KR101893688B1 - 광확산성이 우수한 폴리프로필렌 수지 조성물 - Google Patents

광확산성이 우수한 폴리프로필렌 수지 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고결정성 호모 폴리프로필렌과 랜덤 폴리프로필렌 및 광확산제와 내광안정제를 포함하는 광확산성 폴리프로필렌 수지조성물에 관한 것이다. 보다 상세하게는 (A) 고결정성 호모 폴리프로필렌 및 랜덤 폴리프로필렌 78.0~99.93중량부; (B) 탄산칼슘계 광확산제 0.05~10.0중량부; (C) 광확산도 개선을 위한 실리콘 마스터배치(Silicon Master Batch) 0.01~10.0중량부; (D) 내광성 향상을 위한 내광안정제 0.01~2.0중량부를 포함하는 광확산성이 우수한 폴리프로필렌 수지 조성물에 관한 것이다.

Description

광확산성이 우수한 폴리프로필렌 수지 조성물{Polypropylene resin composition having excellent Light diffusing property}
본 발명은 광확산성이 우수한 폴리프로필렌 수지 조성물에 관한 것이다.
간판, 조명기구, LED 램프 보호 커버 등에는 광확산성이 우수한 소재가 요구되고 있으며, 그에 따라서 폴리카보네이트 수지에 광확산제를 첨가하여 광확산성을 발현할 수 있는 소재가 사용되어 오고 있다. 그러나 최근 조명기구의 디자인이 다양화되면서 조명기구의 두께가 얇아지는 추세에 따라, 지금까지와는 달리 보호 커버(cover)의 광투과도와 광확산성을 동시에 요구하게 되었다. 특히 LED 광원의 세기는 강해지는 반면에 안의 조명등 또는 내용물이 외부에서 보이지 않고 균일한 밝기를 구현하기 위하여 우수한 광확산도와 광투과도를 갖는 소재의 필요성이 높아졌다.
또한 광확산판의 용도 특성 상 발생되는 열에 의한 내변형성과 빛에 의한 변색이 없고 내광성이 우수한 특성을 동시에 충족하여야 한다.
따라서, 지금까지는 소재의 투명성이 우수한 아크릴계 수지 또는 내열성이 우수한 폴리카보네이트 수지가 광확산판 소재로 널리 사용되어 왔다. 그러나 폴리카보네이트와 아크릴수지는 가격이 비싸고 성형가공성이 좋지 않아서 다양한 형태의 디자인을 구현하기 어려운 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명에서는 가격이 저렴하고 비중이 낮은 폴리프로필렌을 소재로 하여 광확산성과 내광성을 확보하는 기술을 개발하고자 하였다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로, 광확산성이 우수한 탄산칼슘계 광확산제와 실리콘 마스터배치를 고결정성 폴리프로필렌과 혼용하여 광확산도를 확보하면서 내광성 확보가 가능한 광확산성 폴리프로필렌 수지 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예는 광확산성 폴리프로필렌 수지 조성물에 있어서 (A) 고결정성 폴리프로필렌(호모 및 랜덤 폴리프로필렌) 78.0~99.93중량부; (B) 탄산칼슘계 광확산제 0.05~10.0중량부; (C) 광확산도 개선을 위한 실리콘 마스터배치 0.01~10.0중량부; (D) 내광성 향상을 위한 내광안정제 0.01~2.0중량부를 포함하는 광확산성 폴리프로필렌 수지 조성물에 관한 것이다.
특히 탄산칼슘계 광확산제 사용을 통하여 기존 광확산소재의 문제점인 광확산도 열세 문제를 해결하였으며, 내광안정제를 사용하여 내광안정성을 확보하였다.
본 발명은 광확산성이 우수한 조명기구용 광확산성 폴리프로필렌 수지 조성물을 제공할 수 있다. 본 발명에 의한 광확산성 폴리프로필렌 수지 조성물은 기존의 폴리카보네이트 수지를 대체하여 내열성 및 광확산성을 확보하였으며, 또한 내광안정제의 첨가를 통하여 내광안정성을 확보하였다. 또한, 본 발명에 의한 광확산성 폴리프로필렌 수지 조성물은 광투과성 및 내광 안정성이 우수하여 조명기구 및 LED 전등 보호커버 등에의 적용이 가능하다.
