KR20050066212A

KR20050066212A - 용융 장력이 우수한 폴리프로필렌 수지 조성물

Info

Publication number: KR20050066212A
Application number: KR1020030097464A
Authority: KR
Inventors: 홍수진; 김정호; 권익현
Original assignee: 주식회사 효성
Priority date: 2003-12-26
Filing date: 2003-12-26
Publication date: 2005-06-30

Abstract

본 발명은 용융 장력이 우수한 폴리프로필렌 수지 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 에틸렌의 함량이 3.0∼18.0중량%이고, 용융지수가 0.1∼10g/10분(230℃, 2.16kgf)인 에틸렌-프로필렌 블록 공중합체 50∼99중량%, 및 중량평균 분자량이 1,200,000g/mol 이상이고, 용융지수가 0.05∼2.0g/10분(230℃, 2.16kgf)인 폴리프로필렌 1∼50중량%를 포함하는 용융장력이 우수한 폴리프로필렌 수지 조성물에 관한 것이며, 본 발명에 의해 종래 전자선 가교방법에 비해 경제적이면서도, 라디칼 발생제를 사용하지 아니하여 최종 발포체에서 냄새가 발생하지 않는 용융장력이 우수한 폴리프로필렌 수지 조성물이 제공가능하다.

Description

용융 장력이 우수한 폴리프로필렌 수지 조성물 {Polypropylene Resin Composition having Improved Melt Strength}

본 발명은 용융장력이 우수한 폴리프로필렌 수지 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 라디칼 발생제의 사용에 의한 가교반응 없이도 용융장력이 향상된 폴리프로필렌 수지 조성물에 관한 것이다.

일반적으로 폴리프로필렌은 다른 수지에 비해 상대적으로 높은 강도와 우수한 기계적인 성질을 가진 범용 플라스틱이며, 이는 결정성과 고분자 사슬의 분자구조에 기인한다. 더욱이 호모폴리프로필렌은 고온에서의 변형에 우수한 저항성을 지니며, 높은 인장 강도, 표면 강성을 가지고 있고, 용도에 따라 에틸렌이나 부틸렌을 불규칙 혹은 블록 공중합한 코폴리프로필렌은 충격강도가 증가된다.

반면에 폴리프로필렌은 선형적인 사슬구조에 기인한 약한 용융장력으로 인하여 다른 플라스틱 재료에 비해 발포하기 어려웠던 바, 발포체 생산에 관한 한계를 드러내 왔다. 폴리프로필렌의 경우와 같이 용융장력이 약하면, 버블들을 분리하는 셀 벽들이 인장력을 극복할 만큼 강하지 못하여 쉽게 붕괴되고 파열하게 된다. 결과적으로 발포된 폴리프로필렌 제품은 붕괴된 셀의 함유율이 높고 셀 구조의 조절이 만족스럽지 못하게 된다. 또한 진공성형이나 중공성형의 경우에 있어서도 쉬트나 프리폼의 가열도중 약한 용융장력으로 인한 처짐현상(sagging)이 심하여 만족할 만한 성형성을 확보하지 못하였다.

따라서 이를 극복하기 위하여 폴리프로필렌의 용융장력을 증가시키기 위한 여러 가지 방법이 제시되고 있는 바, 첫 번째 방법은 분자간 가교를 형성시키는 것으로써 가교를 통하여 발포성형시 버블이 성장하는 동안 이를 안정시킬 뿐 아니라, 열붕괴에 대한 저항력을 향상시킬 수 있다. 폴리올레핀을 가교시킬 때 고유결합으로 인하여 형성된 삼차원 그물구조는 열, 마모, 점성 변형, 화학적 저항 등의 중요한 물성을 향상시킴과 동시에 충격강도, 인장강도 등을 증가시킬 수 있다. 이때 가교도, 가교의 분포, 가교 속도 등은 모두 발포체의 팽창과 물성에 영향을 주는데, 가교는 분자 구조, 가교 방법, 시간, 온도 상태에 영향을 받는다. 최적의 가교는 주어진 가공과 생산의 실제 발포체 팽창 실험에 의해 결정된다. 가교가 충분치 못할 때, 버블의 붕괴가 일어나는 반면, 가교가 과하면 발포체의 팽창에 제한을 받게 된다.

