KR102635763B1 - 난연성 폴리프로필렌 수지 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 난연성 폴리프로필렌 수지 조성물에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 무독성이고 환경 친화적인 난연제를 포함함으로써, 우수한 난연성과 친환경성을 확보하면서도, 플라스틱의 기본적인 물성을 높게 유지할 수 있도록 하는, 난연성 폴리프로필렌 수지 조성물에 관한 것이다. 이를 위해 난연성 폴리프로필렌 수지 조성물은, 폴리프로필렌 수지 55 내지 75 중량%; 난연성 재생 플라스틱 15 내지 25 중량%; 및 분말 형태인 제1 난연성분 및 액상 형태인 제2 난연성분을 포함하는 친환경 난연제 1 내지 5 중량%; 를 포함한다.

Description

난연성 폴리프로필렌 수지 조성물{ Flame retardant polypropylene resin composition }
본 발명은 난연성 폴리프로필렌 수지 조성물에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 무독성이고 환경 친화적인 난연제를 포함함으로써, 우수한 난연성과 친환경성을 확보하면서도, 플라스틱의 기본적인 물성을 높게 유지할 수 있도록 하는, 난연성 폴리프로필렌 수지 조성물에 관한 것이다.
열가소성 고분자 수지인 폴리프로필렌(polypropylene, PP)은 전 세계적으로 가장 많이 생산되는 범용 플라스틱 중 하나로, 기계적 강도가 높고, 탄력성이 우수하며, 밀도가 낮아서 다른 가벼운 성형 재료와 함께 사용할 수 있으므로 각종 포장재, 섬유, 필름, 자동차 부품, 의료, 생활용품 등에 활용되고 있다.
상기 폴리프로필렌은 열에 견디는 내열성이 일정 수준까지 보장이 되지만, 본질이 열가소성 플라스틱이기 때문에 고온의 열에 취약한 단점이 있어, 난연성이 요구되는 환경이나 산업계 분야에서 폴리프로필렌의 사용은 극히 제한되고 있다.
따라서, 종래에는 할로겐 기반의 난연제를 사용하여 폴리프로필렌의 난연성을 높이는 시도가 이루어졌으나, 이러한 할로겐 기반 난연제는 연소 시에 인체에 유해한 독성 가스가 발생되는 문제점으로 인해 국제 환경기구의 규제로 사용이 금지되고 있다.
따라서, 친환경적이고 인체에 해롭지 않고, 폴리프로필렌과 같은 플라스틱 소재의 특성을 살리고 난연성을 가지며, 국제 환경기구의 규격을 준수할 수 있는 친환경 난연성 고분자 소재의 개발 및 연구가 필요한 실정이다.
한편, 전술한 배경 기술은 발명자가 본 발명의 도출을 위해 보유하고 있었거나, 본 발명의 도출 과정에서 습득한 기술 정보로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에게 공개된 공지기술이라 할 수는 없다.
대한민국 공개특허공보 제10-2013-0074397호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은, 무독성이고 환경 친화적인 난연제를 포함함으로써, 우수한 난연성과 친환경성을 확보하면서도, 플라스틱의 기본적인 물성을 높게 유지할 수 있도록 하는, 난연성 폴리프로필렌 수지 조성물을 제공하는데 있다.
본 발명의 상기 및 다른 목적과 이점은 바람직한 실시예를 설명한 하기의 설명으로부터 분명해질 것이다.
상기 목적은, 폴리프로필렌 수지 55 내지 75 중량%; 난연성 재생 플라스틱 15 내지 25 중량%; 및 분말 형태인 제1 난연성분 및 액상 형태인 제2 난연성분을 포함하는 친환경 난연제 1 내지 5 중량%; 를 포함하는, 난연성 폴리프로필렌 수지 조성물에 의해 달성될 수 있다.
상기 폴리프로필렌 수지는 용융지수(MI)가 0.1 내지 30 g/10분(ASTM D1238, 230 ℃이고 결정성을 갖는 아이소택틱 프로필렌 호모 폴리머, 에틸렌-프로필렌 블록 또는 랜덤 공중합체, 또는 그들의 혼합물인 것을 특징으로 한다.