이하, 본 발명에 관하여 보다 구체적으로 설명한다.
본 발명은 광확산성이 우수한 폴리프로필렌 수지 조성물에 관한 것으로, 본 발명의 실시예에 따라 폴리프로필렌 수지 조성물은 (A) 고결정성 폴리프로필렌 (호모 및 랜덤 폴리프로필렌) (B) 탄산칼슘계 광확산제 (C) 광확산성 개선을 위한 내스크래치제 (D) 내광성 향상을 위한 내광안정제를 포함할 수 있다.
(A) 고결정성 폴리프로필렌
고결정성 폴리프로필렌(High Crystallinity Polypropylene)은 입체규칙성에 관한 아이소탁틱 지수(Isotactic Index)가 95.0 내지 99.0인 고입체규칙성(HIPP:High Isotacticity Polypropylene)인 호모 폴리프로필렌과 랜덤 폴리프로필렌의 단독 또는 혼합물이다.
고결정성 폴리프로필렌의 용융지수(MI)는 1~100 g/10분(ASTM D 1238, 230℃ 측정)이 바람직하다. 용융지수가 1g/10분 미만인 경우에는 부품의 성형성이 양호하지 못하여 생산성이 저하될 수 있고, 용융지수가 100 g/10분을 초과할 경우에는 충격강도가 급격히 저하될 수 있어 바람직하지 않다.
랜덤 폴리프로필렌은 에틸렌 함유량이 5.0중량부 이하가 바람직하다. 에틸렌 함유량이 5.0중량부 이상인 경우에는 투명성과 내열성이 저하되어 조명기기 보호커버용으로 바람직하지 않다.
고결정성 폴리프로필렌은 광확산성 폴리프로필렌 수지 조성물에 있어서 78.0 내지 99.93중량부로 포함될 수 있으며, 바람직하게는 고결정성 호모 폴리프로필렌 30.0~39.93중량부 및 랜덤 폴리프로필렌 48.0~60.0중량부 일 수 있다.
고결정성 호모 폴리프로필렌이 30.0중량부 미만일 경우에는 내열성 및 강성이 저하될 수 있고, 랜덤 폴리프로필렌이 48.0중량부 미만일 경우에는 투명도가 낮아져서 광투과도가 저하될 수 있다.
(B) 탄산칼슘계 광확산제
광확산제는 사각 큐빅형태의 구조의 탄산칼슘계 광확산제이며, 본 발명의 실시예에 따라 광확산성을 증대시키기 위하여 실리콘계 광확산제를 혼용할 수 있다.
광확산제는 폴리프로필렌 수지 조성물 100 중량부에 대해 0.05 내지 10.0중량부로 포함될 수 있고, 본 발명의 실시예에 따라 바람직하게는 2 내지 5 중량부일 수 있다. 탄산칼슘계 광확산제가 0.05중량부 미만일 경우에 수지 조성물의 광확산성 발현 효과가 미흡하고, 10.0중량부를 초과할 경우에 광확산제에 의해서 광투과도 저하 및 수지 조성물의 혼련성 저하로 인하여 물성 발현이 저하될 수 있어 바람직하지 않다.
(C) 실리콘 마스터배치
실리콘 마스터배치는 표면 스크래치 특성 개선용으로 널리 사용되는 실리콘계 내스크래치제를 0.1~10중량부를 포함할 수 있으며, 구체적인 예로서 유기변성 실록산의 폴리올레핀 화합물(Polyolefin compound of an organic modified siloxane)을 들 수 있다. 상기 실리콘 마스터배치가 0.1중량부 미만일 때는 광확산 효과를 발현할 수 없으며, 10중량부 이상일 경우에는 소재의 물성이 변화되어 바람직하지 않다.
