KR20220091731A - 열가소성 수지 조성물 및 이로부터 제조된 성형품 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 열가소성 수지 조성물은 폴리프로필렌 수지 및 에틸렌-프로필렌 블록 공중합체 중 1종 이상을 포함하는 폴리올레핀 수지 100 중량부; 인질소계 난연제 30 내지 60 중량부; 말레산 무수물 변성 올레핀계 중합체 0.2 내지 12 중량부; 탈크 5 내지 45 중량부; 및 팽창 시작 온도가 220℃ 이상인 팽창 흑연 0.1 내지 15 중량부;를 포함하며, 상기 탈크 및 상기 팽창 흑연의 중량비는 1 : 0.003 내지 1 : 0.3인 것을 특징으로 한다. 상기 열가소성 수지 조성물은 난연성, 내열성, 강성, 성형 가공성, 이들의 물성 발란스 등이 우수하다.

Description

열가소성 수지 조성물 및 이로부터 제조된 성형품{THERMOPLASTIC RESIN COMPOSITION AND ARTICLE PRODUCED THEREFROM}
본 발명은 열가소성 수지 조성물 및 이로부터 제조된 성형품에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 난연성, 내열성, 강성, 성형 가공성, 이들의 물성 발란스 등이 우수한 열가소성 수지 조성물 및 이로부터 제조된 성형품에 관한 것이다.
폴리프로필렌 수지는 내약품성, 내후성, 가공성 등이 우수하여, 사출 성형품, 필름, 블로우 성형품의 형태로의 제조가 용이하고, 자동차, 건축재료, 전기부품 등의 분야에 폭넓게 사용되는 재료이다.
폴리프로필렌 수지는 화학적 구조상 인화성 물질이므로, 난연 특성을 부여하기 위해 각종 유기계 또는 무기계 난연제의 병용 첨가가 이루어지고 있다. 다만, 환경 문제에 대한 관심이 대두되면서, 기존 할로겐계 난연제에 대한 규제가 점차 강화되고 있어, 열가소성 수지 조성물을 친환경 소재로 사용하기 위해서는 할로겐계 난연제의 저감 또는 배제가 요구되고 있다.
그러나, 열가소성 수지 조성물에 비할로겐계 난연제만을 적용할 경우, 할로겐계 난연제 적용 시에 비해 난연성이 크게 저하된다는 문제점이 있다. 또한, 올레핀계 열가소성 수지 조성물의 난연성, 기계적 물성 등의 향상을 위하여, 비할로겐계 난연제와 탈크 등의 무기 충진제를 혼합 적용 시, 성형 가공성 등이 저하될 우려가 있다.
따라서, 난연성, 내열성, 강성, 성형 가공성, 이들의 물성 발란스 등이 우수한 열가소성 수지 조성물의 개발이 필요한 실정이다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 등록특허 10-1863421호 등에 개시되어 있다.
본 발명의 목적은 난연성, 내열성, 강성, 성형 가공성, 이들의 물성 발란스 등이 우수한 열가소성 수지 조성물을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 열가소성 수지 조성물로부터 형성된 성형품을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 상기 및 기타의 목적들은 하기 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.
1. 본 발명의 하나의 관점은 열가소성 수지 조성물에 관한 것이다. 상기 열가소성 수지 조성물은 폴리프로필렌 수지 및 에틸렌-프로필렌 블록 공중합체 중 1종 이상을 포함하는 폴리올레핀 수지 100 중량부; 인질소계 난연제 30 내지 60 중량부; 말레산 무수물 변성 올레핀계 중합체 0.2 내지 12 중량부; 탈크 5 내지 45 중량부; 및 팽창 시작 온도가 220℃ 이상인 팽창 흑연 0.1 내지 15 중량부;를 포함하며, 상기 탈크 및 상기 팽창 흑연의 중량비는 1 : 0.003 내지 1 : 0.3인 것을 특징으로 한다.
2. 상기 1 구체예에서, 상기 에틸렌-프로필렌 블록 공중합체는 에틸렌 20 내지 60 중량% 및 프로필렌 40 내지 80 중량%를 포함할 수 있다.
3. 상기 1 또는 2 구체예에서, 상기 에틸렌-프로필렌 블록 공중합체는 프로필렌 단독중합체 60 내지 95 중량% 및 고무성분의 에틸렌-프로필렌 공중합체 5 내지 40 중량%를 포함할 수 있다.
4. 상기 1 내지 3 구체예에서, 상기 에틸렌-프로필렌 블록 공중합체는 ASTM D1238에 의거하여, 230℃, 2.16 kg 하중 조건에서 측정한 용융흐름지수(Melt-flow Index: MI)가 5 내지 100 g/10분일 수 있다.