상기 난연성 재생 플라스틱은, 생분해성 수지 70 내지 85 중량%, 폐플라스틱 10 내지 30 중량% 및 아데노신 삼인산은 0.3 내지 1.5 중량%로 포함하여 제조된 것을 특징으로 한다.
상기 제1 난연성분은, 패각, 천연 규석, 게르마늄, 카올린, 활석, 황토, 백운암 및 몬모릴로나이트로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하고, 상기 제2 난연성분은, 실리카, 질산소다, 수산화칼륨 및 알루미나의 혼합물과 증류수를 1 : 1~1.2의 중량비로 혼합한 혼합물을 교반한 후 가열하여 얻어진 액상 혼합물인 것을 특징으로 한다.
상기 난연성 폴리프로필렌 수지 조성물 총 중량에 대하여, 탄소 섬유 강화 플라스틱(Carbon fiber reinforced plastic, CFRP)을 1 내지 5 중량% 로 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 난연성 재생 플라스틱과 무독성이고 환경 친화적인 친환경 난연제를 배합함으로써, 종래의 난연성 수지 조성물 대비 난연제를 소량으로 사용하여도 현저히 향상된 난연 특성을 발휘함과 동시에 플라스틱의 기본적인 물성인 인장강도, 굴곡강도, 경도 등을 높은 품질로 유지할 수 있으면서, 친환경성을 확보할 수 있도록 하는, 난연성 폴리프로필렌 수지 조성물을 제공할 수 있다.
다만, 본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
이하, 본 발명의 실시예와 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위해 예시적으로 제시한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가지는 자에 있어서 자명할 것이다.
또한, 달리 정의하지 않는 한, 본 명세서에서 사용되는 모든 기술적 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 기술 분야의 숙련자에 의해 통상적으로 이해되는 바와 동일한 의미를 가지며, 상충되는 경우에는, 정의를 포함하는 본 명세서의 기재가 우선할 것이다.
도면에서 제안된 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. 그리고, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에서 기술한 "부"란, 특정 기능을 수행하는 하나의 단위 또는 블록을 의미한다.
각 단계들에 있어 식별부호(제1, 제2, 등)는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 실시될 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 실시될 수도 있고 실질적으로 동시에 실시될 수도 있으며 반대의 순서대로 실시될 수도 있다.
본원의 일 측면은 폴리프로필렌 수지 55 내지 75 중량%; 난연성 재생 플라스틱 15 내지 25 중량%; 및 분말 형태인 제1 난연성분 및 액상 형태인 제2 난연성분을 포함하는 친환경 난연제 1 내지 5 중량%; 를 포함하는, 난연성 폴리프로필렌 수지 조성물을 제공한다.
본 발명의 수지 조성물은 기재로서 폴리프로필렌 수지를 사용한다. 상기 폴리프로필렌 수지는 탄소와 수소로만 이루어진 지방족 탄화수소인 프로필렌 단량체들이 중합을 통해 사슬 모양으로 성장하면서 만들어진 전형적인 고분자 수지로, 화염에 노출될 경우 열분해에 의한 중합체가 다시 분해되면서 단위체를 형성하는 해중합 과정을 거치게 되면서 변형이 일어나고, 드롭(drop)을 형성하게 된다. 여기서, 드롭(drop)이란, 수직 배치 시험을 통해 난연성 평가를 진행할 때 시편이 타고 떨어지는 것을 의미한다.
예를 들어, 상기 폴리프로필렌 수지는 프로필렌의 단독 중합체 또는 50~100 중량%의 프로필렌과 0~50 중량%의 에틸렌의 공중합체일 수 있다. 또한, 용 융지수(MI)가 0.1 내지 30 g/10분(ASTM D1238, 230℃이고 결정성을 갖는 아이소택틱 프로필렌 호모 폴리머, 에틸렌-프로필렌 블록 또는 랜덤 공중합체, 또는 그들의 혼합물일 수 있다.
