KR102452002B1 - 레이저 융착용 폴리프로필렌 수지 조성물 및 이를 포함하는 운송 수단용 성형품 - Google Patents

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Abstract

레이저 융착용 폴리프로필렌 수지 조성물은 베이스 수지, 열가소성 탄성체, 무기 필러, 및유기 안료를 포함한다. 상기 베이스 수지는 아이소택틱(isotactic) 폴리프로필렌 수지, 및 아택틱(atactic) 폴리프로필렌 수지를 포함한다.

Description

레이저 융착용 폴리프로필렌 수지 조성물 및 이를 포함하는 운송 수단용 성형품{POLYPROPYLENE RESIN COMPOSITION FOR LASER WELDING AND MOLDED PRODUCT FOR VEHICLE INCLUDING THE SAME}
본 발명은 레이저 융착용 폴리프로필렌 수지 조성물 및 이를 포함하는 운송 수단용 성형품에 관한 것이다.
최근 환경과 에너지에 대한 관심이 높아짐에 따라, 운송 수단, 예를 들어, 자동차 산업에 있어서 연비 향상과 대기 오염 문제 등을 이유로 자동차의 경량화를 위해 플라스틱 부품두께 박막화 요구가 높아지고 있다.
따라서 최근 운송 수단의 두께를 현저히 줄여 경량화를 달성하려는 시도가 행해지고 있으며, 이처럼 얇은 두께로 제품을 제조할 경우 모재에 부착하는 부품의 융착 제조 과정에서 외관 품질문제가 발생할 수 있다. 기존 초음파 진동을 이용한 공법으로 각종 홀더 및 브라켓 등을 융착 제조해왔으나, 이와 같은 좌우 진동을 통한 마찰열을 발생시켜 융착하는 방식은 가압 및 열에 의한 모재의 융착면과 그 뒷 면에 미관상의 문제가 발생될 소지가 크다.
운송 수단의 두께가 얇을 경우 융착하려는 부품과 모재 사이에 변형, 주름, 수축 등이 일어날 수 있어 성형품의 품질문제가 발생한다.따라서 박막 부품의 제조시 초음파 진동방식이 아닌 외관의 우수한 품질과 신뢰성을 유지할 수 있는 레이저 융착 공법 적용이 요구되고 있다.
레이저 플라스틱 융착이란 레이저 빔이 상부층(투과재)에서 하부층(흡수재)으로 투과하면서, 활성화된 분자들의 진동이 운동에너지로 변환돼 열을 발생시켜 두 모재를 접합하는 원리다.
하지만 기존 폴리프로필렌 수지 조성물은 광 투과재 소재로 적용될 경우 레이저투과율이 떨어져 융착력이 현저히 떨어지는 이유로 빛을 흡수하는 카본블랙계열을 포함한 기존 무기안료를 사용하는 컬러에 적용할 수 없으며, 무기필러가 포함되어 있지 않은 무색의 폴리프로필렌 단독으로만 레이저 융착 성형이 가능하다. 하지만 이와 같은 폴리프로필렌 단독 사용시 융착하려는 부품의 기계적 물성을 만족할 수 없어 완곡변형이나 충격에 의한 깨짐 등이 발생할 수 있으며, 각종 컬러를 구현하는데 있어서 제약이 있을 수 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해서 박막형 부품의 융착 모재의 소재로써 기계적 물성을 만족하며 레이저 융착 성형이 가능하고, 색깔을 구현할 수 있는 폴리프로필렌 조성물이 요구되고 있다.
본 발명의 목적은 레이저 융착이 가능하고, 높은 기계적 강도를 유지하면서 투과성이 높고, 색깔 구현이 가능한 레이저 융착용 폴리프로필렌 수지 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 레이저 융착이 가능하고, 높은 기계적 강도를 유지하면서 투과성이 높고, 색깔 구현이 가능한 레이저 융착용 폴리프로필렌 수지 조성물을 포함하는 운송 수단용 성형품을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 융착용 폴리프로필렌 수지 조성물은 베이스 수지, 열가소성 탄성체, 무기 필러, 및유기 안료를 포함한다. 상기 베이스 수지는 아이소택틱(isotactic) 폴리프로필렌 수지, 및 아택틱(atactic) 폴리프로필렌 수지를 포함한다.
