KR20140084749A

KR20140084749A - 폴리프로필렌 수지 조성물 및 이를 이용한 자동차용 내외장재

Info

Publication number: KR20140084749A
Application number: KR1020120154552A
Authority: KR
Inventors: 서경범; 장경훈; 김대식; 노정균; 이한기; 김학수; 성임택; 이태식
Original assignee: 현대자동차주식회사; 주식회사 대하
Priority date: 2012-12-27
Filing date: 2012-12-27
Publication date: 2014-07-07
Also published as: KR101451145B1; US9758654B2; US20140187694A1

Abstract

본 발명은 폴리프로필렌 수지 조성물 및 이를 이용한 자동차용 내외장재에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전체 조성물 중량 대비 고결정성 폴리프로필렌 50 내지 70 중량%; RTPO 폴리프로필렌 10 내지 20 중량%; 무기충전제 5 내지 20 중량%; 고무 탄성체 10 내지 20 중량%; 및 슬립제 3 중량% 이하; 를 포함하며 내장 트림 등 자동차의 내외장재에 사용되며, 고강도 및 내충격성 등의 물성이 우수하여 파손에 대한 저항성이 탁월하고, 저광택 특성 및 우수한 유동성을 나타내는 올레핀계 폴리프로필렌 수지 조성물 및 이를 이용한 자동차용 내외장재에 관한 것이다.

Description

폴리프로필렌 수지 조성물 및 이를 이용한 자동차용 내외장재{Composition of polypropylene resin and inner and outer parts of vehicle using the same}

본 발명은 폴리프로필렌 수지 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 내장 트림 등 자동차의 내외장재에 사용되며, 고강도 및 내충격성 등의 물성이 우수하여 파손에 대한 저항성이 탁월하고, 저광택 특성 및 우수한 유동성을 나타내는 올레핀계 폴리프로필렌 수지 조성물 및 이를 이용한 자동차용 내외장재에 관한 것이다.

최근 자동차 산업에 있어서 환경과 에너지에 대한 관심이 높아짐에 따라 많은 자동차 회사들은 연비 개선을 위해 차체 경량화에 관한 기술을 개발하고 있다.

현재 일반적인 자동차에 사용되는 소재의 비율은 금속이 약 65%, 플라스틱이 약 13%인데, 차체의 중량 절감을 위해 종래 차체에 적용된 금속 소재를 플라스틱 소재로 대체함에 따라 상기 플라스틱 소재의 점유율이 증가하고 있다.

특히, 상기 플라스틱 소재 중 폴리프로필렌의 점유율은 약 35% 정도로, 가격이 저렴하고 가공성이 우수한 장점이 있는데, 용이한 사출 성형을 위해 흐름성이 좋은 고유동 특성의 폴리프로필렌 적용 및 적절한 함량 조절을 통해 도어트림, 범퍼 및 사이드 몰딩 등 자동차 내외장재 소재로서의 점유율 및 사용량이 증대되고 있다.

다만, 상기 폴리프로필렌 소재의 고유동성을 부여하기 위해 고유동 특성의 폴리프로필렌을 적용하는 경우 소재의 기계적 강도(굴곡탄성율) 및 충격성이 저감되는 문제가 있다.

이에 따라, 기계적 강도를 보완하기 위해 무기충전제를 사용하는 경우 소재의 비중이 증가되는 단점이 있으며, 충격성을 보완하기 위해 고무를 사용하는 경우 상기 고무 사용에 따라 저감되는 기계적 강도를 보완하기 위해 무기충전제를 사용하게 되어 역시 소재의 비중이 증가되는 문제가 있다.