한편, 가교의 방법으로는 라디칼 발생제를 첨가하여 가교시키거나 라디칼 발생제 존재하에 에틸렌성 불포화 실란 화합물을 그라프트시킨 변성 에틸렌계 수지로 만든 후, 실라놀 축합촉매 및 수증기 존재하에서 가교시키는 이른 바 수가교를 통해 내열성, 내크립성, 내환경응력성, 내약품성 등의 물성을 비약적으로 개량시키는 방법이 소개되었다. 이러한 가교방법은 종래의 전자선을 이용하는 방법에 비해 설비비가 현저하게 줄어들고 또 가교작업이 비교적 용이한 점 등 공업적 가치를 가지고 있기 때문에 전선피복, 파이프, 필름, 수축튜브 등의 분야에 실용화되고 있다.

그러나 상기 가교방법의 경우 과산화물과 같은 라디칼 발생제를 사용하는 것에 의해 제조된 성형체로부터 강한 냄새가 발생하여 이를 식품용 포장기구 등에 적용하기에는 한계가 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 종래 전자선 가교방법에 비해 경제적이면서도, 라디칼 발생제를 사용하지 아니하여 최종 발포체에서 냄새가 발생하지 않는 폴리프로필렌 수지 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

즉, 본 발명은 에틸렌의 함량이 3.0∼18.0중량%이고, 용융지수가 1∼10 g/10분(230℃, 2.16kgf)인 에틸렌-프로필렌 블록 공중합체 50∼99중량%, 및 중량평균 분자량이 1,200,000g/mol 이상이고, 용융지수가 0.05∼2.0g/10분(230℃, 2.16kgf)인 폴리프로필렌 1∼50중량%를 포함하는 용융장력이 우수한 폴리프로필렌 수지 조성물에 관한 것이다.

이하에서 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

본 발명에서 기본수지로 에틸렌-프로필렌 블록 공중합체를 사용하고 있어, 용융장력이 보다 효과적으로 향상되고, 또한 충격 강도, 인장 강도 등이 우수하여, 다양한 용도로의 전개가 용이한 장점을 가진다. 구체적으로는 에틸렌의 함량이 3.0∼18.0몰%이고, 용융지수가 0.1∼10g/10분(230℃, 2.16kgf)인 에틸렌-프로필렌 블록 공중합체를 사용한다.

상기 에틸렌-프로필렌 블록 공중합체에 있어서, 상기 에틸렌의 함량은 용융장력 향상 효과를 최적화할 수 있는 범위로서, 에틸렌 함량이 3.0몰% 미만인 경우 에틸렌 함량 증가에 따른 용융 강도의 증가 현상이 나타나기에 충분한 양이 되지 못하며 또한, 낮은 용융 지수를 구현하는데 부적절한 문제점이 있으며, 18.0몰%를 초과하는 경우 공정상 운전이 불가능한 문제점이 있다. 또한 용융지수가 0.1g/10분 미만인 경우 진공 성형 및 발포 공정에 적합한 한계를 벗어나는 문제점이 있고, 10g/10분을 초과하는 경우 적절한 용융 장력을 나타내지 못하는 문제점이 있다.

한편 상기 에틸렌-프로필렌 블록 공중합체에 혼합되는 초고분자량의 폴리프로필렌 수지로는 중량평균 분자량이 1,200,000g/mol 이상이고, 용융지수가 0.05∼2.0/10분(230℃, 2.16kgf)인 것을 사용한다. 본원발명에서는 이러한 초고분자량의 폴리프로필렌 수지를 혼합하는 것에 의해 전자선 조사에 의한 가교나, 라디칼 발생제 혼합없이도 폴리프로필렌 수지 조성물의 용융지수를 향상시킬 수 있으며, 따라서 냄새의 발생이 감소된 폴리프로필렌 발포체를 제공할 수 있다.

상기 폴리프로필렌 수지의 용융지수가 0.05g/10분 미만인 경우 공정 촉매 특성상, H₂ 반응성(response)이 높아 생산이 난이하며, 또한 생성된 수지가 기본 수지와 혼용이 원활히 이루어지지 않아 진공 성형이나 시트제조 작업시, 불균일한 발포를 유발하여 적절한 성형이 난이하다는 문제점이 있고, 2.0g/10분을 초과하는 경우 초고분자에 따른 용융 장력의 증가 효과가 높은 용융 지수로 서로 상쇄되어, 적합한 용융 장력을 가지는 폴리프로필렌 수지를 생성할 수 없다는 문제점이 있다.