5. 상기 1 내지 4 구체예에서, 상기 인질소계 난연제는 멜라민 폴리포스페이트, 멜람 피로포스페이트, 멜렘 피로포스페이트, 멜론 피로포스페이트, 멜라민 피로포스페이트, 디멜라민 피로포스페이트, 멜람 폴리포스페이트, 멜론 폴리포스페이트, 멜렘 폴리포스페이트, 암모늄 하이드로겐 포스페이트, 암모늄 디하이드로겐 포스페이트, 암모늄 폴리포스페이트 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
6. 상기 1 내지 5 구체예에서, 상기 말레산 무수물 변성 올레핀계 공중합체는 알킬렌 단독중합체 또는 알킬렌-α-올레핀 공중합체에 말레산 무수물을 그라프트 중합한 것일 수 있다.
7. 상기 1 내지 6 구체예에서, 상기 말레산 무수물 변성 올레핀계 중합체 및 상기 탈크의 중량비는 1 : 2 내지 1 : 110일 수 있다.
8. 상기 1 내지 7 구체예에서, 상기 말레산 무수물 변성 올레핀계 중합체 및 상기 팽창 흑연의 중량비는 1 : 0.1 내지 1 : 10일 수 있다.
9. 상기 1 내지 8 구체예에서, 상기 열가소성 수지 조성물은 UL-94 vertical test 방법으로 측정한 2.5 mm 두께 사출 시편의 난연도가 V-0일 수 있다.
10. 상기 1 내지 9 구체예에서, 상기 열가소성 수지 조성물은 KS M ISO 9772에 의거하여 측정한 125 × 13 × 15 mm 크기 시편의 연소 길이가 1 내지 35 mm일 수 있고, 연소 시간이 30초 이하일 수 있다.
11. 상기 1 내지 10 구체예에서, 상기 열가소성 수지 조성물은 ASTM D648에 의거하여 하중 18.56 kgf/cm2, 승온 속도 120℃/hr의 조건에서 측정한 열변형 온도(HDT)가　130 내지 160℃일 수 있다.
12. 상기 1 내지 11 구체예에서, 상기 열가소성 수지 조성물은 ASTM D790에 의거하여, 3.2 mm 두께 시편을 사용하여 2.8 mm/min의 속도로 측정한 굴곡강도가 300 내지 900 kgf/cm2일 수 있다.
13. 본 발명의 다른 관점은 성형품에 관한 것이다. 상기 성형품은 상기 1 내지 12 중 어느 하나에 따른 열가소성 수지 조성물로부터 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 난연성, 내열성, 강성, 성형 가공성, 이들의 물성 발란스 등이 우수한 열가소성 수지 조성물 및 이로부터 형성된 성형품을 제공하는 발명의 효과를 갖는다.
이하, 본 발명을 상세히 설명하면, 다음과 같다.
본 발명에 따른 열가소성 수지 조성물은 (A) 폴리올레핀 수지; (B) 인질소계 난연제; (C) 말레산 무수물 변성 올레핀계 중합체; (D) 탈크; 및 (E) 팽창 흑연;을 포함한다.
본 명세서에서, 수치범위를 나타내는 "a 내지 b"는 "≥a 이고 ≤b"으로 정의한다.
(A) 폴리올레핀 수지
본 발명의 폴리올레핀 수지는 (A1) 폴리프로필렌 수지 및 (A2) 에틸렌-프로필렌 블록 공중합체 중 1종 이상을 포함한다. 예를 들면, 상기 폴리올레핀 수지는 폴리프로필렌 수지를 단독으로 사용하거나, 폴리프로필렌 수지 및 에틸렌-프로필렌 블록 공중합체를 혼합하여 사용할 수 있다.
(A1) 폴리프로필렌 수지
본 발명의 일 구체예에 따른 폴리프로필렌 수지로는 통상의 열가소성 수지 조성물에 사용되는 폴리프로필렌 수지(프로필렌 단독중합체)를 사용할 수 있다.
구체예에서, 상기 폴리프로필렌 수지는 GPC(gel permeation chromatography)로 측정한 중량평균분자량(Mw)이 10,000 내지 400,000 g/mol, 예를 들면, 15,000 내지 350,000 g/mol일 수 있다. 상기 범위에서 열가소성 수지 조성물의 기계적 강도, 성형 가공성 등이 우수할 수 있다.
구체예에서, 상기 폴리프로필렌 수지는 ASTM D1238에 의거하여, 230℃, 2.16 kg 하중 조건에서 측정한 유동흐름지수(Melt-flow index)가 5 내지 100 g/10분, 예를 들면 5 내지 70 g/10분일 수 있다. 상기 범위에서 열가소성 수지 조성물의 기계적 강도, 성형 가공성 등이 우수할 수 있다.
