KR20170143265A - 자동차 내외장재용 폴리프로필렌 복합수지의 내스크래치성능 개선을 위한 탈크 마스터배치 수지 조성물의 제조방법 - Google Patents

자동차 내외장재용 폴리프로필렌 복합수지의 내스크래치성능 개선을 위한 탈크 마스터배치 수지 조성물의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자동차 내외장재용 폴리프로필렌 복합수지의 내스크래치성능 개선을 위한 탈크 마스터배치 수지 조성물의 제조방법에 관한 것으로서, 상기 탈크 마스터배치 조성물은 마스터배치 조성물은 전체 100 중량부 기준으로 탈크 50~90 중량%, 내스크래치 첨가제 10~20 중량% 및 폴리프로필렌 0~30 중량%가 포함된 것이며, 상기 내스크래치 첨가제는 폴리프로필렌에 무수말레인산이 그라프트된 변성폴리프로필렌, 산화방지제, 유기 과산화물, 개환 촉매, 아민 등이 포함된 것이다. 상기 탈크 마스터배치 수지 조성물을 이용함으로써 복합폴리프로필렌 소재의 자동차 내외장재 조성물에 첨가되어 내구성과 내스크래치성이 우수하고 제조비용이 절감된 자동차 내외장재를 용이하게 제조할 수 있다.

Description

자동차 내외장재용 폴리프로필렌 복합수지의 내스크래치성능 개선을 위한 탈크 마스터배치 수지 조성물의 제조방법 {Manufacturing method of talc master batch resin composition with scratch resistant for interior or exterior material of automobile}
본 발명은 자동차 내외장재용 폴리프로필렌 복합수지의 내스크래치성능 개선을 위한 탈크 마스터배치 수지 조성물의 제조방법에 관한 것이다. 좀 더 자세하게는 본 발명은 탈크와 내스크래치성 첨가제를 복합화하여 마스터배치 형태로 제조한 조성물에 관한 것으로서, 자동차 내외장재용 폴리프로필렌 복합수지 제조시 상기 조성물을 첨가하여, 자동차 내외장재용 복합수지에 탈크와 내스크래치 첨가제를 별도로 투입하는 공정을 단순화하고, 파우더형태의 탈크를 펠렛화 함으로써 복합수지 작업환경을 개선하는 효과가 있는 조성물의 제조방법에 관한 것이다. 또한 본 발명은 범용의 공지된 자동차 내외장재용 내스크래치 첨가제를 사용했을 때보다 우수한 내스크래치성능이 발현되는 자동차 내외장재용 탈크 마스터배치 수지 조성물의 제조방법에 관한 것이다.
폴리프로필렌 수지는 성형성이 우수하고, 저 비중, 저가라는 장점 때문에 널리 사용되고 있으며, 특히 자동차의 경량화를 위한 금속 재료를 대체할 수 있는 재료로서 복합수지의 형태로 자동차의 내외장재로 많이 사용되고 있다. 그러나, 이와 같은 폴리프로필렌 복합수지 성형조성물은 강성을 높이기 위해 탈크 등의 무기물 첨가하게 되는데, 무기물에 의해 강성은 강화되지만 반면에 내스크래치성이 낮은 단점을 가지고 있어서 이를 보완하기 위하여 지금까지는 지방족 아마이드 또는 초고분자량 실록산을 복합수지 제조시에 첨가하여 사용하고 있다. 그러나, 지방족 아마이드는 폴리프로필렌 수지에 비하여 분자량이 대단히 작기 때문에 성형품 표면으로의 이행이 빠르게 일어나고, 고온 성형시 휘발에 의한 외관 불량은 물론 성형 후 백화 현상 등이 나타나는 구조적 단점이 있으며, 초고분자량 실록산은 지방족 아마이드에 비해 분자량이 크고 성형품 표면으로 이행이 적은 반면, 성형품 제조시 다량을 첨가해야 하는데다가 가격이 비싸며, 저분자량 실록산이 탈크에 흡착되어 스크래치성능이 저하되는 단점이 있다.
