KR20110027055A - 폴리프로필렌 수지 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 폴리프로필렌 수지 조성물에 관한 것으로, 본 발명의 폴리프로필렌 수지 조성물은 아이소택틱 폴리프로필렌 및 알파-올레핀-프로필렌 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택된 단독 또는 이들의 혼합물인 결정성 올레핀계 수지; 폴리올레핀계 엘라스토머; 탈크; 및 무기 안료를 포함하고, 상기 무기 안료가 조성물에 대하여 0.5 내지 5 중량부로 포함된다.
본 발명의 폴리프로필렌 수지 조성물은 기계적 물성이 우수할 뿐만 아니라 웰드라인 은폐력이 향상되어 자동차 내·외장재를 도장 공정없이 사출 성형에 의해 직접 생산할 수 있다.
폴리프로필렌, 무기 안료, 웰드라인

Description

폴리프로필렌 수지 조성물 {Polypropylene composition}
본 발명은 폴리프로필렌 수지 조성물에 관한 것으로, 구체적으로는 본 발명은 강도, 내충격성 및 내열성등의 기계적 물성이 우수하면서도 내광성 및 웰드라인 은폐성이 향상된 폴리프로필렌 수지 조성물에 관한 것이다.
자동차 분야에 있어 자동차용 부품으로 사용되는 플라스틱 소재에 대한 수요는 소재의 경량화 및 고성능화가 요구됨에 따라 계속 증가되고 있다. 다양한 플라스틱 소재중에서 폴리프로필렌 수지는 성형성, 내약품성등이 뛰어나고 저비중 및 저가의 장점을 가지고 있기 때문에 다른 플라스틱 소재에 비해 여러 분야에 폭넓게 이용되고 있다. 그러나, 폴리프로필렌 수지는 강성 및 내충격성이 열악하므로 이를 개선하기 위해 폴리프로필렌 수지에 무기 필러등을 첨가한 발명등이 제안되고 있고 이러한 폴리프로필렌 수지들이 자동차 분야에 사용되고 있다.
자동차용 부품은 외관에 노출되는 일이 많으므로 그 표면특성도 우수해야 하는 바, 성형 후 도장공정을 실시하여 최종 제품을 생산한다. 그러나, 폴리프로필렌 수지는 분자내에 무극성기를 가지고 있어 도장성이 저조하므로 도장성을 향상시키기 위해 인위적으로 극성기를 부여하는 프라이머 코팅공정이 필수적이다. 이러한 점은 원가절감 및 공정 단순화를 추구하고 있는 자동차 부품용 소재 개발시 폴리프로필렌 수지를 적용함에 있어 단점으로 작용되고 있다.
이러한 단점을 극복하기 위해 폴리프로필렌 조성물을 사출하여 금형으로부터 곧바로 원하는 최종 제품을 생산하려는 시도가 이루어지고 있다. 그러나, 폴리프로필렌 수지 조성물을 사용하여 도장공정을 거치지 않고 곧바로 최종제품을 얻기 위해서는 사출 성형시 발생되는 얼룩, 플로우 마크, 웰드라인등의 문제를 해결해야 한다. 특히, 강성을 향상시키기 위해 무기 필러를 포함한 폴리프로필렌 수지 조성물은 사출 성형시 웰드 라인 발생부위에 돌출현상이 발생하기도 하여 도장공정을 필수적으로 거쳐야 하는 문제가 있다.
상기의 문제점을 해결하고자 본 발명의 목적은 강도, 내충격성 및 내열성등의 기계적 물성이 우수하면서도 내광성 및 웰드라인 은폐성이 향상되어 도장 공정을 거치지 않고 사출 성형하여 곧바로 자동차 내·외장재등을 제조할 수 있는 폴리프로필렌 수지 조성물을 제공하는 것이다.
상기의 목적을 달성하고자 본 발명은,
아이소택틱 폴리프로필렌 및 알파-올레핀-프로필렌 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택된 단독 또는 이들의 혼합물인 결정성 올레핀계 수지;
폴리올레핀계 엘라스토머;
탈크; 및
무기 안료를 포함하고,
상기 무기 안료가 조성물에 대하여 0.5 내지 5 중량부로 포함되는 폴리프로필렌 수지 조성물을 제공한다.
