KR20180099562A - 폴리올레핀계 수지 조성물과 이를 이용하여 제조된 압출 발포체 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 폴리올레핀계 수지 조성물과 이를 이용하여 제조된 압출 발포체에 관한 것으로, 보다 상세히는, 본 발명의 폴리올레핀계 수지 조성물은 초임계 유체를 발포제로 이용하여 친환경적이고, 복수의 폴리올레핀계 수지가 특정 비율로 혼합된 혼합 수지와 엘라스토머를 포함함으로써 용융장력이 향상되고 초임계 유체에 대한 용해도가 우수하며, 개선된 기계적 물성을 갖는 압출 발포체의 제조가 가능한 폴리올레핀계 수지 조성물 및 이를 이용하여 제조된 압출 발포체에 관한 것이다.

Description

폴리올레핀계 수지 조성물과 이를 이용하여 제조된 압출 발포체{POLYOLEFIN BASED COMPOSITION AND THE EXTRUSION FOAMS PREPARED BY USING THE COMPOSITION}
본 발명은 폴리올레핀계 수지 조성물과 이를 이용하여 제조된 압출 발포체에 관한 것으로, 보다 상세히는, 본 발명의 폴리올레핀계 수지 조성물은 초임계 유체를 발포제로 이용하여 친환경적이고, 복수의 폴리올레핀계 수지가 특정 비율로 혼합된 혼합 수지와 엘라스토머를 포함함으로써 용융장력이 향상되고 초임계 유체에 대한 용해도가 우수하며, 개선된 기계적 물성을 갖는 압출 발포체의 제조가 가능한 폴리올레핀계 수지 조성물 및 이를 이용하여 제조된 압출 발포체에 관한 것이다.
합성수지 발포체는 포장재, 완충재, 자동차 내장재용 부품 등 다방면으로 사용되고 있다.
합성수지를 이용한 발포체의 제조시 기존에는 물리적 발포제로서는 탄화수소나 플루오로카본을 발포제로 하여 발포시키는 것이 대부분이었다.
그 일예로 미국 특허공보 US 6,348,161 B는 탄화수소(hydrocarbon)를 발포제를 이용하는 폴리올 조성물을 개시하고 있으나, 탄화수소는 가연성 기체로 폭발의 위험이 있어 바람직하지 않다.
또한, 국제공개공보 WO 2007/053674에서는 불포화 플루오로 카본을 발포제로 이용하여 발포체를 제조하는 방법에 대해 개시하고 있으나 플루오로 카본은 환경오염을 일으키는 것으로 알려져 그 사용이 제한되고 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 최근에는 물리적 발포제로 초임계 유체를 사용하여 폴리올레핀계 발포체를 제작하는 경우가 있는데, 폴리올리핀계 수지들은 통상 초임계 유체에 대해 용해도가 낮고, 용융장력이 부족하여 최종 성형품인 발포체의 품질이 떨어지는 단점이 있었다.
따라서, 초임계 유체를 발포제로 이용하여 친환경적이면서, 용융장력이 향상되고 초임계 유체에 대한 용해도가 우수하며, 개선된 압출 발포체의 제조가 가능한 폴리올레핀계 수지 조성물 및 이를 이용하여 제조된 압출 발포체의 개발이 절실히 요구되는 실정이다.
US 6,348,161 B (2002. 2. 19) WO 2007/053674 (2007. 5. 10)
본 발명은 상기의 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 폴리올레핀계 수지 조성물과 이를 이용하여 제조된 압출 발포체에 관한 것으로, 초임계 유체를 발포제로 이용하여 친환경적이고, 복수의 폴리올리핀계 수지가 혼합된 혼합 수지와 엘라스토머를 포함함으로써 용융장력이 향상되고 초임계 유체에 대한 용해도가 우수하며, 개선된 압출 발포체의 제조가 가능한 폴리올레핀계 수지 조성물 및 이를 이용하여 제조된 압출 발포체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 호모 폴리프로필렌 또는 랜덤 폴리프로필렌; 고용융장력 폴리프로필렌; 폴리에틸렌을 포함하는 폴리올레핀계 혼합 수지와 엘라스토머 및 초임계 유체를 포함하는 폴리올레핀계 수지 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 폴리올레핀계 수지 조성물을 이를 이용하여 제조된 압출 발포체를 제공한다.
