KR20070018744A - 저취성 고성능 프로필렌계 장섬유 강화 조성물, 이를이용하여 제조된 저취성 자동차용 및 전자/산업용 성형품 - Google Patents

저취성 고성능 프로필렌계 장섬유 강화 조성물, 이를이용하여 제조된 저취성 자동차용 및 전자/산업용 성형품 Download PDF

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Abstract

성형시 또는 성형 후 냄새 및 개스(gas) 발생이 극미하고, 내충격성과 인장강도 등의 기계적 물성이 우수한 저취성 고성능 프로필렌계 장섬유 강화 조성물과 이를 이용하여 제조된 저취성 자동차용 및 전자/산업용 성형품을 개시한다. 상기 저취성 고성능 프로필렌계 장섬유 강화 조성물은 3 내지 100mm의 평균길이 및 0.3 내지 30㎛의 평균직경을 가지는 장섬유 강화재 5 내지 85중량% 및; 표면 또는 내부에 미세한 공극을 지닌 미세공 구조체 및 프로필렌 수지로 이루어진 저취성 프로필렌계 수지 15 내지 95중량%를 포함한다. 여기서, 상기 미세공 구조체는 100m2/g 내지 100,000m2/g의 비표면적을 가지며, 상기 미세공 구조체의 함량은 저취성 프로필렌계 수지 총 함량에 대하여 0.01 내지 12중량%이다.
미세공 구조체, 저취성, 충격강도, 강성, 장섬유 강화재, 프로필렌 수지, 활성탄소

Description

저취성 고성능 프로필렌계 장섬유 강화 조성물, 이를 이용하여 제조된 저취성 자동차용 및 전자/산업용 성형품 {Low odor and high efficient long fiber reinforced polypropylene composition, low odor article for automobile and electronic equipment/industry produced with the same}
본 발명은 프로필렌계 장섬유 강화 조성물, 이를 이용하여 제조된 장섬유 강화 성형품에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 성형시 또는 성형 후 냄새 및 개스(gas) 발생이 극미하고, 내충격성과 인장강도 등의 기계적 물성이 우수한 저취성 고성능 프로필렌계 장섬유 강화 조성물과, 이를 이용하여 제조된 저취성 자동차용 및 전자/산업용 성형품에 관한 것이다.
최근 자동차 산업 및 전자/산업 분야는 환경유해물질 배출을 최소화 할 수 있는 환경 친화적 소재 및 사용자에게 쾌적함을 줄 수 있는 기능성 소재를 개발하는데 목표를 두고 있다.
폴리올레핀계 장섬유 강화 조성물은 그 기계적 성능이 탁월하여 고성능 및 고내구성이 요구되는 자동차 부품이나 산업재/전자 부품에 널리 적용되고 있으나, 도어 쉴드 모듈 플레이트, 계기판 판넬, 프론트 엔드 모듈, 테일 게이트, 범퍼 백빔, 시트 백, 시트 팬 또는 쿠션 패드, 윈도우 프레임, 선루프 프레임, 손잡이, 니 볼스터, 선루프 레일, 드립 레일, 암레스트 코아, 밧데리 트레이, 팬 쉬라우드, 팬, 로드 플로어, 엑셀레이터 페달, 트렁크 커버, 시트 벨트 커버, 엔진 커버, 라이에이터 캡 등의 자동차 부품은 높은 온도에 노출될 경우 냄새를 유발시켜 탑승자에게 불쾌감을 주는 문제점을 가지고 있다. 또한 사용자가 곁에 두고 사용하는 일반 산업용 부품이나 전자부품에 있어서도 동일한 문제점을 나타낸다.
한편, 폴리프로필렌은 내약품성이 우수하고 성형이 용이한 범용의 플라스틱인데 반해, 내열성이나 기계적 강도가 취약한 단점이 있어, 높은 기계적 물성이나 내열성이 요구되는 부품의 제조에는 사용할 수 없다. 이와 같은 결점을 개선하기 위해, 여러 종류의 유기물 또는 무기물로 폴리프로필렌 수지를 보강하는 방법, 예를 들면, 압출기 등의 혼련 장비를 사용하여 유리섬유와 폴리프로필렌 수지를 혼합하여, 폴리프로필렌 수지의 기계적 물성 및 내열성을 향상시키는 방법이 사용되고 있다. 그러나 스크류나 혼련 교반 장비 내에서 대부분의 유리섬유가 현저히 파손되어, 매우 짧은 길이(0.7mm 이내)의 유리섬유가 폴리프로필렌 수지와 혼합되므로, 제품의 강도 향상에 한계가 있다.
