KR102448610B1 - 폴리프로필렌 수지 조성물 및 이에 의해 제조되는 차량의 내외장재용 성형품 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 폴리프로필렌 수지 조성물은 폴리프로필렌 수지 조성물 전체 중량 대비 40 내지 60 중량%의 폴리프로필렌 수지, 1 내지 10 중량 %의 폴리에틸렌 수지, 10 내지 20 중량%의 올레핀계 엘라스토머 1 내지 20 중량%의 무기 보강재를 포함하며, 도장 과정 없이 고광택 구현이 가능하며 성형성이 있는 폴리프로필렌 수지 조성물과 이에 의해 제조된 차량의 내외장재용 성형품을 제공하는 것을 목적으로 한다.

Description

폴리프로필렌 수지 조성물 및 이에 의해 제조되는 차량의 내외장재용 성형품{POLYPROPYLENE RESIN COMPOSITION AND ARTICLE PREPARED THEREFROM}
본 발명은 폴리프로필렌 수지 조성물 및 이에 의해 제조되는 차량의 내외장재용 성형품에 관한 것이다.
차량의 내외장재용 성형품은 부품에 도장을 하거나 섬유를 감싸는 방식으로 제조되며, 이에 따라 차량의 내외장재용 성형품의 외관을 개선할 수 있다.
차량의 내외장재용 성형품의 생산에서 도장 비용의 비율이 크며, 도장된 성형품의 경우 폐차 이후 재활용이 용이하지 않았다. 이에 따라 원가절감이 어려우며 환경 문제가 야기된다는 문제가 있었다.
개시된 실시예는 도장을 하지 않고도 차량의 내외장재용 성형품의 광택을 구현함과 동시에 성형성을 유지할 수 있는 폴리프로필렌 수지 조성물 및 이에 의해 제조된 차량의 내외장재용 성형품을 제공하고자 한다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 일 측면에 따른 폴리프로필렌 수지 조성물은 폴리프로필렌 수지 조성물 전체 중량 대비 40 내지 60 중량%의 폴리프로필렌 수지, 1 내지 10 중량 %의 폴리에틸렌 수지, 10 내지 20 중량%의 올레핀계 엘라스토머, 1 내지 20 중량%의 무기 보강재를 포함한다.
또한, 염료를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 염료는 상기 폴리프로필렌 수지 조성물 전체 중량 대비 3 내지 5 중량%일 수 있다.
또한, 상기 폴리프로필렌 수지는 용융흐름지수가 10 g/10min인 고결정성 폴리프로필렌인 제1폴리프로필렌, 용융흐름지수가 30 g/10min인 공중합체 폴리프로필렌인 제2폴리프로필렌, 용융흐름지수가 30 g/10min인 고결정성 폴리프로필렌인 제3폴리프로필렌, 용융흐름지수가 60 g/10min인 고결정성 폴리프로필렌인 제4폴리프로필렌으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.
또한, 상기 폴리프로필렌 수지 조성물 전체 중량 대비 상기 제1폴리프로필렌 20 내지 25 중량%와 상기 제3폴리프로필렌 30 내지 35 중량%를 포함할 수 있다.
또한, 상기 올레핀계 엘라스토머는 무니점성도가 1 내지 30ML1 +4 (ASTM D1646) 범위일 수 있다.
또한, 상기 올레핀계 엘라스토머는 에틸렌-부텐 고무(EBR), 에틸렌-헥센 고무(EHR) 및 에틸렌-옥텐 고무(EOR)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.
또한, 상기 올레핀계 엘라스토머는 무니점성도가 20 내지 30ML1 +4 (ASTM D1646)인 제1 에틸렌-α-올레핀 공중합체와 무니점성도가 1 내지 10 ML1 +4 (ASTM D1646) 제2 에틸렌-α-올레핀 공중합체를 포함할 수 있다.
또한, 상기 폴리프로필렌 수지 조성물 전체 중량 대비 상기 제1 에틸렌-α-올레핀 공중합체 7 내지 10 중량%와 상기 제2에틸렌-α-올레핀 공중합체 8 내지 11 중량%를 포함할 수 있다.
상기 폴리프로필렌 수지는 아이소택틱 지수가 98 내지 100%이며, 230℃, 2.16kg의 하중에서 측정된 용융흐름지수가 10 내지 60g/10min인 에틸렌-프로필렌 공중합체일 수 있다.
또한, 상기 에틸렌-프로필렌 공중합체는 에틸렌-프로필렌 공중합체 전체 중량 대비 프로필렌 모노머 70 내지 99 중량%와 에틸렌 모노머 1 내지 30 중량%가 공중합될 수 있다.
또한, 상기 폴리에틸렌 수지는 190℃, 2.16kg의 하중에서 용융흐름지수가 0. 1 내지 10 g/10min이며, 중량 평균 분자량이 400,000 내지 500,000 g/mol일 수 있다.
