KR101396039B1 - 천연 충전재를 적용한 다기능성 폴리올레핀계 수지 조성물 및 이를 이용하여 제조되는 성형품 - Google Patents

천연 충전재를 적용한 다기능성 폴리올레핀계 수지 조성물 및 이를 이용하여 제조되는 성형품 Download PDF

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Abstract

(A) 폴리올레핀계 수지 55~95중량%; (B) 천연 유기 충전재 1~40중량%; (C) 열가소성 탄성체 고무 1~10중량%; 및 (D) 불소-아크릴 공중합체 아미드계 고분자 화합물 1~3중량%;를 포함하는 폴리올레핀계 수지 조성물과 이를 이용하여 제조되는 성형품이 개시된다. 본 발명에 따르면, 내스크래치성, 내스크래치성, 내충격성 및 강성이 우수할 뿐 아니라, 휘발성 유기화합물 및 이산화탄소 발생이 저감되어 친환경적이고, 저광택성이 우수하고 경량화되어 자동차 내외장재에 최적합한 다기능성 폴리올레핀계 수지 조성물 및 이를 이용하여 제조되는 성형품을 제공할 수 있다.

Description

천연 충전재를 적용한 다기능성 폴리올레핀계 수지 조성물 및 이를 이용하여 제조되는 성형품{MULTI-FUNCTIONAL POLYOLEFIN RESIN COMPOSITION REINFORCED WITH NATURAL FILLERS}
본 발명은 폴리올레핀계 수지 조성물 및 이를 이용한 성형품에 관한 것으로, 보다 상세하게는 친환경적이면서 저광택, 내스크래치성, 경량화 등 다기능을 구현할 수 있는 폴리올레핀계 수지 조성물 및 이를 이용하여 제조되는 성형품에 관한 것이다.
폴리프로필렌 수지는 성형성, 내충격성, 내약품성 등이 뛰어나고 저비중, 저가라는 큰 장점을 가지고 있어서, 안전성 및 기능성이 모두 요구되는 부품인 범퍼, 인스트루먼트 판넬, 도어트림 판넬, 내장 트림류 등의 자동차 내외장재에 폭넓게 사용되고 있다. 그러나, 지금까지 개발된 폴리프로필렌 수지 조성물은 강성 및 내스크래치성, 내충격성 등의 물성 측면에서 우수하나, 도장을 하지 않는 경우는 성형 제품의 표면 외관 문제 및 스크래치 문제가 발생하여 도장을 하지 않고서는 실제 산업 현장에서 널리 적용되지 못하고 있는 실정이다.
현재 자동차 내장재, 예를 들면, 인스트루먼트 판넬, 도어트림 판넬 및 내장 트림용 소재는 생산 비용을 낮추기 위해 사출 후 도장 공정이 필요 없는 MIC(Mold-in-color) 공법으로 제품을 생산 중에 있으나, 도장을 하지 않기 때문에 스크래치 특성이 매우 취약하여 운전자 및 승객의 손과 신발 등에 의해 성형 제품의 표면이 쉽게 손상되거나 제품 표면에 오염에 의해 외관이 좋지 못한 문제가 있다. 따라서, 이러한 자동차 내장재에 사용되는 수지 조성물의 경우, 안전성과 감성적 효과를 동시에 만족시킬 수 있으면서도 충격강도, 강성 및 내스크래치성이 개선된 재료가 요구되고 있으며, 나아가 시장에서는 친환경적이면서도 경량화된 다기능 고급화 재료를 요구하고 있다.
등록특허공보 제0599674호에서는 스크래치 개선 효과를 가진 폴리프로필렌에 무기필러, 고무 및 고분자 실리콘수지로 구성된 수지 조성물에 관하여 제안하고 있으나, 자동차 내외장재의 재료로 사용될 수 있을 정도의 굴곡탄성율, 인장강도, 내스크래치성 등의 물성을 동시에 만족시키지는 못하고 있으며, 첨가되는 실리콘계 수지는 성형시 표면으로 이행이 심해 표면에 얼룩 및 가스 자국등을 발생시켜 제품 외관이 불량해져 실제 제품으로 사용되기가 매우 어려운 문제가 있다.
또한, 공개특허공보 제2007-0021256호에서는 광택도를 감소시키기 위해 엘라스토머 특성이 변경된 저광택, 내충격성 조성물을 개시하고 있으나, 근본적인 화학 물질 사용이 감소되지 않아 휘발성 유기화합물 저감 효과가 미흡하다.