본 발명의 폴리올레핀계 수지 조성물은 초임계 유체를 발포제로 이용하여 친환경적이다.
또한, 본 발명의 폴리올레핀계 수지 조성물은 복수의 폴리올레핀계 수지가 특정 비율로 혼합된 혼합 수지와 엘라스토머를 포함함으로써 용융장력이 향상되고 초임계 유체에 대한 용해도가 우수한 효과가 있다.
또한, 본 발명의 폴리올레핀계 수지 조성물을 이용하여 제조된 압출 발포체는 발포 품질이 우수하고, 인장강도 및 경도 등이 개선된 기계적 물성을 갖는 효과가 있다.
이하에서는 본 발명의 폴리올레핀계 수지 조성물 및 이를 이용하여 제조된 압출 발포체에 대해 구체적으로 설명한다.
본 발명의 폴리올레핀계 수지 조성물은 호모 폴리프로필렌 또는 랜덤 폴리프로필렌; 고용융장력 폴리프로필렌; 폴리에틸렌을 포함하는 폴리올레핀계 혼합 수지와 엘라스토머 및 초임계 유체를 포함한다.
본 발명의 상기 호모 폴리프로필렌 또는 랜덤 폴리프로필렌에서 상기 호모 폴리프로필렌은 결정성이 높고 인장강도, 강성 등의 기계적 성질이 비교적 우수하여 가정용품, 산업용 부품 등의 범용용도로 널리 사용되는 수지이고, 상기 랜덤 폴리프로필렌은 호모 폴리프로필렌의 투명성과 유연성을 개선시킨 수지이다. 상기 랜덤 폴리프로필렌은 프로필렌과 공중합되는 올레핀으로서 탄소수 2-10의 올레핀을 이용할 수 있으나, 바람직하게는 에틸렌 또는 부텐을 이용한 것이고, 더욱 바람직하게는 에틸렌을 이용하는 것이다.
상기 호모 폴리프로필렌 또는 랜덤 폴리프로필렌은 밀도 0.85-0.95 g/cm3, 융점 140-180℃, 용융장력 180-250cN(210℃, 2.0m/min) 또는 200-240cN(210℃, 2.0m/min), 용융지수(Melt Flow Index, MFI) 1-10g/10min(230℃, 2.16kg) 또는 2-8 g/10min(230℃, 2.16kg)일 수 있다.
상기 호모 폴리프로필렌 또는 랜덤 폴리프로필렌의 용융장력 및 용융지수가 상기 범위 미만일 경우 충분한 용융장력을 확보하지 못하여 발포체의 발포배율이 감소할 수 있고, 상기 범위를 초과하면 용융장력이 필요이상 높아져 용융된 수지 조성물의 가공이 어려워지고 발포 셀의 성장을 방해하여 발포배율이 감소할 수 있어 상기 범위 내의 용융장력 및 용융지수를 가질 수 있다.
상기 호모 폴리프로필렌을 사용하는 경우, 상기 폴리올레핀계 혼합 수지 내 50-80중량%, 바람직하게는 55-80중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위 미만 포함 시 충분한 기계적 물성을 확보할 수 없고, 상기 범위를 초과하여 포함 시 충분한 유연성을 가지기 어려우므로 상기 범위 내로 포함되는 것이 바람직하다.
상기 랜덤 폴리프로필렌을 사용하는 경우, 상기 폴리올레핀계 혼합 수지 내 50-80중량%, 바람직하게는 55-80중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위 미만 포함 시 충분한 유연성을 확보하기 어렵고, 상기 범위를 초과하여 포함 시 기계적 물성이 감소하므로 상기 범위 내로 포함되는 것이 바람직하다.