또한, 상기 무기보강재는 탈크, 마이카, 휘스커, 황산바륨, 글라스울, 카본파이버, 탄산칼슘 및 글라스버블로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 무기보강재는 탈크 또는 마이카 중 적어도 하나이며 층상구조로 형성될 수 있다.
상기 무기보강재의 입자크기는 1 내지 15㎛일 수 있다.
상기 염료는 유기 펄, 무기 펄, 운모류(MICA), 셀룰로오스, 화산석으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.
또한, 첨가제를 더 포함하며, 상기 첨가제는 산화방지제, 자외선 흡수제, 핵제, 커플링제, 분산제, 가공윤활제, 슬립제 및 무기안료로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.
다른 일 측면에 따르면 상술한 폴리프로필렌 수지 조성물에 의해 제조된 차량의 내외장재용 성형품을 포함한다.
전술한 과제 해결 수단에 의하면, 도장 과정 없이 고광택 구현이 가능함 과 동시에 성형성이 있는 폴리프로필렌 수지 조성물과 이에 의해 제조된 차량의 내외장재용 성형품을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리프로필렌 수지 조성물에 의해 제조된 차량의 내외장재용 성형품이 차량의 내장재로 사용되는 예시를 나타낸 도면이다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다. 본 명세서가 실시예들의 모든 요소들을 설명하는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 일반적인 내용 또는 실시예들 간에 중복되는 내용은 생략한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
단수의 표현은 문맥상 명맥하게 예외가 있지 않는 한, 복수의 표현들을 포함한다.
이하에서는 본 발명에 따른 실시예를 첨부된 도면 및 표를 참조하여 상세히 설명한다. 먼저 본 발명에 따른 폴리프로필렌 수지 조성물에 대해 설명한 후, 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리프로필렌 수지 조성물이 적용되는 차량에 대해 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 폴리프로필렌 수지 조성물을 이용하면 도장 공정 없이도 광택감의 구현이 가능하며, 이와 함께 성형품의 성형성을 유지할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 폴리프로필렌 수지 조성물은 폴리프로필렌 수지 조성물 전체 중량 대비 (A) 40 내지 60 중량%의 폴리프로필렌 수지, (B) 1 내지 10 중량%의 폴리에틸렌 수지, (C) 10 내지 20 중량%의 올레핀계 엘라스토머, (D) 1 내지 20 중량%의 무기보강재를 포함한다. 이하, 일 실시예에 따른 폴리프로필렌 수지 조성물을 구성하는 각각의 성분에 대해 자세히 설명한다.
(A) 폴리프로필렌 수지
폴리프로필렌 수지는 폴리프로필렌 수지 조성물 전체 중량 대비 40 내지 60중량%를 포함할 수 있다. 폴리프로필렌 수지의 함량이 60중량% 를 초과하는 경우에는 강성은 향상될 수 있지만, 이에 따른 올레핀계 엘라스토머의 함량이 줄기 때문에 충격강도가 줄어들게 된다. 이와 반대로 폴리프로필렌 수지의 함량이 40 중량% 이하인 경우 충격강도는 높일 수 있으나, 강성이 낮아지는 문제가 있다.
폴리프로필렌 수지는 프로필렌 모노머(propylene monemoer)를 주성분으로 하는 프로필렌 단일 중합체 및 에틸렌이 함유된 에틸렌-프로필렌 공중합체 중 적어도 하나를 포함하는 결정성 폴리머일 수 있다.
프로필렌 단일 중합체와 프로필렌-에틸렌 공중합체가 각각 단독으로 사용될 수도 있고, 프로필렌 단일 중합체와 에틸렌-프로필렌 공중합체가 혼합된 혼합물이 사용될 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 에틸렌-프로필렌 공중합체는 아이소택틱 지수가 98 내지 100% 일 수 있다. 또한, 230℃, 2.16kg의 하중에서 측정된 용융흐름지수(MI: Melt Index)가 10 내지 60g/10min일 수 있다. 용융흐름지수는 일정 하중, 일정 온도에서 가지는 플라스틱 재료의 용융 흐름성을 나타내는 지수로서, 일 실시예에 따른 폴리프로필렌 수지 조성물에서는 발포율과 기계적 물성을 모두 고려하여 적절한 범위의 용융흐름지수를 선택할 수 있다.
에틸렌-프로필렌 공중합체는 에틸렌-프로필렌 공중합체 전체 중량 대비 프로필렌 모노머 70 내지 99 중량%와 에틸렌 모노머 1 내지 30 중량%가 공중합되어 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 폴리프로필렌 수지는 용융흐름지수가 10 g/10min인 고결정성 폴리프로필렌인 제1폴리프로필렌(A1), 용융흐름지수가 30 g/10min인 공중합체 폴리프로필렌인 제2폴리프로필렌(A2), 용융흐름지수가 30 g/10min인 고결정성 폴리프로필렌인 제3폴리프로필렌(A3), 용융흐름지수가 60 g/10min인 고결정성 폴리프로필렌인 제4폴리프로필렌(A4)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다. 즉, 제1폴리프로필렌, 제2폴리프로필렌, 제3폴리프로필렌, 제4폴리프로필렌이 각각 단독으로 사용될 수도 있으며, 혼합되어 사용될 수도 있다.