한편, 본 출원인은 등록특허공보 제0986798호 및 공개특허공보 제2012-0047486호에서 내스크래치성이 우수한 폴리올레핀 수지 조성물에 관해 제안하였으나, 요구되는 저광택성, 친환경성 및 경량성을 모두 만족시키지는 못하고 있다.
따라서, 종래 개시된 수지 조성물 대비 동등 이상의 내스크래치성, 내충격성, 강성 등을 구비하면서, 시장에서 요구하는 저광택성, 친환경성 및 경량성을 모두 만족시키는 자동자 내외장재용 폴리올레핀계 수지 조성물의 개발이 필요하다.
따라서, 본 발명은 상기 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 자동자 내외장재용 폴리올레핀계 수지 조성물에 있어 종래 수지 조성물 대비 동등 이상의 내스크래치성, 내충격성, 강성 등을 구비하면서, 시장에서 요구하는 저광택성, 친환경성 및 경량성을 모두 만족시키는 폴리올레핀계 수지 조성물 및 이를 이용하여 제조되는 성형품을 제공하고자 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, (A) 폴리올레핀계 수지 55~95중량%; (B) 천연 유기 충전재 1~40중량%; (C) 열가소성 탄성체 고무 1~10중량%; 및 (D) 불소-아크릴 공중합체 아미드계 고분자 화합물 1~3중량%;를 포함하는 폴리올레핀계 수지 조성물을 제공한다.
또한, 상기 (A) 폴리올레핀계 수지는 호모-폴리프로필렌, 폴리프로필렌에 에틸렌-프로필렌 고무가 블렌딩된 블록 공중합체, 프로필렌, 에틸렌, 부틸렌 및 옥텐으로 이루어진 그룹에서 선택된 2종 이상의 공단량체가 중합된 랜덤 공중합체, 폴리프로필렌에 분지쇄를 갖는 고용융장력 폴리프로필렌(high melt strength polypropylene; HMS-PP) 및 폴리에틸렌으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 폴리올레핀계 수지 조성물을 제공한다.
또한, 상기 (A) 폴리올레핀계 수지는 프로필렌 단독 중합체 또는 프로필렌과 12몰% 이하의 에틸렌 또는 C4~C10 올레핀계 단량체의 공중합체인 것을 특징으로 하는 폴리올레핀계 수지 조성물을 제공한다.
또한, 상기 (A) 폴리올레핀계 수지는 용융지수가 8~150g/10분(230℃, 2.16㎏f)인 것을 특징으로 하는 폴리올레핀계 수지 조성물을 제공한다.
또한, 상기 (B) 천연 유기 충전재는 목질계 유기물인 것을 특징으로 하는 폴리올레핀계 수지 조성물을 제공한다.
또한, 상기 목질계 유기물은 목분, 톱밥, 대패밥, 종이 분쇄물 및 폐지 분쇄물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 폴리올레핀계 수지 조성물을 제공한다.
또한, 상기 목질계 유기물은 평균 입경이 1~300㎛인 것을 특징으로 하는 폴리올레핀계 수지 조성물을 제공한다.
또한, 상기 (C) 열가소성 탄성체 고무는 에틸렌 및 C2~C10 α-올레핀의 공중합체인 것을 특징으로 하는 폴리올레핀계 수지 조성물을 제공한다.
또한, 상기 α-올레핀은, 프로필렌, 부텐, 펜텐, 헥센, 및 옥텐으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 폴리올레핀계 수지 조성물을 제공한다.
또한, 상기 (D) 불소-아크릴 공중합체 아미드계 고분자 화합물은 수평균분자량이 50,000~100,000인 것을 특징으로 하는 폴리올레핀계 수지 조성물을 제공한다.
상기 또 다른 과제 해결을 위하여 본 발명은, 상기 폴리올레핀계 수지 조성물로 제조되는 성형품을 제공한다.
이러한 본 발명에 따르면 폴리올레핀계 수지에 종래 첨가되던 충진재와 차별된 천연 유기 충전재를 채택하고, 열가소성 탄성체 고무와 불소-아크릴 공중합체 아미드계 고분자 화합물을 최적 조합시켜 내스크래치성, 내충격성 및 강성이 우수할 뿐 아니라, 휘발성 유기화합물 및 이산화탄소 발생이 저감되어 친환경적이고, 저광택성이 우수하고 경량화되어 자동차 내외장재에 최적합한 다기능성 폴리올레핀계 수지 조성물 및 이를 이용하여 제조되는 성형품을 제공할 수 있다.
