KR101526726B1 - 폴리프로필렌 수지 조성물 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 (A) C13-NMR법에 의한 아이소탁틱 펩타드분율이 96% 이상인 고결정성 폴리프로필렌 수지 40 ~ 96 중량%; (B) 고무성분 1 ~ 30 중량%; (C) 나노클레이 마스터배치 1 ~ 10 중량%; (D) 휘스커 1 ~ 10 중량%; 및 (E) 미세탈크 1 ~ 10 중량%을 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌 수지 조성물에 관한 것이다.
본 발명의 저비중이면서도 강성과 충격 특성이 보완되고 선팽창계수가 낮아져 치수 안정성이 개선된 자동차 외장용 소재로 널리 적용시키기 적합한 물성을 갖는 폴리프로필렌 수지 조성물을 제공한다.
본 발명의 저비중이면서도 강성과 충격 특성이 보완되고 선팽창계수가 낮아져 치수 안정성이 개선된 자동차 외장용 소재로 널리 적용시키기 적합한 물성을 갖는 폴리프로필렌 수지 조성물을 제공한다.
Description
본 발명은 폴리프로필렌 수지 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고결정성 호모 폴리프로필렌 수지 및 블록공중합체 폴리프로필렌 수지로 이루어진 군으로부터 선택된 단독 또는 이들의 혼합물에 고무성분, 나노클레이 마스터배치, 휘스커 및 미세탈크 등의 기능성 무기 필러를 소정량 함유시켜, 비중을 낮추면서도 강성과 충격 특성의 균형된 물성을 보이면서 선팽창계수가 낮아져 치수 안정성이 개선된 자동차 외장 부품에 널리 적용시키기 적합한 물성을 갖는 폴리프로필렌 수지 조성물에 관한 것이다.
자동차용 소재는 상온 및 저온에서 우수한 충격강도와 온도 변화에 따른 수축률 변화를 최소화하기 선팽창 계수를 지녀야 한다. 일반적으로 자동차 외장소재는 고충격성 및 저수축 특성을 나타내기 위해 다량의 고무상과 일정량의 무기상을 적절히 조합하여 사용하고 있는 실정이다. 그러나 고무상과 무기상만의 조합으로는 일정 수축까지는 조절이 가능하나, 더 낮은 수축률을 요구하는 부품에 적용하기에는 무기상의 함량이 너무 많이 증가하므로, 비중 및 비용증가, 충격강도 저하 등의 문제가 발생되고 있다.
아울러 최근 자동차의 친환경 문제 등 경량화를 통한 연비 향상이 중요시 되고 있는 시점이다. 자동차 엔진 성능 향상과 함께 중요한 해결책으로 대두되고 있는 것이 부품의 경량화이다. 특히 외장재의 경우, 부품의 크기나 중량이 큰 관계로 부품 특성을 유지하면서도 중량을 줄일 수 있는 방법 중에 하나로 소재의 저비중화가 필수적인 요소라고 할 수 있다. 이에 외부 기온변화에도 민감하지 않으며, 부품의 치수 및 외관 변형이 없고 전체 부품의 중량이 저감될 수 있는 폴리프로필렌 수지 조성물 개발은 필수적이라 할 수 있다.
한국 공개특허 제2011-0062430호는 고강성, 저 비중 특성의 폴리프로필렌 수지 조성물에 관한 것으로, C-NMR법에 의한 아이소탁틱 펩타드분율이 96% 이상인 고결정성 폴리프로필렌 수지(High Isotactic PP), 고무성분, 글라스 버블(Glass bubble) 및 폴리프로필렌 나노 마스터배치를 포함하여, 고충격 특성에 강성이 보완되면서도 안정적인 치수를 확보하고, 균형화된 물성, 특히 열적 변화에 의한 선팽창 최소화로 부품의 치수 안정성을 확보할 수 있는 폴리프로필렌 수지 조성물을 제시하고 있다. 하지만 수지조성물 제립 시 글라스 버블의 깨짐으로 인해 본래 특성인 저비중 특성 발현이 용이하지 않으며 추가로 다른 보강재가 필요한 경우가 많으며 통상적인 방법으로 제조하는 것이 용이하지 않은 한계 또는 제약을 가지고 있다.