본 발명에서는 상기 호모 폴리프로필렌 또는 랜덤 폴리프로필렌 모두 사용할 수 있다. 다만, 호모 폴리프로필렌이 랜덤 폴리프로필렌에 비해 결정화 속도가 빠르고 결정성이 높아 기계적 물성은 뛰어나지만, 발포체 제조의 관점에서는 랜덤 폴리프로필렌이 온도변화에 따라 결정화 속도가 완만하여 공정조건 조정이 용이하므로 랜덤 폴리프로필렌을 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 상기 고용융장력 폴리프로필렌(High Melt Strength Polypropylene)은 폴리프로필렌 기본골격(back bone)에 긴 사슬 분지(Long chain branch)구조를 도입하여 개질화된 폴리프로필렌으로서, 긴 사슬 구조로 인하여 용융장력이 증가되어 인장강도, 굴곡강도, 굴곡탄성률 등이 개선된 폴리프로필렌이다. 상기 고용융장력 폴리프로필렌은 밀도 0.85-0.95 g/cm3, 융점 140-180℃, 용융장력 180-300cN(210℃, 2.0m/min) 또는 190-250cN(210℃, 2.0m/min), 용융지수(Melt Flow Index, MFI) 1-5g/10min(230℃, 2.16kg) 또는 1-3g/10min(230℃, 2.16kg)일 수 있다.
상기 고용융장력 폴리프로필렌의 용융장력 및 용융지수가 상기 범위 미만일 경우 충분한 용융장력을 확보하지 못하여 발포체의 발포배율이 감소할 수 있고, 상기 범위를 초과하면 용융장력이 필요이상 높아져 용융된 수지조성물의 가공이 어려워 지고 발포셀의 성장을 방해하여 발포배율이 감소할 수 있어 상기 범위 내의 용융장력 및 용융지수를 가질 수 있다.
상기 고용융장력 폴리프로필렌은 상기 폴리올레핀계 혼합 수지 내 10-30중량%, 15-25중량%으로 포함될 수 있다. 상기 범위 미만 포함 시 충분한 용융장력을 확보하지 못하여 발포체의 발포배율이 감소함과 아울러 경도가 높아지고, 상기 범위를 초과하여 포함 시 용융장력이 필요이상 높아지고 발포셀의 성장을 방해하여 발포배율이 감소함과 아울러 경도가 높아지므로 상기 범위 내로 포함되는 것이 바람직하다.
본 발명의 상기 폴리에틸렌은 고밀도 폴리에틸렌(high density polyethylene, HDPE), 저밀도 폴리에틸렌(low density polyethylene, LDPE) 또는 선형 저밀도 폴리에틸렌(liner low density polyethylene, LLDPE) 또는 이들의 혼합물일 수 있으나, 바람직하게는 측쇄의 길이가 길어 용융 시 용융장력을 높여줄 수 있는 저밀도 폴리에틸렌을 사용하는 것이고, 더욱 바람직하게는 사슬 분지 구조가 도입된 저밀도 폴리에틸렌을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 저밀도 폴리에틸렌의 사슬분지는 용융상태의 수지의 흐름을 저해하여 용융장력을 높여주는 역할을 하게 된다. 상기 폴리에틸렌은 밀도 0.85-0.95 g/cm3, 융점 80-120℃, 용융지수(Melt Flow Index, MFI)는 1-7g/10min(190℃, 2.16kg) 또는 2-5g/10min(190℃, 2.16kg)일 수 있다.
상기 폴리에틸렌의 용융지수가 상기 범위 미만일 경우 충분한 용융장력을 확보하지 못하여 발포체의 발포배율이 감소할 수 있고, 상기 범위를 초과하면 용융장력이 필요이상 높아져 용융된 수지조성물의 가공이 어려워지고 발포 셀의 성장을 방해하여 발포배율이 감소할 수 있어 상기 범위 내의 용융지수를 가질 수 있다.
상기 폴리에틸렌은 상기 폴리올레핀계 혼합 수지 내 5-30중량%, 바람직하게는 5-20중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위 미만 포함 시 발포체 형성에 필요한 용융장력을 얻지 못하고, 상기 범위를 초과하여 포함 시 호모 폴리프로필렌 또는 랜덤 폴리프로필렌의 비율이 적어져 충분한 기계적 물성을 확보하지 못하므로 상기 범위 내로 포함되는 것이 바람직하다.
