KR20200059380A - 폴리프로필렌 수지 조성물 및 이에 의해 제조되는 성형품 - Google Patents

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Abstract

발포에 의한 경량성이 우수하고, 기계적 물성, 치수 안정성 및 사출 외관이 우수한 사출 발포용 폴리프로필렌 수지 조성물 및 이에 의해 제조되는 성형품을 제공한다.
일 실시예에 따른 폴리프로필렌 수지 조성물은, 폴리프로필렌 수지 조성물 전체 중량 대비 33 내지 93 중량%의 폴리프로필렌 수지, 1 내지 30 중량%의 열가소성 탄성체, 1 내지 30 중량%의 무기 충진재, 0.1 내지 1 중량%의 페놀설폰프탈레인 나트륨염 핵제(Nucleating agent) 및 0.1 내지 3 중량%의 발포제를 포함한다.

Description

폴리프로필렌 수지 조성물 및 이에 의해 제조되는 성형품{POLYPROPYLENE RESIN COMPOSITION AND ARTICLE PREPARED THEREFROM}
개시된 발명은 사출 발포용으로 사용되는 폴리프로필렌 수지 조성물 및 이로부터 제조되는 성형품에 관한 것이다.
차량의 무게는 연비 성능 및 주행 성능에 밀접한 영향을 미치기 때문에, 차량을 경량화 시키기 위한 지속적인 노력이 이루어지고 있다.
차량에는 열가소성 수지가 주로 사용된다 이전에는 폴리염화비닐(PVC) 이 도어 트림 및 대시 보드와 같은 차량 내장재로 널리 사용되었으나, 특정 환경에서 유해 물질을 배출한다는 문제점이 있다.
따라서, 최근에는 유해 물질을 배출하지 않는 열가소성 폴리올레핀계 고분자인 폴리프로필렌 (Polypropylene)이 특히 차량의 내장재 분야에서 PVC를 대체할 수 있는 중요한 재료로 부각되고 있다. 또한, 폴리프로필렌은 폴리염화비닐에 비해 밀도가 낮아 이를 사용할 경우 차량의 경량화에도 도움이 된다.
발포에 의한 경량성이 우수하고, 기계적 물성, 치수 안정성 및 사출 외관이 우수한 사출 발포용 폴리프로필렌 수지 조성물 및 이에 의해 제조되는 성형품을 제공한다
일 실시예에 따른 폴리프로필렌 수지 조성물은, 폴리프로필렌 수지조성물 전체 중량 대비 33 내지 93 중량%의 폴리프로필렌 수지, 1 내지 30 중량%의 열가소성 탄성체, 1 내지 30 중량%의 무기 충진재, 0.1 내지 1 중량%의 페놀설폰프탈레인 나트륨염 핵제 (Nucleating agent) 및 0.1 내지 3 중량%의 발포제를 포함한다.
상기 폴리프로필렌 수지는, 프로필렌 단일 중합체 및 프로필렌-에틸렌 공중합체 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 프로필렌 단일 중합체는 상기 폴리프로필렌 수지 전체 중량 대비 0 내지 30 중량%의 비율로 포함되고, 상기 프로필렌-에틸렌 공중합체는 상기 폴리프로필렌 수지 전체 중량 대비 70 내지 100 중량%의 비율로 포함될 수 있다
상기 프로필렌 단일 중합체는, 230℃, 2.16kg의 하중에서 측정된 용융지수 (Melt lndex) 가 l 내지 100g/10min일 수 있다.
상기 프로필렌 에틸렌 공중합체는, 230℃, 2.16kg의 하중에서 측정된 용융지수 (Melt lndex) 가 1 내지 100 g/ lOmin일 수 있다.
상기 열가소성 탄성체는, 에틸렌- 탄소수 4 이상의 알파올레핀 공중합체 및 스티렌-디엔계 공중합체 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 에틸렌-탄소수 4개 이상의 알파올레핀 공중합체는, 에틸렌 부텐-l 공중합체 (EBM) 및 에틸렌 옥텐-1 공중합체 (EOM) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다
상기 에틸렌-탄소수 4 이상의 알파올레핀 공중합체는 상기 열가소성 탄성체의 전체 중량 대비 12 내지 45 중량%로 포함될 수 있다.
상기 스티렌-디엔계 공중합체는, 스티렌-부틸렌-스티렌 블록 공중합체, 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 블록 공중합체, 스티렌-이소프렌-스티렌 블록 공중합체, 스티렌-에틸렌-프로필렌 블록 공중합체 및 스티렌-에틸렌-프로필렌-스티렌 블록 공중합체 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 열가소성 탄성체는, 230℃, 2.16kg의 하중에서 측정된 용융지수가 10 내지 40g/1O min일 수 있다
상기 무기 충진재는, 섬유계 무기 충진재 및 비섬유계 무기 충진재 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 섬유계 무기 충진재는, 평균 섬유 길이가 1 내지 5mm일 수 있다.