한편 한국 공개특허 제2011-0062430호는 저비중, 내스크래치 및 외관 특성이 우수한 폴리프로필렌 수지 조성물에 관한 것으로, C13-NMR법에 의한 아이소탁틱 펩타드분율이 96 % 이상인 고결정성 폴리프로필렌 수지, 고무성분 및 폴리프로필렌 나노 마스터 배치를 포함하여 저비중과 내스크래치 특성 및 표면 외관 특성이 뛰어나나 이는 자동차 내장용으로 사용하기 더욱 적합한 수지 조성물이다.
이에 강성 대비 충격 물성이 우수한 폴리프로필렌 수지이면서 저비중으로 자동차 외장용 소재로 더욱 적합한 수지 조성물이 필요한 실정이다.
이에 본 발명자들은 고결정성 폴리프로필렌 수지에 기능성 무기 필러로, 나노클레이, 휘스커 및 미세 분말 탈크를 적절하게 이용하는 경우, 소재의 비중을 낮추고 강성 및 충격 특성이 모두 향상시킴으로써 자동차 외장재의 치수 안정성 확보와 함께 부품 요구 특성을 만족시킬 수 있다는 것을 알게 되어 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
따라서, 본 발명의 목적은 저비중이면서도 강성 및 충격 특성이 우수한 물성을 갖는 폴리프로필렌 수지 조성물을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 폴리프로필렌 수지 조성물로 제조된 자동차 외장 부품을 제공하는데 있다.
위와 같은 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 (A) C13-NMR법에 의한 아이소탁틱 펩타드분율이 96 % 이상인 고결정성 폴리프로필렌 수지 40 ~ 96 중량%; (B) 고무성분 1 ~ 30 중량%; (C) 나노클레이 마스터배치 1 ~ 10 중량%; (D) 휘스커 1 ~ 10 중량%; 및 (E) 미세탈크 1 ~ 10 중량%를 포함하는 폴리프로필렌 수지 조성물을 제공한다.
본 발명은 상기 폴리프로필렌 수지 조성물로 제조된 자동차 외장 부품을 제공한다.
본 발명에 따른 폴리프로필렌 수지 조성물은 비중이 낮아 기존 부품 성형 시 재료만 변경하여도 8 ~ 20 % 정도의 중량 절감이 가능하다. 이에 기존 소재 대비 동일 함량의 무기 필러를 적용할 경우, 제반 물성의 향상으로 전체 부품의 두께를 박육화할 수 있는 장점이 있다.
또한 부품의 성형 시 무기 필러 함량이 작고 흐름 특성이 우수한 폴리프로필렌의 성능 발현으로 생산성이 향상되고 품질 균일성을 확보할 수 있다.
이에 본 발명에 따른 폴리프로필렌 수지 조성물은 저비중이면서도 강성과충격 강도가 우수하고, 선팽창계수가 낮아져 치수 안정성이 개선된 물성을 갖기에 자동차 외장용 소재로 더욱 적합하다.
도 1은 본 발명에 대한 특성을 나타낸 그래프이다.
이하에서 본 발명을 하나의 구현예로서 보다 상세히 설명한다.
본 발명은 (A) C13-NMR법에 의한 아이소탁틱 펩타드분율이 96 % 이상인 고결정성 폴리프로필렌 수지 40 ~ 96 중량%; (B) 고무성분 1 ~ 30 중량%; (C) 나노클레이 마스터배치 1 ~ 10 중량%; (D) 휘스커 1 ~ 10 중량%; 및 (E) 미세탈크 1 ~ 10 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌 수지 조성물을 제공한다.
상기 C13-NMR법에 의한 아이소탁틱 펩타드분율이 96 % 이상인 고결정성 폴리프로필렌 수지(A)는 고결정성 호모 폴리프로필렌 수지 및 블록공중합체 폴리프로필렌 수지로 이루어진 군으로부터 선택된 단독 또는 이들의 혼합물을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 고결정 폴리프로필렌 수지는 하중 2.16 kg 및 230 ℃의 온도에서 용융지수가 1 ~ 110 g/10min인 것이 바람직하다. 용융지수가 1 g/10min 미만인 경우 가공 성형 시 흐름성 저하로 제품의 완전한 성형이 어려운 문제가 발생하고, 110 g/10min 초과인 경우 지나친 흐름특성으로 인해 성형공정 변수 조절이 어려우며 성형 후 부품 물성이 저하되는 문제가 발생하기에 상기 범위 내의 폴리프로필렌 수지를 사용한다.