본 발명의 상기 엘라스토머는 내충격성 보강을 위해 사용되는 것으로, 우레탄계 엘라스토머, 아크릴계 엘라스토머, 실리콘계 엘라스토머, 스티렌계 엘라스토머, 클로로프렌 엘라스토머 또는 올레핀계 엘라스토머를 사용할 수 있으며 바람직하게는 상기 폴리올레핀 혼합 수지와의 상용성이 우수한 올레핀계 엘라스토머를 사용할 수 있다.
상기 올레핀계 엘라스토머는 일 예로, 에틸렌과 C3~C20의 α-올레핀의 공중합체인 엘라스토머 및 프로필렌과 프로필렌을 제외한 C2~C10의 α-올레핀의 공중합체인 엘라스토머 중 선택되는 1종 이상의 엘라스토머일 수 있다.
상기 에틸렌과 C3~C20의 α-올레핀의 공중합체인 엘라스토머의 C3~C20의 α-올레핀의 구체적 일례로는 프로필렌, 1-부텐, 1-펜텐, 1-헥센, 4-메틸-1-펜텐, 1-옥텐, 1-데센, 1-도데센, 1-테트라데센, 1-헥사데센, 1-옥타데센, 1-에이코센 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.
상기 프로필렌과 프로필렌을 제외한 C2~C10의 α-올레핀의 공중합체인 엘라스토머의 C2~C10의 α-올레핀의 구체적 일례로는 에틸렌, 부텐, 펜텐, 헥센, 프로펜, 및 옥텐에서 선택되어 사용될 수 있다.
본 발명에서는 상기 엘라스토머의 구체적 일례로 고온에서 융점이 높아 열안정성이 우수한 프로필렌과 프로필렌을 제외한 C2~C10의 α-올레핀의 공중합체인 엘라스토머를 사용할 수 있다.
구체적으로는 에틸렌-프로필렌 고무(EPR) 또는 에틸렌-프로필렌-디엔 고무(EPDM)를 사용할 수 있고, 더욱 구체적으로는 아이소택틱 프로필렌(isotactic propylene)의 반복적인 구조에 에틸렌이 랜덤 공중합된 프로필렌계 고무(propylene based elastomer)를 사용할 수 있다.
상기 에틸렌이 랜덤 공중합된 프로필렌계 고무(propylene based elastomer) 내의 에틸렌 함량은 10-25중량% 또는 12-20중량%일 수 있다. 상기 범위 미만일 경우 유연성이 저하되어 딱딱해질 수 있고, 상기 범위를 초과할 경우 비캣 연화점이 저하되어 점착성(Tacky)을 가질 수 있어 공정성이 저하되므로 상기 함량 범위 내의 에틸렌을 포함할 수 있다.
상기 엘라스토머는 상기 폴리올레핀계 혼합 수지 100중량부에 대하여 20-70중량부, 바람직하게는 40-60중량부로 포함될 수 있다. 상기 범위 미만 포함 시 내충격성이 약함과 아울러 부드럽지 못하여 발포체의 경도가 높아지고, 상기 범위를 초과하여 포함 시 발포체의 인장강도가 저하됨과 아울러 열변형에 취약하므로 상기 범위 내로 포함되는 것이 바람직하다.
본 발명의 상기 초임계 유체는 발포제로 이용하기 위해 사용되는 것으로, 초임계 상태로 만들어질 수 있는 모든 기체가 사용가능하지만, 바람직하게는 친환경적이면서 가연성이 없는 이산화탄소 또는 질소를 이용하는 것이 바람직하다.
상기 발포제들은 임계온도와 임계압력(예를 들어, 이산화탄소의 경우 임계온도는 31℃, 임계압력은 73.9bar, 질소의 경우 임계온도는 -147℃, 임계압력은 34bar) 이상의 초임계 상태를 갖는 고온·고압 조건에서 수지와 혼합되어 있다가 압출 성형시 급속한 압력 강하를 통해 기체로 변환되는 과정에서 발포효과를 생성하므로 최종적으로 다수의 셀(기포)을 갖는 제품이 생성될 수 있다.
