KR20150067472A - 고광택 폴리프로필렌 수지 조성물 및 사출 무도장 성형품 - Google Patents

고광택 폴리프로필렌 수지 조성물 및 사출 무도장 성형품 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고광택 폴리프로필렌 수지 조성물 및 사출 무도장 성형품에 관한 것으로, 본 발명에 따르면 자동차 및 전기전자의 무도장 내외장재 용도에 요구되는 고광택, 색도, 굴곡강도와 내스크래치성에 부합하는 고광택 폴리프로필렌 수지 조성물 및 상기 조성물로 제조되는 사출 무도장 성형품을 제공하는 효과가 있다.

Description

고광택 폴리프로필렌 수지 조성물 및 사출 무도장 성형품 {high gloss polypropylene resin composition and spray free molded product}
본 발명은 고광택 폴리프로필렌 수지 조성물 및 사출 무도장 성형품에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자동차 및 전기전자 제품의 무도장 내외장재 용도에 요구되는 고광택, 색도, 굴곡강도와 내스크래치성을 구현하는 무도장 고광택 폴리프로필렌 수지 조성물, 및 상기 조성물로 제조되는 사출 무도장 성형품에 관한 것이다.
자동차 및 전기전자 제품의 내외장 부품에는 디자인 요소로서 흑색 혹은 금속성 질감의 고광택(high gloss) 표면에 요구될 수 있다.
상기 흑색 또는 금속성 질감의 고광택 표면 특성을 구현하는 방식으로는 MIC(molded in color) 방식이 있을 수 있으며, 일례로 검정색 또는 금속성 색상의 플라스틱 원소재를 사출하여 무도장으로 고광택 표면을 얻을 수 있다. 주로 사용되는 소재는 PC, PC/ABS, PC/PBT, PMMA 등이 있다.
하지만 상기 소재들이 고가이고 비중이 높으며 내화학성과 내후성이 취약하여 하이그로시 표면 특성을 구현하도록 투명 코팅 처리시 비용 상승과 환경에 유해한 단점을 갖는다. 따라서 이들 단점을 해결할 수 있는 소재에 대한 연구가 활발히 진행 중에 있다.
관련 선행 기술로서 한국공개특허 제2012-0005256호에는 투명 폴리프로필렌/고무 혼합물에 핵제 및 블랙 안료를 첨가한 수지 조성물이 개시되고 있다. 그러나, 상기 발명은 투명 폴리프로필렌 수지의 경도가 낮은 특성 때문에 내스크래치가 취약하고 높은 수축으로 인한 치수 문제가 있어 MIC 무도장 내외장 부품에 실제로 적용하기 어려운 한계를 갖는다.
따라서, 고광택 폴리프로필렌 수지 조성물의 개발이 시급한 실정이다.
상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자, 본 발명은 자동차 및 전기전자 부품의 내외장재 용도에 요구되는 고광택, 색도, 굴곡강도와 내스크래치성을 구현할 수 있는 고광택 폴리프로필렌 수지 조성물 및 이를 이용한 사출 무도장 성형품을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 용융지수(MI)가 10∼300 g/10분(ASTM D1238, 230 ℃)인 결정성 투명 폴리프로필렌 수지(a); 엘라스토머 및 플라스토머 중에서 1종 이상 선택되고, 용융지수(MI)가 0.5∼20 g/10분(ASTM D1238, 230 ℃)인 공중합 탄성체(b); 황산 바륨(c); 안료(d); 및 내스크래치제(e);를 포함하는 것을 특징으로 하는 고광택 폴리프로필렌 수지 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 조성물로 성형되는 것을 특징으로 하는 사출 무도장 성형품을 제공한다.
상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따르면 투명 폴리프로필렌을 사용하여 안료의 색도 구현을 보강하고, 황산 바륨을 도입하여 강성 및 고광택을 구현하고, 플라스토머의 도입으로 엘라스토머와 황산 바륨의 폴리프로필렌 수지와의 분산성 향상을 통해 색도와 광택을 극대화하고, 내스크래치제의 첨가로 내스크래치성을 향상시킴으로써 자동차 및 전기전자 부품의 무도장 내외장재 용도에 적합한 성형품을 제공하는 효과가 있다.