구체예에서, 상기 폴리프로필렌 수지는 폴리올레핀 수지 100 중량% 중, 20 내지 100 중량%, 예를 들면 40 내지 100 중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서 내충격성, 강성, 난연성, 성형 가공성 등이 우수할 수 있다.
(A2) 에틸렌-프로필렌 블록 공중합체
본 발명의 일 구체예에 따른 에틸렌-프로필렌 블록 공중합체는 열가소성 수지 조성물의 내충격성, 강성, 성형 가공성 등을 향상시킬 수 있는 것으로서, 통상의 열가소성 수지 조성물에 사용되는 에틸렌-프로필렌 블록 공중합체(블록 폴리프로필렌)를 사용할 수 있다. 예를 들면, 상기 에틸렌-프로필렌 블록 공중합체는 프로필렌 단독중합 부분과 에틸렌-프로필렌 공중합 부분이 반응기 내에서 단계적으로 중합된 수지일 수 있다.
구체예에서, 상기 에틸렌-프로필렌 블록 공중합체는 에틸렌 20 내지 60 중량%, 예를 들면 30 내지 50 중량% 및 프로필렌 40 내지 80 중량%, 예를 들면 50 내지 70 중량%를 포함할 수 있다. 상기 범위에서 열가소성 수지 조성물의 성형성, 내충격성 등이 우수할 수 있다.
구체예에서, 상기 에틸렌-프로필렌 블록 공중합체는 연속상(매트릭스)인 프로필렌 단독중합체 60 내지 95 중량%, 예를 들면 70 내지 90 중량% 및 분산상인 고무성분의 에틸렌-프로필렌 공중합체 5 내지 40 중량%, 예를 들면 10 내지 30 중량%를 포함할 수 있다. 상기 범위에서 열가소성 수지 조성물의 강성, 내충격성 등이 우수할 수 있다.
구체예에서, 상기 에틸렌-프로필렌 블록 공중합체는 ASTM D1238에 의거하여, 230℃, 2.16 kg 하중 조건에서 측정한 용융흐름지수(Melt-flow Index: MI)가 1 내지 130 g/10분, 예를 들면 5 내지 100 g/10분일 수 있다. 상기 범위에서 열가소성 수지 조성물의 내충격성 등이 우수할 수 있다.
구체예에서, 상기 에틸렌-프로필렌 블록 공중합체는 폴리올레핀 수지 100 중량% 중, 80 중량% 이하, 예를 들면 60 중량% 이하로 포함될 수 있다. 상기 범위에서 내충격성, 강성, 난연성, 성형 가공성 등이 우수할 수 있다.
(B) 인질소계 난연제
본 발명의 일 구체예에 따른 인질소계 난연제는 말레산 무수물 변성 올레핀계 중합체, 탈크, 특정 팽창 흑연 등과 함께 적용되어, 적은 함량으로도 올레핀계 열가소성 수지 조성물의 난연성, 내열성, 강성, 성형 가공성 등을 향상시킬 수 있는 것으로서, 통상의 열가소성 수지 조성물에 사용되는 인질소계 난연제를 사용할 수 있다.
구체예에서, 상기 인질소계 난연제로는 멜라민 폴리포스페이트, 멜람 피로포스페이트, 멜렘 피로포스페이트, 멜론 피로포스페이트, 멜라민 피로포스페이트, 디멜라민 피로포스페이트, 멜람 폴리포스페이트, 멜론 폴리포스페이트, 멜렘 폴리포스페이트, 암모늄 하이드로겐 포스페이트, 암모늄 디하이드로겐 포스페이트, 암모늄 폴리포스페이트, 이들의 조합, 이들의 다중염 등을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 인질소계 난연제로는 멜라민 폴리포스페이트, 암모늄 폴리포스페이트 등을 사용할 수 있다.
구체예에서, 상기 인질소계 난연제는 상기 폴리올레핀 수지 100 중량부에 대하여, 30 내지 60 중량부, 예를 들면 35 내지 55 중량부로 포함될 수 있다. 상기 인질소계 난연제의 함량이 상기 폴리올레핀 수지 100 중량부에 대하여, 30 중량부 미만일 경우, 열가소성 수지 조성물(성형품)의 난연성 등이 저하될 우려가 있고, 60 중량부를 초과할 경우, 열가소성 수지 조성물(성형품)의 성형 가공성, 내열성 등이 저하될 우려가 있다.
(C) 말레산 무수물 변성 올레핀계 중합체
본 발명의 일 구체예에 따른 말레산 무수물 변성 올레핀계 중합체는 인질소계 난연제, 탈크, 특정 팽창 흑연 등과 함께 적용되어, 올레핀계 열가소성 수지 조성물의 상용성, 난연성, 내열성, 강성 등을 향상시킬 수 있는 것으로서, 알킬렌 단독중합체 또는 알킬렌-α-올레핀 공중합체에 말레산 무수물을 (그라프트) 중합한 말레산 무수물 변성 올레핀계 중합체를 사용할 수 있다.
