KR20160064389A - 프로필렌 수지 조성물 및 이로부터 제조된 사출성형품 - Google Patents

프로필렌 수지 조성물 및 이로부터 제조된 사출성형품 Download PDF

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Abstract

본 기재는 프로필렌 수지 조성물 및 이로부터 제조된 사출성형품에 관한 것으로, 보다 상세하게는 a) 폴리프로필렌 수지 57 내지 95 중량%; b) 충격보강제 1 내지 28 중량%; 및 c) 휘스커가 41 내지 89 중량% 포함된 무기필러 4 내지 15 중량%;를 포함하는 폴리프로필렌 수지 조성물 및 이로부터 제조된 사출성형품에 관한 것이다.
본 기재에 따르면, 기존 자동차용 폴리프로필렌 수지 조성물 대비 강성 및 내열성이 우수하고, 특히 비중이 낮으면서도 치수안정성이 뛰어난 폴리프로필렌 수지 조성물 및 이의 사출성형품을 제공하는 효과가 있다.

Description

프로필렌 수지 조성물 및 이로부터 제조된 사출성형품{POLYPROPYLENE RESIN COMPOSITION AND INJECION-MOLDED ARTICLE PREPARED THEREFROM}
본 기재는 프로필렌 수지 조성물 및 이로부터 제조된 사출성형품에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기존 자동차용 폴리프로필렌 수지 조성물 대비 가공성, 강성, 충격강도 및 내열성이 우수하고, 특히 비중이 낮으면서도 치수안정성이 뛰어난 폴리프로필렌 수지 조성물 및 이의 사출성형품에 관한 것이다.
범용 플리스틱 소재 중 하나인 폴리프로필렌 수지는 비중이 낮고, 가공성이 우수하며, 생산성이 높고, 가격이 낮아, 범퍼, 사이드 실 몰딩, 가니쉬 등과 같은 자동차 외장품이나 인스트루먼트 판넬, 도어 트림, 콘솔바디, 필라, 각종 트림류 등과 같은 자동차 내장품에 많이 적용되고 있다.
자동차 내/외장품은 높은 강성과 내충격성이 요구되므로, 종래 이에 적용되는 폴리프로필렌 수지는 강성을 향상시키기 위해 유리섬유, 활석 등과 같은 무기 충진재를 보강하고, 또한 내충격성을 향상시키기 위해 α-올레핀 엘라스토머, 스티렌계 열가소성 엘라스토머 등과 같은 충격보강제를 보강하여 사용되어 왔다.
하지만, 최근 환경 문제 등으로 인해 이산화탄소 배출 절감 및 연비 개선이 절실하게 되었고, 이에 자동차 부품의 경량화 기술이 필요하게 되었다.
따라서, 기존에 자동차 내/외장재로 사용되던 폴리프로필렌 수지 조성물 대비 동등한 강성 및 치수 안정성을 유지하면서도 비중이 낮은 폴리프로필렌 수지 조성물의 개발이 필요한 실정이다.
상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자, 본 기재는 기존 자동차용 폴리프로필렌 수지 조성물 대비 가공성, 강성, 충격강도 및 내열성이 우수하고, 특히 비중이 낮으면서도 치수안정성이 뛰어난 폴리프로필렌 수지 조성물 및 이의 사출성형품을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 기재의 상기 목적 및 기타 목적들은 하기 설명된 본 기재에 의하여 모두 달성될 수 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 기재는 a) 폴리프로필렌 수지 57 내지 95 중량%; b) 충격보강제 1 내지 28 중량%; 및 c) 휘스커가 41 내지 89 중량% 포함된 무기필러 4 내지 15 중량%;를 포함하는 폴리프로필렌 수지 조성물 및 이로부터 제조된 사출성형품을 제공한다.
상기에서 살펴본 바와 같이, 본 기재에 따르면 기존 자동차용 폴리프로필렌 수지 조성물 대비 강성 및 내열성이 우수하고, 특히 비중이 낮으면서도 치수안정성이 뛰어난 폴리프로필렌 수지 조성물 및 이의 사출성형품을 제공하는 효과가 있다.
이하 본 기재를 상세하게 설명한다.
본 기재의 폴리프로필렌 수지 조성물은 a) 폴리프로필렌 수지 57 내지 95 중량%; b) 충격보강제 1 내지 28 중량%; 및 c) 휘스커가 41 내지 89 중량% 포함된 무기필러 4 내지 15 중량%;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 기재의 폴리프로필렌 수지 조성물은 a) 폴리프로필렌 수지 57 내지 95 중량%; b) 충격보강제 1 내지 28 중량%; 및 c) 휘스커가 41 내지 89 중량% 포함된 무기필러 4 내지 15 중량%;를 포함하되, CLTE(coefficient of linear thermal expansion)의 TD-MD 값이 7.5 이하인 것을 특징으로 한다.