상기 섬유계 무기 충진재는, 유리 섬유, 탄소 섬유 및 금속 섬유 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 비섬유계 무기 충진재는, 탈크(Talc), 탄산칼슘, 황산바륨, 글라스 버블 및 글라스 비드 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 페놀설폰프탈레인 나트륨염 핵제는, 하기 [화학식 1] 로 표시되는 화합물일 수 있다.
[화학식 1]
Figure pat00001
일 실시예에 따른 성형품은 상기 폴리프로필렌 수지 조성물에 의해 제조 된다.
상기 성형품은, 차량의 내장재 및 차량의 외장재 중 적어도 하나일 수 있다.
일 실시예에 따른 폴리프로필렌 수지 조성물 및 이에 의해 제조되는 성형품에 의하면, 발포에 의한 경량성이 우수하고, 기계적 물성, 치수 안정성 및 사출 외관이 우수하다.
도 1은 폴리프로필렌 수지 조성물에 의해 제조된 성형품이 차량의 외장재로 사용되는 예시를 나타낸 도면이다.
도 2는 폴리프로필렌 수지 조성물에 의해 제조된 성형품이 차량의 내장재로 사용되는 예시를 나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면, 화학식 및 표를 참조하여 폴리프로필렌 수지 조성물 및 이에 의해 제조되는 성형품에 관한 실시예를 구체적으로 설명한다.
차량의 도어 트림, 대쉬 보드 등의 내장재나 범퍼 등의 외장재로 유해 물질을 배출하지 않는 열가소성 폴리올레핀계 고분자를 사용할 수 있다. 특히, 폴리프로필렌은 비정영역에서 0.855 g/cm3, 결정영역에서 0.946 g/ cm3 의 밀도를 갖는 바, 1.1 내지 1 45 g/ cm3 의 밀도를 갖는 폴리염화비닐 (PVC) 에 비해 밀도가 낮기 때문에 폴리플로필렌 수지 조성물을 차량 내장재 또는 외장재로 사용할 경우 차량의 중량을 줄일 수 있다.
또한, 폴리프로필렌 수지 조성물을 발포 성형에 의해 가공하면, 경량화 효과를 극대화할 수 있다.
일 실시예에 따른 폴리프로필렌 수지 조성물은 발포 사출이 안정적으로 이루어지면서 우수한 외관을 얻을 수 있는 조성을 갖는다.
일 실시예에 따른 폴리프로필렌 수지 조성물은 (A) 폴리프로필렌 수지 33 내지 93 중량%, (b) 열가소성 탄성체 l 내지 30 중량%, (C) 무기 충진재 l 내지 30 중량%, (D) 페놀설폰프탈레인 나트륨염 핵제 0.1 내지 1 중량% 및 (E) 발포제 0.1 내지 3 중량%를 포함한다 이하, 일 실시예에 따른 폴리프로필렌 수지 조성물을 구성하는 각각의 성분에 대해 자세히 설명한다.
(A) 폴리프로필렌 수지
폴리프로필렌 수지는 프로필렌 모노머 (Propylene monomer)를 주성분으로 하는 프로필렌 단일 중합체 (A1) 및 에틸렌이 함유된 프로필렌-에틸렌 공중합체 (A2) 중 적어도 하나를 포함하는 결정성 폴리머일 수 있다.
프로필렌 단일 중합체와 프로필렌-에틸렌 공중합체가 각각 단독으로 사용될 수도 있고, 프로필렌 단일 중합체와 프로필렌-에틸렌 공중합체가 혼합된 혼합물이 사용될 수 있다
프로필렌 단일 중합체 (A1)는 230℃, 2.16kg의 하중에서 측정된 용융지수 (Melt Index: MI) 가 l 내지 100g/10min 일 수 있다. 용융지수는 일정 하중, 일정 온도에서 가지는 플라스틱 재료의 용융 흐름성을 나타내는 지수로서, 일 실시예에 따른 폴리프로필렌 수지 조성물에서는 발포율과 기계적 물성을 모두 고려하여 적절한 범위의 용융 지수를 선택할 수 있다.
