KR20010001977A - 투명성 및 내열성이 우수한 폴리프로필렌 수지 조성물 - Google Patents

투명성 및 내열성이 우수한 폴리프로필렌 수지 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 투명성 및 내열성이 우수한 폴리프로필렌 수지 조성물에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는 고입체규칙성 폴리프로필렌 수지 100중량부에 대하여 솔비톨계 핵제가 0.15∼0.4중량부 첨가된 것을 특징으로 하는 투명성 및 내열성이 우수한 폴리프로필렌 수지 조성물에 관한 것이다.

Description

투명성 및 내열성이 우수한 폴리프로필렌 수지 조성물{POLYPROPYLENE RESIN COMPOSITION HAVING GOOD TRANSPARENCY AND HEAT RESISTANCE}
본 발명은 투명성 및 내열성이 우수한 폴리프로필렌 수지 조성물에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는 고입체규칙성 폴리프로필렌 수지에 솔비톨계 핵제를 첨가하여 제조하므로써 기존 폴리프로필렌 수지 조성물에 비하여 투명성 및 내열성이 향상된 수지 조성물에 관한 것이다.
폴리프로필렌 수지는 다른 폴리올레핀계 소재에 비하여 강성, 내약품성, 성형성이 뛰어나 자동차 내장부품, 가전부품 등의 공업적 이용범위가 매우 넓은 소재이다. 사출 제품으로 사용하는 폴리올레핀계 수지로서 폴리프로필렌 수지가 많이 사용되는 이유는 폴리에틸렌 수지에 비해 폴리프로필렌 수지가 강성, 경도, 인장강도 및 내열성이 뛰어나기 때문이다.
고온의 환경에서 사용되는 용도에 사용하기 위하여 폴리프로필렌 수지의 강성 및 내열성을 높이는 기술이 많이 있다. 특히 고내열성이 요구되는 자동차 및 전기전자부품 적용에 있어서는 폴리프로필렌 수지에 무기충진제를 배합시켜 강성 및 내열성을 보강하는 방법이 제시되고 있으며, 이와 관련하여 일본특허 공개 소53-64256, 소53-64257 및 소57-55952 등에 폴리프로필렌에 무기충진제 및 고무 등을 블랜딩하여 기계적 성질을 개선시킨 조성물이 공개된 바 있으나 무기충진제로 인한 외관 불량, 재료의 비중상승에 따른 비용 발생 등의 문제가 있고, 이 방법들은 폴리프로필렌 수지를 불투명하게 만들기 때문에 투명 제품 용도로는 부적합하다.
또한 일반적으로 무기충진제가 첨가되면 같은 흐름지수에서도 흐름성이 나빠져서 안료의 분산불량, 복잡형상 제품의 미성형 등의 문제가 발생될 가능성이 증가하게 된다.
이러한 단점을 해결하기 위하여 유럽특허 제 562119호 및 일본특허 공개 제 5222078호에서는 무기물을 충진하지 않고 폴리프로필렌 수지에 인계 핵제를 첨가하여 강성 및 내열성을 향상시킨 수지 조성물을 개발한 바 있으나 폴리프로필렌 수지가 지니는 내열성이 크지 않아 무기충진 폴리프로필렌에 비해서는 내열도가 열세한 단점이 있다.
폴리프로필렌의 투명성을 높이기 위해서 프로필렌을 중합시킬때 일정량 에틸렌을 부가적으로 첨가하여 공중합시킨 프로필렌-에틸렌 랜덤공중합체가 개발되었다. 이러한 프로필렌-에틸렌 랜덤공중합체에 벤질리덴 솔비톨계 핵제를 첨가하여 투명성을 높이는 기술로서는 국내 특허 공고 제 87-009914호가 있다. 그러나 프로필렌-에틸렌 랜덤공중합체는 내열성이 떨어져서 다리미, 커피메이커, 전자레인지 등 계속적인 고열을 받는 용도에는 적용이 안되는 단점이 있다.
본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 개선하여 투명하면서도 고온에서 사용가능하여 내열 전기전자부품 및 가전제품 용도에 적용할 수 있는 투명성 및 내열성이 우수한 고입체규칙성 폴리프로필렌 수지 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 폴리프로필렌 수지 조성물은 고입체규칙성 폴리프로필렌 수지에 솔비톨계 핵제가 추가된 폴리프로필렌 수지 조성물이다.