상기 아택틱(atactic) 폴리프로필렌 수지는 호모폴리프로필렌 수지, 및 프로필렌, 에틸렌, 부틸렌, 및 옥텐으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나의 공단량체가 중합된 랜덤 공중합체, 또는 폴리프로필렌 및 에틸렌-프로필렌 고무의 블록 공중합체인 것일 수 있다.
상기 아택틱(atactic) 폴리프로필렌 수지는1,000,000 g/mol 내지 2,500,000 g/mol의 중량 평균 분자량을 갖는 것일 수 있다.
상기 베이스 수지는 상기 레이저 융착용 폴리프로필렌 수지 조성물을 기준으로, 40 내지 90중량부 포함된다.
상기 베이스 수지는 상기 아이소택틱(isotactic) 폴리프로필렌 수지 100중량부를 기준으로, 상기 아택틱(atactic) 폴리프로필렌 수지를 50 내지 100중량부 포함한다.
상기 열가소성 탄성체는 에틸렌 및 탄소수 3 내지 30의 α-올레핀의 올레핀 공중합체, 또는 스티렌계 공중합체를 포함한다.
상기 열가소성 탄성체는 상기 베이스 수지 100중량부를 기준으로,1 내지 50중량부 포함된다.
상기 무기 필러는 침상형이고,3 내지 20 ㎛의 평균 직경을 갖고, 10 내지 100의 종횡비(Aspect ratio)를 갖는다.
상기 무기 필러는 상기 베이스 수지 100중량부를 기준으로, 1 내지 50중량부 포함된다.
상기 유기 안료는 상기 베이스 수지 100중량부를 기준으로, 0.01 내지 1 중량부 포함된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 융착용 폴리프로필렌 수지 조성물은 산화 방지제, 광안정제, 열안정제, 및 대전 방지제 중 적어도 하나를 더 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 운송 수단용 성형품은 상기 레이저 융착용 폴리프로필렌 수지 조성물을 포함한다.
상기 레이저 융착용 폴리 프로필렌 수지 조성물은 상기 운송 수단용 성형품에 포함되어, 색깔을 구현하는 것일 수 있다.
상기 성형품은30% 이상 100% 미만의 레이저 투과도를 갖고, 1000 내지 2000 N의 융착 강도를 갖는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 융착용 폴리프로필렌 수지 조성물은 레이저 융착이 가능하고, 높은 기계적 강도를 유지하면서 투과성이 높고, 색깔 구현이 가능하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 운송 수단용 성형품은 높은 기계적 강도를 유지하면서 투과성이 높고, 색깔 구현이 가능하다.
이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예 들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예 들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예 들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 통상의 기술자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "상에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "하부에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 융착용 폴리프로필렌 수지 조성물 및 이를 포함하는 운송 수단용 성형품에 대하여 설명한다.
운송 수단이란 물건, 사람 등의 운송을 위해 사용되는 수단을 의미하는 것일 수 있다. 운송 수단은 예를 들어 육상 운송 수단, 해상 운송 수단, 천상 운송 수단을 포함한다. 육상 운송 수단은 예를 들어, 승용차, 승합차, 트럭, 트레일러 트럭, 및 스포츠카 등을 포함하는 자동차, 자전거, 오토바이, 기차 등을 포함할 수 있다. 해상 운송 수단은 예를 들어, 배, 잠수함 등을 포함할 수 있다. 천상 운송 수단은 예를 들어 비행기, 헹글라이더, 열기구, 헬리콥터, 드론 등의 소형 비형체를 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 융착용 폴리프로필렌 수지 조성물은 베이스 수지, 열가소성 탄성체, 무기 필러, 및유기 안료를 포함한다.
베이스 수지는 아이소택틱(isotactic) 폴리프로필렌 수지, 및 아택틱(atactic) 폴리프로필렌 수지를 포함한다.
일반적으로 폴리프로필렌 수지 조성물에 있어서, 폴리프로필렌 수지로 아이소택틱 폴리프로필렌을 포함하는 경우 높은 결정성으로 기계적 물성을 향상시킬 수 있으나, 광투과율이 저하되는 문제가 있다.