상기 에틸렌-프로필렌 블록 공중합체와 초고분자량 폴리프로필렌 수지의 혼합비는 99 : 1∼50 : 50 중량비의 범위이다. 초고분자량 폴리프로필렌 수지가 50중량%를 초과하여 사용되는 경우 수지 조성물의 용융지수가 지나치게 낮아져 발포 및 후 가공 공정이 난이해지는 문제점이 발생하고, 1중량% 미만으로 사용되는 경우 충분한 용융강도 상승효과를 가져올 수 없다.

상기 성분 이외에도 본 발명의 폴리프로필렌 수지 조성물에는 본 발명의 목적을 해하지 않는 범위에서 필요에 따라, 산화방지제, 할로겐 흡수제 등의 기타 첨가제를 추가로 혼합하여 사용할 수 있다.

이하에서 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 하나, 하기의 실시예는 설명의 목적을 위한 것으로 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.

실시예 1

용융지수 0.4g/10분(230℃, 2.16kgf)이고, 에틸렌 함량이 10몰%인 에틸렌-프로필렌 공중합체 85 중량부에 용융 지수 0.2g/10분(230℃, 2.16kgf)이고, 평균 분자량이 1,200,000g/mol 이상인 초고분자량 폴리프로필렌 랜덤 공중합체 15중량부를 혼용하고, 여기에 페놀계 산화방지제, 포스파이트계 산화방지제를 1,500ppm, 할로겐흡수제로 칼슘스테아레이트를 700ppm 함께 혼합한 후 압출기로 180∼230℃에서 용융 혼합하여 펠렛화하였다. 이 펠렛을 사용하여 용융강도를 측정하여 그 결과를 표 1에 도시하였다.

실시예 2

용융지수 0.4g/10분(230℃, 2.16kgf)이고, 에틸렌 함량이 10몰% 인 에틸렌-프로필렌 공중합체 90중량부에 용융 지수 0.2g/10분(230℃, 2.16kgf)이고, 평균 분자량이 1,200,000g/mol 이상인 초고분자량 폴리프로필렌 랜덤 공중합체 10중량부를 혼용하고, 여기에 페놀계 산화방지제, 포스파이트계 산화방지제를 1,500ppm, 할로겐흡수제로 칼슘스테아레이트를 700ppm 함께 혼합한 후 압출기로 180∼230℃에서 용융 혼합하여 펠렛화하였다. 이 펠렛을 사용하여 용융강도를 측정하여 그 결과를 표 1에 도시하였다.

비교예 1

용융지수 0.4g/10분(230℃, 2.16kgf)이고, 에틸렌 함량이 10몰%인 에틸렌-프로필렌 공중합체에 페놀계 산화방지제, 포스파이트계 산화방지제를 1,500ppm, 할로겐흡수제로 칼슘스테아레이트를 700ppm 함께 혼합한 후 압출기로 180∼230℃에서 용융 혼합하여 펠렛화하였다. 이 펠렛을 사용하여 용융강도를 측정하여 그 결과를 표 1에 도시하였다.

비교예 2

용융지수 0.4g/10분(230℃, 2.16kgf)이고, 에틸렌 함량이 포함되지 않는 폴리프로필렌 중합체에 페놀계 산화방지제, 포스파이트계 산화방지제를 1,500ppm, 할로겐흡수제로 칼슘스테아레이트를 700ppm 함께 혼합한 후 압출기로 180∼230℃에서 용융 혼합하여 펠렛화하였다. 이 펠렛을 사용하여 용융강도를 측정하여 그 결과를 표 1에 도시하였다.

	용융강도 [g]
실시 예 1	13.5
실시 예 2	10.8
비교 예 1	5.5
비교 예 2	3.7

상기와 같은 본 발명에 의하여 종래 전자선 가교방법에 비해 경제적이면서도, 라디칼 발생제를 사용하지 아니하여 최종 발포체에서 냄새가 발생하지 않는 폴리프로필렌 수지 조성물을 제공할 수 있다.

Claims

에틸렌의 함량이 3.0∼18.0몰%이고, 용융지수가 0.1∼10g/10분(230℃, 2.16kgf)인 에틸렌-프로필렌 블록 공중합체 50∼99중량%, 및 중량평균 분자량이 1,200,000g/mol 이상이고, 용융지수가 0.05∼2.0g/10분(230℃, 2.16kgf)인 폴리프로필렌 1∼50중량%를 포함하는 용융장력이 우수한 폴리프로필렌 수지 조성물.
제 1항에 있어서, 상기 조성물에 기타 첨가제로서 산화방지제 또는 할로겐 흡수제가 추가로 사용되는 것을 특징으로 하는 용융장력이 우수한 폴리프로필렌 수지 조성물.