상기 초임계 유체는 폴리올레핀계 수지 조성물 내에 0.5-10중량% 또는 0.5-3중량% 또는 1-3중량%의 함량으로 포함될 수 있다. 상기 범위 미만 포함시 발포 효율이 낮고, 상기 범위를 초과하여 포함 시 과다발포로 인하여 발포체의 물성이 저하되거나 외관불량이 발생될 수 있으므로 상기 범위 내로 포함되는 것이 바람직하다.
본 발명의 폴리올레핀계 수지 조성물은 상기 폴리올레핀계 혼합 수지 및 엘라스토머와 초임계 유체가 잘 혼합되도록 선택적으로 지방산 에스테르계 계면활성제를 더 포함할 수 있다.
본 발명에서 상기 지방산 에스테르계 계면활성제로는 일례로, 불포화 지방산 에스테르계로서 올레산 에스테르계를 사용하는 것이 바람직하다. 올레산 에스테르계 계면활성제는 생성되는 핵의 형태와 크기를 일정하게 유지시켜주고 CO2의 용해도를 향상시켜주는 역할을 한다.
상기 계면활성제는 상기 폴리올레핀계 혼합 수지 100중량부에 대하여 1-7중량부, 바람직하게는 1-5중량부로 포함될 수 있다. 상기 계면활성제를 상기 범위 내로 포함함으로써 상기 폴리올레핀계 수지 조성물의 용융장력이 발포체를 제조하기에 적당하고, 아울러 초임계 유체에 대한 용해도가 향상되어 발포체의 발포배율 및 인장강도가 우수한 효과가 있다.
또한 본 발명의 폴리올레핀계 수지 조성물은, 선택적으로, 산화방지제, 활제, 내광제, 자외선흡수제, 광안정제, 핵제, 가소제, 난연제, 점착부여제, 안료 등의 기타 첨가제를 1종 또는 2종 이상 포함할 수 있으며, 이들의 종류 및 함량은 특별히 제한하지 않는다.
상기와 같은 조성을 갖는 본 발명의 폴리올레핀계 수지 조성물은 용융장력이 240-270cN(180℃, 100rpm) 또는 250-270cN(180℃, 100rpm), 용융지수가 4-8g/10min(190℃, 2.16kg) 또는 4-7g/10min(190℃, 2.16kg)일 수 있다. 상기 폴리올레핀계 수지 조성물이 상기 범위 내의 용융장력 및 용융지수를 가짐으로써 발포체를 제조하기 적당할 수 있다.
또한 본 발명은 상기와 같은 폴리올레핀계 수지 조성물을 이용하여 제조된 압출 발포체에 관한 것이다.
압출 발포체의 제조방법은 폴리올레핀계 수지 조성물을 제조한 후, 압출기에 투입하고 초임계 유체를 함께 투입하여 용융혼련한다. 그 후 180-150℃로 다이(die)쪽으로 향할수록 낮아지게 설정하여 압출과 동시에 압력강하를 이용하여 발포체를 제조한다.
본 발명의 압출 발포체는 포장재, 완충재, 자동차 내장재용 부품 등에 사용될 수 있으며, 본 발명의 구체적 일 실시예로 상기 압출 발포체는 자동차 내장재용 부품의 발포층으로 사용될 수 있다.
상기 자동차 내장재용 부품은 인스트루먼트 판넬, 도어트림, 데쉬보드, 콘솔 박스, 암 레스트, 헤드 레스트, 필러 트림, 헤드 라이너, 글러브 박스 트렁 크 덮개 트림 또는 스티어링 휠 커버일 수 있다.
본 발명의 압출 발포체의 인장강도는 23-28Mpa 또는 25-28Mpa일 수 있다. 상기 범위 미만일 경우 내구성이 저하될 수 있고, 상기 범위를 초과할 경우 충분한 쿠션감을 부여할 수 없을 수 있어 상기 범위 내의 인장강도를 가질 수 있다.