구체예에서, 상기 알킬렌 단량체로는 탄소수 2 내지 10의 알킬렌을 사용할 수 있으며, 예를 들면, 에틸렌, 프로필렌, 이소프로필렌, 부틸렌, 이소부틸렌, 옥텐, 이들의 조합 등을 사용할 수 있다.
구체예에서, 상기 말레산 무수물 변성 올레핀계 중합체는 말레산 무수물 변성 프로필렌 단독중합체, 말레산 무수물 변성 에틸렌-프로필렌 공중합체, 말레산 무수물 변성 프로필렌-1-옥텐 공중합체 등을 포함할 수 있다.
구체예에서, 상기 말레산 무수물 변성 올레핀계 공중합체는 ASTM D1238에 의거하여, 230℃, 2.16 kg 하중 조건에서 측정한 유동흐름지수(Melt-flow index)가 50 내지 300 g/10분, 예를 들면 80 내지 120 g/10분일 수 있다.
구체예에서, 상기 말레산 무수물 변성 올레핀계 중합체는 상기 폴리올레핀 수지 100 중량부에 대하여, 0.2 내지 12 중량부, 예를 들면 0.3 내지 10 중량부로 포함될 수 있다. 상기 말레산 무수물 변성 올레핀계 중합체의 함량이 상기 폴리올레핀 수지 100 중량부에 대하여, 0.2 중량부 미만일 경우, 열가소성 수지 조성물(성형품)의 난연성, 내열성, 강성, 내충격성 등이 저하될 우려가 있고, 12 중량부를 초과할 경우, 열가소성 수지 조성물(성형품)의 난연성, 내열성 등이 저하될 우려가 있다.
구체예에서, 상기 인질소계 난연제(B) 및 상기 말레산 무수물 변성 올레핀계 중합체(C)의 중량비(B:C)는 1 : 0.001 내지 1 : 0.4, 예를 들면 1 : 0.0012 내지 1 : 0.38일 수 있다. 상기 범위에서 열가소성 수지 조성물(성형품)의 난연성, 기계적 물성 등이 더 우수할 수 있다.
(D) 탈크
본 발명의 일 구체예에 따른 탈크는 인질소계 난연제, 말레산 무수물 변성 올레핀계 중합체, 특정 팽창 흑연 등과 함께 적용되어, 올레핀계 열가소성 수지 조성물의 수축률을 낮추고, 성형 가공성, 강성, 난연성, 내열성 등을 향상시킬 수 있는 것이다.
구체예에서, 상기 탈크는 칼슘 함량이 전체 탈크 100 중량% 중, 0.1 중량% 이하, 예를 들면 0.01 내지 0.07 중량%일 수 있다. 상기 범위에서 열가소성 수지 조성물(성형품)의 성형 가공성 등이 더 우수할 수 있다.
구체예에서, 상기 탈크는 입도분석기로 측정한 평균 입자 크기(D50, 분포율이 50%가 되는 지점의 입경)가 1 내지 100 ㎛, 예를 들면 5 내지 25 ㎛일 수 있다. 상기 범위에서, 열가소성 수지 조성물의 난연성, 성형 가공성 등이 우수할 수 있다.
구체예에서, 상기 탈크는 상기 폴리올레핀 수지 100 중량부에 대하여, 5 내지 45 중량부, 예를 들면 10 내지 40 중량부로 포함될 수 있다. 상기 탈크의 함량이 상기 폴리올레핀 수지 100 중량부에 대하여, 5 중량부 미만일 경우, 열가소성 수지 조성물(성형품)의 난연성, 강성, 치수 안정성(수축율) 등이 저하될 우려가 있고, 45 중량부를 초과할 경우, 열가소성 수지 조성물(성형품)의 성형 가공성 등이 저하될 우려가 있다.
구체예에서, 상기 말레산 무수물 변성 올레핀계 중합체(C) 및 상기 탈크(D)의 중량비(C:D)는 1 : 2 내지 1 : 110, 예를 들면 1 : 3 내지 1 : 100일 수 있다. 상기 범위에서 열가소성 수지 조성물(성형품)의 강성, 내열성, 치수 안정성 등이 더 우수할 수 있다.
(E) 팽창 흑연
본 발명의 팽창 흑연은 인질소계 난연제, 말레산 무수물 변성 올레핀계 중합체, 탈크 등과 함께 적용되어, 올레핀계 열가소성 수지 조성물의 연소 시, 챠르(char) 형성을 용이하게 하고, 난연성, 내열성, 강성, 성형 가공성 등을 향상시킬 수 있는 것으로서, 팽창 시작 온도가 220℃ 이상, 예를 들면 220 내지 260℃인 팽창 흑연을 사용할 수 있다. 상기 팽창 흑연의 팽창 시작 온도가 220℃ 미만일 경우, 열가소성 수지 조성물(성형품)의 성형 가공성 등이 저하될 우려가 있다.