자동차, 전자 등과 같은 분야에서는 고강성의 특성과 함께 특히 충격강도가 높은 폴리프로필렌 수지에 대한 요구가 높아지고 있는 상황이나, 전술한 단섬유 강화 폴리프로필렌 수지로는 이와 같은 요구에 부응하기가 매우 어렵다. 이와 같은 단점을 극복하기 위한 방법으로써, 섬유 필라멘트의 집속체로부터 섬유 다발을 풀어내거나, 폴리프로필렌이나 폴리아미드와 같은 열가소성 수지계 섬유 필라멘트와 유리섬유나 탄소섬유, 천연섬유, 아라미드 섬유, 레이온 섬유, 그래파이트 섬유, 금속섬유와 같은 섬유 필라멘트의 혼합 집속체로부터 섬유 다발을 풀어낸 다음, 이들을 펼쳐서 일부를 녹여 적시거나 녹지 않는 섬유필라멘트에 열이나 용매에 의해 녹인 열가소성 수지를 함침, 피복 또는 부착하는 방법이 알려져 있다. 예를 들면, 풀트루젼 방식에 의한 용융 함침방법, 분말 대전 방식에 의한 함침방법, 코밍글된 혼합 섬유필라멘트의 함침방법, 용매에 의해 녹여 함침시키는 방법 등에 의해, 개개의 미세한 섬유 필라멘트를 열가소성 수지로 연속적으로 코팅시켜 얻어지는 열가소성 장섬유 강화 수지를 제조하는 기술이 공지되어 있다. 이러한 수지로 제조되는 폴리프로필렌계 장섬유 강화 성형품은 기계적 강도가 매우 우수하며, 특히 충격강도가 획기적으로 높은 제품 제조가 가능하게 된다.
이와 같이 장섬유 필라멘트가 강화된 폴리프로필렌계 장섬유 강화 조성물을 얻기 위한 방법으로써, 대한민국 특허 95-055128호에는 폴리스티렌 수지를 사용하였고, 대한민국 특허 94-37651호에는 용융 유동율(MI)이 70 내지 300g/10분의 폴리프로필렌 수지를 사용하여 기계적 물성이 우수한 제품을 얻고자 하였으나, 본 발명 기술에서처럼 저취성 고성능 장섬유 강화 조성물을 제조하고자 하는 방법 및 기술 에 대해서는 언급된 바가 없다.
한편, 대한민국 특허 96-0700810호는 폴리프로필렌 수지에 에틸렌 프로필렌 공중합체 엘라스토머 및/또는 에틸렌 프로필렌 비공액 디엔 공중합체를 사용하여 내충격성이 매우 우수하고 크리프성이 우수한 폴리올레핀계 장섬유 강화 조성물을 개시하였고, 일본국 특원평 5-200620호는 프로필렌 에틸렌 블록 공중합체, 스틸렌 에틸렌 부틸렌 스틸렌 블록 공중합체, 에틸렌 프로필렌 이원 공중합체, 에틸렌 프로필렌 디엔 3원 공중합체, 에틸렌 부텐 이원 공중합체 및 에틸렌 프로필렌 부텐 3원 공중합체 등을 폴리프로필렌 수지에 분산시킴으로써 변형에 대한 저항성이 매우 우수한 올레핀계 장섬유 강화 조성물을 개시 하였으나, 본 발명 기술에서처럼 저취성 고성능 장섬유 강화 조성물을 제조하고자 하는 방법 및 기술에 대해서는 언급된 바가 없다.
또한 대한민국 특허 10-2000-0063675호, 일본국 특원평 10-377454호, 일본국 특원 2000-328717호, 일본국 특원 2001-32050호, 미국 등록특허 5,409,763호, 미국 등록특허 5,866,648호에는 폴리올레핀계 수지에 강성이 우수한 비올레핀계 수지를 혼합 사용하여 상호 알로이(alloy) 또는 첨가하는 방법이 개시되었지만, 이들은 주로 폴리아미드를 폴리프로필렌 수지와 알로이 시키거나 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리옥시메틸렌, 폴리페닐렌설파이드, 스티렌/아크릴로니트릴 공중합체, 아크릴로부타디엔스티렌 공중합체, 폴리카보네이트, 폴리메틸메타크릴레이트 등으로 폴리프로필렌계 수지 물성을 개선시키는 기술로 사용되었을 뿐, 본 발명 기술에서처럼 저취성 고성능 장섬유 강화 조성물을 제조하고자 하는 방법 및 기술에 대해서는 언급된 바가 없다.