(D) 내광안정제
내광안정제는 폴리프로필렌의 내후성향상을 위하여 사용되는 UV안정제로서, 2- (2'- 히드록시 -3'-터셔리 - 부틸 -5- 메틸페닐) -5- 클로로 - 벤조트리아졸(2-(2'-hydroxy　-3'-tert-butyl-5-methylphenyl)-5-chloro-benzotriazole)로 대표 되는 벤조트리아졸계, 비스 - (2,2,6,6- 테트라메틸 -4- 피페리디닐)세바케이트(bis-(2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidinyl)sebacate)로 대표되는 세바케이트계, 2- 하이드록시 -4-n- 옥틸 사이클 벤조페논(2-Hydroxy-4-n-octylocy　benzophenone)으로 대표되는 벤조페논계, 폴리 - {[(6- (1,1,3,3- 테트라메틸부틸) -이미노] -1,3,5- 트리아지노 -2,2- 디일] [2- (2,2,6,6- 테트라메틸피페리딜) - 아미노] -헥사메틸렌 - [4- (2,2,6,6- 테트라 메틸피페리디)- 이미노}(poly-{[(6-(1,1,3,3-tetramethylbutyl)-imino]-1,3,5-triazino-2,2-diyl][2-(2,2,6,6-tetramethlpiperidyl)-amino]-hexamethylene-[4-(2,2,6,6-tetra methylpiperidy)-imino]}), 폴리 -{[(6- 모르폴리노 -s- 트리아진 -2,4- 디일) (2,2,6,6- 테트라메틸 -4- 피페리딜)이미노] - 헥산 [(2,2,6,6- 테트라메틸 -4- 피페리딜)이미노]} (poly-{[(6-morpholino-s-triazine-2,4-diyl)(2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl)imino]-hexane[(2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl)imino]})등을 포함한다.
UV안정제의 함량은 0.01~2.0중량부가 바람직하다. UV안정제의 함량이 0.01중량부 미만일 때에는　빛에 의한 고분자의 산화방지 효과가 부족하여 내광성 개선효과가 없으며, 2.0중량부를 초과할 때에는 원가　상승으로 인하여 상업성이 결여되고, 물성 저하를 초래할 수 있다.
본 발명에 의한 광확산성 폴리프로필렌 수지 조성물은 본 기술 분야에서 알려진 수지 조성물의 제조방법 및 가공 조건을 이용하여 제조될 수 있으며, 예를 들어, 폴리프로필렌 융점 이상에서 배합하고 혼련시켜 펠렛화 될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따라 본 발명에 의한 광확산성 폴리프로필렌 수지 조성물은 헨셀 믹서에서 1 내지 2 시간 동안 혼합하고 2축 압출기를 사용하여 160 내지 230℃ 온도에서 용융 및 혼련시켜 수지 조성물을 제조할 수 있다.
본 발명에 의한 광확산성 폴리프로필렌 수지 조성물은 내열성 및 내광성이 우수하여 조명기기 부품, 자동차 및 가전제품, 건축재료 등의 적용이 가능하다.
본 발명은 하기의 실시예에 의하여 보다 구체적으로 이해될 수 있으며, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 예에 지나지 않는 것으로, 본 발명의 보호 범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.
실시예 1 및 비교예 1~4
하기의 [표 1]의 성분 및 배합 비율에 따라, 폴리프로필렌, 광확산제, 실리콘 마스터배치 및 첨가제를 헨셀믹서에서 드라이 블렌드 한 후, 에스엠플라텍 TEK30 2축 혼련압출기의 호퍼에 한번에 모두 투입시키고 압출기 내부에서 함께 용융혼련(160~230℃ 온도)하여 수지 조성물을 제조하였다.
[표 1]
Figure 112017034891276-pat00001
**표 1에 사용된 각 성분에 대한 설명은 다음과 같다.
(A)폴리프로필렌
(A-1)호모폴리프로필렌: 고결정성 폴리프로필렌, 한화토탈,
용융지수(MI): 22g/10분, 아이소탁틱 95.0~99.0%
(A-2)랜덤폴리프로필렌: 한화토탈, 용융지수(MI): 20g/10분, 에틸렌함량 3wt%
(B)광확산제
(B-1)광확산제1: 칼슘카보네이트
(B-2)광확산제2: 실록산 변성 폴리에스터
(B-3)광확산제3: 메틸 실쎄스퀴옥산
(C) 실리콘 마스터 배치
(C-1) 실리콘 마스터 배치
(D)UV안정제
(D-1)UV안정제1: 벤조트리아몰계 화합물
(D-2)UV안정제2: 세바케이트계 화합물
위와 같이 제조한 수지 조성물은 토요(TOYO)사 TOYO-180T(형체력 180톤)으로 사출온도는 220℃, 금형온도는 40℃, 사출압력은 60~100bar로 사출 성형하여 광투과율 및 확산성 측정을 위한 시트(Sheet) 시편(1.0mmt, 2.0mmt) 및 FMVSS 시편(90 x 350 x 3mmt) 시편을 제작한 후, 광투과율 및 광확산성을 측정하였다.