이하 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명의 고광택 폴리프로필렌 수지 조성물은 용융지수(MI)가 0.1∼300 g/10분(ASTM D1238, 230 ℃)인 결정성 투명 폴리프로필렌 수지(a); 엘라스토머 및 플라스토머 중에서 1종 이상 선택되고, 용융지수(MI)가 0.5∼20 g/10분(ASTM D1238, 230 ℃)인 공중합 탄성체(b); 황산 바륨(c); 안료(d); 및 내스크래치제(e);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
구체적인 예로, 상기 고광택 폴리프로필렌 수지 조성물은 상기 결정성 투명 폴리프로필렌 수지(a) 50 내지 90 중량%; 공중합 탄성체(b) 2 내지 20 중량%; 및 황산 바륨(c) 5 내지 20 중량%;의 총 100 중량부 기준으로,
상기 안료(d) 0.1 내지 10 중량부; 및 내스크래치제(e) 0.1 내지 10 중량부;를 포함하고, 상기 범위 내에서 고광택, 색도, 굴곡강도와 내스크래치성를 개선하는 효과가 있다.
상기 결정성 투명 폴리프로필렌 수지(a)는 투명 타입을 사용하여 안료의 색도 구현을 향상하는 역할을 수행할 수 있다.
상기 결정성 투명 폴리프로필렌 수지(a)는 일례로 용융지수(MI)가 0.1∼300 g/10분(ASTM D1238, 230 ℃), 혹은 0.5 ∼ 50 g/10분(ASTM D1238, 230 ℃)이고 결정성을 갖는 아이소택틱 프로필렌 단독 중합체, 에틸렌-프로필렌 블록 공중합체, 에틸렌-프로필렌 랜덤 공중합체, 또는 이들의 혼합물일 수 있다.
다른 예로, 상기 결정성 투명 폴리프로필렌 수지(a)는 폴리프로필렌 수지(a), 공중합 탄성체(b) 및 황산 바륨(c)의 총 100 중량% 중, 에틸렌-프로필렌 랜덤 공중합체 5 내지 25 중량%, 혹은 10 내지 25 중량%; 및 에틸렌-프로필렌 블록 공중합체 25 내지 75 중량%, 혹은 45 내지 65 중량%;를 포함하는 것일 수 있다.
상기 공중합 탄성체(b)는 일례로 결정성 투명 폴리프로필렌 수지(a), 공중합 탄성체(b) 및 황산 바륨(c)의 총 100 중량% 중, 엘라스토머 1.5 내지 19.5 중량%, 2 내지 15 중량%, 혹은 3 내지 10 중량%; 및 플라스토머 0.5 내지 18.5 중량%, 0.5 내지 10 중량%, 혹은 1 내지 5 중량%;를 포함하는 것일 수 있다.
구체적인 예로, 상기 엘라스토머는 에틸렌-옥텐 엘라스토머, 에틸렌-부텐 엘라스토머 또는 이들의 혼합물이고, 밀도가 0.7 내지 0.9 g/cm3, 0.8 내지 0.9 g/cm3, 0.85 내지 0.89 g/cm3, 혹은 0.86 내지 0.88 g/cm3일 수 있다.
다른 구체적인 예로, 상기 엘라스토머에 포함되는 에틸렌은 함량이 50 내지 95% 범위 내일 수 있다.
또한 상기 플라스토머는 엘라스토머와 황산 바륨의 폴리프로필렌 수지와의 분산성 향상을 통하여 색도 및 광택을 극대화하는 역할을 수행할 수 있다.
구체적인 예로, 상기 플라스토머는 에틸렌-프로필렌 플라스토머, 혹은 에틸렌-프로필렌 랜덤 공중합체일 수 있고 밀도가 0.7 내지 0.9 g/cm3, 0.8 내지 0.9 g/cm3, 0.85 내지 0.88 g/cm3, 혹은 0.86 내지 0.87 g/cm3일 수 있다.
다른 예로, 상기 플라스토머에 포함되는 에틸렌은 함량이 10 내지 30% 범위 내일 수 있다.
상술한 결정성 폴리프로필렌 수지(a)의 용융지수를 상기 공중합 탄성체(b)의 용융지수로 나눈 용융지수 비(a/b)는 일례로 10 내지 20, 10 내지 15, 혹은 11 내지 14일 수 있고, 상기 범위 내에서 고광택, 색도, 굴곡강도와 내스크래치성을 구현할 수 있다.