따라서, 본 발명의 목적은 성형시 냄새나 개스의 발생이 극미하고, 성형 후 고온에 장시간 노출시켜도 냄새 발생이 거의 일어나지 않는 저취성 고성능 장섬유 강화 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 내충격성과 인장강도 등의 기계적 물성이 우수한 저취성 고성능 프로필렌계 장섬유 강화 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 저취성 고성능 프로필렌계 장섬유 강화 조성물을 이용하여 제조된 저취성 자동차용 및 전자/산업용 성형품을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 3 내지 100mm의 평균길이 및 0.3 내지 30㎛의 평균직경을 가지는 장섬유 강화재 5 내지 85중량% 및; 표면 또는 내부에 미세한 공극을 지닌 미세공 구조체 및 프로필렌 수지로 이루어진 저취성 프로필렌계 수지 15 내지 95 중량%를 포함한다. 여기서, 상기 미세공 구조체는 적어도 100m2/g의 비표면적, 바람직하게는 100m2/g 내지 100,000m2/g의 비표면적을 가지며, 상기 미세공 구조체의 함량은 저취성 프로필렌계 수지 총 함량에 대하여 0.01 내지 12중량%이다.
본 발명은 또한 상기 장섬유 강화 조성물을 이용하여 제조된 도어 쉴드 모듈 플레이트, 계기판 판넬, 프론트 엔드 모듈, 테일 게이트, 범퍼 백빔, 시트 백, 시트 팬 또는 쿠션 패드, 윈도우 프레임, 선루프 프레임, 손잡이, 니 볼스터, 선루프 레일, 드립 레일, 암레스트 코아, 밧데리 트레이, 팬 쉬라우드, 팬, 로드 플로어, 엑셀레이터 페달, 트렁크 커버, 시트 벨트 커버, 엔진 커버, 엔진 언더커버 및 라디에이터 캡으로 이루어진 군으로부터 선택되는 자동차용 및 전자/산업용 성형품을 제공한다.
이하, 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에서 사용되는 장섬유 강화재는 평균길이가 3 내지 100mm 이고, 평균직경이 0.3 내지 30㎛인 섬유상의 필라멘트 형상으로 저취성 프로필렌계 수지에 분산되어 있다. 상기 장섬유 강화재는 구성 성분중 1종 이상이 저취성 프로필렌계 수지와 친화성이 좋은 무기계 또는 유기계 저분자 화합물 또는 중합체로 처리된 것이 바람직하며, 실란계 또는 티타네이트계 표면처리제로 처리된 것이 널리 사용된다. 특히 아미노 실란계 표면처리제로 처리된 장섬유 강화재는 가격대비 우수한 성능을 보이는 장점이 있다.
상기 섬유상의 필라멘트로는 무기 섬유 필라멘트 및/또는 유기 섬유 필라멘트를 사용할 수 있으며, 이들은 제각기 고유의 장점 및 기능을 지니고 있으므로, 최종 성형품의 용도에 따라 적절히 선정하여 사용할 수 있다. 가격 또는 성능 면에서 바람직한 섬유 필라멘트로는 유리섬유 필라멘트, 탄소섬유 필라멘트, 그래파이 트섬유 필라멘트, 금속섬유 필라멘트, 아라미드섬유 필라멘트, 초고분자량 폴리에틸렌(Ultra High Molecular Weight Polyethylene)섬유 필라멘트, 폴리아크릴로니트릴(PAN; Polyacrylonitrile)섬유 필라멘트, 아릴레이트섬유 필라멘트, 폴리에테르에테르케톤(PEEK; Poly Ether Ether Ketone)섬유 필라멘트 및 이들의 혼합물 등을 예시할 수 있고, 환경적으로 바람직한 섬유 필라멘트로는 천연섬유를 예시할 수 있다. 상기 장섬유 강화제의 함량은 전체 저취성 고성능 프로필렌계 조성물에 대하여 5 내지 85중량%인 것이 바람직하다. 상기 장섬유 강화재의 함량이 5중량% 미만이면 성능이 불리한 문제가 있고, 85중량%를 초과하면 프로필렌 수지의 함침이 불량한 문제가 있다.
본 발명의 저취성 프로필렌계 수지는 표면 또는/및 내부에 미세한 공극을 지닌 미세공 구조체 및 프로필렌 (단독 중합) 수지를 포함하며, 특별히 제한되지 않지만 용융 유동율(MI)이 5g/10min 이상, 바람직하게는 50g/10min 내지 1,000 g/10min 이다. 상기 프로필렌 수지는 저취성 프로필렌계 수지의 전체 함량에 대하여 40중량부 이상 존재하는 것이 바람직하다. 상기 프로필렌 수지의 함량이 40 중량부 미만이면 강성이 부족해지는 문제가 있다.
