KR20170064670A - 폴리실록산 마스터배치 조성물 및 이의 제조방법 - Google Patents

폴리실록산 마스터배치 조성물 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 폴리실록산 마스터배치 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 폴리프로필렌 수지 본연의 물성 균형성, 즉 성형성, 내충격성, 강성, 내약품성 등이 특별히 저하되거나 변화되지 않으면서도 폴리프로필렌 수지의 내스크래치 특성을 향상시킬 수 있는 폴리실록산 마스터배치 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

Description

폴리실록산 마스터배치 조성물 및 이의 제조방법{Polysiloxane Masterbatch Composition and Method for Preparing the Same}
본 발명은 폴리실록산 마스터배치 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 폴리프로필렌 수지 본연의 물성 균형성, 즉 성형성, 내충격성, 강성, 내약품성 등이 특별히 저하되거나 변화되지 않으면서도 폴리프로필렌 수지의 내스크래치 특성을 향상시킬 수 있는 폴리실록산 마스터배치 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
자동차 분야에 있어 자동차용 부품으로 사용되는 플라스틱 소재에 대한 수요는 소재의 경량화(Weight reduction) 및 고성능화가 지속적으로 이루어짐에 따라 계속적인 증가 추세에 있다.
특히 다양한 플라스틱 소재 중에서 폴리프로필렌(Polypropylene) 수지는 성형성, 내충격성, 내약품성 등이 뛰어나고 저 비중 및 저가의 장점을 가지고 있어 자동차의 내외장재에 폭넓게 사용되고 있으며, 특히 인스트루먼트 판넬과 같이 안전성 및 기능성이 모두 요구되는 부품의 소재로도 적합하게 사용되고 있다.
그러나, 지금까지 개발된 폴리프로필렌 수지 조성물은 강성 및 내스크래치성, 내충격성 등의 물성 측면에서 우수하나, 물성이 높을수록 수지의 유동성이 감소하여 부품 경량화를 위한 얇은 두께의 부품 사출에 어려움이 있으며, 성형 제품의 표면 외관 문제 및 스크래치 문제가 발생하였다. 반면, 수지의 유동성을 높일 경우 내충격성이 약화되어, 사고 시 파편 발생의 위험이 있으며, 또한 성형 제품의 강성이 낮아져 변형 및 뒤틀림 현상의 발생으로 인스트루먼트 판넬 주변 부품과의 조립에 불리하였다.
지금까지 인스트루먼트 판넬, 글러브 박스, 콘솔, 필러 트림과 같은 자동차 무도장 내장재로 개발된 폴리프로필렌계 수지 조성물 중에는 내충격성 및 강성 등의 물성 측면에서 양호한 제품은 있으나, 충격강도가 높을수록 내스크래치성이 열등해지는 단점을 갖고 있다. 그런 까닭에 내충격성과 내스크래치성을 동시에 요구되는 경우에는 별도의 도장 작업이 필요하게 되며 이는 원가상승을 수반하게 된다.
이에 따라 대한민국 등록특허 제0387649호에서는 고결정성의 폴리프로필렌, 에틸렌α-올레핀 탄성체, 무기충진재, 유기 과산화물 및 가교조제를 함유시킨 폴리프로필렌 수지 조성물을 제안한 바 있으나, 이 경우 가교가 고분자량의 엘라스토머가 생성되어 내스크래치성은 개선되는 반면, 가공시 플로우 마크(flow mark) 발생으로 인한 외관 품질이 저하되는 단점을 지니고 있으며, 가교가 부족하면 스크래치 성능이 개선되지 않는 문제점이 있었다.
따라서, 충격강도, 강성 등의 기계적 성질, 플로우 마크 등의 가공성이 우수할 뿐만 아니라, 내스크래치성이 우수한 수지 조성물의 개발은 자동차 산업에 있어서 내구 및 감성 품질 향상을 위하여 매우 중요하게 요구되고 있는 시급한 과제로 대두되고 있다.