이를 구조적으로 개선하기 위하여 이루어진 또 다른 방법은 알파올레핀과 불포화카르복시산과의 공중합체 즉, 알파 올레핀-아크릴레이트 공중합체 또는 알파올레핀-말레이트 공중합체에 아민기를 투입시켜 내스크래치성을 향상시키려는 노력이 있었으나 제조 공정이 복잡하고, 폴리프로필렌 복합수지 제조시에 폴리프로필렌과 무기 충진재와의 분산성이 우수하지 못하여 분산성 및 접착성을 향상시키기 위해서는 무수말레인산이나, 아크릴산과 같은 불포화카르복시산이 그라프트된 변성폴리올레핀을 별도로 사용하여야 하는 단점이 있다.
탈크는 폴리프로필렌의 강성을 높이기 위한 소재로 하는 자동차 내외장재 조성물의 충전제로 사용되지만 파우더형태로 가루날림이 심해 내외장재 조성물에 포함되는 함량을 정량하기가 쉽지 않아 비용절감 등의 장점이 있음에도 불구하고 내외장재 조성물을 제조하는데 어려움이 있다. 자동차 경량화 추세에 맞추어 고함량, 박막화 소재가 개발되면서 탈크함량이 증가되어 자동차 내외장재용 폴리프로필렌 복합수지 제조시 분산저하 및 별도의 투입설비가 필요한데, 탈크를 내장재 조성물에 첨가할 경우, 역시 내스크래치성이 저하된다는 단점이 발생하여, 이를 보완할 수 있는 내스크래치 첨가제의 사용이 필수적이라고 할 수 있다.
따라서, 본 발명자들은 무수말레인산이 그라프트된 변성폴리프로필렌에 지방족 아민을 직접 반응시켜 변성폴리프로필렌-이미드 형태의 내스크래치 첨가제와 탈크를 복합화하여 자동차 내외장재 제조용 마스터배치 조성물을 제조하고, 이를 자동차 내외장재 제조용 복합폴리프로필렌 조성물에 첨가할 수 있게 함으로써, 탈크의 정량 첨가가 가능하면서도 고함량 탈크제품의 분산성을 해결함과 동시에 공지된 범용의 지방족아마이드 및 초고분자량 실록산 계통의 내스크래치 첨가제보다 내스크래치성이 강화된 자동차 내외장재 조성물의 원료 제공을 가능하게 하였다.
대한민국 등록특허 제10-0933853호 (발명의 명칭 : 내스크래치성이 향상된 생분해성 방담시트 및 그 제조방법, 출원인 : 도레이새한 주식회사, 등록일 : 2009년12월16일) 대한민국 공개특허 제10-2010-0033256호 (발명의 명칭 : 폴리프로필렌 수지 조성물 및 이에 의한 플라스틱 성형품, 출원인 : 호남석유화학 주식회사, 공개일 : 2010년03월29일) 대한민국 공개특허 제10-2002-0050460호 (발명의 명칭 : 자동차 내장재용 폴리프로필렌 수지 조성물, 출원인 : 현대자동차주식회사, 공개일 : 2002년06월27일)
본 발명의 목적은 자동차 내외장재용 폴리프로필렌 복합수지의 내스크래치성능 개선을 위한 탈크 마스터배치 수지 조성물의 제조방법을 제공하는 데에 있다.
본 발명은 탈크, 변성 폴리프로필렌-이미드 수지 및 폴리프로필렌이 함유된 것을 특징으로 하는 자동차 내외장재용 폴리프로필렌 복합수지의 내스크래치성능 개선을 위한 탈크 마스터배치 수지 조성물의 제조방법에 관한 것이다.
바람직하게는 폴리프로필렌에 무수말레인산이 그라프트된 변성폴리프로필렌 에, 산화방지제, 유기 과산화물, 개환 촉매로서 파라톨루엔설파믹산, 및, 올레아민, 스테아릴아민, 탈로우아민, 세틸아민, 코코아민, 13-도코센아민 및 라우릴아민으로 이루어진 군 중에서 선택된 1종 이상의 아민을 혼합하고 200~230℃에서 반응하여 제조한 내스크레치 첨가제인 변성 폴리프로필렌-이미드 수지를 제조하는 제1단계; 및,
탈크, 상기 제1단계에서 제조한 내스크레치 첨가제인 변성 폴리프로필렌-이미드 수지 및 폴리프로필렌을 혼합 압출하는 제2단계;
를 포함하는 자동차 내외장재용 폴리프로필렌 복합수지의 내스크래치성능 개선을 위한 탈크 마스터배치 수지 조성물의 제조방법을 제공한다.
