KR20110054750A - 자동차 카울탑커버용 폴리프로필렌 수지 조성물 - Google Patents
자동차 카울탑커버용 폴리프로필렌 수지 조성물 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 자동차 카울탑커버용 폴리프로필렌 수지 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 공중합된 에틸렌 모노머의 함량이 3~20 중량%인 에틸렌-프로필렌 블록 공중합체 공중합된 에틸렌 모노머의 함량이 30~50 중량%인 에틸렌-프로필렌 블록 공중합체 에틸렌-α-올레핀 공중합체 고무 마그네슘 화합물 및 무기충전제를 함유하는 조성물에 관한 것이다.
본 발명의 폴리프로필렌 수지 조성물는 강성, 치수안정성, 성형성이 우수하여 자동차 카울탑커버에 사용하기에 적합하다.
에틸렌-프로필렌 블록 공중합체, 에틸렌-α-올레핀 공중합체 고무, 마그네슘 화합물, 무기충전제
Description
본 발명은 자동차 카울탑커버용 폴리프로필렌 수지 조성물에 관한 것이다.
폴리프로필렌 복합 수지는 성형성, 내충격성, 내약품성 등이 뛰어나고 저비중, 저가라는 큰 장점을 가지고 있어서, 자동차의 내외장재에 폭넓게 사용되고 있으며, 특히 카울탑커버와와 같이 치수안정성과 성형성이 요구되는 부품에 적합하게 사용되고 있다.
그러나, 지금까지 개발된 카울탑커버용 폴리프로필렌 수지 조성물은 치수안정성 및 성형성, 강성 등의 물성 측면에서 우수하나, 과량의 무기충전제를 사용함으로 인해 부품의 무게가 많이 나가고 내후성에 문제가 발생하였다.
따라서, 경량화를 위해 충전물의 함량을 줄이면서 성형성, 강성 등 제반 물성, 내후성이 우수하면서, 치수안정성을 갖는 폴리프로필렌 수지 조성물의 개발이 절실한 시정이다.
이에, 본 발명자들은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 연구 노력한 결과, 기존의 자동차 카울탑커버용 수지 조성물의 단점을 극복시키기 위하여 기본보다 적은 양의 무기충진제를 함유하기 위해 새로운 무기충진제와 에틸렌-프로필렌 블록 공중합체의 사용과 최적의 함유비를 찾아냄으로써 본 발명을 완성하게 되었다.
따라서, 본 발명은 자동차용 카울탑커버로서의 우수한 성질을 갖는 폴리프로필렌 수지 조성물을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은
공중합된 에틸렌 모노머의 함량이 3~20 중량%인 에틸렌-프로필렌 블록 공중합체 30 ~ 70 중량%,
공중합된 에틸렌 모노머의 함량이 30~50 중량%인 에틸렌-프로필렌 블록 공중합체 5 ~ 20 중량%,
에틸렌-α-올레핀 공중합체 고무 5 ~ 15 중량%,
마그네슘 화합물 1 ~ 7 중량%, 및
무기충전제 15 ~ 30 중량%
를 함유하는 자동차 카울탑커버용 폴리프로필렌계 수지 조성물을 그 특징으로 한다.
본 발명에 따른 폴리프로필렌 수지 조성물은 성형성, 강성, 내후성이 뛰어나며, 또한 유동성이 우수하고 기존대비 경량화 효과가 있다. 특히, 본 발명의 조성물은 치수안정성이 우수하여 자동차 카울탑커버에 사용하기에 적합하다.
본 발명은 자동차 카울탑커버용으로 사용하기 적합한 폴리프로필렌 수지 조성물에 관한 것으로서, 공중합된 에틸렌 모노머의 함량이 3~20 중량%인 에틸렌-프로필렌 블록 공중합체, 공중합된 에틸렌 모노머의 함량이 30~50 중량%인 에틸렌-프로필렌 블록 공중합체, 에틸렌-α-올레핀 공중합체 고무, 마그네슘 화합물 및 무기충전제를 함유하는 것에 그 특징이 있다.
본 발명은 폴리프로필렌 수지 조성물은 치수안정성과 성형성, 강성, 내후성이 우수하여 기존의 부품보다 월등히 우수한 카울탑커버를 제조할 수 있는 것이다.
이하에서, 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명의 자동차 카울탑커버용 폴리프로필렌 수지 조성물은 공중합된 에틸렌 모노머의 함량이 3~20 중량%인 에틸렌-프로필렌 블록 공중합체 30 ~ 70 중량%, 공중합된 에틸렌 모노머의 함량이 30~50 중량%인 에틸렌-프로필렌 블록 공중합체 5 ~ 20 중량%, 에틸렌-α-올레핀 공중합체 고무 5 ~ 15 중량%, 마그네슘 화합물 1 ~ 7 중량% 및 무기충전제 15 ~ 30 중량%를 함유하는 것에 그 특징이 있다.