상기 미세공 구조체는 적어도 100m2/g의 비표면적, 바람직하게는 100m2/g 내지 100,000m2/g의 비표면적을 가지며, 상기 미세공 구조체의 함량은 저취성 프로필렌계 수지 총 함량에 대하여 0.01 내지 12중량%이다. 상기 미세공 구조체의 함량이 0.01중량% 미만이면 저취성 개선 효과가 미약하고 12중량% 이상이면 인장강도 및 충격강도 개선 효과가 불리해진다. 일반적으로 많이 사용되는 미세공 구조체는 목재, 갈탄, 무연탄, 및 야자껍질 등을 원료로 제조되고, 미세 세공이 잘 발달된 무정형 탄소의 집합체인 활성탄소를 예시할 수 있다. 상기 활성탄소는 활성화 과정에서 분자 크기 정도의 미세세공이 잘 형성되어 넓은 내부표면적을 갖는 흡착제이며, 특히 미세 세공 표면에 존재하는 탄소 원자의 관능기가 주위의 액체 또는 기체에 인력을 가하여 피흡착질의 분자를 흡착하는 성질을 지니고 있다.
상기 저취성 프로필렌계 수지의 함량은 전체 저취성 고성능 프로필렌계 조성물에 대하여 15 내지 95중량%인 것이 바람직하다. 상기 저취성 프로필렌계 수지의 함량이 15중량% 미만이면 프로필렌계 수지의 함침이 불량한 문제가 있고, 95중량%를 초과하면 성능이 불리한 문제가 있다.
본 발명의 상기 저취성 프로필렌계 수지는 장섬유 강화재와의 친화력을 향상시키기 위해 개질된 폴리올레핀 수지를 더욱 포함할 수 있다. 상기 개질된 폴리올레핀수지는 결정성 폴리올레핀계 수지의 전부 또는 일부가 아미노실란, 에폭시 실란, 비닐실란, 메타크릴옥시실란, 아크릴산, 메타크릴산, 말레산, 이타콘산, 무수말레산, 무수 이타콘산, 무수 시트라콘산, 아크릴산 메틸, 말레산 모노메틸, 아크릴산 아미드, 푸마르산 모노아미드, 아미드, 이타콘산 이미드 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 화합물 또는 프로필렌 에틸렌 블록 공중합체, 프로필렌 에틸렌 랜덤 공중합체, 프로필렌 에틸렌 그라프트 공중합체 및 이들의 혼합물 로 이루어진 군으로부터 선택되는 화합물로 개질된 것이 바람직하다. 상기 개질된 폴리올레핀 수지의 함량은 저취성 프로필렌계 수지 전체 함량대비 0.01 내지 10중량%가 바람직하다. 상기 개질된 폴리올레핀 수지의 함량이 0.01 미만이면 그 효과가 미미하고 10중량%를 초과하면 가격이 상승하고 품질이 불안정한 문제가 있다.
본 발명의 상기 저취성 프로필렌계 수지는 장섬유 강화재와의 친화성을 더욱 향상시키거나 또는 친화성을 저해하지 않으면서, 수지의 가공성이나 기능성을 향상시키는 등, 원하는 용도에 따라 적절히 사용할 수 있는 성질 개량 보조제를 더욱 포함할 수 있다. 상기 개량 보조제는 일반적인 분산제, 무기물 코팅제, 유기물-무기물 계면결합제, 가교제, 열안정제, 산화방지제, 가수분해안정제, 과산화물, 윤활제, 계면결합 보조제, 자외선 안정제, 광안정제, 활제, 슬립·이형제, 내충격 보강제, 안료나 염료 등의 착색제, 저변형제, 내마모제, 경도 및 강성 개선제, 조핵제, 투명성 개선제, 광택제, 난연제, 소음·진동 개선제, 내열 노화 방지제, 저비중제, 고비중제, 발포제, 충전제 등을 예시할 수 있으며, 이때 성능 대비 원가절감을 위해 사용하는 충전제로써 탈크, 운모, 활석, 탄산칼슘, 칼슘카보네이트, 글라스비드, 글라스페이크 등과 같은 판상 또는 구상 충전제, 촙형 유리섬유, 가루형 유리섬유, 울라스토나이트 등과 같은 침상 충전제 등을 사용할 수 있다. 상기 성질 개량 보조제의 사용량이 너무 적은 경우에는 가공성이나 기능성 향상 효과를 충분히 얻을 수 없고, 사용량이 너무 많은 경우에는 프로필렌계 수지와 장섬유 강화재 사이의 친화성을 저하시킬 우려가 있다.