본 발명에서 사용되는 폴리프로필렌 수지는 분자량분포가 넓은 고입체규칙성 폴리프로필렌으로 분자량분포가 겔투과크로마토그래피(GPC)법으로 7∼12이면서, 핵자기공명법상의 입체규칙도 지수가 펜타아드법 기준 96% 이상이고, 용융지수(MI)는 5∼30g/10분(ASTM D1238, 230℃)인 것이 바람직하다.
폴리프로필렌의 분자량분포가 7 미만이면 흐름성이 나빠져서 그릴 등의 복잡형상을 지니는 제품의 사출 성형시 미성형 및 표면 외관 불량, 투명성의 저하 등을 일으킬 우려가 있다. 또한 흐름성이 나빠지면 사출할 때 제품에 압력이 많이 걸려 잔류 응력이 많이 남아있게 되며, 이 제품을 고온에서 사용하게 되면 제품에 휨, 뒤틀림이 발생하게 된다. 분자량분포가 12를 초과하는 경우에는 사출성형시 계량시간이 지나치게 길어져서 전체 생산속도가 떨어지고, 제품내에 저분자량의 폴리프로필렌 수지를 많이 함유하게 되므로 제품 성형후 고온에서 사용시 표면으로 확산되어 외관을 크게 해치게 된다.
입체규칙도 지수가 96% 미만인 경우에는 폴리프로필렌 수지가 지니는 내열성이 낮아지는 단점이 있으며, 입체규칙도 지수가 높을수록 내열성이 좋아지고 기계적 강도가 올라가게 된다. 입체규칙도 지수가 높아지는 것에 따른 특별한 단점은 없다.
폴리프로필렌의 용융지수가 5g/10분 미만인 경우에는 사출 성형시 성형성이 양호하지 못하여 생산성이 저하되는 반면, 용융지수가 30g/10분을 초과하는 경우에는 충격강도가 급격히 저하되어 제품으로서의 가치가 저하된다.
본 발명에 사용되는 솔비톨계 핵제는 솔비톨을 기본 골격으로 하는 유도체로써, 벤질리덴 솔비톨, 메틸벤질리덴 솔비톨, 에틸벤질리덴 솔비톨, 3,4-디메틸벤질리덴 솔비톨 등이 있으며, 이중에서 특히 메틸벤질리덴 솔비톨과 3,4-디메틸벤질리덴 솔비톨이 바람직하다.
솔비톨계 핵제의 첨가량은 폴리프로필렌 수지 100중량부에 대하여 0.15∼0.4중량부가 바람직하며, 함량이 0.15중량부 미만인 경우에는 충분한 투명성을 얻기 어렵고, 0.4중량부를 초과하는 경우에는 더이상 투명성이 개선되지 않는다.
본 발명의 폴리프로필렌 수지 조성물에는 산화방지제, 내열안정제, 내후안정제, 대전방지제, 활제, 안료, 염료 등과 같은 각종 첨가제가 본 발명의 특징에 어긋나지 않는 범위내에서 첨가될 수 있다.
본 발명의 폴리프로필렌 수지 조성물을 제조하는 방법에 있어서는 특별한 제한이 없고, 보편적으로 알려진 폴리프로필렌 수지 조성물을 제조하는 방법을 이용할 수 있다. 상기의 각 성분들을 원하는 순서에 따라 자유롭게 선택하여 혼합할 수 있는데 통상 상기 각 성분들과 기타 첨가제를 필요한 양 첨가하여 니더, 롤, 반바리 믹서 등의 혼련기와 1축 또는 2축 압출기 등을 사용하여 혼련하는 방법이 이용될 수 있다.
본 발명은 하기의 실시예에 의하여 보다 구체적으로 이해될 수 있으며, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 예에 지나지 않는 것으로 본 발명의 보호범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.
실시예 및 비교예
하기 표 1의 성분을 이께가이 PCM30 2축 혼련압출기에 한번에 모두 투입시키고 혼련하여 폴리프로필렌 수지 조성물을 제조한 후, 삼성클뢰크너 FCM-110(형체력=110톤)으로 사출하여 ASTM규격에서 정하는 시편을 제작하여 그 물성을 측정하였다. 그 결과를 표 1에 나타내었다.
각 시험물성별 시험조건은 다음과 같다.
1) 흐름지수
ASTM D1238에 의거, 230℃에서 2.16Kg 하중으로 측정하였다.
2) 스파이랄 플로우
삼성종합화학 자체 시험법에 의해 측정하였으며, 측정조건은 하기와 같다.