상기 황산 바륨(c)은 투명 폴리프로필렌 수지의 강성을 보강하고 고광택을 구현하는 역할을 수행할 수 있다.
상기 황산 바륨(c)은 일례로 폴리프로필렌 수지(a), 공중합 탄성체(b) 및 황산 바륨(c)의 총 100 중량% 중 5 내지 20 중량%, 혹은 10 내지 20 중량% 범위 내로 사용할 수 있다.
상기 안료(d)는 일례로 카본 블랙, 알루미늄, 구리, 철 중에서 선택된 메탈 안료, 혹은 TiO2 등일 수 있다. 상기 안료는 플레이크 또는 파우더 타입일 수 있으며, 평균 입경은 이에 한정하는 것은 아니나, 5 내지 600 ㎛ 범위 내일 수 있다.
상기 안료(d)는 폴리프로필렌 수지(a), 공중합 탄성체(b) 및 황산 바륨(c)의 총 100 중량%에 대하여, 0.1 내지 10 중량부, 혹은 1 내지 5 중량부 범위 내로 사용할 수 있다.
상기 내스크래치제(e)는 일례로 불소계 폴리머일 수 있으며, 구체적으로는 폴리테트라플루오르에틸렌, 폴리비닐리덴플로라이드, 테트라플루오르에틸렌/비닐리덴플로라이드 공중합체, 테트라플루오르에틸렌/헥사플루오르프로필렌 공중합체 및 에틸렌/테트라플루오르에틸렌 공중합체 중에서 선택된 1종 이상의 불소계 폴리올레핀일 수 있다.
상기 내스크래치제(e)는 폴리프로필렌 수지(a), 공중합 탄성체(b) 및 황산 바륨(c)의 총 100 중량%에 대하여, 0.1 내지 10 중량부, 혹은 1 내지 5 중량부 범위 내로 사용할 수 있다.
상기 고광택 폴리프로필렌 수지 조성물은 필요에 따라 윤활제, 산화방지제, 광안정제, 사슬연장제, 촉매, 이형제, 안료, 염료, 대전방지제, 항균제, 가공조제, 금속불활성화제, 발연억제제, 무기 충진제, 유리섬유, 내마찰제, 내마모제 및 커플링제 중에서 선택된 1종 이상의 첨가제를 포함할 수 있다. 상기 첨가제는 일례로 본 발명의 고광택 폴리프로필렌 수지 조성물의 물성에 악영향을 미치지 않는 범위 내에서 사용할 수 있다.
본 발명의 상기 고광택 폴리프로필렌 수지 조성물은 선택적으로 상기 첨가제와 함께, 믹서 혹은 슈퍼믹서에서 일차 혼합한 후 이축 압출기 (twin-screw extruder), 일축 압출기 (single-screw extruder), 롤밀 (roll-mills), 니더 (kneader) 또는 반바리 믹서 (banbury mixer) 등 다양한 배합 가공기기 중 하나를 이용하여 180 내지 300 ℃의 온도구간에서 용융 혼련한 후 압출 가공하여 펠렛(Pellet)을 얻고, 이 펠렛을 제습 건조기 또는 열풍 건조기를 이용하여 충분히 건조시킨 후 사출 가공하여 제조할 수 있다.
본 발명에 따르면, 상기 고광택 폴리프로필렌 수지 조성물로 성형되고, 자동차 및 전기전자 내외장재로서 블랙 혹은 금속성 고광택 질감을 주는 MIC(molded in color) 사출 무도장 성형품 용도에 요구되는 고광택, 색도, 굴곡강도와 내스크래치성에 부합하는 사출 무도장 성형품을 제공할 수 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명을 이에 한정하려는 것은 아니다.
[실시예]
실시예 1 내지 5
하기 표 1에 나타낸 성분들을 그 기재된 함량으로 슈퍼 믹서(super mixer)에 투입하고 잘 혼합한 다음, 이 혼합물을 이축 압출기(twin-screw extruder)를 이용하여, 180 내지 230 ℃의 온도구간에서 용융 혼련시킨 후 튜브 압출가공(펠렛타이져 사용)하여 펠렛을 얻었다. 이 펠렛을 80 ℃에서 4 시간 이상 건조한 후 사출 성형하였고, 이를 상온에서 1일 방치한 후 시편을 물성 테스트를 위한 시편으로 사용하였다.