상기 제1단계에서, 내스크래치 첨가제는 폴리프로필렌에 무수말레인산이 그라프트된 변성폴리프로필렌 100 중량부에 대하여, 산화방지제 0.01~2 중량부, 유기 과산화물 0.01~5 중량부, 개환 촉매로서 파라톨루엔설파믹산 0.01~5 중량부, 및, 올레아민, 스테아릴아민, 탈로우아민, 세틸아민, 코코아민, 13-도코센아민 및 라우릴아민으로 이루어진 군 중에서 선택된 1종 이상의 아민 0.1~25 중량부를 혼합하고 200~230℃에서 반응하여 제조한 변성 폴리프로필렌-이미드 수지이다.
상기 제1단계에서, 변성폴리프로필렌은 0.90~0.95g/㎤의 밀도와 230℃에서 5~200g/10분의 용융지수를 갖는 것을 특징으로 한다.
상기 제2단계에서, 혼합 압출 전에 탈크 50~90 중량%, 내스크래치 첨가제 10~20 중량% 및 폴리프로필렌 0~30 중량%가 포함될 수 있다.
이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명은 자동차 내외장재용 폴리프로필렌 복합수지의 내스크래치성능 개선을 위한 탈크 마스터배치 수지 조성물의 제조방법에 관한 것으로서, 자세하게는 탈크와 내스크래치성 첨가제가 혼합되어 일체화된, 자동차 내외장재 제조용 탈크 마스터배치 조성물의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에서는 마스터배치 조성물과 폴리프로필렌 수지를 같이 압출성형하여, 자동차 내외장재 복합수지 제조시 충전제 분산성, 작업 편의성/작업환경개선 및 내스크래치성능을 향상시킬 수 있다. 즉, 본 발명은 자동차 내외장재로 사용되는 폴리프로필렌 복합수지의 제조공정 및 품질개선이 가능한 내스크래치 탈크 마스터배치 수지 조성물을 제조하기 위해, 탈크 및 내스래치 첨가제 함량을 자유롭게 조절 가능하게 제조하는 것을 특징으로 한다.
자세하게는 본 발명은 탈크, 내스크래치 첨가제 및 폴리프로필렌이 함유된 것을 특징으로 하는 자동차 내외장재용 폴리프로필렌 복합수지의 내스크래치성능 개선을 위한 탈크 마스터배치 수지 조성물의 제조방법에 관한 것으로서, 상기 마스터배치 조성물에는 탈크 50~90 중량%, 내스크래치 첨가제 10~20% 중량% 및 폴리프로필렌 0~30 중량%가 포함될 수 있다.
상기 내스크래치 첨가제로서 범용의 공지된 지방족 아미드인 올레아마이드, 에루카아마이드, 스테아릴아마이드, 에틸렌비스스테아릴아마이드등 불포화지방산아마이드 또는 포화지방산아마이드 등을 사용할 경우에는 자동차 내외장재 표면에 끈적임 및 백화현상이 발생하거나 내스크래치성능이 저하되는 문제가 발생할 수 있다. 또한, 분자량이 30만~60만의 초고분자량 실록산을 사용할 경우에는 탈크에 실록산이 흡착되어 내스크래치성능이 저하될 수 있다. 따라서, 이와 같은 공지된 범용의 내스크래치 첨가제의 단점을 보완하고자 본 발명에서는 폴리프로필렌에 무수말레인산이 그라프트된 변성폴리프로필렌, 산화방지제, 유기 과산화물, 개환 촉매 및 아민을 혼합하고 200~230℃에서 반응하여 제조한 변성 폴리프로필렌-이미드 수지를 이용하였다.
즉, 본 발명에서 사용한 내스크래치 첨가제는 변성 폴리프로필렌-이미드 수지로서, 폴리프로필렌에 극성을 부여하기 위하여 폴리프로필렌에 불포화카르복시산 특히 무수말레인산을 과산화물을 촉매로 그라프트시켜 얻어진 용융지수가 230℃ 5~200g/10분인 변성폴리프로필렌 성형조성물(켐코정밀, CHEMS 600PP)에 라우릴아민, 올레아민, 스테아릴아민, 탈로우아민, 세틸아민, 코코아민, 13-도코센아민 등과 같은 지방족 아민을 각각 또는 혼합하여 반응함으로써 얻을 수 있다. 이 반응에서 변성폴리프로필렌의 친수성 작용기인 무수말레인산의 개환반응이 일어나 하기 화학식 1에 나타낸 변성 폴리프로필렌-이미드 수지를 제조할 수 있다. 이때 변성폴리프로필렌-이미드 열가소성 수지의 중량 평균 분자량은 20,000~300,000의 범위에 있으며, R은 C12~C22로서 알킬 또는 알케닐이다.