한편, 폴리프로필렌 소재 고유의 결정성으로 인해 광택이 높아 상기 소재가 자동차 내장트림 등의 내장재에 사용되는 경우 운전자의 시각적인 피로도를 상승시키고, 플라스틱 특유의 표면 광택으로 인한 심미성이 떨어지는 문제가 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 폴리프로필렌 수지 조성물의 조성을 조절함으로써 고유동성, 고강도, 고충격성 및 저광택 특성을 동시에 확보 가능한 폴리프로필렌 수지 조성물 및 이를 이용한 자동차용 내외장재를 제공하고자 함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 폴리프로필렌 수지 조성물은 전체 조성물 중량 대비 고결정성 폴리프로필렌 50 내지 70 중량%; RTPO 폴리프로필렌 10 내지 20 중량%; 무기충전제 5 내지 20 중량%; 고무 탄성체 10 내지 20 중량%; 및 슬립제 3 중량% 이하; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이 때, 상기 폴리프로필렌 수지 조성물은 첨가제로 극성기가 1 내지 2 몰% 그래프트된 변성 폴리프로필렌을 1 내지 2 중량% 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 일 실시예로 상기 고결정성 폴리프로필렌은 고결정성 호모 폴리프로필렌(HCPP Homo Polymer) 및 고결정성 블록 코폴리머 폴리프로필렌(HCPP Block Copolymer)의 혼합물이며, 혼합 중량비는 1~9 : 9~1 인 것이 바람직하며, 상기 고결정성 호모 폴리프로필렌의 아이소텍틱 지수(Isotactic index)는 97 이상인 것이 보다 바람직하고, 상기 고결정성 호모 폴리프로필렌의 용융지수는 5 내지 60 g/10min(230℃, 2.16kg)이며, 상기 고결정성 블록 코펄리머 폴리플렌의 용융지수는 5 내지 100 g/10min(230℃, 2.16kg)인 것이 보다 바람직하며, 상기 고결정성 블록 코폴리머 폴리프로필렌의 에틸렌은 상기 고결정성 블록 코폴리머 폴리프로필렌 중량 대비 2 내지 12%인 것이 보다 바람직하다.

또한, 본 발명의 일 실시예로 상기 RTPO 폴리프로필렌의 고무상은 RTPO 폴리프로필렌 중량 대비 30 내지 40 중량%인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 일 실시예로 상기 무기충전제는 탈크, 클라스 버블, 마그네슘, 마이카, 수산화마그네슘, 실리카, 아황산칼슘, 웰라스토나이트, 유리 비드, 유리 섬유, 칼륨 티타네이트 섬유, 칼슘 실리케이트 섬유, 탄산칼슘, 화이트 카본, 황산 바륨, 황산칼슘 및 휘스커로 구성되는 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 일 실시예로 상기 무기충전제의 평균 입경은 3 내지 50μm인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 일 실시예로 상기 고무탄성체는 에틸렌-부텐 고무 탄성체(EBR) 및 무수말레산이 그래프트된 에틸렌-프로필렌-디엔 고무 탄성체(EPDM-g-MA)의 혼합물인 것이 바람직하고, 상기 에틸렌-부텐 고무 탄성체(EBR)의 용융지수는 1 내지 15g/10min(190℃, 2.16kg)이며, 부텐의 함량은 상기 에틸렌-부텐 고무 탄성체(EBR) 중량 대비 8 내지 28 중량%인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 일 실시예로 상기 무수말레산이 그래프트된 에틸렌-프로필렌-디엔 고무 탄성체(EPDM-g-MA)의 용융지수는 1 내지 15g/10min(230℃, 2.16kg)이며, 비중은 0.86 내지 0.90g/cm³인 것이 바람직하고, 상기 슬립제는 실록산계 슬립제 및 아마이드계 슬립제의 혼합물이며, 혼합 중량비는 1~9 : 9~1 인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 일 실시예로 상기 실록산계 슬립제 중량 대비 실록산은 50 내지 70 중량%이고, 상기 아마이드계 슬립제 중량 대비 아마이드는 95.0 내지 99.9 중량%인 것이 바람직하다.

한편, 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 자동차용 내외장재는 위와 같은 폴리프로필렌 수지 조성물이 적용된 것이 바람직하다.

상기와 같은 구성을 가지는 본 발명의 효과는 소재에 고유동성 및 고강성을 동시에 부여하여 자동차 부품에 있어 소재의 경량화에 의해 사출물의 두께가 얇아짐으로 인해 발생되는 미성형 등의 문제를 해결하면서 제품의 강성까지 동시에 확보할 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 폴리프로필렌 수지 조성물은 유동성과 강성의 증가에 따른 우수한 내충격성이 유지되며, 저광택 특성까지 부여됨으로써 내장용 필라트림, 내장용 도어트림 및 외장용 범퍼 등과 같은 자동차의 내외장재에 적용할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 사파이어 긁힘자를 나타낸 도면이다.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

일 관점에서, 본 발명은 폴리프로필렌 수지 조성물에 관한 것이다.

보다 상세하게, 본 발명에 의한 폴리프로필렌 수지 조성물은 전체 수지 조성물 중량 대비 고결정성 폴리프로필렌 50 내지 70중량%, RTPO 폴리프로필렌 10 내지 20 중량%, 무기 충전제 5 내지 20 중량%, 고무 탄성체 10 내지 20 중량% 및 슬립제 3 중량% 이하를 포함하는 것을 특징으로 하는바, 각 성분에 대해 이하에서 상세하게 살펴본다.