사출기 →110 톤 (9.2oz)
사출 채널의 형상 →반원모양 (단면)
피딩(Feeding) 부위 온도 →215℃
실린더 및 노즐 온도 →235℃
금형 온도 →50℃
냉각 시간 →10초
사출 속도 →15mm/초
사출 압력 →1000kg/㎠
측정 항목 →상기조건으로 사출한 스파이랄 시편의 유동 길이 측정
3) 열변형 온도
ASTM D648에 의거하여 저하중(4.6Kg)하에서 측정하였다
4) 흐림도(Haze)
ASTM D1003에 의거하여 시편의 투명성을 측정하였다. 흐림도 값이 낮을수록 투명하다.
5) 고온 휨평가
수지 조성물을 지름 100mm, 두께 1.7mm의 둥근 원판형으로 사출하여 시편을 제작한 후, 측정하고자 하는 온도의 (100℃ 및 150℃) 오븐속에서 2시간씩 두었다. 이를 다시 상온으로 냉각하여 시편이 휘거나 뒤틀린 정도를 평가하였다. 휜 정도는 시편을 평평한 테이블에 올려놓고 테이블 표면에서부터 가장 많이 휜 부분의 높이를 측정하여 평가하였다.
1)흐림도 : 흐림도 지수가 낮을수록 투명.
2)고온 휨평가 : Ｏ 양호(휨없음), ×불량(휨발생, 1∼2mm)
상기 표 1의 실시예와 비교예에 사용된 각 성분에 대한 설명은 다음과 같다.
1) 폴리프로필렌 1 : 용융지수(MI)가 10g/10분(230℃)이며 핵자기공명법 펜타아드법 입체규칙도 지수가 97%, 분자량분포가 8.0인 고결정성 폴리프로필렌 단독중합체
2) 폴리프로필렌 2 : 용융지수(MI)가 10g/10분(230℃)이며 핵자기공명법 펜타아드법 입체규칙도 지수가 91%, 분자량분포가 5.5인 폴리프로필렌 단독중합체
3) 솔비톨계 핵제 : 3,4-디메틸벤질리덴 솔비톨
4) 알루미늄계 핵제 : 알루미늄 히드록시디터셔리부틸 벤조에이트
상기 표 1의 결과에서 알 수 있는 바와 같이, 실시예 1이 솔비톨계 핵제를 사용하지 않은 비교예 1에 비해 투명성이 우수하며 고온 휨평가에서 우수하다.
그리고 실시예 2는 비교예 2에 비해 흐름성이 뛰어나고 열변형 온도가 높다. 비교예 2는 흐름성이 나쁘기 때문에 사출 가공성이 떨어지고, 성형할 때 압력이 많이 걸린다. 실시예 2와 비교예 2의 투명성은 동일하나 고온 휨평가에서 비교예 2가 뒤틀림이 발생하였다. 따라서 비교예 2는 고온에서 사용하는 제품의 용도로는 부적합하다.
실시예 1과 비교예 3의 경우에는 열변형 온도는 동일하나 알루미늄계 핵제를 사용한 비교예 3보다 실시예 1이 투명성이 뛰어나다. 동일한 열변형온도에서도 실시예 1이 고온에서 휘지 않는 반면 비교예 3은 휨이 발생하였다.
이상의 실시예 및 비교예에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명에 의하여 제조된 폴리프로필렌 수지 조성물은 분자량분포가 넓은 고입체규칙성 폴리프로필렌 수지를 이용하여 흐름성이 우수하면서 내열성이 좋고, 고온에서 사용하여도 휨이 발생하지 않으므로 이러한 성능이 요구되는 전자레인지나 커피메이커, 다리미 등 고열을 받는 제품중 투명성이 요구되는 용도에 적합하다.

Claims (2)

  1. 용융지수가 5∼30g/10분이고 겔투과 크로마토그래피법(GPC)으로 측정한 분자량분포가 7∼12이며, 핵자기공명법상의 입체규칙도 지수가 펜타아드법 기준으로 96% 이상인 고입체규칙성 폴리프로필렌 수지 100중량부에 대하여 솔비톨계 핵제가 0.15∼0.4중량부 첨가되어 이루어진 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌 수지 조성물.
  2. 상기 솔비톨계 핵제는 벤질리덴 솔비톨, 메틸벤질리덴 솔비톨, 에틸벤질리덴 솔비톨, 또는 3,4-디메틸벤질리덴 솔비톨인 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌 수지 조`
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