구체예에서, 상기 팽창 흑연은 입도분석기(LS 13 320 (Beckman Coulter　社))로 측정한 평균 입자 크기(D50, 분포율이 50%가 되는 지점의 입경)가 100 내지 300 ㎛, 예를 들면 150 내지 250 ㎛일 수 있다. 상기 범위에서, 열가소성 수지 조성물의 난연성, 성형 가공성 등이 우수할 수 있다.
구체예에서, 상기 팽창 흑연은 상기 폴리올레핀 수지 100 중량부에 대하여, 0.1 내지 15 중량부, 예를 들면 0.1 내지 8 중량부로 포함될 수 있다. 상기 팽창 흑연의 함량이 상기 폴리올레핀 수지 100 중량부에 대하여, 0.1 중량부 미만일 경우, 열가소성 수지 조성물(성형품)의 난연성, 내열성 등이 저하될 우려가 있고, 15 중량부를 초과할 경우, 열가소성 수지 조성물(성형품)의 성형 가공성 등이 저하될 우려가 있다.
구체예에서, 상기 말레산 무수물 변성 올레핀계 중합체(C) 및 상기 팽창 흑연(E)의 중량비(C:E)는 1 : 0.1 내지 1 : 10, 예를 들면 1 : 0.1 내지 1 : 8일 수 있다. 상기 범위에서 열가소성 수지 조성물(성형품)의 강성, 가공성, 난연성 등이 더 우수할 수 있다.
구체예에서, 상기 탈크(D) 및 상기 팽창 흑연(E)의 중량비(D:E)는 1 : 0.003 내지 1 : 0.3, 예를 들면 1 : 0.003 내지 1 : 0.27일 수 있다. 상기 중량비가 1 : 0.003 미만일 경우, 열가소성 수지 조성물(성형품)의 난연성, 성형 가공성, 내열성 등이 저하될 우려가 있고, 1 : 0.3을 초과할 경우, 열가소성 수지 조성물(성형품)의 성형 가공성, 난연성 등이 저하될 우려가 있다.
본 발명의 일 구체예에 따른 열가소성 수지 조성물은 통상의 열가소성 수지 조성물에 포함되는 첨가제를 더욱 포함할 수 있다. 상기 첨가제로는 산화 방지제, 적하 방지제, 활제, 이형제, 핵제, 대전방지제, 안정제, 안료, 염료, 이들의 혼합물 등을 예시할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 상기 첨가제 사용 시, 그 함량은 상기 폴리올레핀 수지 100 중량부에 대하여, 0.001 내지 40 중량부, 예를 들면 0.1 내지 5 중량부일 수 있다.
본 발명의 일 구체예에 따른 열가소성 수지 조성물은 상기 구성 성분을 혼합하고, 통상의 이축 압출기를 사용하여, 120 내지 280℃, 예를 들면 180 내지 220℃에서 용융 압출한 펠렛 형태일 수 있다.
구체예에서, 상기 열가소성 수지 조성물은 UL-94 vertical test 방법으로 측정한 2.5 mm 두께 사출 시편의 난연도가 V-0일 수 있다.
구체예에서, 상기 열가소성 수지 조성물은 KS M ISO 9772에 의거하여 측정한 125 × 13 × 15 mm 크기 시편의 연소 길이가 1 내지 35 mm, 예를 들면 1 내지 25 mm이고, 연소 시간이 30초 이하, 예를 들면 5 내지 25초일 수 있다.
구체예에서, 상기 열가소성 수지 조성물은 ASTM D648에 의거하여 하중 18.56 kgf/cm2, 승온 속도 120℃/hr의 조건에서 측정한 열변형 온도(HDT)가　130 내지 160℃, 예를 들면 132 내지 159℃일 수 있다.
구체예에서, 상기 열가소성 수지 조성물은 ASTM D790에 의거하여, 3.2 mm 두께 시편을 사용하여 2.8 mm/min의 속도로 측정한 굴곡강도가 300 내지 900 kgf/cm2, 예를 들면 320 내지 600 kgf/cm2일 수 있다.
본 발명에 따른 성형품은 상기 열가소성 수지 조성물로부터 형성된다. 상기 항균성 열가소성 수지 조성물은 펠렛 형태로 제조될 수 있으며, 제조된 펠렛은 사출성형, 압출성형, 진공성형, 캐스팅성형 등의 다양한 성형방법을 통해 다양한 성형품(제품)으로 제조될 수 있다. 이러한 성형방법은 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 잘 알려져 있다. 상기 성형품은 난연성, 내열성, 강성, 성형 가공성, 이들의 물성 발란스 등이 우수하므로, 전기전자제품 내/외장재 등으로 유용하다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 하나, 이러한 실시예들은 단지 설명의 목적을 위한 것으로, 본 발명을 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다.