230℃, 2.16kg의 하중에서 l 내지 100g/lOmin 의 용융지수를 갖는 프로필렌 단일 중합체를 사용할 경우, 우수한 발포율을 가짐과 동시에 우수한 기계적 물성 및 충격 물성을 확보할 수 있다. 또한, 사출 성형 시 발생할 수 있는 표면 가스로 인한 불량을 방지할 수 있다
프로필렌-에틸렌 공중합체(A2)는 230℃, 2.16kg의 하중에서 측정된 용융지수 (Melt Index) 가 l 내지 100 g/lOmin일 수 있다. 프로필렌 단일 중합체 (A1)와 마찬가지로, 230℃, 2.16kg의 하중에서 l 내지 100g/lOmin 의 용융지수를 갖는 프로필렌 단일 중합체를 사용할 경우, 우수한 발포율을 가점과 동시에 우수한 기계적 물성 및 충격 물성을 확보할 수 있다 또한, 사출 성형 시 발생할 수 있는 표면 가스로 인한 불량을 방지할 수 있다.
프로필렌 단일 중합체와 프로필렌-에틸렌 공중합체의 혼합물이 사용되는 경우, 프로필렌 단일 중합체와 프로필렌-에틸렌 공중합체의 혼합비는 프로필렌 단일 중합체 O 내지 30 중량% 에 대해 프로필렌-에틸렌 공중합체는 100 내지 70중량%를 가질 수 있다
또는, 프로필렌 단일 중합체 O 내지 20 중량%에 대해 프로필렌-에틸렌 공중합체는 100 내지 80 중량%로 혼합하는 것도 가능하다
프로필렌 단일 중합체와 프로필렌-에틸렌 공중합체는 혼합되어 서로 부족한 물성을 상호 보완할 수 있다. 이를 통해 우수한 충격강도와 유동성을 확보할 수 있다. 프로필렌-에틸렌 공중합체에 의해 내충격성이 보완되어 충격 강도가 향상될 수 있고, 프로필렌 단일 중합체에 의해 성형성, 강성, 내열성 등의 물성이 보완될 수 있다
프로필렌 단일 중합체 및 프로필렌-에틸렌 공중합체 중 적어도 하나를 포함하는 폴리프로필렌 수지의 함량비는 폴리프로필렌 수지 조성물의 유동성, 강성, 충격 강도 등의 물성을 고려하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 유동성 및 유동성에 기초한 제품 사출 시의 가공성을 고려하여 함량비의 하한값이 결정될 수 있고, 강성 및 충격강도와 같은 물성을 고려하여 함량비의 상한값이 결정될 수 있다.
전술한 바와 같이, 폴리프로필렌 수지가 33 내지 93 중량% 의 비율로 폴리프로필렌 수지 조성물에 포함되면, 우수한 유동성, 가공성, 강성, 충격 강도 등의 물성을 얻을 수 있다. 보다 바람직하게는 폴리프로필렌 수지가 43 내지 93 중량% 의 비율로 폴리프로필렌 수지 조성물에 포함될 수 있다.
(B) 열가소성 탄성체
열가소성 탄성체(B)는 일 실시예에 따른 폴리프로필렌 수지 조성물의 가공성, 반발탄성, 내열성 및 내충격성 확보를 위해 포함될 수 있다
열가소성 탄성체(B)는 에틸렌- 알파올레핀 공중합체 (Ethylene alphaolefin copolymer) 및 스티렌-디엔계 공중합체 (Styren-diene copolymer) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 즉, 열가소성 탄성체로서 에틸렌-알파올레핀 공중합체가 단독으로 사용될 수도 있고, 스티렌 디엔계 공중합체가 단독으로 사용될 수도 있으며, 에틸렌-알파올레핀 공중합체와 스티렌-디엔계 공중합체가 혼합된 혼합물이 사용될 수도 있다
예를 들어, 에틸렌-알파올레핀 공중합체의 제조에 사용되는 알파올레핀은 탄소수 4개 이상의 알파올레핀일 수 있다. 구체적으로, 에틸렌-탄소수 4개 이상의 알파올레핀 공중합체로 에틸렌-부텐-1 공중합체(Ethylene-Butene-1 copolymer: EBM) 흑은 에틸렌-옥텐-1 공중합체(Ethylene-Octene-1 copolymer: EOM)를 사용할 수 있다. 상기 에틸렌-탄소수 4 이상의 알파올레핀 공중합체는 상기 열가소성 탄성체의 전체 중량 대비 12 내지 45 중량%로 포함될 수 있다.
스티렌-디엔계 공중합체에서 스타렌계 모노머로는 스티렌 (Styrene), α-메틸스티렌(α-methylstyrene), α-에틸스티렌 (α-ethylstyrene) 및 p-메틸스티렌 (p-methylstyrene) 등이 사용될 수 있으며, 디엔계 모노머로는 부타디엔(Butadiene), 이소프렌(isoprene) 등이 사용될 수 있다.