또한, 폴리프로필렌 수지 조성물에 있어서 열가소성 탄성체를 이용하여, 내충격성을 보강할 수 있으나, 강성이 저하되는 문제가 있다. 폴리프로필렌 수지 조성물의 유동성 및 굴곡 강도, 인장 강도 등의 기계적 물성을 보강하기 위하여 다른 물질을 이용하는 경우, 폴리프로필렌 수지와 다른 수지간에 또는 무기화합물과의 관계에서 상용성이 문제되어 충분한 효과를 달성하는 것이 용이하지 않을 수 잇다.
본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 융착용 폴리프로필렌 수지 조성물은 베이스 수지로 아이소택틱(isotactic) 폴리프로필렌 수지를 포함하여, 높은 결정성을 가지고 우수한 기계적 물성을 부여할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 융착용 폴리프로필렌 수지 조성물은 아이소택틱 폴리프로필렌 수지와 함께 중량 평균 분자량이 높은 아택틱 폴리프로필렌 수지를 포함하여 높은 인장 강도, 굴곡 탄성률, 충격강도 및 높은 광투과율을 동시에 가질 수 있다. 아택틱(atactic) 폴리프로필렌 수지의 중량 평균 분자량은 1,000,000 g/mol 내지 2,500,000 g/mol일 수 있다. 아택틱(atactic) 폴리프로필렌 수지는 레이저 광 투과율이 60 % 이상 100% 미만일 수 있다. 레이저 광 투과율이 60% 미만이면, 운송 수단에 적용하여 높은 투과율을 얻기 어렵고, 레이저 광 투과율이 100% 이상이면, 실제 제조가 불가능할 수 있다.
아택틱(atactic) 폴리프로필렌 수지는 예를 들어, 호모폴리프로필렌 수지, 및 프로필렌, 에틸렌, 부틸렌, 및 옥텐으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나의 공단량체가 중합된 랜덤 공중합체, 또는 폴리프로필렌 및 에틸렌-프로필렌 고무의 블록 공중합체인 것일 수 있다.
베이스 수지는 레이저 융착용 폴리프로필렌 수지 조성물을 기준으로,40 내지 90중량부 포함된다.베이스 수지가 상기 범위 내일 때, 우수한 가공성과 기계적 물성을 동시에 가질 수 있다.
베이스 수지는 아이소택틱(isotactic) 폴리프로필렌 수지 100중량부를 기준으로, 아택틱(atactic) 폴리프로필렌 수지를 50 내지 100중량부 포함한다. 50 중량부 미만이면, 광 투과도가 25% 이하로 떨어져 레이저 융착 성형성이 떨어지고,100 중량부 초과이면, 인장 강도 및 굴곡 탄성률 등의 기계적 강성이 저하될 수 있다.
폴리프로필렌 수지 조성물은 폴리프로필렌 수지의 입체 구조가 상이한 아이소택틱(isotactic) 폴리프로필렌 수지, 아택틱(atactic) 폴리프로필렌 수지를 베이스 수지로 포함하여 얇은 두께의 성형품에 융착하는 부품소재로써 적용되었을 때에도 높은 인장 강도, 굴곡 탄성률, 충격강도를 유지하며 동시에 높은 광 투과율을 동시에 부여할 수 있다.
열가소성 탄성체는 충격 강도를 높이고, 레이저 투과율을 향상시킬 수 있다. 또한, 열가소성 탄성체는 높은 광투과율을 갖는다.
열가소성 탄성체는 예를 들어, 에틸렌 및 탄소수 3 내지 30의 α-올레핀의 올레핀 공중합체, 또는 스티렌계 공중합체를 포함한다.탄소수 3 내지 30의 α-올레핀은 예를 들어, 1-프로펜, 1-부텐, 1-펜텐, 4-메틸-1-펜텐, 1-헥센, 1-헵텐, 1-옥텐, 1-데센, 1-운데센, 1-도데센, 1-테트라데센, 1-헥사데센, 1-아이코센 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나의 α-올레핀 화합물일 수 있다. 예를 들어, 올레핀 공중합체는 블록 공중합체일 수 있다.
본 발명에서 "~계"는 "~"에 해당되는 화합물을 포함하는 것을 의미하는 것일 수 있다.