상기, 공중합된 에틸렌 모노머의 함량이 3~20 중량%인 에틸렌-프로필렌 블록 공중합체는 고결정, 고유동성 폴리프로필렌 복합체로서 에틸렌과 프로필렌의 공중합체이며, 에틸렌 함량이 3 ~ 20 중량%인 것을 사용하는 것이 바람직하며, 더욱 바 람직하게는 5 ~ 15 중량%을 사용할 수 있다. 또한, 용융지수가 230 ℃에서 10 g/10분 ~ 80 g/10분인 것을 사용하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 25 ~ 75 g/10분인 것을 사용할 수 있다. 여기서 상기 에틸렌 함량이 3 중량% 미만이면 본 발명인 폴리프로필렌 수지 조성물의 충격강도가 저하되고, 20 중량% 초과하면 강성이 저하되는 문제점이 있다. 또한, 에틸렌-프로필렌 블록 공중합체의 용융지수가 10 g/10분 미만이면 유동성이 저하되어 제품 성형 후, 웰드라인(Weld line), 싱크(Sink), 흐림자국(Flow Mark) 등의 성형품의 표면불량으로 인한 외관상의 문제가 발생하며, 80 g/10분 초과하면 강성 및 충격강도가 저하되는 문제가 발생한다.
본 발명의 함유성분인 에틸렌-프로필렌 블록 공중합체는 폴리프로필렌 수지 조성물의 전체 중량에 대하여 30 ~ 70 중량%을 사용하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 40 ~ 60 중량%을 사용할 수 있다. 여기서, 30 중량% 미만이면 유동성이 줄어들어 성형성이 저하되고, 70 중량%를 초과하면 강성과 충격 물성의 발란스(balance)면에서 불리한 문제점이 발생한다.
상기, 공중합된 에틸렌 모노머의 함량이 30~50 중량%인 에틸렌-프로필렌 블록 공중합체는 저수축용으로서 개질된 폴리프로필렌 복합체로서 에틸렌과 프로필렌의 공중합체이며, 에틸렌 함량이 30 ~ 50 중량%인 것을 사용하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 35 ~ 45 중량%를 사용할 수 있다. 또한, 용융지수가 230 ℃에서 3g/10분 ~ 15 g/10분인 것을 사용하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 5 ~ 10g/10분인 것을 사용할 수 있다. 여기서 상기 에틸렌 함량이 30 중량% 미 만이면 본 발명인 폴리프로필렌 수지 조성물의 치수안정성이 저하되고, 50 중량% 초과하면 강성이 저하되는 문제점이 있다. 또한, 에틸렌-프로필렌 블록 공중합체의 용융지수가 3 g/10분 미만이면 유동성이 저하되어 제품 성형 후, 웰드라인(Weld line), 싱크(Sink), 흐림자국(Flow Mark) 등의 성형품의 표면불량으로 인한 외관상의 문제가 발생하며, 15 g/10분 초과하면 강성 및 충격강도, 치수안정성이 저하되는 문제가 발생한다.
본 발명의 함유성분인 공중합된 에틸렌 모노머의 함량이 30~50 중량%인 에틸렌-프로필렌 블록 공중합체는 전체 폴리프로필렌 수지 조성물 중량에 대하여 5 ~ 20 중량%을 사용하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 8 ~ 18 중량%을 사용할 수 있다. 여기서, 5 중량% 미만이면 유동성이 줄어들어 성형성이 저하되고, 20 중량%를 초과하면 강성저하 문제점이 발생한다.
상기 에틸렌-α-올레핀 공중합체 고무는 전체 폴리프로필렌 수지 조성물에 탄성을 부여함으로써 내충격성을 증가시키기 위하여 첨가된다. 상기 에틸렌-α-올레핀 공중합체는 주로 에틸렌 프로필렌 공중합체(EPR), 에틸렌 부텐-1 공중합체(EBM), 에틸렌 옥텐-1 공중합체(EOM) 및 이들 공중합체를 1 종 또는 2 종 이상을 혼합하여 사용하는데, 혼합 사용하는 경우 각 공중합체의 α-올레핀 함량은 에틸렌 프로필렌 공중합체 20 ~ 80 중량%, 에틸렌 부텐-1공중합체 12 ~ 25 중량%, 에틸렌 옥텐-1 공중합체 15 ∼ 45 중량%인 것을 사용하는 것이 바람직하다.