실시예
이하, 실시예 및 비교예에서 사용된 각 성분의 사양은 다음과 같다.
(A) 폴리올레핀 수지
(A1) 폴리프로필렌 수지
폴리프로필렌 수지(제조사: 롯데케미칼, 제품명: H1500, 용융흐름지수(Melt-flow Index: MI): 12 g/10분)를 사용하였다.
(A2) 에틸렌-프로필렌 블록 공중합체
에틸렌-프로필렌 블록 공중합체(제조사: 롯데케미칼, 제품명: JH370A, 용융흐름지수(Melt-flow Index: MI): 28 g/10분)를 사용하였다.
(B) 난연제
(B1) 인질소계 난연제인 멜라민 폴리포스페이트계 난연제(제조사: Sunris, 제품명: SR202)를 사용하였다.
(B2) 인계 난연제인 비스페놀 A 디포스페이트(bisphenol A diphosphate, 제조사: DAIHACHI, 제품명: CR-741)를 사용하였다.
(C) 말레산 무수물 변성 올레핀계 공중합체
말레산 무수물 변성 프로필렌 단독중합체(PP-g-MAH, 제조사: Chemko, 제품명: MP600PP, 용융흐름지수(Melt-flow Index: MI): 110 g/10분)를 사용하였다.
(D) 탈크
탈크(제조사: Utalc, 제품명: HYZ200)를 사용하였다.
(E) 팽창 흑연
(E1) 팽창 흑연(제조사: 삼정씨엔지, 제품명: ES250F5, 팽창 시작 온도: 240℃)을 사용하였다.
(E2) 팽창 흑연(제조사: 삼정씨엔지, 제품명: ES200B10P, 팽창 시작 온도: 200℃)을 사용하였다.
(E3) 팽창 흑연(제조사: 삼정씨엔지, 제품명: ES200B8D, 팽창 시작 온도: 200℃)을 사용하였다.
실시예 1 내지 11 및 비교예 1 내지 13
상기 각 구성 성분을 하기 표 1, 2, 3 및 4에 기재된 바와 같은 함량으로 첨가한 후, 200℃에서 압출하여 펠렛을 제조하였다. 압출은 L/D=36, 직경 45 mm인 이축 압출기를 사용하였으며, 제조된 펠렛은 80℃에서 4시간 이상 건조 후, 6 oz 사출기(성형 온도: 260℃, 금형 온도: 60℃)에서 사출하여 시편을 제조하였다. 제조된 시편에 대하여 하기의 방법으로 물성을 평가하고, 그 결과를 하기 표 1, 2, 3 및 4에 나타내었다.
물성 측정 방법
(1) 난연도: UL-94 vertical test 방법으로 2.5 mm 두께 사출 시편의 난연도를 측정하였다.
(2) 난연성 평가: KS M ISO 9772에 의거하여, 125 × 13 × 15 mm 크기 시편의 연소 길이(단위: mm) 및 연소 시간(단위: 초)를 측정하였다.
(3) 열변형 온도(HDT, 단위: ℃): ASTM D648에 의거하여, 하중 18.56 kgf/cm2, 승온 속도 120℃/hr의 조건에서 측정하였다.
(4) 굴곡강도(단위: kgf/cm2): ASTM D790에 의거하여, 3.2 mm 두께 시편을 사용하여 2.8 mm/min의 속도로 굴곡강도를 측정하였다.