전술한 예시의 스티렌계 모노머 또는 디엔계 모노머를 사용할 경우, 우수한 가공성, 내충격성, 반발 탄성 및 내열성을 확보할 수 있다.
예를 들어, 스티렌-디엔계 공중합체로는 스티렌-부틸렌-스티렌 블록 공중합체, 스티렌-에틸렌-부틸렌 스티렌 블록 공중합체, 스티렌-이소프렌-스티렌 블록 공중합체, 스티렌-에틸렌-프로필렌 블록 공중합체 및 스티렌-에틸렌-프로필렌-스티렌 블록 공중합체를 포함하는 군으로부터 선택된 적어도 하나의 공중합체를 사용할 수 있다.
한편, 열가소성 탄성체(B)로는 230℃, 2.16kg의 하중에서 측정된 용융지수 (MI)가 10 내지 40g/10 min인 열가소성 탄성체를 사용할 수 있다. 열가소성 탄성체의 용융지수 범위는 흐름성을 고려하여 하한값을 결정하고, 내충격성 및 면충격성 등의 물성을 고려하여 상한값을 결정할 수 있다.
lOg/lOmin 이상의 용융지수의 수지를 선택함으로써 흐름성이 저하되어 분산이 불량해지는 문제를 방지할 수 있고, 40g/10min 이하의 용융지수의 수지를 선택함으로써 내충격성 및 면충격성의 저하를 방지할 수 있다.
전술한 바와 같이, 열가소성 탄성체(B)는 폴리프로필렌 수지 조성물 전체 중량에 대하여 l 내지 30 중량%로 포함될 수 있다. 열가소성 탄성체(B)를 l중량% 이상으로 포함시켜 내충격성 저하를 방지할 있고, 30 중량% 이하로 포함시켜 흐름성의 저하와 분산의 불량을 방지할 수 있다.
또는, 열가소성 탄성체 (B)가 폴리프로필렌 수지 조성물 전체 중량에 대하여 3 내지 25 중량%로 포함되는 것도 가능하다.
(C) 무기 충진재
무기 충진재 (C)는 일 실시예에 따른 폴리프로필렌 수지 조성물의 강성, 내충격성 및 내열성을 향상시키기 위해 포함될 수 있다.
무기 충진재(C)로는 섬유계 무기 충진재 및 비섬유계 무기 충진재 중 적어도 하나가 사용될 수 있다.
일 예로, 섬유계 무기 충진재로는 유리 섬유, 탄소 섬유 및 금속 섬유 중 적어도 하나가 사용될 수 있다. 섬유계 무기 충진재의 평균 섬유 길이(L)는 1 내지 5mm의 범위에서 선택될 수 있으며, 최대 종횡비는 50 이상 300 이하의 범위에서 선택될 수 있다.
전술한 범위에서 평균 섬유 길이 및 최대 종횡비를 선택하면, 우수한 유동성 및 성형성을 확보하면서 우수한 내충격성 및 강성을 얻을 수 있다.
일 예로, 비섬유계 무기 충진재로는 탈크(Talc), 탄산칼슐, 황산바륨, 글라스버블 및 글라스비드 중 적어도 하나가 사용될 수 있다.
(D) 페놀설폰프탈레인 나트륨염 핵제 (Nucleating agent)
페놀설폰프탈레인 나트륨염 핵제(D)는 일 실시예에 따른 폴리프로필렌 수지 조성물의 강성, 내열성 그리고 사출 가공시 발포에 의한 사출표면에 가스 자국이 형성되는 것을 방지하기 위해 포함될 수 있다
일 예로, 페놀설폰프탈레인 나트륨염 핵제 (D)는 하기 화학식 l로 표시되는 화합물일 수 있다.
[화학식 1]
Figure pat00002
일 예로, 페놀설폰프탈레인 나트륨염 핵제(D)는 폴리프로필렌 수지 조성물에 대하여 0.1 내지 1 중량%로 포함될 수 있다. 페놀설폰프탈레인 나트륨염 핵제(D) 를 0.1 중량% 이상 포함시켜 폴리프로필렌 수지의 핵 형성이 충분히 이루어지도록 할 수 있고, 폴리프로필렌 수지의 핵 형성이 충분히 이루어지면, 우수한 인장강도 및 굴곡강도를 얻을 수 있다.