또한 고결정성 폴리프로필렌 수지는 아이소탁틱 폴리프로필렌, 프로필렌-에틸렌 코모노머, 프로필렌 1 부텐 코폴리머, 프로필렌 1 헥센 코폴리머 및 프로필렌 4 메틸 1 펜텐 코폴리머 중 어느 하나의 코폴리머, 랜덤 공중합체 또는 이들의 혼합물이며, 고결정 폴리프로필렌 수지는 유변물성 측정에 의한 PI(Polydispersity Index)가 3 이상 5 미만인 통상적인 폴리프로필렌이 아닌 PI가 5 이상의 분자량 분포가 넓은 블록 공중합체를 포함하는 것이 바람직하다. 이는 사출 성형 공정상 흐름 특성이 용이하게 작용하여 주어진 사출 압력하에서 흐름성이 뛰어나 작업 생산성을 올릴 수 있는 장점으로 작용하게 된다.
한편 고결정 폴리프로필렌 수지 조성물은 40 ~ 96 중량%로 사용하는 것이 바람직하다. 고결정 폴리프로필렌 수지 조성물이 40 중량% 미만인 경우 폴리프로필렌의 특성이 저하되어 기능을 발휘하기 어려우며, 96 중량% 초과인 경우 타성분의 함량 미달로 기능 발휘에 바람직하지 못하기에 상기 범위 내에서 사용하는 것이 좋다.
상기 고무성분(B)은 무정형 에틸렌-α-올레핀 공중합체 및 스틸렌계 열가소성 엘라스토머로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다. 이때 상기 무정형 에틸렌-α-올레핀 공중합체에서 α-올레핀은 프로필렌, 부텐 1, 펜탄 1, 헥산 1, 옥텐 1, 4-메틸 펜텐 1 및 헵텐 1로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 포함하며, 스틸렌계 열가소성 엘라스토머는 스티렌-에틸렌-부텐-스티렌 공중합체(SEBS)을 포함하는 것이 바람직하다.
보다 바람직하게는 본 발명에서는 상기 고무성분은 에틸렌-옥텐 공중합체 및 에틸렌-부텐 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다.
아울러 상기 고무성분은 전체 조성물 중량 대비 1 ~ 30 중량%을 사용하는 것이 바람직하다. 고무성분이 1 중량% 미만인 경우 고무 성분에 의한 충격 완화 효과가 미비하고, 30 중량% 초과인 경우 연성이 강화되어 부품으로서의 강성 부족의 문제가 발생하기 때문이다.
상기 나노클레이 마스터배치(C)는 균형된 굴곡강성과 충격 강도의 물성 발현을 위해 사용하는 것으로, 기존의 수지 조성물에서 발현되어 강성과 충격 특성의 물성에 충격 특성의 저하를 최소화하면서 나노클레이의 균일한 분산을 통해 전체 부품의 치수 안정성을 확보하는데 탁월한 효과를 나타낼 수 있다. 다시 말해 나노 마스터배치는 본 발명의 폴리프로필렌 수지 조성물의 충격특성의 저하를 최소화 하면서 기계적 강도특성의 굴곡탄성율을 효과적으로 상승시켜 강성과 충격특성이 균형된 물성 발현을 위한 것이다.
이때 나노클레이 마스터배치는 폴리프로필렌 수지, 나노클레이, 그라프트용 단량체 및 과산화물을 혼합하며, 나노클레이 분산 및 상기 그라프트용 단량체의 그라프트가 동시에 일어나도록 하여 제조한다. 즉 나노클레이 마스터배치의 제조는 폴리프로필렌 수지의 종류 및 사용량, 나노클레이의 사용량, 그라프트용 단량체의 종류, 과산화물의 사용량 및 제조되는 나노복합체에 요구되는 특성에 따라 다양한 조건 하에서 다양한 방식으로 행해질 수 있으며, 특히 180 ~ 230℃의 온도 범위에서 용융·혼련하는 것이 바람직하다. 상기 혼합은 배치 혼합기(Kneader), 이축압출기 등의 혼합장비를 이용하여 수행될 수 있다.