[화학식 1]
Figure pat00001
상기 변성폴리프로필렌-이미드 수지의 제조를 위하여 윤활제, 안정제, 산화방지제, 자외선흡수제 등을 포함하여 수지계 성형조성물에 혼합되는 종래의 각종 첨가제를 혼합할 수 있다.
상기 변성폴리프로필렌-이미드 수지는 선택적으로 프로필렌 중합체와 같은 폴리프로필렌에 위에서 설명한 윤활제 등과 같은 선택적 첨가제, 선택적 과산화물과 함께 불포화카르복시산으로서 무수말레인산을 반바리 믹서 및 헨셀 믹서 등과 같은 적당한 혼합기를 사용하여 용융조건에서 일축 또는 이축 압출기를 이용하여 얻어진 용융지수 230℃ 5~200g/10분인 변성폴리프로필렌을 기본 원료로 하여 제조할 수 있다.
상기 변성폴리프로필렌-이미드 수지는, 폴리프로필렌에 불포화카르복시기를 갖는 극성의 무수말레인산이 0.5~5중량％가 그라프트된 용융지수 230℃ 5~200g/10분인 변성폴리프로필렌 100 중량부에 대하여 올레아민, 라우릴아민, 스테아릴아민, 탈로우아민, 세틸아민, 코코아민, 도코센아민 등과 같은 지방족 아민 0.1~25 중량부, 산화방지제 0.01~2 중량부, 본 발명에서 선택적으로 사용하는 유기 과산화물 0.01~5 중량부, 무수말레인산의 개환반응을 위한 촉매로서 파라톨루엔 설파믹산 0.01~5 중량부를 헨셀믹서에서 혼합시킨 후 이 수지 반응물을 일축 또는 이축 압출기의 호퍼에 충전시키고, 바렐의 온도가 200~230℃로 유지되는 압출기로 일정한 비율로 공급하여 용융 상태에서 반응시켜 제조할 수 있다. 이 때, 압출기 내의 바렐은 5단계로 구성되며, 온도 분포는 200℃, 210℃, 220℃, 230℃ 및 230℃로 각각 유지시킬 수 있다.
이 때, 변성폴리프로필렌은 0.90~0.95g/㎤의 밀도와 230℃에서 5~200g/10분의 용융지수를 갖는 것을 사용하며, 이 때, 변성폴리프로필렌 100 중량부에 대하여 상기한 올레아민, 라우릴아민, 스테아릴아민, 탈로우아민, 세틸아민, 코코아민, 도코센아민 등과 같은 지방족 아민을 0.1~25 중량부를 사용하는 것이 바람직하며, 0.1 중량부 미만을 사용하였을 경우에는 개질 효과가 충분히 나타나지 않고 25 중량부를 초과하게 되면 미반응 지방족 아민이 잔류함으로서 성능을 저하시키는 결과를 나타내기 때문이다.
변성폴리프로필렌-이미드 수지의 제조시, 지방족 아민은 상기의 올레아민 이외에 라우릴아민, 스테아릴아민, 탈로우아민, 세틸아민, 코코아민, 13-도코센아민 등을 각각 또는 혼합하여 사용할 수도 있다.