특히, 발포 사출 시 몰드 표면에서의 핵 형성이 충분히 이루어 지지 않을 경우 표면 고화가 안되어 발포 가스가 표면으로 이행되고 이로 인해 사출 외관이 불량해질 수 있는 바. 0.1 중량% 이상의 페놀설폰프탈레인 나트륨염 핵제(D)를 포함함으로써 이러한 문제를 방지할 수 있다. 또한, 페놀설폰프탈레인 나트륨염 핵제(D)를 1 중량% 이하로 포함시켜 우수한 충격 강도를 얻을 수 있다.
(E) 발포제
발포제(E)는 일 실시예에 따른 폴리프로필렌 수지 조성물의 발포 사출 가공 시 사출품 내에 발포셀을 형성하기 위해 포함될 수 있다.
일 예로, 발포제(E)는 중탄산수소나트륨을 포함할 수 있다.
일 예로, 발포제(E)는 폴리프로필렌 수지 조성물에 대하여 0.1 내지 3 중량%로 포함될 수 있다. 발포제 (E)를 0.1 중량% 이상으로 포함시켜 사출 가공 시 발포셀 형성이 충분히 이루어지도록 할 수 있고, 3 중량% 이하로 포함시켜 발포셀을 균일하게 형성시킬 수 있다. 또한, 발포 가스의 과다 발생을 방지함으로써, 과다 발생된 발포가스로 인해 사출품의 외관에 가스자국이 생기는 것을 방지할 수 있다. 또한, 발포 가스 과다 발생에 의한 기계적 강도의 저하를 방지할 수 있다.
또한, 발포제(E)가 0.5 내지 1.5 중량%로 포함되는 것도 가능하다.
한편, 일 실시예에 따른 폴리프로필렌 수지 조성물에는 통상적인 첨가제가 더 포함될 수도 있다. 예를 들어, 산화 방지제, 대전 방지제 등의 첨가제가 적정 함량 범위에서 포함될 수 있다
여기서, 산화 방지제로는 페놀계 (Phenolic) 산화 방지제, 포스파이트계 (Phosphite-based) 산화 방지제, 티오디프로피오네이트 시너지스트(Thiodipropionate synergist) 등이 사용될 수 있다
산화 방지제 및 대전 방지제 외에도 다른 첨가제들이 더 포함되는 것도 가능하며, 첨가제들의 사용은 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해서 용이하게 이루어질 수 있다
일 실시예에 따른 폴리프로필렌 수지 조성물은 일축 압출기, 이축 압출기, 다륜 스크류 압출기, 반바리 믹서(Banbury mixer) 등의 혼련기를 이용하여 전술한 조성비에 따라 (A) 폴리프로필렌 수지, (B) 열가소성 탄성체, (C) 무기 충진재, (D) 페놀설폰프탈레인 나트륨염 핵제 및 (E) 발포제 등의 성분이 혼합되어 제조될 수 있다.
다만, 일 실시예에 따른 폴리프로필렌 수지 조성물을 제조하는 방법이 이에 한정되는 것은 아니며, 전술한 방법 이외에도 다양한 방법을 이용하여 구성 성분들을 혼합함으로써 폴리프로필렌 수지 조성물을 제조할 수 있다.
일 실시예에 따른 성형품은 전술한 실시예에 따른 폴리프로필렌 수지 조성물을 성형하여 제조될 수 있다. 예를 들어, 성형품의 경량화를 구현하기 위해 발포 성형 가공법을 이용할 수 있는 바, 발포 성형을 위해 전술한 실시예에 따른 폴리프로필렌 수지 조성물에 압출 성형, 압축 성형, 사출 성형 등의 다양한 성형 방법을 적용하여 원하는 형상의 성형품을 제조할 수 있다.
일 실시예에 따른 폴리프로필렌 수지 조성물을 몰드에 주입하고, 몰드에 고온의 증기를 주입하면 혼합물이 팽창하면서 몰드의 형상을 갖는 성형품이 제조될 수 있다. 다만, 폴리프로필렌 수지 조성물을 이용한 성형품의 제조방법에 상기 예시에 의해서만 형성되는 것은 아니며, 이외에도 다양한 제조방법을 적용하여 성형품을 제조할 수 있음은 통상의 기술자에게 자명한 것이라 할 것이다.
이하, 전술한 폴리프로필렌 수지 조성물에 의해 제조된 성형품의 다양한 실시예와 비교예를 통해 본 발명의 물성을 설명하기로 한다. 다만, 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1 및 비교예 1 내지 4>
폴리프로필렌 수지 조성물을 제조하기 위해 아래와 같은 (A) 폴리프로필렌 수지, (B) 열가소성 탄성체, (C) 무기 충진재, (D) 핵제 및 (E) 발포제를 준비하였다
(A) 폴리 프로필렌 수지
(Al) 프로필렌 단일 중합체 230℃, 2.16kg의 하중에서 측정된 용융지수 (Melt Index) 가 11g/10min인 것 사용하였다.