(5) 성형 가공성 평가: 상기 실시예 및 비교예에서 제조한 열가소성 수지 조성물 펠렛의 상태를 육안으로 확인하여 성형 가공성(발포 수준)을 평가 하였다. (○: 정상, △: 압/사출 가능하지만 약간 발포됨, ×(압출불가): 압출 시 심하게 발포되어 스트렌드 생성이 불가한 정도)
실시예
1 2 3 4 5
(A1)(중량%) 100 80 40 80 80
(A2)(중량%) - 20 60 20 20
(B1) (중량부) 40 40 40 35 55
(B2) (중량부) - - - - -
(C) (중량부) 1 1 1 1 1
(D) (중량부) 30 30 30 30 30
(E1) (중량부) 1 1 1 1 1
(E2) (중량부) - - - - -
(E3) (중량부) - - - - -
난연도 V-0 V-0 V-0 V-0 V-0
연소 길이 (mm) 5 5 5 6 5
연소 시간 (초) 7 8 10 11 8
열변형 온도 (℃) 146 141 138 151 132
굴곡강도 (kgf/cm2) 400 375 360 379 371
성형 가공성 ○ ○ ○ ○ ○
* 중량부: (A) 폴리올레핀 수지(A1+A2) 100 중량부에 대한 중량부
실시예
6 7 8 9 10 11
(A1)(중량%) 80 80 80 80 80 80
(A2)(중량%) 20 20 20 20 20 20
(B1) (중량부) 40 40 40 40 40 40
(B2) (중량부) - - - - - -
(C) (중량부) 0.3 10 1 1 1 1
(D) (중량부) 30 30 10 40 30 30
(E1) (중량부) 1 1 1 1 0.1 8
(E2) (중량부) - - - - - -
(E3) (중량부) - - - - - -
난연도 V-0 V-0 V-0 V-0 V-0 V-0
연소 길이 (mm) 6 8 5 10 10 5
연소 시간 (초) 10 23 9 13 16 8
열변형 온도 (℃) 143 135 135 155 150 155
굴곡강도 (kgf/cm2) 330 430 350 389 390 400
성형 가공성 ○ ○ ○ ○ ○ ○
* 중량부: (A) 폴리올레핀 수지(A1+A2) 100 중량부에 대한 중량부
비교예
1 2 3 4 5 6 7
(A1)(중량%) 80 80 80 80 80 80 80
(A2)(중량%) 20 20 20 20 20 20 20
(B1) (중량부) 25 70 - 40 40 40 40
(B2) (중량부) - - 40 - - - -
(C) (중량부) 1 1 1 0.05 15 1 1
(D) (중량부) 30 30 30 30 30 3 50
(E1) (중량부) 1 1 1 1 1 1 1
(E2) (중량부) - - - - - - -
(E3) (중량부) - - - - - - -
난연도 Fail - Fail Fail V-2 Fail -
연소 길이 (mm) 100 - 100 100 50 100 -
연소 시간 (초) 430 - 389 416 210 346 -
열변형 온도 (℃) 148 - 121 126 120 131 -
굴곡강도 (kgf/cm2) 381 - 260 180 455 334 -
성형 가공성 ○ × △ ○ ○ ○ ×
* 중량부: (A) 폴리올레핀 수지(A1+A2) 100 중량부에 대한 중량부
비교예
8 9 10 11 12 13
(A1)(중량%) 80 80 80 80 80 80
(A2)(중량%) 20 20 20 20 20 20
(B1) (중량부) 40 40 40 40 40 40
(B2) (중량부) - - - - - -
(C) (중량부) 1 1 1 1 1 1
(D) (중량부) 30 30 30 30 40 10
(E1) (중량부) 0.05 20 - - 0.1 8
(E2) (중량부) - - 1 - - -
(E3) (중량부) - - - 1 - -
난연도 Fail - - - Fail V-0
연소 길이 (mm) 100 - - - 100 10
연소 시간 (초) 259 - - - 305 40
열변형 온도 (℃) 143 - - - 131 135
굴곡강도 (kgf/cm2) 379 - - - 390 340
성형 가공성 ○ × × × △ △
* 중량부: (A) 폴리올레핀 수지(A1+A2) 100 중량부에 대한 중량부
상기 결과로부터, 본 발명의 열가소성 수지 조성물은 난연성(난연도, 연소 길이, 연소 시간), 내열성(열변형 온도), 강성(굴곡강도), 성형 가공성, 이들의 물성 발란스 등이 모두 우수함을 알 수 있다.
반면, 인질소계 난연제를 본 발명의 함량 범위 미만으로 적용할 경우(비교예 1), 난연성 등이 저하됨을 알 수 있고, 인질소계 난연제를 본 발명의 함량 범위 보다 초과하여 적용할 경우(비교예 2), 압/사출 성형이 불가(성형 가공성 등이 크게 저하)함을 알 수 있으며, 본 발명의 인질소계 난연제 대신에 인계 난연제 (B2)를 적용할 경우(비교예 3), 난연성, 내열성, 강성, 성형 가공성 등이 저하됨을 알 수 있다. 말레산 무수물 변성 올레핀계 중합체를 본 발명의 함량 범위 미만으로 적용할 경우(비교예 4), 난연성, 내열성, 강성 등이 저하됨을 알 수 있고, 말레산 무수물 변성 올레핀계 중합체를 본 발명의 함량 범위 보다 초과하여 적용할 경우(비교예 5), 난연성, 내열성 등이 저하됨을 알 수 있다. 탈크를 본 발명의 함량 범위 미만으로 적용할 경우(비교예 6), 난연성 등이 저하됨을 알 수 있고, 탈크를 본 발명의 함량 범위 보다 초과하여 적용할 경우(비교예 7), 압/사출 성형이 불가(성형 가공성 등이 크게 저하)함을 알 수 있다. 팽창 흑연을 본 발명의 함량 범위 미만으로 적용할 경우(비교예 8), 난연성 등이 저하됨을 알 수 있고, 탈크를 본 발명의 함량 범위 보다 초과하여 적용할 경우(비교예 9), 압/사출 성형이 불가(성형 가공성 등이 크게 저하)함을 알 수 있으며, 본 발명의 팽창 흑연 대신에, 팽창 흑연 (E2)를 적용할 경우(비교예 10), 압/사출 성형이 불가(성형 가공성 등이 크게 저하)함을 알 수 있고, 팽창 흑연 (E3)를 적용할 경우(비교예 11), 압/사출 성형이 불가(성형 가공성 등이 크게 저하)함을 알 수 있다.