상기 나노클레이 마스터배치의 제조에 사용되는 그라프트(graft)용 단량체는 폴리프로필렌 수지의 친수성을 개질시켜 나노 소재의 분산성을 높일 목적으로 폴리프로필렌 수지의 일부 혼합 중에 그라프트 되기 위해 사용된다.
따라서, 폴리프로필렌 수지를 그라프트화 하기 위해 일반적으로 사용되는 그라프트용 단량체라면 특별한 제한 없이 사용 가능하며, 특히 말레인산이 바람직하다. 상기 폴리프로필렌 나노 마스터배치의 제조에 사용되는 과산화물(peroxide)은 폴리프로필렌 수지를 그라프트용 단량체로 그라프트화 하기 위한 반응의 개시제 내지 촉매로서 사용되고, 폴리프로필렌 수지의 그라프트화를 위해 일반적으로 사용되는 과산화물이라면 특별한 제한 없이 사용 가능하다.
상기 나노클레이 마스터배치에서 사용되는 나노클레이는 나노클레이 마스터배치에 사용되는 폴리프로필렌 수지 조성물 전체 중량 대비 30 내지 40 중량%을 포함하는 것이 바람직하다. 30 중량% 미만인 경우 마스터배치로서 고농축의 의미가 희석되어 투입량만큼의 강성보완 및 치수안정성 확보가 미미한 문제가 발생하고, 40 중량% 초과인 경우 나노클레이의 분산이 용이하지 않아 강성 보완 효과가 저하되는 문제가 발생할 수 있기 때문에 상기 범위 내에서 사용하는 것이 좋다.
또한 나노클레이 마스터배치는 본 발명에 따른 폴리프로필렌 수지 조성물 전체 중량 대비 1 ~ 10 중량%을 사용하는 것이 바람직하다. 나노클레이 마스터배치가 1 중량% 미만인 경우 투입하여 상승되는 물성, 부품의 성질 향상에 미미한 문제가 발생하고, 10 중량% 초과인 경우 투입량 대비 다른 무기 필러와 대비하여 강성보완 효과가 떨어져 상기 범위 내에서 사용하는 것이 좋다.
상기 휘스커(D)는 강성 핵제가 코팅된 것을 특징으로 하며, 소량 투입으로도 종횡비가 크기 때문에 강성보완 효과가 뛰어나다. 일반적인 휘스커 보다 강성 핵제가 코팅된 휘스커를 사용하는 경우 폴리프로피렌의 균일한 핵성생과 이를 통한 추가적인 강성보완 효과를 갖기에 이를 사용하는 것이 바람직하다. 그리고 휘스커는 전체 조성물 중량 대비 1 ~ 10 중량%을 사용하는 것이 바람직하다. 휘스커가 1 중량% 미만인 경우 투입에 따른 물성 등 기능 향상도가 크지 않은 문제가 발생하고, 10 중량% 초과인 경우 지나친 강성보완으로 연성, 충격특성의 균형된 물성 발현이 어렵기 때문이다.
상기 미세탈크(E)는 휘스커와 마찬가지로 폴리프로필렌 수지의 강성 보완 역할을 수행함과 동시에 휘스커의 배향성으로 인한 배향에 반대되는 방향으로의 등방성을 어느 정도 확보해 줄 수 있어 전체 조성물 중량 대비 1 ~ 10 중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 즉 미세탈크가 1 중량% 미만인 경우 강성보완 정도가 미미한 문제가 발생하고, 10 중량% 초과인 경우 투입된 함량에 의한 중량이 높아져 부품 구성 시 무게 문제가 발생할 수 있기 때문에 상기 범위 내에서 사용하는 것이 좋다.