변성폴리프로필렌-이미드 수지의 제조시, 과산화물과 산 촉매는 무수말레인산이 그라프트된 변성폴리프로필렌 즉, 용융지수 5~200g/10분인 변성폴리프로필렌의 개환 효율을 높이기 위한 개질 촉진제로서 사용한다. 이 때, 과산화물은 변성폴리프로필렌 100 중량부에 0.01~5 중량부, 바람직하게는 0.02~2 중량부를 사용할 수 있는데, 0.01 중량부 미만에서는 충분한 개질 효과가 나타나지 않고 5 중량부가 초과되면 미반응 과산화물이 잔류할 수 있기 때문이다. 또 다른 개질제로서 산 촉매는 상기의 변성폴리프로필렌 100 중량부에 대하여 0.01~5 중량부, 바람직하게는 0.03~0.1 중량부를 사용하는데, 0.01 중량부 미만에서는 무수말레인산의 개환의 효과가 크지 않고 5 중량부가 초과되면 반응된 변성폴리프로필렌-이미드 수지의 역반응을 일으킬 수 있다. 한편, 압출 반응에서 발생하는 열과 압력에 의하여 발생할 수 있는 산화를 억제하기 위하여 페놀계 산화방지제로서 펜타에리트리틸 테트라키스-3-(3,5-di-tert.-부틸-4-하이드록시페닐)프로피오네이트와 포스파이트계 산화방지제인 트리스(2,4-di-tert.부틸페닐) 포스파이트를 상기의 변성폴리프로필렌 100 중량부에 대하여 0.01~2 중량부를 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있으나 바람직하게는 각각 같은 양을 혼합하여 사용하는 것이 상승작용을 하여 좋은 결과를 나타내게 된다. 이 때 과산화물은 디세틸 퍼옥시디카보네이트, 디미리스틸 퍼옥시디카보네이트,디라우릴 퍼옥사이드, 디데카노일 퍼옥사이드, 디-(2-tert-부틸 퍼옥시이소프로필)-벤젠, 2,5-디메틸-2,5-디-(tert-부틸퍼옥시)-헥산, 2,3-디메틸-2,3-디페닐부탄 등 상업화되어 있는 어떠한 것을 사용하여도 상관없으나 일반적으로 수지의 용융 압출시 겔 형성 등을 방지하기 위하여 상대적으로 분자량이 높은 것을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 산 촉매는 황산, 질산, 인산 및 파라톨루엔설파믹산 등을 사용할 수 있으나 유기산이면서 고체인 파라톨루엔설파믹산을 사용하는 것이 더욱 바람직하다.
본 발명에서 내스크레치 첨가제의 제조시 반응시간은 크게 제한되지는 않으며, 바람직하게는 3~10분인 것이 좋다.
본 발명에서 사용하는 탈크는 자동차 내외장재의 물성기준에 준하여 입자크기를 선택하여 사용할 수 있으며, 바람직하게는 400~5000mesh의 입자크기를 가질 수 있다.
본 발명의 탈크 마스터배치 조성물의 제조시, 폴리프로필렌은 탈크와 폴리프로필렌복합수지와의 분산 및 상용성을 위해 사용할 수 있다.
따라서 본 발명은 폴리프로필렌에 무수말레인산이 그라프트된 변성폴리프로필렌 100 중량부에 대하여, 산화방지제 0.01~2 중량부, 유기 과산화물 0.01~5 중량부, 개환 촉매로서 파라톨루엔설파믹산 0.01~5 중량부, 및, 올레아민, 스테아릴아민, 탈로우아민, 세틸아민, 코코아민, 13-도코센아민 및 라우릴아민으로 이루어진 군 중에서 선택된 1종 이상의 아민 0.1~25 중량부를 혼합하고 200~230℃에서 반응하여 제조한, 내스크래치 첨가제인 변성 폴리프로필렌-이미드 수지를 제조하는 제1단계; 및,
탈크 50~90 중량%, 상기 제1단계에서 제조한 내스크래치 첨가제인 변성 폴리프로필렌-이미드 수지 10~20 중량% 및 폴리프로필렌 0~30 중량%를 혼합 사출하는 제2단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 내외장재용 폴리프로필렌 복합수지의 내스크래치성능 개선을 위한 탈크 마스터배치 수지 조성물의 제조방법을 제공한다.