상기 결정성 올레핀계 수지는 용융지수가 10 내지 80 (g/10min)(230 ℃)일 수 있다.
상기 폴리올레핀계 엘라스토머는 용융지수가 0.1 내지 15.0 (g/10min) (230 ℃)일 수 있다.
상기 폴리올레핀계 엘라스토머는 조성물에 대하여 5 내지 30 중량부로 포함될 수 있다.
상기 탈크는 조성물에 대하여 5 내지 30 중량부로 포함될 수 있다.
상기 탈크의 평균 직경은 0.1 내지 15 ㎛ 일 수 있다.
상기 무기 안료의 평균 직경은 0.01 내지 0.5 ㎛ 일 수 있다.
상기 알파-올레핀-프로필렌 공중합체는 프로필렌-에틸렌 공중합체, 프로필렌-부텐 공중합체, 프로필렌-헥센 공중합체 및 프로필렌-메틸-펜텐 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택된 단독 또는 이들의 혼합물일 수 있다.
상기 폴리올레핀계 엘라스토머는 에틸렌 프로필렌 코폴리머 러버, 에틸렌 프로필렌 디사이클로 펜타디엔 러버, 에틸렌 프로필렌 헥사디엔 러버, 에틸렌 프로필렌 시클로 펜타디엔 러버, 에틸렌 프로필렌 메틸렌 노보넨 러버, 에틸렌 프로필렌 에틸리덴 노보덴 러버, 에틸렌 부타디엔 코폴리머 러버 및 에틸렌 옥타디엔 코폴리머 러버로 이루어진 군으로부터 선택된 단독 또는 이들의 혼합물일 수 있다.
상기 폴리프로필렌 수지 조성물은 자동차 내·외장재의 제조에 이용될 수 있다.
본 발명의 폴리에틸렌 수지 조성물은 내충격성, 강성 및 내열성 등의 기계적 물성이 우수하다. 따라서, 본 발명의 폴리에틸렌 수지로 사출성형하여 제조한 자동 차용 내·외장재등은 도장공정을 거치지 않아도 충격에 의한 표면 손상이 적다.
본 발명의 폴리에틸렌 수지 조성물은 사출하여 제품을 제조시 성형성이 우수하고 웰드라인이 은폐되어 외관도 우수하므다. 따라서, 본 발명의 폴리에틸렌 조성물을 사용하여 제품을 제조하는 경우 도장공정을 거칠 필요가 없어 제조과정이 단순화되고 비용도 절감된다.
본 발명의 폴리에틸렌 수지 조성물은 내광성 및 내후성이 향상되어 내광성 및 내후성을 증진시키기 위한 첨가제의 함량을 줄일수가 있어 이에 따른 경제적 잇점이 있다.
이하, 당업자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명을 상세히 설명한다. 본 발명은 다양하게 변형될 수 있고 여러 가지 형태를 취할 수 있으며, 여기서는 그에 따른 특별한 실시예에 대해서만 기술한다. 하지만 본 발명은 여기서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명의 폴리프로필렌 수지 조성물은 결정성 올레핀계 수지를 포함한다. 상기 결정성 올레핀계 수지는 폴리프로필렌 수지 조성물 전체의 흐름성을 향상시키고, 강성, 내열성 및 열변형성등의 기계적 물성을 향상시킨다.
상기 결정성 올리핀계 수지의 용융지수는 10 내지 80 g/10min(ASTM D1238, 230 ℃)일 수 있으며, 바람직하게는 20 내지 60 g/10min 일 수 있다. 용융지수가 10 g/10min 미만인 경우에는 유동성이 저하되어 성형시 표면에 플로우 마크가 발생할 수 있으며, 80 g/10min 을 초과하는 경우에는 기계적 물성이 저하될 수 있다.
상기 결정성 올레핀계 수지는 아이소택택 폴리프로필렌 및 알파-올레핀-프로필렌 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택된 단독 또는 이들의 혼합물일 수 있다.