상기 폴리프로필렌 수지의 함량은, 전체 조성물 총 중량에 대하여, 55 내지 75 중량%, 예를 들어, 61 내지 68 중량%로 포함됨이 바람직하다.
상기 난연성 재생 플라스틱은 폐자원을 적극 재활용하여 유독가스 등의 유해 물질의 발생을 줄이면서, 생분해성 및 재활용성을 친환경성 플라스틱에 대해 난연성을 부여한 것일 수 있다.
본 발명에서는, 상기 난연성 재생 플라스틱을 상기 폴리프로필렌 수지와 함께 사용함으로써, 예를 들어, 기계적 강도 등의 각종 기본 물성을 높게 유지함과 동시에 난연성을 더욱 향상시킬 수 있으면서도 합리적인 원가를 제공할 수 있도록 한다.
상기 난연성 재생 플라스틱은, 구체적으로, 생분해성 수지, 폐플라스틱 또는 이들의 조합인 기본 수지와 아데노신 삼인산(ATP)과 같은 친환경 난연제를 포함하여 제조된 것일 수 있다.
상기 생분해성 수지는, 예를 들어, 폴리젖산(Polylactic acid)일 수 있다.
상기 폴리젖산은, 옥수수, 사탕수수, 고구마류 식물의 전분 발효로 생성되는 L-젖산을 중합체로 합성한 폴리머로 친환경적이며 투명성이 높고 강성 및 인장 강도가 높은 특성으로 인해 차세대 고분자 재료로 평가되고 있다.
상기 폐플라스틱은, 폐기된 플라스틱 재생 원료와 이를 재활용하여 생산된 재생 수지를 모두 포함하는 의미일 수 있다.
예를 들어, 상기 폐플라스틱은, 일회용 컵, 일회용 용기, 비닐 쓰레기, 폐플라스틱 톱밥 등의 재생 원료를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에서는, 상기 생분해성 수지 및 폐플라스틱을 폴리프로필렌 수지 조성물에 적극 활용함으로써, 무독성, 무해성, 생분해성을 현저히 높이고, 폐플라스틱을 자원화하고 재활용 기술을 개발하며 환경오염을 줄이는 데 크게 기여할 수 있다.
이러한 생분해성 수지와 폐플라스틱은 내열성이 낮다는 단점을 갖는데, 이를 보완하기 위해 상기 아데노신 삼인산(ATP)을 적용하여 난연성을 부여할 수 있다.
상기 아데노신 삼인산(ATP)은 흥분, 근육 수축 및 화학 합성의 신경 전도를 포함하여 살아있는 유기체의 다양한 생화학적 과정에 에너지를 제공하는 중요한 생체 분자로, 무독성 및 친환경성을 나타낸다.
상기 아데노신 삼인산(ATP)는 삼인산기(three phosphate groups), 리보오스(Ribose) 및 아데닌(Adenine) 염기로 구성되어 있으며, 분자 자체에 난연 소재에서 필수적인 3대 구성 요소인 인(P), 질소 (N) 및 탄소(C)를 포함하고 있어서 우수한 난연성을 나타낼 수 있다.
일 실시예에서, 상기 아데노신 삼인산(ATP)은 연소 시에 유리 파편 형태의 차르(char)를 형성하고, 연소 시에 초기 부피 대비 최소 10 배 이상, 바람직하게는 70 내지 80배의 부피 팽창이 일어나기에, 적은 양으로도 여러 고분자 수지에 우수한 난연성을 부여할 수 있다.
상기 난연성 재생 플라스틱 총 중량에 대하여, 상기 생분해성 수지는, 70 내지 85 중량%, 상기 폐플라스틱은 10 내지 30 중량% 및 상기 아데노신 삼인산은 0.3 내지 1.5 중량%로 포함됨이 바람직하다.