또한 내후성 평가를 위하여 유브이콘(UV Con.) 에서 1,000시간 에이징 한 후 변색도(Delta E) 및 표면균열(Crack) 유무를 평가하였으며, 측정결과는 [표 2]에 제시하였다.
[표 2]
Figure 112017034891276-pat00002
**시편의 물성 측정 방법은 다음과 같다.
1) 광투과율: 두께별(1mm, 2mm) 시편을 이용하여 Haze를 측정하였다.
2) 광확산도(광원차폐율): LED등 및 태양광을 이용하여 육안 관찰하였다.
3) 내광성: 63℃ UV Con. 1,000시간 에이징 후 변색도(Delta E) 평가
=> 초기 시편 대비 색상(Color) 변화 비교
[표 2]에 제시된 실시예 1 및 비교예 1과 같이, 본 발명에 의한 폴리프로필렌 수지 조성물은 탄산칼슘계 광확산제(사각 큐빅형)를 사용하여, 비교예 2 및 비교예 3과 같은 기존의 광확산제인 실리콘계(구형)에 비하여 우수한 투과율과 광효율(Luminous Efficacy)을 나타내고 있으며, 광확산도가 우수한 것으로 확인되었다.
또한, 실리콘 마스터배치를 적용한 실시예 1 은 비교예 1에 비하여 광투과율은 동등 수준이나, 광확산도가 향상되는 것으로 나타남에 따라, 광확산제와 실리콘 마스터배치를 혼용하면 광확산도가 향상되는 것을 알 수 있었다.
내광성 비교가 가능한 실시예 1과 비교예 4에서는 광안정성 측면에서 실시예 1이 비교예 4에 비하여 내변생성이 월등히 우수한 것을 확인할 수 있었다.

Claims (5)

  1. 광확산성 폴리프로필렌 수지 조성물에 있어서, (A) 고결정성 호모 폴리프로필렌 및 랜덤 폴리프로필렌 78.0~99.93중량부; (B) 탄산칼슘계 광확산제 0.05~10.0 중량부; (C) 광확산도 개선을 위한 실리콘 마스터배치 0.01~10.0중량부; (D) 내광성 향상을 위한 내광안정제 0.01~2.0중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 광확산성이 우수한 폴리프로필렌 수지 조성물.
  2. 제 1항에 있어서, (A) 고결정성 폴리프로필렌은 ASTM D 1238을 따르고 230 ℃에서 측정된 용융지수(MI)가 1~100g/10분을 나타내고, 고결정성 호모 폴리프로필렌 및 랜덤 폴리프로필렌으로 이루어진 것을 특징으로 하는 광확산성이 우수한 폴리프로필렌 수지 조성물.
  3. 제 1항에 있어서, (B) 탄산칼슘계 광확산제는 사각 큐빅 형태 구조의 무기물인 것을 특징으로 하는 광확산성이 우수한 폴리프로필렌 수지 조성물.
  4. 제 1항에 있어서, (C) 실리콘 마스터배치는 폴리프로필렌의 표면특성을 개선하여 내스크래치 특성을 부여하는 실리콘계 첨가제로써, 내스크래치제인 것을 특징으로 하는 광확산성이 우수한 폴리프로필렌 수지 조성물.
  5. 제 1항에 있어서, (D) 내광안정제는 폴리프로필렌의 빛과 열에 의한 산화를 억제하여 내광성 및 내후성을 향상시키는 첨가제로써, UV 안정제인 것을 특징으로 하는 광확산성이 우수한 폴리프로필렌 수지 조성물.
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