상기 알파-올레핀-프로필렌 공중합체는 프로필렌-에틸렌 공중합체, 프로필렌-부텐 공중합체, 프로필렌-헥센 공중합체 및 프로필렌-메틸-펜텐 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택된 단독 또는 이들의 혼합물일 수 있으며, 바람직하게는 프로필렌-에틸렌 공중합체를 사용할 수 있다. 상기 공중합체의 형태에는 제한이 없으며, 구체적으로 예를 들면, 블록 공중합체, 교대 공중합체 또는 랜덤 공중합체등을 사용할 수 있다.
본 발명의 폴리프로필렌 수지 조성물은 폴리올레핀계 엘라스토머를 포함한다. 상기 폴리올레핀계 엘라스토머는 본 발명의 폴리프로필렌 수지 조성물로 성형된 최종 제품에 탄성과 유연성을 부여하며, 내충격성을 향상시키는 역할을 한다.
상기 폴리올레핀계 엘라스토머는 조성물에 대하여 5 내지 30 중량부로 포함될 수 있다. 5 중량부 미만으로 포함하면 내충격성을 향상시키는 효과가 미미하며, 30 중량부를 초과하여 첨가하면 조성물의 유동성이 저하되어 성형에 어려움이 있을 수 있으며, 내충격성을 제외한 강성등의 기계적 물성이 저하된다.
상기 폴리올레핀계 엘라스토머의 용융지수는 0.1 내지 15.0 g/10min (ASTM D1238, 230 ℃)일 수 있다. 0.1 g/10min 미만이면 내충격성은 향상되나 유동성이 저하되어 사출가공의 어려움이 있을 수 있으며, 15 g/10min 을 초과하면 유동성은 향상되나 기계적 물성 특히, 상온 및 저온 내충격성이 저하될 수 있다.
상기 폴리올레핀계 엘라스토머는 에틸렌 프로필렌 코폴리머 러버, 에틸렌 프로필렌 디사이클로 펜타디엔 러버, 에틸렌 프로필렌 헥사디엔 러버, 에틸렌 프로필렌 시클로 펜타디엔 러버, 에틸렌 프로필렌 메틸렌 노보넨 러버, 에틸렌 프로필렌 에틸리덴 노보덴 러버, 에틸렌 부타디엔 코폴리머 러버 및 에틸렌 옥타디엔 코폴리머 러버로 이루어진 군으로부터 선택된 단독 또는 이들의 혼합물일 수 있다.
본 발명의 폴리프로필렌 수지 조성물은 탈크를 포함한다. 상기 탈크는 폴리 프로필렌 수지 조성물의 강성 및 내열성등을 향상시킨다.
상기 탈크는 조성물에 대하여 5 내지 30 중량% 로 포함될 수 있다. 5 중량% 미만으로 포함되면 강성 및 내열성 향상 효과가 미미하며, 30 중량% 를 초과하여 첨가되면 폴리프로필렌 수지 조성물의 비중이 높아져 최종 제품의 중량이 커지는 문제가 있으며, 내충격성이 저하된다.
상기 탈크는 레이저 회절 산란법에 의해 측정한 중량 평균 직경이 0.1 내지 15 ㎛ 일 수 있으며, 바람직하게는 5 내지 15 ㎛ 일 수 있다. 입자 크기가 0.1 ㎛ 미만의 탈크를 사용하는 경우 수지 조성물의 생산원가가 높아져서 바람직하지 않으며, 15 ㎛ 를 초과하는 탈크를 사용하는 경우 탈크 충진 본연의 목적인 강성 증가 효과가 저하될 수 있다.
본 발명의 폴리프로필렌 수지 조성물은 무기 안료를 포함한다. 상기 무기 안료는 제품 성형후 도장 공정을 거치지 않고도 도장품과 동일한 색상 및 광택을 나타내기 위하여 사용한다. 상기 무기 안료는 탈크 및 엘라스토머등이 사출 가공시 유동흐름을 따라 진행하다가 서로 충돌하여 생기는 웰드라인 부분에 침투하여 웰드라인을 은폐시키는 역할을 한다. 또한, 상기 무기 안료는 무기 성분이 포함되어 내광성 및 내후성을 증가시키고 종래보다 안료 함량이 높아 변색이 잘 일어나지 않는다.