(1) 고결정성 폴리프로필렌(High crystalline polypropylene, HCPP)

상기 고결정성 폴리프로필렌은 본 발명에 의한 조성물의 기본 원료로서 고결정성 호모 폴리프로필렌(HCPP Homo Polymer) 및 고결정성 블록 코폴리머 폴리프로필렌(HCPP Block Copolymer)의 혼합물인 것을 특징으로 하며, 전체 조성물 중량 대비 50 내지 70 중량% 포함되는 것이 바람직한데, 50 중량% 미만인 경우에는 기계적 강도 및 고유동 특성을 부여하는 것에 어려움이 있으며, 70 중량% 초과인 경우에는 내충격성이 저하되기 때문이다.

이 때, 상기 고결정성 호모 폴리프로필렌 및 고결정성 블록 코폴리머 폴리프로필렌의 혼합 중량비는 1~9 : 9~1 인 것이 바람직한데, 상기 혼합 중량비가 1 미만 : 9 초과인 경우 성형수축률의 편차가 커지며, 9 초과 : 1 미만인 경우 성형수축률의 편차는 줄어들지만 강성 등 물성이 저하되기 때문이다.

한편, 현재 널리 사용되고 있는 폴리프로필렌의 입체규칙성에 관한 아이소텍틱 지수(Isotactic index)는 94 내지 97 수준인데, 상기 고결정성 호모 폴리프로필렌의 아이소텍틱 지수는 97 이상인 고결정 폴리프로필렌인 것이 바람직하다. 이는 아이소텍틱 지수가 높을수록 결정화도가 증가하게 되는데, 아이소텍틱 지수 97 이상인 고결정성 폴리프로필렌을 포함한 수지 조성물은 자동차 내외장재 등 전반적인 부품에 사용 가능하며, 강성 및 내열성 등이 우수한 장점이 있기 때문이다.

또한, 상기 고결정성 호모 폴리프로필렌의 용융지수는 5 내지 60 g/10min(230℃, 2.16kg)인 것이 바람직한데, 용융지수가 5 g/10min(230℃, 2.16kg) 미만인 경우에는 성형 가공성이 저하되고, 60 g/10min(230℃, 2.16kg)초과인 경우에는 충격강도 및 강성 등의 기계적 강도가 감소되어 자동차 내외장재의 소재로 사용되기 어렵기 때문이다.

또한, 상기 고결정성 블록 코폴리머 폴리프로필렌의 용융지수는 5 내지 100 g/10min(230℃, 2.16kg)인 것이 바람직한데, 용융지수가 5 g/10min(230℃, 2.16kg) 미만인 경우에는 성형성이 좋지 못하며, 100 g/10min(230℃, 2.16kg) 초과인 경우에는 폴리프로필렌 수지의 충격강도 등 기계적 강도가 저하되기 때문이다.

한편, 상기 고결정성 블록 코폴리머 폴리프로필렌은 에틸렌-프로필렌 코폴리머일 수 있으며, 상기 에틸렌-프로필렌 코폴리머 중량 대비 상기 에틸렌의 중량은 2 내지 12%인 것이 바람직한데, 2 중량% 미만인 경우에는 폴리프로필렌 수지의 충격강도가 감소되고, 12 중량% 초과인 경우에는 충격강도는 유리하나 강성이 감소되기 때문이다.

(2) RTPO 폴리프로필렌

상기 RTPO(Reactor made thermoplastic polyolefin) 폴리프로필렌은 반응기에서 직접 제조된 반응형 고무상을 포함하는 폴리프로필렌으로 내충격성을 향상시키는 역할을 하는 것으로, 전체 조성물 중량 대비 10 내지 20 중량% 포함되는 것이 바람직한데, 10 중량% 미만인 경우에는 충격 특성을 구현하기에 한계가 있고, 20 중량% 초과인 경우에는 기계적 강도가 크게 저하되기 때문이다.

이 때, 상기 고무상은 충격 특성을 극대화하기 위해 상기 RTPO 폴리프로필렌 중량 대비 30 내지 40 중량%인 것이 바람직하다.