비교예 1 내지 3
하기 표 1에 나타낸 성분들을 그 기재된 함량만큼 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 시편을 제조하였다.
* 폴리프로필렌 수지(a):
(a-1): 폴리미래㈜ 제품명 RP344RK(용융지수(MI)가 24 g/10min(230 ℃)인 에틸렌-프로필렌 랜덤 공중합체).
(a-2): 대한유화공업㈜ 제품명 CB5230(용융지수(MI)가 30 g/10min(230 ℃)인 에틸렌-프로필렌 블록 공중합체).
*공중합 탄성체(b):
(b-1): (주)LG화학 제품명 SEETEC LC170(용융지수(MI)가 1.1 g/10min(230 ℃)이고 밀도가 0.870 g/cm3인 에틸렌-옥텐 공중합 탄성체).
(b-2): 엑손모빌 제조, 제품명 VISTAMAXX 6102(용융지수(MI)가 3 g/10min(230 ℃)이고 밀도가 0.862 g/cm3인 에틸렌-프로필렌 공중합 탄성체).
*황산 바륨(c): Solvay chemical 제조, 제품명: Barium Sulfate Prec. Blanc Fixe (grade: N, HD80, Brilliant).
*안료(d): Cabot 제조, 제품명 Vulcan XC-72(카본 블랙).
* 내스크래치제 (e): 씨앤테크 제조, 제품명 LG-1000(불소계 폴리올레핀).
구분 실시예 비교예
1 2 3 4 5 1 2 3
a-1 25 24 14 14 19 21 34 19
a-2 60 60 60 60 60 60 60 60
b-1 4 4 4 4 4 4 4 4
b-2 1 2 2 2 2 - 2 2
c 10 10 20 20 15 15 - 15
d* 3 3 3 3 3 3 3 3
e* 1 1 1 2 2 2 2 -
*a-1/a-2/b-1/b-2/c의 총 합 100 중량부를 기준으로 한 중량부이다.
[시험예]
상기 실시예 1 내지 5 및 비교예 1 내지 3에서 제조된 고광택 폴리프로필렌 수지 조성물로 제조된 시편의 특성을 하기의 방법으로 측정하였고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
[물성 측정 시험]
*흑도(L값): 색차계 Color-7000A, 광원:D65, Geometry: d/8, Specular Excluded.
*광택도(60 °):Toyo SEIKI Gloss Meter를 사용하여 측정하였다.
* 굴곡강도 ( kg . cm2 ):ASTM D790 규격에 따라 6.4mm 두께 시편으로 10mm/min하에 측정하였다.
* 내스크래치성 ( Erichsen *, △L): Erichsen 장비를 이용하여 일정 하중 10N 아래 1000 mm/min의 속도로 교차 스크래치를 2mm X 20회 간격으로 가한 다음 스크래치를 색차계(Color-7000A)을 사용하여 측정하였다.
구분 실시예 비교예
1 2 3 4 5 1 2 3
흑도(L값) 6.5 4.0 4.8 5.0 4.3 9.0 3.3 4.1
광택도(60°) 75 80 94 93 90 72 65 90
굴곡강도(kg/cm2) 15,500 15,000 17,200 17,000 16,000 16,900 13,500 16,500
내스크래치성
(Erichsen, △L)		 3.5 3.0 3.6 2.2 1.8 2.4 2.0 9.0
상기 표 2에서 보듯이, 본 발명에 따른 고광택 폴리프로필렌 수지 조성물로 제조된 시편의 경우(실시예 1 내지 5), 플라스토머를 미사용한 비교예 1 대비 흑도와 광택도가 개선되었고, 황산 바륨을 미사용한 비교예 2 대비 광택도와 굴곡 강도가 개선되었고, 내스크래치를 미사용한 비교예 3 대비 내스크래치성이 개선되었다.
결과적으로, 본 발명에 따르면, 고광택 폴리프로필렌 수지 조성물에 관련하여 종래 사용되던 소재들이 고가이고 비중이 높으며 내화학성과 내후성이 취약하여 하이그로시 표면 특성을 구현하도록 투명 코팅 처리시 비용 상승과 환경에 유해한 단점을 해결하고 무도장 고광택 제품을 제공함과 관련하여, 투명 폴리프로필렌을 사용하여 안료의 색도 구현을 보강하고, 황산 바륨을 도입하여 강성 및 고광택을 구현하고, 플라스토머의 도입으로 엘라스토머와 황산 바륨의 폴리프로필렌 수지와의 분산성 향상을 통해 색도와 광택을 극대화하고, 내스크래치제의 첨가로 내스크래치성을 향상시킴으로써, 이를 이용하여 제조된 사출 무도장 성형품이 자동차 및 전기전자의 무도장 내외장재 용도에 적합함을 규명하였다.