상기 무기 안료는 조성물에 대하여 0.5 내지 5.0 중량부로 포함될 수 있다. 무기 안료가 0.5 중량부 미만으로 첨가되면 웰드라인을 은폐시키고 내광성 및 내후성등을 향상시키고자 하는 본 발명의 목적을 달성하기가 어려우며, 5.0 중량부를 초과하여 첨가되면 폴리프로필렌 수지 조성물의 기계적 물성에 영향을 줄 수 있으며, 수지 조성물 원가의 과다 상승으로 실효성이 저하된다.
상기 무기 안료의 평균 입경은 0.01 내지 0.5 ㎛ 일 수 있다. 평균 입경이 0.01 ㎛ 미만의 무기 안료를 사용하는 경우 웰드라인 은폐력 향상 효과 대비 수지 조성물의 원가가 상승될 수 있으며 평균 입경이 0.5 ㎛ 를 초과하는 무기 안료를 사용하는 경우 웰드라인 은폐력이 저하될 수 있다.
본 발명의 폴리프로필렌 조성물은 본 발명의 목적을 해치지 않는 범위내에서 추가적으로 각종 첨가제, 보강재, 충진제를 더 포함할 수 있다. 구체적으로 예를들면, 내열안정제, 내후안정제, 대전방지제, 활제, 슬립제(SLIP제), 핵제, 난연제, 규회석, 탄산칼슘, 마이카, 카올린, 클레이, 황산바륨, 황산칼슘등을 첨가할 수 있다. 상기 첨가되는 성분의 함량은 본 발명의 목적을 해치지 않는 범위내에서 작업자가 적절히 조절 가능하다.
본 발명의 폴리프로필렌 수지 조성물은 자동차 내·외장재용 재료로 이용될 수 있다. 본 발명의 폴리프로필렌 수지 조성물은 사출 성형시 웰드라인 은페력이 우수하고, 강도 등 기계적 물성이 우수하여 충격에 표면이 손상되지 않으므로 도장공정을 거칠 필요가 없이 사출공정만으로 자동차 부품을 제조할 수 있다. 구체적으로 예를 들면, 본 발명의 폴리프로필렌 수지 조성물을 재료료 하여 사출로 자동차 범퍼, 사이들 몰드, 인스트루트먼트판넬 및 웰드 라인 부위에 돌출부분이 생길 수 있는 자동차 휠커버등의 자동차 부품을 생산할 수 있다.
이하, 실시예와 비교예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 이는 본 발명의 설명을 위한 것일 뿐 이로인해 본 발명의 범위가 제한되지 않는다.
< 실시예 1 내지 10>
하기 표 1 의 조성으로 혼련압출기에 각 성분을 일괄 투입하여 200 ℃에서 혼련하여 펠렛 형태로 본 발명의 폴리프로필렌 수지 조성물을 제조하였다. 하기 표 1 의 단위는 중량% 이다.
Figure 112009055521821-PAT00001
PP-1: 용융지수 15~30 g/10min (230 ℃)인 프로필렌-에틸린 공중합체
에틸렌 단위 함량 5~20mol%
PP-2: 용융지수 30~50 g/10min (230 ℃)인 프로필렌-에틸린 공중합체,
에틸렌 단위 함량 5~20mol%
EP-1: 에틸렌-프로필렌 코폴리머 러버, 용융지수 5.0~15.0 g/10min(230 ℃)
EP-2: 에틸렌-프로필렌 코폴리머 러버, 용융지수 0.1~1.5 g/10min(230 ℃)
탈크-1: 평균 입경 10 ㎛
무기 안료-1: 평균 입경 0.1 내지 0.2 ㎛
무기 안료-2: 평균 입경 0.6~0.8 ㎛
< 비교예 1 내지 3>
하기 표 2 의 조성으로 상기 실시예와 동일한 방법으로 펠렛 형태로 폴리프로필렌 수지 조성물을 제조하였다.
Figure 112009055521821-PAT00002
< 실험예 1> 물성 평가
상기 실시예 및 비교예에서 제조된 폴리프로필렌 수지 조성물을 수분흡습에 의한 물성의 약화를 고려하여 80 ℃ 오븐에서 2 시간동안 건조하였다. 이 조성물을 일반 사출기(형체력 140톤 수준)를 사용하여 물성 시편 및 외관 평가를 위해 평판 내부에 다양한 모양의 공동이 존재하는 웰드라인 평가용 샘플을 사출 성형하였다.
