.5 중량부를 포함하는 폴리프로필렌 수지 조성물을 제조한 후, 상기 수지 조성물을 이용하여 발포체를 형성하였다.
< 실시예 4>
(a) 에틸렌 함량이 각각 4.0몰% 및 2.0몰%인 프로필렌-에틸렌 듀얼 랜덤 공중합체부들이 혼재된 용융지수 5.5g/10min의 프로필렌-에틸렌 듀얼 랜덤공중합체 99.0 중량부, (b) 용융지수가 30이고 입경이 2.5mm이며, 메탈로센 촉매를 사용하여 중합된 저밀도 폴리에틸렌 0.5 중량부, (c) 자외선 안정제 0.1 중량부, 및 (d) 다공성 실리카 0.4 중량부를 포함하는 폴리프로필렌 수지 조성물을 제조한 후, 상기 수지 조성물을 이용하여 발포체를 형성하였다.
< 비교예 1>
(a) 에틸렌 함량이 1.0몰%인 프로필렌-에틸렌 랜덤 공중합체와 에틸렌 함량이 9.0몰% 인 프로필렌-에틸렌 랜덤 공중합체를 각각 단순히 블렌드하여 형성된 용융지수 7g/10min의 프로필렌-에틸렌 랜덤공중합체 98 중량부, (b) 용융지수가 30이고 입경이 2.5mm이며, 메탈로센 촉매를 사용하여 중합된 저밀도 폴리에틸렌 1.0 중량부, (c) 자외선 안정제 0.5 중량부, 및 (d) 다공성 실리카 0.5 중량부를 포함하는 폴리프로필렌 수지 조성물을 제조한 후, 상기 수지 조성물을 이용하여 발포체를 형성하였다.
< 비교예 2>
(a) 에틸렌 함량이 3.0몰% 및 부텐-1 함량이 5.0몰% 인 프로필렌-에틸렌-부텐-1 삼원 랜덤 공중합체부들이 혼재된 용융지수 7g/10min의 프로필렌-에틸렌-부텐-1 삼원 랜덤공중합체 98 중량부, (b) 용융지수가 30이고 입경이 2.5mm이며, 메탈로센 촉매를 사용하여 중합된 저밀도 폴리에틸렌 1.0 중량부, (c) 자외선 안정제 0.5 중량부, 및 (d) 다공성 실리카 0.5 중량부를 포함하는 폴리프로필렌 수지 조성물을 제조한 후, 상기 수지 조성물을 이용하여 발포체를 형성하였다.
< 비교예 3>
(a) 에틸렌 함량이 각각 0.3몰% 및 5.0몰% 인 프로필렌-에틸렌 듀얼 랜덤 공중합체부들이 혼재된 용융지수 7g/10min의 프로필렌-에틸렌 듀얼 랜덤공중합체 97.5 중량부, (b) 용융지수가 30이고 입경이 2.5mm이며, 메탈로센 촉매를 사용하여 중합된 저밀도 폴리에틸렌 1.5 중량부, (c) 자외선 안정제 0.5 중량부, 및 (d) 다공성 실리카 0.5 중량부 포함하는 폴리프로필렌 수지 조성물을 제조한 후, 상기 수지 조성물을 이용하여 발포체를 형성하였다.
< 비교예 4>
(a) 에틸렌 함량이 각각 4.0몰% 및 25.0몰% 인 프로필렌-에틸렌 듀얼 랜덤 공중합체부들이 혼재된 용융지수 5g/10min의 프로필렌-에틸렌 듀얼 랜덤공중합체 98 중량부, (b) 용융지수가 30이고 입경이 2.5mm이며, 메탈로센 촉매를 사용하여 중합된 저밀도 폴리에틸렌 1.0 중량부, (c) 자외선 안정제 0.5 중량부, 및 (d) 다공성 실리카 0.5 중량부 포함하는 폴리프로필렌 수지 조성물을 제조한 후, 상기 수지 조성물을 이용하여 발포체를 형성하였다.
< 비교예 5>
(a) 에틸렌 함량이 각각 5.0몰% 및 9.0몰% 인 프로필렌-에틸렌 듀얼 랜덤 공중합체부들이 혼재된 용융지수 7g/10min의 프로필렌-에틸렌 듀얼 랜덤공중합체 94 중량부, (b) 용융지수가 30이고 입경이 2.5mm이며, 메탈로센 촉매를 사용하여 중합된 저밀도 폴리에틸렌 5.0 중량부, (c) 자외선 안정제 0.5 중량부, 및 (d) 다공성 실리카 0.5 중량부 포함하는 폴리프로필렌 수지 조성물을 제조한 후, 상기 수지 조성물을 이용하여 발포체를 형성하였다.
< 비교예 6>
(a) 에틸렌 함량이 각각 4.0몰% 및 13.0몰% 인 프로필렌-에틸렌 듀얼 랜덤 공중합체부들이 혼재된 용융지수 13g/10min의 프로필렌-에틸렌 듀얼 랜덤공중합체 98 중량부, (b) 용융지수가 30이고 입경이 2.5mm이며, 메탈로센 촉매를 사용하여 중합된 저밀도 폴리에틸렌 1.5 중량부, (c) 자외선 안정제 0.49 중량부, 및 (d) 다공성 실리카 0.01 중량부 포함하는 폴리프로필렌 수지 조성물을 제조한 후, 상기 수지 조성물을 이용하여 발포체를 형성하였다.