상기 인장강도는 압출 발포체를 KS M 3014의 규격에 의거하여 Instron社의 Universal Testing Machine(UTM)을 이용하여 측정하였다.
또한, 본 발명의 압출 발포체는 발포 셀 개수가 단위면적(4cm2)당 65개 이상 또는 70개 이상일 수 있다. 상기 범위 미만일 경우 경도가 높아져 너무 딱딱해질 수 있어 상기 범위 내의 발포 셀을 포함할 수 있다.
상기 발포 셀 개수의 상한치는 특별히 제한하지 않으나, 일례로 120개 이하 또는 110개 이하일 수 있다.
상기 발포 셀 개수는 상기 압출 발포체를 가로 세로 200 X 200mm의 시편으로 절단한 후, 이의 측단면을 광학 현미경을 이용하여 단위면적(4cm2)당 발포 셀의 개수를 육안으로 측정하였다.
또한, 본 발명의 압출 발포체는 발포배율이 10배 이상 또는 12배 이상일 수 있다. 상기 범위 미만일 경우 생성되는 발포 셀 개수가 너무 적어 경도가 높아져 딱딱해 질 수 있으므로 상기 범위 내의 발포배율을 가질 수 있다.
상기 발포배율의 상한치는 특별히 제한하지 않으나, 일례로 20배 이하 또는 18배 이하일 수 있다.
상기 발포배율은 상기 압출 발포체를 밀도계를 이용하여 발포 전 및 발포 후의 밀도를 측정하여 발포 전 밀도/발포 후 밀도로 계산하여 나타내었다.
또한, 본 발명의 압출 발포체는 쇼어 A경도가 55-70 또는 55-65일 수 있고, 상기 범위 내의 경도를 가짐으로써 발포체로서 적당한 쿠션감을 가질 수 있다.
본 발명의 폴리올레핀계 수지 조성물은 초임계 유체를 발포제로 이용하여 친환경적인 효과가 있다.
본 발명의 폴리올레핀계 수지 조성물은 복수의 폴리올레핀계 수지가 특정 비율로 혼합된 혼합 수지와 엘라스토머를 포함함으로써 용융장력이 향상되고 초임계 유체에 대한 용해도가 우수한 효과가 있다.
또한, 본 발명의 폴리올레핀계 수지 조성물을 이용하여 제조된 압출 발포체는 발포 품질이 우수하고, 인장강도 및 경도 등이 개선된 기계적 물성을 갖는 효과가 있다.
이하 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능하고, 이러한 변경 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.
[실시예]
1. 폴리올레핀계 수지 조성물 및 압출 발포체의 제조
하기 표 1에 나타난 조성비로 실시예 1-2, 비교예 1-2 및 참조예 1-4의 폴리올레핀계 수지 조성물을 제조한 후, Tandem 압출기에 투입하고 1차 압출기 온도 200~220℃에서 초임계 상태 CO2를 0.06g/s(총 폴리올레핀계 수지 조성물 내에 0.5중량%)로 함께 투입하여 용융혼련한다. 2차 압출기의 온도는 180-150℃로 다이(die)쪽으로 향할수록 낮아지게 설정하여 압출과 동시에 압력강하를 이용하여 발포체를 제조한다.
Figure pat00001
2. 폴리올레핀계 수지 조성물의 용융장력, 용융지수 및 발포체의 기계적 물성
상기 표 1의 조성비인 실시예 1-2, 비교예 1-2 및 참조예 1-4의 폴리올레핀계 수지 조성물의 용융장력, 용융지수 및 상기 수지 조성물을 이용하여 제조된 압출 발포체의 기계적 물성을 측정하여 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
-상기 폴리올레핀계 수지 조성물의 용융장력은 일축 압출기에 상기 폴리올레핀계 수지 조성물을 넣고 180℃, 100rpm으로 압출하고 다이 아래에 Gottfert社의 Rheotens를 장착하여 측정하였다.