또한 본 발명의 상기 저취성 프로필렌계 수지는 내충격성 및 냄새 개선을 동시에 향상시키기 위하여 에틸렌계 수지를 더욱 포함할 수 있다. 상기 에틸렌계 수지는 에틸렌 단독 중합체, 주쇄가 에틸렌이고 측쇄가 1개 이상의 알킬기 또는 관능기를 반복적으로 가진 올레핀 중합체, 에틸렌 공중합체, 주쇄 내에 에틸렌과 1종 이상의 관능기를 지닌 이중, 삼중 또는 사중 공중합체 및 상기 중합체들의 변성수지, 복합 공중합체 등을 사용할 수 있고, 바람직하기로는 용융 흐름성(MI)이 5 이상의 에틸렌계 수지를 사용할 수 있다. 상기 에틸렌계 수지는 에틸렌 프로필렌 블록 공중합체, 에틸렌 프로필렌 랜덤 공중합체, 에틸렌 옥텐 공중합체, 에틸렌 부텐 공중합체, 에틸렌 헥센 공중합체, 에틸렌 펜텐 공중합체, 에틸렌 헵텐 공중합체, 에틸렌 노넨 공중합체, 에틸렌 데센 공중합체, 에틸렌 운데센 공중합체, 에틸렌 도데센 공중합체, 에틸렌 프로펜 공중합체, 에틸렌 아크릴레이트 공중합체, 에틸렌 아세테이트 공중합체, 에틸렌 알코올 공중합체, 저밀도 폴리에틸렌, 중밀도 폴리에틸렌, 고밀도 폴리에틸렌, 초저밀도 폴리에틸렌, 초고밀도 폴리에틸렌, 에틸렌계 엘라스토머 등을 예시할 수 있다. 이때, 내충격성 향상의 기능이 중요한 경우에는 단독중합체 보다는 공중합체 및 변성 공중합체가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 주쇄가 에틸렌이고, 측쇄가 옥텐 또는 부텐인 메탈로센 촉매에 의해 제조된 에틸렌 옥텐 공중합체 또는 에틸렌 부텐 공중합체이다.
상기 에틸렌계 수지의 함량은 저취성 프로필렌계 수지 전체함량 대비 0.01 내지 20중량%가 바람직하다. 상기 에틸렌계 수지의 함량이 0.01 미만이면 그 효과 가 미미하고 20중량%를 초과하면 강성이 취약한 문제가 있다.
본 발명의 저취성 고성능 프로필렌계 장섬유 강화 조성물은 상기 섬유 필라멘트의 집속체로부터 섬유 다발을 풀어내거나, 폴리프로필렌이나 폴리아미드와 같은 열가소성 수지계 섬유 필라멘트와 유리섬유나 탄소섬유, 천연섬유, 아라미드 섬유, 레이온 섬유, 그래파이트 섬유, 금속섬유와 같은 섬유 필라멘트의 혼합 집속체로부터 섬유 다발을 풀어낸 다음, 이들을 펼쳐서 일부를 녹여 적시거나, 녹지 않는 섬유필라멘트에 열 또는 용매로 녹인 열가소성 수지를 함침, 피복 또는 부착하는 방법이 알려져 있으며, 풀트루젼 방식에 의한 용융 함침방법, 분말 대전 방식에 의한 함침방법, 코밍글된 혼합 섬유필라멘트의 함침방법, 용매에 의해 녹여 함침시키는 방법 등을 예시할 수 있다. 상기 방법으로 개개의 미세한 섬유 필라멘트를 열가소성 수지로 연속적으로 코팅시켜, 열가소성 장섬유 강화 수지를 제조할 수 있다.
상기 저취성 고성능 프로필렌계 장섬유 강화 조성물로 이루어진 펠렛은 장섬유 강화재가 펠렛의 길이와 동일하게 장축 방향으로 배열되어 있는 것이 바람직하다.
본 발명은 또한 3 내지 100mm의 평균길이 및 0.3 내지 30㎛의 평균직경을 가지는 장섬유 강화재 5 내지 85중량% 및; 표면 또는 내부에 미세한 공극을 지닌 미세공 구조체 및 프로필렌 수지로 이루어진 저취성 프로필렌계 수지 15 내지 95 중량%를 포함하는 저취성 고성능 프로필렌계 장섬유 강화 조성물을 용융시키고, 성형하여 제조된 장섬유 강화 성형품을 제공한다.
상기 장섬유 강화 성형품은 용융된 저취성 고성능 프로필렌계 장섬유 강화 조성물을 사출성형, 저압사출성형, 압출압축성형, 개스사출성형, 발포사출성형, 개스저압사출성형, 발포저압사출성형, 개스압출압축성형, 발포압출압축성형, 압출성형, 발포압출성형, 압축성형, 발포압축성형, 개스압축성형 등의 방법으로 2차 성형하여 제조할 수 있으며, 성형품을 용이하게 수득하기 위해서는 사출성형, 저압사출성형, 압출압축성형, 개스사출성형, 발포사출성형, 개스저압사출성형 및 발포저압사출성형 등의 방법으로 성형하는 것이 바람직하다.