(A2) 프로필렌-에틸렌 공중합체 230℃, 2.16kg의 하중에서 측정된 용융지수 (Melt Index)가 90g/10min인 것 사용하였다.
(B) 열가소성 탄성체
230℃, 2.16kg의 하중에서 측정된 용융지수가 15g/lOmin 이며, 에틸렌 옥텐-1 공중합체 (EOM) 를 포함하는 열가소성 탄성체를 사용하였다.
(C) 무기충진재
수평균 입자크기가 2 ㎛인 탈크를 사용하였다
(D) 핵제
(D1) 제 1핵제: 페놀설폰프탈레인 나트륨염 핵제를 사용하였다.
(D2) 제 2핵제: 디벤질리덴 소비툴 (Dibenzylidene Sorbitol)을 사용하였다.
(E) 발포제: 중탄산수소나트륨을 사용하였다.
실시예 1
(Al) 프로필렌 단일 중합체 15 중량%, (A2) 프로필렌-에틸렌 공중합체 47.5 중량%, (B) 열가소성 탄성체 15 중량%, (C) 무기 충진재 20 중량%, (Dl) 제 1 핵제 0.5중량 %를 혼합하여 폴리프로필렌 수지 조성물을 제조한 후, 이축 압출기를 사용하여 압출하였다. 압출된 펠렛과 발포제 (E) 인 중탄산수소나트륨 2 중량%를 혼합한 후, 코어-백 (Core-back) 몰드를 이용하여 사출 성형하여 시편을 제조하였다.
당해 실시예 및 비교예에서의 성분비는 폴리프로필렌 수지, 열가소성 탄성체, 무기 충진재, 핵제 및 발포제가 혼합된 혼합물의 전체 중량을 기준으로 한 것이다.
비교예 l
(Al) 프로필렌 단일 중합체 15 중량%, (A2) 프로필렌-에틸렌 공중합체 48 중량%, (B) 열가소성 탄성체 15 중량%, (C) 무기 충진재 20 중량%을 혼합하여 폴리프로필렌 수지 조성물을 제조한 후, 이축 압출기를 사용하여 압출하였다.
압출된 펠렛과 발포제(E) 인 중탄산수소나트륨 2 중량%를 혼합한 후, 코어-백(Core-back) 몰드를 이용하여 사출 성형하여 시편을 제조하였다. 핵제는 포함하지 않았다.
비교예 2
(Al) 프로필렌 단일 중합체 15 중량%, (A2) 프로필렌 에틸렌 공중합체 45 중량%, (B) 열가소성 탄성체 15 중량%, (C) 무기 충진재 20 중량%, (D1) 제 1 핵제 3중량 % 를 혼합하여 폴리프로필렌 수지 조성물을 제조한 후, 이축 압출기를 사용하여 압출하였다. 압출된 펠렛과 발포제 (E) 인 중탄산수소나트륨 2 중량% 를 혼합한 후, 코어-백 (Core-back) 몰드를 이용하여 사출 성형하여 시편을 제조하였다.
비교예 3
(Al) 프로필렌 단일 중합체 15 중량%, (A2) 프로필렌-에틸렌 공중합체 44.5 중량%, (B) 열가소성 탄성체 15 중량%, (C) 무기 충진재 20 중량%, (D1) 제 1 핵제 0.5중량 % 를 혼합하여 폴리프로필렌 수지 조성물을 제조한 후, 이축 압출기를 사용하여 압출하였다. 압출된 펠렛과 발포제 (E) 인 중탄산수소나트륨 5 중량% 를 혼합한 후, 코어-백 (Core-back) 몰드를 이용하여 사출 성형하여 시편을 제조하였다.
비교예 4
(A1) 프로필렌 단일 중합체 15 중량%, (A2) 프로필렌-에틸렌 공중합체 47 중량%, (B) 열가소성 탄성 체 15 중량%, (C) 무기 충진재 20 중량%, (D2) 제 2 핵제 l중량 % 를 혼합하여 폴리프로필렌 수지 조성물을 제조한 후, 이축 압출기를 사용하여 압출하였다. 압출된 펠렛과 발포제(E)인 중탄산수소나트륨 2 중량% 를 혼합한 후, 코어-백 (Core-back) 몰드를 이용하여 사출 성형하여 시편을 제조하였다.
전술한 실시예 1 및 비교예 l 내지 4의 폴리프로필렌 수지 조성물과 발포제의 성분 비율을 아래 [표 1] 에 정리하였다.