이하 바람직한 실시예를 통하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예의 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
본 발명에 따른 폴리올레핀계 수지 조성물은, (A) 폴리올레핀계 수지 55~95중량%; (B) 천연 유기 충전재 1~40중량%; (C) 열가소성 탄성체 고무 1~10중량%; 및 (D) 불소-아크릴 공중합체 아미드계 고분자 화합물 1~3중량%;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 따른 폴리올레핀계 수지 조성물의 각 구성 성분을 더욱 상세히 설명한다.
(A) 폴리올레핀계 수지
본 발명에 사용되는 폴리올레핀계 수지는 종래 자동차 내외장재 용도로 사용되는 폴리올레핀계 수지라면 특별히 제한되지는 않으나, 바람직하게는 호모-폴리프로필렌, 폴리프로필렌에 에틸렌-프로필렌 고무가 블렌딩된 블록 공중합체, 프로필렌, 에틸렌, 부틸렌 및 옥텐으로 이루어진 그룹에서 선택된 2종 이상의 공단량체가 중합된 랜덤 공중합체, 폴리프로필렌에 분지쇄를 갖는 고용융장력 폴리프로필렌(high melt strength polypropylene; HMS-PP), 폴리에틸렌 등이 사용될 수 있으며, 더욱 바람직하게는 프로필렌 단독 중합체 또는 프로필렌과 12몰% 이하의 에틸렌 또는 C4~C10 올레핀계 단량체의 공중합체인 폴리프로필렌 수지가 사용될 수 있고, 더욱 더 바람직하게는 프로필렌과 12몰% 이하의 에틸렌의 공중합체인 폴리프로필렌 수지가 사용될 수 있다.
이러한 상기 폴리프로필렌 수지가 사용될 경우 강성과 내충격성이 우수한 장점이 있으며, 프로필렌과 10몰% 이하의 에틸렌의 공중합체인 경우에는 표면경도 저하를 방지하여 내스크래치성 개선 효과 발휘에 더욱 유리하다. 또한, 상기 폴리프로필렌 수지는 용융지수가 8~150g/10분(230℃, 2.16㎏f)인 것이 사용될 수 있다. 상기 폴리프로필렌 수지의 용융지수가 8g/10분 미만인 것이면 성형가공성이 저하될 수 있고, 150g/10분을 초과하면 충격강도가 저하될 수 있다.
상기 폴리올레핀계 수지는 55~95중량% 포함되는데, 상기 범위에서 본 발명에 따른 다른 성분 함량과의 조합으로 자동차 내외장재로 사용 시 성형에 유리하고, 내충격성, 내스크래치성, 내약품성 등 기계적, 화학적 성질을 향상시키는 효과를 발휘하게 된다.
한편, 본 발명에서 상기 폴리프로필렌 수지를 사용할 경우 기존의 폴리프로필렌과 달리 결정성이 높은 고결정성 폴리프로필렌(High Crystallinity PolyPropylene)이 사용될 수 있다. 상기 고결정성 폴리프로필렌은 HIPP(High Isotacticity PolyPropylene), HSPP(High Stiffness PolyPropylene)로도 불리우며, 내충격성, 고경도 및 내스크래치성 개선을 목적으로 기존의 폴리프로필렌을 대신하여 배합될 수 있다. 또한, 상기 고결정성 폴리프로필렌은 기존의 상용화된 폴리프로필렌에 비해 결정성이 높아 고경도로 인해, 기존의 폴리프로필렌 대비 20~40% 정도 높은 강성과 우수한 내열성 및 내스크래치성을 나타내면서도 내충격성이 유사한 장점을 가지고 있다. 현재 널리 사용되고 있는 폴리프로필렌의 입체규칙성에 관한 아이소택틱 지수(Isotactic Index; I.I)는 94~97 수준이나, 본 발명의 일실시예에 따르면 아이소택틱 지수가 99.5 이상의 초고결정성 폴리프로필렌을 사용하여 폴리프로필렌의 결정화도를 증가시킬 수 있다. 이러한 초고결정성 폴리프로필렌을 포함한 수지 조성물은 자동차 내·외장의 전반적인 부품에 사용 가능하며, 강성 및 내열성이 기존 폴리프로필렌 대비 우수하여 이러한 물성이 필요한 부품이나, 충진재의 양을 줄여 비중을 감소시키고자 하는 부품에 적용될 수 있다.