특히, 폴리프로필렌 수지 조성물 전체 중량 대비 제1폴리프로필렌 20 내지 25 중량%와 제3폴리프로필렌 30 내지 35 중량%를 포함하는 경우에 우수한 성형성을 가질 수 있다. 또한, 이러한 경우 상온에서의 IZOD 충격강도가 150 이상, 저온에서의 IZOD 충격 강도가 30 이상이 확보될 수 있다.
(B) 폴리에틸렌 수지
폴리에틸렌 수지는 폴리프로필렌 수지 조성물 전체 중량 대비 1 내지 10 중량 % 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면 폴리에틸렌 수지는 폴리프로필렌 수지 조성물 전체 중량 대비 5중량% 포함할 수 있다.
폴리에틸렌 수지의 190℃, 2.16kg 하중에서 측정된 용융흐름지수는 0.1 내지 10 g/10min일 수 있다. 일 실시예에 따른 폴리프로필렌 수지 조성물에서는 발포율과 기계적 물성을 모두 고려하여 적절한 범위의 용융흐름지수를 선택할 수 있다.
또한 폴리에틸렌 수지의 중량 평균 분자량은 400,000 내지 500,000 g/mol일 수 있다.
(C) 올레핀계 엘라스토머
올레핀계 엘라스토머는 폴리프로필렌 수지 조성물의 가공성, 반발탄성, 내열성 및 내충격성 확보를 위해 포함될 수 있다.
올레핀계 엘라스토머는 폴리에틸렌 수지 조성물 전체 중량 대비 10 내지 20 중량%를 포함할 수 있다. 올레핀계 엘라스토머의 함량이 10 중량% 미만인 경우에는 충격강도가 떨어진다. 이와 반대로, 올레핀계 엘라스토머의 함량이 20 중량%를 초과하는 경우에는 강성이 떨어진다. 올레핀계 엘라스토머는 성형품의 수축율에 영향을 미칠 수 있으며, 이는 부품의 치수 안정성에 영향을 주기 때문이다. 상술한 10 내지 20 중량%내에서 실시하는 것이 바람직하다.
올레핀계 엘라스토머는 에틸렌-α-올레핀 공중합체(Etylene alpha olefin copolymer)가 사용될 수 있다. 에틸렌-α올레핀 공중합체 제조에 사용되는 α올레핀은 탄소수 4개 이상의 α 올레핀일 수 있다. 구체적으로, 에틸렌-탄소수 4개 이상의 α 올레핀 공중합체로 에틸렌 부텐 고무(EBR: Ethylene-Butene-Rubber), 에틸렌 헥센 고무(EHR: Ethylene-Hexane-Rubber), 에틸렌 옥텐 고무(EOR: Ethylene-Octane-Rubber)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.
올레핀계 엘라스토머는 무니점성도가 1 내지 30ML1 +4 (ASTM D1646) 일 수 있다. 무니점성도는 무니의 플라스토미터로 측정한 합성고무의 점성도를 나타내는 지수이다. 보다 구체적으로, 올레핀계 엘라스토머는 무니점성도가 20 내지 30ML1 +4 (ASTM D1646)인 제1에틸렌-α-올레핀 공중합체(C1)와 무니점성도가 1 내지 10 ML1 +4 (ASTM D1646) 제2 에틸렌-α-올레핀 공중합체(C2)를 포함할 수 있다. 제1에틸렌-α-올레핀 공중합체와 제2에틸렌-α-올레핀 공중합체는 각각 단독으로 사용될 수도 있고, 혼합되어 사용될 수도 있다. 단독으로 사용되거나 혼합되어 사용될 때 에틸렌-α-올레핀 공중합체의 총 함량은 15 내지 18 중량% 일 수 있다. 특히, 에틸렌-α-올레핀 공중합체의 총 함량이 18 중량%일 때, 굴곡탄성율, 인장강도, 충격강도를 모두 확보하는 것이 가능하다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1에틸렌α-올레핀 공중합체 7 내지 10 중량%와 상기 제2에틸렌-α-올레핀 공중합체 8 내지 11 중량%를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1에틸렌α-올레핀 공중합체 8 중량%와 제2에틸렌α-올레핀 공중합체 10 중량%를 포함할 수 있으며, 이러한 경우 적절한 강도 및 강성을 가지는 성형품을 제조할 수 있다.
(D) 무기 보강재
무기 보강재는 폴리프로필렌 수지 조성물의 강성, 내충격성 및 내열성을 향상시키기 위해 포함될 수 있다.