대한민국 등록특허 제0387649호
본 발명의 주된 목적은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 폴리프로필렌 수지 본연의 물성 균형성, 즉 성형 가공성, 내충격성, 강성, 내약품성 등이 특별히 저하되거나 변화되지 않으면서도 폴리프로필렌 수지의 내스크래치성을 크게 향상시킬 수 있는 폴리실록산 마스터배치 조성물 및 이의 제조방법을 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 구현예는, 폴리실록산 껌 15 ~ 70 중량%, 폴리프로필렌계 수지 15 ~ 70 중량%, 산무수물기 함유 폴리프로필렌계 수지 5 ~ 30 중량%, E/X 공중합체(여기서, E는 에틸렌이고, X는 탄소원자수 3 내지 8의 α,β-에틸렌계 불포화 카르복실산 임) 5 ~ 30 중량% 및 에폭시 관능성 폴리실록산 0.5 ~ 10 중량%를 포함하는 폴리실록산 마스터배치 조성물을 제공한다.
본 발명의 바람직한 일 구현예에서, 상기 폴리실록산 껌은 중량평균분자량이 100,000 g/mol 이상이며, 동점도(25 ℃)가 100,000 cSt 이상인 폴리디메틸실록산 중합체인 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 구현예에서, 상기 폴리프로필렌계 수지는 호모폴리머, 코폴리머 및 랜덤폴리머로 구성된 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 구현예에서, 상기 산무수물기 함유 폴리프로필렌계 수지는 무수말레인산, 무수이타콘산 및 무수시트라콘산으로 구성된 군에서 선택되는 1종 이상의 산무수물기를 함유한 폴리프로필렌계 수지인 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 구현예에서, 상기 E/X 공중합체의 X는 E/X 공중합체 총 중량에 대하여, 5 내지 30 중량%인 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 구현예에서, 상기 E/X 공중합체는 에틸렌/아크릴산 공중합체 및 에틸렌/메타크릴산 공중합체로 구성된 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 다른 구현예는, 폴리실록산 껌 15 ~ 70 중량%, 폴리프로필렌계 수지 15 ~ 70 중량%, 산무수물기 함유 폴리프로필렌계 수지 5 ~ 30 중량%, E/X 공중합체(여기서, E는 에틸렌이고, X는 탄소원자수 3 내지 8의 α,β-에틸렌계 불포화 카르복실산 임) 5 ~ 30 중량% 및 에폭시 관능성 폴리실록산 0.5 ~ 10 중량%를 혼합하는 것을 특징으로 하는 폴리실록산 마스터배치 조성물의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 바람직한 다른 구현예에서, 상기 폴리실록산 껌은 중량평균분자량이 100,000 g/mol 이상이며, 동점도(25 ℃)가 100,000 cSt 이상인 폴리디메틸실록산 중합체인 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 바람직한 다른 구현예에서, 상기 폴리프로필렌계 수지는 호모폴리머, 코폴리머 및 랜덤폴리머로 구성된 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 바람직한 다른 구현예에서, 상기 산무수물기 함유 폴리프로필렌계 수지는 무수말레인산, 무수이타콘산 및 무수시트라콘산으로 구성된 군에서 선택되는 1종 이상의 산무수물기를 함유하는 폴리프로필렌계 수지인 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 바람직한 다른 구현예에서, 상기 E/X 공중합체의 X는 E/X 공중합체 총 중량에 대하여, 5 내지 30 중량%인 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 바람직한 다른 구현예에서, 상기 E/X 공중합체는 에틸렌/아크릴산 공중합체 및 에틸렌/메타크릴산 공중합체로 구성된 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 따른 폴리실록산 마스터배치 조성물은 폴리프로필렌 수지에 함유시킴으로써, 폴리프로필렌 수지 조성물의 물성 변화를 일으키지 않으면서 폴리프로필렌 수지 조성물의 내스크래치 특성을 크게 향상시킬 수 있다.
다른 식으로 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 모든 기술적 및 과학적 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 숙련된 전문가에 의해서 통상적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로, 본 명세서에서 사용된 명명법 은 본 기술분야에서 잘 알려져 있고 통상적으로 사용되는 것이다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 발명은 폴리실록산 껌 15 ~ 70 중량%, 폴리프로필렌계 수지 15 ~ 70 중량%, 산무수물기 함유 폴리프로필렌계 수지 5 ~ 30 중량%, E/X 공중합체(여기서, E는 에틸렌이고, X는 탄소원자수 3 내지 8의 α,β-에틸렌계 불포화 카르복실산 임) 5 ~ 30 중량% 및 에폭시 관능성 폴리실록산 0.5 ~ 10 중량%를 포함하는 폴리실록산 마스터배치 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
보다 구체적으로, 본 발명에 따른 폴리실록산 마스터배치 조성물은 폴리프로필렌 수지 조성물에 함유시킴으로써, 폴리프로필렌 수지 본연의 물성 균형성, 즉 성형 가공성, 내충격성, 강성, 내약품성 등이 특별히 저하되거나 변화되지 않으면서 폴리프로필렌 수지 성형품의 내스크래치 특성을 크게 개선시킬 수 있다.