상기 무기필러는 일례로 휘스커가 55 내지 89 중량%, 또는 65 내지 85 중량%로 포함될 수 있고, 이 범위 내에서 강성 및 내열성이 우수하고, 비중이 낮으면서도 치수안정성이 뛰어나며, 성형 시 표면특성이 우수한 효과가 있다.
상기 폴리프로필렌 수지는 일례로 프로필렌 93 내지 97 중량%와 공단량체 3 내지 7 중량%가 중합된 공중합체 수지이다.
상기 공단량체는 일례로 알킬렌(단, 프로필렌 제외)일 수 있고, 또 다른 예로 에틸렌일 수 있다.
상기 폴리프로필렌 수지는 일례로 상기 폴리프로필렌 수지와 충격보강제 총 100 중량%에 대하여 71 내지 99 중량%, 또는 74 내지 98 중량%이다.
상기 폴리프로필렌 수지는 일례로 용융지수(MI)가 10 내지 100 g/10min, 20 내지 100 g/10min, 또는 25 내지 95 g/10min일 수 있고, 이 범위 내에서 가공성 및 생산성이 우수한 효과가 있다.
상기 폴리프로필렌 수지는 일례로 용융지수가 서로 다른 2종 이상의 프로필렌 수지의 혼합이고, 이 경우 강성, 충격강도, 유동성 및 가공성이 우수한 효과가 있다.
상기 폴리프로필렌 수지(B)는 일례로 폴리프로필렌 수지 총 100 중량%에 대하여 0.1 내지 80 중량%, 30 내지 70 중량%, 또는 50 내지 60 중량%로 포함될 수 있고, 이 범위 내에서 유동성, 가공성 및 물성 밸런스가 우수한 효과가 있다.
상기 폴리프로필렌 수지는 일례로 아이소택티서티(isotacticity)가 97 내지 99.5 %인 고결성 폴리프로필렌 수지이고, 이 경우 강성, 충격강도, 가공성, 내열성 및 치수안정성 등의 물성 밸런스가 우수한 효과가 있다.
상기 충격보강제는 일례로 α-올레핀계 공중합체 엘라스토머이고, 이 경우 충격보강 효과가 우수하다.
상기 α-올레핀계 공중합체 엘라스토머는 일례로 에틸렌-α-올레핀 공중합체 엘라스토머이고, 이 경우 충격보강 효과가 우수하다.
상기 α-올레핀은 일례로 탄소수 3 내지 10의 알켄, 또는 탄소수 6 내지 8의 알켄이며, 이 경우 충격보강 효과가 우수하다.
상기 휘스커는 침상의 섬유체로 일례로 칼륨 휘스커, 마그네슘 휘스커, 알루미늄 휘스커, 칼슘 휘스커 및 아연 휘스커로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있고, 이 경우 강성 보강 및 경량화 효과가 우수하다.
상기 칼륨 휘스커는 일례로 포타슘 티타네이트 휘스커이다.
상기 마그네슘 휘스커는 일례로 마그네슘 옥시설페이트이고, 이 경우 폴리프로필렌과 결합하여 강성, 유동성, 강공성 및 물성 밸런스가 우수한 효과가 있다.
상기 알루미늄 휘스커는 일례로 알루미늄 보레이트 휘스커이다.
상기 칼슘 휘스커는 일례로 칼슘 카보네이트 휘스커이다.
상기 아연 휘스커는 일례로 징크 옥사이드 휘스커이다.
상기 c)의 무기필러는 또 다른 예로 4 내지 8 중량%, 8 내지 12 중량%, 또는 12 내지 15 중량%일 수 있고, 이 범위 내에서 용도에 따른 물성 개선 및 경량화 효과가 우수하다.
상기 무기필러는 일례로 휘스커 41 내지 89 중량%; 및 판상 또는 구형의 무기충진제 11 내지 59 중량;를 포함하는 것일 수 있고, 이 경우 강성 및 내열성이 우수하고, 비중이 낮으면서도 치수안정성이 뛰어나며, 성형 시 표면특성이 뛰어난 효과가 있다.
또 다른 예로, 상기 무기필러는 휘스커 41 내지 89 중량%; 및 활석, 클레이, 카올린 및 탄산칼슘으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상 11 내지 59 중량%;를 포함하는 것일 수 있고, 이 경우 강성 및 내열성이 우수하고, 비중이 낮으면서도 치수안정성이 뛰어나며, 성형 시 표면특성이 뛰어난 효과가 있다.
상기 폴리프로필렌 수지 조성물은 일례로 산화방지제, 활제 또는 이들 모두를 더 포함할 수 있고, 이 경우 자동차 내외장재의 물성에 적합한 효과가 있다.
상기 폴리프로필렌 수지 조성물은 일례로 비중이 0.980 g/cm3 이하, 0.950 g/cm3 이하, 0.935 g/cm3 이하, 또는 0.935 내지 0.90 g/cm3일 수 있고, 이 경우 자동차 내외장재에 적용 시 이산화탄소 배출 감소 및 연비절감 효과가 우수하다.
본 기재의 사출성형품은 본 기재의 폴리프로필렌 수지 조성물로부터 제조됨을 특징으로 한다.