-상기 폴리올레핀계 수지 조성물의 용융지수는 190℃, 2.16kg에서 ASTM D1238에 의거하여 Gottfert社의 MI측정기를 이용하여 측정하였다.
-상기 압출 발포체의 기계적 물성으로 인장강도, 파단신율, 발포 셀 개수, 발포배율 및 경도를 측정하였다.
인장강도는 상기 압출 발포체를 KS M 3014규격에 의거하여 Instron社의 Universal Testing Machine(UTM)을 이용하여 측정하였다.
파단신율은 상기 압출 발포체를 KS M 3014규격에 의거하여 Instron社의 UTM으로 측정하였다.
발포 셀 개수는 상기 압출 발포체를 가로 세로 200 X 200mm의 시편으로 절단한 후, 이의 측단면을 광학 현미경을 이용하여 단위면적(4cm2)당 발포 셀의 개수를 육안으로 측정하였다.
발포배율은 밀도계를 이용하여 발포 전 및 발포 후의 밀도를 측정하여 발포 전 밀도/발포 후 밀도로 계산하여 나타내었다.
경도는 Shore A경도계로 측정하였다.
구분 실시예1 실시예2 비교예1 비교예2 참조예1 참조예2 참조예3 참조예4 기준*





조성		 Homo-PP
(중량%)		 70 - - - - - - -
Random-PP
(중량%)		 - 70 80 70 50 70 70 70
HMS-PP
(중량%)		 20 20 - 20 40 20 20 20
LDPE
(중량%)		 10 10 20 10 10 10 10 10
Elastomer
(중량부)		 50 50 50 - 50 100 50 50
계면활성제
(중량부)		 2 2 2 2 2 2 10 -
물성

폴리올레핀계 수지 조성물		 용융장력(cN 180℃, 100rpm) 265 255 195 275 290 210 180 260 240-
270
용융지수(g/10min @190℃, 2.16kg) 4 6 12 3.8 1이하 10 20 5 4-8




압출
발포체		 인장강도 (MPa) 28 25 20 30 34 15 10 25 23-28
파단신율(%) 420 500
이상		 500
이상		 400 380 500
이상		 500
이상		 500
이상		 400-
500
발포 셀
개수
(개/4cm2)		 70 100 40 60 20 80 30 62 70-
120
발포배율(배) 13 15 2 10 1.2 14 1.5 10 10-20
경도
(shore A)		 65 55 75 78 80 50 70 65 55-70
*기준값은 자동차 내장재용 부품에 사용될 경우 폴리올레핀계 수지 조성물과 압출발포체의 기준값임
상기 표 2에서 확인된 바와 같이, 실시예 1 및 2의 폴리올레핀계 수지 조성물은 용융장력 및 용융지수가 발포체를 제조하기에 적당한 것을 알 수 있었다. 또한, 발포체의 발포배율도 높으며 생성된 발포 셀의 개수도 적절한 수준인 것을 알 수 있었다.
다만 랜덤 폴리프로필렌을 사용한 실시예 2의 발포체의 발포배율 및 발포 셀의 개수가 실시예 1에 비해 더 높고 많아 발포체 경도가 더 낮고 부드러운 것을 알 수 있었다.
반면, 고용융장력 폴리프로필렌을 포함하지 않는 비교예 1에서는 실시예 1-2에 비해 충분한 용융장력을 확보하지 못해 발포체 내부의 발포 셀이 CO2가스 팽창 시 압력을 견디지 못하고 파괴되어 발포배율이 낮고 경도가 높은 발포체가 생성된 것을 알 수 있었다.
또한, 엘라스토머가 포함되지 않은 비교예 2는 실시예 1-2에 비해 발포배율이 낮고 경도가 높은 발포체가 생성되었으며 또한 인장강도가 너무 높아 쿠션감이 저하되는 단점이 있었다.
또한, 고용융장력 폴리프로필렌의 함량이 너무 많은 참조예 1의 경우 용융장력이 너무 높아 CO2가스가 발포체 내부의 셀을 팽창시키기 어려워 거의 팽창하지 않은 작은 셀들이 생성되어 발포배율이 낮고 경도가 높은 발포체가 생성된 것을 알 수 있었다.