(3) 무기충전제

상기 무기충전제는 고분자 재료의 물성 및 성형가공성 등을 개선시키기 위해 첨가되는 것으로, 전체 조성물 중량 대비 5 내지 20 중량%, 바람직하게 8 내지 12 중량%로 포함되는 것이 바람직한데, 5 중량% 미만인 경우에는 강성 및 치수 안정성이 저하되고, 20 중량% 초과인 경우에는 제품의 중량이 증가하여 경량화에 적합하지 않으며 표면 거칠기가 과도해져 내스크래치성이 저하되기 때문이다.

또한, 상기 무기충전제는 통상의 공지된 필러를 포함할 수 있는데, 구체적으로 탈크, 클라스 버블, 마그네슘, 마이카, 수산화마그네슘, 실리카, 아황산칼슘, 웰라스토나이트, 유리 비드, 유리 섬유, 칼륨 티타네이트 섬유, 칼슘 실리케이트 섬유, 탄산칼슘, 화이트 카본, 황산 바륨, 황산칼슘 및 휘스커 등으로 구성되는 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것이 바람직하며, 특히 휘스커를 포함하는 것이 보다 바람직하다.

한편, 상기 무기충전제의 평균 입경은 평활도 저하 및 수축률 증가를 방지하기 위해 3 내지 50μm인 것이 바람직하며, 2 내지 8μm인 것이 보다 바람직하다.

(4) 고무 탄성체

상기 고무 탄성체는 내충격성 등을 개선시키기 위해 첨가되는 것으로, 에틸렌-부텐 고무 탄성체(EBR) 및 무수말레산이 그래프트된 에틸렌-프로필렌-디엔 고무 탄성체(EPDM-g-MA)의 혼합물인 것을 특징으로 하며, 전체 조성물 중량 대비 10 내지 20 중량%로 포함되는 것이 바람직한데, 10 중량% 미만인 경우에는 충격 특성 및 저광택 특성이 저하될 우려가 있으며, 20 중량% 초과인 경우에는 강도 특성이 저하되기 때문이다.

이 때, 내충격성 개선 효과를 최대화시키기 위해 상기 에틸렌-부텐 고무 탄성체(EBR)의 용융지수는 1 내지 15g/10min(190℃, 2.16kg)이며, 부텐의 함량은 상기 에틸렌-부텐 고무 탄성체(EBR) 중량 대비 8 내지 28 중량%인 것이 바람직하며, 상기 무수말레산이 그래프트된 에틸렌-프로필렌-디엔 고무 탄성체(EPDM-g-MA)의 용융지수는 1 내지 15g/10min(230℃, 2.16kg)이며, 비중은 0.86 내지 0.90g/cm³인 것이 바람직하다.

(5) 슬립제

상기 슬립제는 표면에 슬립성을 부여하여 내스크래치성을 개선시키는 역할을 하는 것으로, 마스터 배치로 실록산계 슬립제 및 화학 첨가제로 아마이드계 슬립제의 혼합물인 것을 특징으로 하며, 임의 성분으로서 전체 조성물 중량 대비 3 중량% 이하, 바람직하게 1 내지 2 중량% 로 포함되는 것이 보다 바람직한데, 3 중량% 초과인 경우에는 전체적인 물성이 저하되며, 폴리프로필렌과 다른 조성물들과의 상용성을 저해시키기 때문이다.

이 때, 슬립성 효과의 극대화를 위해 상기 실록산계 슬립제 및 아마이드계 슬립제의 혼합 중량비는 1~9 : 9~1인 것이 바람직하다.

한편, 효율적인 내스크래치성 개선을 위해 상기 실록산계 슬립제 중량 대비 실록산은 50 내지 70 중량%, 바람직하게 65 중량%이고, 소성 실리카는 35 중량% 인 것이 바람직하며, 상기 아마이드계 슬립제 중량 대비 아마이드는 95.0 내지 99.9 중량% 인 것이 바람직하다.

(6) 첨가제

상기 첨가제는 극성기가 1 내지 2 몰% 그래프트된 변성 폴리프로필렌으로, 폴리프로필렌 조성물들 간의 사용성 및 결합성을 좋게 하여, 상호 친화력을 상승시키며 물성에 유리한 효과를 나타내는 것으로, 전체 조성물 중량 대비 1 내지 2 중량% 포함되는 것이 바람직한데, 이는 호모 폴리프로필렌과 무수말레산 및 퍼옥사이드의 결합으로 아민 계열의 극성기 작용에 따라 폴리프로필렌과 무기필러 및 안정제의 결합성을 증가시키는데 최적의 효과를 나타내기 때문이다.

다른 관점에서, 본 발명은 상기 폴리프로필렌 수지 조성물을 이용한 자동차용 내외장재에 관한 것이다.