스티렌계 공중합체는 예를 들어, 스티렌에틸렌공중합체, 스티렌부틸렌공중합체, 스티렌-부틸렌-스티렌 공중합체, 및 스티렌에틸렌부틸렌스티렌 공중합체 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 스티렌계 공중합체는 블록 공중합체일 수 있다.
열가소성 탄성체는 베이스 수지 100중량부를 기준으로,1 내지 50중량부 포함된다.상기 범위 미만이면, 충격 강도가 저하될 수 있고, 상기 범위 초과이면, 분산력이 낮아지고, 굴곡 특성이 저하될 수 있다. 상기 범위일 때, 레이저 광 투과율이 65% 이상으로 투과재 융착 제품에 적용시 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 융착용 폴리프로필렌 조성물의 높은 광 투과율 및 높은 접합 강도를 유지할 수 있다.
무기 필러는 기계적 강성을 부여하고, 레이저 융착에 필요한 높은 광투과율을 부여할 수 있다.
무기 필러는 침상형일 수 있다. 무기 필러는 예를 들어, 규회석,운모(MICA), 휘스커(Whisker) 및 침상형 탈크 중 적어도 하나일 수 있다.
무기 필러는3 내지 20 ㎛의 평균 직경을 가질 수 있다.평균 직경이 상기 범위 미만이면, 표면적이 넓어 베이스 수지와의 상용성이 문제되고, 강성이 감소할 수 있다. 또한, 평균 직경이 상기 범위 초과이면, 충격강도 등의 기계적 강도가 저하될 수 있고 광투과율이 현저히 낮아져 레이저 융착이 불가능 할 수 있다.
무기 필러는 10 내지 100의 종횡비(Aspect ratio)를 갖는다.상기 범위 미만이면, 성형품 등의 굴곡 탄성률 등 강성이 저하될 수 있고, 광 투과율이 낮아져 성형품의 레이저 융착성이 저하될 수 있다.상기 범위 초과이면, 충격 강도 등의 기계적 강도가 저하되고, 성형품에 적용시 쉽게 변형되거나 깨질 수 있다.
무기 필러는 베이스 수지 100중량부를 기준으로, 1 내지 50중량부 포함된다.상기 범위 미만이면, 기계적 물성이 향상되지 않고, 상기 범위 초과이면, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 융착용 폴리프로필렌 수지 조성물의 충격강도가 저하되고, 광 투과율이 감소할 수 있다
유기 안료는 레이저 융착용 폴리프로필렌 수지 조성물이 운송 수단용 성형품에 사용될 때, 색깔을 부여할 수 있다. 유기안료는 예를 들어, 황색 유기 안료, 적색 유기 안료, 청색 유기 안료, 녹색 유기 안료 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 유기안료는 예를 들어, 벤조이미아졸계 안료, 및 아조계 안료중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
유기 안료는 베이스 수지 100중량부를 기준으로, 0.01 내지 1 중량부 포함된다. 상기 범위 미만이면, 운송 수단용 성형품에 사용되어, 색깔을 충분히 발현할 수 없고, 상기 범위 초과이면 다른 조성물들의 함량이 줄어들어, 기계적 강성이 떨어지고, 광 투과율이 감소할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 융착용 폴리프로필렌 수지 조성물은 산화 방지제, 광안정제, 열안정제, 및 대전 방지제 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
산화 방지제는 예를 들어, 페놀계산화 방지제, 포스파이트계 산화 방지제, 및 티오디프로피오네이트(Thiodipropionate) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
광안정제는 예를 들어, 벤조폐논계, 및 벤조트리아졸, HALS중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
대전 방지제는 예를 들어, 스터레이트계 대전 방지제,및 아민계 대전 방지제 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 운송 수단용 성형품은 레이저 융착용 폴리프로필렌 수지 조성물을 포함한다.예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따른 운송 수단용 성형품은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 융착용 폴리프로필렌 수지 조성물로 제조된 사출품을 포함할 수 있다.레이저 융착용 폴리 프로필렌 수지 조성물은 운송 수단용 성형품에 포함되어, 색깔을 구현하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 운송 수단용 성형품은 예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 융착용 폴리프로필렌 수지 조성물을 이축 이상의 용융 압출기로 융용 압출하여 제조하는 것일 수 있다. 예를 들어, 용융 압출기의 스크류 회전 속도는 200 내지 1000rpm이고, 조성물의 압출기 내에서의 체류시간은 5 내지 90 초(sec)일 수 있다.