무기 보강재는 폴리프로필렌 수지 조성물 전체 중량 대비 1 내지 20 중량% 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 무기 보강재는 20 중량% 포함될 수 있다.
무기 보강재는 탈크, 마이카, 휘스커, 황산 바륨, 글라스울, 카본파이버, 탄산칼슘 및 글라스 버블로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.
무기 보강재가 탈크 또는 마이카 중 적어도 하나인 경우에는 층상구조로 형성될 수 있다. 또한, 무기 보강재의 입자 크기는 1 내지 15㎛일 수 있다.
(E) 염료
폴리프로필렌 수지 조성물은 염료를 더 포함할 수 있다. 염료는 도장을 하지 않고 성형품의 외관을 구현하는 것이 가능하도록 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 염료는 폴리프로필렌 수지 조성물 전체 중량 대비 3 내지 5 중량% 포함할 수 있다. 염료를 3 중량% 미만으로 포함하는 경우에는 외관에 광택이 시인되지 않을 수 있기 때문에 적절하지 않다. 이와 반대로 염료를 5 중량% 초과하여 포함하는 경우에는 다량의 가스(Gas)가 발생하여 외관에 자국이 남을 수 있어 외관 및 부품 신뢰성의 질이 하락될 수 있다.
(F) 첨가제
실시예에 따라 폴리프로필렌 수지 조성물에 산화방지제, 자외선 흡수제, 핵제, 커플링제, 분산제, 가공윤활제, 슬립제 및 무기안료로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 첨가제를 첨가할 수 있다. 첨가제의 사용량은 각각의 폴리프로필렌 수지 조성물에 필요한 범위 내에서 전체 제조량 및 제조 공정 등을 고려하여 최적 범위로 조절하여 사용할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 폴리프로필렌 수지 조성물은 일축 압출기, 이축 압출기, 다륜 스크류 압출기, 반바리 믹서(Banbury mixer) 등의 혼련기를 이용하여 전술한 조성비에 따라 (A) 폴리프로필렌 수지, (B) 폴리에틸렌 수지, (C) 올레핀계 엘라스토머, (D) 무기 보강재, (E) 염료, (F)첨가제 등의 성분이 혼합되어 제조될 수 있다.
다만, 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리프로필렌 수지 조성물을 제조하는 방법이 이에 한정되는 것은 아니며, 전술한 방법 이외에도 다양한 방법을 이용하여 구성 성분들을 혼합함으로써 폴리프로필렌 수지 조성물을 제조할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 내외장재용 성형품은 전술한 실시예에 따른 폴리프로필렌 수지 조성물을 성형하여 제조될 수 있다. 예를 들어, 발포 성형 가공법을 이용할 수 있으며, 발포 성형을 위하여 압출 성형, 압축 성형, 사출 성형 등의 다양한 방법을 적용하여 원하는 형상의 성형품을 제조할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 폴리프로필렌 수지 조성물을 몰드에 주입하고, 몰드에 고온의 증기를 주입하면 혼합물이 팽창하면서 몰드의 형상을 가지는 성형품이 제조될 수 있다. 다만, 폴리프로필렌 수지 조성물을 이용한 차량의 내외장재용 성형품의 제조방법은 이에 한정되는 것은 아니며, 이외에도 다양한 제조방법을 적용하여 차량의 내외장재용 성형품의 제조가 가능하다.
이하, 상술한 폴리프로필렌 수지 조성물에 의해 제조된 차량의 내외장재용 성형품의 실시예와 비교예를 통해 본 발명의 물성을 설명한다. 다만, 하기의 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
폴리프로필렌 수지 조성물의 제조를 위해 아래와 같은 (A)폴리프로필렌 수지, (B)폴리에틸렌 수지, (C)올레핀계 엘라스토머, (D)무기 보강재, (E)염료, (F) 첨가제를 준비하였다.
(A) 폴리프로필렌 수지
(A1) 제1폴리프로필렌 수지: 230℃, 2.16kg 의 하중에서 용융흐름지수가 10g/10min인 고결정성 폴리프로필렌을 사용하였다.
(A2) 제2폴리프로필렌 수지: 230℃, 2.16kg 의 하중에서 용융흐름지수가 30g/10min인 공중합체 폴리프로필렌을 사용하였다.
(A3) 제3폴리프로필렌 수지: 230℃, 2.16kg 의 하중에서 용융흐름지수가 30g/10min인 고결정성 폴리프로필렌을 사용하였다.
(A4) 제4폴리프로필렌 수지: 230℃, 2.16kg 의 하중에서 용융흐름지수가 60g/10min인 고결정성 폴리프로필렌을 사용하였다.
(B) 폴리에틸렌 수지: 0.94 내지 0.96g/cm3고밀도 폴리에틸렌을 사용하였다.
(C) 올레핀계 엘라스토머: 무니점도 1 내지 10ML1 +4(ASTM D1646)를 가지는 에틸렌 옥텐-러버를 사용하였다.