(B) 천연 유기 충전재
본 발명에 사용되는 천연 유기 충전재는 내열성 및 강성 보강과 함께 저광택성, 흡습성, 친환경성 및 경량성 향상을 위해 사용되는 성분이다. 즉, 종래 자동차 내외장재용 폴리올레핀계 수지 조성물에 첨가되던 유기 충전재나 무기 충전재와 달리 천연 재료로서 수분 함량 1중량% 미만으로 건조된 상태의 재료를 채택할 경우 광택성 저감 및 흡습 효과가 우수하고, 합성 충전재를 사용하지 않아 휘발성 유기화합물(VOCs; volatile organic compounds) 및 이산화탄소 발생을 획기적으로 감소시켜 친환경적이며, 그 자체로 종래 충전재에 비해 월등히 가벼워 성형품의 경량화에 매우 유리하다.
상기 천연 유기 충전재는 상기 효과를 발휘할 수 있는 것이라면 그 구성에 한정이 없이 사용될 수 있으나, 자동차 내외장재 용도를 고려할 때 바람직하게는 목질계 유기물을 사용할 수 있다. 여기서, 상기 목질계 유기물은 그 기원이 목재로 이루어진 고형재료로부터 유래된 유기물을 의미하며, 예컨대, 목분, 톱밥, 대패밥, 종이 분쇄물, 폐지 분쇄물 등을 들 수 있다.
상기 천연 유기 충전재의 사용은 함량 증가에 따라 상기 폴리올레핀계 수지 조성물의 강성 및 경도의 증가가 뚜렷한 것이 바람직하다. 여기서, 상기 천연 유기 충전재는 1~40중량%, 바람직하게는 10~40중량% 포함되며, 상기 함량이 1중량% 미만일 경우에는 강성, 흡습성, 경량성 등 본 발명에서 목적하는 효과 발휘를 기대하기 어려울 수 있고, 40중량%를 초과하는 경우는 상기 천연 유기 충전재가 표면으로 이행되어 스크래치성이 저하될 수 있다.
또한, 상기 천연 유기 충전재는 평균 입경은 1~300㎛인 것이 바람직하며, 1~100㎛인 것이 더욱 바람직하다. 상기 평균 입경이 1㎛ 미만일 경우는 내열성 및 강성 보강 효과가 충분하게 나타나지 않을 수 있고, 300㎛를 초과하는 경우는 폴리올레핀계 수지 조성물의 압출 성형시 취급 및 작업이 용이하지 않을 수 있다.
(C) 열가소성 탄성체 고무
본 발명에 사용되는 열가소성 탄성체 고무는 내충격성 보강을 위해 사용되는 성분으로 그 구성에 한정은 없으나, 바람직하게는 에틸렌 및 C2~C10 α-올레핀의 공중합체가 사용될 수 있다. 이때, 상기 α-올레핀으로 그 구성에 한정은 없으나 예를 들면, 프로필렌, 부텐, 펜텐, 헥센 및 옥텐으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이 사용될 수 있으며, 이에 따라 상기 열가소성 탄성체 고무는 에틸렌-프로필렌 고무(EPR), 에틸렌-프로필렌-디엔 고무(EPDM), 에틸렌-부텐 고무(EBR), 에틸렌-옥텐 고무(EOR), 스티렌-부타디엔 고무(SBR) 및 스티렌-에틸렌-부타디엔-스티렌 고무(SBES)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이 사용되는 것이 바람직하다. 상기 에틸렌-옥텐 고무(EOR)의 경우 장측쇄의 옥텐기에 의해 충격강도 개선 효과가 가장 우수하며, 상대적으로 저하될 수 있는 강성 정도를 최대한 줄일 수 있어 바람직하다. 또한, 에틸렌-부텐 고무(EBR)의 경우 바람직하게는 부텐 코모노머(CO-Mononer) 함량이 50중량% 이상 함유한 것을 사용할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 용융지수가 0.5~150g/10분(190℃, 2.16㎏f)이며, 밀도가 0.868~0.885g/㏄인 것이 사용될 수 있다.