용융 압출기의 스크류 회전 속도를 200rpm 이상으로 하여, 용융 압출기 내부에서 수지 간 혼련 및 무기 필러 분산에 필요한 전단흐름(Shear flow) 및 신장흐름(Elongational flow)을 효과적으로 유도할 수 있다. 또한, 스크류 회전 속도를 1000rpm 이하로 하여, 베이스 수지 및 무기 필러 등의 열화를 방지할 수 있다. 또한, 조성물의 압출기 내에서의 체류시간을 5 내지 90 초(sec)로 하여, 조성물의 수지 및 무기 필러 등이 충분히 혼련될 수 있으며, 열화 방지 및 생산성을 향상시킬 수 있다.
운송 수단용 성형품은 예를 들어, 범퍼커버, 사이드실몰딩, 도어트림, 필라트림등의 자동차 내외장재의 레이저 융착용 투과재의 소재로 사용될 수 있다.
운송 수단용 성형품은 30% 이상 100% 미만의 레이저 투과도를 갖고, 1000 내지 2000 N의 융착 강도를 갖는 것일 수 있다.
성형품은 ASTM D790에 의한 굴곡 탄성률이 2,000 내지 2,800Mpa일 수 있다. 상기 범위 미만일 경우, 2.0㎜ 미만의 두께를 갖는 성형품에 적용시 외력에 의한 변형 및 충격을 견딜 수 없다. 상기 범위 초과일 경우 무기 필러 함량이 높아 융착용 부품의 레이저 융착성과 접합 강도가 저하될 수 있다.
운송 수단용 성형품은 우수한 접합 강도 및 융착부위 외관품질,높은 인장 강도, 굴곡 탄성률, 충격강도 등 뛰어난 기계적 물성을 가지면서, 높은 투과율을 가질 수 있다. 또한 다양한 색깔을 구현할 수 있다.
이하, 구체적인 실시예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 예시에 불과하며, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
아이소택틱(isotactic) 폴리프로필렌 수지로 JSS-370N(PP, 롯데케미칼), 중량 평균 분자량이 1,000,000 g/mol인 아택틱(atactic) 폴리프로필렌 수지로 UHMW aPP(용융지수 1.5g/min, 롯데케미칼)를 포함하는 베이스 수지와 열가소성 탄성체A 로 G-1643(SEBS, Kraton 광투과율 65) 그리고, 무기 필러A로 MICA (d50 12㎛, Aspect ratio 35) 를 포함하는 폴리프로필렌 수지 조성물을 제조하였다.
이때, 아이소택틱(isotactic) 폴리프로필렌 수지, 아택틱(atactic) 폴리프로필렌 수지, 열가소성 탄성체A, 무기 필러및 유기 안료 조성물을 44: 25: 15: 15: 1의 중량부 비율로 혼합하였다. 이 때 유기 안료 조성물을 혼합하여 블랙 컬러를 구현하였다.
폴리프로필렌 수지 조성물을 이축 압출기(screw diameter 32mm, L/D 40)를 이용하여 압출 온도 160 내지 210℃, 스크류 회전 속도 500rpm의 압출 조건으로 사출 성형기를 이용하여 시편을 성형하였다.
실시예 2
아이소택틱(isotactic) 폴리프로필렌 수지, 아택틱(atactic) 폴리프로필렌 수지 열가소성 탄성체A 및 무기 필러를54: 15: 15: 15: 1의 중량부 비율로 혼합한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 폴리프로필렌 수지 조성물을 제조하였다.
비교예 1
중량 평균 분자량이 1,000,000 g/mol인 아택틱(atactic) 폴리프로필렌 수지로 UHMW aPP(용융지수 1.5g/min, 롯데케미칼)59중량부, 아이소택틱(isotactic) 폴리프로필렌 수지로 JSS-370N(PP, 롯데케미칼)10 중량부를 혼합한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 폴리프로필렌 수지 조성물을 제조하였다.