이러한 에틸렌-α-올레핀 공중합 고무의 함유비율은 전체 폴리프로필렌 수지 조성물 중량에 대하여 5 ∼ 15 중량%(바람직하게는 8 ∼ 13 중량%)을 사용한다. 여 기서, 15 중량%를 초과하면 폴리프로필렌 수지 조성물의 강성 및 성형성이 떨어지고, 5 중량% 미만이 되면 충격강도와 치수안정성이 저하되는 문제점이 발생한다.
상기 마그네슘 화합물은 마그네슘 하이드로옥사이드 설페이트 트리하이드레이트(Magnesium hydroxide sulfate trihydrate, MgSO4ㆍ5Mg(OH)2ㆍ3H20) 91 ~ 99 중량%와 수산화마그네슘 1 ~ 9 중량%로 구성된 침상 형태의 마그네슘 화합물로서 치수안정성 및 강성을 향상시키기 위하여 첨가한다. 본 발명에 사용되는 마그네슘 화합물은 평균 직경 0.5 ~ 1.0 ㎛, 평균길이는 8 ~ 30 ㎛인 것을 사용할 수 있다. 마그네슘 화합물은 전체 폴리프로필렌 수지 조성물 중량에 대하여 1 ~ 7 중량%인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 2 ~ 6 중량%를 사용할 수 있다. 여기서, 1 중량% 미만 시 치수안정성 및 강성 보강의 효과가 없으며, 7 중량% 초과 시에는 내충격성이 감소하는 문제점이 있다.
상기 무기충전제는 평균 입도가 0.5 ∼ 7 ㎛ 범위의 탈크, 황산바륨, 탄산 칼슘 올라스토나이트 등을 사용하며, 특히 탈크를 사용하는 것이 분산성 및 물성 측면에서 보다 바람직하다. 이러한 무기충전제는 전체 폴리프로필렌 수지 조성물 중량에 대하여 15 ∼ 30 중량%인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 15 ~ 25 중량% 범위 내에서 사용할 수 있다. 여기서, 15 중량% 미만이면 강성 및 내열성이 저하되고, 30 중량%를 초과하면 경량화 효과를 볼 수 없으며, 충격 강도가 저하된다.
본 발명인 상기 폴리프로필렌 수지 조성물은 첨가제를 더 포함할 수 있는 것 에 그 특징이 있다.
여기서, 상기 첨가제는 통상적인 것으로 산화방지제, 중화제, 대전방지제 등이며, 이는 적정 함량범위 내에서 함유시킨다. 상기 산화방지제로는 페놀계 산화방지제, 포스파이트계 산화방지제, 티오디프로피오네이트 시너지스트 등이 사용될 수 있고, 중화제로는 칼슘 스테아레이트, 산화아연 등이 사용될 수 있으며, 이들 또는 다른 첨가제들은 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해서 용이하게 사용될 수 있다. 이와 같은 성분 및 조성으로 최종적으로 제조된 조성물의 용융지수는 15 ~ 30 g/10분인 것이 바람직하고 더욱 바람직하기로는 20 ~ 25 g/10분인데, 여기서 용융지수가 15 g/10분 미만인 경우 성형 후 제품에 웰드라인(Weld Line), 싱크(Sink), 흐름자국(Flow Mark) 등의 외관상 문제가 발생할 수 있고 30 g/10분 초과하면 강성 및 충격강도가 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
본 발명의 폴리프로필렌 수지 조성물의 제조방법은 특정한 것으로 한정되지 않는다. 예를 들어, 본 발명의 폴리프로필렌 수지 조성물은 상기에서 설명한 각 성분들을 통상의 기계적 혼련법에 의하여 혼합 제조하는 것이 가능하다. 구체적으로 예를 들면 반바리 믹서, 싱글 스크류 압출기, 트윈 스크류 압출기, 다륜 스크류 압출기 등의 일반적인 용융 혼련기를 이용하는 방법을 채용할 수 있다. 또한, 혼련 온도는 170 ∼ 240 ℃에서 행하는 것이 바람직하다. 마그네슘 화합물은 고유의 효과를 보기 위해서 압출 성형 시 사이드 피딩을 하는 것이 바람직하다.
본 발명의 조성물에 대한 성형 가공법의 경우 압출성형, 중공성형, 사출성형, 시트성형 등이 모두 가능하여 특히 한정되는 것은 없으나, 사출성형이 가장 적합하다.
이하, 본 발명을 실시예 및 비교예에 의거하여 더욱 상세하게 설명하겠는바, 본 발명이 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.