또한 본 발명에 따른 폴리프로필렌 수지 조성물은 착색제를 더 포함할 수 있다. 착색제로서, 무기물 안료, 유기 안료가 있으며, 무기물 안료로는 알루미늄 플레이크, 알루미늄 가루, 알루미늄 박, 아연 분, 브론즈 분, 진주 운모, 티탄 흰색, 산화 아연, 황화 아연, 크롬 노랑, 바륨 노랑, 군청색, 코발트 청색, 코발트 녹색, 카본 블랙 등이 있다. 또한 유기 안료로서는, 워칭 레드, 퍼머넌트 레드, 팔라듐 레드, 톨이진말, 벤지딘 엘로, 프탈로시아닌 그린 등이 있다. 상기 착색제는 그대로 첨가되거나 폴리프로필렌과 미리 적정 비율로 혼합한 조색용 마스터배치의 형태로 첨가될 수 있다. 조색용 마스터배치의 형태로 첨가하는 경우 그 함량은 수지 조성물의 물성에 영향을 주지 않으면서 착색효과를 얻기 위하여, 수지 조성물 전체 중량에 대하여 1 ~ 10 중량%가 바람직하다.
또한 본 발명의 조성물에는 각종 첨가제, 보강재, 예를 들면 장기 내열안정제, 내후안정제, 대전방지제, 활제, 슬립제(SLIP제), 헥제 및 난연제로 이루어진 군으로부터 선택된 1 종 이상의 첨가제를 더 포함할 수 있다.
아울러, 도 1은 본 발명의 특징으로 나타낸 것으로, 강성이 뛰어난 폴리프로필렌(①)을 출발물질로 하는 경우, 도 1에 나타낸 바와 같이 동일한 함량의 탈크를 배합(②) 하면 소재 강성의 향상이 이루어지면서 부품 요구 스펙을 만족하게 된다. 여기서도 출발 물질인 폴리프로필렌의 강도가 높을수록 배합된 폴리프로필렌 수지조성물의 강도 또한 상승되는 것을 알 수 있다. 여기에 탈크 대신 나노클레이 및 미세분말 탈크 등 기능성 무기물을 혼합 사용하게 되면(③) 탈크만 사용했을 경우보다 적은 투입 함량에서도 우수한 강성 발현을 하게 된다. 따라서 비중이 낮아 부품 무게를 줄이면서도 부품 강성은 오히려 향상될 수 있음을 알 수 있다. 또한 강성이 높은 폴리프로필렌을 사용할 경우, 기존 폴리프로필렌보다 더욱 큰 강성 격차를 나타냄을 알 수 있다. 또한 투입된 탈크 함량과 동일한 기능성 필러를 사용할 경우, 강성 향상이 극대화되어 부품 두께를 줄일 수 있는 박육화(④)도 가능하게 되는 것이다.
이하, 본 발명을 실시예를 통하여 더욱 상세히 설명한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들에 의해 한정되는 것은 아니다.
실시예
1 ~ 6
본 발명에 있어 이용한 재료의 성분 및 특성을 하기 표 1, 2, 3에 나타내었다. 표 1은 수지조성물의 기본이 되는 베이스 수지로서, 고결정성 특성의 호모 및 블록 공중합체 폴리프로필렌 수지를 사용하였으며 일부 제품은 분자량 분포가 넓게 제어된 폴리프로필렌의 특성을 나타내었으며, 표 2는 고무 성분을 나타내었고, 표 3은 사용한 무기 필러의 규격을 표시하였다.
하기 표 1 내지 표 3에 나타낸 원료를 사용하여, 다음 표 4의 조성 비율에 따라 폴리프로필렌 수지 조성물을 제조하고, 그 다음 조성물 내 수분 흡수에 의한 물성의 약화를 고려하여 90℃ 오븐에서 3 시간 동안 건조하였다. 이 조성물을 일본 Toyo사에서 제작한 Si180-III(형체력=180톤) 사출기를 사용하여 사출하였고, 사출 시 온도는 피딩 호퍼부에서 노즐 순으로 180/200/200/210/210℃, 사출압력은 60 ∼ 100 bar로 성형하여, 실시예 1 ~ 6의 물성측정용 성형품 및 외관 시험 평가용 시험편을 제작하였다.