본 발명에서 상기 열가소성 탄성체 고무는 1~10중량% 포함된다. 상기 열가소성 탄성체 고무 함량이 1중량% 미만일 경우에는 수지 조성물의 강성 보강 효과가 만족스럽지 않을 수 있고, 10중량%를 초과하는 경우는 폴리올레핀계 수지 조성물의 내스크래치성이 감소될 수 있다.
(D) 불소-아크릴 공중합체 아미드계 고분자 화합물
본 발명에서 사용되는 불소-아크릴 공중합체 아미드계 고분자 화합물은 폴리프로필렌 수지 등 폴리올레핀계 수지와 함께 표면 스크래치 저항성을 극대화시키기 위해 사용되는 성분이다. 즉, 상기 폴리프로필렌이 폴리올레핀계 수지 조성물을 구조적으로 견고하게 하여 표면 스크래치 저항성 및 기계적 물성을 향상시키는 역할을 함과 더불어, 상기 불소-아크릴 공중합체 아미드계 고분자 화합물은 지방산 아미드 성분과 불소 성분이 우수한 표면 슬립성을 갖고, 아크릴 성분이 우수한 표면 저항성을 갖고 있어, 표면으로 이행되어 스크래치를 유발시키는 인자의 침범을 최소화 시켜주는 역할을 하게 된다.
본 발명에서 상기 불소-아크릴 공중합체 아미드계 고분자 화합물은 1~3중량% 포함된다. 상기 불소-아크릴 공중합체 아미드계 고분자 화합물 함량이 1중량% 미만일 경우는 폴리올레핀 수지 조성물의 내스크래치성 향상 정도가 만족스럽지 않을 수 있고, 3중량%를 초과하는 경우는 제품 표면으로 이행될 수 있다.
한편, 종래에는 상기 불소-아크릴 공중합체 아미드계 고분자 화합물이 아닌 실리콘계 활제를 사용하고 있는데, 실리콘계 활제의 경우 표면 저항성을 낮춰 제품의 내스크래치성 개선에 효과는 있으나, 성형품의 표면에 상당한 가스 발생 및 광택으로 인한 표면 얼룩을 불러일으킬 수 있다. 또한, 이러한 실리콘계 활제의 수평균분자량이 대부분 10.000~25,000으로서 3중량% 이상 사용시, 표면 외관 문제 뿐 아니라 저분자 특유의 취약한 물성 저하를 나타내어 실제 산업 현장에 사용되기 어렵다. 따라서, 본 발명에서는 수평균분자량 50,000~100,000의 불소-아크릴 공중합체 아미드계 고분자 화합물을 사용함으로써 이러한 문제를 해결할 수 있다.
본 발명의 폴리올레핀계 수지 조성물을 이용하여 제조되는 플라스틱 성형품 등의 제품은 그 분야에 제한이 없지만, 자동차 내외장재로 이용될 수 있으며, 바람직하게는 자동차 내장재 도어트림, 필라트림, 글로브박스, 콘솔 등에 적용할 수 있다. 이러한 플라스틱 성형품을 제조하는 방법에 있어서는 당 업계에 공지된 방법이 이용될 수 있으며, 자동차 내외장재 제조에 적용할 경우에는 사출 성형이나 사출 중공 성형 방법을 이용할 수 있고, 이 방법들은 폴리올레핀계 수지 조성물을 가열 용융시켜 미리 닫힌 금형의 캐비티에 사출 충전한 후 냉각 및 고화시키는 방식으로 진행될 수 있다.
이상 설명한 본 발명에 따른 폴리올레핀계 수지 조성물은 상술한 성분 이외에도 작업자의 의도나 최종 제품의 용도 등에 따라 다양한 기능성 첨가제들을 더 포함할 수 있음은 물론이다. 기능성 첨가제의 예로는 안정제, 조색제, 내가수분해제, 난연제, 산화방지제, 착색제, 윤활제, 이형제, 안료 등을 들 수 있으며, 이들은 단독 또는 2 이상의 조합으로 소량 사용될 수 있다.
이하, 실시예 및 비교예를 들어 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
실시예 1
폴리프로필렌 수지(JM-380, 용융지수 35g/10min(230℃, 2.16㎏f), 호남석유화학) 88중량%, 천연 유기 충전재(종이 분쇄물, 평균 입경 100㎛, 수분 함량 0.3중량%, 삼박) 10중량%, 열가소성 탄성체 고무(EOR, ENGAGE 8842, DOW Chemical) 1중량% 및 불소-아크릴 공중합체 아미드계 고분자 화합물(FS-830, CN TECH)을 헨셀 믹서로 3분 동안 혼합하여 트윈 압출기로 170~230℃의 온도 범위에서 압출한 후 냉각 및 고화하여 펠렛상의 조성물을 제조하였다.