또한, 탈크 및 팽창 흑연의 함량이 본 발명의 범위에 포함되더라도, 탈크 및 팽창 흑연의 중량비(D:E)가 1 : 0.003 미만(1 : 0.0025)일 경우(비교예 12), 난연성, 성형 가공성 등이 저하됨을 알 수 있고, 1 : 0.3을 초과(1 : 0.8)할 경우(비교예 13), 난연성(연소 시간), 성형 가공성 등이 저하됨을 알 수 있다.
이제까지 본 발명에 대하여 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (13)

  1. 폴리프로필렌 수지 및 에틸렌-프로필렌 블록 공중합체 중 1종 이상을 포함하는 폴리올레핀 수지 100 중량부;
    인질소계 난연제 30 내지 60 중량부;
    말레산 무수물 변성 올레핀계 중합체 0.2 내지 12 중량부;
    탈크 5 내지 45 중량부; 및
    팽창 시작 온도가 220℃ 이상인 팽창 흑연 0.1 내지 15 중량부;를 포함하며,
    상기 탈크 및 상기 팽창 흑연의 중량비는 1 : 0.003 내지 1 : 0.3인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 에틸렌-프로필렌 블록 공중합체는 에틸렌 20 내지 60 중량% 및 프로필렌 40 내지 80 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 상기 에틸렌-프로필렌 블록 공중합체는 프로필렌 단독중합체 60 내지 95 중량% 및 고무성분의 에틸렌-프로필렌 공중합체 5 내지 40 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 상기 에틸렌-프로필렌 블록 공중합체는 ASTM D1238에 의거하여, 230℃, 2.16 kg 하중 조건에서 측정한 용융흐름지수(Melt-flow Index: MI)가 5 내지 100 g/10분인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
  5. 제1항에 있어서, 상기 인질소계 난연제는 멜라민 폴리포스페이트, 멜람 피로포스페이트, 멜렘 피로포스페이트, 멜론 피로포스페이트, 멜라민 피로포스페이트, 디멜라민 피로포스페이트, 멜람 폴리포스페이트, 멜론 폴리포스페이트, 멜렘 폴리포스페이트, 암모늄 하이드로겐 포스페이트, 암모늄 디하이드로겐 포스페이트, 암모늄 폴리포스페이트 중 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
  6. 제1항에 있어서, 상기 말레산 무수물 변성 올레핀계 공중합체는 알킬렌 단독중합체 또는 알킬렌-α-올레핀 공중합체에 말레산 무수물을 그라프트 중합한 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
  7. 제1항에 있어서, 상기 말레산 무수물 변성 올레핀계 중합체 및 상기 탈크의 중량비는 1 : 2 내지 1 : 110인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
  8. 제1항에 있어서, 상기 말레산 무수물 변성 올레핀계 중합체 및 상기 팽창 흑연의 중량비는 1 : 0.1 내지 1 : 10인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
  9. 제1항에 있어서, 상기 열가소성 수지 조성물은 UL-94 vertical test 방법으로 측정한 2.5 mm 두께 사출 시편의 난연도가 V-0인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
  10. 제1항에 있어서, 상기 열가소성 수지 조성물은 KS M ISO 9772에 의거하여 측정한 125 × 13 × 15 mm 크기 시편의 연소 길이가 1 내지 35 mm이고, 연소 시간이 30초 이하인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
  11. 제1항에 있어서, 상기 열가소성 수지 조성물은 ASTM D648에 의거하여 하중 18.56 kgf/cm2, 승온 속도 120℃/hr의 조건에서 측정한 열변형 온도(HDT)가　130 내지 160℃인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
  12. 제1항에 있어서, 상기 열가소성 수지 조성물은 ASTM D790에 의거하여, 3.2 mm 두께 시편을 사용하여 2.8 mm/min의 속도로 측정한 굴곡강도가 300 내지 900 kgf/cm2인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물.
  13. 제1항에 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 열가소성 수지 조성물로부터 형성되는 것을 특징으로 하는 성형품.
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