본 발명은 자동차 내외장재용 폴리프로필렌 복합수지의 내스크래치성능 개선을 위한 탈크 마스터배치 수지 조성물의 제조방법에 관한 것으로서, 상기 탈크 마스터배치 수지 조성물은 탈크 50~90 중량%, 내스크래치 첨가제 10~20 중량% 및 폴리프로필렌 0~30 중량%가 포함된 것이며, 상기 내스크래치 첨가제는 무수말레인산이 그라프트된 변성폴리프로필렌, 산화방지제, 유기 과산화물, 개환 촉매, 아민 등을 이용하여 제조된 것이다. 상기 탈크 마스터배치 수지 조성물은 복합폴리프로필렌 소재의 자동차 내외장재 조성물에 첨가되어 내구성과 내스크래치성이 우수하고 고온 성형시 휘발에 의한 외관 불량, 성형 후 나타나는 백화 현상 등의 구조적 단점을 개선할 수 있으면서도, 제조비용이 절감된 자동차 내외장재를 용이하게 제조할 수 있다. 이를 보다 자세하게 설명하면, 상기 변성폴리프로필렌-이미드형태의 내스크래치 수지를 자동차 내외장재 제조시의 내스크래치 첨가제로서 첨가하게 되면 매트릭스 수지인 폴리프로필렌과 유사한 분자량을 갖는 변성폴리프로필렌-이미드 수지가 성형품의 표면으로 배향되면서 표면의 슬립성을 부여하게 된다. 이로 인해 내마찰성 및 내마모성이 좋아지기 때문에 내스크래치성이 향상된다. 특히, 변성폴리프로필렌-이미드 열가소성 수지는 분자량이 매트릭스 수지로 사용되는 폴리프로필렌 수지와 분자량이 유사하기 때문에 종래의 저분자량의 지방족아미드를 첨가하였을 때 나타나는 성형품 표면으로 이행되거나 휘발되는 현상이 없어서 고온 성형시 휘발에 의한 외관 불량이나 성형 후 백화현상 등이 나타나지 않는 것이 장점이다. 또한, 내스크래치 첨가제로서 상기 변성폴리프로필렌-이미드 수지는 자동차 내외장재용 폴리프로필렌 복합수지를 제조할 때, 극성 물질(각종 첨가제)과의 상용성을 높여 우수한 접착력을 갖게 한다. 이 외에도 가공 조건을 완화시켜 압출성형시 토출량이 증가되기 때문에 작업 속도를 높일 수 있고 열에 의하여 변색이 되는 등의 단점을 해결할 수 있다. 이로 인해 자동차 내장제 제조시 비용 절감은 물론 생산성을 높일 수 있기 때문에 경제적인 측면에서도 우수하다고 할 수 있다.
자동차 내외장재를 제조하기 위한 폴리프로필렌과 탈크를 포함하는 조성물들이 대한민국 등록특허 제10-0933853호, 대한민국 공개특허 제10-2010-0033256호, 대한민국 공개특허 제10-2002-0050460호 등에 개시되어 있기는 하지만, 본원발명에서와 같이 변성폴리프로필렌-이미드와 탈크가 혼합된 마스터 배치 조성물을 이용하여 내스크래치성 개선 및 고함량탈크를 포함하는 자동차 내장제의 제조가 가능함을 개시한 기술은 전혀 확인된 바 없다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 내용이 철저하고 완전해지도록, 당업자에게 본 발명의 사상을 충분히 전달하기 위해 제공하는 것이다.
<실시예 1. 내스크래치 첨가제의 제조>
폴리프로필렌에 무수말레인산이 그라프트된, 용융지수 230℃ 105g/10분인 변성폴리프로필렌(켐코정밀, CHEMS 600PP) 100 중량부에 대하여, 올레아민 15 중량부, 과산화물(퍼간사, PEROXAN HX) 1.5 중량부, 산화방지제(시바가이기, IG-1010과 IF-168을 동량 섞은 혼합물) 0.15 중량부, 산촉매로서 파라톨루엔설파믹산 0.05 중량부를 500ℓ 용량의 헨셀 믹서에서 1,000rpm의 조건에서 5분 동안 운전시켜 혼합시킨 수지 반응물을 준비하였다. 상기 수지 반응물을 호퍼에 충전시키고, 압출속도 300kg/hr, 바렐의 온도 200~230℃로 유지되는 90∮이축 압출기로 일정한 비율로 공급하여 용융 상태에서 반응시켜 폴리프로필렌 복합수지 제조시에 내스크래치 첨가제로서 사용할 변성폴리프로필렌-이미드 수지를 제조하였다.