본 발명에 따른 폴리실록산 마스터배치 조성물은 폴리실록산 껌, 폴리프로필렌계 수지, 산무수물기 함유 폴리프로필렌계 수지, E/X 공중합체(여기서, E는 에틸렌이고, X는 탄소원자수 3 내지 8의 α,β-에틸렌계 불포화 카르복실산 임) 및 에폭시 관능성 폴리실록산을 포함한다.
상기 폴리실록산 껌은 내스크래치성이나 내마모성 등의 표면 특성을 개선시키는 것으로, 초고분자량(ultra high molecular weight) 폴리디메틸실록산 중합체이며, 중량평균분자량이 100,000 g/mol 이상이고, 동점도(25 ℃)가 100,000 cSt 이상일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 중량평균분자량이 300,000 ~ 1,000,000 g/mol 이며, 동점도(25 ℃)가 10,000,000 ~ 20,000,000 cSt 인 것이 표면특성 개선 측면에서 좋다.
또한, 상기 폴리실록산 껌은 마스터배치 조성물 총 중량에 대하여, 15 중량% 미만일 경우, 폴리실록산 껌 함량이 작아 폴리프로필렌 수지 성형품의 내스크래치성이 저하되는 문제점이 있고, 70 중량%를 초과할 경우에는 마스터배치 가공시 폴리프로필렌의 사용량이 작아 가공성에 문제가 발생될 수 있어, 상기 폴리실록산 껌은 폴리실록산 마스터배치 조성물 총 중량에 대하여, 15 ~ 70 중량%로 함유할 수 있다.
본 발명에 있어서, 폴리프로필렌계 수지는 마스터배치 조성물에서 캐리어 수지 역할을 하는 것으로, 호모폴리머, 코폴리머 및 랜덤폴리머 중 하나 이상 선택될 수 있으며, 용융지수(melt index, ASTMD 1238, 230 ℃/2.16 kg)가 5 g/10min 이상인 폴리프로필렌계 수지가 사용할 수 있고, 폴리실록산 껌과 상용성 측면에서 바람직하게는 용융지수가 10 ~ 100 g/10min인 것을 사용할 수 있다.
상기 폴리프로필렌계 수지는 마스터배치 조성물 총 중량에 대하여, 15 중량% 미만일 경우, 폴리프로필렌계 수지에 비해 상대적으로 폴리실록산 껌이 과다해서 펠렛 형태의 마스터배치 제조가 어렵고, 70 중량%를 초과할 경우에는 내스크래치성 효과를 기대할 수 없는 문제가 발생될 수 있어 폴리실록산 마스터배치 조성물 총 중량에 대하여, 15 ~ 70 중량%로 함유할 수 있다.
본 발명에 있어서, 산무수물기 함유 폴리프로필렌계 수지는 폴리프로필렌수지와 탈크와의 상용성 증대를 위하여 사용하는 것으로, 무수말레인산, 무수이타콘산 및 무수시트라콘산으로 구성된 군에서 선택되는 1종 이상의 산무수물을 이축압출기, 반응용기 등에서 그라프트 반응을 시킨 폴리프로필렌 단독 중합체 또는 공중합체일 수 있다. 이때, 상기 산무수물기 함유 폴리프로필렌계 수지의 그라프트 율은 0.1 ~ 10 중량%이고, 바람직하게는 0.5 ~ 5 중량%일 수 있으며, 용융지수(230℃, 2.16kg)는 30 g/10min 이상, 바람직하게는 100 ~ 500 g/10min인 것이 최종 제품의 흐름성 측면에서 바람직하다.