상기 난연성 재생 플라스틱은, 당 업계에서 통상적으로 사용되는 공지된 첨가제를 잔량의 함량범위 내에서 더 포함할 수 있다. 상기 첨가제는, 예를 들어, 폴리인산암모늄(Ammonium polyphosphate; APP) 또는 피로인산피페라진(Piperazine pyrophosphate; PPP)인 인계 난연제를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 난연성 재생 플라스틱의 제조방법에 대하여는, 분말 형태의 생분해성 수지 및 폐플라스틱과, 아데노신 삼인산을 포함하는 혼합물을 준비하는 단계; 상기 혼합물을 압출하는 단계; 압출된 내용물을 금형에 넣고, 예를 들어, 160 내지 180
Figure 112023093625183-pat00001
의 온도와 예를 들어, 150 내지 160 MPa 압력에서 10 내지 12 분 동안 압축시키는 단계; 및 압축된 내용물을 냉각시키는 단계; 를 포함하여 제조될 수 있다. 그러나, 전술된 제조 공정 이외에도, 당해 분야에서 널리 사용되는 공지된 제조방법을 제한없이 더 포함할 수 있다.
상기 난연성 재생 플라스틱의 함량은, 전체 조성물 총 중량에 대하여, 15 내지 25 중량%, 예를 들어, 15 내지 20 중량%로 포함됨이 바람직하다.
상기 난연성 재생 플라스틱의 함량이 15 중량% 미만이면, 전체 수지 조성물에서 생분해성 및 난연성을 동시에 향상시키는 데 발휘되는 시너지 효과가 미미할 수 있고, 25 중량%를 초과할 경우, 최종 제조될 수지의 강도 등의 물성이 저해될 우려가 있다.
상기 친환경 난연제는, 제1 난연성분 및 제2 난연성분을 포함할 수 있다. 상기 제1 난연성분 및 제2 난연성분은 친환경 소재로 구성된 난연제로써, 예를 들어, 무기질 성분으로 구성될 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 난연성분은 분말 형태이고, 제2 난연성분은 액상 형태일 수 있다.
상기 제1 난연성분은 예를 들어, 패각, 천연 규석, 게르마늄, 카올린, 활석, 황토, 백운암 및 몬모릴로나이트로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 제1 난연성분은 예를 들어, 패각, 천연 규석, 활석 및 몬모릴로나이트의 혼합물을 고온, 예를 들어, 1,650 내지 1,750℃에서 소성하여 얻어진 분말 혼합물일 수 있다.
상기 패각은 굴, 바지락 등의 폐조개류의 패각을 의미할 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.
일례로, 상기 패각, 천연 규석, 활석 및 몬모릴로나이트는 1: 0.7~0.8 : 0.3~0.4 : 0.3~0.4의 중량비로 혼합됨이 바람직하다.
상기 제2 난연성분은, 실리카, 질산소다, 수산화칼륨 및 알루미나의 혼합물과 증류수를 1 : 1~1.2의 중량비로 혼합한 혼합물을 교반한 후 가열하여 얻어진 액상 혼합물일 수 있다.
일례로, 상기 실리카, 질산소다, 수산화칼륨 및 알루미나를 1 : 0.5~0.6: 0.9~1 : 0.5~0.6 의 중량비로 혼합됨이 바람직하다.
상기 교반은 통상의 교반기를 사용하여 160 내지 165rpm의 교반 속도로 10~15 분간 수행될 수 있다. 상기 가열은 30~35℃에서 수행될 수 있으며, 가열 후에는 12 내지 24 시간 동안 열반응을 수행할 수 있다.
상기 제1 난연성분 및 제2 난연성분은 1 : 1~1.5의 중량비로 배합됨이 바람직하다.