상기 사출성형품은 일례로 자동차 내외장재일 수 있다.
상기 자동차 내외장재는 일례로 범퍼, 사이드 실 몰딩, 가니쉬, 인스트루먼트 판넬, 도어 트림, 콘솔바디, 필라, 트림류 부품 등일 수 있다.
이하, 본 기재의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 기재를 예시하는 것일 뿐 본 기재의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.
[실시예]
하기 실시예 및 비교예에서 사용한 화합물은 다음과 같다.
* 고결정성 PP1: MI 30 g/10min인 폴리프로필렌 수지
* 고결정성 PP2: PP1과 그레이드가 다른 MI 30 g/10min인 폴리프로필렌 수지
* 충격보강제: 에틸렌-옥텐 공중합체 엘라스토머
* 휘스커: 비중 2.4 g/cm3의 마그네슘 휘스커
* Talc(활석): 비중 2.4 g/cm3의 판상 활석
* 첨가제: 1, 2차 산화방지제 및 활제
실시예 1 내지 5
하기 표 1에 나타낸 성분과 중량으로 이축 압출기에서 용융혼련 및 압출하여 펠렛을 제조한 다음, 이 펠렛을 사출성형하여 폴리프로필렌 수지 조성물 시편을 제조하였다.
비교예 1 내지 6
하기 표 2에 나타낸 성분과 중량으로 이축 압출기에서 용융혼련 및 압출하여 펠렛을 제조한 다음, 이 펠렛을 사출성형하여 폴리프로필렌 수지 조성물 시편을 제조하였다.
[시험예]
상기 실시예 1 내지 5 및 비교예 1 내지 6에서 제조된 폴리프로필렌 수지 조성물 시편의 비중, 용융지수(g/10min), 인장강도(kgf/cm2), 신율(%), 굴곡탄성율(kgf/cm2), 노치드 아이조드 충격강도(kgfcm/cm), 열변형온도(0.45MPa, ℃), CLTE(Coefficient of Linear Thermal Expansion), 수축률, 외관특성(육안관찰)을 측정하였고, 그 결과를 하기 표 1 및 2에 나타내었다.
구분 실시예
1 2 3 4 5
고결정성 PP1 93 30 30 30 30
고결정성 PP2 37 37 37 38
충격보강제 2 23 23 23 18
휘스커 3 5.5 6 7.5 10
Talc 2 4.5 4 2.5 4
첨가제 2 2 2 2 2
비중 0.92 0.948 0.945 0.942 0.97
용융지수 27.6 21 21 20.5 26
인장강도 315 210 216 220 240
신율 70 350 300 220 150
굴곡탄성율 18500 17300 18500 20500 24500
노치드 아이조드 충격강도 7.0 59 54 52 35
열변형온도 138 110 115 118 130
CLTE
(×10-5 m/m/℃)
MD 6.4 5.9 5.7 5.5 4.9
TD 13.5 12.3 12.5 12.6 11.2
TD-MD 7.1 6.4 6.8 7.1 6.3
수축률 MD 8.0 6.5 6.0 5.5 6.0
구분 비교예
1 2 3 4 5 6
고결정성 PP1 30 30 30 88 25 30
고결정성 PP2 37 37 37 - 37 32
충격보강제 23 23 23 2 23 18
휘스커 4 9 10 - - -
Talc 6 1 - 10 15 20
첨가제 2 2 2 2 2 2
비중 0.95 0.938 0.936 0.96 1.00 1.06
용융지수 21.2 20 20 27 25 21
인장강도 195 225 232 300 180 235
신율 250 180 150 60 150 100
굴곡탄성율 15500 23000 23500 17000 16000 23500
노치드 아이조드 충격강도 62 45 39 6.2 42 35
열변형온도 108 119 120 136 115 130
CLTE
(×10-5 m/m/℃)
MD 6.2 5.2 5.1 7.5 6.9 6.5
TD 13.8 14.0 14.7 16.5 14.5 14.1
TD-MD 7.6 8.8 9.6 9.0 7.6 7.6
수축률 MD 7.0 4.5 4.0 10 8.2 9.0
상기 표 1 및 2에 나타낸 바와 같이, 본 기재의 폴리프로필렌 수지 조성물은 휘스커를 포함하지 않거나, 휘스커와 무기충진제의 중량비가 다른 폴리프로필렌 수지 조성물과 비교하여(용도 별로 실시예 1과 비교예 4가 대응되고, 실시예 2 내지 4와 비교예 5가 대응되며, 실시예 5와 비교예 6이 대응됨) 가공성, 강성, 충격강도 및 내열성이 동등 또는 우수하고, 비중이 크게 낮으면서도 치수안정성이 뛰어난 것을 확인할 수 있었다.
또한, 본 기재의 폴리프로필렌 수지 조성물 시편(실시예 1 내지 5)은 표면에 흠이 발견되지 않아 외관 또는 표면 특성이 우수함을 확인할 수 있었다.