또한, 상기 산무수물기 함유 폴리프로필렌계 수지는 마스터배치 조성물 총 중량에 대하여, 5 중량% 미만일 경우, 폴리프로필렌과 탈크와의 상용성이 저하되어 내스크래치성 향상이 미흡하고, 30 중량%를 초과할 경우에는 내스크래치성은 우수하나, 최종 폴리프로필렌 수지 조성물의 충격강도가 저하되고, 흐름성이 저하되어 폴리프로필렌 수지 성형품의 표면에 플로우 마크가 발생하는 문제가 발생될 수 있어, 폴리실록산 마스터배치 조성물 총 중량에 대하여, 5 ~ 30 중량%로 함유할 수 있고, 더욱 바람직하게는 10 ~ 20 중량%로 함유되는 것이 폴리프로필렌 수지 성형품의 충격강도와 내스크래치 특성의 밸런스를 유지시킬 수 있다.
일 예로, 이축압출기에서 얻어지는 산무수물기 함유 폴리프로필렌계 수지는 폴리프로필렌계 수지는 폴리프로필렌계 수지 100 중량부에 무수말레산, 무수이타콘산, 무수시트라콘산 등과 같은 산무수물 0.1 ~ 10 중량부, 좋기로는 0.2 ~ 3 중량부, 2,2 -아조비스이소부티로니트릴, 2,2 -아조비스(2,4,4-트리메틸발레로니트릴) 등 아조계 화합물, 디큐밀퍼옥사이드, t-부틸퍼옥사이드 등 과산화물과 같은 라디칼 개시제 0.01 ~ 3 중량부, 좋기로는 0.02 ~ 1 중량부를 배합하여 이축압출기(실린더 온도; 180 ~ 250℃)를 통해 그라프트 반응을 시킴으로써 얻어진다.
이러한 산무수물기 함유 폴리프로필렌계 수지의 보다 구체적인 예로서는 무수말레산 그라프트 폴리프로필렌인 Mitsui Chemical사 Admer QB510A, QF551A, DuPont사 Bynel 50E662, 50E739, Fusabond P613, P353, (주)에스피사 CP100 등을 들 수 있다.
본 발명에 있어서, E/X 공중합체는 에틸렌(E)와 탄소원자수 3 내지 8의 α,β-에틸렌계 불포화 카르복실산(X)의 공중합체로, 상기 X 함량이 E/X 공중합체 총 중량에 대하여, 5 ~ 30 중량%로 함유될 수 있다. 상기 X 함량이 E/X 공중합체 총 중량에 대하여, 5 중량% 미만일 경우, 폴리프로필렌 수지와 탈크와의 상용성이 떨어져 내스크래치성의 증대 효과가 미비하며, 30 중량%를 초과할 경우에는 폴리프로필렌 수지와 폴리실록산 껌과의 상용성을 저하시켜 내스크래치 특성을 떨어뜨리는 문제점이 발생될 수 있다.
상기 E/X 공중합체의 구체적인 예로는 에틸렌/아크릴산 공중합체, 에틸렌/메타크릴산 공중합체 등일 수 있고, 상기 에틸렌/아크릴산 공중합체는 엑손 모빌사의 상품명 Escor 및 다우 케미칼사 상품명 Primacor가 판매되고 있으며, 에틸렌/메타크릴산 공중합체는 듀폰사의 상품명 Nucrel이 판매되고 있으나, 이에 제한 없이 사용할 수 있다.
상기 E/X 공중합체는, 산무수물기 함유 폴리프로필렌계 수지 사용시 폴리프로필렌 수지 조성물의 내스크래치성은 증대되나 충격 강도 저하에 따른 물성 발란스가 깨지는 문제와 흐름성 저하로 인한 폴리프로필렌 성형품의 표면에 플로우 마크가 형성되는 것을 개선하기 위해 폴리실록산 마스터배치 조성물 총 중량에 대하여, 5 ~ 30 중량%로 사용할 수 있고, 기계적 물성, 내스크래치성 및 표면 플로우 마크 밸런스 측면에서 바람직하게 10 ~ 20 중량%를 사용할 수 있다.
본 발명에 있어서, 에폭시 그룹을 함유하는 에폭시 관능성 폴리실록산(양말단형 또는 측쇄형)은 마스터 배치 조성물 성분인 폴리실록산 껌, 산무수물기 함유 폴리프로필렌계 수지 및 E/X 공중합체와의 상용성을 증대시키기 위해 사용되는 것으로, 일 예로 하기 화학식 1, 2 및 3으로 표시할 수 있으며, 에폭시 관능성 폴리실록산의 에폭시 당량은 E/X 공중합체와의 반응성 측면에서 0.35 내지 5.5 Eq/kg일 수 있다.