| 구분 | 유동 지수 [g/10min] (230 ℃, 2.16Kg) |
PI* (230℃) | 중량 평균 분자량 [g/mol] |
아이소탁틱펩타드 분율** |
| PP Homo-1 | 11 | 3.8 | 230,000 | 97.2 |
| PP Block-1 | 22 | 3.7 | 210,000 | 96.4 |
| PP Block-2 | 40 | 4.1 | 190,000 | 96.8 |
| PP Block-3 | 46 | 5.8 | 185,000 | 96.9 |
| * 다분산 지수(Poly dispersity Index, PI)는 유변물성으로 G'(loss modulus), G"(Storage modulus)의 영점교차점(cross over point)로서 분자량 분포의 척도이다. ** 아이소탁틱 펩타드분율 C13-NMR로 측정한다. |
||||
| 구분 | 유동 지수[g/10min] (190 ℃, 2.16Kg) |
밀 도[Kgf/cm3] | 기타 사항 |
| 고무성분-1 | 1.0 | 0.857 | 에틸렌-옥텐 모디파이드 코폴리머 엘라스토머 |
| 고무성분-2 | 0.5 | 0.862 | 에틸렌-부텐 모디파이드 코폴리머 엘라스토머 |
| 구분 | 시료 구분 | Size [㎛] |
| 필러-1 | 탈크 | 평균 직경: 3 ~ 6 |
| 필러-2 | 나노 클레이 마스터 배치 (**PP / Nanoclay = 70 / 30) *PP / Nanoclay = 70 / 30 *소량의 Peroxide 및 MA첨가 Peroxide: 0.27 pph / Maleic ahnhydride: 1.5 pph *상기 조성물로 Twin압출기 이용 제조함. |
1 ~ 3  |
| 필러-3 | 미세탈크 | 평균 직경: 0.65 |
| 필러-4 | 휘스커 | 평균 길이: 15 평균 직경: 0.5 |
| 필러-5 | 휘스커* | 평균 길이: 15 평균 직경: 0.5 |
| * 상기 휘스커는 강성핵제로 코팅된 휘스커 | ||
| 구분 | 비교예1 | 비교예2 | 비교예3 | 비교예4 | 실시예1 | 실시예2 | 실시예3 | 실시예4 | 실시예5 | 실시예6 |
| PP Homo-1 | - | - | - | 20 | 28 | 24 | 10 | - | - | - |
| PP Block-1 | 70 | 65 | 10 | 40 | - | - | - | 15 | 15 | 15 |
| PP Block-2 | - | - | 55 | - | - | - | 20 | - | - | - |
| PP Block-3 | - | - | - | - | 40 | 40 | 30 | 52 | 54 | 55 |
| 고무성분-1 | 15 | 10 | 18 | 22 | - | - | 14 | 22 | 22 | 22 |
| 고무성분-2 | - | 10 | - | - | 23 | 25 | 14 | - | - | - |
| 필러-1 | 15 | 15 | 17 | 18 | - | - | - | - | - | - |
| 필러-2 | - | - | - | - | 3 | 4 | 3 | 2 | 2 | 2 |
| 필러-3 | - | - | - | - | 2 | 2 | 4 | 6 | 2 | 2 |
| 필러-4 | - | - | - | - | 4 | 5 | 5 | 3 | - | - |
| 필러-5 | - | - | - | - | - | - | - | - | 5 | 4 |
| 총합 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
비교예
1 ~ 4
상기 실시예 1 ~ 6와 동일한 방법으로, 상기 표 1 내지 표 3에 나타낸 원료를 사용하여, 상기 표 4의 조성 비율에 따라 실시예 1 ~ 6의 물성측정용 성형품 및 외관 시험 평가용 시험편을 제조하였다.
상기 실시예 1 ~ 6 및 비교예 1 ~ 4에 따라 제조된 물성측정용 성형품 및 외관 시험 평가용 시험편에 대하여 다음과 같은 방법으로 물성을 측정하고 폴리프로필렌 수지 조성물 및 물성 값을 하기 표 5에 나타내었다.
실험예
: 시편의 물성 측정
하기 표 5에 나타낸 물성 결과에 대한 시험방법은 다음과 같다.
1) 유동지수: ASTM D1238 방법으로 230도에서 측정하였다.
2) 인장강도: ASTM D638의 방법으로 상온에서 측정하였다.