실시예 2
실시예 1에서 폴리프로필렌 수지 함량을 79중량%, 열가소성 탄성체 고무 함량을 10중량%로 조절한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 펠렛 상의 조성물을 제조하였다.
실시예 3
실시예 1에서 폴리프로필렌 수지 함량을 78중량%, 천연 유기 충전재 함량을 20중량%로 조절한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 펠렛 상의 조성물을 제조하였다.
실시예 4
실시예 1에서 폴리프로필렌 수지 함량을 68중량%, 천연 유기 충전재 함량을 30중량%로 조절한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 펠렛 상의 조성물을 제조하였다.
실시예 5
실시예 1에서 폴리프로필렌 수지 함량을 58중량%, 천연 유기 충전재 함량을 40중량%로 조절한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 펠렛 상의 조성물을 제조하였다.
비교예 1
실시예 1에서 폴리프로필렌 수지 함량을 98중량%로 조절하고, 천연 유기 충전재를 첨가하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 펠렛 상의 조성물을 제조하였다.
비교예 2
비교예 1에서 폴리프로필렌 수지 함량을 89중량%, 열가소성 탄성체 고무 함량을 10중량%로 조절한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 펠렛 상의 조성물을 제조하였다.
비교예 3
비교예 1에서 폴리프로필렌 수지 함량을 88중량%로 조절하고, 무기 충전재(탈크, KCM6300, KOCH) 10중량%를 더 첨가한 것을 제외하고는 비교예 1과 동일한 방법으로 펠렛 상의 조성물을 제조하였다.
비교예 4
비교예 1에서 폴리프로필렌 수지 함량을 78중량%로 조절하고, 무기 충전재(탈크, KCM6300, KOCH) 20중량%를 더 첨가한 것을 제외하고는 비교예 1과 동일한 방법으로 펠렛 상의 조성물을 제조하였다.
비교예 5
비교예 1에서 폴리프로필렌 수지 함량을 77중량%, 불소-아크릴 공중합체 아미드계 고분자 화합물 함량을 2중량%로 조절하고, 무기 충전재(탈크, KCM6300, KOCH) 20중량%를 더 첨가한 것을 제외하고는 비교예 1과 동일한 방법으로 펠렛 상의 조성물을 제조하였다.
이상의 실시예 및 비교예에 따른 폴리에틸렌 수지 조성물을 구성하는 성분 조성(단위: 중량%)을 하기 표 1에 나타내었다.
Figure 112012050293703-pat00001
시험예
상기 실시예 및 비교예에 따라 제조된 시편에 대하여 하기의 방법에 따라 물성을 측정하고 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
[측정방법]
(1) 용융지수 : ASTM D-1238법으로 230℃, 2.16㎏f 조건에서 측정하였다.
(2) 굴곡탄성율 : ASTM D-790법으로 시편 규격 127×12.7×6.4㎜을 사용하고 크로스헤드(crosshead) 속도 28㎜/min 조건에서 측정하였다.
(3) IZOD 충격강도 : ASTM D256법으로 시편 규격 63.5×12.7×3㎜을 사용하여 측정하였다.
(4) 열변형 온도 : ASTM D-648법으로 시편 규격 127×12.7×6.4㎜을 사용하고 1.8㎫ 하중 조건에서 측정하였다.
(5) VOCs : VOC Emission 기준 MS300-55법(현대기아자동차)으로 벤젠, 톨루엔, 에틸렌 벤젠, 자일렌, 스티렌 및 포름알데히드 물질을 측정하였다.
(6) 스크래치 저항성 : 430P-I(ERICHSEN) 장비를 사용하여 2㎜×20 크로스 컷 전/후 샘플을 분광광도계를 이용하여 ΔL 값을 측정 및 비교하였다. 기기에는 스틸 볼 팁(1.0㎜)이 부착되어 있으며, 컷팅력은 10N으로 1000㎜/min의 컷팅 속도로 진행하였다.
(7) 광택도 : micro-TRI-gloss( BYK) 장비를 사용하여 60°값을 측정하였다.
(8) 흡습성 : 20×20×2㎜ 크기의 시편을 5분간 침수시켜 침수 전/후의 무게 증가 비율로 측정하였다.