[화학식 1]
Figure pat00001
[화학식 2]
Figure pat00002
[화학식 3]
R-CH2CH2CH2OCH2-
(상기 화학식에서, R은 알킬기이고, n 및 m은 각각 독립적으로 10 ~ 200의 정수 임)
이때, 상기 에폭시 관능성 폴리실록산은 폴리실록산 마스터배치 조성물 총 중량에 대하여 0.5 내지 10 중량%를 사용할 수 있고, 바람직하게는 조성물 성분의 상용성 측면에서 1 내지 5 중량%를 사용할 수 있다. 만일, 상기 에폭시 관능성 폴리실록산이 마스터배치 조성물 총 중량에 대하여 0.5 중량% 미만으로 사용할 경우, E/X 공중합체와의 폴리실록산과의 상용성 저하로 마스터배치 내에서 폴리실록산의 도메인이 커 내스크래치성이 떨어지는 문제점이 발생될 수 있고, 10 중량%를 초과하여 사용할 경우에는 제조원가가 증가하는 문제점이 발생될 수 있다.
본 발명에 따른 폴리실록산 마스터배치 조성물은 혼합/혼련한 후, 펠렛화를 통하여 사출성형을 통해 폴리실록산 마스터배치를 제조할 수 있다. 이때, 상기 혼합/ 혼련은 반바리 믹서, 일축압출기, 이축압출기, 다륜스크류 압출기 등의 일반적인 용융 혼련기를 이용하는 방법이 채용될 수 있으며, 이때 혼련 온도는 마스터배치 조성물의 성분이 균일하게 혼합될 수 있는 온도이면 제한 없이 사용 가능하고, 바람직하게는 150∼ 200℃에서 수행할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 폴리실록산 마스터 배치 조성물은 폴리프로필렌 수지 조성물에 함유시킴으로써, 폴리프로필렌 수지 본연의 물성 균형성, 즉 성형 가공성, 내충격성, 강성, 내약품성 등이 특별히 저하되거나, 변화되지 않으면서도 폴리프로필렌 수지의 내스크래치성을 크게 향상시킬 수 있다. 이때, 상기 폴리실록산 마스터 배치 조성물의 함량은 폴리프로필렌 수지 조성물의 베이스 수지 100 중량부에 대하여, 상기 폴리실록산 마스터배치 조성물 0.1 내지 5 중량부를 함유시킬 수 있다.
만일, 폴리프로필렌 수지 조성물의 베이스 수지 100 중량부에 대하여, 0.1 중량부 미만으로 폴리실록산 마스터배치 조성물을 함유시킬 경우, 폴리프로필렌 수지의 내스크래치 성능의 효과가 없기 때문에 바람직하지 않고, 5 중량부를 초과할 경우에는 내스크래치 성능의 추가적인 향상이 어려우며 가격문제로 효율적이지 못하기 때문에 바람직하지 않다.
상기 폴리프로필렌 수지 조성물에 있어서, 베이스 수지는 폴리프로필렌 수지 조성물에 사용되는 통상의 베이스 수지로, 호모 폴리프로필렌 수지, 랜덤공중합체 폴리프로필렌 수지 및 블록공중합체 폴리프로필렌 수지로 구성된 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 폴리프로필렌 수지 조성물에는 적당한 유연성과 강성 균형을 갖도록 고무성분을 포함할 수 있다. 상기 고무성분으로는 폴리프로필렌 수지 조성물에 사용되는 고무성분이면 제한 없이 사용 가능하고, 일예로 폴리올레핀 엘라스토머 등일 수 있으며, 고무성분의 함량은 충격보강이나 강성 등의 물성 균형이 유지될 수 있는 함량으로 첨가될 수 있다.
본 발명의 폴리프로필렌 수지 조성물은 적당한 유연성과 강성 균형을 가지도록 무기충진제를 포함할 수 있다. 상기 무기충진제로는 유리섬유, 탈크, 운모, 탄산칼슘, 규회석, 황산바륨, 클레이, 황산마그네슘, 위스커 등일 수 있고, 특히 탈크가 바람직하다. 상기 무기충진제는 조성물에 유연성 및 강성을 부여할 뿐만 아니라, 저온충격성, 강성 등의 특성을 향상시킨다. 상기 무기충진제의 함량은 당업계에서 사용되는 함량으로 물성 균형이 유지될 수 있는 함량으로 첨가될 수 있다.