(C1) 제1에틸렌-α-올레핀: 무니점도 20 내지 30ML1 +4(ASTM D1646)를 가지는 에틸렌-옥텐-러버를 사용하였다.
(C2) 제2에틸렌-α-올레핀: 무니점도 1 내지 10ML1 +4(ASTM D1646)를 가지는 에틸렌 옥텐-러버를 사용하였다.
(D) 무기 보강재: 입자크기가 5 내지 12㎛인 판상형 탈크를 사용하였다.
(E) 염료: 무기계 착색제(colorant)를 사용하였다.
(F) 첨가제: 산화방지제를 사용하였다.
아래 [표 1]은 본 발명의 실시예와 비교예의 폴리프로필렌 수지 조성물의 성분 비율이다. 각각의 비교예 및 실시예에 대해 아래의 성분을 혼합하여 폴리프로필렌 수지 조성물을 제조한 후, 이축 압출기를 사용하여 압출하였다. 압출된 펠렛을 코어백(Core-back) 몰드를 이용하여 사출 성형하여 시편을 제조하였다.
조성 비교예 1 비교예2 비교예3 실시예1 실시예2 실시예3 실시예4 실시예5 실시예6 실시예7 실시예8 실시예 9 실시예 10 실시예 11 실시예 12 실시예 13 실시예 14
A1 20 20 20 20 20 20 20 20 20 25 20 25 20 20 17 17 17
A2 35 15 45 35 35 35 35 25 35 - - - - 35 35 35 35
A3 - - - - - - - - - 30 35 - - - - - -
A4 - - - - - - - - - - - 30 35 - - - -
B 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5
C1 - - - - - - - - - - - - - 15 - 18 8
C2 15 35 5 15 15 15 15 25 25 15 15 15 15 - 18 - 10
D 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20
E - 5 5 1 3 5 7 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5
F 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5
(단위: 중량%)
<물성 평가 방법>
상기 실시예 1 내지 실시예 14 및 비교예 1 내지 3에 따라 제조된 시편의 물성 및 가공성 등을 평하기 위해 하기 항목을 측정하고 그 결과를 하기 [표 2]에 기재하였다.
(1) 유동흐름지수(MI: Melt Index): ASTM D-1238에 의거하여 측정하였으며, 온도 230℃, 응력하중 21.2N에서 측정하였다.
(2) 비중(g/cm3): ASTM D-792에 의거하여 측정하였다.
(3) 신율(%): ASTM D-638에 의거하여 측정하였다.
(4) 인장강도(MPa): ASTM D-638에 의거하여 측정하였으며, type 1에서 속도 50mm/min에서 측정하였다.
(5) 굴곡탄성율(MPa): ASTM D-790에 의거하여 측정하였으며, 속도 30mm/min에서 측정하였다.
(6) IZOD 충격강도 상온(J/m): ASTM D-256에 의거하여 측정하였으며, 온도 23℃에서 측정하였다.
(7) IZOD 충격강도 저온(J/m): ASTM D-256에 의거하여 측정하였으며, 온도 -10℃에서 측정하였다.
(8) HDT(℃): ASTM D-648에 의거하여 측정하였으며, 응력하중 0.45MPa에서 측정하였다.
(9) 스크래치(△L): MS210-05에 의거하여 측정하였으며, 4.9항에 따라 에릭슨 평가를 진행하였다.
(10) 수축율(1/1000): HEP(현대EP)방법으로 진행하였으며, 인장강도 시편 1/1000에 대해 ASTM 시편 사출 48 시간 이후에 길이 및 두께를 측정하여 진행하였다. 수축율은 아래의 식을 통해 계산되었다.
수축율= (L-사출 후 결정화 완료 시편의 길이)/L * 1000
여기서 L은 최초 시편의 길이를 의미한다. 사출 후 결정화 완료는 사출을 하면 소재는 결정화가 되면서 수축을 하게 되며, 사출 48시간 이후에 결정화가 완료된다.
(11) 외관: 육안으로 평가하였다.
◎: EXCELLENT로, 스크래치, 이물, 변색, 웰드라인, 플로우마크, 가스 등 문제점이 없고 부품으로 사용이 적합한 상태를 의미한다.
○: GOOD으로 미세한 개선이 필요한 상태로 부품으로 사용이 적합하다.
△: FAIR로, 개선이 필요한 상태로 부품으로 사용이 부적합한 상태이다.
X: POOR로, 부품 불량인 상태이다.