3) 굴곡탄성율: ASTM D790의 방법으로 상온에서 측정하였다.
4) Izod 충격강도: ASTM D256의 방법으로 상온에서 측정하였다.
5) 열변형온도(HDT): ASTM D648의 방법으로 상온에서 측정하였다.
6) 비중(Density): ASTM D1505의 방법으로 상온(23℃)에서 측정하였다.
7) 선팽창계수(CLTE): 상온에서 48시간 방치 한 후 딜라토미터 방법으로측정하였다.
| 구분 | 비교예1 | 비교예2 | 비교예3 | 비교예4 | 실시예1 | 실시예2 | 실시예3 | 실시예4 | 실시예5 | 실시예6 |
| 유동 지수 [g/10min] (230 ℃, 2.16Kg) |
15.9 | 14.5 | 23.6 | 11.1 | 14.1 | 15.5 | 14.2 | 22.1 | 23.9 | 24.5 |
| 인장강도 [Kgf/cm2] |
218 | 194 | 190 | 188 | 216 | 206 | 180 | 192 | 195 | 190 |
| 굴곡탄성율 [Kgf/cm2] |
17,030 | 15,020 | 16,880 | 14,040 | 18,420 | 18,950 | 15,500 | 15,800 | 17,500 | 16,950 |
| Izod충격강도 (-30℃) [Kgfcm/cm] |
4.2 | 5.4 | 4.8 | 5.8 | 4.4 | 4.8 | 8.5 | 6.2 | 6.0 | 6.4 |
| 열변형온도 [℃] |
124 | 120 | 109 | 112 | 113 | 114 | 104 | 108 | 105 | 106 |
| 비중(Density) | 0.997 | 0.996 | 1.006 | 1.010 | 0.937 | 0.945 | 0.948 | 0.960 | 0.936 | 0.934 |
| CLTE MD (-30~30℃) |
8.1 | 7.4 | 7.1 | 6.9 | 5.5 | 5.1 | 4.9 | 4.8 | 4.5 | 4.9 |
| CLTE TD (-30~30℃) |
8.9 | 8.7 | 8.2 | 8.5 | 6.8 | 6.2 | 5.8 | 5.5 | 5.3 | 5.5 |
상기 표 4 및 표 5에 나타낸 바와 같이, 비교예 1 ~ 3(기존 자동차 외장재용 제품)에서는 수지의 강성과 충격특성의 균형을 위해서는 비중이 약 1.0 정도의 수준이 되며 선팽창계수도 6.9 ~ 8.9에 형성되어 있다. 그러나 본 발명에 따른 실시예 1 및 2에서는 비중이 약 5 % 이상 내려가면서도 강성에 해당하는 굴골탄성율은 오히려 증대되고 있으며 실온 변화에 의한 부품 치수의 지표인 선팽창계수도 4.5에서 6.8로 낮아져 부품 치수 안정성이 향상될 것으로 판단된다. 또한 실시예 3 및 4에서는 고무성분의 함량을 증대하거나 선택적 사용 또는 필러의 종류와 함량을 최적화하면 비중은 소폭 상승되더라도 충격특성이 보완되면서 선팽창계수가 낮아져 치수 안정성이 더욱 개선됨을 알 수 있다. 마지막으로 실시예 5 및 6에서는 핵제가 코팅된 휘스커를 사용할 경우, 실시예 3 및 4보다 높은 강성을 유지하면서고 비중은 낮아지는 결과를 얻을 수 있었다. 또한 비중의 경우에는 실제 사출 시 성형 흐름 특성이 좋은 것을 감안하면 비중 차이 이상의 부품 중량 저감을 기대할 수 있을 것으로 판단된다.
따라서 실시예의 수지 조성물을 통하여 부품 치수 안정성을 확보하면서도 비중은 낮아져 경량화가 가능하고 강성 또한 향상되거나 부품 품질에 맞출 수 있는 강점을 보이고 있다. 이에 기존 외장용 부품의 소재를 본 발명 소재로 성형할 경우, 제품의 기본 특성을 만족하면서도 성형 후 치수 안정성이나 내충격 특성은 동등 이상의 품질을 유지할 수 있는 제품이라 할 수 있다.