구체적으로, 본 발명에 의한 폴리프로필렌 수지 조성물은 고유동성, 고강도, 고충격성 및 저광택 특성을 동시에 확보하여 자동차용 내외장재에 적용될 수 있다.

하기 실시예에서 언급되는 본 발명의 적용에 따른 성능 검증 및 물성 평가 방법은 다음과 같다.

(1) 용융지수(MI, g/10min)

ASTM D 1238(230℃, 2.16kg)에 의거하여 실사하였다.

(2) 비중(g/μl)

ASTM D 792에 의거하여 실시하였다.

(3) 인장강도 및 파단점 신율(Kgf/cm²)

ASTM D 638(시편두께 3mm, 23℃)에 의거하여 실시하였다.

(4) 굴곡탄성율 및 굴곡강도(Kgf/cm²)

ASTM D 790(시편두께 6mm, 23℃)에 의거하여 실시하였다.

(5) 충격강도(NOTCHED IZOD, Kgfcm/cm)

ASTM D 256(시편두께 6mm, 23℃)에 의거하여 실시하였다.

(6) 열변형 온도(℃)

ASTM D 648(4.6kg LOAD, 시편두께 6mm)에 의거하여 실시하였다.

(7) 내스크래치성 : 도 1의 사파이어 긁힘자를 이용하여 하기 표 1의 조건에서 실험 후 표면 상태를 하기 표 2에 의해 판정하였다.

항목	조건
하중(Kgf)	0.5(긁힘자 중량 포함)
스크로크(mm)	100 ± 5
긁힘 속도(mm/sec)	100
긁힘자	도 1 참조
긁힘 횟수	1회

등급	판정기준
등급	스크래치 폭(㎛)	외관
5	< 20	표면손상이 거의 없음
4	100 ~ 200	분명한 표면손상이 인지되지 않음
3	200 ~ 300	미세한 표면손상이 인지됨
2	300 ~ 400	분명한 표면손상으로 백화발생
1	> 400	매우 심한 표면손상

(8) 광택도

ASTM D 523(입사각 60°)에 의거 일정한 패턴으로 이루어진 엠보면에서 실시하였다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지 않는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

RTPO 폴리프로필렌 및 고결정성 폴리프로필렌(고결정성 호모 폴리프로필렌, 고결정성 블록 코폴리머 폴리프로필렌) 선정을 위해 기본적인 물성을 측정하였고, 그 결과를 하기 표 3 내지 5에 나타내었다.

시험 항목		실시예(R-TPO)
시험 항목		폴리 프로필렌-1	폴리 프로필렌-2	폴리 프로필렌-3	폴리 프로필렌-4
용융 지수	g/10min	0.6	2.5	13	20
비중	g/㎤	0.90	0.90	0.90	0.90
인장강도	kgf/㎠	110	120	200	170
파단점 신율	%	600	40	300	300
굴곡탄성률	kgf/㎠	3,400	4,200	10,000	7,300
IZOD충격강도 (23℃)	kgf㎝/㎝	N.B	N.B	N.B	N.B
IZOD충격강도 (-10℃)	kgf㎝/㎝	8	9.5	9.0	11.0
열변형 온도	℃	65	70	100	100
내스크래치성	-	3급	3급	3급	3급
광택도	ASTM D523 (입사각 60°)	3.6	3.2	3.4	2.5

시험 항목		실시예(고결정성 수지 Homo Polymer)
시험 항목		폴리 프로필렌-5	폴리 프로필렌-6	폴리 프로필렌-7	폴리 프로필렌-8
용융 지수	g/10min	41	42	43	60
비중	g/㎤	0.90	0.91	0.91	0.91
인장강도	kgf/㎠	362	420	425	410
파단점 신율	%	34	26	15	15
굴곡탄성률	kgf/㎠	18,100	26,500	22,800	23,900
IZOD충격강도 (23℃)	kgf㎝/㎝	2.0	2.1	2.0	1.8
IZOD충격강도 (-10℃)	kgf㎝/㎝	1.9	1.2	1.2	1.0
열변형 온도	℃	120	150	140	140
내스크래치성	-	3급	3급	3급	3급
광택도	ASTM D523 (입사각 60°)	3.1	3.2	3.8	4.1