비교예 2
무기 필러 A대신 무기 필러B로 평균 직경이 4㎛인 탈크 15 중량부를 혼합한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 폴리프로필렌 수지 조성물을 제조하였다.
비교예 3
열가소성 탄성체B로 DF640(EBR, Mitsui, 광투과율 48) 15 중량부를 혼합한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 폴리프로필렌 수지 조성물을 제조하였다.
구분 실시예 1 실시예 2 비교예 1 비교예 2 비교예 3
아이소택틱
폴리프로필렌		 중량부 44 54 10 44 44
아택틱
폴리프로필렌		 중량부 25 15 59 25 25
열가소성 탄성체A 중량부 15 15 15 15
열가소성 탄성체B 중량부 15
무기 필러A 중량부 15 15 15 15
무기 필러B 중량부 15
유기 안료 중량부 1 1 1 1 1
<평가>
실험예 1: 비중
실시예 1 내지 2 및 비교예 1 내지 3에서 얻어진 시편의 비중을 ASTM D792에 의하여 측정하였고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
실험예 2: 용융지수(g/10min)
실시예 1 내지 2 및 비교예 1 내지 3에서 얻어진 폴리프로필렌 수지 조성물의 용융지수를 ASTM D1238 법에 따라 230℃, 2.16 kg의 하중에서 측정하였고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
실험예 3: 인장 강도
실시예 1 내지 2 및 비교예 1 내지 3에서 제작한 시편의 인장 강도를 23℃에서 ASTM D638을 이용하여 165×13×3.2mm의 시편 규격을 크로스헤드(Crosshead)의 속도는 50mm/min으로 하여 측정하였고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
실험예 4: 굴곡 탄성률
실시예 1 내지 2 및 비교예 1 내지 3에서 제작한 시편의 굴곡 탄성율을 ASTM D790을 이용하여 12.7×127×6.4mm의 시편 규격을 크로스헤드(Crosshead)의 속도는10mm/min으로 하여 측정하였고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
실험예 5: 아이조드(IZOD) 충격강도
실시예 1 내지 2 및 비교예 1 내지 3의 아이조드 충격강도를 ASTM D256에 의하여 상온(23℃)에서 63.5×12.7×6.4mm의 시편 규격에 대하여 측정하였고 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
`
실험예 6: 투과율
실시예 1 내지 2및 비교예 1 내지 3에서 시험편 크기를 60X60X1.5㎜를 제작하여 레이저 조사파장(wavelength)을 980 nm ± 2 %, 레이저 조사출력(power) 10 mW ± 2 % 조사거리 (irradiation distance, 광원과 시편사이 거리) 48 ± 2 mm 에서 측정하여 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다
실험예 7: 접합 강도
실시예 1 내지 2 및 비교예 1 내지 3 각각의 접합 강도는 실험예 6의 제작된 시편으로 인장시험기를 이용하여 최대하중이 로드셀 15 내지 85% 범위에서 투과체와 흡수체가 겹친 부위를 레이저 융착하여 측정하였다. 융착조건은 파장 980 nm±2%, 출력 200W, 속도 10m/s에서 실시하였으며, 크램프간 거리 60㎜, 인장속도 50㎜/min에서 접합 강도를 측정하여 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다
실험예 8: 용접단면 외관
실험예 6에서 제조한 시편으로 레이저 융착부위를 배율 약 x50 배 광학 현미경으로 관찰하였고 융착부의 단면이 드러나도록 최소 각기 다른 3면 이상 절단 각 단면의 결함을 평가하여 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
구분 실시예 1 실시예 2 비교예 1 비교예 2 비교예 3
용융지수 g/10min 29 29 6.5 26 28
비중 - 1 1 1 1 1
인장 강도 MPa 20.1 20.1 18.9 21 19.2
굴곡탄성률 MPa 2,160 2,360 1,600 2,120 1,780
IZOD (@23℃) J/m 311 281 429 284 314
투과율 % 39 34 55 24 26
접합 강도 N 1191 1081 1289 841 845
용접단면 외관 N 양호 양호 양호 주름변형 미융착,크랙
상기 표 2를 참조하면, 중량 평균 분자량이 높은 아택틱(atactic) 폴리프로필렌 수지를 사용하지 않는 경우 레이저 투과율이 낮아지고 접합부위 강도저하를 보였다. 조성물에 단독으로 포함하는 경우, 폴리프로필렌 수지 조성물로부터 제조된 성형품의 인장 강도, 굴곡탄성률, 충격강도 등의 물성이 고르게 만족하지 못하는 것을 알 수 있었다. 또한 비교예 2 및 3의 경우 기계적 물성을 제외하더라도 선택한 무기 필러 및 열가소성 탄성체의 광 투과율 차이로 인하여 성형품의 광 투과율이 낮고 레이저 융착부의 접합 강도 및 외관상 문제로 레이저 융착용 소재로는 적합하지 않음을 알 수 있었다.