Figure 112012050293703-pat00002
상기 표 2를 참조하면, 먼저 동일 함량의 충전재가 포함된 경우(실시예 1 내지 4와 비교예 3 내지 5)를 비교해 보면 무기 충전재를 사용한 경우보다 천연 유기 충전재를 사용한 경우에 밀도가 현저히 감소된 것을 알 수 있고, 굴곡탄성율, IZOD 충격강도 및 열변형 온도가 동등 이상으로 나타나 기계적, 열적 특성이 우수한 수준을 유지한 것을 알 수 있다.
또한, 천연 유기 충전재를 포함한 실시예의 경우 VOCs, 스크래치 저항성, 광택성 및 흡습성 면에서 충진재를 포함하지 않거나(비교예 1 및 2), 무기 충전재를 포함한 경우(비교예 3 내지 5)에 비하여 월등히 향상된 효과를 발휘하고 있음을 알 수 있다. 한편, 열가소성 탄성체 고무 함량이 증가하면 강성 및 열적 특성이 약간 정도 감소하나 스크래치 저항성, 광택성 면에서는 보다 향상된 특성을 나타내고 있으며, 천연 유기 충전재 함량이 증가할수록 내충격성은 감소하나 강성, 스크래치 저항성, 흡습성은 보다 향상되는 것을 확인할 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 폴리올레핀계 수지 조성물은 기계적, 열적 특성은 종래 대비 동등 이상의 수준을 유지하면서도 휘발성 유기화합물의 저감 및 경량화된 성형품을 제공할 수 있어 친환경적이고, 스크래치 저항성 및 광택성이 우수하여 고급화를 필요로 하는 성형품에 적합하고, 흡습성이 우수하여 자동차 내장재 등으로 적용 시에는 실내의 쾌적성을 향상시키는 부가적 효과를 발휘할 수도 있게 된다.

Claims (11)

  1. (A) 폴리올레핀계 수지 55~95중량%;
    (B) 천연 유기 충전재 1~40중량%;
    (C) 열가소성 탄성체 고무 1~10중량%; 및
    (D) 불소-아크릴 공중합체 아미드계 고분자 화합물 1~3중량%;
    를 포함하는 폴리올레핀계 수지 조성물로서,
    상기 (B) 천연 유기 충전재는 목질계 유기물인 것을 특징으로 하는 폴리올레핀계 수지 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 (A) 폴리올레핀계 수지는 호모-폴리프로필렌, 폴리프로필렌에 에틸렌-프로필렌 고무가 블렌딩된 블록 공중합체, 프로필렌, 에틸렌, 부틸렌 및 옥텐으로 이루어진 그룹에서 선택된 2종 이상의 공단량체가 중합된 랜덤 공중합체, 폴리프로필렌에 분지쇄를 갖는 고용융장력 폴리프로필렌(high melt strength polypropylene; HMS-PP) 및 폴리에틸렌으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 폴리올레핀계 수지 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 (A) 폴리올레핀계 수지는 프로필렌 단독 중합체 또는 프로필렌과 12몰% 이하의 에틸렌 또는 C4~C10 올레핀계 단량체의 공중합체인 것을 특징으로 하는 폴리올레핀계 수지 조성물.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 (A) 폴리올레핀계 수지는 용융지수가 8~150g/10분(230℃, 2.16㎏f)인 것을 특징으로 하는 폴리올레핀계 수지 조성물.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 목질계 유기물은 목분, 톱밥, 대패밥, 종이 분쇄물 및 폐지 분쇄물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 폴리올레핀계 수지 조성물.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 목질계 유기물은 평균 입경이 1~300㎛인 것을 특징으로 하는 폴리올레핀계 수지 조성물.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 (C) 열가소성 탄성체 고무는 에틸렌 및 C2~C10 α-올레핀의 공중합체인 것을 특징으로 하는 폴리올레핀계 수지 조성물.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 α-올레핀은, 프로필렌, 부텐, 펜텐, 헥센, 및 옥텐으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 폴리올레핀계 수지 조성물.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 (D) 불소-아크릴 공중합체 아미드계 고분자 화합물은 수평균분자량이 50,000~100,000인 것을 특징으로 하는 폴리올레핀계 수지 조성물.
  11. 제1항 내지 제4항, 제6항 내지 제10항 중 어느 한 항의 폴리올레핀계 수지 조성물로 제조되는 성형품.


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