또한, 본 발명의 폴리프로필렌 수지 조성물은 착색제가 추가적으로 포함될 수 있다. 추가적으로 첨가될 수 있는 착색제로는 예를 들어, 알루미늄 플레이크, 알루미늄 가루, 알루미늄 박, 아연 분, 브론즈 분, 진주 운모, 티탄 흰색, 산화 아연, 황화 아연, 크롬 노랑, 바륨 노랑, 군청색, 코발트 청색, 코발트 녹색 또는 카본 블랙 등으로 예시되는 무기물 안료, 또는 워청 레드(Watchung Red), 퍼머넌트 레드(Permanant Red), 팔라듐 레드(Palladium Red), 벤지딘 옐로(Benzidine Yellow), 프탈로시아닌 그린(Phthalocyanine Green) 등으로 예시되는 유기 안료 어느 쪽도 적용이 가능하다. 상기 착색제는 그대로 첨가되거나 폴리프로필렌과 미리 적정비율로 혼합한 착색제 마스터배치의 형태로 첨가될 수 있으며, 그 함량은, 수지 조성물의 물성에 영향을 주지 않으면서, 착색효과를 얻기 위하여, 수지 조성물 전체 중량에 대하여 0.5 ~ 10 중량%가 바람직하다.
그 외에, 본 발명의 폴리프로필렌 수지 조성물에는 당업계에 공지된 첨가제들이 추가적으로 사용될 수 있다. 예컨대, 장기 내열안정제, 내후안정제, 대전방지제, 활제, 슬립제(SLIP제), 핵제, 난연제 등을 본 발명의 목적에 어긋나지 않는 범위에서 첨가할 수 있다.
본 발명은 다른 관점에서, 상기 폴리프로필렌 수지 조성물로 제조된 성형품에 관한 것이다.
본 발명에 따른 성형품은 발명의 기술 분야에서 알려진 방법으로 제조된 것으로, 압출 공정과 사출 공정을 통하여 제조된 사출 성형품이다. 보다 구체적으로 상기 언급한 폴리프로필렌 수지 조성물의 구성성분을 압출기에 투입하고, 상기 압출기 내에서 이들을 용융 혼련하고, 펠렛 타이징하여 폴리프로필렌 수지 조성물을 제조한다. 다음으로, 상기 수지 조성물을 사출기에 투입하여 사출 성형을 통하여 성형품을 제조한다. 상기 성형품은 자동차 내외장재일 수 있다.
이하 본 발명을 하기의 실시예 및 비교예에 의하여 보다 구체적으로 설명한다. 하기의 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 예에 지나지 않으며, 본 발명의 보호범위를 제한하는 것은 아니다.
[ 제조예 ]
하기 표 1에 나타낸 각 성분을 균일하게 분산시키기 위하여, 먼저 구성성분 (A) 폴리디메틸실록산 껌, (B) 폴리프로필렌계 수지, (C) 무수말레인산 그라프트 폴리프로필렌계 수지, (D) E/X 공중합체 및 (E) 에폭시 관능성 폴리실록산을 니더에서 용융 블렌딩을 실시하여 펠렛 상태로 수득하였다.