또한, 엘라스토머가 과량 포함된 참조예 2는 실시예 2와 비교할 때 용융장력이 저하되며, 너무 부드러워 발포체의 인장강도가 저하되는 것을 알 수 있었다.
또한, 계면활성제가 과량 포함된 참조예 3은 계면활성제가 폴리올레핀계 수지 조성물의 가소제 역할을 하게 되어 충분한 용융장력을 확보하지 못해 발포배율이 낮고 인장강도가 저하되는 것을 알 수 있었다.
또한, 계면활성제가 포함되지 않은 참조예 4는 폴리올레핀계 혼합 수지의 초임계 유체에 대한 용해도 향상 효과가 뚜렷하지 않아 실시예 1-2에 비해 발포배율이 다소 떨어지고 단위면적당 발포셀의 개수도 적은 것을 알 수 있었다.

Claims (15)

  1. 호모 폴리프로필렌 또는 랜덤 폴리프로필렌; 고용융장력 폴리프로필렌; 폴리에틸렌을 포함하는 폴리올레핀계 혼합 수지와 엘라스토머 및 초임계 유체를 포함하는 폴리올레핀계 수지 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 호모 폴리프로필렌 또는 랜덤 폴리프로필렌은 용융장력 180-250cN(210℃, 2.0m/min)이고, 용융지수(Melt Flow Index, MFI)는 1-10g/10min(230℃, 2.16kg)인 것인, 폴리올레핀계 수지 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 고용융장력 폴리프로필렌은 용융장력 180-300cN(210℃, 2.0m/min)이고, 용융지수(MFI)는 1-5g/10min(230℃, 2.16kg)인 것인, 폴리올레핀계 수지 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 폴리에틸렌은 용융지수(MFI)는 1-7g/10min(190℃, 2.16kg)인 저밀도 폴리에틸렌인 것인, 폴리올레핀계 수지 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 호모 폴리프로필렌 또는 랜덤 폴리프로필렌은 상기 폴리올레핀계 혼합 수지 내 50-80중량%로 포함되고,
    상기 고용융장력 폴리프로필렌은 상기 폴리올레핀계 혼합 수지 내 10-30중량%로 포함되며,
    상기 폴리에틸렌은 상기 폴리올레핀계 혼합 수지 내 5-30중량%로 포함되는 것인 폴리올레핀계 수지 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 엘라스토머는 프로필렌계 고무(propylene based elastomer)인 것인, 폴리올레핀계 수지 조성물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 엘라스토머는 상기 폴리올레핀계 혼합 수지 100중량부에 대하여 20-70중량부로 포함되는 것인, 폴리올레핀계 수지 조성물.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 초임계 유체는 이산화탄소 또는 질소인 것인, 폴리올레핀계 수지 조성물.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 초임계 유체는 상기 폴리올레핀계 수지 조성물 내에 0.5-10중량%로 포함되는 것인, 폴리올레핀계 수지 조성물.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 폴리올레핀계 수지 조성물은 상기 폴리올레핀계 혼합 수지 100중량부에 대하여 지방산 에스테르계 계면활성제 1-7중량부를 더 포함하는 것인, 폴리올레핀계 수지 조성물.
  11. 제 1항 내지 10항 중 어느 한 항의 폴리올레핀계 수지 조성물은 용융장력이 240-270cN(180℃, 100rpm)이고, 용융지수가 4-8g/10min(190℃, 2.16kg)인 것인 폴리올레핀계 수지 조성물.
  12. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항의 폴리올레핀계 수지 조성물을 이용하여 제조된 압출 발포체.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 압출 발포체의 인장강도는 23-28Mpa인 것인 압출 발포체.
  14. 제 12항에 있어서,
    상기 압출 발포체의 발포 셀 개수는 단위면적(4cm2)당 65개-120개인 것인 압출 발포체.
  15. 제 12항에 있어서,
    상기 압출 발포체의 쇼어 A경도는 55-70인 것인 압출 발포체.
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