시험 항목		실시예(고결정성 수지 Homo Polymer)
시험 항목		폴리 프로필렌-9	폴리 프로필렌-10	폴리 프로필렌-11	폴리 프로필렌-12
용융 지수	g/10min	28	29	56	95
비중	g/㎤	0.91	0.90	0.90	0.90
인장강도	kgf/㎠	320	310	305	320
파단점 신율	%	110	150	80	35
굴곡탄성률	kgf/㎠	20,000	18,500	18,600	18,600
IZOD충격강도 (23℃)	kgf㎝/㎝	9.0	8.5	7.0	6.5
IZOD충격강도 (-10℃)	kgf㎝/㎝	4.0	4.5	4.5	3.5
열변형 온도	℃	140	135	138	140
내스크래치성	-	3급	3급	3급	3급
광택도	ASTM D523 (입사각 60°)	3.8	3.6	3.8	3.6

상기 표 3 내지 5의 폴리프로필렌 물성 측정 결과, 고강성을 부여하기 위해 폴리프로필렌-6, 고유동성을 부여하기 위해 폴리프로필렌-12과 내충격 특성 및 저광택 특성을 부여하기 위해 폴리프로필렌-4를 선택하였다.

상기 실시예 1에서 선택한 폴리프로필렌 수지, 고무 탄성체, 슬립제 및 기타 안정제의 적절한 조성을 찾기 위한 과정을 진행하였으며, 그 결과를 표 6 및 7에 나타내었다.

조성	실시예
조성	A-1	A-2	A-3	A-4	A-5
폴리프로필렌-4	70	70	70	70	70
EBR	20	15	10	5	0
EPDM-g-MA	0	5	10	15	20
Whisker	5	5	5	5	5
슬립제	2	2	2	2	2
변성 PP-g-MA	1	1	1	1	1
기타 첨가제	< 2	< 2	< 2	< 2	< 2

시험 항목			실시예
시험 항목			A-1	A-2	A-3	A-4	A-5
용융 지수	g/10min	35↑	21.8	18.4	15.3	13.1	10.9
비중	g/㎤	0.95↓	0.9379	0.9383	0.9382	0.9384	0.9384
인장강도	kgf/㎠	255↓	101.4	102.6	104.1	107.7	110.0
파단점 신율	%	100↓	>400	>400	>400	>400	>400
굴곡탄성률	kgf/㎠	14,200↑	5,482	5,490	5,537	5,571	5,605
IZOD충격강도 (23℃)	kgf㎝/㎝	5.9↑	N.B	N.B	N.B	N.B	N.B
열변형 온도	℃	100↑	98.7	99.5	101.7	103.8	104.4
내스크래치성	-	3급↑	3급	3급	3급	3급	3급
광택도	ASTM D523 (입사각 60°)	1.2↓	1.6	1.5	1.3	1.0	0.8

상기 표 6은 폴리프로필렌 수지 조성물의 조성을 나타낸 표이고, 상기 표 7은 각 조성물의 물성을 측정한 결과를 나타낸 표인데, 상기 표에서 나타난 바와 같이 기계적 특성 및 열적 특성이 상당히 저하되는 것을 확인하였다.

기계적 특성 및 열적 특성 저하를 보완하기 위해 고결정성 호모 폴리프로필렌을 상기 실시예의 A-4 및 A-5 조성물에 적용하였다.

즉, 신율 및 충격 특성도 유지하면서 기계적 특성 및 열적 특성이 향상되는 적절한 조성을 찾기 위해 조성물의 조성비를 조절하였으며, 조성 및 평가 결과를 하기 표 8 및 9에 나타내었다.

(기계적 특성, 충격 특성 및 광택 특성을 고려한 결과 A-4 및 A-5 조성물이 유리하다고 판단)

조성	실시예
조성	B-1	B-2	B-3	B-4	B-5	B-6
폴리프리필렌-4	10	20	30	10	20	30
폴리프리필렌-6	60	50	40	60	50	40
RBR	5	5	5	0	0	0
EPDM-g-MA	15	15	15	20	20	20
Whisker	5	5	5	5	5	5
슬립제	2	2	2	2	2	2
변성 PP-g-MA	1	1	1	1	1	1
기타 첨가제	< 2	< 2	< 2	< 2	< 2	< 2