상기 장섬유 강화 성형품은 도어 쉴드 모듈 플레이트, 계기판 판넬, 프론트 엔드 모듈, 테일 게이트, 범퍼 백빔, 시트 백, 시트 팬 또는 쿠션 패드, 윈도우 프레임, 선루프 프레임, 손잡이, 니 볼스터, 선루프 레일, 드립 레일, 암레스트 코아, 밧데리 트레이, 팬 쉬라우드, 팬, 로드 플로어, 엑셀레이터 페달, 트렁크 커버, 시트 벨트 커버, 엔진 커버, 엔진 언더커버, 라디에이터 캡 등의 자동차 부품 및 전자/산업용 부품으로 사용될 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 하기 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다. 하기 실시예 및 비교예에 있어서, 각종 시험 및 제조 조건은 다음과 같다.
* 인장강도 시험: ASTM D-638에 예시된 아령형 시험편(TYPE I 시험편)을 사출성형 하여 얻은 후, 5mm/min 의 속도로 인장하였을 때, 파단시 강도값을 측정하였다.
* 충격강도 시험: ASTM D-256의 아이조드 노치 충격강도 시험 방법으로 시험하였다.
* 냄새 평가 시험
1. 시험 환경 : 시험 시 온도는 23±2℃, 상대습도 50±5% 조건으로 실내에서 실시하였다.
2. 시험에 사용되는 시험용기 : 진공 건조기(Vacuum desiccator)와 클램핑 밴드(clamping band)로 기밀성을 유지할 수 있는 4L 부피의 유리용기(Glass desiccator)를 사용하였고, 시험 전 증류수로 1차 세척 후, 에탄올로 세척하고, 시험편의 가열 시험 온도로 1시간 건조시켰다. 이때, 진공용 그리스는 실리콘계 그리스를 사용하였다.
Figure 112006057391926-PAT00001
3. 냄새시험방법 (관능평가)
1) 냄새 관능 평가 인원
냄새 관능 평가 인원은 5명이었다.
2) 냄새 시험 방법
① 시험편이나 펠렛을 4L의 시험용기에 넣고, 밀폐 후 가열된 오븐(oven)에 100℃의 온도로 2시간동안 가열하였다.
② 용기를 꺼낸 후, 실온(23±2℃)에 60분간 방치하여 식힌 후, 시험용기를 3~4cm 정도 개방하여, 평가자 한 사람씩 하기의 냄새 판정 기준에 의거하여 평가하였다.
③ 1개의 시험용기를 3명 이상이 평가하고, 동일한 종류의 시편을 최소 2번 이상 평가하여 평균값으로 하였다.
3) 냄새 판정 기준
등급 냄새의 정도
1 자극적이고, 강렬한 냄새
2 강한 냄새
3 약하지만 쉽게 감지할 수 있는 냄새
4 냄새가 감지되나 미미함
5 거의 감지할 수 없는 냄새
6 냄새 없음
[실시예 1]
저취성 프로필렌 수지(미세공구조체(비표면적 10,000m2/g의 활성탄소) 10중량% + 프로필렌 수지 90중량%) 25중량%, 프로필렌 수지 35중량% 및 평균길이 12mm의 아미노 실란계 표면처리제로 처리된 유리섬유 필라멘트 40중량%를 혼합하여, 장섬유 강화 조성물을 총 5회 제조하였으며, 각각의 제조물에 대해 사출성형 시험편을 제조하여, 인장강도, 충격강도 및 냄새평가를 실시하여 하기 표 1에 나타내었다.
[실시예 2]
저취성 프로필렌 수지(미세공구조체(비표면적 10,000m2/g의 활성탄소) 10중량% + 결정성폴리올레핀 5중량% + 프로필렌 수지 85중량%) 25중량%, 프로필렌 수지 35중량%, 및 평균길이 12mm의 아미노 실란계 표면처리제로 처리된 유리섬유 필라멘트 40중량%를 혼합하여, 장섬유 강화 조성물을 총 5회 제조하였으며, 각각의 제조물에 대해 사출성형 시험편을 제조하여, 인장강도, 충격강도 및 냄새평가를 실시하여 하기 표 2에 나타내었다.
[실시예 3]
저취성 프로필렌 수지(미세공구조체(비표면적 10,000m2/g의 활성탄소) 10중량% + 에틸렌-옥텐 10중량% + 프로필렌 수지 80중량%) 25중량%, 프로필렌 수지 35중량% 및 평균길이 12mm의 아미노 실란계 표면처리제로 처리된 유리섬유 필라멘트 40중량%를 혼합하여, 장섬유 강화 조성물을 총 5회 제조하였으며, 각각의 제조물에 대해 사출성형 시험편을 제조하여, 인장강도, 충격강도 및 냄새평가를 실시하여 하기 표 2에 나타내었다.
[실시예 4]
저취성 프로필렌 수지(미세공구조체(비표면적 10,000m2/g의 활성탄소) 10중량% + 프로필렌 수지 90중량%) 50중량% 및 평균길이 12mm의 아미노 실란계 표면처리제로 처리된 유리섬유 필라멘트 50중량%를 혼합하여, 장섬유 강화 조성물을 총 5회 제조하였으며, 각각의 제조물에 대해 사출성형 시험편을 제조하여, 인장강도, 충격강도 및 냄새평가를 실시하여 하기 표 2에 나타내었다.