Claims (16)

  1. a) 폴리프로필렌 수지 57 내지 95 중량%;
    b) 충격보강제 1 내지 28 중량%; 및
    c) 휘스커가 41 내지 89 중량% 포함된 무기필러 4 내지 15 중량%;를 포함하는 것을 특징으로 하는
    폴리프로필렌 수지 조성물.
  2. a) 폴리프로필렌 수지 57 내지 95 중량%;
    b) 충격보강제 1 내지 28 중량%; 및
    c) 휘스커가 41 내지 89 중량% 포함된 무기필러 4 내지 15 중량%;를 포함하되,
    CLTE(coefficient of linear thermal expansion)의 TD-MD 값이 7.5 이하인 것을 특징으로 하는
    폴리프로필렌 수지 조성물.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서
    상기 무기필러는, 휘스커가 55 내지 89 중량% 포함된 무기필러인 것을 특징으로 하는
    폴리프로필렌 수지 조성물.
  4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서
    상기 폴리프로필렌 수지는, 프로필렌 93 내지 97 중량%와 공단량체 3 내지 7 중량%가 중합된 공중합체 수지인 것을 특징으로 하는
    폴리프로필렌 수지 조성물.
  5. 제 4항에 있어서
    상기 공단량체는, 알킬렌(단, 프로필렌 제외)인 것을 특징으로 하는
    폴리프로필렌 수지 조성물.
  6. 제 1항 또는 제 2항에 있어서
    상기 폴리프로필렌 수지는, 상기 폴리프로필렌 수지와 충격보강제 총 100 중량%에 대하여 71 내지 99 중량%인 것을 특징으로 하는
    폴리프로필렌 수지 조성물.
  7. 제 1항 또는 제 2항에 있어서
    상기 폴리프로필렌 수지는, 용융지수가 10 내지 100 g/10min인 것을 특징으로 하는
    폴리프로필렌 수지 조성물.
  8. 제 1항 또는 제 2항에 있어서
    상기 폴리프로필렌 수지는, 용융지수가 다른 2종 이상의 폴리프로필렌 수지의 혼합인 것을 특징으로
    폴리프로필렌 수지 조성물.
  9. 제 1항 또는 제 2항에 있어서
    상기 폴리프로필렌 수지는, 아이소택티서티(isotacticity)가 97 내지 99.5 %인 고결성 폴리프로필렌 수지인 것을 특징으로 하는
    폴리프로필렌 수지 조성물.
  10. 제 1항 또는 제 2항에 있어서
    상기 충격보강제는, α-올레핀 공중합체 엘라스토머인 것을 특징으로 하는
    폴리프로필렌 수지 조성물.
  11. 제 1항 또는 제 2항에 있어서
    상기 휘스커는, 칼륨 휘스커, 마그네슘 휘스커, 알루미늄 휘스커, 칼슘 휘스커 및 아연 휘스커로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는
    폴리프로필렌 수지 조성물.
  12. 제 1항 또는 제 2항에 있어서
    상기 무기필러는, 휘스커 41 내지 89 중량%; 및 판상 또는 구형의 무기충진제 11 내지 59 중량;를 포함하는 것을 특징으로 하는
    폴리프로필렌 수지 조성물.
  13. 제 1항 또는 제 2항에 있어서
    상기 무기필러는, 휘스커 41 내지 89 중량%; 및 활석, 클레이, 카올린 및 탄산칼슘으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상 11 내지 59 중량%;를 포함하는 것을 특징으로 하는
    폴리프로필렌 수지 조성물.
  14. 제 1항 또는 제 2항에 있어서
    상기 폴리프로필렌 수지 조성물은, 산화방지제, 활제 또는 이들 모두를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
    폴리프로필렌 수지 조성물.
  15. 제 1항 또는 제 2항의 폴리프로필렌 수지 조성물로부터 제조됨을 특징으로 하는
    사출성형품.
  16. 제 13항에 있어서,
    상기 사출성형품은, 자동차 내외장재인 것을 특징으로 하는
    사출성형품.
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