<실시예 2. 마스터배치 조성물의 제조>
탈크(2000mesh), 상기 제1단계에서 제조한 내스크래치 첨가제 및 폴리프로필렌을 100ℓ 용량의 혼련기에서 용융혼련한 후 이축 압출기에서 콤파운딩하여 펠렛으로 성형하여 마스터배치 조성물을 제조하되, 여러번의 반복실험을 통해 제조하였다. 이 때, 상기 마스터배치 조성물의 구성성분이 탈크 50~90 중량%, 내스크래치 첨가제 10~20 중량%, 폴리프로필렌 0~30 중량%로 포함되게 하였다. 이 때 하기 표 1과 같이 탈크를 90 중량 % 초과하여 포함한 마스터배치를 제조한 경우에는 압출 성형을 통한 최종 폴리프로필렌 복합 수지 제조시 취급이 용이한 펠렛 형태의 마스터배치가 형성되지 않았다.

조건		 탈크
(중량%)		 내스크래치
첨가제
(중량%)		 폴리프로필렌
(중량%)		 마스터배치 형성 여부
# 1 70 15 15 양호
# 2 80 15 5 양호
# 3 80 10 10 양호
# 4 80 20 0 양호
# 5 75 10 15 양호
# 6 92 8 0 불량
# 7 95 3 2 불량
<실시예 3. 마스터배치 조성물, 에틸렌/프로필렌 고무 및 폴리프로필렌의 혼합을 통한 폴리프로필렌 복합수지 제조>
상기 실시예 2의 마스터배치 조성물, 에틸렌/프로필렌 고무 및 폴리프로필렌을 혼합하여 500ℓ 용량의 수퍼믹서에서 혼합한 후 이축 압출기에서 콤파운딩하여 폴리프로필렌 복합수지 펠렛으로 성형하고, 성형된 펠렛을 사출기를 이용하여 공지의 방법으로 3mm 두께의 자동차 내외장재용 시트를 사출 성형하였다. 이 때, 에틸렌 함량이 70 중량％인 에틸렌/프로필렌 고무는 폴리프로필렌 복합수지에서 10 중량%가 되도록 하였고, 마스터배치 조성물 내의 탈크 함량을 고려하여, 최종 탈크의 함량이 25 중량%가 되게 하였다. 한편 이러한 과정을 동일하게 6번 반복수행하였다(실시예 3-1 내지 3-6의 시트 제조).
<비교예 1. 내스크래치 첨가제, 탈크, 에틸렌/프로필렌 고무 및 폴리프로필렌의 혼합을 통한 폴리프로필렌 복합수지 제조>
실시예 1에서 제조된 변성폴리프로필렌-이미드 수지 5~15kg와 베이스 레진으로 사용하는 폴리프로필렌 수지 50~60kg, 에틸렌 함량이 70 중량％인 에틸렌/프로필렌 고무 10kg, 탈크(2000mesh) 25kg을 500ℓ 용량의 수퍼믹서에서 혼합한 후 이축 압출기에서 콤파운딩하여 펠렛으로 성형하고, 성형된 펠렛을 사출기를 이용하여 공지의 방법으로 3mm 두께의 자동차 내외장재용 시트를 사출 성형하였다. 한편 이러한 과정을 동일하게 6번 반복수행하였다(비교예 1-1 내지 1-6의 시트 제조).
<실험예 1. 폴리프로필렌 복합수지의 성능 및 탈크 함량 확인>
실시예 3과 비교예 1에서 얻은 폴리프로필렌 복합수지 시트에 대한 내스크래치성 및 물성을 다음의 공지된 시험 방법에 따라 측정하였고, 이에 관한 결과를 표 4 및 표 5에 나타내었다.