[비교예 1]
프로필렌 수지 50중량% 및 평균길이 12mm의 아미노 실란계 표면처리제로 처리된 유리섬유 필라멘트 50중량%를 혼합하여, 장섬유 강화 조성물을 총 5회 제조하였으며, 각각의 제조물에 대해 사출성형 시험편을 제조하여, 인장강도, 충격강도 및 냄새평가를 실시하여 하기 표 2에 나타내었다.
[비교예 2]
프로필렌 수지 40중량%, 에틸렌-옥텐 10중량% 및 평균길이 12mm의 아미노 실란계 표면처리제로 처리된 유리섬유 필라멘트 50중량%를 혼합하여, 장섬유 강화 조성물을 총 5회 제조하였으며, 각각의 제조물에 대해 사출성형 시험편을 제조하여, 인장강도, 충격강도 및 냄새평가를 실시하여 하기 표 2에 나타내었다.
[비교예 3]
카본블랙 1중량%, 프로필렌 수지 59중량% 및 평균길이 12mm의 아미노 실란계 표면처리제로 처리된 유리섬유 필라멘트 40중량%를 혼합하여, 장섬유 강화 조성물을 총 5회 제조하였으며, 각각의 제조물에 대해 사출성형 시험편을 제조하여, 인장강도, 충격강도 및 냄새평가를 실시하여 하기 표 2에 나타내었다.
(A)열가소성 수지 (B)강화재 성능평가
카본 블랙 저취성 프로필렌 에틸렌-옥텐 프로필렌수지 장섬유강화재 인장 강도 충격 강도 냄새 평가
활성 탄소 에틸렌-옥텐 결정성폴리올레핀 프로필렌수지
함량 (wt%) 함량 (wt%) 함량 (wt%) 함량 (wt%) 함량 (wt%) 함량 (wt%) 함량 (wt%) 함량 (wt%) 평균 길이(mm) kgf/㎠ kgf㎝/㎝ 등급
실시예1 25 35 40 12 1292 28.7 4
10 0 90
실시예2 25 35 40 12 1356 30.1 4
10 0 5 85
실시예3 25 35 40 12 1256 32.5 4
10 10 0 80
실시예4 50 0 50 12 1405 34.0 5
10 0 0 90
비교예1 50 50 12 1377 33.4 3
비교예2 10 40 50 12 1355 37.8 3
비교예3 1 59 40 12 1180 23.4 2
상기 표 2로부터, 저취성 프로필렌 및 장섬유 강화재를 포함하는 실시예 1 내지 4는 인장강도 및 충격강도가 우수할 뿐만 아니라, 냄새가 미미하게 감지되거나(냄새평가: 4등급), 거의 감지되지 않지만(냄새평가: 5등급), 저취성 프로필렌을 포함하지 않는 비교예 1 내지 3은 강한 냄새가 나거나(냄새평가: 2등급) 약하지만 쉽게 냄새가 감지(냄새평가: 3등급)됨을 알 수 있다.
이상 상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 저취성 고성능 장섬유 강화 조성물은 성형시 냄새나 개스의 발생이 극미하고, 성형 후 고온에 장시간 노출시켜도 냄새 발생이 거의 일어나지 않을 뿐만 아니라, 내충격성과 인장강도 등의 기계적 물성이 우수하다. 따라서, 도어 쉴드 모듈 플레이트, 계기판 판넬, 프론트 엔드 모듈, 테일 게이트, 범퍼 백빔, 시트 백, 시트 팬 또는 쿠션 패드, 윈도우 프레임, 선루프 프레임, 손잡이, 니 볼스터, 선루프 레일, 드립 레일, 암레스트 코아, 밧데리 트레이, 팬 쉬라우드, 팬, 로드 플로어, 엑셀레이터 페달, 트렁크 커버, 시트 벨트 커버, 엔진 커버, 엔진 언더커버 및 라디에이터 캡 등의 자동차 부품 및 전자/산업용 부품으로 널리 사용될 수 있다.