Claims (12)

  1. 용융지수(MI)가 0.1∼300 g/10분(ASTM D1238, 230 ℃)인 결정성 투명 폴리프로필렌 수지(a); 엘라스토머 및 플라스토머 중에서 1종 이상 선택되고, 용융지수(MI)가 0.5∼20 g/10분(ASTM D1238, 230 ℃)인 공중합 탄성체(b); 황산 바륨(c); 안료(d); 및 내스크래치제(e);를 포함하는 것을 특징으로 하는
    고광택 폴리프로필렌 수지 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 조성물은, 상기 결정성 투명 폴리프로필렌 수지(a) 50 내지 90 중량%; 공중합 탄성체(b) 2 내지 20 중량%; 및 황산 바륨(c) 5 내지 20 중량%;의 총 100 중량부 기준으로, 상기 안료(d) 0.1 내지 10 중량부; 및 내스크래치제(e) 0.1 내지 10 중량부;를 포함하는 것을 특징으로 하는
    고광택 폴리프로필렌 수지 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 결정성 투명 폴리프로필렌 수지(a)는 아이소택틱 프로필렌 단독 중합체, 에틸렌-프로필렌 블록 공중합체, 에틸렌-프로필렌 랜덤 공중합체, 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는
    고광택 폴리프로필렌 수지 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 결정성 투명 폴리프로필렌 수지(a)는 에틸렌-프로필렌 랜덤 공중합체 5 내지 25 중량%; 및 에틸렌-프로필렌 블록 공중합체 25 내지 75 중량%;를 포함하는 것을 특징으로 하는
    고광택 폴리프로필렌 수지 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 공중합 탄성체(b)는 상기 결정성 투명 폴리프로필렌 수지(a), 공중합 탄성체(b) 및 황산 바륨(c)의 총 100 중량% 중, 엘라스토머 1.5 내지 19.5 중량%; 및 플라스토머 0.5 내지 18.5 중량%;를 포함하는 것을 특징으로 하는
    고광택 폴리프로필렌 수지 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 엘라스토머는 에틸렌-옥텐 엘라스토머, 에틸렌-부텐 엘라스토머 또는 이들의 혼합물이고 밀도가 0.7 내지 0.9 g/cm3인 것을 특징으로 하는
    고광택 폴리프로필렌 수지 조성물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 플라스토머는 에틸렌-프로필렌 플라스토머이고 밀도가 0.7 내지 0.9 g/cm3인 것을 특징으로 하는
    고광택 폴리프로필렌 수지 조성물.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 안료는 카본 블랙, 알루미늄, 구리, 철, 및 TiO2 중에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는
    고광택 폴리프로필렌 수지 조성물.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 내스크래치제는 폴리테트라플루오르에틸렌, 폴리비닐리덴플로라이드, 테트라플루오르에틸렌/비닐리덴플로라이드 공중합체, 테트라플루오르에틸렌/헥사플루오르프로필렌 공중합체 및 에틸렌/테트라플루오르에틸렌 공중합체 중에서 선택된 1종 이상의 불소계 폴리올레핀인 것을 특징으로 하는
    고광택 폴리프로필렌 수지 조성물.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 수지 조성물은 윤활제, 산화방지제, 광안정제, 사슬연장제, 촉매, 이형제, 안료, 염료, 대전방지제, 항균제, 가공조제, 금속불활성화제, 발연억제제, 무기 충진제, 유리섬유, 내마찰제, 내마모제 및 커플링제 중에서 선택된 1종 이상의 첨가제를 포함하는 것을 특징으로 하는
    고광택 폴리프로필렌 수지 조성물.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 고광택 폴리프로필렌 수지 조성물로 성형된,
    사출 무도장 성형품.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 성형품은 블랙 혹은 금속성 고광택 질감을 주는 MIC(molded in color) 공법으로 생성된 자동차 및 전기전자 내외장재인 것을 특징으로 하는
    사출 무도장 성형품.
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