실시예
1 ~ 4 및
비교예
1 ~ 6
하기 표 1과 같은 성질을 갖는 각 함유성분들을 사용하여 표 2와 같은 함유성분 및 함유비율을 갖는 폴리프로필렌 수지 조성물을 제조하였다.
본 발명의 실시예를 좀 더 자세하게 설명을 하자면, 본 발명의 제조방법은 통상적인 수지 조성물을 제조하는 방법으로서, 상기 표 2의 각 함유성분을 배합하였고 이때, 헨셀믹서를 사용하여 3 분간 드라이 블렌드를 한 다음, 200 ℃로 설정된 2축 압출기(직경 32 mmΦ)를 사용하여 혼련 및 사출성형하여 제조하였다.
실험예
1 ~ 4 및
비교실험예
1 ~ 6
상기 실시예 및 비교예에서 제조된 시편들의 물성 평가를 하기 표 3의 방법으로 측정하였으며, 그 평가 결과는 하기 표 4에 나타내었다.
상기 표 5의 실험결과로부터, 실시예 1 ∼ 4의 폴리프로필렌 수지 조성물이면 어느 것이나 치수안정성 및 굴곡탄성율, 내충격성이 우수하고 제품 외관이 양호한 성형품을 얻을 수 있음을 알 수 있다.
반면, 비교예 1과 같이 공중합된 에틸렌 모노머의 함량이 3 ~ 20 중량%인 에틸렌-프로필렌 블록 공중합체를 사용하지 않은 경우, 수지의 흐름성이 저하되어 성형 제품 표면에 웰드라인(Weld Line), 싱크(Sink), 흐름자국(Flow Mark) 등이 발생하여 상업화 제품 적용이 어렵게 된다. 또한, 비교예 2에서와 같이 공중합된 에틸렌 모노머의 함량이 30~50 중량%인 에틸렌-프로필렌 블록 공중합체를 사용하지 않을 경우, 선팽창계수가 커져 치수안정성이 양산품으로서 부적합하게 된다. 비교예 3에서와 같이 에틸렌-α-올레핀 공중합 고무 성분이 지나치게 사용되면 강성이 저하되어 조립이 어려우며 조립 후에도 변형의 문제가 우려된다. 비교예 4에서와 같이 마그네슘 화합물을 사용하지 않을 경우, 성형 제품의 굴곡탄성율이 저하되고 치수안정성과 후 변형 등의 문제 발생이 우려된다. 또한, 비교예 5, 6과 같이 마그네슘 화합물이 과처방되거나 입경이 큰 무기충전제 제품을 사용할 경우에는 충격 물성의 저하로 외부의 충격에 대해 쉽게 제품이 깨지는 문제를 발생하게 된다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 폴리프로필렌 수지 조성물은 우수한 치수안정성, 내충격성 및 강성 발란스 및 내후성을 보유하고 유동성이 우수하여 외관 품질이 뛰어나고 제품 성형이 용이하여 자동차용 카울탑카버에 적용함에 효과가 있음을 실험예를 통해서 알 수 있다.
Claims (4)
1) 공중합된 에틸렌 모노머의 함량이 3 ~ 20 중량%인 에틸렌-프로필렌 블록 공중합체 30 ~ 70 중량%,
2) 공중합된 에틸렌 모노머의 함량이 30 ~ 50 중량%인 에틸렌-프로필렌 블록 공중합체 5 ~ 20 중량%,
3) 에틸렌-α-올레핀 공중합체 고무 5 ~ 15 중량%,
4) 마그네슘 화합물 1 ~ 7 중량% 및
5) 무기충전제 15 ~ 30 중량%
를 함유하는 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌 수지 조성물.
제 1 항에 있어서, 상기 공중합된 에틸렌 모노머의 함량이 3 ~ 20 중량%인 에틸렌-프로필렌 블록 공중합체는 용융지수가 230 ℃에서 10 ~ 80 g/10분인 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌 수지 조성물.
제 1 항에 있어서, 상기 공중합된 에틸렌 모노머의 함량이 30 ~ 50 중량%인 에틸렌-프로필렌 블록 공중합체는 용융지수가 230 ℃에서 3 ~ 15 g/10분인 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌 수지 조성물.
제 1 항에 있어서, 상기 마그네슘 화합물은 마그네슘 하이드로옥사이드 설페이트 트리하이드레이트(Magnesium hydroxide sulfate trihydrate, MgSO4ㆍ5Mg(OH)2ㆍ3H20) 91 ~ 99 중량%와 수산화마그네슘 1 ~ 9 중량%로 구성되어 있고, 평균 직경 0.5 ~ 1.0 ㎛, 평균 길이는 8 ~ 30 ㎛인 침상 형태를 특징으로 하는 폴리프로필렌 수지 조성물.
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