상기 친환경 난연제, 즉, 상기 제1 난연성분 및 제2 난연성분의 혼합물은, 분말과 액상 제형의 조합으로 인해, 우수한 난연특성을 발휘할 뿐만 아니라, 수지 성분과 난연성 재생 플라스틱 및 기타 첨가제와의 상용성을 높여 최종 제조되는 수지 조성물의 각종 물성을 더욱 향상시키는 데 도움이 된다. 또한, 종래의 난연제에 비하여 소량으로 포함하더라도, 전체 폴리프로필렌 수지 조성물에 대한 난연성을 현저히 높일 수 있으면서도, 친환경 재료 유래의 성분들을 사용함으로써, 무독성, 인체 안전성 및 친환경성을 확보할 수 있도록 한다.
상기 친환경 난연제, 즉, 상기 제1 난연성분 및 제2 난연성분의 혼합물의 함량은, 전체 조성물 총 중량에 대하여, 1 내지 5 중량%로 포함될 수 있다.
상기 친환경 난연제의 함량이 1 중량% 미만이면, 전체 수지 조성물에서 난연성을 높이는 효과가 미미할 수 있고, 5 중량%를 초과할 경우, 최종 제조될 수지의 기본 물성이 저해될 우려가 있고, 제조 단가를 상승시킬 우려가 있다.
상기 난연성 폴리프로필렌 수지 조성물은, 인장 특성, 충격강도 및 굴곡강도 등의 물성을 강화시키기 위하여, 탄소 섬유 강화 플라스틱을 더 포함할 수 있다.
상기 탄소 섬유 강화 플라스틱(Carbon fiber reinforced plastic, CFRP)은 공지된 기술에 따라 수지와 탄소섬유로 구성된 것일 수 있다.
상기 탄소 섬유 강화 플라스틱(Carbon fiber reinforced plastic, CFRP)은 전체 조성물 총 중량에 대하여, 1 내지 5 중량%로 포함됨이 바람직하다. 상기 탄소 섬유 강화 플라스틱의 함량이 1 중량% 미만일 경우, 인장 특성, 충격강도 및 굴곡강도 등의 물성을 향상시키는 효과가 미미할 수 있고, 5 중량%를 초과할 경우, 전체 폴리프로필렌 수지 조성물의 가공성과 재활용성을 저해할 우려가 있다.
한편, 본 발명의 난연성 폴리프로필렌 수지 조성물은, 전술된 성분들 이외에도, 물성이 손상되지 않는 범위 내에서 기타 첨가제를 더 포함할 수 있다.
상기 기타 첨가제는 예를 들어, 윤활제, 산화방지제, 광안정제, 이형제, 안료, 대전 방지제, 전도성 부여제, EMI 차폐제, 가교제, 항균제, 가공조제, 금속 불활성화제, 불소계 적하방지제, 내마모제 및 커플링 에이전트로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다.
또는, 상기 기타 첨가제는, 카본블랙, 실리카, 목분, 산화마그네슘, 탄산칼슘, 탈크, 마이카, 월라스토나이트 등의 충전제를 추가적으로 함유할 수 있다. 또는, 상기 기타 첨가제는, 충격 보강의 목적으로 올레핀 성분을 포함하는 에틸렌 프로필렌 고무(EPR), EPDM, 분지형 올레핀 고무 EOR, EBR, 블록 공중합체형의 올페핀 고무 등을 추가로 포함할 수 있다.
상기 난연성 폴리프로필렌 수지 조성물은, 현저히 향상된 난연성을 발휘하며, 가공성 및 내충격성이 우수하고 비중이 낮기 때문에 전기, 전자 및 자동차 부품 등에 사용될 수 있다. 일례로, 상기 난연성 프로필렌 수지 조성물은 자동차 오토 밸브에 적용될 수 있으나, 그 적용예는 이에 한정되는 것은 아니다.
즉, 본 발명은 상기 난연성 폴리프로필렌 수지 조성물 및 이로부터 제조되는 각종 물품 또는 부품들을 제공하는 것이다.