사출 성형시 사출 온도는 피딩 호퍼부에서 노즐순으로 30/200/200/200/200 이며, 금형온도는 60 ℃, 사출압력은 60 내지 100 bar 로 하였으며, 물성 시편은 ASTM 1 호 기준에 따라 제작하였다.
각 실시예 및 비교예의 프로필렌 조성물의 물성 측정은 하기 표 3 과 같은 방법으로 하였으며, 그 결과는 하기 표 4 및 표 5 에 나타내었다.
Figure 112009055521821-PAT00003
Figure 112009055521821-PAT00004
Figure 112009055521821-PAT00005
상기 표 4 및 표 5 에 나타난 바과 같이 실시예의 폴리프로필렌 조성물은 안료를 종래보다 고함량으로 포함함으로써 웰드라인 은폐력이 향상되었다. 또한, 무기안료의 적정량 첨가로 인하여, 내충격성, 강성 등의 기계적 물성 저하를 유도하지 않을 것으로 확인 되었다. 또한, 실시예 4 내지 7 에 의하면, 무기 안료의 경우 입자크기가 0.5 ㎛ 이하인 것이 은폐력이 더 우수함을 알 수 있다. 또한, 엘라스토머가 과다 포함될 경우 굴곡탄성률 및 인장강도 등의 기계적 물성이 저하되었으며, 엘라스토머가 소량 포함된 경우 충격강도가 저하되었다. 탈크가 소량 포함된 경우 강성이 감소하였으며, 과량 포함된 경우 충격강도가 저하됨을 알 수 있다.
안료의 함량이 본 발명보다 작은 비교예 1 및 2 의 경우 웰드라인이 은폐되지 않았으며, 안료가 과다 포함된 비교예 3 의 경우 충격강도등의 기계적 물성이 저하되는 일부 단점 이외에, 제조원가의 막대한 상승을 동반하여, 경제적 효용성이 떨어진다.
상기에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 폴리프로필렌 조성물은 기계적 물성이 우수할 뿐만 아니라 웰드라인 은폐력이 향상되고 표면특성이 우수하여 사출성형 후 도장공정을 거치지 않고 자동차 내·외장재등으로 직접 사용할 수 있을 것으로 기대된다.

Claims (9)

  1. 아이소택틱 폴리프로필렌 및 알파-올레핀-프로필렌 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택된 단독 또는 이들의 혼합물인 결정성 올레핀계 수지;
    폴리올레핀계 엘라스토머;
    탈크; 및
    무기 안료를 포함하고,
    상기 무기 안료는 조성물에 대하여 0.5 내지 5 중량부로 포함되는 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌 수지 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 결정성 올레핀계 수지는 용융지수가 10 내지 80 (g/10min)(230 ℃) 인 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌 수지 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 폴리올레핀계 엘라스토머는 용융지수가 0.1 내지 15.0 (g/10min)(230 ℃) 인 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌 수지 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 폴리올레핀계 엘라스토머가 조성물에 대하여 5 내지 30 중량부로 포함 되는 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌 수지 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 탈크가 조성물에 대하여 5 내지 30 중량부로 포함되는 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌 수지 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 무기 안료의 평균 직경이 0.01 내지 0.5 ㎛ 인 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌 수지 조성물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 알파-올레핀-프로필렌 공중합체는 프로필렌-에틸렌 공중합체, 프로필렌-부텐 공중합체, 프로필렌-헥센 공중합체 및 프로필렌-메틸-펜텐 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택된 단독 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌 수지 조성물.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 폴리올레핀계 엘라스토머는 에틸렌 프로필렌 코폴리머 러버, 에틸렌 프로필렌 디사이클로 펜타디엔 러버, 에틸렌 프로필렌 헥사디엔 러버, 에틸렌 프로필렌 시클로 펜타디엔 러버, 에틸렌 프로필렌 메틸렌 노보넨 러버, 에틸렌 프로필렌 에틸리덴 노보덴 러버, 에틸렌 부타디엔 코폴리머 러버 및 에틸렌 옥타디엔 코폴리머 러버로 이루어진 군으로부터 선택된 단독 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌 수지 조성물.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 폴리프로필렌 수지 조성물은 자동차 내·외장재의 재료로 사용되는 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌 수지 조성물.
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