항목 비교예 1 비교예2 비교예3 실시예1 실시예2 실시예3 실시예4 실시예5 실시예6 실시예7 실시예8 실시예 9 실시예 10 실시예 11 실시예 12 실시예 13 실시예 14
유동 흐름 지수 17 4 22 16 15 14 12 9 14 14 17 25 27 10 16 8 14
비중 1.04 1.05 1.05 1.04 1.05 1.06 1.006 1.05 1.05 1.06 1.06 1.06 1.06 1.06 1.06 1.06 1.06
신율 85 252 58 85 85 83 83 150 83 82 82 80 80 95 105 128 110
인장강도 23.0 15.5 27.2 23.4 23.8 23.9 24.2 18.2 23.9 25.5 26.7 27.5 27.7 26.1 24.5 23.8 24.3
굴곡탄성율 2250 1080 2610 2260 2295 2370 2385 1780 2350 2535 2575 2610 2680 2510 2220 2150 2205
IZOD 충격강도 상온 210 NB 78 190 175 162 149 370 162 158 152 132 125 163 185 198 203
IZOD 충격강도 저온 52 120 32 50 44 41 38 59 41 39 38 28 25 43 51 56 52
HDT 126.5 108.5 129.2 126.5 126.8 126.8 127.1 118.9 126.8 129.9 129.1 130.1 130.7 128.8 127.3 126.9 127.1
스크래치 1.0 1.8 0.8 1.0 1.1 1.3 1.5 1.6 1.3 1.1 1.0 1.0 1.0 1.1 0.9 1.1 0.9
수출율 - 6.5 11.5 - - - - 8.0 10.0 - - - - - - - -
외관 도장공정진행 △ ◎ △ ○ ◎ X ○ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎
상기 [표 2]의 측정 결과를 참조하면, 별도의 염료를 첨가하지 않고 도장 공정으로 진행한 비교예 1과 실시예 3을 비교하면, 염료가 5중량% 포함된 실시예 3의 경우 외관 평가가 도장 공정과 동일한 수준으로 평가된 것을 확인할 수 있다. 염료가 3 중량% 포함된 실시예 2의 경우에도 외관 평가가 도장 공정과 유사한 수준인 것을 확인할 수 있다. 다만, 염료가 1 중량 % 포함된 실시예 1과 염료가 7 중량% 포함된 실시예 4의 경우에는 외관 평가가 낮게 나온 것을 확인할 수 있다. 이에 따라, 염료는 폴리프로필렌 수지 조성물 전체 중량 대비 3 내지 5 중량% 포함되는 것이 적절하다는 것을 확인할 수 있다.
또한, 제1폴리프로필렌 수지 20 중량%와 제2폴리프로필렌 수지 15 중량%를 포함한 비교예 2의 경우 충격강도는 높으나, 인장강도와 굴곡탄성율이 낮아진 것을 확인할 수 있다. 제1폴리프로필렌 수지 20 중량%와 제2폴리프로필렌 수지 45중량%를 포함한 비교예 3의 경우 인장강도와 굴곡탄성율은 높으나, 충격강도가 낮은 것을 확인할 수 있다. 제1폴리프로필렌 수지 20 중량%와 제2폴리프로필렌 수지 25 중량%를 포함한 실시예 5와 제1폴리프로필렌 수지 20 중량%와 제2폴리프로필렌 수지 35 중량%를 포함한 실시예 6의 경우 적절한 수준의 충격강도와 굴곡탄성율, 인장강도를 확보할 수 있음을 확인할 수 있다.
또한, 실시예 3, 실시예 7, 실시예 8, 실시예 9, 실시예 10와 같이 폴리프로필렌 수지를 다양하게 단독으로 또는 조합하여 사용할 수 있다. 이 중 실시예 3, 실시예 7, 실시예 8의 경우 IZOD 충격강도 상온에서 150J/m 이상, IZOD 충격강도 저온에서 30 이상을 확보할 수 있었다. 또한 실시예 8의 경우 비교예 1에 기재된 기존 수지와 동일한 유동흐름지수인 17을 확보할 수 있었다. 이에 제1폴리프로필렌 수지 20 중량%, 제3폴리프로필렌 수지 35 중량%를 포함하는 경우가 가장 적절한 것을 확인할 수 있다.
또한, 실시예 3, 실시예 11, 실시예 12, 실시예 13, 실시예 14와 같이 제1에틸렌-α-올레핀 공중합체와 제2에틸렌-α-올레핀 공중합체를 다양하게 단독으로 또는 조합하여 사용할 수 있다. 제1에틸렌-α-올레핀 공중합체와 제2에틸렌-α-올레핀 공중합체의 합이 15중량%인 실시예 3, 실시예 11의 경우에는 굴곡탄성율, 인장강도가 향상된 것을 확인할 수 있으나, 충격강도가 낮아진 것을 확인할 수 있다. 제1에틸렌-α-올레핀 공중합체와 제2에틸렌-α-올레핀 공중합체의 합이 18중량%인 실시예 12, 실시예 13, 실시예 14의 경우에는 굴곡탄성율, 인장강도, 충격강도를 함께 확보한 것을 확인할 수 있다. 이에 따라, 제1에틸렌-α-올레핀 공중합체와 제2에틸렌-α-올레핀 공중합체의 합이 18중량% 인 경우가 적절한 것을 알 수 있다. 또한, 유동흐름지수, 인장강도, 굴곡탄성율, 충격강도를 고려했을 때 제1에틸렌-α-올레핀 공중합체 8 중량%와 제2에틸렌-α-올레핀 공중합체 10 중량%를 혼합하여 사용하는 것이 보다 더 적절할 것으로 보인다.