< 시험예 >
상기의 실시예 및 비교예에서 제조된 수지 조성물의 물성은 다음의 시험법에 의해 행하였고, 그 평가 결과는 하기 표 1에 기재하였다.
1) 발포된 입자 셀 구조: 발포된 입자의 셀(Cell) 크기를 비교하였다. 이때 평가 기준은 하기와 같다.
◎ : 대체로 균일한 비드 (Cell : 200 ~ 400㎛)
○ : 크기 분포가 넓음 (Cell : 100 ~ 450㎛)
△ : 전체적으로 작음 (Cell : 150㎛ 이하)
× : 크고 작은 것이 공존 (Cell : 1 ~ 500㎛)
2) 성형성 : 발포된 입자들을 제품틀에 넣고 스팀 분사하여 성형 속도를 비교하였다. 이때 평가 기준은 하기와 같다.
◎ : Steam 시간 30초 이하
○ : Steam 시간 30 ~ 60초 이하
△ : Steam 시간 60 ~ 90초 이하
× : Steam 시간 90초 이상
3) 압축강성 : 융착성형된 발포체에 10cm x 10cm의 압축강도를 비교하였으며, 이들의 평가 기준은 하기와 같다.
◎ : 5.0 MPa 이상
○ : 4.5 ~ 5.0 MPa
△ : 4.0 ~ 4.5 MPa
× : 4.0 MPa 이하
4) 외관 : 융착된 성형품의 외관을 비교하였으며, 이들의 평가 기준은 하기와 같다.
◎ : 표면이 매끈하며 제품이 뒤틀림 없이 균일함
○ : 표면에 일부 성형 불량 spot이 존재하나 제품이 뒤틀림 없이 균일함
△ : 표면에 다소 성형 불량 spot이 존재하나 제품이 뒤틀림 없이 균일함
× : 표면에 다소 성형 불량 spot이 존재하며 제품이 뒤틀림 발생
발포된 입자셀 구조 성형성 압축 강성 외관
실시예 1 ◎ ◎ ◎ ◎
실시예 2 ◎ ◎ ◎ ◎
실시예 3 ◎ ○ ○ ◎
실시예 4 ○ ◎ ◎ ◎
비교예 1 △ ○ △ ○
비교예 2 × ◎ × ×
비교예 3 ○ × ◎ ○
비교예 4 △ ◎ △ ×
비교예 5 × ◎ △ ○
비교예 6 × ◎ ○ ◎
◎ : 매우 양호, ○ : 양호, △ : 사용 가능, ×: 사용 불가
상기 표 1에 나타난 바와 같이, 실시예 1 내지 4의 폴리프로필렌 수지 조성물은 비교예 1 내지 6의 수지 조성물에 비해, 모든 시험항목에서 우수한 물성을 갖는다는 것을 확인할 수 있었다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고, 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
100: 순환형 반응기
110: 제1 반응투입구, 120: 제2 반응투입구

Claims (5)

  1. (a) 에틸렌 함량이 상이한 2종 이상의 프로필렌-에틸렌 랜덤 공중합체부가 한 분자 내에 존재하며, 상기 한 분자 내에 전체 에틸렌이 3~24 몰%로 함유된 프로필렌-에틸렌 듀얼 랜덤 공중합체 97.5 ~ 98.3 중량부;
    (b) 밀도가 0.915 g/㎖ 이하인 저밀도 폴리에틸렌 0.5 ~ 1.5 중량부;
    (c) 자외선 안정제 0.1 ~ 0.5 중량부; 및
    (d) 실리카 분말 0.1 ~ 0.5 중량부
    를 포함하며, 상기 프로필렌-에틸렌 듀얼 랜덤 공중합체는 (i)에틸렌이 1~4 몰%로 함유된 제1프로필렌-에틸렌 랜덤 공중합체부; 및 (ⅱ)에틸렌이 2~20 몰%로 함유된 제2프로필렌-에틸렌 랜덤 공중합체부를 포함하는 폴리프로필렌 수지 조성물로서,
    상기 조성물에 발포제를 투입하여 발포체를 형성하는 것을 특징으로 하는 발포용 폴리프로필렌 수지 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 프로필렌-에틸렌 듀얼 랜덤 공중합체(a)는 230℃, 2.16 Kg에서 측정된 용융지수가 3 내지 10 g/10분 범위인 것을 특징으로 하는 발포용 폴리프로필렌 수지 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 프로필렌-에틸렌 듀얼 랜덤 공중합체에서, 제1프로필렌-에틸렌 랜덤 공중합체부(i)와 제2프로필렌-에틸렌 랜덤 공중합체부(ⅱ)는 폴리프로필렌 단독 중합체부에 혼재되어 있는 것을 특징으로 하는 발포용 폴리프로필렌 수지 조성물.
  4. 삭제
  5. 삭제
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