시험 항목			실시예
시험 항목			B-1	B-2	B-3	B-4	B-5	B-6
용융 지수	g/10min	35↑	26.8	25.2	23.7	23.9	22.5	21.2
비중	g/㎤	0.95↓	0.9424	0.9467	0.9455	0.9442	0.9446	0.9461
인장강도	kgf/㎠	255↓	268.4	259.7	244.0	277.9	263.3	251.8
파단점 신율	%	100↓	136.1	156.0	188.2	105.7	118.4	133.8
굴곡탄성률	kgf/㎠	14,200↑	17,413	16,603	15,853	17,633	16,827	16,210
IZOD충격강도 (23℃)	kgf㎝/㎝	5.9↑	15.3	18.0	19.2	13.0	14.5	16.7
열변형 온도	℃	100↑	126.7	121.4	118.6	127.2	123.3	119.5
내스크래치성	-	3급↑	3급	3급	3급	3급	3급	3급
광택도	ASTM D523 (입사각 60°)	1.2↓	1.1	1.1	1.0	1.1	1.0	1.0

상기 표 8은 고결정성 호모 폴리프로필렌을 적용한 폴리프로필렌 수지 조성물의 조성을 나타낸 표이고, 상기 표 9는 각 조성물의 물성을 측정한 결과를 나타낸 표인데, 상기 표에서 나타난 바와 같이 고결정성 호모 폴리프로필렌을 적용한 결과 충격 강도 및 신율 특성은 다소 저하되나 시험 항목 기준은 만족하며, 인장강도 및 열변형 온도는 향상되었다. 다만, 용융지수는 요구되는 수준에 도달하지 못한 것을 확인하였다.

현재 항목 기준을 만족하면서 용융지수를 향상시키기 위해 용융지수가 높은 고결정성 블록 코폴리머 폴리프로필렌을 B-1 조성물에 적용하였다.

즉, 용융지수 및 모든 물성을 만족하는 조성물을 찾기 위해 조성비를 조절하였으며, 조성 및 평가 결과를 하기 표 10 및 11에 나타내었다.

조성	실시예
조성	C-1	C-2	C-3	C-4	C-5
폴리프리필렌-4	10	10	10	10	10
폴리프리필렌-6	50	40	30	20	10
폴리프리필렌-12	10	20	30	40	50
EBR	5	5	5	5	5
EPDM-g-MA	15	15	15	15	15
Whisker	5	5	5	5	5
슬립제	2	2	2	2	2
변성 PP-g-MA	1	1	1	1	1
기타 첨가제	< 2	< 2	< 2	< 2	< 2

시험 항목			실시예
시험 항목			C-1	C-2	C-3	C-4	C-5
용융 지수	g/10min	35↑	31.7	32.84	34.09	38.56	40.11
비중	g/㎤	0.95↓	0.9467	0.9459	0.9462	0.9471	0.9460
인장강도	kgf/㎠	255↓	265.3	262.5	258.7	256.1	252.8
파단점 신율	%	100↓	86.5	92.7	98.3	105.2	110.7
굴곡탄성률	kgf/㎠	14,200↑	15,952	15,577	14,960	14,588	14,060
IZOD충격강도 (23℃)	kgf㎝/㎝	5.9↑	8.9	9.3	10.3	11.0	11.3
열변형 온도	℃	100↑	120.5	119.8	119.2	119.6	118.9
내스크래치성	-	3급↑	3급	3급	3급	3급	3급
광택도	ASTM D523 (입사각 60°)	1.2↓	1.1	1.1	1.1	1.1	1.1

상기 표 10은 고결정성 블록 코폴리머 폴리프로필렌을 적용한 폴리프로필렌 수지 조성물의 조성을 나타낸 표이고, 상기 표 11은 각 조성물의 물성을 측정한 결과를 나타낸 표이다.

상기 표에서 나타난 바와 같이, 상기 C-1 내지 C-3의 조성물은 기계적 특성, 충격 특성 및 열적 특성은 만족하지만 신율 및 용융지수 특성을 부여하기에는 적합하지 않다. 또한, 상기 C-5의 조성물은 고유동성은 우수하지만 기계적 특성은 다소 부족한 결과를 나타내었다.

위와 달리 상기 C-4의 조성물은 14,000 kgf/cm² 이상의 고강성, 35 g/10min 이상의 고유동성, 5.9 kgf/cm² 이상의 내충격성 및 1.2 급 이하의 저광택성 특성까지 만족하는 결과를 나타내었다.

즉, 상기 C-4의 조성물은 본 발명에 의한 조성비를 만족함에 따라 고유동 특성에 의해 최근 경량화에 따라 두께가 얇아진 사출품 성형에 유리하며, 고유동 소재를 사용 시 나타나는 기계적 강도 저하는 고강성 폴리프로필렌 수지로서 보완하는 특징을 가진다. 또한, RTPO 폴리프로필렌의 적용으로 내장용 필라트림이 가진 고유 충격특성 및 플라스틱 소재의 딱딱함을 완화시키며 고무 탄성체의 적용으로 제품의 내충격성 부여 및 저광택 효과로 인한 자동차 플라스틱 인테리어 제품의 고급화를 발현하는데 적합하다.