성분 제조예 1
(중량%)		 제조예 2
(중량%)		 제조예 3
(중량%)		 제조예 4
(중량%)
(A) 폴리디메틸실록산 껌 45 45 50 50
(B) 호모 폴리프로필렌(HJ500) 20 20 25 25
(C) 무수말레인산 그라프트 폴리프로필렌(CP100) 20 15 25 15
(D) 에틸렌/아크릴산 공중합체(Escor 5200) 10 15 - 10
(E) 에폭시 관능성 폴리실록산(FD480) 5 5 - -
(A) 폴리디메틸실록산 껌(Dow Corning사): 중량평균분자량 300,000g/mol , 동점도(25℃) 10,000,000 cSt
(B) 호모 폴리프로필렌((주) 한화토탈, HJ500): MI(230℃, 2.16kg) 11 g/10min
(C) 무수말레인산 그라프트 폴리프로필렌((주)에스피사 CP100)
(D) E/X 공중합체(엑손모빌사, Escor 5200, X 함량 15 중량%)
(E) 에폭시 관능성 폴리실록산((주)다미폴리켐사, FD480): 화학식 1의 양말단형(R-은 -CH2CH2CH2OCH2-이고, n은 100임)
[ 실시예 및 비교예 ]
하기 표 2에 나타낸 각 성분을 균일하게 분산시키기 위하여, 먼저 구성성분 (F) 베이스 수지, (G) 고무성분, (H) 무기충진제, (I) Slip제, (J) 착색제 및 (K) 폴리실록산 마스터배치 조성물을 리본믹서로 혼합하고, L/D=40, Φ=30 ㎜인 이축 압출기를 사용하여 압출온도 210 ℃, 스크류 회전수 400 rpm으로 압출하여 펠렛으로 제조하였다. 제조된 펠렛은 80 ℃에서 2시간 건조 후, 사출기에서 성형온도 200 ℃, 금형온도 25 ℃ 조건으로 사출하여 물성 시편을 제조하였다.
조성 실시예 1
(중량%)		 실시예 2
(중량%)		 비교예 1
(중량%)		 비교예 2
(중량%)		 비교예 3
(중량%)
(F) 베이스 수지 블록 폴리프로필렌(BJ750) 57.5 57.5 57.2 57.5 57.5
(G) 고무성분 폴리올레핀 엘라스토머(Engage 8100) 18 18 18 18 18
(H) 무기충진제 탈크(KC2000C) 20 20 20 20 20
(I) Slip제 Erucamide - - 0.3 - -
(J) 착색제 Carbon black(40%) Master batch 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5
(K) 폴리실록산 마스터 배치 조성물 MB50-001 - - 3 - -
제조예 1 3 - - - -
제조예 2 - 3 - - -
제조예 3 - - - 3 -
제조예 4 - - - - 3
(F) 베이스 수지: 블록 폴리프로필렌((주)한화토탈, BJ730)
(G) 고무성분: 폴리올레핀 엘라스토머(Dow Chemical사, Engage 8200)
(H) 무기충진제: 평균 입경 4.5±1.0 ㎛인 탈크(코츠사, KC2000C)
(I) Slip제: Erucamide(Akzonobel사)
(J) 착색제: NB 9096(우성케미칼사)
(K) 폴리실록산 마스터배치: MB50-001(Multibase사)
실시예 1 및 2와 비교예 1 내지 3에서 제조된 시편의 하기 물성을 측정하여 표 3에 나타내었다.
(1) 밀도: ASTM D792 법에 준하여 측정하였다.
(2) MI(Melt index): ASTM D1238 법에 따라 230℃에서 2.16kg 하중으로 측정하였다.
(3) 인장강도 : ASTM D638 법에 따라 측정하되 하중 인가 속도는 50 mm/min로 측정하였다.
(4) 굴곡강도와 굴곡탄성율 : ASTM D790법에 따라 측정하되 하중 인가 속도는 10mm/min로 측정하였다.
(5) 아이조드 충격강도 (1/4 및 1/8 노치) : ASTM D256법에 따라 상온(23 ℃) 및 -30 ℃에서 Notched 시험편으로 측정하였다.
(6) 내스크래치성 : 현대 기아차 규격 표준인 MS210-05(사파이어 법) 및 GM 표준규격인 GMW14688-A-10N(에릭슨 법)을 준용하여 측정하였다.
(7) 내오염성: 현대 기아차 규격 표준인 MS210-05를 준용하여 측정하였다.
구분 실시예 1 실시예 2 비교예 1 비교예 2 비교예 3
밀도(g/cm3) 1.05 1.05 1.05 1.05 1.05
MI(230℃, 2.16kg, g/10min) 21 20 22 15 16
인장강도(MPa) 21.2 21.8 20.3 22.6 22.4
굴곡탄성율(MPa) 1,650 1,670 1,550 1,740 1,720
노치 충격강도(kJ/m2) 32 31 35 25 24
내스크래치(GMW14162, △L) 0.3 0.3 1.3 0.3 0.3
내오염성(△Y) 1.5 1.3 2.4 2.5 2.8
표 3에 나타난 바와 같이, 실시예 1 및 2에서 제조된 시편은 양호한 기계적 물성, 내충격성, 내열성, 표면특성 및 내오염성을 보유하면서 동시에 탁월한 내스크래치성을 가짐을 알 수 있는 반면, 비교예 1의 시편은 내스크래치 특성을 탁월하나, 굴곡탄성율이나 인장강도가 취약함을 알 수 있고, 비교예 2 및 3의 시편은 충격강도가 취약하고, 표면특성과 내오염성이 불량한 것으로 나타났다.