이하, 구체적인 실시예와 비교예를 통하여 본 발명의 구성 및 그에 따른 효과를 보다 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 본 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것이며, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1]
폴리프로필렌 수지 65 중량%; 난연성 재생 플라스틱 18 중량%; 제1 난연성분 및 제2 난연성분을 1 : 1로 배합한 친환경 난연제 4 중량%; 를 포함한 조성물을 3분간 헨셀 믹서에서 혼합한 후, 220℃ 로 설정된 2축 압출기(직경 40mm Φ)를 사용하여 용융 혼련한 수지 조성물에 대한 펠렛을 제조하였다.
이때, 난연성 재생 플라스틱은, 폴리젖산 78 중량%, 폐플라스틱 12 중량% 및 아데노신 삼인산 1중량%를 포함하여 제조된 것이고, 제1 난연성분은 패각, 천연 규석, 활석 및 몬모릴로나이트를 1: 0.75 : 0.3 : 0.35의 중량비로 배합한 분말 혼합물이고, 제2 난연성분은 실리카, 질산소다, 수산화칼륨 및 알루미나를 1 : 0.5: 0.9: 0.55 의 중량비로 혼합한 혼합물과 증류수를 1 : 1.1 의 중량비로 배합하여 160rpm의 교반 속도로 12분간 교반한 다음, 반응기에 넣어 32℃에서 가열을 수행한 후에 18 시간 동안 열반응을 수행하여 제조한 액상 혼합물이다.
[실시예 2]
후술되는 내용을 제외하고는, 전술된 실시예 1과 동일한 방법으로 펠렛을 제조하였다.
제1 난연성분으로, 백운암, 천연 규석, 게르마늄, 몬모릴로나이트를 1: 0.75 : 0.3 : 0.35의 중량비로 배합한 분말 혼합물을 사용하였다.
[실시예 3]
후술되는 내용을 제외하고는, 전술된 실시예 1과 동일한 방법으로 펠렛을 제조하였다.
폴리프로필렌 수지 70 중량%; 난연성 재생 플라스틱 17 중량%; 제1 난연성분 및 제2 난연성분을 1 : 1.1로 배합한 친환경 난연제 5 중량%; 로 조성물의 각 성분의 함량을 달리하였다.
[실시예 4]
후술되는 내용을 제외하고는, 전술된 실시예 1과 동일한 방법으로 펠렛을 제조하였다.
탄소 섬유 강화 플라스틱(Carbon fiber reinforced plastic, CFRP)을 전체 조성물 총 중량에 대하여, 2 중량%로 더 포함하였다.
[비교예 1]
후술되는 내용을 제외하고는, 전술된 실시예 1과 동일한 방법으로 펠렛을 제조하였다.
난연성 재생 플라스틱을 포함하지 않고, 폴리프로필렌 수지를 83 중량% 및 친환경 난연제를 5 중량%로 포함한 조성물을 사용하였다.
[비교예 2]
후술되는 내용을 제외하고는, 전술된 실시예 1과 동일한 방법으로 펠렛을 제조하였다.
난연성 재생 플라스틱과 친환경 난연제를 포함하지 않고, 폴리프로필렌 수지를 83 중량%, 폴리인산암모늄(Ammonium polyphosphate; APP) 및 피로인산피페라진(Piperazine pyrophosphate; PPP)의 혼합물인 인계 난연제를 5 중량%로 포함한 조성물을 사용하였다.
[비교예 3]
후술되는 내용을 제외하고는, 전술된 실시예 1과 동일한 방법으로 펠렛을 제조하였다.
폴리프로필렌 수지 70 중량%; 난연성 재생 플라스틱 14 중량%; 제1 난연성분 및 제2 난연성분을 1 : 1.1로 배합한 친환경 난연제 6 중량%; 로 조성물의 각 성분의 함량을 달리하였다.
[비교예 4]
후술되는 내용을 제외하고는, 전술된 실시예 1과 동일한 방법으로 펠렛을 제조하였다.
친환경 난연제에서, 제2 난연성분을 사용하지 않고, 제1 난연성분만을 사용하였다.