반면, 아이소택틱(isotactic) 폴리프로필렌 수지, 아택틱(atactic) 폴리프로필렌 수지를 모두 포함하는 실시예 1 및 2의 경우, 기계적 물성이 우수한 동시에 높은 30% 이상의 광 투과율을 보였으며, 접합 강도 및 용접부위의 외관도 우수한 것을 확인하였다.
이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징으로 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예 는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (14)

  1. 베이스 수지;
    열가소성 탄성체;
    무기 필러;및
    유기 안료;를 포함하고,
    상기 베이스 수지는
    아이소택틱(isotactic) 폴리프로필렌 수지, 및 아택틱(atactic) 폴리프로필렌 수지를 포함하며,
    상기 무기 필러는 마이카이고,
    12 내지 20 ㎛의 평균 직경을 갖고,
    10 내지 100의 종횡비(Aspect ratio)를 갖는 것인 레이저 융착용 폴리프로필렌 수지 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 아택틱(atactic) 폴리프로필렌 수지는
    호모폴리프로필렌 수지, 및 프로필렌, 에틸렌, 부틸렌, 및 옥텐으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나의 공단량체가 중합된 랜덤 공중합체, 또는 폴리프로필렌 및 에틸렌-프로필렌 고무의 블록 공중합체인 것인 레이저 융착용 폴리프로필렌 수지 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 아택틱(atactic) 폴리프로필렌 수지는
    1,000,000 g/mol 내지 2,500,000 g/mol의 중량 평균 분자량을 갖는 것인 레이저 융착용 폴리프로필렌 수지 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 베이스 수지는
    상기 레이저 융착용 폴리프로필렌 수지 조성물을 기준으로,
    40 내지 90중량부 포함되는 레이저 융착용 폴리프로필렌 수지 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 베이스 수지는
    상기 아이소택틱(isotactic) 폴리프로필렌 수지 100중량부를 기준으로,
    상기 아택틱(atactic) 폴리프로필렌 수지를 50 내지 100중량부 포함하는 레이저 융착용 폴리프로필렌 수지 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 열가소성 탄성체는
    에틸렌 및 탄소수 3 내지 30의 α-올레핀의 올레핀 공중합체, 또는 스티렌계 공중합체를 포함하는 레이저 융착용 폴리프로필렌 수지 조성물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 열가소성 탄성체는
    상기 베이스 수지 100중량부를 기준으로,
    1 내지 50중량부 포함되는 레이저 융착용 폴리프로필렌 수지 조성물.
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 무기 필러는
    상기 베이스 수지 100중량부를 기준으로,
    1 내지 50중량부 포함되는 레이저 융착용 폴리프로필렌 수지 조성물.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 유기 안료는
    상기 베이스 수지 100중량부를 기준으로,
    0.01 내지 1 중량부 포함되는 레이저 융착용 폴리프로필렌 수지 조성물.
  11. 제1항에 있어서,
    산화 방지제, 광안정제, 열안정제, 및 대전 방지제중 적어도 하나를 더 포함하는 레이저 융착용 폴리프로필렌 수지 조성물.
  12. 제1항 내지 제7항 및 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항의 레이저 융착용 폴리프로필렌 수지 조성물을 포함하는 운송 수단용 성형품.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 레이저 융착용 폴리 프로필렌 수지 조성물은
    상기 운송 수단용 성형품에 포함되어, 색깔을 구현하는 것인 운송 수단용 성형품.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 성형품은
    30% 이상 100% 미만의 레이저 투과도를 갖고,
    1000 내지 2000 N의 융착 강도를 갖는 것인 운송 수단용 성형품.
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