1) 용융지수(Melt Flow Index) : ASTM D1238에 의하여 측정
2) 밀도(Density) : ASTM D1505에 의하여 측정
3) 굴곡탄성율(Flexural Modulus) : ASTM D790에 의하여 측정
4) 인장강도(Tensile Strength) : ASTM D 683에 의하여 측정
5) 아이조드충격강도(Izod Impact Strength) : ASTM D256에 의하여 측정
6) 내스크래치(Scratch Resistant) : 시험편의 표면을 긁힘자를 이용하여 표2의 조건으로 긁은 표면의 길이를 표 3의 기준으로 분류하여 측정
시험항목 시험조건
긁힘자 0.5R 사파이어 볼
하중 0.5kgf
스트로크 100±5㎜
스크래치 속도 100㎜/sec
긁힘 횟수 1회
등급 스크레치 폭(μm) 외관
5 < 100 표면 손상이 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 표면 손상
구분 실시예 3-1 실시예 3-2 실시예 3-3 실시예 3-4 실시예 3-5 실시예 3-6
용융지수(g/10min) 24.5 24.6 23.6 23.3 24.5 23.6
밀도(g/㎤) 1.07 1.07 1.05 1.04 1.07 1.06
굴곡탄성율
(×103,kgf/㎤)		 24.2 24.1 24.3 24.1 24.2 24.3
인장강도(kgf/㎤) 212 214 215 212 213 212
아이조드 충격강도
(kgf ㎝/㎝, 23℃)		 36.3 36.2 35.2 36.4 36.0 36.2
내스크래치 등급 4 5 4 4 5 5
구분 비교예 1-1 비교예 1-2 비교예 1-3 비교예 1-4 비교예 1-5 비교예 1-6
용융지수(g/10min) 23.7 22.5 22.3 23.4 22.9 22.4
밀도(g/㎤) 1.05 1.07 1.06 1.06 1.04 1.05
굴곡탄성율
(×103,kgf/㎤)		 23.5 24.5 24.5 24.1 24.5 24.6
인장강도(kgf/㎤) 213 215 215 211 214 215
아이조드 충격강도
(kgf ㎝/㎝, 23℃)		 37.2 36.4 36.1 36.2 36.8 36.1
내스크래치 등급 5 4 5 5 4 4
상기 표 4 및 표 5에서 확인된 바와 같이, 비교예 1과 실시예 3에서 본 발명의 마스터배치 조성물을 사용하여 제조한 자동차 내외장재용 시트의 내스크래치성이 매우 우수하면서도 각각의 물성이 거의 유사한 것을 알 수 있다. 이와 같이 마스터배치 조성물의 사용을 통해 자동차 내외장재용 시트용 복합 프로필렌의 제조용 조성물을 보다 용이하게 제조 가능함을 확인할 수 있다.

Claims (4)

  1. 폴리프로필렌에 무수말레인산이 그라프트된 변성폴리프로필렌 에, 산화방지제, 유기 과산화물, 개환 촉매로서 파라톨루엔설파믹산, 및, 올레아민, 스테아릴아민, 탈로우아민, 세틸아민, 코코아민, 13-도코센아민 및 라우릴아민으로 이루어진 군 중에서 선택된 1종 이상의 아민을 혼합하고 200~230℃에서 반응하여 제조한 내스크레치 첨가제인 변성 폴리프로필렌-이미드 수지를 제조하는 제1단계; 및,
    탈크, 상기 제1단계에서 제조한 내스크레치 첨가제인 변성 폴리프로필렌-이미드 수지 및 폴리프로필렌을 혼합 압출하는 제2단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 내외장재용 폴리프로필렌 복합수지의 내스크래치성능 개선을 위한 탈크 마스터배치 수지 조성물의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1단계에서, 내스크래치 첨가제는 폴리프로필렌에 무수말레인산이 그라프트된 변성폴리프로필렌 100 중량부에 대하여, 산화방지제 0.01~2 중량부, 유기 과산화물 0.01~5 중량부, 개환 촉매로서 파라톨루엔설파믹산 0.01~5 중량부, 및, 올레아민, 스테아릴아민, 탈로우아민, 세틸아민, 코코아민, 13-도코센아민 및 라우릴아민으로 이루어진 군 중에서 선택된 1종 이상의 아민 0.1~25 중량부를 혼합하고 200~230℃에서 반응하여 제조한 변성 폴리프로필렌-이미드 수지인 것을 특징으로 하는 자동차 내외장재용 폴리프로필렌 복합수지의 내스크래치성능 개선을 위한 탈크 마스터배치 수지 조성물의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1단계에서, 변성폴리프로필렌은 0.90~0.95g/㎤의 밀도와 230℃에서 5~200g/10분의 용융지수를 갖는 것을 특징으로 하는 자동차 내외장재용 폴리프로필렌 복합수지의 내스크래치성능 개선을 위한 탈크 마스터배치 수지 조성물의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2단계에서, 혼합 압출 전에 탈크 50~90 중량%, 내스크래치 첨가제 10~20 중량% 및 폴리프로필렌 0~30 중량%가 포함되는 것을 특징으로 하는 자동차 내외장재용 폴리프로필렌 복합수지의 내스크래치성능 개선을 위한 탈크 마스터배치 수지 조성물의 제조방법.
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