<실험예 1 : 물성 평가>
실시예 1 내지 실시예 4와 비교예 1 내지 비교예 4 에 따라 제조된 펠렛을 220 ℃로 설정된 사출 성형기를 사용하여 ASTM 물성 측정용 시편을 제작한 다음, 하기에 기재된 절차에 따라 용융지수(MI), 비중, 인장강도, 신율, 굴곡강도, 굴곡탄성율, 충격강도, 경도, 열변형 온도, 난연성 등의 물성시험을 진행하였다. 이때, 사용된 시험방법들은 하기에 서술하였으며, 평가 결과는 표 1에 나타내었다.
용융지수(MI)
ASTM D1238 에 따라 MI(230℃/2.16kg)을 측정하였다.
비중
ASTM D792에 따라 상온(23℃)에서 측정하였다.
인장강도 및 신율
ASTM D638에 따라 측정하였다.
굴곡강도 및 굴곡탄성율
ASTM D790에 따라 측정하였다.
충격강도
ASTM D256에 따라 상온(23℃)에서 측정하였다.
Rockwell 경도
ASTM D785에 따라 측정하였다.
열변형 온도B (0.45MPa)
ASTM D648에 따라 측정하였다.
난연성
UL-94의 수직연소시험에 의거하여 수행되었다.
표 1을 참조하면, 실시예들은 비교예들에 비하여, 높은 용융지수, 낮은 비중을 나타내고, 인장강도, 신율, 굴곡강도, 굴곡탄성율, 충격강도, 경도 등의 물성 평가에서 우수한 결과를 나타내었으며, 나아가, V-1 등급 이상의 난연 특성을 나타내었다. 그 중에서도, 실시예 1 및 실시예 4에 의해 제조된 펠렛은 모든 평가 항목에서 다른 실시예들과 비교예들 대비 우수한 결과를 나타내었다.
본 명세서에서는 본 발명자들이 수행한 다양한 실시예 가운데 몇 개의 예만을 들어 설명하는 것이나 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고, 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.

Claims (5)

  1. 폴리프로필렌 수지 55 내지 75 중량%;
    난연성 재생 플라스틱 15 내지 25 중량%; 및
    분말 형태인 제1 난연성분 및 액상 형태인 제2 난연성분을 1 : 1의 중량비로포함하는 친환경 난연제 1 내지 5 중량%; 를 포함하고,
    상기 난연성 재생 플라스틱은, 폴리젖산 78 중량%, 폐플라스틱 12 중량% 및 아데노신 삼인산 1중량%를 포함하고, 잔량으로 폴리인산암모늄(Ammonium polyphosphate; APP) 또는 피로인산피페라진(Piperazine pyrophosphate; PPP)인 인계 난연제를 더 포함하여 제조된 것이고,
    상기 제1 난연성분은, 패각, 천연 규석, 활석 및 몬모릴로나이트를 1: 0.75 : 0.3 : 0.35의 중량비로 배합한 분말 혼합물이고,
    상기 제2 난연성분은 실리카, 질산소다, 수산화칼륨 및 알루미나를 1 : 0.5: 0.9: 0.55 의 중량비로 혼합한 혼합물과 증류수를 1 : 1.1 의 중량비로 배합하여 160rpm의 교반 속도로 12분간 교반한 다음, 반응기에 넣어 32℃에서 가열을 수행한 후에 18 시간 동안 열반응을 수행하여 제조한 액상 혼합물인 것을 특징으로 하는, 난연성 폴리프로필렌 수지 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 폴리프로필렌 수지는 용융지수(MI)가 0.1 내지 30 g/10분(ASTM D1238, 230 ℃이고 결정성을 갖는 아이소택틱 프로필렌 호모 폴리머, 에틸렌-프로필렌 블록 또는 랜덤 공중합체, 또는 그들의 혼합물인 것을 특징으로 하는, 난연성 폴리프로필렌 수지 조성물.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 난연성 폴리프로필렌 수지 조성물 총 중량에 대하여, 탄소 섬유 강화 플라스틱(Carbon fiber reinforced plastic, CFRP)을 1 내지 5 중량% 로 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 난연성 폴리프로필렌 수지 조성물.
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