상술한 실시예에 따라 제조된 성형품, 즉 (A) 40 내지 60 중량%의 폴리프로필렌 수지, (B) 1 내지 10 중량%의 폴리에틸렌 수지, (C) 10 내지 20 중량%의 올레핀계 엘라스토머, (D) 1 내지 20 중량%의 무기보강재를 포함하는 폴리프로필렌 수지 조성물에 의해 제조된 성형품은 차량의 내외장재용으로 사용될 수 있다. 또한 상술한 폴리프로필렌 수지 조성물은 염료를 추가적으로 포함할 수 있다. 또한, 상술한 폴리프로필렌 수지 조성물은 별도의 첨가제를 추가적으로 포함할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 성형품이 위치하는 차량의 개략도이다.
도 1을 참조하면, 차량(100)은 차량(100)의 외관을 형성하는 차체(1)와, 차량(100) 내부의 운전자에게 차량(100) 전방의 시야를 제공하는 프런트 윈도우(30)와, 차량(100) 내부의 운전자에게 차량(100) 후방의 시야를 제공하는 리어 윈도우(40)와, 차량(100)을 이동시키는 차륜(51, 52)과, 차륜(51, 52)을 회전시키는 구동 장치(미도시)와, 차량(100) 내부를 외부로부터 차폐시키는 도어(63, 64), 운전자에게 차량(100) 후방의 시야를 제공하는 사이드 미러(81, 82)를 포함할 수 있다.
차륜(51, 52)은 차량(100)의 전방에 마련되는 전륜(51)과 차량(100)의 후방에 마련되는 후륜(52)을 포함하며, 구동장치(미도시)는 차체(1)가 전방 또는 후방으로 이동하도록 전륜(51) 또는 후륜(52)에 회전력을 제공할 수 있다. 이와 같은 구동장치(60)는 화석 연료를 연소시켜 회전력을 생성하는 엔진(engine, 미도시) 또는 축전기(미도시)로부터 전원을 공급받아 회전력을 생성하는 모터(motor, 미도시)를 채용할 수 있다.
도어(63, 64)는 차체(1)의 좌측 및 우측에 회동 가능하게 마련되어 개방 시에 운전자가 차량(100)의 내부에 탑승할 수 있도록 하며, 폐쇄 시에 차량(100)의 내부를 외부로부터 차폐시킬 수 있다. 도어(63, 64)는 차체(1)의 전방에 위치하는 프런트 도어(63)와, 차체(1)의 후방에 위치하는 리어 도어(64)를 포함할 수 있다.
도어(63, 64)에는 밖을 내다보거나 밖에서 안을 볼 수 있는 사이드 윈도우(61, 62)가 설치될 수 있다. 실시예에 따라 사이드 윈도우(61, 62)는 한쪽에서만 볼 수 있도록 마련될 수 있으며, 개폐 가능하도록 마련될 수 있다.
사이드 미러(81, 82)는 차체(1)의 좌측에 마련되는 좌측 사이드 미러(81) 및 우측에 마련되는 우측 사이드 미러(82)를 포함하며, 차량(100) 내부의 운전자가 차량(100) 측면 및 후방의 시각 정보를 획득할 수 있도록 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리프로필렌 수지 조성물에 의해 제조된 차량의 내외장재용 성형품이 차량의 내장재로 사용되는 예시를 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 차량(1)의 인스트루먼트 패널(90), 도어 트림(93) 등의 내장재는 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리프로필렌 수지 조성물에 의해 제조된 성형품일 수 있다. 특히, 도어 트림(93)의 내부 손잡이(91)는 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리프로필렌 수지에 의해 제조될 수 있다.
다만, 본 발명의 일 실시예의 폴리프로필렌 수지 조성물에 의해 제조된 차량의 내외장재용 성형품은 이에 한정되는 것은 아니며, 이외에 다른 내장재 및 외장재에도 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리프로필렌 수지 조성물이 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 폴리프로필렌 수지 조성물에 의해 제조된 차량의 내외장재용 성형품은 도장 공정을 적용하지 않고도 차량의 외관 구현이 가능하기 때문에 도장 공정에 의해 발생하는 원가를 절감할 수 있다. 또한, 유기 도료를 차량에 적용하지 않기 때문에 차량의 실내 공기질을 개선할 수 있다. 또한, 이와 함께 성형성을 기존과 유사하게 유지할 수 있기 때문에 차량의 부품에 대한 신뢰성 또한 만족할 수 있다. 또한, 폐차 이후 재활용 시 도막을 분리하지 않고 재활용 할 수 있다는 이점이 있다.