따라서, 본 발명에 따른 폴리실록산 마스터배치 조성물은 폴리프로필렌 수지 조성물의 물성 변화를 일으키지 않으면서 폴리프로필렌 수지 조성물의 내스크래치 특성을 크게 향상시킬 수 있음을 확인할 수 있었다.
본 발명의 단순한 변형 또는 변경은 모두 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.

Claims (12)

  1. 폴리실록산 껌 15 ~ 70 중량%, 폴리프로필렌계 수지 15 ~ 70 중량%, 산무수물기 함유 폴리프로필렌계 수지 5 ~ 30 중량%, E/X 공중합체(여기서, E는 에틸렌이고, X는 탄소원자수 3 내지 8의 α,β-에틸렌계 불포화 카르복실산 임) 5 ~ 30 중량% 및 에폭시 관능성 폴리실록산 0.5 ~ 10 중량%를 포함하는 폴리실록산 마스터배치 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 폴리실록산 껌은 중량평균분자량이 100,000 g/mol 이상이며, 동점도(25 ℃)가 100,000 cSt 이상인 폴리디메틸실록산 중합체인 것을 특징으로 하는 폴리실록산 마스터배치 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 폴리프로필렌계 수지는 호모폴리머, 코폴리머 및 랜덤폴리머로 구성된 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 폴리실록산 마스터배치 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 산무수물기 함유 폴리프로필렌계 수지는 무수말레인산, 무수이타콘산 및 무수시트라콘산으로 구성된 군에서 선택되는 1종 이상의 산무수물기를 함유하는 폴리프로필렌계 수지인 것을 특징으로 하는 폴리실록산 마스터배치 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 E/X 공중합체의 X는 E/X 공중합체 총 중량에 대하여, 5 내지 30 중량%인 것을 특징으로 하는 폴리실록산 마스터배치 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 E/X 공중합체는 에틸렌/아크릴산 공중합체 및 에틸렌/메타크릴산 공중합체로 구성된 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 폴리실록산 마스터배치 조성물.
  7. 폴리실록산 껌 15 ~ 70 중량%, 폴리프로필렌계 수지 15 ~ 70 중량%, 산무수물기 함유 폴리프로필렌계 수지 5 ~ 30 중량%, E/X 공중합체(여기서, E는 에틸렌이고, X는 탄소원자수 3 내지 8의 α,β-에틸렌계 불포화 카르복실산 임) 5 ~ 30 중량% 및 에폭시 관능성 폴리실록산 0.5 ~ 10 중량%를 혼합하는 것을 특징으로 하는 폴리실록산 마스터배치 조성물의 제조방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 폴리실록산 껌은 중량평균분자량이 100,000 g/mol 이상이며, 동점도(25 ℃)가 100,000 cSt 이상인 폴리디메틸실록산 중합체인 것을 특징으로 하는 폴리실록산 마스터배치 조성물의 제조방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 폴리프로필렌계 수지는 호모폴리머, 코폴리머 및 랜덤폴리머로 구성된 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 폴리실록산 마스터배치 조성물의 제조방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 산무수물기 함유 폴리프로필렌계 수지는 무수말레인산, 무수이타콘산 및 무수시트라콘산으로 구성된 군에서 선택되는 1종 이상의 산무수물기를 함유하는 폴리프로필렌계 수지인 것을 특징으로 하는 폴리실록산 마스터배치 조성물의 제조방법.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 E/X 공중합체의 X는 E/X 공중합체 총 중량에 대하여, 5 내지 30 중량%인 것을 특징으로 하는 폴리실록산 마스터배치 조성물의 제조방법.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 E/X 공중합체는 에틸렌/아크릴산 공중합체 및 에틸렌/메타크릴산 공중합체로 구성된 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 폴리실록산 마스터배치 조성물의 제조방법.
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