이상 본 발명의 구체적 실시형태와 관련하여 본 발명을 설명하였으나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 설명된 실시형태를 변경 또는 변형할 수 있으며, 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

Claims

전체 조성물 중량 대비 고결정성 폴리프로필렌 50 내지 70 중량%;
RTPO 폴리프로필렌 10 내지 20 중량%;
무기충전제 5 내지 20 중량%;
고무 탄성체 10 내지 20 중량%; 및
슬립제 3 중량% 이하; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌 수지 조성물.
제1항에 있어서,
상기 폴리프로필렌 수지 조성물은 첨가제로 극성기가 1 내지 2 몰% 그래프트된 변성 폴리프로필렌을 1 내지 2 중량% 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌 수지 조성물.
제1항에 있어서,
상기 고결정성 폴리프로필렌은 고결정성 호모 폴리프로필렌(HCPP Homo Polymer) 및 고결정성 블록 코폴리머 폴리프로필렌(HCPP Block Copolymer)의 혼합물이며, 혼합 중량비는 1~9 : 9~1 인 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌 수지 조성물.
제3항에 있어서,
상기 고결정성 호모 폴리프로필렌의 아이소텍틱 지수(Isotactic index)는 97 이상인 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌 수지 조성물.
제3항에 있어서,
상기 고결정성 호모 폴리프로필렌의 용융지수는 5 내지 60 g/10min(230℃, 2.16kg)이며, 상기 고결정성 블록 코펄리머 폴리플렌의 용융지수는 5 내지 100 g/10min(230℃, 2.16kg)인 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌 수지 조성물.
제3항에 있어서,
상기 고결정성 블록 코폴리머 폴리프로필렌의 에틸렌은 상기 고결정성 블록 코폴리머 폴리프로필렌 중량 대비 2 내지 12%인 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌 수지 조성물.
제1항에 있어서,
상기 RTPO 폴리프로필렌의 고무상은 RTPO 폴리프로필렌 중량 대비 30 내지 40 중량%인 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌 수지 조성물.
제1항에 있어서,
상기 무기충전제는 탈크, 클라스 버블, 마그네슘, 마이카, 수산화마그네슘, 실리카, 아황산칼슘, 웰라스토나이트, 유리 비드, 유리 섬유, 칼륨 티타네이트 섬유, 칼슘 실리케이트 섬유, 탄산칼슘, 화이트 카본, 황산 바륨, 황산칼슘 및 휘스커로 구성되는 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌 수지 조성물.
제1항에 있어서,
상기 무기충전제의 평균 입경은 3 내지 50μm인 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌 수지 조성물.
제1항에 있어서,
상기 고무탄성체는 에틸렌-부텐 고무 탄성체(EBR) 및 무수말레산이 그래프트된 에틸렌-프로필렌-디엔 고무 탄성체(EPDM-g-MA)의 혼합물인 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌 수지 조성물.
제10항에 있어서,
상기 에틸렌-부텐 고무 탄성체(EBR)의 용융지수는 1 내지 15g/10min(190℃, 2.16kg)이며, 부텐의 함량은 상기 에틸렌-부텐 고무 탄성체(EBR) 중량 대비 8 내지 28 중량%인 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌 수지 조성물.
제10항에 있어서,
상기 무수말레산이 그래프트된 에틸렌-프로필렌-디엔 고무 탄성체(EPDM-g-MA)의 용융지수는 1 내지 15g/10min(230℃, 2.16kg)이며, 비중은 0.86 내지 0.90g/cm³인 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌 수지 조성물.
제1항에 있어서,
상기 슬립제는 실록산계 슬립제 및 아마이드계 슬립제의 혼합물이며, 혼합 중량비는 1~9 : 9~1 인 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌 수지 조성물.
제13항에 있어서,
상기 실록산계 슬립제 중량 대비 실록산은 50 내지 70 중량%이고, 상기 아마이드계 슬립제 중량 대비 아마이드는 95.0 내지 99.9 중량%인 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌 수지 조성물.
제1항 내지 제14항 중 어느 한 항의 폴리프로필렌 수지 조성물이 적용된 것을 특징으로 하는 자동차용 내외장재.