[표 1]
Figure pat00003
(단위 : 중량%)
<물성 평가 방법〉
상기 실시예 1 및 비교예 1 내지 4에 따라 제조된 시편의 물성 및 가공성 등을 평가하기 위해 하기 항목을 측정하고 그 결과를 하기 표 2에 기재하였다.
(1) 인장강도 (kgf/cm2): ASTM D638에 의거하여 측정하였다.
(2) 신율(%): ASTM D638 에 의거하여 측정하였다.
(3) IZOD 충격강도(kgf·cm/cm): ASTM D256에 의해 1/4노치(Notched) 조건에서 상온 (23℃) 의 온도조건에 대하여 측정하였다.
(4) 굴곡강도(kgf/cm2): ASTM D790에 의거하여 측정하였다.
(5) 굴곡탄성율(kgf/cm2): ASTM D790 규정에 의거하여 측정하였다.
(6) 비중: ASTM D792에 의거하여 측정하였다
(7) 사출외관: 시편 표면에 가스자국 유무를 육안으로 관찰하였다
X: 가스자국 발생 / ○: 가스자국 없음
[표 2]
Figure pat00004
상기 표 2의 결과를 참조하면, 실시예 l에 따른 시편은 인장강도, 신율, 굴곡강도, 굴곡탄성율, 충격강도, 비중 등의 기계적 물성이 우수하게 나타나는 것을 확인할 수 있다. 또한, 0.5중량%의 핵제(D)를 포함함으로써 사출 시 몰드 표면에서의 핵 형성이 충분히 이루어지게 하였는바, 이로 인해 시편 표면에 가스 자국이 생기지 않은 것을 확인할 수 있다.
한편, 핵제가 포함되지 않은 폴리프로필렌 수지 조성물에 의해 제조된 비교예 1 의 시편은 사출 시 몰드 표면에서의 핵 형성이 충분히 이루어지지 않아 발포 가스가 표면으로 이행되었는바, 시편 표면에서 가스 자국이 발견되었다.
반면에, 핵제가 1 중량%를 초과하여 3 중량% 포함된 폴리프로필렌 수지 조성물에 의해 제조된 비교예 2의 시편은 충격 강도가 저하된 것을 확인할 수 있다.
또한, 발포제가 3 중량%를 초과하여 5 중량% 포함된 폴리프로필렌 수지 조성물에 의해 제조된 비교예 3 의 시편은 발포가스 과다 발생에 의해 기계적 강도가 저하된 것을 확인할 수 있다.
또한, 비교예 4는 핵 형성이 충분히 이루어지지 않아 사출 외관에 가스자국이 발생한 것을 확인할 수 있다.
전술한 실시예에 따라 제조된 성형품, 즉 (A) 폴리프로필렌 수지 33 내지 93 중량%, (B) 열가소성 탄성체 1 내지 30 중량%, (C) 무기 충진재 1 내지 30 중량%, (D) 페놀설폰프탈레인 나트륨염 핵제 0.1 내지 1 중량% 및 (E) 발포제 0.1 내지 3 중량%를 포함하는 폴리프로필렌 수지 조성물에 의해 제조된 성형품은 차량의 내장재 또는 외장재로 사용될 수 있다
도 1은 폴리프로필렌 수지 조성물에 의해 제조된 성형품이 차량의 외장재로 사용되는 예시를 나타낸 도면이고, 도 2는 폴리프로필렌 수지 조성물에 의해 제조된 성형품이 차량의 내장재로 사용되는 예시를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 차량 (1) 의 범퍼 (10F, 10R), 보닛 (20) 내부에 마련되는 배터리 케이스 (21) 등의 외장재는 전술한 실시예에 따른 폴리프로필렌 수지 조성물을 재료로 하여 제조된 성형품일 수 있다. 또한, 백 패널 몰딩도 전술한 실시예에 따른 폴리프로필렌 수지 조성물을 재료로 하여 제조될 수 있다.
또한, 도 2를 참조하면, 차량(1)의 인스트루먼트 패널 (30), 도어 트림 (40) 등의 내장재 역시 전술한 실시예에 따른 폴리프로필렌 수지 조성물을 재료로 하여 제조된 성형품일 수 있다.
다만, 도 l 및 도 2에 도시된 차량의 내장재 및 외장재의 종류는 일 실시예에 따른 폴리프로필렌 수지 조성물에 의해 제조된 성형품이 적용될 수 있는 예시에 불과하고, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
따라서, 도 1 및 도 2의 예시 외에 다른 내장재 및 외장재에도 일 실시예에 따른 폴리프로필렌 수지 조성물이 재료로 사용될 수 있음은 물론이다.