이상에서와 같이 첨부된 도면과 표를 참조하여 개시된 실시예들을 설명하였다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고도, 개시된 실시예들과 다른 형태로 본 발명이 실시될 수 있음을 이해할 것이다. 개시된 실시예들은 예시적인 것이며, 한정적으로 해석되어서는 안 된다.
1: 차체 30: 프런트 윈도우
40: 리어 윈도우 90: 인스트루먼트 패널
93: 내부 손잡이 100: 차량

Claims (18)

  1. 폴리프로필렌 수지 조성물 전체 중량 대비,
    40 내지 60 중량%의 폴리프로필렌 수지;
    1 내지 10 중량%의 폴리에틸렌 수지;
    10 내지 20 중량%의 올레핀계 엘라스토머; 및
    1 내지 20 중량%의 무기 보강재;를 포함하며,
    상기 폴리에틸렌 수지의 중량 평균 분자량은 400,000 내지 500,000g/mol인 것을 특징으로 하는, 폴리프로필렌 수지 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    염료를 더 포함하는 폴리프로필렌 수지 조성물.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 염료는 상기 폴리프로필렌 수지 조성물 전체 중량 대비 3 내지 5 중량%인 폴리프로필렌 수지 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 폴리프로필렌 수지는 용융흐름지수가 10 g/10min인 고결정성 폴리프로필렌인 제1폴리프로필렌, 용융흐름지수가 30 g/10min인 공중합체 폴리프로필렌인 제2폴리프로필렌, 용융흐름지수가 30 g/10min인 고결정성 폴리프로필렌인 제3폴리프로필렌, 용융흐름지수가 60 g/10min인 고결정성 폴리프로필렌인 제4폴리프로필렌으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 폴리프로필렌 수지 조성물.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 폴리프로필렌 수지 조성물 전체 중량 대비 상기 제1폴리프로필렌 20 내지 25 중량%와 상기 제3폴리프로필렌 30 내지 35 중량%를 포함하는 폴리프로필렌 수지 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 올레핀계 엘라스토머는 무니점성도가 1 내지 30ML1 +4 (ASTM D1646) 범위인 폴리프로필렌 수지 조성물.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 올레핀계 엘라스토머는 에틸렌-부텐 고무(EBR), 에틸렌-헥센 고무(EHR) 및 에틸렌-옥텐 고무(EOR)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 폴리프로필렌 수지 조성물.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 올레핀계 엘라스토머는 무니점성도가 20 내지 30ML1 +4 (ASTM D1646)인 제1 에틸렌-α-올레핀 공중합체와 무니점성도가 1 내지 10 ML1 +4 (ASTM D1646) 제2 에틸렌-α-올레핀 공중합체를 포함하는 폴리프로필렌 수지 조성물.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 폴리프로필렌 수지 조성물 전체 중량 대비 상기 제1 에틸렌-α-올레핀 공중합체 7 내지 10 중량%와 상기 제2에틸렌-α-올레핀 공중합체 8 내지 11 중량%를 포함하는 폴리프로필렌 수지 조성물.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 폴리프로필렌 수지는 아이소택틱 지수가 98 내지 100%이며, 230℃, 2.16kg의 하중에서 측정된 용융흐름지수가 10 내지 60g/10min인 에틸렌-프로필렌 공중합체인 폴리프로필렌 수지 조성물.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 에틸렌-프로필렌 공중합체는 에틸렌-프로필렌 공중합체 전체 중량 대비 프로필렌 모노머 70 내지 99 중량%와 에틸렌 모노머 1 내지 30 중량%가 공중합된 폴리프로필렌 수지 조성물.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 폴리에틸렌 수지는 190℃, 2.16kg의 하중에서 용융흐름지수가 0.1 내지 10 g/10min인 폴리프로필렌 수지 조성물.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 무기보강재는 탈크, 마이카, 휘스커, 황산바륨, 글라스울, 카본파이버, 탄산칼슘 및 글라스버블로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 폴리프로필렌 수지 조성물.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 무기보강재는 탈크 또는 마이카 중 적어도 하나이며 층상구조로 형성되는 폴리프로필렌 수지 조성물.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 무기보강재의 입자크기는 1 내지 15㎛인 폴리프로필렌 수지 조성물.
  16. 제2항에 있어서,
    상기 염료는 유기 펄, 무기 펄, 운모류(MICA), 셀룰로오스, 화산석으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 폴리프로필렌 수지 조성물.
  17. 제1항에 있어서,
    첨가제를 더 포함하며,
    상기 첨가제는 산화방지제, 자외선 흡수제, 핵제, 커플링제, 분산제, 가공윤활제, 슬립제 및 무기안료로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 폴리프로필렌 수지 조성물.
  18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항의 폴리프로필렌 수지 조성물에 의해 제조된 차량의 내외장재용 성형품.


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