Claims (10)

  1. 3 내지 100mm의 평균길이 및 0.3 내지 30㎛의 평균직경을 가지는 장섬유 강화재 5 내지 85중량% 및;
    표면 또는 내부에 미세한 공극을 지닌 미세공 구조체 및 프로필렌 수지로 이루어진 저취성 프로필렌계 수지 15 내지 95중량%를 포함하는 저취성 고성능 프로필렌계 장섬유 강화 조성물.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 미세공 구조체는 100m2/g 내지 100,000m2/g의 비표면적을 가지며, 상기 미세공 구조체의 함량은 저취성 프로필렌계 수지 총 함량에 대하여 0.01 내지 12중량%인 것인 저취성 고성능 프로필렌계 장섬유 강화 조성물.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 저취성 프로필렌계 수지가 개질된 폴리올레핀 수지, 성질 개량 보조제 및 에틸렌계 수지를 더욱 포함하는 것인 저취성 고성능 프로필렌계 장섬유 강화 조성물.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 장섬유 강화재가 유리섬유 필라멘트, 탄소섬유 필라멘트, 그래파이트섬유 필라멘트, 금속섬유 필라멘트, 아라미드섬유 필라멘트, 초고분자량 폴리에틸렌 섬유 필라멘트, 폴리아크릴로니트릴 섬유 필라멘트, 아릴레이트 섬유 필라멘트, 폴리에테르에테르케톤 섬유 필라멘트, 천연섬유 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 저취성 고성능 프로필렌계 장섬유 강화 조성물.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 장섬유 강화재가 실란계 또는 티타네이트계 표면처리제로 처리된 것인 저취성 고성능 프로필렌계 장섬유 강화 조성물.
  6. 제 3항에 있어서, 상기 개질된 폴리올레핀 수지는 결정성 폴리올레핀계 수지의 전부 또는 일부가 아미노실란, 에폭시 실란, 비닐실란, 메타크릴옥시실란, 아크릴산, 메타크릴산, 말레산, 이타콘산, 무수말레산, 무수 이타콘산, 무수 시트라콘산, 아크릴산 메틸, 말레산 모노메틸, 아크릴산 아미드, 푸마르산 모노아미드, 아미드, 이타콘산 이미드 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 화합물 또는 프로필렌 에틸렌 블록 공중합체, 프로필렌 에틸렌 랜덤 공중합체, 프로필렌 에틸렌 그라프트 공중합체 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 화합물로 개질되는 것인 저취성 고성능 프로필렌계 장섬유 강화 조성물.
  7. 제 3항에 있어서, 상기 에틸렌계 수지는 에틸렌 프로필렌 블록 공중합체, 에틸렌 프로필렌 랜덤 공중합체, 에틸렌 옥텐 공중합체, 에틸렌 부텐 공중합체, 에틸렌 헥센 공중합체, 에틸렌 펜텐 공중합체, 에틸렌 헵텐 공중합체, 에틸렌 노넨 공중합체, 에틸렌 데센 공중합체, 에틸렌 운데센 공중합체, 에틸렌 도데센 공중합체, 에틸렌 프로펜 공중합체, 에틸렌 아크릴레이트 공중합체, 에틸렌 아세테이트 공중합체, 에틸렌 알코올 공중합체, 저밀도 폴리에틸렌, 중밀도 폴리에틸렌, 고밀도 폴리에틸렌, 초저밀도 폴리에틸렌, 초고밀도 폴리에틸렌, 에틸렌계 엘라스토머 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 저취성 고성능 프로필렌계 장섬유 강화 조성물.
  8. 3 내지 100mm의 평균길이 및 0.3 내지 30㎛의 평균직경을 가지는 장섬유 강화재 5 내지 85중량% 및; 표면 또는 내부에 미세한 공극을 지닌 미세공 구조체 및 프로필렌 수지로 이루어진 저취성 프로필렌계 수지 15 내지 95중량%를 포함하는 저취성 고성능 프로필렌계 장섬유 강화 조성물을 용융시키고, 성형하여 제조된 장섬유 강화 성형품.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 성형은 사출성형, 저압사출성형, 압출압축성형, 개스사출성형, 발포사출성형, 개스저압사출성형, 발포저압사출성형, 개스압출압축성형, 발포압출압축성형, 압출성형, 발포압출성형, 압축성형, 발포압축성형 및 개스압축성형으로 이루어진 군으로부터 선택되는 방법에 의하여 수행되는 것인 저취성 고성능 프로필렌계 장섬유 강화 성형품.
  10. 제 8항에 있어서, 상기 장섬유 강화 성형품은 도어 쉴드 모듈 플레이트, 계기판 판넬, 프론트 엔드 모듈, 테일 게이트, 범퍼 백빔, 시트 백, 시트 팬 또는 쿠 션 패드, 윈도우 프레임, 선루프 프레임, 손잡이, 니 볼스터, 선루프 레일, 드립 레일, 암레스트 코아, 밧데리 트레이, 팬 쉬라우드, 팬, 로드 플로어, 엑셀레이터 페달, 트렁크 커버, 시트 벨트 커버, 엔진 커버, 엔진 언더커버 및 라디에이터 캡으로 이루어진 군으로부터 선택되는 자동차 부품 및 전자/산업용 부품인 것인 장섬유 강화 성형품.
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