일 실시예에 따른 폴리프로필렌 수지 조성물에 의해 제조된 차량 내장재 및 외장재는 경량성과 기계적 물성이 우수하고 표면이 매끄러운 우수한 외관을 가질 수 있다.
이상에서와 같이 첨부된 도면과 표를 참조하여 개시된 실시예들을 설명하였다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특정을 변경하지 않고도, 개시된 실시예들과 다른 형태로 본 발명이 실시될 수 있음을 이해할 것이다. 개시된 실시예들은 예시적인 것이며, 한정적으로 해석되어서는 안 된다.
1: 차량
20: 보닛
30: 인스트루먼트 패널
40: 도어 트림

Claims (17)

  1. 폴리프로필렌 수지 조성물 전체 중량 대비 33 내지 93 중량%의 폴리프로필렌 수지;
    1 내지 30 중량%의 열가소성 탄성체;
    1 내지 30 중량%의 무기 충진재;
    0.1 내지 1 중량%의 페놀설폰프탈레인 나트륨염 핵제(Nucleating agent); 및
    0.1 내지 3 중량%의 발포제;를 포함하는 폴리프로필렌 수지 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 폴리프로필렌 수지는,
    프로필렌 단일 중합체 및 프로필렌-에틸렌 공중합체 중 적어도 하나를 포함하는 폴리프로필렌 수지 조성물.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 프로필렌 단일 중합체는 상기 폴리프로필렌 수지 전체 중량 대비 0 내지 30 중량%의 비율로 포함되고,
    상기 프로필렌-에틸렌 공중합체는 상기 폴리프로필렌 수지 전체 중량 대비 70 내지 100 중량%의 비율로 포함되는 폴리프로필렌 수지 조성물.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 프로필렌 단일 중합체는,
    230℃, 2.16kg의 하중에서 측정된 용융지수(Melt Index)가 1 내지 100g/lOmin인 폴리프로필렌 수지 조성물.
  5. 제 2 항에있어서,
    상기 프로필렌-에틸렌 공중합체는,
    230℃, 2.16kg의 하중에서 측정된 용융지수 (Melt Index) 가 1 내지 100g/lOmin인 폴리프로필렌 수지 조성물.
  6. 제 l 항에 있어서,
    상기 열가소성 탄성체는,
    에틸렌-탄소수 4이상의 알파올레핀 공중합체 및 스티렌-디엔계 공중합체 중 적어도 하나를 포함하는 폴리프로필렌 수지 조성물.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 에틸렌-탄소수 4개 이상의 알파올레핀 공중합체는,
    에틸렌-부텐-1 공중합체 (EBM) 및 에틸렌-옥텐-1 공중합체 (EOM) 중 적어도 하나를 포함하는 폴리프로필렌 수지 조성물.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 에틸렌-탄소수 4 이상의 알파올레핀 공중합체는,
    상기 열가소성 탄성체의 전체 중량 대비 12 내지 45 중량%로 포함되는 폴리프로필렌 수지 조성물.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 스티렌-디엔계 공중합체는,
    스티렌-부틸렌-스티렌 블록 공중합체, 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 블록 공
    중합체, 스티렌-이소프렌-스티렌 블록 공중합체, 스티렌-에틸렌-프로필렌 블록 공중합체 및 스티렌-에틸렌-프로필렌-스티렌 블록 공중합체 중 적어도 하나를 포함하는 폴리프로필렌 수지 조성물
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 열가소성 탄성체는,
    230℃, 2.16kg의 하중에서 측정된 용융지수가 10 내지 40g/1O min인 폴리프로필렌 수지 조성물
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 무기 충진재는,
    섬유계 무기 충진재 및 비섬유계 무기 충진재 중 적어도 하나를 포함하는 폴리프로필렌 수지 조성물.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 섬유계 무기 충진재는,
    평균 섬유 길이가 l 내지 5mm인 폴리프로필렌 수지 조성물.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 섬유계 무기 충진재는,
    유리 섬유, 탄소 섬유 및 금속 섬유 중 적어도 하나를 포함하는 폴리프로필렌 수지 조성물.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 비섬유계 무기 충진재는,
    탈크 (Talc), 탄산칼슘, 황산바륨, 글라스 버블 및 글라스 비드 중 적어도 하나를 포함하는 폴리프로필렌 수지 조성물.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 페놀설폰프탈레인 나트륨염 핵제는,
    하기 [화학식 1] 로 표시되는 화합물인 폴리프로필렌 수지 조성물.

    [화학식 1]
    Figure pat00005

  16. 제 l 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항의 폴리프로필렌 수지 조성물에 의해 제조되는 성형품.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 성형품은,
    차량의 내장재 및 차량의 외장재 중 적어도 하나인 성형품.

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