아울러, 비교예 3과 실시예 6의 조성물을 이용하여 제조된 외관 시험 평가용 시험편을 가지고 부품 평가를 하여 하기 표 6에 나타내었다.
| 구분 | 기준 | 비교예3 | 실시예6 |
| 부품 중량[g] | 3,300 ± 50 | 3,320 ~ 3,360 | 3,000 ~ 3,020 |
| 부품치수[mm] | 사출직후: 1,005 ± 1.0 사출1일후: 997 ± 1.0 도장 후: 995 ± 1.0 |
1,005.5 996.0 995.0 |
1,006.0 997.5 996.0 |
| 외관 | 싱크(Sink) 없을 것 도장 후 표면굴곡 없을 것 |
일부 싱크(Sink) 발생 표면굴곡 발생 |
싱크(Sink) 및 표면 굴곡 없음 |
| 도장 밀착성 | 표면 들뜸이 없을 것 |  양호 |
 양호 |
본 발명은 그릴, 사이드실 가드, 휠 가드, 범퍼 등과 같은 자동차 외장 부품 등 경량화가 필요한 분야에 광범위하게 사용될 수 있다.
Claims (12)
- (A) C13-NMR법에 의한 아이소탁틱 펩타드분율이 96 % 이상인 고결정성 폴리프로필렌 수지 40 ~ 96 중량%;
(B) 고무성분 1 ~ 30 중량%;
(C) 나노클레이 마스터배치 1 ~ 10 중량%;
(D) 강성 핵제가 코팅된 휘스커 1 ~ 10 중량%; 및
(E) 미세탈크 1 ~ 10 중량%;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌 수지 조성물.
- 제 1 항에 있어서, 상기 고결정성 폴리프로필렌 수지는 고결정성 호모 폴리프로필렌 수지 및 블록공중합체 폴리프로필렌 수지로 이루어진 군으로부터 선택된 단독 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌 수지 조성물.
- 제 1 항에 있어서, 상기 고결정성 폴리프로필렌 수지는 용융지수가 1 ~ 110 g/10min(하중 2.16 kg 및 230℃)이며, 아이소탁틱 폴리프로필렌, 프로필렌-에틸렌 코모노머, 프로필렌 1 부텐 코폴리머, 프로필렌 1 헥센 코폴리머 및 프로필렌 4 메틸 1 펜텐 코폴리머 중 어느 하나의 코폴리머, 랜덤 공중합체 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌 수지 조성물.
- 제 1 항에 있어서, 상기 고결정성 폴리프로필렌 수지는 PI(Polydispersity Index)가 5 이상인 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌 수지 조성물.
- 제 1 항에 있어서, 상기 고무성분은 무정형 에틸렌-α-올레핀 공중합체 및 스틸렌계 열가소성 엘라스토머로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌 수지 조성물.
- 제 5 항에 있어서, 상기 무정형 에틸렌-α-올레핀 공중합체에서 α-올레핀은 프로필렌, 부텐 1, 펜탄 1, 헥산 1, 옥텐 1, 4-메틸 펜텐 1 및 헵텐 1로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌 수지 조성물.
- 제 5 항에 있어서, 상기 스틸렌계 열가소성 엘라스토머는 스티렌-에틸렌-부텐-스티렌 공중합체(SEBS)인 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌 수지 조성물.
- 제 1 항에 있어서, 상기 고무성분은 에틸렌-옥텐 공중합체 및 에틸렌-부텐 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌 수지 조성물.
- 제 1 항에 있어서, 상기 나노클레이 마스터배치에서 나노클레이는 나노클레이 마스터배치에 사용되는 폴리프로필렌 수지 조성물 전체 중량 대비 30 ~ 40 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌 수지 조성물.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서, 상기 폴리프로필렌 수지 조성물 100 중량%에 대해 착색제를 1 ~ 10 중량%를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌 수지 조성물.
- 제 1 항 내지 제 9 항 및 제 11 항 중에서 선택된 어느 한 항의 폴리프로필렌 수지 조성물로 제조된 자동차 외장 부품.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020130151841A KR101526726B1 (ko) | 2013-12-06 | 2013-12-06 | 폴리프로필렌 수지 조성물 |
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2013
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